Đồ án môn học lưới điện Thiết kế lưới điện khu vực
ĐỒ ÁN MÔN HỌC
LƯỚI ĐIỆN
1. Tên đầu đề thiết kế: Thiết kế lưới điện khu vực Đầu đề số: 171
2. Họ và tên sinh viên: Nguyễn Thị Huyền Phương
3. Cán bộ hướng dẫn : Lã Minh Khánh
4. Các số liệu : Sơ đồ mặt bằng của nguồn điện và các phụ tải cho trên hình 1, các số
liệu về phụ tải cho trong bảng 1.

Nguyễn Thị Huyền Phương Hệ thống điện I – Khoá 49
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HN
CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
KHOA ĐIỆN
Độc lập - Tự Do - Hạnh Phúc
BỘ MÔN HỆ THỐNG ĐIỆN
1
Đồ án môn học lưới điện Thiết kế lưới điện khu vực
Nguyễn Thị Huyền Phương Hệ thống điện I – Khoá 49
2
Đồ án môn học lưới điện Thiết kế lưới điện khu vực
Nguyễn Thị Huyền Phương Hệ thống điện I – Khoá 49
3
Đồ án môn học lưới điện Thiết kế lưới điện khu vực
Hình 1. Sơ đồ mặt bằng của nguồn và phụ tải.
Tỉ lệ: 1 đơn vị = 10 km
N
Bảng 1. Các số liệu về phụ tải.
Các số liệu Các hộ tiêu thụ
1 2 3 4 5 6
Phụ tải cực đại (MW) 38 20 30 30 35 28
Hệ số công suất cosφ 0.90

giai đoạn trước mắt mà còn dự kiến cho sự phát triển trong tương lai năm năm, mười năm,
hai mươi năm hoặc lâu hơn nữa.
Ngày nay nền kinh tế nước ta đang phát triển mạnh mẽ, đời sống xã hội được nâng
cao. Đặc biệt với nền kinh tế nước ta đang hội nhập với nền kinh tế thế giới và nước ta đang
trong quá trình công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước làm cho nhu cầu về điện năng trong
các lĩnh vực công nghiệp, nông nghiệp, dịch vụ và sinh hoạt tăng trưởng không ngừng. Muốn
vậy trước hết phải có một hệ thống điện đảm bảo yêu cầu phục vụ cho quá trình này. Để thực
hiện điều đó cần phát triển và mở rộng các nhà máy điện cũng như các mạng và hệ thống
điện công suất lớn. Điều này đặt ra những nhiệm vụ quan trọng đối với các kỹ sư nghành hệ
thống điện.Một trong những nhiệm vụ đó là thiết kế các mạng và hệ thống điện.
Do em còn thiếu kinh nghiệm thực tế nên trong quá trình làm thiết kế còn nhiều thiếu
sót, mong các thầy cô giáo chỉ bảo.Qua đây em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Lã Minh
Khánh đã tận tình hướng dẫn giúp đỡ em hoàn thành đồ án này.
Chương I: PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM CỦA CÁC NGUỒN CUNG CẤP VÀ
Nguyễn Thị Huyền Phương Hệ thống điện I – Khoá 49
6
Đồ án môn học lưới điện Thiết kế lưới điện khu vực
CÁC PHỤ TẢI
1. Yêu cầu đối với hệ thống điện:
Phải đảm bảo chất lượng điện năng.
Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện.
Giá thành điện năng tối ưu.
Phải đảm bảo an toàn.
2. Nguồn điện:
Nguồn điện cung cấp cho lưới điện được lấy từ thanh cái cao áp của hệ thống điện
Xem nguồn điện có công suất vô cùng lớn
3. Phụ tải:
Trong hệ thống điện thiết kế có 6 phụ tải được phân bố trên mặt bằng như trong hình
1, trong đó có phụ tải số 2 là hộ tiêu thụ loại 3 còn lại 5 phụ tải loại 1 và có hệ số công suất
cosφ = 0.9. Thời gian sử dụng phụ tải cực đại T

6
3

K
m
6
7

K
m
6
7

K
m
* Xác định công suất cực đại và công suất cực tiểu của các phụ tải:
S
max
= P
max
/cosφ
Q
max
= S
max
* sinφ
S
min
= 50% S
max

6 28 28 + j13.56 31.1 15.56 14 + j6.78
Tổng 181
Chương II: CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN
1. Công suất tác dụng:
Nguyễn Thị Huyền Phương Hệ thống điện I – Khoá 49
8
Đồ án môn học lưới điện Thiết kế lưới điện khu vực
Đặc điểm rất quan trọng của các hệ thống điện là truyền tải tức thời điện năng từ các
nguồn đến các hộ tiêu thụ và không thể tích trữ điện năng thành số lượng nhận thấy được.
Tính chất này xác định sự đồng bộ của quá trình sản xuất và tiêu thụ điện năng.
Tại mỗi thời điểm trong chế độ xác lập của hệ thống, các nhà máy của hệ thống cần
phải phát công suất bằng với công suất trong các mạng điện, nghĩa là cần phải thực hiện đúng
sự cân bằng giữa công suất phát và công suất tiêu thụ.
Ngoài ra để đảm bảo cho hệ thống vận hành bình thường, cần phải có dự trữ nhất
định của công suất tác dụng trong hệ thống. Dự trữ trong hệ thống là một vấn đề quan trọng,
liên quan đến vận hành cũng như sự phát triển của hệ thống.
Vì vậy phương trình cân bằng công suất tác dụng trong chế độ phụ tải cực đại đối với
hệ thống điện thiết kế có dạng:
∑∑ ∑
++∆+==
PPPPPP
dttdptcyF
m.
/
Trong đó:
∑
P
F
: Tổng công suất phát.
:

=10% 181 =1.81 MW
P
td
: Công suất tự dùng trong nhà máy điện, P
td
= 0
P
dt
: Công suất dự trữ trong hệ thống, P
dt
= 0
m: Hệ số đồng thời. m=1
∑
P
F
= 181 +1.81 =182.81 MW
Vậy hệ thống cần 182.81MW để cung cấp cho các phụ tải.
2. Cân bằng công suất phản kháng:
Sự cân bằng công suất phản kháng có quan hệ với điện áp. Nếu công suất phản kháng
phát ra lớn hơn công suất phản kháng tiêu thụ thì điện áp trong mạng sẽ tăng, ngược lại nếu
thiếu công suất phản kháng điện áp trong mạng sẽ giảm. Vì vậy để đảm bảo chất lượng cần
Nguyễn Thị Huyền Phương Hệ thống điện I – Khoá 49
9
Đồ án môn học lưới điện Thiết kế lưới điện khu vực
thiết của điện áp ở các hộ tiêu thụ trong mạng điện và trong hệ thống, cần tiến hành cân bằng
sơ bộ công suất phản kháng.
∑∑
=
QQ
cyF /

= Q
1
+Q
2
+Q
3
+Q
4
+Q
5
+Q
6

=18.4+9.686+14.53+14.53+16.95+13.56 =87.656 MVAr
∆Q
BA
: Tổn thất công suất phản kháng trong máy biến áp.
∆Q
BA
= 15%Q
pt
=15% *87.656= 13.148 MVAr
∆Q
L
: Tổng tổn thất công suất phản kháng trong cảm kháng của các đường dây trong
mạng điện.
Q
c
: Tổng công suất phản kháng do điện dung của các đường dây sinh ra
Qc= ∆Q

1. Xác định điện áp định mức:
Có thể tính điện áp định mức của đường dây theo công thức kinh nghiệm:
U
đm
= 4.34
Pl 16+
Trong đó:
l: Khoảng cách truyền tải, km.
P: Công suất truyền tải trên đường dây, MW
Điện áp định mức trên nhánh N-1:
Có công suất truyền tải là P= 38 MW
Khoảng cách truyền tải là: 40km
U
N-1
= 4.34
38*1640 +
=110.48 kV
Tính toán tương tự đối với các đoạn lưới còn lại ta có kết quả trong bảng:
Bảng3.1: Điện áp tính toán và điện áp định mức của mạng điện.
Nhánh Công suất
truyền tải P
MW
Chiều dài
đường dây l,
km
Điện áp tính
toán U, kV
Điện áp định
mức của mạng
U

S
3
max
max
*3n
U
I
dm
=
n: Số mạch của đường dây
U
đm
: Điện áp định mức của mạng điện, kV
S
max
: Công suất chạy trên đường dây khi phụ tải cực đại, MVA
J
kt
: Mật độ kinh tế của dòng điện, A/mm
2
Với dây AC và T
max
= 5000 h thì J
kt
= 1.1 A/mm
2
* Các điều kiện kiểm tra:
+ Kiểm tra điều kiện phát nóng khi sự cố:
I
sc

10
3
=
10
3
110*32
2.42
=110.75 kA
Tiết diện dây dẫn: F
N-1
=
1.1
75.110
1
=
−
J
I
kt
N
=100.68 mm
2
Chọn tiết diện của dây cho đoạn lưới N-1 dây AC có tiết diện 95mm
2
có I
cp
=335A
Tiết diện chọn thoả mãn điều kiện tổn thất vầng quang và độ bền cơ, cần kiểm tra trong
trường hợp sự cố đứt một mạch trên đường dây:
Dòng điện chạy trên mạch còn lại bằng:

(A) I
sc
(A) L(km) R
0

(Ω/km)
X
0

(Ω/km)
R (Ω) X (Ω)
N-1 38 + j18.40 110.8 100.73 95 335 221.61 40 0.31 0.43 6.2 8.6
N-2 20 + j9.686 116.6 106.03 95 335 116.64 72 0.31 0.43 22.32 30.96
N-3 30 + j14.53 87.48 79.525 70 275 174.95 63 0.42 0.44 13.23 13.86
N-4 30 + j14.53 87.48 79.525 70 275 174.95 67 0.42 0.44 14.07 14.74
N-5 35 + j16.95 102.1 92.779 95 335 204.11 67 0.31 0.43 10.385 14.405
N-6 28 + j13.56 81.65 74.223 70 275 163.29 80.6 0.42 0.44 16.926 17.732
Nguyễn Thị Huyền Phương Hệ thống điện I – Khoá 49
13
Đồ án môn học lưới điện Thiết kế lưới điện khu vực
3. Tính tổn thất điện áp:
Tổn thất điện áp phải đảm bảo:
Trong chế độ làm việc bình thường : ∆U
max bt
% = 10
÷
15%
Trong chế độ làm việc sự cố: ∆U
max sc
% = 20

% = 2∆U
i bt
%
Tính tổn thất điện áp trên đường dây N-1:
Nhánh N-1 là dây AC tiết diện 95mm
2
có R
0
=0.31Ω/km, X
0
= 0.43Ω/km
∆U
1 bt
=
100
40*43.0*4.1840*31.0*38
110*2
2
+
= 3.25%
≤
10%
∆U
1 sc
% =2*3.25% =6.5%
≤
20%
Tổn thất điện áp trên nhánh N-1 thoả mãn điều kiện
Các nhánh khác tính toán tương tự ta được bảng kết quả:
Bảng3.3: Tổn thất điện áp trong các nhánh.

= S
1
+S
2
= 38 + j18.4 + 20+ j9.686 =58 + j28.086 MVA
Dòng công suất chạy trên đoạn 1-2: S
1-2
= S
2
= 20 +j9.686 MVA
Kết quả tính toán điện áp các đoạn đường dây và chọn điện áp định mức cho mạng điện:
Bảng3.4- Điện áp tính toán và điện áp định mức của mạng điện:
Nhánh Công suất
truyền tải P
MW
Chiều dài
đường dây l,
km
Điện áp tính
toán U, kV
Điện áp định
mức của mạng
U
đm
, kV
N-1 58 40 135.03
1-2 20 44.7 82.882
N-3 30 63 101.13
N-4 30 67 101.5
N-5 35 67 108.67

R (Ω) X (Ω)
N-1 58+j28.086 169.1 153.75 150 445 338.25 40 0.19 0.415 3.8 8.3
1-2 20 + j9.686 116.6 106.03 95 335 116.64 44.7 0.31 0.43 13.857 19.221
N-3 30 + j14.53 87.48 79.525 70 275 174.95 63 0.42 0.44 13.23 13.86
N-4 30 + j14.53 87.48 79.525 70 275 174.95 67 0.42 0.44 14.07 14.74
N-5 35 + j16.95 102.1 92.779 95 335 204.11 67 0.31 0.43 10.385 14.405
N-6 28 + j13.56 81.65 74.223 70 275 163.29 80.6 0.42 0.44 16.926 17.732
Nguyễn Thị Huyền Phương Hệ thống điện I – Khoá 49
16
Đồ án môn học lưới điện Thiết kế lưới điện khu vực
3.Tính tổn thất điện áp trong mạng điện:
Tính tổn thất điện áp trên đoạn đường dây N-1-2:
Tổn thất điện áp trên đoạn N-1:
∆U
N-1
%=
110
22
1
1
11
3.8*086.288.3*58
%100
+
=
+
−
−
U
X

Tổn thất điện áp trong chế độ sự cổ đường dây N-1-2:
∆U
N-1-2sc
%= ∆U
N-1sc
+∆U
1-2
=7.5+3.83 =11.33%
Bảng3.6- Tổn thất điện áp trên các đường dây trong mạng điện
Nhánh S (MVA) R (Ω/km) X (Ω/km) ∆U
bt
% ∆U
sc
%
N-1 58+ j28.086 3.8 8.3 3.75 7.5
1-2 20 + j9.686 13.857 19.221 3.83 3.83
N-3 30 + j14.53 13.23 13.86 4.94 9.89
N-4 30 + j14.53 14.07 14.74 5.26 10.5
N-5 35 + j16.95 10.385 14.405 5.02 10
N-6 28 + j13.56 16.926 17.732 5.9 11.8
Từ kết quả trên cho thấy tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ vận hành bình thường và sự
cố đều thoả mãn điều kiện tổn thất điện áp:
∆U
max bt
% =∆U
N-1-2 bt
% =7.58%
∆U
max sc
% = ∆U

18
Đồ án môn học lưới điện Thiết kế lưới điện khu vực
Chọn tiết diện dây dẫn
Bảng 3.8- Thông số của các đường dây trong mạng điện
Nhánh S (MVA) I (A) F
tt

(mm
2
)
F
tc

(mm
2
)
I
cp
(A) I
sc
(A) L(km) R
0

(Ω/km)
X
0

(Ω/km)
R (Ω) X (Ω)
N-1 58 +

N-5 63 + j30.51 6.37 13.9 6.82 13.6
5-6 28 + j13.56 9.39 9.834 3.27 6.55
Từ bảng kết quả trên ta thấy tổn thất điện áp lớn nhất của mạng điện trong phương án III thoả
mãn điều kiện tổn thất điện áp:
∆U
max bt
% =∆U
N-5-6 bt
% = 6.82+3.27 =10.09%
∆U
max sc
% = ∆U
N-5-6 sc
% = ∆U
N-5sc
+∆U
5-6bt
= 13.6+3.27 =16.87%
d. Phương án IV:
Sơ đồ mạng điện phương án IV:
N
Bảng3.10- Điện áp tính toán và điện áp định mức của mạng điện:
Nhánh Công suất
truyền tải P
MW
Chiều dài
đường dây l,
km
Điện áp tính
toán U, kV

I
cp
(A) I
sc
(A) L(km) R
0

(Ω/km)
X
0

(Ω/km)
R (Ω) X (Ω)
N-1 38 +
j18.40 110.8 100.73
95 335 221.61 40 0.31 0.43 6.2 8.6
N-3 50 +
j24.22 145.8 132.54
120 380 291.59 63 0.25 0.423 7.88 13.32
3-2 20 +
j9.686 116.64 106.03
95 335 116.64 44.7 0.31 0.43 13.9 19.22
N-4 30 +
j14.53 87.477 79.525
70 275 174.95 67 0.42 0.44 14.1 14.74
N-5 63 +
j30.51 183.7 167
150 445 367.4 67 0.19 0.415 6.37 13.9
5-6 28 +
j13.56 81.645 74.223

5-6bt
= 13.6+3.27 =16.87%
e. Phương án V:
Sơ đồ mạng điện phương án V:
N
Tính dòng công suất chạy trên các đoạn đường dây trong mạch vòng N-3-4. Giả thiết mạng
điện đồng nhất và tất cả các đoạn đường dây đều có cùng một tiết diện.
Dòng công suất chạy trên đoạn N-3:
S
N-3
=
lll
lSllS
NN
NN
−−−
−−−
++
++
3443
444433
)(
=
636750
67)53.1430()6750)(53.1430(
++
++++ jj
= 30.67+j14.85 MVA
Dòng công suất chạy trên đoạn N-4:
S

U
đm
, kV
N-1 58 40 135.03
110
1-2 20 44.7 82.882
N-3 30.67 63 102.13
3-4 0.67 50 33.819
N-4 29.33 67 100.5
N-5 35 67 108.67
N-6 28 80.6 99.782
Xét mạch vòng N-3-4-N
Dòng điện chạy trên đoạn N-3: I
N-3
=
10
85.1467.30
3
22
110*3
+
= 178.85 A
Kiểm tra sự cố. Dòng điện chạy trên đoạn N-3 khi sự cố đoạn N-4 đứt bằng dòng chạy trên
N-4 khi sự cố đoạn N-3 đứt sự cố nặng nề nhất khi đứt một mạch đường dây N-3
I
N-3 sc
=

I
N-4 sc

2
)
I
cp
(A) I
sc
(A) L(km) R
0

(Ω/km)
X
0

(Ω/km)
R (Ω) X (Ω)
N-1 58 + j28.09 169.12 153.75 150 445 338.25 40 0.19 0.415 3.8 8.3
1-2 20 + j9.686 116.64 106.03 95 335 116.64 44.7 0.31 0.43 13.9 19.22
N-3 30.67+j14.85 178.86 162.6 150 445 349.91 63 0.19 0.415 12 26.15
3-4 0.67 + j0.32 3.9073 3.5521 70 275 174.96 50 0.42 0.44 21 22
N-4 29.33+j14.21 171.05 155.5 150 445 349.91 67 0.19 0.415 12.7 27.81
N-5 35 + j16.95 102.06 92.779 95 335 204.11 67 0.31 0.43 10.4 14.41
N-6 28 + j13.56 81.645 74.223 70 275 163.29 80.6 0.42 0.44 16.9 17.73
Nguyễn Thị Huyền Phương Hệ thống điện I – Khoá 49
25