Tài liệu Đề Tài: Thiết kế đường dây và trạm biến áp ppt

Đồ án


Đề Tài:


Thiết kế đường dây và
trạm biến áp.
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế đường dây và trạm biến áp
Bùi Nguyên Bản Lớp: 13B2 - Trường ĐHBK - Khoa điện
1

LỜI NÓI ĐẦU
Nền kinh tế nước ta đã và đang có những bước phát triển vượt bậc, hội
nhập với khu vực và thế giới. Chúng ta đang trong tiến trình công nghiệp hóa -
hiện đại hóa đất nước, vì vậy các ngành công nghiệp đặc biệt là ngành công
nghiệp Điện đóng vai trò then chốt, bởi điện năng là nguồn năng lượng chính
của các ngành công nghiệp, là điều kiện quan trọng để phát triển các đô th
ị, khu
dân cư
Một trong những quan tâm hàng đầu khi xây dựng các nhà máy, Xí nghiệp,
các đô thị là ta phải có một hệ thống cung cấp điện để cung cấp điện năng cho
các Xí nghiệp, nhà máy, nhà cao tầng

Chúng ta có thể hiểu theo nghĩa rộng, cung cấp điện bao gồm các khâu phát
điện, truyền tải và phân phối điện năng. Còn theo nghĩa hẹp hơn cung cấp điện
là hệ thống truyề
n tải và phân phối điện năng, làm nhiệm vụ cung cấp điện cho
1 khu vực nhất định.
Ngày nay, với sự giúp đỡ của ngành công nghiệp điện, các ngành công
nghiệp, nông nghiệp, dịch vụ đang trên đà phát triển mạnh. Điện năng góp phần
tạo ra của cải vật chất cho xã hội gấp hàng triệu lần so với thời kỳ con người
chưa biết đế
n điện, nó góp phần tạo nên một nền văn minh công nghiệp và hậu
công nghiệp.
Tình hình điện lực Việt Nam tính đến tháng 1/2006 (số liệu thực tế theo
www.evn.vn
): Sản lượng cung cấp cho nền KTQD đạt khoảng hơn 60 tỷ kWh;
trong đó công nghiệp xây dựng chiếm 47,96%; Quản lý tiêu dùng dân cư
chiếm 42,16%.
Điện nông thôn (số liệu đến hết tháng 12/2005)
• Số huyện có điện lưới Quốc gia 529/540 (97,96%)
• Số xã có điện lưới Quốc gia 8.675/9.046 (95,9%)
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế đường dây và trạm biến áp
Bùi Nguyên Bản Lớp: 13B2 - Trường ĐHBK - Khoa điện
2
• Số hộ có điện lưới Quốc gia 12.055.000/13.335.000 (90,4%)
• Số xã có điện lưới dưới 700đ/kWh: 8.588/8.675 (99%)
• Số xã có điện lưới trên 700đ/ kWh: 87/8.675 (1%)
Chương trình phát triển nguồn điện từ 2004 - 2010; định hướng đến 2020:
• Mục tiêu phát triển của ngành điện đến năm 2010 là:
• Sử dụng tốt các nguồn thủy năng, kết hợp thủy l
ợi, than để phát triển cân
đối nguồn điện. Xây dựng các cụm phát triển Điện - đạm ở Phú Mỹ và

khu vực Tây Nam. Xúc tiến xây dựng thủy điện Sơn La. Nghiên cứu
phương án sử dụng năng lượng nguyên tử, đồng bộ hóa, điện hóa mạng
lưới phân phối điện Quốc gia. Đa dạng hóa phương thức đầu tư và kinh
doanh điện, có chính sách thích hợp về
sử dụng điện ở nông thôn, miền
núi. Tăng sức mạnh tranh về giá điện so với khu vực.
• Chiến lược phát triển nguồn điện:
+ Ưu tiên phát triển thủy điện, khuyến khích phát triển các nguồn thủy điện
nhỏ với nhiều hình thức để tận dụng nguồn năng lượng tái sinh này. Trong
khoảng 20 năm tới sẽ xây dựng hế
t các nhà máy thủy điện tại những nơi có khả
năng xây dựng.
• Chiến lược phát triển lưới điện
• Chiến lược phát triển điện nông thôn và miền núi
• Chiến lược tài chính và huy động vốn.
• Chiến lược phát triển khoa học và công nghệ
• Chiến lược phát triển viễn thông và CNTT
• Định hướng phát triển cơ khí điện.
•
Định hướng phát triển tư vấn xây dựng điện.
Quy định về cải tạo và phát triển mạng điện Việt Nam:
• Việc cải tạo và phát triển Thành phố phải nằm đáp ứng nhu cầu phụ tải,
có dự phòng và phải được thực hiện đồng bộ từ cao thế hạ thế, khắc phục
tình trạng lưới điện kém an toàn, chắp vá, tổ
n thất còn cao như hiện nay.
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế đường dây và trạm biến áp
Bùi Nguyên Bản Lớp: 13B2 - Trường ĐHBK - Khoa điện
3
• Quan điểm về tiêu chuẩn thiết kế sơ đồ lưới điện truyền tải và phân phối
Thành phố giai đoạn 2002 - 2010:

• Đường dây 220 KV: Xây dựng mới 45km, cải tạo 18km
• Đường dây 110 KV: Xây dựng mới 60,1km, cải tạo 71km
• Trạm biến áp 220KV: Xây dựng mới 3 trạm với tổng công suất là
1.5000MVA; cải tạo nâng công suất 2 trạm với tổng công suất tăng thêm
375MVA;
•
Trạm biến áp 110 KV: Xây dựng mới 10 trạm với tổng công suất 873
MVA; cải tạo nâng công suất 17 trạm với tổng công suất là 1.435 MVA;
• Lưới điện phân phối trung thế: Đường dây 35 KV xây dựng mới
54,4km, đường dây 22 KV xây dựng mới 1.568 km, đường dây cải tạo
nâng cấp điện áp lên 22 KV là 473 km. Đẩy nhanh tiến độ ngầm hóa
lưới điện trung thế, bảo đảm tới 2010 tỷ lệ ngầm hóa
đạt 60%; xây dựng
mới 3.561 trạm biến áp với dung lượng máy biến áp là 1.522.143 KVA,
cải tạo 2.649 trạm với tổng dung lượng máy biến áp là 1.097.854 KVA;
xây dựng mới 2.250 km đường dây hạ thế.

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế đường dây và trạm biến áp
Bùi Nguyên Bản Lớp: 13B2 - Trường ĐHBK - Khoa điện
4
LỜI CẢM ƠN

Việc làm đồ án tốt nghiệp đã giúp em có được những kiến thức tổng hợp,
vì đồ án này có liên quan rất nhiều môn học mà em được học ở giảng đường.
Ngoài ra còn có thêm những kiến thức thực tế, những kiến thức kinh nghiệm bổ
sung cho lý thuyết đã được học ở trường.
Tuy nhiên do còn hạn chế về kiến thức, hạn chế về kinh nghiệm thực tế,
th
ời gian thực hiện nên tập đồ án còn không thể tránh khỏi những sai sót,
kính mong thầy hướng dẫn cùng các thầy cô trong bộ môn góp ý chỉ bảo thêm,

để cho đồ án của em được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô trong Bộ môn Thiết bị điện - Điện tử,
khoa Điện, trường Đại học Bách Khoa Hà Nội. Đặc biệt là thầy Nguyễn Đình
Thiên đã giành nhiều thời gian quý báu, tận tình hướng dẫ
n em hoàn thành đồ
án này đúng thời hạn mà bộ môn đã đề ra.
Em xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên

Bùi Nguyên Bản.






Đồ án tốt nghiệp Thiết kế đường dây và trạm biến áp
Bùi Nguyên Bản Lớp: 13B2 - Trường ĐHBK - Khoa điện
5
MỤC LỤC
Trang
LỜI NÓI ĐẦU
Chương 1: Cơ sở lý thuyết về cung cấp điện
I. Những vấn đề chung về cung cấp điện
Chương 2: Xác định phụ tải điện
I. Các khái niệm, hệ số, đại lượng trong tính toán
II. Các đại lượng về đại số thường gặp:
III. Các phương pháp tính phụ tải tính toán
Chương 3: Tính toán cung cấp

điện cho khu cấp nước của Nhà máy xi
măng
I. Phụ tải tính toán
II. Xác định công suất và số lượng máy bơm nước khu xử lý nước của
Nhà máy xi măng
III. Chọn vị trí và dung lượng máy biến áp cho trạm cấp nước của
nhà máy
IV. Vạch sơ đồ cấp điện và lựa chọn các phần tử
của hệ thống cấp
điện
V. Chọn tiết diện dây dẫn từ trạm biến áp trung tâm 110/6 KV về
trạm biến áp của trạm cấp nước
VI. Tính tổn thất trên đường dây và tổn thất công suất trong máy
biến áp của trạm cấp nước
VII. Tính tổn thất trên đường dây và tổn thất điện năng trong máy
biế
n áp
Chương 4. Tính cơ khí đường dây
I. Tính toán dây dẫn
II. Tính toán lựa chọn cột
III. Tính toán kiểm tra móng cột
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế đường dây và trạm biến áp
Bùi Nguyên Bản Lớp: 13B2 - Trường ĐHBK - Khoa điện
6
Chương 5: Tính toán lựa chọn thiết bị cho trạm biến áp
I. Đặt vấn đề
II. Lựa chọn các thiết bị cho trạm biến áp
Chương 6: Tính toán ngắn mạch
I. Đặt vấn đề
II. Tính toán ngắn mạch và kiểm tra lại các thiết bị đã lựa chọn

Chương 7: Nối đất và chống sét đảm bảo an toàn cho đường dây
I. Đặt v
ấn đề
II. Tính toán nối đất 6 KV cấp điện cho trạm biến áp của trạm cấp nước
III. Tính toán nối đất cho trạm biến áp của trạm cấp nước
IV. Sét và thiết bị chống sét
KẾT LUẬN
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế đường dây và trạm biến áp
Bùi Nguyên Bản Lớp: 13B2 - Trường ĐHBK - Khoa điện
7
CHƯƠNG 1
CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ CUNG CẤP ĐIỆN
I. NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG VỀ CUNG CẤP ĐIỆN
1. Đặc điểm của quá trình sản xuất và phân phối điện năng:
Điện năng là một dạng năng lượng có nhiều ưu điểm như: dễ dàng chuyển
thành các năng lượng khác, dễ truyền tải và phân phối . Vì vậy nó là ngành
năng lượng chính trong công nghiệp cũng như trong cuộc sống sinh hoạt của
con người.
Điện năng không tích trữ được, trừ pin, ắc quy có công suấ
t nhỏ. Vì vậy giữa
sản xuất và tiêu thụ điện phải luôn đảm bảo cân bằng.
Quá trình sản xuất điện năng là quá trình điện từ. Quá trình xảy ra rất nhanh.
Vì vậy để đảm bảo quá trình sản xuất và cung cấp điện an toàn, tin cậy, đảm
bảo chất lượng điện phải áp dụng nhiều biện pháp đồng bộ như: điều độ, thông
tin, đo lường, bảo vệ, tự động hóa
Đo điện năng được dùng rộng rãi trong ngành công nghiệp và các đô thị cho
nên khi lập kế hoạch phát triển điện năng phải đi từng bước một, nhằm thỏa
mãn nhu cầu điện trong tương lai.
Trong quá trìnhq nghiên cứu thiết kế, xây dựng, vận hành khai thác sản xuất,
phân phối và tiêu thụ điện năng thì những đặc đi

ểm trên là rất quan trọng.
2. Nguồn điện
Hiện nay có nhiều dạng nguồn điện. Do có nhiều phương pháp biến đổi các
dạng lượng khác như nhiệt năng, thủy năng, năng lượng hạt nhân
a) Nhà máy nhiệt điện:
Đây là dạng Nguồn điện kinh điển: Nó giữ tỷ lệ khá quan trọng trong tổng
công suất của hệ thống điện.
Quá trình biế
n đổi năng lượng trong nhà máy nhiệt điện xảy ra như sau:
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế đường dây và trạm biến áp
Bùi Nguyên Bản Lớp: 13B2 - Trường ĐHBK - Khoa điện
8
Nhiệt năng (của than) -> cơ năng (tuabin) -> điện năng (máy phát điện) =>
Nhà máy nhiệt điện chạy than.
Nhiệt năng (của khí gas) -> cơ năng (tuabin khí) -> điện năng (máy phát điện)
=> Nhà máy nhiệt điện chạy khí.
Nhiệt năng (của dầu) -> cơ năng (động cơ diezel) -> điện năng (máy phát
điện) => Nhà máy nhiệt điện chạy diezel.
Miền Bắc có nhà máy nhi
ệt điện Phả Lại 1 (400 MW), Phả Lại 2 (600 MW),
Uông Bí (300 MW)
Miền Nam có nhà máy nhiệt điện Phú Mỹ 1 (900 MW), Phú Mỹ 2 (600 MW)
b) Nhà máy thủy điện:
Quá trình biển đổi năng lượng trong nhà máy thủy điện:
Thủy năng (của cột nước) -> cơ năng (tua bin nước) -> điện năng (máy phát
điện) => nhà máy thủy điện.
Nhà máy thủy điện được phân bố đều trên cả nước ta.
Mi
ền Bắc có nhà máy thủy điện Hòa Bình (1920 MW), nhà máy thủy điện
Thác Bà (108 MW)

Miền Trung có nhà máy thủy điện Yaly (700 MW)
Miền Nam có nhà máy thủy điện Trị An (400 MW)
Công trình thủy điện bao giờ cũng kết hợp với: tưới tiêu, chống lũ, giao
thông, nuôi cá nên đưa lại nhiều lợi ích. Bên cạnh đó nước ta lại có nguồn
thủy năng dồi dào nên chúng ta cần ưu tiên phát triển thủy điện. Tuy nhiên khi
lập sơ đồ phát triển hệ thống điện quốc gia thì cần có tỷ lệ hợp lý giữa thủy
điện và nhiệt điện để đảm bảo vận hành an toàn và kinh tế.
c) Nhà máy điện nguyên tử:
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế đường dây và trạm biến áp
Bùi Nguyên Bản Lớp: 13B2 - Trường ĐHBK - Khoa điện
9
Do lo ngại vấn đề an toàn và ô nhiễm phóng xạ nên việc xây dựng các nhà
máy điện nguyên tử chỉ được xem xét đến khi các nguồn điện khác đã được
khai thác hết.
• Bên cạnh việc nắm vững đặc điểm và nguồn điện trong cung cấp điện thì
nhiệm vụ đặt ra với người kỹ sư khi nghiên cứu, thiết kế cấp điện cần
ph
ải thỏa mãn các yêu cầu về: độ tin cậy cấp điện, chất lượng điện, an
toàn và cuối cùng là vấn đề kinh tế.
3. Đặc điểm của hộ tiêu thụ:
Hộ tiêu thụ là bộ phận quan trọng của hệ thống cung cấp điện. Hộ tiêu thụ
được phân thành 3 loại tùy theo mức độ quan trọng:
1. Hộ loại 1: là hộ tiêu thụ mà bị ngừng cung cấp
điện sẽ dẫn đến nguy hiểm
đối với tính mạng con người, gây thiệt hại lớn về kinh tế (hư hỏng máy móc,
thiết bị, gây ra hàng loạt phế phẩm), ảnh hưởng lớn đến chính trị, quốc phòng
Ví dụ về hộ loại 1: Văn phòng Chính Phủ, Quốc hội, nhà máy hóa chất, sân
bay, bến cảng, phòng mổ, lò luyện thép, hệ thống ra đa quân sự, trung tâm máy
tính
2. Hộ loại 2: là hộ

tiêu thụ mà bị ngừng cung cấp điện sẽ gây ra thiệt hại lớn
về kinh tế như hư hỏng một bộ phận máy móc thiết bị, gây ra phế phẩm,
ngừng trệ sản xuất.
Ví dụ về hộ loại 2: Nhà máy cơ khí, nhà máy thực phẩm, khách sạn lớn
Cung cấp điện cho hộ loại 2 thường có thêm nguồn dự phòng. Vấn đề ở đây
là phả
i so sánh giữa vốn đầu tư cho nguồn dự phòng và hiệu quả kinh tế đưa lại
do bị ngừng cung cấp điện.
3. Hộ loại 3: là những hộ tiêu thụ điện còn lại như khu dân cư, trường học,
phân xưởng phụ, nhà kho của các nhà máy
Đối với hộ tiêu thụ loại 3 cho phép mất điện trong thời gian ngắn để sửa chữa
khắc phục các sự cố
.
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế đường dây và trạm biến áp
Bùi Nguyên Bản Lớp: 13B2 - Trường ĐHBK - Khoa điện
10
Thông thường, hộ loại 3 được cung cấp điện từ 1 nguồn.
Trong thực tế, việc phân loại hộ tiêu thụ không hoàn toàn cứng nhắc mà còn
tùy thuộc vào tầm quan trọng của hộ tiêu thụ còn lại. Mặt khác trong một nhà
máy, một cơ sở sản xuất dịch vụ, khu dân cư có nhiều loại hộ tiêu thụ xen kẽ
nhau. Vì vậy hệ thống cung cấp điện phải được nghiên cứ
u kỹ lưỡng, đảm bảo
cung cấp điện an toàn, tin cậy và linh hoạt.
4. Yêu cầu khi thiết kế cung cấp điện:
Mục tiêu cơ bản của nhiệm vụ thiết kế cung cấp điện là đảm bảo cho hộ tiêu
thụ có đủ lượng điện năng yêu cầu với chất lượng điện tốt.
a. Độ tin cậy cung cấp điện:
Độ
tin cậy cung cấp điện tùy thuộc hộ tiêu thụ loại nào. Trong điều kiện cho
phép người ta cố gắng chọn phương án cung cấp điện có độ tin cậy càng cao

càng tốt.
b. Chất lượng điện:
Chất lượng điện được đánh giá bằng 2 chỉ tiêu là tần số và điện áp.
Chỉ tiêu tần số do cơ quan điều khiển hệ thống đ
iện điều chỉnh. Chỉ có những
hộ tiêu thụ lớn (từ hàng chục MW) trở lên mới phải quan tâm đến chế độ vận
hành của mình sao cho hợp lý để góp phần ổn định tần số của hệ thống điện.
Vì vậy, người thiết kế cung cấp điện thường chỉ quan tâm đảm bảo chất
lượng điện áp cho khách hàng.
Điện áp
ở lưới chung áp và hạ áp cho phép dao động quanh giá trị ± 5% điện
áp định mức. Đối với những phụ tải có yêu cầu cao về chất lượng điện áp như
nhà máy hóa chất, điện tử, cơ khí chính xác điện áp chỉ cho phép dao động
trong khoảng ± 2,5%.
c. An toàn cung cấp điện:
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế đường dây và trạm biến áp
Bùi Nguyên Bản Lớp: 13B2 - Trường ĐHBK - Khoa điện
11
Hệ thống cung cấp điện phải được vận hành an toàn đối với người và thiết bị.
Muốn đạt được yêu cầu đó, người thiết kế phải chọn sơ đồ cung cấp điện hợp
lý, rõ ràng, mạch lạc để tránh những nhầm lẫn trong vận hành; các thiết bị điện
phải được chọn đúng chủng loại, đúng công suất.
Công tác xây dựng, lắp đặt hệ thống cung cấp điện ảnh hưởng lớn đến độ an
toàn cung cấp điện.
Việc vận hành quản lý hệ thống điện có vai trò hết sức quan trọng. Người sử
dụng phải tuyệt đối chấp hành quy định về an toàn sử dụng điện.
4. Kinh tế
Khi đánh giá những phương án cung cấp điện, chỉ tiêu kinh tế
chỉ được xét
đến khi các chỉ tiêu kỹ thuật nêu trên đã được đảm bảo.

Chỉ tiêu kinh tế được đánh giá qua: tổng số vốn đầu tư, chi phí vận hành và
thời gian thu hồi vốn đầu tư.
Việc đánh giá chỉ tiêu kinh tế phải thông qua so sánh tỉ mỉ và tính toán các
phương án, từ đó mới có thể đưa ra những phương án tối ưu.







Đồ án tốt nghiệp Thiết kế đường dây và trạm biến áp
Bùi Nguyên Bản Lớp: 13B2 - Trường ĐHBK - Khoa điện
12
CHƯƠNG 2
XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI ĐIỆN

I. CÁC KHÁI NIỆM, HỆ SỐ, ĐẠI LƯỢNG TRONG TÍNH TOÁN.
1. Công suất định mức P
đm
:
Về mặt cung cấp điện, chúng ta quan tâm đến đầu vào của động cơ gọi là
công suất đặt.
Công suất đặt được tính như sau:
P
đ
=
dc
dm
P

η

Trong đó:
P
đ
- công suất đặt của động cơ, KW;
P
đm
- công suất định mức của động cơ, KW
η
đc
- hiệu suất định mức của động cơ
Vì hiệu suất định mức động cơ tương đối cao = 0.8 ÷ 0.95 nên để đơn
giản việc tính toán người ta thường cho phép bỏ qua hiệu suất, lấy:
P
Đ
≈ P
ĐM
Đối với các thiết bị điện làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại: cần trục, máy
hàn, khi tính phụ tải điện của chúng, ta phải quy đổi về công suất định mức ở
chế độ dài hạn, tức là quy đổi về chế độ làm việc có hệ số tiếp điện ε% = 100%.
Công thức quy đổi như sau:
• Đối với
động cơ:
P’
ĐM
= P
ĐM
dm
ε

• Đối với biến áp hàn:
P’
ĐM
= P
ĐM
COSϕ
dm
ε

Trong đó:
P
’
đ
: công suất định mức đã quy đổi về chế độ dài hạn, P
đm
S
đm
, cosϕ
đm
;
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế đường dây và trạm biến áp
Bùi Nguyên Bản Lớp: 13B2 - Trường ĐHBK - Khoa điện
13
ε
đm
- các tham số định mức đã cho trong lý lịch máy.
2. Phụ tải trung bình P
tb
Phụ tải trung bình là đặc trưng tĩnh của phụ tải trong một khoảng thời

gian nào đó. Tổng phụ tải trung bình của các thiết bị cho ta căn cứ để đánh giá
giới hạn dưới của phụ tải tính toán. Trong thực tế phụ tải trung bình được tính
toán theo công thức sau:
P
bt
=
t
P
Δ
; Q
tb
=
t
Q
Δ

Trong đó:
ΔP, ΔQ - điện năng tiêu thụ trong thời gian khảo sát, KW, KVAr
t- thời gian khảo sát, h
Phụ tải trung bình của nhóm thiết bị được tính toán theo công thức sau:
P
tb
=
∑
=
n
i
i
p
1

; P
tb
=
∑
=
n
i
i
q
1

Biến phụ tải trung bình chúng ta vẫn có thể đánh giá được mức độ sử dụng
thiết bị. Phụ tải trung bình là số liệu quan trọng để xác định phụ tải tính toán,
tính tổn hao điện năng. Thông thường phụ tải trung bình được xác định ứng với
thời gian khảo sát là 1 ca làm việc, 1 tháng hoặc 1 năm.
3. Phụ tải cực đại P
max

Phụ tải cực đại được chia ra làm 2 nhóm
a) Phụ tải cực đại P
max
là phụ tải trung bình lớn nhất tính toán trong khoảng
thời gian tương đối ngắn (thường lấy bằng 5, 10 hoặc 30 phút) ứng với ca làm
việc có phụ tải lớn nhất trong ngày. Đôi khi người ta dùng phụ tải cực đại để
tính tổn thất lớn nhất, để chọn các thiết bị điện, chọn dây dẫn và dây cáp theo
điều kiện mật độ dòng điện kinh tế
b) Phụ t
ải đỉnh nhọn P
đn
- là phụ tải cực đại xuất hiện trong khoảng thời gian

từ 1 đến 2s.
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế đường dây và trạm biến áp
Bùi Nguyên Bản Lớp: 13B2 - Trường ĐHBK - Khoa điện
14
Phụ tải đỉnh nhọn được dùng để kiểm tra dao động điện áp, điều kiện tự khởi
động của động cơ, kiểm tra điều kiện làm việc của cầu chì, tính dòng điện khởi
động của rơle bảo vệ
Phụ tải đỉnh nhọn thường xảy ra khi động cơ khởi động. Chúng ta không chỉ
quan tâm đến trị số phụ
tải đỉnh nhọn mà còn quan tâm đến tần suất xuất hiện
của nó. Bởi vì số lần xuất hiện của phụ tải đỉnh nhọn càng tăng thì càng ảnh
hưởng tới sự làm việc bình thường của các thiết bị khác ở cùng một bảng điện.
4. Phụ tải tính toán P
tt

Phụ tải tính toán là một số liệu rất cơ bản dùng để thiết kế cung cấp điện.
Phụ tải tính toán P
tt
là phụ tải giả thiết lâu dài không đổi, tương đương với
phụ tải thực tế về mặt hiệu ứng nhiệt lớn nhất. Nói một cách khác phụ tải tính
toán cũng làm nóng dây dẫn lên tới nhiệt độ bằng nhiệt độ lớn nhất do phụ tải
thực tế gây ra. Như vậy nếu chọn các thiết bị điện theo phụ tải tính toán thì có
thể đảm b
ảo an toàn về mặt phát nóng cho các thiết bị đó trong mọi trạng thái
vận hành. Quan hệ giữa phụ tải tính toán và các phụ tải khác được nêu trong bất
đẳng thức sau:
P
TB
≤ P
TT

≤ P
MAX

Hằng số thời gian phát nóng của các vật liệu dẫn điện được lắp đặt trong
không khí, dưới đất và trong ống dao động xung quanh trị số 30ph (bảng 3-1).
Vì thế người ta thường lấy trị số trung bình của phụ tải lớn nhất xuất hiện trong
khoảng 30ph để làm phụ tải tính toán. Cũng chính vì thế ta có thể gọi phụ tải
tính toán là phụ tải nửa giờ P
30
.

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế đường dây và trạm biến áp
Bùi Nguyên Bản Lớp: 13B2 - Trường ĐHBK - Khoa điện
15
Bảng 3-1. Hằng số thời gian phát nóng T
ph
của một số loại dây dẫn.

Loại dây
Tiết diện, mm
2

35 50 70 95 120 150
Dây bọc cao su, đặt
ngoài không khí
9 12 15 18 21 21
Như trên nhưng đặt
trong ống
19 23 27 32 36 40
Cáp cách điện bằng

giấy tẩm dầu
15 20 25 30 35 40
5. Hệ số sử dụng k
sd

Hệ số sử dụng là hệ số giữa phụ tải tác dụng trung bình với công suất định
mức của thiết bị.
Hệ số sử dụng được tính theo công thức sau:
• Đối với một thiết bị:
k
sd
=
dm
tb
P
P

• Đối với một nhóm thiết bị:
k
sd
=
dm
tb
P
P
=
∑
=
n
i

tbi
p
1
/
∑
=
n
i
dmi
p
1

Hệ số sử dụng nói lên mức độ sử dụng có thể được tính:
K
SD
=
) (

21
21
ndm
nntt
tttp
tptptp
++
++

Hệ số sử dụng nói lên mức độ sử dụng, mức độ khai thác công suất của thiết
bị điện trong một chu kỳ làm việc. Hệ số sử dụng là một số liệu để tính phụ tải
tính toán.

6. Hệ số phụ tải k
pt

Hệ số phụ tải là hệ số giữa công suất thực tế với công định mức. Thường ta
phải xét hệ số phụ tải trong một khoảng thời gian nào đó. Vì vậy:
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế đường dây và trạm biến áp
Bùi Nguyên Bản Lớp: 13B2 - Trường ĐHBK - Khoa điện
16
K
PT
= P
T.TẾ
/P
ĐM
= P
TB
/P
ĐM

7. Hệ số cực đại k
max

Hệ số cực đại là tỷ số giữa phụ tải tính toán và phụ tải trung bình trong
khoảng thời gian đang xét:
k
max
=
tb
tt
P

P

Hệ số phụ tải thường được tính ứng với ca làm việc có phụ tải lớn nhất. Hệ số
cực đại phụ thuộc vào hệ số thiết bị hiệu quả n
hq
, và k
sd
và các yếu tố khác đặc
trưng cho chế độ làm việc của các thiết bị điện trong nhóm.
Công thức để tính k
max
rất phức tạp, trong thực tế người ta tính k
max
theo
đường cong k
max
= f (k
sd
, n
hq
). Hệ số k
max
thường được tính cho phụ tải tác
dụng.
8. Hệ số nhu cầu k
nc

Hệ số nhu cầu là hệ số giữa phụ tải tính toán với công suất định mức:
k
nc

=
dn
tb
dn
tt
dn
tt
P
P
P
P
P
P
.=
= k
max
.k
sd

Cũng như hệ số cực đại, hệ số nhu cầu thường được tính cho phụ tải
phản kháng, nhưng số liệu này ít được dùng hơn.Trong thực tế hệ số nhu cầu
thường do kinh nghiệm vận hành mà tổng kết lại.
9. Hệ số thiết bị hiệu quả n
hq

n
hq
là số thiết bị giả thiết có cùng công suất và chế độ làm việc, chúng đòi hỏi
phụ tải bằng phụ tải tính toán của nhóm phụ tải thực tế (gồm các thiết bị có chế
độ làm việc và công suất khác nhau).

Công thức để tính n
hq
như sau:
nhq =
2
1
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
∑
−
n
i
dmi
P
/
∑
=
n
i
dm
P
1
2
)(
(3 - 12)
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế đường dây và trạm biến áp

Bùi Nguyên Bản Lớp: 13B2 - Trường ĐHBK - Khoa điện
17
Khi số thiết bị dùng điện trong nhóm n > 5 tính n
hq
theo (3-12) khá nhiều
phiền phức, vì vậy trong thực tế người ta tìm n
hq
theo bảng hoặc đường con
cho trước. Trình tự như sau:
Trước hết tính:
n
*
=
n
n
1
; p
*
=
p
p
1

n- số thiết bị trong nhóm;
n
1
- số thiết bị có công suất nhỏ hơn một nửa công suất của các thiết bị có
công suất lớn nhất.
P và P
1

- tổng công suất ứng với n và n
1
thiết bị.
Số thiết bị hiệu quả là một trong những số liệu quan trọng để xác định phụ tải
tính toán.
II. CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN
Phụ tải điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: Công suất và số lượng các máy,
chế độ vận hành của chúng, quy trình công nghệ sản xuất và trình độ vận hành
của công nhân Vì vậy việc xác định chính xác phụ tải tính toán là một nhiệm
vụ khó khăn nhưng rất quan trọng. Bởi vì nếu phụ tải tính toán được xác định
nhỏ hơn phụ tải thực tế thì sẽ làm gi
ảm tuổi thọ các thiết bị điện có khi dẫn đến
cháy, nổ gây nguy hiểm. Còn nếu phụ tải tính toán xác định lớn hơn phụ tải
thực tế nhiều thì các thiết bị điện được chọn sẽ quá lớn so với yêu cầu, do đó
gây ra chọn thiết bị lãng phí.
Hiện nay, có nhiều phương pháp để tính phụ tải tính toán. Những phương
pháp đơn giản, tính toán thuận tiện, th
ường kết quả không được chính xác.
Ngược lại, nếu độ chính xác được nâng cao thì phương pháp tính phức tạp. Vì
vậy tùy theo giai đoạn thiết kế, tùy theo yêu cầu cụ thể mà chọn phương pháp
tính cho thích hợp.
Sau đây trình bày một số phụ tải tính toán thường dùng nhất.
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế đường dây và trạm biến áp
Bùi Nguyên Bản Lớp: 13B2 - Trường ĐHBK - Khoa điện
18
1. Xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt P
đ
và hệ số nhu cầu k
nc

Phương pháp này sử dụng khi đã có thiết kế nhà xưởng của Xí nghiệp (chưa
có thiết kế chi tiết bố trí các máy móc, thiết bị trên mặt bằng), lúc này mới chỉ
biết duy nhất một số liệu cụ thể là công suất đặt của từng phân xưởng.
a) Phụ tải tính toán
Phụ tải tính toán của mỗi phân xưởng được xác định theo công thức
P
tt
= K
nc
. P
đ

Q
tt
= P
tt
. tgϕ
Trong đó:
K
nc
: hệ số nhu cầu, tra sổ tay kỹ thuật
cosϕ: hệ số công suất tính toán, tra sổ tay kỹ thuật, rút ra tgϕ
Trên đây là phụ tải động lực.
b) Phụ tải chiếu sáng
Phụ tải chiếu sáng được tính theo công suất chiếu sáng trên một đơn vị diện
tích.
P
CS
= P
0

. S
P
0
- suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích (W/m
2
)
S- diện tích cần chiếu sáng, ở đây là diện tích phân xưởng (m
2
).
Cần phải cân nhắc xem sử dụng loại bóng đèn nào thích hợp. Nếu dùng đèn
tuýp (đèn huỳnh quang) thì cosϕ = 0.6 ÷ 0.8. Nếu sử dụng đèn sợi đốt thì cosϕ
= 1 và Q
cs
= 0, khi đó:
Q
cs
= P
cs
.tgϕ
c) Phụ tải tính toán toàn phần của mỗi phân xưởng
S
tt
=
22
)()(
csttcstt
QQPP +++

d) Phụ tải tính toán nhà máy
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế đường dây và trạm biến áp

Bùi Nguyên Bản Lớp: 13B2 - Trường ĐHBK - Khoa điện
19
Phụ tải tính toán nhà máy được xác định bằng cách lấy tổng phụ tải các phân
xưởng có kể đến hệ số đồng thời.
P
ttnm
= K
đt

∑
=
n
ttpxi
Q
1
K
tđ
∑
+
n
csitti
QQ
1
)(

S
ttnm
=
ttnmttnm
QP

22
+

cosϕ
nm
=
ttnm
ttnm
S
P

K
đt
- Hệ số đồng thời, xét khả năng phụ tải các phân xưởng không đồng thời
cực đại, có thể lấy:
K
đt
= 0.9 ÷ 0.95 khi số phân xưởng n = 2 ÷ 4
K
đt
= 0.8 ÷ 0.85 khi số phân xưởng n = 5 ÷ 10
Nhận xét: Phương pháp này có ưu điểm là đơn giản, tính toán thuận tiện vì
vậy nó là một trong những phương pháp được dùng rộng rãi trong tính toán
cung cấp điện.
2. Xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình P
tb
và k
max

Sau khi xác định được công suất và quá trình công nghệ của từng thiết bị,

người thiết kế có thể bắt tay vào việc thiết kế mạng điện áp phân xưởng. Ta cần
xác định P
tt
của từng thiết bị và từng nhóm thiết bị trong phân xưởng.
Với một thiết bị:
P
tt
= P
đm

Với nhóm thiết bị n ≤ 3
P
TT
=
∑
=
n
i
dm
P
1

Với n ≥ 4 phụ tải tính toán của nhóm thiết bị xác định theo công thức:
P
tt
= k
max
. k
sd
.

∑
n
dm
P
1

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế đường dây và trạm biến áp
Bùi Nguyên Bản Lớp: 13B2 - Trường ĐHBK - Khoa điện
20
Trong đó:
K
sd
- Hệ số sử dụng của nhóm thiết bị, tra sổ tay.
K
max
- hệ số cực đại, tra theo k
sd
và n
hq
;
Trình tự xác định số thiết bị dùng điện n
nq
như sau:
• Xác định n
1
- số thiết bị công suất lớn hơn hay bằng một nửa công suất
của thiết bị có công suất lớn hơn.
• Xác định P
1
- công suất của n

1
thiết bị trên.
P
1
=
∑
1
1
n
dmi
P

• Xác định
n
*
=
;
1
n
n
P
*
=
;
1
∑
P
P

Trong đó:

N - tổng số thiết bị trong nhóm
P
Σ
- tổng công suất của nhóm.
P
Σ
=
∑
1
1
n
dmi
P

• T ừ n*, P* tra bảng được nhq* [PL-3]
• Xác định n
hq
theo công thức:
n
hq
= n. n
hq*
Bảng tra K
max
chỉ bắt đầu từ n
hq
= 4 [PL - 4.TL ], khi n
hq
< 4 phụ tải tính toán
được xác định theo công thức:

P
TT
=
∑
1
1
n
dmidmi
PP

K
ti
- hệ số tải. Nếu không biết chính xác, có thể lấy trị số gần đúng như sau:
K
t
= 0.9 với thiết bị làm việc ở chế độ dài hạn;
K
t
= 0.75 với thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại;
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế đường dây và trạm biến áp
Bùi Nguyên Bản Lớp: 13B2 - Trường ĐHBK - Khoa điện
21
PHỤ TẢI TÍNH TOÁN TOÀN PHÂN XƯỞNG VỚI N NHÓM
P
tt
= k
đt
∑
n
tti

P
1

Q
ttpx
= k
đt

∑
n
tti
P
1

S
ttpx
=
22
)()(
csttpxcsttpx
QQPP +++
3. Xác định phụ tải tính toán theo suất tiêu hao điện năng trên một đơn
vị sản phẩm.
Phụ tải tính toán được xác định theo công thức sau:
P
tt
=
max
0
¦

T
WM

Trong đó:
M - số đơn vị sản phẩm được sản xuất ra trong 1 năm (sản lượng);
w
0
- suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm, kWh/đơn vị sản
phẩm.
T
MAX
- THỜI GIAN SỬ DỤNG CÔNG SUẤT LỚN NHẤT, H
Nhận xét: Phương pháp này thường được dùng để tính toán cho các thiết bị
điện có đồ thị phụ tải ít biến đổi như: quạt gió, bơm nước, máy nén khí, thiết bị
điện phân khi đó phụ tải tính toán gần bằng phụ tải trung bình và kết quả
tương đối chính xác.
4. Xác định phụ tải tính toán theo suất phụ tải trên một đơn vị
diện
tích sản xuất.
Phụ tải tính toán được xác định theo công thức sau:
P
tt
= p
0
. F
Trong đó:
P
0
- suất phụ tải trên 1m
2

diện tích sản xuất, kW/m
2

F - diện tích sản xuất, m
2

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế đường dây và trạm biến áp
Bùi Nguyên Bản Lớp: 13B2 - Trường ĐHBK - Khoa điện
22
Nhận xét: Phương pháp này chỉ cho kết quả gần đúng, vì vậy nó thường được
dùng trong giai đoạn thiết kế sơ bộ. Nó cũng được dùng để tính phụ tải các
phân xưởng có mật độ máy móc sản xuất phân bố tương đối đều, như phân
xưởng gia công cơ khí, sản xuất ô tô, cơ khí, dệt


CHƯƠNG III
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN
CHO HỆ THỐNG CUNG CẤP NƯỚC CỦA NHÀ MÁY XI MĂNG

Dựa theo yêu cầu thiết kế cung cấp điện cho khu cấp nước của nhà máy xi
măng có khối lượng nước cần cung cấp là 6000m
3
/h. Với quy mô xử lý nước
như vậy, để thích hợp cho việc tính toán, ta chọn phụ tải thuộc hộ tiêu thụ loại
hai.
I. XÁC ĐỊNH CÔNG SUẤT VÀ SỐ LƯỢNG MÁY BƠM NƯỚC KHU XỬ LÝ NƯỚC
CỦA NHÀ MÁY
Dựa vào độ chênh lệch cột nước H(m) và lưu lượng nước Q(m
3
/h) để chọn

máy bơm nước:
Lưu lượng nước là thể tích nước do bơm cung cấp vào ống đẩy trong một đơn
vị thời gian. Vậy lưu lượng nước do bơm cung cấp trong một giây là:
Q =
667.1
3600
6000
=
(m
3
/s)
Công suất hữu ích P
i
để đưa một lượng nước Q lên độ cao H là:
P
i
=
102

HQ
γ
(2 - 1)
Trong đó:
γ - Trọng lượng riêng của nước (kg/m
3
)
H - độ chênh lệch mức nước; H = 10 (m)
Công suất hữu ích là:
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế đường dây và trạm biến áp
Bùi Nguyên Bản Lớp: 13B2 - Trường ĐHBK - Khoa điện

23
P
i
=
102
10.66,1.1000
= 162.75 (kW)
Công suất trục bơm P:
P =
b
i
P
η
(Theo công thức 3 - 1. TL1)
P =
06,187
87,0
75.162
= (2-2)
Với hiệu suất bơm η
b
= 0.87
Công suất động cơ kéo bơm P
đc

P
đc
= K.
td
P

η

Trong đó:
η
td
- Hiệu suất bộ truyền. Vì động cơ nối trực tiếp nên η
td
= 1
K - hệ số dự phòng (K = 1,15 ÷ 1,25)
Vậy: P
đc
= 1,25.
1
06,187
= 233,83 (KW) (2-3)
Ứng với lưu lượng nước là 1000m
3
/h, dự định đặt bơm công suất 33kW
Số bơm cần đặt là:
n = (máy)
Ta có thể lấy số máy bơm chẵn 8 (cái). 33 kW
Kiểm tra lại mức nước cần xử lý trong một giờ: 8. 1000 = 8000 m
3
> 6000m
3

Vậyđặt 8 máy bơm công suất 33 kW trong khu xử lý nước của nhà máy là
hợp lý.
Công suất của 8 máy bơm:
P

c
= 8. 33 = 264 (kW)
Công suất điện của máy bơm:
S
đc
=
ϕη
cos.
b
c
P
(2 -4)
Với: Hệ số công suất của máy bơm cosϕ = 0,85
Hiệu suất của máy bơm: η = 0,87
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế đường dây và trạm biến áp
Bùi Nguyên Bản Lớp: 13B2 - Trường ĐHBK - Khoa điện
24
Ta có:
S
đc
= 375
85,0.87,0
264
= (kVA) (2-5)
Công suất chiếu sáng cho trạm bơm và hệ thống cấp nước của nhà máy:
P
cs
= p
0
. S

Trong đó:
p
0
- Suất phụ tải chiếu sáng trên 1m
2
diện tích sử dụng.
P
0
= 12 (W/m
2
) (PL2 - TL2)
S - Diện tích cần được chiếu sáng (m
2
) : S = 30 (m
2
)
Ta có:
P
cs
= 12. 30 = 360 (W) (2-6)
Để thuận tiện, ta chọn đèn chiếu sáng là đèn sợi đốt có tgϕ = 0 do cosϕ = 1.
Vậy không có công suất phản kháng.
Số lượng bóng cần có: n =
b
cs
P
P

Chọn công suất bóng: P
0

= 100W
Vậy: n =
6,3
100
360
=

Ta lấy số đèn sợi đốt là: 4 bóng.
Phụ tải phản kháng chiếu sáng của trạm bơm là:
Q
cs
= P
cs
. tgϕ = 0,36.0 = 0 (kVAR) (2-7)
Công suất chiếu sáng toàn phần của trạm cấp nước:
S
cs
=
22
cscs
QP +
(kVA)
Suy ra:
S
cs
=
22
036,0 + = 0,36 (kVA) (2-8)
Công suất tính toán tác dụng của trạm cấp nước:
P

tt
= P
đc
+ P
cs
= S
đc
. cosϕ + P
cs
(kW)