Thiết kế cung cấp điện cho tòa nhà 6 lầu trường đại học kỹ thuật – công nghệ cần thơ

ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ CẦN THƠ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT – CÔNG NGHỆ CẦN THƠ
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG

ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN

THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO TÒA NHÀ 6 LẦU
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT – CÔNG NGHỆ CẦN THƠ
Giảng viên hướng dẫn: Ths NGUYỄN VĂN KHẤN
Nhóm sinh viên thực hiện: 1. PHẠM HUỲNH THIÊN PHÚ
2. TRẦN QUỐC QUI
3. LƯƠNG MINH THÔNG
Lớp: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
Khóa: 1

TP.CẦN THƠ, tháng 04 năm 2016


PHỤ LỤC

LỜI CẢM ƠN ..................................................................................................................... 5
PHẦN A: LÝ THUYẾT ..................................................................................................... 6
I. GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH THIẾT KẾ ............................... 6
II. GIỚI THIỆU PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN PHỤ TẢI...................................... 6
1. Xác định phụ tải tính toán theo suất tiêu hao điện năng trên đơn vị sản phẩm. ....... 7
2. Xác định phụ tải tính toán theo công suất phụ tải trên một đơn vị sản phẩm ......... 7
III. PHƯƠNG ÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP .................................................................. 9
1. Chọn số lượng MBA ................................................................................................ 9
2. Chọn dung lượng MBA .......................................................................................... 10
IV. CHỌN DÂY DẪN, CÁC THIẾT BỊ BẢO VỆ VÀ ĐO LƯỜNG....................... 15

1. Phương pháp lựa chọn tiết diện dây dẫn và cáp ..................................................... 15
2. Cách chọn dây trung tính (N), dây bảo vệ (PE) và chiều dài tối đa của cáp. ......... 23
V. TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH .................................................................................. 24
1. Phương pháp giải tích ............................................................................................. 25
2. Phương pháp đường cong tính toán: ...................................................................... 31
VI. TÍNH TOÁN TỔN THẤT CÔNG SUẤT VÀ ĐIỆN ÁP .................................... 35
1. Khái niệm. .............................................................................................................. 35
2. Tổn thất công suất trên đường dây và trong máy biến áp. ..................................... 35
3. Tổn thất điện áp trên đường dây. ............................................................................ 37
VII. BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG ..................................................................... 39
1. Khái niệm : ............................................................................................................. 39
2. Tính công suất phản kháng cần bù ......................................................................... 39
3. Biện pháp nâng cao hệ số công suất phản kháng ................................................... 39
4. Các phương thức bù công suất phản kháng bằng tụ bù .......................................... 41
VIII. TÍNH TOÁN CHỐNG SÉT VÀ NỐI ĐẤT ...................................................... 41
1. Khái niệm ............................................................................................................... 41
2. Cách thực hiện và tính toán ................................................................................... 43
3. Tính toán chống sét ............................................................................................... 48
IX. THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG .................................................................................... 50
2


1. Ánh sáng ................................................................................................................. 50
2. Các đại lượng đo ánh sáng ..................................................................................... 51
3. Nguồn sáng ............................................................................................................. 52
4. Bộ đèn ..................................................................................................................... 53
5. Thiết kế chiếu sáng: ................................................................................................ 54
PHẦN B: TÍNH TOÁN KẾT QUẢ Ở PHẦN A ............................................................ 55
I. XÁC ĐỊNH CÔNG SUẤT PHỤ TẢI TÍNH TOÁN .............................................. 55
1) Tầng trệt ................................................................................................................. 55

2) Tầng 1 ..................................................................................................................... 56
3) Các tầng 2,3,4,5 ...................................................................................................... 58
4) Tầng 6 ..................................................................................................................... 58
5) Thang máy .............................................................................................................. 60
6) Tổng công suất phụ tải tính toán toàn tòa nhà ....................................................... 60
II. CHỌN PHƯƠNG ÁN CUNG CẤP ĐIỆN CHO TRƯỜNG HỌC ..................... 60
III. LỰA CHỌN PHẦN TỬ CUNG CẤP ĐIỆN ....................................................... 61
1) Chọn máy biến áp................................................................................................... 61
2) Chọn máy phát điện dự phòng ............................................................................... 62
3) CB tổng .................................................................................................................. 64
4) Thanh cái ................................................................................................................ 65
5) CB nhánh ................................................................................................................ 65
6) Dây dẫn trong hệ thống điện .................................................................................. 67
IV. TỔN THẤT CÔNG SUẤT MÁY BIẾN ÁP ........................................................ 79
V. TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH .................................................................................. 79
VI. BÙ CÔNG SUẤT ................................................................................................... 80
VII. THIẾT KẾ CHIỀU SÁNG .................................................................................. 80
1) Tầng trệt, 1, 2, 3, 4, 5 ............................................................................................. 80
2) Tầng 6 ..................................................................................................................... 89
3) Hành lang ............................................................................................................... 95
VIII. THIẾT KẾ CỌC NỐI ĐẤT ............................................................................... 96
IX. SƠ ĐỒ TỔNG QUÁT .......................................................................................... 100
X. THIẾT KẾ CHỐNG SÉT ..................................................................................... 101
3


1. Thiết kế cột thu sét ............................................................................................... 101
2. Thiết kế nối đất chống sét ..................................................................................... 103
XI. HOẠCH TOÁN CHI PHÍ ................................................................................... 104

4


LỜI CẢM ƠN

Được sự đồng ý của thầy giáo hướng dẫn Ths. NGUYỄN VĂN KHẤN nhóm chúng tôi
đã thực hiện đề tài “THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO DÃY 6 LẦU TRƯỜNG ĐẠI
HỌC KỸ THUẬT – CÔNG NGHỆ CẦN THƠ”.
Để hoàn thành đồ án này, chúng tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô đã tận tình hướng
dẫn, giảng dạy trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và rèn luyện.
Xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn Ths. NGUYỄN VĂN KHẤN đã tận tình,
chu đáo hướng dẫn tôi thực hiện đồ án này.
Mặc dù đã có nhiều cố gắng để thực hiện đề tài một cách hoàn chỉnh nhất. Song do buổi
đầu làm quen với công tác nghiên cứu khoa học, tiếp cận với việc tự tìm hiểu làm một
đồ án cũng như hạn chế về kiến thức cũng như kinh nghiệm nên không tránh khỏi những
thiếu sót nhất định mà bản thân chưa biết được. Chúng tôi rất mong nhận được sự góp
ý của thầy.
Tôi xin chân thành cảm ơn!
CẦN THƠ 01/2016

5


PHẦN A: LÝ THUYẾT
I. GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH THIẾT KẾ
Sơ đồ tổng quan các phòng của công trình 1 trệt 6 lầu ĐH KT – CN CẦN THƠ

Phòng Chuyên

GIẢNG ĐƯỜNG 1

Đề

Lầu 6

P. 15

P. 14

P. 13

Lầu 5

P. 12

P. 11

P. 10

Lầu 4

P. 09

P. 08

P. 07

Lầu 3

P. 06

P. 05

P. 04

Lầu 2

P. 03

P. 02

P. 01

Lầu 1

P. Thí nghiệm

P. Thực hành

P. Thực hành

Tầng trệt

Khối phòng học và thực hành thí nghiệm quy mô 1 trệt 6 lầu, với tổng mức kinh phí đầu
tư 50 tỷ đồng, tọa lạc trên 256 Nguyễn Văn Cừ, Quận Ninh Kiều, TP. Cần Thơ. Công
trình bao gồm 15 phòng học sức chứa khoảng 80 sinh viên/ 1 phòng, 3 phòng thí nghiệm,
1 phòng chuyên đề và 1 Giảng đường sức chứa khoảng 250 sinh viên. Ngoài ra công trình
còn có hệ thống thang máy từ tầng trệt đến lầu 6 và ở mỗi tầng đều có nhà vệ sinh riêng.

II. GIỚI THIỆU PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN PHỤ TẢI

Phụ tải tính toán là phụ tải giả thiết không đổi lâu dài của các phần tử trong hệ thống (máy
biến áp, đường dây…), tương đương với phụ tải thực tế biến đổi theo điều kiện tác dụng
nhiệt nặng nề nhất.
Nói cách khác, phụ tải tính toán cũng làm nóng dây dẫn lên tới nhiệt độ bằng nhiệt độ
lớn nhất do phụ tải gây ra.
Mục đích của việc tính toán phụ tải nhằm:
+ Chọn tiết diện dây dẫn của lưới cung cấp và phân phối điện áp dưới 1000V trở lên.

6


+ Chọn số lượng và công suất máy biến áp của trạm biến áp.
+ Chọn tiết diện thanh dẫn của thiết bị phân phối.
+ Chọn các thiết bị chuyển mạch và bảo vệ.
Có rất nhiều phương pháp xác định phụ tải tính toán nhưng đa phần ta sử dụng 4 cách tính
toán cơ bản sau.

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 thay đổi hoặc ít thay đổi, phụ tải tính toán lấy
bằng giá trị trung bình của cả phụ tải lớn nhất đó. Hệ số đóng điện của các hộ tiêu thụ
điện này lấy bằng 1, còn hệ số phụ tải thay đổi rất ít.
+ 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 suất tiêu hao điện năng trên một đơn vị sản
phẩm. Khi cho trước tổng sản phẩm sản xuất trong một đơn vị thời gian.
Ptt = Pca.Wo/Tca Trong đó:
Mca: số lượng sản phẩm sản xuất trong một ca
Tca: thời gian của ca phụ tải lớn nhất
Wo: công suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm
Khi biết Wo và tổng sản phẩm sản xuất trong cả năm của phân xưởng hay xí nghiệp, phụ
tải tính toán sẽ là: Ptt = M .Wo/Tmax

Tmax: thời gian sử dụng công suất lớn nhất
2. Xác định phụ tải tính toán theo công suất phụ tải trên một đơn vị sản phẩm

Ptt = Po.F
Trong đó:
F: diện tích bố trí nhóm tiêu thụ

7


Po: công xuất phụ tải trên một đơn vị sản xuất lá m2,kw/m2 Suất phụ tải phụ thuộc vào
dạng sản xuất và được phân tích theo số liệu thống kê.
3. Xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu
Phụ tải tính toán của nhóm thiết bị làm việc được tính theo biểu thức:
Ptt = Knc * Pđmi
Qtt = Ptt * tgφ

Stt = √(Ptt2 + Q2tt ) = Ptt/cosφ

Ở đây ta lấy Pđ = Pđm thì ta được: Ptt = Knc * Pđmi Knc: hệ số nhu cầu của nhóm thiết
bị tiêu thụ đặc trưng
Tgφ: ứng với cosφ đặc trưng cho nhóm thiết bị trong các tài liệu tra cứu ở cẩm nang
Nếu hệ số cosφ của các thiết bị trong nhóm không giống nhau thì phải tính hệ số công
suất trung bình.
cosφtb= P1cosφ1 + P2cosφ2 + ….+ PNcosφn / P1+P2+…+ Pn
Phụ tải tính toán ở điểm mút của hệ thống cung cấp điện được xác định bằng tổng phụ tải
tính toán của nhóm thiết bị nói đến lúc này có kể đến hệ số đồng thời được tính như sau:
Stt = Kđt √[(∑ Ptt )2 + (∑ Q tt )2
Trong đó: Ptt: tổng phụ tải tác dụng của nhóm thiết bị
Qtt: tổng phụ tải phản kháng tính toán của các nhóm thiết bị

Kđt : hệ số đồng thời, nó nằm trong giới hạn 0.85
-Ưu điểm:đơn giản tính toán thuận lợi, nên nó là phương pháp thường dùng.
-Nhược điểm: phương pháp này kém chính xác vì kiểm tra ở sổ tay.

8


Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo hệ số cực đại kmax và công suất trung bình
ptb. ( còn gọi là phương pháp số thiết bị hiệu quả hay phương pháp sắp sếp biểu đồ )
Khi cần nâng cao độ chính xác của phụ tải tính toán hoặc không có số liệu cần thiết để áp
dụng các phương pháp tương đối đơn giản đã nêu ở trên thì ta dùng phương pháp này.
Công thức tính như sau:
Ptt = Kmax * Pca = Kmax * Ksd *Pđm
Hay Ptt = Kn * Pđm
- Cơ sở để xác định tính toán là sử dụng phụ tải trung bình cực đại trong thời gian T gần
bằng 3To. Vậy một cách chính xác có thể viết như sau:
Ptt(30) = KMAX(30) * Pca
Ptt (30): phụ tải tác dụng tính toán của nhóm thiết bị trong thời gian 30 phút hay còn gọi
là phụ tải cực đại nữa giờ.
Pca:

công suất trung bình của nhóm thiết bị ở ca phụ tải max.

Kmax (30): hệ số cực đại của công suất tác dụng ứng với thới gian trung bình 30 phút.

III. PHƯƠNG ÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP
Để lựa chọn vị trí tối ưu cho TBA ta cần thỏa mãn các điều kiện sau:
+ Vị trí trạm cần đặt ở những nơi thuận tiện cho việc lắp đặt, vận hành cũng như thay thế
và sữa chữa sau này ( phải đủ không gian để dễ dàng thay máy biến áp, gần đường vận
chuyển…)

+ Vị trí trạm không ảnh hưởng đến giao thông, đường vận chuyển của công trình.
+ Vị trí trạm cần phải thuận lợi cho việc làm mát tự nhiên (thông gió tốt), có khả năng
phòng cháy nổ tốt đồng thời phải tránh được các hóa chất khí ăn mòn.
1. Chọn số lượng MBA
Lựa chọn máy biến áp bao gồm lựa chọn số lượng, công suất, chủng loại, kiểu cách và
các tính năng khác của máy biến áp.

9


Số lượng máy biến áp đặt trong một trạm phụ thuộc vào độ tin cậy cung cấp điện cho phụ
tải của trạm đó
Phụ tải loại một : là phụ tải quan trọng, không được phép mất điện thì phải đặt hai máy
biến áp.
Phụ tải loại hai : như xí nghiệp sản xuất, siêu thị,..vv thường dùng 1 máy biến áp và một
máy phát dự phòng.
Phụ tải loại ba : phụ tải ánh sáng sinh hoạt, khu chung cư, trường học, thôn xóm thường
đặt một máy biến áp.
2. Chọn dung lượng MBA
2.1/ Với phụ tải có Stt:
* Với trạm một máy: SđmB ≥ Stt
* Với trạm hai máy: SđmB ≥

𝑺𝒕𝒕
𝟏,𝟒

Trong đó:
- SđmB : công suất định mức của máy biến áp, do nhà chế tạo cung cấp.
- Stt : công suất tính toán, là công suất yêu cầu lớn nhất của phụ tải.
- 1,4 : hệ số quá tải.

♦ Hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ:
Các công thức trên chỉ đúng với các máy sản xuất nội địa hoặc nhiệt đới hóa. Nếu dùng
máy ngoại nhập phải đưa vào công thức hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ kể đến sự chênh lệch
nhiệt độ giữa môi trường chế tạo và môi trường sử dụng máy:
Khc = 1 -

𝒕𝟏 −𝒕𝟎
𝟏𝟎𝟎

Trong đó:
-

t0 : nhiệt độ môi trường chế tạo 0C

-

t1 : nhiệt độ môi trường sử dụng 0C

2.2/ Với phụ tải có đồ thị phụ tải:
♦ Phương pháp công suất đẳng trị:

10


Hệ số quá tải thường xuyên có thể được xác định từ đồ thị khả năng quá tải của MBA.
Đó là quan hệ giữa hệ số quá tải cho phép K2cp, hệ số phụ tải bậc một K1 và thời gian
quá tải t2. Để sử dụng phương pháp này cần phải biến đổi đồ thị phụ tải nhiều bậc của
MBA thành đồ thị phụ tải hai bậc đẳng trị
Công suất đẳng trị của MBA trong khoảng thời gian xem xét được xác định theo biểu
thức :

𝟐
∑𝒏
𝒊=𝟏 𝑺𝒊 .𝒕𝒊

S’đt = √

∑𝒏
𝒊=𝟏 𝒕𝒊

Trong đó: Si là phụ tải của MBA ở thời khoảng ti.
Khi biến đổi đồ thị phụ tải nhiều bậc thành đồ thị phụ tải hai bậc đẳng trị có thể có các
trường hợp sau:
- Đồ thị phụ tải nhiều bậc của MBA có một cực đại vào buổi chiều: Tính S’đt2 với thời
gian lúc quá tải là t2 và tính S’đt1 với thời gian trước lúc quá tải 10h (H5.3).
- Đồ thị phụ tải nhiều bậc của MBA có một cực đại vào buổi sáng: Tính S’đt2 với thời
gian lúc quá tải là t2 và tính S’đt1 với thời gian ngay sau kết thúc quá tải 10h (H5.4).
- Nếu đồ thị phụ tải của MBA có 2 cực đại trong một ngày (Hình 5.5) thì phụ tải đẳng trị
bậc hai được tính đối với cực đại nào có tổng đạt trị số lớn nhất. Khi đó chọn được
S’đt2 , còn S’đt1 sẽ tính như một trong hai trường hợp trên.
Nếu S’đt2 < 0,9.Smax thì chọn S’đt2 = 0,9.Smax. Thời gian cấp thứ hai được tính như
sau:
t’2 = (S’đt2)2.t2/(0,9.Smax)2

(5.5)

11


12

Nếu MBA làm việc ở những nơi có nhiệt độ trung bình hằng năm lớn hơn nhiệt độ
trung bình hằng năm định mức thì côn suất đẳng trị phải điều chỉnh theo biểu thức sau:
Sđti = S’đti . (1 -

𝜽𝒕𝒃 −𝜽đ𝒎
𝟏𝟎𝟎

)

Sau khi đã biến đổi đồ thị phụ tải nhiều bậc của MBA về đồ thị phụ tải hai bậc thì trình
tự xác định quá tải cho phép của MBA theo đường cong khả năng tải được tiến hành như
sau:
Tính K1 = Sđt1/Sđm, K2 = Sđt2/Sđm.
Từ K1 và t2, tra các đường cong quá tải cho phép của MBA để tìm K2cp và so sánh với
K2 ở trên. Nếu K2 K2cp thì MBA đã chọn là chấp nhận được, ngược lại cần thay đổi
công suất máy.

13


♦ Qui tắc quá tải 3%:
Với phương pháp công suất đẳng trị ở trên nếu không có đường cong quá tải cho phép
của MBA, có thể xác định hệ số quá tải bình thường theo qui tắc 3%:
𝑲𝒃𝒕
𝒒𝒕 = 𝟏 + (𝟏 − 𝑲đ𝒌 ). 𝟎. 𝟑
Trong đó: Kđk là hệ số điền kín của đồ thị phụ tải được tính như sau:
𝑲đ𝒌 =

∑𝒏

𝒊=𝟏 𝑺𝒊 .𝒕𝒊
𝟐𝟒.𝑺𝒎𝒂𝒙

Khi trạm có 2 máy, cần lưu ý tới khả năng quá tải sự cố của máy. Khả năng quá tải này
được xác định theo hang chế tạo. Nếu không có thong tin cụ thể có thể chấp nhận 140%
cho các máy Liên Xô với điều kiện hệ số tải trước đó không vượt quá 0,93 và 130% cho
các máy của các hãng khác theo IEC 354. Khi đó, dung lượng MBA có thể chọn theo biểu
thức sau:
Sđm = Smax/(n – 1).Kqtsc

(5.9)

Trong đó:
Smax là phụ tải cực đại.
Kqtsc là hệ số quá tải sự cố cho phép của MBA.
n là số lượng MBA trong trạm.

14


IV. CHỌN DÂY DẪN, CÁC THIẾT BỊ BẢO VỆ VÀ ĐO LƯỜNG
1. Phương pháp lựa chọn tiết diện dây dẫn và cáp
1.1 Chọn tiết diện theo tổn thất điện áp cho phép ∆Ucp.
- Tổng tổn thất điện áp nếu toàn bộ đường dây cùng chủng loại và tiết diện:

Trong đó:
ΔU‘ là thành phần tổn thất điện áp do công suất tác dụng và điện trở đường dây gây nên.
ΔU‘‘ là thành phần tổn thất điện áp do công suất phản kháng và điện kháng đường dây
gây nên.
x0, r0 lần lượt là điện trở và điện kháng trên một đơn vị chiều dài đường dây (Ω/km).

Pi, Qi là công suất tác dụng và phản kháng trên đoạn lưới thứ i.
li là chiều dài đoạn lưới thứ i.
pi, qi là công suất tác dụng và phản kháng tại nút thứ i.
Li là khoảng cách từ nút thứ I đến nguồn.
- Tiết diện dây dẫn F xác định như sau:
𝑭=

∑𝒏
𝒊=𝟏 𝑷𝒊 ∗𝑳𝒊
𝜸∗𝑼𝒅𝒎 ∗𝜟𝑼′

hay 𝑭 =

∑𝒏
𝒊=𝟏 𝑷𝒊 ∗𝑳𝒊
𝜸∗𝒅𝒎∗𝜟𝑼′

Đơn vị: F (mm2); Pi, pi (Kw); Li, li (km); γ (km/Ωmm2); Udm (kV); ΔU‘ (V).
1.2 Lựa chọn dây cáp theo điều kiện phát nóng.
Chọn dây cáp theo điều kiện dòng phát nóng cho phép sẽ đảm bảo độ bền, độ an toàn
trong quá trình vận hành và tuổi thọ của dây cáp.
Điều kiện lựa chọn:

K.Icpdm ≥ Ilv max

15


Trong đó: Icpdm là dòng phát nóng cho phép ở các điều kiện định mức cho bởi nhà sản
xuất. K là hệ số hiệu chỉnh theo các điều kiện lắp đặt và vận hành thực tế. Ilv maxlà dòng

điện làm việc dài cực đại đi trong dây cáp.
Cách xác định hệ số K:

Bảng 6-1: Hệ số K1 cho các cách đặt dây khác nhau.

16


Bảng 6-2 : Hệ K2 theo số mạch cáp theo một hàng đơn.

17


Bảng 6-3: Hệ số K3 cho nhiệt độ môi trường khác 30oC.

18


Bảng 6-4: Hệ số K4 theo cách lắp đặt.

Bảng 6-5: Hệ số K5 theo cách lắp đặt theo số dây trong hàng.

19


Bảng 6-6: Hệ số K6 theo tính chất của đất.

Bảng 6-7: Hệ số K7 phụ thuộc vào nhiệt độ của đất.

20

1.3 Lựa chọn dây cáp theo mật độ j kinh tế.
𝑭𝒌𝒕 = 𝟏𝟎𝟎𝟎√

𝟑𝑰𝟐
𝒎𝒂𝒙 .𝝆.(𝛇.𝑪𝟎 +𝑫).𝑸
𝑲𝟐 (𝟏+

𝒊
)
𝟏𝟎𝟎

Trong đó:
ζ là thời gian tổn thất công suất lớn nhất (h).
C0 là giá trị 1Wh (đ).
R là điện trở của đường dây (Ω).
Imax là tải lớn nhất trong năm đầu tiên (A).
K2 là chi phí đầu tư.
21


I là mức lãi kép.
Q là hệ số có tính đến sự tăng giá thành năng lượng trong năm N.
Để đơn giản trong tính toán chọn lựa dây cáp theo điều kiện kinh tế, thường căn cứ vào
mật độ dòng điện kinh tế (tra bảng). Mật độ dòng điện kinh tế được xác định như sau:
𝑱𝒌𝒕 =

𝑰𝒍𝒗 𝒎𝒂𝒙
𝑭𝒌𝒕

Tiết diện kinh tế được xác định theo biểu thức:
𝑭𝒌𝒕 =

𝑰𝒍𝒗 𝒎𝒂𝒙
𝑱𝒌𝒕

Trong đó: Fkt(mm2), Ilv max(A), Jkt(A/mm2).
1.4 Lựa chọn dây cáp theo mật độ dòng không đổi jkd.
Với mạng điện có n phụ tải thì mật độ dòng điện không đổi được xác định như sau:
𝑱=

𝜸𝜟𝑼′
√𝟑 ∑𝒏𝒊=𝟏 𝒍𝒊 𝑪𝒐𝒔𝝋𝒊

Trong đó: J(A/mm2), γ(km/Ωmm2), ΔU‘(V), li(km), lần lượt là chiều dài và hệ số công
suất của đoạn thứ i.
Tiết diện dây cần chọn được xác định theo biểu thức:
𝑭𝒊 =

𝑰𝒊
𝑱

1.5 Lựa chọn dây cáp theo phí tổn kim loại màu bé nhất.
Trường hợp tổng quát, tiết diện thứ I xác định theo điều kiện phí tổn kim loại màu nhỏ
nhất là:

𝑭𝒊 =

𝒏

√𝑷𝒊
∑
√𝑷𝒊 . 𝒍𝒊
𝜸. 𝜟𝑼′ . 𝑼đ𝒎
𝒊=𝟏

Trong đó: Fi(mm2), Pi(kW), li(km), γ(km/Ωmm2), Uđm(kV), ΔU‘(V).
Dựa vào tiết diện tính toán, tra bảng tìm tiết diện chuẩn. Cuối cùng cần kiểm tra điều
kiện tổn thất điện áp và phát nóng của đường dây.

22


2. Cách chọn dây trung tính (N), dây bảo vệ (PE) và chiều dài tối đa của cáp.
2.1/ Chọn dây trung tính.
Với lưới 1 pha 2 dây ( với mọi diện tích), 1 pha 3 dây, nhiều pha mà dây pha có tiết diện
lớn nhất là 16 mm2 - đồng hoặc 25 mm2 nhôm:
F = F0

(TCXDVN 394 : 2007)

Với lưới nhiều pha có tiết diện lớn hơn là 16 mm2 - đồng hoặc 25 mm2 nhôm:
(TCXDVN 394 : 2007)
( Với F0min = 16 mm2 - đồng hoặc 25

½F » F0
mm2nhôm )
2.2/ Chọn dây bảo vệ.
Bảng 6.2 : Chọn tiết diện dây bảo vệ

Các giá trị trong bảng 6 – 2 chỉ có giá trị nếu các vật liệu của dây dẫn bảo vệ là cùng
kim loại như các dây dẫn pha. Nếu bằng kim loại khác với dây dẫn pha thì dây dẫn bảo vệ
phải có tiết diện sao cho nó có điện dẫn tương đương với dây dẫn pha.
Trong tất cả các trường hợp, các dây dẫn bảo vệ không phải là một phần của đường dẫn
cung cấp điện, phải có tiết diện tối thiểu là:
-

2.5 mm2 nếu dây dẫn bảo vệ có bảo vệ cơ.

-

4 mm2 nếu dây dẫn bảo vệ không có bảo vệ cơ.

2.3/ Chiều dài tối đa của cáp
𝑳𝒎𝒂𝒙 =

𝟎, 𝟖. 𝑼𝟎 . 𝑺𝒑𝒉
𝝆(𝟏 + 𝒎)𝑰𝒂
23


Trong đó:
Lmax

: chiều dài cho phép tối đa của cáp (m).

U0

: điện áp pha định mức (V).

ρ

: điện trở suất (Ωmm2/m), của đồng 22,5.10-3, của nhôm 36.10-3

Ia

: dòng tác động của bộ tác động tức thời hoặc là dòng cắt với thời gian xác

định của cầu chì.
m = Sph / SPE :

- Sph : Tiết diện cắt ngang của dây pha (mm2).
- SPE : Tiết diện cắt ngang của dây nối đất bảo vệ.

V. TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH
Phương pháp tính dòng ngắn mạch bằng cách giải hệ phương trình vi phân đòi hỏi nhiều
công sức, mặc dù chính xác nhưng ngay cả để tính một sơ đồ đơn giản khối lượng tính
toán cũng khá cồng kềnh, bậc phương trình tăng nhanh theo số máy điện có trong sơ đồ.
Ngoài ra còn có những vấn đề làm phức tạp thêm quá trình tính toán như: dao động công
suất, dòng tự do trong các máy điện ảnh hưởng nhau, tác dụng của thiết bị tự động điều
chỉnh kích từ (TĐK), tham số dọ trục và ngang trục khác nhau.... Do đó, trong thực tế
thường dùng các phương pháp thực dụng cho phép tính toán đơn giản hơn.
Ngoài các giả thiết cơ bản đã nêu trước đây, còn có thêm những giả thiết sau:
Qui luật biến thiên thành phần chu kỳ của dòng ngắn mạch trong sơ đồ có một máy phát
tương tự như trong sơ đồ có nhiều máy phát.
Việc xét đến thành phần không chu kỳ của dòng ngắn mạch trong tất cả các trường hợp có
thể tiến hành một cách gần đúng.
Rôto của các máy điện đồng bộ là đối xứng do đó không cần phân biệt sức điện động,
điện áp, dòng điện theo các trục và có thể bỏ qua thành phần chu kỳ 2ω.
Tùy mục đích tính toán có thể sử dụng các phương pháp khác nhau với sai số không được

vượt quá phạm vi cho phép ±5% đối với trị số ban đầu và ±1015% ở các thời điểm khác.

24


1. Phương pháp giải tích
1.1 Tính dòng siêu quá độ ban đầu:
Trình tự tính toán như sau:
a) Lập sơ đồ thay thế, tính toán qui đổi tham số của các phần tử trong hệ đơn vị có tên hay
đơn vị tương đối:
- Máy phát: thay thế bằng E”o và X’’ = x”d = x”q, đối với máy phát không có cuộn cản
xem rôto như cuộn cản tự nhiên, tức là cũng dùng các thông số siêu qúa độ để tính toán
với x”d = (0,750,9) x’d.
Sức điện động E”o được tính theo công thức gần đúng với giả thiết máy phát làm việc ở
chế độ định mức trước khi ngắn mạch:

Nếu máy phát làm việc ở chế độ không tải trước khi ngắn mạch thì E”o = UF.
- Động cơ và máy bù đồng bộ được tính như máy phát.
- Động cơ không đồng bộ và phụ tải tổng hợp thay thế bằng:

và: E”o ≈ Uo - IoX”sinφo
trong đó: X*N - điện kháng ngắn mạch (lúc động cơ bị hãm).
I*mm - dòng mở máy của động cơ.
Uo, Io, sinφo - được lấy ở tình trạng trước ngắn mạch.
Khi không có đủ số liệu cần thiết có thể tra bảng sau:
THIẾT BỊ

X”

Máy phát turbine hơi

0,125 1,08

Máy phát turbine nước có cuộn cản

0,2

25

E” o

1,13