Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho một xã nông nghiệp

LỜI NÓI ĐẦU
Cung cấp điện là một vấn đề quan trọng trong việc phát triển nền kinh tế và nâng
cao trình độ dân trí. Hiện nay nền kinh tế nước ta đang phát triển rất mạnh mẽ. Mức
độ tiêu thụ điện năng ngày một tăng. Trong đó nghành công nghiệp luôn là khách
hàng tiêu thụ điện năng rất lớn. Do đó,để đảm bảo nhu cầu cung cấp điện cần phải có
biện pháp nâng cấp sửa chữa nguồn điện cũ,xây dựng nguồn điện mới,cải tạo các
đường dây cấp điện.
Đề tài của nhóm “ Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho một xã nông nghiệp”.
Trong quá trình thực hiện chúng em còn gặp nhiều khó khắn, vốn kiến thức còn hạn
hẹp và khả năng cũng như kinh nghiệm thực tế còn ít nên không tránh khỏi những
sai sót, rất mong được sự bổ xung góp ý kiến của các thầy cô và các bạn để đề tài
của nhóm em được hoàn thiện hơn.
Chúng em xin chân thành cảm ơn!


CHƯƠNG 1. TÍNH TOÁN PHỤ TẢI TOÀN XÃ
I. Tính toán cung cấp điện cho xã
Dùng đèn sợi đốt có cos = 1. Trần nhà cao h = 4,5 (m), mặt công tác h2 = 1,4 (m),
độ cao treo đèn cách trần h1 = 0,6 (m).
Vậy H = 4,5 - 1,4 – 0,4 = 2,5 (m)
Tra bảng chiếu sáng nhà xưởng chọn L/H = 1,8
Xác định được khoảng cách giữa các đèn L = 1,8.2,5 = 4,5 (m)
Chọn L = 5 (m)
Đèn được bố trí làm 2 dãy cách nhau 5 (m), cách tường 3 (m), tổng cộng có 6
bóng, mỗi bóng cách nhau 5 (m), cách tường 2,5 (m).
Xác định chỉ số bóng

Hệ số dự trữ kdt = 1,3; hệ số tính toán z = 1,1
Tra bảng xác định hệ số phản xạ của tường Ptg% = 50%
Tra bảng xác định hệ số phản xạ của trần Ptr% = 30%
Tra bảng phục lục tìm hệ số phản sử dụng Ksd = 0,48

Quang thông của mỗi đèn
= 1.589 (Lm)
Tra bảng chọn đèn sợi đốt có công suất 150 (w) có quang thông 1.722 (Lm) > 1.589
(Lm)
Tổng công suất chiếu sáng toàn xưởng trạm bơm
P = 6.150 = 900 (w)


Đặt tủ chiếu sáng cạnh cửa ra vào tram bơm và lấy điện từ tủ phân phối trạm
bơm về. Tủ gồm 1 Attomat 3 pha và 2 Attomat 1 pha, mỗi Attomat 1 pha cấp điện
cho 3 bóng đèn.
Chọn Attomat 3 pha
Itt = = = 1,4 (A)
Chọn Attomat 1 pha
Itt = = = 2.045 (A)
Chọn dây đi từ Attomat tổng tới 2 Attomat nhánh là dây hạ áp lõi đồng cách
điện PVC do CADIVI chế tạo (dây cứng 1 sợi) có thiết diện ruột dẫn điện 1,13 mm2.
II. Tính toán chiếu sáng và động lực chi tiết cho Trạm bơm
- Công suất động lực.
2 máy bơm: Pđ = 32 (KW), cosφ = 0,78 chọn Kđt = 0,85

∑P

di

P8đl = Kđt.

= 0,85 . ( 32 . 2 ) = 54,4 (KW)

Ptt8= Pđl.Kđt=54,4.0,85=46,24 (KW)

P8
cosϕ
S8đl =
= = 59,2(KVA)
- Công suất chiếu sáng.
Lấy công suất phụ tải là P0 = 12 (W/m2), phòng có diện tích là 160(m2)
P8cs = F . N . P0 = 160 . 1 .12 = 3,84(KW)
P8cs
cosϕ
S8cs =
= = 4,92 (KVA)
Vậy P8 = Ptt8 + P8cs = 46,24 + 3,84 = 50,08 (KW)
S8 = S8đl + S8cs = 59,2 + 4,92 = 64,12 (KVA)

CHƯƠNG 2:THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO XÃ


2.1. Khái quát và tính toán lựa chọn máy biến áp
Trạm máy biến áp là một trong những phần tử quan trọng nhất của hệ thống
cung cấp điện. Trạm biến áp dùng để biến đổi điện năng từ cấp điện áp này sang cấp
điện áp khác. Các trạm biến áp, trạm phân phối, đường dây tải điện cùng với các nhà
máy phát điện làm thành một hệ thống phát và truyền tải điện năng thống nhất. Dung
lượng của các nhà máy biến áp, vị trí, số lượng và phương thức vận hành của các
trạm biến áp có ảnh hưởng rất lớn đến các chỉ tiểu kinh tế - kỹ thuật của hệ thống
cung cấp điện.
2.1.1 Cấp cao áp
- 500 kv – dùng cho hệ thống điện quốc gia nối liền ba vùng bắc, trung, nam;
- 220 kv – dùng cho mạng điện khu vực;
- 110 kv – dùng cho mạng điện phân phối, cung cấp cho các phụ tải lớn;
2.1.2 Cấp trung áp

22 kv – trung tính nối đất trực tiếp – dùng cho mạng điện địa phương, cung
cấp điện cho các nhà máy vừa và nhỏ, cung cấp điện cho các khu dân.
2.1.3 Cấp hạ áp
380/220 V – dùng trong mạng điện hạ áp. Trung tính nối đất trực tiếp.
Do lịch sử để lại, hiện nay ở nước ta còn dùng 66, 35, 15, 10, và 6 kv, nhưng
trong tương lai các cấp điện áp nêu trên sẽ được cải tạo để dùng thống nhất cấp 22
kv.
2.2 Tính toán chọn lựa máy biến áp
Cấp điện áp hạ áp là cấp điện áp phù hợp với điện áp định mức của các thiết bị
dùng điện. Đại bộ phận các thiết bị điện dùng trong công nghiệp và sinh hoạt dân
dụng có điện áp 380/220 V. Các động cơ điện ba pha có điện áp định mức 380V, các
động cơ điện một pha dùng trong sinh hoạt dân dụng và các loại đèn chiếu sáng dùng
điện áp pha 220V. Để cung cấp điện cho các thiết bị này phải dùng các máy biến áp,
hạ áp có điện áp đầu ra 0,4 – 0,23 kV.
2.2.1 Tính toán phụ tải


Phụ tải điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: công suất và số lượng các máy,
chế độ vận hành của chúng, quy trình công nghệ sản xuất, trình độ vận hành của
công nhân v.v… Vì vậy xác định chính xác phụ tải tính toán là một nhiệm vụ rất
quan trọng.
Bảng số liệu về xã nông nghiệp
Phụ tải
Thôn 1
Thôn 2
Thôn 3
Thôn 4
Ủy ban xã
Trạm xá
Trường học

Trạm bơm

Số liệu
180 hộ dân
320 hộ dân
220 hộ dân
240 hộ dân
2 tầng /mỗi tầng 4 phòng
2 tầng /mỗi tầng 6 phòng
Pđ=200KVA, cosφ=0,8
1 tầng 6 phòng
2máy bơm/phòng

Đặc điểm
Nông nghiệp
Nông nghiệp
Nông nghiệp
Nông nghiệp
Chiếu sáng và quạt
Chiếu sáng và quạt
Chiếu sáng và quạt
Bơm tưới và chiếu sáng

Tính toán cho phụ tải đô thị hóa
Lấy công suất phụ tải sinh hoạt là P0=1,5KW/hộ, hệ số cosφ=0,85, chọn Kđt=0,85
Áp dụng công thức:
Ptt=Pi.Kđt
Stt=
Trong đó:
H: Số hộ dân trong xã

P0: Suất phụ tải trên 1 hộ, W/m2
 Thôn 1
P1 = P0 . H = 180 . 1,5 = 270 (KW)
Ptt1=P1.Kđt=P1.Kđt=270.0,85=229,5 (KW)
Stt1 = = = 270 (KVA)
 Thôn 2
P2 = P0 . H = 320 . 1,5 = 480 (KW)
Ptt2=P2.Kđt=480.0,85=408 (KW)


S2 =

P2
cosϕ

= = 480 (KVA)

 Thôn 3
P3 = P0 . H = 220 . 1,5 = 330 (KW)
Ptt3=P3.Kđt=330.0,85=280,5 (KW)
P3
cosϕ
S3 =
= = 330 (KVA)
 Thôn 4
P4 = P0 . H = 240 . 1,5 = 360 (KW)
Ptt4=P4.Kđt=360.0,85=306
P4
cosϕ
S4 =

= = 360 (KVA)
Tính toán phụ tải cho các công trình công cộng.
 Ủy ban xã.
Lấy công suất phụ tải là P0 = 12 (W/m2), mỗi phòng có diện tích là 160(m2),
gồm 8 phòng.
P5 = F . N . P 0
Trong đó:
F: diện tích phòng.
N: số phòng.
P0: công suất phụ tải.
P5 = 160 . 8 . 12 = 15,36(KW)
Ptt5=P5.Kđt=15,36.0,85=13,056(KW)
S5 = == 15,36 (KVA)
 Trạm xá.
Lấy suất phụ tải của trạm xá là P0 = 10(W/m2)
P6 = F . N . P0 =160 . 12 . 10 = 19,2 (KW)
Ptt6=P6.Kđt=19,2.0,85=16,32 (KW)
P6
cosϕ
S6 =
== 19.2 (KVA)
 Trường học.
Ptt7 = 160 (KW)
S7 = 200 (KVA)
Cosφ = 0,8
 Trạm bơm.
- Công suất động lực.
2 máy bơm: Pđ = 32 (KW), cosφ = 0,78 chọn Kđt = 0,85

∑P

di

P8đl = Kđt.

= 0,85 . ( 2 . 32 ) = 54,4 (KW)

Ptt8= Pđl.Kđt=54,4.0,85=46,24 (KW)
P8
cosϕ
S8đl =
= = 59,28 (KVA)
- Công suất chiếu sáng.
Lấy công suất phụ tải là P0 = 12 (W/m2), phòng có diện tích là 160(m2)
P8cs = F . N . P0 = 160 . 1 .12 = 3,84(KW)
P8cs
cosϕ
S8cs =
= = 4,92 (KVA)
Vậy P8 = Ptt8 + P8cs = 46,24 + 3,84 = 50,08 (KW)
S8 = S8đl + S8cs = 59,2 + 4,92 = 64,12 (KVA)

STT
1
2
3
4
5
6

7
8

Tên phụ tải
Thôn 1
Thôn 2
Thôn 3
Thôn 4
Ủy ban xã
Trạm xá
Trường học
Trạm bơm

Cosφ
0,85
0,85
0,85
0,85
0,85
0,85
0,8
0,78

Ptt (KW)
229,5
408
280,5
306
13,056
16,32

160
50,08

Qtt(KVAr)
142,23
252,85
173,8
189,64
8,09
10,11
120
40,17

Stt (KVA)
270
480
330
360
15,36
19,2
200
64,12

→ Vậy phụ tải tính toán của toàn xã là:
Ptt=Kđt.∑Ptt=0,85.(229,5+408+280,5+306+13,056+16,32+160+50,08)
=1463.456 (KW)
Tổng công suất phụ tải của toàn xã là :
Stt = Kđt.∑Stt=0,85.(270+480+330+360+15,36+19,2+200+64,12)
=1738,68(KVAr)
Pcosϕ1 + P2cosϕ2 + ... + Pn cosϕ n

cosϕtb = 1
P1 + P2 + ... + Pn
= 0,85
Vậy nên chọn máy biến áp 3 pha có công suất 1800 kVAr.
CHƯƠNG 3. VẠCH CÁC PHƯƠNG ÁN CUNG CẤP ĐIỆN + SO SÁNH
KINH TẾ- KỸ THUẬT CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU


LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN CẤP ĐIỆN CHO XÃ.
Việc lựa chọn phương án cấp điện bao gồm: chọn cấp điện áp, nguồn điện, sơ
đồ nối dây, phương thức vận hành . . . Các vấn đề này có ảnh hưởng trực tiếp tới vận
hành, Khai thác và phát huy hiệu quả của hệ thống cung cấp điện. Muốn thực hiện
được đúng đắn và hợp lý nhất, phải thu thập và phân tích đầy đủ số liệu ban đầu,
trong đó số liệu nhu cầu điện là quan trọng nhất, đồng thời sau đó phải tiến hành so
sánh phương án đã được đề ra về phương diện kinh tế và kỹ thuật. Ngoài ra còn phải
biết kết hợp các yêu cầu về phát triển kinh tế chung và riêng của địa phương.
Phương án cấp điện được chọn sẽ được xem là hợp lý nếu thỏa mãn những yêu cầu
sau:
 Đảm bảo chất lựng điện, tức là đảm bảo tần số và điện áp nằm trong phạm vi
cho phép.
 Đảm bảo độ tin cậy, tính liên tục cung cấp điẹn cho phù hợp với yêu cầu của
phụ tải.
 Thuận tiện trong vận hành, lắp ráp và sửa chữa.
 Có các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật hợp lý.
Căn cứ vào trị số công suất tính toán cho từng khu vực và vị trí mặt bằng, 2
phương án cấp điện cho xã như sau:
3.1:Phương án 1
Đặt một trạm biến áp ở thôn 1.

•

•
•
•

Chọn máy biến áp BA – 200 – 10/0,4 do ABB sản xuất.
Đặt một trạm biến áp ở thôn 2.
Chọn máy biến áp BA – 400 – 10/0,4 do ABB sản xuất.
Đặt một trạm biến áp ở thôn 3.
Chọn máy biến áp BA – 250 – 10/0,4 do ABB sản xuất.
Đặt một trạm biến áp ở thôn 4.
Chọn máy biến áp BA –400 – 10/0,4 do ABB sản xuất.
Đặt một trạm biến áp ở trạm xá dùng chung cho trạm xá ủy ban xã, trường
học, trạm bơm.
Chọn máy biến áp BA – 400 – 10/0,4 do ABB sản xuất.


Kết quả chọn máy biến áp cho toàn xã:
Khu vực

Stt(KVA)

Sđmba(KVA)

Số máy

Tên trạm

Loại trạm

Thôn 1

150

200

1

T1

Bệt

Thôn 2

390

400

1

T2

Bệt

Thôn 3

375

400

1

T3

Bệt

Thôn 4

360

400

1

T4

Bệt

Trạm xá

348

400

1

T5

Bệt

Ủy ban xã

Trường học
Trạm bơm

Hình 1 : Sơ đồ bố trí mạng biến áp trên toàn xã
3.2:Phươnng án 2
• Đặt 3 trạm biến áp cho thôn 1, 2 và 3 :


Chọn biến áp BA-800-10/0,4 do ABB sản xuất.
• Đặt một trạm biến áp cho thôn 4 :
Chọn biến áp BA-400-10/0,4 do ABB sản xuất.
• Đặt một trạm biến áp cho trường học, ủy ban, trạm xá, trạm bơm :
Chọn biến áp BA-400-10/0,4 do ABB sản xuất.
Bảng chọn máy biến áp
Khu vực
Thôn 1

Stt KVA
915

Sđmba KVA
1000

Số máy
1

Tên trạm
T1

Loại trạm

Trạm bệt

360
333.3

400
400

1
1

T2
T3

Trạm bệt
Trạm bệt
Trạm bệt

Thôn 2
Thôn 3
Thôn 4
Trường học
Trạm xá
Ủy ban
Trạm bơm

Hình 2 : Sơ đồ đi dây trên toàn xã

3.3:Tính toán đi dây mạng điện

3.3.1 Giới thiệu chung về các phương pháp và phạm vi áp dụng
Có 3 phương pháp lựa chọn tiết diện dây dẫn và cáp.
3.3.1.1 Chọn tiết diện theo mật độ kinh tế
Chọn tiết diện theo mật độ kinh tế của dòng điện Jkt’Jkt(A/mm2) là chọn số
ampe lớn nhất trên 1 mm2 tiết diện kinh tế. Tiết diện chọn theo phương pháp này sẽ
có lợi về kinh tế.
Phương pháp chọn tiết diện dây theo Jktáp dụng với lưới điện có điện áp U ≥
110 (kW), bởi vì trên lưới này không có thiết bị sử dụng điện trực tiếp đấu vào, vấn
đề điện áp không cấp bách, nghĩa là yêu cầu không thật chặt chẽ.
Lưới trung áp đô thị và xí nghiệp nói chung khoảng cách tải điện ngắn, thời
gian sử dụng công suất lớn cũng được chọn theo Jkt’.
3.3.1.2 Chọn tiết diện theo điện áp cho phép ∆Ucp
Phương pháp lựa chọn tiết diện này lấy chỉ tiểu chất lượng điện làm điều kiện
tiên quyết. Chính vì thế nó được áp dụng để lựa chọn tiết diện dây cho lưới điện
nông thôn, thường đường dây tải điện khá dài, chỉ tiêu điện áp rất rễ bị vi phạm.
3.3.1.3.Chọn đường dây dẫn theo dòng phát nóng lâu dài cho phép Jcp
Phương pháp này tận dụng hết khả năng tải của dây dẫn và cáp, áp dụng cho
lưới hạ áp đô thi, công nghiệp và sinh hoạt.
Phạm vi áp dụng các phương pháp lựa chọn tiết diện dây dẫn và cáp:

Lưới điện
Cao áp
Trung áp
Hạ áp

Jkt
Mọi đối tượng
Đô thi, công nghiệp Nông thôn
Nông thôn

Jcp
Đô thị, công nghiệp

Tiết diện dù chọn theo phương pháp nào cũng phải thoã mãn các điều kiện kỹ
thuật sau đây:
ΔUbt ≤ ΔUbtcp


ΔUsc ≤ ΔUsccp
Isc ≤ Icp
Trong đó:
ΔUbt, Δusc

là tổn thất điện áp lúc đường dây làm việc bình thường và khi
đường dây bị sự cố nặng nề nhất (đứt 1 đường dây trong lộ kép,
đứt đường dây trong mạch kín).

ΔUbtcp, ΔUsccp

là trị số ΔU cho phép lúc bình thường và sự cố

Với U ≥110 (kV);ΔUbtcp = 10%Udm
ΔUcpsc = 20%Udm
Với U ≤ 35 (kV); ΔUbtcp = 5%Udm
ΔUcpsc = 10%Udm
Isc, Icp

- dòng đện 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 thoả mãn các điều kiện
về độ bền cơ học và tổn thất vầng quang.
Riêng với cáp ở mọi cấp điện áp phải thoả mãn điều kiện ổn định nhiệt dòng
ngắn mạch.
F≥α.I∞.√tqd
Trong đó:
α

là hệ số, với nhôm α=11, với đồng α=6

tqd

là thời gian quy đổi, với ngắn mạch trung, hạ áp cho phép lấy tqd = tc =
(0,5:1)

3.3.2 Chọn tiết diện dây dẫn theo ΔUcp
Xuất phát từ nhận xét: Khi tiết diện dây dẫn thay đổi thì điện trở thay đổi theo còn
điện kháng thì ít thay đổi, tra sổ tay thấy x0(Ω/km) có giá trị x0 = 0,33đến 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
trog khoảng giá trị trên thì sai số phạm phải là không lớn.
Tổn thất điện áp được xác định theo biểu thức đã biết:
ΔU = = + = ΔU’ + ΔU”
Khi cho giá trị x0, tính được:
ΔU’’= = x0
Từ đây xác định được:
ΔU’ = ΔUcp – ΔU”
Mặt khác:

ΔU’ = =
Suy ra:
F=

3.3.3 Tính tiết diện dây
Chọn tiết diện dây theo ∆Ucp
∆U=≤ ∆Ucp
do đặt trạm biến áp ở đầu mỗi thôn, ta tính tiết diện dây từ nguồn về tới TBA
• Phương án 1 :
+ Tính toán các thông số và chọn dây dẫn cho Thôn 1:
Stt=1380,1195 (KVA)
Ptt=Stt.cosφ =1380,1195.0.85=1143,6087 (KW)
Qtt=Ptt.tgφ = 1143,6087.0,67 = 766,2178 (KVAR)


∆U”==x0.∑= 1.670,3.= 104,57 (V)z
∆Ucp=10%Uđm=10%.10.103=1000 (V)
∆U’=∆Ucp - ∆U”= 1000 – 104,57=895,43 (V)
Dây nhôm có ρ= 31,5 ( Ω.mm2/km) .
F== =59,3 (mm)
 Chọn dây dẫn loại AC-70
+ Tính toán các thông số và chọn dây dẫn cho Thôn 2 :
∆U”==x0.∑=1.670,3.=111,23 (V)
∆Ucp=10%Uđm=10%.10.103=1000 (V)
∆U’=∆Ucp - ∆U”= 1000-111,23 = 888,77 (V)
Dây nhôm có ρ= 31,5 ( Ω.mm2/km) .
F== = 63,6 (mm)
 Chọn dây AC-70
+ Tính toán các thông số và chọn dây dẫn cho Thôn 3:
∆U”==x0.∑=1.670,3.=54,96 (V)

∆Ucp=10%Uđm=10%.10.103=1000 (V)
∆U’=∆Ucp - ∆U”= 1000-54,96 = 945,04 (V)
Dây nhôm có ρ= 31,5 ( Ω.mm2/km) .
F== = 29,5 (mm)
 Chọn loại dây dẫn AC-50


+ Tính toán các thông số và chọn dây dẫn cho Thôn 4 :
∆U”==x0.∑=1.670,3.=69,04 (V)
∆Ucp=10%Uđm=10%.10.103=1000 (V)
∆U’=∆Ucp - ∆U”= 1000-69,04 = 930,96 (V)
Dây nhôm có ρ= 31,5 ( Ω.mm2/km) .
F== = 37,7 (mm)
 Chọn loại dây AC-50
+ Tính toán các thông số và chọn dây dẫn cho Trạm xá, ủy ban, trường học, trạm
bơm :
∆U”==x0.∑=1.670,3.=59,66 (V)
∆Ucp=10%Uđm=10%.10.103=1000 (V)
∆U’=∆Ucp - ∆U”= 1000-111,23 = 940,34 (V)
Dây nhôm có ρ= 31,5 ( Ω.mm2/km) .
F== = 32,2 (mm)
 Chọn loại dây dẫn AC-50
• Phương án 2
Tính toán các thông số và chọn dây dẫn cho Thôn 1, Thôn 2, Thôn 3 :
+Tủ phân phối tới Thôn 1, Thôn 2, Thôn 3 :
∆U”==x0.∑=1.670,3.=78,4 (V)
∆Ucp=10%Uđm=10%.10.103=1000 (V)
∆U’=∆Ucp - ∆U”= 1000-78,4 = 921,6 (V)
Dây nhôm có ρ= 31,5 ( Ω.mm2/km) .
F== = 43,2 (mm)

 Chọn loại dây dẫn AC-70
+ Tính toán các thông số và chọn dây dẫn cho Thôn 4 :
∆U”==x0.∑=1.670,3.=69,04 (V)
∆Ucp=10%Uđm=10%.10.103=1000 (V)
∆U’=∆Ucp - ∆U”= 1000-69,04 = 930,96 (V)
Dây nhôm có ρ= 31,5 ( Ω.mm2/km) .
F== = 37,7 (mm)
 Chọn loại dây AC-50
+ Tính toán các thông số và chọn dây dẫn cho Trạm xá, ủy ban, trường học, trạm
bơm :
∆U”==x0.∑=1.670,3.=59,66 (V)
∆Ucp=10%Uđm=10%.10.103=1000 (V)
∆U’=∆Ucp - ∆U”= 1000-111,23 = 940,34 (V)
Dây nhôm có ρ= 31,5 ( Ω.mm2/km) .
Chọn dây AC-50
3.4:Tính toán chọn ta phương án tối ưu
3.4.1:Phương án 1:
Khoảng cách giữa các điểm:
- Khoảng cách giữa hai điểm bất kì i và j được xác định theo biểu thức:
Lij =
Thay các số liệu tương ứng vào biểu thức trên ta xác định:
Khoảng cách giữa trạm biến áp và thôn 1 là:
LTBA –thôn1= =1,56 km
Tương tự cho các điểm khác ta có bảng sau:


TBA
đến

L km

Thôn
1
1,56

Thôn 3 Thôn 4
Thôn2
1,66

0,82

1,03

Trạm
xá
0,89

Trường
học
0,17

ủy ban Trạm
xã
bơm
0,2
1,01

Bảng 3.2.Bảng tính toán sơ bộ các đoạn dây.
Chiều dài đường dây trung áp là

L-TA = = 0,67 (km)
Đối với phương án 1, toàn xã có công suất 1482,46 KVA vì vậy ta chọn máy biến
áp ABB công suất 1500 KVA.
Tổng chi phí phương án 1 được xác định theo biểu thức:
Z=ZHA+ZCA+Z BA
Trong đó:
Z: tổng chi phí của phương án ;
ZHA: chi phí lưới điện hạ áp;
ZCA: chi phí đầu tư máy biến áp;
+ Tính toán các thông số và chọn dây dẫn cho Thôn 1:
Stt=1380,1195 (KVA)
Ptt=Stt.cosφ =1380,1195.0.85=1143,6087 (KW)
Qtt=Ptt.tgφ = 1143,6087.0,67 = 766,2178 (KVAR)

∆U”==x0.∑= 1.670,3.= 104,57 (V)
∆Ucp=10%Uđm=10%.10.103=1000 (V)
∆U’=∆Ucp - ∆U”= 1000 – 104,57=895,43 (V)
Dây nhôm có ρ= 31,5 ( Ω.mm2/km) .
F== =59,3 (mm)
 Chọn dây dẫn loại AC-70


Chi phí trên các đoạn dây hạ áp:
Chọn dây Ac-70,với giá thành 35 triệu đồng/km.
Chọn dây AC-50 với giá thành là 22 triệu đồng/ km

Điểm
tải
Thôn 1

Công
suất
kW
127,5

Chiều
dài
kM
1,56

Loại
dây
AC-70

Đơn giá
Triệu
đồng
35

Chi phí
Triệu
đồng
54,6

Thôn 2

331,5

1,66

AC-70

35

58,1

Thôn 3

318,75

0,82

AC-50

35

28,7

Thôn 4

306

1,03

AC-50

35

36,05

ủy ban
xã
Trường
học
Trạm
bơm
Trạm
xá

26,112

0,2

AC-50

35

7

120

0,17

AC-50

35

5,95

115,56

1,01

AC-50

35

35,35

16,32

0,89

AC-50

35

31,15

Tổng chi phí cho đường hạ áp là 195,480 triệu đồng.
Suất tiêu thụ điện toàn xã là 1380,1195 KVA vì vậy ta chọn máy biến áp ABB
công suất 1500 KVA.Chi phí đầu tư khoảng 818,41 triệu đồng.
Dây dẫn tự hệ thống 22kV đến tram biến áp dài 0.67km với đơn giá 97.76 triệu
đồng/km.
Vậy tổng chi phí cho hệ thống điện này là 1111,65 triệu đồng.
3.4.2:Phương án 2:
Tương tự phương án 1 ta cũng tính được khoảng cách từ các TBA tới phụ tải
−

Khoảng cách giữa hai điểm bất kì i và j được xác định theo biểu thức:

Lij =
Thay các số liệu tương ứng vào biểu thức trên ta xác định:


Khoảng cách từ TBA tới các phụ tải
Phụ tải

L (km)

Thôn 1

0,15

Thôn 2

0,47

Thôn3

0,06

Thôn 4

1,03

Trạm xá

0,24

Điểm tảihọc

Trường
ủy ban xã

Công
suất
kW

Chiều
0,17
dài
0,2 kM

Trạm bơm
Thôn 1

127,5

1,04
0,12

Thôn 2

331,5

Thôn 3

Đối với đường dây hạ áp ta vẫn
chon dây . Ta có bảng sau:
Loại dây

AC-70

Đơn giá
Triệu
đồng
35

Chi phí
Triệu
đồng
4,2

0,47

AC-70

35

16,45

318,75

0,06

AC-70

35

2,1

Thôn 4

306

1,03

AC-50

35

36,05

Trường
học
ủy ban
xã
Trạm
bơm
Trạm xá

120

0,17

AC-50

35

5,95

26,112

0,2

AC-50

35

7

115,56

1,04

AC-50

35

36,4

16,32

0,24

AC-50

35

8,4

Chiều dài đường dây trung áp tới TBA là 1,2 km với đơn giá 97.76 triệu
đồng/km.
.
Tổng chi phí cho đường dây hạ áp(cả TBA1 là 116.55 triệu đồng.
TBA2 có công suất là 855,16 KVA nên ta chọn MBA của việt nam có công suất


là 1000 KVA,chi phí đầu tư là 455,89 triệu đồng.
TBA2 có công suất là 636,2 KVA nên ta chọn MBA có công suất 800 KVA có
chi phí đầu tư khoảng 348,53 triệu đồng.
Vậy tổng chi phí cho hệ thống điện này là 1018,73 triệu đồng.
+

Nhận xét: Dựa vào kết quả tính toán của 2 phướng án trên ta thấy phương án 2 có
tổng chi phí bé hơn.
Vì vậy phương án 2 là phương án tối ưu, ta lấy phương án 2 để cung cấp điện cho
xã này.

Chương 4 Xác dòng điện ngắn mạch Chọn và kiểm tra các thiết bị
điện
4.1 LỰA CHỌN CÁC PHẦN TỬ TRONG MẠNG CAO ÁP, HẠ ÁP:
4.1.1. Lựa chọn các thiết bị cao áp cho xã.
4.1.1.1 Lựa chọn tiết diện dây dẫn.
Có 3 phương pháp lựa chọn dây dẫn: [4]
* Chọn theo điều kiện Jkt: chọn theo Jkt là phương pháp được áp dụng
với lưới điện có điện áp U ≥ 110kV.Lưới trung áp đô thị và xí nghiệp
nói chung khoảng cách tải điện ngắn, thời gian sử dụng công suất lớn cũng
được chọn theo Jkt.
* Chọn theo tổn thất điện áp cho phép ΔUcp: chọn theo ΔUcp là phương
pháp lựa chọn tiết diện này lấy chỉ tiêu chất lượng làm điều kiện tiên quyết.

* Chọn theo điều kiện phát nhiệt cho phép: phương pháp này tận dụng
hết khả năng tải của dây dẫn và cáp, áp dụng cho lưới hạ đô thị, công nghiệp và
sinh hoạt. Nguồn cao thế cho khu vực xã được lấy từ trạm biến áp trung
huyện, cấp điện cho các trạm biến áp theo đường dây cao thế trên không.
Chính vì những nhận xét trên nên ta chọn tiết diện dây dẫn theo ΔUcp:


∑ PR + ∑ QX
U dm

ΔU =

≤ ΔUcp

(2 – 14)Ta có: Stt

= 1380,1195 kVA
Ptt = Stt . cosφ =1380,1195. 0,83 = 1143,6087 (kW)
Qtt = Ptt . tgφ = 1143,6087 . 0,67 = 1098,37 (kVAr)

ΔU =

PR + QX
U dm

ΔU’’=

QX
U dm

=

PR QX
+
U dm U dm

x0 .∑

=

Ql
U dm

=

= ΔU’ + ΔU’’

0, 35
10

(2 – 15)

. 1098,37 . 6 = 230,6 (V).

ΔUcp = 10% Uđm = 10%.10.103 = 1000 (V).
VU '

= ΔUcp - ΔU’’= 1000 – 230,6 = 769,4 (V).

Dây dẫn nhôm có ρ = 31,5 (

F=

ρ ∑ Ptt .l
U dm ∆U '

=

31,5
10.769, 4

Ω.mm 2 / km

).

. 1143,6087 =43,5(mm2).

→ Chọn dây dẫn loại AC – 70.
4.1.1.2. Tính toán ngắn mạch để lựa chọn và kiểm tra thiết bị cao áp.
Ngắn mạch là tình trạng sự cố nghiêm trọng thường xảy ra trong hệ
thống cung cấp điện. Tính toán ngắn mạch là một phần không thể thiếu trong
các thiết kế cung cấp điện. Các số liệu về tình trạng ngắn mạch là căn cứ quan
trọng để giải quyết các vấn đề như :[2]
 Lựa chọn thiết bị điện
 Thiết kế hệ thống bảo vệ role
 Xác định phương thức vận hành…
Mục đích của tính toán ngắn mạch là kiểm tra điều kiện ổn định động cả


ổn định nhiệt của thiết bị và dây dẫn được chọn khi có ngắn mạch trong hệ

thống. Trong thực tế ngắn mạch 3 pha là nghiêm trọng nhất vì vậy người ta
căn cứ vào dòng điện ngắn mạch 3 pha để lựa chọn các thiết bị điện.
Khi tính toán ngắn mạch phía cao áp do không biết cấu trúc cụ thể của hệ
thống điện quốc gia, nên cho phép tính gần đúng điện kháng của hệ
thống thông qua công suất ngắn mạch của máy cắt đầu nguồn và coi hệ thống
có công suất vô cùng lớn. Để lựa chọn, kiểm tra dây dẫn và các khí cụ
điện cần tính toán hai điểm ngắn mạch sau :
N1, N2 : điểm ngắn mạch phía cao áp các trạm biến áp trung gian để kiểm tra
cáp và thiết bị cao áp của trạm.
- Điện kháng của hệ thống được tính theo công thức sau :

Xht =

U tb
Sc

(Ω)

(2 – 16)

Trong đó :
Utb : điện áp trung bình trên đường dây, (kV).
Sc : công suất cắt của máy cắt,( kVA).
- Điện trở và điện kháng của đường dây :
1
R = .r0 .l (Ω)
n

X =

1
x0 .l (Ω)
n

Trong đó :
r0, x0 : điện trở và điện kháng của dây dẫn, (Ω/km).
l : chiều dài đường dây, (km).
n : số lộ đường dây.
Do ngắn mạch xa nguồn nên dòng điện ngắn mạch siêu quá độ
điện ngắn mạch ổn định I∞ nên có thể viết :

bằng dòng


IN =I’’ = I∞ =

U tb
3.Z N

(2 – 19)

Trong đó :
Utb : điện áp trung bình trên đường dây, (kV)
ZN : tổng trở của hệ thống đến điểm ngắn mạch thứ i, (Ω)
- Trị số dòng điện ngắn mạch xung kích được tính theo biểu thức:
ixk = 1,8.

2

. IN , (kA)

(2 – 20)

Trong đó trị số IN và ixk được dùng để kiểm tra khả năng ổn định nhiệt
và ổn định động của thiết bị điện trong trạng thái ngắn mạch.

Hình 2.3. Sơ đồ tính toán ngắn mạch toàn xã.


Stt

Ta
I tt =có :

3.U dm

= 120(A).

Nguồn cao thế cho khu vực xã trên được lấy từ trạm biến áp trung
trong huyện, cấp điện cho các trạm biến áp theo đường dây cao thế trên không AC
– 95, dài 2km về đến điểm đấu A.
* Chọn máy cắt hợp bộ 8DC11 cách điện SF6 do Siemens chế tạo có các
thông số kỹ thuật ghi trong bảng sau :
Bảng 2.4. Thông số kỹ thuật của máy cắt 8DC11.

Loại tủ

Uđm (kV)

8DC11

Iđm (A)

12

Sc đm =

Xht =

U tb
Sc

1250

3

=

INmax (kA)
63

. Uc đm . Ic đm =
10,52
1038

IN3s (kA)

3

25

.12.12.25 = 1038 (kVA)

= 0,11 (Ω)

ZD1 = ro1.l1 +j.xo1.l1 = 0,33. 2 + j.0,35.2 = 0,66 + j0,7 (Ω)
ZD2 = ro2.l2 +j.xo2.l2 = 0,46.6 + j. 0,35.6 = 2,76 + j2,1 (Ω)
Vậy các dòng ngắn mạch là:
I N1 =

IN 2 =

U tb
3.Z N

10,5
3. 0, 66 + (0, 7 + 0,11) 2
2

=

U tb
3.Z N

=5,8(kA)
10,5
3. 2, 762 + (2,1 + 0,11) 2

=

=1,71(kA)


i xk1 = 1,8. 2.I N1 = 1,8. 2.5,8 = 14, 76 ( kA )
i xk2 = 1,8. 2.I N2 = 1,8. 2.1, 71 = 4,35 ( kA )

Hình 2.4.sơ đồ nguyên lý mạng cao áp cấp điện cho xã trên.

4.1.1.3. Lựa chọn dao cách ly phân đoạn tại điểm đấu A.
Dao cách ly (còn gọi là cầu dao) có nhiệm vụ chủ yếu là cách ly phần có