Thiết kế tối ưu mạng điện Trường Đại học Nha Trang

i

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 lịng 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 tơi nhiệt tình
trong suốt q trình làm đồ án.
Xin gửi lời cảm ơn tới các bạn bè đã dành thời gian, cơng sức của mình để
giúp đỡ tơi trong suốt thời gian thực hiện đề tài.

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


ii

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ................................................................................................. i
MỤC LỤC ..............................................................................................................ii
DANH MỤC CÁC BẢNG .....................................................................................vi
DANH MỤC CÁC HÌNH ......................................................................................ix
DANH MỤC VIẾT TẮT.........................................................................................x
Chương 1 MỞ ĐẦU ................................................................................................1
1.1 GIỚI THIỆU CHUNG...................................................................................1

1.2 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI..................................................................1
1.3 NHIỆM VỤ VÀ PHẠM VI CỦA ĐỀ TÀI.....................................................2
1.3.1 Nhiệm vụ...................................................................................................2
1.3.2 Phạm vi .....................................................................................................2
1.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..................................................................2
1.5 ỨNG DỤNG VÀ NHU CẦU THỰC TẾ CỦA ĐỀ TÀI.................................2
Chương 2 THỰC TRẠNG HỆ THỐNG ĐIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA
TRANG...................................................................................................................3
2.1 MẶT BẰNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG ........................................3
2.2 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ MẠNG CUNG CẤP ĐIỆN TRƯỜNG ĐHNT ...........3
2.3 CÔNG SUẤT CÁC TRẠM BIẾN ÁP ...........................................................3
2.4 CÔNG SUẤT PHỤ TẢI ĐIỆN ......................................................................4
2.4.1 Xác định phụ tải điện.................................................................................4
2.4.2 Đồ thị phụ tải.............................................................................................4
2.4 ĐÁNH GIÁ CHUNG VỀ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN ...........................7
2.4.1 An toàn điện..............................................................................................7
2.4.2 Chất lượng điện năng ................................................................................7
2.4.3 Độ tin cậy cung cấp điện ...........................................................................8
2.4.4 Tổn thất công suất .....................................................................................9
2.4.4 Đánh giá chung ....................................................................................... 13
2.5 CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ĐIỆN............................... 14


iii

2.5.1 Điều chỉnh điện áp trong hệ thống cung cấp điện..................................... 14
2.5.2 Nâng cao hệ số công suất cos ............................................................... 14
2.5.3 Các biện pháp khác.................................................................................. 15
Chương 3 CƠ SỞ LÝ THUYẾT THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN ...... 16
3.1 XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TỐN ........................................................... 16

3.1.1 Đặt vấn đề ............................................................................................... 16
3.1.2 Các phương pháp xác định phụ tải tính tốn ............................................ 16
3.2 CHỌN PHƯƠNG ÁN CUNG CẤP ĐIỆN ................................................... 20
3.3 TÍNH TỐN NGẮN MẠCH....................................................................... 20
3.3.1 Khái niệm chung..................................................................................... 20
3.3.2 Phương pháp tính dịng ngắn mạch......................................................... 22
3.4 CHỌN DÂY DẪN VÀ THIẾT BỊ BẢO VỆ................................................ 22
3.4.1 Chọn loại dây và tiết diện dây dẫn........................................................... 22
3.4.2 Chọn phương án nối dây hợp lý về kinh tế và kỹ thuật ............................ 25
3.4.2 Chọn các thiết bị bảo vệ .......................................................................... 29
3.5 BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG ............................................................. 32
3.5.1 Đặt vấn đề................................................................................................ 32
3.5.2 Các biện pháp nâng cao hệ số công suất cos tự nhiên......................... 34
3.5.3 Dùng phương pháp bù công suất phản kháng để nâng cao cos ........... 34
Chương 4 THIẾT KẾ MỚI MẠNG ĐIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG ... 35
4.1 XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TỐN ........................................................... 35
4.1.1 Chọn phương pháp xác định phụ tải ........................................................ 35
4.1.2 Xác định phụ tải toàn trường ................................................................... 36
4.1.3 Xác định tâm phụ tải điện........................................................................ 86
4.2 CHỌN DUNG LƯỢNG VÀ SỐ LƯỢNG MÁY BIẾN ÁP ......................... 87
4.2.1 Chọn số lượng máy biến áp ..................................................................... 87
4.2.2 Chọn dung lượng máy biến áp................................................................. 88
4.2.3 Tính tổn thất công suất và tổn thất điện năng trong máy biến áp.............. 89
4.3 CHỌN PHƯƠNG ÁN CUNG CẤP ĐIỆN ................................................... 91


iv

4.3.1 Chọn vị trí tủ ........................................................................................... 91
4.3.2 Phương án 1: Đặt 1 trạm biến áp gồm 2 máy ........................................... 93

4.3.3 Phương án 2: Đặt 2 trạm biến áp mỗi trạm gồm 1 máy ............................ 99
4.3.4 Phương án 3: Đặt 2 trạm biến áp mỗi trạm gồm 1 máy .......................... 105
4.4 CHỌN DÂY DẪN VÀ THIẾT BỊ BẢO VỆ .............................................. 112
4.4.1 Chọn dây dẫn mạng cao áp.................................................................... 112
4.4.2 Chọn dây dẫn mạng hạ áp...................................................................... 113
4.4.3 Lựa chọn APTOMAT............................................................................ 116
4.5 TÍNH TỐN NGẮN MẠCH CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN............................. 119
4.5.1 Tính tốn ngắn mạch phía cao áp........................................................... 119
4.5.2 Tính tốn ngắn mạch và kiểm tra lại aptomat đã chọn ........................... 121
4.6 BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG ........................................................... 128
4.6.1 Đặt vấn đề ............................................................................................. 128
4.6.2 Xác định dung lượng bù ........................................................................ 128
Chương 5 THIẾT KẾ LẠI MẠNG ĐIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG .. 131
5.1 PHÂN PHỐI LẠI PHỤ TẢI VỚI CÁC TRẠM BIẾN ÁP CÓ SẴN .......... 131
5.1.1 Đặt vấn đề ............................................................................................. 131
5.1.2 Xác định phụ tải cho các trạm biến áp ................................................... 131
5.2 TÍNH TỔN THẤT CƠNG SUẤT VÀ KIỂM TRA LẠI TIẾT DIỆN DÂY
DẪN CỦA CÁC TRẠM T120 VÀ T121........................................................ 137
5.3 CHỌN DÂY DẪN VÀ THIẾT BỊ BẢO VỆ VỚI TBA T122 .................... 139
5.3.1 Chọn dây dẫn ........................................................................................ 139
5.3.2 Lựa chọn Aptomat................................................................................. 140
5.4 TÍNH TỐN NGẮN MẠCH VÀ KIỂM TRA APTOMAT ĐÃ CHỌN .... 140
5.4.1 Tính tốn ngắn mạch tại thanh cái của máy biến áp ............................... 140
5.4.2 Tính tốn ngắn mạch tại các tủ phân phối chính .................................... 142
5.5 BÙ CƠNG SUẤT PHẢN KHÁNG ........................................................... 143
5.5.1 Đặt vấn đề ............................................................................................. 143
5.5.2 Xác định dung lượng bù ........................................................................ 144


v

Chương 6 KẾT LUẬN VÀ ĐỂ NGHỊ ................................................................. 146
6.1 KẾT LUẬN ............................................................................................... 146
6.2 ĐỀ NGHỊ................................................................................................... 146
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC


vi

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 2.1 Bảng tính tốn tổng cơng suất của KTX theo các giờ................................5
Bảng 2.2 Bảng tính tốn tổng công suất max của KTX vào giờ cao điểm ................5
Bảng 2.3 Bảng tính tốn tổng cơng suất của tồn trường theo các giờ......................5
Bảng 2.4 Phụ tải tính tốn trạm T120 ......................................................................9
Bảng 2.5 Phụ tải tính tốn trạm T121 ......................................................................9
Bảng 2.6 Tổn thất công suất trên đường dây của trạm T120 .................................. 12
Bảng 2.7 Tổn thất công suất trên đường dây của trạm T121 .................................. 13
Bảng 3.1 Mật độ dòng điện kinh tế ........................................................................ 23
Bảng 3.2 Khấu hao hàng năm về hao mòn và phục vụ. .......................................... 25
Bảng 4.1 Bảng số liệu phụ tải giảng đường G1 ...................................................... 36
Bảng 4.2 Bảng số liệu phụ tải giảng đường G2 ...................................................... 37
Bảng 4.3 Bảng số liệu phụ tải giảng đường G3 ...................................................... 38
Bảng 4.4 Bảng số liệu phụ tải giảng đường G4 ...................................................... 39
Bảng 4.5 Bảng số liệu phụ tải giảng đường G5 ...................................................... 40
Bảng 4.6 Bảng số liệu phụ tải giảng đường G6 ...................................................... 41
Bảng 4.7 Bảng số liệu phụ tải giảng đường G7 ...................................................... 42
Bảng 4.8 Bảng số liệu phụ tải giảng đường G8 ...................................................... 43
Bảng 4.9 Bảng số liệu phụ tải ký túc xá K2 ........................................................... 44
Bảng 4.10 Bảng số liệu phụ tải ký túc xá K3 ......................................................... 45

Bảng 4.11 Bảng số liệu phụ tải ký túc xá K4 ......................................................... 46
Bảng 4.12 Bảng số liệu phụ tải ký túc xá K5 ......................................................... 47
Bảng 4.13 Bảng số liệu phụ tải hội trường A cũ..................................................... 49
Bảng 4.14 Bảng số liệu phụ tải hội trường A mới .................................................. 50
Bảng 4.15 Bảng số liệu phụ tải khu nhà khoa kỹ thuật tàu thủy ............................. 51
Bảng 4.16 Bảng số liệu phụ tải khu nhà khoa kinh tế............................................. 53
Bảng 4.17 Bảng số liệu phụ tải khu ban giám hiệu................................................. 54
Bảng 4.18 Bảng số liệu phụ tải khu nhà B3 ........................................................... 55
Bảng 4.19 Bảng số liệu phụ tải khu nhà nuôi trồng................................................ 59


vii

Bảng 4.20 Bảng số liệu phụ tải khu thực hành máy lạnh khoa chế biến ................. 60
Bảng 4.21 Bảng số liệu phụ tải khu nhà quản trị thiết bị ........................................ 63
Bảng 4.22 Bảng số liệu phụ tải khu nhà truyền thống ............................................ 64
Bảng 4.23 Bảng số liệu phụ tải thư viện (TV)........................................................ 65
Bảng 4.24 Bảng số liệu phụ tải trung tâm tin học và ngoại ngữ (THNN) ............... 66
Bảng 4.25 Bảng số liệu phụ tải khu bảo tàng ngư cụ.............................................. 67
Bảng 4.26 Bảng số liệu phụ tải khu nhà bộ môn ô tô ............................................. 68
Bảng 4.27 Bảng số liệu phụ tải viện nghiên cứu công nghệ sinh học ..................... 69
Bảng 4.28 Bảng số liệu phụ tải nhà thi đấu ............................................................ 74
Bảng 4.29 Bảng số liệu phụ tải căn tin................................................................... 75
Bảng 4.30 Bảng số liệu phụ tải quán cà phê Phượng.............................................. 76
Bảng 4.31 Bảng số liệu phụ tải KTX K1................................................................ 77
Bảng 4.32 Bảng số liệu phụ tải xưởng cơ khí......................................................... 78
Bảng 4.33 Bảng phụ tải từ tủ phân phối gia công................................................... 79
Bảng 4.34 Bảng phụ tải từ tủ phân phối hàn .......................................................... 80
Bảng 4.35 Bảng phụ tải từ tủ phân phối rèn và dập nguội ...................................... 81
Bảng 4.36 Bảng phụ tải từ tủ phân phối đèn chiếu sáng......................................... 82

Bảng 4.37: Bảng phụ tải tính tốn của các khu nhà................................................ 84
Bảng 4.38 Bảng số liệu tính tốn tâm phụ tải trường Đại học Nha Trang.............. 86
Bảng 4.39 Thông số kỹ thuật của máy biến áp do ABB chế tạo ............................. 89
Bảng 4.40 Bảng số liệu công suất của các tủ.......................................................... 92
Bảng 4.41 Kết quả chọn cáp cao áp và hạ áp của phương án 1............................... 96
Bảng 4.42 Tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây.................................... 97
Bảng 4.43 Bảng số liệu tính tốn tâm tải các tủ phân phối với MBA 1 .................. 99
Bảng 4.44 Bảng số liệu tính tốn tâm tải các tủ phân phối với MBA 2 .................. 99
Bảng 4.45 Kết quả chọn cáp cao áp và hạ áp với máy biến áp 1 .......................... 103
Bảng 4.46 Kết quả chọn cáp cao áp và hạ áp với máy biến áp 2 .......................... 103
Bảng 4.47 Tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây trạm biến áp 1 .......... 104
Bảng 4.48 Tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây trạm biến áp 2.......... 104


viii

Bảng 4.49 Bảng số liệu tính tốn tâm tải theo các tủ phía bắc.............................. 106
Bảng 4.50 Bảng số liệu tính tốn tâm tải theo các tủ bên phía nam ...................... 106
Bảng 4.51 Kết quả chọn cáp cao áp và hạ áp với máy biến áp 1 .......................... 109
Bảng 4.52 Kết quả chọn cáp cao áp và hạ áp với máy biến áp 2 .......................... 110
Bảng 4.53 Tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây trạm biến áp 1 .......... 111
Bảng 4.54 Tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây trạm biến áp 2.......... 111
Bảng 4.55 Tổng kết chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của các phương án.......................... 112
Bảng 4.56 Thông số dây cao áp ........................................................................... 112
Bảng 4.57 Bảng kiểm tra tiết diện dây dẫn theo điều kiện tổn thất điện áp cho
phép của máy biến áp 1 ....................................................................................... 113
Bảng 4.58 : Bảng kiểm tra tiết diện dây dẫn theo điều kiện tổn thất điện áp cho
phép máy biến áp 2.............................................................................................. 114
Bảng 4.59 Bảng thông số dây dẫn từ các tủ phân phối chính đến các khu nhà ..... 115
Bảng 4.60 Bảng chọn các aptomat nhánh ............................................................ 117

Bảng 4.61 Bảng chọn các aptomat nhánh ............................................................ 117
Bảng 4.62 Bảng chọn các aptomat cho các khu nhà............................................. 118
Bảng 4.63 Bảng tính tốn ngắn mạch tại các điểm với MBA 1 ............................ 122
Bảng 4.64 Bảng tính tốn ngắn mạch tại các điểm với MBA 2 ............................ 125
Bảng 5.1 Bảng phụ tải tính tốn với trạm biến áp T122 ....................................... 133
Bảng 5.2 Bảng phụ tải tính tốn với trạm biến áp T120 ....................................... 135
Bảng 5.3 Bảng phụ tải tính tốn với trạm biến áp T120 ....................................... 137
Bảng 5.4: Tính tốn tổn thất trên các đường dâycủa trạm T120 ........................... 138
Bảng 5.5: Tính tốn tổn thất trên các đường dây của trạm T121 .......................... 138
Bảng 5.6 Chọn lại tiết diện dây cho các nhánh chính ........................................... 139
Bảng 5.7 Bảng chọn tiết diện dây dẫn.................................................................. 139
Bảng 5.8 Bảng chọn Aptomat cho các tủ điện...................................................... 140
Bảng 5.9: Bảng tính tốn ngắn mạch tại các điểm............................................... 142
Bảng 5.10: Bảng phụ tải tính tốn của trạmT120 ................................................. 144


ix

DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 2.1: Đồng hồ HIOKI 3286-20 .........................................................................4
Hình 2.2: Đồ thị phụ tải trường Đại học Nha Trang .................................................6
Hình 4.1: Hình vẽ MBA ........................................................................................ 88
Hình 4.2: Sơ đồ tính tốn ngắn mạch phía cao áp ................................................ 119
Hình 4.3: Sơ đồ thay thế tính tốn ngắn mạch phía cao áp ................................... 120
Hình 5.1: Sơ đồ nguyên lý cung cấp điện tạm T122............................................. 132
Hình 5.2: Sơ đồ nguyên lý cung cấp điện của trạm T120 ..................................... 134
Hình 5.3: Sơ đồ nguyên lý cung cấp điện của trạm T121 ..................................... 136
Hình 5.4: Sơ đồ lắp đặt tủ bù cho trạm T120 ....................................................... 145

x

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

TĐ1  TĐ7

: Các tủ điện

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


xi

TĐ_9.1

: Tủ điện khoa kỹ thuật tàu thủy

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

CRT

: Màn hình CRT

LCD

: Màn hình tinh thể lỏng


1

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 cơng 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
cơng 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 địi 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 tốn, 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 thơng số như điện áp, dịng điện, cos, cơng suất bằng
đồng hồ HIOKI 3286-20 thì nhìn chung hệ số cơng suất cịn 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


2

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 khơng 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, vẽ lại mặt bằng hệ thống cấp điện.

-

Tính tốn, 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
tồn, sử dụng hiệu quả và tiết kiệm điện. Đề tài được nghiên cứu và ứng dụng ngay
tại trường Đại học Nha Trang.

3

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, cơng 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: SdmMBA = 400 kVA
- Tổn

hao không tải: P0 = 840W = 0.84kW

- Tổn

hao ngắn mạch: PN = 5750W = 5.75kW.

- Điện áp ngắn mạch: UN% = 4 %
- Dịng điện khơng tải: I0 = 2 %.


4

 Trạm T121
- Điện áp định mức 22/0.4 KV.
- Công suất định mức: SdmMBA = 630 kVA
- Tổn

hao không tải: P0 = 787W = 0.787kW

- Tổn

hao ngắn mạch: PN = 6500W = 6.5kW.

- Điện áp ngắn mạch: UN% = 4 %
- Dịng điện khơng tải: I0 = 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 khơng 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 cơng suất kiểu kẹp HIOKI 3286-20
Ta được bảng các số liệu đo (Xem quyển Số liệu đo điện trường đại học Nha Trang).

Hình 2.1: Đồng hồ HIOKI 3286-20


5

Sau khi xử lý bằng excel ta có các bảng 2.1.
Bảng 2.1 Bảng tính tốn tổng cơng 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

Bảng 2.2 Bảng tính tốn tổng cơng 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 tốn tổng cơng 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


6

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

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 khn 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.


7



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 cơng 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 tồn. Các tủ điện đều có khóa an
tồn 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:
qU 

U  U đm
.100%
U đm

(2.1)

Qua số liệu đo điện trường ĐHNT dùng hàm min, max trong excel ta tìm
được:


8

Umin = 197.2 (V) (Điện áp của pha B khu nhà đá đo lúc 15h30 ngày
06/05/2010)
Umax = 234.1 (V) (Điện áp của pha A giảng đường G2 đo lúc 19h ngày
09/05/2010)
Từ đó ta tính được:
Với Umin có qU 

197.2  220
.100%  10.36%
220

Với Umax có qU 

234.1  220
.100%  6.4%
220

Từ kết quả tính tốn 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 khơng được đảm bảo trong trường hợp
có sự cố một trạm biến áp thì tồn bộ phụ tải của trạm đó sẽ bị cắt điện mà khơng có
nguồn sự phịng 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.


9

2.4.4 Tổn thất công suất
2.4.4.1 Tổn thất công suất trong trạm biến áp
Trong quá trình khảo sát phụ tải sau khi đã tính tốn chi tiết ở chương 3 ta có
bảng 2.4 và 2.5
Bảng 2.4 Phụ tải tính tốn trạm T120
Tủ điện
TĐ1

TĐ2
TĐ3
TĐ4
TĐ6
TĐ7

Khu vực
KTX - K5
KTX –K2
KTX - K3
KTX - K4
Nhà truyền thống
Khu quản trị thiết bị

GĐ - G8
GĐ – G4
KTX – K7
GĐ – G7
GĐ – G5
GĐ – G6
Khu nhà đá
Cà phê Phượng
TỔNG

CB
200A
160A
50A
50A
50A
50A
300A
200A
100A
200A
50A
100A
200A

Stt (kVA)
57.70
31.21
43.18
34.00

5.87
16.36
40.51
3.94
199.33
37.45
8.66
25.78
10.63
23.75
538.36

Bảng 2.5 Phụ tải tính tốn trạm T121
Tủ điện
Tủ chính
TĐ1
TĐ2

TĐ3

TĐ9

Khu vực
GĐ - G1
THƯ VIỆN
CƠ KHÍ
GĐ - G2
Khu ni trồng
GĐ – G3
Ban giám hiệu

Hội trường A cũ
Nhà thi đấu
Viện nghiên cứu CNSH
Khu B3
Thực hành máy lạnh
Tổng

CB
500A
500A
500A
350A
100A
300A
200A
200A
100A
100A
160A
200A

Stt (kVA)
29.56
31.41
180.90
25.68
17.77
13.07
32.63
6.71

19.63
108.21
107.08
102.46
675.12


10

 Trạm T.120
- Điện áp định mức 22/0.4 KV.
- Công suất định mức: SdmMBA = 400 kVA
- SttT120 = 538.36 KVA (Từ bảng 2.3)
- Tổn

hao không tải: P0 = 840W = 0.84kW

- Tổn

hao ngắn mạch: PN = 5750W = 5.75kW.

- Điện áp ngắn mạch: UN% = 4 %
- Dòng điện không tải: I0 = 2 %.
Tổn thất công suất phản kháng ∆Q0
Q0 

I0 %
2
 S MBA 
* 400  8( KVAr )

100
100

(2.2)

Tổn thất công suất phản kháng ngắn mạch: ∆QN
QN 

UN %
4
 S MBA 
* 400  16( KVAr )
100
100

(2.3)

Tổn thất toàn bộ
1
'
Ptb  n  P   PN
n
'
0

 S 
  tt 
S

 MBA 

2

(2.4)

Trong đó:

∆P0’ : Tổn thất công suất tác dụng không tải kể cả phần do công suất phản kháng
gây ra, KW. Và ∆P0’ = ∆P0 + KKT . ∆Q0

(2.5)

∆PN’: Tổn thất công suất tác dụng ngắn mạch kể cả phần do công suất phản kháng
gây ra, KW. Và ∆PN’ = ∆PN + KKT . ∆QN

(2.6)

Với KKT: Dung lượng kinh tế của công suất phản kháng có giá trị từ 0.02 ÷
0.15 chọn KKT = 0.12
Do đó:
∆P0’ = ∆P0 + KKT . ∆Q0 = 0.84 + 0.12 x 8 = 1.8 (KW)


11

∆PN’ =∆PN + KKT . ∆QN= 5.75 + 0.12 x 16 = 7.67 (KW)
Suy ra
Ptba120

1

'
 n  P   PN
n
'
0

 538.36 
 1.8  7.67  

 400 
 15.69( KW )

 S 
  tt 
S

 MBA 

2

2

 Trạm T.121
- Điện áp định mức 22/0.4 KV.
- Công suất định mức: SdmMBA = 630 kVA
- SttT120 = 675.12 KVA (Từ bảng 2.4)
- Tổn

hao không tải: P0 = 787W = 0.787kW

- Tổn

hao ngắn mạch: PN = 6500W = 6.5kW.

- Điện áp ngắn mạch: UN% = 4 %
- Dịng điện khơng tải: I0 = 2 %.
Tổn thất công suất phản kháng ∆Q0
Q0 

I0 %
2
 S MBA 
* 630  12.6( KVAr )
100
100

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

UN %
4
 S MBA 
* 630  25.2( KVAr )
100
100

Tổn thất toàn bộ
1
'
Ptb  n  P   PN

n
'
0

 S
  tt
S
 MBA






2

Trong đó:
∆P0’ : Tổn thất cơng suất tác dụng không tải kể cả phần do công suất
phản kháng gây ra, KW. Và ∆P0’ = ∆P0 + KKT . ∆Q0
∆PN’: Tổn thất công suất tác dụng ngắn mạch kể cả phần do công suất
phản kháng gây ra, KW. Và ∆PN’ = ∆PN + KKT . ∆QN
KKT = 0.12


12

Do đó:
∆P0’ = ∆P0 + KKT . ∆Q0 = 0.787 + 0.12 x 12.6 =2.299 (KW)
∆PN’ =∆PN + KKT . ∆QN= 6.5 + 0.12 x 25.2 = 9.524 (KW)
Suy ra:

Ptba121

1
'
 n  P   PN
n
'
0

 675.12 
 2.299  9.524  

 630 
 13.24( KW )

 S
  tt
S
 MBA






2

2

2.4.4.2 Tổn thất công suất trên dây dẫn

 Trạm 120
Cơng thức tính Pdd =

2
S tt
.R
2
U dm

(2.7)

Trong đó R = r0 x l

(2.8)

r0: Điện trở của dây dẫn [/km], giá trị r0 [5, tr.49]
l: Chiều dài dây dẫn [km]
Sau khi tính tốn ta có bảng 2.6
Bảng 2.6 Tổn thất cơng suất trên đường dây của trạm T120
R0
P
R ()
(/km)
(KW)

Đường cáp

Chiều
dài (m)

Stt
(KVA)

Itt (A)

F
(mm2)

Icp

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


13

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)

Stt
(KVA)

Itt

F
(mm2)

Icp

R0
(/km)

R ()

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

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:
∑ΔP = ΔPtba120 + ΔPtba121 + ∑ΔPdd120 + ∑ΔPdd121
= 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

-

Tồn 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.


14

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

-

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
2.5.2.1 Nâng cao hệ số công suất tự nhiên
* Thay đổi và cải tiến quy trình cơng 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 cơng
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 cơng 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. Cịn trạm T120 chưa có bù cơng suất phản