1
ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC
PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH ĐỘNG CHO
LƯỚI ĐIỆN THIẾT KẾ
HOÀNG BÁ ĐÔNG
dong.hb191463@sis.hust.edu.vn
Ngành Kỹ thuật điện
Chuyên ngành Hệ thống điện
Giảng viên hướng dẫn: TS. Lã Minh Khánh
Chuyên ngành: Hệ thống điện
Khoa: Điện
HÀ NỘI, 02/2024
Chữ ký của GVHD
2
LỜI NÓI ĐẦU
Điện năng là dạng năng lượng được sử dụng rộng rãi nhất trong tất cả các lĩnh vực
hoạt động kinh tế và đời sống của con người. Nhu cầu sử dụng điện ngày càng cao,
chính vì vậy chúng ta cần xây dựng thêm các hệ thống điện nhằm đảm bảo cung
cấp điện cho các hộ tiêu thụ. Hệ thống điện bao gồm các nhà máy điện, các lưới
điện và các hộ tiêu thụ điện được liên kết với nhau thành một hệ thống để thực
hiện quá trình sản xuất, truyền tải, phân phối và tiêu thụ điện năng. Lưới điện là
một tập hợp bao gồm các trạm biến áp, trạm đóng cắt, các đường dây trên không,
các đường dây cáp và thực hiện nhiệm vụ truyền tải và phân phối điện năng từ các
nhà máy điện đến các hộ tiêu thụ.
Để đáp ứng được nhu cầu cung cấp điện ngày càng tăng và không ngừng
của đất nước thì công tác quy hoạch và thiết kế lưới điện đang là vấn đề cần quan
tâm của ngành điện nói riêng và cả nước nói chung.
Xuất phát từ yêu cầu thực tế, em được giao thực hiện đề tài tốt nghiệp “Thiết
kế và khảo sát ổn định động cho lưới điện khu vực”. Bản đồ án này bao gốm hai
phần: Phần thứ nhất gồm 5 chương có nhiệm vụ thiết kế lưới điện khu vực cho hai
nguồn và 9 phụ tải. Phần thứ hai gồm 4 chương có nhiệm vụ tính toán ổn định
động cho lưới điện đã thiết kế.
Trong thời gian thực hiện đồ án vừa qua, với sự nộ lực của bản thân, cùng
với sự quan tâm, giúp đỡ và hướng dẫn tận tình của thấy giáo Lã Minh Khánh, em
đã hoàn thành bản đồ án tốt nghiệp của mình. Tuy nhiên, do kiến thức và kỹ năng
của bản thân còn hạn chế nên đồ án còn nhiều thiếu sót. Em rất mong nhận được
sự nhận xét góp ý của các thầy cô để bản thiết kế của em được hoàn thiện hơn và
giúp em rút ra được những kinh nghiệm cho bản thân.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày tháng năm 2024.
Sinh viên thực hiện
Hoàng Bá Đông
3
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU………………………………………………………………… 2
DANH MỤC BẢNG BIỂU…………………………………………………….7
DANH MỤC HÌNH VẼ……………………………………………………… 10
CHƯƠNG 1. PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI. CÂN BẰNG CÔNG
SUẤT TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN. ................................................................. 11
1.1 Phân tích nguồn và phụ tải ..................................................................... 11
Sơ đồ mặt bằng của lưới điện .......................................................... 11
Đặc điểm của nguồn điện................................................................. 11
Đặc điểm của phụ tải ....................................................................... 12
1.2 Cân bằng công suất tác dụng và phản kháng trong hệ thống điện ......... 13
Cân bằng công suất tác dụng ........................................................... 13
Cân bằng công suất phản kháng ...................................................... 14
1.3 Xác định sơ bộ phương thức vận hành ................................................... 16
Chế độ phụ tải cực đại: .................................................................... 16
Chế độ phụ tải cực tiểu .................................................................... 16
Chế độ sự cố máy phát của nhà máy điện ....................................... 17
1.4 Sơ bộ xác định phương thức vận hành cho hệ thống ............................. 17
CHƯƠNG 2. CHỌN PHƯƠNG ÁN HỢP LÝ VỀ KINH TẾ - KỸ THUẬT 18
2.1 Các phương án lưới điện......................................................................... 18
Phương án 1 ..................................................................................... 19
Phương án 2 ..................................................................................... 20
Phương án 3 ..................................................................................... 20
Phương án 4 ..................................................................................... 21
Phương án 5 ..................................................................................... 21
2.2 Trình tự tính toán kỹ thuật ...................................................................... 22
Phân bố công suất trong lưới điện ................................................... 22
Lựa chọn điện áp định mức ............................................................. 22
Lựa chọn tiết diện dây dẫn ............................................................... 22
Kiểm tra điều kiện phát nóng và tổn thất vầng quang ..................... 23
Tổn thất điện áp trong lưới điện ...................................................... 23
2.3 Phương án 1 ............................................................................................ 25
4
Phân bố công suất trong lưới điện ................................................... 25
Lựa chọn điện áp định mức ............................................................. 26
Lựa chọn tiết diện dây dẫn ............................................................... 27
Kiểm tra điều kiện phát nóng và tổn thất vầng quang ..................... 28
Tính các thông số của đường dây .................................................... 30
Tổn thất điện áp trong lưới điện ...................................................... 31
2.4 Phương án 2 ............................................................................................ 33
Phân bố công suất trong lưới điện ................................................... 33
Lựa chọn điện áp định mức ............................................................. 34
Lựa chọn tiết diện dây dẫn ............................................................... 34
Kiểm tra điều kiện phát nóng và tổn thất vầng quang ..................... 35
Tính các thông số của đường dây .................................................... 37
Tổn thất điện áp trong lưới điện ...................................................... 38
2.5 Phương án 3 ............................................................................................ 41
Phân bố công suất trong lưới điện ................................................... 41
Lựa chọn điện áp định mức ............................................................. 42
Lựa chọn tiết diện dây dẫn ............................................................... 42
Kiểm tra điều kiện phát nóng và tổn thất vầng quang ..................... 43
Tính các thông số của đường dây .................................................... 45
Tổn thất điện áp trong lưới điện ...................................................... 46
2.6 Phương án 4 ............................................................................................ 49
Phân bố công suất trong lưới điện ................................................... 49
Lựa chọn điện áp định mức ............................................................. 50
Lựa chọn tiết diện dây dẫn ............................................................... 50
Kiểm tra điều kiện phát nóng và tổn thất vầng quang ..................... 51
Tính các thông số của đường dây .................................................... 53
Tổn thất điện áp trong lưới điện ...................................................... 54
2.7 Phương án 5 ............................................................................................ 57
Phân bố công suất trong lưới điện ................................................... 57
Lựa chọn điện áp định mức ............................................................. 58
Lựa chọn tiết diện dây dẫn ............................................................... 59
Kiểm tra điều kiện phát nóng và tổn thất vầng quang ..................... 59
Tính các thông số của đường dây .................................................... 63
Tổn thất điện áp trong lưới điện ...................................................... 63
5
2.8 So sánh kinh tế các phương án ............................................................... 67
Phương pháp tính các chỉ tiêu kinh tế .............................................. 67
Phương án 1 ..................................................................................... 69
Phương án 2 ..................................................................................... 70
Phương án 3 ..................................................................................... 71
Phương án 4 ..................................................................................... 72
Phương án 5 ..................................................................................... 73
Tổng kết và lựa chọn phương án ..................................................... 74
CHƯƠNG 3. CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CHÍNH CHO
LƯỚI ĐIỆN THIẾT KẾ .................................................................................... 76
3.1 Chọn máy biến áp ................................................................................... 76
Chọn máy biến áp tăng áp cho nhà máy nhiệt điện ......................... 76
Chọn số lượng và công suất của các máy biến áp hạ áp .................. 77
3.2 Sơ đồ nối điện chính cho lưới điện ......................................................... 78
Trạm biến áp trung gian (trạm tăng áp) ........................................... 78
Trạm hạ áp ....................................................................................... 78
Sơ đồ nhà máy điện.......................................................................... 78
CHƯƠNG 4. MÔ PHỎNG KIỂM TRA CÁC CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH VÀ
LỰA CHỌN PHƯƠNG THỨC ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP. ............................ 81
4.1 Cơ sở lý thuyết, mô hình toán học và các phương pháp tính chế độ xác
lập 81
Mục đích tính toán ........................................................................... 81
Cơ sở lý thuyết, mô hình toán học và phương pháp tính toán ......... 81
4.2 Sử dụng phần mềm PowerWorld tính toán chế độ xác lập .................... 82
Nhập số liệu vào phần mềm ............................................................. 83
Chế độ phụ tải cực đại ..................................................................... 89
Chế độ phụ tải cực tiểu .................................................................... 93
Chế độ sau sự cố .............................................................................. 97
4.3 Điều chỉnh điện áp trong lưới điện ....................................................... 102
CHƯƠNG 5. CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ KỸ THUẬT TỔNG HỢP CỦA
LƯỚI ĐIỆN ...................................................................................................... 107
5.1 Vốn đầu tư cho lưới điện ...................................................................... 107
5.2 Tổn thất công suất tác dụng trong toàn lưới điện ................................. 107
5.3 Tổn thất điện năng trong lưới điện ....................................................... 108
5.4 Chi phí vận hành và giá thành truyền tải điện năng ............................. 108