Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong hệ thống điện, việc quy hoạch và thiết kế mạng điện truyền tải - phân phối đóng vai trò quyết định đến độ tin cậy cung cấp điện, chất lượng điện áp và hiệu quả kinh tế trong suốt vòng đời vận hành. Đồ án môn học "Thiết kế lưới điện" được thực hiện bởi sinh viên Nguyễn Trang Uyên (Khoa Kỹ thuật Điện, Trường Đại học Điện Lực) dưới sự hướng dẫn của TS. Trần Thanh Sơn, nhằm giải quyết bài toán thiết kế hoàn chỉnh một hệ thống điện khu vực cấp điện cho các tâm phụ tải từ một nguồn điện công suất vô cùng lớn.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể của đồ án bao gồm:

  1. Phân tích đặc tính nguồn điện và 5 phụ tải khu vực; xác định phân loại hộ tiêu thụ (loại II và loại III) và yêu cầu điều chỉnh điện áp theo quy định.
  2. Thiết lập cân bằng công suất tác dụng và công suất phản kháng trong hệ thống điện ở các chế độ vận hành.
  3. Lựa chọn cấp điện áp định mức và xây dựng các phương án nối dây khả thi; tính toán lựa chọn tiết diện dây dẫn và so sánh chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật để chọn ra phương án tối ưu.
  4. Lựa chọn số lượng, dung lượng máy biến áp và sơ đồ nối điện chính cho các trạm biến áp hạ áp.
  5. Phân tích các chế độ xác lập điển hình của hệ thống điện (phụ tải cực đại, phụ tải cực tiểu, sau sự cố đứt một mạch đường dây).
  6. Tính toán điện áp các nút và xác định phương thức điều chỉnh điện áp tại các trạm biến áp nhằm đảm bảo độ lệch điện áp nằm trong giới hạn cho phép ($\pm 5%$).
  7. Tính toán các chỉ tiêu kinh tế của mạng điện bao gồm vốn đầu tư xây dựng, tổn thất công suất, tổn thất điện năng, chi phí vận hành và giá thành truyền tải điện năng.

Đối tượng nghiên cứu là mạng điện khu vực 110/22 kV gồm một nguồn điện và 5 phụ tải công nghiệp - sinh hoạt với tổng công suất tác dụng cực đại đạt 170 MW. Phạm vi không gian là sơ đồ mặt bằng lưới điện có kích thước lưới tọa độ chuẩn ($1 \text{ ô} = 10 \text{ km} \times 10 \text{ km}$), cự ly truyền tải từ nguồn đến các phụ tải dao động từ 30 km đến 76,16 km; phạm vi thời gian tính toán chu kỳ vận hành hàng năm với thời gian sử dụng công suất cực đại $T_{\max} = 3000$ giờ.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Đồ án áp dụng hệ thống lý thuyết, tiêu chuẩn kỹ thuật và quy trình tính toán thiết kế truyền thống trong chuyên ngành Hệ thống điện:

  • Cơ sở lý thuyết và tiêu chuẩn:
    • Công thức Still xác định sơ bộ cấp điện áp định mức kinh tế: $U = 4,34 \cdot \sqrt{L + 16 \cdot P}$.
    • Tiêu chuẩn mật độ dòng điện kinh tế ($J_{\text{kt}}$) theo thời gian sử dụng công suất cực đại $T_{\max}$ để chọn tiết diện dây dẫn trần nhôm lõi thép (AC).
    • Quy định chất lượng điện áp và dải độ lệch điện áp cho phép theo Thông tư 39/2015/TT-BCT của Bộ Công Thương ($\Delta U% \le \pm 5%$).
    • Mô hình toán học sơ đồ thay thế hình $\Pi$ của đường dây truyền tải điện áp cao và sơ đồ thay thế máy biến áp hai cuộn dây có xét đến tổn thất công suất trong lõi thép (tổn thất không tải $\Delta P_0, \Delta Q_0$) và trong dây quấn (tổn thất ngắn mạch $\Delta P_{\text{N}}, \Delta Q_{\text{N}}$).
    • Phương pháp so sánh phương án kinh tế dựa trên hàm chi phí tính toán quy năm ($Z$).
  • Phương pháp nghiên cứu:
    • Phương pháp giải tích và tính toán thông số chế độ xác lập hệ thống điện.
    • Phương pháp so sánh kỹ thuật: Kiểm tra điều kiện phát nóng lâu dài ($I_{\text{lv}} \le k_{\text{hc}} I_{\text{cp}}$), điều kiện vầng quang điện tích cực tiểu ($F \ge 70 \text{ mm}^2$ đối với cấp 110 kV), và điều kiện tổn thất điện áp cho phép trong chế độ bình thường ($\le 10 - 15%$) và sự cố ($\le 15 - 20%$).
    • Phương pháp hạch toán kinh tế kỹ thuật truyền tải điện năng.
  • Nguồn dữ liệu: Các bảng thông số tiêu chuẩn của dây dẫn AC, bảng tra thông số kỹ thuật máy biến áp 110/22 kV của các nhà chế tạo trong nước và quốc tế, giáo trình chuyên ngành "Mạng lưới điện" và "Phân tích chế độ xác lập hệ thống điện" của tác giả Nguyễn Văn Đạm.

Thiết kế và triển khai kỹ thuật

Mạng lưới điện được thiết kế với cấu trúc và giải pháp kỹ thuật tổng thể:

  • Cấp điện áp truyền tải: Chọn điện áp định mức $U_{\text{đm}} = 110 \text{ kV}$ cho toàn bộ lưới truyền tải khu vực; điện áp hạ áp tại các thanh cái trạm phân phối là $22 \text{ kV}$.
  • Cấu trúc mạng điện: Mạng điện hình tia cấp điện từ thanh cái nguồn 110 kV đến 5 trạm biến áp hạ áp:
    • Phụ tải 1, 2, 4 (hộ loại II): Cấp điện bằng đường dây mạch kép (2 lộ) và bố trí 2 máy biến áp làm việc song song để đảm bảo dự phòng $100%$ công suất khi xảy ra sự cố ngừng một phần tử.
    • Phụ tải 3, 5 (hộ loại III): Cấp điện bằng đường dây một mạch (lộ đơn) và 1 máy biến áp nhằm tối ưu chi phí đầu tư.
  • Quy cách dây dẫn: Toàn bộ đường dây trên không sử dụng dây dẫn nhôm lõi thép loại AC-70, AC-95 và AC-240.
  • Cấu hình trạm biến áp và sơ đồ nối điện:
    • Trạm loại II (Trạm 1, 2, 4): Áp dụng sơ đồ hệ thống 2 thanh góp kết hợp sơ đồ cầu trong ở phía cao áp (do công suất chuyển đổi giới hạn $S_{\text{gh}} < S_{\min}$).
    • Trạm loại III (Trạm 3, 5): Áp dụng sơ đồ khối đường dây - máy biến áp.
    • Thiết bị điều áp: Sử dụng máy biến áp ba pha hai cuộn dây tích hợp bộ điều chỉnh điện áp dưới tải (OLTC) với dải điều chỉnh $\pm 9 \times 1,78% U_{\text{cđm}}$.

Nội dung chính theo từng chương

Chương I: Phân tích nguồn và phụ tải

Chương này tổng hợp các tham số đầu vào của nguồn và các tâm phụ tải trong khu vực thiết kế. Nguồn điện được giả thiết có công suất vô cùng lớn, giữ điện áp ổn định trên thanh cái cao áp với hệ số công suất $\cos\varphi_F = 0,85$ ($\text{tg}\varphi_F = 0,62$).

Phụ tải Loại hộ $P_{\max}$ (MW) $P_{\min}$ (MW) $Q_{\max}$ (MVAr) $Q_{\min}$ (MVAr) $S_{\max}$ (MVA) $\cos\varphi$ $T_{\max}$ (h) $U_{\text{đm}}$ (kV)
Phụ tải 1 II 35 29,05 17,931 14,882 39,326 0,89 3000 22
Phụ tải 2 II 32 26,56 16,394 13,607 35,955 0,89 3000 22
Phụ tải 3 III 43 35,69 22,029 18,284 48,314 0,89 3000 22
Phụ tải 4 II 24 19,92 12,295 10,205 26,966 0,89 3000 22
Phụ tải 5 III 36 29,88 18,443 15,307 40,449 0,89 3000 22
Tổng cộng - 170 141,10 87,092 72,285 191,010 0,89 3000 22

Phụ tải cực tiểu được xác định bằng $83% P_{\max}$. Yêu cầu độ lệch điện áp cho phép tại các thanh cái hạ áp trạm theo Thông tư 39/2015/TT-BCT ở mọi chế độ vận hành là $\Delta U% = \pm 5% U_{\text{đm}}$.

Chương II: Cân bằng công suất trong hệ thống điện

Tính toán cân bằng công suất tác dụng và phản kháng nhằm đảm bảo tính ổn định về tần số và điện áp:

  • Cân bằng công suất tác dụng: Với hệ số đồng thời $m = 1$ và tổn thất công suất trong mạng điện lấy sơ bộ bằng $\Delta P_{\text{mg}} = 5% \sum P_{\text{pt}}$, tổng công suất phát yêu cầu từ nguồn là: $$\sum P_{\text{yc}} = \sum P_{\text{pt}} + \Delta P_{\text{mg}} = 170 + 8,5 = 178,5 \text{ MW}$$
  • Cân bằng công suất phản kháng: Tổng công suất phản kháng phụ tải $\sum Q_{\text{pt}} = 87,092 \text{ MVAr}$; tổn thất phản kháng trong máy biến áp ước tính $\sum \Delta Q_{\text{ba}} = 15% \sum Q_{\text{pt}} = 13,064 \text{ MVAr}$. Tổng công suất phản kháng yêu cầu là $\sum Q_{\text{yc}} = 100,156 \text{ MVAr}$. Khả năng phát của nguồn tại $\cos\varphi_F = 0,85$ là: $$\sum Q_F = \sum P_F \cdot \text{tg}\varphi_F = 178,5 \cdot 0,62 = 110,67 \text{ MVAr}$$ Kết quả cân bằng sơ bộ cho thấy nguồn cơ bản đáp ứng đủ ở chế độ định mức, tuy nhiên ở các chế độ cực đại chi tiết có xét tổn thất mạng thực tế, hệ thống vẫn xuất hiện nhu cầu bù công suất phản kháng cục bộ.

Chương III: Lựa chọn phương án hợp lý về kinh tế kỹ thuật

Tính toán điện áp kinh tế theo công thức Still cho từng đoạn đường dây cho kết quả dao động từ $64,665 \text{ kV}$ đến $119,972 \text{ kV}$, do đó cấp điện áp định mức chuẩn hóa được chọn là $U_{\text{đm}} = 110 \text{ kV}$.

Tác giả đề xuất 3 phương án cấu trúc mạng:

  • Phương án 1: Mạng hình tia hoàn toàn (N-1, N-2, N-3, N-4, N-5).
  • Phương án 2: Mạng hình tia kết hợp liên thông (N-1, N-2, N-3, N-4 và nhánh liên thông 2-5).
  • Phương án 3: Mạng hình tia kết hợp mạch vòng kín (mạch vòng N-1-2-N, nhánh N-3, N-4, N-5).

Tính toán lựa chọn tiết diện dây dẫn theo $J_{\text{kt}} = 1,1 \text{ A/mm}^2$ và kiểm tra kỹ thuật cho thấy cả 3 phương án đều thỏa mãn điều kiện vầng quang quang điện áp ($F \ge 70 \text{ mm}^2$), điều kiện phát nóng khi có sự cố nặng nề nhất ($I_{\text{sc}} \le k_{\text{hc}} I_{\text{cp}}$ với $k_{\text{hc}} = 0,88$), và tổn thất điện áp cho phép ($\Delta U_{\text{bt}}% < 15%$, $\Delta U_{\text{sc}}% < 20%$).

Đường dây Phương án 1 (Tiết diện dây) Phương án 2 (Tiết diện dây) Phương án 3 (Tiết diện dây)
N-1 $2 \times \text{AC-95}$ $2 \times \text{AC-95}$ $1 \times \text{AC-185}$
N-2 $2 \times \text{AC-95}$ $2 \times \text{AC-240}$ $1 \times \text{AC-185}$
N-3 $1 \times \text{AC-240}$ $1 \times \text{AC-240}$ $1 \times \text{AC-240}$
N-4 $2 \times \text{AC-70}$ $2 \times \text{AC-70}$ $1 \times \text{AC-70}$
N-5 $1 \times \text{AC-240}$ - $2 \times \text{AC-240}$
2-5 (hoặc 2-1) - $1 \times \text{AC-240}$ $1 \times \text{AC-70}$ (nhánh 2-1)

Chương IV: Tính toán chỉ tiêu kinh tế

So sánh 3 phương án dựa trên chi phí tính toán hàng năm: $$Z = (a_{\text{tc}} + a_{\text{vh}}) \cdot K + \Delta A \cdot C$$ Trong đó: hệ số hiệu quả vốn đầu tư $a_{\text{tc}} = 0,125$; hệ số vận hành đường dây $a_{\text{vh}} = 0,04$; giá tổn thất điện năng $C = 1500 \text{ đ/kWh}$; thời gian tổn thất công suất cực đại $\tau = (0,124 + T_{\max} \cdot 10^{-4})^2 \cdot 8760 = 1574,84 \text{ giờ}$.

Chỉ tiêu kinh tế Phương án 1 Phương án 2 Phương án 3
Tổn thất công suất tác dụng $\Delta P$ (MW) 4,912 6,918 5,227
Tổng vốn đầu tư đường dây $K$ ($10^6$ VNĐ) 113.791.700 112.153.200 117.837.960
Tổn thất điện năng $\Delta A$ (MWh/năm) 7.735,614 10.894,743 8.231,691
Chi phí tính toán quy năm $Z$ ($10^{10}$ VNĐ) 3,04 3,48 4,21

Kết quả so sánh khẳng định Phương án 1 có hàm chi phí tính toán quy năm $Z$ nhỏ nhất ($3,04 \times 10^{10}$ đồng), do đó được lựa chọn làm phương án tối ưu để triển khai các bước thiết kế tiếp theo.

Chương V: Lựa chọn số lượng, công suất máy biến áp và sơ đồ nối điện chính

Dung lượng định mức máy biến áp được chọn thỏa mãn điều kiện quá tải sự cố $40%$ ($k_{\text{qt}} = 1,4$): $S_{\text{đmB}} \ge \frac{S_{\max}}{1,4 \cdot (n-1)}$.

  • Trạm 1: Đặt $2 \times \text{TPDH-32000/110}$ ($S_{\text{đmB}} = 32 \text{ MVA}$).
  • Trạm 2: Đặt $2 \times \text{TPDH-25000/110}$ ($S_{\text{đmB}} = 25 \text{ MVA}$).
  • Trạm 3: Đặt $1 \times \text{TDH-63000/110}$ ($S_{\text{đmB}} = 63 \text{ MVA}$).
  • Trạm 4: Đặt $2 \times \text{TPDH-25000/110}$ ($S_{\text{đmB}} = 25 \text{ MVA}$).
  • Trạm 5: Đặt $1 \times \text{TPDH-40000/110}$ ($S_{\text{đmB}} = 40 \text{ MVA}$).

Tổng số lượng máy biến áp là 8 máy (loại 3 pha 2 cuộn dây, điện áp định mức 115/22 kV, điện áp ngắn mạch $U_{\text{N}}% = 10,5%$). Sơ đồ nối điện chính: Các trạm phụ tải loại II (Trạm 1, 2, 4) dùng sơ đồ cầu trong kết hợp hệ thống 2 thanh góp; các trạm phụ tải loại III (Trạm 3, 5) dùng sơ đồ bộ đường dây - máy biến áp.

Chương VI: Phân tích các chế độ điển hình của hệ thống điện

Chương này xác định chính xác dòng công suất, tổn thất công suất trong máy biến áp và trên đường dây ở 3 trạng thái:

  1. Chế độ phụ tải cực đại: Tổng công suất yêu cầu tại thanh cái nguồn là $\dot{S}{\text{ng}} = 176,655 + j119,098 \text{ MVA}$. Nguồn chỉ cung cấp được $Q{\text{cc}} = 176,655 \cdot 0,62 = 109,523 \text{ MVAr}$, do đó hệ thống thiếu hụt công suất phản kháng và cần tiến hành bù công suất phản kháng.
  2. Chế độ phụ tải cực tiểu: Tổng công suất yêu cầu tại thanh cái nguồn là $\dot{S}{\text{ng}} = 145,403 + j80,093 \text{ MVA}$. Khả năng cấp của nguồn là $Q{\text{cc}} = 90,15 \text{ MVAr} > 80,093 \text{ MVAr}$, hệ thống đủ công suất phản kháng và không cần đặt bù.
  3. Chế độ sau sự cố (ngừng 1 mạch đường dây kép khi phụ tải cực đại): Tổng công suất yêu cầu từ nguồn là $\dot{S}{\text{ng}} = 96,461 + j60,206 \text{ MVA}$, trong khi nguồn cung cấp $Q{\text{cc}} = 59,806 \text{ MVAr}$, xuất hiện nhu cầu bù phản kháng cục bộ.

Chương VII: Tính toán phương thức điều chỉnh điện áp tại các nút

Thanh cái 110 kV của nguồn được chọn làm nút cơ sở với điện áp thiết lập: $U_{\text{cs}} = 121 \text{ kV}$ (ở chế độ cực đại và sau sự cố) và $U_{\text{cs}} = 115 \text{ kV}$ (ở chế độ cực tiểu).

Kết quả kiểm tra khả năng điều chỉnh bằng đầu phân áp cố định ($\pm 2 \times 2,5% U_{\text{cđm}}$) tại Trạm 1 cho thấy độ lệch điện áp thực tế không thỏa mãn đồng thời cả 3 chế độ vận hành. Do đó, đồ án lựa chọn giải pháp sử dụng máy biến áp có bộ điều chỉnh điện áp dưới tải (OLTC) với 19 nấc điều chỉnh ($\pm 9 \times 1,78% U_{\text{cđm}}$, dải điện áp từ $96,577 \text{ kV}$ đến $133,423 \text{ kV}$) cho tất cả 5 trạm phụ tải. Nhờ đó, độ lệch điện áp tại thanh cái 22 kV của tất cả các trạm đều duy trì trong phạm vi cho phép $\pm 5%$.

Chương VIII: Tính toán giá thành tải điện

Chương cuối cùng tổng hợp toàn bộ các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của mạng điện thiết kế theo Phương án 1:

  • Vốn đầu tư xây dựng:
    • Vốn đầu tư đường dây: $K_{\text{d}} = 113,792 \times 10^9 \text{ VNĐ}$.
    • Vốn đầu tư các trạm biến áp: $K_{\text{t}} = 149,5 \times 10^9 \text{ VNĐ}$.
    • Tổng vốn đầu tư toàn mạng: $K = K_{\text{d}} + K_{\text{t}} = 263,292 \times 10^9 \text{ VNĐ}$.
  • Tổn thất trong lưới điện:
    • Tổn thất công suất tác dụng cực đại toàn mạng: $\Delta P_{\Sigma} = \Delta P_{\text{d}} + \Delta P_{\text{ba}} + \Delta P_0 = 6,655 \text{ MW}$ (chiếm $3,77%$ công suất nguồn phát).
    • Tổng tổn thất điện năng hàng năm: $\Delta A = 12.502,74 \text{ MWh/năm}$.
  • Hạch toán chi phí và giá thành:
    • Chi phí vận hành hàng năm ($a_{\text{vh_d}} = 0,04; a_{\text{vh_t}} = 0,1$): $Y = 3,826 \times 10^{10} \text{ VNĐ}$.
    • Chi phí tính toán hàng năm: $Z = 7,117 \times 10^{10} \text{ VNĐ}$.
    • Suất vốn đầu tư cho 1 MW phụ tải cực đại: $K_0 = 1,548 \times 10^9 \text{ VNĐ/MW}$.

Kết quả và đóng góp

Kết quả kỹ thuật và kinh tế chính

Hệ thống tính toán đã thiết lập một phương án cấp điện hoàn chỉnh đạt các tiêu chuẩn vận hành hiện hành:

Hạng mục chỉ tiêu Giá trị tính toán Đơn vị
Cấp điện áp truyền tải định mức 110 kV
Số lượng phân đoạn đường dây 5 (3 kép, 2 đơn) Nhánh
Tổng số lượng máy biến áp 110/22 kV 8 Máy
Tổng dung lượng máy biến áp lắp đặt 269 MVA
Tổng vốn đầu tư xây dựng ($K$) 263,292 Tỷ VNĐ
Tổn thất công suất tác dụng cực đại ($\Delta P_{\Sigma}$) 6,655 MW
Tỷ lệ tổn thất công suất toàn mạng 3,77 %
Tổn thất điện năng hàng năm ($\Delta A$) 12.502,74 MWh/năm
Độ lệch điện áp tại các nút tải ($\Delta U%$) $\le \pm 5,0$ %

Giải pháp kỹ thuật tác giả đề xuất

  • Khẳng định mạng hình tia lộ kép kết hợp lộ đơn là cấu hình tối ưu nhất về chi phí quy năm $Z$ so với mạng vòng và mạng liên thông đối với cụm phụ tải có cự ly và công suất đã cho.
  • Ứng dụng sơ đồ cầu trong cho các trạm phụ tải loại II có đường dây ngắn ($< 70 \text{ km}$) và số lần thao tác máy biến áp lớn hơn đường dây, giúp tiết kiệm số lượng máy cắt cao áp nhưng vẫn đảm bảo độ tin cậy cấp điện.
  • Chuẩn hóa việc sử dụng máy biến áp điều chỉnh dưới tải (OLTC) 19 nấc nhằm đáp ứng các yêu cầu nghiêm ngặt về chất lượng điện áp theo Thông tư 39/2015/TT-BCT trong mọi kịch bản vận hành.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế:
    • Giả thiết hệ số đồng thời của phụ tải $m = 1$, chưa tính đến biểu đồ phụ tải chi tiết theo mùa hoặc theo ngày điển hình.
    • Bài toán bù công suất phản kháng mới dừng ở mức xác định tổng nhu cầu thiếu hụt, chưa tối ưu hóa vị trí đặt và dung lượng chi tiết của từng trạm tụ bù trên từng thanh cái.
    • Chưa thực hiện tính toán dòng điện ngắn mạch để lựa chọn và kiểm tra độ bền nhiệt, độ bền điện động của các khí cụ điện đóng cắt (máy cắt, dao cách ly, thanh dẫn).
  • Hướng nghiên cứu tiếp:
    • Thực hiện bài toán phân bố tối ưu công suất phản kháng (Optimal Reactive Power Dispatch) để giảm thêm tổn thất điện năng $\Delta A$.
    • Tính toán ngắn mạch ba pha, một pha chạm đất và thiết kế hệ thống bảo vệ rơ-le, tự động hóa đóng nguồn dự trữ (ATS) cho các trạm biến áp 110 kV.
    • Nghiên cứu khả năng tích hợp nguồn năng lượng tái tạo phân tán (năng lượng mặt trời, gió) vào lưới điện khu vực.

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu tham khảo cho sinh viên, học viên ngành Kỹ thuật Điện, Công nghệ Kỹ thuật Điện - Điện tử và Hệ thống Điện:

  • Cung cấp biểu mẫu tính toán kỹ thuật: Cung cấp đầy đủ các bước tính toán theo quy trình từ cân bằng công suất, chọn cấp điện áp, lựa chọn tiết diện dây dẫn theo $J_{\text{kt}}$, kiểm tra điều kiện phát nóng và vầng quang.
  • Phương pháp luận lựa chọn thiết bị: Minh họa phương pháp so sánh kinh tế - kỹ thuật theo hàm chi phí quy năm $Z$, phương pháp chọn sơ đồ cầu trong/cầu ngoài và quy trình tính toán chọn nấc phân áp máy biến áp OLTC.

Câu hỏi thường gặp

1. Căn cứ vào đâu để đồ án lựa chọn cấp điện áp 110 kV cho mạng điện thiết kế?
Căn cứ vào kết quả tính toán công thức thực nghiệm Still ($U = 4,34 \cdot \sqrt{L + 16 \cdot P}$) cho từng phân đoạn đường dây từ nguồn đến 5 phụ tải, cho ra dải điện áp vận hành kinh tế từ $64,665 \text{ kV}$ đến $119,972 \text{ kV}$. Mức điện áp tiêu chuẩn quốc gia phù hợp nhất nằm trong dải này là cấp điện áp định mức $110 \text{ kV}$.

2. Vì sao Phương án 1 (mạng hình tia) được chọn là phương án tối ưu thay vì mạng vòng kín hay mạng liên thông?
Mặc dù cả 3 phương án đều đạt các yêu cầu kỹ thuật về điều kiện phát nóng, vầng quang và tổn thất điện áp, Phương án 1 có chi phí tính toán quy năm $Z = 3,04 \times 10^{10} \text{ đồng}$ (thấp hơn so với Phương án 2 là $3,48 \times 10^{10} \text{ đồng}$ và Phương án 3 là $4,21 \times 10^{10} \text{ đồng}$). Do đó, Phương án 1 là phương án tối ưu nhất về mặt kinh tế.

3. Tại sao các trạm biến áp trong đồ án phải sử dụng máy biến áp điều chỉnh dưới tải (OLTC) thay vì máy biến áp có đầu phân áp cố định?
Kết quả tính toán kiểm tra tại Trạm 1 cho thấy đầu phân áp cố định ($\pm 2 \times 2,5% U_{\text{cđm}}$) không thể thỏa mãn yêu cầu giữ độ lệch điện áp trong phạm vi $\pm 5%$ đồng thời ở cả 3 chế độ (cực đại, cực tiểu và sau sự cố). Việc sử dụng máy biến áp OLTC với dải điều chỉnh $\pm 9 \times 1,78% U_{\text{cđm}}$ giúp linh hoạt thay đổi nấc phân áp trong lúc máy đang mang tải, đảm bảo điện áp thanh cái hạ áp luôn đạt chuẩn quy định.

4. Cơ sở để lựa chọn sơ đồ cầu trong cho các trạm biến áp phụ tải 1, 2 và 4 là gì?
Các phụ tải 1, 2, 4 là hộ loại II sử dụng 2 máy biến áp. Việc chọn sơ đồ cầu trong dựa trên hai tiêu chí: công suất phụ tải cực tiểu của trạm lớn hơn công suất giới hạn chuyển đổi máy biến áp ($S_{\min} > S_{\text{gh}}$) và chiều dài đường dây cấp điện ngắn hơn 70 km, đồng thời việc đóng cắt thao tác phía máy biến áp diễn ra thường xuyên và quan trọng hơn phía đường dây.

5. Tổng vốn đầu tư xây dựng và tổn thất điện năng hàng năm của hệ thống điện được xác định là bao nhiêu?
Tổng vốn đầu tư xây dựng toàn mạng điện là $263,292 \times 10^9 \text{ VNĐ}$ (gồm $113,792 \times 10^9 \text{ VNĐ}$ vốn xây dựng đường dây và $149,5 \times 10^9 \text{ VNĐ}$ vốn xây dựng các trạm biến áp). Tổng tổn thất điện năng trên toàn bộ đường dây và máy biến áp trong năm là $12.502,74 \text{ MWh/năm}$.

Kết luận

Đồ án môn học "Thiết kế lưới điện" của sinh viên Nguyễn Trang Uyên đã hoàn thành đầy đủ các nội dung tính toán thiết kế cho một mạng điện khu vực 110/22 kV cấp điện cho 5 phụ tải với tổng công suất cực đại 170 MW. Thông qua việc phân tích toàn diện các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật, đồ án đã xác lập cấu hình mạng hình tia tối ưu sử dụng dây dẫn AC trên cấp điện áp 110 kV, kết hợp 8 máy biến áp 110/22 kV có bộ điều áp dưới tải OLTC. Các kết quả tính toán chế độ xác lập và hạch toán kinh tế cung cấp luận cứ kỹ thuật đầy đủ, đáp ứng các tiêu chuẩn cung cấp điện an toàn, liên tục và kinh tế theo quy định hiện hành.