tính toán thiết kế hệ thống cung cấp điện

Bài Tập Lớn Cung Cấp Điện

GVHD:Nguyễn Mạnh Quân

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

Khoa Điện

BÀI TẬP LỚN MÔN:
THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN
Giáo viên hướng dẫn

:

Nguyễn Mạnh Quân

Sinh viên thực hiên

:

Nguyễn Thị Thanh Tâm - 0941040022
Nguyễn Như Ngọc

- 0941040025

Lưu Thị Phương

- 0941040020

Lớp

:

Điện 1

Khóa

:

K9
Hà Nội – 2017

Mục lục
Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội

Trang1


Bài Tập Lớn Cung Cấp Điện

GVHD:Nguyễn Mạnh Quân

ối đất và chống sét…………………………………………80

Chương Mở Đầu
Hiện nay nhu cầu sử dụng điện là cần thiết đối với tất cả mọi người trong
mọi lĩnh vực đời sống hàng ngày từ việc sử dụng điện để chiếu sáng đến việc sử
dụng điện phục vụ cho sản xuất,tất cả nhưng nhu cầu đó đã cho ta biết vai trò
của điện trong đời sống. Cùng với sự phát triện kinh tế-xã hội, khoa học kỹ
thuật, thiết kế hệ thống cung cấp điện là một trong những vấn đề quan trọng
trong sự nghiệp công nghiệp hóa hiện đại hóa đât nước ta. Hệ thống cung cấp

điện đóng vai trò rất lớn trong công cuộc xây dựng đất nước ta hiện nay. Cùng
với nhu cầu sử dụng điện và các trang thiết bị ngày càng hiện đại nên việc
trang thiết bị về kiến thức mới về hệ thống cung cấp điện, cách thức sử dụng hệ
thống trong xí nghiệp ,khu công nghiêp,nhà ở…là rất cần thiết.
Qua việc học môn cung cấp điện và làm bài tập lớn cung cấp điện, với đề
Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội

Trang2


Bài Tập Lớn Cung Cấp Điện

GVHD:Nguyễn Mạnh Quân

tài thiết kế hệ thống cung cấp điện cho mạng phân xưởng đã giúp em có cơ hội
tổng hợp lại kiến thức đã học và học hỏi thêm một số kiến thức mới. Em sẽ cố
gắng phát huy được sáng tạo và nghiên cứu ,tìm hiểu để lựa chọn các thiết bị
cho hệ thống tối ưu nhất.
Tuy nhiên ,trong quá trình thiết kế sẽ có nhiều sai sót. Vì vây em rất mong
giáo viên hướng dẫn đóng góp ý kiến và giúp đỡ để hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn !

Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội

Trang3


Bài Tập Lớn Cung Cấp Điện

GVHD:Nguyễn Mạnh Quân

Chương 1: Cơ Sở Lý Thuyết Thiết Kế
Cung Cấp Điện
I.Hệ Thống Đ iện và Hệ Thống Cung Cấp Điện
1. Hệ thống điện
Hệ thống điện (HTĐ) là một bộ phận của hệ thống năng lượng , bao
gồm tất cả các thiết bị dùng để sản xuất , biến đổi, truyền tải, phân phối và tiêu
thụ điện năng. Nói cách khác HTĐ là hệ thống bao gồm tất cả các nguồn điện,
trạm biến áp, đường dây và các hộ dùng điện ( phụ tải điện) , cấu trúc chung
của HTĐ như sau:

- Đặc điểm hoạt động của hệ thống điện:
Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội

Trang4


Bài Tập Lớn Cung Cấp Điện

GVHD:Nguyễn Mạnh Quân

+ quá trình sản xuất và tiêu thụ điện năng có tính đồng thời
+ trong hệ thống điện luôn có sự cân bằng năng lượng
+ điện năng không dự trữ được
+ điện năng có thể được tạo ra từ các nguồn năng lượng khác và
ngược lại
+ điện năng rât dễ truyền tải và phân phối
+ các quá trình xảy ra trong hệ thống điện rất nhanh (0,01-30s) . Hệ
thống phải sử dụng các thiết bị phản ứng nhanh để điều khiển chế độ
+ hệ thống điện trải rộng khắp đất nước, chịu tác động mạnh của môi

trường như khí hậu, thời tiết ( mưa, bão) và các hiện tuwowjg tự nhiên khác
( sét, sinh vật....)
+ điện năng có quan hệ chặ chẽ với tất cả các ngành của nền kinh tế
quốc dân.
2.Hệ thống cung cấp điện (HTCCĐ)
a, Hệ thống cung cấp điện và lưới phân phối
HTCCĐ chỉ là một HTĐ cung cấp cho một đối tượng nhất định
HTCCĐ có thể là:
- Phòng học nếu phụ tải là đèn, quạt.
- Một quận, huyện nếu phụ tải là các cơ quan, nhà máy.
b, Phân loại các HTCCĐ
b.1) HTCCĐ cho đô thị
- Phụ tải đô thị: phụ tải phân bố tương đối đều với mật độ phụ tải cao
trong một phạm vi hẹp
- Đồ thị phụ tải không bằng phẳng
- Sơ đồ: + lưới hạ áp: hình tia, có khoảng cách ngắn.
+ lưới trung áp: có dạng mạch vòng kín, vận hành hở
+ lưới cao áp: mạch vòng kín
b.2) HTCCĐ công nghiệp
- Phụ tải công nghiệp: phụ tải phân công suất lớn và tập trung.
- Yêu cầu cung cấp điện rất cao
- Đồ thị phụ tải: tương đối bằng phẳng ( dạng theo ca)
- Sơ đồ: lưới điện có dạng hình tia và thường có thêm mạch dự phòng,
khoảng cách cấp điện ngắn.
Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội

Trang5


Bài Tập Lớn Cung Cấp Điện

GVHD:Nguyễn Mạnh Quân

b.3) HTCCĐ nông thôn
- Phụ tải nông thôn: phụ tải phân tán không đồng đều và công suất nhỏ
- Yêu cầu cung cấp điện không cao
- Đồ thị phụ tải dạng không bằng phẳng
- Sơ đồ: lưới điện có dạng hình liên thông
II. Phụ tải điện
Phụ tải điện là tập hợp các thiết bị dùng điện và biế đổi điện năng thành
các dạng năng lượng khác. Phụ tải điện là một đại lượng đặc trưng cho công
suất tiêu thụ của các hộ dùng điện.
1.Phân loại
a) Phụ tải loại I
- Là những hộ tiêu thụ điện mà khi ngừng cung cấp điện sẽ dấn đến thiệt hại về
người, thiệt hại rất lớn về mặt kinh tế, chính trị và ngoại giao (vd: tòa nhà quốc
hội, văn phòng chính phủ, hầm mỏ, bệnh viện,...) vì vậy để cung cấp điện cho
những phụ tải loại này phải có 2 nguồn cung cấp hoặc đường dây lộ kép.
b) Phụ tải loại II
- Là những phụ tải mà khi ngừng cung cấp điện sẽ dẫn đến thiệt hại đáng kể về
mặt kinh tế và phá vỡ các hoạt động bình thường của đại đa số công chúng ( vd:
các nhà máy, xí nghiệp, các công ty chế biến,...) Vì vậy để cung cấp điện cho
những phụ tải loại này phải có 2 nguồn cung cấp hoặc đường dây lộ kép.
c) Phụ tải loại III
- Là những phụ tải không thuộc hai loại trên tức là được phép ngừng cấp điện
trong một thời gian ngắn
2. Các đại lượng của phụ tải
2.1. Công suất định mức ( Pđm)
- ghi trên nhãn thiết bị hoặc trong lý lịch đặc tính của thiết bị .
- công suất làm việc lâu dài lớn nhất mà vẫn đảm bảo được các chỉ tiêu

kỹ thuật
- với động cơ: Pđm là công suất cơ trên trục động cơ đối
với công suất điện
- quy đổi phụ tải làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại ( như : cầu trục, máy
hàn, ....) sang chế độ làm việc dài hạn theo hệ số tiếp điện đm : εđm
P’đm=Pđm
Trong đó:
Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội

Trang6


Bài Tập Lớn Cung Cấp Điện

GVHD:Nguyễn Mạnh Quân

P’đm : công suất đm đã quy đổi sang chế độ làm việc
dài hạn
Pđm : công suất nhà chế tạo ghi trong nhãn
2.2. Công suất đặt Pđ
- thực tế cần cấp công suất lớn hơn Pđm do còn có một lượng tổn hao
trong động cơ : công suất đặt Pđ
- với một đọng cơ: Pđ =
trong đó:- Pđ là công suất đặt của thiết bị
- Pđm là công suất định mức của thiết bị
- ηđc là hiệu suất định mức của động cơ
- với một nhóm động cơ: Pđ=
ηdc=0,8 nên thực tế có thể coi Pđm=Pđ
2.3. Công suất trung bình ( Ptb )
- Ptblà công suất tiêu thụ thực của thiết bị trong khoảng thời gian T

Ptb ==
Trong đó : Pt công suất của phụ tải theo thời gian t bất kỳ
- xây dựng Ptb trong một khoảng T theo chỉ số công tơ đo ddiejn năng tác
dụng và phản kháng theo biểu thức sau

Ptb=

Qtb=

- Ptb dùng để xác định phụ tải tính toán và tổn thất điện năng
2.4. công suất cực đại ( Pmax )
- Công suất max là trị số lớn nhất của Ptb trong khoảng thời gian khảo sát
nào đó:
2.4.1: công suất cực đại ổn định dài hạn Pmax
- là công suất tiêu thụ max tác động trong khoảng thời gian không dưới 5
phút
- dùng để chọn các thiết bị, phần tử hệ thống theo điều kiện phát nóng và
đánh giá các chế độ làm việc của chúng
2.4.2: Công suất cực đại ngắn hạn ( công suất đỉnh nhọn )
- là công suất lớn nhát trong khoảng thời gian ngắn như khi mở máy các động
cơ . Công suất này dufg để chọn cầu chì, kiểm tra dao động điện áp, điều kiện
mở máy động cơ và tính toán đại lượng đặt của các role bảo vệ, tự động hóa.
Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội

Trang7


Bài Tập Lớn Cung Cấp Điện

GVHD:Nguyễn Mạnh Quân

2.5. công suất tính toán
- Ptt là công suất giả định lâu dài không đổi, tương đương với công suất của phụ
tải thực tế luôn biến đổi về mặt hiệu ứng nhiệt cực đại. Các thiết bị được chọn
theo công suất này sẽ đảm bảo được an toàn trong mọi trạng thái vận hành.
Công suất tính toán có trị số trong khoảng: Ptb PttPmax
Thông thường lấy Ptt=Pmax. Do đó khi nói đến công suất tính toán có thể coi đó
là công suất cực đại Pmax
- là bước quan trọng đầu tiên ảnh hưởng đến toàn bộ quá trình
- bài toán xác định Ptt là bài toán dự báo trong thời gian ngắn dựa trên kinh
nghiệm và những cái có trước
2.6. Điện năng tiêu thụ A
A= =
2.7. thời gian sử dụng công suất lớn nhất Tmax

A==PtbT=PmaxTmax Tmax=
2.8. Hệ số sử dụng ( Ksd )
- là tỉ số giữa Ptb và Pđm của thiết bị trong khoảng thời gian xét
- với 1 thiết bị Ksd=
- với 1 nhóm thiết bị Ksd=
2.9. Hệ số phụ tải ( Kt )
- hệ số phụ tải ( hay còn gọi là hệ số mang tải ) là tỷ số giữa công suất tb trong
thời gian đóng điện Ptbđ với Pđm

Kt===PtbT==
2.10. hệ số cực đại ( Kmax )

Kmax==
- công thức thực nghiệm

Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội

Trang8


Bài Tập Lớn Cung Cấp Điện

GVHD:Nguyễn Mạnh Quân

Kmax=1+1,3
2.11 hệ số thiết bị hiệu quả nhq
- nhq là số thiết bị giả thiết có Pđm và chế độ làm việc như nhau và tiêu thụ công
suất đúng bằng công suất tiêu thụ của nhóm gồm n thiết bị thực tế

nhq=
- n>5 tính nhq theo công thức trên khó trong thực tế tính theo bảng hoặc đường
cong cho trước
B1: tính số thiết bị tương đối n và công suất tương đối P trong nhóm

n*=:
B2:

P*=

n*hq=
B3:

nhq=n.n*hq

2.12.Hệ số đồng thời ( Kđt )

- Số lượng xuất tuyến ra ngoài càng lớn Kđt càng nhỏ
- Kđt là tỷ số giữa tổng công suất thiết bị được đóng điện trong
nhóm với tổng công suất thiết bị tiêu thụ điện trong nhóm
- Với phụ tải xis nghiệp, công nghiệp một cách gần đúng có thể
lấy Kđt= 0,90,95 khi số phân xưởng n=24
K
đt

=0,80,85 khi số phân xưởng n=510

3. Phương pháp xác định phụ tải tính toán
3.1. theo Pđm và Knc

Ptt=Knc
Trong đó:
Pđmi : công suất định mức của thiết bị thứ i (KW)
Ptt, Qtt, Stt : công suất tác dụng, công suât phản kháng và công suất toàn
phần tính toán của nhóm thiết bị (KW,KVAr,KVA)
n: số thiết bị trong nhóm
3.2. theo Kmax và Ptb

Ptt=Kmax.Ptb=Kmax.Ksd.Pđm
3.3. theo xuất tiêu hao điện năng cho một đơn vị diện tích
P0 (W/m2) : xuất tiêu hao công suất cho một diện tích
Sử dụng cho phụ tải chiếu sáng

Pcs=P0.F
3.4. theo xuất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm
Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội

Trang9


Bài Tập Lớn Cung Cấp Điện

GVHD:Nguyễn Mạnh Quân

Ptt=
Với A=n.W

trong đó: n-số sản phẩm
W- suất riêu hao cho một đơn vị sản phẩm ( KWh/sp)
III. Sơ đồ cấp điện
1. Sơ đồ hình tia

- các phụ tải được cấp điện độc lập với nhau
- ưu điểm:
+ khi xảy ra sự cố chỉ phụ tải trên đường dây đó bị mất điện độ tin cậy
cung cấp điện cao, đơn giản trong việc chỉnh định hệ thống bảo vệ role
- nhược điểm:
+ giá thành cao
- phạm vi sử dụng : dùng cho các phụ tải loại II như khu đô thị công nghiệp loại
nhỏ.
2. Sơ đồ liên thông

- một số các phụ tải cấp điện phụ thuộc vào phụ tải trước đó
- nhược điểm
+ độ tin cậy cung cấp điện thấp, chỉnh định hệ thống bảo vệ role phức tạp
cần phải đảm bảo được tính chọn lọc.
+ ngắn mạch càng gần nguồn bao nhiêu càng nguy hiểm vì tổng trở ở gần

nguồn nhỏ nhưng thời gian ngắn mạch ở NS1 lại lâu hơn ở NS2
- ưu điểm:
+ giá thành rẻ
Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội

Trang10


Bài Tập Lớn Cung Cấp Điện

GVHD:Nguyễn Mạnh Quân

- phạm vi áp dụng: cho những phụ tải có yêu cầu về hệ thống cung cấp điện
không cao như nông thôn, vùng núi.
3. Sơ đồ mạch hỗn hợp

- dành cho các phụ tải có yêu cầu khác nhua về cung cấp điện
4. Sơ đồ mạch vòng kín

- đặc điểm: một phụ tải có thể nhận điện từ 2 phía
- ưu điểm: đọ tin cậy cung cấp điện rất cao, chỉnh định hệ thống bảo vệ role khó
- nhược điểm: chi phí lớn, vận hành phức tạp, dễ đóng cắt nhầm.
Để khắc phục nhược điểm trên cần chuyển mạch kín vận hành mạch kín vận
hành hở giúp giảm chi phí.
IV. Tính toán ngắn mạch
1. Khái niệm và phân loại ngắn mạch
a) khái niệm
- Các trường hợp các dây pha chạm vào nhau , dây pha chạm vào dây trung tính
chạm đất làm điện trở giảm đột ngột, dòng điện tăng cao đột ngột gọi là ngắn
mạch chạm đất

Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội

Trang11


Bài Tập Lớn Cung Cấp Điện

GVHD:Nguyễn Mạnh Quân

b) phân loại ngắn mạch
Dạng
ngắn
mạch

Hình vẽ quy ước

3 pha

Kỳ hiệu

Xác suất xảy ra %

N(3)

5

N(2)

10

N(1.1)

20

N(1)

65

2 pha

2 pha –
đất

1 pha

c)tác hại của dòng ngắn mạch
- khi ngắn mạch dòng điện tăng rất cao và chạy trong các phần tử trong hệ
thống cung cấp điện gây ra một số hậu quả:
+ phát nóng cục bộ gây cháy nổ
+ sinh ra lực cơ khí lớn giữa các phần tử của thiết bị điện làm biến
dạng hoặc gãy vỡ các phần tử này
+ gây sụt áp trên lưới điện làm động cơ ngừng quay

Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội

Trang12


Bài Tập Lớn Cung Cấp Điện

GVHD:Nguyễn Mạnh Quân

+ gây mất ổn định hệ thống cung cấp điện do các máy phát điện bị
mất cân bằng công suất, quay theo những vận tốc khác nhau dẫn đến mất đồng
bộ
+ tạo ra các thành phần dòng điện không đối xứng, gây nhiễu các
đường dây thông tin ở gần
+ làm gián đoạn hệ thống cung ấp điện d nhiều phần tử bị cắt ra để
loại trừ ngắn mạch
d)mục đích của việc tính toán ngắn mạch
- căn cứ để lựa chọn các phần tử trong hệ thống cung cấp điện sao cho phù
hợp và chịu đựng được trong thời gian tồn tại ngắn mạch
- để tính toán hiệu chỉnh các thiết bị bảo vệ
- lựa chọn các sơ đồ có dòng điện ngắn mạch nhỏ sẽ giả đáng kể về chi
phí đầu tư
- lựa chọn các thiết bị nhằm hạn chế dòng điện ngắn mạch
2. tính toán ngắn mạch
 B1: vẽ sơ đồ thay thế
 B2: tính toán các thông số trên sơ đồ
 B3: tính ngắn mạch
- tính hệ đơn vị tương đối
- hệ đơn vị có tên
- sơ đồ thay thế và tính điện kháng trên các phần tử trong các hệ đơn vị

Thiết bị

Tham số
Sơ đồ thay tra được
thế
X’d, Sđm,

Uđm

Tính trong
đơn vị có tên

Tính chính
xác trong
ĐVTĐ

Tính gần đúng
trong ĐVTĐ

X’đm=

Máy phát
Máy biến
áp ( 2
cuộn dây)
Kháng
điện

UN%, K,
Sđm
X%, Iđm,
Uđm
X1(W/Km)

Đường
dây

Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội

Trang13


Bài Tập Lớn Cung Cấp Điện

GVHD:Nguyễn Mạnh Quân

V. Điều kiện chung để lựa chọn khí cụ điện:
 Có 3 chế độ làm việc chung của các loại khí cụ điện:
Chế độ làm việc lâu dài: các thiết bị sẽ làm việc tin cậy nếu chúng được
chọn theo đúng dòng điện và điện áp định mức.
Chế độ quá tải: dòng điên jqua các thiết bị cao hơn bình thường, thiết bị
còn tin cậy nếu giá trị và thời gian điện áp hay dòng tăng cao còn nhỏ hơn giá
trị cho phép.
Chế độ ngắn mạch: các thiết bị điện được chọn có xét đến điều kiện ổn
định động và điều kiện ổn định nhiệt. Riêng với máy cắt điện cần chọn thêm
khả năng cắt của nó.
Khi chúng ta lựa chọn thiết bị điện phải thỏa mãn nhu cầu mặt kinh tế-kỹ
thuật, dưới đây là một vài cách chọn KCĐ.
1. Chọn theo điều kiện làm việc lâu dài:
 Chọn theo điện áp định mức (Uđm):
Uđm thường ghi trên nhãn khí cụ điện hay lí lịch máy, nó phù hợp với dộ
cách điện, độ dự trữ bền về điện nên cho phép cúng làm việc lâu dài với điện áp
cao hơn định mức 10% đến 12 % goi jlaf điện áp cực đại của khí cụ điện. Khi
chọn khí cụ điện cần tuân theo điều kiện sau.
UđmKCĐ + ∆UđmKCĐ ≥ Uđm mạng + ∆Uđm mạng
Trong đó:
UđmKCĐ, Uđm mạng: điện áp định mức của KCĐ và mạng điện nới KCĐ làm

việc.
∆UđmKCĐ ,∆Uđm mạng: độ tăng cho phép của KCĐ và độ lệch điện áp so
với điện áp định mức.
 Chọn theo dòng điện định mức (Iđm):
Chọn thiết bị có:
IđmKCĐ ≥ Ilv max (dòng làm việc cực đại).
Dòng diện làm việc cực đại xuất hiện trong các trường hợp:
 Đối với mạch đường dây song song – khi cắt một trong hai đường
dây.
 Đối với đường dây cáp không có dự phòng – khi sử dụng khả năng
quá tải của nó.
 Đối với máy biến áp – khi sử dụng khả năng quá tải của chúng.
 Đối với thanh góp nhà máy điện, trạm biến áp, thanh cái mạch
phân đoạn và mạch nối các khí cụ điện – trong điều kiện vận hành
bất lợi.
2. Các điều kiện kiểm tra thiết bị khi xảy ra ngắn mạch:
 Kiểm tra ổn định lực điện động:
Một vẫn dẫn đặt trong từ trường, có dòng điện chạy qua sẽ chịu tác động
của 1 lực. Lực cơ học này có xu hướng làm biến dạng hoặc chuyển dời vật dẫn
để từ thông xuyên qua nó là lớn nhất. Lực chuyển dời đó gọi là lực điện động.
Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội

Trang14


Bài Tập Lớn Cung Cấp Điện

GVHD:Nguyễn Mạnh Quân

Khi làm việc bình thường, dòng điện nhỏ nên lực điện động không lớn

không gây nguy hiểm, khi xảy ra ngắn mạch, thiết bị có dòng ngắn mạch đi qua
sẽ chịu một lực điện đọng lớn hơn bình thường nhiều có thể làm biến dạng các
thanh đẫn, đánh vỡ sứ, phá hỏng các cuộn dây,… Vì vậy khi chọn thiết bị cần
phải lưu ý khả năng chịu lực điện đọng của chúng.
Điều kiện ổn định lực điện động là:
Imax ≥ Ixk
Với:
Imax : dòng điện cực đại cho phép.
Ixk : dòng ngắn mạch xung kích.
 Kiểm tra ổn định nhiệt:
Dây dẫn và khí cụ điện sẽ nóng lên vì có các tổn thất công suất, các tổn
thất công suất này phụ thuộc vào nhiều yếu tố nhưng chủ yếu phụ thuộc vào
bình phương dòng điện.
Khi nhiệt độ khí cụ điện và dây dẫn quá cao sẽ làm chúng bị hư hỏng hay
giảm tuổi thọ. Do đó, các thiết bị được quy định nhiệt độ làm việc cho phép khi
làm việc bình thường cũng như khi xảu ra ngắn mạch.
Điều kiện ổn định nhiệt là: đối với dây dẫn có thể căn cứ vào tiết diện
nhỏ nhất của dây dẫn để có ổn định nhiệt.
Schọn > Smin
Smin=
Với:
C: hệ số phụ thuộc vật dẫn.
Bn: xung lượng nhiệt.
Đối với khí cụ điện: Inh2.tnh ≥ I2∞.tqđ = Bn
Inh: dòng điện độ bền nhệt đi qua khí cụ điện trong thời gian t nh mà không
gây hư hỏng.
I∞: trị số dong điện ngắn mạch duy trì.
tqđ: thời gian quy đổi gần bằng 1s.
VI. Nối đất
Bộ phận nối đất có ý nghĩa quan trọng: Trước hết khi có giông sét sẽ tập

trung điện tích lên kim, dây thu sét và định hướng sét phóng điện vào kim, dây
thu sét. Còn khi sét đánh vào kim dây thu sét thì nối đất làm nhiệm vụ tản dòng
điện vào trong đất, đồng thời đảm bảo các trị số điện áp trên các phần của dòng
điện sét chạy qua phải nhỏ, an toàn cho con người và công trình.
Điện trở nối đất bảo vệ làm nhiệm vụ tản dòng điện xoay chiều vào trong
đất, còn điện trở nối đất chống sét làm nhiệm vụ cản dòng điện sét vào trong
Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội

Trang15


Bài Tập Lớn Cung Cấp Điện

GVHD:Nguyễn Mạnh Quân

đất. Mà dòng điện sét là dòng điện biến dạng sóng xung kích nên đối với nối
đất chống sét được quy định là điện trở xung kích(Rxk).
Khi kiểm tra, ta chỉ đo được điện trở dây chiều công nghiệp. Điện trở
xung kích được xác định dựa vào điện trở xoay chiều R~ và hệ số xung kích.
Rxk = *R~
Hệ số xung kích có thể nhỏ hơn 1 hoặc lớn hơn 1 phụ thuộc vào chỉ số
dòng điện sét, điện trở suất của đất và kết cấu của hệ thống nối đất do ảnh
hưởng của thành phần điện giảm trong trường hợp tăng chiều dài điện cực làm
tăng điện trở xung kích Rxk.
VII. Bù công suất phản kháng
1. Bản chất của hệ số công suất
Công suất tác dụng đặc trưng P: cho sự sinh ra công, gây ra mômen quay
giữa các động cơ. Một phần nhỏ bù vào các tổn hao do phát nóng dây dẫn, lõi
thép… Ở nguồn trực tiếp liên quan đến tiêu hao năng lượng đầu tư vào như
than, hơi nước, lượng nước... Tóm lại đặc trưng cho quá trình chuyển hóa năng

lượng.
Công suất phản kháng Q: ngược lại không sinh ra công. Nó đặc trưng cho
quá trình tích phóng năng lượng giữa nguồn và tải, nó liên quan đến quá trình từ
hóa lõi thép, biến áp, động cơ, gây biến đổi từ thông để tạo ra sức điện động
phía thứ cấp. Nó đặc trưng cho câu tổn thất từ tản trong mạng. Ở nguồn nó liên
quan đến sức điện động của máy phát liên quan đến dòng kích từ máy phát.
Như vậy, để chuyển hóa P cần phải có hiện diện của Q. Giữa P và Q lại
liên hệ trực tiếp với nhau mà đặc trưng cho mối quan hệ đó là hệ số công suất.
2.Ý nghĩa của việc nâng cao hệ số công suất
- Giảm tổn thất công suất và điện năng trên tất cả các phần tử đường dây
và biến áp
- Làm giảm tổn thất điện áp trong các phần tử của mạng
- Tăng khả năng truyền tải của các phần tử
3. Các biện pháp nâng cao hệ số công suất
Thực chất của việc nâng cao hệ số công suất nhằm giảm lượng công suất
phản kháng phải truyền tải trên đường dây của mạng để làm điều này có hai
phương pháp:
- Nâng cao hệ số công suất tự nhiên: đây là nhóm phương pháp bằng
cách vận hành hợp lý các thiết bị nhằm giảm lượng công suất phản kháng đòi
hỏi từ nguồn.

Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội

Trang16


Bài Tập Lớn Cung Cấp Điện

GVHD:Nguyễn Mạnh Quân

-Nâng cao hệ số công suất bằng cách đặt thiết bị bù: không yêu cầu giảm
lượng công suất phản kháng Q đòi hỏi từ thiết bị dùng điện mà cung cấp công
suất phản kháng Q tại các hộ dùng điện ngầm giảm lượng công suất phản kháng
Q phải truyền tải trên đường dây. Phương pháp này chỉ thực hiện sau khi đã
thực hiện biện pháp thứ nhất mà chưa đạt kết quả thì mới thực hiện việc bù.
3.1. Nhóm các phương pháp tự nhiên
• Thay đổi nhưng động cơ không đồng bộ làm việc nôn tải bằng những
động cơ có công suất nhỏ hơn.
• Giảm điện áp đặt vào động cơ thường xuyên làm việc non tải
• Hạn chế động cơ không đồng bộ chạy không tải hoặc non tải
• Dùng động cơ đồng bộ thay cho động cơ không đồng bộ
3.2. Nhóm bù công suất phản kháng
Thiết bị bù:Thông thường người ta sử dụng hai loại thiết bị Bù chính là tụ
điện tĩnh và máy bù đồng bộ. Cả hai thiết bị này có những ưu nhược điểm gần
như trái ngược nhau.
Máy bù đồng bộ thực chất là loại động cơ đồng bộ chạy không tải có một
số đặc điểm sau. Vừa có khả năng phát ra lại vừa tiêu thụ được công suất phản
kháng. Công suất phản kháng phát ra không phụ thuộc vào điện áp đặt vào nó
mà chủ yếu là phụ thuộc vào dòng kích từ có thể điều chỉnh được dễ dàng. Lắp
đặt vận hành phức tạp gây sự cố vì có bộ phận quay. Chi phí khá lớn giá tiền
đơn vị công suất phản kháng phát ra thay đổi theo dung lượng.
Tụ điện tĩnh: có ưu nhược điểm gần như trái ngược với máy bộ đồng bộ.
Giá tiền một đơn vị công suất phản kháng phát ra hầu như không thay đổi theo
dung lượng. Chi phí ít, vận hành lắp đặt đơn giản, ít gây sự cố. Công suất phản
kháng phát ra phụ thuộc vào điện áp đặt vào tụ. Chỉ tham gia công suất phản
kháng và không có khả năng điều chỉnh

Chương 2 : Nội dung thiết kế
I. Tính toán phụ tải điện:

1. Phụ tải chiếu sáng
- Lấy công xuất chiếu sáng chung cho toàn phân xưởng : P0=15 W/m2 .
- Công xuất chiếu sáng :
Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội

Trang17


Bài Tập Lớn Cung Cấp Điện

GVHD:Nguyễn Mạnh Quân
Pcs = P0.F

Với diện tích chiếu sang toàn phân xưởng F = 24.36= 864 (m2)
→ Pcs= 15.864= 12960 W= 12,96 kW
→ Qcs= pcs.tgφcs= 15,1 kVAr ( với đèn có cosφcs =0.65)
→ Scs = 19,9 kVA
Do đó ta lựa chọn bóng đèn huỳnh quang có công xuất Pđm= 36 W
P cs
P dm1bong
→ Số bóng đèn cần dùng n=
= 360 bóng → Chọn 360 bóng đèn
lắp đều toàn phân xưởng , với 2 bóng đèn lắp chung 1 máng như hình vẽ:

Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội

Trang18


Bài Tập Lớn Cung Cấp Điện

GVHD:Nguyễn Mạnh Quân
24 m

36 m

6m

TBA

Loại bóng : Bóng đèn huỳnh quang 0,6m Rạng Đông FL T8 36W
Sử dụng 12 contactor điều khiển đèn , mỗi contactor điều khiển 30 bóng.
+ Chọn dây dẫn cho đèn :

Itt=

P
U

=
≥

→ Icp

36.30
220

I
k .k

=4,9(A)

tt

1

2

=

4,9
0,85.0,9

=6,4 (A)

Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội

Trang19


Bài Tập Lớn Cung Cấp Điện
→

GVHD:Nguyễn Mạnh Quân

Vì vậy chọn cáp lõi đồng cách điện PVC do LENS chế tạo, có thông số:
+Icp=31(A);
+Tiết diện F=1,5 mm2;

+Điện trở r0=12,10

Ω
km

.

2. Phụ tải thông gió và làm mát
- Thể tích phân xưởng :
V= chiều dài x chiều rộng x chiều cao
→ V= 24.36.5 m3
( với chiều cao phân xưởng được chọn khoảng 5 m)
+ Cách chọn điều hòa cho phân xưởng : Cứ 1m3 tương ứng 200 BTU công
suất lạnh.
→

Vậy công suất lạnh cần có trong xưởng là : P đh = 4320.200=864000

BTU.
+ Vậy ta dùng 5 điều hòa mỗi điều hòa công suất 180000BTU/h có thông
số như sau : Hãng Daikin(Thái Lan) có model Daikin FD18KAY1.
Hình vẽ :

Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội

Trang20


Bài Tập Lớn Cung Cấp Điện

GVHD:Nguyễn Mạnh Quân

+ Chọn aptomat điều khiển điều hòa : dùng 5 aptomat điều khiển 5 điều
hòa.
Quy đổi công xuất lạnh sang công xuất điện :
746 W ( công xuất điện ) = 6000 BTU ( công xuất lạnh )
→ Công xuất điện dùng cho 1 máy điều hòa là :

→ Công xuất điện dùng cho cả điều hòa phân xưởng l:
Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội

Trang21


Bài Tập Lớn Cung Cấp Điện

GVHD:Nguyễn Mạnh Quân

P = = 59680 (W) =59,68 ( kW )
Và cosφ = 0,8
+ Chọn dây dẫn tủ động lực điều hòa :
Dòng điện đi qua dây dẫn Itt = = =84,77 (A)

Ta có: Icp
→

≥ I tt
k 1.k 2 →

Icp =110,81 (A)

Chọn dây dẫn lõi cách điện PVC do LENS chế tạo có I cp=113A ;
Ω

r0=1,15 (

km

) ; tiết diện F=16 mm2.

3. Tính toán phụ tải động lực :
- Phân nhóm thiết bị
Phân nhóm thiết bị theo nguyên tắc sau:
+ Các thiết bị điện cùng một nhóm nên đặt gần nhau để giảm chiều dài
dây dẫn hạ áp nhờ vậy tiết kiệm được vốn đầu tư và tổn thất điện năng
trên đường dây phân xưởng.
+ Chế độ làm việc của các thiết bị cùng một nhóm nên giống nhau nhờ
đó việc xác định phụ tải tính toán được chính xác hơn và thuận tiện cho
việc lựa chọn các thiết bị điện và thiết bị bảo vệ.
+ Tổng công suất trên các nhóm là xấp xỉ bằng nhau để việc lựa chọn tủ
động lực thuận tiện hơn. Chú ý, số thiết bị trong một nhóm không nên
bố trí quá nhiều.
→ Vậy ta chia thiết bị làm 4 nhóm.

Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội

Trang22


Bài Tập Lớn Cung Cấp Điện

Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội

GVHD:Nguyễn Mạnh Quân

Trang23


Bài Tập Lớn Cung Cấp Điện

GVHD:Nguyễn Mạnh Quân

Bảng phân nhóm thiết bị với công suất và vị trí trên mặt bằng nhà xưởng :
Tên thiết bị
STT

Ký hiệu
trên sơ đồ
mặt bằng

Công xuất
đặt
Pn (Kw)

Stt(tb)
Ksd

cosφ

=

P .k
n

sd

cos ϕ

(kVA)

Tọa độ
(x;y)

Nhóm 1
1

Bể gâm tăng nhiệt

3

7,068

0,3

1

2,12

(4,51;30,3)

2

Tủ sấy

4

21,204

0,36

1

7,63

(2,54;20,98)

3

Máy quấn dây

5

2,12

0,57

0,80

1,51

(7,61;20,65)

4

Máy khoan bàn

7

3,887

0,51

0,78

2,54

(3,67;28,3)

5

Bàn thử nghiệm

9

11,486

0,62

0,85

8,39

(2,82;14,32)

6

Bàn lắp ráp và thử
nghiệm

18

38,87

0,53

0,69

29,86

(7,9;28,3)

Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội

Trang24


Bài Tập Lớn Cung Cấp Điện

Tên thiết bị
STT

GVHD:Nguyễn Mạnh Quân

Ký hiệu
trên sơ đồ
mặt bằng

Công xuất
đặt
Pn (Kw)

Stt(tb)
Ksd

cosφ

=

P .k
n

sd

cos ϕ

(kVA)

Tọa độ
(x;y)

Nhóm 2

1

Cần cẩu điện

14

13,253

0,32

0,8

5,3

(5,08;7,33)

2

Máy hàn xung

16

35,34

0,32

0,55

20,56

(9,02;14,98)

3

Máy ép nguội

18

35,34

0,47

0,70

23,73

(5,36;3)

Nhóm 3
1

Bể gâm dung dịch
kiềm

1

26,505

0,35

1

9,28

(14,9;32,97)

2

Bể gâm nước nóng

2

21,204

0,32

1

6,79

(21,15;33,3)

Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội

Trang25