Nghiên cứu ứng dụng comppad trong tính toán thiết kế lắp đặt điện

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------

LÊ THỊ NGA LINH

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG COMPPAD TRONG
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ LẮP ĐẶT ĐIỆN

Chuyên ngành : KỸ THUẬT ĐIỆN

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
KỸ THUẬT ĐIỆN

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
TS. NGUYỄN NGA VIỆT

Hà Nội – Năm 2013

1


LỜI CAM ĐOAN

Sau một thời gian nghiên cứu tìm hiểu, bản luận văn gồm 3 chương với các nội
dung sau:
Chương 1: Giới thiệu đề tài và đề xuất ý tưởng.
Chương 2: Ứng dụng CompPad trong tính toán thiết kế lắp đặt điện.
Chương 3: Xây dựng và quản lý công cụ cho người thiết kế.

Tôi xin cam đoan toàn bộ nội dung và kết quả tính toán là công trình nghiên cứu

của tôi, với sự giúp đỡ của TS. Nguyễn Nga Việt. Tôi xin chịu trách nhiệm về nội dung
nghiên cứu và kết quả tính toán của mình.

Hà Nội, ngày 30 tháng 12 năm 2013
Tác giả luận văn

Lê Thị Nga Linh

2


MỤC LỤC
Trang phụ bìa ........................................................................................................1
Lời cam đoan.........................................................................................................2
MỞ ĐẦU ..............................................................................................................6
Chương 1 –Giới thiệu đề tài và đề xuất ý tưởng.....................................................7
1. Khảo sát các công cụ tính toán lắp đặt điện.................................................7
1.1 Công cụ thiết kế lắp đặt.........................................................................7
1.2 Công cụ tính toán trực tiếp ....................................................................8
1.3 Công cụ tính toán trên thiết bị di động ..................................................9
1.4 Công cụ lập trình ................................................................................11
1.5 Những ưu điểm của mathcad so với các công cụ tính toán khác ..........13
2. Khảo sát phần mềm CompPad ..................................................................13
2.1 Giới thiệu............................................................................................ 13
2.2 CompPad với các công cụ tính toán tự động khác ............................... 14
3. Đề xuất ý tưởng ........................................................................................ 15
Chương 2 - Ứng dụng CompPad trong tính toán thiết kế lắp đặt điện ..................16
1. Phụ tải điện............................................................................................... 16
1.1 Cơ sở lý thuyết....................................................................................16
1.2 Bài tập mẫu......................................................................................... 17

1.3 Sử dụng CompPad giải bài tập mẫu.....................................................18
2. Tính toán kinh tế - kỹ thuật .......................................................................20
2.1 Cơ sở lý thuyết....................................................................................20
2.2 Bài tập mẫu......................................................................................... 21
2.3 Sử dụng CompPad giải bài tập mẫu.....................................................22
3. Chọn tiết diện dây dẫn trong mạng điện ....................................................23
3.1 Cơ sở lý thuyết....................................................................................23

3


3.2 Bài tập mẫu......................................................................................... 26
3.3 Sử dụng CompPad giải bài tập mẫu.....................................................26
4. Trạm biến áp............................................................................................. 31
4.1 Cơ sở lý thuyết....................................................................................31
4.2 Bài tập mẫu......................................................................................... 31
4.3 Sử dụng CompPad giải bài tập mẫu.....................................................32
5. Tính toán ngắn mạch ................................................................................33
5.1 Cơ sở lý thuyết....................................................................................33
5.2 Bài tập mẫu......................................................................................... 36
5.3 Sử dụng CompPad giải bài tập mẫu.....................................................37
6. Chọn thiết bị và các phần tử của hệ thống điện .........................................39
6.1 Cơ sở lý thuyết....................................................................................39
6.2 Bài tập mẫu......................................................................................... 40
6.3 Sử dụng CompPad giải bài tập mẫu.....................................................40
7. Nâng cao chất lượng điện .........................................................................42
7.1 Cơ sở lý thuyết....................................................................................42
7.2 Bài tập mẫu......................................................................................... 44
7.3 Sử dụng CompPad giải bài tập mẫu.....................................................44
8. Độ tin cậy cung cấp điện...........................................................................45

8.1 Cơ sở lý thuyết....................................................................................45
8.2 Bài tập mẫu......................................................................................... 46
8.3 Sử dụng CompPad giải bài tập mẫu.....................................................47
9. Chế độ làm việc kinh tế của mạng điện .....................................................48
9.1 Cơ sở lý thuyết....................................................................................48
9.2 Bài tập mẫu......................................................................................... 49
9.3 Sử dụng CompPad giải bài tập mẫu.....................................................49
10. Kỹ thuật chiếu sáng ..................................................................................51

4


10.1 Cơ sở lý thuyết..................................................................................51
10.2 Bài tập mẫu....................................................................................... 52
10.3 Sử dụng CompPad giải bài tập mẫu...................................................52
Chương 3 - Xây dựng và quản lý công cụ cho người thiết kế............................... 54
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .............................................................................59
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................61
PHỤ LỤC PHẦN MỀM COMPPAD ..................................................................62
PHỤ LỤC ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN PHẦN MỀM.....................................81
PHỤ LỤC BẢNG TRA TÍNH TOÁN .................................................................83

5


MỞ ĐẦU
Ngày nay máy vi tính càng trở thành công cụ hỗ trợ đắc lực cho việc tính toán
thiết kế lắp đặt trong lĩnh vực điện. Cùng với sự phát triển của máy tính là sự phát triển
đa dạng của các phần mềm ứng dụng giúp cho công việc tính toán, thiết kế lắp đặt
được nhanh chóng và trực quan hơn.

Ban đầu là những phần mềm tính toán thiết kế đóng chỉ đưa ra kết quả tính toán
cuối cùng. Phát triển dần lên là những phần mềm lập trình tạo ra các sản phẩm có giao
diện trực quan nhưng đòi hỏi ở người dùng kiến thức về các ngôn ngữ lập trình. Các
phần mềm này mặc dù hỗ trợ nhiều cho công việc tính toán thiết kế nhưng đều có
những mặt hạn chế với người sử dụng.
CompPad là một công cụ mở rộng bổ trợ cho gói phần mềm văn phòng
OpenOffice trong việc tính toán. Với các ưu điểm nổi bật và dung lượng nhỏ gọn cùng
tính năng mã nguồn mở đem đến nhiều tiện ích cho người kỹ sư. Từ những tính năng
có sẵn của phần mềm, người nghiên cứu mong muốn xây dựng nên một thư viện các
công cụ tính toán hỗ trợ trong quá trình tính toán thiết kế lắp đặt điện. Đây sẽ là một
thư viện được sắp xếp có hệ thống và dễ tra cứu.
Vì đề tài là “Nghiên cứu ứng dụng CompPad trong tính toán thiết kế lắp đặt
điện” nên đối tượng nghiên cứu chính là tìm hiểu cách sử dụng phần mềm CompPad và
áp dụng vào thực tế tính toán thiết kế lắp đặt điện. Trong đó phạm vi nghiên cứu là các
hàm tính toán và cách sử dụng các hàm tính toán thông qua phương pháp nghiên cứu
thực tế và tài liệu tham khảo.

6


CHƯƠNG 1
GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI VÀ ĐỀ XUẤT Ý TƯỞNG
1. Khảo sát các công cụ tính toán lắp đặt điện:
1.1 . Công cụ thiết kế lắp đặt:
1.1.1 Công cụ thiết kế Ecodial:.
Ecodial là một phần mềm chuyên dụng EDA (Electric Design
Automation). Được công ty schneider electric thiết kế ứng dụng vào việc
thiết kế lắp đặt mạng điện hạ áp. Cung cấp một thư viện với đầy đủ các loại
nguồn, linh kiện, các kết quả đồ thị tính toán và một giao diện trực quan.
Cho kết quả tính toán tương thích với tiêu chuẩn quốc tế IEC [1], [2].

Ecodial đưa ra hai chế độ tính toán phụ thuộc vào nhu cầu người thiết
kế là:
 Tính toán sơ bộ để tính toán nhanh thông số của mạng điện.
 Tính toán từng bước để tính toán các thông số của mạng từng
bước theo các đặc tính hay ràng buộc do người thiết kế nhập vào.
Ngoài những điểm thuận lợi nổi bật, Ecodial còn có những hạn chế:

7


 Không thực hiện được tính toán chống sét.
 Không tính toán việc nối đất mà chỉ đưa ra sơ đồ nối đất, để tính
toán và lựa chọn các thiết bị khác.
 Trong mỗi dự án, Ecodial chỉ cho phép tối đa 75 phần tử của
mạch.
1.1.2 Công cụ thiết kế lắp đặt D.O.C.2:
D.O.C.2 là phần mềm mới nhất của ABB chuyên dùng để thiết kế lắp
đặt hệ thống điện và chọn lựa thiết bị [3]. Các chức năng chính của chương
trình bao gồm:
 Thiết kế sơ đồ đơn tuyến từ lưới cho tới các tải (trung thế hoặc hạ
thế).
 Tính toán các giá trị dòng điện, sụt áp, sự cố cho từng nhánh mạch
trong hệ thống điện.
 Tự động lựa chọn kích cỡ cho máy biến áp, dây dẫn và thanh dẫn.
 Tự động lựa chọn kích cỡ các thiết bị điện: máy cắt không khí, cầu
dao khối tự động, thiết bị bảo vệ dòng rò, cầu dao, cầu chì, công
tắc tơ.
 Kiểm tra chức năng bảo vệ cho cáp và con người.
 Đánh giá quá trình tăng nhiệt độ trong các hộp bọc bảo vệ của

thiết bị theo tiêu chuẩn IEC600890 bằng công cụ OTC.
 Kiểm tra các đường đặc tính bảo vệ của các thiết bị ABB một cách
trực quan trên màn hình với công cụ Curves.
 Giao diện và báo cáo đa ngôn ngữ.

1.2. Công cụ tính toán trực tiếp:

8


Calculator Edge là một công cụ tính toán kỹ thuật trực tuyến dành cho
các kỹ sư và sinh viên trên toàn thế giới. Cung cấp hàng trăm công cụ tính toán
để giải các phương trình phức tạp cũng như các công thức tính toán trong các
lĩnh vực như: điện, cơ khí, hóa học, điện tử, luyện kim, dầu khí… [4]

1.3. Công cụ tính toán trên thiết bị di động:
1.3.1. SEE Electrical Calculator:
SEE Electrical Calculator được thiết kế bởi nhóm các chuyên gia
IGE+XAO Group. Ứng dụng này chạy trên hệ điều hành android của thiết bị
di động. Cho phép người dùng tính toán điện áp giảm, điện áp rò, dòng ngắn
mạch… một cách nhanh chóng và đơn giản nhất.[5]

9


1.3.2. mPlan :
mPlan là phần mềm vẽ sơ đồ mạch điện một cách dễ dàng và đơn
giản trên điện thoại di động có thư viện linh kiện phong phú. [5]

10

1.4. Các công cụ lập trình:
1.4.1. Matlab:

Matlab là một ngôn ngữ lập trình thực hành bậc cao được sử dụng để
giải các bài toán về kỹ thuật. Tích hợp được việc tính toán, thể hiện kết quả,
cho phép lập trình, giao diện làm việc rất dễ dàng cho người sử dụng. [6]
Dữ liệu cùng với thư viện được lập trình sẵn cho phép người sử dụng
có thể có được những ứng dụng sau đây:


Sử dụng các hàm có sẵn trong thư viện, các phép tính toán học
thông thường.



Cho phép lập trình tạo ra những ứng dụng mới.



Cho phép mô phỏng các mô hình thực tế.



Phân tích, khảo sát và hiển thị dữ liệu.



Với phần mềm đồ hoạ cực mạnh.



Cho phép phát triển, giao tiếp với một số phần mềm khác như C++,
Fortran.

11


1.4.2. MathCad:

Mathcad là công cụ toán học hàng đầu hiện nay với khả năng vượt
trội trong tính toán. Trong đó định dạng visual độc đáo và giao diện
scratchpad tương thích với các ký hiệu toán học cơ bản và biểu đồ chỉ trong
một worksheet.
Mathcad lý tưởng cho việc ghi lại kiến thức, sử dụng lại công thức và
sự cộng tác trong công việc. Thực sự tiên phong trong đổi mới và đem lại
nhiều thuận lợi phục vụ cho tính toán cá nhân hay quy trình phát triển sản
phẩm hoặc đề cương dự án khoa học. Giúp các kỹ sư cùng lúc có thể xây
dựng và chứng minh các công thức toán học toàn diện và mạnh mẽ. [7]

12


Các chức năng trong Mathcad:
 Thực hiện, chứng minh và chia sẻ các công thức có giá trị và kế hoạch
công việc.
 Tính toán, mẫu hóa và hiện thực hóa ý tưởng.
 Chứng minh các công thức.
 Kiểm ra, thẩm định và chú ý cách giải quyết vấn đề.

 Tích hợp dữ liệu qua các phần mềm và hệ thống.
 Chia sẻ Mathcad worksheet và hợp tác giữa các mạng.

1.5. Những ưu điểm của mathcad so với các công cụ tính toán khác:
Điểm mạnh của Mathcad là giao diện trực quan sinh động, tương đối
dễ sử dụng với người dùng, dễ dàng học và sử dụng. Trong đó các ký hiệu
toán học hoàn toàn tương đồng với sách giáo khoa toán học.
Ngoài ra Mathcad cũng có thể trở thành một ngôn ngữ lập trình để
giải quyết một số vấn đề tương đối phức tạp đòi hỏi phải tính các phép toán
lặp với đầu vào từ một file txt hoặc excel hoặc có định dạng tương tự.
Với Mathcad, người dùng có thể xây dựng một thư viện các bảng tính
để giải quyết các bài toán giống nhau trong các dự án khác nhau một cách
thuận tiện. Người dùng cũng có thể giấu code của chương trình nếu không
muốn người khác thấy hoặc chèn file hình ảnh minh họa vào bảng tính.

2. Khảo sát phần mềm CompPad:
2.1. Giới thiệu:
CompPad là phần mở rộng của OpenOffice, được tích hợp vào trình soạn
thảo văn bản để hỗ trợ thực hiện các tính toán kỹ thuật với những đơn vị riêng
sử dụng trong kỹ thuật.

13


Phần mềm cho phép người dùng tạo ra các phép toán kỹ thuật dưới dạng
những biểu thức toán học thông thường dễ đọc, dễ hiểu. Giúp trình soạn thảo
với những cú pháp văn bản đơn giản thực hiện được các tính toán nhanh hơn và
thể hiện trực quan hơn. [8]
CompPad có nhiều tính năng tương tự như MathCad. Được chạy trên nền
tảng hỗ trợ OpenOffice.org và Sun Java bản 1.5 trở lên. Với các phiên bản mới

được phát triển và fix lỗi để dần hoàn thiện hơn. Phiên bản ổn định CompPad
0.3.04 hiện tại tương thích tới bản OpenOffice 3.4.1.

2.2. CompPad với các công cụ tính toán tự động khác:
Đầu tiên ta có các phần mềm tính toán tự động với hệ thống mã nguồn
đóng tức phần mã lập trình bên trong cố định, người dùng không thể theo dõi
cách thức tính toán hay sửa chữa thay đổi cho phù hợp với thực tế cần sử dụng.
Các phần mềm tính toán tự động này thường dùng để tính toán những hệ thống
cố định và lớn.
Tiếp sau đến các công cụ tính toán kiểu lập trình như Matlab giúp người
sử dụng có thể tự lập trình ra những chương trình tính toán của riêng mình.
Nhưng gây khó khăn trong quá trình sử dụng khi người dùng chưa biết về các
mã lập trình cũng như cách thức lập trình.
Phát triển hơn nữa là phần mềm Mathcad với giao diện thân thiện người
dùng, có kết hợp cùng ngôn ngữ lập trình để giải quyết những bài toán phức tạp.
Nhưng đây là một phần mềm thương mại và được sử dụng hoàn toàn độc lập
với dung lượng lớn.
Tiếp nữa là sự ra đời của phần mềm CompPad với một số ưu điểm như:
 Là phần mềm mã nguồn mở giúp người dùng có thể xem cách thức
thực hiện cũng như thay đồi cho phù hợp với nhu cầu người dùng.

14


 Với các cách thức hiển thị và những công thức tính toán thông
thường dễ đọc dễ hiểu nên người dùng ít cần biết về lập trình trong
quá trình sử dụng. Nếu biết về lập trình, người dùng có thể kết hợp
để thực hiện được những tính toán ở mức độ nâng cao.
 Hơn nữa, đây là một phần mềm miễn phí, nhỏ gọn, được tích hợp
vào trình soạn thảo của OpenOffice.

3. Đề xuất ý tưởng:
Qua việc khảo sát các công cụ tính toán ở trên, ta có thể thấy được nhiều
ưu điểm thuận lợi khi sử dụng phần mềm CompPad. Với mong muốn xây dựng
nên một thư viện tính toán khi thực hiện tính toán thiết kế lắp đặt điện, trong
khuôn khổ đề tài người nghiên cứu tiến hành khai thác các tính năng của
CompPad để tạo nên các công cụ cơ bản hữu ích trong thư viện. Đồng thời sử
dụng phần mềm docear để tiến hành sắp xếp các công cụ đã thực hiện thành một
thư viện với cách trình bày logic và có hệ thống; giúp người dùng có cái nhìn tổng
quát và dễ dàng trong quá trình tìm kiếm.

15


CHƯƠNG 2
ỨNG DỤNG COMPPAD TRONG TÍNH TOÁN THIẾT
KẾ LẮP ĐẶT ĐIỆN
1. Phụ tải điện:
1.1 Cơ sở lý thuyết:
 Xác định phụ tải tính toán theo hệ số đồng thời:
Theo phương pháp này công suất tính toán là giá trị lớn nhất trong các giá trị
công suất ở các thời điểm cực đại (thông thường ta chọn hai thời điểm: cực đại
ngày và cực đại đêm).
 n n
k dt  Pni

Ptt  max 
n
k d P
 dt  ni

(2.1)

Trong đó: k dtn - hệ số đồng thời tại các thời điểm cực đại ngày.
k dtd - hệ số đồng thời tại các thời điểm cực đại ngày đêm.

Xác định theo công thức:
k dti  p i  1.5

p i (1  p i )
nhd

(2.2)

Trong thực tế, phương pháp này thường được áp dụng đối với phụ tải sinh hoạt.
 Xác định phụ tải tính toán theo suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản xuất:
Công thức tính: Ptt  p0 F

(2.3)

Trong đó: F - diện tích bố trí
P0 - suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản xuất là 1m2
 Xác định phụ tải tính toán theo hệ số nhu cầu:

16


n

Công thức tính: Ptt  k nc  p di

(2.4)

i 1

Trong đó: knc - hệ số nhu cầu của nhóm thiết bị trong các tài liệu tra cứu.
S tt 

Ptt
cos 

(2.5)

 Công suất đối với động cơ điện làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại:
Công suất được tính toán phải quy đổi về công suất ở chế độ làm việc dài hạn.
[9]
Công thức quy đổi:

(2.6)

P : Pdm  dm

 Cộng phụ tải giữa các nhóm theo phương pháp gia số:
P  P1  k 2 P2 nếu P1  P2

(2.7)

P  P2  k1 P1 nếu P1  P2

Hệ số k i được xác định:

P 
ki   1 
5
P 
ki   1 
5

0.04

 0.41 đối với mạng điện hạ áp.

(2.8)

0.04

 0.38 đối với mạng điện cao áp.

1.2 Bài tập mẫu:
Hãy xác định phụ tải tính toán cho một chung cư 15 tầng, mỗi tầng có 20
căn hộ, trong đó có 12 căn hộ có diện tích trên 100m2, số còn lại có diện tích
nhỏ hơn, công suất tiêu thụ trung bình của mỗi hộ lớn (trên 100m2) là
p0  1.4kW và mỗi căn hộ nhỏ là 1.2kW; toàn bộ chung cư có 8 thang máy, công

suất của mỗi thang máy là 7.5kW với hệ số tiếp điện   0.8 . Coi xác suất đóng
trung bình của các thiết bị điện gia dụng ở các giờ cao điểm ngày là p n  0.38
và cao điểm đêm là p d  0.7 . Diện tích chiếu sáng chung là 405m2, với suất
công suất chiếu sáng trung bình là p 0cs  28W / m 2 .

17

1.3 Sử dụng CompPad giải bài tập mẫu:
Định nghĩa đơn vị:
kVA = 1000 W (kVA:=1000 W)
%% Đơn vị kVA chưa có sẵn trong hệ thống nên cần phải định nghĩa để
có thể sử dụng.
Nhập dữ liệu:
 Chung cư có: t = 15 tầng. (t:=15 )
 Mỗi tầng có: cht = 20 căn hộ. (ch_t:=20)
 Xác suất đóng trung bình của các thiết bị điện gia dụng ở các giờ cao điểm
ngày là: pn = 0.38 (p_n:= 0.38)
 Xác suất đóng trung bình của các thiết bị điện gia dụng ở các giờ cao điểm
đêm là: pd = 0.7 (p_d:= 0.7)
 Mỗi tầng có: cht = 12 căn hộ lớn và chb = 8 căn hộ bé
( ch_b:=12) (ch_b:=8)
 Công suất tiêu thụ trung bình của mỗi hộ lớn là: p01 = 1.5kW
(p_0l:=1.5 kW)
 Công suất tiêu thụ trung bình của mỗi hộ lớn là: p0n = 1.2kW
(p_0n:=1.2 kW)
 Hệ số tiếp điện:   0.8 (ε:=0.8 )
 Công suất của mỗi thang máy là: pntm = 7.5 kW (p_ntm:=7.5 kW)
 Số thang máy trong chung cư là: ntm = 8 (n_tm:=8)
 Công suất chiếu sáng trung bình là: p0cs = 28 (p_0cs:=28 W/m^2)
 Diện tích chiếu sáng chung là: F = 405 m2 (F:=405 m^2)
Tổng số hộ gia đình:
n  t  cht  300 (n:=t * ch_t= )

Hệ số đồng thời của phụ tải sinh hoạt toàn chung cư (áp dụng công thức 2.2):

18

k dtn  p n  1.5 p n

1  pn
 0.4220
n

(k_dtn:=p_n + 1.5 sqrt (p_n (1- p_n) over n)= )
k dtd  p d  1.5 p d

1  pd
 0.7397
n

(k_dtd:=p_d + 1.5 sqrt (p_d (1- p_d) over n)= )
Toàn chung cư có:
nchl  t  chl  180 (n_chl:=t * ch_l= ) căn hộ lớn

và nchb  t  chb  120 (n_chb:=t*ch_b= ) căn hộ bé.
Vậy phụ tải sinh hoạt của toàn chung cư (áp dụng công thức 2.1):
Pshn  k dtn ( p 01 nchl  p 0n nchb  174.7 kW

(P_shn:=k_dtn (p_0l n_chl + p_0n n_chb)= )

P shd :=k dtd ( p0l nchl + p 0n nchb )=306.2 kW
(P_shd:=k_dtd (p_0l n_chl + p_0n n_chb)= )
Công suất của các thang máy quy về chế độ làm việc dài hạn (áp dụng công
thức 2.6):
Ptm  p ntm   6.708kW (P_tm:=p_ntm sqrt(ε)= )

Tra bảng 4.pl, ta có hệ số nhu cầu của thang máy: k_nctm:=0.6
Tổng công suất của các thang máy (áp dụng công thức 2.4):
Pttm  k nctm ntm Ptm  32.2kW (P_ttm:=k_nctm * n_tm * P_tm= )

Đối với thang máy, có thể coi hệ số tham gia vào cực đại ở các giờ cao điểm là
như nhau và bằng 1.
=> Ptmn  Pttm  32.2kW (P_tmn:=P_ttm= )
và Ptmd  Pttm  32.2kW (P_tmd:=P_ttm= )
Công suất chiếu sáng (áp dụng công thức 2.3):
Pcs  p 0cs F  11.34kW (P_cs:=p_0cs * F= )

19


Đặt: k = 5kW (k:=5 kW )
Phụ tải tổng hợp giữa hai nhóm phụ tải thang máy và chiếu sáng (áp dụng công
thức 2.7 và 2.8):
Ptcd  Ptmd

P 
 [ tmn 
 k 

0.04

 0.41]Pcs  39.27 kW

(P_tcd:=P_tmd + [(P_cs over k)^0.04 - 0.41] P_cs= )
Phụ tải tổng hợp của toàn điểm dân cư:

Ptn  Pshn  [(

Ptmn 0.04
)  0.41]Ptmn  196.2kW
k

(P_tn:=P_shn + [(P_tmn over k)^0.04 - 0.41] P_tmn= )
Ptd  Pshd  [(

Ptcd 0.04
)  0.41]Ptcd  332.8kW
k

(P_td:=P_shd + [(P_tcd over k)^0.04 - 0.41] P_tcd= )
Như vậy công suất tính toán sẽ là:
Ptt  max( Ptn , Ptd )  332.8kW (P_tt:=max(P_tn , P_td)= )

Căn cứ vào kết quả tính toán: h 

Ptm
 0.5896 (h:=P_tn over P_td= )
Ptd

Tra bảng 3.pl xác định được hệ số công suất của chung cư: cos  0.92
(cosφ:=0.92 )
Vậy công suất biểu kiến sẽ là (áp dụng công thức 2.5):
S

Ptt
 361.7 kVA (S:=P_tt over cosφ= )

cos 

2. Tính toán kinh tế - kỹ thuật:
2.1 Cơ sở lý thuyết:
 Tổng chi phí quy về một năm của công trình được xác định theo biểu thức:
(2.9)

Z  pV  C 

20


Trong đó:
V - vốn đầu tư thiết bị
C  - tổng chi phí hàng năm được xác định:
C   C vh  C ht  C k

Cvh – chi phí vận hành và sửa chữa nhỏ (chi phí 0&M)
(2.10)

C vh  k 0& M V

Cht – chi phí tổn hao điện năng
(2.11)

C ht  A * C 
A - tổn hao điện năng

C  - giá thành tổn thất điện năng

(2.12)

p  a tc  k kh

atc - hệ số tiêu chuẩn sử dụng hiệu quả vốn đầu tư atc 

1
Ttc

Ttc - thời gian thu hồi vốn đầu tư tiêu chuẩn.
 Sản lượng điện năng: A  P * TM

(2.13)

 Giá thành phân phối và truyền tải điện năng:
g  C i  

Zi
PV  C i
 i
Ai
Ai

2.2 Bài tập mẫu:
Xác định chi phí truyền tải điện năng trong mạng điện hạ áp biết: công suất
tính toán Ptt  213.05kW ; thời gian sử dụng công suất cực đại TM  4150h ;
đường dây được xây dựng bằng dây nhôm 4xA120 với tổng chiều dài là
4.88km; suất vốn đầu tư đường dây là v0  66.65 * 10 6 đ/km; thời gian tiêu chuẩn
thu hồi vốn đầu tư Ttc  15 năm; tỷ lệ khấu hao k kh  0.038 ; hệ số k o&M  0.015 ;
tỷ lệ hao tổn điện năng 18.4%. Chi phí khác bằng 15% chi phí vận hành. Giá

thành tổn thất điện năng C   650 đ/kWh.

21


2.3 Sử dụng CompPad giải bài tập mẫu:
Định nghĩa đơn vị:
 h = 3600 s (h:=3600 s) %% Định nghĩa 1 giờ = 3600 giây
 kWh = kW*h (kWh:=kW h) %% Định nghĩa đơn vị kWh
 đ = 1 (đ:=1) %% Định nghĩa đơn vị đồng
Nhập số liệu:
 Công suất tính toán: Ptt  213.05kW (P_tt:=213.05 kW)
 Thời gian công suất cực đại: TM  4150h (T_M:=4150 h)
 Suất vốn đầu tư đường dây: v0  66.65  10 6 d / km (v_0:=66.65*10^6
đ/km)
 Tổng chiều dài: l  4.88km (l:=4.88 km)
 Thời gian tiêu chuẩn thu hồi vốn đầu tư: Ttc  15 năm (T_tc:=15)
 Tỷ lệ khấu hao: k kh  0.038 (k_kh:=0.038)
 Hệ số: k 0  0.015 (k_0:=0.015)
 Giá thành tổn thất điện năng: c   650d / kWh (c_Δ:= 650 đ/kWh)
Điện năng tiêu thụ trong năm (áp dụng công thức 2.13):
A  Ptt TM  8.842  10 5 kWh (A:=P_tt T_M=)

Tổn thất trong mạng:
A  0.2 A  1.768  10 5 kWh (ΔA:=0.2 A=)

Giá thành đường dây (áp dụng công thức 2.12):
V  v0 l  3.253  10 8 d (V:=v_0 l=)

a tc 

1
 0.06667 (a_tc:=1 over T_tc=)
Ttc

p  a tc  k kh  0.1047 (p:=a_tc + k_kh=)

Chi phí vận hành (áp dụng công thức 2.10):

22


C vh  k 0V  4.879  10 6 d (C_vh:=k_0 V=)

Chi phí tổn thất (áp dụng công thức 2.11):
C ht  A  C   1.149  10 8 d (C_ht:=ΔA c_Δ=)

Chi phí phụ khác:
C k  0.15C vh  7.318  10 5 d (C_k:=0.15 C_vh=)

Tổng chi phí tính toán (áp dụng công thức 2.9):
Z  pV  C vh  C ht  C k  1.546  10 8 d (Z:=p V + C_vh + C_ht + C_k=)

Giá thành truyền tải điện năng:
Z
 174.8d / kWh (g:=Z over A=)
A

g

3. Chọn tiết diện dây dẫn trong mạng điện:
3.1 Cơ sở lý thuyết:
 Chọn tiết diện dây dẫn theo hao tổn điện áp cho phép:
Chọn x0 một giá trị trong khoảng 0.35  0.4 / km
Xác định thành phần phản kháng của hao tổn điện áp cho phép:
U X 

Qi li x0
U

(2.14)

Xác định thành phần tác dụng của hao tổn điện áp cho phép:
(2.15)

U R  U cp  U X

Tiết diện dây dẫn không đổi trên toàn đường dây:
n

 Pl

i i

F

i

(2.16)

UU R

Trong đó:
Pi – công suất tác dụng trên đoạn dây thứ i
li - chiều dài đoạn dây thứ i

23


U - điện áp định mức của đường dây
U R - thành phần tác dụng của hao tổn điện áp cho phép

 - điện dẫn của vật liệu (nhôm:   31.5m / mm 2 ; đồng

  54m / mm 2 )

Căn cứ giá trị F vừa tính để lựa chọn dây dẫn ứng với thang tiết diện gần
nhất về phía trên.
Sau đó kiểm tra lại hao tổn điện áp thực tế dây dẫn vừa chọn.
 Chọn tiết diện dây dẫn theo chi phí kim loại cực tiểu:
Tiết diện của đường dây không phân nhánh gồm nhiều đoạn được xác định
trước hết từ đoạn cuối cùng (đoạn n):
Fn 

Pn

n

l

UU R

i

Pi

(2.17)

1

Trong đó: Pn – công suất tác dụng trên đoạn dây thứ n
Giá trị của U R cũng được xác định tương tự như trên.
Tiết diện của các đoạn dây khác theo biểu thức:
Fi  Fn

Pi
Pn

(2.18)

 Chọn tiết diện dây dẫn theo phương pháp đường dây phân nhánh:
Thành phần tác dụng của hao tổn điện áp cho phép trên đoạn dây dẫn theo
biểu thức:
U R

U R 0 

(2.19)

n

2
i i

 Pl
1

1

P0 l 02

Tiết diện dây dẫn trên đoạn đầu được xác định:
F0 

P0 l 0
UU 0

(2.20)

24


Trong đó: P0 – công suất tác dụng chạy trên đoạn dây dẫn
l0 - chiều dài đoạn dây dẫn
Chọn dây dẫn có tiết diện gần F0 nhất về phía trên [10].
Thành phần tác dụng của hao tổn điện áp thực tế trên đoạn dây đầu:
U R 0 

P0 r0 l 0
U

(2.21)

Thành phần tác dụng của hao tổn điện áp cho phép trên đoạn dây phân
nhánh:
(2.22)

U R1  U R  U R 0

Tiết diện dây dẫn của các đoạn dây phân nhánh:
F1 

P1l1
P2 l 2
và F2 
UU R1
UU R 2

(2.23)

Trong đó:
Pi – công suất tác dụng của đoạn dây phân nhánh thứ i
li - chiều dài của đoạn dây phân nhánh thứ i
 Chọn tiết diện dây dẫn theo mật độ dòng không đổi:
Các bước tính toán xác định U R tương tự như các phương pháp khác.
Mật độ dòng điện không đổi:
J

U R

(2.24)

n

3  li cos 
1

Trong đó: cos  i - hệ số công suất tương ứng ở đoạn dây thứ i
Với mật độ dòng J, ta xác định được tiết diện dây dẫn trên từng đoạn
F1 

I
I1
I
; F2  2 ,…, Fn  n
J1
J2
Jn

25

(2.25)