ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT ĐIỆN THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO CÔNG TY CỔ PHẦN THUỶ SẢN CAFATEX

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








LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP


THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN
CHO CÔNG TY CỔ PHẦN
THUỶ SẢN CAFATEX








CÁN BỘ HƯỚNG DẪN SINH VIÊN THỰC HIỆN
Huỳnh Văn Khang Nguyễn Trung Hiếu (MSSV:1010859)
Ngành Kỹ thuật Điện - Khoá 27

Lời nói đầu
SVTH: Nguyễn Trung HIếu

LỜI NÓI ĐẦU
š ¯ ›

Ngày nay Việt Nam đang từng bước trở thành một nước có nền công nghiệp
phát triển cao, đặc biệt với việc chuẩn bị là thành viên chính thức của tổ chức
thương mại thế giới WTO, đã góp phần làm động lực thúc đẩy sự phát triển của các
ngành công nghiệp nước ta, các công ty, xí nghiệp, các phân xưởng sản xuất được
thành lập rất mau chóng nhằm đáp ứng cho nhu cầu công nghiệp hóa của đất nước,
điều này đặt ra cho chúng ta một vấn đề lớn, đó là nhu cầu sử dụng điện năng của
các công ty, xí nghiệp ngày càng cao, đòi hỏi ngành công nghiệp điện lực phải đáp
ứng kịp thời cho nhu cầu và sự phát triển đó. Công ty cổ phần thủy sản Cafatex
cũng là một trong những công ty trên, do vậy việc thiết kế cung cấp điện cho công
ty cổ phần thủy sản Cafatex, nhằm đạt được sự ổn định điện áp trong hoạt động, chi
phí vận hành hàng năm là thấp nhất, là một yêu cầu rất quan trọng trong công cuộc
đổi mới và phát triển của công ty.
Việc thiết kế một hệ thông cung cấp điện hợp lý cho công ty sẽ góp phần
giảm được những chi phí đầu tư xây dựng, chi phí vận hành và tổn thất điện năng
cho công ty, đảm bảo sự hoạt động an toàn và chất lượng điện năng tốt.
Nội dung luận văn gồm có 10 chương, được chia làm 2 phần:

* Phần I: Cơ sở lý thuyết

Bao gồm 8 chương:
Ø Chương 1: Phụ tải tính toán của nhà máy
Ø Chương 2: Chọn máy biến áp - máy phát dự phòng
Ø Chương 3: Lựa chọn các phần tử trong hệ thống điện
Ø Chương 4: Tính toán tổn thất điện áp
Ø Chương 5: Tính toán ngắn mạch
Ø Chương 6: Bù công suất phản kháng
Ø Chương 7: Chống sét và nối đất trong hệ thống điện
Ø Chương 8: Tính toán chiếu sáng

* Phần II: Tính toán, thiết kế cung cấp điện cho xưởng Tôm Công ty
cổ phần thuỷ sản Cafatex

Bao gồm 3 chương:
Ø C h ương 9: Giới thiệu về Công ty cổ phần thuỷ sản Cafatex
Lời nói đầu
SVTH: Nguyễn Trung HIếu
Ø Chương 10: Tính toán cụ thể cho Công ty cổ phần thuỷ sản
Cafatex
Ø Chương 11: Kết quả và kết luận

Qua việc thực hiện luận văn, cũng như việc tìm hiểu thực tế công ty cổ phần
thủy sản Cafatex đã giúp em có được những kiến thức thực tế và bổ ích, góp phần
hoàn thiện hơn kiến thức mà em đã học được từ trường lớp và sự truyền giảng của
quý thầy cô. Tuy nhiên do hạn chế về kiến thức và kinh nghiệm thực tế nên trong
luận văn không tránh được những thiếu sót. Kính mong thầy hướng dẫn và các thầy
cô trong Bộ môn Kỹ Thuật Điện góp ý xây dựng để luận văn hoàn thiện hơn.
Chân thành cảm ơn !

Mục lục
SVTH: Nguyễn Trung Hiếu
Trang
i

MỤC LỤC

Trang
Mở đầu
Lời nói đầu

Chương 1: PHỤ TẢI TÍNH TOÁN

1.1. Mục đích xác định phụ tải 1
1.2. Đồ thị phụ tải điện 1
1.3. Những định nghĩa và hệ số tính toán 2
1.4. Xác định phụ tải tính toán 5

Chương 2: CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ MÁY PHÁT DỰ PHÒNG

2.1. Khái quát và phân loại 9
2.2. Chọn vị trí, số lượng và công suất máy biến áp trong trạm 10
2.3. Sơ đồ nối dây trạm biến áp 11

Chương 3: LỰA CHỌN CÁC PHẦN TỬ TRONG HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN

3.1. Khái quát 14
3.2. Những điều kiện chung để lựa chọn thiết bị điện 14
3.3. Lựa chọn và kiểm tra máy cắt phụ tải 15
3.4. Lựa chọn và kiểm tra cầu chì 16
3.5. Lựa chọn và kiểm tra thanh dẫn 17
3.6. Lựa chọn và kiểm tra tiết diện cáp và dây cáp 20

Chương 4: TỔN THẤT CÔNG SUẤT VÀ ĐIỆN ÁP

4.1. Khái quát 23

4.2. Tổn thất công suất trên đường dây và trong máy biến áp 23
4.3. Tổn thất điện áp 25

Chương 5: TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH

5.1. Khái niệm chung 27
5.2. Phương pháp tính dòng điện ngắn mạch 27
Mục lục
SVTH: Nguyễn Trung Hiếu
Trang
ii

Chương 6: BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG

6.1. Đặt vấn đề 30
6.2. Ý nghĩa của việc nâng cao hệ số công suất cosϕ 30
6.3. Các biện pháp nâng cao hệ số công suất cosϕ 31

Chương 7: CHỐNG SÉT VÀ NỐI ĐẤT

7.1. Chống sét 32
7.2. Nối đất 35

Chương 8: THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG

8.1. Khái niệm 36
8.2. Lựa chọn phương pháp tính toán chiếu sáng cho xí nghiệp 36

Chương 9: GIỚI THIỆU VỀ CÔNG TY CỔ PHẦN THỦY SẢN CAFATEX

9.1. Giới thiệu về Công ty 39
9.2. Phụ tải của công ty Cafatex 39

9.3. Giới thiệu phần thiết kế cung cấp điện 43

Chương 10: TÍNH TOÁN CỤ THỂ CHO XƯỞNG TÔM CÔNG TY CỔ PHẦN
THUỶ SẢN CAFATEX

10.1. Tính toán phụ tải Công ty cổ phần thuỷ sản Cafatex 44
10.2. Chọn máy biến áp điện lực, máy phát dự phòng cho Công ty cổ phần
thuỷ sản Cafatex 64
10.3. Chọn các phần tử điện trong hệ thống cung cấp điện cho Công ty cổ
phần thuỷ sản Cafatex 70
10.4. Tính toán tổn thất công suất và điện áp trong mạng điện Công ty cổ
phần thuỷ sản Cafatex 110
10.5. Tính toán bù công suất phản kháng cho Công ty cổ phần
thuỷ sản Cafatex 119
10.6. Tính toán dòng điện ngắn mạch chu kỳ ba pha tại các điểm của mạng điện
công ty 124
Mục lục
SVTH: Nguyễn Trung Hiếu
Trang
iii
10.7. Tính toán thiết kế chiếu sáng cho xưởng Tôm công ty cổ phần
thủy sản Cafatex 139
10.8. Tính toán bảo vệ chống sét cho công ty cổ phần thủy sản 148
10.9. Tính toán nối đất cho công ty cổ phần thủy sản Cafatex 154
11.1. Kết quả 161
11.2. Kết luận 162

œo0o•
Cơ sở lý thuyết cung cấp

SVTH: Nguyễn TrungHiếu Trang 1


Chương 1

PHỤ TẢI TÍNH TOÁN

1.1. Tầm quan trọng của việc xác định phụ tải

Khi thiết kế cung cấp điện cho một công trình thì nhiệm vụ đầu tiên là
phải xác định được nhu cầu điện của công trình đó. Tuỳ theo qui mô của công
trình mà nhu cầu điện xác định theo phụ tải thực tế hoặc phải tính đến sự phát
triển về sau này. Xác định phụ tải điện là giai đoạn đầu tiên nhất của công tác
thiết kế hệ thống cung cấp điện, nhằm mục đích lựa chọn và kiểm tra các phần
tử mạng điện và máy biến áp theo điều kiện dòng phát nóng và các chỉ tiêu kinh
tế.
Phụ tải điện phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố, do vậy xác định chính xác
phụ tải tính toán là một việc rất khó khăn và cũng rất quan trọng, hiện nay có
nhiều phương pháp dựa trên cơ sở khoa học để tính toán phụ tải điện. Về lý
thuyết thì không thể và trong thực tế cũng không yêu cầu xác định phụ tải điện
với độ chính xác cao. Do vậy trong thực tế thiết kế, khi đơn giản công thức để
xác định phụ tải điện thì cho phép sai số
±
10%.

1.2. Đồ thị phụ tải điện

Phụ tải điện là một hàm theo thời gian, nó phụ thuộc vào nhiều yếu tố
như đặc điểm của quá trình công nghệ, chế độ vận hành v.v… Đối với mỗi loại
hộ tiêu thụ của một ngành công nghiệp điều có thể đưa ra một dạng đồ thị phụ
tải điển hình.

• Đồ thị phụ tải hàng ngày

Là đồ thị phụ tải trong một ngày đêm 24 giờ. Trong thực tế vận hành có
thể dùng dụng cụ đo điện tự ghi để vẽ đồ thị phụ tải, hay do nhân viên vận hành
ghi lại giá trị của phụ tải sau từng khoảng thời gian nhất định. Để thuận lợi khi
tính toán, đồ thị phụ tải được vẽ theo hình bậc thang.

• Đồ thị phụ tải hàng tháng

Là đồ thị được xây dựng theo phụ tải trung bình hàng tháng, nghiên cứu
đồ thị này, ta có thể biết được nhịp độ làm việc của hộ tiêu thụ và từ đây có thể
Cơ sở lý thuyết cung cấp

SVTH: Nguyễn TrungHiếu Trang 2
định ra lịch vận hành sửa chữa thiết bị điện hợp lý, đáp ứng được yêu cầu sản
xuất.

1.3. Những định nghĩa và hệ số tính toán

1.3.1. Công suất định mức

Công suất định mức P
đm
của một thiết bị tiêu thụ điện là công suất ghi
trên nhãn hiệu máy hoặc ghi trong lý lịch máy, đối với động cơ, công suất định

mức ghi trên nhãn hiệu máy chính là công suất cơ trên trục cơ.

1.3.2. Công suất đặt

Công suất đặt là công suất được quy đổi theo hệ số tiếp điện ε% = 100%
theo công suất định mức được ghi trên lý lịch máy.
P
đặt
≈ P’
đm
= P
đm

dm
ε
Ở đây:
P’
đm
– Công suất đã quy đổi về chế độ làm việc dài hạn
P
đm
, ε
đm
– Các tham số định mức cho trong lý lịch máy

1.3.3. Phụ tải cực đại P
max


Phụ tải cực đại chia làm hai nhóm :

• Phụ tải cực đại P
max
: Là phụ tải trung bình lớn nhất trong khoảng thời
gian tương đối ngắn, đôi khi người ta dùng phụ tải cực đại được xác định như trên
để làm phụ tải tính toán.
Phụ tải cực đại để tính tổn thất công suất lớn nhất và dùng để chọn các
thiết bị điện, chọn dây dẫn và dây cáp theo mật độ dòng điện kinh tế.

• Phụ tải đỉnh nhọn P
đnh
: Là phụ tải cực đại xuất hiện trong khoảng thời
gian rất ngắn 1
÷
2 giây. Phụ tải này được dùng để kiểm tra độ dao động điện áp,
kiểm tra điều kiện tự khởi động của động cơ, chọn dây chảy cầu chì và tính dòng
điện khởi động của rơle bảo vệ.

1.3.4. Phụ tải tính toán

Là phụ tải giả thuyết tương đối lâu dài của các phần tử trong hệ thống
cung cấp điện (máy biến áp, đường dây,v.v…), tương đương với phụ tải thực tế
biến đổi theo điều kiện tác dụng nhiệt nặng nề nhất.
Cơ sở lý thuyết cung cấp

SVTH: Nguyễn TrungHiếu Trang 3
Trong thực tế thiết kế, người ta thường sử dụng khái niệm phụ tải tính
toán theo công suất tác dụng P, mặc dù dây dẫn bị đốt nóng là do dòng điện phụ
tải của nó, vì khi vận hành, các đồ thị P (t) được xác định đơn giản hơn và được
sử dụng thuận tiện hơn.

1.3.5. Hệ số sử dụng k
sd


Hệ số sử dụng là tỉ số giữa phụ tải tác dụng trung bình với công suất đặt (
hay công suất định mức của thiết bị) trong một khoảng thời gian xem xét (giờ,
ca, hoặc ngày đêm v.v…). Thời gian xem xét này được gọi là một chu kỳ xem
xét t
ck
.
- Đối với một thiết bị:
k
sd
=
dm
tb
p
p

- Đối với một nhóm thiết bị:
k
sd
=
dm
tb
p
p
=
∑

∑
=
=
n
i
dmi
n
i
tbi
p
p
1
1

Nếu có đồ thị phụ tải thì hệ số sử dụng được tính theo công thức sau:
k
sd
=
) (

21
2211
ndm
nn
tttp
tptptp
+++
+++

1.3.6. Hệ số phụ tải k
pt


Hệ số phụ tải còn gọi là hệ số mang tải, là tỉ số giữa công suất thực tế tiêu
thụ với công suất định mức. Ta thường xét hệ số phụ tải trong chu kỳ xem xét t
ck

.
k
pt
=
dm
thucte
P
P
=
dm
tbdong
P
P
=
d
ck
dm
tb
t
t
P
P

. =
d
sd
k
k


1.3.7. Hệ số cực đại k
max
≥
1

Hệ số cực đại k
max
là tỉ số giữa phụ tải tính toán và phụ tải trung bình
trong khoảng thời gian xem xét.
k
max
=
tb
tt
P
P

Cơ sở lý thuyết cung cấp

SVTH: Nguyễn TrungHiếu Trang 4
Hệ số cực đại thường được tính với ca làm việc có phụ tải lớn nhất. Hệ số
cực đại k
max

phụ thuộc vào số thiết bị hiệu quả n
hq
, vào hệ số sử dụng k
sd
và
hàng loạt các yếu tố đặc trưng cho chế độ làm việc của thiết bị điện trong nhóm.
Thực tế, người ta tính k
max
theo đường cong k
max
= f(k
sd
, n
hq
) hoặc có thể
sử dụng bảng tra k
max
.


1.3.8. Hệ số nhu cầu k
nc
≤
1

Hệ số nhu cầu là tỉ số giữa công suất tính toán (trong điều kiện thiết kế)
hoặc công suất tiêu thụ (trong điều kiện vận hành) với công suất đặt (công suất
định mức) của nhóm hộ tiêu thụ:
k
nc

=
dm
tt
P
P
=
tb
tb
dm
tt
P
P
P
P
. = k
max
. k
sd

Hệ số nhu cầu thường tính cho phụ tải tác dụng. Đối với chiếu sáng, ta có
k
nc
= 0,8.

1.3.9. Hệ số đồng thời k
đt


Hệ số đồng thời k
đt

là tỉ số giữa công suất tác dụng tính toán cực đại tại
nút khảo sát của hệ thống cung cấp điện với tổng các công suất tác dụng tính
toán cực đại của các nhóm hộ tiêu thụ riêng biệt nối vào nút đó, tức là:
k
đt
=
∑
=
n
i
tti
tt
P
P
1

- Đối với đường dây cao áp của hệ thống cung cấp điện trong xí nghiệp
lấy gần đúng k
đt
= 0,85
÷
1,0
- Đối với thanh cái của trạm biến áp xí nghiệp, và các đường dây tải điện
thì k
đt
= 0,9
÷
1,0
Nhưng chú ý là sau khi tính toán với k
dt

, thì phụ tải tính toán tổng ở nút
xét của hệ thống cung cấp điện không được nhỏ hơn phụ tải trung bình tại nơi
đó.

1.3.10. Số thiết bị tiêu thụ điện năng hiệu quả n
hq


Số thiết bị tiêu thụ điện năng hiệu quả n
hq
là một số quy đổi gồm có n
hq

thiết bị có công suất định mức và chế độ làm việc như nhau và tạo nên phụ tải
tính toán bằng phụ tải tiêu thụ thực bởi n thiết tiêu thụ trên. Số thiết bị tiêu thụ
điện năng hiệu quả được xác định một cách tương đối chính xác như sau:
Cơ sở lý thuyết cung cấp

SVTH: Nguyễn TrungHiếu Trang 5
n
hp
=
( )
∑
∑
=
=







n
i
dmi
n
i
dmi
P
P
1
2
2
1

Công thức này dùng để tính n
hq
khi số thiết bị dùng điện trong nhóm
n 5
≤

- Nếu tất cả các thiết bị tiêu thụ của nhóm đều có công suất định mức
như nhau P
đm
thì:
n
hq
=
(

)
n
Pn
Pn
dmi
dmi
=
2
2
.
.

- Nếu các hộ tiêu thụ của nhóm có công suất định mức khác nhau thì
n
hp
< n
Khi n > 5 thì việc tính n
hq
để được đơn giản sẽ áp dụng phương pháp tìm
n
hq
theo bảng hoặc theo đường cong cho trước, trình tự tính như sau:
Ø Chọn những thiết bị có công suát lớn mà công suất định
mức của mỗi thiết bị này bằng hoặc lớn hơn một nữa công suất của thiết bị có
công suất lớn nhất trong nhóm.
Ø Xác định số n
1
– là số thiết bị có công suất không nhỏ hơn
một nữa công suất của thiết bị có công suất lớn nhất, và ứng với n
1

này xác
định tổng công suất định mức:
∑
1dmn
P
Ø Xác định số n thiết bị tiêu thụ trong nhóm và tổng công
suất định mức ứng với n:
∑
dmn
P
Ø Tìm giá trị n* và P*
n* =
n
n
1

P* =
∑
∑
dmn
dmn
P
P
1

Ø Dựa vào “ Bảng 3.1” ( Cung Cấp Điện, NXB Khoa Học Và
Kỹ Thuật Hà Nội, Nguyễn Xuân Phú, Nguyễn Công Hiền, Nguyễn Bội Khuê,
2001), ứng với giá trị vừa tìm được n*, P* ta xác định giá trị n
hq
*. Sau đó tìm

n
hq
theo công thức:
n
hq
= n
hq
*.n

1.4. Xác định phụ tải tính toán

Nguyên tắc chung để tính phụ tải của hệ thống điện là tính từ thiết bị
dùng điện ngược trở về nguồn, tức là được tiến hành từ bậc thấp đến bậc cao của
hệ thống cung cấp điện.
Cơ sở lý thuyết cung cấp

SVTH: Nguyễn TrungHiếu Trang 6
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 từ dưới
1000 V trở lên.
- Chọn số lượng và công suất máy biến áp của trạm biến áp.
- Chọn tiết diện thanh dẫn của thiết bị phân phối.
- Chọn các thiết bị chuyển mạch bảo vệ.
Trong hệ thống cung cấp điện, tổn thất công suất xảy ra chủ yếu là trên
dây dẫn và trong máy biến áp.
Sau đây là một vài cách chọn phương pháp tính phụ tải:
Ø Để xác định phụ tải tính toán của các hộ tiêu thụ riêng biệt ở
các điểm nút điện áp dưới 1000V trong lưới điện phân xưởng nên dùng phương
pháp số thiết bị hiệu quả n
hq

bởi vì phương pháp này có kết quả tương đối chính
xác, hoặc theo phương pháp thống kê.
Ø Để xác định phụ tải ở các cấp cao của hệ thống cung cấp điện,
tức là tính từ thanh cái các phân xưởng hoặc thanh cái trạm biến áp đến đường
dây cung cấp cho xí nghiệp ta nên áp dụng phương pháp dựa trên cơ sở giá trị
trung bình và các hệ số k
max
, k
hd
và k
dt
.
Trong nhiều trường hợp giá trị của k
max
, k
hd
được lấy trong giới hạn 1,05
– 1,2 và k
dt
= 0,05.

1.4.1. Xác định phụ tải tính toán theo suất tiêu hao điện năng trên đơn vị
sản phẩm

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 định theo suất tiêu hao điện năng
trên một đơn vị sản phẩm khi cho trước tổng sản phẩm trong một khoảng thời
gian.
P
tt

= P
ca
=
max
0
w.
T
M
ca

Trong đó:
M
ca
- số lượng sản phẩm sản xuất trong 1ca
T
ca
- thời gian của ca phụ tải lớn nhất, (h)
W
0
- suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm (kWh/một đơn vị
sản phẩm)

1.4.2. Xác định phụ tải tính toán theo suất phụ tải trên một đơn vị diện tích
sản xuất

Công thức tính:
P
tt
= P
0

.F
Ở đây:
Cơ sở lý thuyết cung cấp

SVTH: Nguyễn TrungHiếu Trang 7
F - diện tích bố trí nhóm hộ tiêu thụ, (m
2
)
P
0
- suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản xuất là 1 m
2
, đơn vị
(kW/m
2
)
Suất phụ tải tính toán trên một đơn vị sản xuất phụ thuộc vào dạng sản
xuất và được phân tích theo số liệu thống kê.
Phương pháp này chỉ có 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 đều.

1.4.3. Xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu k
nc


Phụ tải tính toán của nhóm thiết bị có cùng chế độ làm việc được tính
theo biểu thức:
P
tt
= k

nc
.
∑
=
n
i
di
P
1

ϕtgPQ
tttt
.=

ϕcos
22
tt
tttttt
P
QPS =+=

Ở đây, ta lấy P
đ
= P
đm
thì ta được:

∑
=
=

n
i
dminctt
PkP
1
.

Trong đó:
k
nc
- hệ số nhu cầu của nhóm thiết bị tiêu thụ đăc trưng
tgϕ - ứng với cosϕ
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:

n
nn
tb
PPP
PPP
+++
+++
=

cos cos.cos.
cos
21
2211
ϕϕϕ
ϕ

Phụ tải tính toán ở điểm nút của hệ thống cung cấp điện được xác định
bằng tổng phụ tải tính toán của các nhóm thiết bị nối đến nút này có kể đến hệ
số đồng thời:

2
1
2
1
.






+






=
∑∑
==
n
i
tti
n
i

ttidttt
QPkS
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 các nhóm thiết bị
k
đt
- hệ số đồng thời, nó nằm trong giới hạn 0,85
÷
1.
Cơ sở lý thuyết cung cấp

SVTH: Nguyễn TrungHiếu Trang 8
Phương pháp tính phụ tải tính toán theo hệ số nhu cầu có ưu điểm là đơn

giản, thuận tiện, nhưng nhược điểm của phương pháp này là kém chính xác vì
k
nc
tra ở sổ tay và:
k
nc
= k
max
.k
sd

mà k
max
phụ thuộc vào hàng loạt các yếu tố đặc trưng cho chế độ làm
việc của các thiết bị trong nhóm , do vậy k
nc
cũng phj thuộc vào các yếu tố như
đối với k
max
.

1.4.4. Xác định phụ tải tính toán theo hệ số cực đại k
max
và công suất trung
bình P
tb


( còn gọi là phương pháp số thiết bị hiệu quả n
hq

hay phương pháp
sắp xếp biểu đồ)

Công thức tính như sau:
P
tt
= k
max
.P
ca
= k
max
.k
sd
.P
đm

hay P
tt
= k
nc
.P
đm

Trong đó:
k
max
- hệ số cực đại của công suất tác dụng, được xác định theo đường
cong k
max

= f(n
hq
,k
sd
)
k
sd
- hệ số sử dụng
Ta chỉ có thể xác định phụ tải tính toán theo công thức trên khi số thiết bị
hiệu quả của nhớm lớn hơn hoặc bằng 4 (n
hq

≥
4).
Trong một số trường hợp cụ thể, ta có thể dùng các phương pháp đơn
giản sau đây để xác định phụ tải tính toán.
Ø Khi n
≤
3 và n
hq
< 4, ta tính theo công thức:

∑
=
=
n
i
dmitt
PP
1

dmi
n
i
dmi
n
i
dmitt
tgPQQ ϕ.
11
∑∑
==
==

Trong đó:
n - số thiết bị thực tế trong nhóm (n
≤
3)

dmi
tgϕ - ứng với hệ số công suất của thiết bị thứ i. Khi không có các số
liệu về trị số cosϕ
đmi
thì ta lấy cosϕ
đmi
= 0,8. Đối với các thiết bị làm việc ở chế
độ ngắn hạn lặp lại thì:

875,0

.
dmdmi
tt
S
S
ε
=
Ø Trường hợp số thiết bị thực tế trong nhóm n > 3 và n
hq
< 4
ta tính theo công thức sau:

∑
=
=
n
i
ptidmitt
kPP
1
.


Cơ sở lý thuyết cung cấp

SVTH: Nguyễn TrungHiếu Trang 9
Trong đó:

pti
k - hệ số phụ tải của thiết bị thứ i

- Đối với thiết bị làm việc ở chế độ dài hạn: k
pt
= 0,9 và cosϕ
đmi
= 0,8.
- Đối với thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại:
k
pt
= 0,75 và cosϕ
đmi
= 0,7

Cơ sở lý thuyết cung cấp

SVTH: Nguyễn TrungHiếu Trang 10

Chương 2

CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ MÁY PHÁT DỰ PHÒNG

2.1. 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 thành 2 loại:

- Trạm biến áp trung gian hay còn gọi la trạm biến áp chính: Trạm này
nhận điện từ hệ thống điện có điện áp từ 35
÷
220kV biến đổi thàn cấp điện áp 10kV
hay 6kV.
- Trạm biến áp phân xưởng: Trạm này nhận điện từ trạm biến áp trung
gian biến đổi thành các cấp điện áp hích hợp phục vụ cho phụ tải phân xưởng. Phía sơ
cấp thường là 10kV, 6kV hoặc 15kV hoặc 35kV, còn phía thứ cấp có các loại điện áp
220/127V, 380/220V hoặc 660V.
Về phương diện cấu trúc, người ta chia trạm biến áp ra làm hai loại: Trạm biến
áp ngoài trời và trạm biến áp trong nhà, và phương pháp xây dựng trạm biến áp ngoài
trời sẽ tiết kiệm được kinh phí xây dựng so với trạm biến áp trong nhà.

2.2. Chọn vị trí, số lượng và công suất máy biến áp (MBA) trong trạm

Khi chọn vị trí, số lượng trạm biến áp trong xí nghiệp ta cần phải so sánh điều
kiện kinh tế - kỹ thuật.

2.2.1. Vị trí lắp đặt trạm biến áp xí nghiệp

Nhìn chung, vị trí trạm biến áp xí nghiệp phải thoả mãn các yêu cầu sau:
Ø Gần trung tâm phụ tải, thuận tiện cho nguồn cung cấp điện đua
đến.
Ø An toàn liên tục trong cung cấp điện.
Ø Thao tác vận hành và quản lý dễ dàng.
Ø Tiết kiệm vốn đầu tư và chi phí vận hành hàng năm bé nhất.
Ø Ngoài ra nếu có yêu cầu đặc biệt như có khí ăn mòn, bụi bặm
nhiều, môi trường dễ cháy, v.v… cũng cần lưu ý.

2.2.2. Số lượng và công suất của máy biến áp trong trạm

khi xác định số lượng trạm của xí nghiệp, số lượng và công suất
máy biến áp trong một trạm chúng ta cần chú ý đến mức độ tập trung hay phân tán của
Cơ sở lý thuyết cung cấp

SVTH: Nguyễn TrungHiếu Trang 11
phụ tải trong xí nghiệp và tính chất quan trọng của phụ tải về phương diện cung cấp
điện. Chúng ta phải tiến hành so sánh kinh tê - kỹ thuật khi xác định các phương án
cung cấp điện.
- Số lượng và công suất của máy biến áp được xác định theo các tiêu
chuẩn kinh tế - kỹ thuật sau đây:
Ø An toàn, liên tục cung cấp điện.
Ø Vốn đâug tư bé nhất.
Ø Chi phí vận hành hàng năm bé nhất.
Ø Tiêu tốn ki loại màu ít nhất.
Ø Các thiết bị và khí cụ điện phải nhập được dễ dàng, v.v…
Ø Dung lượng của máy biến áp trong một xí nghiệp nên đồng nhất, ít
chủng loại để giảm số lượng và dung lượng máy biến áp dự phòng.
Ø Sơ đồ nối dây của trạm nên đơn giản, chú ý đến sự phát triển của
phụ tải sau này.
- Những việc cần thực hiện khi chọn số lượng và công suất của
máy biến áp trong trạm biến áp phân xưởng:
Ø Xác định số lượng máy biến áp (một hay hai), tùy thuộc vào mức
độ đảm bảo yêu cầu của hộ tiêu thụ.
Ø Xác định công suất điện áp theo điều kiện vận hành tối ưu (chi phí
vận hành bé nhất), đồng thời cũng cần lưu ý đến việc hạn chế số chủng loại máy biến
áp.
Ø Kiểm tra công suất của máy biến áp được chọn, theo quan điểm
khả năng quá tải của máy biến áp còn lại trong trường hợp sự cố một máy biến áp của
trạm.

Ø Kiểm tra khả năng đảm nhận khi phụ tải tăng lên theo yêu cầu
phát triển trong tương lai.
Ø Kiểm tra xem trị số dòng điện ngắn mạch ở phần điện áp thấp có
thích ứng với những đặc điểm của khí cụ điện được bố trí hay không.

2.3. Sơ đồ nối dây trạm biến áp

Sơ đồ nối dây của trạm phải thỏa mãn các yêu cầu 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 xử lý lúc sự cố.
- An toàn lúc vận hành và lúc sửa chữa.
- Hợp lý về kinh tế, trên cơ sở đảm bảo các yêu cầu về kỹ thuật




Cơ sở lý thuyết cung cấp

SVTH: Nguyễn TrungHiếu Trang 12
2.4. Trạm hạ áp phân xưởng

Năng lượng điện được cung cấp cho trạm hạ áp phân xưởng thường được thực
hiện ở cấp điện áp 6
÷
15kV. 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
có thanh cái chỉ khi số lượng máy biến áp lớn (ít nhất là ba máy).

2.4.1. Trạm hạ áp với một máy biến áp

Thường trạm này phục vụ cho hộ tiêu thụ loại hai hay loại 3. Theo quan
điểm kỹ thuật thì việc nối giữa biến áp với đường dây cung cấp thông qua dao cách ly
và máy cắt điện có thể áp dụng trong tất cả các trường hợp, song trên thực tế, máy cắt
điện khá đắt tiền và khá phức tạp khi bố trí ở trạm, thêm vào đó khi sử dụng nó cần
phải tính toán đến ổn định nhiệt và ổn định động trong trường hợp ngắn mạch. Vì vậy
người ta thường sử dụng dao cách ly và cầu chì thay thế máy cắt, tiết kiệm hiệu quả về
chỉ tiêu kinh tế song vẫn đảm bảo yêu cầu cao về chất lượng và kỹ thuật.

MC
MBA
AT
0,4kV
CD
6-35kV
MC
AT
MBA
CD
MC
MBA
0,4kV
AT
CD


Hình 2.1: Sơ đồ nối dây của trạm biến áp với một máy biến áp

2.4.2. Trạm biến áp với nhiều máy biến áp

Trạm biến áp này phù hợp cho tất cả các loại hộ tiêu thụ điện. Sơ đồ nối

dây của nó khác nhau thùy theo số lượng của máy biến áp, tùy theo mức độ yêu cầu.
Đối với trạm có hai máy biến áp phục vụ, người ta thường dùng sơ đồ với
thanh cái đơn giản trong trường hợp chỉ có một đường dây cung cấp.

Cơ sở lý thuyết cung cấp

SVTH: Nguyễn TrungHiếu Trang 13









MBA
6-35kV
MC
AT
CD
MC
MBA
AT
0,4kV
CD
6-35kV
MC
AT
MBA

CD
MC
MBA
0,4kV
AT
CD


Hình 2.2: Sơ đồ nối dây của trạm biến áp với hai máy biến áp














Cơ sở lý thuyết cung cấp

SVTH: Nguyễn TrungHiếu Trang 14
Chương 3

LỰA CHỌN CÁC PHẦN TỬ TRONG HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN

3.1. Khái quát

Trong điều kiện vận hành các khí cụ điện, sứ cách điện và các bộ phận dẫn điện
khác có thể ở một trong ba chế độ cơ bản sau:
- Chế độ làm việc lâu dài.
- Chế độ quá tải (đối với một số thiết bị điện có thể cho phép quá tải từ
1,3
÷
1,4 so với định mức).
- Chế độ ngắn mạch.
Ngoài ra còn có thể nằm trong chế độ làm việc không đối xứng.
Trong chế độ quá tải, dòng điện qua khí cụ điện và các bộ phận dẫn điện khác sẽ
lớn hơn so với dòng điện định mức. Trong tình trạng ngắn mạch, các khí cụ điện, sứ
cách điện và các bộ phận dẫn điện khác vẫn đảm bảo sự tin cậy nếu quá trình lựa chọn
chúng có các thông số theo đúng điều kiện ổn định động và ổn định nhiệt, dĩ nhiên khi
sự cố ngắn mạch xảy ra, để hạn chế tác hại của nó cần phải nhanh chóng loại bỏ bộ
phận hư hỏng ra khỏi mạng điện.
Đối với máy cắt điện, máy cắt phụ tải và càu chì khi lựa chọn còn thêm điều
kiện khả năng cắt của chúng.
Ngoài ra, còn phải chú ý đến vị trí dặt thiết bị, nhiệt độ môi trường xung quanh,
mức độ ẩm ướt, mức độ nhiễm bẩn và chiều cao lắp đặt thiết bị so với mặt biển.

3.2. Những điều kiện chung để lựa chọn thiết bị điện và các phần có dòng điện
chạy qua.

3.2.1. Chọn theo điều kiện làm việc lâu dài

a) Chọn theo điện áp định mức: Điện áp định mức của khí cụ điện được
ghi trên nhãn hay ghi trong lý lịch máy, khi thiết kế chế tạo các khí cụ điện đều có dự
trữ độ bền về điện nên cho phép chúng làm việc lâu dài không hạn chế với điện áp cao

hơn định mức 10
÷
15% và gọi là điện áp làm việc cực đại của khí cụ điện.
Khi chọn khí cụ điện phải thỏa mãn điều kiện điện áp sau:
U
đmKCĐ
+ ∆U
đmKCĐ

≥
U
đm.mạng
+ U
mạng

Trong đó:
U
đmKCĐ
- điện áp định mức của khí cụ điện (KCĐ)
∆U
đmKCĐ
- độ tăng điện áp cho phép của khí cụ điện
U
đm.mạng
- điện áp định mức của mạng điện
U
mạng
- độ lệch điẹn áp có thể có của mạng

Cơ sở lý thuyết cung cấp

SVTH: Nguyễn TrungHiếu Trang 15

b) Chọn theo dòng điện định mức: Chọn khí cụ điện theo dòng điện định
mức sẽ đảm bảo cho các bộ phận của nó không bị đốt nóng nguy hiểm trong tình trạng
làm việc lâu dài định mức.
Khi chọn thiết bị khí cụ điện, ta phải đảm bảo cho dòng điện định mức
của nó lớn hơn hay bằng dòng điện làm việc cực đại của mạch điện I
lvmax
:
I
đmKCĐ

≥
I
lvmax

Trong đó:
I
đmKCĐ
- dòng điện định mức của KCĐ.
I
lvmax
- dòng điện làm việc cực đại của đường dây


Dòng điện cực đại của mạch tính như sau:
- Lúc cắt một trong hai đường dây làm việc song song, đường dây còn
lại phải gánh toàn bộ phụ tải.
- Đối với mạch máy biên áp: ta tính khi máy biến áp sử dụng khả năng

quá tải của nó.
- Đối với đường dây cáp không có dự trữ: tính khi sử dụng khả năng
quá tải của nó, v.v…

3.2.2. Các điều kiện kiểm tra khí cụ điện và các bộ phận dẫn điện khác theo
dòng điện ngắn mạch

Khi chọn khí cụ điện và các phần tử dẫn điện khác, ta phải kiểm tra theo
các điều kiện sau:
- Kiểm tra ổn định lực điện động.
- Kiểm tra ổn định nhiệt.
- Tổn thất điện áp cho phép (đối với dây cáp và dây dẫn).

3.3. Lựa chọn và kiểm tra máy cắt phụ tải.

Máy cắt phụ tải là một thiết bị đóng cắt đơn giản và rẻ tiền hơn máy cắt
điện. Nó gồm có hai bộ phận cấu thành: bộ phận đóng cắt điều khiển bằng tay và cầu
chì.
Máy cắt phụ tải được chọn theo các điều kiện ghi ở bảng 3.1

Bảng 3.1: Các điều kiện lựa chọn và kiểm tra máy cắt phụ tải

Thứ
tự
Đại lượng và kiểm tra Công thức tính toán
1 Điện áp định mức U
đmMCPT
(kV) U
đmMCPT

≥
U
đm m
ạng

2 Dòng điện định mức I
đmMCPT
(A) I
đmMCPT

≥
I
lv max

3 Dòng điện ổn định lực điện động I
max
(kA) i
max

≥
i
xk
hay I
max

≥
i
xk

Cơ sở lý thuyết cung cấp

SVTH: Nguyễn TrungHiếu Trang 16
4 Dòng điẹn ổn định nhiệt I
ôđn
(A)
I
ôđn

ôðn
t
t
I
gt
∞
≥
5 Dòng điện định mức của cầu chì I
đmCC
(A) I
đmCC

≥
I
lv max

6 Công suất định mức của cầu chì S
đm cắt CC
(MVA)
S
đm c
ắt CC

≥
"
S

3.4. Lựa chọn và kiểm tra cầu chì

Cầu chì là một khí cụ điện dùng để bảo vệ mạch điện khi ngắn mạch. Thời gian
cắt của cầu chì phụ thuộc nhiều vào vật liệu làm dây chảy. Dây chảy của cầu chì làm
bằng chì, hợp kim chì với thiết, kẽm, nhôm, đồng, bạc,
Cầu chì là một khí cụ điện bảo vệ đơn giản, rẻ tiền nhưng độ nhạy lại kém. Nó
chỉ tác động khi dòng điện lớn hơn dòng điện định mức nhiều lần, chủ yếu là khi xuất
hiện dòng diện ngắn mạch.
Cầu chì được chọn theo điện áp định mức, dòng điện định mức và dòng điện cắt
định mức (hay công suất định mức).
Cầu chì được chọn theo các điều kiện cho ở bảng 3.2
Bảng 3.2: Chọn và kiểm tra cầu chì

Thứ
tự
Đại lượng chọn và kiểm tra Công thức tính toán
1 Điện áp định mức U
đm CC
, (kV) U
đm CC

≥
U
đm mạng
2 Dòng điện định mức I

đm CC
, (A) I
đm CC

≥
I
lv max
3 Cồng suất định mức S
đmcắtCC
, (MVA) S
đmcắtCC

≥
S”

Khi có nhiều đường dây mắc nối tiếp, để đảm bảo tính chọn lọc thì dòng điện
định mức của cầu chì phía trước phải lớn hơn dòng điện định mức của cầu chì phía sau,
ít nhất là một cấp (tính từ nguồn đến hộ tiêu thụ).
Dòng điện định mức của cầu chì dùng để bảo vệ động cơ điện được chọn xuất
phát từ hai điều kiện sau:
+ Theo điều kiện làm việc bình thường.
I
đm CC

≥
I
lvđc

Cơ sở lý thuyết cung cấp

SVTH: Nguyễn TrungHiếu Trang 17
I
lvđc
=
cos3
.
dm
dmdc
U
Pb
η
- là dòng điện làm việc của động cơ
Trong đó:
b - là hệ số mang tải của động cơ

η
: hiệu suất của động cơ ứng với công suất tiêu thụ của nó
P
đmđc
– công suất định mức của động cơ
+ Theo điều kiện mở máy
- Khi mở máy nhẹ:
I
đmCC

≥

5,2
mm
I

- Khi mở máy nặng
I
đmCC

≥

0,26,1÷
mm
I

- Ðối với máy hàn
I
đmCC

≥

6,1
mm
I

Trong đó: I
mm
– dòng điện mở máy cực đại của động cơ
* Nếu một đường dây cung cấp cho nhiều động cơ, thì điều kiện chọn dòng
điện định mức của cầu chì sẽ là:
I
đmCC

≥

5,2
1
mm
n
li
lvdcidt
IIk
∑
−
=
+

Trong đó:
K
đt
– hệ số đồng thời
n – số động cơ được cung cấp từ một đường dây
I
lvđci
– dòng điện làm việc của động cơ thứ i

3.5. Lựa chọn và kiểm tra thanh dẫn

Người ta thường sử dụng thanh dẫn bằng đồng, nhôm, thép trong các thiết bị
phân phối điện năng. Ðồng có độ dẫn điện tốt nhất, độ bền cơ học cao, có khả năng
Cơ sở lý thuyết cung cấp

SVTH: Nguyễn TrungHiếu Trang 18
chống ăn mòn hóa học. Do vậy nên nó được sử dụng trong các thiết bị phân phối lắp ở

vùng ven biển hay khu vực có bụi công nghiệp.
Tiết diện thanh dẫn được chọn theo chỉ tiêu kinh tế hoặc theo điều kiện phát
nóng và kiểm tra ổn định lực điện động, ổn định nhiệt khi có dòng điện ngắn mạch
chạy qua.

3.5.1. Lựa chọn thanh dẫn

* Tiết diện thanh dẫn chọn theo mật độ dòng kinh tế
F =
kt
bt
J
I
(mm
2
)
Trong đó:
I
bt
– dòng điện làm việc bình thường của thanh dẫn, (A)
J
kt
– mật độ dòng điện kinh tế của thanh dẫn (A/mm
2
)
Sau khi tính tiết diện F, ta tra sổ tay tìm loại dây dẫn có tiết diện F gần bằng tiết
diện đã tính. Nếu có hai loại tiết diện F lân cận với F đã tính thì ta nên chọn tiết diện bé
hơn.
* Tiết diện thanh dẫn chọn theo điều phát nóng
I

cp
= k
1
.k
2
.k
3
.I
cpth

Trong đó:
I
cpth
– dòng điện cho phép của thanh dẫn
k
1
= 0,95 – hệ số hiệu chỉnh khi đặt thanh nằm ngang
k
2
– hệ số hiệu chỉnh khi xét trường hợp thanh dẫn gồm nhiều thanh ghép
lại. "Tra Bảng 2.58" (Nguyễn Phú Xuân, Nguyễn Công Hiền, Nguyễn Bội Khuê
(2001), Cung cấp điện, NXB Khoa học & Kỹ thuật Hà Nội).
k
3
– Hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường xung quanh khác nhiệt độ
tiêu chuẩn. "Tra Bảng 2.58" (Nguyễn Phú Xuân, Nguyễn Công Hiền, Nguyễn Bội
Khuê (2001), Cung cấp điện, NXB Khoa học & Kỹ thuật Hà Nội).

Cơ sở lý thuyết cung cấp

SVTH: Nguyễn TrungHiếu Trang 19
3.5.2. Kiểm tra thanh dẫn

Khi ngắn mạch, thanh dẫn chịu tác dụng của lực điện động, vì vậy trong
vật liệu thanh dẫn sẽ xuất hiện ứng lực. Ðể kiểm tra ổn định động của thanh dân khi
ngắn mạch cần xác định ứng suất trong vật liệu thanh dẫn do lực điện động gây ra và
so sánh ứng suất này với ứng suất cho phép.
a) Ðối với thanh dẫn đơn
Ðó là loại thanh dẫn mà mỗi pha chỉ có một thanh.
Ðiều kiện ổn định động của thanh dẫn là:

cptt
σσ ≤
Trong đó:

cp
σ - là ứng suất cho phép của thanh dẫn

tt
σ - là ứng suất tính toán của thanh dẫn
Ðối với thanh dẫn nhôm thông thường có
cp
σ = 700
÷
900 (kG/cm
2
), thanh dẫn

đồng có
cp
σ = 1400 (kG/cm
2
), thanh dẫn thép có
cp
σ = 1600 (kG/cm
2
)
* Trình tự tính toán ứng suất tính toán của thanh dẫn
- Xác định lực tính toán F
tt
do tác dụng của dòng điện ngắn mạch gây ra
F
tt
= 1,76.10
-2

2
xk
i
a
l
(kg)
Trong đó:
i
xk
– dòng điện xung kích khi ngắn mạch ba pha, (kA)
l – khoảng cách sứ của một pha, (cm)
a – khoảng cách giữa các pha, (cm)

- Xác định mômen uốn M
Khi thanh cái có hai nhịp:
M =
8
.lF
tt
(kg.cm)
Khi thanh cái có từ ba nhịp trở lên:
M =
10
.lF
tt
(kg.cm)