Đồ án thiết kế cung cấp điện cho một xã nông nghiệp

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

CUNG CẤP ĐIỆN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
KHOA HỆ THỐNG ĐIỆN
----***---

ĐỒ ÁN
MÔN HỌC
CUNG
CẤP ĐIỆN

Giáo
viên hướng dẫn : THS - NGUYỄN ĐỨC MINH
Sinh viên
: ĐINH THỊ PHƯƠNG THẢO
Lớp
:
Đ2-H2

HÀ NỘI – 2010
MỞ ĐẦU
Ngày nay, điện năng là một phần vô cùng quan trọng trong hệ thống
năng lượng của một quốc gia. Trong điều kiện nước ta hiện nay đang trong
thời kì công nghiệp hoá và hiện đại hoá thì điện năng lại đóng vai trò vô
SV: Đinh Thị Phương Thảo Lớp: D2H2

1

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

CUNG CẤP ĐIỆN

cùng quan trọng. Điện năng là điều kiện tiên quyểt cho việc phát triển nền
nông nghiệp cũng như các ngành sản xuất khác. Do nền kinh tế nước ta còn
trong giai đoạn đang phát triển và việc phát triển điện năng còn đang thiếu
thốn so với nhu cầu tiêu thụ điện nên việc truyền tải điện, cung cấp điện
cũng như điện phân phối điện cho các hộ tiêu thụ cần phải được tính toán
kĩ lưỡng để vừa đảm bảo hợp lý về kĩ thuật cũng như về kinh tế.
Đồ án môn học này đã đưa ra phương án có khả năng thực thi nhất trong
việc thiết kế mạng điện cung cấp điện cho khu vực nông thôn.Nhìn chung,
phương án đưa ra đã đáp ứng được những yêu cầu cơ bản của một mạng
điện.
Dù đã cố gắng song đồ án vẫn sẽ không tránh khỏi những thiếu sót và
hạn chế, em rất mong nhận được sự chỉ bảo và giúp đỡ của các thầy, để em
có thể tự hoàn thiện thêm kiến thức của mình trong các lần thiết kế đồ án
sau này.
Trong quá trình làm đồ án, em xin chân thành cám ơn các thầy cô giáo,
đặc biệt cám ơn thầy giáo đã tận tình giúp đỡ em hoàn thành đồ án này.
Sinh viên
ĐINH THỊ PHƯƠNG THẢO

CHƯƠNG I
XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN
Đồ án thiết kế cung cấp điện cho một xã nông nghiệp gồm 3 thôn và 1
trạm bơm tiêu. Thôn 1 có 350 hộ dân và thôn 4 có 378 hộ dân ,cả hai thôn đều
SV: Đinh Thị Phương Thảo Lớp: D2H2

2

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

CUNG CẤP ĐIỆN

là thuần nông.Thôn 3 có 280 hộ dân với đặc điểm là thôn buôn bán có mức
sống cao hơn. Một trạm bơm tiêu với 3 máy hoạt động.
Nguồn điện là đường dây 10kV của huyện cách xã 3km. Thời gian sử
dụng công suất cực đại Tmax = 3000h .Giá thành tổn thất điện năng CΔ =
1000đ/kWh ; tổn thất điện áp từ TBA trung tâm tới điểm A là 2%.

Mặt bằng xã nông nghiệp cần cấp

SV: Đinh Thị Phương Thảo Lớp: D2H2

3


ĐỒ ÁN MÔN HỌC

CUNG CẤP ĐIỆN

Nguồn điện là đường dây trên không 10kV của huyện cách xã 3km, và được
tiến hành như sau:

I) Xác định tổng công suất cần cấp cho xã
1.Tính phụ tải các thôn thuần nông
Để xác định công suất của phụ tải các thôn ta áp dụng công thức sau :
Ptt=kđt .n.P0

(1.1)

Trong đó : kdt : là hệ số đồng thời
- n : là số hộ dân
- P0 : là suất tiêu thụ trung bình của 1 hộ gia đình nông thôn
ở đây P0 = 0,5 (kW/hộ)

a) Phụ tải thôn 1: phụ tải thuần nông lấy P0 = 0,5 (kw/hộ); cosϕ = 0,8 ⇒ tgϕ
= 0,75;kđt = 0,29; n = 350 hộ
Ptt1 = kđt.p0.n = 0,29.0,5.350 = 50,75 kw
Qtt1 = Ptt1.tgϕ = 50,75.0,75 = 38,063 (kVAr)
S tt1 =

Ptt1
50,75
=
= 63,44(kVA)
cos ϕ
0,8

b) Phụ tải thôn 4: phụ tải thuần nông lấy p0 = 0,5 (kw/hộ); cosϕ = 0,8 ⇒ tgϕ
= 0,75; kđt = 0,29
n = N.5 = 56.7 = 392 hộ (với N = 56 là số đề)
Ptt4 = kđt.p0.n = 0,29.0,5.392 = 56,84 kw
Qtt4 = Ptt4.tgϕ = 56,84.0,75 = 42,63(kVAr)
Stt 4 =

Ptt 4
56,84

=
= 71, 05( kVA)
cos φ
0,8

SV: Đinh Thị Phương Thảo Lớp: D2H2

4


ĐỒ ÁN MÔN HỌC

CUNG CẤP ĐIỆN

2.Tính phụ tải cho thôn buôn bán (thôn 3):phụ tải buôn bán lấy p0 = 0,8
(kw/hộ); cosϕ = 0,8 ⇒ tgϕ = 0,75; kđt = 0,3
n = N.5 = 56.5 = 280 hộ dân (với N = 56 là số đề)
Ptt3 = kđt.p0.n = 0,3.0,8.280 = 67,2 kw
Qtt3 = Ptt3.tgϕ = 67,2.0,75= 50,4 (kVAr)
Stt 3 =

Ptt 3
67, 2
=
= 84(kVA)
cos φ
0,8

3.Tính phụ tải cho trạm bơm 2
Để xác định phụ tải cho trạm bơm 2 ta áp dụng công thức sau:

3

Ptt = kđt .

∑P
i =1

Với Pđm = 33( kW )

dmi

Vì trạm bơm tiêu chỉ hoạt động vào mùa mưa lũ khi mà mực nước dâng cao
gây ngập úng làm thiệt hại về nông nghiệp.Vì vậy khi sử dụng thì trạm bơm
phải làm việc với 100% công suất,nghĩa là trong trạm có bao nhiêu máy thì
phải sử dụng hết.
Do đó hệ số đồng thời Kđt =

n
=1
n

Vậy công suất tính toán cho trạm bơm 2 là:

Ptiêu = 3 . 45= 135 ( kW )

Hệ số cosφ = 0,8 => tgφ = 0,75
3

Ptt 2 = k đt .∑ kt .Pdmi = 1.3.45 = 135(kW )
i =1

Qtt2 = Ptt2.tgϕ =135.0,75 = 101,25 (kVAr)
S tt 2 =

Ptt 2
135
=
= 168,75(kVA)
cos ϕ 0,8

SV: Đinh Thị Phương Thảo Lớp: D2H2

5


ĐỒ ÁN MÔN HỌC

CUNG CẤP ĐIỆN

1.2 Xác định phụ tải của toàn xã:
Trong đó lấy kđt = 0,8 vì trong cùng một thời điểm không phải hộ nào
cũng dùng hết công suất
4

PX = kdt .∑ Ptti = 0,8.(50, 75 + 67, 2 + 56,84 + 135) = 294,3(kW )
i =1

4

QX = kdt .∑ Qtti = 0,8.(38, 063 + 50, 4 + 42, 63 + 101, 25) = 220, 73( kVAr )

i =1

S X = PX2 + QX2 = 294,32 + 220, 732 = 367,87(kVA)
294,3

cosϕ X = = 367,87 = 0,799 = 0,741

CHƯƠNG II
THIẾT KẾ MẠNG CAO ÁP CỦA TOÀN XÃ
2.1) Xác định vị trí, số lượng, công suất của các TBA phân phối.
• Vị trí đặt máy biến áp:
Để đảm bảo chất lượng biến áp các trạm biến áp đặt sao cho bán kính cấp điện
là nhỏ nhất (l ≤ 500m) nên vị trí của các máy biến áp đươc bố trí như sau:
+ Thôn 1 có chiều dài

: 1200 m;

chiều rộng : 660 m
→ đặt máy biến áp vào trung tâm của thôn.
+ Thôn 3 có chiều dài

: 540 m và 360 m;

chiều rộng : 1200 m
→ đặt máy biến áp vào trung tâm của thôn.
+ Thôn 4 có chiều dài : 1200 m;
SV: Đinh Thị Phương Thảo Lớp: D2H2

6

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

CUNG CẤP ĐIỆN

chiều rộng : 840 m
→ đặt máy biến áp vào trung tâm của thôn.
• Chọn số lượng máy biến áp:
Số lượng các máy biến áp trong trạm phụ thuộc vào các yêu cầu về độ tin
cậy cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ của trạm.
Phụ tải xã có mức độ yêu cầu cung cấp điện không cao nên để đảm bảo về
mặt kinh tế ta chỉ cần sử dụng một MBA 3 pha hai dây quấn.
Công suất các máy biến áp được chọn phải đảm bảo cung cấp điện cho tất
cả các hộ tiêu thụ của trạm trong tình trạng vận hành bình thường.(chế độ
phụ tải cực đại).
Đối với một máy biến áp, công suất của máy biến áp chọn theo công thức:
SđmBA ≥ Stt ;
UđmBA ≥ Uđm m = 10 kV
Stt – Công suất của phụ tải tính toán.
SđmBA - công suất định múc của máy biến áp.
UđmBA - điện áp định mức máy biến áp.
Uđm m - điện áp định mức của mạng điện.
Căn cứ vào công suất tính toán cho từng khu vực và vị trí mặt bằng địa lí,
phương án cấp điện hợp lí nhất cho xã.
- Đặt một trạm biến áp cho thôn 1 có S1 = 63,44 (kVA)
Chọn máy BA - 100 - 10/0,4 do ABB chế tạo.
- Đặt một trạm biến áp cho thôn 3 có S3 = 84 (kVA)
Chọn máy BA - 100 - 10/0,4 do ABB chế tạo.
SV: Đinh Thị Phương Thảo Lớp: D2H2

7


ĐỒ ÁN MÔN HỌC

CUNG CẤP ĐIỆN

- Đặt một trạm biến áp cho thôn 4 có S4 = 71,05 (kVA)
Chọn máy BA - 100 - 10/0,4 do ABB chế tạo.
- Đặt một trạm biến áp cho trạm bơm 2 có S2 = 168,75 (kVA)
Chọn máy BA - 180 - 10/0,4 do ABB chế tạo.
Bảng thông số kỹ thuật của các máy biến áp
Kiểu máy

SđmBA,kVA

BA 100-10/0,4
BA 100-10/0,4
BA 100-10/0,4
BA 180-10/0,4

100
100
100
180

Điện áp, kV
Cao
Hạ
10

0,4
10
0,4
10
0,4
10
0,4

∆P0,
W
320
320
320
530

∆PN,
W
2050
2050
2050
3150

UN %
4,5
4,5
4,5
4,5

Bảng kết quả tính toán cho toàn xã
Khu vực

Stt , kVA

SđmB, kVA

Số máy

Tên trạm Loại trạm

Thôn 1

63,44

100

1

T1

Bệt

Thôn 3

81

100

1

T3

Bệt

Thôn 4

68,513

100

1

T4

Bệt

Trạm bơm 2

168,75

180

1

T2

Bệt

2.2) Vạch phương án mạng điện cao áp xã.
• Mặt bằng cấp điện cao áp

SV: Đinh Thị Phương Thảo Lớp: D2H2

8


ĐỒ ÁN MÔN HỌC

CUNG CẤP ĐIỆN

Th«n 4

T
4

§DK - 10 kV

Th«n 3

§ êng trôc x·

T

A

3

TPPTT
x·

Th«n 1 T

1

2
T
2 Tr¹m b¬m
S¬ ®å bè trÝ tr¹m biÕn ¸p vµ m¹ng cao ¸p toµn x·

• Xác định tiết diện dây dẫn cho các tuyến đường dây
Xác định tiết diện dây theo phương pháp tổn thất điện áp cho phép.
+ Kiểm tra tiết diện tiêu chuẩn đã chọn theo các điều kiện kỹ thuật(Nếu có
một điều kiện không thỏa mãn thì nâng tiết diện dây dẫn lên):
∆Umaxbt ≤ ∆Ubtcp;

(1)

∆Umaxsc ≤ ∆Usccp;

(2)

Isc ≤ Icp;

(3)

Trong đó:
∆Ubt, ∆Usc - là tổn thất điện áp lúc đường dây làm việc bình thường và
sự cố.
SV: Đinh Thị Phương Thảo Lớp: D2H2

9

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

CUNG CẤP ĐIỆN

∆Ubtcp, ∆Usccp - trị số ∆U cho phép lúc bình thường và sự cố.
Với U ≤ 35 (kV):

∆Ubtcp = 5% Uđm
∆Usccp = 10% Uđm

Isc, Icp - dòng điện sự cố lớn nhất qua dây dẫn và dòng điện phát nóng lâu
dài cho phép.
Ngoài ra, tiết diện dây dẫn đường dây trên không phải thỏa mãn các điều kiện
về độ bền cơ học và tổn thất vầng quang.
Riêng với cáp ở mọi cấp điện áp phải thỏa mãn điều kiện ổn định nhiệt dòng
ngắn mạch:
F = α .IN. t qđ
Trong đó:
IN - trị số dòng ngắn mạch;
α - hệ số, với nhôm α = 11, với đồng α = 6;
tqđ - thời gian quy đổi, với ngắn mạch trung, hạ áp cho phép lấy tqđ = tc
(thời gian cắt ngắn mạch), thường tc = (0,5 ÷ 1)s.
• Do đây là lưới trung áp nông thôn, tiết diện dây dẫn chọn theo ∆Ucp.
Xuất phát từ nhận xét: Khi thiết diện dây dẫn thay đổi thì điện trở thay đổi
theo còn điện kháng rất ít thay đổi, tra sổ tay ta thấy x0 (Ω/km)có giá trị x0 =
0,33 ÷ 0,45 bất kể cỡ dây dẫn và khoảng cách giữa các pha. Vì thế có thể cho 1
trị số x0 ban đầu nằm trong khoảng giá trị thì sai số phạm phải không lớn.
• Trình tự xác định tiết diện dây theo phương pháp ∆Ucp như sau:
Tổn thất điện áp xác định theo biểu thức :

∆U =

P.R + Q. X P.R Q. X
=
+
= ∆U ' + ∆U ''
U đm
U đm U đm

SV: Đinh Thị Phương Thảo Lớp: D2H2

10


ĐỒ ÁN MÔN HỌC
-

CUNG CẤP ĐIỆN

Cho 1 trị số x0 lân cận 0,4 (Ω/km), trường hợp tổng quát n tải
tính được.

∆U '' =
-

x0
.∑ Qij .lij
U đm

Xác định thành phần ∆U’

∆U ' = ∆U cp − ∆U ''
-

Xác định tiết diện tính toán theo ∆Ucp

F=

ρ
. P .l
' ∑ ij ij
U đm .∆U

Chọn tiết diện tiêu chuẩn gần nhất lớn hơn.
 Kiểm tra lại tiết diện đã chọn theo các tiêu chuẩn kỹ thuật (1), (2), (3).
 Trong các công thức trên:
Q (kVAr), P (kW), l (km), ∆U’ (V), Uđm (kV).

• Do tổn thất điện áp cho phép trong mạng ΔUcp = 5%, nên mặt khác tổn
thất điện áp từ TBA trung gian tới điểm A là 2%, nên tổn thất điện áp từ
điểm A tới TPPTT Xã là 3%

SV: Đinh Thị Phương Thảo Lớp: D2H2

11


ĐỒ ÁN MÔN HỌC

CUNG CẤP ĐIỆN

Ta có: ∆Ucp = 3%.Uđm = 3%.10000 = 300(V), tính được thành phần tổn thất
điện áp do P gây ra trên R đường dây:
• Đối với tuyến đường dây A-B-1
∆U’’max = max{∆U’’A-B-1, ∆U’’A-B-2, ∆U’’A-B-3, ∆U’’A-B-4}
x

x

''
0
0
+ ∆U A− B −1 = U .∑ Q.l = U [(Q1 + Q2 + Q3 + Q4 ).l A− B + Q1.lB −1 ]
đm

đm

Cho x0 = 0,35 (Ω/km)
∆U A'' − B −1 =

0,35
[(38, 063 + 101, 25 + 50, 4 + 42, 63).3 + 38, 063.1, 6] = 26,175(V )
10
x

x

''
0

0
+ ∆U A− B − 2 = U .∑ Q.l = U [(Q1 + Q2 + Q3 + Q4 ).l A − B + Q1.lB − 2 ]
đm

đm

Cho x0 = 0,35 (Ω/km)
∆U A'' − B −2 =

0, 35
[(38, 063 + 101, 25 + 50, 4 + 42, 63).3 + 101, 25.1, 5] = 29, 712(V )
10

''
+ ∆U A − B −3 =

x0
x
.∑ Q.l = 0 [(Q1 + Q2 + Q3 + Q4 ).l A − B + Q1.lB − 3 ]
U đm
U đm

Cho x0 = 0,35 (Ω/km)
∆U A'' − B −3 =

+

0,35
[(38, 063 + 101, 25 + 50, 4 + 42, 63).3 + 50, 4.1, 2] = 26,513(V )
10

∆U A'' − B − 4 =

x0
x
.∑ Q.l = 0 [(Q1 + Q2 + Q3 + Q4 ).l A − B + Q1.lB − 4 ]
U đm
U đm

Cho x0 = 0,35 (Ω/km)

∆U A'' − B −4 =

0,35
[(38, 063 + 101, 25 + 50, 4 + 42, 63).3 + 42, 63.1, 2] = 26,186(V )
10
.

Vậy ∆U’’max = max{∆U’’A-B-1, ∆U’’A-B-2, ∆U’’A-B-3, ∆U’’A-B-4}=
SV: Đinh Thị Phương Thảo Lớp: D2H2

12


ĐỒ ÁN MÔN HỌC

CUNG CẤP ĐIỆN

∆U’’max = max{26,176; 29,712; 26,513; 26,186}.= 29,712 (V) = ∆U’’A-B-2.
⇒ ∆U’’max = ∆U’’A-B-2 = 29,712 (V).
Do tổn thất điện áp cho phép trong mạng ΔUcp = 5%, nên mặt khác tổn

thất điện áp từ TBA trung gian tới điểm A là 2%, nên tổn thất điện áp từ
điểm A tới TPPTT Xã là 3%
Ta có: ∆Ucp = 3%.Uđm = 3%.10000 = 300(V), tính được thành phần tổn thất
điện áp do P gây ra trên R đường dây:
∆U’ = ∆Ucp - ∆U’’ = 300 – 29,712 = 270,288 (V).

+ Tiết diện tính toán của dây dẫn
F=
F=

ρ
ρ
.
P
.
l
=
.[( P1 + P2 + P3 + P4 ).l A − B + P2 + lB − 2 ]
∑
U đm .∆U '
U

31,5
.[(50, 75 + 135 + 67, 2 + 56,84).3 + 135.1,5] = 13,19( mm 2 )
10.270, 288

Chọn tiết diện dây tiêu chuẩn gần nhất là AC - 35 cho toàn tuyến.
Với AC - 35 tra sổ tay có thông số: r0 = 0,85 (Ω/km); x0 = 0,403(Ω/km).
• Kiểm tra lại:
Sơ đồ nguyên lý và thay thế lưới điện trung áp xã cho trên hình sau:

SV: Đinh Thị Phương Thảo Lớp: D2H2

13


ĐỒ ÁN MÔN HỌC

CUNG CẤP ĐIỆN

.

.

.

.

Với S A −B = S 1 + S 3 + S 4
.

⇒ S A− B = 50, 75 + j38, 063 + 67, 2 + j50, 4 + 56,84 + j 42, 63 = 174, 79 + j131, 093(kVA)

Tổng trở các đoạn là:
ZA-B = r0.lA-B + jx0.lA-B = 0,85.3 + j0,403.3 = 2,55 + j1,21 (Ω);
ZB-2 = r0.lB-2 + jx0.lB-2 = 0,85.1,5 + j0,403.1,5 = 1,275 + j0,605(Ω).
Tổn thất điện áp lớn nhất:
∆Umax = ∆UA-B-2 = ∆UA-B + ∆UB-2
∆U A−B =

∆U A− B =

( PA−B + PB −2 ) R A−B + (Q A−B + QB −2 ). X A−B
U đm

(174, 79 + 135).2,55 + (131, 093 + 101, 25).1, 21
= 107,11(V )
10

∆U B−2 =
∆U B −2 =

PB−2 .RB −2 + QB −2 . X B−2
U đm

135.1,275 + 101,25.0,605
= 23,338(V )
10

∆Umax = ∆UA-B-2 = ∆UA-B + ∆UB-2 = 107,11 + 23,338 = 130,448(V)
∆Umax = 130,448(V) < ∆Ucp = 300 (V)
Suy ra ta chọn toàn bộ lưới điện trung áp xã AC - 35 là phù hợp.
SV: Đinh Thị Phương Thảo Lớp: D2H2

14


ĐỒ ÁN MÔN HỌC

CUNG CẤP ĐIỆN

Bảng thông số của các đường dây như sau: Bảng -1
Đường
dây
A-B
B-1
B-2
B-3
B-4

.

S

kVA
264,442 + j198,332
50,75 + j38,063
135 + j101,25
67,2+j50,4
56,84 + j42,63

Loại
dây

L
km

AC - 35
AC - 35
AC - 35

AC - 35
AC - 35

3
1,6
1,5
1,2
1,2

r0

x0

Ω
km

Ω
km

0,85
0,85
0,85
0,85
0,85

0,403
0,403
0,403
0,403
0,403

R

X

Ω

2,55
1,36
1,28
1,02
1,02

Ω

1,21
0,64
0,60
0,48
0,48

Vì điều kiện nông thôn cho phép các trạm đều dùng loại trạm bệt, máy biến áp
đặt trên bệ xi măng ngoài trời, tủ phân phối đặt trong nhà xây mái bằng, trạm
có tường bao quanh.

2.3) Sơ đồ nguyên lí mạng cao áp

SV: Đinh Thị Phương Thảo Lớp: D2H2

15

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

CUNG CẤP ĐIỆN

A

ÐDK 10 kV

AC - 35
3 km

TPPTTX·

MCT

TG - 10 kV
MC-8DC11

CSV PBO - 10

m
1,6 k
35
AC - CSV

DCL
CC
NÐ

PBO - 10
BA-100-10/0,4
T
1
TPP1

AT
AN

1,2 km
AC - 35
CSV

1,2 k
m
AC 35

1,5 km
CSV AC - 35

PBO - 10
BA-100-10/0,4
T
CT

BU
CSV

PBO - 10

PBO - 10

BA-100-10/0,4
T

3

BA-180-10/0,4
T
2

4

TPP3

HOM - 10

TPP4

TPP2

TG - 0,4 kV
CSV

Th«n 1 PHK-0,5Y

CSV

Th«n 3

Th«n 4

Tr¹m B¬m 2

S¬ ®å nguyªn lý m¹ng cao ¸p cÊp ®iÖn cho x· n«ng nghiÖp
Phía cao áp các trạm máy cắt hợp bộ và đặt chống sét van, biến điện áp
đo lường, phía hạ áp đặt tủ phân phối trong có áptômát tổng và các áptômát

SV: Đinh Thị Phương Thảo Lớp: D2H2

16


ĐỒ ÁN MÔN HỌC

CUNG CẤP ĐIỆN

nhánh.vì các lộ 0,4 kV đi ra là đường dây trên không nên trong các tủ phân
phối cho các khu vực đều đặt chống sét van.

2.4)Lựa chọn các phần tử trên sơ đồ
Lưới điện thiết kế nằn trong khu vực hệ thống cung cấp điện của huyện, có
trạm biến áp trung gian 110/10 kV cấp điện cho phụ tải toàn xã. Dòng điện cấp
cho phụ tải mới được lấy rẽ nhánh từ đường trục trung áp, đường trục này
đường trục này xuất phát từ trạm biến áp trung gian 10/0,4 kV. Tại A ta đặt
một máy cắt hợp bộ để tiện cho việc sửa chữa hệ thống điện của xã vì khoảng
cách từ A về trạm phân phối của xã khá xa (3km)

• Lựa chọn máy cắt(MC), thanh góp(TG), chống sét

van(CSV), máy biến điện áp đo lường(BU) cao áp của trạm
phân phối.
 Chọn máy cắt điện (MC)
Máy cắt điện là một thiết bị dùng trong mạng điện cao áp để
đóng, cắt dòng điện phụ tải và cắt dòng điện ngắn mạch để bảo vệ
cho các phần tử trong hệ thống cung cấp điện.
Các điều kiện chọn và kiểm tra máy cắt:
Các đại lượng chọn và kiểm tra
Điện áp định mức (kV)
Dòng điện định mức (A)
Dòng cắt định mức (kA)
Công suất cắt định mức (MVA)
Dòng ổn định động (kA)

Kết quả
UđmMC ≥ UđmLĐ
IđmMC ≥ Icb
Icđm ≥ I’’
Scđm ≥ S’’N
Iôdđ ≥ ixk

Dòng điện ổn định nhiệt (kA)

Iôđnh ≥ I∞ .

Trong đó:
UđmLĐ - điện áp định mức của lưới điện, kV;
SV: Đinh Thị Phương Thảo Lớp: D2H2

17

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
Icb

CUNG CẤP ĐIỆN

- dòng điện cưỡng bức, nghĩa là dòng điện là việc lớn nhất đi qua

máy cắt;
I∞, I’’ -

dòng ngắn mạch vô cùng và siêu quá độ, trong tính toán ngắn

mạch lưới cung cấp điện, coi ngắn mạch là xa nguồn, các trị số này bằng nhau
và bằng dòng ngắn mạch chu kỳ;
ixk

-

dòng ngắn mạch xung kích,

IN - là trị số tức thời lớn nhất dòng ngắn mạch:
ixk = . 1,8.IN;
S’’

-

công suất ngắn mạch
S’’ = .Utb.I’’;

tnh.đm -

thời gian ổn định nhiệt định mức;

tqđ

thời gian quy đổi, và bằng thời gian tồn tại ngắn mạch

-

Iôđnh ≥ I∞ .
Dòng điện tính toán cho toàn xã
SX
367,87
IX =
=
= 21, 239( A) .
3.U đm
3.10
Với dòng điện này ta lựa chọn dùng tủ máy cắt hợp bộ loại 8DC11 cách điện
SF6 do SIMENNS chế tạo có thông như sau:

Loại Cách Loại
MC
điện
trạm
8DC11 SF6 1HTTG

Uđm

(kV)
12

Iđm
(A)
1250

IN
(kA)
31,5

INmax
(kA)
63

IN3s
(kA)
25

 Chọn thanh góp (TG)
Kích thước,
mm

Tiết diện của
một thanh,
mm2

Khối lượng, kg/m
(thanh Đồng)

SV: Đinh Thị Phương Thảo Lớp: D2H2

Dòng điện cho phép, A
(mỗi pha một thanh)
18


ĐỒ ÁN MÔN HỌC
40 x 4

CUNG CẤP ĐIỆN
160

1,424

625

 Chọn chống sét van (CSV)
Chống sét van có nhiệm vụ là chống sét đánh từ ngoài đường dây trên không
truyền vào trạm biến áp và trạm phân phối.
Đấu chống sét van vào trạm, vừa đảm bảo an toàn cho dao cách ly, vừa
thuận tiện cho việc sủa chữa thay thế chống sét van.
Điều kiện chọn chống sét van:

UđmCSV ≥ UđmLĐ
Với cấp điện áp này ta chọn chống sét van loại PBO - 10 do Liên Xô chế
rạo, và có thông số cho ở bảng sau:

Loại

Uđm,
(kV)

PBO - 10

10

Điện áp
cho phép
lớn nhất
Umax,(kV)
12,7

Điện áp đánh
thủng khi tần
số 50Hz,(kV)
26

Điện áp đánh thủng
Khối
xung kích khi thời
lượng,
gian phóng điện 2
( kg)
đến 10s,(kV)
48
4,2

 Chọn máy biến áp đo lường điện (BU)
Máy biến điện áp đo lường(BU), có chức năng biến đổi điện áp sơ cấp bất

kỳ xuống 100 V hoặc 100/ V, cấp nguồn cvho các mạch đo lường, điều khiển,
tín hiệu bảo vệ.
Máy biến điện áp đo lường được chọn theo điều kiện sau:
1) USđmBU ≥ Umạng điện
2) Cấp chính xác: phù hợp với dụng cụ đo.
3) Công suất định mức: STđmBU ≥ ST
Chọn máy biến áp đo lường loại HOM -10 do LIÊN XÔ(cũ) chế tạo, thông số
kỹ thuật cho ở bảng sau:
SV: Đinh Thị Phương Thảo Lớp: D2H2

19


ĐỒ ÁN MÔN HỌC

Loại máy
biến điện
áp

Cấp
điện áp,
(kV)

HOM-10

10

CUNG CẤP ĐIỆN
Điện áp định
mức, (V)

Cuộn Cuộn
sơ
thứ
cấp
cấp
10000 100

Công suất định mức,VA
ứng với cấp chính xác
0,5

Công suất
cực đại,
(VA)

75

640

 Lựa chọn dao cách ly(DCL), cầu chì (CC) cao áp các trạm
(T1, T2, T3, T4).
Cầu chì(CC) có chức năng bảo vệ quá tải và ngắn mạch.
Trong lưới trung áp, dao cách ly ít dùng riêng rẽ, thường dùng kết hợp:
-

Kết hợp với máy cắt hoạc trong bộ máy cắt MC- DCL

-

Kết hợp với cầu chì trung áp đặt tại các trạm BAPP.

Cầu chì và dao cách ly được chọn theo điều kiện sau:
CÁC ĐIỀU KIỆN CHỌN VÀ KIỂM TRA DAO CÁH LY
Các đại lượng chọn và kiểm tra
Điện áp định mức (kV)
Dòng điện định mức (A)
Dòng ổn định động (kA)

UđmDCL
IđmDCL
Icđm

Kết quả
≥ UđmLĐ
≥ Icb
≥ ixk

Dồng ổn định nhiệt (kA)

Inh.đm

≥ I∞ .

CÁC ĐIỀU KIỆN CHỌN VÀ KIỂM TRA CẦU CHÌ
Các đại lượng chọn và kiểm tra
Điện áp định mức (kV)
Dòng điện định mức (A)
Dòng ổn định động (kA)
Công suất cắt định mức (MVA)

UđmCC ≥
IđmCC ≥
Icđm
≥
Scđm
≥

Kết quả
UđmLĐ
Icb
I’’
S’’

 Đối với thôn 1 (T1)
Dòng điện tính toán của thôn 1:
SV: Đinh Thị Phương Thảo Lớp: D2H2

20


ĐỒ ÁN MÔN HỌC

CUNG CẤP ĐIỆN
I1 =

S tt1
63,44
=
= 3,663( A)
3.U đm

3.10

 Đối với thôn 3 (T3)
Dòng điện tính toán của thôn 3
I3 =

Stt 3
3.U đm

=

84
= 4,849( A)
3.10

 Đối với thôn 4 (T4)
Dòng điện tính toán của thôn 4:
I4 =

Stt 4
71, 05
=
= 4,102( A)
3.U đm
3.10

 Đối với trạm bơm 2 (T2)
Dòng điện tính toán của trạm bơm 2:
I2 =

S tt 2
168,75
=
= 9,743( A)
3.U đm
3.10

+ Ta nhận thấy với các dòng điện tính toán như trên chọn các dao cách ly có
thông số như nhau.
Chọn dao cách ly 3DC, Uđm = 12 V; thông số kỹ thuật cho ở bảng sau:

Loại DCL
3DC

BẢNG CHỌN DAO CÁCH LY
Uđm (kV)
Iđm (A)
Icđm(kA)
12
400
40

Inh.đm(kA)
16

+ Ta nhận thấy với các dòng điện tính toán như trên chọn các cầu chì có thông
số như nhau.
Chọn cầu chì ống 3GD do SIMENES chế tạo có các thông số ghi trong bảng:
BẢNG CHỌN CẦU CHÌ
SV: Đinh Thị Phương Thảo Lớp: D2H2

21


ĐỒ ÁN MÔN HỌC
Loại CC
3GD1 - 220- 3B

CUNG CẤP ĐIỆN
Uđm (kV)
12

Iđm (A)
100

Icđm(kA)
40

IcắtNmin(A)
400

2.5) Tính toán ngắn mạch cao áp kiểm tra lại các thiết bị đã chọn
( MC, TG, DCL, CC )
Ngắn mạch là tình trạng sự cớ nghiêm trọng và thường xảy ra trong hệ
thống điện cung cấp điện. Vì vậy, các phần tử trong hệ thống cung cấp điện
phải được tính toán và lựa chọn sao cho không nhưng là việc tốt trong trạng
thái làm việc bình thường mà còn có thể chịu đựng được trạng thái sự cố trong
giới hạn cho phép. Để lựa chọn được tốt các phần tử của hệ thống cung cấp
điện, chúng ta phải dự đoán các tình trạng ngắn mạch có thể xảy ra và tính toán
được các số liệu về tình trạng ngắn mạch như: Dòng điện ngắn mạch, công suất

ngắn mạch…
Ngắn mạch trong trung áp được coi là ngắn mạch xa nguồn, tại đó dòng
ngắn mạch thành phần chu kỳ đã tắt, chỉ còn dòng ngắn mạch chu kỳ hay còn
gọi là dòng ngắn mạch siêu quá độ hoặc dòng ngắn mạch vô cùng.
Ick = I’’ = I∞ = IN
Để tính ngắn mạch trung áp coi nguồn là công suất cấp cho điểm ngắn
mạch là công suất cắt định mức của máy cắt tại trạm BATG, khi đó điện kháng
gần đúng xác định theo công thức sau:
XH =

;

Trong đó:
Utb - điện áp trung bình của lưới điện (kV), Utb = 1,05.Uđm;
ScđmMC - công suất cắt định mức của máy cắt đầu nguồn đặt tại trạm BATG
cấp cho điểm ngắn mạch (MVA).
SV: Đinh Thị Phương Thảo Lớp: D2H2

22


ĐỒ ÁN MÔN HỌC

CUNG CẤP ĐIỆN
ScđmMC = . Uđm.Icđm.

Với Uđm, Icđm - là điện áp định mức và dòng điện cắt ngắn mạch định mức
của máy cắt.
Trị số dòng ngắn mạch xoay chiều 3 pha xác định theo công thức:
IN = , (kA)

ZN - tổng trở ngắn mạch, tức là tổng trở từ nguồn đến điểm ngắn mạch.
Sơ đồ nguyên lý tính toán để kiểm tra các thiết bị đã chọn

1

1,6 km

A

3 km
N

1

BA

N

3

1,2 km

B

AC - 35

N

CL

AC - 35

3

MC

CC

AC - 35

N

AC - 35

4

4

1,2 km
N

AC - 35

2

2

1,5 km

Do công suất ngắn mạch tại điểm đấu A: 240 MVA, nên ScđmMC = 240 MVA;

a) Tính ngắn mạch tại điểm ngắn mạch N và N1:
Sơ đồ thay thế tính ngắn mạch tại diểm N và N1:
X

H

R

D

X

D

N

R

D1

X

D1

N

1

+ Tính ngắn mạch tại điểm N
Điện kháng của hệ thống:

SV: Đinh Thị Phương Thảo Lớp: D2H2

23


ĐỒ ÁN MÔN HỌC

CUNG CẤP ĐIỆN
XH =

U tb2
ScdmMC

10,52
=
= 0,46(Ω)
240

Từ bảng - 1 thông số của các đường dây tính được:
Tổng trở đường dây D :
.

Z D = RD + jX D = 2,55 + j1,21(Ω)
Tổng trở ngắn mạch tại điểm N:
.

.

Z N = Z D + jX H = 2,55 + j (1,21 + 0,46) = 2,55 + j1,67(Ω)

Trị số dòng điện ngắn mạch tại điểm N là:
U tb
10,5
=
= 1,989(kA)
3.Z N
3. (2,552 + 1,67 2 )

IN =

Dòng điện xung kích:

i xk = 2 .1,8.I N = 2 .1,8.1,989 = 5,063(kA)
+ Tính ngắn mạch tại điểm N1
Tổng trở đường dây D1:
.

Z D1 = RD1 + jX D1 = 1,36 + j 0,64(Ω)
Tổng trở ngắn mạch tại điểm N1:
.

.

.

Z N 1 = Z D + Z D1 = (2,55 + 1,36) + j (1,67 + 0,64) = 4,22 + j 2,31(Ω)
Trị số dòng điện ngắn mạch tại điểm N1 là:
I N1 =

U tb

10,5
=
= 1,26(kA)
3.Z N 1
3. ( 4,22 2 + 2,32 2 )

Dòng điện xung kích:
ixk1 = 2 .1,8.I N 1 = 2 .1,8.1,26 = 3,207(kA)
SV: Đinh Thị Phương Thảo Lớp: D2H2

24


ĐỒ ÁN MÔN HỌC

CUNG CẤP ĐIỆN

Với kết quả tính toán ngắn mạch tại điểm N trên:
IN = I’’ = 1,989 (kA)
ixk =5,063(kA)
• KIỂM TRA MÁY CẮT (MC)
Căn cứ vào dòng ngắn IN kiểm tra máy cắt (MC)đã chọn, được ghi vào bảng
dưới đây:
BẢNG KIỂM TRA MÁY CẮT ĐÃ CHỌN
Các đại lượng chọn và kiểm tra
Điện áp định mức (kV)
Dòng điện định mức (A)
Dòng cắt định mức (kA)
Công suất cắt định mức (MVA)
Dòng ổn định động (kA)

Kết quả
UđmMC = 12 > UđmLĐ = 10
IđmMC = 1250 > Icb = 21,239
Icđm = 25 > I’’ = 1,989
Scđm = .12.25 =519,615 >.10,5.1,989 = 36,173

Iôdđ = 63 ≥ ixk = 5,063

Không cần kiểm tra ổn định nhiệt của MC vì có Iđm = 1250(A) > 1000(A).
Vậy chọn máy cắt 8DC11 cho trạm phân phối trung tâm xã thỏa mãn.
• KIỂM TRA DAO CÁCH LY (DCL) VÀ CẦU CHÌ (CC)
Với kết quả tính toán ngắn mạch tại điểm N1 trên:
IN1 = 1,26 (kA)
ixk1 = 3,207(kA)
Căn cứ vào dòng ngắn IN1 và dòng điện xung kích ta kiểm tra DCL và CC
đã chọn cho Thôn 1, được ghi vào bảng dưới đây:
BẢNG KIỂM TRA DCL ĐÃ CHỌN
Các đại lượng chọn và kiểm tra
Điện áp định mức (kV)
Dòng điện định mức (A)

Kết quả
UđmDCL = 12 > UđmLĐ = 10
IđmDCL = 400 > Icb = 3,663

SV: Đinh Thị Phương Thảo Lớp: D2H2

25