z

Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế mạng điện - Các số
liệu về nguồn và cung cấp
phụ tải
2. Những số liệu về nguồn cung cấp;
a) Nhà máy 1:
- Công suất đặt: P
1
= 4 x 50 = 200MV
- Hệ số công suất: cosϕ = 0,85
- Điện áp định mức: U
đm
= 10,5kV
b) Nhà máy 2:
- Công suất đặt: P
2
= 2 x 50 = 100MV
- Hệ số công suất: cosϕ = 0,85
- Điện áp định mức: U
đm
= 10,5kV
130,38km
4
72,11km
51km
46,03km
61km
36km
73km

(MW) 30 28 28 30 32 30 28 28 20
P
min
(MW) 15 14 14 15 16 15 14 14 10
cosϕ
0,92 0,85 0,9 0,9 0,92 0,9 0,85 0,9 0,9
Q
max
(MVAr) 12,77 17,46 13,56 14,52 12,80 14,52 17,46 13,56 9,68
Q
min
(MVAr) 6,39 8,73 6,78 7,26 6,40 7,26 8,73 6,78 4,84
S
max
(MVA) 32,60 32,99 31,11 33,32 34,46 33,32 32,99 31,11 22,21
S
min
(MVA) 16,30 16,495 15,555 16,66 17,23 16,66 16,495 15,555 11,105
Loại họ phụ tải III I I I I I I III I
Yêu cầu ĐC điện
áp
T T KT KT T T KT T T
Điện áp thứ cấp 22 22 22 22 22 22 22 22 22

II. PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI:
Từ những số liệu trên ta có thể rút ra những nhận xét sau:
* Hệ thống gồm hai nhà máy nhiệt điện.
Chúng có đặc điểm rất quan trọng là truyền tải tức thời điện năng từ các
nguồn đến các hệ tiêu thụ và không thể tích trữ điện năng thành các số lượng
nhìn thấy được. Tính chất này được xác định sự đồng bộ của quá trình sản

- Việc phân bố phụ tải trên sơ đồ địa lý:
Phụ tải 1, 2, 3, 4 do nhiệt điện I cung cấp điện
Phụ tải 6, 7, 8, 9 do nhiệt điện II cung cấp điện
Phụ tải 5 ở giữa 2 nhà máy do 2 nhà máy cung cấp
- Khoảng cách xa nhất từ NĐ
1
đến phụ tải là 61km và gần nhất là 36km.
- Khoảng cách xa nhất từ NĐ
II
đến phụ tải là 63km và gần nhất là 36km.
- Tổng công suất các nguồn = 400MW
- Tổng công suất các phụ tải ∑P
max
= 254MW
- Đặc điểm của các hộ tiêu thụ:
Có hộ 1, 2, 5, 6, 8 và 9 là các hộ có yêu cầu điều chỉnh điện áp thường.
Hộ 3, 4, 7 là hộ có yêu cầu điều chỉnh điện áp khác thường.
- Khi thiết kế mạng điện này cần chú ý:
+ Do khoảng cách giữa các nhà máy và giữa các phụ tải tương đối lớn
nên ta dùng đường dây trên không để dẫn điện.
+ Đối với dây dẫn để
đảm bảo độ bền cơ cũng như yêu cầu về khả năng
dẫn điện ta dùng đường dây AC để truyền tải điện.
Chương II
CÂN BẰNG CÔNG SUẤT, SƠ BỘ XÁC ĐỊNH CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC
CỦA HAI NHÀ MÁY

I. CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TÁC DỤNG:
Phương trình cân bằng:
∑P

MWP
md
7,12254
1000
5
==ΣΔ

∑P
td
: Là tổng công suất tác dụng tự dùng trong các nhà máy điện:
Chọn từ: (8 ÷ 14%) (m∑P
pt
+ ∑ΔP
mđ
). Ta chọn
( )
()
MW
PPmP
mdpttd
67,26
7,12254
100
10
%10
=
=+=
=ΣΔ+Σ=Σ

∑P

+ ∑ΔQ
B
+ ∑ΔQ
L
- ∑ΔQ
C
+ ∑Q
td
+ ∑Q
dtr
(2 ÷ 2)
Trong đó:
∑Q
F
: Là tổng công suất phản kháng trong các nhà máy điện.
∑Q
pt
: Là tổng công suất phản kháng cực đại của các phụ tải
∑ΔQ
B
: Là tổng tổn thất công suất phản kháng trong máy biến áp có thể
lấy ∑ΔQ
B
= 15% ∑Q
pt
.
∑ΔQ
L
: Là tổng tổn thất công suất phản kháng trên đường dây của mạng
điện.

bằng công suất phản kháng của tổ máy lớn nhất trong hệ thống.
* Thay số vào ta có:
Q
F
= P
F
.tgϕ
F
= 400 . 0,62 = 248MVAr
Tổng công suát phản kháng của các phụ tải trong chế độ cực đại được
xác định theo bảng (1-2).
∑Q
pt
= 126,33MVAr
MVArQQ
ptB
98,1833,126.
100
15
%15 ==Σ=ΣΔ

tdtdtd
tgPQ
ϕ
.=Σ
(chọn ϕ
td
= 0,75 → tgϕ
td
= 0,882)

MW
PPPPP
dmIIdmIItdIIFIIvhII
153200.
100
85
.
100
10
200.
100
85
%85%10%85
=−=
=−=−=

Như vậy nhà máy I sẽ đảm nhận.
P
FI
= ∑P
yc
– P
FII
= 293,37 – 170 = 1233,37MW
Chiếm khoảng 61% của P
đmI
.
Trong đó lượng tự dùng là 10% P
FI
= 12,33MW

MW
Vậy:
∑P
yc
= 127 + 6,35 + 13,33 = 146,68MW
* Xét nhà máy II
Công suất nhà máy II phát lên lưới.
( )
MW
PPPPP
dmIIdmIItdIIFIIVhII
5,76
100.
100
85
.
100
10
.100.
100
85
855%10%80
=
==
−=−=

Như vậy nhà máy I sẽ đảm nhận
P
FI
= ∑P

tdII
= 100%P
đmII
– 10% (1005 P
đmII
)
= 100 -
MW90100.
100
10
=
Như vậy nhà máy I sẽ đảm nhận.
P
FI
= ∑P
yc
– P
FII
= 293,37 – 100 = 193,37MW
Bảng tổng kết
Ph
ụ tải nhà
máy
Max Min Sự cố
P
F
(
MW)
Số
tổ máy

85
1 x
100
100%
(100) =
100
1 x
100

Chương III
Lựa chọn điện áp

I. Nguyên tắc lựa chọn
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, kỹ
thuật của mạng điện. Để chọn được cấp điện áp hợ
p lý phải thoả mãn yêu cầu
sau.
- Phải đáp ứng được yêu cầu mở rộng điện áp sau này
- Cấp điện 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.
100.%
2
U
QXPR
U
+
=Δ
Từ công thức ta thấy điện áp càng cao thì ΔU càng nhỏ, truyền tải được

i
: Công suất tác dụng truyền tải trên đường dây thứ i (MW)
Để đơn giản ta chỉ chọn phương án hình tia như sau:

30+j14,52
28+j13,56
3
51
51
61
1
30+j12,77
28+j17,46
36
NĐ
1

73
63
5
30+j12,80
61
6
300+j14,52
54
7
28+j17,4
6
9
36 Hình 4.1. Sơ đồ mạch điện phương án I

3
4
1
NĐ
1

5
6
7
9
8
S
1
2
S
2
S
6
S
4
S
3
S
5
3
4
1
NĐ
I

5
6
7
9
8
S
1
2
S
2
S
6
S
4
S
3

4
S
3
S
5
NĐ
II

S
9
S
7
S
8
3
4
1
NĐ
I

5
6
7
9
8
S
1
2
S
2

S
4
S
5
NĐ
II
S
7 II. 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
4. Đảm bảo an toàn
III. Lựa chọn dây dẫn
1. Dây đồng:
Dây đồng và dây được chế tạo bằng kim loại đồng, là vật liệu dẫn điện
tốt. Đồng có điện trở su
ất nhỏ, có khả năng chông ăn mòn. Nhưng đồng là
kim loại đắt tiền. Vì vậy, dây đồng chỉ dùng trong mạng điện đặc biệt.
2. Dây nhôm:
Được chế tạo bằng kim loại nhôm, có điện trở suất lớn hơn đồng khoảng
1,6 lần, cũng có khả năng chống ăn mòn. Nhược điểm chủ yếu của dây nhôm

Điện áp định mức của mạng điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố. Công suất
của phụ tải, khoảng cách giữa các phụ tải và các nguồn cung cấ
p điện, vị trí
tương đối giữa các phụ tải với nhau, sơ đồ mạng điện.
Điện áp định mức của mạng điện thiết kế được chọn đồng thời với sơ đồ
cung cấp điện. Điện áp định mức sơ bộ của mạng điện có thể xác định theo
giá trị của công suấ
t trên mỗi đường dây trong mạng điện.
Theo công thức 3.1.
PlU
dm
1634,4 +=
(kV) (4÷1)
* Ta tính điện áp định mức trên đường dây NĐ
I
-5-NĐ
II
.
- Công suất tác dụng từ nhiệt điện II truyền vào đường dây NĐ
II
-5 được
xác định như sau:
P
NII-5
= P
kt
– P
td
– P
NII

S
9
S
7
S
8
Trong đó:
P
kt
: Tổng công suất phát kinh tế của NĐ
II
.
P
td
: Tổng công suất tự dùng trong nhà máy nhiệt điện II
P
td
= 10%P
kt

P
NII
: Tổng công suất của phụ tải đối với NĐ
II

P
NII
= P
6
+ P

==
kt
P MW
và:
17
100
170.10
%10 ===
kttd
PP MW
Thay vào công thức (4-2)
P
NĐII-5
= 170 – 17 – 106 – 5,3 = 41,7MW
Công suất phản kháng do NĐ
II
truyền vào đường dây NĐ
II-5
có thể tính
gần đúng như sau:
Q
NII-5
= P
NII-5
.tgϕ
FII
= 41,7 . 0,62 = 25,85MVAr
Như vậy:
S
NII-5

−

* Điện áp tính toán trên đường dây NĐ
I-5
là:
55
.1673.34,4
−−
+=
NINI
PU

Trong đó:
P
NI-5
= P
kt
– P
td
– P
NI
- ΔP
NI

=
MW2,31116.
100
5
.11617170 =−−
Thay vào trên ta có:

I
-2 28+j17,46 36,0 95,48
110kV
NĐ
I
-3 28+j13,56 51,0 96,91
NĐ
I
-4 30+44,52 51,0 100
NĐ
I
-5 -(9,7+j13,05) 73,0 102,90
NĐ
II
-5 41,7+j25,85 63,0 117,27
NĐ
II
-6 30+j14,52 61,0 100,94
NĐ
II
-7 28+j17,46 54,0 97,23
NĐ
II
-8 28+j13,56 63,0 98,10
NĐ
II
-9 20+j9,68 36,0 81,88

Từ các kết quả nhận được trong bảng 4.1 ta chọn điện áp định mức của
mạng điện U

3
max
max
10.
3
dm
Un
S
I =
(4-4)
n: Số mạch của đường dây (đường dây 1 mạch thì n =1, hai mạch thì n = 2).
U
đm
: Điện áp định mức của mạng điện, kV
S
max
: Công suất chạy trên đường dây khi phụ tải cực đại (MVA)
Đối với đường dây 110kV để không xuất hiện vầng quang các dây nhôm
lõi thép cần phải có tiết diện F
≥
70mm
2
. Để đảm bảo cho đường dây vận
hành bình thường trong các chế độ sau sự cố cần phải có điều kiện sau: I
SC

≤

I
CP

==
−
−

Tiết diện dây dẫn;
2
5
5
25,119
1,1
36,212
mm
J
I
F
kt
NII
NII
===
−
−

Chọn dây AC-120 và I
CP
= 380A
Sau khi chọn tiết diện tiêu chuẩn, cần kiểm tra dòng điện chạy trên
đường dây trong các chế độ sau sự cố.
- Đối với đường dây NĐ
II
-5 - NĐ, sự cố có thể xảy ra trong 2 trường

* Tính tiết diện dây dẫn NĐ
I-5
:
- Dòng điện chạy trên đường dây khi phụ tải cực đại.
A
S
I
NI
NI
47,43
10.
110.32
05,137,9
110.32
10.
3
22
3
5
5
=
+
==
−
−

- Tiết diện dây dẫn.

3
22
1
=
+
=
- Tiết diện đường dây.
2
1
5,158
1,1
35,174
mmF ==

Ta chọn dây AC – 185 có I
CP
= 380
* Kết quả tính các đường dây còn lại được cho trong bảng 4.2 sau:
Đường
dây
S (MVA) I


(
Ω
/km)
b
o
.10
-6

S/km
R (
Ω
) X (
Ω
)
4
10.
2
−
B

(S)
NĐ
I-1
30+j12,77 174,35 158,5 185 510 174,35 61 0,17 0,409 1,69 10,37 25,80 0,82
NĐ
I-2
28+j17,46 88,23 80,21 95 330 176,46 36 0,33 0,429 2,65 5,94 7,72 0,95
NĐ
I-3

phù hợp nếu trong chế độ phụ tải cực đại các tổn thất điện áp lớn nhất của
mạng điện mộ
t cấp điện áp không vượt quá 10 ÷ 15% trong chế độ phụ tải
cực đại khi vận hành bình thường và đến 20 ÷ 25% trong chế đọ sau sự cố
nghĩa là:
ΔU
maxbt
% = 15 ÷ 20%
ΔU
maxsc
% = 20 ÷ 25%
Đối với các tổn thất điện áp như vậy, cần sử dụng các máy biến áp điều
chỉnh điện áp dưới tải trong tải các trạm hạ áp.
Tổn thất điện áp thứ i nào đó khi vận hành bình thường được xác định
theo công thức:
100.
2
dm
iiii
ibt
U
XQRP
U
+
=Δ

Trong đó:
P
i
, Q

+
=
+
=Δ
XQRP
U
bt

- Khi một mạch của đường dây ngừng làm việc, tổn thất điện áp trên
đường dây có giá trị.
ΔU
2SC
% = 2 ΔU
2bt
% = 2 . 2,48 = 4,96%.
Các đường dây còn lại được tiến hành tương tự như với đường dây trên.
Đường dây
ΔU
bt
% ΔU
SC
%
Đường dây
ΔU
bt
% ΔU
SC
%
NĐ
I-1

NII-8
% = 9,81%
Tổn thất điện áp lớn nhất khi sự cố.
ΔU
mnaxSC
% = ΔU
NII-5
% + ΔU
5-NĐI
% = 11,54% + 6,92% = 18,46%

2. Phương án II
Sơ đồ mạng điện phương án II.

Hình 4.2
a) Chọn điện áp định mức cho mạng điện
* Ta tính điện áp định mức trên đường dây 9-8:
- Dòng công suất chạy trên đoạn đường dây NĐ
II-9
:
()

5
6
7
9
8
S
1
2
S
2
S
6
S
4
S
3
S
5
NĐ
II

S
9
S
7
S
8
kV
PlU
99,9528.1623,41.34,4

-4 30+j14,52 51,0 100
NĐ
I
-5 -(9,7+j13,05) 73,0 102,90
NĐ
II
-5 41,7+j25,85 63,0 117,27
NĐ
II
-6 30+j14,52 61,0 100,94
NĐ
II
-7 28+j17,46 54,0 97,23
NĐ
II
-9 48+j23,24 36,0 123,06
9-8 28+j13,56 41,23 95,99

b) Chọn tiết diện dây dẫn.
Kết quả tính các thông số của các đường dây trong mạng điện cho bảng sau:
Đường
dây
S (MVA) I
bt
(A)
F
tt

(mm
2

4
10.
2
−
B

(S)
2-1
30+j12,77
174,35 158,5 185 510 174,35 42,42 0,17 0,409 2,84 7,21 17,35 0,60
NĐ
I-2

58+j30,23
174,88 158,98 185 510 349,76 36 0,17 0,409 2,84 3,06 7,36 1,02
NĐ
I-3

28+j13,56
83,18 75,62 70 265 166,36 51 0,46 0,440 2,58 11,73 11,22 1,31
NĐ
I-4

30+j14,52
89,11 81,01 95 330 178,22 51 0,33 0,429 2,65 8,42 10,94 1,35
NĐ
I-5

-(9,7+j13,05)
43,47 39,52 70 265 86,94 73 0,46 0,440 2,58 16,79 16,06 1,88

Tổn thất điện áp trên đoạn NĐ
I-2
:
%30,3
100.
110
36,7.23,3006,3.58
100.%
22
2222
2
=
=
+
=
+
=Δ
−−
−
dm
NINI
NI
U
XQRP
U

Tổn thất điện áp trên đoạn đường dây 2-1 có giá trị.
%62,3100.
110
35,17.77,1221,7.30

==Δ=Δ
−− NISCNI
UU

Kết quả tính tổn thất điện áp trên các đoạn đường dây cho trong bảng
(4.6) sau:
Đường dây
ΔU
bt
% ΔU
SC
%
Đường dây
ΔU
bt
% ΔU
SC
%
NĐ
I-2
3,30 6,60 NĐ
II-5
5,77 11,54
2-1 3,62 3,62 NĐ
II-6
4,06 8,12
NĐ
I-3
3,97 6,34 NĐ
II-7

Hình 4.3
a) Chọn điện áp định mức cho mạng điện.
* Ta tính điện áp định mức trên đường dây 2-1.
- Dòng công suất chạy trên đoạn đường dây NĐ
I-2
.
- Dòng công suất chạy trên đoạn đường dây NĐ
II-9
:
3
4
1
NĐ
I

5
6
7
9
8
S