Đồ án tốt nghiệp
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP
Họ và tên: Lương Đức Cường
Khoá : K47 – HTĐ2 Ngành học: Hệ Thống Điện
1.Đầu đề thiết kế tốt nghiệp:
Phần I: Thiết kế hệ thống điện gồm hai nguồn điện và một số phụ tải khu
vực.
Phần II: Tính toán ổn định động
2.Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:
Phần I: thiết kế hệ thống điện:
- Cân bằng công suất, lựa chọn phương án hợp lý.
- Lựa chọn máy biến áp và sơ đồ nối điện chính.
- Cân bằng chính xác công suất – bù công suất phản kháng.
- Giải tích các chế độ của hệ thống điện.
- Tính toán điều chỉnh điện áp tại các nút.
- Tính toán giá thành tải điện.
Phần II:
- Tính toán các thông số và thành lập sơ đồ đẳng trị dùng
trong tính toán ổn định động
- Tính các đường đạc tính công suất :trước trong và sau khi
cắt ngắn mạch
- Xác định thời gian cắt chậm nhất cho các thiết bị bảo vệ
3. Các số liệu:
Phần I:
Các hộ tiêu thụ
1 2 3 4 5 6 7 8
Phụ tải cực đại (MW) 45 30 25 25 28 24 26 15
Mức bảo đảm cung cấp điện I I I III III I I I
Yêu cầu điều chỉnh điện áp Kt Kt Kt T T T T T

Tỉ lệ: : 10 km
- Điện áp trên thanh cái cao áp của nguồn điện khi phụ tải cực đại, khi sự
cố nặng nề là: 110%, khi phụ tải cực tiểu là 105% điện áp danh định.
- Đối với tất cả các trạm hạ thế ( hộ tiêu thụ ) :
+ Phụ tải cực tiểu bằng : 70% phụ tải cực đại
+ Thời gian sử dụng công suất cực đại : T
ln
= 4500 giờ
+ Giá 1 kWh điện năng tổn thất : 550 đồng.
Phần II:
Hà nội, ngày 05 tháng 02 năm 2007
Cán bộ hướng dẫn Bộ môn Hệ thống điện thông qua
Chủ nhiệm Bộ môn
Đinh Quang Huy
Sinh viên : Lương Đức Cường
Lớp : Hệ Thống Điện 2 – k47
13
Đồ án tốt nghiệp
LỜI NÓI ĐẦU
Điện năng là dạng năng lượng được sử dụng rộng rãi nhất trong tất cả các
lĩnh vực hoạt động kinh tế và đời sống của con người. Nhu cầu sử dụng điện ngày
càng cao, chính vì vậy chúng ta cần xây dựng thêm các hệ thống điện nhằm đảm
bảo cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ. Hệ thống điện bao gồm các nhà máy điện,
các mạng điện và các hộ tiêu thụ điện được liên kết với nhau thành một hệ thống
để thực hiện quá trình sản xuất, truyền tải, phân phối và tiêu thụ điện năng. Mạng
điện là một tập hợp gồm có các trạm biến áp, trạm đóng cắt, các đường dây trên
không và các đường dây cáp. Mạng điện được dùng để truyền tải và phân phối
điện năng từ các nhà máy điện đến các hộ tiêu thụ.
Cùng với sự phát triển công nghiệp hoá, hiện đại hoá của đất nước. Công
nghiệp điện lực giữ vai trò đặc biệt quan trọng do điện năng là nguồn năng lượng

tính toán thiết kế.
Tính toán thiết kế có chính xác hay không hoàn toàn phụ thuộc vào mức độ
chính xác của công tác thu thập phụ tải và phân tích nó.
Phân tích nguồn là một việc làm cần thiết nhằm định hướng phương thức
vận hành của nhà máy điện, phân bố công suất giữa các tổ máy, hiệu suất, cosϕ
và khả năng điều chỉnh.
1.Phụ tải
Phụ tải 1 2 3 4 5 6 7 8
P
max
(MW) 45 30 25 25 28 24 26 15
Cosϕ
0,85 0,85 0,85 0,85 0,8 0,8 0,8 0,8
Y/c đ/c U Kt Kt Kt T T T T T
Loại PT I I I III III I I I
U
dm
(kV) 10kV
- T
max
= 4500h.
- Phụ tải cực tiểu bằng 70% phụ tải cực đại.
- Phụ tải 1, 2, 3 có yêu cầu điều chỉnh điện áp khác thường, phụ tải 4, 5, 6, 7
và 8 có yêu cầu điều chỉnh điện áp thường.
- hệ số công suất Cosϕ của các phụ tải 1, 2,3 và 4 là: Cosϕ = 0,85. Các phụ tải
còn lại có hệ số công suất Cosϕ = 0,8.
- Lập bảng các thông số phụ tải:
Bảng 1.1 Thông số của các phụ tải
Sinh viên : Lương Đức Cường
Lớp : Hệ Thống Điện 2 – k47

Tổng 218+j147,12
2. Nguồn điện
Mạng điện thiết kế bao gồm hai nhà máy nhiệt điện cung cấp cho 8 phụ tải.
+ Nhà máy nhiệt điện I gồm:
- 3 tổ máy, mỗi tổ có công suất định mức là 50MW.
- Công suất đặt P
ĐNĐ
= 3.50 = 150 MW.
- Hệ số công suất Cosử = 0,8.
+ Nhà máy nhiệt điện II gồm :
- 4 tổ máy, mỗi tổ có công suất định mức là 50MW.
- Công suất đặt P
ĐNĐ
= 4.50 = 200MW.
- Hệ số công suất Cosử=0,8.
Đặc điểm của nhà máy nhiệt điện là hiệu suất thấp (Khoảng 30%) thời gian
khởi động lâu (nhanh nhất cũng mất từ 4 đến 10 giờ ), nhưng điều kiện làm việc
của nhà máy nhiệt điện là ổn định, công suất phát ra có thể thay đổi tuỳ ý, điều đó
phù hợp với sự thay đổi của phụ tải trong mạng điện.
Thời gian xuất hiện phụ tải cực tiểu thường chỉ vài giờ trong ngày, nên
muốn đảm bảo cung cấp điện liên tục cho phụ tải nằm rải rác xung quanh nhà
máy nhiệt điện ta dùng nguồn điện dự phòng nóng.
Sinh viên : Lương Đức Cường
Lớp : Hệ Thống Điện 2 – k47
17
Đồ án tốt nghiệp
Chế độ làm việc của nhà máy nhiệt điện chỉ đảm bảo được tính kinh tế khi
nó vận hành với (80 – 90%)P
đm
.

Σ∆P
MĐ
+ ΣP
TD
+ ΣP
DT
(1)
Trong đó :
- ểP
YC
: tổng công suất tác dụng yêu cầu trong mạng điện.
- m : hệ số đồng thời xuất hiện các phụ tải cực đại cùng 1 lúc, lấy m =1
- ΣP
F
: tổng công suất tác dụng của các nhà máy
Sinh viên : Lương Đức Cường
Lớp : Hệ Thống Điện 2 – k47
18
Đồ án tốt nghiệp
ΣP
F
= P
F1
+ P
F2
=3,50 +4.50 = 350 MW
- ΣP
PT
:


.
Σ∆P
MĐ
= 5%ΣP
PT
= 0.05 * 218 = 10.9 MW
- ΣP
TD
:

Tổng công suất tác dụng tự dùng trong nhà máy điện. ( Đối với nhiệt điện
ta lấy bằng 10 %)
ΣP
TD
=10%ΣP
F
= 0,1.(3.50 + 4.50) = 35 MW
- ΣP
DT
: Tổng công suất tác dụng dự trữ
Theo công thức cân bằng (1) ta có:
ΣP
DT
=ΣP
F
-

m
.
ΣP

L
- Σ∆Q
C
+ Σ∆Q
BA
+ ΣQ
TD
+ ΣQ
DT
(2)
Trong đó :
- ểQ
YC
: tổng công suất phản kháng yêu cầu trong mạng điện.
- m: hệ số đồng thời, lấy m = 1.
- ΣQ
F
: tổng công suất phản kháng của các nhà máy phát ra
Sinh viên : Lương Đức Cường
Lớp : Hệ Thống Điện 2 – k47
19
Đồ án tốt nghiệp
ΣQ
F
=

ΣP
F .
tg


PT7
+ Q
PT8
=
= 27,86+18,57+15,47+15,47+21+18+19,5+11,25 = 147,12 MVAr
- Σ∆Q
L
: tổng tổn thất công suất phản kháng trên cảm kháng của đường dây.
- ∆Q
C
: tổng công suất phản kháng do dung dẫn của đường dây sinh ra. Trong khi
tính sơ bộ ta lấy : Σ∆Q
L
≈ Σ∆Q
C
.
- Σ∆Q
BA
: tổng tổn thất công suất phản kháng trong các MBA.
Σ∆Q
BA
= 15%.ΣQ
PT
= 0,15.147,12 = 22,07 MVAr
- ΣQ
TD
: tổng công suất phản kháng tự dùng của nhà máy điện.
ΣQ
TD
=ΣP

Q
bù
= P
YC
- ΣQ
F
= 260,02 – 262,5 = - 2,48 MVA
Vì vậy ta không cần bù sơ bộ công suất phản kháng trong mang điện
Như vậy qua tính toán sơ bộ luôn có sự cân bằng công suất.
III. Xác định sơ bộ phương thức vận hành của các nhà máy
1. Chế độ phụ tải cực đại
Sinh viên : Lương Đức Cường
Lớp : Hệ Thống Điện 2 – k47
20
Đồ án tốt nghiệp
Chọn nhà máy I làm nhà máy chủ đạo. Ta có công suất yêu cầu của phụ tải
(P
YC
) không kể công suất dự trữ (P
DT
) là :
ΣP
YC
= ΣP
PT
+ Σ∆P
MĐ
+ΣP
TD
= 218 + 10,9 + 35 = 263,9 MW

F1
= 85%. 100 = 85MW
Nhà máy II phải đảm nhận một lượng công suất phát là :
P
F2
= ΣP
YCmin
- P
F1
= 184,73 - 85= 99,73 MW
Khi đó nhà máy II vận hành 3 tổ với 99,73/150 = 66,4 % công suất định mức.
3. Chế độ sự cố
Sinh viên : Lương Đức Cường
Lớp : Hệ Thống Điện 2 – k47
21
Đồ án tốt nghiệp
Sự cố nhà máy I bị sự cố hỏng 1 tổ máy.Khi đó 2 tổ máy còn lại sẽ phát
với 100% công suất định mức.
P
F1 SC
= 100%.100 = 100MW
Do : ΣP
YC
= 263,9
Nhà máy II cần phát :
P
F2SC
= ΣP
YC
–P

định mức.
- 4 tổ máy
- Phát 163,9 MW
- Chiếm 81,5% công suất
định mức.
Sinh viên : Lương Đức Cường
Lớp : Hệ Thống Điện 2 – k47
22
Đồ án tốt nghiệp
CHƯƠNG II: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN HỢP LÝ
I. Đề xuất phương án
1. Phương án chung thành lập các phương án
Tính toán lựa chọn phương án cung cấp điện hợp lý phải dựa trên nhiều
nguyên tắc, nhưng nguyên tắc chủ yếu và quan trọng nhất của công tác thiết kế
mạng điện là cung cấp điện kinh tế với chất lượng và độ tin cậy cao. Mục đích
tính toán thiết kế là nhằm tìm ra phương án phù hợp. Làm được điều đó thì vấn
đề đầu tiên cần phải giải quyết là lựa chọn sơ đồ cung cấp điện. Trong đó những
công việc phải tiến hành đồng thời như lựa chọn điện áp làm việc, tiết diện dây
dẫn, tính toán các thông số kỹ thuật, kinh tế …
Trong quá trình thành lập phương án nối điện ta phải chú ý tới các nguyên tắc
sau đây :
- Mạng điện phải đảm bảo tính án toàn cung cấp điện liện tục, mức độ
đảm bảo an toàn cung cấp điện phụ thuộc vào hộ tiêu thụ. Đối với phụ tải
loại 1 phải đảm bảo cấp điện liên tục không được phép gián đoạn trong bất
cứ tình huống nào, vì vậy trong phương án nối dây phải có đường dây dự
phòng.
- Đảm bảo chất lượng điện năng.
- Chỉ tiêu kinh tế cao, vốn đầu tư thấp, tổn thất nhỏ, chi phí vận hành
hàng năm nhỏ.
- Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị. Vận hành đơn giản, linh hoạt và

pt5
=28+j21
S
pt2
=30+j18,57
8
5
2
6
7
3
4
1
NĐI
3x50MW
cosf =0,8
NĐII
4x50MW
cosf =0,8
7
2
,
8

k
m
5
0

k

70 km
56,57 km
5
0
,
9
9

k
m
5
3
,
8
5

k
m
4
2
,
4
3

k
m
4
1
,
2

2
5
8
NĐII
4x50MW
cos
f =0,8
NĐI
3x50MW
cos
f =0,8
1
4
3
7
6
2
5
8
NĐII
4x50MW
cos
f =0,8
NĐI
3x50MW
cos
f =0,8
1
4
3

4
3
7
6
2
5
8
Sinh viên : Lương Đức Cường
Lớp : Hệ Thống Điện 2 – k47
12
Đồ án tốt nghiệp
II. Tính toán chi tiết kỹ thuật các phương án
A.Phương pháp tính toán
1.Chọn điện áp của mạng điện.
Một trong những công việc cần thiết để thiết kế hệ thống điện là lựa chọn
đúng điện áp của đường dây tải điện. Mỗi mạng điện được đặc trưng bằng điện
áp định mức U
đm
, điện áp này được dùng để tính điện áp định mức của các thiết
bị trong mạng điện như máy biến áp, máy phát, đường dây. Điện áp định mức
đảm bảo cho các thiết bị hoạt động tốt và đem lại hiệu quả kinh tế cao nhất.
Dựa vào công thức kinh nghiệm:
U = 4,34.
Ρ+
16l
, kV (1)
Trong đó:
l - là khoảng cách truyền tải, km
P - là công suất truyền tải trên đường dây, Mw
Tính điện áp cho từng đường dây sau đó lấy điện áp định mức của mạng

=
dm
maxi
U3n
S
.10
3
=
dm
22
U3n
QP +
.10
3
(A) (3)
Trong đó:
S
maxi
-Công suất lớn nhất chạy trên đường dây thứ i, MVA
Sinh viên : Lương Đức Cường
Lớp : Hệ Thống Điện 2 – k47
12
Đồ án tốt nghiệp
U
đm
- Điện áp định mức của mạng điện, kV
n - Số lộ dây trên đoạn thứ i
Sau khi tính toán ta chọn tiế diện dây dẫn có tiết diện:
F ≥ F
tt

dm
i iii
ibt
XQR
U
+
=∆
(4)
Trong đó:
P
i
, Q
i
- công suất chạy trên đường dây thứ i
R
i
, X
i
- điện trở và điện kháng của đường dây thứ i
Tổn thất điện áp trong mạng điện khi đứt một mạch đường dây( đối với đường
dây có hai mạch )
∆U
i sc
= 2∆U
i bt
Kiểm tra cả trong chế độ cực đại và chế độ sự cố của nhà máy điện khi một tổ
máy phát ngừng hoạt động.
Sinh viên : Lương Đức Cường
Lớp : Hệ Thống Điện 2 – k47
13

NĐI
3x50MW
cosf =0,8
a. Phân bố công suất.
Dòng công suất từ các nhà máy điện truyền đến các phụ tải là:
S
II – 2
= 30 + j18,57 MVA; S
II – 6
= 24+ j18 MVA
S
II – 7
= 26 + j19,5 MVA; S
I – 8
= 15 + j11,25 MVA
S
I – 3
= 25 + j15,47 MVA; S
I – 4
= 25 + j15,47 MVA
S
I – 5
= 28 + j21 MVA
Công suất từ nhà máyI truyền vào đường dây I – 1 được xác định:
P
I - 1
= P
F1
– P
I

I – 1
= 0,85.150-(25+25+28+15) -15 = 19,5MW
Q
I – 1
= 19,5. tgϕ = 19,5.0,619 = 12,07
Vậy : S
I – 1
= 19,5+j12,07MVA
Khi đó công suất từ NĐII truyền vào đường dây II – 1 là:
S
II – 1
= S
1
– S
I – 1
= 45 + j27,86– (19,5+ j12,07) = 25,5+j15,79MVA
b. Chọn điện áp định mức của mạng điện.
Lập bảng tính điện áp mạng điện theo công thức (1) ta đươc bảng sau:
Bảng 2.1 Điện áp tính toán và điện áp định mức của mạng điện
Đường
dây
Công suất
truyền tải,
MVA
Chiều dài
đường dây L,
km
Điện áp tính
toán U kV
Điện áp định

15
Đồ án tốt nghiệp
2
I - 1
I - 1
kt
I
60,18
F = = = 54,71 mm
J 1,1
Để không xuất hiện vầng quang ta chọn dây AC có F = 70 mm
2
và dòng điện cho
phép I
CP
= 265 A.
*) Chọn tiết diện dây dẫn của đường dây II – 1.
Dòng điện chạy trên đường dây khi phụ tải cực đại
2 2
3 3
II - 1
II - 1
dm
S
25,5 +15,79
I = ,10 = .10 = 78,71 A
2. 3.U 2. 3.110
Tiết diện dây dẫn
2
II - 1

< I
CP

* Khi ngừng 1 tổ máy phát của nhà máy NĐI thì 3 tổ máy phát còn lại sẽ phát
100% công suất.
Công suất từ NĐI truyền vào đường dây I – 1 bằng:
P
I – 1
= 100 – 10 – (25+25+28+15) = -3 MVA
Q
I – 1
= -3. tgϕ = -3.0,75 = -2,25MVAr
Sinh viên : Lương Đức Cường
Lớp : Hệ Thống Điện 2 – k47
16
Đồ án tốt nghiệp
S
I – 1
= -3 -j2,25MVA
đường dây II – 1 là:
S
II – 1
= S
1
– S
I – 1
= 45 + j27,86– (-3 –j2,25) =
= 48+ j30.11 MVA
Dòng điện chạy trên đường dây I – 1 bằng:
2 2

I
bt
,
A
F
tt
,
mm
2
F
tc
,
mm
2
I
CP
,
A
I
SC
,
A
L,
km
r
0
,
Ù/km
x
0

Sinh viên : Lương Đức Cường
Lớp : Hệ Thống Điện 2 – k47
18
Đồ án tốt nghiệp
d. Kiểm tra tổn thất điện áp.
I - 3bt
2
25.13,04+15,47.12,44
ΔU % = .100 = 4.35%
110
Khi một mạch đường dây ngừng làm việc khi đó tổn thất trên đường dây:
I - 3SC
ΔU % = 2.4,35 = 8,7%
Với các lộ đường dây khác ta lập bảng tính toán sau :
Bảng 2.3 Các giá trị tổn thất điện áp trong mạng
Đường
dây
ÄU
bt
% ÄU
SC
% Đường
dây
ÄU
bt
% ÄU
SC
%
1 mạch 1tổ máy 1 mạch 1tổ máy
I – 1 3,54 7,08 0,7

S
pt4
S
pt7
S
pt2
8
5
2
6
7
3
4
1
NĐII
4x50MW
cosf =0,8
NĐI
3x50MW
cosf =0,8
a. Phân bố công suất.
S
3 – 4
= 25 + j15,47 MVA;S
6– 7
= 26+j19,5 MVA
S
8– 5
= 28 + j21 MVA;
P

Công suất
truyền tải,
MVA
Chiều dài
đường dây L,
km
Điện áp tính
toán U kV
Điện áp định
mức của mạng
U
đm
, kV
I – 1 19.5+j12.07 60 83.7
110
II – 1 25.5+j15.79 72.8 95.16
I - 3 50+j30.95 56.57 127
3 –4 25+j15.47 50 92.07
I – 8 43+j32.25 44.72 117.5
8 – 5 28+j21 30 94.9
II – 6 50+j37.5 41.23 125.9
6 – 7 26+j19.5 53.85 94.07
II – 2 30+j18.5 50 99.9
Vậy ta chọn điện áp định mức của mạng điện là 110kV.
c. Chọn tiết diện dây dẫn.
Lập bảng tính toán ta được bảng 2.5.
Sinh viên : Lương Đức Cường
Lớp : Hệ Thống Điện 2 – k47
21
Đồ án tốt nghiệp

0
,
Ù/km
x
0
,
Ù/km
b
0.
10
-6
S/km
R,
Ù
X,
Ù
4
B
.10
2
,
S
1
mạch
1 tổ
máy
I – 1 19,5+j12,07 60,18 54,70 70 265 120,36 9.84 60 0,46 0,440 2,58 13,8 13,2 1,55
II – 1 25,5+j15,79 78,71 71,55 70 265 157,42 148.7 72.8 0,46 0,440 2,58 16,74 16,02 1,88
I – 3 50+j30,95 154,32 140,29 150 445 317,48 56.57 0,21 0,416 2,74 5,94 11,77 1,55
3 – 4 25+j15,47 154,31 140,28 150 445 - 50 0,21 0,416 2,74 10,5 20,80 0,69