TẬP ĐOÀN ĐIỆN LỰC VIỆT NAM
TRƯỜNG ĐẠI HỌCĐIỆN LỰC
KHOA HỆ THỐNG ĐIỆN


EVNEPU
ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC
VÀ KHẢO SÁT TÍNH ỔN ĐỊNH CỦA HỆ THỐNG






Hà Nội -2014

Giảng viên hướng dẫn
Sinh viên thực hiện
Chuyên ngành
Lớp
Khóa
: Th.S HOÀNG THU HÀ
: NGUYỄN TIẾN BÌNH
: HỆ THỐNG ĐIỆN

: Đ4-H1
: 2009-2014

Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD : Th.S Hoàng Thu Hà

SVTH : Nguyễn Tiến Bình

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
KHOA HỆ THỐNG ĐIỆN Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
********** &
NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên : Nguyễn Tiến Bình
Lớp : Đ4H1
I. Đề tài
1. Phần 1 : Thiết kế lưới điện khu vực, khối lượng 70%
2. Phần 2 : Khối lượng 30%
II. Số liệu thiết kế lưới điện
1. Sơ đồ địa lý :

3 8



5
1
HT


6



ND



2

9 7

4

2. Phụ tải :T
max
= 4200h
Số liệu/Hộ phụ tải 1 2 3 4 5 6 7 8 9
P
max
30 32 24 30 28 32 32 31 30
P
min
20 14 16 20 14 17 25 20 21
cosφ 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9
Điều chỉnh điện áp KT KT KT KT KT T KT T KT
Loại hộ phụ tải I I I I I I I III I
Điện áp thứ cấp (kV) 10 10 10 10 10 10 10 10 10


3. Nguồn điện :
- Nguồn 1 : Hệ thống điện có công suất vô cùng lớn, cosφ = 0,85
- Nguồn 2: Nhà máy nhiệt điện ngưng hơi: 3x75 MW, U

đm
= 10,5 kV,
cosφ=0,85. Giá 1kWh điện năng tổn thất : 1000đồng/kWh.
III. Nội dung phần thiết kế lưới điện khu vực:

Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD : Th.S Hoàng Thu Hà

SVTH : Nguyễn Tiến Bình

 Phân tích nguồn và phụ tải
 Cân bằng công suất, sơ bộ xác định chế độ làm việc của 2 nguồn điện
 Lựa chọn điện áp
 Dự kiến các phương án của mạng điện, so sánh các phương án về mặt kỹ
thuật.
 So sánh các phương án về mặt kinh tế, chọn phương án tối ưu.
 Lựa chọn máy biến áp, sơ đồ nối dây của nhà máy điện và các trạm phân
phối, sơ đồ nối dây chính của cả mạng điện.
 Vẽ sơ đồ thay thế của mạng điện, tính chính xác chế độ và cân bằng công
suất.
 Tính toán điều chỉnh điện áp.
 Tính toán giá thành tải điện.
IV. Nội dung phần chuyên đề
Tính ổn định động khi xảy ra ngắn mạch ba pha tại đầu đường dây gần máy
phát điện.
V. Yêu cầu các bản vẽ
Gồm 4 bản vẽ:
 1 bản vẽ sơ đồ các phương án nối dây
 1 bản vẽ phương án tối ưu
 1 bản vẽ sơ đồ nối điện chính
 1 bản vẽ về ổn định


Ngày giao đề tài :
Ngày hoàn thành:

Trưởng khoa Giáo viên hướng dẫn



Th.S Hoàng Thu Hà

Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD : Th.S Hoàng Thu Hà

SVTH : Nguyễn Tiến Bình


Mục lục
Phần I : Thiết kế lưới điện khu vực
Chương 1 : Phân tích các đặc điểm nguồn và phụ tải…………………… 1
1.1. Nguồn điện …………………………………………………………………….1
1.1.1. Hệ thống điện………………………………………………………… 3
1.1.2. Nhà máy nhiệt điện…………………………………………………… 3
1.2. Số liệu phụ tải………………………………………………………………… 4
Chương 2 : Cân bằng công suất tác dụng và phản kháng trong mạng điện
2.1. Cân bằng công suất tác dụng………………………………………………… 5
2.2. Cân bằng công suất phản kháng……………………………………………… 6
2.3. Sơ bộ xác định chế độ làm việc cho nhà máy nhiệt điện……………………….8
2.3.1. Chế độ phụ tải cực đại………………………………………………… 8
2.3.2. Chế độ phụ tải cực tiểu………………………………………………….9
2.3.3. Chế độ sự cố…………………………………………………………….9
Chương 3 : Dự kiến phương án nối dây và lựa chọn điện áp định mức của lưới

điện……………………………………………………………………………… 11
3.1. Đề xuất phương án nối dây……………………………………………………11
3.1.1. Cơ sở lý thuyết……………………………………………………… 11
3.1.2. Ưu, nhược điểm và phạm vi sử dụng của một số loại sơ đồ nối dây….11
3.1.3. Đề xuất các phương án nối dây……………………………………… 13
3.2. Cách chọn điện áp định mức của mạng điện………………………………….15
3.2.1. Nhóm 1……………………………………………………………… 16
3.2.2. Phụ tải 6……………………………………………………………….19
Chương 4 : Tính toán các phương án nối dây và chọn phương án tối ưu…….22
4.1. Nhóm phụ tải 1……………………………………………………………… 25

Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD : Th.S Hoàng Thu Hà

SVTH : Nguyễn Tiến Bình

4.1.1. Phương án 1a………………………………………………………….25
4.1.2. Phương án 1b………………………………………………………….28
4.1.3. Phương án 1c………………………………………………………… 30
4.1.4. Phương án 1d………………………………………………………… 31
4.1.5. Phương án 1e………………………………………………………… 36
4.2. Nhóm phụ tải 2……………………………………………………………… 37
4.2.1. Phương án 2a………………………………………………………… 37
4.2.2. Phương án 2b………………………………………………………… 39
4.2.3. Phương án 2c………………………………………………………… 40
4.3. Nhóm phụ tải 3……………………………………………………………… 41
4.3.1. Phương án 3a………………………………………………………… 41
4.3.2. Phương án 3b………………………………………………………… 43
4.3.3. Phương án 3c………………………………………………………… 44
4.4. Đường dây liên lạc giữa nhà máy điện và hệ thống ………………………… 45
4.5. Đường dây cung cấp điện từ hệ thống đến phụ tải 8………………………… 49

Chương 5 : So sánh các phương án về mặt kinh tế, chọn PA tối ưu……… 52
5.1. Cơ sở lý thuyết tính các chỉ tiêu kinh tế……………………………………….52
5.1.1. Tính toán tổn thất công suất………………………………………… 52
5.1.2. Tính toán tổn thất điện năng………………………………………… 52
5.1.3. Tính chi phí tính toán hàng năm……………………………………….53
5.2. Tính toán cụ thể từng phương án …………………………………………… 54
5.2.1. Nhóm 1……………………………………………………………… 54
5.2.2. Nhóm 2……………………………………………………………… 57
5.2.3. Nhóm 3……………………………………………………………… 58
5.2.4. Phụ tải 6……………………………………………………………… 60
5.3. So sánh kinh tế – kỹ thuật của các phương án……………………………… 60

Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD : Th.S Hoàng Thu Hà

SVTH : Nguyễn Tiến Bình

Chương 6 : Lựa chọn MBA và sơ đồ các trạm cho phương án đã chọn………63
6.1. Chọn số lượng và công suất máy biến áp…………………………………… 63
6.1.1. Chọn số lượng và công suất các MBA trong trạm tăng áp của nhà máy
nhiệt điện…………………………………………………………………… 63
6.1.2. Chọn số lượng và công suất MBA trọng các trạm hạ áp………………64
6.2. Chọn sơ đồ nối điện ………………………………………………………… 66
6.2.1. Trạm biến áp của nhà máy nhiệt điện …………………………………66
6.2.2. Trạm biến áp hạ áp ……………………………………………………67
6.2.3. Sơ đồ nối điện trạm trung gian……………………………………… 70
Chương 7 : Tính toán các chế độ vận hành của mạng điện ………………… 71
7.1. Tính chính xác trong chế độ phụ tải cực đại………………………………….72
7.1.1. Đường dây NĐ-1………………………………………………………72
7.1.2. Đường dây NĐ-2, NĐ-3, NĐ-4, NĐ-5……………………………… 74
7.1.3. Đường dây HT-7, HT-8, HT-9……………………………………… 76

7.1.4. Đường dây liên lạc NĐ-6-HT………………………………………….77
7.1.5. Cân bằng chính xác công suất trong hệ thống điện……………………80
7.2. Tính chính xác trong chế độ phụ tải cực tiểu………………………………….80
7.2.1. Tính toán cho các đường dây phụ tải………………………………….81
7.2.2. Tính toán cho đường dây liên lạc NĐ-6-HT………………………… 83
7.2.3. Cân bằng chính xác công suất trong hệ thống điện……………………85
7.3. Tính chính xác trong chế độ sau sự cố khi phụ tải cực đại……………………85
7.3.1. Chế độ sau sự cố hỏng một máy phát ở nhà máy điện……………… 86
7.3.2. Chế độ sau sự cố hỏng một mạch đường dây trên đường dây 2 mạch 88
Chương 8 : Tính điện áp nút và điều chỉnh điện áp trong mạng điện……… 93
8.1. Tính điện áp các nút trong mạng điện…………………………………………93
8.1.1. Chế độ phụ tải cực đại…………………………………………………93

Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD : Th.S Hoàng Thu Hà

SVTH : Nguyễn Tiến Bình

8.1.2. Chế độ phụ tải cực tiểu……………………………………………… 95
8.1.3. Chế độ sau sự cố ………………………………………………………96
8.2. Điều chỉnh điện áp trong mạng điện………………………………………… 98
8.2.1. Chọn đầu phân áp khi chọn MBA thường ………………………… 101
8.2.2. Chọn đầu phân áp khi chọn MBA có điều chỉnh dưới tải ………… 103
Chương 9 : Tính toán các chỉ tiêu kinh tế – kỹ thuật của mạng điện ……….108
9.1. Vốn đầu tư xây dựng mạng điện …………………………………………….108
9.2. Tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện ……………………………….109
9.3. Tổn thất điện năng trong mạng điện ……………………………………… 110
9.4. Tính chi phí và giá thành ……………………………………………………111
9.4.1. Chi phí vận hành hàng năm ………………………………………….111
9.4.2. Chi phí tính toán hàng năm ………………………………………….111
9.4.3. Giá thành truyền tải điện năng ………………………………………112

9.4.4. Giá thành xây dựng 1 MW công suất phụ tải trong chế độ cực đại …112
Phần II : Khảo sát tính ổn định động
Chương 10 : Khái niệm chung về ổn địn của hệ thống điện …………………114
10.1. Các chế độ làm việc của hệ thống điện …………………………………….114
10.1.1. Hệ thống điện ………………………………………………………114
10.1.2. Chế độ của hệ thống điện ………………………………………… 114
10.1.3. Điều kiện tồn tại CĐXL. Định nghĩa ổn định của hệ thông điện … 115
10.2. Mục tiêu và phương pháp khảo sát ổn định động ………………………….118
10.2.1. Mục tiêu của khảo sát ổn định động ……………………………….118
10.2.2. Các phương pháp khảo sát ổn định động ………………………… 118
Chương 11 : Lập sơ đồ thay thế, tính quy đổi thông số, tính CĐXL ban đầu
của hệ thống điện………………………………………………………………122
11.1. Sơ đồ hệ thống điện và các thông số hệ thống, chế độ …………………….122

Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD : Th.S Hoàng Thu Hà

SVTH : Nguyễn Tiến Bình

11.1.1. Sơ đồ hệ thống …………………………………………………… 122
11.1.2. Thông số các phần tử ………………………………………………122
11.2. Sơ đồ thay thế và tính quy đổi các thông số hệ thống và chế độ ………… 123
11.2.1. Tính các thông số và lập sơ đồ tính CDDXL trước khi ngắn mạch 123
11.3. Tính chế độ xác lập ……………………………………………………… 125
11.3.1. Sơ đồ tính CĐXL ………………………………………………… 125
11.3.2. Tính CĐXL trước khi ngắn mạch ……………………………… 125
Chương 12 : Tính ổn địn động khi xảy ra ngắn mạch 3 pha tại đầu đường dây
liên lạc ……………………………………………………………………………128
12.1. Đặc tính công suất khi ngắn mạch …………………………………………128
12.1.1. Tính tổng trở thay thế của phụ tải ………………………………….128
12.1.2. Đặc tính công suất khi ngắn mạch ………………………………….128

12.2. Đặc tính công suất sau ngắn mạch …………………………………………131
12.3. Tính góc cắt và thời gian cắt ……………………………………………….134
12.3.1. Tính góc cắt ……………………………………………………… 134
12.3.2. Tính thời gian cắt ………………………………………………… 135








Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD : Th.S Hoàng Thu Hà

SVTH : Nguyễn Tiến Bình


Danh mục các bảng
Bảng 1.1 Thông số về các phụ tải 4
Bảng 2.1 Số liệu chế độ làm việc cùa nguồn 10
Bảng 3.1 Lựa chọn điện áp định mức phương án 1a 17
Bảng 3.2 Lựa chọn điện áp định mức phương án 1b 17
Bảng 3.3 Lựa chọn điện áp định mức phương án 1d 19
Bảng 3.4 Điện áp tính toán và điện áp định mức của lưới điện 21
Bảng 4.1 Tính toán lựa chọn tiết diện dây dẫn phương án 1a 26
Bảng 4.2 Tính toán tổn thất điện áp phương án 1a 27
Bảng 4.3Tính toán lựa chọn tiết diện dây dẫn phương án 1b 28
Bảng 4.4 Tính toán tổn thất điện áp phương án 1b 29
Bảng 4.5 Tính toán lựa chọn tiết diện dây dẫn phương án 1c 30
Bảng 4.6 Tính toán tổn thất điện áp phương án 1c 31

Bảng 4.7 Tính toán lựa chọn tiết diện dây dẫn phương án 1d 34
Bảng 4.8 Tính toán tổn thất điện áp phương án 1d 35
Bảng 4.9 Tính toán lựa chọn tiết diện dây dẫn phương án 1e 36
Bảng 4.10 Tính toán tổn thất điện áp phương án 1e 37
Bảng 4.11 Tính toán lựa chọn tiết diện dây dẫn phương án 2a 38
Bảng 4.12 Tính toán tổn thất điện áp phương án 2a 38
Bảng 4.13 Tính toán lựa chọn tiết diện dây dẫn phương án 2b 39
Bảng 4.14 Tính toán tổn thất điện áp phương án 2b 39
Bảng 4.15 Tính toán lựa chọn tiết diện dây dẫn phương án 2c 40
Bảng 4.16 Tính toán tổn thất điện áp phương án 2c 41
Bảng 4.17 Tính toán lựa chọn tiết diện dây dẫn phương án 3a 42
Bảng 4.18 Tính toán tổn thất điện áp phương án 3a 42
Bảng 4.19 Tính toán lựa chọn tiết diện dây dẫn phương án 3b 43
Bảng 4.20 Tính toán tổn thất điện áp phương án 3b 43
Bảng 4.21 Tính toán lựa chọn tiết diện dây dẫn phương án 3c 44
Bảng 4.22 Tính toán tổn thất điện áp phương án 3c 45
Bảng 4.23 Bảng tổng kết 51
Bảng 5.1 Tính toán tổn thất công suất tác dụng và vốn đầu tư xây dựng các đường
dây phương án 1a 54
Bảng 5.2 Tính toán tổn thất công suất tác dụng và vốn đầu tư xây dựng các đường dây
phương án 1b 55
Bảng 5.3 Tính toán tổn thất công suất tác dụng và vốn đầu tư xây dựng các đường
dây phương án 1c 55

Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD : Th.S Hoàng Thu Hà

SVTH : Nguyễn Tiến Bình

Bảng 5.4 Tính toán tổn thất công suất tác dụng và vốn đầu tư xây dựng các đường
dây phương án 1d 56

Bảng 5.5Tính toán tổn thất công suất tác dụng và vốn đầu tư xây dựng các đường
dây phương án 1e………………………………………………………………… 56
Bảng 5.6Tính toán tổn thất công suất tác dụng và vốn đầu tư xây dựng các đường
dây phương án 2a 57
Bảng 5.7Tính toán tổn thất công suất tác dụng và vốn đầu tư xây dựng các đường
dây phương án 2b 57
Bảng 5.8Tính toán tổn thất công suất tác dụng và vốn đầu tư xây dựng các đường
dây phương án 2c 58
Bảng 5.9Tính toán tổn thất công suất tác dụng và vốn đầu tư xây dựng các đường
dây phương án 3a 58
Bảng 5.10Tính toán tổn thất công suất tác dụng và vốn đầu tư xây dựng các đường
dây phương án 3b 59
Bảng 5.11Tính toán tổn thất công suất tác dụng và vốn đầu tư xây dựng các đường
dây phương án 3c 59
Bảng 5.12Bảng tính toán tổn thất công suất tác dụng và vốn đầu tư xây dựng các
đường dây phụ tải 6 60
Bảng 5.13Bảng tính toán tổn thất công suất tác dụng và vốn đầu tư xây dựng các
đường dây phụ tải 8 60
Bảng 5.14Bảng tổng kết 61
Bảng 6.1 Bảng lựa chọn công suất định mức MBA hạ áp 65
Bảng 6.2 Bảng thông số máy biến áp của các trạm hạ áp 66
Bảng 6.3 Chọn sơ đồ cầu 70
Bảng 7.1 Tính toán chính xác cho đường dây NĐ-2, NĐ-3, NĐ-4, NĐ-5 trong chế
độ cực đại 75
Bảng 7.2 Tính toán chính xác cho đường dây HT-7, HT-8, HT-9 trong chế độ cực
đại 76
Bảng 7.3Công suất các phụ tải trong chế độ cực tiểu 80
Bảng 7.4 Tính toán chính xác cho các đường dây HT-7, HT-8, HT-9 trong chế độ
cực tiểu 81
Bảng 7.5 Tính toán chính xác cho các đường dây NĐ-1, NĐ-2, NĐ-3, NĐ-4 NĐ-5

trong chế độ cực tiểu 82
Bảng 7.6 Tính toán chính xác cho các đường dây HT-7, HT-9 trong chế độ sự cố
hỏng một mạch trên đường dây 2 mạch 91
Bảng 7.7 Tính toán chính xác cho các đường dây NĐ-1, NĐ-2, NĐ-3, NĐ-4, NĐ-5
trong chế độ sự cố hỏng một mạch trên đường dây 2 mạch 92

Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD : Th.S Hoàng Thu Hà

SVTH : Nguyễn Tiến Bình

Bảng 8.1 Điện áp các nút trong chế độ cực đại 95
Bảng 8.2 Điện áp các nút trong chế độ cực tiểu 95
Bảng 8.3 Điện áp nút trong chế độ sau sự cố hỏng một tổ máy phát của nhà máy
điện 97
Bảng 8.4 Tổng kết điện áp nút 98
Bảng 8.5 Chọn đầu phân áp cho máy biến áp có đầu phân áp cố đinh 103
Bảng 8.6 Chọn đầu phân áp cho các máy biến áp điều chỉnh dưới tải 106
Bảng 9.1 Giá thành xây dựng các trạm biến áp 108
Bảng 9.2 Tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện 109
Bảng 9.3 Các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của hệ thống điện thiết kế 112








Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD : Th.S Hoàng Thu Hà


SVTH : Ngô Thành Hiếu
Page










PHẦN I : THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC













Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD : Th.S Hoàng Thu Hà

SVTH : Ngô Thành Hiếu
Page


CHƯƠNG 1 :
PHÂN TÍCH CÁC ĐẶC ĐIỂM NGUỒN VÀ PHỤ TẢI
Phân tích nguồn và phụ tải của mạng điện là một phần quan trọng trong tính
toán thiết kế. Tính toán thiết kế có chính xác hay không hoàn toàn phụ thuộc vào
mức độ chính xác của công tác thu thập và phân tích phụ tải. Phân tích nguồn là
việc làm cần thiết nhằm định hướng phương thức vận hành của nhà máy điện cũng
như quyết định sơ đồ nối dây của mạng điện. Phân tích về những đặc điểm kỹ thuật
– kinh tế của từng nhà máy điện như: công suất, hiệu suất, hệ số công suất cosφ, khả
năng điều chỉnh…
SƠ ĐỒ VỊ TRÍ NGUỒN VÀ PHỤ TẢI

3 8



5
1
HT


6


ND



2


9 7
8km

4

NĐ-HT
114,5 km
HT-7
60,926 km
NĐ-1
46,648 km
HT-8
48,662 km
NĐ-2
46,648 km
HT-9
56,569 km
NĐ-3
72 km
1-3
40 km
NĐ-4
48,662 km
1-5
48 km
NĐ-5
46,648 km
3-5
40 km
NĐ-6

58,241 km
2-4
40 km
HT-6
56,569 km
7-9
42 km

Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD : Th.S Hoàng Thu Hà

SVTH : Ngô Thành Hiếu
Page

1.1. Nguồn điện
1.1.1. Hệ thống điện
Hệ thống điện có công suất vô cùng lớn, hệ số công suất trên thanh góp
110kV của hệ thống là 0,85. Vì vậy cần phải có sự liên hệ giữa hệ thống và nhà máy
điện để có thể trao đổi công suất giữa hai nguồn cung cấp khi cần thiết, đảm bảo
cho hệ thống thiết kế làm việc bình thường trong các chế độ vận hành. Mặt khác, vì
hệ thống có công suất vô cùng lớn cho nên chọn hệ thống là nút cân bằng công suất
và nút cơ sở về điện áp. Ngoài ra do hệ thống có công suất vô cùng lớn cho nên
không cần phải dự trữ công suất trong nhà máy điện, nói cách khác công suất tác
dụng và phản kháng dự trữ sẽ được lấy từ hệ thống điện.
1.1.2. Nhà máy nhiệt điện
Nhà máy nhiệt điện ngưng hơi gồm có 3 tổ máy, mỗi tổ máy có công suất
phát định mức P
đm
= 75 MW, U
đm
= 10,5 kV, cosφ = 0,85. Như vậy công suất định

mức của nhà máy nhiệt điện bằng: 3 x 75 = 225 MW.
Nhiên liệu của nhà máy nhiệt điện có thể là than đá, dầu và khí đốt. Hiệu suất
của các nhà máy nhiệt điện tương đối thấp (khoảng 30 ÷ 40%). Đồng thời công suất
tự dùng của nhà máy nhiệt điện thường chiếm khoảng 6% đến 15% tùy theo loại
nhà máy nhiệt điện.
Đối với nhà máy nhiệt điện, các máy phát là việc ổn định khi phụ tải P ≥
70% P
đm
; khi P ≤ 30% P
đm
thì máy phát ngừng làm việc.
Công suất phát kinh tế của các nhà máy nhiệt điện thường bằng (80 ÷
90%)P
đm
. Khi thiết kế chọn công suất phát kinh tế bằng 85% P
đm
, nghĩa là:
P
kt
= 85% P
đm

Do đó khi phụ tải cực đại cả 3 máy phát đều vận hành và tổng công suất phát
ra của nhà máy nhiệt điện bằng:
P
kt
= 85% x 3 x 75 = 191,25 MW
Trong chế độ phụ tải cực tiểu, dự kiến ngừng một máy phát để bảo dưỡng,
hai máy phát còn lại sẽ phát 85% P
đm

, nghĩa là tổng công suất của nhà máy nhiệt
điện bằng:
P
kt
= 85% x 2 x 75 = 127,5 MW

Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD : Th.S Hoàng Thu Hà

SVTH : Ngô Thành Hiếu
Page

Khi sự cố ngừng một máy phát, hai máy phát còn lại sẽ phát 100% P
đm
, như
vậy:
P
F
= 2 x 75 = 150 MW
Phần công suất thiếu trong các chế độ vận hành sẽ được cung cấp từ hệ thống
điện.
1.2. Số liệu phụ tải
Hệ thống có 9 phụ tải, cosφ = 0,9 , T
max
= 4200h.
Công suất phụ tải được tính như sau:

max max
Q P .tg





max
max max
S P jQ
 


S
max
=
2 2
ax ax
m m
P Q


Bảng 1.1. Thông số về các phụ tải
Hộ phụ
tải
max
max max
S P jQ
 

,
MVA
S
max
,

MVA
min
min min
S P jQ
 

,
MVA
S
min
,
MVA
1 30 + j14,53 33,33 20 + j9,69 22,22
2 32 + j15,50 35,56 14 + j6,78 15,56
3 24 + j11,62 26,67 16 + j7,75 17,78
4 30 + j 14,53 33,33 20 + j9,69 22,22
5 28 + j13,56 31,11 14 + j6,78 15,56
6 32 + j15,50 35,56 17 + j8,23 18,89
7 32 + j15,50 35,56 25 + j12,11 27,79
8 31 + j15,01 34,44 20 + j9,69 22,22
9 30 + j14,53 33,33 21 + j10,17 23,33
Tổng 269 + j130,28 298,89 167 + j80,89 185,57


Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD : Th.S Hoàng Thu Hà

SVTH : Ngô Thành Hiếu
Page

CHƯƠNG 2:

CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TÁC DỤNG VÀ PHẢN KHÁNG
TRONG MẠNG ĐIỆN
2.1. Cân bằng công suất tác dụng
Đặc điểm rất quan trọng của hệ thống 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 cân bằng với công suất tiêu thụ của các hộ tiêu thụ,
kể cả các tổn thất công suất trong 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 điện 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:
P
NĐ
+ P
HT
= P
tt
= m ∑P
max
+ ∑∆P + P
td
+ P
dt

Trong đó:

P
NĐ
– Tổng công suất do nhà máy nhiệt điện phát ra;
P
HT
– công suất tác dụng lấy từ hệ thống;
P
tt
– Công suất tiêu thụ trong mạng điện;
m – Hệ số đồng thời xuất hiện các phụ tải cực đại (m=1);
∑P
max
– Tổng công suất của các phụ tải trong chế độ cực đại;
∑∆P – Tổn thất trong mạng điện, khi tính sơ bộ có thể lấy :
∑∆P = 5%∑P
max

P
td
– công suất tự dùng trong nhà máy điện, có thể lấy bằng 10% tổng
công suất đặt của nhà máy

Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD : Th.S Hoàng Thu Hà

SVTH : Ngô Thành Hiếu
Page

P
dt
– Công suất dự trữ trong hệ thống, khi cân bằng sơ bộ có thể lấy

P
dt
= 10%∑P
max
,đồng thời công suất dự trữ cần phải bằng công suất định
mức của tổ máy phát lớn nhất đối với hệ thống điện không lớn. Bởi vì hệ
thống điện có công suất vô cùng lớn nên công suất dự trữ lấy ở hệ
thống,nghĩa là P
dt
= 0
 Tổng công suất tác dụng của các phụ tải khi cực đại được xác định từ bảng
1.1 bằng:
∑P
max
= 269 MW
 Tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện có giá trị:
∆P = 5%∑P
max
= 5% x 269 = 13,45 MW
 Công suất tác dụng tự dùng trong nhà máy điện bằng:
P
td
= 10%P
đm
= 10% x 225 = 22,5 MW
 Vậy tổng công suất tiêu thụ trong mạng điện có giá trị:
P
tt
= 269 + 13,45 + 22,5 = 304,95 MW
Theo mục 1.1.2, tổng công suất do nhà máy nhiệt điện phát ra theo chế độ

kinh tế là:
P
NĐ
= P
kt
= 191,25 MW
Như vậy trong chế độ phụ tải cực đại, hệ thống cần cung cấp công suất cho
các phụ tải bằng:
P
HT
= P
tt
- P
NĐ
= 304,95 – 191,25 = 113,7 MW
2.2. Cân bằng công suất phản kháng
Sản xuất và tiêu thụ điện năng bằng dòng điện xoay chiều đòi hỏi sự cân
bằng giữa điện năng sản xuất ra và điện năng tiêu thụ tại mỗi thời điểm. Sự cân
bằng đòi hỏi không những chỉ đối với công suất tác dụng mà cả đối với công suất
phản kháng.
Sự cân bằng công suất phản kháng có quan hệ với điện áp. Phá hoại sự cân
bằng công suất phản kháng sẽ dẫn đến thay đổi điện áp trong mạng điện. Nếu công
suất phản kháng phát ra lớn hơn công suất tiêu thụ thì điện áp trong mạng sẽ tăng,

Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD : Th.S Hoàng Thu Hà

SVTH : Ngô Thành Hiếu
Page

ngược lại nếu thiếu công suất phản kháng thì điện áp trong mạng sẽ giảm. Vì vậy để

đảm bảo chất lượng cần thiết của điện áp ở các hộ tiêu thụ trong mạng điện và hệ
thống, cần tiến hành cân bằng sơ bộ công suất phản kháng.
Phương trình cân bằng công suất phản kháng trong mạng điện thiết kế có
dạng:
Q
F
+ Q
HT
= Q
tt
= m∑Q
max
+ ∑∆Q
L
- ∑Q
C
+ ∑Q
b
+ Q
td
+ Q
dt
(1.2)
Trong đó:
Q
F
– Tổng công suất phản kháng do nhà máy phát ra.
Q
HT
– Công suất phản kháng do hệ thống cung cấp.

Q
tt
– Tổng công suất phản kháng tiêu thụ.
∑Q
max
– Tổng công suất phản kháng trong chế độ phụ tải cực đại.
∑∆Q
L
– Tổng tổn thất công suất phản kháng trong cảm kháng của các
đường dây trong mạng điện.
∑Q
C
– Tổng công sất phản kháng do điện dung của các đường dây
sinh ra, khi tính lấy sơ bộ ∑∆Q
L
= ∑Q
C

∑Q
b
– Tổng tổn thất công suất phản kháng trong các trạm biến áp,
trong tính toán sơ bộ lấy ∑Q
b
= 15%∑Q
max

m – Hệ số đồng thời (lấy m = 1)
Q
td
– Công suất phản kháng tự dùng trong nhà máy điện.

Q
dt
– Công suất phản kháng dự trữ trong hệ thống, khi cân bằng sơ bộ
có thể lấy bằng 15% công suất phản kháng ở phần bên phải của phương
trình (1.2).
Đối với mạng điện thiết kế, công suất P
dt
sẽ lấy ở hệ thống, nghĩa là Q
dt
=0
 Do nhà máy nhiệt điện và hệ thống có cùng cosφ = 0,85 => tgφ = 0,62
Như vậy, công suất phản kháng do nhà máy nhiệt điện phát ra bằng:

Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD : Th.S Hoàng Thu Hà

SVTH : Ngô Thành Hiếu
Page

Q
F
= P
F
.tgφ = 191,25 x 0,62 = 118,58 MVAr
 Công suất phản kháng do hệ thống cung cấp bằng:
Q
HT
= P
HT
.tgφ = 113,7 x 0,62 = 70,49 MVAr
 Tổng công suất phản kháng của các phụ tải trong chế độ cực đại theo bảng

1.1:
∑Q
max
= 130,28 MVAr
 Tổn thất công suất phản kháng trong các máy biến áp:
∑Q
b
= 15% x 130,28 = 19,54 MVAr
 Tổng công suất phản kháng tự dùng trong nhà máy điện có giá trị :
Q
td
= P
td
.tgφ
 Chọn cosφ = 0,75 => tgφ = 0,88 , do đó ta có :
Q
td
= P
td
.tgφ = 22,5 x 0,88 = 19,8 MVAr
Vậy, tổng công suất tiêu thụ trong mạng điện:
Q
tt
= 130,28 + 19,54 + 19,8 = 169,62 MVAr

Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD : Th.S Hoàng Thu Hà

SVTH : Ngô Thành Hiếu
Page


Tổng công suất phản kháng do nhà máy và hệ thống cung cấp bằng :
Q
NĐ
+ Q
HT
= 118,58 + 70,49 = 189,07 MVAr
Ta thấy công suất phản kháng do các nguồn cung cấp lớn hơn công suất phản
kháng tiêu thụ do vậy ta không cần đặt bù công suất phản kháng trong lưới điện
thiết kế.
2.3. Sơ bộ xác định chế độ làm việc cho nhà máy nhiệt điện
2.3.1. Chế độ phụ tải cực đại
Tổng công suất tác dụng tiêu thụ của lưới điện trong chế độ phụ tải cực đại
(chưa kể đến dự trữ của hệ thống) là:
P
tt
= m∑P
PT
+ ∑∆P + P
td
= 269 + 13,45 + 22,5 = 304,95 MW
Vì hệ thống và nhà máy nhiệt điện có vai trò như nhau, nhưng hệ thống có
công suất vô cùng lớn do đó ta cho nhà máy nhận tải trước.
Trong chế độ này ta cho nhà máy phát 85% công suất đặt.
P
NĐ
= P
kt
= 85% x 225 = 191,25 MW
Trong đó :
 Phần tự dùng là : P

td
= 22,5 MW
 Phần phát lên lưới là : P
vh
= P
NĐ
- P
td
= 191,25 – 22,5 = 168,75 MW
Lượng công suất còn lại do hệ thống cung cấp bằng :
P
HT
= P
tt
- P
NĐ
= 304,95 – 191,25 = 113,7 MW
2.3.2 Chế độ phụ tải cực tiểu
Tổng công suất tiêu thụ trong chế độ phụ tải cực : ∑P
PT min
= 167 MW
Ta có : P
tt
= 167 + 8,35 + 15 = 190,35 MW
Trong chế độ cực tiểu dự kiến ngừng một tổ máy phát, ba tổ máy phát còn lại
sẽ phát 85% công suất, khi đó công suất phát của nhà máy là :
P
NĐ
= 0,85 x 2 x 75 = 127,5 MW
Trong đó :

 Phần tự dùng là : P
td
= 10%.150 = 15 MW

Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD : Th.S Hoàng Thu Hà

SVTH : Ngô Thành Hiếu
Page

 Phần phát lên lưới là : P
vh
= 127,5 – 15 = 112,5 MW
Lượng công suất còn lại do hệ thống cung cấp bằng :
P
HT
= P
tt
– P
vh
= 190,35 – 112,5 = 77,85 MW
2.3.3. Chế độ sự cố
Với giả thiết không xét đến sự cố xếp chồng thì sự cố nặng nề nhất là hỏng 1
tổ máy phát, lúc đó để đáp ứng nhu cầu của phụ tải ta phải cho nhà máy phát 100%
công suất của 3 tổ máy còn lại.
Khi đó ta có : P
NĐ
= 2 x 75 = 150 MW
Trong đó :
 Phần tự dùng là : P
td

= 10% 150 = 15 MW
 Phần phát lên lưới là : P
vh
= 150 – 15 = 135 MW
Lượng công suất còn lại do hệ thống cung cấp bằng :
P
HT
= P
tt
– P
vh
= m∑P
PT
+ ∑∆P – P
vh
= 269 + 13,45 – 135 = 147,45 MW



Bảng 2.1 Bảng số liệu chế độ làm việc của nguồn
Chế độ
phụ tải
Nguồn
cấp
Công suất
phát (MW)
Công suất tự
dùng (MW)
Số tổ máy
làm việc

P
F
/ P
đm

(%)
NĐ 191,25 22,5 3 x 75 0,85
Cực đại
HT 113,7
NĐ 127,5 15 2 x 75 0,85
Cực tiểu
HT 77,85
Sự cố NĐ 150 15 2 x 75 100

Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD : Th.S Hoàng Thu Hà

SVTH : Ngô Thành Hiếu
Page

HT 147,45
















CHƯƠNG 3 :
DỰ KIẾN CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY VÀ LỰA CHỌN
ĐIỆP ÁP ĐỊNH MỨC CỦA LƯỚI ĐIỆN
3.1. Đề xuất phương án nối dây
3.1.1. Cơ sở lý thuyết
 Các yêu cầu thiết kế lưới điện:
- Chi phí đầu tư nhỏ nhất.
- Đảm bảo độ tin cậy và chất lượng điện năng cung cấp cho các hộ tiêu
thụ.

Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD : Th.S Hoàng Thu Hà

SVTH : Ngô Thành Hiếu
Page

- An toàn, linh hoạt trong vận hành, đáp ứng được khả năng phát triển
của mạng điện trong tương lai.
- Các lộ đường dây không được cắt nhau.
- Tổn thất trên đường dây truyền tải trong phạm vi cho phép.
 Các yêu cầu về độ tin cậy cung cấp điện:
- Đối với phụ tải loại 1: Là loại phụ tải quan trọng cần được cung cấp
điện liên tục, không được phép mất điện hoặc chỉ cho phép mất điện
trong thời gian rất ngắn. Do đó, phụ tải loại 1 cần được cung cấp
nguồn từ 2 phía, thường sử dụng đường dây kép hoặc mạch vòng kín
để đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện.

- Đối với phụ tải loại 3: Là loại phụ tải không quan trọng, khi mất điện
trong thời gian dài không gây nguy hiểm, cũng như tổn thất nghiêm
trọng về mặt kinh tế. Do đó, phụ tải loại 3 chỉ cần cung cấp điện bởi
các lộ đường dây đơn.
 Bên cạnh đó, việc đưa ra các phương án nối dây phụ thuộc rất lớn vào vị trí
địa lý của các phụ tải, công suất và loại phụ tải đó. Đối với các đường dây
liên thông, đường dây sẽ cấp nguồn tới các phụ tải gần nguồn hơn, có công
suất lớn hơn trước. Điều này sẽ giúp cho tổn thất điện năng trên đường dây
nhỏ nhất.
3.1.2. Ưu, nhược điểm và phạm vi sử dụng của một số loại sơ đồ nối dây
a) Sơ đồ hình tia:
 Ưu điểm:
- Các hộ phụ tải nhận điện trực tiếp từ nguồn. Nếu có sự cố xảy ra trên
một phụ tải thì các phụ tải khác không bị ảnh hưởng. Xác xuất mất
điện sẽ nhỏ hơn.
- Mức tổn thất điện áp và tổn thất công suất nhỏ hơn các loại sơ đồ
khác.
- Vận hành, bảo dưỡng dễ dàng, phương thức bảo vệ rơ le đơn giản.


Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD : Th.S Hoàng Thu Hà

SVTH : Ngô Thành Hiếu
Page

 Nhược điểm:
- Số lượng trạm biến áp tăng áp nhiều.
- Hành lang tuyến xây dựng các lộ đường
dây lớn.
 Chi phí đầu tư ban đầu lớn.

 Phạm vi sử dụng:
- Sơ đồ tia một lộ thường được sử dụng ở các mạng điện áp thấp hoặc
các mạng trung áp.
- Sơ đồ tia hai lộ thường dùng trong các mạng cao áp như 35, 110, 220
kV.
b) Sơ đồ mạch vòng kín:Tất các các nút trong mạng được liên kết với nhau bởi
các lộ đường dây đơn tạo thành vòng khép kín.
 Ưu điểm:
- Mỗi phụ tải được cấp nguồn từ 2
phía nên độ tin cậy cao.
- Chiều dài đường dây nhỏ hơn, số
máy cắt ít hơn so với sơ đồ tia
 Vốn đầu tư ban đầu nhỏ hơn.
 Nhược điểm:
- Tính toán và vận hành phức tạp.
- Cài đặt và chỉnh định rơle phức tạp.
- Chất lượng điện năng giảm mạnh và tổn thất tăng cao khi có sự cố
xảy ra ( mất một đường dây).
 Phạm vi sử dụng:
- Mạch vòng kín hiện nay được sử dụng nhiều ở các mạng phân phối
trung áp, mạch kín nhưng thường vận hành hở.
c) Mạch liên thông:















Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD : Th.S Hoàng Thu Hà

SVTH : Ngô Thành Hiếu
Page

 Ưu điểm:
- Tổng chiều dài toàn bộ đường dây
tương đối ngắn, hành lang tuyến
của đường dây nhỏ =>vốn đầu tư
ban đầu nhỏ.
- Tận dụng tối đa khả năng tải của
dây dẫn.
- Vận hành và bảo vệ rơle đơn giản.
 Nhược điểm:
- Tổn thất điện năng , tổn thất điện áp lớn hơn so với mạch hình tia.
- Nếu xảy ra sự cố trên đường dây nối từ nguồn tới nút phụ tải trung
gian sẽ ảnh hưởng tới các phụ tải phía sau => độ tin cậy giảm.
 Phạm vi sử dụng:
- Được sử dụng ở các cấp điện áp, cung cấp điện cho các phụ tải gần
nhau.
3.1.3. Đề xuất các phương án nối dây
Để tránh khỏi việc bỏ xót khi đưa ra các phương án ta lưa chọn cách phân
các phụ tải theo nhóm, sau đó sẽ tính toán so sánh các phương án nối dây trong từng
nhóm về mặt kỹ thuật và kinh tế, để từ đó chọn ra phương án tối ưu nhất.

 Nhóm 1 : gồm nhà máy nhiệt điện và phụ tải 1,3 và 5
 Nhóm 2 : gồm nhà máy nhiệt điện và phụ tải 2,4
 Nhóm 3 : gồm Hệ Thống và phụ tải 7,9
 Phụ tải 6 nằm trên đường dây liên lạc giữa hệ thống và nhà máy
nhiệt điện
 Phụ tải 8 là phụ tải loại III, không nằm gần các phụ tải khác nên
ta có phương án duy nhất.