Đồ án thiết kế cung cấp điện docx

Đồ án thiết kế cung
cấp điện
Đồ án thiết kế cung cấp điện
Mục lục
Trang
Lời nói đầu 3
Chương I: Tổng quan về thiết kế cung cấp điện 4
1.1. ý nghĩa của việc thiết kế hệ thống cung cấp điện
4
1.2. Phân loại phụ tải 4
1.3. Những yêu cầu khi thiết kế cung cấp điện 5
1.4. Các bước thiết kế cung cấp điện 5
1.5. Các phương pháp xác định phụ tải điện 6
1.6. Các phương án cung cấp điện 9
1.7. Trạm biến áp 9
1.8. Tính toán ngắn mạch 14
1.9. Lựa chọn các phần tử trong hệ thống cung cấp điện 17
1.10. Chống sét và nối đất 19
1.11. Bảo vệ rơle trong hệ thống cung cấp điện 20
1.12. Tiết kiệm và nâng cao hệ số công suất cosϕ 20
1.13. Chiếu sáng trong công nghiệp 22
CHƯƠNG 2: Xác định phụ tải tính toán 24
2.1 Tổng quan về công trình cần thiết kế cung cấp điện 24
2.2.Xác định phụ tải tính toán của toàn xí nghiệp 40
CHƯƠNG 3 Phương án cung cấp điện
3.1.Vị trí đặt biến áp 42
3.2.Chọn dây dẫn từ nguồn đến trạm biến áp 42
3.3.Sơ đồ nối dây từ trạm biến áp đến các phân xưởng 42
3.4 Chọn công suất và số lượng máy biến áp 49
3.5 Hao tổn điện áp lớn nhất trong mạng điện 50
CHƯƠNG 4 : Chọn và kiểm tra thiết bị 52

4.1 Tính toán ngắn mạch 52
4.2. Lựa chọn và kiểm tra thiết bị điện 53
4.3 Tính toán hệ số bù cosϕ 59
4.4 Tính toán nối đất trạm biến áp 60
4.5 Mặt bằng mặt cắt hệ thống nối đất trạm biến áp 63
Kết kuận 64
Tài liệu tham khảo 65
GVHD: Th.s Đặng Hồng Hải
SVTH : Nguyễn Đức Tại 2
Đồ án thiết kế cung cấp điện
Lời nói đầu
Xã hội hiện nay ngày càng phát triển, mức sống của con người ngày một nâng cao
dẫn đến nhu cầu tiêu dùng cũng như việc làm ngày một tăng; các công ty, nhà máy, xí
nghiệp mọc lên đáp ứng ngày càng nhiều những nhu cầu đó. Bất kỳ một công ty, nhà
máy nào cũng phải có một hệ thống cung cấp điện cho toàn bộ hoạt động sản xuất kinh
doanh của mình và hệ thống cung cấp điện đó phải được thiết kế sao cho tối ưu và hợp
lý nhất.
Quyển thiết kế môn học này trình bày việc thiết kế cấp điện cho một xí nghiệp
công nghiệp bao gồm các nội dung như sau:
Chương 1 : Tổng quan về thiết kế cung cấp điện
Chương 2 : Xác định phụ tải tính toán
Chương 3 : Phương án cung cấp điện
Chương 4 : Chọn và kiểm tra thiết bị
Việc thực hiện thiết kế môn học đã giúp em có thêm nhiều kiến thức bổ ích, bổ
sung những kiến thức về môn học cung cấp điện của mình. Tuy nhiên do hạn chế về
kiến thức nên quyển thiết kế còn nhiều thiếu sót, em mong các thầy, cô góp ý kiến xây
dựng để hoàn thiện hơn.

Em xin chân thành cảm ơn.
Hải Phòng năm 2012

Sinh viên: Tr

GVHD: Th.s Đặng Hồng Hải
SVTH : Nguyễn Đức Tại 3
Đồ án thiết kế cung cấp điện
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN
1.1. ý nghĩa của việc thiết kế hệ thống cấp điện
Công nghiệp luôn là khách hàng tiêu thụ điện lớn nhất. Trong nền kinh tế công nghiệp
hiện nay, các nhà máy, xí nghiệp lớn nhỏ, các tổ hợp sản xuất đều phải tự hạch toán
kinh doanh trong cuộc sống cạnh tranh quyết liệt về chất lượng và giá cả sản
phẩm.điện năng thực sự đóng góp một phần qun trọng vào lãi lỗ của xí nghiệp. Nếu
trong quá trình sản xuất thỉnh thoảng lại mất điện sẽ dẫn đến thiệt hại cho nhà sản
xuất: chất lượng sản phẩm, gây thứ phẩm, phế phẩm, giảm hiệu suất lao động. Chất
lượng điện đặc biệt quan trọng với xí nghiệp may, xí nghiệp hoá chất, xí nghiệp chế
tạo lắp giáp cơ khí, điện tử chính xác. Vì thế việc đảm bảo độ tin cậy cấp điện và nâng
cấp chất lượng điện năng là mối quan tâm hàng đầu của đề án thiết kế cung cấp điện
cho xí nghiệp công nghiệp.
1.2. Phân loại phụ tải
Tuỳ theo tầm quan trọng trong nền kinh tế và xã hội, hộ tiêu thụ được cung cấp điện
với mức độ khác nhau và phân thành ba loại.
Hộ loại 1: là những hộ tiêu thụ mà khi sự cố ngừng cung cấp điện có thể gây nên hậu
quả nguy hiểm đến tính mạng con người, làm thiệt hại lớn về kinh tế, dẫn đến hư hỏng
thiết bị, gây rối loạn các quá trình công nghệ phức tạp, hoặc hỏng hóc hàng loạt sản
phẩm; hoặc có ảnh hưởng không tốt về phương diện chính trị.
Đối với hộ loại 1 phải được cung cấp điện với độ tin cậy cao, thường dùng với hai
nguồn đi đến, đường dây hai lộ đến, có nguồn dự phòngv.v nhằm hạn chế đến mức
thấp nhất việc mất điện. Thời gian mất điện được coi bằng thời gian tự động đóng
nguồn dự phòng.
Hộ loại 2: là những hộ tiêu thụ mà nếu ngừng cấp điện chỉ liên quan đến hàng loạt sản
phẩm không sản xuất được, tức là dẫn đến thiệt hại kinh tế do

ngừng trệ sản xuất, hư hỏng sản phẩm và lãng phí lao động, tạo nên thời gian chết
nhân viên v.v
Để cấp điện cho hộ loại 2, ta có thể dung phương án có hoặc không có nguồn dự
phòng, đường dây một lộ hoặc đường dây kép.
Hộ loại 3: là tất cả những hộ tiêu thụ còn lại ngoài hộ loại 1 và hộ loại 2, tức là những
hộ cho phép cung cấp điện với mức độ tin cậy thấp, cho phép mất điện trong thời gian
sửa chữa, thay thế thiết bị sự cố, nhưng thường không cho phép quá một ngày đêm (24
giờ).
Để cung cấp điện cho hộ loại 3, ta có thể dùng 1 nguồn điện, hoặc đường dây một lộ.
Ngoài ra, các hộ tiêu thụ điện xí nghiệp cũng được phân loại theo chế độ làm việc như
sau:
1. Loại hộ tiêu thụ có chế độ làm việc dài hạn, khi đó phụ tải không thay đổi hay
thay đổi rất ít. Các thiết bị có thể làm việc lâu dài mà nhiệt độ không vượt quá
giá trị cho phép.
GVHD: Th.s Đặng Hồng Hải
SVTH : Nguyễn Đức Tại 4
Đồ án thiết kế cung cấp điện
2. Loại hộ tiêu thụ có chế độ phụ tải ngắn hạn: thời gian làm việc không đủ dài để
nhiệt độ của thiết bị đến giá trị qui định cho phép.
3. Loại hộ tiêu thụ có chế độ phụ tải ngắn hạn lặp lại, thiết bị làm việc ngắn hạn
xen kẽ với thời kỳ nghỉ ngắn hạn.
1.3. Những yêu cầu khi thiết kế cung cấp điện
Mục tiêu chính của thiết kế cung cấp điện là đảm bảo cho hộ tiêu thụ luôn luôn đủ điện
năng với chất lượng nằm trong phạm vi cho phép.
Một phương án cung cấp điện xí nghiệp được xem là hợp lý khi thoả mãn những yêu
cấu sau:
- Vốn đầu tư nhỏ, chú ý đến tiết kiệm được ngoại tệ quý và vật tư hiếm.
- Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cao tùy theo tính chất hô tiệu thụ.
- Chi phí vận hành hàng năm thấp.
- Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị.

- Thuận tiện vận hành, sửa chữa v.v
- Đảm bảo chất lượng điện năng, chủ yếu là đảm bảo độ lệch và độ dao động điện
áp bé nhất và nằm trong phạm vi giá trị cho phép so với định mức.
1.4. Các bước thiết kế cung cấp điện
1. Xác định phụ tải tính toán của từng phân xưởng và của toàn xí nghiệp để
đánh giá nhu cầu và chọn phương thức cung cấp điện.
2. Xác định phụ tải điện.
3. Xác định phương án cung cấp điện.
4. Trạm biến áp, lựa chọn vị trí, số lượng và dung lượng của máy biến áp.
Định ra chế độ công tác vận hành các máy biến áp, tính toán tổn thất trong máy
biến áp, tính toán điện năng tiêu thụ.
5. Lựa chọn thiết bị điện trong hệ thống cung cấp, lựa chọn tiết diện cáp và
dây cáp. Tính ngắn mạch và kiểm tra lại các thiết bị điện đã lựa chọn.
6. Tính toán các chỉ tiêu kinh tế - kĩ thuật cụ thể đối với mạng lưới điện sẽ
thiết kế (các tổn thất, hệ số cosϕ, dung lượng bù v.v ).
7. Tính toán hệ thống bảo vệ rơle bao gồm các hình thức bảo vệ, các thông
số cần bảo vệ, sơ đồ điều khiển hệ thống bảo vệ
8. Tính chống sét, nối đất chống sét và nối đất an toàn cho người vận hành
và thiết bị.
9. Thiết kế các biện pháp tiết kiệm điện năng.
10. Thiết kế chiếu sáng cho công trình bao gồm: các hình thức chiếu sáng và
các loại chiếu sáng.
11. Hoàn tất hồ sơ thiết kế bao gồm các hồ sơ kĩ thuật, chế độ vận hành, bảo
dưỡng định kì hàng năm, bảo vệ hoà công, sơ đồ đi dây v.v
1.5. Các phương pháp xác định phụ tải điện
1.5.1. Xác định phụ tải tính toán
GVHD: Th.s Đặng Hồng Hải
SVTH : Nguyễn Đức Tại 5
Đồ án thiết kế cung cấp điện
Nguyên tắc chung để tính phụ tải của hệ thống điện là tính từ thiết bị cùng điện ngược

trở về nguồn.
Mục đích của việc tính toán phụ tải điện các điểm nút nhằm:
- Chọn tiết diện dây dẫn của lưới cung cấp và phân phối điện áp của trạm biến áp.
- Chọn số lượng và công suất máy biến áp cảu trạm biến áp.
- Chọn tiết diện thanh dẫn của thiết bị phân phối.
- Chọn các thiết bị bảo vẹ và chuyển mạch.
• Xác định phụ tải điện theo công suất đặt và hệ số nhu cầu k
nc
.
Phụ tải tính toán của nhóm thiêt bị có cùng chế độ làm việc được tính theo biểu thức
sau:
P
tt
= k
nc
.
∑
=
n
i 1
P
đi
(1.1)
Q
tt
= P
tt
. tgϕ (1.2)
S
tt

=
22
tttt
QP
+
=
ϕ
cos
tt
P
(1.3)
tgϕ - ứng với cosϕ, đặc trưng cho nhóm thiết bị trong các tài liệu tra cứu ở cẩm nang.
Nếu hệ số cosϕ của các thiết bị trong nhóm không giống nhau thì phải tính hệ số công
suất trung bình theo công thức:
cosϕ =
n
nn
PPP
PPP
+++
+++

cos coscos
21
2211
ϕϕϕ
(1.4)
Phụ tải tính toán ở điểm nút của hệ thống cung cấp điện được xác định bằng tổng phụ
tải tính toán của nhóm thiết bị nối đến điểm nút này có kể đến hệ số đồng thời, tức là
tính như sau:

S
tt
= k
đồng thời
2
1
2
1






+






∑∑
==
n
i
tti
n
i
tti
PP

(1.5)
Trong đó
∑
=
n
i
tti
P
1
: tổng phụ tải tác dụng tính toán của các nhóm thiết bị

∑
=
n
i
tti
Q
1
: tổng phụ tải phản kháng tính toán của nhóm thiết bị
k
đồng thời
: hệ số đồng thời, nó nằm trong giới hạn 0.85 ÷ 1.
• Xác định phụ tải điện theo cống suất tiêu hao điện năng trên một đơn vị
diện tích sản xuất.
Công thức tính: P
tt
= p
o
. F (1.6)
F - diện tích bố trí nhóm hộ tiêu thụ, [m

2
]
P
o
- suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản xuất là 1m
2
, đơn vị [kW/m
2
]
Suất phụ tải tính toán trên một đơn vị diện tích sản xuất phụ thuộc vào dạng sản xuất
và được phân tích theo số liệu thống kê.
Phương pháp này chỉ cho kết quả gần đúng. Nó được dùng để tính phụ tải các phân
xưởng có mật độ máy móc sản xuất phân bố tương đối đồng đều.
• Xác định phụ tải điện theo suất phụ tải cho 1 đơn vị sản phẩm.
GVHD: Th.s Đặng Hồng Hải
SVTH : Nguyễn Đức Tại 6
Đồ án thiết kế cung cấp điện
Đối với các hộ tiêu thụ có đồ thị phụ tải không đổi hoặc thay đổi ít, phụ tải tính toán
lấy bằng giá trị trung bình của ca phụ tải lớn nhất đó. Hệ số đóng điện của các hộ tiêu
thụ này lấy bằng 1, hệ số phụ tải thay đổi rất ít.
Đối với các hộ tiêu thụ có đồ thị phụ tải thực tế không thay đổi, phụ tải tính toán bằng
phụ tải trung bình và được xác dịnh theo suất tiêu hao trên một đơn vị sản phẩm khi
cho trước tổng sản phẩm sản xuất trong khoảng thời gian.
P
tt
= P
ca
=
ca
oca

T
WM .
(1.7)
Trong đó: M
ca
- số lượng sản phẩm sản xuất trong 1 ca
T
ca
- thời gian của ca phụ tải lớn nhất, [h]
W
o
- suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phảm: kWh/1 đơn vị sản
phẩm.
Khi biết W
o
và tổng sản phẩm sản xuất trong cả năm M của phân xưởng hay xí nghiệp,
phụ tải tính toán sẽ là:
P
tt
=
max
.
T
WM
o
(1.8)
T
max
- thời gian sử dụng công suất lớn nhất, giờ [h].

• Xác định phụ tải điện theo số thiết bị tiêu thụ điện năng hiệu quả.
Khi cần nâng cấp độn chính xác của phụ tải tính toán hoặc khi không có các số liệu
cần thiết để áp dụng các phương pháp tương đối đơn giản đã nêu ở trên thì ta dùng
phương pháp này.
Công thức tính như sau:
P
tt
= k
max
. P
ca
= k
max
. k
sd
. P
đm
(1.9)
hay P
tt
= k
nc
. P
đm
Cơ sở để xác định phụ tải tính toán là sử dụng phụ tải trung bình cực đại trong thời
gianT gần bằng 3T
o
(T ≈ 3T
o

; với T
o
≈ 10 phút do đó T ≈ 30 phút). Trên cơ sở đó,
người ta đã đưa ra công thức tính gần đúng và xây dựng đường cong
k
max
= f(k
cđ
, n
nc
) để xác định k
max
.
Vậy, một cách chính xác, có thể viết như sau:
P
tt (30)
= k
max(30)
. P
ca
(1.10)
Trong đó: P
tt(30)
- phụ tải tác dụng tính toán của nhóm thiết bị trong thời gian 30 phút
hay còn gọi là phụ tải cực đại nửa giờ.
P
tt(30)
công suất tác dụng trung bình của nhóm thiết bị ở ca phụ tải lớn nhất.
k
max (30)

- hệ số cực đại của công suất tác dụng ứng với thời gian trung bình 30 phút
được xác định theo đường cong:
k
max
= f(k
cđ
, n
nc
) (1.11)
Khi hằng số thời gian đốt nóng dây dẫn T
o
lớn hơn 10 phút nhiều thì phải tính lại k
max
với thời gian lớn hơn, khi đó:
GVHD: Th.s Đặng Hồng Hải
SVTH : Nguyễn Đức Tại 7
Đồ án thiết kế cung cấp điện
k
max,T>30ph
= 1 +
T
k
2
1
max
−
(1.12)
trong đó: k
max
- hệ số cực đại khi T = 30phút

khi đó công thức (5.10) sẽ là:
P
tt,T>30phút
= k
max,t>30phút
. P
ca
(1.13)
Ta chỉ có thể xác định phụ tải tính toán theo (1.10) và (1.13) khi số các thiết bị hiệu
quả của nhóm lớn hơn hoặc bằng4 (n
nc
≥ 4).
Phương pháp này cho kết quả tương đối chính xác vì khi xác định số thiết bị hiệu quả
ta đã xét tới hàng loạt các yếu tố quan trọng như ảnh hưởng của số lượng thiết bị trong
nhóm, số thiết bị có công suất lớn nhất cũng như sự khác nhau về chế độ làm việc của
chúng.

1.5.2. Tính một số phụ tải đặc biệt
• Tính phụ tải điện cho thiết bị điện một pha
Nếu trong mạng có các thiết bị điện 1 pha thì ta phải phân phối các thiết bị đó lên ba
pha của mạng sao cho mức độ không cân bằng trên các pha là nhỏ nhất. Khi đó:
Nếu tại điểm cung cấp phần công suất không cân bằng bé hơn 15% tổng công suất tại
điểm đó thì các thiết bị một pha được coi như thiết bị ba pha có công suất tương
đương.
Nếu phần công suất không cân bằng lớn hơn 15% tổng công suất các thiết bị ở điển
xét, thì phụ tải tính toán quy đổ về ba pha P
tt (3 pha)
của các thiết bị thiết bị một pha được
tính như sau:
- Trường hợp thiết bị một pha nối vào điện áp pha của mạng điện thì:

P
tt (3 pha)
= 3P
1 pha (max)
(1.14)
Với P
1 pha (max)
- tổng công suất các thiết bị một pha có pha phụ tải lớn nhất.
- Trường hợp thiết bị 1 pha nối vào điện áp dây của mạng thì:
P
tt (3pha)
=
3
. P
1 pha
(1.15)
Trường hợp trong mạng vừa có thiết bị một pha nối vào điện áp pha, vừa có thiết bị
điện một pha nối vào điện áp dây, thì ta phải quy đổi các thiết bị nối vào điện áp dây
thành thiết bị nối vào điện áp pha.
Phụ tải tính toán một pha bằng tổng phụ tải của thiết bị một pha nối vào điện áp pha và
phụ tải quy đổi của thiết bị một pha nối vào điện áp dây. Sau đó, ta sẽ tính phụ tải ba
pha bằng 3 lần phụ tải của pha có phụ tải lớn nhất.
• Tính phụ tải đỉnh nhọn
Phụ tải cực đại kéo dài trong thời gian từ 1 ÷ 2 giây thì gọi là phụ tải đỉnh nhọn, phụ
tải dỉnh nhọn thường được tính dưới dạng dòng điện đỉnh nhọn I
đn
. dòng điện này dùng
để kiểm tra độ lệch điện áp, chọn các thiết bị bảo vệ, tính toán tự lhởi động của động
cơ
- Đối với một má dòng điện dỉnh nhọn chính là dòng điện mở máy.

I
đn
= I
mm
= k
mm
. I
đm
(1.16)
Trong đó: k
mm
là bội số mở máy của động cơ;
GVHD: Th.s Đặng Hồng Hải
SVTH : Nguyễn Đức Tại 8
Đồ án thiết kế cung cấp điện
Khi không có số liệu chính xác thì bội số mở máy có thể lấy như sau: k
mm
= 5÷ 7
- Đối với động cơ điện một chiều hoặc động cơ không đồng bộ rôto dây quấn:
k
mm
= 2,5.
- Đối với máy biến áp và lò hồ quang k
mm
≥ 3(theo lí lịch máy)
- Đối với một nhóm máy, dòng điện đỉnh nhọn xuất hiện khi máy có dòng
điện mở máy lớn nhất trong nhóm mở máy, còn các máy khác hoạt động bình
thường. Do đó công thức tính như sau:
I
đn

= I
mm(max
+ (I
tt
- k
sd
I
đm(max)
) (1.17)
Trong đó: I
mm
- dòng diện mở máy lớn nhất trong các dòng điện mở máy của các
động cơ trong nhóm.
I
tt
- dòng điện tính toán của nhóm máy.
K
sd
- hệ số sử dụng của động cơcó dòng điện mở máy lớn nhất.
I
đm(max)
- dòng điện định mức của động cơ có dòng điện mở máy lớn nhất
đã quy đổi về chế độ làm việc dài hạn.
1.6. Các phương án cung cấp điện
1.6.1. Chọn điện áp định mức của mạng điện
Lựa chọn hợp lý cấp cách điện định mức là một trong những nhiệm vụ rất quan trọng
khi thiết kế cung cấp điện; bởi vì trị số điện áp ảnh hưởng trực tiếp đến các chỉ tiêu
kinh tế và kỹ thuật như vốn đầu tư, tổn thất điện năng, chi phí tổn thất kim loại màu,
chi pí vận hành
Trong thực tế, để sơ bộ xác định trị số điện áp người ta thường sử dụng một số công

thức thực nghiệm. Một số công thức như sau:
Công thức Still (Mỹ) : U = 4.34
Pl 16
+
, [KV] (1.18)
Trong đó, P - công suất cần truyền tải, [KM]
l - khoảng cách truyền tải, [km]
Công thức này cho kết quả tin cây ứng với l ≤ 250 km và S ≤ 60 MVA.
Khi khoảng cách lớn hơn và công suất truyền tải lớn hơn ta nên dùng công thức
Zalesski (Nga): U =
)015,01,0( lP
+
, [KV]; (1.19)
Ta cũng có thể tính theo công thức của Vaykert (Đức)
U = 3
S
= 0,5l ; [KV] (1.20)
S tính bằng [MVA] và l tính bằng [Km]
1.6.2. Chọn nguồn điện
Trong hệ thống cung cấp điện, nguồn điện nói chung có quan hệ mật thiết với: phụ tải,
cấp điện áp, sơ đồ cung cấp điện, bảo vệ, tự động hoá và chế độ vận hành. Do vậy,
phải xem xét toàn diện khi xác định nguồn điện. Khi có nhiều phương án thì việc chọn
nguồn điện phải dựa trên cơ sở thính toán và so sánh kinh tế - kỹ thuật.
Tuỳ theo quy mô của hệ thống cung cấp điện mà nguồn điện có thể là: nhà máy nhiệt
điện, thuỷ điện, trạm phát diezen, trạm biến áp khu vực, trạm biến áp trung gian hoặc
các trạm phân phối, và trạm biến áp phân xưởng.
GVHD: Th.s Đặng Hồng Hải
SVTH : Nguyễn Đức Tại 9
Đồ án thiết kế cung cấp điện
1.6.3. Sơ đồ mạng điện áp cao

Việc cung cấp điện năng ở điện áp cao của các xí nghiệp công nghiệp thực hiện qua
hai bộ phận sau:
- Bộ phận được nối đến nguồn cung cấp



Hình 6-1
Sơ đồ nối dây của trạm điện xí nghiệp với hệ thống năng lượng điện khi điện áp 6 ÷ 10
KV, với hai đường dây cung cấp đưa đến xí nghiệp
- Bộ phận trạm phân phố điện năng đến các thiết bị của xí nghiệp.
Nếu nhìn về sơ đồ phân phối điện áp cao, ta thường gặp hai dạng sau:
+ Dạng hình tia (hay còn gọi là dạng hình cây) - hình 6.1
+ Dạng phân nhánh (còn gọi là dạng trục chính) - hình 6.2
6-10kV
4,4kV
3c
3b
3a

Hình 6.1 Hình 6.2
1.6.4. Sơ đồ mạng điện áp thấp
1.6.5. Kết cấu mạng điện
1.7. Trạm biến áp
1.7.1. Khái quát và phân loại
Trạm biến áp dùng để biến đổi điện năng từ cấp điện áp này sang cấp điện áp khác.
Nó đóng vai trò rất quan trọng trong hệ thống cung cấp điện. Theo nhiệm vụ, người ta
phân trạm biến áp ra làm hai loại:
GVHD: Th.s Đặng Hồng Hải
SVTH : Nguyễn Đức Tại 10
Đồ án thiết kế cung cấp điện

- Trạm biến áp trung gian hay còn gọi là trạm biến áp chính: Trạm này nhận điện từ hệ
thống điện có điện áp 35KV
÷
220KV biến đổi thành điện áp 10KV hay 6KV. Cá biệt
có khi xuống tới 0,4KV.
- Trạm biến áp phân xưởng: trạm này nhận điện từ trạm biến áp trung gian biến đổi
thành các cấp điện áp thích hợp phục vụ phân xưởng. Phía sơ cấp thường là 10Kv,
6KV, hoặc 15KV, 35KV, còn phía thứ cấp có các loại điện áp 220/127V, 380/220V
hoặc 660V.
Về phương diện cấu trúc người ta chia ra trạm ngoài trời và trạm trong nhà:
- Trạm biến áp ngoài trời : các thiết bị phía điện áp cao đều đặt ngoài trời, còn phần
phân phối điện áp thấp thì đặt trong nhà hoặc đặt trong các tủ sắt chế tạo sẵn chuyên
dùng để phân phối phần hạ thế.
- Trạm biến áp trong nhà: ở trạm này tất cả các thiết bị điện đều đặt trong nhà
1.7.2. Chọn vị trí, số lượng và công suất của trạm
Khi chọn vị trí , số lượng trạm biến áp trong xí nghiệp cần phải so sánh kinh tế và
kỹ thuật.
Nhìn chung, vị trí của trạm biến áp phải thoả mãn những yêu cầu sau đây:
- Gần trung tâm phụ tải, thuận tiện cho nguồn cung cấp điện đưa đến.
- An toàn, liên tục cung cấp điện.
- Thao tác vận hành và quản lý dễ dàng.
- Tiết kiệm vốn đầu tư và chi phí vận hành hàng năm bế nhất.
- Ngoai ra nếu có yêu cầu đặc biệt như có khí ăn mòn, bụi băm nhiều, môi trường
dễ cháy cũng cần lưu ý.
Khi xác định số lượng trạm biến áp của xí nghiệp, số lượng và công suất trạm biến
áp trong một trạm chúng ta cần chú ý đên mức độ tập trung hay phân tán của phụ tải
trong xí nghiệp và tính chất quan trọng của tải về phương diện cung cấp điện. Muốn
vậy chúng ta phải tiến hành nghiên cứu:
- Đồ thị phụ tải hàng ngày, xác định cho một ngày làm việc bình thường và xác định
cho một ngày nghỉ, ở mùa nắng và mùa mưa, hoặc mùa hè và mùa đông.

- Đồ thị phụ tải hàng năm; tính theo thời gian là 12 tháng hoặc số lượng giờ trong một
năm
Số lượng và công suất của máy biến áp được xác định theo các tiêu chuẩn kinh tế
- kỹ thuật sau đây:
- An toàn liên tục cung cấp điện.
- Vốn đầu tư bé nhát
- Chi phí vận hành hàng năm là bé nhất.
- Tiêu tốn kim loại màu ít nhất.
- Các thiết bị và khí cụ điện phải được nhập dẽ dàng
- Dung lượng của máy biến ảptong một xí nghịêp nên đồng nhất, ít chủng loại để giảm
số lượng và dung lượng máy biến áp dự phòng.
- Sơ đồ nối dây của trạm nên đơn giản, chú ý đến sự phát triển của phụ tải sau này.
GVHD: Th.s Đặng Hồng Hải
SVTH : Nguyễn Đức Tại 11
Đồ án thiết kế cung cấp điện
1.7.3. Sơ đồ nối dây của trạm trạm biến áp
Sơ đồ nối dây của trạm biến áp phải thoả mãn các điều kiện sau:
- Đảm bảo liên tục cung cấp điện theo yêu cầu của phụ tải.
- Sơ đồ nối dây rõ ràng, thuận tiện trong vận hành và sửa chữa lúc sự cố.
- An toàn lúc vận hành và sửa chữa.
- Hợp lý về kinh tế, trên cơ sở đảm bảo các yêu cầu về kỹ thuật.
• Trạm hạ áp trung gian hay trạm hạ áp chính.
Sơ đồ nối dây phía sơ cấp phụ thuộc vào nhiều thông số: điện áp cung cấp đưa đến,
công suất và số lượng máy biến áp, chế độ làm việc và mức độ bảo đảm yêu cầu của
hộ tiêu thụ, có trạm phát điện riêng không, sơ đồ phân phối ở bên trong xí nghiệp. Do
vậy có rất nhiều phương án để giải quyết và cũng rất khó để chọn được phương án thoả
mãn đầy đủ các yêu cầu nêu trên.
Thông thường, các trạm này được thực hiện theo dạng sau:
- Nối đến hệ thống năng lượng bằng một hay hai lộ, với điện áp định mức bao gồm
giữa 15, 35 và 110 KV.

- Phía điện áp từ hệ thông đưa đến, người ta dùng sơ đồ không có thanh cái.
- Phía điện áp thứ cấp người ta dùng sơ đồ nối thanh cái đơn hay kép.
- Số lượng máy biến áp được biến thiên giữa một, ba và thông dụng nhất là trạm với
hai máy biến áp.
• Trạm phân phối chính
Đối với trạm này, ta chấp hành sơ đồ thanh cái có phân đoạn. Người ta nối thanh
cái của trạm phân phối chính với các trạm điện của hệ thống năng lượng và nối với các
nhà máy điện của địa phương hoặc tổ máy phát riêng. Khi các nguồn điện nối đến
thanh cái của trạm này lớn và nhiều nguồn thi ta phải tìm các phương án để giới hạn
dòng điện ngắn mạch; nếu các nguồn này xét ra ảnh hưởng lớn đến tính ổn định của
các khí cụ và thiết bi phía sau thì chúng ta sẽ nối mỗi lộ qua một cuộn kháng điện.
• Trạm phân phối trung gian hay còn được gọi là điểm phân phối
Đối với các xí nghiệp có nhiều xưởng nằm giải rác và phân tán thì theo tiêu chuẩn
kinh tế - kỹ thuật, có khi các trạm biến áp phân xưởng không được cung cấp trực tiếp
từ trạm phân phối chính mà từ một trạm phân phối trung gian vì như vậy sẽ giảm được
tiêu tốn kim loại màu đối với dây dẫn và sẽ làm đơn giản hoá sơ đồ của trạm phân phối
chính .
Việc nối giữa trạm phân phối trung gian với trạm phân phối chính sẽ được thực
hiện qua trung gian giữa các đường dây chính đi từ trạm phân phối chính đến trạm
phân phối trung gian.
• Trạm hạ áp phân xưởng.
Thông thường, sự cung cấp năng lưọng điện cho trạm hạ áp phân xưởng thực hiện
ở cấp điện áp 6
÷
15 KV. Trạm này được trang bị với hai hay nhiều máy biến áp. ở phía
sơ cấp, người ta dùng sơ đồ rất đơn giản là sơ đồ khối. Người ta chấp nhận sơ đồ thanh
cái chỉ khi số lượng máy biến áp lớn (ít nhất là 3 máy).
- Trạm hạ áp với một máy biến áp
GVHD: Th.s Đặng Hồng Hải
SVTH : Nguyễn Đức Tại 12

Đồ án thiết kế cung cấp điện
Để giảm bớt số lượng máy biến áp dự trữ cho trạm thì các trạm hạ áp phân xưởng
nên dùng ít chủng loại máy biến áp.
Nên nối máy biến áp với đường dây cung cấp điện qua dao cách ly và máy cắt điện.
Do máy cắt điện khá đắt và khó bố trí ở trạm nên phạm vi sử dụng được giới hạn trong
những trường hợp mà người ta không thể áp dụng những biện pháp sau:
+ Nối qua dao cách ly và cầu chì.
+ Nối qua dao cách ly, cầu chì việc tổ hợp cầu chì và máy cắt phụ tải tạo nên tính
đảm bảo cao giống như máy cắt nhưng giảm được vốn đầu tư cho trạm. Vì bộ phận
dập tắt hồ quang của máy cắt phụ tải có cấu tạo đơn giản nên máy cắt phụ tải chỉ đóng
cắt được dòng điện phụ tải, còn cắt dòng điện ngắn mạch do cầu chì đảm nhiệm.
- Trạm hạ áp với nhiều máy biến áp phục vụ cho tất cả các loại hộ dùng điện. Sơ đồ
nối dây của nó khác nhau tuỳ theo số lượng của máy biến áp , tuỳ mức độ an toàn yêu
cầu và tuỳ theo việc có hay không có những hộ tiêu thụ ở phía điện áp sơ cấp đưa đến.
Đối với trạm hạ áp phân xưởng có số máy biến thế nhiều hơn hai, thì thông thường
phía điện áp cao, người ta dùng sơ đồ thanh cái đơn và có phân đoạn. Việc sử dụng
thanh cái kép là rất hiếm .
1.7.4. Cấu trúc của trạm
Đối với trạm hạ áp phân xưởng, khi thiết kế phải luôn có cách nhìn giới hạn đến tối
thiểu các trang thiết bị điện và các vật liệu tiêu dùng trong việc lắp ráp và xây dựng vì
như vậy giảm được vốn đầu tư đối với xây dựng trạm. Trong một số trường hợp chúng
ta phải đảm bảo khả năng phát triển các trang thiết bị phân phối về sau này. Tương tự,
chúng ta phải tôn trọng tất cả các quy định , quy tắc quy phạm về cấu trúc trạm điện,
phải am hiểu và tôn trọng quy phạm về vận hành, về an toàn và về hoả hoạn
Để thoả mãn những điều kiện kỹ thuật nêu trên , thì ngoài việc thiết kế đúng, đạt
được chất lượng xây dựng và lắp ráp trạm, thì còn phải :
- Lựa chọn đúng trang thiết bị điện tuỳ theo các tham số về điện mà ta biết, phải lắp
ráp trạm đúng quy phạm và đúng với tất cả các yêu cầu vận hành thuận tiện.
- Phải tôn trọng khoảng cách giữa các pha và giữa các phần dẫn điện đến cấu trúc
nối đất và xung quanh.

- Khả năng loại nhanh hoả hoạn và các sự cố xảy ra ở trang bị điện.
- Thuận tiện trong thao tác và trong vận chuyển các trang thiết bị điện để lắp ráp và
sửa chữa, túc là phải đảm bảo các kích thước cần thiết của các lối đi và các hành lang.
- Phải thực hiện nối đất bảo vệ.
- Phải xử dụng các tín hiệu cần thiết
1.7.5. Vận hành trạm biến áp
Thực hiện thao tác máy cắt điện và dao cách ly phải tôn trọng các thứ tự sau:
- Đóng đường dây cung cấp điện:
+ Đóng dao cách ly thanh cái.
+ Đóng dao cách ly đường dây.
+ Đóng máy cắt điện.
GVHD: Th.s Đặng Hồng Hải
SVTH : Nguyễn Đức Tại 13
Đồ án thiết kế cung cấp điện
- Mở đường dây cung cấp điện.
+ Mở máy cắt điện.
+ Mở dao cách ly đường dây.
+ Mở dao cách ly thanh cái.
- Đóng máy biến áp ba dây quấn:
+ Đóng dao cách ly thanh cái trên phần điện áp cao, phần điện áp trung và phần điện
áp thấp.
+ Đóng máy cắt điện phía cuộn dây cao, trung, hạ áp.
- Mở máy biến áp ba dây quấn:
+ Mở máy cắt điện trên phần điện áp hạ, điện áp trung và điện áp cao.
+ Mở dao cách ly thanh cái trên phần điện áp hạ, điện áp trung và điện áp cao.
- Trình tự thao tác để đưa máy cắt điện của đường dây cáp 6 KV ra khỏi lưới để sửa
chữa:
+ Mở máy cắt điện.
+ Mở dao cách ly lộ phủ tải.
+ Mở dao cách ly thanh cái.

Các trường hợp khác làm tương tự.
1.8. Tính toán ngắn mạch
Ngắn mạch là hệ thống các pha chập nhau hay nói cách khác đó là hiên tượng mạch
điện bị nối tắt qua một tổng trở rất nhỏ có thể coi là bằng không.Vì vậy các phần tử
trong hệ thống cung cấp điện phải được tính toán và lựa chọn sao cho không những
làm việc tốt mà còn có thể chịu đựng được trạng thái sự cố trong giới hạn quy định cho
phép.
1.8.1 Tính toán ngắn mạch bằng phương pháp xếp chồng riêng sự cố lên tình
trạng trước lúc ngắn mạch
Điều kiện ngắn mạch 3 pha sẽ không thay đổi nếu tại điểm ngắn mạch ta đặt hai sức
điện động bằng nhau nhưng ngược pha. Trị số của chúng nói chung nấy tuỳ ý nhưng
thường lấy bằng điện áp của điểm ngắn mạch trước lúc xẩy ra ngắn mạch nếu sức điện
động của các máy phát điện trong sơ đồ là của tình trạng trước lúc ngắn mach sẽ là sự
xếp chồng của hai tình trạng: một tình trạng là sét đến tất cả các sức điện động và sức
điện động được phụ thêm có giá trị dương U
ko
đặt tại điểm ngắn mạch, tình trạng thứ
hai là sét đến tất cả các sức điện động và sức điện động được phụ thêm có giá trị âm
U
ko
đặt tại điểm ngắn mạch tình trạng này gọi là tình trạng riêng sự cố lúc đó ta sẽ tính
được thành phần dòng điện và điện áp sự cố khi ngắn mạch (I
sự cố
,U
su cố
).
Các dòng điện và điện áp thực tế khi ngắn mạch 3 pha là sự xếp chồng của các giá trị
số trước khi sự cố tìm được trong tình trạng riêng sự cố, tức là
I = I
o

+ I
sự cố
U = U
o
+ U
sự cố
GVHD: Th.s Đặng Hồng Hải
SVTH : Nguyễn Đức Tại 14
Đồ án thiết kế cung cấp điện
ở đây U < U
o
tức là U
sự cố
< 0. Từ đây ta thấy nếu nhìn về dòng điện thì dòng điện sự cố
ở máy phát điện (dòng I
sự cố
) sẽ cùng chiều với dòng điện I
o
còn trong các nhánh khác
thì cùng chiều hay khác chiều với dòng điện I
o
.
Vậy dùng nguyên lý xếp chồng ở dạng này có lợi khi tình trạng trước khi sự cố là đã
biết vì lúc đó chỉ cần tính đơn giản của tình trạng riêng sự cố.
1.8.2 Tính toán ngắn mạch bằng phương pháp sử dụng tổng trở (hay tổng dẫn) đầu
vào và tổng trở (hay tổng dẫn) tương hỗ
Giả sử một hệ thống điện có n máy phát điện với các sức điện động là : E
1
,E
2

…,E
n
theo
nguyên lý sếp chồng thì dòng điện phát ra bởi các máy phát điện, trong nhánh máy
phát điện một sẽ là:

nn
n
n
n
EYEYEY
Z
E
Z
E
Z
E
IIII * **
1212111
112
2
11
1
112111
−−−=−−−=−−=
(1.21)
ở đây: I
1
là dòng điện trong nhánh máy phát một
I

11
là dòng điện trong nhánh máy phát một chỉ do sưc điện động E
1
sinh ra lúc
các sức điện đông khác bằng không (nhưng vẫn giữ lại điện kháng )
I
11
,I
12
,…,I
1n
là dòng điện trong nhánh máy phát điện một lần lượt do sức điện
động 2,…n, sinh ra khi các sức điện động khác bằng không.
Z
11
,Y
1
: tổng trở hay tổng dẫn đầu vào của máy phát điện một
Z
12
,Y
12
: tổng trở hay tổng dẫn tương hỗ giữa máy điện một và máy điện hai.
Cách tính các tổng trở tổng dẫn, tổng trở đầu vào Z
11
,Y
11
và các tổng trở và tổng dẫn
tương hỗ Z
12

,Z
13
…,Y
12
,Y
13
… ta căn cứ vào định nghĩa
11
11
11
1
11
1
,
* Z
Y
Ij
E
Z
==
;
12
12
12
2
12
1
,
* Z
Y

Ij
E
Z ==
(1.22)
Chú ý : Z
12
=Z
21
, Z
1n
=Z
n1
Y
12
=Y
21
,Y
1n
=Y
n1
1.8.3. Tính dòng điện ngắn mạch 3 pha đối xứng bằng cách dùng ma trận tổng dẫn
của thanh góp
Chúng ta khảo sát thanh góp tức là chúng ta vừa khảo sát các thanh góp của hệ thống
vừa khảo sát các nút ở phía sau các điện kháng của máy phát theo phương phát điện
thế vủa các nút,ta có thể viết cho mỗi một thanh góp tham số là
Y
jj
*U
j
-

n
j 1
=
Σ
Y
kj
*U
k
=I
j
(j
≠
k). (1.23)
ở đây : Y
kj
là tổng dẫn tương hỗ giữa thanh góp k và thanh góp j
U
jj
là tổng dẫn đầu vào nút j
U
k
và U
j
là điện áp của thanh góp k và j đối với nút chuẩn đã chọn.
I
j
là dòng điện được đưa vào nút j
Phụ tải là tuyến tính được thay bằng tổng trở ta có thể viết được
GVHD: Th.s Đặng Hồng Hải
SVTH : Nguyễn Đức Tại 15

G
I
0
G
I
0
G
I
0
Đồ án thiết kế cung cấp điện
Trong đó: Sức điện động của máy phát điện là E
Gi
và điện áp của thanh góp hộ tiêu
thụ là U
S
đều biết được
Giả sử sự cố ở nút k và loại trừ các thanh góp không tham gia vào sự cố ngắn mạch ta
được
Dùng phương pháp Gauss tao có hệ số a
ij
mới kí hiệu a
ij
đã được tính :
 
ji
cu
ij
moi
ij
baaa

11
1
*−=
Nếu đặt i = m, j = n và trị số một chính là I đồng thời thay hệ số a vào tổng dẫn Y
Vậy
kkkngm
UYI *
'
)3(
=
(1.24)
Trong đó: Y
'
kk
là số hạng đường chéo của ma trận tổng dẫn của thanh cái nhận
được sau khi loại trừ các thanh góp không tham gia vào ngắn mạch
Sự góp phần của mỗi máy phát có thể biểu diễn rõ theo cách viết sau.
∑
=
Gikingm
EYI *
)3(
(1.25)
áp dụng định luật kirchoff 1 ta có:
Gikikkkngm
EYUYI
∑
==
**
')3(

(1.26)
1.9. Lựa chọn các phần tử trong hệ thống cung cấp điện
1.9.1. Đặt vấn đề
Trong hệ thống vận hành các khí cụ điện, sứ cách điện, khí cụ điện và các bộ
phận khác có thể ở ba chế độ cơ bản:
- chế độ làm việc lâu dài sẽ làm việc tin cậy nếu chúng được chọn đúng giá trị
dòng điện và điện áp định mức.
- chế độ quá tải .dòng điện chạy qua lớn hơn dòng định mức vậy để đảm bảo hoạt
động tin vậy phảI quy định giá trị và thời gian dòng điện áp tăng cao không
vươt quá gới hạn cho phép.
- chế độ ngắn mạch lựa chọn đúng theo điều kiện ổn định động và ổn định nhiệt.

1.9.2. Các phương pháp chọn các khí cụ, thiết bị điện các phần có dòng điện
chạy qua
- Chọn theo điều kiện làm việc lâu dài
- Chọn theo điện áp định mức :điện áp định mức của khí cụ được nghi trên
nhãn hay lý lịch máy phù hợp với độ cách điện của nó
- Chọn theo dòng điện định mức :phải đảm bảo dòng điện mức của khí cụ
điện lớn hơn hoặc bằng dòng điện cực đại của máy điện I
Ivmax
1.9.3. Lựa chọn và kiểm tra máy cắt phụ tải
GVHD: Th.s Đặng Hồng Hải
SVTH : Nguyễn Đức Tại 16
Đồ án thiết kế cung cấp điện
1.9.4. Lựa chọn và kiểm tra dao cách ly
Dao cách ly được chọn treo điều kiện định mức chúng đươc kiểm tra theo điều kiên ổn
định lực điện động và ổn định nhiệt
1.9.5. Lựa chọn và kiểm tra cầu chì
- Cầu chì dùng để bao vệ ngắn mạch vì vậy dòng điện chọn theo điện áp
định mức, dòng điện định mức và dòng điện cắt định mức

1.9.6. Lựa chọn và kiểm tra sứ cách điện
Có tác dụng làm giá đỡ và cách điện giữa các thiết bị có hai loại là sứ đỡ hay sứ
xuyên
Tuỳ theo chất lương cảu vật liệu làm sứ mỗi loại sứ chịu được một lực phá hỏng
khác nhau
1.9.7. Lựa chọn và kiểm tra thanh dẫn
Thường sử dụng thanh dẫn nhôm đồng thép trong các thiết bị phân phối điện
năng
- Tiết diện dây dẫn chọn theo mật độ dòng điện kinh tế
- Tiết diện dây dẫn chọn theo điều kiện phát nóng
- Kiểm tra dây dẫn theo điều kiện ổn định động
1.9.8. Lựa chọn và kiểm tra tiết diện cáp và dây cáp
- Lựa chọn tiết diện theo điều kiện phát nóng
- Lựa chọn tiết diện cáp và dây cáp theo tổn thất điện áp cho phép
+ Xác định tiết diện khi toàn bộ đường dây cùng một tiết diện
+ Xác định tiết diện theo điều kiện dòng điện không đổi
+ Xác định tiết diện theo điều kiện phí tổn kim loại màu ít nhất
1.9.9. Lựa chọn và kiểm tra kháng điện
Cuộn kháng là cuộn dây không lõi thép điện kháng lớn hơn rất nhiều so với điện
trở tác dụng và dùng để hạn chế dòng ngắn mạch dòng khởi động cơ.
Chọn cuộn kháng theo diện áp định mức, dòng điện định mức, kiểm tra theo ổn
định động và ổn định nhiệt.
1.9.10. Lựa chọn và kiểm tra máy biến áp dòng
1.9.11. Lựa chọn và kiểm tra máy biến điện áp
1.10. Chống sét và nối đất
1.10.1. Quá điện áp thiên nhiên và đặc tính của sét
Sét là sự phóng điện trong khí quyển giữa các đám mây và đất ,giữa các đám
mây mang điện trái dấu các đám mây mang điện là do kết quả của sự phân tích các
đặc tính trái dấu và tập trung chúng trong các phần khác nhau của đám mây vì vậy mây
và đất tạo thành một tụ điện ,phần trên của đám mây tích điện dương ,còn phần dưới

của đám mây tích điện tích âm.
1.10.2. Bảo vệ chống sét đánh trực tiếp đối với trạm biến áp và vùng bảo vệ
Biện pháp tốt nhất bảo vệ sét đánh tốt nhất là dùng cột thu lôi
Khi có một đám mây đI qua đỉnh của cột thu lôi (có chiều cao so với đất và có điện thế
đối với đất xem như bằng không). Nhờ cảm ứng tích điện làm đỉnh của cột thu lôi sẽ
GVHD: Th.s Đặng Hồng Hải
SVTH : Nguyễn Đức Tại 17
Đồ án thiết kế cung cấp điện
nạp môt điện tích dương và tạo nên một kênh phóng điện từ đầu cột thu lôi đến đám
mây tích điện âm tạo thành dòng điện từ đám mây suống đất và gọi là set đánh .
Phạm vi bảo vệ của cột thu lôi là hình nón có tiết diện ngang là hình tròn ở độ
cao h
x
có bán kính R
x
ở độ cao:
x
x x
2 h
h < h , R =1,5.h.(1- ).p
3 0,8.h
ở độ cao:
x
x x
2 h
h > h , R =0,75.h.(1- ).p
3 h
(2.27)
1.10.3. Bảo vệ chóng sét đường dây tải điện
- Để bảo vệ choóng sét cho đường dây ta cheo dây chống sét trên toàn bộ

tuyến đường dây đây là biện pháp tốt nhất song rất tốn kém vì vậy nó chỉ được
sử dùng cho các đường dây 110 KV
÷
220 KVcột sắt và cột bê tông cốt sắt
- Tuỳ theo cách bố trí dây mà cần một dây hay hai dây chống sét các dây
chống sét được treo ở bên trên đường dây tảo điện sao cho dây dẫn của cả 3 pha
đều nằm trong phạm vi bảo vệ của dây chống sét.
1.10.4. Bảo vệ chống sét từ đường dây truyền vào trạm
Các đường dây trên không dù có được bảo vệ chống sét hay không thì các thiết
bị điện có nối với chúng đều phai chịu tac dụng của sang sét truyền từ đường dây đến,
biên độ của quá điện áp khí quyển có thể lớn hơn điện áp cách điện của thiết bị và làm
chọc thủng cách điện của thiết bị. Vì vậy cần phải dùng các thiết bị để giảm biên độ
sóng quá áp đến trị số an toàn cho cách điện.
Thường dùng là chống sét van (csv) kết hợp với chống sét ống (cso) và khe hở
phóng điện.
1.11. Bảo vệ rơ le trong hệ thống cung cấp điện
1.11.1. Những vấn đề chung
Các hệ thống điện hiện đại không thể làn việc bình thường nếu thiếu thiết bị bảo
vệ rơ le. Bảo vệ rơle theo rõi liên tục tình trạng và chế độ làm việc của tất cả các phần
tử của hệ thống điện. Khi suất hiện sự cố, bảo vệ rơ le phát hiện và cắt phần hư hỏng
loại nó ra khỏi mạng điện nhờ các máy cắt.
Sự cố làm rối loạn sự hoạt động bình thường của hệ thống điện nói chung và của
hộ tieu thụ nói riêng còn các chế độ làm việc không bình thường có thể tạo nguy cơ
suất hiện sự cố vì vậy cần có rơ le để bảo vệ.
1.11.2. Những loại bảo vệ chính bằng rơ le
• Bảo vệ dòng điện
• Bảo vệ điện áp
• Bảo vệ điện áp cự tiểu
• Bảo vệ điện áp cực đại
• Bảo vệ có hướng

GVHD: Th.s Đặng Hồng Hải
SVTH : Nguyễn Đức Tại 18
Đồ án thiết kế cung cấp điện
• Bảo vệ khoảng cách
• Bảo vệ bằng bộ lọc
• Bảo vệ tần số cao
• Bảo vệ bằng rơ le nhiệt
• Bảo vệ bằng rơ le khí (còn gọi là rơ le hơi)
1.12. Tiết kiệm điện năng và nâng cao hệ số cosϕ
1.12.1. đặt vấn đề
Điện năng là năng lượng chủ yếu của các xí nghiệp công nghiệp. Các xí nghiệp
này tiêu thụ khoảng trên 70% tổng số điện năng được sản xuất ra, vì thế vấn đề sử
dụng hợp lý và tiết kiệm điện năng trong các xí nghiệp có ý nghĩa rất lớn.
Hệ số công suất cosϕ của các xí nghiệp nước ta hiện nay nói chung còn thấp
(khoảng 0,6 - 0.7), ta cần phấn đấu để nâng cao dần lên (đến trên 0.9).
1.12.2. các biện pháp nâng cao hệ số công suất cos
ϕ

• Nâng cao hệ số công suất cosϕ tự nhiên.
Nâng cao hệ số công suất cosϕ tự nhiên là tìm các biện pháp để các hộ dùng
điện giảm bớt được lượng công suất phản kháng Q tiêu thụ như áp dụng các công nghệ
tiên tiến, sử dụng hợp lý các thiết bị điện…
• Thay đổi và cải tiến quy trình công nghệ để các thiết bị điện làm việc ở chế độ
hợp lý nhất.
Căn cứ vào điều kiện cụ thể cần sắp xếp quy trình công nghệ một cách hợp lý
nhất. Việc giảm bớt những động tác và áp dụng các phương pháp gia công tiên tiến…
đều đưa tới hiệu quả tiết kiệm điện, giảm bớt điện năng tiêu thụ cho một đơn vị sản
phẩm.
• Thay thế động cơ không đồng bộ làm việc non tải bằng động cơ có công suất
nhỏ hơn.

• Giảm điện áp của những động cơ làm việc non tải.
Công suất phản kháng mà động cơ không đồng bộ tiêu thụ được tính như sau:
fV
U
kQ
µ
2
=
(1.28)
Trong đó: k: là hằng số;
U: điện áp trên cực động cơ;

µ
: hệ số dẫn từ ;
f: tần số của dòng điện;
V: thể tích mạch từ.
Từ biểu thức (1.28) chúng ta thấy rằng công suất phản kháng Q tỉ lệ với bình
phương điện áp U, vì vậy nếu ta giảm U thì Q giảm đi rõ dệt và do đó cosϕ của động
cơ được nâng lên.
• Hạn chế động cơ chạy không tải
Biện pháp hạn chế động cơ chạy không tải được thực hiện theo hai hướng:
GVHD: Th.s Đặng Hồng Hải
SVTH : Nguyễn Đức Tại 19
Đồ án thiết kế cung cấp điện
- Hướng thứ nhất là vận động công nhân hợp lý hoá các thao tác hạn chế đến mức
thấp nhất thời gian máy chạy không tải.
- Hướng thứ hai là đặt bộ hạn chế chạy không tải trong sơ đồ khống chế động cơ.
Thông thường nếu động cơ chạy không tải thì thời gian chỉnh định t
0

- nào đó thì động cơ bị cắt ra khỏi mạng.
• Dùng động cơ đồng bộ thay thế động sơ không đồng bộ.
- Vì động cơ đồng bộ có những ưu điểm rõ dệt so với động cơ không đồng bộ.
- Hệ số công suất cao, khi cần có thể làm việc ở chế độ quá độ quá kích từ
để trở thành một máy bù cung cấp thêm công suất phản kháng cho mạng.
- Nâng cao chất lượng sửa chữa động cơ.
Thay thế những máy biến áp làm việc non tải bằng những máy biến áp có dung
lượng nhỏ hơn.
Máy biến áp là một trong những máy điện tiêu thụ nhiều công suất phản kháng
(sau động cơ không đồng bộ ). Vì vậy, trong tương lai tương đối dài mà hệ số phụ tải
của máy biến áp không có khả năng vượt quá 0.3 thì nên thay nó bằng máy có dung
lượng nhỏ hơn.
• Dùng phương pháp bù công suất phản kháng để nâng cao hệ số cosϕ
Nói chung hệ số cosϕ tự nhiên của các xý nghiệp cao nhất cũng không đạt tới
0.9 (thường vào 0.7
÷
0.8) vì thế ở các xí nghiệp hiện đại bao giờ cũng phải đặt thiết bị
bù.
- Đương lượng công suất phản kháng
Đương lượng của công suất phản kháng K
kt
là lương công suất tác dụng(KW)
tiết kiệm được khi bù KVAR công suất phản kháng .
Như vậy nếu biết được K
kt
và lượng công suất bù Q
bù
thì chúng ta tính được công suất
tác dụng tiết kiệm đươc do bù là :
P

tiết kiệm
=K
kt
.Q
bù
(1.29)
- Xác định dung lượng bù
Dung lượng bù được xác định theo công thức sau:
Q
bù
= P(tgϕ
1
- tgϕ
2
)
α
,KVAR (1.30)
Trong đó P - phụ tải tính toán củ hộ tiêu thụ điện, KW;
ϕ
1
- góc ứng với hệ số công suất trung bình (cosϕ
1
) trước khi bù ;
ϕ
2
- góc ứng với hệ số công suất (cosϕ
2
) muốn đạt được sau khi bù.
- Chọn thiết bị bù
Thiết bị bù phải được chọn trên cơ sở tính toán so sánh về kinh tế kỹ thuật .

Tụ điện là loại thiết bị điện tĩnh, làm việc với dòng điện vượt trước điện áp, do đó có
thể sinh ra công suất phản kháng Q cung cấp cho mạng.
Máy bù đồng bộ: ở chế độ quá kích thích máy bù sản suất ra công suất phản
kháng cung cấp cho mạng, ở chế độ thiếu kích thích máy bù tiêu thụ công suất phản
kháng của mạng.

1.13. Chiếu sáng trong công nghiệp
GVHD: Th.s Đặng Hồng Hải
SVTH : Nguyễn Đức Tại 20
Đồ án thiết kế cung cấp điện
1.13.1. Khái niệm về ánh sáng
ánh sáng là những bức xạ điện từ có chiều dài sang lằm giữa khoảng 400 và 760 nm
hay m
µ
, mà mắt con người có thể cảm nhận trực tiếp đó là ánh sáng nhìn thấy gọi đơn
giản là ánh sáng.
1.13.2. Dụng cụ chiếu sáng
- Đèn điện với dây tóc nóng sáng còn gọi cung nóng
- Những bóng đèn với khí trơ
- Những bóng hơi natri
- Những bóng đèn với hơi thuỷ ngân
- Đèn huỳnh quang
- Các đèn dụa trên cơ sở hồ quang điện
1.13.3. Những điều kiện của chiếu sáng tốt
- Độ rọi phải đảm bảo, tức là bề mặt làm việc và môi trường nhìn thấy phải
thoả mãn độ chói để cho mắt có thể phân biệt các chi tiết cần thiết một cách rõ
ràng và không bị mệt mỏi.
- Quang thông xác định sự che tối và tỷ lệ của độ chói cần phai được định
hướng sao cho mắt người thu nhận được hình ảnh rõ ràng về hình dáng và chung
quanh của mục tiêu mà ta nhìn

- ánh sáng cần phải được thoả mãn đồng đều
- Màu của ánh sáng cần phải thích hợp với dạng lao động được tiến hành.
- Việc bố trí dặt các đèn và độ chói của đèn phải chọn sao cho mắt người ta
không bị mệt mỏi ro chiếu sáng trực tiếp hay ánh sáng phản xạ.
- Trong một số trường hợp nhất định, cần phải có nhưng đèn an toàn, bố trí
sao cho trong trường hợp ánh sáng chung bị ngắt, thì hệ thống đèn an toàn phải
có khả năng tạo cho mỗi người có thể tìm thấy con đường để thoát khỏi khu vực
ra ngoài. độ rọi an toàn không được bé hơn 0.3 l
x
.

GVHD: Th.s Đặng Hồng Hải
SVTH : Nguyễn Đức Tại 21
Đồ án thiết kế cung cấp điện
Chương 2: XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI ĐIỆN CỦA XÍ NGHIỆP
2.1. Tổng quan về công trình cần thiết kế cấp điện
Thiết kế cung cấp điện cho một xí nghiệp công nghiệp gồm có 7 phân xưởng:
- Thời gian sử dụng công suất cực đại là: T
M
=5100h.
- Phụ tải loại I và II chiếm 75%.
- Hao tổn điện áp cho phép trong mạng hạ áp = 5%.
k
dt
: là hệ số đồng thời núi lên mức độ hoạt động đồng thời của các thiết bị trong phân
xưởng.Ta chọn k
đt
=0,85
2.1.1.Xác định phụ tải tính toán của phân xưởng V theo phương pháp số thiết bị
tiêu thụ điện năng hiệu quả

*Phụ tải động lực
Xác định hệ số sử dụng tổng hợp của phân xưởng theo biểu thức


sdtb
k
=
∑
∑
i
isdi
P
Pk
=
5,41041045,6
5.4.67,010.37,04.66,010.41,05,6.62,0
+++++
++++
= 0,5
Xác định hệ số công suất trung bình của toàn phân xưởng
tb
cs
ϕ
=
∑
∑
i
ii
P
P.cos

ϕ
=
5,41041045,6
5.4.73,010.8,04.77,010.65,05,6.73,0
+++++
++++
= 0,73
Ta có: n=5, n
1
=3
Nên n
*
1
=
6
5
= 0,6
GVHD: Th.s Đặng Hồng Hải
SVTH : Nguyễn Đức Tại 22
Đồ án thiết kế cung cấp điện

Σ
p
n dm
=6,5+4+10+4+10+4,5 = 35KW

Σ
p
n1dm
=6,5+10+10= 26,5 KW

P
*
=
35
5,26
= 0,76
Từ n
*
1
, P
*
tra bảng 3-1 ta có: n
*hq
= 0,87
Mà n
hq
= n
*hq
.n= 0,87.5 = 4
Từ n
hq
=4,
sdtb
k
= 0,5 tra bảng(hình 3-9) ta có k
max·
= 1,65
P
tt
= k

max·
.
sdtb
k
.
Σ
P
n dm
= 1,65.0,5.35 = 28,875 KW
Công suất phản kháng được tính
03,27
73,0
73,01
.875,28.
2
=
−
==
ϕ
tgPQ
tttt
(KVAR)
Công suất toàn phần được tính
55,3903,27875,28
2222
=+=+=
tttttt
QPS
(KVA)
*Phụ tải chiếu sáng

Công suất chiếu sáng của phân xưởng được xác định theo suất tiêu thụ công suất P
0
P
cs
= P
0
.a.b = 12.14.22.10
3
−
= 3,696 ( KW)
Tổng công suất tác dụng của phân xưởng:
PX
P
= P
tt
+ P
cs
= 28,875+3,696 = 32,57 (KW)
Hệ số công suất tổng hợp của phân xưởng là:
v
ϕ
cos
=
696,3875,28
95,0.696,373,0.875,28
+
+
= 0,76
Công suất biểu kiến:

PX
S
=
=
V
PX
P
ϕ
cos
76.0
57,32
= 42,9 (kVA)
Công suất phản kháng
PX
Q
=
PX
P
tgử
v
=32,57.0,855 =27,03 ( KVAR)
- Bán kính tỉ lệ của biểu đồ phụ tải
R=
m
S
.14,3
chọn m= 0,35(KVA/mm
2
) ta có
R=

35,0.14,3
9,42
= 6,25 (mm)
- Góc phụ tải chiếu sáng chiếu sáng ỏ
cs1
=
PX
cs
P
P.360
=
57,32
3,696.360
=
0
85,40
2.1.2. Xác định phụ tải tính toán của phân xưởng U theo phương pháp số thiết bị
tiêu thụ điện năng hiệu quả.
*Phụ tải động lực
GVHD: Th.s Đặng Hồng Hải
SVTH : Nguyễn Đức Tại 23
Đồ án thiết kế cung cấp điện

∑
∑
=
i
ii
tb
P

P
ϕ
ϕ
cos.
cos

77,0
35,4104105,65,45,8
75,0.373,0.5,48,0.1077,0.465,0.1073,0.5,675,0.5,481,0.5,8
cos =
+++++++
+++++++
=⇔
tb
ϕ
- Xác định hệ số sử dụng của phân xưởng
∑
∑
=
i
sdii
sdU
P
kP
k
.
53,0
35,4104105,65,45,8
75,0.367,0.5,437,0.1066,0.441,0.1062,0.5,656,0.5,455,0.5,8
=

+++++++
+++++++
=
sdU
k
- Xác định số thiết bị hiệu quả n
hq
:
n=8 ; n
1
=4
n
*
=

n
1
/ n = 4/8 = 0,5

∑
P
đmn
= 51(KW) ;
∑
P
đmn1
= 35 (KW)
P
*
=

∑
∑
dmn
dmn
P
P
1
= 35 / 51= 0.69
Tra bảng 3.3 [2] ta được n
hq
*
= 0,82
Vậy n
hq
= n. n
hq
*
= 0,82.8 =6,56 = 7
Tra bảng 3.2 [2] ta có: k
max
=1,40
- Công suất tính toán của phân xưởng:

84,3751.53,0.40,1
==
ttU
P
(KW)
- Xỏc định công suất phản kháng
)(35,3173,0.84,37. KVArtgPQ

ttUttU
===
ϕ
=>
=+=
22
35,3184,37
ttU
S
49,14(KVA)
*Phụ tải chiếu sáng
Phụ tải chiếu sáng được xác định theo công thức
bapP
ocs

=
344,710.34.18.12
3
==
−
(KW)
Hệ số công suất của cả phân xưởng là:

8,0
344,784,37
95,0.344,777,0.84,37
cos =
+
+
=

U
ϕ
Tổng công suất toàn phân xưởng là:
184,45344,784,37 =+=+=
csttUPX
PPP
(KW)
=> S toàn phân xưỏng
48,56
8,0
184,45
cos
===
U
PX
PX
P
S
ϕ
(KVA)
Công suất phản kháng của phân xưởng

888,33184,4548,56
22
22
=−=−=
PXPXPX
PSQ
(KVAR)
GVHD: Th.s Đặng Hồng Hải

SVTH : Nguyễn Đức Tại 24
Đồ án thiết kế cung cấp điện
- Bán kính tỉ lệ của biểu đồ phụ tải
R=
m
S
.14,3
chọn m= 0,35 (KVA/mm
2
) ta có
R=
35,0.14,3
48,56
=7,16 (mm)
- Góc phụ tải chiếu sáng chiếu sáng ỏ
cs1
=
PX
cs
P
P.360
=
184,45
7,344.360
=
0
51,58
2.1.3.Xác định phụ tải tính toán của phân xưởng X theo phương pháp số thiết bị
tiêu thụ điện năng hiệu quả.
*Phụ tải động lực :

-Xác định hệ số sử dụng của phân xưởng
∑
∑
=
i
sdii
sdX
P
kP
k
.
55,0
6,365,4535,410410
72,0.6,365,0.656,0.5,463,0.575,0.367,0.5,437,0.1066,0.441,0.10
=
++++++++
++++++++
=
sdX
k
- Xác định hệ số công suất của phân xưởng
74,0
6,365,4535,410410
67,0.6,382,0.68,0.5,476,0.575,0.373,0.5,476,0.1077,0.465,0.10
cos.
cos =
++++++++
++++++++
==
∑

∑
i
ii
tb
P
P
ϕ
ϕ
- Xác định số thiết bị hiệu quả n
hq

n=9 ; n
1
=4
n
*
=

n
1
/ n = 4/9 = 0,45

∑
P
mn
= 50,6(KW) ;
∑
P
mn1
= 31(KVA)

Ta có
P
*
=
∑
∑
dmn
dmn
P
P
1
= 31/50.6= 0,6
Tra bảng 3.3 [2] ta được n
hq
*
= 0,87
Vậy n
hq
= n. n
hq
*
= 0,87.9 = 7,74
≈
8
Tra bảng 3.2 [2] ta có: k
max
=1,42
- Công suất tính toán của phân xưởng
P
ttX

= k
max
.
.
k
sd
.P
dmn
=1,42.0,55.50,6= 39,51 (KVA)

91,35
74,0
74,01
.51,39.
2
=
−
==
ϕ
tgPQ
ttXttX
(KVAR)

39,5391,3551,39
22
22
=+=+=
ttXttXttX
QPS
(KVA)

*Phụ tải chiếu sáng

== baPP
cs

0
12.16.28.10
-3
=5,37(KW)
GVHD: Th.s Đặng Hồng Hải
SVTH : Nguyễn Đức Tại 25