Bài giảng Thiết kế đường dây và trạm biến áp - Giới thiệu môn học - Nguyễn Nhật Nam

THIẾT KẾ ĐƯỜNG DÂY VÀ 
TRẠM BIẾN ÁP
ĐH Bách Khoa-ĐHQG Tp.HCM
Khoa Điện-Điện Tử
Bộ môn Hệ Thống Điện
TS. Nguyễn Nhật Nam TS. Huỳnh Quốc Việt
Power system
Transmission lineDistribution line
Transformer substation
Phân loại các cấp điện áp ở Việt Nam
Hạ áp là điện áp dưới 1000V.
Trung áp là cấp điện áp từ 1000V đến 35kV.
Cao áp là cấp điện áp danh định trên 35kV tới 220kV.
Siêu cao áp là điện áp danh định trên 220kV.
Các cấp điện áp danh định trong hệ thống điện: 500kV, 220kV,
110kV, 35kV, 22kV, 15kV, 10kV, 6kV và 0.4kV.
Cấp truyền tải: 500kV, 220kV, 110kV
Cấp phân phối: 35kV, 22kV, 15kV, 10kV, 6kV và 0.4kV
Năm 1994, lưới điện 500kV chính thức được đưa vào vận hành (ngày 27/05/1994).
Tổng quan về lưới điện trong hệ thống điện Quốc gia
( 01/01 /2013, nguồn Trung tâm Điều Độ HTĐ Quốc Gia )
Năm 1994, lưới điện 500kV chính thức được đưa vào vận hành (ngày 27/05/1994).
Tổng quan về lưới điện trong hệ thống điện Quốc gia
( 01/01 /2013, nguồn Trung tâm Điều Độ HTĐ Quốc Gia )
Nội dung
Chương 1: Các thông số đường dây trên không
Chương 2: Thiết kế đường dây tải điện
Chương 3: Thiết kế mạng phân phối
Chương 4: Máy biến áp
Chương 5: Sơ đồ nối điện của trạm biến áp, tính toán tổn thất và
tính ngắn mạch
Chương 6: Lựa chọn khí cụ điện và phần dẫn điện
Tài liệu tham khảo
[1] Thiết kế hệ thống điện – Ng. H. Việt, H. V. Hiến, P. T. T. Bình
[2] Trạm biến áp và nhà máy điện – H. Nhơn, H. Đ. Lộc
[3] Electrical Power System Design – M. V. Deshpande
[4] Electric Power Distribution System Engineering – T. Goen
[5] Power System Analysis – Berger
[6] Extra High Voltage AC Transmission Engineering –Rakosh D.G
Đánh gia ́ môn học
Thi tự luận cuối kỳ: 60%
Tiểu luận: 20%
Chuyên cần va ̀ bài tập trên lớp: 20%
Tiểu luận va ̀ báo cáo
Tổng sô ́ sinh viên: 80
Số nhóm: 20 (mỗi nhóm 4 thành viên)
Các vấn đề gợi ý:
1) Phóng điện vầng quang trên đường dây tải điện –
Corona discharge on transmission line
2) Bảo vê ̣ chống sét cho đường dây tải điện – Lightning
protection for transmission line
3) Bảo vệ chống sét cho Trạm biến áp – Lightning
protection for substation
4) Khả năng mang dòng của đường dây trên không –
Overhead transmission line ampacity
5) Kha ̉ năng mang dòng của cáp ngầm – Underground
cable ampacity
Tiểu luận va ̀ báo cáo
Tổng sô ́ sinh viên: 80
Số nhóm: 20 (mỗi nhóm 4 thành viên)
Các vấn đề gợi ý:
7) Phân tích điện trường trên đường dây tải điện –
Electric field analysis for transmission line
8) Phân tích từ trường trên đường dây tải điện –
Magnetic field analysis for transmission line
9) Những biện pháp mới để tăng khả năng truyền tải của
đường dây – New methods of increase transmission line 
capacity
10) Lưới điện thông minh – Smart Grid
Có cần thiết nâng cao điện áp để truyền
tải điện năng đi xa? [6]
P = Công suất truyền tải (MW) trên 3 pha
Es , Er = Điện áp đầu phát và đầu nhận (kV), điện áp dây (line-line)
Ɵ = Độ lệch pha giữa Es và Er (để bảo đảm vấn đề ổn định Ɵ 300)
x0 = cảm kháng thứ tự thuận trên đơn vị dài của mỗi pha, ohm/km
L = chiều dài đường dây, km
Có cần thiết nâng cao điện áp để 
truyền tải điện năng đi xa?
Có cần thiết nâng cao điện áp để 
truyền tải điện năng đi xa?
Có cần thiết nâng cao điện áp để 
truyền tải điện năng đi xa?
Có cần thiết nâng cao điện áp để 
truyền tải điện năng đi xa?
(1) Đường dây 750-kV có thể tải lượng công suất gấp 4 lần đường
dây 400-kV với cùng chiều dài.
(2) Đường dây 1200-kV có thể tải lượng công suất gấp 3 lần của
đường dây 750-kV va ̀ 12 lần của đường dây 400-kV với cùng chiều
dài.
(3) Tương tự có thể tìm thấy mối quan hệ cho các đường dây ở các
cấp điện áp khác.
(4) Khả năng truyền tải của đường dây giảm theo chiều dài đường
dây, theo quan hê ̣ tỷ lệ nghịch vớiL. Tương tự cho khả năng mang
dòng của đường dây.
Có cần thiết nâng cao điện áp để 
truyền tải điện năng đi xa?
(5) Từ nhận định trên, ta nhận thấy rằng kích thước của dây dẫn dựa
trên dòng làm việc định mức của đường dây. Khi chiều dài đường
dây tăng, kích thước của dây dẫn cũng giảm xuống theo. Việc này
dẫn đến những nguy hại do ảnh hưởng của điện áp cao trên đường
dây: phóng điện vầng quang, gây nhiễu loạn sóng vô tuyến và tổn
hao.
(6) Phần trăm tổn hao trên đường dây không phụ thuộc vào chiều dài
và chỉ phụ thuộc vào tỷ số điện trở va ̀ cảm kháng thứ tự thuận trên
đơn vị dài của đường dây và độ lệch pha của điện áp giữa 2 đầu
đường dây Es và Er.
Có cần thiết nâng cao điện áp để 
truyền tải điện năng đi xa?
(7) Phần trăm tổn hao công suất trên đường dây giảm khi điện áp
giảm. Việc này giải thích cho khuynh hướng sử dụng các đường dây 
có điện áp cao. Với sự cạn kiệt các nguồn tài nguyên thiên nhiên, 
khuynh hướng này càng được chú trọng.
(8) Với cùng 1 lượng công suất tải, so sánh với phần trăm tổn hao
công suất trên đường dây 400-kV, Đ D 750 kV là (2.5/4.76) = 0.525, 
Đ D 1000 kV là 0.78/4.76 = 0.165, va ̀ Đ D1200 kV là 0.124.
Có cần thiết nâng cao điện áp để 
truyền tải điện năng đi xa?
USA: 1150 kV
Japan: 1100 kV
Canada: 1500 kV
Brazil: 800 kV
China: 1000 kV
Source: Metin Candas and Ozlem Sahin Meric, “The Application of Ultra High Voltage in 
the World,” Journal of Power and Energy Engineering, Vol. 3, pp. 453-457, 2015