Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu
Điện năng đóng vai trò then chốt trong quá trình công nghiệp hóa và hiện đại hóa, là nguồn năng lượng thiết yếu phục vụ toàn bộ các ngành kinh tế quốc dân và đời sống xã hội. Trước sự phát triển nhanh chóng của các khu công nghiệp, khu đô thị và nhà máy xí nghiệp, nhu cầu tiêu thụ điện năng không ngừng gia tăng. Thực tế này đòi hỏi công tác quy hoạch, thiết kế hệ thống lưới điện truyền tải và phân phối phải được tính toán khoa học nhằm phân bổ nguồn điện hợp lý, tránh hiện tượng thừa hoặc thiếu công suất cục bộ, đồng thời đảm bảo cung cấp điện an toàn, liên tục với chất lượng cao và chi phí tối ưu. Đồ án "Thiết kế lưới điện khu vực" (Đề tài số 05) do sinh viên Nguyễn Vũ Nhật Nam thực hiện dưới sự hướng dẫn của TS. Lê Thị Minh Châu tại Viện Điện – Trường Đại học Bách khoa Hà Nội giải quyết bài toán thiết kế kỹ thuật hoàn chỉnh cho một mạng điện khu vực cấp điện áp 110 kV.
Mục tiêu tổng quát của đồ án là xây dựng phương án mạng điện truyền tải khu vực tối ưu về mặt kinh tế - kỹ thuật, kết nối từ thanh cái cao áp của nhà máy điện đến 6 trạm biến áp hạ áp 110/22 kV cấp điện cho 6 cụm phụ tải loại I. Nhiệm vụ nghiên cứu được phân định thành 7 nội dung trọng tâm:
- Phân tích nguồn và phụ tải, thực hiện cân bằng công suất tác dụng và công suất phản kháng trong hệ thống điện.
- Đề xuất các phương án cấu trúc mạng điện và lựa chọn phương án hợp lý nhất về kinh tế - kỹ thuật.
- Lựa chọn số lượng và xác định công suất định mức của các máy biến áp trong các trạm giảm áp 110/22 kV.
- Xây dựng sơ đồ nối dây chi tiết cho toàn bộ mạng điện và các trạm biến áp hạ áp.
- Tính toán các chế độ vận hành đặc trưng của mạng điện (chế độ phụ tải cực đại, phụ tải cực tiểu và chế độ sau sự cố).
- Xác định phương thức điều chỉnh điện áp và tính chọn đầu phân áp máy biến áp phù hợp với yêu cầu của các hộ tiêu thụ.
- Đánh giá và tổng hợp các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của mạng điện thiết kế.
Đối tượng nghiên cứu của đồ án là mạng điện khu vực gồm nguồn cấp (nhà máy điện) và 6 trung tâm phụ tải điện có công suất cực đại từ 20 MW đến 32 MW (tổng công suất tác dụng cực đại đạt 165 MW). Về phạm vi không gian, mạng điện được bố trí trên mặt bằng tọa độ quy ước với tỉ lệ 1 ô = 10 km, khoảng cách truyền tải giữa các nút dao động từ 30 km đến trên 60 km. Về phạm vi thời gian và chế độ vận hành, công trình tính toán cho chu kỳ vận hành năm với thời gian sử dụng công suất cực đại $T_{max} = 5100$ giờ, xét trong các điều kiện phụ tải cực đại ($P_{max}$), phụ tải cực tiểu ($P_{min} = 0,6 P_{max}$) và chế độ sau sự cố đứt một mạch đường dây hoặc hỏng một máy biến áp.
Cơ sở lý thuyết và phương pháp tính toán thiết kế
Đồ án vận dụng các lý thuyết kinh điển của chuyên ngành Hệ thống điện về thiết kế mạng truyền tải, phân tích trào lưu công suất, đánh giá độ tin cậy và tối ưu hóa kinh tế - kỹ thuật. Các mô hình và công thức tính toán bao gồm:
- Lý thuyết cân bằng công suất:
- Cân bằng công suất tác dụng: $\sum P_F = \sum P_{yc} = m \sum P_{pt} + \Delta P_{mđ} + P_{td} + P_{dt}$, trong đó hệ số đồng thời $m = 1$, tổn thất công suất tác dụng sơ bộ trong mạng điện $\Delta P_{mđ} = 5% \sum P_{pt}$.
- Cân bằng công suất phản kháng: $\sum Q_F + Q_{bu\sum} = \sum Q_{yc} = m \sum Q_{pt} + \sum \Delta Q_{MBA} + \sum \Delta Q_L - Q_C + Q_{td} + Q_{dt}$, với tổn thất phản kháng trong máy biến áp tính sơ bộ $\sum \Delta Q_{MBA} = 15% \sum Q_{pt}$.
- Xác định cấp điện áp định mức: Áp dụng công thức kinh nghiệm:
$$U_i = 4,34 \sqrt{L_i + 16 P_i}$$
(áp dụng cho các đoạn đường dây có chiều dài $L < 220$ km và công suất truyền tải $P \le 60$ MW).
- Lựa chọn tiết diện dây dẫn: Dựa trên phương pháp mật độ dòng điện kinh tế:
$$F_{kt} = \frac{I_{max}}{J_{kt}}$$
Trong đó, $I_{max} = \frac{\sqrt{P_{max}^2 + Q_{max}^2}}{n \cdot U_{đm} \cdot \sqrt{3}}$; với dây nhôm lõi thép (AC) và $T_{max} = 5100$ giờ ($T_{max} > 5000$ giờ), mật độ dòng điện kinh tế tiêu chuẩn được chọn là $J_{kt} = 1,1 \text{ A/mm}^2$.
- Kiểm tra điều kiện kỹ thuật:
- Điều kiện phát nóng dây dẫn trong chế độ sự cố: $I_{sc} \le I_{cp}$ (với $I_{sc} = 2 I_{bt}$ đối với đường dây mạch kép khi đứt 1 mạch).
- Điều kiện tổn thất vầng quang điện và độ bền cơ học: Dây dẫn mạng 110 kV phải có tiết diện $F \ge 70 \text{ mm}^2$.
- Điều kiện độ lệch và tổn thất điện áp cho phép: $\Delta U_{bt} \le 10%$ trong chế độ bình thường và $\Delta U_{sc} \le 20%$ trong chế độ sự cố.
- Đánh giá kinh tế: Sử dụng hàm chi phí tính toán quy năm:
$$Z = (a_{tc} + a_{vh}) K + c_A \cdot \Delta A$$
Trong đó: hệ số thu hồi vốn đầu tư tiêu chuẩn $a_{tc} = 0,125$; hệ số vận hành đối với cột bê tông cốt thép $a_{vh} = 0,04$; giá thành tổn thất điện năng $c_A = 1000 \text{ VNĐ/kWh}$; vốn đầu tư đường dây $K = \sum k_{0i} \cdot L_i$; thời gian tổn thất công suất cực đại $\tau = (0,124 + T_{max} \cdot 10^{-4})^2 \times 8760 \text{ giờ}$.
- Lựa chọn dung lượng máy biến áp trạm hạ áp: Tính chọn theo điều kiện quá tải cho phép khi gặp sự cố một máy biến áp:
$$S_{đmBA} \ge \frac{S_{pt}}{k(n-1)}$$
Với hệ số quá tải sự cố $k = 1,4$ và số lượng máy biến áp đặt song song $n = 2$.
Phương pháp nghiên cứu kết hợp giữa giải tích mạch điện (ứng dụng định luật Kirchhoff 1 và 2 để giải bài toán phân bố công suất mạng hở và mạng kín có phân công suất), phân tích so sánh đa phương án và kiểm định kỹ thuật theo các quy chuẩn hiện hành của ngành điện lực Việt Nam. Nguồn dữ liệu sử dụng là bảng thông số phụ tải thiết kế, sơ đồ mặt bằng tọa độ nguồn - tải, kết hợp các thông số kỹ thuật tiêu chuẩn của dây nhôm lõi thép AC và máy biến áp 110/22 kV từ catalog chế tạo.
Nội dung chính theo từng chương
CHƯƠNG 1. PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI, CÂN BẰNG CÔNG SUẤT
Chương này tập trung xử lý dữ liệu đầu vào và tính toán bài toán cân bằng năng lượng cho toàn hệ thống. Mạng điện cấp điện cho 6 phụ tải đều thuộc hộ loại I – loại phụ tải yêu cầu độ tin cậy cung cấp điện cao nhất, không cho phép gián đoạn cấp điện để tránh thiệt hại nghiêm trọng về người, thiết bị và an ninh trật tự.
| Phụ tải |
$P_{max}$ (MW) |
$\cos\varphi$ |
$Q_{max}$ (MVAr) |
$S_{max}$ (MVA) |
$P_{min}$ (MW) |
$Q_{min}$ (MVAr) |
Loại hộ |
| Phụ tải 1 |
20 |
0,9 |
9,686 |
22,222 |
12 |
5,812 |
Loại I |
| Phụ tải 2 |
25 |
0,9 |
12,108 |
27,778 |
15 |
7,265 |
Loại I |
| Phụ tải 3 |
30 |
0,9 |
14,530 |
33,333 |
18 |
8,718 |
Loại I |
| Phụ tải 4 |
28 |
0,9 |
13,561 |
31,111 |
16,8 |
8,137 |
Loại I |
| Phụ tải 5 |
30 |
0,9 |
14,530 |
33,333 |
18 |
8,718 |
Loại I |
| Phụ tải 6 |
32 |
0,9 |
15,498 |
35,556 |
19,2 |
9,299 |
Loại I |
| Tổng cộng |
165 |
0,9 |
79,913 |
183,333 |
99 |
47,948 |
— |
Kết quả tính toán cân bằng công suất:
- Cân bằng công suất tác dụng: Tổng công suất yêu cầu $\sum P_{yc} = 1 \times 165 + 0,05 \times 165 = 173,25 \text{ MW}$. Nguồn phát từ nhà máy điện được giả định đáp ứng đầy đủ lượng công suất tác dụng này ($\sum P_F = 173,25 \text{ MW}$).
- Cân bằng công suất phản kháng: Tổng công suất phản kháng yêu cầu $\sum Q_{yc} = 1 \times 79,913 + 0,15 \times 79,913 + 0 - 0 = 91,899 \text{ MVAr}$. Với hệ số công suất trung bình trên thanh góp cao áp của nguồn là $\cos\varphi_N = 0,85$, công suất phản kháng phát ra từ nguồn đạt:
$$\sum Q_F = \sum P_F \cdot \tan(\arccos(0,85)) = 173,25 \cdot \tan(31,788^\circ) = 107,371 \text{ MVAr}$$
Vì $\sum Q_F > \sum Q_{yc}$ ($107,371 > 91,899 \text{ MVAr}$), hệ thống thừa công suất phản kháng và không cần lắp đặt thiết bị bù công suất tĩnh tại các trạm phụ tải.
CHƯƠNG 2. LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN HỢP LÝ VỀ KINH TẾ - KỸ THUẬT
Chương 2 là phần trọng tâm giải quyết bài toán so sánh kỹ thuật và kinh tế giữa 5 phương án cấu hình đi dây (bao gồm các cấu hình hình tia lộ kép, cấu hình mạch vòng kín và cấu hình liên thông giữa các nút phụ tải lân cận):
- Tính toán kỹ thuật: Áp dụng công thức chọn điện áp, kết quả tính toán điện áp kinh tế $U_{tt}$ cho tất cả các nhánh trong 5 phương án đều nằm trong khoảng $70 \text{ kV} < U_i < 187 \text{ kV}$, do đó cấp điện áp truyền tải định mức thống nhất được chọn là $U_{đm} = 110 \text{ kV}$.
- Lựa chọn dây dẫn: Dựa vào mật độ dòng điện kinh tế $J_{kt} = 1,1 \text{ A/mm}^2$, đồ án đã lựa chọn các quy cách dây nhôm lõi thép tiêu chuẩn gồm: AC-70 ($I_{cp} = 275 \text{ A}$), AC-95 ($I_{cp} = 335 \text{ A}$), AC-120 ($I_{cp} = 380 \text{ A}$), AC-150 ($I_{cp} = 445 \text{ A}$), và AC-185 ($I_{cp} = 515 \text{ A}$). Tất cả các tiết diện đều thỏa mãn điều kiện chống vầng quang ($F \ge 70 \text{ mm}^2$).
- Kiểm tra kỹ thuật: Toàn bộ 5 phương án đều thỏa mãn điều kiện phát nóng khi xảy ra sự cố đứt một mạch và điều kiện tổn thất điện áp cho phép:
| Chỉ tiêu kỹ thuật kiểm tra |
Phương án 1 |
Phương án 2 |
Phương án 3 |
Phương án 4 |
Phương án 5 |
Giới hạn cho phép |
| $\Delta U_{max_bt} (%)$ |
3,841 |
5,538 |
7,515 |
8,322 |
6,422 |
$\le 10%$ |
| $\Delta U_{max_sc} (%)$ |
7,682 |
8,327 |
12,230 |
13,657 |
18,100 |
$\le 20%$ |
| Điều kiện kỹ thuật |
Thỏa mãn |
Thỏa mãn |
Thỏa mãn |
Thỏa mãn |
Thỏa mãn |
— |
- So sánh chỉ tiêu kinh tế: Với $T_{max} = 5100$ giờ, thời gian tổn thất công suất cực đại tính được là $\tau = 3474,8$ giờ. Đơn giá đường dây lộ đơn và lộ kép trên cột bê tông cốt thép lần lượt là 2000 – 2038 triệu đồng/km (lộ đơn) và 3200 – 3260,8 triệu đồng/km (lộ kép).
| Phương án |
Vốn đầu tư $K$ ($10^9$ VNĐ) |
Tổn thất điện năng $\Delta A$ (MWh) |
Hàm chi phí quy năm $Z$ ($10^9$ VNĐ) |
| Phương án 1 |
892,04 |
14.762,06 |
161,948 |
| Phương án 2 |
786,12 |
15.230,45 |
144,940 |
| Phương án 3 |
812,45 |
16.890,12 |
150,944 |
| Phương án 4 |
798,30 |
18.120,50 |
149,839 |
| Phương án 5 |
845,60 |
17.450,20 |
156,974 |
Kết quả so sánh khẳng định Phương án 2 là phương án tối ưu nhất, có vốn đầu tư ban đầu thấp và hàm chi phí tính toán quy năm nhỏ nhất ($Z = 144,940 \times 10^9 \text{ VNĐ}$).
CHƯƠNG 3. CHỌN MÁY BIẾN ÁP TRONG TRẠM VÀ SƠ ĐỒ NỐI DÂY
Do tất cả các trạm đều cấp điện cho phụ tải loại I, cấu hình bắt buộc là trang bị 2 máy biến áp 110/22 kV vận hành song song tại mỗi trạm nhằm đảm bảo khi sự cố một máy, máy còn lại với khả năng quá tải $k = 1,4$ vẫn gánh toàn bộ phụ tải cực đại của trạm mà không phải sa thải phụ tải.
- Trạm 1 ($S_{pt} = 22,222 \text{ MVA}$): $S_{đmBA} \ge \frac{22,222}{1,4(2-1)} = 15,873 \text{ MVA} \rightarrow$ Chọn $2 \times 16 \text{ MVA}$.
- Trạm 2 ($S_{pt} = 27,778 \text{ MVA}$): $S_{đmBA} \ge \frac{27,778}{1,4} = 19,841 \text{ MVA} \rightarrow$ Chọn $2 \times 25 \text{ MVA}$.
- Trạm 3 ($S_{pt} = 33,333 \text{ MVA}$): $S_{đmBA} \ge \frac{33,333}{1,4} = 23,809 \text{ MVA} \rightarrow$ Chọn $2 \times 25 \text{ MVA}$.
- Trạm 4 ($S_{pt} = 31,111 \text{ MVA}$): $S_{đmBA} \ge \frac{31,111}{1,4} = 22,222 \text{ MVA} \rightarrow$ Chọn $2 \times 25 \text{ MVA}$.
- Trạm 5 ($S_{pt} = 33,333 \text{ MVA}$): $S_{đmBA} \ge \frac{33,333}{1,4} = 23,809 \text{ MVA} \rightarrow$ Chọn $2 \times 25 \text{ MVA}$.
- Trạm 6 ($S_{pt} = 35,556 \text{ MVA}$): $S_{đmBA} \ge \frac{35,556}{1,4} = 25,397 \text{ MVA} \rightarrow$ Chọn $2 \times 32 \text{ MVA}$.
Về sơ đồ nối điện:
- Phía cao áp nhà máy điện và các trạm phân phối lớn sử dụng hệ thống hai thanh góp có máy cắt liên lạc, đảm bảo tính linh hoạt, thuận tiện bảo dưỡng từng thanh cái mà không làm gián đoạn cung cấp điện.
- Phía cao áp của các trạm biến áp hạ áp 110/22 kV sử dụng sơ đồ cầu trong (máy cắt đặt phía đường dây, dao cách ly phía máy biến áp), phù hợp với đặc thù đường dây dài và trạm ít phải thao tác đóng cắt máy biến áp.
CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN CÁC CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH CỦA MẠNG ĐIỆN
Chương 4 thực hiện phân tích chi tiết trào lưu công suất và điện áp nút cho phương án tối ưu (Phương án 2) qua 3 trạng thái vận hành:
- Chế độ phụ tải cực đại: Xác định dòng điện, tổn thất công suất tác dụng ($\Delta P$), tổn thất công suất phản kháng ($\Delta Q$) và điện áp tại các thanh cái 110 kV và 22 kV khi các hộ tiêu thụ đồng loạt nhận công suất đỉnh $P_{max}$.
- Chế độ phụ tải cực tiểu: Khảo sát mạng điện khi phụ tải giảm xuống $60% P_{max}$, đánh giá mức tăng điện áp trên lưới do giảm sụt áp trên đường dây và máy biến áp.
- Chế độ sự cố: Tính toán kiểm tra dòng điện và điện áp khi đứt 1 mạch của các đoạn đường dây lộ kép trọng yếu hoặc ngừng 1 máy biến áp trong trạm.
CHƯƠNG 5: ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP TRONG LƯỚI ĐIỆN
Chương 5 giải quyết bài toán duy trì chất lượng điện áp tại thanh cái 22 kV của các trạm theo đúng yêu cầu đề bài: độ lệch điện áp cực đại $\delta U_{max} = +5%$, cực tiểu $\delta U_{min} = 0%$, và sau sự cố $\delta U_{sc} = +5%$. Tác giả tính toán xác định phạm vi biến thiên điện áp thực tế trên thanh cái hạ áp, từ đó lựa chọn dải điều chỉnh và vị trí nấc phân áp phù hợp của bộ điều áp dưới tải (OLTC) cho các máy biến áp 110/22 kV.
CHƯƠNG 6: CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ KỸ THUẬT TỔNG HỢP
Chương cuối cùng tổng kết các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của toàn bộ mạng điện thiết kế, bao gồm:
- Tổng vốn đầu tư xây dựng toàn mạng $K$ (đường dây và trạm biến áp).
- Tổng tổn thất công suất tác dụng cực đại $\Delta P_{max}$ và tổng tổn thất điện năng hàng năm $\Delta A$.
- Chi phí vận hành hàng năm $Y$, bao gồm chi phí khấu hao, bảo dưỡng và chi phí đền bù tổn thất điện năng.
- Giá thành truyền tải trên một đơn vị điện năng (VNĐ/kWh) và chi phí đầu tư xây dựng tính trên 1 MW công suất phụ tải ở chế độ cực đại (VNĐ/MW).
Kết quả và đóng góp
Đồ án đã hoàn thành đầy đủ các nội dung tính toán thiết kế một mạng điện khu vực 110 kV với các kết quả cụ thể:
- Xác định chính xác bài toán cân bằng công suất cho hệ thống phụ tải 165 MW, chứng minh hệ thống nguồn đáp ứng đủ công suất tác dụng ($173,25 \text{ MW}$) và phản kháng ($107,371 \text{ MVAr}$), không cần lắp đặt thêm tụ bù tại các trạm.
- So sánh toàn diện 5 phương án cấu hình mạng và lựa chọn được Phương án 2 là phương án tối ưu kỹ thuật - kinh tế, đáp ứng các giới hạn tổn thất điện áp ($\Delta U_{max_bt} = 5,538% \le 10%$, $\Delta U_{max_sc} = 8,327% \le 20%$) với hàm chi phí quy năm thấp nhất ($144,940 \times 10^9 \text{ VNĐ}$).
- Lựa chọn quy cách dây dẫn tiêu chuẩn cho từng tuyến đường dây (AC-70, AC-95, AC-120, AC-150, AC-185) đảm bảo tuyệt đối điều kiện phát nóng khi sự cố và an toàn chống phóng điện vầng quang.
- Xác định cấu hình và công suất định mức cho 12 máy biến áp tại 6 trạm biến áp 110/22 kV (gồm các loại dung lượng 16 MVA, 25 MVA và 32 MVA) kết hợp sơ đồ nối dây hai thanh góp và sơ đồ cầu trong, đảm bảo độ tin cậy tuyệt đối cho phụ tải loại I.
Đóng góp chính của đồ án là xây dựng một quy trình tính toán thiết kế kỹ thuật - kinh tế mẫu mực, chuẩn hóa từ khâu thu thập số liệu, cân bằng công suất, quy hoạch cấu hình, chọn thiết bị đến kiểm tra chế độ vận hành và tính toán điều chỉnh điện áp theo quy chuẩn ngành điện Việt Nam.
Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp
- Hạn chế:
- Phạm vi thiết kế giới hạn ở chế độ xác lập tĩnh, xem nguồn điện là nút cơ sở có công suất vô cùng lớn với điện áp cố định mà chưa mô phỏng động học hệ thống máy phát.
- Hệ số đồng thời của phụ tải được giả thiết lý tưởng ($m = 1$), chưa phản ánh hết tính biến thiên ngẫu nhiên theo thời gian thực của các biểu đồ phụ tải công nghiệp và dân sinh.
- Chưa đi sâu vào tính toán dòng ngắn mạch chi tiết và thiết kế hệ thống bảo vệ rơle, tự động hóa trạm biến áp.
- Hướng nghiên cứu tiếp:
- Mở rộng tính toán chế độ quá độ và dòng điện ngắn mạch để phục vụ lựa chọn khí cụ điện (máy cắt, dao cách ly, biến dòng, biến điện áp) và cấu hình hệ thống rơle bảo vệ.
- Nghiên cứu tích hợp các nguồn năng lượng tái tạo phân tán (điện mặt trời, điện gió) vào lưới điện khu vực 110 kV và đánh giá ảnh hưởng đến độ ổn định điện áp.
Giá trị tham khảo
Đồ án là tài liệu tham khảo trực tiếp cho:
- Sinh viên các ngành Kỹ thuật Điện, Hệ thống điện, Năng lượng tái tạo tại các trường đại học kỹ thuật khi thực hiện Đồ án Lưới điện, Đồ án Hệ thống điện và Khóa luận tốt nghiệp Kỹ sư.
- Kỹ sư thiết kế, tư vấn quy hoạch điện lực tham khảo phương pháp luận so sánh kinh tế - kỹ thuật khi lựa chọn cấu hình lưới điện truyền tải và phân phối cấp điện áp 110 kV.
- Các nội dung có giá trị tham khảo cao nhất gồm: phương pháp tính phân bố công suất mạng kín/mở, bảng thông số tiêu chuẩn của dây nhôm lõi thép AC và quy trình xác định dung lượng máy biến áp theo điều kiện quá tải sự cố.
Câu hỏi thường gặp
1. Tại sao toàn bộ 6 phụ tải trong đồ án đều phải thiết kế đường dây mạch kép hoặc mạch vòng kín?
Do cả 6 phụ tải đều được quy định là phụ tải loại I (phụ tải quan trọng như bệnh viện, khu công nghiệp, xí nghiệp lớn). Việc gián đoạn cấp điện sẽ gây thiệt hại nghiêm trọng về kinh tế và an toàn, vì vậy mạng điện bắt buộc phải có đường dây dự phòng cố định (mạch kép hoặc mạch vòng) để khi đứt một mạch, mạch còn lại vẫn đảm bảo cấp điện liên tục.
2. Tiêu chuẩn nào được sử dụng để lựa chọn cấp điện áp định mức 110 kV cho toàn bộ mạng điện?
Cấp điện áp được xác định dựa trên công thức kinh nghiệm $U_i = 4,34 \sqrt{L_i + 16P_i}$. Với chiều dài các tuyến $L < 220$ km và công suất tải $P \le 60$ MW, tất cả các nhánh đều cho giá trị điện áp tính toán nằm trong dải từ 70 kV đến 187 kV, do đó cấp điện áp tiêu chuẩn được chọn là 110 kV.
3. Tại sao mạng điện thiết kế không cần lắp đặt thêm thiết bị bù công suất phản kháng?
Theo kết quả tính toán ở Chương 1, tổng công suất phản kháng mà phụ tải và lưới điện yêu cầu là $\sum Q_{yc} = 91,899 \text{ MVAr}$, trong khi công suất phản kháng do nguồn phát ra ở thanh cái cao áp (với $\cos\varphi_N = 0,85$) đạt tới $\sum Q_F = 107,371 \text{ MVAr}$. Do $\sum Q_F > \sum Q_{yc}$ nên nguồn hoàn toàn tự cân đối được công suất phản kháng mà không cần bù tĩnh tại các trạm.
4. Cơ sở chọn số lượng và dung lượng định mức của các máy biến áp tại các trạm 110/22 kV là gì?
Mỗi trạm được bố trí 2 máy biến áp làm việc song song để phục vụ phụ tải loại I. Dung lượng định mức mỗi máy được tính theo công thức quá tải sự cố $S_{đmBA} \ge S_{pt} / [k(n-1)]$ với hệ số quá tải cho phép $k = 1,4$ và $n = 2$, đảm bảo khi hỏng 1 máy thì máy còn lại chịu quá tải 140% và cung cấp đủ 100% công suất cực đại của trạm.
5. Phương án 2 được lựa chọn làm phương án tối ưu dựa trên những tiêu chí nào?
Phương án 2 thỏa mãn toàn bộ các ràng buộc kỹ thuật khắt khe (tổn thất điện áp bình thường 5,538% $\le 10%$, sự cố 8,327% $\le 20%$, đảm bảo phát nóng dây dẫn) và đồng thời có chỉ tiêu kinh tế vượt trội nhất với tổng vốn đầu tư thấp ($K = 786,12 \times 10^9 \text{ VNĐ}$) và hàm chi phí tính toán quy năm nhỏ nhất ($Z = 144,940 \times 10^9 \text{ VNĐ}$) trong số 5 phương án so sánh.
Kết luận
Đồ án "Thiết kế lưới điện khu vực" của tác giả Nguyễn Vũ Nhật Nam đã giải quyết trọn vẹn bài toán thiết kế hệ thống truyền tải điện 110 kV cấp điện cho 6 phụ tải loại I với tổng công suất 165 MW. Thông qua việc phân tích trào lưu công suất, kiểm tra giới hạn kỹ thuật và tối ưu hóa hàm chi phí quy năm giữa 5 phương án cấu hình, công trình đã xác định được giải pháp thiết kế tối ưu về cấu trúc đường dây, tiết diện dây AC và dung lượng máy biến áp 110/22 kV. Toàn bộ tính toán bám sát các tiêu chuẩn hiện hành của ngành Hệ thống điện, đem lại giá trị ứng dụng và tham khảo học thuật cao cho công tác thiết kế mạng điện khu vực.
