KHẢO SÁT TÍNH TOÁN KIỂM TRA HỆ THỐNG ĐIỆN CHO KÝ TÚC XÁ ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ - CÔNG NGHỆ
-----00000------

NGUYỄN TRƯỜNG HUY

KHẢO SÁT - TÍNH TOÁN & KIỂM TRA HỆ THỐNG
ĐIỆN CHO KÝ TÚC XÁ ĐẠI HỌC NÔNG LÂM
TP. HỒ CHÍ MINH

- Thành phố Hồ Chí Minh - Tháng 08/2008 -


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ - CÔNG NGHỆ

KHẢO SÁT - TÍNH TOÁN & KIỂM TRA HỆ THỐNG ĐIỆN
CHO KÝ TÚC XÁ ĐẠI HỌC NÔNG LÂM
TP. HỒ CHÍ MINH
Chuyên ngành: Cơ Khí Nông Lâm

Giáo viên hướng dẫn:

Sinh viên thực hiện:

Th.S: Võ Văn Thưa

Nguyễn Trường Huy

KS: Vũ Bá Xích

Thành Phố Hồ Chí Minh
Tháng 08 – 2006

2


MINISTRY OF EDUCATION AND TRAINING
NONG LAM UNIVERSITY
FACULTY OF ENGINEERING - TECHNOLOGY

SURVEYING – CALCULATING AND CONTROLLING
ELECTRICITY SYSTEM OF HO CHI MINH CITY
NONG LAM UNIVERSITY DORMITORY.
Speciality: Agricultural Engineering

Supervisor:

Student:

Master: Vo Van Thua

Nguyen Truong Huy

Engineer: Vu Ba Xich

Ho Chi Minh, city
August – 2008

3


LỜI CẢM TẠ

Xin chân thành cảm tạ:
Ban Giám Hiệu Trường Đại Học Nông Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh.
Thầy Võ Văn Thưa, thầy Vũ Bá Xích đã tận tình hướng dẫn em trong suốt quá trình
thực hiện luận văn này.
Ban quản lý, tổ bảo vệ và tổ điện Ký túc xá Đại Học Nông Lâm đã tận tình hướng
dẫn em trong suốt thời gian thực hiện luận văn này.
Quý thầy cô trong Khoa Cơ Khí – Công Nghệ cùng các bạn sinh viên tập thể lớp
DH04CK đã giúp đỡ tôi hoàn thành tập luận văn này.
Sinh viên thực hiện.
Nguyễn Trường Huy

4


1. MỤC LỤC
1. MỤC LỤC…………...………………………………………………................Trang
2. MỞ ĐẦU…………………………………………………………………. ...........1
3. MỤC ĐÍCH LUẬN VĂN. ......................................................................... ...........3
4. TÀI LIỆU THAM KHẢO………………………………………………............ 4
4.1 Xác định phụ tải tính toán……………………………………………........... 4
4.1.1 Khái niệm chung……………………………………………….. ...........4
4.1.2 Những đại lượng cơ bản, các hệ số và ký hiệu………………… …….. 4
4.1.3 Các phương pháp tính phụ tải tính toán………………………... …….. 6
4.1.4 Xác định phụ tải chiếu sáng……………………………………. …….. 7
4.2 Máy biến áp………………………………………………………….. …….. 7

4.2.1 Chọn vị trí đặt, số lượng và công suất trạm……………………. …….. 7
4.2.2 Phương pháp xác định tổn thất điện năng máy biến áp………... …….. 8
4.3 Chọn các phần tử trong mạng điện…………………………………...…….. 9
4.3.1 Lựa chọn theo dòng điện định mức……………………………. …….. 9
4.3.2 Lựa chọn theo điện áp điện mức.……………………………….…….. 9
4.3.3 Lựa chọn và kiểm tra tiết diện dây dẫn……………………………….. 9
4.4 Ngắn mạch trong hệ thống…………………………………………... …….. 10
4.5 Chống sét…………………………………………………………….. …… 13
4.6 Nối đất an toàn………………………………………………………. ……...15
5. PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯONG TIỆN………………………………... …….. 17
6. THỰC HIỆN ĐỀ TÀI – KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN………………. ……...18
6.1 Giới thiệu chung……………………………………………………... …….. 18
6.2 Xác định phụ tải tính toán…………………………………………… ……...19
6.2.1 Xác định phụ tải tính toán Cư xá A……………………………..…….. 19
5


6.2. Xác định phụ tải tính toán Phòng internet……………………… …….. 20
6.2.3 Xác định phụ tải tính toán Cư xá E……………………………..…….. 21
6.2.4 Xác định phụ tải tính toán Nhà khách Đại Học Nông Lâm……..…….. 22
6.2.5 Xác định phụ tải tính toán chiếu sáng công cộng……………… …….. 22
6.2.6 Xác định phụ tải tính toán các trạm biến áp…………………… …….. 23
6.3 Máy biến áp………………………………………………………….. …….. 26
6.3.1 Thông số của máy biến áp……………………………………... ……...26
6.3.2 Xác định tổn thất điện năng của máy biến áp………………….. ……...26
6.4 Kiểm tra phương án lắp đặt dây dẫn và các phần tử trong mạng điện………27
6.4.1 Phương án lắp đặt dây dẫn……………………………………... ……...27
6.4.2 Kiểm tra dây dẫn và thiết bị bảo vệ……………………………. …….. 28
6.5 Tính toán ngắn mạch………………………………………………… …….. 35
6.5.1 Tính toán ngắn mạch trạm 250 kVA…………………………... …….. 34

6.5.2 Tính toán ngắn mạch trạm 150 kVA…………………………... …….. 37
6.6 Chống sét…………………………………………………………….. …….. 39
6.6.1 Phương án chống sét…………………………………………… …….. 39
6.6.2 Phương án nối đất chống sét…………………………………… ……...39
6.7 Hệ thống bơm nước…………………………………………………………..41
7. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ……………………………………………………...44
8. TÀI LIỆU THAM KHẢO………………………………………………. …….. 45
9. PHỤ LỤC
Bảng 6.1: Thông số các thiết bị Phòng internet
Bảng 6.2 Tổng hợp phụ tải tính toán của Ký túc xá Đại Học Nông Lâm.
Bảng 6.3: Tổng hợp phụ tải tính toán các trạm biến áp.
Bảng 6.4: Tổng hợp công suất phụ tải đo thực tế ngày 6-5-2008.
Bảng 6.5 :Tổng hợp công suất phụ tải đo thực tế Trạm biến áp 1 pha 100 kVA.
Bảng 6.6: Bảng tổng hợp thông số máy biến áp
Bảng 6.7: Bảng tổng hợp tổn thất điện năng máy biến áp.
Bảng 6.8: Bảng tổng hợp lựa chọn cáp và thiết bị đóng cắt dòng điện cho các đơn vị.
6


Bảng 6.9 : Bảng so sánh dây dẫn và thiết bị đóng cắt dòng điện kiểm tra và hiện hữu .

2. MỞ ĐẦU

Trong công cuộc xây dựng và phát triển đất nước, điện năng đóng vai trò rất quan
trọng. Đây là nguồn năng lượng thiết yếu trong công cuộc Công nghiệp hóa – Hiện đại
hóa đất nước.
Hiện nay ở nước ta quá trình Công nghiệp hóa đang phát triển rất nhanh, yêu cầu về
sử dụng điện và thiết bị điện ngày càng tăng. Song tình hình lắp đặt, sử dụng không hợp
lý, lãng phí, gây tổn thất điện năng lớn. Hiện trạng hệ thống điện của Ký Túc Xá Đại Học
Nông Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh có các đặc điểm sau:

- Hệ thống điện lắp đặt không đồng bộ.
- Không lắp đặt tủ bù công suất phản kháng.
- Cung cấp điện cho các đơn vị với nhiều trạm biến áp khác nhau.
Vì vậy các máy móc, thiết bị điện vận hành không hiệu quả, năng suất, hiệu suất
thấp, gây tổn thất điện năng. Ảnh hưởng đến tình hình sinh hoạt và học tập của sinh viên.
Do đó việc khảo sát, kiểm tra hệ thống cung cấp điện đảm bảo các chỉ tiêu về kinh tế, kỹ
thuật và mỹ thuật là điều hết sức quan trọng và cần thiết.
Được sự phân công của Khoa Cơ Khí – Công Nghệ và Ký Túc Xá Đại Học Nông
Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh, tôi tiến hành thực hiện đề tài “Khảo sát, tính toán và kiểm
tra hệ thống cung cấp điện cho Ký Túc Xá Đại Học Nông Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh.”
Với những số liệu thực tế khách quan, tôi đã cố gắng vận dụng những kiến thức đã
học trong nhà trường và kinh nghiệm chuyên môn của bản thân để hoàn thành tập luận
văn này.

7


Song yêu cầu đề tài thì rất rộng, thực tế lại vô cùng đa dạng phong phú sẽ không
tránh khỏi những sai sót. Kính mong được sự đóng góp ý kiến quý báu của quý Thầy Cô
và các bạn.

3.MỤC ĐÍCH LUẬN VĂN

Đề tài “ Khảo sát, tính toán và kiểm tra hệ thống cung cấp điện cho Ký Túc Xá Đại
Học Nông Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh.” nhằm mục đích :
Xác định phụ tải hiện tại và hướng phát triển phụ tải trong tương lai, làm cơ sở để
kiểm tra và đánh giá:
- Kiểm tra công suất máy biến áp so với phụ tải hiện tại và hướng pháp triển của
phụ tải trong tương lai, đảm bảo các chỉ tiêu về liên tục an toàn cung cấp điện, tính kinh tế
- Kiểm tra dây dẫn và các phẩn tử trong mạng điện.

- Tính toán chọn phương án nối đất, chống sét nhằm đảm bảo an toàn cho người và
thiết bị trong quá trình vận hành, ngăn ngừa và hạn chế các sự cố điện như ngắn mạch, sét
đánh…

8


SUMMARY
Project:
“SURVEYING – CALCULATING AND CONTROLLING SYSTEM OF
ELECTRIC

OF

HO

CHI

MINH

CITY

NONG

LAM

UNIVERSITY

DORMITORY”.
Contents of project:

- Defining current load and upgrading load in the furture.
- Compaare power of transformer and compare with current load and development
of load, ensuring criteria about continuity of supplying electricity and economy.
- Checking electrical wire and elements of electricity network.
- Calculating and choosing earth connection methods and lightning resistant methods
to create safety for people safety for person and equiment in operation procedure.
Preventing and reducing electricity problems as lightning strike, short circuited,etc…
DONE BY STUDENT

INSTRUCTOR

Nguyen Truong Huy

Master: Vo Van Thua
Engineer: Vu Ba Xich

9


4. TRA CỨU TÀI LIỆU SÁCH BÁO TRỰC TIẾP ĐỂ
PHỤC VỤ ĐỀ TÀI.

4.1 Xác định phụ tải tính toán:
4.1.1Khái niệm chung:
Khi tính toán thiết kế cung cấp điện cho một nhà máy, phân xưởng, khu chung
cư,…nhiệm vụ đầu tiên là xác định phụ tải cho nhà máy, phân xưởng, khu chung cư đó.
Phụ tải này thường được gọi là phụ tải tính toán.
Nếu phụ tải tính toán lớn hơn so với nhu cầu dẫn đến lãng phí.
Nếu phụ tải tính toán nhỏ hơn so với nhu cầu dẫn đến không đảm bảo kỹ thuật,
không đảm bảo an toàn cho thiết bị trong vận hành.

Mục đích của việc xác định phụ tải tính toán là:
- Chọn tiết diện dây dẫn của lưới điện cung cấp và phân phối điện áp.
- Chọn công suất của máy biến áp, trạm biến áp.
- Chọn thiết bị bảo vệ.
4.1.2 Những đại lượng cơ bản, các hệ số và ký hiệu:
a) Công suất /1/ trang 27:
 Công suất định mức (Pđm)
Công suất định mức của một thiết bị tiêu thụ điện là công suất ghi trên nhãn hiệu
máy hoặc ghi trong lý lịch máy. Đối với động cơ, công suất định mức ghi trên nhãn máy
chính là công suất cơ trên trục cơ.
10


 Công suất trung bình Ptb, công suất phản kháng trung bình Qtb:
T

T

 P .dt

 Q .dt

T

Ptb =

0

T

T

,

[kW] (1) Qtb = 0

T

, [kVAr] (2)

 Công suất đặt Pđ:
Công suất đầu vào của động cơ gọi là công suất đặt
Pđ =

Pdm

 dc

, [kW]

(3)

Trong đó: - ηdc là hiệu suất định mức của động cơ.
Vì ηdc = 0,8÷0,95 khá cao nên để tính toán đơn giản cho phép lấy Pd ≈ Pdm
Đối với thiết bị chiếu sáng công suất đặt là công suất tương ứng với số ghi trên đế hay
bầu đèn, công suất này bằng với công suất được tiêu thụ bởi đèn khi điện áp mạng là định
mức.
b) Các hệ số /1/ trang 30, 31, 32:
 Hệ số sử dụng : là tỉ số giữa phụ tải tác dụng trung bình và công suất đặt.
n

P
ksd = tb =
Pdm

P
i 1
n

tbi

P
i 1

, (4)

dmi

 Hệ số phụ tải : là tỉ số giữa công suất thực tế và công suất định mức.
kpt =

Ptte
, (5)
Pdm

 Hệ số cực đại : là tỉ số giữa công suất tính toán và công suất trung bình.
kmax =

Ptt
, (6)

Ptb

 Hệ số nhu cầu: là tỉ số giữa công suất tính toán và công suất định mức.
knc =

Ptt
= kmax.ksd , (7)
Pdm

c) Phụ tải tính toán một pha quy đổi sang ba pha.
- Trường hợp thiết bị một pha nối vào điện áp pha của mạng điện /1/ trang 41
11


Ptt (3 pha) = 3.P 1 pha (max), [kW] (9)
- Trường hợp thiết bị một pha nối vào điện áp dây của mạng điện /1/ trang 41
Pquy đổi = 3 .Pdm, [kW]

(10)

4.1.3 Các phương pháp tính phụ tải tính toán.
a) Xác định phụ tải tính toán theo suất tiêu hao điện năng trên đơn vị sản
phẩm.
b) Xác định phụ tải tính toán theo suất tiêu thụ trên diện tích m2 /1/ trang 38
Ptt = P0.F , [kW] (11)
Trong đó : - P0 : Suất phụ tải. (W/m2)
- F : Diện tích. (m2)
c) Xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu knc /1/
trang 38
- Công suất tính toán :

n

Ptt = knc.  Pđmi

n

Ptt = kmax..ksd.  Pđmi

hay

n 1

(12)

n 1

Trong đó : - n : Số thiết bị của nhóm.
- knc = kmax.ksd = hệ số nhu cầu.
- kmax = f (ksd, nhq) = hệ số cực đại của nhóm thiết bị.
- ksd : Hệ số sử dụng.
- Công suất phản kháng tính toán :
Qtt = Ptt.tgφ , [kVAr] (13)
- Công suất biểu kiến tính toán :
Stt =

P 2 đmi  Q 2 đmi ,

[kVA] (14)

Trong đó : - tgφ ứng với cosφ, đặc trưng cho nhóm thiết bị trong tài liệu tra cứu. nếu hệ số

cosφ trong nhóm thiết bị không giống nhau thì phải tính hệ số công suất trung bình theo
công thức:

12


n

Cosφtb = (

P
i 1

đmi

. cos  i

), (15)

n

P
i 1

dmi

- Dòng điện tính toán :
Itt =

S tt

3.U dm

, [A] (16)

4.1.4 Xác định phụ tải chiếu sáng /1/ trang 47
PttΣc = F.P0.knc [kW] (17)
Chú ý ở đây ta lấy knc = 0,8 đối với các thiết bị chiếu sáng và ta lấy thống nhất
trong mọi trường hợp.
Trong đó - F : Diện tích phân xưởng được cung cấp điện sử dụng (m2).
- P0 : Công suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích (kW/m2)
- knc : Hệ số nhu cầu.
4.2 Máy biến áp.
4.2.1 Chọn vị trí, số lượng và công suất trạm.
Khi chọn vị trí, số lượng trạm biến áp trong xí nghiệp, khu dân cư ta phải so sánh
kinh tế và kỹ thuật.
a) Vị trí của trạm biến áp phải thỏa mãn các yêu cầu chính sau :
- Gần trung tâm phụ tải thuận tiện cho nguồn cung cấp điện đưa đến.
- An toàn và liên tục cung cấp điện.
- Thao tác vận hành và quản lý dễ dàng.
- Tiết kiệm vốn đầu tư và chi phí vận hành hằng năm bé nhất.
b) Số lượng và công suất máy biến áp.
Khi xác định số lượng và công suất máy biến áp trong một trạm ta cần lưu ý đến
mức độ tập trung hay phân tán của phụ tải trong xí nghiệp và tính chất quan trọng của phụ
tải về phương diện cung cấp điện.
 Các thiết bị và khí cụ điện phải đảm bảo về tiêu chuẩn chất lượng.
 Dung lượng máy biến áp nên đồng nhất, cùng chủng loại.
13


 Sơ đồ nối dây của trạm nên đơn giản, chú ý đến sự phát triển của phụ tải trong

tương lai.
 Máy biến áp khi chọn phải có công suất lớn hơn hoặc bằng công suất tính toán.
(sđmBA ≥ Stt).
Số lượng máy biến áp trong một trạm không quá hai máy, vì khi số lượng máy biến
áp tăng sẽ dẫn đến thay đổi hàng loạt các yếu tố khác như : việc vận hành trở nên khó
khăn, sơ đồ mạng điện trở nên phức tạp hơn…
4.2.2 Phương pháp xác định tổn thất điện năng máy biến áp.
a) Tổn thất máy biến áp /1/ trang 78
- Tổn thất công suất phản kháng không tải (công suất phản kháng để từ hóa MBA ở
điện áp không đổi).
∆Q0 = S dm

I0 %
, [kVAr] (18)
100

Trong đó : - Sđm : Công suất định mức của máy biến áp. (kVA)
- I0% : Dòng điện không tải của máy biến áp. (%)
- Tổn thất công suất phản kháng ngắn mạch:
∆Qn = S dm

Un%
, [kVAr] (19)
100

Trong đó: - Un% : Điện áp ngắn mạch của máy biến áp.
- Tổn thất công suất tác dụng khi không tải :
∆P’0 = ∆P0 + kkt. ∆Q0, [kW] (20)
Trong đó - kkt : Đương lượng kinh tế của công suất phản kháng, tra trong cẩm nang. Có
giá trị từ 0,02 đến 0,15 thường lấy trung bình là 0,05.

- Tổn thất công suất tác dụng khi ngắn mạch:
∆P’k = ∆Pk + kkt. ∆Qk, [kW] (21)
- Tổn thất công suất trong toàn bộ máy biến áp :
S
∆P’T = ∆P’0 + ∆P’k  tt
 S dm

2


 , [kW] (22)


b) Tổn thất điện năng toàn bộ trong máy biến áp /1/ trang 605
14


S
∆AT = ∆P’0.t + ∆P’k  tt
 S dm

2


 .τ, [kWh] (23)


Trong đó : - t : Thời gian vận hành máy biến áp. (thường lấy bằng 8760 h)
- τ : Thời gian chịu tổn thất công suất lớn nhất. (h)
- Stt, Sdm : Phụ tải, dung lượng của máy biến áp. (kVA)

4.3 Lựa chọn các phần tử trong mạng điện.
Việc chọn thiết bị điện và khí cụ điện là một trong những nhiệm vụ quan trọng vì nó
ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình cung cấp điện.
4.3.1 Chọn theo dòng điện định mức.
IđmKCĐ ≥ Ilvmax, [A] (24)
Trong đó : - Iđm KCĐ : Dòng điện định mức của khí cụ điện. (A)
- Ilvmax :Dòng điện cực đại của mạng. (A).
4.3.2 Chọn theo điện áp định mức.
UđmKCĐ ≥ Uđmm, [V] (25)
Trong đó : - Uđmm : Điện áp định mức của mạng điện. (V)
- Uđm KCĐ : Điện áp định mức của khí cụ điện. (V)
4.3.3 Lựa chọn và kiểm tra tiết diện dây dẫn.
Khi có dòng điện chạy qua dây dẫn, dây cáp thì vật dẫn bị nóng, nếu nhiệt độ dây
dẫn và cáp quá cao có thể làm cho chúng bị hỏng hoặc giảm tuổi thọ. Mặt khác độ bền cơ
học của kim loại dẫn điện cũng bị giảm xuống. Do vậy nhà chế tạo quy định nhiệt độ cho
phép đối với mỗi loại dây dẫn và dây cáp.
Tiết diện dây dẫn và dây cáp khi chọn /6/ trang 209.
k1.k2.Icp ≥ Ilvmax. [A] (26)
Trong đó : - k1: Hệ số điều chỉnh nhiệt độ ứng với môi trường đặt dây.
- k2: Hệ số điều chỉnh nhiệt độ, ứng với số lượng dây đặt chung một rãnh.
- Icp: Dòng điện cho phép ứng với dây dẫn chọn. (A)
Kiểm tra lại điều kiện kết hợp với thiết bị bảo vệ áptômát /6/ trang 209.
k1.k2.Icp ≥

1,25.I dmA
,
1,5

[A] (27)
15

Trong đó : - Icp: Dòng điện cho phép đối với dây dẫn chọn, (A).
- IdmA: Dòng điện định mức của áptômát, (A).
Kiểm tra theo điều kiện ổn định nhiệt dòng ngắn mạch /6/ trang 209.
F ≥ α.IN. t , [mm2] (28)
Trong đó : - IN: Dòng ngắn mạch hạ áp lớn nhất đi qua dây hoặc cáp. (kA)
- α = 11 với cáp nhôm; α = 6 với cáp đồng.
- t : Thời gian cắt ngắn mạch. (s)
- t : Thường chọn 0,8s.
Kiểm tra độ sụt áp /7/ trang h1-38
∆U = 3 .Ilvmax(Rcosφ + X.sinφ)L, [V] (29)
Trong đó : - Ilvmax : Dòng điện làm việc lớn nhất. (A)
- R : Điện trở của dây dẫn do nhà máy sản xuất cung cấp. (Ω/km)
- X : Cảm kháng của dây. (Ω/km)
X ≈ 0 với dây có tiết diện < 50mm2.
X = 0,08 với dây có tiết diện > 50mm2.
- L : Chiều dài dây dẫn. (km)
∆U% =

100 * U
,
Ud

[%] (30)

4.4 Ngắn mạch trong hệ thống cung cấp điện.
4.4.1 Khái niệm chung:
Ngắn mạch là tình trạng sự cố nghiêm trọng và thường xảy ra trong cung cấp điện,
vì vậy các phần tử trong cung cấp điện phải được tính toán và lựa chọn sao cho không

những làm việc tốt trong trạng thái bình thường, mà còn khả năng chịu đựng được trạng
thái sự cố trong giới hạn qui định cho phép.
- Để lựa chọn tốt các phần tử trong hệ thống cung cấp điện thì chúng ta phải dự đoán
được các tình trạng ngắn mạch có thể xảy ra : dòng điện ngắn mạch, công suất ngắn mạch
cũng như tính toán được số liệu về tình trạng ngắn mạch ở các thời điểm khác nhau.
- Các số liệu rút ra được từ tính toán ngắn mạch là cơ sở quan trọng để thiết kế lựa
chọn thiết bị, hệ thống bảo vệ, phương pháp vận hành trạm biến áp…
16


4.4.2. Định nghĩa và mục đích tính toán ngắn mạch:
a) Định nghĩa:
 Ngắn mạch là hiện tượng các pha chập nhau (đối với mạng trung tính cách điện
với đất) hoặc là hiện tượng các pha chập nhau và chạm đất (đối với mạng trung
tính trực tiếp nối đất). Nói cách khác đó là hiện tượng mạch điện bị nối qua tổng
trở rất nhỏ có thể xem như bằng không.
 Trong thực tế, ta thường gặp các dạng ngắn mạch sau : ngắn mạch 3 pha, 2 pha,
1 pha và hai pha chạm đất.
b) Mục đích:
 Lựa chọn các biện pháp để hạn chế dòng điện ngắn mạch.
 Lựa chọn các khí cụ điện và thiết bị điện.
 Việc tính toán ngắn mạch (xác định dòng điện, điện áp, công suất ngắn mạch tại
thời điểm nào đó) một cách chính xác cho hệ thống điện là rất khó khăn và phức
tạp. Vì dòng điện ngắn mạch phụ thuộc vào nhiều yếu tố.
 Do đó thực tế thiết kế người ta chỉ tính gần đúng dòng ngắn mạch, khi cần thiết
ta sẽ đưa vào phương pháp tính toán chính xác hơn.
 Để có thể tính nhanh chóng và thuận lợi, người ta thường dùng phương pháp
thực nghiệm.
4.4.3 Nguyên nhân và hậu quả ngắn mạch:
a) Nguyên nhân:

 Cách điện bị hỏng, lão hóa vì vận hành lâu ngày hoặc do bị quá tải thường xuyên.
 Sét đánh vào các đường dây tải điện trên không, hoặc sét đánh trực tiếp vào thiết
bị phân phối ngoài trời, hoặc do quá điện áp nội bộ.
 Do gió bão làm dây điện chạm chập vào nhau, hoặc làm đứt dây rơi xuống chạm
đất.
 Do các nguyên nhân cơ học khác như cây cối ngã làm đứt dây, đào đất chạm phải
cáp ngầm.

17


 Đôi khi ngắn mạch còn do thao tác nhầm lẫn trong vận hành hay do động vật
chạm phải phần dẫn điện không có vỏ cách điện.

b) Hậu quả:
 Khi ngắn mạch, dòng điện tăng nhanh và đạt giá trị cao, gây đốt nóng cục bộ các
phần tử ngắn mạch đi qua, làm giảm tuổi thọ của lớp cách điện.
 Tạo lực điện động lớn phá hỏng cách điện của khí cụ điện, làm hỏng sứ đỡ, làm
biến dạng thanh dẫn.
 Điện áp lưới bị sụt, làm ảnh hưởng đến quá trình sản xuất.
 Hệ thống mất ổn định, phá vỡ trạng thái làm việc đồng bộ của máy phát trong hệ
thống.
 Gián đoạn cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ.
4.4.4 Phương pháp tính toán ngắn mạch.
a) Ngắn mạch 3 pha tại thời điểm bất kỳ của lưới hạ thế /1/ trang 244.
- Dòng ngắn mạch 3 pha:
U dm

I N3  =

3 R2  X 2

, [kA] (31)

Trong đó : - I N3  : Dòng ngắn mạch 3 pha tại điểm bất kì. (kA)
- Udm : Điện áp dây phía thứ cấp MBA khi không tải. (V)
- RΣ, XΣ : Tổng số học các trở kháng và cảm kháng của hệ thống (Ω)
b) Xác định tổng trở của các phần tử /1/ trang 244.
 Tổng trở máy biến áp:
RBA =

2
PN .U DM
.10 6 ,
S DM

XBA =

2
U N %.U DM
.10 4 , [mΩ] (33)
S DM

[mΩ] (32)

18


Trong đó : - UN% : Điện áp ngắn mạch (%)
- SDM : Công suất định mức MBA. (kVA)

- ∆PN : Tổn thất ngắn mạch MBA. (kW)
- UDM : Điện áp định mức. (V)
 Tổng trở dây dẫn và cáp
- Điện kháng của đường dây:
Đường dây trên không : x0 = 0,3 (mΩ/m)
Đường dây cáp: x0 = 0,7 (mΩ/m)
Xdd = x0.L,

[mΩ] (34)

Trong đó : -x0 : Do nhà chế tạo cung cấp. (mΩ/m)
- L : Chiều dài dây dẫn. (m)
- Điện trở của dây dẫn
Rdd = r0.L,

[mΩ] (35)

Trong đó : - r0 : do nhà chế tạo cung cấp. (mΩ/m)
- L : Chiều dài dây dẫn.(m)


Tổng trở Áp to mát (CB) : tra sổ tay, cẩm nang.



Tổng trở thanh góp : tra sổ tay, cẩm nang

4.5 Chống sét.
4.5.1 Các biện pháp chống sét.
- Sử dụng kim Franklin.

- Sử dụng lồng Faraday.
- Sử dụng kim thu sét phóng điện sớm (ESE : Early Streamen Emissing)
4.5.1.1 Kim Franklin :
Là biện pháp chống sét cổ điển. Đây là một thanh kim loại có đường kính từ 16÷23
mm, chiều dài từ 0,4÷3m. Các kim này được đặt trên các mái nhà hoặc trên các cột đứng
gần nhà.
Nguyên lý hoạt động :

19


Kim Franklin dựa trên hiệu ứng mũi nhọn. Giữa đám mây và đất giống như một tụ
điện lớn và khi xuất hiện một đỉnh nhọn thì điện trường giữa đám mây và mũi nhọn sẽ lớn
hơn rất nhiều so với những điểm khác. Do đó sét sẽ đánh vào kim.
Phạm vi ứng dụng :
Kim Franklin là một thiết bị chống sét cổ điển, được xếp vào thiết bị chống sét kiểu
thụ động, thông thường phải sử dụng nhiều kim cho một công trình. Kim Franklin thường
dùng để bảo vệ cho công trình có quy mô nhỏ, yêu cầu an toàn và thẩm mỹ không cao.
Nhưng ưu điểm là tiết kiệm được vốn đầu tư.
4.5.1.2 Lồng Faraday :
Kỹ thuật chống sét dùng lồng Faraday là đan lưới kim loại trên mái nhà và dẫn sét
xuống đất bằng dây dẫn sét. Lưới này có thể đan thành những ô nhỏ để bảo vệ sét có biên
độ nhỏ. Trong thực tế để nâng cao bảo vệ người ta thường dùng thêm một số kim Franklin
ở những nơi trọng điểm (đỉnh nhọn hoặc góc tòa nhà).
Phạm vi ứng dụng :
Được áp dụng cho các công trình viễn thông, trong trường hợp này ngoài chống sét,
lồng Faraday được bao bọc quanh nhà để chống nhiễu do từ trường, điện trường xâm
nhập.
4.5.1.3 Kim thu sét phóng điện sớm (ESE : Electro Magnetic Early Streamen
Emissing)

Kim ESE thực chất là kim Franklin cải tiến nhằm hai mục đích :
- Giảm hiện tượng vầng quang (CORONA) xuất hiện ở đỉnh kim, ở trạng thái điện
trường tĩnh ( khi tiên đạo đi xuống còn ở xa kim).
- Phát ra tia tiên đạo đi lên sớm hơn và mạnh hơn bất kỳ đỉnh nhọn nào ở lân cận
xung quanh.
- Để giảm thiểu hiệu ứng CORONA người ta sử dụng quả cầu xung quanh đỉnh kim
nhằm thay đổi sự phân bố điện trường theo hướng giảm thiểu hiệu ứng CORONA tại đỉnh
kim ở trạng thái điện trường tĩnh.
4.6 Nối đất an toàn

20


Các điện cực ngang được nối với điện cực đứng bằng bu lông hoặc hàn và được
chôn cách mặt đất 0,8m.
Dây dẫn nối đất cần có tiết diện thỏa mãn độ bền cơ và ổn định nhiệt, chịu dòng điện
cho phép lâu dài. Dây nối đất không được bé hơn 1/3 tiết diện dây dẫn pha, người ta
thường sử dụng dây thép có tiết diện 120mm2, với nhôm 35mm2, với đồng 25mm2.
Theo quy định về an toàn điện, điện trở nối đất dùng cho thiết bị điện áp đến 1000V
là ≤ 4Ω
- Điện trở nhân tạo của hệ thống tiếp đất phụ thuộc vào điện trở tản của trục ngang và
trực đứng /5/ trang 228.
Rnt =

Rd .Rng
Rd  Rng

, [Ω] (36)

Trong đó : - Rđ : Điện trở khuyếch tán của hệ thống cọc đứng thẳng.

- Rng : Điện trở khuyếch tán của hệ thống cọc nằm ngang.
- Điện trở suất tính toán của đất /5/ trang 227.
ρtt = Kmax. ρ, [Ωm] (37)
trong đó : - Kmax : Hệ số điều chỉnh tăng cao điện trở suất của đất. ( tra bảng).
- ρ : Điện trở suất của đất (Ωcm).
- Điện trở khuyếch tán của một cọc đứng /5/ trang 230
Rld =

0,366  2 L 1
4t  L 
 Lg
 tt . Lg
 , [Ω] (38)
L
d 2
4t  L 


Trong đó : - L : Chiều dài cọc (m).
- d : Đường kính cọc (m).
- t0 : Độ chôn sâu của một cọc đứng (m).
- t : Độ chôn sâu từ mặt đất đến điểm giữa cọc.
t = t0 +

L
, [m] (39)
2

- Điện trở khuyếch tán của n cọc đứng /5/ trang 230.
Rd =

Rld
, [Ω] (40)
n.
21


Trong đó : - Rld : Điện trở của một cọc (Ω).
- η : Hệ số sử dụng của cọc thẳng đứng.
- Điện trở của thanh nối nằm ngang /5/ trang 229.
0,366
2 L2
 tt , Lg
, [Ω] (41)
L
b.t

Rng =

Trong đó : - L : Chiều dài (chu vi) mạch vòng (m)
- b : Bề rộng của thanh ngang .(m).
- t : Độ chôn sâu của thanh ngang (m).
- t = t0 +

b
(m).
2

- t0 : Độ chôn sâu của một cọc ngang.
- ρ: Điện trở suất tính toán của đất (Ωm),

- Điện trở thanh ngang có xét đến hệ số sử dụng thanh /5/ trang 230.
Rng =

Rng

 ng

, [Ω] (42)

Trong đó : - η : Hệ số sử dụng của thanh nối nằm ngang.

22


5. PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN.

5.1 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.
5.1.1 Phương pháp điều tra thu nhập thông tin.
- Thu thập thông tin mang tính chất giáo khoa thông qua tra cứu tài liệu sách giáo
khoa, giáo trình.
- Thu thập các thông số kỹ thuật phục vụ tính toán thông qua thiết bị, động cơ.
5.1.2 Phương pháp thực nghiệm
- Xác định các thông số kỹ thuật thông qua đo công suất tiêu thụ, công suất biểu
kiến, hệ số công suất, điện áp, dòng điện thực tế các thiết bị.
- Thu nhập số liệu thông qua quảng cáo của các công ty.
- Xử lý số liệu với sự hổ trợ của phần mềm Excel.
5.1.3 Phương pháp kiểm tra.
- Tổng hợp các số liệu thu được ban đầu.
- Chọn thiết bị và tiến hành kiểm tra.
- Tính toán các thông số cần thiết.

23


- Xây dựng các bản vẽ với sự hổ trợ của phần mền AutoCAD 2004.
5.2 PHƯƠNG TIỆN.
- Thước cuộn 50m.
- Đồng hồ đo công suất Hioki (Digital). Model 3286, Made in Japan.
- Đồng hồ đo điện áp, điện trở, dòng điện Kyoritsu (Digital).
Model 2017, Made in Japan.

6. THỰC HIỆN ĐỀ TÀI – KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN.

6.1.GIỚI THIỆU CHUNG.
Ký túc xá Đại Học Nông Lâm được cung cấp điện bởi ba trạm biến áp.
- Trạm biến áp 3 pha 250 kVA cung cấp điện cho Cư xá A, B, C, D và Phòng
internet.
- Trạm biến áp 3 pha 150 kVA cung cấp điện cho Cư xá E, Nhà khách và Nhà thi
đấu.
- Trạm biến áp 1 pha 100 kVA cung cấp điện cho Nhà ăn, Bưu điện, Phòng thể thao,
Dãy phòng gần sân bóng chuyền, Phòng đọc Ký túc xá và Nhà xe.
Cư xá A gồm 69 phòng được chia làm 3 tầng, mỗi phòng có 9 sinh viên và hai nhà
vệ sinh chung. Mỗi hành lang sử dụng 5 bóng đèn compact để chiếu sáng hành lang và sử
dụng 2 bơm nước công suất 2,25 kW để cung cấp nước cho sinh hoạt.
Cư xá B, C có cấu trúc gần giống Cư xá A. Cấu trúc của Cư xá D cũng giống cư xá
A nhưng tăng cuờng thêm 4 phòng.

24


Bên phải cư xá A còn có dãy phòng ở sinh viên gồm 4 phòng, mỗi phòng có 14 sinh

viên.
Dãy phòng ở sinh viên gần sân bóng chuyền Cư xá A gồm 10 phòng và mỗi phòng
có 10 sinh viên.
Bên trái cư xá B còn có dãy phòng ở sinh viên gồm 4 phòng, mỗi phòng có 10 sinh
viên.
Cư xá A, B, C, D được cung cấp bởi trạm biến áp 250 kVA bằng hệ thống cáp trên
không.
Cư xá E có 88 phòng chia làm 5 tầng, mỗi phòng gồm 9 sinh viên và có phòng vệ
sinh riêng. Hàng lang mỗi tầng dùng 5 bóng đèn compact để chiếu sáng. Dùng hai máy
bơm công suất 5 kW và một máy bơm nước ngầm để cung cấp nước cho sinh hoạt. Được
cung cấp điện từ trạm biến áp 150 kVA bằng hệ thống cáp ngầm.
Nhà khách Đại Học Nông Lâm gồm 19 phòng được cung cấp điện bằng hệ thống
cáp trên không.
6.2. TÍNH TOÁN PHỤ TẢI.
6.2.1 Phụ tải tính toán của Cư xá A.
Cư xá A bao gồm 3 tầng. Mỗi tầng 23 phòng ở và 2 nhà vệ sinh và phòng tắm. Mỗi
phòng gồm 9 sinh viên.
Phụ tải tính toán của mỗi phòng.
Pp = po.n1 = 9.0,06 = 0,54 kW.
Trong đó : - Po : suất phụ tải trên người. Chọn Po = 0,06 kW/người
- n1 : số sinh viên trong một phòng, n1 = 9.
Mỗi phòng tắm và phòng vệ sinh sử dụng 4 bóng đèn huỳnh quang 1,2 m, công suất
40W để chiếu sáng.
Phụ tải tính toán của mỗi phòng tắm và vệ sinh.
Pvs = 4.0,04 =0,16 kW.
Mỗi hàng lang dùng 5 đèn compact 12 W chiếu sáng.
Phụ tải chiếu sáng hành lang :
Phl = 5.0,012 = 0,06 kW.
25