ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT ĐIỆN THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO HUYỆN MỚI TÂN THÀNH

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA CÔNG NGHỆ






LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC



THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN
CHO HUYỆN MỚI TÂN THÀNH
(KIÊN GIANG)



CÁN BỘ HƯỚNG DẪN SINH VIÊN TH
ỰC HIỆN
Lê Vĩnh Trường Võ Văn Dũng (MSSV: 1010849)
Ngành: Kỹ Thuật Điện - Khoá 27

LỜI CẢM ƠN


Trong suốt thời gian thực hiện đề tài luận văn được sự hướng dẫn và giúp đỡ
tận tình của thầy Lê Vĩnh Trường và các thầy thuộc Bộ môn Kỹ Thuật Điện, cho
đến nay đề tài “Thiết kế cung cấp điện cho huyện mới Tân Thành” đã hoàn thành.
Em chân thành cám ơn các thầy đã hướng dẫn và tạo điều kiện cho em hoàn thành
đề tài này.
Một lần nữa xin chân thành cám ơn rất nhiều !.



Sinh viên thực hiện

Võ Văn Dũng




LỜI MỞ ĐẦU


Theo “Chương trình điện khí hoá nông thôn” của Nhà nước, phải đảm bảo
cung cấp điện lưới cho 100% số xã ở khu trung tâm (ủy ban nhân dân, nhà văn hóa,
trường phổ thông trung học, trạm xá) và 80% số hộ dân được sử dụng điện trong
sinh hoạt. Điều đó đòi hỏi hệ thống điện phải được thiết kế hoàn hảo, đảm bảo cung
cấp điện đầy đủ, chất lượng và tin cậy cho các hộ dùng điện ở mức cao nhất. Để
mạng điện có thể đáp ứng được đầy đủ các yêu cầu trên dĩ nhiên cần phải có một
lượng vốn đầu tư không nhỏ. Vấn đề được đặt ra là làm thế nào để có được mạng
điện chất lượng, tin cậy, nhưng cũng phải hợp với “túi tiền”, nghĩa là chất lượng

phải cao và giá thành lại vừa phải. Các câu trả lời sẽ được tìm thấy trong cuốn luận
văn tốt nghiệp “Thiết kế cung cấp điện cho huyện mới Tân Thành”.
Luận văn được hình thành từ các kiến thức tôi đã học ở Trường Đại học Cần
Thơ cùng với sự tận tình hướng dẫn, giúp đỡ của thầy Lê Vĩnh Trường và các thầy
Bộ môn Kỹ Thuật Điện. Tuy nhiên luận văn cũng chỉ là một phần trong nội dung
của chuyên ngành đào tạo ở trường mà thôi.
Khi làm luận văn, tôi đã cố gắng cập nhật những kiến thức từ nhiều tài liệu của
những tác giả khác nhau có liên quan đến bài luận văn.
Luận văn “Thiết kế cung cấp điện cho huyện mới Tân Thành” được trình bày
một cách ngắn gọn và dễ hiểu với 6 chương, thâu tóm toàn bộ những nội dung cơ
bản của chương trình học ở trường: Chương I. Cơ sở lý luận thiết kế cung cấp điện;
Chương II. Tính toán phụ tải; Chương III. Thiết kế trạm biến áp; Chương IV. Tính
toán tổn thất điện áp, tổn thất công suất và tổn thất điện năng; Chương V. Bù công
suất phản kháng trên đường dây; Chương VI: Tính toán cột và cơ khí dây dẫn. Phần
cuối cùng là Phụ lục và Tài liệu tham khảo.
Mặc dù đã có nhiều cố gắng nhưng chắc chắn không tránh khỏi những thiếu
sót. Rất mong nhận được nhiều ý kiến đóng góp của các thầy Bộ môn Kỹ Thuật
Điện và các bạn học cùng lớp.
Xin chân thành cảm ơn !.



Sinh viên thực hiện

Võ Văn Dũng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
KHOA CÔNG NGHỆ Độc lập - Tự Do - Hạnh Phúc
BỘ MÔN KỸ THUẬT ĐIỆN O0O
Cần thơ, ngày 13 tháng 9 năm 2005

PHIẾU ĐĂNG KÝ ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP
Năm học: 2005 – 2006

1. Họ và tên cán bộ hướng dẫn: Lê Vĩnh Trường
2. Tên đề tài: Thiết kế cung cấp điện cho huyện mới Tân Thành
3. Địa điểm thực hiện: Bộ môn kỹ thuật điện - Khoa Công Nghệ - Trường Đại
Học Cần Thơ
4. Sinh viên thực hiện: Võ Văn Dũng
MSSV: 1010849
Lớp: Kỹ Thuật Điện – K 27
5. Mục đích của đề tài: Thiết kế trạm biến áp và mạng lưới phân phối cung cấp
cho phụ tải điện của huyện Tân Thành
6. Các nội dung chính của đề tài:
Chương I: Cơ sở lý luận thiết kế cung cấp điện
Chương II: Tính toán phụ tải
Chương III: Thiết kế trạm biến áp
Chương IV: Tính toán tổn thất điện áp, tổn thất công suất và tổn thất
điện năng
Chương V: Bù công suất phản kháng trên đường dây
Chương VI: Tính toán cột và cơ khí dây dẫn
7. Các yêu cầu hỗ trợ cho việc thực hiện đề tài: Giáo viên hướng dẫn và kinh phí
8. Kinh phí dự trù cho việc thực hiện đề tài: 350.000 (đồng)

Ý Kiến Của Cán Bộ Hướng Dẫn Sinh Viên Đăng Ký



Lê Vĩnh Trường Võ Văn Dũng

DUYỆT CỦA BỘ MÔN DUYỆT CỦA HỘI ĐỒNG THI & XÉT TỐT NGHIỆP


MỤC LỤC


Phiếu đăng kí đề tài tốt nghiệp
Phiếu nhận xét và đánh giá của giáo viên hướng dẫn
Phiếu nhận xét và đánh giá của giáo viên phản biện
Lời mở đầu
Lời cảm ơn

Chương I
CƠ SỞ LÝ LUẬN THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN Trang 1

I. Giới thiệu 1
1.1 Lưới điện và lưới cung cấp điện 1
1.2 Những yêu cầu đối với phương án cung cấp điện 1
1.2.1 Độ tin cậy cung cấp điện 1
1.2.2 Chất lượng điện 1
1.3 Mạng lưới điện hiện nay của huyện Tân Thành 1
II. Cơ sở lý luận thiết kế 2
2.1 Phương pháp tính toán phụ tải 2
2.1.1 Khái niệm chung 2
2.1.2 Các đại lượng và các hệ số tính toán thường gặp 2
2.1.3 Các phương pháp xác định phụ tải tính toán 5
2.2 Thiết kế trạm biến áp và phương án cung cấp điện 7
2.2.1 Trạm biến áp trung gian 7
2.2.2 Lựa chọn máy biến áp 7

2.2.3 Phương án cung cấp điện 7
2.2.4 Kết cấu xây dựng trạm biến áp 8
2.3 Tính toán tổn thất điện áp, tổn thất công suất, tổn thất điện năng 9
2.3.1 Tính toán độ sụt áp và chọn lượng dây dẫn 9
2.3.2 Tổn thất công suất 11
2.3.3 Tổn thất điện năng 12
2.4 Tính toán ngắn mạch 12
2.4.1 Khái niệm về ngắn mạch 12
2.4.2 Xác định tổng trở cho từ phần tử trong hệ thống điện 13
2.4.3 Tính ngắn mạnh trong trạm biến áp 14
2.4.4 Tính ngắn mạch trên đường dây phân phối chính 14
2.5 Lựa chọn khí cụ điện 15
2.6 Thiết kế phần cơ đường dây truyền tải 20
2.6.1 Tải trọng cơ giới tác dụng lên dây dẫn 20
2.6.2 Sức căng và độ võng của dây phức hợp 21
2.6.3 Ứng suất và khoảng vượt giới hạn của dây dẫn 22
trong điều kiện khí hậu khác nhau
2.6.4 Phân vùng khí hậu 23
2.6.5 Chọn khoảng cột 24
2.6.6 Các loại cột 24
2.6.7 Chọn xà 25
2.6.8 Chọn sứ cách điện 25
2.7 Bù công suất phản kháng trong mạng điện phân phối 25
với phụ tải phân bố và tập trung
2.7.1 Giảm tổn thất nhờ lắp đặt tụ 26
2.7.2 Giảm tổn thất điện năng nhờ lắp các tụ điện 27

Chương II

TÍNH TOÁN PHỤ TẢI 29

2.1 Sơ đồ mạng phân phối 22 kV trước đây của Huyện với các phụ tải 29
2.2 Phụ tải cần mở rộng thêm 29

Chương III
THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP 31
3.1 Thiết kế trạm biến áp 31
3.1.1 Lựa chọn máy biến áp 31
3.1.2 Kết cấu xây dựng trạm 31
3.1.3 Phương án cung cấp điện 31
3.1.4 Tính toán ngắn mạch trong trạm biến áp 32
3.1.5 Chọn khí cụ điện cho trạm biến áp 33
3.2 Chọn máy biến áp tự dùng 41
3.2.1 Phụ tải tự dùng 41
3.2.2 Chọn máy biến áp tự dùng 41
3.2.3 Tính ngắn mạch máy biến áp cấp 0,4 kV 42
3.2.4 Chọn khí cụ điện cho máy biến áp tự dùng 42

Chương IV
TÍNH TOÁN TỔN THẤT ĐIỆN ÁP, TỔN THẤT CÔNG SUẤT 44
VÀ TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG
4.1 Tính tổn thất điện áp và chọn dây dẫn 44
4.1.1 Sơ đồ vị trí và công suất của huyện Tân Thành 44
4.1.2 Xác định tiết diện dây và chọn dây dẫn 44
4.2 Tính toán tổn thất công suất trong máy biến áp 48
4.3 Tính toán tổn thất công suất 48
4.4 Tính toán tổn thất điện năng trong máy biến áp 51
4.5 Tính toán tổn thất điện năng và điện năng tiêu thụ hàng năm 51
4.5.1 Tổn thất điện năng 51
4.5.2 Điện năng tiêu thụ hàng năm của phát tuyến chính và các nhánh 52
4.5.3 Phần trăm tổn thất điện năng trên phát tuyến và các nhánh 52

4.6 Tính ngắn mạch 3 pha và lựa chọn các thiết bị bảo vệ của mạng phân phối 53
4.6.1 Tính toán ngắn mạch 53
4.6.1.1 Tính toán các phần tử trên đường dây 53
4.6.1.2 Tính toán ngắn mạch trên các đoạn đường dây 54
4.6.1.3 Lựa chọn các thiết bị bảo vệ cho mạng phân phối 56

Chương V
BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG TRÊN ĐƯỜNG DÂY 61
5.1 Giảm tổn thất công suất và tổn thất điện năng nhờ lắp tụ bù 61
5.1.1 Phát tuyến chính bên lộ giao thông 61
5.1.2 Phát tuyến chính bên sông 71
5.2 Sơ đồ vị trí và sơ đồ nguyên lý khi lắp đặt tụ bù trên lưới phân phối 73

Chương VI
TÍNH TOÁN CỘT VÀ CƠ KHÍ DÂY DẪN 74
6.1 Chọn cột, đà, sứ 74
6.1.1 Chọn cột và cách lắp các thiết bị trên cột 74
6.1.2 Chọn xà 78
6.1.3 Chọn sứ 78
6.2 Tính toán cơ khí dây dẫn 78
6.2.1 Tính toán ứng suất, độ võng, lực căng dây và 78
khoảng cách từ dây dẫn đến mặt đất
6.2.1.1 Phát tuyến chính bên lộ giao thông 78
6.2.1.2 Phát tuyến chính bên sông 81
6.2.1.3 Các nhánh rẽ 84
6.3 Tính toán các lực lên cột và chọn cột 87
6.3.1 Phát tuyến chính bên lộ giao thông 87
6.3.2 Phát tuyến chính bên sông 90
6.3.3 Các nhánh rẽ 92
6.4 Chọn dây néo 93

6.5 Thiết kế nối đất 93
Kết luận và kiến nghị 95
Phụ lục 96
Tài liệu tham khảo


CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÝ LUẬN THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN
SVTH: VÕ VĂN DŨNG TRANG 1




CHƯƠNG I


CƠ SỞ LÝ LUẬN THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN


I. Giới thiệu

1.1 Lưới điện và lưới cung cấp điện

Hệ thống điện bao gồm ba khâu: nguồn điện, truyền tải điện và tiêu thụ điện.
- Nguồn điện là các nhà máy điện.
- Tiêu thụ điện bao gồm tất cả các đối tượng sử dụng điện năng trong các
lĩnh vực kinh tế và đời sống.
- Để truyền tải điện từ nguồn phát đến các hộ tiêu thụ điện người ta sử dụng
lưới điện. Lưới điện bao gồm đường dây tải điện và trạm biến áp, lưới điện nước ta
có rất nhiều cấp điện áp: 6kV, 10kV, 22kV, 35kV, 110kV, 220kV.

1.2 Những yêu cầu đối với phương án cung cấp điện

1.2.1 Độ tin cậy cung cấp điện

- Đó là mức đảm bảo liên tục cung cấp điện tùy thuộc vào tính chất của hộ
dùng điện.
Hộ loại 1: là những hộ quan trọng không thể mất điện, nếu xảy ra mất điện sẽ
xảy ra hậu quả nghiêm trọng. Như sân bay, hải cảng, khu quân sự, khu ngoại giao
đoàn, các đại sứ quán v.v
Hộ loại 2: bao gồm các xí nghiệp, thương mại, dịch vụ v.v với những hộ
này nếu mất điện sẽ bị thua thiệt về kinh tế.
Hộ loại 3: là những hộ không quan trọng cho phép mất điện tạm thời khi cần
thiết. Đó là những hộ ánh sáng sinh hoạt đô thị và nông thôn.

1.2.2 Chất lượng điện

Chất lượng điện được thể hiện ở hai chỉ tiêu: tần số (f) và điện áp (U). Một
phương án cấp điện tốt là phương án đảm bảo trị số tần số và điện áp nằm trong giới
hạn cho phép là.
f = 50 (Hz) ÷ 60 (Hz)
rU
bt

≤
5%Uđm và Usc
≤
10%U
đm

1.3 Mạng lưới điện hiện nay của huyện Tân Thành

CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÝ LUẬN THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN
SVTH: VÕ VĂN DŨNG TRANG 2


Hiện nay, huyện Tân Thành vẫn do đường dây 22 kV của huyện Tân Hiệp
cung cấp đến, với công suất và độ tin cậy không cao, chỉ mới đáp ứng đủ cho các
phụ tải nằm trên đường giao thông của Huyện. Còn những hộ sống trong các kinh
thì không có điện.
Vì thế trong tương lai, Huyện sẽ có một mạng lưới với một trạm biến áp
riêng do đường dây 35 kV từ Chung Sư đến. Mạng lưới bảo đảm về công suất và
chất lượng điện năng cung cấp cho toàn Huyện, với độ an toàn và tin cậy cao.

II. Cơ sở lý luận thiết kế

2.1 Phương pháp tính toán phụ tải

2.1.1 Khái niệm chung

Phụ tải điện là số liệu đầu tiên và quan trọng nhất để tính toán thiết kế hệ
thống cung cấp điện. Xác định phụ tải điện quá lớn so với thực tế sẽ dẫn đến chọn
thiết bị điện quá lớn làm tăng vốn đầu tư. Xác định phụ tải điện quá nhỏ dẫn đến
chọn thiết bị điện quá nhỏ sẽ bị quá tải gây cháy nổ hư hại công trình, làm mất điện.
Xác định chính xác phụ tải điện là việc làm khó, công trình điện thường phải
được thiết kế, lắp đặt trước khi có đối tượng sử dụng điện. Phụ tải cần xác định
trong giai đoạn tính toán thiết kế hệ thống cung cấp điện gọi là phụ tải tính toán.
Cần lưu ý phân biệt phụ tải tính toán và phụ tải thực tế khi các nhà máy đã đi vào
hoạt động. Phụ tải tính toán là phụ tải gần đúng chỉ dùng để tính toán thiết kế hệ
thống cung cấp điện còn phụ tải thực tế là phụ tải chính xác có thể xác định được

bằng các đồng hồ đo được trong quá trình vận hành.
Có nhiều phương pháp xác định phụ tải điện, cần căn cứ và lượng thông tin
thu nhận được qua từng giai đoạn thiết kế để lựa chọn phương pháp thích hợp. Càng
có nhiều thông tin về đối tượng sử dụng càng lựa chọn được phương pháp chính
xác.

2.1.2 Các đại lượng và các hệ số tính toán thường gặp

1 - Công suất định mức ([5, tr15])

Công suất định mức thường được các nhà chế tạo ghi sẵn trên lý lịch hoặc
nhãn hiệu máy. Đối với động cơ điện, công suất định mức là công suất trên trục
động cơ. Đứng về mặt cung cấp điện, ta chỉ quan tâm đến công suất đầu vào của
động cơ gọi là công suất đặt.
Công suất đặt động cơ được tính như sau:
dc
dm
d
P
P
η
=
(1.1)
Trong đó: P
d
- công suất đặt của động cơ (kW)
P
dm
- công suất định mức của động cơ (kW)

dc
η
- hiệu suất định mức của động cơ

CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÝ LUẬN THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN
SVTH: VÕ VĂN DŨNG TRANG 3


Hiệu suất định mức của động cơ tương đối cao người ta thường cho phép bỏ
qua hiệu suất trên nên: P
d
= P
dm


2 - Phụ tải trung bình P
tb
([5, tr15])

Phụ tải trung bình là đặc trưng tĩnh của phụ tải trong một khoảng thời gian
nào đó. Tổng phụ tải trung bình của các thiết bị điện cho ta cơ sở để đánh giá giới
hạn dưới của phụ tải tính toán.
Trong thực tế công thức tính phụ tải trung bình là:
t
W
P
tb
=
(1.2)
Trong đó: W - điện năng tiêu thụ trong khoảng thời gian khảo sát (kWh)

t - thời gian khảo sát (h)
Phụ tải trung bình của nhóm thiết bị điện tính theo công thức:
∑
=
=
n
1i
itb
PP
(1.3)
Biết phụ tải trung bình, chúng ta có thể xác định được phụ tải tính toán, tính
tổn thất điện năng. Thông thường phụ tải trung bình được xác định ứng với thời
gian khảo sát là một ca làm việc, một tháng hoặc một năm.

3 - Phụ tải cực đại P
max
([5, tr16])

Phụ tải cực đại P
max
là phụ tải trung bình lớn nhất tính trong khoảng thời gian
tương đối ngắn Δt (thường lấy trong khoảng thời gian từ 10 đến 30 phút). Trị số này
dùng để chọn các thiết bị điện theo điều kiện phát nóng. Nó cho phép đánh giá giới
hạn trên của phụ tải tính toán. Người ta dùng phụ tải cực đại để tính tổn thất công
suất lớn nhất, để chọn thiết bị, chọn dây dẫn và dây cáp theo điều kiện mật độ dòng
kinh tế.

4 - Phụ tải tính toán P
tt
([5, tr16])

Phụ tải tính toán là phụ tải giả thiết lâu dài không đổi, tương đương với phụ
tải thực tế về mặt hiệu ứng nhiệt lớn nhất. Nói một cách khác, phụ tải tính toán cũng
làm nóng lên đến nhiệt độ bằng nhiệt độ lớn nhất do phụ tải thực tế gây ra.
Như vậy, nếu chọn các thiết bị điện theo phụ tải tính toán thì đảm bảo an
toàn về mặt phát nóng cho các thiết bị đó trong mọi trạng thái vận hành.
Quan hệ giữa phụ tải tính toán với các phụ tải khác:
P
max

≥
P
tt

≥
P
tb

5 - Hệ số nhu cầu ([5, tr18])

Hệ số nhu cầu của phụ tải là tỷ số của công suất tiêu thụ tải cực đại trên tổng
công suất định mức nối với hệ thống. Hệ số nhu cầu tiêu thụ của phụ tải có thể tính
từng phần của hệ thống; như trong phụ tải công nghiệp và thương mại, K
nc
<1.
K
nc
= Phụ tải cực đại/Tổng phụ tải hệ thống (1.4)

CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÝ LUẬN THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN

SVTH: VÕ VĂN DŨNG TRANG 4


6 - Hệ số sử dụng ([5, tr18])

Hệ số sử dụng là tỉ số của nhu cầu sử dụng công suất cực đại trên công suất
định mức của hệ thống.
dmHT
maxHT
sd
P
P
K = (1.5)
Công suất định mức hệ thống có thể được chọn theo trị số nhỏ nhất trong các
công suất tính theo điều kiện phát nóng và điều kiện sụt áp.

7 - Hệ số phụ tải ([5, tr19])

Hệ số phụ tải là tỉ số công suất tải trung bình trên công suất tải cực đại trong
khoảng thời gian khoả sát.
max
tb
pt
P
P
K =
(1.6)

8 - Hệ số phân tán ([5, tr19])

Hệ số phân tán là tỉ số tổng các công suất cực đại riêng lẻ từng phần khác
nhau hệ thống trên công suất cực đại toàn thể của hệ thống.
g
n
1i
i
tanp
P
P
K
∑
=
=
(1.7)
Với: P
i
- công suất cực đại của tải thức i
P
g
= P
1+2+ n
- công suất cực đại tổng hợp của nhóm n tải hoạt động
trong thời gian định trước.

9 - Hệ số đồng thời ([5, tr20])

Hệ số đồng thời là nghịch đảo của hệ số phân tán.
tanp
dt
K

1
k =
(1.8)

10 - Hệ số tổn thất ([5, tr20])

Hệ số tổn thất là tỉ số tổn thất công suất trung bình trên tổn thất công suất
cực đại trong cùng một khoảng thời gian.
max
tb
tth
P
P
K
∆
∆
= (1.9)

11 - Hệ số cực đại K
max
([5,21])


CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÝ LUẬN THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN
SVTH: VÕ VĂN DŨNG TRANG 5


Hệ số cực đại là tỉ số giữa phụ tải tính toán và phụ tải trung bình. Hệ số cực
đại phụ thuộc vào số thiết bị hiệu quả và hệ số sử dụng. Tra bảng giá trị của K
max

theo số thiết bị hiệu quả n
hq
và K
sd.


n
hq
- số thiết bị dùng điện hiệu quả. n
hq
là thiết bị giả tưởng có công suất
bằng nhau, có cùng chế độ làm việc và gây ra một phụ tải tính toán đúng bằng phụ
tải tính toán do nhóm thiết bị thực tế gây ra.

Ý nghĩa của n
hq
là ở chỗ: một số máy bất kỳ bao gồm nhiều máy có công
suất khác nhau, đặc tính kỹ thuật khác nhau, chế độ làm việc khác nhau rất khó tính
chính xác phụ tải điện. Nên n
hq
nhằm giúp cho việc xác định phụ tải của nhóm máy
dễ dàng mà sai số phạm phải là cho phép.
Trình tự xác định n
hq
như sau:
+ Xác định n
1
- số động cơ có công suất lớn hơn hay bằng một nữa công suất
động cơ có công suất lớn nhất.

+ Xác định
1
n
P - công suất n
1
động cơ trên:
∑
=
1
1
n
1
dmin
PP
+ Xác định các tỉ số: n
*
= n
1
/n,
∑
∑
=
∑
=
n
1
dmi
n
1
dmi

n
*
P
P
P
P
P
1
1
(1.10)
+ Tra PL bảng 16 (theo n
*
và P
*
) tìm được n
hq*

+ Xác định n
hq
theo biểu thức sau: n
hq
= n*n
hq*


2.1.3 Các phương pháp xác định phụ tải tính toán

1 - Xác định phụ tải theo công suất đặt

Phụ tải được xác định theo công thức sau:

P
tt
= K
nc
*P
d
(1.11)
Q
tt
= P
tt
*tgφ (1.12)
Trong đó: K
nc
- hệ số nhu cầu, tra PL bảng 15
P
d
- công suất đặt của thiết bị trong một phân xưởng (kW).
P
d
=
∑
n
1
dmi
P
(1.13)
Với: P
dm
– công suất định mức của từng máy (kW)

n - số máy đặt trong phân xưởng.

2 - Xác định phụ tải theo công suất trung bình P
tb
và hệ số cực đại K
max

Phụ tải được xác định theo công thức sau:
P
tt
= K
max
*P
tb
= K
max
*K
sd
*
∑
n
1
dmi
P
(1.14)
Q
tt
= P
tt
*tgφ (1.15)

CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÝ LUẬN THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN
SVTH: VÕ VĂN DŨNG TRANG 6


Trong đó: P
tb
= K
sd
*
∑
n
1
dmi
P
- công suất trung bình của nhóm máy trong thời
gian khảo sát, thường lấy là 1 ca hoặc 1 ngày đêm.
P
dm
- công suất định mức của máy (kW)
K
sd
- hệ số sử dụng, tra PL bảng 14
cosφ - hệ số công suất của nhóm máy công cụ, tra PL bảng 14
K
max
- hệ số cực đại, tra PL bảng 17 (theo K
sd
và n
hq).

3 - Xác định phụ tải sinh hoạt của các hộ gia đình

Có 2 cách xác định phụ tải:
- Xác định phụ tải điện xuất phát từ căn hộ
Phương pháp này dùng khi biết chính xác thiết bị điện gia dụng đặt trong căn
hộ. Phụ tải một căn hộ xác định theo công thức:
P
H
= K
dt
*P
d
= K
dt
*
∑
n
1
dmi
P
(1.16)
Trong đó: P
d
– công suất đặt của căn hộ, bằng tổng công suất định mức của
các thiết bị điện đặt trong căn hộ
P
dm
=
∑

n
1
dmi
P

K
dt
- hệ số đồng thời sử dụng điện trong căn hộ, thường lấy K
dt
= 0,8.
Với cosφ = 0,8 tính được phụ tải phản kháng của căn hộ
Q
H
= P
H
*tgφ (1.17)
Từ đây xác định được phụ tải điện của một xóm, một dãy phố hoặc một khu
chung cư gồm n căn hộ
P
∑
= K
dt
*n*P
H
(1.18)
Cũng với cosφ = 0,8, xác định được phụ tải phản kháng:
Q
∑
= P
∑

*tgφ (1.19)
Cuối cùng xác định được phụ tải toàn phần của một xóm:
S
∑
=
22
QP
ΣΣ
+ (1.20)
Hay S
∑
=
ϕ
Σ
cos
P
(1.21)
- Xác định phụ tải điện từ khu vực đến căn hộ
Khi không biết chính xác thiết bị điện đặt trong căn hộ, thường tính từ dãy
phố, xóm chung cư, dãy đường.
Phụ tải điện của cả khu vực được tính theo công thức sau:
P
k
= P
0
*H (1.22)
Với: H - số hộ dân
P
0
- suất phụ tải tính toán cho 1 hộ, thường lấy

+ P
0
= (0,5 ÷ 0,8) (kW/hộ) dành cho khu vực huyện, thị trấn ở nông thôn
Với: P
0
= 0,5 dành cho khu vực thuần nông
P
0
= (0,6 ÷ 0,8) dành cho khu vực có nghề phụ hoặc làng xóm ven
đường.

CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÝ LUẬN THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN
SVTH: VÕ VĂN DŨNG TRANG 7


+ P
0
= (2 ÷ 5) (kW/hộ) dành cho khu đô thị
Với: P
0
= (2 ÷ 3) (kW/hộ) dành cho hộ có mức sống trung bình
P
0
= (4 ÷ 5) (kW/hộ) dành cho hộ có mức sống khá giả

4 - Xác định phụ tải theo suất phụ tải trên một đơn vị diện tích

P
tt
= P

0
*S (1.23)
Trong đó: P
0
- suất phụ tải trên 1 m
2
diện tích (kW/m
2
); S - diện tích (m
2
)

2.2 Thiết kế trạm biến áp và phương án cung cấp điện

2.2.1 Trạm biến áp trung gian ([4, tr49])

Lưới cung cấp điện từ trạm biến áp trung gian thường là 110/35, 22, 10 (kV)
hoặc 35/22, 10 (kV). Tùy theo tính chất quan trọng của lưới cung cấp điện mà các
trạm trung gian này có thể đặt 1 hoặc 2 máy.

2.2.2 Lựa chọn máy biến áp ([4,111])

Trong sơ đồ cấp điện, máy biến áp có vai trò rất quan trọng, làm nhiệm vụ
biến đổi điện áp và truyền tải công suất.
Lựa chọn máy biến áp bao gồm lượng chọn số lượng, công suất, chủng loại,
kiểu cách và tính năng khác của máy biến áp.
Số lượng biến áp đặt trong trạm phụ thuộc vào độ tin cậy cung cấp điện cho
phụ tải trạm đó.
Với phụ tải quan trọng không cho phép mất điện, phải đặt hai máy biến áp.
Với các xí nghiệp hàng tiêu dùng, khách sạn, siêu thị (hộ loại 2) thường đặt 1

máy biến áp cộng với máy phát dự phòng.
Với các hộ ánh sáng sinh hoạt (hộ loại 3) thường chỉ đặt trạm 1 máy.
Công suất máy biến áp được chọn theo các công thức sau:
Với trạm 1 máy S
đmB
≥ S
tt
(1.24)
Với trạm 2 máy S
đmB
≥
4,1
S
tt
(1.25)
Với: S
đmB
- công suất định mức của máy biến áp (kVA)
S
tt
- công suất tính toán (kVA)
1,4 - hệ số quá tải K
qt
.
Cần lưu ý rằng hệ số quá tải phụ thuộc vào thời gian quá tải. Lấy K
qt
= 1,4 là
ứng với điều kiện thời gian như sau: quá tải không quá 5 ngày đêm, mỗi ngày quá
tải không quá 6 giờ. Nếu không thỏa mãn điều kiện trên phải tra đồ thị tìm K
qt

trong
sổ tay cung cấp điện hoặc không cho quá tải.

2.2.3 Phương án cung cấp điện

1 - Sơ đồ một hệ thống thanh góp ([3,41])

CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÝ LUẬN THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN
SVTH: VÕ VĂN DŨNG TRANG 8


Ưu điểm: Đơn giãn, rõ ràng, mỗi phần tử thiết kế riêng cho
mạch đó. khi vận hành sửa chữa thì mạch này không ảnh hưởng mạch
kia.
Khuyết điểm: Khi sửa chữa máy cắt điện trên mạch nào, các
phụ tải nối vào mạch đó cũng bị mất điện. Thời gian ngừng cung cấp
điện phụ thuộc vào thời gian sửa chữa máy cắt điện đó.
Ngắn mạch trên thanh góp đưa đến cắt điện toàn bộ các phần
tử. Ngay cả khi cần sửa chữa thanh góp hay dao cách ly về phía thanh
góp cũng sẽ mất điện toàn bộ trong thời gian sửa chữa. Vì thế sơ đồ này chỉ được sử
dụng khi yêu cầu về đảm bảo không cao, các hộ tiêu thụ loại 3 và chỉ có một nguồn
cung cấp.

2 - Sơ đồ hai hệ thống thanh góp ([3,44])

Ưu điểm: Khi cần sửa chữa một máy cắt phần tử nào đó, dùng máy cắt liên
lạc thay cho máy cắt này bằng cách chuyển đường đi qua thanh góp thứ 2, qua máy
cắt liên lạc đi tắt qua máy cắt cần sửa chữa. Và phải có thời gian ngắn để cách ly
máy cắt cần sửa chữa và nối lại, các phần tử còn lại làm việc trên thanh góp khác.
Khuyết điểm: là phức tạp khi xây dựng cũng như vận hành, đặc biệt đóng

dao cách ly nếu nhầm lẫn có thể gây hậu quả nghiêm trọng. Vì thế nên sơ đồ này
chỉ sử dụng đối với điện áp cao từ 110 kV trở lên.



2.2.4 Kết cấu xây dựng trạm biến áp

Có 3 kiểu kết cấu xây dựng trạm. Mỗi kiểu có ưu nhược điểm khác nhau.
Người thiết kế cần căn cứ vào đăc điểm, điều kiện mà lựa chọn. ([4, tr87])
1. Trạm treo
Là kiểu trạm mà tất cả các thiết bị điện cao hạ và cả máy biến áp đều được
đặt trên cao
2. Trạm bệt
Với kiểu trạm này, thiết bị cao áp đặt trên cột, máy biến áp đặt dưới đất và tủ
phân phối đặt trong nhà xây mái bằng, xung quanh trạm có tường xây, trạm có cổng
sắt bảo vệ.
3. Trạm xây
Hình 1.1
Hình 1.2

CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÝ LUẬN THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN
SVTH: VÕ VĂN DŨNG TRANG 9


Trạm xây là kiểu trạm mà toàn bộ các thiết bị điện cao, hạ áp và máy biến áp
đều được đặt trong nhà mái bằng.

2.3 Tính toán tổn thất điện áp, tổn thất công suất, tổn thất điện năng

2.3.1 Tính toán độ sụt áp và chọn lượng dây dẫn ([5, tr187])

A. Độ sụt điện áp trên đường dây phân phối

100%*
U
*
1000
QXPR
ΔU%
2
+
= (1.26)
Với: R = r
o
*l, X = x
o
*l.
Có thể áp dụng công thức:
)
100%*
U*1000
sinxcosφ(r*l*S
100%*
U*1000
QXPR
ΔU%
2
dm
oo
2

dm
ϕ+
=
+
= (1.27)
Ta có hằng số sụt áp:
100%*
U*1000
sinxcosφr
K%
2
dm
oo
ϕ
+
=
(1.28)
Vậy: ∆U% = K%*l*S (1.29)
Với: S - là công suất 3 pha (kVA)
U
đm
- là điện áp định mức (kV)
l - là khoảng đẳng trị (km)
r
o
- là điện trở đơn vị (Ω/km)
x
0
= 0.144* log(
r

D
tb
) + 0.016 (Ω/km) (1.30)
Khi tính x
0
cần phải chọn cách phân bố dây trên trụ để tính được D
tb.
3
CABCABtb
d*d*dD =
(1.31)
- Nếu treo dây trên 3 đỉnh tam giác đều có d
AB
= d
BC
= d
CA
thì D
tb
= d
- Nếu treo dây trên mặt nằm ngang d
AB
= d
BC
= 0.5d
CA
= d


Các trường hợp tải phân bố

a. Đường dây với phụ tải tập trung
N

C

B

A

A
B
C

d
AC
d
BA
d
CB
d
BC
d
AB
S
tt
= P
tt
+ jQ
tt

Hình 1.3: Hình thức bố trí dây trên cột
l = l
tt
B


CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÝ LUẬN THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN
SVTH: VÕ VĂN DŨNG TRANG 10


tttttt
2
dm
tttt
S*l*%K100%*
1000*U
XQRP
ΔU% =
+
=
(1.32)
Với: l
tt
= l (km)

b. Đường dây với phụ tải phân bố đều

pbpbpb
2
dm

pbpb
S*l*%K100%*
1000*U
XQRP
ΔU% =
+
=
(1.33)
Với: l
pb
= l/2 (km) = AM

c. Đường dây với phụ tải phân bố đều và tập trung


Chia 2 trường hợp
- Phụ tải tập trung
tttttt
2
dm
tttt
S*l*%K100%*
1000*U
XQRP
ΔU% =
+
=
- Phụ tải phân bố đều
pbpbpb
2

dm
pbpb
S*l*%K100%*
1000*U
XQRP
ΔU% =
+
=
- Phụ tải tổng: ∆U
tổng
% = ∆U
pb
% + ∆U
tt
% (1.34)

B. Cách tính thông dụng để chọn dây dẫn ([5, tr182])

b1) Chọn x
0
= 0,35 ÷ 0,4 (Ω/km)
b2) Từ %100*
U*1000
)φsinxφcosr(*l*S
%U
2
dm
oo
+
=∆ (1.35)

Suy ra:
ϕ
ϕ−
∆
=
cos
sin*x
l*S
U*10*%U
r
0
td
2
dmcp
tinhtoan0
(Ω/km) (1.36)
b3) Tra bảng chọn loại dây thỏa điều kiện sau: r
0
< r
0tinhtoan

A

M

S
tt
= P
tt
+ jQ

tt
N

B

A

N

B

S
pb
= P
pb
+ jQ
pb
M

S
pb
= P
pb
+ jQ
pb

CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÝ LUẬN THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN
SVTH: VÕ VĂN DŨNG TRANG 11

b4) I
cp
≥ I
tổng
=
dm
tong
U*3
S
(A) (1.37)
b5) Sau đó tính x
0
theo công thức sau: x
0
= 0.144* log(
r
D
tb
) + 0.016 (Ω/km)
Và suy ra:
100%*
U*1000
sinxcosφr
K%
2
dm
oo
ϕ
+
=

b6) Kiểm tra lại sụt áp: ∆U% = K%*l*S
td
≤ U
cp
%

2.3.2 Tổn thất công suất

A. Tính toán tổn thất công suất trong một máy biến áp

Tổn thất công suất trong máy biến áp hai cuộn dây gồm có tổn thất công suất
trong lõi thép và tổn thất trong cuộn dây. ([4, tr65])
+ Tổn thất công suất trong lõi thép là:
ΔS
0
= ΔP
0
+ jΔQ
0
= ΔP
0
+ j
100
S*%i
B0
(1.38)
Trong đó: S
B
- công suất định mức của máy biến áp, (kVA)

i
0
% - dòng điện không tải, %
+ Tổn thất công suất trong cuộn dây là :
ΔS
b
= ΔP
b
+ ΔQ
b
= ΔP
n
2
B
2
pt
S
S
+ j
B
2
ptn
S*100
S*%U
(1.39)
Trong đó: U
n
% - điện áp ngắn mạch, %;
ΔP
n

- tổn thất ngắn mạch, kW
Vậy tổn thất công suất trong máy biến áp là
ΔS = ΔS
0
+ ΔS
b
(1.40)

B. Tính toán tổn thất công suất trên đường dây phân phối ([5, tr184])

+ Đường dây có phụ tải phân bố đều: ΔP
pb
= 3*r
0
*l
pb
*I
2
pb
(1.41)
Với:
dm
pb
pb
U*3
S
I =
l
pb
= l/3

l: chiều dài đoạn dây (km)
+ Đường dây có phụ tải tập trung: ΔP
tt
= 3*r
0
*l
tt
*I
2
tt
(1.42)
Với
dm
tt
tt
U*3
S
I =
l
tt
= l
+ Đường dây có phụ tải phân bố và tập trung: ΔP’ = 3*r
0
*l
tt
* I’
2
(1.43)
Với I’=
pbtt

I*I

Hay tính theo công suất phụ tải khi hệ số công suất bằng nhau:

CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÝ LUẬN THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN
SVTH: VÕ VĂN DŨNG TRANG 12


ΔP
tt
=
2
dm
2
tt
U
S
* r
0
*l
tt
; ΔP
pb
=
2
dm
2
pb
U
S

*r
0
*l
pb
; ΔP’ =
*
U
S*S
2
dm
pbtt
r
0
*l
tt
(1.44)
ΔP
đoạn
= ΔP
tt
+ ΔP
pb
+ ΔP’ (1.45)

2.3.3 Tổn thất điện năng

A. Tổn thất điện năng trong một máy biến áp ([4, tr73])

Gồm tổn thất điện năng không phụ thuộc vào dòng điện phụ tải (ΔA
1

), và tổn
thất điện năng phụ thuộc dòng điện phụ tải (ΔA
2
).
ΔA
1
= ΔP
0
*t (1.46)
ΔA
2
= ΔP
n
* τ








*
S
S
2
B
pt
(1.47)
Trong đó:

τ
- là thời gian tổn thất công suất lớn nhất, và được xác định theo
công thức sau

(
)
h,8760*10*T124,0
2
4
ln
−
+=τ
(1.48)
T
ln
- thời gian sử dụng phụ tải lớn nhất, thường lấy trị số T
ln
như sau:
- Với xí nghiệp công nghiệp tra sổ tay cung cấp điện
- Với phụ tải là điện sinh hoạt của các hộ đô thị, T
max
= 4000 ÷ 4500 h
- Với phụ tải là điện sinh hoạt của các hộ nông thôn, T
max
= 2500 ÷ 3000 h
t - thời gian vận hành thực tế của máy biến áp, giờ (h)
Vậy tổn thất điện năng của trạm một máy là: ΔA = ΔA
1
+ ΔA
2

B. Tổn thất điện năng và điện năng tiêu thụ trên đường dây ([4, tr69])

- Tổn thất điện năng trên đường dây phân phối được tính theo công thức sau:
ΔA
đoạn
= ΔP
đoạn
.τ (1.49)
ΔA
∑phát tuyến (hay nhánh)
=
∑ΔA
đoạn
- Điện năng là lượng công suất tác dụng sản xuất hoặc truyền tải hoặc tiêu
thụ trong một khoảng thời gian. Trong tính toán thiết kế hệ thống cung cấp điện
thường lấy thời gian là 1 năm (8760 h). Vậy điện năng tiêu thụ trong một năm tính
theo công thức sau:
A
∑phát tuyến (hay nhánh)
=
∑P
phụ tải phát tuyến (hay nhánh)
.T
ln
(1.50)
ΔA
phát tuyến (hay nhánh)
%

= (ΔA
∑phát tuyến (hay nhánh)
/A
∑phát tuyến (hay nhánh)
)*100% (1.51)

2.4 Tính toán ngắn mạch

2.4.1 Khái niệm về ngắn mạch

+ Ngắn mạch là hiện tượng vì lý do nào đó mạch điện bị chạm lại ở 1 điểm
nào đó làm cho tổng trở nhỏ đi và dòng điện trong mạch điện tăng lên đột ngột.
Việc tăng dòng điện lên quá lớn sẽ dẫn đến hai hậu quả nghiêm trọng.

CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÝ LUẬN THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN
SVTH: VÕ VĂN DŨNG TRANG 13


- Làm xuất hiện lực điện động rất lớn có khả năng phá hủy kết cấu của các
thiết bị điện, tiếp tục gây chạm chập cháy nổ.
- Làm tăng nhiệt độ lên quá cao phá hủy các đặt tính cách điện, từ đó cũng
gây ra chạm chập cháy nổ phá hủy thiết bị điện.
+ Mục đích tính toán ngắn mạch để phục vụ cho việc chọn các khí cụ điện và
các phần dẫn điện. Có nhiều phương pháp tính dòng ngắn mạch như với yêu cầu
trên chỉ cần dùng phương pháp đơn giản, nếu cần và khi có yêu cầu, có thời gian có
thể áp dụng chương trình mẫu và thực hiện trên máy.
+ Chỉ tính ngắn mạch 3 pha, vì thường dòng ngắn mạch 3 pha lớn dòng ngắn
mạch 2 pha và 1 pha.

2.4.2 Xác định tổng trở cho từ phần tử trong hệ thống điện

1 - Nguồn hệ thống ([4, tr97])

Vì không biết kết cấu lưới điện quốc gia cho nên không thể tính được tổng
trở của hệ thống điện. Để tính ngắn mạch trung áp cho phép coi nguồn công suất
cấp cho điểm ngắn mạch là công suất cắt định mức của máy cắt đầu đường dây đặt
tại trạm biến áp trung gian, khi đó điện kháng gần đúng của hệ thống xác định theo
công thức:
X
H
=
cdm
2
tb
S
U
(1.52)
Trong đó: U
tb
- điện áp trung bình của lưới điện (kV)
U
tb
= 1,05*U
đm

S
cdm
– công suất cắt định mức của máy cắt đầu nguồn đặt tại trạm
biến áp cấp điện cho điểm ngắn mạch (MVA).

S
cdm
= 3 *U
dm
*I
cdm
(1.53)
Với U
dm
, I
cdm
là điện áp định mức và dòng điện cắt ngắn mạch định mức của
máy cắt.

2 - Đường dây ([1, tr61])

- Các công thức tính toán tổng trở đường dây trên không.
Z
1L
= Z
2L
= R
L
+ jlog
td
tb
r
D
(Ω/km) (1.54)
Với: R

L
- điện trở dây dẫn, (Ω/km)
D
tb
- GMD =
3
acbcab
D*D*D - khoảng cách trung bình hình học giữa
các dây dẫn.
r
td
- GMR - bán kính tương đương của dây dẫn tính theo bán kính thực r của
nó, phụ thuộc vào cấu trúc dây và vật liệu dây dẫn.
Chẳng hạn: r
td
= 0,779r - dây đồng tròn đặc; r
td
= (0,274 – 0,771)r - dây đồng
mềm nhiều sợi; r
td
= 0,95r – dây nhôm lõi thép ACSR.

CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÝ LUẬN THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN
SVTH: VÕ VĂN DŨNG TRANG 14


Z
0L
= R
0L

+ j0,435log
td
d
R
D

Với: R
0L
= R
L
+ 0,15 (Ω/km); R
td
=
3
2
tb
D*r
D
d
- khoảng cách tuơng đương dây dẫn với đất. Có thể tham khảo trị số
D
d
ở bảng 1.1.

Bảng 1.1 Trị số D
d

Môi trường D
đ
, m Môi trường D

đ
, m
Đất khô 3000 Nước biển 94
Đất ướt 935 Không có số liệu 1000

3 - Máy biến áp

Tổng trở máy biến áp qui về hạ áp được xác định theo biểu thức sau:
4
dmBA
2
dmBAN
6
2
dmBA
2
dmBAN
B
10.
S
U%.U
j10.
S
U.P
Z +
∆
=
&
(mΩ) (1.55)

2.4.3 Tính ngắn mạnh trong trạm biến áp ([3, tr55])

a. Vẽ sơ đồ hệ thống cần tính toán ngắn mạch và xác định các điểm cần tính
toán ngắn mạch.
b. Từ sơ đồ nguyên lý thay thế các phần tử bằng mô hình hoá.
c. Chọn các thông số trong hệ cơ bản. S
cb
, U
cb
suy ra I
cb
ở các cấp cần tính
ngắn mạch
d. Lần lượt biến sơ đồ về sơ đồ đẳng trị chỉ có một nguồn và tổng trở tương
đương cho từng điểm ngắn mạch.
e. Tính trị số tương đối cơ bản của các điện kháng.
f. Tính dòng ngắn mạch cho từng điểm ngắn mạch theo công thức sau
I
N
=
∑
i
cb
x
I
(1.56)
- x
∑i
- điện kháng tổng tương đương cho từng điểm ngắn mạch.

2.4.4 Tính ngắn mạch trên đường dây phân phối chính ([1, tr67])

Do đường dây chính là một mạch 3 pha. Vì thế, các sự cố dọc theo đường
dây chính có thể có bất kỳ bốn dạng ngắn mạch thông thường: 3 pha, 2 pha chạm
đất, 1 pha chạm đất, 2 pha chạm nhau. Nhưng chỉ tính ngắn mạch 3 pha để chọn khí
cụ điện, và cách tính các sự cố cho trong bảng 1.2.



CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÝ LUẬN THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN
SVTH: VÕ VĂN DŨNG TRANG 15


Bảng 1.2 Các dòng chạm trên đường dây.
Loại ngắn mạch Phương trình dòng ngắn mạch

Ngắn mạch 3 pha
N1
P
N
ZZ
V
I
&&
&
&
+
=

Ngắn mạch 2 pha
N21
P
N
ZZZ
V3j
I
&&&
&
&
++
−
=


Ngắn mạch 1 pha
N021
P
N
ZZZZ
V3
I
&&&&
&
&
+++
=


Ngắn mạch 2 pha chạm đất

(
)
( )( )
N02121
2N0
N
Z3ZZZZZ
ZaZ3Z3j
I
&&&&&&
&&&
&
+++
−+−
=


Trong đó: U
p
- điện áp pha, (kV)
1
Z
&
- tổng trở thứ tự thuận
2
Z
&
- tổng trở thứ tự nghịch
0
Z

&
- tổng trở thứ tự không
N
Z
&
- tổng trở đất.
Và
N
Z
&
có giá trị từ 30- 40Ω cho điều kiện chạm bé nhất và 0Ω cho điều kiện
chạm lớn nhất.

Bảng 1.3 Điện kháng của phần tử được tính trong hệ cơ bản ([3, tr55])
Ph
ần tử

Thông s
ố ban
đ
ầu

Tr
ị số trong hệ t
ương đ
ối

Hệ thống I
N
cbN

cb
**
)cb(
UI3
S
XX =

MBA S
đm
; U
N%
dm
cbN
)cb(
*
S100
S%U
X =

Đường dây l(km); U
dm
2
cb
cb
0
)cb(
*
U
S
lXX =

2.5 Lựa chọn khí cụ điện

1. Lựa chọn máy cắt ([6, tr297])

Máy cắt điện là thiết bị đóng cắt mạch điện cao áp. Ngoài nhiệm vụ đóng, cắt
điện phụ tải phục vụ cho công tác vận hành, máy cắt còn có chức năng cắt dòng
điện ngắn mạch để bảo vệ các phần tử của hệ thống cung cấp điện.
Máy cắt cũng được chế tạo nhiều chủng loại khác nhau. Có máy cắt ít dầu,
nhiều dầu, máy cắt không khí, máy cắt chân không, máy cắt SF6.

CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÝ LUẬN THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN
SVTH: VÕ VĂN DŨNG TRANG 16


Bảng 1.4 Các điều kiện chọn và kiểm tra máy cắt
Các đi
ều kiện chọn và kiểm tra

Đi
ều kiện

Điện áp định mức (kV) U
đmMC

≥
U
LĐ

Dòng điện định mức (kV) I

đmMC

≥
I
cb

Dòng cắt định mức (kV) I
cđm
≥
I"
N

Công su
ất cắt
đ
ịnh mức (kVA)

S
cđm
≥
S"
N

Dòng điện ổn định động (kA)
I
đ.đm
≥
i

xđ


Dòng điện ổn định nhiệt (kA)
I
nh.đm
≥ I
∞
nh.dm
qd
t
t


2. Lựa chọn dao cách ly ([6, tr95])

Dao cách ly có nhiệm vụ chủ yếu là cách ly phần có điện và phần không có
điện tạo khoảng cách an toàn trong thấy phục vụ cho công tác sửa chữa, kiểm tra
bảo dưỡng. Sở dĩ không cho phép dao cách ly đóng cắt mạch khi đang mang tải vì
không có bộ phận dập hồ quang. Tuy nhiên cho dao cách ly đóng, cắt không tải biến
áp khi công suất máy không lớn (thường nhỏ hơn 100 kVA).

Bảng 1.5 Các điều kiện chọn và kiểm tra dao cách ly
Các điều kiện chọn và kiểm tra Điều kiện
Điện áp định mức (kV)
U
đmDCL

≥
U

LĐ

Dòng điện định mức (A)
I
đmDCL

≥
I
cb

Dòng điện ổn định động (kA)
I
đ.đm
≥
i
xđ


Dòng điện ổn định nhiệt (kA)
I
nh.đm
≥ I
∞
nh.dm
qd
t
t


3. Lựa chọn cầu chì ([6, tr95])

Cầu chì là phần tử yếu nhất trong hệ thống cung cấp điện nhằm cắt đứt dòng
điện khi có dòng điện lớn quá trị số cho phép đi qua. Vì thế chức năng của cầu chì
là bảo vệ quá tải và ngắn mạch. Cầu chì và dao cách ly được chế tạo với mọi cấp
điện áp.

Bảng 1.6 Các điều kiện chọn và kiểm tra cầu chì
Các điều kiện chọn và kiểm tra Điều kiện
Điện áp định mức (kV)
U
đmcc

≥
U
đmLĐ

Dòng điện định mức (A)
I
đmcc

≥
I
cb

Dòng cắt định mức (kA)
Icđm

≥

I”

Công suất cắt định mức (MVA)
S
cđm

≥

S”



CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÝ LUẬN THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN
SVTH: VÕ VĂN DŨNG TRANG 17


Trong các bảng trên: (trang 96 [6])
U
đmLĐ
- điện áp định mức của lưới điện
I
cb
- dòng điện cưỡng bức
i
xk
- dòng điện ngắn mạch xung kích, là trị số tức thời lớn nhất của I
N
i
xk
= 1,8*
2

*I
N
(1.57)
I
∞
, I” – dòng ngắn mạch vô công và siêu quá độ, trong tính toán ngắn mạch
lưới cung cấp điện, coi ngắn mạch là xa nguồn, các trị số này bằng nhau và bằng
ngắn mạch chu kỳ và có trị số hiệu dụng:
I
ck
= I
∞
= I” = I
N
S” – công suất ngắn mạch
S” =
2
*U
tb
*I” (1.58)
T
nh.đm
- thời gian ổn định nhiệt định mức, nhà chế tạo cho ứng với I
nh.đm

t
qđ
- thời gian quy đổi, xác định bằng cách tính toán tra đồ thị. Trong tính
toán thực tế lưới trung áp, người ta cho phép lấy t
qđ

bằng thời gian tồn tại ngắn
mạch, nghĩa là bằng thời gian cắt ngắn mạch của máy cắt.
t
qđ
= t
c
= t
bv
+ t
MC

Trong đó: t
bv
- là thời gian bảo vệ rơle (s)
t
MC
- thời gian máy cắt làm việc (s)
I
cđm
= I
nh.đm
≥ I
∞
nh.dm
c
t
t

(1.59)
Các thiết bị điện có I

đm
≥ 1000 (A) không cần kiểm tra ổn định nhiệt.

4. Lựa chọn thanh góp ([6, tr355])

- Thanh góp còn gọi là thanh cái hoặc thanh dẫn.
- Thanh góp được dùng trong các tủ động lực, các trạm phân phối trong nhà,
ngoài trời.

Bảng 1.7 Các điều kiện chọn và kiểm tra thanh góp
Các đại lượng chọn và kiểm tra Điều kiện
Dòng
đi
ện phát nóng lâu dài cho phép (A)

K
1
K
2
I
cp

≥

I
cb

Khả năng ổn định động (kG/m
2
)

ttcp
σ
≥
σ

Khả năng ổn định nhiệt (mm
2
)
qd
tIF
∞
α≥


Trong đó: K
1
- hệ số hiệu chỉnh khi đặt thanh dẫn
Với: K
1
= 1 thanh nằm đứng; K
1
= 0,95 thanh nằm ngang
K
2
- hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường bảng sau.
Bảng 1.8
Nhiệt độ môi trường xung
quanh (
0
c)

10 15 20 25 30 35 40 45
K
2

1,15

1,10

1,05

1 0,94

0,88

0,82

0,75