§å ¸n tèt nghiÖp Bé m«n HÖ thèng ®iÖn- §HBK Hµ néi
PHẦN I
THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN KHU VỰC
1
§å ¸n tèt nghiÖp Bé m«n HÖ thèng ®iÖn- §HBK Hµ néi
Chương I
PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI
I. Các số liệu về nguồn cung cấp và phụ tải:
1. Sơ đồ địa lý: Dựa vào sơ đồ phân bố giữa các phụ tải và nguồn ta xác định
được khoảng cách giữa chúng như hình vẽ:
2. Nguồn điện: Mạng gồm hai nguồn cung cấp:
a) Nhà máy 1: Là nhà máy nhiệt điện có các thông số.
- Công suất đặt: P
1
= 4 x 50 = 200 MW
- Hệ số công suất: cosj = 0,85
- Điện áp định mức: U
đm
= 10,5 KV
b) Nhà máy 1: Là nhà máy nhiệt điện có các thông số.
- Công suất đặt: P
2
= 2 x 100 = 200 MW
- Hệ số công suất: cosj = 0,85
- Điện áp định mức: U
đm
= 10,5 KV
2
130,4
120,8
4

P
max
(MW) 26 28 28 34 34 28 28 28
P
min
(MW) 13 14 14 17 17 14 14 14
Cos j
0,9 0,95 0,9 0,85 0,92 0,9 0,85 0,9
Q
max
(MVAr) 12,6 9,2 13,6 21,1 14,5 13,6 17,4 13,6
Q
min
(MVAr) 6,3 4,6 6,8 10,5 7,2 6,8 8,7 6,8
S
max
(MVA) 28,9 29,5 31 40 37 31 33 31
S
min
(MVA) 14,4 14,7 15,6 20 18,5 15,6 16,5 15,6
Loại hộ phụ tải III I I I I I I III
Yêu cầu điều chỉnh điện áp T T KT KT T T KT T
Điện áp danh định của lưới điện thứ cấp
(KV)
22
- Phụ tải cực tiểu bằng 50% phụ tải cực đại
- Thời gian sử dụng công suất cực đại T
max
= 5000h
II. Phân tích nguồn và phụ tải:

Đối với cột thì tuỳ từng vị trí mà ta dùng cột bê tông hay cột sắt. Với cột
đỡ thì dùng cột bê tông, các vị trí góc, vượt sông, vượt đường quốc lộ thì ta dùng
cột sắt.
Về mặt bố trí dây dẫn trên cột để đảm bảo về kinh tế, kỹ thuật ta bố trí trên
cùng một tuyến cột.
4
§å ¸n tèt nghiÖp Bé m«n HÖ thèng ®iÖn- §HBK Hµ néi
Chương II
CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN
I. Mục đích:
Đặc điểm đặc biệt của ngành sản suất điện năng là điện năng do các nhà
máy điện trong hệ thống sản xuất ra cân bằng với điện năng tiêu thụ của các phụ
tải .
Cân bằng công suất trong hệ thống điện trước hết là xem khả năng cung
cấp điện và tiêu thụ trong hệ thống có cân bằng không. Sau đó sơ bộ định
phương thức vận hành cho từng nhà máy điện. Trong các chế độ vận hành lúc
cực đại , lúc cực tiểu hay chế độ sự cố dựa vào khả năng cấp điện của từng
nguồn điện. Cân bằng công suất nhằm ổn định chế độ vận hành của hệ thống
điện.
Cân bằng công suất tác dụng cần thiết để giữ tần số bình thường trong hệ
thống. Để giữ được điện áp bình thường ta cần phải có sự cân bằng công suất
phản kháng ở hệ thống nói chung và khu vực nói riêng. Mặt khác sự thay đổi
điện áp cũng ảnh hưởng đến thay đổi tần số và ngược lại.
II.Cân bằng công suất tác dụng:
Ta có công thức:

∑ ∑ ∑∑∑
+++=
dtrtdmdptf
PPPΔPmP

+
∑
td
P
: tổng công suất tác dụng tự dùng trong các nhà máy điện

( )
( )
∑ ∑ ∑
+÷=
mdpttd
PΔPm148P %
.Ta chọn
( )
∑ ∑ ∑
+=
mdpttd
PΔPm8P %
.
+
∑
dtr
P
: tổng công suất tác dụng dự trữ của toàn hệ thống.
∑
dtr
P
được
xác định dựa vào biểu thức:
∑

===
MW42323410P10PΔ
ptmd
,%.%
+ Công suất tự dùng của các nhà máy điện:
∑
td
P
= 0,08
( )
4,23234
+
=20,6 MW
+ Công suất dự trữ :
∑
dtr
P
= 400 - 234 -23,4 - 20,6 = 122 MW >100 MW
III. Cân bằng công suất phản kháng :
Ta có phương trình cân bằng công suất phản kháng:
∑ ∑ ∑ ∑ ∑ ∑∑ ∑
+++−+=+
dttdbaCLptbf
QQQΔQΔQΔQmQQ
Trong đó:
m: hệ số đồng thời , m = 1
+
∑
f
Q

∑
∆
L
Q
=
∑
∆
C
Q
+
∑
ba
QΔ
: tổng tổn thất công suất phản kháng trong MBA

∑
=
ptba
Q15QΔ %
+
∑
td
Q
: là tổng công suất phản kháng tự dùng của các nhà máy điện:

∑
td
Q
=
∑

∑
pt
Q
=(P
1
+ P
3
+ P
6
+ P
8
).0,48 + P
2
.0,33 + (P
4
+ P
7
).0,62 + P
5
.0,43
= 52,8 + 9,24 + 34,44 + 14,62 = 111,1 MVAr
+ Tổng tổn thất công suất phản kháng trong máy biến áp:
∑
=
ptba
Q15QΔ %
= 15%.111,1 = 16,67 MVAr
+ Tổng công suất phản kháng tự dùng của nhà máy điện:
∑
td

Q
<0 nên ta không phải tiến hành bù sơ bộ công suất phản
kháng.
IV.Sơ bộ xác định phương thức vận hành cho hai nhà máy
1. Khi phụ tải cực đại
Nếu chưa kể đến dự trữ, tổng công suất yêu cầu của hệ thống là:
=++=
∑ ∑∑∑
tdmdptyc
PPΔPmP
234 + 23,4 + 20,6 = 278 MW
Để đảm bảo cân bằng công suất tác dụng trong hệ thống, ta huy động tổ máy
có công suất lớn hơn trong hệ thống nhận phụ tải trước để đảm bảo tính kinh tế
cao hơn. Theo đầu bài ta có các tổ máy của nhà máy II có công suất đơn vị lớn
hơn.
Công suất nhà máy II phát lên lưới là:
P
vh2
= P
f2
- P
td2
= 75%.P
đm2
- 8%.(75%.P
đm2
) = 138 MW
Như vậy nhà máy I sẽ còn phải đảm nhận:
P
f1

P
vh2
= P
f2
- P
td2
= 75%.P
đm2
- 8%.(75%.P
đm2
) = 69 MW
Như vậy nhà máy I sẽ còn phải đảm nhận:
P
f1
=
∑
yc
P
- P
f2
= 139 - 75 = 64 MW
Để đảm bảo các yêu cầu tối thiểu về kỹ thuật và kinh tế với công suất còn lại
phải phát, nhà máy I cũng chỉ nên phát hai tổ máy có tổng công suất định mức là
100 MW. Khi đó nếu chia đều công suất phát cho từng tổ máy thì mỗi tổ máy
phát được 64% công suất định mức tổ máy. Điều này cho thấy các tổ máy này
đã phát được công suất trong giới hạn kinh tế của các tổ máy nhiệt điện là từ 60-
85%P
đm
.
Tự dùng của nhà máy I là:

đm
. Khi đó lượng công suất còn phát lên lưới của nhà máy này là:
P
vh2
= P
f2
- P
td2
= 95%.P
đm2
- 8%.(95%.P
đm2
) = 87,4 MW
- Công suất phát của nhà máy I sẽ là:
P
f1
=
∑
yc
P
- P
f2
= 278 - 95 = 183 MW (chiếm 91,5%P
đm1
)
Như vậy trong trường hợp sự cố nguy hiểm nhất hai nhà máy vẫn đảm bảo
cung cấp đủ công suất yêu cầu của hệ thống.
* Bảng tổng kết:
Phụ tải Max Min Sự cố
8

2x100
75%(100)
=75
1x100
95%(100)
= 95
1x100
Chương III
LỰA CHỌN ĐIỆN ÁP
I. Nguyên tắc chung
9
§å ¸n tèt nghiÖp Bé m«n HÖ thèng ®iÖn- §HBK Hµ néi
Lựa chọn cấp điện áp vận hành cho mạng điện là một nhiệm vụ rất quan
trọng , bởi vì trị số điện áp ảnh hưởng trực tiếp đến các chỉ tiêu kinh tế, kĩ thuật
của mạng điện. Để chọn được cấp điện áp hợp lý phải thoả mãn các yêu cầu
sau :
- Phải đáp ứng được yêu cầu mở rộng phụ tải sau này.
- Cấp điện áp phải phù hợp với tình hình lưới điện hiện tại và phù hợp với
tình hình lưới điện quốc gia.
- Bảo đảm tổn thất điện áp từ nguồn đến phụ tải trong qui phạm

100
U
QXPR
UΔ
2
.%
+
=
Từ công thức ta thấy điện áp càng cao thì ∆U càng nhỏ , truyền tải được

Để đơn giản ta chỉ chọn phương án hình tia như sau:
10
§å ¸n tèt nghiÖp Bé m«n HÖ thèng ®iÖn- §HBK Hµ néi
Ta có:
KV5952616358344P16l344U
111
,.,,,
=+=+=
KV496281645344P16l344U
222
,.,,
=+=+=
KV5972816656344P16l344U
333
,.,,,
=+=+=
KV9105341651344P16l344U
444
,.,,
=+=+=
KV3105341645344P16l344U
555
,.,,
=+=+=
KV996281651344P16l344U
666
,.,,
=+=+=
KV496281645344P16l344U
777

5
82,5
51
56,6
45
58,3
51
64
45
§å ¸n tèt nghiÖp Bé m«n HÖ thèng ®iÖn- §HBK Hµ néi
CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU
I. Những yêu cầu chính đối với mạng điện:
1. Cung cấp điện liên tục
2. Đảm bảo chất lượng điện
3. Đảm bảo tính linh hoạt cao
4. Đảm bảo an toàn
II. Lựa chon dây dẫn:
1. Dây đồng: Dây đồng là dây dẫn được chế tạo bằng kim loại đồng,
là vật liệu dẫn điện tốt nhất. Đồng có điện trở suất nhỏ, có ứng suất
kéo dây đồng phụ thuộc vào quá trình công nghệ chế tạo và có thể
đạt được ứng suất cao, ngoài ra đồng có bề mặt được bao bọc bởi
một lớp oxyt đồng, do đó dây đồng có khả năng chống ăn mòn tốt.
Nhưng đồng là kim loại quý hiếm và đắt tiền. Vì vậy dây đồng chỉ
dùng trong các mạng điện đặc biệt.
2. Dây nhôm: là kim loại phổ biến nhất trong thiên nhiên. Điện trở
suất lớn hơn của đồng khoảng 1,6 lần, nhôm cũng có lớp oxyt
nhôm bên ngoài nên cũng có tác dụng chống ăn mòn trong khí
quyển. Nhược điểm chủ yếu của dây nhôm là độ bền cơ tương đối
nhỏ. Do đó người ta không sản xuất dây nhôm trần một sợi. Dây
nhôm nhiều sợi được dùng cho các mạng phân phối điện áp đến 35

=
trong đó:
dm
i
i
U3n
S
I
..
max
=
với n là số lộ đường
dây
Từ đầu bài ta có T
max
= 5000h
Tra bảng ta được J
kt
= 1,1 A/mm
2
2. Kiểm tra lại theo các điều kiện sau:
+ Kiểm tra tổn thất điện áp:
Tổn thất điện áp lúc vận hành bình thường và lúc sự cố nguy hiểm nhất .
Tổn thất điện áp được tính theo biểu thức:
100
U
XQRP
UΔ
2
.

sc max
≤ K.I
cp
Trong đó:
I
sc max
: là I sự cố lớn nhất lúc sự cố (lộ kép hay mạch vòng bị đứt
một dây)
I
cp
: là I cho phép làm việc lâu dài trên dây dẫn, ứng với nhiệt độ tối
đa là 25
0
C
K : hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ , K =0,8
+ Kiểm tra tổn thất do phát sáng vầng quang: Đối với cấp điện áp
110 kV ta chọn tiết diện nhỏ nhất cho phép là 70 mm
2
.
13
§å ¸n tèt nghiÖp Bé m«n HÖ thèng ®iÖn- §HBK Hµ néi
B. Các phương án nối dây:
1. Phương án 1:
2. Phương án 2:
14
26 + j12,6
28 + j13,6
28 + j13,6
58,3
4

34 + j21,1
8
82,5
56,6
7
34 + j14,5
28 + j13,6
51
N§ II
45
5
30
6
28 + j17,4
45
2
1
45
28 + j9,2
§å ¸n tèt nghiÖp Bé m«n HÖ thèng ®iÖn- §HBK Hµ néi
3. Phương án 3:
4. Phương án 4:
15
26 + j12,6
28 + j13,6
28 + j13,6
31,6
4
3
N§ I

8
82,5
56,6
7
34 + j14,5
28 + j13,6
51
N§ II
45
5
64
6
28 + j17,4
45
2
1
45
51
28 + j9,2
§å ¸n tèt nghiÖp Bé m«n HÖ thèng ®iÖn- §HBK Hµ néi
5. Phương án 5
C. Tính toán chỉ tiêu kỹ thuật cho các phương án.
1. Phương án 1:
+Chọn tiết diện dây dẫn cho đoạn NĐI-1:
A68151
1103
10928
U3
S
I

6
28 + j17,4
45
2
1
45
28 + j9,2
26 + j12,6
28 + j13,6
28 + j13,6
58,3
4
3
N§ I
51
34 + j21,1
8
120
56,6
7
34 + j14,5
28 + j13,6
51
N§ II
45
5
64
6
28 + j17,4
45

,.,,.
%.
..
%
max
10UΔ155100
110
2524612241226
100
U
XQRP
UΔ
btcp
22
dm
iiii
bt
=<=
+
=
+
=

+Chọn tiết diện dây dẫn cho đoạn NĐI-2:
A4277
11032
10529
U32
S
I

Khi truyền tải bằng lộ kép :
R= 1/2.0,46.45=10,35 Ω
X= 1/2.0,44.45 = 9,9 Ω

%,%.
,.,,.
%.
..
% 143100
110
9929351028
100
U
XQRP
UΔ
22
dm
iiii
bt
=
+
=
+
=

Khi sự cố ( đứt một dây ):
R=10,35.2=20,7 Ω
X= 9,9.2= 19,8 Ω
I
scdd

S
I
3
dm
3
3NDI
,
..
.
===
−
2
KT
mm9573
11
3518
J
I
F ,
,
,
===
Chọn dây dẫn là AC-70
Có r
0
= 0,46 Ω
x
0
= 0,44 Ω ; I
cp

I
scdd
= 81,35.2 = 162,7 < 0,8.I
cp
= 212 A ⇒ Đảm bảo vận hành.
%,%.
,.,,.
%.
..
% 828100
110
924613042628
100
U
XQRP
UΔ
22
dm
iiii
sc
=
+
=
+
=
+Chọn tiết diện dây dẫn cho đoạn NĐI-4:
A97104
11032
1040
U32

= 330 A
Tổn thất điện áp của đoạn NĐI- 4:
Khi truyền tải bằng lộ kép :
R= 1/2.0,33.51=8,415 Ω
X= 1/2.0,429.51 =10,94 Ω
18
§å ¸n tèt nghiÖp Bé m«n HÖ thèng ®iÖn- §HBK Hµ néi

%,%.
,.,,.
%.
..
% 274100
110
9410121415834
100
U
XQRP
UΔ
22
dm
iiii
bt
=
+
=
+
=

Khi sự cố ( đứt một dây ):

P
NĐI-5
= 75%P
F
- (P
1
+ P
2
+ P
3
+ P
4
+ P
td
+ ∆P
tt(4pt)
)
=150 - (26 + 28 + 28 + 34 + 10,2 + 11,6) = 12,2 MW
Q
NĐI-5
= P
NĐI-5
.tgϕ = 12,2.0,62 = 7,564 MVAr
S
NĐI-5
= 12,2 + j7,564= 14,35 MVA
A6537
11032
103514
U32

cp
= 330 A
Tổn thất điện áp của đoạn NĐI-5:
Khi truyền tải bằng lộ kép :
R= 1/2.0,33.82,5=13,61 Ω
X= 1/2.0,429.82,5 =17,69 Ω

%,%.
,.,,.,
%.
..
% 42100
110
691756476113212
100
U
XQRP
UΔ
22
dm
iiii
bt
=
+
=
+
=

Xét khi sự cố đứt một dây dẫn :
R=13,61.2=27,22 Ω

NĐI-5
= 91,5%P
F
- (P
1
+ P
2
+ P
3
+ P
4
+ P
td
+ ∆P
tt(4pt)
)
=183 - (26 + 28 + 28 + 34 + 10,2 + 11,6) = 45,2 MW
Q
NĐI-5
= P
NĐI-5
.tgϕ = 45,2.0,62 = 28,024 MVAr
S
NĐI-5
= 45,2 + j28,024= 53,18 MVA
A56139
11032
101853
U32
S

dm
iiii
sc
=
+
=
+
=
+Chọn tiết diện dây dẫn cho đoạn NĐII-5:
A97
11032
1037
U32
S
I
3
dm
5
5NDII
===
−
..
.
2
KT
mm1888
11
97
J
I

iiii
bt
=
+
=
+
=

Khi sự cố ( đứt một dây ):
R=7,425.2=14,85 Ω
20
§å ¸n tèt nghiÖp Bé m«n HÖ thèng ®iÖn- §HBK Hµ néi
X= 9,56.2=19,12 Ω
I
scdd
= 97.2 = 194 < 0,8.I
cp
= 264 A ⇒ Đảm bảo vận hành.
%,%.
,.,,.
%.
..
% 466100
110
1219514851434
100
U
XQRP
UΔ
22

I
F ,
,
,
===
Chọn dây dẫn là AC-70
Có r
0
= 0,46 Ω
x
0
= 0,44 Ω ; I
cp
= 265 A
Tổn thất điện áp của đoạn NĐII-6:
Khi truyền tải bằng lộ kép :
R= 1/2.0,46.51=11,73 Ω
X= 1/2.0,44.51 =11,22 Ω

%,%.
,.,,.
%.
..
% 973100
110
2211613731128
100
U
XQRP
UΔ

dm
iiii
sc
=
+
=
+
=
+Chọn tiết diện dây dẫn cho đoạn NĐII-7:
A686
11032
1033
U32
S
I
3
dm
7NDII
7NDII
,
..
.
===
−
−
2
KT
mm7378
11
686

U
XQRP
UΔ
22
dm
iiii
bt
=
+
=
+
=

Khi sự cố ( đứt một dây ):
R=10,35.2=20,7 Ω
X= 9,9.2=19,8 Ω
I
scdd
= 86,6.2 = 173,2 <0,8.I
cp
= 212 A ⇒ Đảm bảo vận hành.
%,%.
,.,,.
%.
..
% 67100
110
81941772028
100
U

KT
mm9147
11
7162
J
I
F ,
,
,
===
Chọn dây dẫn là AC-150
Có r
0
= 0,21 Ω
x
0
= 0,416 Ω ; I
cp
= 445 A
Tổn thất điện áp của đoạn NĐII-8:
Được truyền tải bằng lộ đơn :
R= 0,21.64 = 13,44 Ω
X= 0,416.64 = 26,624 Ω

%,%.
,.,,.
%.
..
% 066100
110

0
(Ω/km)
x
0
(Ω/km)
b
0
(s/km)
R
(Ω)
X
(Ω)
B/2
(S)
NĐI-1 58,3
137,89
150 0,21 0,416 2,74.10
-6
12,24 24,25 0,79.10
-4
NĐI-2 45
70,38
70 0,46 0,44 2,58.10
-6
10,35 9,9 0,58.10
-4
NĐI-3 56,6
73,95
70 0,46 0,44 2,58.10
-6

70 0,46 0,44 2,58.10
-6
10,35 9,9 0,58.10
-4
NĐII-8 64
147,9
150 0,21 0,416 2,74.10
-6
13,44 26,62 0,87.10
-4
Bảng tổng kết tổn thất điện áp của phương án 1 :
Đoạn
∆U
bt
% ∆U
sc
%
NĐI-1 5,15
NĐI-2 3,14 6,29
NĐI-3 4,41 8,82
NĐI-4 4,27 8,54
NĐI-5 2,4 9,18
NĐII-5 3,2 6,46
NĐII-6 3,97 7,95
NĐII-7 3,8 7,6
NĐII-8 6,06
Tổn thất điện áp lúc bình thường lớn nhất:
∆U
btmax
= ∆U

+
=
+
=
−
2
KT
mm33139
11
26153
J
I
F ,
,
,
===
Chọn dây dẫn là AC-120
Có r
0
= 0,27 Ω
x
0
= 0,423 Ω ; I
cp
= 380 A
Tổn thất điện áp của đoạn NĐI-2:
Khi truyền tải bằng lộ kép :
R= 1/2.0,27.45=6,075 Ω
X= 1/2.0,423.45 = 9,517 Ω


cp
= 304 A ⇒ Đảm bảo vận hành.
%,%.
,.,,.
%.
..
% 858100
110
03419821151254
100
U
XQRP
UΔ
22
dm
iiii
sc
=
+
=
+
=
24
26 + j12,6
28 + j13,6
28 + j13,6
31,6
4
3
N§ I

1
12
,
.
.,
===
−
2
KT
mm89137
11
68151
J
I
F ,
,
,
===
Chọn dây dẫn là AC-120
Có r
0
= 0,27 Ω
x
0
= 0,423 Ω ; I
cp
= 380 A
Tổn thất điện áp của đoạn 2-1:
Khi truyền tải bằng lộ đơn :
R= 0,27.31,6= 8,532 Ω

3
dm
3
3NDI
,
..
.
===
−
2
KT
mm9573
11
3518
J
I
F ,
,
,
===
Chọn dây dẫn là AC-70
Có r
0
= 0,46 Ω
x
0
= 0,44 Ω ; I
cp
= 265 A
Tổn thất điện áp của đoạn NĐI-3:

= 81,35.2 = 162,7 < 0,8.I
cp
= 212 A ⇒ Đảm bảo vận hành.
25