thiết kế tối ưu mạng cung cấp điện trường đại học nha trang

- 1 -

LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình thực hiện đề tài: “THIẾT KẾ TỐI ƯU MẠNG ĐIỆN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG” cho em xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn
sâu sắc đến Thầy Mai Văn Công và Thầy Bùi Thúc Minh đã hướng dẫn, chỉ bảo tận
tình để em có thể hoàn thành tốt Đồ án tốt nghiệp này.
Em xin chân thành cảm ơn các Thầy, Cô trong bộ môn đã giảng dạy, cung
cấp cho em nhiều kiến thức trong suốt quá trình học tập tại trường Đại học Nha
Trang.
Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Thầy Trần Tiến Phức và các bác, các
anh của phòng Quản trị thiết bị đã tạo điều thuận lợi nhất và giúp đỡ tôi nhiệt tình
trong suốt quá trình làm đồ án.
Xin gửi lời cảm ơn tới các bạn bè đã dành thời gian, công sức của mình để
giúp đỡ tôi trong suốt thời gian thực hiện đề tài.

Nha Trang, ngày 06 tháng 06 năm 2010
Sinh viên
Đàm Quang Ngọc

- 2 -

MỤC LỤC
Chương 1 MỞ ĐẦU 9

1.1 GIỚI THIỆU CHUNG 9

1.2

TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 9

1.3

NHIỆM VỤ VÀ PHẠM VI CỦA ĐỀ TÀI 10

1.3.1 Nhiệm vụ 10

1.3.2 Phạm vi 10

1.4

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 10

1.5

ỨNG DỤNG VÀ NHU CẦU THỰC TẾ CỦA ĐỀ TÀI 10

Chương 2 11

THỰC TRẠNG HỆ THỐNG ĐIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG 11

2.1

MẶT BẰNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG 11

2.2 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ MẠNG CUNG CẤP ĐIỆN TRƯỜNG ĐHNT 11

2.3 CÔNG SUẤT CÁC TRẠM BIẾN ÁP 11

2.4 CÔNG SUẤT PHỤ TẢI ĐIỆN 12

2.4.1 Xác định phụ tải điện 12

2.4.2

Đồ thị phụ tải 12

2.4 ĐÁNH GIÁ CHUNG VỀ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN 16

2.4.1 An toàn điện 16

2.4.2 Chất lượng điện năng 16

2.4.3

Độ tin cậy cung cấp điện 17

2.4.4 Tổn thất công suất 17

2.4.4

Đánh giá chung 23

2.5

CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ĐIỆN 23

2.5.1 Điều chỉnh điện áp trong hệ thống cung cấp điện 23

2.5.2 Nâng cao hệ số công suất cosϕ 24

2.5.3 Các biện pháp khác 24

Chương 3 25

CƠ SỞ LÝ THUYẾT THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN 25

3.1 XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN 25

3.1.1 Đặt vấn đề 25

3.1.2 Các phương pháp xác định phụ tải tính toán 25

3.2 CHỌN PHƯƠNG ÁN CUNG CẤP ĐIỆN 29

3.3 TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH 29

3.3.1 Khái

niệm

chung
29

3.3.2

Phương

pháp

tính

dòng

ngắn

mạch
31

3.4 CHỌN DÂY DẪN VÀ THIẾT BỊ BẢO VỆ 31

3.4.1 Chọn loại dây và tiết diện dây dẫn 31

3.4.2 Chọn phương án nối dây hợp lý về kinh tế và kỹ thuật 34

3.4.2

Chọn các thiết bị bảo vệ 38

3.5 BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG 41

3.5.1 Đặt vấn đề
41

3.5.2 Các biện pháp nâng cao hệ số công suất cos
ϕ
tự nhiên
43

- 3 -

3.5.3 Dùng

phương

pháp

bù

công

suất

phản

kháng

để

nâng

cao cos
ϕ
43

Chương 4 45

THIẾT KẾ MỚI MẠNG ĐIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG 45

4.1 XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN 45

4.1.1 Chọn phương pháp xác định phụ tải 45

4.1.2 Xác định phụ tải toàn trường 46

4.1.3 Xác định tâm phụ tải điện 101

4.2 CHỌN DUNG LƯỢNG VÀ SỐ LƯỢNG MÁY BIẾN ÁP 103

4.2.1 Chọn số lượng máy biến áp 103

4.2.2 Chọn dung lượng máy biến áp 103

4.2.3 Tính tổn thất công suất và tổn thất điện năng trong máy biến áp 105

4.3 CHỌN PHƯƠNG ÁN CUNG CẤP ĐIỆN 107

4.3.1 Chọn vị trí tủ 107

4.3.2 Phương án 1: Đặt 1 trạm biến áp gồm 2 máy 110

4.3.3 Phương án 2: Đặt 2 trạm biến áp mỗi trạm gồm 1 máy 116

4.3.4 Phương án 3: Đặt 2 trạm biến áp mỗi trạm gồm 1 máy 123

4.4

CHỌN DÂY DẪN VÀ THIẾT BỊ BẢO VỆ 132

4.4.1 Chọn dây dẫn mạng cao áp 132

4.4.2 Chọn dây dẫn mạng hạ áp 132

4.4.3 Lựa chọn APTOMAT 136

4.5 TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN 140

4.5.1 Tính toán ngắn mạch phía cao áp 140

4.5.2 Tính toán ngắn mạch và kiểm tra lại aptomat đã chọn 141

4.6 BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG 148

4.6.1 Đặt vấn đề 148

4.6.2 Xác định dung lượng bù 148

Chương 5 151

THIẾT KẾ LẠI MẠNG ĐIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG 151

5.1 PHÂN PHỐI LẠI PHỤ TẢI VỚI CÁC TRẠM BIẾN ÁP CÓ SẴN 151

5.1.1 Đặt vấn đề 151

5.1.2 Xác định phụ tải cho các trạm biến áp 151

5.2 TÍNH TỔN THẤT CÔNG SUẤT VÀ KIỂM TRA LẠI TIẾT DIỆN DÂY
DẪN CỦA CÁC TRẠM T120 VÀ T121 157

5.3 CHỌN DÂY DẪN VÀ THIẾT BỊ BẢO VỆ VỚI TBA T122 159

5.3.1 Chọn dây dẫn 159

5.3.2 Lựa chọn Aptomat 160

5.4 TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH VÀ KIỂM TRA APTOMAT ĐÃ CHỌN 160

5.4.1 Tính toán ngắn mạch tại thanh cái của máy biến áp 160

5.4.2 Tính toán ngắn mạch tại các tủ phân phối chính 162

5.5 BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG 163

5.5.1 Đặt vấn đề 163

5.5.2 Xác định dung lượng bù 163

Chương 6 166

- 4 -

KẾT LUẬN VÀ ĐỂ NGHỊ 166

6.1 KẾT LUẬN 166

6.2 ĐỀ NGHỊ 166
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC
- 5 -

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 2.1 Bảng tính toán tổng công suất của KTX theo các giờ 13

Bảng 2.2 Bảng tính toán tổng công suất max của KTX vào giờ cao điểm 14

Bảng 2.3 Bảng tính toán tổng công suất của toàn trường theo các giờ 14

Bảng 2.4 Phụ tải tính toán trạm T120 18

Bảng 2.5 Phụ tải tính toán trạm T121 19

Bảng 2.6 Tổn thất công suất trên đường dây của trạm T120 22

Bảng 2.7 Tổn thất công suất trên đường dây của trạm T121 22

Bảng 3.1 Mật độ dòng điện kinh tế 32

Bảng 3.2 Khấu hao hàng năm về hao mòn và phục vụ. 35

Bảng 4.1 Bảng số liệu phụ tải giảng đường G1 46

Bảng 4.2 Bảng số liệu phụ tải giảng đường G2 47

Bảng 4.3 Bảng số liệu phụ tải giảng đường G3 48

Bảng 4.4 Bảng số liệu phụ tải giảng đường G4 49

Bảng 4.5 Bảng số liệu phụ tải giảng đường G5 50

Bảng 4.6 Bảng số liệu phụ tải giảng đường G6 51

Bảng 4.7 Bảng số liệu phụ tải giảng đường G7 52

Bảng 4.8 Bảng số liệu phụ tải giảng đường G8 53

Bảng 4.9 Bảng số liệu phụ tải ký túc xá K2 54

Bảng 4.10 Bảng số liệu phụ tải ký túc xá K3 55

Bảng 4.11 Bảng số liệu phụ tải ký túc xá K4 56

Bảng 4.12 Bảng số liệu phụ tải ký túc xá K5 57

Bảng 4.13 Bảng số liệu phụ tải hội trường A cũ 60

Bảng 4.14 Bảng số liệu phụ tải hội trường A mới 61

Bảng 4.15 Bảng số liệu phụ tải khu nhà khoa kỹ thuật tàu thủy 62

Bảng 4.16 Bảng số liệu phụ tải khu nhà khoa kinh tế 64

Bảng 4.17 Bảng số liệu phụ tải khu ban giám hiệu 65

Bảng 4.18 Bảng số liệu phụ tải khu nhà B3 66

Bảng 4.19 Bảng số liệu phụ tải khu nhà nuôi trồng 71

Bảng 4.20 Bảng số liệu phụ tải khu thực hành máy lạnh khoa chế biến 73

Bảng 4.21 Bảng số liệu phụ tải khu nhà quản trị thiết bị 76

Bảng 4.22 Bảng số liệu phụ tải khu nhà truyền thống 77

Bảng 4.23 Bảng số liệu phụ tải thư viện (TV) 78

Bảng 4.24 Bảng số liệu phụ tải trung tâm tin học và ngoại ngữ (THNN) 79

Bảng 4.25 Bảng số liệu phụ tải khu bảo tàng ngư cụ 80

Bảng 4.26 Bảng số liệu phụ tải khu nhà bộ môn ô tô 81

Bảng 4.27 Bảng số liệu phụ tải viện nghiên cứu công nghệ sinh học 82

Bảng 4.28 Bảng số liệu phụ tải nhà thi đấu 89

Bảng 4.29 Bảng số liệu phụ tải căn tin 90

Bảng 4.30 Bảng số liệu phụ tải quán cà phê Phượng 91

Bảng 4.31 Bảng số liệu phụ tải KTX K1 92

Bảng 4.32 Bảng số liệu phụ tải xưởng cơ khí 93

Bảng 4.33 Bảng phụ tải từ tủ phân phối gia công 94

- 6 -

Bảng 4.34 Bảng phụ tải từ tủ phân phối hàn 95

Bảng 4.35 Bảng phụ tải từ tủ phân phối rèn và dập nguội 96

Bảng 4.36 Bảng phụ tải từ tủ phân phối đèn chiếu sáng 97

Bảng 4.37: Bảng phụ tải tính toán của các khu nhà 99

Bảng 4.38 Bảng số liệu tính toán tâm phụ tải trường Đại học Nha Trang 102

Bảng 4.39 Thông số kỹ thuật của máy biến áp do ABB chế tạo 104

Bảng 4.40 Bảng số liệu công suất của các tủ 108

Bảng 4.41 Kết quả chọn cáp cao áp và hạ áp của phương án 1 113

Bảng 4.42 Tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây 114

Bảng 4.43 Bảng số liệu tính toán tâm tải các tủ phân phối với MBA 1 116

Bảng 4.44 Bảng số liệu tính toán tâm tải các tủ phân phối với MBA 2 117

Bảng 4.45 Kết quả chọn cáp cao áp và hạ áp với máy biến áp 1 120

Bảng 4.46 Kết quả chọn cáp cao áp và hạ áp với máy biến áp 2 121

Bảng 4.47 Tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây trạm biến áp 1 121

Bảng 4.48 Tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây trạm biến áp 2 122

Bảng 4.49 Bảng số liệu tính toán tâm tải theo các tủ phía bắc 124

Bảng 4.50 Bảng số liệu tính toán tâm tải theo các tủ bên phía nam 125

Bảng 4.51 Kết quả chọn cáp cao áp và hạ áp với máy biến áp 1 128

Bảng 4.52 Kết quả chọn cáp cao áp và hạ áp với máy biến áp 2 129

Bảng 4.53 Tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây trạm biến áp 1 130

Bảng 4.54 Tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây trạm biến áp 2 131

Bảng 4.55 Tổng kết chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của các phương án 132

Bảng 4.56 Thông số dây cao áp 132

Bảng 4.57 Bảng kiểm tra tiết diện dây dẫn theo điều kiện tổn thất điện áp cho phép
của máy biến áp 1 133

Bảng 4.58 : Bảng kiểm tra tiết diện dây dẫn theo điều kiện tổn thất điện áp cho
phép máy biến áp 2 134

Bảng 4.59 Bảng thông số dây dẫn từ các tủ phân phối chính đến các khu nhà 135

Bảng 4.60 Bảng chọn các aptomat nhánh 137

Bảng 4.61 Bảng chọn các aptomat nhánh 137

Bảng 4.62 Bảng chọn các aptomat cho các khu nhà 138

Bảng 4.63 Bảng tính toán ngắn mạch tại các điểm với MBA 1 143

Bảng 4.64 Bảng tính toán ngắn mạch tại các điểm với MBA 2 145

Bảng 5.1 Bảng phụ tải tính toán với trạm biến áp T122 153

Bảng 5.2 Bảng phụ tải tính toán với trạm biến áp T120 155

Bảng 5.3 Bảng phụ tải tính toán với trạm biến áp T120 157

Bảng 5.4: Tính toán tổn thất trên các đường dâycủa trạm T120 158

Bảng 5.5: Tính toán tổn thất trên các đường dây của trạm T121 158

Bảng 5.6 Chọn lại tiết diện dây cho các nhánh chính 159

Bảng 5.7 Bảng chọn tiết diện dây dẫn 159

Bảng 5.8 Bảng chọn Aptomat cho các tủ điện 160

Bảng 5.9: Bảng tính toán ngắn mạch tại các điểm 162

Bảng 5.10: Bảng phụ tải tính toán của trạmT120 164

- 7 -

GIẢI THÍCH THUẬT NGỮ VÀ CHỮ VIẾT TẮT
ĐHNT : Đại học Nha Trang
MBA : Máy biến áp
TBA : Trạm biến áp
KTX : Ký túc xá
TPPC1
÷

TPPC17 : Các tủ phân phối chính
TĐ_1.1 : Tủ điện giảng đường G1
TĐ_1.2 : Tủ điện giảng đường G2
TĐ_1.3 : Tủ điện khu nuôi trồng
TĐ_2.1 : Tủ điện giảng đường G3
TĐ_2.2 : Tủ điện KTX K6
TĐ_3.1 : Tủ điện khu B3
TĐ_3.2 : Tủ điện bảo tàng ngư cụ
TĐ_4.1 : Tủ điện viện công nghệ sinh học và môi trường
TĐ_4.2 : Tủ điện hội trường A cũ
TĐ_5.1 : Tủ điện khu thực hành máy lạnh khoa chế biến
TĐ_5.2 : Tủ điện hội trường A mới
TĐ_6.1 : Tủ điện giảng đường G4
TĐ_6.2 : Tủ điện giảng đường G5
TĐ_6.3 : Tủ điện giảng đường G6
TĐ_7.1 : Tủ điện giảng đường G7
TĐ_7.2 : Tủ điện KTX K7
TĐ_7.3 : Tủ điện cà phê Phượng
TĐ_7.4 : Trung tâm tin học và ngoại ngữ
TĐ_8.1 : Tủ điện thư viện
TĐ_9.1 : Tủ điện khoa kỹ thuật tàu thủy
- 8 -

TĐ_9.2 : Tủ điện khu nhà bộ môn ô tô
TĐ_10.1 : Tủ điện xưởng cơ khí
TĐ_11.1 : Tủ điện KTX K2
TĐ_11.2 : Tủ điện KTX K8
TĐ_11.3 : Tủ điện Căn tin
TĐ_12.1 : Tủ điện KTX K3
TĐ_12.2 : Tủ điện KTX K4

TĐ_12.3 : Tủ điện KTX K5
TĐ_13.1 : Tủ điện khu nhà quản trị thiết bị
TĐ_13.2 : Tủ điện nhà truyền thống
TĐ_14 : Tủ điện nhà thi đấu
TĐ_15 : Tủ điện ban giám hiệu
TĐ_16 : Tủ điện giảng đường G8
TĐ_17 : Tủ điện KTX K1












- 9 -

Chương 1 MỞ ĐẦU
1.1 GIỚI THIỆU CHUNG
Ngày nay điện năng là một thứ không thể thiếu trong mọi lĩnh vực của cuộc
sống từ công nghiệp đến sinh hoạt, bởi vì điện năng có nhiều ưu điểm như: dễ
chuyển thành dạng năng lượng khác, dễ truyền tải…Chính vì vậy, điện được sử
dụng rất rộng rãi.
Vấn đề đặt ra cho chúng ta là đã sản xuất ra điện năng thì làm thế nào để
cung cấp cho các phụ tải một cách hiệu quả, tin cậy. Do đó, cung cấp điện trong
công nghiệp, sinh hoạt, dịch vụ góp phần quan trọng trong nền kinh tế quốc dân.

Ngày nay nền kinh tế nước ta đang phát triển mạnh, đời sống nhân dân được
nâng cao nhanh chóng. Nhu cầu về điện năng trong sản xuất công nghiệp, dịch vụ
ngày càng tăng không ngừng. Khi lập kế hoạch phát triển kinh tế xã hội, phải thỏa
mãn nhu cầu điện năng trước mắt mà còn dự kiến phát triển trong tương lại. Điều
này đòi hỏi phải có một hệ thống cung cấp điện an toàn tin cậy, để đáp ứng nhu cầu
sản xuất và sinh hoạt. Chính vì vậy, việc cung cấp điện hợp lý và tối ưu là một điều
rất cần được nghiên cứu, học, thực hành một cách cẩn thận đối với cán bộ và sinh
viên ngành Điện.
Trường ĐHNT bao gồm nhiều khu giảng đường, ký túc xá, thư viện và
nhiều khu thí nghiệm, hành chính khác nên nhu cầu sử dụng điện là rất lớn Chính
vì vậy việc tính toán, thiết kế tối ưu mạng điện trường ĐHNT là một vấn đề đang
được nhà trường quan tâm.
1.2 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Qua kết quả đo các thông số như điện áp, dòng điện, cos
ϕ
, công suất bằng
đồng hồ HIOKI 3286-20 thì nhìn chung hệ số công suất còn khá là thấp gây ra tình
trạng tổn thất điện năng. Vì vậy cần thiết kế để bù công suất phản kháng nâng cao
hệ số này.
Hiện nay, trường ĐHNT đang sử dụng 2 trạm biến áp T120 và T121với dung
lượng lần lượt là 400KVA, 630KVA. Mặt khác, cơ sở vật chất nhà trường ngày
- 10 -

càng được mở rộng. Cụ thể là việc xây thêm các khu ký túc xá, nhà đa năng và các
phòng thí nghiệm khiến cho nhu cầu sử dụng điện ngày càng cao với phụ tải lớn.
Hai trạm biến áp làm việc độc lập với nhau nên khi xảy ra sự cố một trạm nào đó thì
tải của các khu trạm đó sẽ mất điện dẫn đến không đảm bảo độ tin cậy, tính liên tục
trong cung cấp điện.
Từ những tình hình thực tế trên nên việc thiết kế tối ưu mạng cung cấp điện
cho trường là rất cần thiết.

1.3 NHIỆM VỤ VÀ PHẠM VI CỦA ĐỀ TÀI
1.3.1 Nhiệm vụ
Thiết kế tối ưu mạng cung cấp điện trường Đại học Nha Trang
1.3.2 Phạm vi
Đề tài thực hiện trong phạm vi trường Đại học Nha Trang
1.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
- Tìm tài liệu và các bản vẽ thiết kế điện trường Đại học Nha Trang.
- Khảo sát thực trạng lưới điện của trường, lấy số liệu đo dòng điện, điện
áp, cos
ϕ
, vẽ lại mặt bằng hệ thống cấp điện.
- Tính toán, thiết kế mạng cung cấp điện cho trường Đại học Nha Trang
- Đánh giá kết quả đạt được.
1.5 ỨNG DỤNG VÀ NHU CẦU THỰC TẾ CỦA ĐỀ TÀI
Thiết kế mạng cung cấp điện trường ĐHNT với mục đích nâng cao độ an
toàn, sử dụng hiệu quả và tiết kiệm điện. Đề tài được nghiên cứu và ứng dụng ngay
tại trường Đại học Nha Trang.





- 11 -

Chương 2
THỰC TRẠNG HỆ THỐNG ĐIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
2.1 MẶT BẰNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
Khuôn viên trường ĐHNT có mặt bằng rộng lớn hơn 30 khu gồm cả giảng
đường, hệ thống phòng thực hành cho các ngành học, khu nhà hành chính, hệ thống
thư viện, ký túc xá cho sinh viên, nhà thể thao, công viên…để phục vụ cho công tác

đào tạo, nghiên cứu khoa học và đảm bảo phục vụ cho đời sống của sinh viên một
cách tốt nhất. Vì vậy ta cần nắm rõ được sơ đồ mặt bằng cung cấp điện toàn trường.
Sơ đồ mặt bằng cung cấp điện cho trường.
(Xem bản vẽ MB1)
2.2 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ MẠNG CUNG CẤP ĐIỆN TRƯỜNG ĐHNT
Hiện nay trường ĐHNT đang sử dụng 2 trạm biến áp hạ áp 22KV/0.4KV với
công suất mỗi trạm lần lượt là 400kVA và 630kVA cung cấp điện cho toàn trường.
Nhà trường có 2 tủ phân phối chính là TD120 và TD121 cung cấp điện cho các
tủ phân phối con, từ các tủ phân phối con cung cấp điện cho các khu nhà: hệ thống
giảng đường, khu hành chính, khu thực hành, kí túc xá, hệ thống thư viện, công
viên…
Sơ đồ hệ thống cung cấp điện của 2 trạm biến áp của Trường ĐHNT (Xem bản
vẽ NL1).
2.3 CÔNG SUẤT CÁC TRẠM BIẾN ÁP
Nguồn cung cấp cho toàn trường được lấy từ đường dây 22KV. Hiện nay nhà
đang sử dụng 2 trạm biến áp 22KV/0.4KV. Thông số của các trạm như sau:
 Trạm T.120
- Điện áp định mức 22/0.4 KV.
- Công suất định mức: S
dmMBA
= 400 kVA
-
Tổn hao không tải
:

∆
P
0
= 840W = 0.84kW
-

Tổn hao ngắn mạch:
∆
P
N
= 5750W = 5.75kW.
- 12 -

- Điện áp ngắn mạch: U
N
% = 4 %
- Dòng điện không tải: I
0
= 2 %.
 Trạm T121
- Điện áp định mức 22/0.4 KV.
- Công suất định mức: S
dmMBA
= 630 kVA
-
Tổn hao không tải
:

∆
P
0
= 787W = 0.787kW
-
Tổn hao ngắn mạch:
∆
P

N
= 6500W = 6.5kW.
- Điện áp ngắn mạch: U
N
% = 4 %
- Dòng điện không tải: I
0
= 2 %.
Với dung lượng 2 trạm biến áp hiện tại thì việc sử dụng vào những giờ cao
điểm có thể gây nên quá tải.Với việc ngày càng mở rộng các cơ sở vật chất thì việc
quá tải trên các dây dẫn là điều không thể tránh khỏi. Chính vì thế nhà trường đang
lắp đặt thêm 1 trạm biến áp 22KV/0.4KV với công suất 630 KVA. Thời gian tới sẽ
đưa vào vận hành.
2.4 CÔNG SUẤT PHỤ TẢI ĐIỆN
2.4.1 Xác định phụ tải điện
Toàn trường ĐHNT có 35 phụ tải chính (Chi tiết xem Bảng 4.37).
2.4.2 Đồ thị phụ tải
Sau khi đo các thông số bằng thiết bị phân tích công suất kiểu kẹp HIOKI
3286-20
Ta được bảng các số liệu đo (Xem quyển Số liệu đo điện trường đại học Nha
Trang).
- 13 -


Hình 2.1: Đồng hồ HIOKI 3286-20
Sau khi xử lý bằng excel ta có các bảng 2.1.
Bảng 2.1 Bảng tính toán tổng công suất của KTX theo các giờ
P(A) P(B) P (C) Tổng P (KW)
9h 21.25 16.45 21.16 58.86
11h45 15.45 12.92 15.57 43.93

15h 22.90 18.19 22.73 63.81
19h 28.10 18.97 28.82 75.89
Trung bình 60.62








- 14 -

Bảng 2.2 Bảng tính toán tổng công suất max của KTX vào giờ cao điểm

P(A) P(B) P(C) Tổng P
(KW)

12/02./2010 27.05 23.94 25.33 76.32
13/05/2010 30.38 25.18 28.67 84.23
14/05/2010 23.85 19.63 26.27 69.75
15/05/2010 28.79 24.71 27.79 81.28
16/05/2010 24.28 25.78 28.67 78.72
Trung bình 78.06

Bảng 2.3 Bảng tính toán tổng công suất của toàn trường theo các giờ
Giờ Tổng P (KW) Tổng Q (KVAr)

Tổng S (KVA)
6h 154.793 69.000 183.144

9h 284.154 150.589 334.689
11h45 189.633 82.980 221.522
15h 289.905 170.087 354.552
19h 245.928 143.181 299.127
Trung bình 232.88 123.167 278.607

Dựa vào số liệu bảng 2.3 ta vẽ được đồ thị phụ tải sau:
- 15 -


Hình 2.2: Đồ thị phụ tải trường Đại học Nha Trang
Nhận xét:
 Từ bảng 2.1 ta thấy ký túc xá sử dụng điện nhiều nhất là vào lúc 17 ÷ 19h.
Vì đây là thời điểm sinh viên sử dụng nhiều phụ tải như quạt, bóng đèn, sục
nước, nấu nồi cơm điện…
 So sánh 2 bảng 2.1 và 2.3 ta nhận thấy điện năng tiêu thụ của ký túc xá là
rất lớn chiếm khoảng 25% điện của toàn trường. Nguyên nhân xảy ra hiện
tượng này được giải thích như sau:
o Do có nhiều KTX nằm trong khuôn viên trường.
o Ý thức tự giác tắt các thiết bị điện không cần thiết chưa cao, sử dụng
lãng phí, tình trạng nấu ăn trong KTX vẫn còn.
Các giải pháp khắc phục sẽ được nêu trong phần các giải pháp nâng cao
chất lượng điện, tiết kiệm điện.
- 16 -

 Từ đồ thị phụ tải của trường ta thấy có 2 thời điểm công suất đạt giá trị lớn
nhất là vào khoảng 9h và 15h. Thời điểm tải thấp nhất là vào lúc sáng sớm.
Vì trường ta bao gồm các phòng ban và giảng đường chủ yếu là làm việc
vào giờ hành chính. Ta thấy độ chênh lệch công suất giữa các thời điểm lớn
tức đồ thị nhấp nhô. Cần có những biện pháp thích hợp để san bằng phụ tải.

2.4 ĐÁNH GIÁ CHUNG VỀ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN
2.4.1 An toàn điện
An toàn điện là một trong những tiêu chuẩn quan trọng khi đánh giá về hệ
thống cung cấp điện.
Mạng điện trường ta nhìn chung khá là an toàn. Các tủ điện đều có khóa an
toàn và hình vẽ cảnh báo nguy hiểm.
Tuy nhiên, hệ thống điện còn một số điểm chưa an toàn như:
- Dây điện được gắn chặt với cột sắt tại chỗ tủ điện TĐ-7 gần khu nhà đá.
- Dây điện cung cấp cho các bóng đèn chiếu sáng trong nhà thi đấu được
quấn vào các ống típ bằng sắt chằng chịt rất nguy hiểm.
- Tại căn tin một số dây điện loại nhỏ cung cấp cho đèn trang trí đi ngầm
dưới đất chưa đúng kỹ thuật.
- Và một số nơi ổ cắm, CB bị hỏng chưa được thay kịp thời.
2.4.2 Chất lượng điện năng
Chất lượng điện năng được đánh giá trên 2 chỉ tiêu là chất lượng điện áp và
chất lượng tần số.
2.4.2.1 Chất lượng điện áp
Độ lệch điện áp so với giá trị định mức được tính như sau:
%100.
đm
đm
U
UU
qU
−
=
(2.1)
Qua số liệu đo điện trường ĐHNT dùng hàm min, max trong excel ta tìm
được:
- 17 -

U
min
= 197.2 (V) (Điện áp của pha B khu nhà đá đo lúc 15h30 ngày
06/05/2010)
U
max
= 234.1 (V) (Điện áp của pha A giảng đường G2 đo lúc 19h ngày
09/05/2010)
Từ đó ta tính được:
Với U
min
có
%36.10%100.
220
2202.197
−=
−
=qU

Với U
max
có
%4.6%100.
220
2201.234
=
−
=qU

Từ kết quả tính toán được ta thấy độ lệch điện áp do sụt áp và tăng là khá
lớn, vượt tiêu chuẩn quy định. Độ sụt áp lớn hơn. Nhìn vào số liệu trong quyển Số
liệu đo điện trường ĐHNT ta thấy tủ điện TĐ-7 có điện áp khá là thấp. Do tủ này ở
rất xa so với nguồn cung cấp. Vì vậy tổn thất điện áp trên đường dây rất lớn.
2.4.2.2 Chất lượng tần số
Chất lượng tần số được đánh giá bằng độ lệch tần số và độ dao động tần số.
Để giữ cho các đại lượng này nằm trong phạm vi cho phép là nhiệm vụ của các nhà
máy phát điện. Nên ở đây không đề cập đến các đảm bảo chất lượng về mặt tần số.
2.4.3 Độ tin cậy cung cấp điện
Độ tin cậy trong cung cấp điện là khả năng của hệ thống cung cấp đảm bảo
tính liên tục cung cấp điện với chất lượng định trước trong quãng thời gian định
trước.
Trường ĐHNT hiện đang sử dụng 2 trạm biến áp được vận hành độc lập với
nhau. Nên tính liên tục trong cung cấp điện không được đảm bảo trong trường hợp
có sự cố một trạm biến áp thì toàn bộ phụ tải của trạm đó sẽ bị cắt điện mà không có
nguồn sự phòng nào. Nên hiệu quả về kỹ thuật và kinh tế không cao. Vì vậy khi cần
thiết kế thêm đường dây liên lạc, và máy cắt phân đoạn giữa 2 trạm biến áp để có sự
cố thì vẫn đảm bảo cung cấp điện liên tục.
2.4.4 Tổn thất công suất
- 18 -

2.4.4.1 Tổn thất công suất trong trạm biến áp
Trong quá trình khảo sát phụ tải sau khi đã tính toán chi tiết ở chương 3 ta có
bảng 2.4 và 2.5
Bảng 2.4 Phụ tải tính toán trạm T120
Tủ điện Khu vực CB Stt (kVA)
KTX - K5 200A 57.70
KTX –K2 160A 31.21
KTX - K3 50A 43.18
TĐ1

KTX - K4 50A 34.00
Nhà truyền thống 50A 5.87
Khu quản trị thiết bị 50A 16.36
TĐ2
GĐ - G8 300A 40.51
TĐ3 GĐ – G4 200A 3.94
KTX – K7 100A 199.33
TĐ4
GĐ – G7 200A 37.45
GĐ – G5 50A 8.66
TĐ6
GĐ – G6 100A 25.78
Khu nhà đá 10.63
TĐ7
Cà phê Phượng
200A
23.75
TỔNG 538.36










- 19 -

Bảng 2.5 Phụ tải tính toán trạm T121
Tủ điện Khu vực CB Stt (kVA)
GĐ - G1 500A 29.56
THƯ VIỆN 500A 31.41
Tủ chính

CƠ KHÍ 500A 180.90
GĐ - G2 350A 25.68
TĐ1
Khu nuôi trồng 100A 17.77
TĐ2 GĐ – G3 300A 13.07
Ban giám hiệu 200A 32.63
Hội trường A cũ 200A 6.71
Nhà thi đấu 100A 19.63
Viện nghiên cứu CNSH

100A 108.21
TĐ3
Khu B3 160A 107.08
TĐ9 Thực hành máy lạnh 200A 102.46
Tổng 675.12

 Trạm T.120
- Điện áp định mức 22/0.4 KV.
- Công suất định mức: S
dmMBA
= 400 kVA
- S
ttT120
= 538.36 KVA (Từ bảng 2.3)

-
Tổn hao không tải
:

∆
P
0
= 840W = 0.84kW
-
Tổn hao ngắn mạch:
∆
P
N
= 5750W = 5.75kW.
- Điện áp ngắn mạch: U
N
% = 4 %
- Dòng điện không tải: I
0
= 2 %.
Tổn thất công suất phản kháng ∆Q
0
)(8400*
100
2
100
%
0
0
KVArS

I
Q
MBA
==∗=∆
(2.2)
Tổn thất công suất phản kháng ngắn mạch: ∆Q
N


)(16400*
100
4
100
%
KVArS
U
Q
MBA
N
N
==∗=∆
(2.3)
Tổn thất toàn bộ
- 20 -


2
''
0
1









∗∆∗+∆∗=∆
MBA
tt
Ntb
S
S
P
n
PnP
(2.4)
Trong đó:

∆P
0
’
: Tổn thất công suất tác dụng không tải kể cả phần do công suất phản kháng
gây ra, KW. Và ∆P
0
’
= ∆P
0
+ K

KT
. ∆Q
0
(2.5)
∆P
N
’:
Tổn thất công suất tác dụng ngắn mạch kể cả phần do công suất phản kháng
gây ra, KW. Và

∆P
N
’
= ∆P
N
+ K
KT
. ∆Q
N
(2.6)
Với K
KT
: Dung lượng kinh tế của công suất phản kháng có giá trị từ 0.02 ÷
0.15 chọn K
KT
= 0.12
Do đó:
∆P
0
’

= ∆P
0
+ K
KT
. ∆Q
0
= 0.84 + 0.12 x 8 = 1.8 (KW)
∆P
N
’
=∆P
N
+ K
KT
. ∆Q
N
= 5.75 + 0.12 x 16 = 7.67 (KW)
Suy ra
2
''
0120
1









∗∆∗+∆∗=∆
MBA
tt
Ntba
S
S
P
n
PnP

)(69.15
400
36.538
67.78.1
2
KW=






∗+=

 Trạm T.121
- Điện áp định mức 22/0.4 KV.
- Công suất định mức: S
dmMBA
= 630 kVA
- S

ttT120
= 675.12 KVA (Từ bảng 2.4)
-
Tổn hao không tải
:

∆
P
0
= 787W = 0.787kW
-
Tổn hao ngắn mạch:
∆
P
N
= 6500W = 6.5kW.
- Điện áp ngắn mạch: U
N
% = 4 %
- Dòng điện không tải: I
0
= 2 %.
- 21 -

Tổn thất công suất phản kháng ∆Q
0
)(6.12630*
100
2
100

%
0
0
KVArS
I
Q
MBA
==∗=∆

Tổn thất công suất phản kháng ngắn mạch: ∆Q
N


)(2.25630*
100
4
100
%
KVArS
U
Q
MBA
N
N
==∗=∆

Tổn thất toàn bộ

2
''

0
1








∗∆∗+∆∗=∆
MBA
tt
Ntb
S
S
P
n
PnP

Trong đó:
∆P
0
’
: Tổn thất công suất tác dụng không tải kể cả phần do công suất
phản kháng gây ra, KW. Và ∆P
0
’
= ∆P
0

+ K
KT
. ∆Q
0

∆P
N
’:
Tổn thất công suất tác dụng ngắn mạch kể cả phần do công suất
phản kháng gây ra, KW. Và

∆P
N
’
= ∆P
N
+ K
KT
. ∆Q
N

K
KT
= 0.12
Do đó:
∆P
0
’
= ∆P
0

+ K
KT
. ∆Q
0
= 0.787 + 0.12 x 12.6 =2.299 (KW)
∆P
N
’
=∆P
N
+ K
KT
. ∆Q
N
= 6.5 + 0.12 x 25.2 = 9.524 (KW)
Suy ra:
2
''
0121
1








∗∆∗+∆∗=∆
MBA

tt
Ntba
S
S
P
n
PnP

)(24.13
630
12.675
524.9299.2
2
KW=






∗+=

2.4.4.2 Tổn thất công suất trên dây dẫn
 Trạm 120
- 22 -

Công thức tính

∆
P

dd
=
R
U
S
dm
tt
.
2
2

(2.7)

Trong đó R = r
0
x l (2.8)
r
0
: Điện trở của dây dẫn [
Ω
/km], giá trị r
0
[5, tr.49]
l: Chiều dài dây dẫn [km]
Sau khi tính toán ta có bảng 2.6
Bảng 2.6 Tổn thất công suất trên đường dây của trạm T120
Đường cáp
Chiều
dài (m)

S
tt

(KVA)

I
tt
(A)
F
(mm
2
)

I
cp

R
0
(
Ω
/km)

R
(
Ω
)
∆
P
(KW)

TĐ4 - TĐ7 90 34.37 52.22 95 198 0.19 0.02 0.14
G4 - TĐ4 160 71.82 109.12

70 163 0.27 0.04 1.53
TĐ3 - G4 90 75.76 115.11

95 198 0.19 0.02 0.69
TĐ3 - TĐ6 80 34.44 52.33 35 108 0.52 0.04 0.34
TĐ2 - TĐ3 110 110.20

167.43

150 270 0.12 0.01 1.15
TPPC - TĐ2 158 172.94

262.76

150 270 0.12 0.02 4.06
TPPC - TĐ1 50 166.09

252.35

150 270 0.12 0.01 1.18
Tổng 9.10

Từ bảng 2.6 ta thấy các dây dẫn cung cấp điện từ trạm T120 cho các phụ tải
đều đảm bảo không xảy ra hiện tượng quá tải.
Bảng 2.7 Tổn thất công suất trên đường dây của trạm T121
Đường cáp
Dài

(m)
S
tt
(KVA)

I
tt

F
(mm
2
)

I
cp

R
0
(
Ω
/km)

R (
Ω
)
∆
P
(KW)

TĐ8 - TĐ9 97 102.46 155.67

70 163 0.268 0.026 1.89
TĐ2 - TĐ8 101 102.46 155.67

95 198 0.193 0.019 1.42
TĐ2 - TĐ3 113 274.26 416.69

95 198 0.193 0.022 11.36
TĐ1 - TĐ2 144 317.71 482.72

95 198 0.193 0.028 19.43
TPPC - TĐ1 23 408.25 620.27

95 198 0.193 0.004 5.12
Tổng 39.22

- 23 -

Từ bảng 2.7 ta thấy đường dây của trạm T121 đi từ TPPC ÷ TĐ1, từ TĐ1 ÷
TĐ2 và từ TĐ2 ÷ TĐ3 đều quá tải so với dòng điện phụ tải cho phép.
Tổng các loại tổn thất công suất:
∑∆P = ∆P
tba120
+ ∆P
tba121
+ ∑∆P
dd120
+ ∑∆P
dd121

= 15.69 + 13.24 + 9.1 + 39.22 = 77.25 (KW)
2.4.4 Đánh giá chung
- Diện tích trường ĐHNT lớn có nhiều phụ tải phân bố rải rác, không tập
trung dẫn đến tổn thất công suất, điện áp lớn.
- Các khu KTX lớn tiêu thụ nhiều điện năng của trường
- Toàn trường sử dụng nhiều bóng đèn huỳnh quang loại T10 (cosφ = 0.6)
để chiếu sáng nên tổn hao về công suất phản kháng lớn, dùng balast điện
từ tần số thấp ảnh hưởng đến mắt.
- Một số tủ điện ở xa nguồn cung cấp sụt áp lớn gây ảnh hưởng đến các
thiết bị điện.
- Tính liên tục trong cung cấp điện chưa được đảm bảo.
2.5 CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ĐIỆN
2.5.1 Điều chỉnh điện áp trong hệ thống cung cấp điện
Do độ lệch điện áp lớn nên ta phải điều chỉnh. Có nhiều cách để điều chỉnh
nhưng ta chọn cách nào cho hợp lý về kinh tế kỹ thuật nhất. Ở đây, ta sử dụng các
biện pháp sau:
- Giảm tổn thất điện áp bằng cách chọn sơ đồ cung cấp hợp lý. Phân bố lại
phụ tải đều cho 3 trạm biến áp. Cách này làm giảm được chi phí về kinh
tế, tổn thất công suất trên đường đây giảm.
- San bằng đồ thị phụ tải. Trường ta có nhiều tải hoạt động vào các thời
gian khác nhau giảng đường chủ yếu hoạt động ban ngày, ký túc xá chủ
yếu hoạt động buổi tối…) Nên ta cần phân bố phụ tải cho 3 trạm biến áp
gồm cả giảng đường và KTX
- 24 -

- Dùng tụ bù để điều chỉnh điện áp. Bằng cách này không những bù được
công suất phản kháng nâng cao hệ số công suất của mạng mà còn điều
chỉnh được điện áp bằng cách giảm được tổn thất điện áp.
2.5.2 Nâng cao hệ số công suất cos
ϕ

ϕϕ
ϕ

2.5.2.1 Nâng cao hệ số công suất tự nhiên
* Thay đổi và cải tiến quy trình công nghệ để các thiết bị điện làm việc ở chế
độ hợp lý nhất
* Thay thế động cơ không đồng bộ làm việc non tải bằng động cơ có công
suất nhỏ hơn
* Hạn chế động cơ chạy không tải.
* Nâng cao chất lượng sửa chữa động cơ
2.5.2.2 Nâng cao hệ số công suất bằng cách bù công suất phản kháng Q

Hiện nay thì trường ta có trạm T121 và trạm sắp vận hành là có thiết kế bù
tập trung tại thanh cái của máy biến áp. Còn trạm T120 chưa có bù công suất phản
kháng. Trước tiên, ta cần tính toán để bù cho trạm T120 ngay tại thanh cái của
MBA. Sau đó, ta bù cho những tủ phân phối nào có hệ số cos
ϕ
thấp. Và tính toán
bù cho xưởng sửa chữa cơ khí, khu thực hành máy lạnh.
2.5.3 Các biện pháp khác
- Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện bằng cách thiết kế các mạch dự phòng
như có sự cung cấp điện của các trạm biến áp khác khi một máy bị sự cố.
- Giảm điện năng tiêu thụ của KTX bằng cách tính giá tiền điện theo các
mức công suất tiêu thụ của từng phòng. Tuyên truyền nâng cao ý thức tự giác khi
dùng các thiết bị điện.
- Tuyên truyền sử dụng tiết kiệm điện.
- Thay thế các bóng đèn huỳnh quang cũ và balast điện từ bằng các bóng đèn
tiết kiệm điện và balast điện tử có tần số cao.
- 25 -

Chương 3
CƠ SỞ LÝ THUYẾT THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN
3.1 XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN
3.1.1 Đặt vấn đề
Phụ tải là số liệu ban đầu, giải quyết những vấn đề kinh tế kỹ thuật phức tạp,
là giai đoạn đầu tiên của công tác thiết kế hệ thống cung cấp điện nhằm mục đích
lựa chọn, kiểm tra các phần tử mạng điện, và biến áp theo phương pháp phát nóng
và các chỉ tiêu kinh tế.
Mục đích tính toán phụ tải điện nhằm chọn tiết diện dây dẫn của lưới điện
cung cấp, phân phối điện áp, chọn số lượng công suất máy biến áp, dây dẫn, các
thiết bị đóng cắt, bảo vệ, tính toán tổn thất công suất, tổn thất điện năng, lựa chọn
dung lượng tụ bù, công suất phản kháng…
Phụ tải tính toán phụ thuộc vào các yếu tố: công suất, chế độ làm việc của
các thiết bị điện, phương thức và vận hành hệ thống. Vì vậy, xác định chính xác phụ
tải là một nhiệm vụ khó khăn. Bởi vì nếu phụ tải tính toán xác định nhỏ hơn phụ tải
thực tế sẽ làm giảm tuổi thọ của thiết bị điện. Nếu phụ tải tính toán lớn hơn thực tế
thì các thiết bị điện được chọn quá lớn sẽ gây ra lãng phí.
3.1.2 Các phương pháp xác định phụ tải tính toán
3.1.2.1 Xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu
Công thức tính:
∑
=
=
n
i
dminctt
pkP
1
(3.1)
ϕ

tgPQ
tttt
.
=
(3.2)

22
tttttt
QpS +=
(3.3)

Trong đó:
P
đmi
: công suất định mức của thiết bị thứ i [kW];