Đồ án Đề Tài:Thiết kế mạng lưới điện
cho một khu vực
Đồ án môn học Lưới điện
SV thực hiện:
Phạm Tuấn Nam
- Lớp: HTĐ1 - K471
LỜI NÓI ĐẦU

Lịch sử loài người đã và đang trải qua nhiều giai đoạn phát triển
khác nhau, các thế hệ tiếp nối nhau đổi mới. Trong quá trình phát triển
và đi lên, con người đã phát minh ra và sử dụng nhiều dạng năng
lương khác nhau để phục vụ cho các nhu cầu tất yếu của mình và cho
toàn xã hội. Trong các dạng năng lượng đó thì điện năng là dạng năng
lượng quan trong nhất và được sử d

- Lớp: HTĐ1 - K472
Chương 1:CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TÁC DỤNG VÀ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG

Cân bằng công suất trong hệ thống trước hết là xem khả năng cung cấp và
tiêu thụ điện trong hệ thống có cân bằng hay không? Sau đó sơ bộ định phương
thức vận hành cho từng nhà máy trong hệ thống, trong các trạng thái vận hành
cực đại, cực tiểu và sau sự cố. Để hệ thống điện làm việc ổn định ta cần cân
b
ằng công suất tác dụng và cân bằng công suất phản kháng.
I. CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TÁC DỤNG
Trong đồ án ta giả thiết:
+ Nguồn điện đủ cung cấp cho nhu cầu công suất tác dụng
+ Tổng công suất tự dùng và công suất dự trữ trong hệ thống bằng
không
Sự cân bằng công suất tác dụng trong hệ thống được biểu diễn bằng biểu
thức:
ΣP
F
= ΣP
yc
= m.ΣP
pt
+ΣΔP
mđ

= 0,
∑
P
dt
= 0)

ΣΔP
mđ
: Tổng tổn thất công suất trong mạng điện, ΣΔP
mđ
=
5%*ΣP
pt

ΣP
pt
:Tổng công suất các nút phụ tải
*ΣP
pt
= P
1
+ P
2
+ P
3
+ P
4
+ P
5
+ P

yc

Trong đó:
+ ΣQ
F
là tổng công suất phản kháng phát ra trên lưới
+ ΣQ
yc
là tổng công suất phản kháng yêu cầu
ΣQ
F
= ΣP
F
*tgϕ
F
cosϕ
F
= 0.85 ⇒ tgϕ
F
= 0.62
⇒ ΣQ
F
= 186.9*0.62 = 115.878 (MVAr)
⇒∑Q
yc
= m*∑Q
pt
+ ∑Q
L
- ∑Q

pt
+ ∑ΔQ
ba

ΣQ
pt
là tổng công suất phản kháng của phụ tải
ΣQ
pt
= Q
1
+ Q
2
+ Q
3
+ Q
4
+ Q
5
+ Q
6
= P
1
*tgϕ
1
+ P
2
*tgϕ
2
+ P

⇒ ΣQ
yc
= 85.44 +12.816 = 98.256 (MVAr)
Ta thấy ΣQ
ycm
< ΣQ
F,
nên 0 phải bù sơ bộ công suất phản kháng.
Đồ án môn học Lưới điện
SV thực hiện:
Phạm Tuấn Nam
- Lớp: HTĐ1 - K474
Chương 2:

CHỌN PHƯƠNG ÁN HỢP LÝ VỀ MẶT KỸ THUẬT - KINH TẾNguyên tắc chủ yếu nhất của thiết kế mạng là cung cấp điện kinh tế và đảm
bảo ổn định, an toàn. Mụch đích của thiết kế mạng là tìm ra phương án phù hợp
nhất thoả mãn yêu cầu đó.
Việc đầu tiên cần làm là lựa chọn sơ độ nối dây của mạng dựa trên những
cân nhắc kỹ về nhiều yếu tố: Phụ tải l
ớn hay nhỏ, vị trí của tải, mức độ yêu cầu,
đặc điểm và khả năng cấp điện, các điều kiện về địa chất, địa hình, tổ chức quản
lý...
Sau khi vạch ra được các phương án nối dây, để tiến hành so sánh về mặt
kỹ thuật ta cần phải tính toán các nội dung sau:
N 1
6

3 4
2

5

N 1
6

N

1 6 3 4

2 5

Đồ án môn học Lưới điện
SV thực hiện:
Phạm Tuấn Nam
- Lớp: HTĐ1 - K477

N

6

3 4
2

5

Đồ án môn học Lưới điện
SV thực hiện:
Phạm Tuấn Nam
- Lớp: HTĐ1 - K478
*Thông số kỹ thuật của phương ánĐoạn ĐD N-1 N-2 N-3 N-4 N-5 N-6
P
max
(MW)
32 34 30 28 26 28
Q
max
(MVAr)
15.36 16.32 14.4 13.44 12.48 13.44
L (km)

kVU
kVU
kVU
kVU
kVU
kVU
=+=
=+=
=+=
=+=
=+=
=+=

Vì 70 < U
i
< 160 nên ta lấy chọn điện áp danh định (định mức) của lưới điện là:
U
đm
= 110 (kV)
1.3. Chọn tiết diện dây dẫn trên các đoạn đường dây.

- Dự kiến chung là dây AC (dây nhôm lõi thép)
- Thiết kế mạng khu vực ta chọn dân dẫn bằng phương pháp theo điều
kiện mật độ kinh tế của dòng điện.
Tra bảng B.44 trong giáo trình “Mạng và hệ thống điện” ta thấy ứng với
dây AC có T
max
= 5000 h thì mật độ kinh tế của dòng điện là:
J
kt

*) (

P: Công suất tác dụng trên đường dây, MW
Q: Công suất phản kháng trên đường dây, MVAr
n: Số mạch
U
dm
: Là điện áp định mức của mạng điện * TÍNH TOÁN CHI TIẾT CHO TỪNG ĐOẠN
*Xét đoạn N-1:

13.93
3
10*
110*3*2
2
36.15
2
32
1
=
+
=
N
I
(A)
66.84
1.1

điều kiện phát nóng.
Vậy tiết diện dây dẫn đã chọn là hợp lý
*Xét đoạn N-2:

96.98
3
10*
110*3*2
2
32.16
2
34
2
=
+
=
N
I
(A)
96.89
1.1
96.98
2
2
===
kt
N
N
J
I

110*3*2
2
4.14
2
30
23
=
+
=I
(A)
37.79
1.1
31.87
3
23
===
kt
N
J
I
F
(mm
2
)
I
sc
= 2x87.31 = 174.62 (A)
Chọn F
tc
= 95 mm

4
===
kt
N
N
J
I
F
(mm
2
)
I
sc
= 2x81.48 = 162.96 (A)
Chọn F
tc
= 95 mm
2
tương ứng với dây AC95 có dòng điện tối đa cho phép
là I
cp
= 330 (A) > I
sc
= 162.96 (A).
Vậy tiết diện dây dẫn đã chọn là hợp lý
*Xét đoạn N-5:

68.75
3
10*

tương ứng với dây AC95 có dòng điện tối đa cho phép
là
I
cp
= 330 (A) > I
sc
= 151.36 (A).
Vậy tiết diện dây dẫn đã chọn là hợp lý
*Xét đoạn N- 6:

Đồ án môn học Lưới điện
SV thực hiện:
Phạm Tuấn Nam
- Lớp: HTĐ1 - K4711
48.81
3
10*
110*3*2
2
44.13
2
28
6
=
+
=
N

= 162.96 (A).
Vậy tiết diện dây dẫn đã chọn là hợp lý
*Từ các tiết diện F
i
vừa chọn được ta tra bảng B.6 trong giáo trình
“Mạng và hệ thống điện” và lập được bảng số liệu của phương án I như sau:

ĐD
L
km
F
tt,
mm
2
F
tc

mm
2

S
MVA
r
0
Ω
/km
x
0
Ω
/km


* Tổn thất điện áp được tính theo công thức sau:

dm
iiii
U
XQRP
U
2
%
**
∑ ∑
+
=Δ
(%)
Trong đó:
P
i
, Q
i
: Công suất tác dụng và công suất phản kháng trên đường dây
R
i
, X
i
: Điện trở và điện kháng của đường dây
Các chỉ tiêu kỹ thuật cho phép:
Đồ án môn học Lưới điện
SV thực hiện:
Phạm Tuấn Nam

22
111N1
1%
U
dm
NNN
btN
XQR
U
+
Δ

Sự cố nặng nề nhất là đứt 1 mạch trên đoạn N-1, khi đó:

% 11=
110
16.75*15.36*2+12.88*32*2
=
**2*P*2
=
22
111N1
1%
U
dm
NNN
scN
XQR
U
+

XQR
U
+
Δ

*Đoạn N-3:

4.78%=
**P
=
2
333N3
3%
U
dm
NNN
btN
XQR
U
+
Δ

- Khi sự cố đứt một đây trên đoạn N-3
9.56%=
**2*P*2
=
2
333N3
3%
U

444N4
4%
U
dm
NNN
scN
XQR
U
+
Δ

*Đoạn N- 5:

% 5.94=
**P
=
2
555N5
5%
U
dm
NNN
btN
XQR
U
+
Δ

Sự cố nặng nề nhất là đứt 1 mạch trên đoạn N- 5, khi đó:
% 11.88=

U
dm
NNN
btN
XQR
U
+
Δ

Sự cố nặng nề nhất là đứt 1 mạch trên đoạn N- 6, khi đó:
% 9.98=
**2*P*2
=
2
666N6
6%
U
dm
NNN
scN
XQR
U
+
Δ

1.5.Tổng kết phương án I:

%20%88.11
max%
%15%94.5

3 4
2
5
Đồ án môn học Lưới điện
SV thực hiện:
Phạm Tuấn Nam
- Lớp: HTĐ1 - K4715

Đồ án môn học Lưới điện
SV thực hiện:
Phạm Tuấn Nam
- Lớp: HTĐ1 - K4716
*Thông số kỹ thuật của phương án

Đoạn ĐD
N-2 N-3 3-1 N-4 N-5 N-6
P
max

S
MVA
r
0
Ω
/km
x
0
Ω
/km
b
0
S.10
-6
R
Ω

X
Ω

B/2
S.10
-4
N-
2
70.71 89.96 95 37.71 0.33 0.429 2.65 11.66 15.16 1.87
N-
3
72.11 169.07 185 68.77 0.17 0.409 2.84 6.12 14.74 2.04
3-1

ΔU
N3bt%
= 6.76% ΔU
N3sc%
= 13.52 %

* Trên đoạn 3-1:
ΔU
N31bt%
= 1.98 % ΔU
N31sc%
= 3.96 %

2.5.Tổng kết phương án II:

%20%48.17
max%
%15%74.8
max%
<=Δ
<=Δ
sc
U
bt
U

Kết luận : Phương án này đạt chỉ tiêu kỹ thuật
3.Phương án III

3.1.Sơ đồ nối dây và các thông số của phương án

L (km)
70.71 72.11 22.36 72.11 82.46 36.05
Đồ án môn học Lưới điện
SV thực hiện:
Phạm Tuấn Nam
- Lớp: HTĐ1 - K4718

3.2.Chọn điện áp định mức của mạng.

Tính toán tương tự như phương án I ta cũng chọn điện áp định mức của
mạng là: U
đm
= 110 kV.
3.3. Xác định tiết diện dây dẫn trên các đoạn đường dây.

* Việc chọn tiết diện được là tương tự như phương án I, cuối cùng ta có
bảng số liệu tính toán của phương án như trang bên. ĐD
L
km
F
tt,
mm
2
F

70.71 89.96 95 37.71 0.33 0.429 2.65 11.66 15.16 1.87
N-
3
72.11 169.07 185 68.77 0.17 0.409 2.84 6.12 14.74 2.04
3-1
22.36 67.22 70 35.49 0.46 0.44 2.58 5.14 4.91 0.57
N-
4
72.11 148.19 150 62.11 0.21 0.416 2.74 7.57 14.99 1.97
N-
5
82.46 68.8 70 28.84 0.46 0.44 2.58 18.96 18.14 2.12
4-6
36.05 74.09 95 31.05 0.33 0.429 2.65 5.94 7.73 0.95

3.4.Tính toán tổn thất điện áp trong các chế độ vận hành bình thường và

khi sự cố nặng nề nhất.

Tính toán tương tự như phương án I ta có:
*Trên đoạn N-2
ΔU
N2t%
= 5.32 ΔU
N2c%
= 10.64
*Trên đoạn N-3
ΔU
N3%
= 6.76 % ΔU

sc
U
bt
U

Kết luận :
- Thoả mãn yêu cầu về kỹ thuật của phương án
- Khả năng mở rộng phụ tải cao
- Sự cố giữa các mạch không ảnh hưởng đến nhau nhiều 4.Phương án IV

4.1.Sơ đồ nối dây và các thông số của phương án IV
*Sơ đồ nối dây:

N

6
4
1
3 2

5

đm
= 110 kV.
4.3. Xác định tiết diện dây dẫn trên các đoạn đường dây.

* Việc chọn tiết diện được là tương tự như phương án I, cuối cùng ta có
bảng số liệu tính toán của phương án IV như trang bên: ĐD
L
km
F
tt,
mm
2
F
tc

mm
2

S
MVA
r
0
Ω
/km
x
0
Ω

36.05 74.09 95 31.05 0.33 0.429 2.65 5.94 7.73 0.95

4.4.Tính toán tổn thất điện áp trong các chế độ vận hành bình thường và

khi sự cố nặng nề nhất.

Tính toán tương tự như phương án I ta có:
*Trên đoạn N-1:
ΔU
N1bt%
= 6.78 % ΔU
N1sc%
= 13.56 %
*Trên đoạn N-2-3:
ΔU
N23bt%
= 10.3 % ΔU
N23sc%
= 17.56 %
*Trên đoạn N- 4:
ΔU
N4bt%
= 4.76 % ΔU
N4sc%
= 9.52 %

*Trên đoạn N-5:
ΔU
N5bt%
= 7.41 % ΔU

- Thoả mãn yêu cầu về kỹ thuật của phương án
- Khả năng mở rộng phụ tải cao
- Sự cố giữa các mạch không ảnh hưởng đến nhau nhiều
5.Phương án V

5.1.Sơ đồ nối dây và các thông số của phương án V
*Sơ đồ nối dây:

N 1
6

3 4
2

5
*Thông số kỹ thuật của phương án V

* Việc chọn tiết diện được là tương tự như phương án I, cuối cùng ta có
bảng số liệu tính toán của phương án V như trang bên:

ĐD L
km
F
tt,
mm
2
F
tc

mm
2
S
MVA
r
0
Ω
/km
x
0
Ω
/km
b
0
S.10
-6
R

= 5.5 % ΔU
N1sc%
= 11 %
*Trên đoạn N-2:
ΔU
N2bt%
= 5.32 % ΔU
N2sc%
= 10.64 %
*Trên đoạn N- 5
ΔU
N5t%
= 5.94 % ΔU
N5%
=11.88 %

*Trên đoạn N-6
ΔU
N6t%
= 7.54 % ΔU
N6c%
= 15.28 %
*Trên đoạn 4- 6:
Đồ án môn học Lưới điện
SV thực hiện:
Phạm Tuấn Nam
- Lớp: HTĐ1 - K4723

trên cơ sở so sánh về mặt kỹ thuật và kinh tế.
Trong phần trước ta đã so sánh về mặt kỹ thuật và đưa ra các phương án I,
III và IV là đạt chỉ tiêu kỹ thuật. Mục này ta so sánh các phương án về mặt kinh
tế để lựa chọn phương án tối ưu.
Khi tính toán về mặt kinh t
ế giữa các phương án ta có các giả thiết sau:
1- Số lượng máy biến áp bằng nhau
2- Số lượng máy cắt bằng nhau
3- Số lượng dao cách ly bằng nhau
Ta tiến hành so sánh về mặt kinh tế nhờ tính toán chi phí hàng năm Z tìm
Z
min
để đưa ra phương án hợp lý nhất.
Hàm chi phí Z tính theo công thức
Z = (a
vh
+a
tc
)*K
d
+ ΔA*C
Trong đó:
a
vh
: Hệ số vận hành với a
vh
= 0.04
a
tc
: Là hệ số thu hồi vốn tiêu chuẩn a

+

τ : Thời gian tổn thất công suất lớn nhất
τ
= ( 0.124 + T
max
*10
-4
)
2
* 8760 = ( 0.124 + 5000*10
-4
)
2
* 8760
= 3411 (h)
K = Σk
0i
*l*a
k
0i
: Suất đầu tư cho 1 km đường dây
l : Chiều dài của đường dây
a =1: đối với đường dây một mạch
a =1.6: Đối với đường dây có hai mạch
Cuối cùng ta có công thức
Z = (0.04 + 0.125 )*ΣK
oi
+ 3411*5*10
5

32 34 30 28 26 28
Q
max
(MVAr)
15.36 16.32 14.4 13.44 12.48 13.44
L (km)
78.1 70.71 72.11 72.11 82.46 80.62
Loại dây
AC95 AC95 AC95 AC95 AC70 AC95