nghiên cứu thiết kế lắp đặt điện theo tiêu chuẩn hoa kỳ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

ĐỀ TÀI NCKH SINH VIÊN

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ LẮP ĐẶT ĐIỆN
THEO TIÊU CHUẨN HOA KỲ
S

K

C

0

0

3
2

9
6
7

5
2
7

9
3

5

MÃ SỐ: SV2009 – 82

S KC 0 0 2 8 1 2

Tp. Hồ Chí Minh, 2010


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM


ĐỀ TÀI NCKH CẤP SINH VIÊN

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ LẮP ĐẶT ĐIỆN
THEO TIÊU CHUẨN HOA KỲ

MÃ SỐ: SV2009-82

THUỘC NHÓM NGÀNH :
NGƯỜI THỰC HIỆN
:
ĐƠN VỊ

:

KHOA HỌC KỸ THUẬT
ĐẶNG LƯƠNG MINH TỒN

TRẦN THÁI VĨNH TƯỜNG
KHOA ĐIỆN –ĐIỆN TỬ

TP. HỒ CHÍ MINH – 2009


Thiết Kế Hệ Thống Phân Phối Điện
MỤC LỤC
Thuyết Minh

Trang

TÓM TẮT ĐỀ TÀI ...................................................................... 1
PHẦN 1: ĐẶT VẤN ĐỀ ............................................................. 1
Đối Tượng Nghiên Cứu ..................................................................... 1
Những Vấn Đề Còn Tồn Tại .............................................................. 1

PHẦN 2: GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ ............................................ 2
Mục Đích Đề Tài .......................................................................... 2
Phương Pháp Nghiên Cứu ............................................................ 2
Nội Dung ...................................................................................... 2

A.THIẾT KẾ HỆ THỐNG .......................................................................... 2
Các Nguyên Tắc Cơ Bản.................................................................... 2
Hiện Đại Hóa Kỹ Thuật Điện............................................................. 3
Mục Đích Của Việc Thiết Kế Hệ Thống ............................................ 4
Phân Loại Điện Áp............................................................................. 6
Các Chủng Loại Hệ Thống ................................................................ 7
1.HT Phát Tuyến Đơn ............................................................... 8
2.HT Mạch Vòng Sơ Cấp/ Phát Tuyến Thứ Cấp ....................... 9

3.HT Chọn Lọc Sơ Cấp/Phát Tuyến Thứ Cấp ........................... 11


4.HT Hai Nguồn Sơ Cấp/Chọn Lọc Thứ Cấp............................ 13
5.HT Kết Nối Điểm Đơn ........................................................... 14
6.Thiết Kế HT Phân Phối Trung Áp .......................................... 16

B.PHÂN TÍCH HỆ THỐNG ..................................................... 19
Phân Tích Hệ Thống .......................................................................... 19
Khái Quát Dòng Ngắn Mạch.............................................................. 20
Các Mối Quan Hệ Từ Sóng Dòng Điện Sự Cố................................... 21
Tính Toán Dòng Sự Cố ...................................................................... 22
Tính Toán Dòng Sự Cố Cho Các Thiết Bị Đặc Biệt........................... 23
1.Dao Cách Ly Trung Thế VCP-W Bọc Kim Loại.................... 24
2.Cầu Chì Trung Thế................................................................. 29
3.Máy Cắt Điện Áp Thấp .......................................................... 30
4.Vỏ Máy Cắt ............................................................................ 30
Tính Toán Ngắn Mạch-Phương Pháp Tính Nhanh ............................. 32
Tính Toán Dòng Ngắn Mạch Tại Điểm Cuối Dây Dẫn ...................... 32
1.Phương Pháp 1 ....................................................................... 32
2.Phương Pháp 2 : Bảng Gần Đúng........................................... 33
Xác Định Giá Trị X Và R Từ Thông Số Tổn Hao Máy Biến Áp............. 34
Độ Sụt Áp .......................................................................................... 35


C.TÍNH BẢO VỆ/PHỐI HỢP .................................................. 41
Sự Bảo Vệ Quá Dòng Và Phối Hợp ................................................... 41

D.CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG .............................................. 46
Điều Kiện, Tổng Quan Kỹ Thuật ....................................................... 46

Sóng Hài Và Các Tải Không Phi Tuyến ............................................ 50

PHẦN 3: KẾT LUẬN.................................................................. 54
TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................... 54


Thiết Kế Lắp Đặt Điện Theo Tiêu Chuẩn Hoa Kỳ

TÓM TẮT ĐỀ TÀI
Mục tiêu đề tài: Nghiên cứu hệ thống điện trong mạng phân phối trung, hạ thế theo tiêu
chuẩn Hoa Kỳ.

PHẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀ
Ngày nay, cuộc sống con người ngày càng được nâng cao cùng với thành tựu của khoa
học kỹ thuật làm cho con người có khả năng làm được những việc tưởng chừng như
không thể trong quá khứ. Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, hệ thống điện
ngày càng được tối ưu hóa đáp ứng cho nhu cầu đời sống, công việc và phát triển xa hơn
nữa trong tương lai.
Việc nghiên cứu các tiêu chuẩn thiết kế lắp điện điển hình là Hoa Kỳ là việc cần thiết,
giúp ta cải thiện và mở rộng hệ thống điện của đất nước ta đang trong quá trình đất nước
đang tiến lên một nước công nghiệp hóa, hiện đại hóa. Với việc nghiên cứu trên giúp ta
có cái nhìn tổng quan về mạng lưới phân phối điện của thế giới.

I.ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU
Các phương pháp thiết kế cho hệ thống phân phối lắp đặt điện theo chuẩn Hoa
Kỳ.
Tài liệu tra cứu phục vụ cho việc nghiên cứu.

II.NHỮNG VẤN ĐỀ CÒN TỒN TẠI
Do kiến thức và thời gian có hạn, việc nghiên cứu còn những vấn đề chưa được đề

cập đến một số phương pháp về việc lựa chọn thiết bị đóng cắt sử dụng tụ điện, các
phương pháp nối đất và bảo vệ sự cố chạm đất.

Trang 1


Thiết Kế Lắp Đặt Điện Theo Tiêu Chuẩn Hoa Kỳ

PHẦN 2: GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ
I. MỤC ĐÍCH ĐỀ TÀI


Tìm hiểu các nguyên lý cơ bản của hệ thống phân phối điện trong mạng trung
thế, hạ thế để có thể đưa ra một hệ thống tốt nhất, tiết kiệm chi phí đầu tư.



Tính ổn định của một hệ thống phân phối điện.



Nghiên cứu biểu đồ phụ tải trong việc thiết kế và lắp đặt hệ thống điện trong
tương lai.

II. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU



Phân tích và tổng hợp.
Đọc tài liệu, xử lý thông tin dữ liệu.

III. NỘI DUNG
A.THIẾT KẾ HỆ THỐNG
I.NGUYÊN TẮC CƠ BẢN
Hệ thống phân phối tốt nhất là một hệ thống có chi phí trung bình và tính ổn định
cung cấp điện cùng song hành và biểu đồ phụ tải sẽ giúp đỡ trong việc lựa chọn, thiết
kế,và lắp đặt hệ thống.
Đặc trưng của hệ thống điện phân phối trong một tòa nhà hoặc công trình xây
dựng đầu tiên là nguồn năng lượng nhận được hoặc điểm cung cấp và truyền cho nó tới
những hệ thống chiếu sáng riêng biệt, các động cơ và tất cả những cơ cấu dẫn động điện.
Điều quan trọng của hệ thống phân phối đặc trưng của một tòa nhà bắt buộc là hệ thống
tốt nhất trong thiết kế và lắp đặt.
Điều kiện của việc thiết kế một hệ thống phân phối tốt là người kỹ sư thiết kế hệ
thống phải có thông tin về tải kết nối và sự hiểu biết về từng loại hệ thống phân phối khác
nhau để có thể áp dụng được. Các loại hạng mục của tòa nhà có nhiều vấn đề đặc trưng,
nhưng những nguyên lý cơ bản là thống nhất nhau. Các nguyên lý trên, nếu ta tuân thủ sẽ
cung cấp cơ sở cho việc thiết kế.
Những nguyên lý cơ bản hoặc các chỉ tiêu đòi hỏi phải được tuân thủ trong khi thiết
kế của hệ thống phân phối điện năng bao gồm:
Trang 2


Thiết Kế Lắp Đặt Điện Theo Tiêu Chuẩn Hoa Kỳ
















Nguyên lý về kết cấu, lắp đặt và tương lai.
Tuổi thọ và độ mềm dẻo của kết cấu.
Chuẩn của đường dây và thiết bị phân phối, chuẩn và đặc tính của tải, chuẩn của
trạm biến áp.
Nhu cầu và tính đa dạng của tải.
Nguồn điện năng.
Tính liên tục và chất lượng của giá trị điện năng đáp ứng yêu cầu.
Hiệu suất và sự điều hành.
Phân phối và sử dụng điện áp.
Bus và đi dây cáp.
Máy cắt và thiết bị phân phối.
Nguồn và thiết bị chiếu sáng và trung tâm điều khiển động cơ.
Chủng loại thiết bị chiếu sáng.
Cách thức lắp đặt.
Mức độ của sự bảo trì thiết bị điện.

II.HIỆN ĐẠI HÓA KỸ THUẬT ĐIỆN
Có nhiều chỉ tiêu mới trong việc nâng cao hiệu quả hệ thống cung cấp điện từ hai
thay đổi tương đối gần đây.Thay đổi thứ nhất là sự bắt đầu của việc thay đổi quy định
tính hữu ích. Sự phụ thuộc vào quan niệm cũ trong tính hữu ích của vấn đề cần được
phân tích; sự bảo toàn năng lượng trong quá trình đo đạc và biện pháp kỹ thuật; và đơn
giản hóa cấu trúc điện năng sẽ làm biến đổi một vài cấp trong thập kỷ tới. Thay đổi thứ

hai là điều hiển nhiên của người thiết kế sẽ có một loạt tác động mới tới thiết bị và hệ
thống được thiết kế. Nó là đại lượng hạn chế hiệu suất của người thao tác công trình điện;
bộ phận bảo trì; và bộ phận kỹ sư.
Người thiết kế và người thi công công trình có thể áp dụng hiện đại hóa kỹ thuật
điện trong việc xác định những thử thách mới. Từ cấu trúc của bộ xử lý(cấu trúc nhỏ) cho
tới thiết bị hệ thống cung cấp có cơ cấu khuếch đại là sự lựa chọn của người sử dụng và
máy tính, cấp phát thông tin tự động hóa cho thông tin hệ thống (cả hai cổng dữ liệu và
thông tin điều khiển và thiết bị điều khiển điện.
Những kỹ thuật có thể nhóm lại là :
 Giám sát năng lượng.
 Giao diện quản lý hệ thống công trình.
 Điều khiển chiếu sáng.
 Quản lý năng lượng một cách tự động.
Có sự khác nhau của việc áp dụng hướng bảo vệ và lựa chọn của mỗi hệ thống và chúng
có
thể
được
sát
nhập
vào
thiết
bị
điện
trong
trong
quá
trình thiết kế.

Trang 3

Thiết Kế Lắp Đặt Điện Theo Tiêu Chuẩn Hoa Kỳ
III.MỤC ĐÍCH CỦA VIỆC THIẾT KẾ HỆ THỐNG
Khi thiết kế một hệ thống phân phối điện năng cần phải cân nhắc tới việc xác định
khách hàng và thiết bị, người kỹ sư điện phải chú ý tới sự thay đổi của đường dẫn cho
phù hợp nhất với những mục tiêu sau:
1).An toàn.
Đây là mục tiêu hàng đầu trong việc thiết kế hệ thống điện mà sẽ không được xảy
ra những rủi ro về điện cho con người khi sử dụng thiết bị trong hệ thống điện. Điều quan
trọng nhất khi thiết kế hệ thống là sự an toàn sẵn có của những người chịu trách nhiệm
theo dõi và bảo trì thiết bị điện.
Những mã quốc gia về điện (N.E.C) cùng với những mã địa phương cung cấp một
lượng nhỏ những tiêu chuẩn và yêu cầu của bản vẽ thiết kế và bảo vệ, cách thức vẽ và
chất liệu bản vẽ cùng với tổng hợp những thiết bị sử dụng là mục tiêu tổng hợp của việc
lắp đặt hệ thống phân phối điện năng và các thiết bị.
Một số yêu cầu của N.E.C bao gồm tất cả những phân cùng đặc biệt và người sử
dụng các loại phương tiện đặc biệt cũng như phương tiện phục vụ sức khỏe, sự bố trí của
hệ thống, nhà hát.v.v và các thiết bị, hệ thống định vị trong các phương tiện. Các thiết bị
và các chế độ đặc biệt trong các hệ thống khẩn cấp, các hệ thống dự phòng và các hệ
thống liên lạc cũng được đề cập tới.
Nó là trách nhiệm của người kỹ sư thiết kế cùng với sự đòi hỏi của tiêu chuẩn với
yêu cầu của khách hàng, quá trình và phương pháp điều khiển. Khi thiết kế một hệ thống
với các bộ phận bảo vệ với điện năng dây pha và tận dụng được tính thích ứng với kết
cấu các mạch bảo vệ mà có sự cắt điện chọn lọc khi bị quá tải hoặc hư hỏng mạch điện
hoặc các thiết bị có khả năng tác động nhanh.
2).Cực tiểu chi phí đầu tƣ.
Ngân sách tổng của công trình là chỉ tiêu đầu tiên để đầu tư và thi công của hệ
thống phân phối điện năng và việc sử dụng các thiết bị điện sẽ là một nhân tố chủ chốt
trong việc xác định những biến đổi khác nhau của hệ thống thiết kế được lựa chọn.
Khi có khó khăn về vốn đầu tư cho thiết bị điện, nên chú ý đến việc xác định chi

phí thi công, diện tích bề mặt đòi hỏi và có thể bổ sung các yêu cầu về hệ thống làm lạnh
vào chi phí dự tính ban đầu.
3).Tính liên tục cung cấp điện .
Mức độ liên tục cung cấp điện và độ an toàn sẽ phụ thuộc vào chủng loại và cách
sử dụng của thiết bị cũng như các tải hoặc cách thức cung cấp bởi hệ thống phân phối
điện năng. Ví dụ như; tòa nhà văn phòng thương mại nhỏ bị cắt điện trong một khoảng
thời gian nhỏ , là một vài giờ, có thể chấp nhận được, ở những trung tâm thương mại lớn
hoặc các xi nghiệp công nghiệp là một vài phút, có thể chấp nhận được. Các thiết bị ở
trong bệnh viện, nhiều tải tới hạn cho phép thời gian mất điện tối đa là 10 giây và các tải
đã biết trước, đối với các máy tính thời gian thất thoát nguồn điện không được phép vượt
qua một vài chu trình làm việc của nó.
Đặc trưng của tính liên tục cung cấp và độ an toàn có thể được gia tăng bởi:
A)Sự cung cấp của nhiều nguồn điện năng hoặc sự bảo dưỡng; B) Sự cung cấp của hai
đường dẫn song song cho tải chủ chốt; C) Điều kiện là nguồn điện của khách hàng phải
được luân phiên cùng với máy phát điện hoặc phải được cung cấp liên tục bằng ắc quy
thay cho nguồn cung cấp; D) Sự đòi hỏi chất lượng điện năng cao của thiết bị và dây dẫn;
E) Sử dụng phương pháp lắp đặt tối ưu nhất.
Trang 4


Thiết Kế Lắp Đặt Điện Theo Tiêu Chuẩn Hoa Kỳ
4).Tính mềm dẻo và khả năng mở rộng cao của hệ thống
Trong quá trình lao động sản xuất trong các nhà máy, các tải nhiệt sử dụng điện
thì có chu kỳ làm việc được định trước hoặc phụ thuộc vào sự thay đổi trong hệ thống
phân phối điện năng. Việc chú ý bản vẽ và thiết kế của hệ thống phân phối điện năng phải
cân nhắc đến sự phù hợp khi có những thay đổi. Ví dụ như, điều kiện làm việc của các
máy biến áp nhỏ hoặc các phụ tải quan trọng được liên kết với khu vực hoặc sự ghép nối
tập trung máy móc để tạo nên tính mềm dẻo cho những lựa chọn trong tương lai khi có
một máy biến áp lớn hơn; việc sử dụng các thiết bị được lựa chọn ghép vào thanh cái
thay cho các đường dẫn và dây để có thể dễ dàng sửa chữa lại cách bố trí các thiết bị

trong tương lai.
Thêm vào đó phải chú ý đến sự mở rộng của các tòa nhà trong tương lai, yêu cầu
gia tăng tương ứng của tải cộng với việc sử sụng các thiết bị khi thiết kế hệ thống phân
phối điện năng.Trong nhiều trường hợp phải tính đến máy biến áp với sự gia tăng của
điện dung hoặc hệ thống quạt làm lạnh phục vụ cho những phụ tải không được báo trước
cũng như là việc dự trữ bổ sung cho các thiết bị bảo vệ hoặc là việc dự trữ bổ sung cho
tương lai của thiết bị mong muốn.cũng cần phải cân nhắc tới sự gia tăng tương ứng điện
dung của mạch hoặc số lượng gia tăng trong tương lai.
5) Nâng cao hiệu quả sử dụng điện năng(giảm chi phí vận hành)
Hiệu quả sử dụng điện năng có thể được tổng hợp tối đa khi thiết kế hệ thống đó
là giảm thiểu tổn thất công suất trong dây dẫn,máy biến áp và thiết bị được sử dụng.Bản
thân cấp điện áp được lựa chọn là một thông số chủ chốt trong vấn đề này và sẽ được
thảo luận sau. Lựa chọn thiết bị, máy biến áp, có tổn thất khi vận hành thấp, ý nghĩa tổng
quát của chi phí cao và điều kiện gia tăng của diện tích công trình; như vậy, ở đây phải
chú ý tới sự cân bằng giữa lợi ích lựa chọn năng lượng của khách hàng với tổn thất máy
biến áp hoặc các thiết bị ảnh hưởng tới dự toán chi phí ban đầu của khách hàng và chi
phí.
6) Giảm thiểu chi phí bảo dƣỡng.
Thường được đáp ứng bởi quá trình thiết kế hệ thống điện và các thiết bị điện
thông thường có sự liên đới giữa chi phí bảo dưỡng và lỗi của người vận hành. Với các
hệ thống điện và các thiết bị sẽ trở nên phức tạp hơn khi cung cấp điện liên tục hoặc đòi
hỏi độ mềm dẻo cao, chi phí bảo dưỡng và những chọn lựa sai của người vận hành sẽ làm
phát sinh phí. Các hệ thống nên được thiết kế với một mạch chuyển đổi từ thiết bị sử
dụng điện (chu kì bảo dưỡng yêu cầu) thành thiết bị làm việc thiếu sự suy giảm bản chất
của tải. Thiết bị điện an toàn được sử dụng cùng với các bộ ngắt và bộ khởi động có thể
làm giảm chi phí bảo dưỡng và tiết kiệm thời gian.
7)Nâng cao chất lƣợng điện năng.
Các chi tiêu điện năng đầu vào có sự đòi hỏi tất cả các thiết bị đang sử dụng có
những lưu ý bao gồm khoảng làm việc của thiết bị có thể chấp nhận được và hệ thống
phân phối điện năng sẽ được thiết kế theo những mặt cần thiết. Ví dụ như: điện áp, dòng

điện, công suất đầu vào đòi hỏi những yêu cầu gì ? Tính xem xét đến ảnh hưởng của tải
bị hư hỏng do sóng hài (bội số của chu kỳ làm việc cơ bản là 60 lần trên giây của sóng)
hoặc có thể sinh ra sóng hài cũng được tính đến cùng với hiện tượng xuất hiện xung điện
áp.

Trang 5


Thiết Kế Lắp Đặt Điện Theo Tiêu Chuẩn Hoa Kỳ
Mục tiêu cao hơn là sự tương quan trong những dạng sóng riêng lẻ. Điều quan trọng
nhất là làm tăng quy mô thiết kế hệ thống điện với chất lượng tốt nhất của thiết bị đến
tính liên tục cung cấp điện, tính mềm dẻo của hệ thống và khả năng mở rộng của mạng,
chất lượng điện năng, vốn đầu tư ban đầu và bảo dưỡng của hệ thống. Cho nên,người
thiết kế phải có sự cân nhắc kỹ dựa trên các chỉ tiêu của từng loại công trình, yêu cầu của
tải, kinh nghiệm và yêu cầu của khách hàng.
Tóm lại, việc đó có thể phát sinh , người kỹ sư sẽ không hoàn chỉnh được đầy đủ
thông tin về sự thay đổi của tải khi thiết kế một hệ thống. Người kỹ sư phải xử lý những
thông tin về sự thay đổi của hệ thống dựa trên kinh nghiệm của bản thân anh ta với những
vấn đề tương đương. Tất nhiên, người kỹ sư mong muốn có nhiều thông tin rõ ràng liên
quan đến tính năng, điều kiện và chỉ tiêu của thiết bị được sử dụng. Anh ta nên biết về
những tính năng đặc biệt của các tải đặc trưng hoặc cùng với các linh kiện, đại lượng của
hệ số tải riêng biệt và các linh kiện, điện áp định mức và tần số của thiết bị, vị trí vật lý
cách ly với đất và cách ly với nguồn, tần suất và khả năng của sự dịch chuyển vị trí của
tải được sử dụng và sự bổ sung của tải trong tương lai.
Tiếp cận với những thông tin, kiến thức cơ bản của hệ thống phân phối điện năng
sẽ trang bị cho người kỹ sư hướng tới những bản thiết kế tốt nhất cho các tòa nhà đặc
biệt.
Trong phạm vi của cuốn sách này trình bày chi tiết về các tải dựa trên nhiều loại
công trình khác nhau. Giả thiết rằng người kỹ sư thiết kế đã tìm hiểu các dữ liệu cần thiết
về tải, tiếp theo sẽ trình bày một vài loại khác nhau của hệ thống phân phối điện năng

được sử dụng ngày nay. Sự trình bày cách tính toán dòng ngắn mạch, sự phối hợp, lựa
chọn điện áp, độ sụt áp, bảo vệ nối đất, bảo vệ động cơ và các thiết bị bảo vệ đặc trưng
hiện nay.
IV.PHÂN LOẠI ĐIỆN ÁP
Tiêu chuẩn ANSI và IEEE định nghĩa rõ sự khác nhau trong việc phân loại điện
áp trong hệ thống hai pha và ba pha. Các thuật ngữ được sử dụng để phân chia điện áp là:
 Điện áp thấp (hạ thế).
 Điện áp trung bình (trung thế).
 Điện áp cao (cao thế).
 Điện áp cực cao.
 Điện áp siêu cao.
Trong bảng A1 trình bày việc phân loại của hệ thống điện áp trung bình.

Trang 6


Thiết Kế Lắp Đặt Điện Theo Tiêu Chuẩn Hoa Kỳ
Bảng A1-Tiêu chuẩn hệ thống trung thế và các dải điện áp.
Loại Điện áp
Hạ thế
Trung thế

Cao thế

Điện áp cực cao
Điện áp siêu cao

Hệ thống trung thế
3 Dây

4 Dây

240
480
600
2400
4160
4800
6900
13800
23000
34500
46000
69000

208Y/120
240/120
480Y/277
4160Y/2400
8320Y/4800
12000Y/6930
12470Y/7200
13200Y/7620
13800Y/7970
20780Y/12000
22860Y/13200
24940Y/14400
34500Y/19920

115000

138000
161000
230000
345000
500000
765000
1100000

V.CÁC CHỦNG LOẠI CỦA HỆ THỐNG
Trong đại bộ phận các hệ thống, điện năng được cung cấp cho các tòa nhà ngay
tại nơi sử dụng điện áp. Trong thực tế tất cả các trường hợp việc phân phối điện năng cho
các tòa nhà thì đạt được thông qua việc sử dụng hệ thống phân phối phát tuyến đơn giản.
Hệ thống này là loại hệ thống đầu tiên được vạch ra trong trang kế tiếp.
Trong các trường hợp ở đây sự đa năng của điện áp cao tại các tòa nhà được sử
dụng, người kỹ sư thiết kế hệ thống có sự lựa chọn chủng loại các hệ thống mà người kỹ
sư có thể sử dụng. Ở đây trình bày bao gồm nhiều chủng loại cơ bản của hệ thông phân
phối và biến thể trong thực tế của chúng.
1.Phát tuyến đơn.
2.Hệ thống sơ cấp-hệ thống phát tuyến thứ cấp.
3.Hệ thống chọn lọc sơ cấp-hệ thống phát tuyến thứ cấp.
4.Hệ thống hai nguồn sơ cấp-Hệ thống chọn lọc thứ cấp.
5.Hệ thống kết nối mạng đơn.
6.Thiết kế hệ thống phân phối trung áp.

Trang 7


Thiết Kế Lắp Đặt Điện Theo Tiêu Chuẩn Hoa Kỳ
1)Hệ thống phát tuyến đơn.
Thông thường hệ thống phát tuyến nhận điện năng tại các trạm biến áp hai pha

thông dụng và các mức điện áp thấp đến mức độ sử dụng. Trong các trường hợp, khách
hàng tiếp nhận cung cấp từ hệ thống sơ cấp gồm một dao cách ly sơ cấp và máy biến áp
thứ cấp điện áp thấp có bảng chuyển mạch hoặc cơ cấu đóng cắt, các thiết bị có thể được
kết nối từ một máy cắt sơ cấp riêng biệt, máy biến áp riêng biệt và cơ cấu đóng cắt điện
áp thấp riêng biệt hoặc là các bộ chuyển mạch. Các thiết bị có thể được kết nối trong
khuôn của một ngõ ra định vị của máy biến áp với cơ cấu cắt bằng cầu chì bên trong sơ
cấp và thứ cấp cung cấp một ngõ vào cho bộ chuyển mạch.
Một phương án khác là sẽ có một tổ máy phụ tại trạm biến áp nơi mà có cầu chì
đóng cắt phía sơ cấp, máy biến áp và cơ cấu đóng cắt thứ cấp hoặc bộ chuyển mạch được
thiết kế và lắp đặt liện kết cùng với một cơ cấu đóng cắt.
Trong hầu hết các trường hợp ở đây tính đa dụng riêng có của thiết bị sơ cấp, máy
biến áp, được cung cấp bởi khách hàng tại điện áp sử dụng và các thiết bị phục vụ thích
hợp cho một điện áp thấp, cho máy cắt phân phối hoặc bộ chuyển mạch.
Các mạch cung cấp điện áp thấp chạy từ máy cắt hoặc bộ chuyển mạch hệ thống
tới bảng phân phối nơi định vị trí các tải tương ứng như được trình bày trong hình 1.
Dây nối đất được nối với máy cắt hoặc bộ chuyển mạch thông qua CB hoặc bộ
bảo vệ quá dòng. Giá trị nhỏ của dòng điện được sử dụng một cách tương đối trong phân
phối điện năng cho tải từ máy cắt hoặc bộ chuyển mạch lắp ráp.
Các tải được cung cấp từ một nguồn đơn, có đầy đủ ưu điểm của các loại tải khác
nhau. Kiểu của nó có thể giảm thiểu dung lượng của máy biến áp được lắp đặt. Tuy
nhiên, tính ổn định điện áp và hiệu quả của hệ thống này có thể ít hơn bởi vì dây dẫn điện
áp thấp và nguồn đơn .Chi phí của mạch đi dây dẫn điện áp thấp và liên kết với các CB
cao khi dây dẫn dài và phụ tải đỉnh nhỏ hơn 1000KVA.
Một sự cố ở cuộn thứ cấp điện áp thấp hoặc trong nguồn máy biến áp sẽ ngắt tất
cả các tải. Hệ thống có thể không khôi phục được cho tới khi có sự bảo dưỡng. Một sự cố
ở dây dẫn mạch điện áp thấp sẽ cắt tất cả các tải được cung cấp bởi đường dây đó.
Một điểm mới và được cải tiến từ quy định của hệ thống phân phối điện năng hệ
thống phát tuyến đơn tại điện áp sơ cấp. Điện áp được chia bậc xuống tới bậc sử dụng
trong nhiều diện tích chịu tải trong các công trình đặc trưng thông qua cuộn thứ cấp máy
biến áp của trạm biến áp. Máy biến áp luôn luôn được kết nối liên đới với đường dây tải

thông qua một CB, như được trình bày trong hình 1A. Thứ cấp nối đất của trạm biến áp
được kết hợp với thành phần ba pha, máy biến áp được lấp đầy bằng chất lỏng hoặc được
giải nhiệt bằng gió, kết nối nguyên vẹn với cầu chì tự rơi phía sơ cấp, và máy cắt điện áp
thấp hoặc bộ chuyển mạch với CB hoặc bộ ngắt mạch bằng cầu chì.các mạch được nối
với tải từ trạm biến áp điện áp thấp.
Nối đất máy biến áp được định vị trong một khu vực tải đặc trưng, nó phải có đủ
dung lượng để truyền tải phụ tải đỉnh của khu vực đó. Bởi vậy, nếu có sự hiện hành của
nhiều tải khu vực, thì hệ thống mạch vòng sơ cấp cần được thay đổi cho dung lượng máy
biến áp lớn hơn mẫu chuẩn của hệ thống mạch vòng sơ cấp. Tuy nhiên, bởi vì điện năng
được phân phối cho từng khu vực tải tại điện áp sơ cấp, tổn thất bị giảm, điện áp điều
chỉnh được cải thiện, chi phí đường dây của mạch sẻ giảm mạnh, và CB điện áp thấp lớn
trên đường dây được loại trừ.trong nhiều trường hợp khả năng cắt của CB tải bị giảm.
Cải tiến mới này của hệ thống phát tuyến đơn sẽ làm giảm vốn đầu tư ban đầu
ứng với mỗi loại hệ thống phân phối sơ cấp của các tòa nhà có phụ tải đỉnh dưới
Trang 8


Thiết Kế Lắp Đặt Điện Theo Tiêu Chuẩn Hoa Kỳ
1000KVA. Một sự cố trên một mạch đường dây sơ cấp hoặc trong một máy biến áp sẽ
gây ra sự cắt điện cho một khu vực tải thứ cấp bởi đường dây hoặc máy biến áp. Trong
các trường hợp khi một đường dẫn sơ cấp bị sự cố hoặc cắt điện một khu vực, khu vực đó
sẻ bị gián đoạn tất cả các tải cho tới khi sự cố được loại trừ.
Giá trị suy giảm của máy biến áp trên đường dây sơ cấp bởi tổng hợp của các
mạch dây sơ cấp sẽ được cải tạo bởi tính mềm dẻo và sự liên tục cung cấp điện của hệ
thống này; cuối cùng sơ cấp sẽ có một cấp biến áp trên mạch đường dây. Tất nhiện ở Việt
Nam các hệ thống sẽ gia tăng nhưng sẽ giảm thiểu quy mô của một lần cắt điện từ một
máy biến áp hoặc sự cố đường dây sơ cấp.
Sơ cấp được kết nối từ thứ cấp trạm biến áp này tới thứ cấp trạm biến áp kế tiếp
có thể được làm bởi hai cực gắn dây được trình bày trên thiết bị đóng cắt sơ cấp trạm
biến áp hoặc được làm với kết nối có thể tách rời trong kiểm tra hoặc mọi vị trí.

Tùy thuộc vào công suất tải kết nối với mạch sơ cấp nối đất và nếu không có yêu
cầu bảo vệ sự cố chạm đất cho đường dây sơ cấp và cho máy biến áp kết nối với đường
dây hoặc thanh góp, để đóng cắt đường dây thanh góp sơ cấp có thể chọn cầu chì. Nó sẽ
làm giảm đáng kể chi phí, nhưng ngoài ra làm giảm cấp dây dẫn và thiết bị bảo vệ. Vì thế
một sự cố ngắn mạch hoặc xảy ra chế độ quá tải, thời gian tác động sẽ gia tăng đáng kể
và chí phí sẽ tăng tỉ lệ với số lần sự cố và cần phải thay thế cầu chì là nhược điểm điển
hình. Ngoài ra, nên sử dụng một cầu chì sơ cấp để ngắt mạch, khi tải thứ cấp có thể là tải
một pha, động cơ điện áp thấp.
Một cách khác để làm giảm chi phí là có thể loại bỏ hoàn toàn máy cắt đường dây
sơ cấp, và dùng một máy cắt thanh cái sơ cấp một pha hoặc dùng cầu chì bảo vệ cho
mạch đường dây sơ cấp với tất cả các cuộn thứ cấp trạm biến áp được cấp từ mạch này.
Mạch hệ thống này có thể làm giảm tối đa vốn đầu tư thiết bị ban đầu nhưng độ an toàn
của hệ thống có thể giảm mạnh khi có một sự cố một pha trong phạm vi của dây dẫn sơ
cấp và sẽ là nguyên nhân mất điện cho toàn bộ tải của công trình.
2)Hệ thống mạch vòng sơ cấp-hệ thống phát tuyến thứ cấp.
Thành phần của hệ thống gồm một hoặc nhiều vòng sơ cấp với hai hoặc nhiều
hơn các biến áp kết nối trên vòng.hệ thống này thì đặc biệt có ích khi mạng có những
chức năng hữu ích được trình bày trong hình 2. Mạch vòng sơ cấp nối đất được điều
khiển bởi dao cách ly phân đoạn mạch vòng được mở ra để ngăn cản sự vận hành song
song của các nguồn.khi thứ cấp của máy biến áp được sử dụng, mỗi máy biến áp có một
đôi (2 máy cắt tải với nhánh kết nối tải) máy cắt phân đoạn và cầu chì tải sơ cấp như
được thể hiện trong hình 2A.
Khi dùng bệ đỡ định vị khoanh vùng máy biến áp, chúng có sự xếp đặt với mạch
vòng cung cấp được nhúng trong dầu để điều khiển dao cách ly phân đoạn và giảm dòng
giới hạn cho cầu chì như được trình bày trong hình 2B bởi sự hoạt động tương ứng của
các máy cắt phân đoạn. Nó có thể ngắt điện nhiều bộ phận của dây dẫn mạch vòng từ
phần còn lại của hệ thống. Tóm lại, do máy cắt sơ cấp máy biến áp mở (hoặc sự loại bỏ
tải bởi cầu chì tự rơi đặt trên bệ đỡ định vị máy biến áp). Nó có thể ngắt kết nố máy biến
áp ra khỏi mạch vòng.
Sơ đồ có một khóa liên động khi bình thường sẽ làm cho người ta không đóng tất

cả các phân đoạn trong mạch vòng. Mỗi dao cách ly phân đoạn mạch vòng sơ cấp và máy
cắt đường dây của mạch vòng sẽ được ăn khớp với nhau khi đồng thời ngắt chúng đòi hỏi
một cái khóa ( giúp đỡ cố định bộ chuyển mạch hoặc ngắt mạch khi mạch hở) và mỗi một

Trang 9


Thiết Kế Lắp Đặt Điện Theo Tiêu Chuẩn Hoa Kỳ
khóa sẽ được trang bị một số lượng khóa liên kết hình trụ . Một khóa an toàn bổ sung
được lắp đặt để ngăn chặn ở dưới thiết bị giám sát định tính.
Tóm lại, hai máy cắt thanh cái sơ cấp được đóng bình thường và máy cắt ghép sơ
cấp được mở bình thường là đặc tính cơ học hoặc được khớp với ngành điện để ngăn cản
việc đấu song song đồng thới hai nguồn. Khi tổng chi phí nhỏ, một sơ đồ tự động có thể
tổng hợp giữa hai máy cắt thanh cái và máy cát liên kết. Thông thường nó tốn nhiều thời
gian cắt điện hơn khi có sự cố, sơ đồ đọc và ghi tự động sẽ làm cho điện năng cung cấp bị
giảm do thời gian cắt điện.
Hệ thống này trong hình 2 nằm ngoài phạm vi giảm chi phí trang thiết bị của hình
1, nhưng thông thường độ an toàn giảm và sự phục hồi cung cấp nhanh khi 1) một sự cố
cắt điện thiết thực xảy ra, 2)xảy ra một sự cố trên đường dây sơ cấp hoặc 3) xảy ra một sự
cố ở máy biến áp hoặc sự cố quá tải.
Nên để sự cố cắt điện xẩy ra trên một dây, máy cắt thanh cái sơ cấp liên đới có thể
mở và khi đó máy cắt liên kết sẽ được đóng bằng tay hoặc thông qua một sơ đồ đọc và
ghi tự động.
Khi xuất hiện một sự cố ở đường dây sơ cấp, máy cắt liên kết mạch vòng và
đường dây sẽ mở và làm gián đoạn sự cung cấp cho tất cả các tải cho tới khi máy cắt tải
mạch vòng sơ cấp được mở bình thường (một phần đặc trưng của tải). Các bộ phận giới
hạn của cáp sơ cấp sẽ bị sự cố, khi dao cách ly phân đoạn mạch vòng ở trên đường nối
đất của sự cố dây dẫn có thể mở, dao cách ly phân đoạn mạch vòng sẽ bị hở một phần khi
đóng lại và việc cung cấp sẽ được khôi phục lại cho tất cả sơ cấp trạm biến áp cho tới khi
chỗ dây dẫn bị sự cố được thay thế. Nếu xảy ra sự cố ngắn mạch trong một chiều của dây

dẫn trên nhánh tải của một máy cắt nhánh mạch vòng, máy cắt nhánh mạch vòng có thể
mở lại trước khi tác động và dao cách ly phân đoạn mạch vòng các nhánh tải kế tiếp sẽ
được mở ra bình thường khi dây dẫn sự cố đã được cách ly và loại trừ. Chú thích dưới
dây dẫn này, tất cả thứ cấp máy biến áp có thể được cung cấp thông qua máy cắt đường
dây mạch vòng, và tất cả dây dẫn xung quanh mạch vòng nên có kích thước tải được
nguyên vẹn các tải của mạch vòng. Việc tăng số lượng của mạch vòng sơ cấp (hai mạch
vòng như trong hình 2) sẽ làm giảm phạm vi cắt điện từ sự cố dây dẫn, nhưng sẽ làm gia
tăng vốn đầu tư cho hệ thống.

Trang 10


Thiết Kế Lắp Đặt Điện Theo Tiêu Chuẩn Hoa Kỳ

Khi một máy biến áp bị sự cố hoặc xuất hiện sự quá tải, cầu chì sơ cấp máy biến
áp sẽ ngắt mạch, và khi đó máy cắt sơ cấp máy biến áp sẽ được mở bình thường, tách rời
máy biến áp khỏi mạch vòng, và tất cả các tải còn lại ở thứ cấp trạm biến áp không bị ảnh
hưởng.
Một hệ thống mạch vòng sơ cấp chuẩn thì có một máy cắt cho một pha của đường
dây sơ cấp kết nối cùng với hai dao cách ly đường dây mạch vòng mà trong chỗ ngoặc
cung cấp cho mạch vòng như trong hình 2C. Hệ thống này đạt chuẩn vì mạch vòng có thể
mở khi bình thường với một dao cách ly phân đoạn mạch vòng mở được mô tả bên trên
hoặc với tất cả dao cách ly phân đoạn mạch vòng đóng. Nếu xảy ra sự cố trong hệ thống
mạch vòng sơ cấp tiêu chuẩn, máy cắt đơn đường dây và mạch vòng sẽ nhả, và tải thứ
cấp sẽ mất cho tới khi dây dẫn bị sự cố được tìm thấy và loại trừ khỏi mạch vòng bởi dao
cách ly phân đoạn mạch vòng tương ứng mở ra và sau đó máy cắt tự động đóng lại.
3).Hệ thống chọn lọc sơ cấp-hệ thống phát tuyến thứ cấp
Chọn lọc sơ cấp-phát tuyến thứ cấp, được trình bày trong hình 3. Sự khác biệt từ
sự mô tả vừa qua của nó là sử dụng ít nhất hai mạch đường dây sơ cấp trong mặt bằng
chịu tải. Nó được thiết kế sao cho khi một mạch sơ cấp không có khả năng cung cấp,

đường dây còn lại hoặc đường dây có khả năng tải đủ dung lượng cung cấp cho toàn bộ
tải. Một phần máy biến áp của hai đường dây khi bình thường sẽ được kết nối với đất.
Khi có một sự cố xảy ra ở trên một đường dây sơ cấp, phần còn lại của tải trong tòa nhà
sẽ bị giảm.
Hai cầu chì tự rơi được trình bày như trong hình 3 và một bộ phận trong hình 3A
là sự lựa chọn bình thường của hệ thống này. Thành phần đôi cầu chì tự rơi nối đất của 2
máy cắt tải 3 cực dao cách ly đất đặt trong kết cấu riêng biệt, được kết nối bởi đường
Trang 11


Thiết Kế Lắp Đặt Điện Theo Tiêu Chuẩn Hoa Kỳ
truyền chính ở bên tải. Điển hình là máy cắt tải được đóng gần nhất qua máy biến áp bao
gồm: một bộ cầu chì. Máy khóa liên động lắp ráp cùng với dao cách ly cả hai có thể
không đóng trong một vài trường hợp (ngăn cản sự vận hành song song) và khóa liên
động cấu tạo từ dao cách ly hoặc bộ cầu chì không thể đạt được trừ khi dao cách ly mở.
Một sự biến đổi khi bố trí dao cách ly đôi, một máy cắt lựa chọn không tải liên
khóa cơ khí với một tải máy cắt cầu chì dao cách ly có thể được dùng như trong hình 3B,
máy cắt không tải là lựa chọn vật lý ở phía sau của tải máy cắt cầu chì dao cách ly. Như
vậy đòi hỏi duy nhất một kết cấu và một chi phí thấp và diện tích mặt bằng tiết kiệm hơn
hai lần diện tích bố trí. Máy cắt không tải có một khóa liên động cơ khí ngăn cản nó tác
động trừ khi máy cắt tải mở. Nhược điểm chính của dao cách ly lựa chọn là dây dẫn từ cả
hai mạch sẽ không cho phép tiết kiệm kết cấu. Ý nghĩa lớn nhất của hạn chế này là dây
cáp nếu hai giá treo được lắp đặt như trong hình 3 và nên có sự chuyển đổi khi có một
sự cố ở dây dẫn sơ cấp cả hai đường dây có thể được ngắt nguồn bởi sự thay đổi của sự
cố đường dây.
Trong hình 3 khi xảy ra sự cố ở trên một đường dây sơ cấp thì máy cắt được ghép
với đường dây mở, và máy biến áp bình thường cung cấp cho đường dây sự cố sẽ ngừng
cung cấp. Điều khiển bằng tay khi dao cách ly sơ cấp nối đất có sự cố pha phải mở và sau
đó dao cách ly sơ cấp luân chuyển và có thể đóng kết nối máy biến áp với đường dây còn
lại, như thế có thể phục hồi sự cung cấp cho tất cả các tải. Chú ý rằng nối đất của dây dẫn

trong mạch sơ cấp của đường dây A1 và B1 phải có kích cỡ sao cho tải tổng các tải bình
thường kết nối với A1 và B1. Việc định tỷ lệ đồng dạng của đường dây A2 và B2.v v là
yêu cầu nếu xảy ra sự cố trong một máy biến áp, cầu chì sơ cấp được ghép liên đới sẽ
ngắt và ngừng cấp điện cho khu vực tải được cung cấp bởi máy biến áp đó. Khu vực này
không thể khôi phục sự cấp điện như bình thường bởi sự cố máy biến áp cho tới khi máy
biến áp được sửa chữa hoặc thay thế.

Trang 12


Thiết Kế Lắp Đặt Điện Theo Tiêu Chuẩn Hoa Kỳ
Chi phí của hệ thống sơ cấp lựa chọn-phát tuyến thứ cấp thì lớn hơn chi phí của
mạng mạch vòng sơ cấp của hình 1 bởi vì chi phí cho tổng các máy cắt thanh cái sơ cấp,
máy cắt liên đới, hai nguồn, sự tăng lên về số lượng của máy cắt đường dây, sử dụng của
việc ghép đôi hai sơ cấp hoặc dao cách ly lựa chọn, và sự đòi hỏi dây cáp đường dây sơ
cấp lớn hơn.ích lợi được suy ra từ sự suy giảm giá trị của tải khi một đường dây sơ cấp
bị sự cố, sự phục hồi nhanh của khu vực tất cả hoặc một phần tải, có thể có khoảng cách
lớn hơn về chi phi đầu tư. Có hai nguồn cấp phát khi ở chế độ bình thường hoặc chuyển
đổi tự động của hai máy cắt thanh cái sơ cấp và máy cắt liên kết nên có một nguồn không
sử dụng. Hệ thống lựa chọn sơ cấp -mạch vòng thứ cấp, tuy nhiên có thể giảm thiểu chi
phí hoặc giảm chi phí lớn hơn một hệ thống mạch vòng sơ cấp-phát tuyến thứ cấp của
hình 2 tùy theo vị trí vật lý của máy biến áp khoảng thời gian có thể so sánh được sẽ giảm
xuống và độ an toàn. Chi phí đầu tư của dây dẫn cho hai loại hệ thống có thể lớn phụ
thuộc vào sự định vị của máy biến áp và tải trong công trình và lớn hơn hiệu số chi phí
thiết bị dao cách ly sơ cấp giữa hai hệ thống.
4) Hệ thống hai nguồn sơ cấp-chọn lọc thứ cấp
Hệ thống này sử dụng nguyên lý nhân đôi nguồn từ cung cấp điện năng điểm tận
dụng hai máy cắt thanh cái sơ cấp và một máy cắt liên đới sơ cấp.hai máy cắt thanh cái sơ
cấp và máy cắt liên đới sơ cấp có thể hoạt động bình thường hoặc được ăn khớp với nhau
về điện để ngăn cản việc đóng tất cả 3 cái trong cùng một thời gian và việc nối song song

của nguồn. Trong lúc tổn thất điện áp trên một nguồn, chuyển đổi bằng tay hoặc tự động
chuyển đổi luân phiên các nguồn có thể được sử dụng để khôi phục lại tất cả các tải sơ
cấp.
Thứ cấp nối đất máy biến áp được bố trí điển hình là trạm biến áp hai nguồn như
trong hình 4. Hai máy cắt thanh cái sơ cấp và máy cắt liên đới thứ cấp của trạm biến áp
nối đất lại được liên kết bằng cơ học hoặc bằng khóa liên kết để ngăn cản sự làm việc
đồng thời. Trong lúc có sự tổn thất điện áp của nguồn thứ cấp trên một nhánh của bộ
chuyển đổi bằng tay hoặc tự động có thể được sử dụng chuyển đổi các tải trên nhánh đó.
Như vậy sẽ khôi phục cung cấp điện cho toàn bộ các tải.
Sự bố trí này cho phép sự phục hồi nhanh sự cung cấp cho tất cả tải khi một
đường dây sơ cấp hoặc một máy biến áp xảy ra sự cố làm mở thanh cái thứ cấp ghép liên
kết và đóng máy cắt thứ cấp ghép liên kết. Nếu sự tổn thất của điện áp thứ cấp xuất hiện
bởi sự cố trên một đường dây sơ cấp với máy cắt đường dây sơ cấp ghép liên đới mở ra,
khi đó tất cả các tải thứ cấp được cung cấp bình thường bởi đường dây bị sự cố có thể
được chuyển đổi ngược sang đường dây thứ cấp. Để làm được điều này kích thước dây
dẫn đường dây sơ cấp phải tải được tải trên cả hai nhánh của tất cả các đường dây thứ
cấp. Nó cung cấp dưới chuyển đổi thứ cấp dự phòng.nếu có sự tổn thất điện áp đáng kể
khi có sự hư hỏng của một trong các máy biến áp trong trạm biến áp nhiều nguồn, khi đó
cầu chì sơ cấp mắc liên kết sẽ cắt máy biến áp bị hỏng ra khỏi lưới cung cấp, và sau đó
các tải thứ cấp lúc bình thường được cung cấp bởi máy biến áp bị sự cố có thể được
chuyển đổi sang một máy biến áp khác.

Trang 13


Thiết Kế Lắp Đặt Điện Theo Tiêu Chuẩn Hoa Kỳ

Nơi đặt dây dẫn dự phòng,trong máy biến áp cung cấp của trạm biến áp hai nguồn
có thể có dung lượng cung cấp đủ cho các tải của cả hai nhánh của máy cắt liên đới. Vì
nguyên nhân này mà máy biến áp được sử dụng trong ứng dụng này có công suất định

mức bằng với nhánh nối đất của trạm biến áp hai nguồn và sự vận hành bình thường của
tải lớn nhất trong máy biến áp nối đất điển hình là 2/3 công suất định mức.điển hình của
loại máy biến áp này là lắp đặt với cơ cấu làm lạnh bằng gió nhiệt độ bình thường sẽ thấp
hơn dây dẫn dự phòng. Chúng có thể tải lượng lớn các tải trong thời gian kéo dài trên cả
hai nhánh của máy cắt liên kết thứ cấp. Bởi vì sự dự trữ dung lượng của máy biến áp, mà
điện áp cung cấp có thể được điều chỉnh bởi hệ thống trạm biến áp hai nguồn khi dây dẫn
làm việc bình thường thì tốt hơn các hệ thống trình bày trước đây.
Sự bố trí của trạm biến áp hai nguồn điện áp có thể sử dụng trong việc liên kết
nhiều hệ thống cung cấp đã thảo luận bao gồm hai nguồn sơ cấp. Mặc dù không được
khuyến cáo, nếu được thừa nhận tính hữu ích, sự chuyển đổi tức thời của tải khi phục hồi
nguồn có thể được đóng chuyển tiếp (hệ thống khóa an toàn đối song song có thể bị phá
hủy) cho sơ cấp hoặc hệ thống thứ cấp. Ở chế độ này, tất cả các thiết bị sẽ bị gián đoạn và
giá trị tức thời định mức thích ứng với giá trị dòng sự cố từ cả hai nguồn.
Trạm biến áp hai nguồn được trang bị cho hệ thống có sự chú ý tới sự cố chạm đất
đặc biệt trung tính nối đất máy biến áp và khi vận hành thiết bị nên quan sát “nối đất và
bảo vệ sự cố chạm đất”. Ở nơi có hai trạm biến áp một cấp được kết nối cùng với dây dẫn
liên kết bên ngoài, nó được giới thiệu cùng với một máy cắt liên kết được trang bị tại
điểm nối đất của dây dẫn liên kết.
5)Hệ thống kết nối điểm đơn.
Hệ thống kết nối thứ cấp là hệ thống được sử dụng trong nhiều năm để phân phối
điện năng có mật độ cao, khu buôn bán kinh doanh của các thành phố, luôn luôn hình
thành đường dây đa năng. Biến thể của hệ thống loại này được áp dụng cung cấp cho tải
ở các tòa nhà.
Ưu điểm cơ bản của hệ thống kết nối thứ cấp là tính liên tục cung cấp điện, không
có sự cố đơn ở bất kỳ nơi đâu trên sơ cấp hệ thống sẽ làm gián đoạn cung cấp cho các hệ
thống tải. Phần nhiều các sự cố chỉ gây gián đoạn cung cấp cho một vài tải. Một ưu điểm
khác đáng chú ý được đưa ra là sự chuyển dịch mềm dẻo của hệ thống kết nối và dây dẫn
nối đất tải sẽ làm giảm chi phí và giảm thiểu sự gián đoạn cung cấp cho tải trong kết nối.
Bổ sung cho sự mềm dẻo và liên tục cung cấp, hệ thống kết nối thứ cấp cung cấp đều đặn
Trang 14

Thiết Kế Lắp Đặt Điện Theo Tiêu Chuẩn Hoa Kỳ
và điều tiết điện áp tốt, và nó nâng cao hiệu quả của vật liệu làm giảm chi phí tổn hao của
hệ thống.
Điểm cơ bản thứ 3 là hiệu số giữa hệ thống kết nối và hệ thống phát tuyến sơ cấp
là ưu điểm nổi bật của kết nối. Thứ nhất, một dây dẫn sẽ kết nối từ bộ phận bảo vệ kết nối
đến đầu dây ra thứ cấp trên bề mặt của máy biến áp kết nối, hoặc bổ sung từ máy cắt
thanh cái thứ cấp, như được trình bày trong hình 5. Ngoài ra, các thứ cấp của máy biến áp
trong chuẩn đang xét sẽ được kết nối với nhau bởi thiết bị đóng cắt hoặc một đường dây
từ các tải là máy chủ của mạch phát tuyến đường dây. Tóm lại, cung cấp sơ cấp có đủ
dung lượng cho tổng trọn vẹn các tải trong tòa nhà nếu có quá tải khi một vài đường dây
sơ cấp không cung cấp.

Một dây dẫn kết nối được thiết kế đặc biệt cùng với một máy cắt khí nén có công
suất cao, tác động đóng lại với cơ cấu chịu tải của động cơ điện hoặc cơ cấu khởi động
của động cơ, với một kết nối rơle điều khiển tình trạng bảo vệ (nhả hoặc đóng). Kết nối
rơle luôn luôn là một bộ xử lý bán dẫn dựa trên các bộ phận đã được tích hợp trong vỏ
bảo vệ các mà đặc trưng cho sự tự động đóng của bộ phận bảo vệ khi máy biến áp ghép
liên kết ở chế độ cung cấp nguồn điện áp cho tải kết nối thứ cấp và tự động mở bộ phận
bảo vệ khi luồng công suất từ thứ cấp tới máy biến áp kết nối. Mục đích của bộ phận bảo
vệ kết nối là bảo vệ tính nhất quán điện áp của đường kết nối và phục vụ tải từ máy biến
áp dự phòng và sự cố đường dây sơ cấp bởi sự ngắt kết nối nhanh tránh hư hỏng đường
dây máy biến áp đôi từ kết nối khi xảy ra sự nạp lại.
Hệ thống kết nối đơn giống với hệ thống thứ cấp phát tuyến chọn lọc ở chỗ các
tải được cung cấp từ hai nguồn trở lên hoặc các đường dây sơ cấp trông qua hai hoặc
nhiều hơn hai máy biến áp. Trong hệ thông kết nối, máy biến áp kết nối thông qua bộ
phận bảo vệ kết nối tới một đường dây chính duy nhất, như được trình bày trong hình 5.
từ cái đó tải được cung cấp.các máy biến áp được kết nối đồng thời, một đường dây sơ
cấp hoặc một máy biến áp bị sự cố cũng không gây ra sự gián đoạn cung cấp cho tải.máy

biến áp đồng thời cung cấp cho tất cả các đường tải sẻ chịu được dòng tải khi bình
thường ,dòng tải này bằng dòng tải của máy biến áp riêng cung cấp cho một trạm biến áp
trong hệ thống thứ cấp phát tuyến chọn lọc là khó đạt được. Nhiệm vụ đóng cắt được đặt
lên máy cắt đi ra đường dây trong kết nối sẻ lớn hơn với hệ thống kết nối điểm đơn.
Kích thước và giá trị tối ưu của đường dây sơ cấp có thể sử dụng trong mạng kết
nối điểm đơn bởi vì sự tổn thất trên các đường dây sơ cấp và trên máy biến áp liên kết sẽ
không bằng sự tổn thất trên các tải trong một thời điểm tức thời.thông tường người ta
không quan tâm tới dung lượng dự trữ cung cấp trong hệ thống kết nối, để tiết kiệm chi
Trang 15


Thiết Kế Lắp Đặt Điện Theo Tiêu Chuẩn Hoa Kỳ
phí dao cách ly sơ cấp và dao cách ly thứ cấp thường được so sánh tính hiệu quả với hệ
thống phát tuyến trong khi thiết kế với dung lượng dự trữ như nhau.cái này xuất hiện
trong hệ thống phát tuyến bởi vì đường dây lớn hơn thường được sử dụng trong việc làm
giảm độ lớn của việc cắt điện khi xảy ra sự cố ở sơ cấp.
Trong kết nối đơn, khi xuất hiện một sự cố trên đường dây sơ cấp hoặc trong một
máy biến áp, sự cố được cách ly khởi hệ thống thông qua bộ tác động tự động của máy
cắt đường dây sơ cấp và của bộ bảo vệ kết nối mắc lên kết với mạch sơ cấp. Tính năng
này sẽ làm cho không gián đoạn cung cấp cho bất cứ tải nào. Trước hết cần thiết cho sự
phục hồi, hệ thống có thể khôi phục lại bình thường chế độ vận hành bởi việc đóng máy
cắt đường dây sơ cấp. Tất cả bộ bảo vệ kết nối được liên đới với đường dây sẽ tự động
đóng lại.
Mục đích chính của việc đường trục kết nối liên kết được đóng lại bình thường là
việc cung cấp phân chia cho tải và một sự điều chỉnh của mạch tải cho cung cấp sơ cấp
và máy biến áp bất chấp chế độ của thiết bị sơ cấp.ngoài ra, cung cấp liên đới là nột biện
pháp để cô lập và phân đoạn sự cố nối đất trong phạm vi của dao cách ly đường kết nối
chính, bằng cách ấy sẻ tiết kiệm được một phần tải khỏi việc ngừng cung cấp, để diễn ra
hoạt động hiệu chỉnh lại một phần sự cố.
Việc sử dụng hệ thống kết nối đơn cung cấp cho khách hàng với nhiều ưu điểm.

Thứ nhất, họ sẽ tiết kiệm được dung lượng máy biến áp.kết nối đơn cho phép máy biến
áp chạy đủ tải dưới mọi chế độ. Ngoài ra, hệ thống kết nối giảm hiệu suất tổn hao và cải
thiện lớn về chế độ điện áp. Sự điều chỉnh điện áp trong hệ thống kết nối gồm cả chiếu
sáng và công suất sẽ được đáp ứng từ việc tiết kiệm đường tải chính.nhiều động cơ lớn có
thể khởi động cùng lúc hơn hện thống phát tuyến đơn. Nó sẽ đạt hiệu quả với động cơ
điều khiển rút gọn và cho phép sử dụng tương đối nhiều các động cơ điện áp thấp với thí
nghiệm điều khiển.cuối cùng, hệ thống kết nối cung cấp một mức độ lớn hơn về tính
mềm dẻo của hệ thống cho tất cả các tải trong tương lai; chúng có thể được kết nối với
đường dây chính kết nối điểm.
Hệ thống kết nối điểm là biện pháp tiết kiệm của các tòa nhà cái mà có mật độ tải
cao nằm trong một khu vực nhỏ, với một khoảng đáng phải cân nhắc giữa hai khu vực, và
tải chiếu sáng trong khoảng phân chia mật độ tải. Chúng thường được sử dụng trong các
bệnh viện,tòa cao ốc văn phòng, và các tòa nhà cơ quan nơi mà có yêu cầu cao về sự tin
cậy cung cấp điện là yêu cầu từ sự đa nguồn. Các thiết bị phát sinh thì không được
khuyến cáo sử dụng trong kết nối trừ khi bộ phận bảo vệ bình thường được mở và các
nguồn hoàn toàn không kết nối và được cách ly khỏi nguồn máy phát dự phòng. Hệ thống
kết nối điểm tiết kiệm nhất ở ba hay nhiều hơn đường dây sơ cấp khả dụng. Nó chủ yếu
cung cấp cho đường tải chính thông qua ba hoặc hơn các máy biến áp và sự giảm cáp dự
trữ và dung lượng máy biến áp dự trữ. Chúng cũng tiết kiệm khi so sánh với trạm biến áp
mà máy biến áp cấp nguồn đôi với máy cắt liên kết mở khi bình thường.
6)Thiết kế hệ thống phân phối trung áp.
a.Thanh dẫn đơn, hình 6A
Nguồn (cung cấp hoặc máy phát được kết nối với một thanh dẫn đơn. Tất cả các
đường dây được kết nối trên thanh dẫn. Máy phát điện được sử dụng ở phát sinh nhu cầu
sử dụng.
Cấu hình này là một hệ thống đơn công, tuy nhiên,sự mất điện của hệ thống
chiếm phần đa trong tổng sự cố mất điện.

Trang 16

Thiết Kế Lắp Đặt Điện Theo Tiêu Chuẩn Hoa Kỳ
Khi bình thường máy phát điện không sử dụng lượng cung cấp cho toàn bộ các
tải. Hệ thống được trang bị chuyển tiếp một cách đùng đắn với việc thả rơi tải, tự động
điều khiển điện áp tần số có thể duy trì một phần hoạt động của hệ thống. Chú ý rằng sự
bổ sung của máy cắt là điều cần thiết cho sự đóng cắt của thanh dẫn chính.

b)Thanh dẫn đơn với hai nguồn vạn năng , hình 6B
Cũng như thanh dẫn đơn, không kể đến hai nguồn vạn năng sẵn có. Hệ thống này
được điều khiển bình thường với máy cắt thanh cái cho một nguồn mở. Vào lúc có sự tổn
thất trong điều kiện vận hành bình thường thì bộ chuyển đổi máy cắt dự phòng thường hở
có thể đóng tự động hoặc bằng tay. Bộ tự động chuyển đổi được ưu tiên nhất là sự hồi
phục vận hành nhanh trong trạm tự động.
Việc chuyển lại chế độ bình thường có thể được đóng đối tượng chuyển đổi với sự
chấp nhận của nguồn đa năng. Việc đóng các bộ chuyển đổi tức thời (5-10 chu kỳ làm
việc) song song cả hai nguồn đa năng. Thận trọng khi đóng đồng thời song song hai
nguồn, dòng điện sự cố tức thời trong đường tải của thanh cái là tổng của các dòng điện
sự cố tức thời từ sự đóng góp của nguồn và sự cố động cơ. Nó sẽ dẫn đến hiện tượng
ngắn mạch đặc trưng của thanh cái, máy cắt đường dây và tất cả các thiết bị tải định mức
của sự gia tăng giá trị dòng sự cố. Nếu nguồn đòi hỏi mở bộ chuyển tiếp, sự ngắt mạch
của động cơ từ thanh cái có thể được bảo đảm bởi phương pháp thời gian trễ thích ứng
trong sự đóng lại cùng với sự giám sát của điện áp thanh dẫn và của pha với sự thận trọng
với điện áp nguồn.
Sơ đồ thanh cái này không ngăn ngừa được việc sử dụng đồng thời nhưng đòi hỏi
phải sử dụng với thiết bị tự động đồng bộ hóa tối tân và kiểm tra điều khiển đồng bộ, bổ
sung thêm việc sa thải tải được nói đến vừa qua, điều khiển tần số và điện áp tự động.
Sơ đồ này đắt hơn so với sơ đồ trong hình 6A, nhưng sự phục hồi cung cấp nhanh
hơn. Ngoài ra, sự mất nguồn là kết quả của sự mất điện cho đến khi chuyển mạch hoạt
động. Việc đòi hỏi phải mở rộng thanh dẫn chính hoặc bổ sung thêm máy cắt cho việc
đóng cắt thanh dẫn chính.

Nếu việc nối song song của các nguồn, làm đảo chiều dòng điện, làm đảo chiều
công suất, và bộ phận bảo vệ rơle tương ứng với yêu cầu hữu ích.

Trang 17


Thiết Kế Lắp Đặt Điện Theo Tiêu Chuẩn Hoa Kỳ
c)Đa nguồn với máy cắt liên kết, hình 6C và 6D
Sơ đồ này thì đồng dạng với sơ đồ B. Nó khác biệt đáng kể là khi bình thường
toàn bộ tải được hợp nhất với nguồn đôi bởi một máy cắt liên kết thường mở. Khi mất
điện hệ thống tải từ mất điện từ lưới tối đa là một nửa hệ thống. Việc đóng vào của máy
cắt liên kết có thể thực hiện bằng tay hoặc tự động. Các cách thức chuyển đổi của sơ đồ B
cũng được áp dụng cho sơ đồ này.

Nếu hệ thống phân phối mạch vòng hoặc hệ thống sơ cấp chọn lọc được sử dụng
cho tải, các thanh cái chính có thể được mởi rộng nếu thiếu sự đóng ngắt bởi đóng máy
cắt liên kết và bộ chuyển đổi tải trên thanh cái.
Hệ thống này thì đắt hơn hệ thống trong hình B. Hệ thống này tối thiểu phải có
hai thanh dẫn chính. Một ưu điểm khác là nếu các thanh dẫn chính được đấu song song
sẵn, thì nó không gia tăng dòng ngắt mạch điện dung của máy cắt mạch là yêu cầu của
các thanh dẫn chính là tổng cung cấp tức thời cho thanh dẫn chính bởi dao cách ly.
Trong hình 6D, việc đóng một máy cắt liên kết kế tiếp mở một máy cắt thanh cái
có thể được thực hiện bằng tay hoặc tự động. Tuy nhiên từ một đường dẫn chính có thể
được cung cấp bởi hai máy cắt liên kết và điều khiển sơ đồ nên được thiết kế sao cho có
sự chọn lọc.
Ba máy cắt liên kết cấp phát cho các thanh dẫn chính được cung cấp từ nguồn có
ích.
 Chú ý với sơ đồ 6B, 6C và 6D:
Nếu liên tục nối song song của các nguồn thì phải có kế hoạch chống dòng điện
ngược, công suất ngược và các rơle bảo vệ tương ứng nên được bổ sung. Khi có nguồn

đôi đấu song song, giá trị dòng điện sự cố trong đường tải của thanh cái chính là tổng của
giá trị dòng điện sự cố từ mỗi nguồn cộng với sự đóng góp của sự cố động cơ. Nó yêu
cầu các thanh cái phải được gia cố, máy cắt đường dây và tất cả các thiết bị trên nhánh tải
phải chịu được sự gia tăng của dòng điện ngược sự cố.
 Tổng hợp
Các sơ đồ trong hình căn cứ trên việc sử dụng dao cách ly bọc thép trung áp.sự
liên tục cung cấp đòi hởi từ hệ thống điện dẫn đến việc sử dụng hệ thống nguồn đơn là
không thực tế.

Trang 18


Thiết Kế Lắp Đặt Điện Theo Tiêu Chuẩn Hoa Kỳ
Trong thiết kế của hệ thống trung áp hiện đại người kỹ sư nên:
1) Thiết kế hệ thống đơn nếu có thể.
2) Cần phải giảm thiểu sự mất điện đến mức nhỏ nhất một phần của hệ thống nếu
có thể.
3) Biện pháp cung cấp cho sự mở rộng của hệ thống.
4) Hệ thống rơle tác động sự cố phải được phục hồi cung cấp và phải giảm mất
độ hư hỏng của nó với độ chọn lọc.
5) Định rõ và áp dụng tất cả thiết bị trong vòng chỉ tiêu định mức ban bố và các
chỉ tiêu thuộc về quốc gia cho các thiết bị và việc thi công nó.

B.Phân tích hệ thống.
I Phân Tích
Một chú ý cơ bản trong thiết kế của một hệ thống phân phối là đảm bảo rằng nó
cung cấp đầy đủ các yêu cầu đặc trưng của các loại tải khác nhau. Nó bao gồm các loại
tải ở điều kiện bình thường và điều kiện bất thường, phạm vị của thiết kế bảo vệ cho thiết
bị cung cấp và thiết bị máy móc của hệ thống trong việc ngừng cung cấp làm giảm thiểu
mật độ với lợi ích cao về kinh tế và bản thiết kế cơ khí.

Dưới điều kiện bình thường, các chỉ tiêu kỹ thuất quan trọng bao gồm sự biến
dạng điện áp, tổn hao, dòng tải, tác động của khởi động động cơ, sự liên tục cung cấp và
độ an toàn. Vấn đề cơ bản cần chú ý ở điều kiện sự cố là thiết bị bảo vệ, cách ly sự cố và
sự liên tục cung cấp. Sau khi lập kế hoạch sơ bộ, trước hết phải lựa chọn thiết bị phân
phối, một vài hệ thống cung cấp nên được phân tích và đánh giá bao gồm hai chỉ tiêu
kinh tế và kỹ thuật. Giai đoạn tiếp theo nếu loại hệ thống hoặc mức độ tính phức tạp, nó
có thể thích hợp cung cấp một cách toàn diện các đặc điểm của hệ thống dưới điều kiện
bình thường và bất thường hay không.
Các chương trình máy tính cơ bản cần học dùng cho việc thiết kế hệ thống bao
gồm:
Tính toán dòng điện sự cố ngắn mạch ba pha và pha với đất và trở kháng hệ
thống.
Tính toán công suất bất đối xứng dòng điện sự cố dựa trên X/R độ.
Phối hợp các thiết bị bảo vệ-xác định chỉ số và mức điều chỉnh của trị số trung
bình điện áp bảo vệ của rơ le và cầu chì, và sự phối hợp lựa chọn điện áp thấp của máy
cắt và cầu chì.
Dòng tải mô phỏng điều kiện tải làm việc bình thường của điện áp hệ thống, hệ số
công suất, pha và tải máy biến áp.
Khởi động động cơ-xác định điện áp hệ thống và momen xoắn động cơ khi động
cơ lớn khởi động.
Cách tính toán ngắn mạch xác định dòng sự cố tức thời cho máy cắt hạ áp và công
suất cầu chì và gia cố thanh dẫn chính tại những điểm được chọn trong hệ thống và ngoài
ra phải xác định ảnh hưởng lên hệ thống sau khi loại bỏ pha tương ứng khi máy cắt tác
động hoặc kế hoạch cắt điện. với việc sử dụng chương trình máy tính có thể xác định
dòng sự cố tại các thanh dẫn chính, trong mọi pha của nguồn kết nối tới thanh dẫn chính
bị sự cố, hoặc giữa nó và mọi thanh dẫn chính lân cận, hoặc giữa nó với một và hai thanh
dẫn liên kết, hoặc dòng điện trong tất cả các pha hoặc nguồn trong hệ thống.kết quả của
việc tính toán cho phép có một cái nhìn lạc quan về việc cung cấp cho tải một cách đúng
đắn trong việc áp dụng các thiết bị phân phối với việc tính toán các giưới hạn.
Trang 19

Thiết Kế Lắp Đặt Điện Theo Tiêu Chuẩn Hoa Kỳ
II.KHÁI QUÁT-DÒNG NGẮN MẠCH
Tổng giá trị dòng ngắn mạch trong sự cố ngắn mạch được xác định bởi dung
lượng của điện áp nguồn hệ thống và trở kháng của hệ thống, bao gồm cả sự cố. Thành
phần điện áp nguồn là tổng nguồn cung cấp năng lượng (mạch đường dây hoặc máy phát
tại chỗ) cho tất cả máy chuyển động quay kết nối với hệ thống tại thời điểm xẩy ra sự cố.
Sự cố có thể không tạo hồ quang hoặc sự cố tia sét. Trong một sự cố phóng hồ quang,
một phần của điện áp mạch được sử dụng trong sự cố và tổng dòng điện đến mức độ nào
đó sẽ nhỏ hơn sự cố tia sét, sau cùng là chế độ xấu nhất của giá trị tìm được trong cách
tính sự cố.

Về cơ bản, dòng điện sự cố ngắn mạch được xác định bởi định luật Ohm trừ khi
trở kháng không phải là hằng số mà bao hàm một vài thành phần điện kháng trong hệ
thống. Ảnh hưởng của điện kháng trong một hệ thống là nguyên nhân gây ra dòng điện
ban đầu cao trong hệ thống và sau đó suy giảm theo hướng giá trị ổn định (định luật
Ohm). Thành phần dòng điện sự cố của một hàm mũ giảm thành phần dòng điện một
chiều được xếp chồng trong lúc giảm sút của dòng xoay chiều. Sự suy giảm của thành
phần DC và AC tùy thuộc vào mức độ của điện kháng điện trở (X,R) trong mạch. Nếu nó
có mức độ cao, khi khoảng cách xa dòng điện còn lại sẽ cao hơn so với giá trị ổn định
mà nó có thể đạt được cuối cùng.
Tổng của dòng điện sự cố là không đối xứng đặc biệt nói về trục thời gian bởi vì
sự ảnh hưởng của thành phần dòng điện một chiều, do đó gọi nó là dòng điện bất đối
xứng.thành phần DC phụ thuộc vào điểm trên dạng song điện áp tại nới sự cố bắt đầu.
Xem bảng A2 cho chỉ số nhân là liên hệ giữa giá trị bất đối xứng hiệu dụng và giá
trị đối xứng hiệu dụng của tổng dòng điện và giữa biên độ giá trị bất đối xứng và đối
xứng của tổng dòng.
Thành phần AC không phải là hằng số nếu máy hoạt động quay được kết nối với
hệ thống bởi vì trở kháng của thiết bị này không phải là hằng số. Sự biến thiên nhanh của

trở kháng động cơ và máy phát là dựa vào 3 chỉ tiêu sau:

Trang 20