Hướng dẫn làm đồ án môn học_Thiết kế cung cấp điện cho xí nghiệp công nghiệp

HƯỚNG DẪN LÀM ĐỒ ÁN MÔN HỌC
ĐỀ 2: THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO XÍ NGHIỆP CÔNG NGHIỆP
CHƯƠNG 1. TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN
1.1. Phụ tải tính toán chiếu sáng của phân xưởng (tra theo số hiệu đề bài cho)
Tính theo suất phụ tải chiếu sáng của phân xưởng
Pcs = p0 .A (kW)
Trong đó:
p0 = 15 W/m2: suất chiếu sáng.
A : diện tích phân xưởng (m2).
Vì dùng đèn sợi đốt nên hệ số công suất của nhóm chiếu sáng, cosϕ = 1
1.2. Phụ tải tính toán nhóm thông thoáng và làm mát
Lưu lượng gió tươi cần cấp vào xưởng là:

(

Q = n.V m 3 / h

)

n – tỉ số đổi không khí (1/h)_ với phân xưởng cơ khí lấy n = 6 (1/h)
V – thể tích của phân xưởng (m3) V = a.b.h
với a (m), b (m), chiều rộng – dài phân xưởng (đo theo đề bài)
h=5(m) là– chiều cao của phân xưởng;
Từ Q sẽ chọn được loại quạt và số lượng tương ứng (tham khảo bảng)
MODEL

Điện Tần số Lượng
áp (Hz) gió
(V)
(m3/h)

Công
suất
(W)

Sải cánh Áp
(mm)
suất
(Pa)

Tốc
độ
(rpm)

Độ
ồn
(dB)

DLHCV35-PG4S F

380

50

2200

215

300

68

1400

61

DLHCV35-PG4S F

380

50

2800

215

350

90

1400

64

DLHCV40-PG4S F

380

50

4500

300

400

108

1400

68

DLHCV50-PG4S F

380

50

5800

450

500

118

1400

73

DLHCV60-PG4S F

380

50

8500

660

600

130

1400

80

Ví dụ tính ra Q = 36.000 m3/h --> chọn quạt có q = 4500 m3/h --> 8 quạt
Bảng ..... : Thông số kỹ thuật của quạt hút công nghiệp
Thiết bị

Công suất.W

Quạt hút

300

Lượng gió

(m3/h)

4500

Hệ số nhu cầu của quạt hút là:

kncqh =

1

Số lượng

ksd

cosϕ

8

0,7

0,8

k sd +

1 − k sd
n


Phụ tải tính toán nhóm phụ tải thông thoáng-làm mát:

Plm = k

qh
nc

n

∑P

đmqi

i =1

S lm =
Qlm =

kW

Plm
cos ϕ kVA
2
S lm
− Plm2

= kVAr

1.3. Phụ tải tính toán nhóm động lực
Vì phân xưởng có rất nhiều thiết bị nằm rải rác ở nhiều khu vực trên mặt bằng
phân xưởng, nên để cho việc tính toán phụ tải chính xác hơn và làm căn cứ thiết kế tủ
động lực cấp điện cho phân xưởng, ta chia các thiết bị ra từng nhóm nhỏ, đảm bảo:
-

Các thiết bị điện trong cùng một nhóm gần nhau;

-

Nếu có thể, trong cùng một nhóm nên bố trí các máy có cùng chế độ làm việc;

-

Công suất các nhóm xấp xỉ bằng nhau.

• Quá trình tính toán cho từng nhóm (j = 1..N)
n

∑ P .k
i

i =1

sdi

n

-

Hệ số sử dụng tổng hợp :

ksd∑j =

∑P
i =1

i

n

(∑ Pi ) 2
i =1
n

-

Số lượng hiệu dụng:

nhd =

(∑ P i )
2

i =1

Chọn nhd: là kết quả làm tròn của n hd tính toán, chỉ số thiết bị làm việc hiệu quả
trong nhóm, có công suất lớn hơn hẳn.
1 − k sdΣj

-

Hệ số nhu cầu:

nhd

knc∑j = ksd∑j +
n

-

Pđlj = k ncΣj ∑ Pi

Tổng công suất phụ tải động lực:

i =1
n

∑ P .cosϕ
i =1

i

n

-

Hệ số công suất của phụ tải động lực:
Pdlj

-

Công suất toàn phần:

Sđlj =

cos ϕ tbj

2

cosϕtbj =

∑P
i =1

i


2
S đlj
− Pđlj2

- Công suất phản kháng:
Qđlj =
Ghi chú: Tính toán cụ thể cho nhóm 1. Các nhóm khác được tính toán tương tự
như nhóm 1, lập bảng trình bày kết quả. Trong trường hợp số thiết bị trong phân xưởng
là ít và tập trung, có thể coi đó là một nhóm, được cấp điện từ một tủ động lực tổng. Lúc
đó chỉ cần tính toán một lần là ra phụ tải tính toán cho thiết bị động lực.
• Tổng hợp các nhóm phụ tải động lực.

∑ P .k
∑P
đlj

-

Hệ số sử dụng tổng hợp: ksd∑ =

sdΣj

đlj

1 − k sd ∑

-

N

Hệ số nhu cầu: knc∑ = ksd∑ +

N

-

Tổng công suất phụ tải động lực:

Ptt.đll = k nc ∑ .∑ Pđlj
j =1

∑ P . cos ϕ
∑P
đlj

-

Hệ số công suất của phụ tải động lực: cosϕtbđl =

-

Công suất toàn phần: Sttđl =

-

Công suất phản kháng:

tbj

đlj

Ptt .đl
cos ϕ tb.đl

Qtt.đl = S tt2.đl − Ptt2.đl

1.4. Phụ tải tổng hợp toàn phân xưởng.
Công suất tác dụng toàn phân xưởng:
Pttpx = k đt ( Ptt.đl + Pcs + Plm )

Với kdt=1
Hệ số công suất trung bình toàn phân xưởng:
cos ϕ =

∑ Pi . cos ϕ i Ptt.đl cos ϕ tb.đl + Pcs cos ϕ tbcs + Ptlm cos ϕ tblm
=
∑ Pi
Ptt.đl + Pcs + Plm

Xét thêm tổn thất trong mạng điện (10%) và khả năng phát triển phụ tải trong 10
năm (10%), ta sẽ có số liệu tính toán phụ tải toàn phân xưởng là:
PttpxΣ = 1,2.Pttpx
S ttpx =

PttpxΣ
cos ϕ tbpx

;

2
2
Qttpx = S ttpx
− Pttpx

Hoặc có thể xác định phụ tải tính toán toàn phân xưởng theo phương pháp số gia.

3


(Số liệu phụ tải tính toán của phân xưởng này, là phân xưởng theo đề mà có, sẽ
được sử dụng để tổng hợp với phụ tải của các phân xưởng còn lại trong toàn xí nghiệp).

1.5. Phụ tải tổng hợp toàn xí nghiệp.
1.5.1. Xác định phụ tải tính toán của từng phân xưởng:
- Phụ tải động lực của từng phân xưởng theo hệ số nhu cầu:
Pđli = k nci * Pđi

-

Phụ tải chiếu sáng tính theo suất chiếu sáng đơn vị
Pcsi = p0 csi * Apxi
trong đó Apxi là diện tích phân xưởng, tính toán được theo
mặt bằng.
-

Phụ tải của phân xưởng i:
Ptti = Pđli + Pcsi

-

Hệ số công suất trung bình của phân xưởng i:
cos ϕcsi * Pcsi + cos ϕ đli * Pđli
cos ϕtbi =
Pcsi + Pđli

-

Công suất toàn phần của phân xưởng i:
S tti =

Ptti
cos ϕ tbi

1.5.2. Tính cho toàn xí nghiệp
n

Pttxn = k đt * ∑ Ptti

lấy kđt = 0,85

i =1
n

cos ϕ tbxn =

∑ cos ϕ

tbi

* Ptti

i =1

n

∑P

tti

i =1

S ttxn =

Pttxn
cos ϕ tbxn

;

2
2
Qttxn = S ttxn
− Pttxn

1.6. Biểu đồ phụ tải toàn xí nghiệp.
Mỗi phân xưởng có một biểu đồ phụ tải .Tâm đường tròn biểu đồ phụ tải được đặt
tại trọng tâm của phụ tải phân xưỏng, tính gần đúng ta có thể coi như phụ tải của phân
xưởng được phân bố đồng đều theo diện tích phân xưởng. Vì vậy trọng tâm của phụ tải
phân xưởng được xem như tâm hình học của phân xưởng.
- Vòng tròn phụ tải được chia làm 2 phần : Phần phụ tải động lực là phần hình
quạt được gạch chéo, phần còn lại không gạch chéo là phần phụ tải chiếu sáng.
- Bán kính vòng tròn phụ tải có thể được xác định theo công thức tính :

4


R

pxi

S

=

ttpxi

π .m

(mm)

Trong đó :

+ Rpxi : Bán kính vòng tròn biểu đồ phụ tải của phân xưởng thứ i , mm
+ Sttpx: Phụ tải tính toán của phân xưởng thứ i, kVA
+ m : Hệ số tỉ lệ lựa chọn kVA/mm2 chọn m = 3
Để thể hiện cơ cấu phụ tải trong vòng tròn phụ tải, người ta thường chia vòng tròn
phụ tải theo tỉ lệ giữa công suất chiếu sáng và động lực vì vậy ta có thể tính góc của phần
công suất chiếu sáng theo công thức
- Góc của phụ tải chiếu sáng trên bản đồ chiếu sáng :

α

cs i

=

360.P csi

P

TTi

Trong đó: αcsi : góc của phụ tải chiếu sáng phân xưởng i
Pcsi Phụ tải chiếu sang của phân xưởng i
Ptti Phụ tải tính toán của phân xưởng i (Ptti =Pđli + Pcsi)
Kết quả tính toán cho các phân xưởng được ghi trong bảng.
TT
1

Tên phân xưởng
Px đúc km loại đen

Ptt
Stt
(kW)
(kVA)
1526,3 2161,13

Phụ tải chiếu sáng
Phụ tải động lực
Rpxi
1
1000
Số hiệu phân xưởng
Công suất phân xưởng kVA

5

Pcs
(kW)

26,3

xG i
yGi
Rpxi
(mm) (mm) (mm)
8
60

15,15

αcs
(độ)
5,9


Hình vẽ ví dụ: Biểu đồ phụ tải của Xí nghiệp ...

6


CHƯƠNG 2. Xác định sơ đồ cấp điện của xí nghiệp
2.1.

Chọn cấp điện áp phân phối

Trong mạng phân phối phạm vi xí nghiệp, sử dụng cấp điện áp theo công thức
kinh nghiệm của Zalesski:

(

U op = P 0,1 + 0,015 L

Trong đó:

)

Uop [kV] – điện áp tối ưu của mạng điện;
P [kW] – công suất (tính toán) của xí nghiệp cần cấp điện;

L [km] – chiều dài của đường dây từ nguồn tới xí nghiệp.

Từ kết quả tính được, lựa chọn cấp điện áp tiêu chuẩn gần nhất. Trong trường
hợp Uop nằm giữa 2 cấp điện áp thì tiến hành so sánh các phương án cho từng cấp riêng.
Ví dụ: tính ra Uop = 16 kV, thì tính so sánh các phương án ở cả 2 cấp điện áp 10kV
và 22kV.
2.2.

Vị trí đặt trạm biến áp

Vị trí đặt trạm biến áp phải gần tâm phụ tải, thuận tiện cho hướng nguồn tới, cho
việc lắp đặt các tuyến dây, vận hành, sửa chữa máy biến áp, an toàn và kinh tế.
Tâm qui ước của phụ tải nhà máy được xác định bởi một điểm M có toạ độ được
xác định: M0(x0,y0) theo hệ trục toạ độ x0y. Công thức :
N

x0 =

∑s
i =1

N

∑s
i =1

Trong đó :

.
ttpxi xi

N

;y =
0

ttpxi

∑s y
i =1
N

ttpxi

∑s
i =1

i

(2-38)

ttpxi

Sttpxi : phụ tải tính toán của phân xưởng i
xi,yi : toạ độ của phân xưởng i theo hệ trục đã chọn
N là : số phân xưởng có phụ tải điện trong nhà máy

2.3.

Chọn công suất và số lượng máy biến áp

2.3.1. Trạm phân phối trung tâm
Vì xí nghiệp có tỉ lệ phụ tải loại I&II là rất cao nên để cấp điện cho xí nghiệp, ta
xây dựng đường dây trên không mạch kép, sử dụng dây AC, hạ ngầm ở hàng rào nhà
máy. Mạng điện cao áp trong xí nghiệp là mạng cáp ngầm đi từ điểm hạ ngầm tới gian
phân phối trung áp trong nhà và tới các trạm biến áp phân xưởng.

7


Ví dụ về sơ đồ gian phân phối trung tâm sử dụng cấu hình hai thanh góp có máy
cắt liên lạc.

2.3.2. Trạm biến áp phân xưởng
Lựa chọn số lượng trạm biến áp, chú ý:
-

Mỗi một phân xưởng loại I&II được cấp từ 1 trạm biến áp có 2 MBA;

-

Các phụ tải loại III có thể được cấp bằng 1 trạm có 1 MBA hoặc được cấp từ 1
trạm loại I&II ở gần;

-

Giảm thiểu số gam MBA trong xí nghiệp;

-

Các phân xưởng ở xa có thể được cấp điện từ TBA của phân xưởng gần;

Ví dụ: Trạm biến áp B1 cung cấp điện cho phân xưởng đúc kim loại đen (1).
-

2.4.

Phân xưởng đúc kim loại đen thuộc hộ tiêu thụ loại I, vì vậy trạm biến áp phân
xưởng B1 cần đặt 2 máy biến áp.
S đmB ≥

k I & II .S ttxn 1,0.2163,13
=
= 1545,09 ( kVA)
1,4
1,4

-

Dung lượng :

-

→ Chọn 2 máy biến áp loại 1800 kVA của Nhà máy chế tạo thiết bị điện Đông
Anh sản xuất tại Việt Nam ( không cần hiệu chỉnh nhiệt độ ).

Lựa chọn phương án cấp điện trong phân xưởng

2.4.1. Sơ bộ chọn phương án
Phương án 1: Mỗi 1 trạm biến áp được cấp từ một mạch đơn.

Phương án 2: Các trạm ở xa có thể đấu nối liên thông qua trạm ở gần
Ghi chú: Ở bước này, phải vạch được sơ bộ phương án sử dụng trạm phân phối
trung tâm, cấu trúc là 2 hệ thống thanh góp, sử dụng tủ máy cắt hợp bộ trong nhà cho 2
lộ đến và cho các lộ ra, kèm theo 1 tủ thanh góp và 1 tủ máy cắt để liên lạc 2 hệ thống
thanh góp.

8


2.4.2. Tính toán lựa chọn phương án tối ưu
• Lựa chọn dây từ điểm đấu về xí nghiệp theo hệ số Jkt (A/mm2).
I lv max =

S ttxn
2 3.U đm

[ A, kVA, kV]

Từ số liệu TM = ? h, tra bảng với dây AC ta có Jkt (A/mm2)
Fkt =

[

I lv max
mm 2
J kt

]

Chọn dây cụ thể, (ví dụ AC-240mm2 có r0 , x0 (Ω/km)

Kiểm tra tổn thất điện áp thực tế:
∆U N − 0 =

-

Pttxn .roAC + Q.ttxn xoAC
.L N − Đ
U đm

LN − Đ là chiều dài từ điểm đấu tới nhà máy (xác định theo đề bài - L)

Kiểm tra về điều kiện sự cố 1 mạch.
I sc = 2.I lv max ≤ I cp [ A ]

1) Phương án 1:
• Chọn cáp từ gian phân phối trung áp, cách L0-1 m, tới các trạm phân xưởng 1.
Dòng điện lớn nhất trên dây dẫn
-

I lv max =

S ttpx
n. 3.U đm

[ A, kVA, kV]

Nếu là mạch cáp đơn, n=1; Nếu là mạch cáp đôi n =2.

Từ số liệu TM = ? h, tra bảng với cáp điện lực ta có Jkt (A/mm2)

9


Fkt =

[

I lv max
mm 2
J kt

]

Chọn cáp cụ thể có r 0 , x0 (Ω/km) và dòng điện làm việc cho phép I cp (A) , (ví dụ
24kV- Cu/XLPE/DSTA - 4x125mm2)
Hao tổn điện áp thực tế:
∆U 0−1 =

Pttpx1 .ro1 + Q.ttpx1 xo1
U đm

.L0−1

(L0-1 là chiều dài từ trạm PPTT tới TPX)

Kiểm tra về điều kiện sự cố 1 mạch (trường hợp mạch cáp đôi).
I sc = 2.k1 .k 2 .I lv max ≤ I cp [ A ]

k1 - hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ <> 300C.
k2 - hệ số hiệu chỉnh về số dây cáp cùng đặt trong một hào cáp.

Hao tổn điện áp cực đại
∆U max 1 = ∆U N 0 + max { ∆U i }

Cần thỏa mãn

∆U max 1 ≤ ∆U cp = 5%U đm

Nếu không thỏa mãn, cần chọn lại các dây dẫn tăng lên 1 cấp (xác định đoạn nào

có ∆U i max ).

S tt2. px1
2
Tổn thất điện năng: ∆A0-1 = U đm

.ro1 .L0 −1 .τ

[kWh]

−4
Với τ = (0,124 + Tmax .10 ).8760 =

Chi phí cho tổn thất điện năng trong một năm: C0-1 = ∆A0-1 .c∆ [đ]
i.( i + 1) Th
Th
Hệ số tiêu chuẩn sử dụng vốn đầu tư: atc = (i + 1) − 1

Hệ số khấu hao của đường dây kkh( tra bảng )
Do đó hệ số tiêu chuẩn sử dụng vốn và khấu hao là :
p = atc + kkh

Tra bảng 3.2, ta có a [đ/km] , b [đ/km]
Vốn đẩu tư cho đoạn dây:
V0-1 = (a + b.F0-1).L0-1 [đ]
Chi phí quy đổi:

Z0-1 = p.V0-1 + C0-1 [đ]

Từ kết quả của bảng ta có chi phí qui dẫn tổng của phương án ZPA1.
Các nhánh khác tính toán tương tự, lập bảng như sau:

10


Bảng.... Kết quả tính chọn tiết diện dây dẫn theo phương án 1
Đoạ
n
N-0

P, kW

Q,
kVAr

Li,
km

n

Ilvmax,
A

Jkt
A/ mm2

Fkt,
mm2

Fch
mm2

r0
Ω/km

x0
Ω/km

ΔU
V

...

Bảng.... Kết quả tính toán kinh tế phương án 1
Đoạ
n
N-0

P, kW

Q,
kVAr

Li,
km

Fch
mm2

r0
Ω/km

a
đ/km

b
đ.mm2/km

pVi
106đ

Ci
106đ

Zi
106đ

...

2) Phương án 2:
Tính toán tương tự như phương án 1, chỉ khác là các đoạn cáp từ Gian phân phối
trung áp (PPTA) tới từng trạm biến áp phân xưởng (TPX) ở phương án 1 sẽ được thay

bằng cáp từ gian PPTA tới TPXi và tới TPXii (nếu TPXii nối liên thông qua TPXi)
Chú ý: nếu TPX 2 nối liên thông qua TPX 1 về trạm TT thì công suất trên đoạn
.

.

.

lưới trạm TT → TPX1 là S 0 −1 = S tt. px1 + S tt. px 2
Kết quả tính toán cũng trình bày như phương án 1, tính được ΔUmax2 và ZPA2
(Lập bảng như phương án 1)
3) So sánh hai phương án
So sánh, hai phương án phải tương đương về kỹ thuật (tổn thất điện áp cho phép)
rồi mới so sánh về kinh tế, chọn phương án có Zmin. (thỏa mãn sai lệch > 10%).
Bảng.... Các chỉ tiêu kinh tế cơ bản của các phương án so sánh nhau
Phương án

Vốn đầu tư
V, 106 đồng

Chi phí hàng năm, 106 đ/năm
p.V
C
Z

Phương án 1
Phương án 2

CHƯƠNG 3. Tính toán chế độ mạng điện
3.1.

Hao tổn điện áp trên đường dây và trong máy biến áp

Tổn thất điện áp lớn nhất trên đường dây của mạng như trong phần tính toán so
sánh phương án là, ΔUmax (lấy theo phương án tối ưu được chọn ở mục 2.4).
Tổn thất điện áp trong máy biến áp phân xưởng:
∆U Bi =

Pttpxi .R Bi + Q.ttpxi X Bi
U đm

11

.(V )


Trong đó

R Bi =

2
∆PNi ⋅ U đm
U Ni %.U 2
3
[
]
10
Ω
,
kW,

kV,
kVA
X
=
.10[ Ω, %, kV, kVA]
B
S
S Bi2
Bi
;

'
'
nếu có hai máy, RBi = RBi / 2, X Bi = X Bi / 2 .

3.2.

Tổn thất công suất và điện năng trong mạng

Tổng giá trị tổn thất trên đường dây mạng điện ∆AĐDΣ được tính trong chương 2.
Đối với trạm có n máy biến áp (n = 1,2):
∆PNi
∆ABi =
n

2

 S ttpxi 

 τ + n.∆P0i .t ( kWh )

 S Bi 

Với τ = (0,124 + Tmax .10 ).8760 ; S (kVA) công suất phụ tải lớn nhất của trạm biến
áp; SB (kVA) công suất định mức của máy biến áp.
−4

Tổn thất điện năng trong toàn mạng:
∆A = ∆AĐDΣ + ∆ABΣ

Bảng số liệu tổng hợp
P
(kW)

Đoạn dây

Q
(kVAr)

S
(kVA)

F
(mm2)

L
(m)

ro
Ω/km
)

xo
Ω/km)

ΔU
(V)

ΔA
(kWh)

ΔP
(kW)

?

?

N-Trạm TT
Tổng:

Tìm được ΔUmax, ΔP∑, ΔA∑,
Tổn thất điện áp lớn nhất là tổng tổn thất điện áp lớn nhất của từng đoạn, phải thỏa
mãn điều kiện đề bài cho.
∆U max = ∆U N 0 + max { ∆U 0− i } ≤ 5%U đm
∆U N 0 - là tổn thất công suất từ nguồn tới trạm (bao gồm cả tổn thất điện áp trong

máy biến áp).

12

CHƯƠNG 4. Chọn và kiểm tra thiết bị điện
4.1.

Tính toán ngắn mạch
Sơ đồ tính toán ngắn mạch

MC
RAC
XAC
AC
RH
XH
Cáp 2
Thanh cái PPTA
< 35kV
0,4 kV
Cáp 1
N3
RC2
XC2
RBX
XBX
N2
RC1
XC1
N1

Ghi chú: điểm N1 tại thanh cái cao áp trạm PPTT, N2 tại thanh cái cao áp trạm
phân xưởng, N3 thanh cái hạ áp trạm phân xưởng.

2
U tb2 1,5.U đm
=
[ Ω, kV , MVA]
Sk
Điện kháng thay thế tính từ điểm đấu về: XH = S k

Với Sk là công suất ngắn mạch tại điểm đấu.
Tổng trở của các đoạn dây AC và cáp được tính như sau
[RAC] Rc = ro .L/2 [Ω, Ω/km, km]
[XAC] Xc = xo .L/2 [Ω, Ω/km, km]
1

Điện trở và điện kháng MBA phân xưởng qui về cấp điện áp phía trung áp U đm:
R Bi =

2
2
∆PNi ⋅ U đm
U Ni %.U đm
3
10
[
Ω
,
kW,
kV,
kVA
]
X

=
.10[ Ω, %, kV, kVA]
Bi
S
S Bi2
Bi
;

Tính ngắn mạch N1:
Tổng trở ngắn mạch tại điểm N1:

13


Z k 1 = R12 + X 12 =

( R AC + RC1 ) 2 + ( X HT + X AC + X c1 ) 2

Dòng điện ngắn mạch ba pha:

U tb

I k(13) =

3.Z k1

[Ω]

[ kA, kV , Ω]

( 3)
Dòng điện xung kích: ixk1 = 1,8 . 2 .I k1 kA

Dựa vào các giá trị này để chọn và kiểm tra thiết bị cho trạm phân phối trung tâm.
Tính ngắn mạch N2:
Tổng trở ngắn mạch tại điểm N2:
Z k 2 = R22 + X 22 =

( R AC + Rc1 + Rc 2 ) 2 + ( X HT + X AC + X C1 + X c 2 ) 2

Dòng điện ngắn mạch ba pha:

U tb

I k( 32) =

3.Z k 2

[Ω]

[ kA, kV , Ω]

( 3)
Dòng điện xung kích: ixk2 = 1,8 . 2 .I k 2 kA

Dựa vào các giá trị này để chọn và kiểm tra thiết bị phía cao áp trạm phân phối
phân xưởng.
Tính ngắn mạch N3:
Tổng trở ngắn mạch tại điểm N3:
Z k 3 = R32 + X 32 =

( R AC + Rc1 + Rc 2 + RB ) 2 + ( X HT + X AC + X C1 + X c 2 + X B ) 2

[Ω]

Dòng điện ngắn mạch ba pha:

U tb

I k( 33) =

3.Z k 3

[ kA, kV , Ω]

Qui đổi dòng điện ngắn mạch về phía hạ áp của MBA phân xưởng:
I k( 33)HA = I k( 33)

U đmCA
[ kA]
U đmHA

( 3)
Dòng điện xung kích: ixk3 = 1,8 . 2 .I k 3HA kA

Dựa vào các giá trị này (đã qui đổi) để chọn và kiểm tra thiết bị phía hạ áp trạm
phân phối phân xưởng.
Bảng (ví dụ) - Tính toán ngắn mạch đối với các “điểm” N2:
Tuyến

R2
[Ω]

X2
[Ω]

14

IN2
[kA]

ixkN2
[kA]


TPPTT - B1

2,006

6,669

3,0466

7,7553

TPPTT - B2

1,991

6,665

3,0502

7,7644

....
Bảng (ví dụ) - Tính toán ngắn mạch đối với các “điểm” N3:

TPPTT - B1

R3
[Ω]
2,006

X3
[Ω]
6,669

IN3
[kA]
3,0466

ixkN3
[kA]
7,7553

TPPTT - B2

1,991

6,665

3,0502

7,7644

Tuyến

....
4.2.

Chọn và kiểm tra thiết bị bảo vệ và đo lường

4.2.1. Kiểm tra cáp trung thế đã chọn
• Kiểm tra theo điều kiện ổn định nhiệt

F ≥ Fodn = α.I ∞ . t qd
Trong đó: Fođn - Tiết diện cáp theo ổn định nhiệt; (mm2)
α - Hệ số phụ thuộc vật liệu chế tạo lõi cáp, (với đồng α = 6)
I∞ - Dòng điện ngắn mạch ổn định( lấy là ngắn mạch 3 pha )
tqđ - là thời gian tác động qui đổi của dòng điện ngắn mạch theo tính toán,
Thời gian quy đổi toàn phần tính theo biểu thức
tqđ = tqđck+ tqđkck
tqđck- thời gian quy đổi đối với thành phần chu kỳ của dòng ngắn mạch .
tqđkck- thời gian quy đổi đối với thành phần không chu kỳ của dòng ngắn mạch .
Vì nguồn có công suất vô cùng lớn nên :
tqđ = tcắt + 0,05β"2

= tcắt + 0,05.

 I" 
 
 I∞ 

2

(ngắn mạch xa nguồn I’’ = I∞ = IN1 ).

= tcắt + 0,05
Với tcắt = tBV + tMC
Nếu tBV lấy bằng 0,05s và máy cắt là loại tác động nhanh thì tMC = 0,1s thì :
tqđ = tcắt + 0,05 = 0,05 + 0,1 + 0,05 = 0,2s

15


4.2.2. Chọn và kiểm tra thiết bị chính của trạm phân phối trung tâm
• Máy cắt trạm phân phối trung tâm
STT
1

Đại lượng chọn, kiểm tra
Điện áp định mức, kV

U đmMC ≥ U đmMĐ

Điều kiện

2

Dòng điện định mức, A

I đmMC ≥ I lv max

3

Dòng cắt định mức, kA

I cđđ ≥ I "

4

Công suất cắt định mức, MVA

S cđđ ≥ S " = 3U tb I "

5

Dòng ổn định động, kA

I đ .đmMC ≥ i xk = 1,8 2 I "

6

Dòng ổn định nhiệt, kA

I n.đmMC ≥ I ∞

t qđ
t n.đm

Khi IđmMC ≥ 1000 A thì không cần kiểm tra ổn định nhiệt. Chọn t qđ = tc thời gian cắt
máy cắt Máy cắt (thời gian tồn tại ngắn mạch) = 0,2; 0,3; 0,5 s.
Căn cứ vào các điều kiện chọn và kiểm tra như trên, chọn được gam tủ máy cắt
cho các đầu vào và ra của cấu hình trạm PPTT.
4.2.3. Chọn và kiểm tra thiết bị chính của trạm phân phối phân xưởng
Tính toán cho trạm .... điển hình
• Chọn thiết bị đóng cắt bảo vệ
-

Dao cách ly được chọn theo các điều kiện :

Đại lượng chọn, kiểm tra
STT
1
Điện áp định mức, kV

Điều kiện
U đmDCL ≥ U đmMĐ

2

Dòng điện định mức, A

I đmDCL ≥ I lv max

3

Dòng ổn định động, kA

I đ .đmDCL ≥ i xk = 1,8 2 I "

4

Dòng ổn định nhiệt, kA

I n.đmDCL ≥ I ∞

Loại CL
3DC

-

t qđ
t n.đm

Bảng ví dụ - Thông số dao cách ly 3DC:
INt, kA
Udm, kV
Idm, A
INtmax, kA
20
36
630
50

Cầu chì cao áp:

STT
1

Đại lượng chọn, kiểm tra
Điện áp định mức, kV

Điều kiện
U đmCC ≥ U đmMĐ

2

Dòng điện định mức dây chảy, A

I đmTB ≤ I dc ≤ I vo

3

Dòng cắt định mức cầu chì, kA

I cđđmCC ≥ I "

4

Điều kiện mở máy

I dc ≥

16

I đmTB
α

α = 2,5 với các động cơ không đồng bộ mở máy không tải (nhẹ);
α = 1,6-2,0 với các động cơ mở máy có tải;
α = 1,6 với các động cơ mở máy nặng nề, MBA hàn;

Bảng ví dụ- Thông số kỹ thuật của CC:3GD1 606-5D
Loại CC
3GD1 606-5D

Udm, kV
36

Idm, A
32

IcắtNmin, A
230

IcắtN, kA
31,5

• Chọn cáp điện
Dòng điện cho phép của dây dẫn hạ thế sau MBA phân xưởng:
I cp ≥

I lv max
k1 .k 2

Trong đó:
Ilvmax – là dòng điện cực đại lâu dài chạy trong dây dẫn, A;

Icp – là dòng điện cho phép của dây dẫn tiêu chuẩn, A;
k1 – là hệ số tính đến môi trường đặt dây;
k2 – là hệ số xét tới điều kiện ảnh hưởng của các dây dẫn đặt gần nhau;
Kiểm tra ổn định nhiệt

F ≥ Fodn = α.I ∞ . t qd
Trong đó: Fođn - Tiết diện cáp theo ổn định nhiệt; (mm2)
α - Hệ số phụ thuộc vật liệu chế tạo lõi cáp, (với đồng α = 6)
I∞ - Dòng điện ngắn mạch ổn định( lấy là ngắn mạch 3 pha )
tqđ - là thời gian tác động qui đổi của dòng điện ngắn mạch theo tính toán,
(lấy = 0,3s hoặc 0,5s)
• Chọn thanh cái
-

Thanh góp hạ áp của TBAPP chọn theo điều kiện dòng điện phát nóng cho
phép có xét đến điều kiện quá tải sự cố:
I cp ≥

Trong đó

k qtsc S đmBA
k1 .k 2 . 3.U đm

k1 - Hệ số hiệu chỉnh nếu thanh dẫn đặt đứng k1 = 1, Đặt ngang
k1 = 0,95
k2 - Hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường.
Icp - Dòng diện cho phép chạy qua thanh dẫn khi t = 250C.
kqtsc – hệ số quá tải sự cố của MBA.

17

Chọn thanh dẫn bằng đồng hình chữ nhật, có sơn kích thước (F = ... ....x...... = )
mm2, mỗi pha đặt .... thanh với Icp = ......... A (nếu dòng nhỏ hơn 1000 A thì phải kiểm tra
ổn định động).
-

Kiểm tra ổn định nhiệt thanh dẫn

F ≥ Fodn = α.I ∞ . t qd
Trong đó: Fođn - Tiết diện cáp theo ổn định nhiệt; (mm2)
α - Hệ số phụ thuộc vật liệu chế tạo lõi cáp, (với đồng α = 6)
I∞ - Dòng điện ngắn mạch ổn định( lấy là ngắn mạch 3 pha )
tqđ - là thời gian tác động qui đổi của dòng điện ngắn mạch theo tính toán,
(lấy = 0,3s hoặc 0,5s);
-

Kiểm tra ổn định động

l2
M = Ftt .l = 1,76.10 i xk ( kG.cm)
.a
Mô men uốn:
−2

Mô men chống uốn: W
Ứng suất:

σ tt =

(

= 0,167.b 2 h cm 3

)

M
≤ σ cp = 1400 kG/cm 2
W

i xk - dòng ngắn mạch xung kích, kA (đã có trong phần tính NM);
l - chiều dài của thanh dẫn, lấy l = 125 cm;
a - khoảng cách giữa các pha, lấy a = 60 cm;

σ tt , σ cp

- ứng suất tính toán và ứng suất cho phép của thanh dẫn, kG/cm 2;

b, h - bề rộng, bề ngang tiết diện thanh dẫn, cm;

• Chọn sứ đỡ
STT
1
2

Đại lượng chọn, kiểm tra
Điện áp định mức, kV

U đmS ≥ U đmMĐ

Lực cho phép lên đỉnh sứ, kG

k hc .Ftt = k hc .1,76.10 −8 i xk2

Trong đó

F ph

Điều kiện
l
≤ Fcp = 0,6.F ph ( kG )
a

- lực pháp hủy sứ, kG;

k hc = h / h ' - hệ số hiệu chỉnh lực phá hủy cho phép;

h, h ' - chiều cao sứ và chiều cao từ chân sứ đến tâm thanh dẫn đặt

đứng, cm;

18


• Chọn Áp-tô-mát
Đối với áptômát tổng được chọn theo các điều kiện sau:
- Điện áp định mức :
- Dòng điện định mức:

U đmA ≥ U đmMĐ = 0,38 kV

k qtsc .S đmB
( A)
I đmA ≥
3.U đmMĐ

( 3)
- Dòng điện cắt định mức I cđđ ≥ I k 3

• Chọn thiết bị đo lường
Chọn biến dòng điện, BI
STT
1
2

Đại lượng chọn, kiểm tra
Vị trí đặt trong nhà hay ngoài trời
Điện áp định mức, kV

Điều kiện
U đmCT ≥ U đmMĐ
I đm.CT ≥ I lv. max [ I tt ]
Phù hợp với loại phụ tải thứ cấp
S 2 đm ≥ S 2tt
ixktt
kđ .đm ≥
2 I đmCT

3
4
5

Dòng điện định mức sơ cấp, A
Cấp chính xác
Phụ tải phía thứ cấp, VA

6

Ổn định lực điện động

7

Lực cho phép trên đầu sứ CT
(chỉ áp dụng cho CT kiểu sứ đỡ)

Fcp ≥ 0,88 .10 − 2

8

Bội số ổn định nhiệt

k n.đm ≥

ixk2 l
a

I ∞ t qđ
I đmCT t n.đm

Chọn máy biến điện áp, BU
STT

1
2
3
4
5

Đại lượng chọn, kiểm tra
Điện áp định mức sơ cấp, kV
Kiểu và sơ đồ đầu nối dây
Phụ tải pha, VA
Sai số
Chọn dây dẫn từ VT đến meters

Điều kiện
U đmVT ≥ U đmMĐ
Phụ thuộc vào việc sử dụng
S 2 đm ≥ S 2tt
Nhỏ hơn sai số cho phép

Chọn dây dẫn thứ cấp nhỏ nhất là 2,5 mm2. Không cần kiểm tra ổn định động và
ổn định nhiệt.

19


CHƯƠNG 5. Tính toán chọn tụ bù nâng cao hệ số công suất
5.1.

Xác định dung lượng bù cần thiết
Tiến hành bù để nâng hệ số công suất:

Qb = Pttxn ( tgϕ 1 − tg ϕ 2 )

Pttxn - Phụ tải tác dụng tính toán toàn nhà máy, [kW]
tgϕ1 - Tương ứng với hệ số cosϕ1 trước khi bù (theo chương 1)
tgϕ2 - Tương ứng với hệ số cosϕ2 sau khi cần bù để đạt giá trị quy định
(ở đây ta lấy cosϕ2 = 0,95)
5.2.

Tính toán và lựa chọn loại tụ bù

Như đã phân tích ở trên và từ các đặc điểm trên ta có thể lựa chọn thiết bị bù là
các tụ điện tĩnh . Nó có ưu điểm là giá đầu tư 1 đơn vị công suất bù không phụ thuộc vào
dung lượng tụ bù nên thuận tiện cho việc chia nhỏ thành nhóm và đặt gần các phụ tải.
Mặt khác tụ điện tĩnh tiêu thụ rất ít công suất tác dụng từ 0,003 ÷ 0,005 kW và vận hành
đơn giản, ít sự cố .
Sơ đồ thay thế :
tpptt

Rc1

Rc2

Rc3

Rc4

Rc5

Rb1

Rb1

Rb1

Rb1

Rb1

Q1, Qb1

Q2 , Qb2

Q3, Qb3

Q4, Qb4

Q5, Qb5

Công thức phân phối dung lượng bù cho một nhánh hình tia .
 Q xn − Qb 


Ri
 .Rtđ
Qbi = Qi - 

Trong đó:
Qbi - Là công suất bù cần đặt ở thanh cái hạ áp trạm biến áp thứ i [kVAr]
Qi - Là công suất phản kháng lớn của phụ tải TBA thứ i [kVAr]
Qxn - Là công suất phản kháng toàn xí nghiệp [kVAr]

Rtđ - Điện trở tương đương toàn mạng.
Ri - Điện trở nhánh thứ i ,với Ri = RCi+RBi
RCi - Điện trở của đường dây thứ i.
RBi - Điện trở của trạm biến áp áp thứ i.
R td

 1

1
=
+
+ ....... 
 R1 R 2


20

−1


2
1 ΔPN .U dm
.
.10 3 , Ω
2
2
S
dm
Với trạm đặt hai máy biên áp : RBi =

Sơ đồ ghép nối tụ bù trong trạm biến áp

tñ a tæng

tñ ph©n phèi
cho c¸c px

tñ a ph©n
®o¹n

tñ bï

tñ bï

tñ ph©n phèi
cho c¸c px

tñ a tæng

CHƯƠNG 6. Tính toán nối đất trạm biến áp phân xưởng
Nối đất là biện pháp an toàn trong hệ thống cung cấp điện. Nó có tác dụng tản
dòng điện và luôn giữ mức điện thế thấp trên các vật liẹu nối đất, đảm bảo sự làm việc
bình thường của thiết bị.
Nối đất còn đảm bảo an toàn cho người vận hành và sửa chữa khi tiếp xúc với
các bộ phận mang điện, như vỏ máy, tủ hạ thế,…tất cả các trạm biến áp của hệ thống
cung cấp điện phải có hệ thống nối đất với điện trở nối đất Rnd ≤ 4Ω.
Để nối đất cho trạm biến áp phân xưởng, ta sử dụng các điện cực nối đất chôn
trực tiếp trong đất, các dây nối đất dùng để nối liền các bộ phận được nối đất với các điện
cực nối đất. Cụ thể ở đây ta dự định nối đất với hệ thống nối đất bao gồm các cọc nối đất
làm bằng thép góc L 60 x 60 x 6mm, dài 2,5m chôn sâu 0,8m. Các cọc chôn cách nhau

5m và được nối với nhau bằng các thanh thép nối có bề rộng 4cm tạo thành mạch vòng
nối đất. Các thanh nối được chôn sâu 0,8m.
- Xác định điện trở nối đất của một cọc.
Điện trở suất ρ( Ω.cm) (tra theo loại đất) của đất biến đổi trong phạm vi rộng. Trị số
mùa mưa và mùa khô khác xa nhau nên trong tính toán phải chỉnh theo hệ số mùa.
Loại đất
Loại đất
ρ(10 4 Ω.cm)
ρ(10 4 Ω.cm)
Cát
7
Đất vườn
0,4
Cát lẫn đất
3
Đất đen
2
Đất sét
0,6
Tra bảng 2- 1 Hướng dẫn thiết kế tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp của tác giả
Nguyễn Minh Chước, với nối đất an toàn và làm việc ta có:
Hệ số mùa của cọc 2÷3m, chôn sâu 0,5÷0,8m: kmuaC = 1,2÷2,0 (lấy =2,0) .
Hệ số mùa của thanh khi đặt ngang sâu 0,8m: kmuaT = 1,5÷7 (lấy =3,0).

21


Điện trở nối đất của 1 cọc:
R1c = 0,00298.ρ.k mua Ω
- Xác định sơ bộ số cọc:

Số cọc được xác định theo công thức sau:

Rtc
η c .Rd

n=

Trong đó:
Rtc: Điện trở nối đất của 1 cọc, Ω.
Rd: Điện trở nối đất của thiết bị nối đất theo quy định, Ω.
ηc: Hệ số sử dụng của cọc, tra bảng ηc = 0,6
-

Xác định điện trở của thanh nối
Điện trở của thanh nối được xác định theo công thức:

Rt =

0,366.ρ .k  2.l 
. lg 
l
 b.t 

Trong đó:
Ρmax: Điện trở suất của đất ở độ chôn sâu thanh nằm ngang, Ω/km.
l: Chiều dài mạch vòng tạo bởi các thanh nối, cm.
b: Bề rộng thanh nối, cm. Lấy b = 4cm.
t: Chiều sâu chôn thanh nối, t = 0,8m
Tra bảng tìm được ηt = 0,45.
Điện trở thực tế của thanh nối đất:

Rt' =

Rt
ηt

Rc =

4 Rt'
Rt' − 4 Ω.

Ω.
Điện trở của toàn bộ số cọc

Số cọc thực tế phải đóng
n=

R1c
η c .Rc

Kiểm tra lại: Điện trở của hệ thống nối đất
Rht =

R1c .Rt
R1c .η t .n − Rt .η c Ω. < R = 4Ω ?
yc

Cọc
Thanh nối
TBA
2,5m

0,7m
0,8m

22


Hình vẽ: Sơ đồ mặt bằng và mặt cắt của hệ thống nối đất.

CHƯƠNG 7. Dự toán công trình
7.1.

Danh mục các thiết bị

Lập các bảng danh mục thiết bị của trạm biến áp, các tủ THT, TĐL, TCS, TLM,
các dây dẫn từ nguồn tới từng phụ tải, có kèm theo khối lượng và đơn giá.
TT

Thiết bị

Qui cách

1
...

...
...

...

7.2.

Đơn vị

Số
lượng
..

Đơn giá,103đ

V,106đ

..

..

Xác định các tham số kinh tế
Tổng giá thành công trình là ∑V, tính theo bảng giá danh mục thiết bị (triệu đồng)
Tổng giá thành công trình có tính đến công lắp đặt là 1,1.V∑
Giá thành một đơn vị công suất đặt là:

g0 =

V∑
S ttpx

(triệu đồng/kVA)

Tổng chi phí quy đổi kể cả chi phí xây dựng:
Z∑ = p .1,1.V∑ + Cht ( triệu đồng)
Tổng điện năng tiêu thụ:

∑A = Pttpx .TM (kWh)
Tổng chi phí trên một đơn vị điện năng:
g=

Z∑

∑ A (đ/kWh)

Các bản vẽ
7.3.

Sơ đồ trạm biến áp: nguyên lý, bố trí, mặt cắt

7.4.

Sơ đồ nguyên lý mạng điện toàn phân xưởng

7.5.

Sơ đồ đi dây mạng điện trên mặt bằng phân xưởng

23


7.6.

Sơ đồ chiếu sáng, sơ đồ nối đất.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]- TrẦN Quang Khánh, Bài tập cung cấp điện (phần 2)
[2]-Ngô Hồng Quang, Vũ Văn Tẩm, Thiết kế cấp điện

24