Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong hệ thống điện lực, mạng điện khu vực đóng vai trò then chốt trong việc truyền tải công suất từ nguồn phát đến các trung tâm phụ tải công nghiệp và dân dụng. Đồ án môn học "Thiết kế lưới điện" của tác giả Nguyễn Hữu Hải (Chuyên ngành Hệ thống điện, Khoa Kỹ thuật điện, Trường Đại học Điện lực) giải quyết bài toán thiết kế một mạng lưới điện truyền tải cấp điện áp 110 kV nhằm cung cấp điện an toàn, liên tục và kinh tế cho khu vực gồm 5 phân vùng phụ tải từ một nguồn điện có công suất vô cùng lớn.

Bối cảnh thực tiễn được xây dựng dựa trên các thông số kỹ thuật cụ thể của hệ thống:

  • Nguồn điện: Công suất vô cùng lớn, hệ số công suất $\cos\varphi = 0,85$; điện áp trên thanh cái nguồn ở chế độ phụ tải cực đại và sự cố nặng nề là $U_A = 1,1 U_{đm}$, ở chế độ phụ tải cực tiểu là $U_A = 1,05 U_{đm}$.
  • Hệ thống phụ tải gồm 5 điểm tiêu thụ đặt trên hệ tọa độ lưới vuông $10 \times 10\text{ km}$:
    • Phụ tải 1: Công suất cực đại $P_{\max} = 40\text{ MW}$, hộ loại I, điện áp thứ cấp $22\text{ kV}$, $\cos\varphi = 0,9$.
    • Phụ tải 2: Công suất cực đại $P_{\max} = 33\text{ MW}$, hộ loại I, điện áp thứ cấp $22\text{ kV}$, $\cos\varphi = 0,9$.
    • Phụ tải 3: Công suất cực đại $P_{\max} = 31\text{ MW}$, hộ loại I, điện áp thứ cấp $22\text{ kV}$, $\cos\varphi = 0,9$.
    • Phụ tải 4: Công suất cực đại $P_{\max} = 20\text{ MW}$, hộ loại III, điện áp thứ cấp $22\text{ kV}$, $\cos\varphi = 0,9$.
    • Phụ tải 5: Công suất cực đại $P_{\max} = 28\text{ MW}$, hộ loại I, điện áp thứ cấp $22\text{ kV}$, $\cos\varphi = 0,9$.
  • Đặc tính vận hành chung: Tỷ lệ phụ tải cực tiểu so với cực đại $P_{\min}/P_{\max} = 0,72$; thời gian sử dụng công suất lớn nhất $T_{\max} = 5208\text{ giờ}$; yêu cầu điều chỉnh điện áp khác thường (KT); đơn giá tổn thất điện năng là $1500\text{ đồng/kWh}$.

Nhiệm vụ nghiên cứu và thiết kế được chia thành 7 nội dung cụ thể:

  1. Cân bằng công suất tác dụng, phản kháng và đề xuất các phương án nối dây, tính chọn cấp điện áp truyền tải.
  2. Tính chọn tiết diện dây dẫn theo phương pháp mật độ dòng kinh tế và kiểm tra các điều kiện kỹ thuật.
  3. Tính toán các chỉ tiêu kinh tế, phân tích so sánh để chọn phương án tối ưu.
  4. Lựa chọn số lượng, công suất và chủng loại máy biến áp cùng sơ đồ nối điện cho các trạm.
  5. Tính toán các chế độ xác lập của lưới điện (chế độ cực đại, cực tiểu, sau sự cố).
  6. Tính toán điện áp các nút và xác định phương thức điều chỉnh điện áp, chọn đầu phân áp máy biến áp.
  7. Đánh giá tổng hợp các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của mạng điện và lập bản vẽ sơ đồ nối điện chính.

Đối tượng nghiên cứu là mạng điện khu vực cấp điện áp 110 kV nối nguồn và 5 trạm biến áp hạ áp 110/22 kV. Phạm vi không gian được xác định bởi tọa độ nguồn và các trạm biến áp với chiều dài đường dây từ $28,28\text{ km}$ đến $60,82\text{ km}$. Phạm vi thời gian và chế độ vận hành tập trung vào chu kỳ phụ tải hàng năm với $T_{\max} = 5208\text{ h}$, khảo sát qua ba trạng thái xác lập: cực đại, cực tiểu và sự cố đứt một mạch của đường dây lộ kép.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp tính toán

Thiết kế mạng điện được thực hiện trên cơ sở các tiêu chuẩn kỹ thuật ngành điện lực và các mô hình giải tích truyền thống:

  • Nguyên lý cân bằng công suất:
    • Công suất tác dụng: $\sum P_F = \sum P_{yc} = m \sum P_{pt} + \sum \Delta P_{mđ} + \sum P_{td} + \sum P_{dt}$, trong đó giả thiết hệ số đồng thời $m = 1$; công suất tự dùng và dự trữ bằng không ($\sum P_{td} = 0, \sum P_{dt} = 0$); tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện lấy sơ bộ bằng $5% \sum P_{pt}$.
    • Công suất phản kháng: $\sum Q_F = \sum Q_{yc} = m \sum Q_{pt} + \sum \Delta Q_{ba} + \sum Q_L - \sum Q_C$, trong đó tính toán sơ bộ giả thiết lượng sinh công suất phản kháng do dung dẫn đường dây bù trừ với tổn thất cảm kháng ($\sum Q_L \approx \sum Q_C$).
  • Công thức kinh nghiệm Still chọn cấp điện áp danh định: $$U_i = 4,34 \sqrt{L_i + 16 \frac{P_i}{n}}$$ Trong đó $L_i$ là chiều dài truyền tải (km), $P_i$ là công suất truyền tải (MW), $n$ là số mạch đường dây ($n=2$ cho hộ loại I, $n=1$ cho hộ loại III). Khi điện áp tính toán nằm trong khoảng $40 - 170\text{ kV}$, cấp điện áp chuẩn được chọn là $110\text{ kV}$.
  • Phương pháp chọn tiết diện dây dẫn theo mật độ dòng kinh tế ($J_{kt}$): $$F_{tt} = \frac{I_{lv\max}}{J_{kt}}$$ Với dây nhôm lõi thép (AC) có thời gian sử dụng công suất cực đại $T_{\max} = 5208\text{ h} > 5000\text{ h}$, giá trị mật độ dòng kinh tế tra bảng là $J_{kt} = 1,0\text{ A/mm}^2$. Tiết diện định hình được kiểm tra theo điều kiện phát nóng khi sự cố đứt một mạch ($I_{sc} \le I_{cp}$), điều kiện vầng quang điện áp 110 kV ($F \ge 70\text{ mm}^2$) và tổn thất điện áp cho phép ($\Delta U_{bt}% \le 10%$, $\Delta U_{sc}% \le 15-20%$).
  • Hàm chi phí tính toán kinh tế quy năm ($Z$): $$Z = (a_{vh} + a_{tc}) K + \Delta A \cdot c$$ Trong đó hệ số vận hành đường dây cột bê tông cốt thép $a_{vh} = 0,04$; hệ số hiệu quả vốn đầu tư $a_{tc} = 0,125$; $K$ là vốn đầu tư xây dựng đường dây; $\Delta A$ là tổng tổn thất điện năng hàng năm tính theo thời gian tổn thất công suất lớn nhất $\tau = (0,124 + T_{\max} \cdot 10^{-4})^2 \cdot 8760$; giá điện tổn thất $c = 1500\text{ đồng/kWh}$.

Nguồn dữ liệu tính toán được trích xuất từ đề tài giao số 13, bảng suất vốn đầu tư đường dây 110 kV, bảng thông số kỹ thuật dây dẫn AC và danh mục thông số máy biến áp ba pha hai cuộn dây 110/22 kV kiểu TPDH.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Cân bằng công suất và đề xuất các phương án nối dây

Tác giả tiến hành tổng hợp phụ tải toàn mạng: tổng công suất tác dụng cực đại của 5 nút phụ tải là $\sum P_{pt} = 40 + 33 + 31 + 20 + 28 = 152\text{ MW}$. Với tổn thất ước tính $5%$, tổng công suất tác dụng yêu cầu nguồn cấp là $\sum P_F = 159,6\text{ MW}$. Hệ số công suất $\cos\varphi = 0,9$ ứng với $\text{tg}\varphi = 0,484$, tổng công suất phản kháng phụ tải là $\sum Q_{pt} = 73,56\text{ MVAr}$ (gồm $Q_1 = 19,36$, $Q_2 = 15,97$, $Q_3 = 15,004$, $Q_4 = 9,68$, $Q_5 = 13,55\text{ MVAr}$). Với hệ số công suất nguồn $\cos\varphi_F = 0,85$, công suất phản kháng nguồn có khả năng cấp là $\sum Q_F = 159,6 \times 0,62 = 98,95\text{ MVAr}$.

Dựa trên yêu cầu cung cấp điện độ tin cậy cao cho các hộ loại I (đường dây lộ kép hoặc mạch vòng) và loại III (đường dây lộ đơn), tác giả đề xuất 4 phương án nối dây:

  • Phương án 1: Sơ đồ mạng hình tia cấp điện trực tiếp từ nguồn tới 5 trạm.
  • Phương án 2: Sơ đồ mạng mạch vòng kết hợp giữa các trạm 2 và 3.
  • Phương án 3: Sơ đồ mạng liên thông (trạm 4 nhận điện qua trạm 2).
  • Phương án 4: Sơ đồ mạng hỗn hợp (kết hợp liên thông trạm 1 - 5 và mạch vòng 2 - 3).

Áp dụng công thức Still, điện áp tính toán cho các tuyến dao động từ $45,47\text{ kV}$ đến $104,99\text{ kV}$, qua đó xác định cấp điện áp định mức thống nhất cho toàn lưới là $U_{đm} = 110\text{ kV}$.

Chương 2: Tính chọn tiết diện dây dẫn

Tiết diện kinh tế của các đường dây được xác định theo $F_{tt} = I_{lv\max}/1,0$. Sau khi tra bảng tiêu chuẩn, các tiết diện dây AC được chọn và kiểm tra kỹ thuật chi tiết:

  • Toàn bộ các đoạn đường dây ở cả 4 phương án đều sử dụng tiết diện $F \ge 70\text{ mm}^2$ (AC-70, AC-95, AC-120, AC-185, AC-240), do đó tự động thỏa mãn điều kiện vầng quang và độ bền cơ học.
  • Điều kiện phát nóng sự cố đều thỏa mãn với dòng cho phép $I_{cp} > I_{sc}$.
  • Kiểm tra tổn thất điện áp cho thấy sự phân hóa quyết định giữa các phương án:
Tiêu chí tổn thất điện áp Phương án 1 (Hình tia) Phương án 2 (Mạch vòng) Phương án 3 (Liên thông) Phương án 4 (Hỗn hợp) Giới hạn cho phép
Tổn thất bình thường $\Delta U_{bt\max}%$ $3,43%$ $6,90%$ $5,36%$ $6,90%$ $\le 10%$
Tổn thất sự cố $\Delta U_{sc\max}%$ $6,86%$ $25,86%$ $9,06%$ $25,86%$ $\le 15%$
Đánh giá kỹ thuật Đạt yêu cầu Không đạt Đạt yêu cầu Không đạt —

Do $\Delta U_{sc\max}$ của Phương án 2 và Phương án 4 lên tới $25,86%$ khi ngừng đoạn N-3 (vượt quá ngưỡng cho phép $15%$), tác giả loại bỏ hai phương án này, chỉ giữ lại Phương án 1 và Phương án 3 để so sánh kinh tế.

Chương 3: Tính toán chỉ tiêu kinh tế và chọn phương án tối ưu

Tác giả tính toán vốn đầu tư xây dựng đường dây và tổng tổn thất điện năng hàng năm cho Phương án 1 và Phương án 3 dựa trên suất vốn đầu tư cột bê tông cốt thép cấp 110 kV:

Chỉ tiêu kinh tế Phương án 1 (Hình tia) Phương án 3 (Liên thông)
Tổng vốn đầu tư đường dây $K$ ($10^6$ đồng) $111.927,02$ $90.938,05$
Tổng tổn thất công suất cực đại $\Delta P_{\max}$ (MW) $3,43$ $2,88$
Tổn thất điện năng hàng năm $\Delta A$ (MWh) $12.492,47$ $10.489,93$
Hàm chi phí tính toán hàng năm $Z$ ($10^9$ đồng) $37,2$ $30,7$

Phương án 3 có chi phí tính toán hàng năm thấp hơn Phương án 1 là $6,5 \times 10^9\text{ đồng}$ (giảm khoảng $17,47%$), đồng thời có vốn đầu tư và tổn thất điện năng đều thấp hơn. Do đó, Phương án 3 (mạng liên thông) được lựa chọn là phương án tối ưu để triển khai các bước thiết kế tiếp theo.

Chương 4: Lựa chọn máy biến áp và sơ đồ

Các trạm 1, 2, 3, 5 là phụ tải loại I nên trang bị 2 máy biến áp làm việc song song để đảm bảo dự phòng $100%$ công suất khi xảy ra sự cố (với hệ số quá tải cho phép $k_{qt} = 1,4$). Trạm 4 là phụ tải loại III chỉ cần trang bị 1 máy biến áp. Toàn hệ thống sử dụng 09 máy biến áp ba pha hai cuộn dây 110/22 kV điều chỉnh dưới tải kiểu TPDH:

  • Trạm 1 ($P_{\max} = 40\text{ MW}$): 02 máy TPDH-32000/110.
  • Trạm 2 ($P_{\max} = 33\text{ MW}$): 02 máy TPDH-32000/110.
  • Trạm 3 ($P_{\max} = 31\text{ MW}$): 02 máy TPDH-25000/110.
  • Trạm 4 ($P_{\max} = 20\text{ MW}$): 01 máy TPDH-16000/110.
  • Trạm 5 ($P_{\max} = 28\text{ MW}$): 02 máy TPDH-25000/110.

Về sơ đồ nối điện: Phía 110 kV nguồn dùng hệ thống hai thanh góp có máy cắt liên lạc. Các trạm hạ áp phụ tải loại I dùng sơ đồ cầu (cầu ngoài do chiều dài đường dây nhỏ hơn 70 km hoặc khi cần đóng cắt máy biến áp ở chế độ cực tiểu).

Chương 5: Tính chế độ xác lập

Chương này xác định dòng công suất và tổn thất điện năng trong 3 trạng thái:

  • Chế độ phụ tải cực đại: Tổng công suất tác dụng yêu cầu tại thanh cái 110 kV nguồn là $P_{yc} = 132,82\text{ MW}$, công suất phản kháng yêu cầu là $Q_{yc} = 88,38\text{ MVAr}$. Với $\cos\varphi = 0,85$, nguồn chỉ cấp được $Q_{cc} = 82,34\text{ MVAr}$. Do $Q_{cc} < Q_{yc}$ (thiếu hụt $6,04\text{ MVAr}$), tác giả kết luận hệ thống bắt buộc phải đặt thêm tụ bù hoặc máy bù đồng bộ phát phản kháng.
  • Chế độ phụ tải cực tiểu: Công suất phụ tải giảm còn $72%$. Kiểm tra công suất giới hạn kinh tế $S_{gh} = \sqrt{\Delta P_0 / \Delta P_N} \cdot S_{đm}$ cho thấy công suất thực tế $S_{pt}$ tại các trạm đều lớn hơn $S_{gh}$ (Trạm 1: $31,27 > 22,23\text{ MVA}$; Trạm 2: $30,1 > 22,23\text{ MVA}$; Trạm 3: $24,8 > 17,38\text{ MVA}$; Trạm 5: $17,39 > 17,38\text{ MVA}$). Do đó, các trạm vẫn duy trì vận hành song song 2 máy biến áp. Nguồn yêu cầu $S_{yc} = 93,67 + j59,11\text{ MVA}$, khả năng cấp phản kháng $Q_{cc} = 58,07\text{ MVAr} < 59,11\text{ MVAr}$.
  • Chế độ sau sự cố: Xét trường hợp đứt 1 mạch của đường dây lộ kép khi phụ tải cực đại. Dòng công suất dồn lên một mạch làm tổng tổn thất công suất tác dụng tăng vọt lên $6,51\text{ MW}$ và tổn thất phản kháng đạt $8,54\text{ MVAr}$.

Chương 6: Tính điện áp các nút và điều chỉnh điện áp trong mạng điện

Điện áp nút cơ sở thanh cái nguồn được đặt: $U_{cs} = 121\text{ kV}$ (khi cực đại và sự cố) và $U_{cs} = 115\text{ kV}$ (khi cực tiểu). Điện áp thanh cái hạ áp quy đổi về cao áp trong chế độ cực tiểu tại các trạm lần lượt là: $U_1 = 112,65\text{ kV}$; $U_2 = 112,64\text{ kV}$; $U_3 = 113,21\text{ kV}$; $U_4 = 113,70\text{ kV}$; $U_5 = 113,04\text{ kV}$.

Theo yêu cầu điều chỉnh điện áp khác thường:

  • Phụ tải cực đại: Độ lệch yêu cầu $dU_{\max}% = +5% \Rightarrow U_{yc} = 23,1\text{ kV}$.
  • Phụ tải cực tiểu: Độ lệch yêu cầu $dU_{\min}% = 0% \Rightarrow U_{yc} = 22,0\text{ kV}$.
  • Sau sự cố: Độ lệch cho phép $dU_{sc}% = 0 \div +5%$.

Sử dụng bộ điều chỉnh dưới tải của máy biến áp TPDH có phạm vi $\pm 9 \times 1,78%$, tác giả xác định và lựa chọn các nấc phân áp phù hợp cho từng trạm nhằm đảm bảo điện áp thứ cấp luôn nằm trong dải quy định.

Chương 7: Tính các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của lưới điện

Nội dung chương này tính toán tổng hợp các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của mạng điện thiết kế bao gồm: tổng vốn đầu tư đường dây và trạm biến áp, tổn thất công suất tác dụng và tổn thất điện năng hàng năm, chi phí vận hành hàng năm $Y$, chi phí tính toán quy năm $Z$, giá thành truyền tải $1\text{ kWh}$ điện năng và suất đầu tư xây dựng trên $1\text{ MW}$ công suất phụ tải cực đại.

Kết quả và đóng góp

Đồ án đã xây dựng thành công một giải pháp thiết kế kỹ thuật hoàn chỉnh cho lưới điện truyền tải 110 kV với các kết quả cụ thể:

  • Lựa chọn cấu hình lưới tối ưu: Loại bỏ các phương án mạch vòng và hỗn hợp do vi phạm tiêu chuẩn sụt áp sự cố ($\Delta U_{sc} = 25,86% > 15%$). Lựa chọn Phương án 3 (mạng liên thông) với tổng chi phí tính toán hàng năm thấp nhất ($Z = 30,7 \times 10^9\text{ đồng}$, tiết kiệm $17,47%$ so với mạng hình tia).
  • Quy cách kỹ thuật thiết bị đường dây và trạm:
    • Tuyến N-1: 2 mạch, dây AC-120, chiều dài $41,23\text{ km}$.
    • Tuyến N-2: 2 mạch, dây AC-120, chiều dài $50,99\text{ km}$.
    • Tuyến N-3: 2 mạch, dây AC-95, chiều dài $36,05\text{ km}$.
    • Tuyến 2-4: 1 mạch, dây AC-70, chiều dài $36,05\text{ km}$.
    • Tuyến N-5: 2 mạch, dây AC-70, chiều dài $44,72\text{ km}$.
    • Trạm biến áp: Lắp đặt tổng cộng 9 máy biến áp ba pha hai cuộn dây 110/22 kV kiểu TPDH gồm 4 máy 32 MVA, 4 máy 25 MVA và 1 máy 16 MVA.
  • Phát hiện mất cân bằng phản kháng và giải pháp bù: Phát hiện mức thiếu hụt công suất phản kháng $6,04\text{ MVAr}$ trong chế độ phụ tải cực đại tại nút nguồn ($Q_{yc} = 88,38\text{ MVAr}$ trong khi nguồn chỉ cấp tối đa $82,34\text{ MVAr}$), từ đó kiến nghị lắp đặt thiết bị bù phản kháng tại các trạm hạ áp.
  • Giải pháp điều chỉnh điện áp: Tính toán thành công các nấc phân áp của bộ điều chỉnh dưới tải $\pm 9 \times 1,78%$ trên máy biến áp TPDH, đáp ứng chính xác biểu đồ điều chỉnh điện áp khác thường ($+5%$ lúc cực đại, $0%$ lúc cực tiểu).

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Các hạn chế được chỉ ra trực tiếp từ các giả thiết đơn giản hóa trong văn bản đồ án:

  • Giả thiết tổng công suất tự dùng và công suất dự trữ của các nhà máy điện trong hệ thống bằng không ($\sum P_{td} = 0, \sum P_{dt} = 0$).
  • Giả thiết sơ bộ lượng công suất phản kháng do dung dẫn đường dây sinh ra triệt tiêu hoàn toàn với tổn thất phản kháng cảm kháng trên đường dây ($\sum Q_L \approx \sum Q_C$) trong giai đoạn cân bằng công suất ban đầu.
  • Đồ án chưa tính toán chi tiết dòng ngắn mạch để lựa chọn và kiểm tra độ bền nhiệt, độ bền điện động của các khí cụ điện (máy cắt, dao cách ly, thanh cái, biến dòng, biến điện áp).

Hướng phát triển tiếp theo của đề tài:

  • Thực hiện tính toán ngắn mạch các dạng (ngắn mạch ba pha, ngắn mạch chạm đất) để hoàn thiện việc chọn khí cụ điện và thiết kế hệ thống bảo vệ rơ-le chi tiết cho toàn mạng.
  • Tính toán tối ưu hóa vị trí và dung lượng lắp đặt tụ bù phản kháng tại thanh cái 22 kV của các trạm hạ áp nhằm giảm tổn thất công suất hơn nữa.
  • Ứng dụng các phần mềm chuyên ngành phân tích hệ thống điện để mô phỏng kiểm tra trào lưu công suất phi tuyến và độ ổn định tĩnh của mạng điện.

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu tham khảo trực tiếp cho sinh viên ngành Công nghệ Kỹ thuật điện, Kỹ thuật điện tử, chuyên ngành Hệ thống điện khi thực hiện đồ án môn học Thiết kế mạng lưới điện hoặc đồ án tốt nghiệp kỹ sư:

  • Phương pháp sàng lọc kỹ thuật ở Chương 2: Cung cấp quy trình rõ ràng về việc sử dụng tiêu chí sụt áp sự cố ($\Delta U_{sc}%$) để loại bỏ các phương án mạng phức tạp trước khi tính toán kinh tế.
  • Phương pháp tính toán kinh tế ở Chương 3: Minh họa chi tiết cách lập bảng so sánh hàm chi phí tính toán quy năm ($Z$), xác định tổn thất điện năng dựa trên thời gian tổn thất công suất lớn nhất ($\tau$).
  • Quy trình điều chỉnh điện áp ở Chương 6: Là bài mẫu hoàn chỉnh về việc kết hợp yêu cầu điều chỉnh điện áp khác thường với bộ phân áp dưới tải của máy biến áp 110 kV.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao Phương án 2 (mạng mạch vòng) và Phương án 4 (mạng hỗn hợp) bị loại bỏ dù có tính liên kết lưới cao?
Phương án 2 và 4 bị loại bỏ ở Chương 2 do không vượt qua tiêu chuẩn kỹ thuật về tổn thất điện áp cho phép khi xảy ra sự cố. Cụ thể, khi ngừng đoạn đường dây N-3, tổn thất điện áp lớn nhất sau sự cố $\Delta U_{sc\max}%$ của cả hai phương án này đều lên tới $25,86%$, vượt xa giới hạn cho phép đối với lưới điện truyền tải ($15 - 20%$).

2. Dựa trên những cơ sở nào tác giả lựa chọn Phương án 3 thay vì Phương án 1?
Dù cả hai phương án đều đạt yêu cầu kỹ thuật, Phương án 3 (mạng liên thông) có các chỉ tiêu kinh tế vượt trội hơn Phương án 1 (mạng hình tia): vốn đầu tư đường dây thấp hơn ($90.938,05 \times 10^6$ đồng so với $111.927,02 \times 10^6$ đồng), tổn thất công suất cực đại thấp hơn ($2,88\text{ MW}$ so với $3,43\text{ MW}$), tổn thất điện năng thấp hơn ($10.489,93\text{ MWh}$ so với $12.492,47\text{ MWh}$), và tổng chi phí quy năm $Z$ giảm được $17,47%$ ($30,7 \times 10^9$ đồng so với $37,2 \times 10^9$ đồng).

3. Tại sao hệ thống bắt buộc phải trang bị thêm thiết bị bù công suất phản kháng ở chế độ cực đại?
Qua tính toán chế độ xác lập ở Chương 5, tổng công suất phản kháng mà mạng điện yêu cầu tại thanh cái nguồn ở chế độ cực đại là $Q_{yc} = 88,38\text{ MVAr}$. Tuy nhiên, với hệ số công suất của nguồn là $\cos\varphi = 0,85$, công suất phản kháng tối đa mà nguồn có thể cấp chỉ đạt $Q_{cc} = 82,34\text{ MVAr}$. Mức thâm hụt $6,04\text{ MVAr}$ buộc hệ thống phải đặt tụ bù hoặc máy bù đồng bộ tại các trạm phụ tải để duy trì cân bằng công suất và ổn định điện áp.

4. Vì sao trong chế độ phụ tải cực tiểu, các trạm phụ tải loại I không cắt bớt một máy biến áp để giảm tổn thất?
Ở Chương 5, tác giả đã tiến hành so sánh công suất phụ tải thực tế lúc cực tiểu ($S_{pt}$) với công suất giới hạn kinh tế ($S_{gh}$). Tại tất cả các trạm 1, 2, 3 và 5, giá trị $S_{pt}$ đều lớn hơn $S_{gh}$ (ví dụ tại Trạm 1: $S_{pt} = 31,27\text{ MVA} > S_{gh} = 22,23\text{ MVA}$). Do đó, việc duy trì vận hành song song 2 máy biến áp mang lại hiệu quả kinh tế và độ tin cậy cao hơn việc cắt bớt 1 máy.

Kết luận

Đồ án môn học "Thiết kế lưới điện" của sinh viên Nguyễn Hữu Hải đã giải quyết trọn vẹn bài toán thiết kế lưới truyền tải khu vực 110 kV cấp điện cho 5 phụ tải với tổng công suất 152 MW. Nghiên cứu đã chọn lựa thành công cấu hình mạng liên thông (Phương án 3) tối ưu về kinh tế - kỹ thuật, xác định chuẩn xác tiết diện dây dẫn AC, cấu hình 9 máy biến áp TPDH 110/22 kV có điều chỉnh dưới tải và đề xuất giải pháp bù phản kháng hợp lý cho hệ thống. Toàn bộ các bước tính toán được thực hiện bài bản, logic, tuân thủ chặt chẽ các quy chuẩn kỹ thuật ngành điện và cung cấp cơ sở dữ liệu thiết kế có độ tin cậy cao.