Thiết kế lưới điện khu vực
MỞ ĐẦU
Quá trình công nghiệp hoá hiện đại hoá nước ta đang đòi hỏi trình
độ khoa học kỹ thuật cao. Ngành điện là ngành hạ tầng cơ sở được ưu tiên
phát triển cũng yêu cầu trình độ theo kịp và đáp ứng được nhu cầu. Trong hệ
thống điện của nước ta hiện nay quá trình phát triển phụ tải ngày càng nhanh
nên việc quy hoạch và thiết kế mới và phát triển mạng điện đang là vấn đề
cần quan tâm của ngành điện nói riêng và cả nước nói chung.
Đồ án môn học Lưới điện giúp sinh viên áp dụng những kiến thức
đã học để thực hiện những công việc thực tế. Tuy là đồ án môn học nhưng
đã giúp sinh viên có những khái niệm cơ bản trong công việc và nó cũng là
bước đầu tập dược để có những khái niệm cơ bản trong đồ án tốt nghiệp sắp
tới và công việc sau này để đáp ứng tốt những nhiệm vụ đề ra.
Trong quá trình làm đồ án em rất biết ơn các thầy cô giáo trong bộ
môn và các thầy trực tiếp phụ trách môn học trên lớp. Em chân thành cảm
ơn thầy giáo Nguyễn Hoàng Việt đã hướng dẫn cho em hoàn thành đồ án
này.
Sinh viên
NGUYỄN BÁ TÙNG
Nguyễn Bá Tùng Lớp htđ2-k48
1
Thiết kế lưới điện khu vực
CHƯƠNG I
CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TÁC DỤNG
VÀ PHẢN KHÁNG TRONG HỆ THỐNG
Điện năng có đặc điểm là không thể dự trữ được. Phụ tải yêu cầu đến
đâu thì HTĐ đáp ứng đến đó, do đó công suất phát của các nhà máy điện
phải luôn thay đổi theo sự thay đổi nhu cầu công suất tác dụng P và điện áp
của các nhà máy điện phải luôn thay đổi để đáp ứng nhu cầu công suất phản
kháng Q của phụ tải.
Công suất tác dụng và công suất phản kháng của nguồn điện phải luôn

MVA
1 22+j13.64 25.89 11+j6.82 12.945
2 34+j21.08 40 17+j10.53 20
3 24+j14.88 28.239 12+j7.44 14.119
4 30+j18.6 35.3 15+j9.3 17.65
5 35+j21.7 41.18 17.5+j10.85 20.59
6 36+j22.32 42.358 18+j11.16 21.179
Tổng 181+j112.22 212.967 90.5+j56.11 106.4835
Nguyễn Bá Tùng Lớp htđ2-k48
2
Thiết kế lưới điện khu vực
II.Cân bằng công suất trong hệ thống điện
1.Cân bằng công suất tác dụng.
Cân bằng công suất tác dụng cần thiết để giữ được tần số bình thường
trong hệ thống. Cân bằng công suất tác dụng có tính chất toàn hệ thống và
nó được xác định bằng biểu thức sau :
∑ ∑ ∑∑ ∑
++∆+=
=
dttdmd
i
PtF
PPPPmP
6
1
Trong đó :

∑
F
P


∑∑ ∑
∆+=
=
pt
i
PtF
PPmP %7
6
1

td
P
∑
= 0 MVA

dt
P
∑
= 0 MVA
Nguyễn Bá Tùng Lớp htđ2-k48
3
Thiết kế lưới điện khu vực

∑
F
P
= 181 + 12.67 =193.67 MVA
2. Cân bằng công suất phản kháng.
Để giữ cho điện áp bình thường phải có sự cân bằng công suất phản

∑ ∑
=∆
CL
QQ

∑
td
Q
: Tổng công suất phản kháng tự dùng.

∑
dt
Q
: Tổng công suất phản kháng dự trữ. Trong khi tính toán sơ bộ ta lấy:

∑
∆
mba
Q
: Tổng tổn thất công suất phản kháng trong các MBA của hệ thống

∑
F
Q
:Tổng công suất phản kháng phát ra bởi các máy phát điện và có
trị số:

FFF
tgPQ
ϕ

Pt
Q
= 16.833 MVAr

MVAQmbaQptQyc 053.129833.1622.112
=+=+=
∑ ∑
Q
F
< Q
YC
Ta tiến hành bù sơ bộ
Dung lượng cần bù ΣQ
B
=8.973MVAR.
Ta thấy rằng ΣQ
B
> 0 nghĩa là nguồn điện thiếu công suất phản kháng.
Lượng công suất phản kháng thiếu hụt là 8.973MVAR ta phải dùng các tụ
điện đặt tại các nút phụ tải để bù vào cho đủ.
* Nguyên tắc bù :
- Bù ở hộ xa nhất (tính từ hai nguồn điện đến), nếu chưa đủ thì bù ở
hộ gần hơn, quá trình tiếp tục như vậy cho đến khi bù hết số lượng cần bù.
Khi ta bù đến cosϕ’= 0,95 (tgy’= 0,33). Nếu công suất phản kháng
cần bù lần cuối nhỏ hơn công suất phản kháng lúc đến cosϕ’= 0,95 thì chỉ bù
đến số lượng cần bù, sau đó tính cosϕ’ sau khi bù.
Sau đây ta lần lượt bù tại các phụ tải theo nguyên tắc đã nêu :
+ Phụ tải 1 bù đến cosϕ’= 0,95 (tgy’= 0,33)
Q
B2








−
3
3'
3
pt
P
Q
pt
Q
arctg
= cos






−
24
593.288.14
arctg
= 0.89
Kết luận sau khi bù ta có :

0,85
21.08
0,85 0
3 24
14.88
0,85
12.287
0,89 2.593
4 30
18.6
0,85
18.6
0,85 0
5 35
21.7
0,85
21.7
0,85 0
6 36
22.32
0,85
22.32
0,85 0
Nguyễn Bá Tùng Lớp htđ2-k48
6
Thiết kế lưới điện khu vực
CHƯƠNG II
CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY .LỰA CHỌN U
đm
DỰ KIẾN CÁC PHƯƠNG ÁN CUNG CẤP ĐIỆN

Nguyễn Bá Tùng Lớp htđ2-k48
8
Thiết kế lưới điện khu vực
nd
1
2
4
3
5
6
Hình 4 Sơ đồ mạch điện phương án IV
nd
1
2
4
3
5
6
Hình 5 Sơ đồ mạch điện phương án V
Nguyễn Bá Tùng Lớp htđ2-k48
9
Thiết kế lưới điện khu vực
CHƯƠNG III
TÍNH TOÁN CHỈ TIÊU KỸ THUẬT –KINH TẾ
CỦA CÁC PHƯƠNG ÁN .
CHỌN PHƯƠNG ÁN CẤP ĐIỆN HỢP L Ý NHẤT
I.Phương án I
Sơ đồ mạng điện phương án I cho trên hình
nd
1

Công suất
truyền tải
S,MVA
Chiều dài
đường dây
l,km
điện áp tính
toán U,kV
điện áp định
mức mạng
U
đm
,kV
NĐ-1 22+j7.26 58.31 86.63
NĐ-2 34+j21.08 44.72 104.33
NĐ-3 24+j12.287 58.31 90.43
NĐ-4 30+j18.6 28.28 96.94
NĐ-5 35+j21.7 50 106.2
NĐ-6 36+j22.32 50 107.59
110

Từ bảng kết quả trên ta chọn điện áp định mức mạng điện là U
đm
=110kV
2.Chọn tiết diện dây dẫn
Các mạng điện 110kV được thực hiện chủ yếu bằng các đường dây trên
không .Các đường dây được sử dụng là dây nhôm lõi thép (AC)
Thiết kế mạng điện khu vực ta chọn dây dẫn bằng mật độ kinh tế. Tra bảng
trong giáo trình mạng lưới điện với dây AC và T
max

*Với :
+S
max
:là công suất lớn nhất mà đọan dây đó phải truyền tải (MVA)
+U
max
:là điện áp định mức của mạng điện (kV)
Tiến hành chọn tiết diện dường dây theo tiêu chuẩn gần nhất và kiểm tra
các điều kiện vè sự tao thành vầng quang ,độ bền cơ của đường dây và phát
nóng dây dẫn trong các chế độ sau sự cố
Đối với đường dây 110kV ,để không xuất hiện vầng quang các dây
nhôm lõi thép cần phải có F≥ 70 mm
2

Độ bền cơ của đường dây trên không thường được phối hợp với điều
kiện vầng quang của dây dẫn ,cho nên không cần kiểm tra điều kiện này
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
I
sc
–dòng điện chạy trên đường dây trong chế độ sự cố
I
cp
–dòng điện làm việc lâu dài cho phép của dây dẫn
Nguyễn Bá Tùng Lớp htđ2-k48
12

N-1
= 121.6 (A)
Vậy ta chọn dây AC- 70 có

,I
cp
=275 A
Các tiết diện dây dẫn được tính tương tự
Kết quả tính toán được cho trong bảng
Bảng 3.2 Thông số của các đường dây trong mạng điện
Đ d
S
MVA
I
bt
A
F
tt
mm
2
F
tc
mm
2
I
cp
A
I
sc
A

độ sự cố :

max max
%, %
bt sc
U∆ ∆
.
Trong chế độ bình thường thì tổn thất điện áp được tính theo công thức:

.
max
2
.
% .100
i i i i
bt
dm
P R Q X
U
U
+
∆ =
Nguyễn Bá Tùng Lớp htđ2-k48
13
Thiết kế lưới điện khu vực
Trong đó:
+P
i
, Q
i

với đường dây trên
Kết quả tính tổn thất điện áp trên các đường dây cho trong bảng :
Bảng 3.3 Tổn thất điện áp trên các đường dây trong mạng điện
Đường dây
∆U
bt
0
0
∆U
sc
0
0
NĐ--1 3.036 6.072
NĐ--2 3.622 7.244
NĐ--3 3.73 7.46
NĐ--4 2.43 4.86
NĐ--5 4.17 8.34
NĐ--6 4.29 8.58
Từ bảng ta nhận thấy rằng tổn thất điện áp lớn nhất của mạng điện trong
phương án I có giá trị :
∆U
maxbt

0
0
=∆U
nđ-6bt

0
0


Kết quả tính toán được cho trong bảng
Nguyễn Bá Tùng Lớp htđ2-k48
15
Thiết kế lưới điện khu vực
Bảng 3.5 Thông số của các đường dây trong mạng điện
Đ d
S
MVA
I
bt
A
F
tt
mm
2
F
tc
mm
2
I
cp
A
I
sc
A
l
km
r
0

0
∆U
sc
0
0
NĐ--1 3.036 6.072
NĐ--2 3.622 7.244
4—3 2.03 4.06
NĐ—4 2.7 5.4
NĐ--5 4.17 8.34
NĐ--6 4.29 8.58
Từ kết quả bảng 3.6 nhận thấy rằng tổn thất điện áp cực đại trong chế độ
vận hành bình thường bằng:
∆U
maxbt
% = ∆U
N-6
=4.29%<10%

tổn thất điện áp cực đại trong chế độ vận hành sự cố bằng :
∆U
maxsc
% = 8.58%<20%
Nguyễn Bá Tùng Lớp htđ2-k48
16
Thiết kế lưới điện khu vực
III.Phương án III
Sơ đồ mạng điện của phương án III
nd
1

max
U32
S
10
3
=
87.164
110*3*2
926.62
=
A
Nguyễn Bá Tùng Lớp htđ2-k48
17
Thiết kế lưới điện khu vực
F
N2
=
88.149
1.1
87.164
=
mm
2
Khi sự cố đứt 1 dây ta có :
I
2SC
=2.I
N-2
= 329.74 (A)
Vậy ta chọn dây AC- 150 có

Vậy ta chọn dây AC-70,I
cp
=275A
Các tiết diện dây dẫn được tính tương tự
Kết quả tính toán được cho trong bảng
Đ
d
S
MVA
I
bt
A
F
tt
mm
2
F
tc
mm
2
I
cp
A
I
sc
A
l
km
r
0

Thiết kế lưới điện khu vực
Tổn thất điện áp trên đoạn đường dây NĐ-2
∆U
NĐ-2
%=
%17.4100.
110
28.9*7.2825.4*56
%100.
..
0
0
22
2222
=
+
=
+
dm
N
U
XQRP
Tổn thất điện áp trên đoạn đường dây 2-1:
∆U
2-1
%=
0
0
0
0

NĐ-2
% = 2*4.17 %= 8.34%
Trường hợp ngừng một mạch trên đoạn 2-1:
∆U
2-1SC
% =2*∆U
2-1
% =2*2.15% = 4.3%
Kết quả tính tổn thất điện áp trên các đoạn còn lại cho trong bảng :
Bảng 3.9 Tổn thất điện áp trên các đoạn đường dây trong mạng điện
Đường dây
∆U
bt
% ∆U
sc
%
2-1 2.15 4.3
NĐ-2 4.17 8.34
NĐ-3 3.73 7.46
NĐ-4 2.43 4.86
NĐ-5 4.17 8.34
NĐ-6 4.29 8.58
Tổn thất điện áp lớn nhất trong mạng điện lúc bình thường
∆U
maxbt
% =4.29%
Tổn thất điện áp lớn nhất trong mạng điện lúc sự cố:
∆U
maxsc
% =8.58%

cp
A
I
sc
A
l
km
r
0
Ω/km
x
0
Ω/km
B
0.
10
-6
S/km
R
Ω
X
Ω
2
B
.10
-6
S
2-1 22+j7.26 60.8 54.45 70 275 121.6 41.23 0.42 0.441 2.57 8.66 9.09 105.96
NĐ-2 56+j28.7 164.87 149.88 150 445 329.74 44.72 0.19 0.415 2.74 4.25 9.28 122.53
4-3 24+j12.287 70.64 64.23 70 275 141.28 31.62 0.42 0.441 2.57 6.64 6.973 81.27

nd
1
2
4
3
5
6
Hình 10 Sơ đồ mạch điện phương án V
Nguyễn Bá Tùng Lớp htđ2-k48
21
Thiết kế lưới điện khu vực
Việc tính toán các dòng công suất chạy trên các đoạn đường dây nối từ
nguồn đến từng phụ tải riêng lẻ tương tự như các phương án trên.Riêng
mạng kín N-3-5-N ta tính như sau:
ND
S
A1
S
5
S
3
S
A2
S
A0
30km
58.31km
50km

)(04.195.32

3
=2.54+j2.67+24+j12.287=26.5+j14.95 MVA
Nguyễn Bá Tùng Lớp htđ2-k48
22
Thiết kế lưới điện khu vực
Sau đó dựa vào các công thức tính dòng điện và tiết diện chạy trên
dây dẫn tương tự như các phương án trên ta có kết quả sau:
Nguyễn Bá Tùng Lớp htđ2-k48
23
Thiết kế lưới điện khu vực
1.Chọn điện áp định mức cho mạng điện
Bảng 3.13.Điện áp tính toán và điện áp định mức mạng điện
NĐ-6 36+j22.32 50 107.59
2. Tính tiết diện dây dẫn cho mạng điện
Bảng 3.14 Thông số của các đường dây trong mạng điện
Đ d
S
MVA
I
bt
A
F
tt
mm
2
F
tc
mm
2
I

NĐ-3 26.5+j14.95 79.8 72.54 70 275 159.6 58.31 0.42 0.441 2.57 24.49 25.715 74.928
NĐ-4 30+j18.6 92.48 84.07 70 275 184.96 28.28 0.42 0.441 2.57 5.93 6.24 72.68
NĐ-5 32.5++j19.04 98.6 89.637 95 335 215.78 50 0.31 0.43 2.64 15.5 21.5 66
NĐ-6 36+j22.32 110.98 100.89 95 335 221.96 50 0.31 0.43 2.64 7.75 10.75 132
Nguyễn Bá Tùng Lớp htđ2-k48
Đường dây
Công suất
truyền tải
S,MVA
Chiều dài
đường dây
l,km
điện áp tính
toán U,kV
Điện áp
định
mức ,kV
NĐ-1 22+j7.26 58.31 86.63
NĐ-2 34+j21.08 44.72 104.33
NĐ-3 26.5+j14.95 58.31 94.435
3-5 2.54+j2.67 30 36.14
NĐ-4 30+j18.6 28.28 96.94
NĐ-5 32.5+j19.04 50 102.661
110
24
Thiết kế lưới điện khu vực
3.Tính tổn thất điện áp trong mạng điện
Bảng 3.15 Tổn thất điện áp trên các đường dây trong mạng điện
Đường dây
∆U

∆U
maxsc
%
8.58 12.134 8.58 8.58 18.206
VI.So sánh kinh tế các phương án
Từ bảng kết quả ta chọn 4 phương án I,III,IV để tiến hành so sánh kinh
tế –kỹ thuật
Vì các phương án so sánh của mạng điện có cùng cấp điện áp ,do đó để
đơn giản không cần tính đến vốn đầu tư vào các trạm biến áp
Chỉ tiêu kinh tế được so sánh các phương án là các chi phí tính toán
hàng năm ,được xác định theo công thức sau:
Nguyễn Bá Tùng Lớp htđ2-k48
25