Khóa luận thiêt kế cung cấp điện cho khu dân cư Nam Long

Đồ án cung cấp điện

GVHD: Nguyễn Văn Khấn



PHẦN A : CƠ SỞ LÝ THUYẾT
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN
1.1. Giới thiệu về công trình thiết kế.
1.1.1. Vị trí địa lý, diện tích đặc điểm của khu quy hoạch :
- Vị trí địa lí :
Khu dân cư Nam Long được xây dựng ở Phường Hưng Thạnh , Quận Cái Răng,
Thành Phố Cần Thơ. Nằm trên đại lộ Quang Trung, cùng hướng đi bệnh viện Hoàn
Mỹ Cữu Long.
- Diện tích :
Diện tích của khu dân cư Nam Long Cần Thơ là 234,725 m2.
- Đặc điểm của khu quy hoạch :
Khu dân cư Nam Long gồm có 12 dãy ( A,B,C,D,E,F,G,H,J ) với tổng số căn
nhà 541 hộ, bao gồm: 184 hộ gia đình có kinh tế giàu, 313 hộ gia đình có kinh tế khá,
chung cư có 44 hộ gia đình có kinh tế trung bình, 8 văn phòng công ty đại diện, 1 nhà
hàng, 1 cửa hàng bách hóa, 2 trường học, 2 câu lạc bộ TDTT.
1.1.2. Địa hình và hệ thống giao thông của khu quy hoạch :
- Địa Hình :
Địa hình của khu quy hoạch tương đối bằng phẳng do công trình đã trãi qua giai
đoạn san lắp mặt bằng.
- Hệ thống giao thông :
Khu vực này nằm trong lưới giao thông chính của khu dân cư hiệu hữu được
bao quanh bởi đường : Đường số 1A, 2A, 3A, 4A, 5A, 6A, 7A, 9A, 1B, 2B, 3B, 4B,
5B, 6B, 7B, 8B, 9B. Do đó rất thuận lợi cho việc di chuyển các phương tiện giao
thông vận tải phục vụ tốt cho nhu cầu sản xuất, đi lại của người dân.

1.2. Giới hạn đề tài :
Do kiến thức và thời gian có hạn nên nhóm thực hiện đề tài thiết kế cung cấp
điện cho nhóm 1 gồm các dãy A, B, C, E.

1


Đồ án cung cấp điện

GVHD: Nguyễn Văn Khấn



1.3. Giới thiệu đề tài:
Thiết kế cung cấp điện cho khu dân cư.
Đặc điểm :
Khu dân cư Nhóm 1 gồm có:
- Gồm 223 hộ cư dân sinh sống, 1 câu lạc bộ văn hóa TDTT I, đường nội
bộ.
- Dãy A : Gồm 41 hộ gia đình.
- Dãy B: 71 hộ gia đình.
- Dãy C: Có hai dãy tổng cộng 56 hộ gia đình.
- Dãy E: 24 hộ gia đình và 31 biệt thự.
1.4. Nội dung đề tài :
Nội dung đồ án bao gồm:
Phần A : Cơ sở lý thuyết
Chương 1 : Tổng quan
Chương 2 : Giới thiệu phương pháp tính toán phụ tải
Chương 3 : Phương pháp chọn máy biến áp và sơ đồ nối dây
Chương 4 : Chọn dây dẫn và các thiết bị bảo vệ đo lường

Chương 5 : Tính toán tổn thất công suất và điện áp
Chương 6: Tính toán ngắn mạch
Chương 7 : Bù công suất phản kháng
Chương 8 : Tính toán nối đất
Chương 9 : Thiết kế chiếu sáng
Chương 10 : Hoạch toán chi phí xây dựng
Phần B : Tính toán cụ thể cho khu dân cư
Chương 11 : Tính toán cụ thể cho khu dân cư Nam Long

2


Đồ án cung cấp điện

GVHD: Nguyễn Văn Khấn



CHƯƠNG 2
GIỚI THIỆU PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN PHỤ TẢI
2.1. Các đại lượng và hệ số tính toán thường gặp
2.1.1. Các đại lượng cơ bản.
2.1.1.1. Công suất định mức.
Công suất định mức của các thiết bị điện thường được nhà chế tạo ghi
sẵn trong lý lịch máy hoặc trên nhãn hiệu máy. Đối với động cơ, công suất định mức
ghi trên nhãn hiệu máy chính là công suất cơ trên trục động cơ.

Đứng về mặt cung cấp điện, chúng ta quan tâm tới công suất đầu vào
của động cơ gọi là công suất đặt. Công suất đặt được tính như sau:
Pđm = ηđc . Pđ

Trong đó:
Pđm : Công suất định mức của động cơ, kW;
Pđ : Công suất đặt của động cơ, kW;
ηđc :Hiệu suất định mức của động cơ.
Vì hiệu suất động cơ tương đối cao (đối với động cơ không đồng bộ
roto lồng sóc, ηđc =0,89 ÷ 0,95) nên để cho tính toán được đơn giản, người ta thường
cho phép bỏ qua hiệu suất, lúc này lấy:
Pđ ≈ Pđm
2.1.1.2.
Phụ tải trung bình 𝐩𝐭𝐛
Phụ tải trung bình là một đặc trưng tĩnh của phụ tải trong một khoảng
thời gian nào đó. Tổng phụ tải trung bình của các thiết bị cho ta căn cứ để đánh giá
giới hạn dưới của phụ tải tính toán. Trong thực tế phụ tải trung bình được tính toán
theo công thức sau:
ptb =

∆P
t

; qtb =

Trong đó:

3

∆Q
t

;

Đồ án cung cấp điện

GVHD: Nguyễn Văn Khấn



∆P, ∆Q: điện năng tiêu thụ trong khoảng thời gian khảo sát, Kw,
kVAr,
t: thời gian khảo sát , h.
Phụ tải trung bình của nhóm thiết bị được tính theo công thức sau:
Ptb = ∑ni=1 pi ; Q tb = ∑ni=1 qi
Biết phụ tải trung bình chúng ta có thể đánh giá được mức độ sử dụng thiết bị.
Phụ tải trung bình là một số liệu quan trọng để xác định phụ tải tính toán, tính tổn hao
điện năng. Thông thường phụ tải trung bình được xác định ứng với thời gian khảo sát
là một ca làm việc, một tháng hoặc một năm.
2.1.1.3. Công suất cực đại 𝐏𝐦𝐚𝐱
- Pmax dài hạn: là công suất cực đại diễn ra trong khoảng thời gian dài ( khoảng
5, 10 hoặc 30 phút).
- Pmax ngắn hạn : là công suất cực đại diễn ra trong khoảng thời gian ngắn (
khoảng 1,2 giây).
2.1.1.4. Công suất tính toán
- Công suất tính toán Ptt là công suất giả thiết lâu dài không đổi, tương đương
với công suất thực tế biến đổi gây ra cùng một hiệu ứng trên dây dẫn và thiết bị điện.
- Quan hệ giữa công suất tính toán với các công suất khác :
Pt ≤ Ptt ≤ Pmax
2.1.2.
Các hệ số tính toán
2.1.2.1. Hệ số sử dụng 𝐊 𝐬𝐝
Hệ số sử dụng của thiết bị điện k sd là tỷ số giữa công suất trung bình và

công suất định mức:
Ptb
K sd =
Pđm
Nếu là 1 nhóm thiết bị thì :
∑ni=1 Ptb
K sd = n
∑i=1 Pđmi
Hệ số sử dụng đặc trưng cho chế độ làm việc của phụ tải theo công suất và
thời gian
2.1.2.2. Hệ số đóng điện 𝐊 đ :
Hệ số đóng điện K đ của thiết bị là tỉ số giữa thời gian đóng trong chu kỳ với
toàn bộ thời gian của chu trình t ct

4


Đồ án cung cấp điện

GVHD: Nguyễn Văn Khấn



Thời gian đóng điện t đ gồm thời gian làm việc tải t1v và thời gian chạy không
tải t kt như vậy :
Kđ =

t1v + t kt
t ck

Trong đó :
t1v là thời gian làm việc của máy.
t kt là thời gian chạy không tải.
t ck là thời gian của 1 chu kỳ.
Hệ số đóng điện của 1 nhóm thiết bị được xác định theo công thức:
∑ni=1 K đi . Pđmi
Kđ =
∑ni=1 Pđmi
Hệ số dòng điện phụ thuộc vào quy trinh công nghệ.
2.1.2.3. Hệ số phụ tải 𝐊 𝐩𝐭 :
Hệ số phụ tải công suất tác dụng của thiết bị còn gọi là hệ số mang tải là tỷ
số của công suất tác dụng mà thiết bị tiêu thụ trong thực tế và công suất định mức.
k pt =

Ptpđ
Pđm

hay k pt =

ksd
kđ

Hệ số phụ tải nhóm của thiết bị :
K pt =

Ksd
Kđ

2.1.2.4. Hệ số cực đại 𝐊 𝐦𝐚𝐱 :
Hệ số cực đại là tỷ số của công suất tác dụng tính toán với công suất trung

bình với nhóm thiết bị trong khoảng thời gian khảo sát, thường lấy bằng thời gian của
các thiết bị mang tải lớn nhất.
K max =

Ptt
Ptb

Hệ số cực đại phụ thuộc vào số thiết bị hiệu quả nhq và hệ số sử dụng K sd
K max = f(K sd , nhq )
2.1.2.5. Hệ số nhu cầu 𝐊 𝐧𝐜 :

5


Đồ án cung cấp điện

GVHD: Nguyễn Văn Khấn



Hệ số nhu cầu công suất tác dụng là tỷ số giữa công suất tác dụng tính toán
với công suất tác dụng định mức của thiết bị.
Ptt
K nc =
Pđm
Hệ số nhu cầu của nhóm thiết bị :
∑ni=1 K nci . Pđmi
K nc =
∑ni=1 Pđmi
Quan hệ giữa hệ số sử dụng, hệ số cực đại và hệ số nhu cầu :

K nc =

Ptt
Pđm

=

Ptt .Ptb
Pđm .Ptb

=

Ptt .Ptb
Ptb .Pđm

=K max . K sd

2.1.2.6. Hệ số đồng thời 𝐊 đ𝐭 :
Hệ số đồn thời là tỷ số giữa công suất tính toán cực đại tổng của một nút
trong hệ thống cung cấp điện với tổng các công suất tính toán cực đại của các nhóm
thiết bị có nối vào nút đó.
Ptt
K đt = n
∑i=1 Ptti
2.1.2.7. Hệ số thiết bị hiệu quả 𝐧𝐡𝐪 :
Số thiết bị hiệu quả nhq là số thiết bị giả thuyết có cùng công suất và chế độ
làm việc, chúng đòi hỏi phụ tải bằng phụ tải tính toán của nhóm phụ tải thực tế (gồm
các thiết bị có chế đôh làm việc và công suất khác nhau).
Công thức tính nhq như sau :

(∑ni=1 Pđmi )2
2.2 = n
∑i=1(Pđmi )2
Trong thực tế người ta tìm nhq theo bảng hoặc đườngc cong cho trước:
Trước hết tính:
n∗ =

n1
n

; P∗ =

P1
P

Trong đó:
N: số thiết bị trong nhóm;
n1 : số thiết bị có công suất không nhỏ hơn một nữa công suất của
thiết bị có công suất lớn nhất;
P1 và P : Tổng công suất ứng với n và n1 thiết bị :
Sau khi tìm được n∗ và P∗ thì dung đường cong để tìm nhq∗ rồi từ đó tính
nhq theo công thức :
nhq = nhq∗ . n

6


Đồ án cung cấp điện

GVHD: Nguyễn Văn Khấn



Số thiết bị hiệu quả là một trong những số liệu quan trọng để xác định phụ
tải tính toán
2.2. Xác định phụ tải tính toán.
Xác định phụ tải tính toán hiện nay có nhiều phương pháp. Những phương
pháp đơn giản tính toán thuận tiện thường cho sai số lớn, ngược lại nếu độ chính xác
cao thì phương pháp phức tạp. Vì vậy tùy theo giai đoạn thiết kế,tùy theo yêu cầu cụ
thể mà chọn phương pháp thích hợp.
Một số phương pháp xác định phụ tải tính toán thường dùng nhất :
2.2.1. Xác định phụ tải tính toán theo suất tiêu hao điện năng trên đơn
vị sản phẩm.
Đối với các hộ tiêu thụ có đồ thị phụ tải thực tế không thay đổi, phụ tải tính
toán bằng phụ tải trung bình và được xác định theo công suất tiêu hao điện năng trên
một đơn vị sản phẩm khi cho trước tổng sản phẩm sản xuất trong một khoảng thời
gian.
M. WO
Ptt =
Tmax
Trong đó:
M : là số lượng sản phẩm sản xuất ra trong một năm (sản lượng).
Tmax : là thời gian phụ tải lớn nhất,[h] .
WO : là suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản
phẩm,[kWh/đvsp].
2.2.2. Xác định phụ tải tính toán theo suất phụ tải trên một đơn vị diện
tích sản xuất.
Công thức tính:
Ptt = p0 . F
Trong đó:

F: diện tích bố trí nhóm hộ tiêu thụ, [m2].
p0 : suất phụ tải trên một đơn vị sản xuất là 1 m2, đơn vị
[kW/m2].
Phương pháp này chỉ cho kết quả gần đúng. Nó được dùng để tính phụ tải
phân bố tương đối đều.
2.2.3. Xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu
𝐊 𝐧𝐜 .
Phụ tải tính toán của một nhóm thiết bị có cùng chế độ làm việc được tính
toán theo công thức:

7


Đồ án cung cấp điện

GVHD: Nguyễn Văn Khấn


n

Ptt = K nc . ∑ Pđi
i=1

Q tt = Ptt . tgφ
Stt = √Ptt 2 + Q tt 2 =

Ptt
cosφ

Ở đây, ta lấy Pđ = Pđm thì ta được :

n

Ptt = K nc . ∑ Pđmi
i=1

Trong đó :
K nc : là hệ số nhu cầu của nhóm thiết bị tiêu thụ đặc trưng.
tgφ ứng với cosφ, đặc trưng cho nhóm thiết bị.
2.2.4. Xác định phụ tải theo hệ số đồng thời.
Phương pháp này thường được áp dụng đối với phụ tải sinh hoạt.
n

Ptt = K đt . ∑ Pđi
i=1

Phụ tải tính toán ở điểm nút của hệ thống cung cấp điện (phân xưởng, toà
nhà, xí nghiệp) được xác định bằng tổng phụ tải tính toán của các nhóm thiết bị nối
đến nút này, có kể đến hệ số đồng thời:
n

n

Stt = K đt √(∑ Ptti
i=1

)2

+ (∑ Q tti )2
i=1

Trong đó:
∑ni=1 Ptti : tổng phụ tải tác dụng tính toán của các nhóm thiết bị.

8


Đồ án cung cấp điện

GVHD: Nguyễn Văn Khấn



∑ni=1 Q tti : tổng phụ tải phản kháng tính toán của các nhóm thiết bị.
K đt : hệ số đồng thời.

CHƯƠNG 3
PHƯƠNG ÁN CHỌN TRẠM BIẾN ÁP VÀ SƠ ĐỒ NỐI DÂY

3.1. Khái quát trạm biến áp :
Trạm biến áp là một trong những phần tử quan trong nhất cung cấp điện. Trạm
biến áp dùng để biến đổi điện năng từ cấp điện áp này sang cấp điện áp khác. Các tram
biến áp, trạm phân phối, đường dây tải điện cùng với các nhà máy phát điện làm một
hệ thống phát điện và truyền tải điện năng thống nhất. Dung lượng của máy biến áp,
vị trí, số lượng và phương thức vận hành của cá trạm biến áp có ảnh hưởng rất lớn đến
các chỉ tiêu về kinh tế, kỹ thuật của hệ thống cung cấp điện. Do đó việc lựa chọn các
trạm biến áp bao giờ cũng gắn liền với việc lựa chọn phương án cung cấp điện.
Dung lượng các tham số khác của máy biến áp phụ thuộc vào phụ tải của nó vào
cấp điện áp của mạng, vào phương thức vận hành của máy biến áp… Vì vậy việc lựa
chọn một trạm biến áp, cần phải xét tới nhiều mặt và phải tiến hành tính toán so sánh
kinh tế, kỹ thuật giữa các phương án được đề ra.

Thông số quan trọng nhất của máy biến áp là điện áp định mức và tỷ số biến áp U1 /U2 .
Các cấp điện áp đang sử dụng ở nước ta hiện nay :
a) Cấp cao áp:
- 500 kV ; dùng cho hệ thống điện quốc gia nối liền ba miền Bắc, Trung,
Nam.
- 220 kV: dùng cho mạng điện khu vực.
- 110 kV : dùng cho mạng phân phối, cung cấp cho các phụ tải lớn.
b) Cấp trung áp :
Cấp trung áp dùng 6, 10,15, 22, 35kV : Trung tính trực tiếp nối đất dùng
cho mạng điện địa phương, cung cấp cho các nhà máy, xí nghiệp, khu dân
cư,..

9


Đồ án cung cấp điện

GVHD: Nguyễn Văn Khấn



c) Cấp hạ áp :
- 380/220 V : dùng trong mạng hạ áp. Trung tính nối đất trực tiếp.

3.2. Xác định vị trí, số lượng và công suất của trạm biến áp :
3.2.1. Vị trí máy biến áp :
Để xác định hợp lí của trạm biến áp cần xem đến các yêu cầu :
- Vị trí trạm biến áp nên gần phụ tải, thuận tiện cho nguồn cung cấp đứa
đến.
- An toàn và liên tục trong cung cấp điện.

- Thao tác vận hành và quản lý dễ dàng.
- Vốn đầu tư và chi phí vận hành hằng năm là bé nhất.
- Sơ đồ nối dây trạm đơn giản, chú ý đến sự phát triển của phụ tải sau này.
Trong thực tế, việc đạt tất cả các yêu cầu trên là rất khó khăn. Do đó, cần xem và
cân nhắc các điều kiện thực tế để có thể chọn phương án hợp lý nhất.
Tọa độ của tâm phụ tải được coi là vị trí của trạm biến áp và được xác định theo
biểu thức :
X=

∑ Si xi
∑ Si

;Y=

∑ Si yi
∑ Si

;

Trong đó:
X,Y : tọa độ của tâm tải.
xi , yi : tọa độ của điểm tải thứ i.
si : công suất của điểm tải thứ i.
3.2.2. Chọn số lượng và chủng loại máy biến áp
 Số lượng máy biến áp trong trạm biến áp phụ thuộc vào nhiều yếu tố như:
- Yêu cầu về liên tục cung cấp điện của phụ tải.
- Yêu cầu về lựa chọn dung lượng máy biến áp hợp lý.
- Yêu cầu về vận hành kinh tế trạm biến áp.
Tuy nhiên để đơn giản trong vận hành, số lượng máy biến áp trong một
trạm biến áp không nên quá ba máy và các may biến áo này nên có cùng chủng loại

công suất.

10


Đồ án cung cấp điện

GVHD: Nguyễn Văn Khấn



 Chủng loại máy biến áp trong một trạm biến áp nên đồng nhất (hay ít chủng
loại), để giảm số lượng máy biến áp dự phòng trong kho và thuận tiện trong
lắp đặt, vận hành.
 Bảo đảm an toàn và liên tục trong cung cấp điện :
Để đảm bảo yêu cầu này, ta có thể dự kiến them một đường dây phụ nối từ
thanh cái điện áp thấp của một trạm khác. Hoặc chúng ta có thể bố trí thêm một máy
dự trữ, trong trường hợp có sự cố, máy này sẽ vận hành.
Về phương diện công suất, ở chế độ bình thường thì cả hai máy biến áp làm
việc, còn trong trường hợp sự cố một máy thì sẽ chuyển toàn bộ phụ tải về một máy
không sự số, khi đó ta phải sử dụng khả năng quá tải của máy biến áp hoặc ta sẽ ngắt
các hộ tiêu thụ không quan trọng.
 Tổn hao công suất trong máy biến áp sẽ là :
ΔPB  ΔPO  ΔPN (

Spt
Sñm

)

Trong đó:
Δ P0 : là tổn thất công suất tác dụng không tải (cho trong máy).
Δ PN : là tổn thất ngắn mạch.
Δ P0.(

Spt
Sđm

)2 : là tổn thất cuộn dây trong máy biến áp.

Spt : công suất phụ tải.
Sđm : công suất định mức máy biến áp.
 Tổn thất công suất tác dụng trên đường dây điện cần thiết để vận chuyển
công suất phản kháng Δ QB :
ΔQ B  ΔQ O  ΔQ N (

Spt
Sñm

)2

Trong đó :
ΔQ 0 

i%.Sdm
: là công suất phản kháng để từ hóa máy biến áp ở
100

điện áp không đổi.
i% : là dòng điện không tải của máy biến áp ( cho trong nhãn máy).

ΔQ N 

U N %.Sdm
: là công suất phản kháng ngắn mạch.
100

UN% : là điện áp ngắn mạch của máy biến áp ( cho trong nhãn
máy).

11


Đồ án cung cấp điện

GVHD: Nguyễn Văn Khấn



 Tổn thất điện năng trong máy biến áp :

2

 S

1
 A  n . ΔP0 . T  . ΔPn . max  . τ
n
 SđmBA 

Trong đó:

 A – Tổn thất điện năng trong máy biến áp hàng năm
[kWh/năm].
n- Số lượng máy biến áp đặt trong trạm.
T- Thời gian làm việc của máy biến áp, chọn thời gian một năm
T= 8760 [h].
- Thời gian tổn thất công suất cực đại, xác định theo biểu thức
sau:
= (0,124 + 10-4.Tmax)2.T
Các trạm biến áp trong khu dân cư cung cấp cho phụ tải sinh hoạt chiếu sáng
đô thị nên có thể chọn Tmax = 5000 giờ.
 Chi phí vận hành hàng năm để so sánh các phương án khác nhau khi chọn
máy biến áp.
C =  A. β
Trong đó:
β - Giá tiền điện 1 kWh
Chọn β = 1622 (đồng/kWh) ( giá điện năm 2013 )
3.3.

Chọn sơ đồ cung cấp điện

Nhóm sử dụng một máy biến áp :

Loại trạm biến áp này thường phục vụ cho hộ tiêu thụ loại II và hộ tiêu thụ loại
III. Thông thường thì việc nối dây giữa các máy biến áp với đường dây cung cấp thông
qua dao cách ly và máy cắt điện. Song trên thực tế, máy cắt điện khá đắt tiền và khá
phức tạp khi bố trí ở trạm, thêm vào đó khi sử dụng nó cần phải tính toán đến ổn định
tĩnh và ổn định động trong trường hợp ngắn mạch. Vì vậy, người ta thường sử dụng
dao cách ly và cầu chì để thay thế máy cắt điện.

12

Đồ án cung cấp điện

GVHD: Nguyễn Văn Khấn



Hình 3.1 : Sơ đồ nối dây của trạm biến áp với một máy biến áp


Nhóm sử dụng hai máy biến áp

Trạm biến áp này phù hợp cho tất cả các loại hộ tiêu thụ điện. Sơ đồ nối dây
của nó khác nhau tùy theo số lượng của máy biến áp, tùy mức độ an toàn yêu cầu.
Đối với trạm có hai máy biến áp phục vụ, người ta thường dùng sơ đồ với thanh
cái đơn giản trong trường hợp chỉ có một đường dây cung cấp.

Hình 3.2 : Sơ đồ nối dây của trạm biến áp vói hai máy biến áp.

13


Đồ án cung cấp điện

GVHD: Nguyễn Văn Khấn



CHƯƠNG 4

CHỌN DÂY DẪN VÀ CÁC THIẾT BỊ BẢO VỆ VÀ ĐO
LƯỜNG
4.1. Tính toán chọn dây dẫn.
4.1.1. Chọn cáp cho mạng cao áp
a) Phương pháp mật độ J kinh tế
 Chọn tiết diện dây theo công thức :
I
I
Fkt  max  tt
J kt
J kt
 Kiểm tra theo điều kiện tổn thất điện áp
U 

 P.R   Q.X
U đm

 U cp

b) Phương pháp dòng phát nóng cho phép
I
I tt
I cptt  1v max 
K1 , K 2 K1 , K 2
Trong đó:
K1 : Hệ số cho các cách đặt dây khác nhau.
K2 : Hệ số theo số mạch cáp theo một hàng đơn.
4.1.2. Chọn cáp cho mạng hạ áp
a) Phương pháp chọn dây dẫn theo điều kiện phát nóng cho phép :
K4.K5.K6.K7. Icp  Itt

Icp  I max =

I tt
K4 . K5 . K6 , K7

Trong đó:
K4 - Hệ số ảnh hưởng của cách lắp đặt.
K5 - Hệ số hiệu chỉnh theo số sợi cáp đặt trong một lớp định vị dây kề
nhau.

14


Đồ án cung cấp điện

GVHD: Nguyễn Văn Khấn



K6 - Hệ số theo tính chất của đất.
K7 - Phụ thuộc vào nhiệt độ của đất.
b) Chọn dây dẫn theo tổn thất điện áp cho phép
 Kiểm tra theo điều kiện tổn thất điện áp :


𝑈 =

𝑃.𝑅+𝑄.𝑋
𝑈đ𝑚

Trong đó:
P,Q : Công suất tác dụng và công suất phản kháng (kW),(kVAr).
R,X : Điện trở và điện kháng trên tuyến dây ().
R=𝑟0 .l
X=𝑥0 .l
𝑈đ𝑚

: Điện áp định mức (kV).

4.2. Chọn thiết bị bảo vệ.
4.2.1. Khái quát
 Việc chọn các khí cụ điện đáp ứng cho việc cấp điện cần chú ý:
-

Làm việc lâu dài
Quá tải thiết bị
Khi ngắn mạch

 Phương án lựa chọn khí cụ điện được chọn sẽ được xem là hợp lý nếu thỏa
mãn các yêu cầu sau:
-

Đảm bảo chất lượng điện, tần số điện áp trong mức cho phép.
Đảm bảo yêu cầu phù hợp với phụ tải.
Thuận lợi lắp đạt sửa chữa.
Đảm bảo về vấn đề kinh tế.

 Những điều kiện chung để lựa chọn thiết bị điện và các phần có dòng điện
chạy qua.
Chọn theo điều kiện làm việc lâu dài.

15


Đồ án cung cấp điện

GVHD: Nguyễn Văn Khấn



a) Chọn theo điện áp định mức.
Lựa chọn cấp điện áp định mức là nhiệm vụ quan trong khi thiết kế ucng cấp
điện nó sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến vấn đề kinh tế kỹ thuật vốn đầu tư ban đầu, tổn
thất điện áp…..
Trong thực tế cần chú ý những điểm:
- Cấp điện áp có sẵn của hệ thống hoặc các họ tiêu thị ở gần để dễ tìm nguồn dự
phòng khi sự cố.
- Điện áp mạng phù hợp với điện áp của thiết bị tiêu thụ.
- Trong một khu vực không nên chọn nhiều cấp điện áp vì sẽ làm cho sơ đồ thêm
khó khăn khi lắp đặt và sửa chữa.
b) Chọn theo dòng định mức.
- Chọn thiết bị theo dòng định mức giúp bảo vệ thiết bị không bị đốt nóng sau
khi làm việc lâu dài
- Khi chọn khí cụ điện, ta phải đảm bảo cho dòng điện định mức của nó lớn hơn
hoặc bằng dòng điện làm việc cực đại của mạch điện Ilvmax
IđmKCĐ >= I1vmax
Trong đó:
IđmKCĐ - Dòng định mức của khí cụ điện.
I1vmax - Dòng làm việc cực đại của đường dây.
4.2.2. Chọn Aptomat cho khu dân cư

Áptomat là khí cụ điện dùng dẫn dòng điện ở chế độ làm việc và cắt dòng điện
khi ngắn mạch, khi quá tải và khi điện áp thấp hơn giá trị điện áp cho phép.

- Điều kiện để chọn Aptomat:
+ Điện áp định mức : 𝑈đ𝑚𝐴𝑝 ≥ 𝑈đ𝑚𝑙ướ𝑖
+ Dòng điện định mức : 𝐼đ𝑚𝐴𝑝 ≥ 𝐼1𝑣𝑚𝑎𝑥
+ Dòng cắt ngắn mạch : 𝐼𝑁 ≥ 𝐼𝑁𝑙ướ𝑖
4.2.3. Chọn dao cách ly và cầu chì tự rơi
 Dao cách ly cao áp được chọ theo điều kiện sau đây:

16


Đồ án cung cấp điện

GVHD: Nguyễn Văn Khấn



Điện áp định mức: Uđm DCL  Uđm phụ tải
Dòng điện định mức : Iđm DCL  I1v max
Dòng điện ổn định động : Iđ.đ DCL  Ixk
Dòng điện ổn định nhiệt: Iođnh  I  .


t qđ
t nh.đm

Cầu chì cao áp được chọn theo điều kiện sau đây:
Điện áp định mức: UđmCC  Uđm phụ tải

Dòng định mức: IđmCC  Ilv max
Công suất cắt định mức: Scắt đm CC  S”
S’’ = 3.U đm .I N

4.3. Lựa chọn và kiểm tra thanh cái ở khu dân cư

Thanh góp được chọn theo điều kiện sau :

Dòng làm việc phát nóng cho phép
k1. k2Icp.  I1v.max
k1 - Hệ số hiệu chỉnh theo cách đặt thanh góp, thanh góp đặt nằm
ngang chọn k1 = 0,95.
k2 - Hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường.

Kiểm tra ổn định động
 cp   tt
 tt : Ứng suất tính toán (kg/cm2)

 cp : Ứng suất cho phép (kg/cm2),
Do ta chọn thanh dẫn bằng đồng nên  cp =1400 (kg/cm2)
Ứng suất tính toán trong vật liệu thanh dẫn được tính bằng :
M
 tt  (kg/cm2)
W
Với:
M : Momen uốn (kg/cm)
W : Momen chống uốn của thanh dẫn (cm3)
M

Ftt .l

8

Trong đó :
Ftt : Lực tính toán do tác dụng của dòng điện ngắn mạch gây ra (kg).
l : khoảng cách giữa các sứ trong một pha (cm).

17


Đồ án cung cấp điện

GVHD: Nguyễn Văn Khấn



l
Ftt  1,76.102. .I 2 xk
a

a : Khoảng cách giữa các pha (cm).
Ixk : Dòng điện xung kích ngắn mạch 3 pha (kA).
Momen chống uốn được tính bằng :
W

h q .b
8

h : Chiều dài thanh dẫn (mm).
b : Bề dày thanh dẫn (mm)

CHƯƠNG 5
TỔN THẤT CÔNG SUẤT VÀ ĐIỆN ÁP
5.1. Khái niệm.
Khi truyền tải điện năng từ nguồn đến hộ tiêu thụ thì mỗi phần tử của mạng
điện do có tổng trở nên điều gây tổn thất công suất và điện áp.
Tổn thất công suất gây tình trạng thiếu hụt điện năng tại nơi tiêu thụ, làm tăng
giá thành truyền tải điện và đưa đến hiệu quả kinh tế kém.
Tổn thất điện áp tạo nên điện áp tại các hộ tiêu thụ bị giảm thấp quá, ảnh hưởng
đến chất lượng điện, ảnh hưởng đến tuổi thọ của thiết bị.
Do đó tính toán tổn thất công suất và điện áp là để lựa chọn các phần tử của
mạng điện, xác định phương án bù công suất phản kháng, tìm biện pháp điều chỉnh
điện áp nhằm nâng cao chất lượng điện.
5.2. Tổn thất công suất trên đường dây và trong máy biến áp.
5.2.1 Tổn thất công suất trên đường dây.
Đường dây có một phụ tải: Khi đó tổn thất công suất tác dụng và phản kháng
là.
P 

P2  Q2
R
2
U đm

18


Đồ án cung cấp điện

GVHD: Nguyễn Văn Khấn



Q 

P2  Q2
X
2
U đm

Khi đường dây có phụ tải phân bố đều thì tổn thất công suất bé hơn 3 lần đường
dây có cùng phụ tải nhưng tập trung ở cuối đường dây:
ΔP 

P2  Q2
R
2
3.U đm

ΔQ 

P 2  Q2
X
2
3.U đm

Trong đó:

P,Q - Công suất tác dụng và phản kháng truyền tải trên đường dây,
[kW], [kVAr].
R,X - Điện trở và điện kháng của đường dây, [  ].

Uđm - Điện áp định mức của lưới điện, [kV].
Đường dây có nhiều phụ tải:
n

S   
i 1

n
Pi2  Q i2
Pi2  Q i2
R

j
Xi

i
2
2
U đm
U đm
i 1

Trong đó:
Pi, Qi - Công suất tác dụng và phản kháng trên đoạn dây thứ i,
[kW],[kVar].
R, X - Điện trở và điện kháng của đoạn dây thứ i, [  ].
5.2.2. Tổn thất công suất trong MBA.
Tổn thất công suất trong máy biến áp bao gồm tổn thất không tải (tổn thất trong
lõi thép hay tổn thất sắt) và tổn thất có tải (tổn thất dây quấn hay tổn thất đồng).
Tổn thất công suất tác dụng và phản kháng trong máy biến áp:

ΔPB  ΔPo  ΔPN (

Spt
Sđm

ΔQB  ΔQo  ΔQn (

)2

Spt
Sđm

)2

Trong đó:

ΔPo - Tổn hao công suất tác dụng không tải, [kW]
ΔPN - Tổn hao công suất tác dụng ngắn mạch, [kW]

19


Đồ án cung cấp điện

GVHD: Nguyễn Văn Khấn



ΔQo 

i o %.Sđm
- Tổn hao công suất phản kháng không tải, [kVAr]
100

ΔQ n 

U n %.Sđm
- Tổn hao công suất phản kháng ngắn mạch, [kVAr]
100

i o % - Dòng điện không tải MBA, [%]
U n % - Điện áp ngắn mạch MBA, [%]

Sđm - Công suất định mức máy biến áp, [kVA]
5.3. Tổn thất điện áp trên đường dây.
5.3.1. Tổn thất điện áp trên đường dây ba pha có một phụ tải tập trung.
Tổn thất điện áp dây:
ΔU  3.ΔUp  3.(I . R .cos   I . X .sin  )

Hay

 P . R Q. X  P . R Q. X

ΔU  3

U đm
3
.
U
đm 



Để so sánh ta thường tính theo trị số phần trăm so với định mức:
ΔU % 

P . R  Q . X 100
.
2
1000
U đm

Trong đó:
Uđm- Điện áp định mức, [kV].
P,Q- Phụ tải tác dụng và phản kháng của đường dây, [kW], [kVar].
R, X- Điện trở và điện kháng của đường dây, [  ].
5.3.2. Tổn thất điện áp trên đường dây ba pha có nhiều phụ tải tập trung.
Đối với đường dây có nhiều phụ tải tập trung i =1,2,3,…n thì chúng ta sẽ có tổn
thất điện áp trên toàn bộ đường dây của lưới điện là:
n

ΔU  3. ΔU p  3. (I i . ri . cos  i  I i . x i . sin  i )
i 1

Hay

ΔU 

1
U đm

n

 (P . r  Q
i

i 1

i

i

. x i ) , [V]

Để so sánh ta thường tính theo trị số phần trăm so với định mức:
ΔU % 

100
2
1000. U đm

n

 (P . r  Q
i 1

20

i

i

i

.xi )


Đồ án cung cấp điện

GVHD: Nguyễn Văn Khấn



Trong đó:
Pi, Qi - Công suất chạy trên đoạn thứ i, [kW], [kVar].
ri,xi - Điện trở và điện kháng của đoạn thứ i, [  ].
Uđm - Điện áp định mức, [kV].
5.3.3. Tổn thất điện áp trên đường dây ba pha có phụ tải phân bố đều.
Tổn thất điện áp tính theo công thức:
ΔU 

P .R  Q.X
2. U đm

Ta thấy tổn thất điện áp trên đường dây có tải phân bố đều giảm đi phân nửa so
với tải tập trung ở cuối đường dây.

CHƯƠNG 6
TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH
6.1. Khái niệm chung.
Ngắn mạch là tình trạng sự cố nghiêm trọng và thường xảy ra trong hệ thống

cung cấp điện. Vì vậy các phần tử trong hệ thống điện phải được tính toán và lựa chọn
sao cho không những làm việc tốt trong trạng thái 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 được 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 và công suất ngắn mạch. Các số liệu này còn là căn cứ quan trọng để thiết kế hệ
thống bảo vệ rơle, định phương thức vận hành của hệ thống cung cấp điện v.v… Vì
vậy, tính toán ngắn mạch là phần không thể thiếu được khi thiết kế hệ thống cung cấp
điện.
Ngắn mạch, là hiện tượng mạch điện bị nối tắt qua một tổng trở rất nhỏ có thể
xem như bằng không. Khi ngắn mạch tổng trở của hệ thống bị giảm xuống và tùy theo
vị trí điểm ngắn mạch xa hay gần nguồn cung cấp mà tổng trở trên hệ thống giảm ít
hay nhiều.

21


Đồ án cung cấp điện

GVHD: Nguyễn Văn Khấn



Trong thực tế, ta thường gặp các dạng ngắn mạch sau: Ngắn mạch ba pha, ngắn
mạch hai pha, ngắn mạch một pha chạm đất, ngắn mạch hai pha chạm nhau chạm đất.
6.2. Phương pháp tính toán dòng điện ngắn mạch trong mạng điện cao áp.
Phía cao áp của mạng điện xí nghiệp hoặc mạng điện khu dân cư đô thị thường
có cấp trung áp 22 kV. Đối với xí nghiệp lớn có thể dùng cấp điện áp 110 kV. Khi tính
toán ngắn mạch phía cao áp vì không biết cấu trúc cụ thể của hệ thống điện quốc gia
nên cho phép tính gần đúng điện kháng của hệ thống điện quốc gia thông qua công

suất ngắn mạch của máy cắt đầu nguồn và coi hệ thống có công suất vô cùng lớn.
Điện kháng của hệ thống được tính theo công thức sau:

U2
X
, [ ]
SN

Trong đó:
SN - Công suất cắt của máy cắt [kVA]
U - Điện áp đường dây, [kV]
Điện trở và điện kháng của đường dây:
R = r0.l, [  ]; X = x0.l, [  ]
Do ngắn mạch ở xa nguồn nên dòng ngắn mạch siêu quá độ I ” bằng dòng điện
ngắn mạch ổn định I 
I N  I"  I  

U
3. Z



Trong đó:
Z  - Tổng trở từ hệ thống tới điểm ngắn mạch, [  ]

U - Điện áp của đường dây, [kV]
Trị số dòng ngắn mạch được tính theo công thức:
i xk  1,8. 2. I N , [kA]

1,8 – Hệ số xung kích cao áp

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

22


Đồ án cung cấp điện

GVHD: Nguyễn Văn Khấn



6.3. Phương pháp tính toán dòng điện ngắn mạch trong mạng điện hạ áp.
Khi tính tóan ngắn mạch phía hạ áp có thể coi máy biến áp hạ áp là nguồn (vì
được nối với hệ thống có công suất vô cùng lớn), vì vậy điện áp hạ áp không thay đổi
khi xảy ra ngắn mạch, do vậy ta có: I N  I"  I 
Tính ngắn mạch trong mạng điện dưới 1000V thường là để chọn các khí cụ
điện và các bộ phận có dòng điện đi qua. Do vậy ta cần biết trị số lớn nhất có thể có
của dòng điện ngắn mạch. Đối với mạng điện, điện áp đến 1000V thì không thể bỏ qua
điên trở được vì nếu bỏ qua điện trở thì sai số sẽ rất lớn. Trường hợp này ta phải xét
đến điện trở tất cả các phần tử trong mạng ngắn mạch như điện trở máy biến áp, dây
dẫn, thanh dẫn, cuôn dây sơ cấp của máy biến áp, máy biến dòng điện đo lường, cuộn
của dòng điện của aptomat và điện trở tiếp xúc của các tiếp điểm…
Các bước tính dòng điện ngắn mạch:
 Xác định điểm cần tính ngắn mạch.
 Thay thế sơ đồ nguyên lý của các phần tử bằng mô hình hóa của nó.
 Xác định tổng trở tương đương.
 Tính dòng ngắn mạch.
6.3.1. Điện trở và điện kháng của máy biến áp.
R

X

2
ΔPk . U đm
.10 3
,[m  ].
2
Sđm

2
10. U X % . U đm

S đm

.10 3 ,[ m  ].

Trong đó:
R,X - Điện trở và điện kháng của máy biến áp, [m  ].
 Pk - Tổn thất ngắn mạch của máy biến áp, [W].

Uđm - Điện áp dịnh mức máy biến áp, [kV].
Sđm - Công suất định mức máy biến áp, [kVA].
UX% - thành phần phản kháng của điện áp ngắn mạch, được xác định theo
công thức:
U X %  U 2k %  U 2r %

Trong đó:

23

Đồ án cung cấp điện

GVHD: Nguyễn Văn Khấn



Uk% - Điệnáp ngắn mạch, [%].
Ur% - Thành phần tác dụng của Uk%, được xác định theo công thức:
Ur % 

ΔPk
.100
10 3. S đm

6.3.2. Điện trở và điện kháng đường dây hạ áp.
Đối với đường dây hạ áp, ta có thể lấy gần đúng như sau: Đường dây trên
không x0=0,3 [  /km], đường dây cáp x0=0,07 [  /km].
Điện trở r0 tính như sau:
1
F

r0= ρ ,[  /km].
Trong đó:  - Điện trở suất vật liệu dây dẫn (đối với đồng:  Cu= 18,8 [ 
mm2/km], nhôm  Al=31,5 [  mm2/km]).
Điện trở và điện kháng của dây dẫn còn được tra trong sổ tay.
6.3.3. Điện trở và điện kháng của các thành phần khác.
Các thành phần khác như: Cuộn dòng điện của áp tô mát, cuộn sơ cấp của máy
biến dòng, điện trở tiếp xúc của các tiếp điểm, thanh góp v.v… ta có thể tra ở cẩm

nang.
6.3.4. Dòng điên ngắn mạch và dòng điện xung kích.
Cũng tương tự như phần cao áp, dòng điện ngắn mạch ở mạng hạ áp được tính
như sau:
I N  I"  I  

U đm
3. R 2  X 2



Trong đó:
U tính bằng [V]
R  , X  tính bằng [m  ]
Dòng điện xung kích
i xk  1,3. 2. I N

1,3 - Hệ số xung kích

24

, [kA]


Đồ án cung cấp điện

GVHD: Nguyễn Văn Khấn



CHƯƠNG 7
BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG
Điện là năng lượng chủ yếu của các xí nghiệp công nghiệp. các xí nghiệp này
tiêu thụ khoảng trên 70% tổng số điện năng được sản xuất ra. Vì vây vấn đề sử dụng
năng lượng tiết kiệm và hợp lý trong các nhà máy xí nghiệp công nghiệp có ý nghĩa
rất lớn. Về mặt sản xuất điện năng vấn đề đặt ra phải tận dụng hết khả năng của các
nhà máy phát điện để sản xuất ra được điện nhiều nhất; đồng thời về mặt dùng điện
phải hết sức tiết kiệm, giảm tổn thất điện năng tới mức nhỏ nhất, phấn đấu để 1KWh
điện ngày càng làm ra nhiều sản phẩm hoặc chi phí điện năng cho một chi phí điện
năng ngày càng giảm. Vì thế để nâng cao chất lượng điện năng thì các xí nghiệp công
nghiệp dùng thiết bị bù công suất phản kháng (nâng cao hệ số cos𝜑) để giảm tổn thất
điện năng.
Ý nghĩa và biện pháp nâng cao hệ số cos𝝋
 Ý nghĩa:
Nâng cao hệ số cos𝜑 là một trong những biện pháp quan trọng để tiết kiệm
điện năng. Hệ số công suất cos𝜑 là một chỉ tiêu để đánh giá xí nghiệp dùng điện có
hợp lý hay không. Phần lớn cá thiết bị dùng điện đều tiêu thụ công suất tác dụng P và
công suất phản kháng Q. cos𝜑 được nâng cao sẽ đưa đến những hiệu quả sau:
7.1. Giảm được tổn thất công suất trong mạng điện:
Tổn thất điện áp được áp được tính như sau:
𝑃2 + 𝑄2
𝑃2
∆𝑃 =
. 𝑅 = 2 . 𝑅 = ∆𝑃(𝑃) + ∆𝑃(𝑄)
𝑈2
𝑈
Khi giảm lượng Q truyền tải trên đường dây ta giảm được thành phần tổn thất
điện áp ∆𝑃(𝑃) do 𝑄 gây ra.
7.2. Giảm được tổn thất điện áp trong mạng điện:
∆U =

𝑃𝑅 + 𝑄𝑋
= ∆𝑈(𝑃) + ∆𝑈(𝑄)
𝑈

Khi giảm lượng Q truyền tải trên đường dây ta giảm được thành phần tổn thất
điện áp ∆𝑃(𝑃) do 𝑄 gây ra.
7.3. Tăng khả năng truyền tải của đường dây và máy biến áp:

25