Hướng dẫn làm đồ án môn học đề 2_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 CƠNG NGHIỆP
CHƯƠNG 1.

TÍNH TỐN PHỤ TẢI ĐIỆN

1.1. Phụ tải tính tốn 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 cơng suất của nhóm chiếu sáng, cosϕ = 1
1.2. Phụ tải tính tốn nhóm thơng thống 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)

Cơng
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:

Số lượng

ksd

cosϕ

8

0,7

0,8

kncqh = k sd +

1

1 − k sd
n


Phụ tải tính tốn nhóm phụ tải thơng thống-làm mát:

Plm = k

qh
nc

n

∑P

đmqi

kW

i =1

S lm =
Qlm =

Plm
kVA
cos ϕ
S lm2 − Plm2 = kVAr

1.3. Phụ tải tính tốn 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 tốn 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;

-

Cơng suất các nhóm xấp xỉ bằng nhau.

• Q trình tính tốn cho từng nhóm (j = 1..N)
n

-

Hệ số sử dụng tổng hợp :

ksd∑j =

∑ P .k
i

i =1

sdi

n

∑P
i =1

i

n

-

Số lượng hiệu dụng:

nhd =

(∑ Pi ) 2
i =1
n

(∑ P i )
2

i =1

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

-

Hệ số nhu cầu:

knc∑j = ksd∑j +

-

Tổng công suất phụ tải động lực:

Pđlj = k ncΣj ∑ Pi

n hd

n

i =1
n

-

Hệ số công suất của phụ tải động lực:

cosϕtbj =

∑ P .cosϕ
i =1

i

n

∑P
i =1

-

Công suất tồn phần:

-

Cơng suất phản kháng:

Sđlj =

Pdlj
cos ϕ tbj

Qđlj =

2
S đlj
− Pđlj2

2

i


Ghi chú: Tính tốn cụ thể cho nhóm 1. Các nhóm khác được tính tốn 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 tốn một lần là ra phụ tải tính tốn cho thiết bị động lực.
• Tổng hợp các nhóm phụ tải động lực.
-

Hệ số sử dụng tổng hợp: ksd∑ =

∑ P .k
∑P
đlj

sdΣj

đlj

-

Hệ số nhu cầu: knc∑ = ksd∑ +

1 − k sd ∑
N
N

-

Tổng công suất phụ tải động lực: Ptt .đll = k nc ∑ .∑ Pđlj

-

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

j =1

∑ P . cos ϕ
∑P
đlj

tbj

đlj

Ptt .đl
cos ϕ tb.đl

-

Cơng suất tồn phần: Sttđl =

-

Cơng suất phản kháng: Qtt .đl = S tt2.đl − Ptt2.đl

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

Với kdt=1
Hệ số cơng suất trung bình tồn 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 tốn phụ tải tồn phân xưởng là:

PttpxΣ = 1,2.Pttpx
S ttpx =

PttpxΣ
cos ϕ tbpx

2
2
− Pttpx
; Qttpx = S ttpx

Hoặc có thể xác định phụ tải tính tốn tồn phân xưởng theo phương pháp số gia.
(Số liệu phụ tải tính tốn 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 cịn lại trong tồn xí nghiệp).

3


1.5. Phụ tải tổng hợp tồn xí nghiệp.
1.5.1. Xác định phụ tải tính tốn 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 cơng suất trung bình của phân xưởng i:
cos ϕcsi * Pcsi + cos ϕ đli * Pđli
cos ϕtbi =
Pcsi + Pđli

-

Cơng suất tồn phần của phân xưởng i:
S tti =

Ptti
cos ϕ tbi

1.5.2. Tính cho tồn 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
2
2
− Pttxn
; Qttxn = S ttxn
cos ϕ tbxn

1.6. Biểu đồ phụ tải tồn 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.
- Vịng tròn phụ tải được chia làm 2 phần : Phần phụ tải động lực là phần hình
quạt được gạch chéo, phần cịn lại khơng gạch chéo là phần phụ tải chiếu sáng.

- Bán kính vịng trịn phụ tải có thể được xác định theo cơng thức tính :

R

pxi

=

S

ttpxi

π .m

(mm)

Trong đó :

+ Rpxi : Bán kính vịng trịn biểu đồ phụ tải của phân xưởng thứ i , mm
+ Sttpx: Phụ tải tính tốn của phân xưởng thứ i, kVA
4


+ 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 trịn
phụ tải theo tỉ lệ giữa cơng suất chiếu sáng và động lực vì vậy ta có thể tính góc của phần
cơng suất chiếu sáng theo cơng 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 tốn của phân xưởng i (Ptti =Pđli + Pcsi)
Kết quả tính tốn 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

Pcs
(kW)

26,3

xG i
yGi
Rpxi
(mm) (mm) (mm)
8
60
15,15

Phụ tải chiếu sáng
Phụ tải động lực
Rpxi

1
1000

Số hiệu phân xưởng
Cơng suất phân xưởng kVA

Hình vẽ ví dụ: Biểu đồ phụ tải của Xí nghiệp ...
5

αcs
(độ)
5,9


CHƯƠNG 2.
2.1.

Xác định sơ đồ cấp điện của xí nghiệp

Chọn cấp điện áp phân phối

Trong mạng phân phối phạm vi xí nghiệp, sử dụng cấp điện áp theo cơng 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] – cơng suất (tính tốn) 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 tốn 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 khơng 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.

6


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.

-

Dung lượng : S đmB ≥

-

→ 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 ).

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

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 thơng 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.

7


2.4.2. Tính tốn 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
.LN − 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)

8


[

I lv max
mm 2
J kt

Fkt =

]

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 x o1
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 ).

Tổn thất điện năng: ∆A0-1 =

S tt2. px1
2
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
Hệ số tiêu chuẩn sử dụng vốn đầu tư: atc =
(i + 1) Th − 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 tốn tương tự, lập bảng như sau:
Bảng.... Kết quả tính chọn tiết diện dây dẫn theo phương án 1
9


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 tốn kinh tế phương án 1
Đoạn

P, kW

N-0

...

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 tốn 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 thơng 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 tốn 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.
3.1.

Tính toán chế độ mạng điện

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 =

Trong đó RBi =

Pttpxi .R Bi + Q.ttpxi X Bi
U đm

.(V )

2
∆PNi ⋅ U đm
U Ni %.U 2
3
10
[
Ω

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

nếu có hai máy, RBi' = RBi / 2, X Bi' = X Bi / 2 .
10


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):
2

∆PNi  S ttpxi 
∆ABi =

 τ + n.∆P0i .t ( kWh)
n  S Bi 

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

CHƯƠNG 4.
4.1.

Chọn và kiểm tra thiết bị điện

Tính tốn ngắn mạch

11


Sơ đồ tính tốn ngắn mạch
AC

Cáp 1
Thanh cái
PPTA

MC
RH

Cáp 2

XH

RAC

XAC

RC1

XC1

< 35kV

RC2

XC2

N1

0,4 kV

RBX

XBX
N3

N2

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.
Điện kháng thay thế tính từ điểm đấu về: XH =

2
U tb2 1,5.U đm
=
[ Ω, kV , MVA]
Sk
Sk

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]
0

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

2
2
∆PNi ⋅ U đm
U Ni %.U đm
3
R Bi =
10 [ Ω, kW, kV, kVA ] ; X Bi =
.10[ Ω, %, kV, kVA ]
S Bi
S Bi2

Tính ngắn mạch N1:
Tổng trở ngắn mạch tại điểm N1:
Z k1 = R12 + X 12 =

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

Dòng điện ngắn mạch ba pha:

I k(13) =

U tb
3.Z k1

[Ω]

[ kA, kV , Ω]

Dòng điện xung kích: ixk1 = 1,8 . 2 .I k(13) 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:

I k( 32) =
12

U tb
3.Z k 2

[ kA, kV , Ω]

[Ω]


Dịng điện xung kích: ixk2 = 1,8 . 2 .I k(32) 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:

I k( 33) =

U tb
3.Z k 3

[ kA, kV , Ω]

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

U đmCA
[ kA]
U đmHA

Dịng điện xung kích: ixk3 = 1,8 . 2 .I k(33)HA 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 tốn ngắn mạch đối với các “điểm” N2:

TPPTT - B1

R2
[Ω]
2,006

X2
[Ω]
6,669

IN2
[kA]
3,0466

ixkN2
[kA]
7,7553

TPPTT - B2

1,991

6,665

3,0502

7,7644

Tuyến

....
Bảng (ví dụ) - Tính tốn 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
13


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 dịng điện ngắn mạch theo tính tốn,
Thời gian quy đổi tồn 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 khơng chu kỳ của dịng ngắn mạch .
Vì nguồn có cơng suất vơ cùng lớn nên :
tqđ = tcắt + 0,05β"2
 I" 
= tcắt + 0,05.  
 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
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

Điều kiện
U đmMC ≥ U đmMĐ

2

Dòng điện định mức, A

I đmMC ≥ I lv max

3

Dịng cắt định mức, kA

I cđđ ≥ I "

4

Cơng 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 khơng 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
14


Tính tốn cho trạm .... điển hình
• Chọn thiết bị đóng cắt bảo vệ
-

Dao cách ly được chọn theo các điều kiện :

STT
Đại lượng chọn, kiểm tra
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 ∞

t n.đm

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

630
50

Loại CL
3DC

-

t qđ

Cầu chì cao áp:

STT
1

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

U đmCC ≥ U đmMĐ

2

Dòng điện định mức dây chảy, A

I đmTB ≤ I dc ≤ I vo

3

Dịng cắt định mức cầu chì, kA

I cđđmCC ≥ I "

4

Điều kiện

I đmTB
α
α = 2,5 với các động cơ không đồng bộ mở máy không tải (nhẹ);
I dc ≥

Điều kiện mở máy

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- Thơng 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 dịng 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 mơi trường đặt dây;
15


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 dịng điện ngắn mạch theo tính tốn,
(lấy = 0,3s hoặc 0,5s)
• Chọn thanh cái
-

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

I cp ≥

k qtsc S đmBA
k1 .k 2 . 3.U đm

Trong đó

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 mơi trường.
Icp - Dịng diện cho phép chạy qua thanh dẫn khi t = 250C.
kqtsc – hệ số quá tải sự cố của MBA.
Chọn thanh dẫn bằng đồng hình chữ nhật, có sơn kích thước (F = ... ....x...... = )
2
mm , 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 dịng điện ngắn mạch theo tính tốn,
(lấy = 0,3s hoặc 0,5s);
-

Kiểm tra ổn định động

Mô men uốn: M = Ftt .l = 1,76.10 − 2 i xk
Mô men chống uốn: W
Ứng suất: σ tt =

(

l2
( kG.cm)
.a

= 0,167.b 2 h cm 3

)

M
≤ σ cp = 1400 kG/cm 2
W
16


i xk - dịng 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 tốn 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

Điều kiện
l
≤ Fcp = 0,6.F ph ( kG )
a

F ph - 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;

• Chọn Áp-tơ-mát
Đối với áptômát tổng được chọn theo các điều kiện sau:
U đmA ≥ U đmMĐ = 0,38 kV
- Điện áp định mức :
- Dòng điện định mức:

I đmA ≥

k qtsc .S đmB
3.U đmMĐ

( A)

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

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

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

3
4
5

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

6

Ổn định lực điện động

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
k đ .đm ≥
2 I đmCT
17


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.

18


CHƯƠNG 5.

5.1.

Tính tốn chọn tụ bù nâng cao hệ số công suất

Xác định dung lượng bù cần thiết
Tiến hành bù để nâng hệ số công suất:
Qb = Pttxn ( tgϕ 1 − tgϕ 2 )

Pttxn - Phụ tải tác dụng tính tốn tồn 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 tốn 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 cơng 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 
 .Rtđ
 Ri


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 cơng suất phản kháng tồn 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


19

−1


2
1 ΔPN .U dm
.10 3 , Ω
2 S 2 dm

Với trạm đặt hai máy biên áp : RBi = .

Sơ đồ ghép nối tụ bù trong trạm biến áp

tñ a tổng

CHNG 6.

tủ phân phối
cho các px

tủ a phân
đoạn

tủ bù

tủ bù

tủ phân phối
cho các px

tủ a tổng

Tớnh toỏn ni t trm biến áp phân xưởng

Nối đất là biện pháp an toàn trong hệ thống cung cấp điện. Nó có tác dụng tản
dịng điện và ln giữ mức điện thế thấp trên các vật liẹu nối đất, đảm bảo sự làm việc
bình thường của thiết bị.
Nối đất cịn đảm bảo an tồn 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 vịng
nối đất. Các thanh nối được chơn 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 tốn 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, chơn 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).
Điện trở nối đất của 1 cọc:

20


R1c = 0,00298.ρ.k mua Ω

- Xác định sơ bộ số cọc:
Số cọc được xác định theo công thức sau:

n=

Rtc
η c .Rd

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
Ω.
ηt

Điện trở của toàn bộ số cọc
Rc =

4 Rt'
Ω.
Rt' − 4

Số cọc thực tế phải đóng
n=

R1c
η c .Rc

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

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

Hình vẽ: Sơ đồ mặt bằng và mặt cắt của hệ thống nối đất.
Cọc
Thanh nối
0,7m

TBA

0,8m

2,5m

-

21


CHƯƠNG 7.
7.1.

Dự tốn cơng trình

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 cơng trình là ∑V, tính theo bảng giá danh mục thiết bị (triệu đồng)
Tổng giá thành công trình có tính đến cơng lắp đặt là 1,1.V∑
Giá thành một đơn vị công suất đặt là:
g0 =

V∑
(triệu đồng/kVA)
S ttpx

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

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

22