Đồ án cung cấp điện

GVHD: Võ Viết Cường

MỤC LỤC
TRANG
LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................... 3
I.
II.
III.
IV.

Lý do chọn đề tài. ............................................................................................ 4
Mục tiêuvà giới hạn của đề tài. ........................................................................ 4
Phương pháp nghiên cứu. ................................................................................ 4
Nội dung nghiên cứu........................................................................................ 5

Chương I ..................................................................................................................
TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU ......................................................... 6
1.1. Cơ sở lý thuyết về cung cấp điện. .................................................................... 6
1.1.1. Các dạng nguồn điện: .................................................................................... 6
1.1.2. Yêu cầu khi thiết kế cung cấp điện. ............................................................... 6
1.2. Phụ tải điện. ..................................................................................................... 7
1.2.1 Phụ tải điện. ..................................................................................................... 7
1.2.2 Phân loại: ......................................................................................................... 8
1.2.3 Đồ thị phụ tải. .................................................................................................. 8
1.3 Tính toán ngắn mạch........................................................................................ 8
1.3.1 Mục đích và yêu cầu. ....................................................................................... 8
1.3.2 Dòng điện bình thường và cưỡng bức: ............................................................ 8
1.4 Chọn khí cụ và các phần dẫn điện. .................................................................. 9
Chương II ................................................................................................................

BIỂU ĐỒ PHỤ TẢI VÀ PHƯƠNG ÁN CẤP ĐIỆN ........................................... 9
2.1. Biểu đồ phụ tải ................................................................................................... 9
2.1.1 Đặc điểm chung. ............................................................................................ 9
2.1.2 Đặc tính phụ tải. ............................................................................................ 10
2.1.3 Tìm hiểu địa hình .......................................................................................... 10
2.2 Phương án cấp điện ............................................................................................ 11
Chương III...............................................................................................................
THIẾT KẾ TRẠM 22/0,4kV ................................................................................. 11
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5

Chọn máy biến áp .............................................................................................. 11
Chọn chống sét van ............................................................................................ 12
Chọn thiết bị đóng cắt bảo vệ ............................................................................ 13
Chọn dây dẫn hạ áp ............................................................................................ 15
Chọn biến áp và biến dòng do đếm (TU, TI). .................................................... 15

1


Đồ án cung cấp điện

GVHD: Võ Viết Cường

Chương IV ...............................................................................................................
TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH ................................................................................
VÀ CHỌN KHÍ CỤ BẢO VỆ CÁC PHÂN XƯỞNG ......................................... 17

4.1 Ngắn mạch trung áp của máy biến áp ................................................................ 17
4.2 Chọn lựa các khí cụ bảo vệ mạng hạ áp ............................................................. 18
4.3 Chọn dây dẫn mạng động lực chính của hệ thống.............................................. 20
Chương V ...............................................................................................................
TÍNH TOÁN BÙ NÂNG CAO HỆ SỐ CÔNG SUẤT ....................................... 23
5.1 Tính toán dung lượng bù để nâng cao hệ số cosφ lên 0,95. .............................. 23
5.1.1 Đặt vấn đề. ...................................................................................................... 23
5.1.2 Ý nghĩa của việc nâng cao hệ số công suất cosφ. .......................................... 24
5.1.3 Biện pháp nâng cao hệ số công suất cos  tự nhiên. ...................................... 26
5.1.4. Chọn thiết bị bù. ............................................................................................. 29
5.1.5. Nâng cao hệ số Cosφ bằng phương pháp bù. .............................................. 29
5.1.6. Các thiết bị bù trong hệ thống cung cấp điện. ............................................... 30
5.1.7 Xác định và phân bố dung lượng bù............................................................... 31
Chương VI ...............................................................................................................
THIẾT KÊ NỐI ĐẤT CHO TRẠM BIẾN ÁP .................................................... 32
6.1 Nối đất cho trạm biến áp: .................................................................................. 32
6.2 Nối đất chống sét trạm biến áp .......................................................................... 34
Chương VII .............................................................................................................
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................ 35
7.1. Kết luận.............................................................................................................. 35
7.2 Kiến nghị ............................................................................................................ 36
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................ 36

2


Đồ án cung cấp điện

GVHD: Võ Viết Cường


LỜI CẢM ƠN
Đối với sinh viên khoa điện,những kỹ sư tương lai sẽ trực tiếp tham gia thiết kế
các hệ thống cung cấp điện như vậy, cho nên ngay từ khi còn là sinh viên thì việc được
làm đồ án cung cấp điện là sự tập dượt, vận dụng những lý thuyết đã học vào thiết kế hệ
thống cung cấp điện như một cách làm quen với công việc mà sau này ra công tác sẽ phải
thực hiện. Đồ án cung cấp điện là một bài tập thiết thực nó gần với những ứng dụng thực
tế cuộc sống hàng ngày, tuy khối lượng tính toán là rất lớn song lại thu hút được sự nhiệt
tình, say mê của sinh viên.
Trong thời gian làm đồ án vừa qua, với sự say mê cố gắng, nỗ lực trong công việc
của nhóm cùng với sự giúp đỡ và chỉ bảo tận tình của các Thầy trong bộ cung cấp Điện,
đặc biệt là sự giúp đỡ tận tình của thầy Võ Viết Cường, em đã hoàn thành đồ án môn học
của mình. Từ đồ án này mà em biết cách vận dụng lý thuyết vào trong tính toán thực tế
và càng hiểu sâu lý thuyết hơn. Tuy đã cố gắng cho đố án thực tế này nhưng do kiến thức
còn hạn chế, nên khó tránh khỏi có nhiều thiếu sót. Em mong nhận được sự nhận xét và
chỉ bảo của các Thầy và bạn bè để nhóm thực hiện rút kinh nghiệm nhằm hoàn thiện hơn
kiến thức của bản thân.
Một lần nữa em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Thầy Võ Viết Cường cùng các
thầy cô trong bộ môn đã giúp đỡ em hoàn thành tốt đồ án môn học này.
Xin chân thành cảm ơn!

NHÓM THỰC HIỆN

Nguyễn Quốc Lưu

3

Nguyễn Minh Nhựt


Đồ án cung cấp điện


GVHD: Võ Viết Cường

MỞ ĐẦU
I. Lý do chọn đề tài.
Trong công cuộc xây dựng và đổi mới đất nước, điện lực luôn giữ vai trò vô cùng
quan trọng trong nền kinh tế quốc dân. Ngày nay điện năng trở thành năng lượng không
thể thiếu được trong hầu hết các lĩnh vực kinh tế. Mỗi khi có một nhà máy mới, một khu
công nghiệp mới, một khu dân cư mới được xây dựng thì ở đó nhu cầu về hệ thống cung
cấp điện nảy sinh.
Trong công cuộc công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước, mà đi đầu là công nghiệp,
nền công nghiệp nước ta đang có được những thành tựu đáng kể: Các xí nghiệp công
nghiệp, các nhà máy với những dây truyền sản xuất hiện đại đã và đang được đưa vào
hoạt động. Gắn liền với những công trình đó, để đảm bảo sự hoạt động liên tục ,tin cậy và
an toàn thì cần phải có một hệ thống cung cấp điện tốt.
Là sinh viên ngành điện bản thân nhận thấy rằng, việc thiết kế trong đồ án cung cấp
điện là việc cần thiết và quan trọng, giúp bản thân đánh giá, tích lũy kiến thức trong thời
gian học tập tại trường, đồng thời từ đó có thể áp dụng được kiến thức chuyên nghành
vào thực tế nơi công tác. Đó là lý do nhóm chọn đề tài “Tính toán, thiết kế TBA 3P1000kVA Cấp điện cho hộ kinh doanh Lê Thái Hà, Ấp Gành Dầu, xã Gành Dầu,
huyện Phú Quốc, tỉnh Kiên Giang” để nghiên cứu và thực hiện.
II. Mục tiêu và giới hạn của đề tài.
Nghiên cứu,thực hiện đồ án môn học Cung cấp điện giúp cho chúng ta cái nhìn tổng
thể về kiến thức chuyên nghành được đào tạo rút ra được những kiến thức kinh nghiệm
và tác phong trong thực hiện công việc. Trong quá trình thực hiện đề tài giúp nhóm trao
đổi được kiến thức của mình với bạn bè, giảng viên hướng dẫn và các thế hệ đi trước. Từ
đó, trau dồi thêm kỹ năng nghề nghiệp và khả năng vận dụng lý thuyết vào thực tế một
cách chính xác và hiệu quả hơn.
III. Phương pháp nghiên cứu.
Nghiên cứu lý thuyết thông qua các tài liệu như: Sách, giáo trình và tham khảo các
nguồn tài liệu thiết kế tại đơn vị công tác

Tính toán công suất của nhà máy, từ đó đưa ra cơ sở chọn phương án cấp điện, chọn
máy biến áp…
4


Đồ án cung cấp điện

GVHD: Võ Viết Cường

Nhận định và so sánh với kết quả thực tế tại nhà máy đang vận hành
IV. Nội dung nghiên cứu
Đồ án môn học thiết kế hệ thống Cung cấp điện cho hộ kinh doanh Lê Thái Hà. Ấp
Gành Dầu, xã Gành Dầu, huyện Phú Quốc, tỉnh Kiên Giang cần thực hiện các nhiệm vụ
sau:
-

Tổng quan về đề tài nghiên cứu

-

Xác định nhu cầu phụ tải tính toán

-

Tính toán thiết kế trạm biến áp 3P-22/0,4kV

-

Tính toán ngắn mạch


-

Tính toán tổn thất, dung lượng bù

-

Tính toán nối đất

Viết thuyết minh đồ án, thực hiện báo cáo, bảo vệ trước hội đồng và giáo viên hướng
dẫn

5


Đồ án cung cấp điện

GVHD: Võ Viết Cường

Chương I
TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU
1.1 Cơ sở lý thuyết về cung cấp điện.
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 suất 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 ...
1.1.1 Các dạng 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...
 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 biến đổi năng lượng trong nhà máy nhiệt điện xảy ra như sau: Nhiệt
năng (của than, khí gas, dầu,….) => cơ năng (tuabin, động cơ diezel) => điện năng (máy
phát điện) => Nhà máy nhiệt điện chạy than ( khí, diezel).
 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 điện nguyên tử:
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.
1.1.2 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.
6


Đồ án cung cấp điện

GVHD: Võ Viết Cường

 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.
 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 điện 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.
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%.
 An toàn cung cấp điện:
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. Việc vận hành quản lý hệ thốn điện có vai trò hết sức quan
trọng. Người sử dụng phải tuyệt đối chấp hành quy định về an toàn sử dụng điện.
 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.
1.2 Phụ tải điện.
1.2.1 Phụ tải điện.
Phụ tải điện là các thiết bị hay tập hợp các khu vực gồm nhiều thiết bị sử dụng điện
năng. Để biến đổi thành các dạng năng lượng khác như: quang năng, nhiệt năng, cơ
năng....
Phụ tải điện có thể được biểu diễn dưới dạng tổng quát:
S = P + jQ
Trong đó:

(1.1)

P = S.cos (W) là công suất tác dụng.
Q = S.sin (Var) là công suất phản kháng.
S = UI = P 2 + Q2 (VA) là công suất biểu kiến.


7

(1.2)


Đồ án cung cấp điện

GVHD: Võ Viết Cường

1.2.2 Phân loại:
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:
 Hộ tiêu thụ loại 1.
 Hộ tiêu thụ loại 2.
 Hộ tiêu thụ loại 3.
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.
1.2.3 Đồ thị phụ tải.
Đồ thị phụ tải là hình vẽ biểu diễn quan hệ giữa công suất phụ tải (S, P, Q) theo
thời gian (t): S = f(t) ;

P = f(t);

Q = f(t).

Đồ thị phụ tải hằng ngày: được sử dụng khi thiết kế để chọn công suất máy biến
áp, tính toán các phần dẫn điện, tính tổn thất điện năng trong máy biến áp. Từ đồ thị phụ
tải hằng ngày suy ra: Pmax, Pmin, Tmax, Angàyđêm.

Angày đêm= PiTi ; Tmax =

A
Pmax

(1.3)

Đồ thị phụ tải hằng năm: dùng để xác định điện năng tiêu thụ trong một năm và
cho thời lượng đã sử dụng các bậc phụ tải có thể dùng để đưa ra kế hoạch tu sửa thiết bị.
1.3 Tính toán ngắn mạch.
1.3.1 Mục đích và yêu cầu.
Mục đích tính toán dòng ngắn mạch (IN) để phục vụ cho việc chọn các khí cụ điện
(máy cắt, kháng điện, biến dòng, biến điện áp) và các phần dẫn điện (dây dẫn, thanh dẫn,
cáp).
Chỉ tính ngắn mạch ba pha (N(3)) vì thường dòng ngắn mạch ba pha lớn hơn dòng
ngắn mạch hai pha (N(2)) và một pha (N(1)).
Khi tính toán ngắn mạch trong hệ thống U > 1000V có thể bỏ qua thành phần điện
trở R mà chỉ xét điện kháng X. Khi tính ngắn mạch trong mạng U < 1000V mới xét đến
R.
1.3.2 Dòng điện bình thường và cưỡng bức:

8


Đồ án cung cấp điện

GVHD: Võ Viết Cường

Dòng làm việc bình thường Ibt là dòng lớn nhất mà các phần tử của hệ thống điện
làm việc bình thường. Dòng điện làm việc bình thường dùng để chọn tiết diện của dây

dẫn và cáp theo điều kiện kinh tế.
Dòng điện cưỡng bức thường lớn hơn dòng làm việc bình thường. Dòng điện
cưỡng bức cực đại dùng để chọn khí cụ điện và dây dẫn theo điều kiện phát nóng lâu dài.
1.4 Chọn khí cụ và các phần dẫn điện.
Các khí cụ điện và các phần dẫn điện trong trạm nói chung làm việc theo hai chế
độ: Chế độ làm việc lâu dài và chế độ làm việc ngắn hạn.
Trong chế độ làm việc lâu dài được xét với ba chế độ chính:
- Chế độ bình thường.
- Chế độ quá tải.
- Chế độ cưỡng bức.
Đối với chế độ làm việc ngắn hạn thì được đặc trưng bởi dòng ngắn mạch và thời
gian tồn tại dòng ngắn mạch đó.
Khi chọn dây dẫn trong trạm biến áp phải thỏa mãn các điều kiện sau:
- Theo dòng điện cho phép lâu dài
Icp.K1.K2.K3

Icb max
K qt

(1.4)

Trong đó: Kqt - hệ số quá tải
K1 – hệ số hiệu chỉnh theo môi trường xung quanh.
K2 – hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc số dây song song.
K3 - là hệ số phụ thuộc vào độ nghiêng của dây dẫn trong quá trình lắp đặt.
- Theo điện áp cho phép.
- Theo sự phát nóng ngắn hạn.

Chương II
BIỂU ĐỒ PHỤ TẢI VÀ PHƯƠNG ÁN CẤP ĐIỆN

2.1 Biểu đồ phụ tải
2.1.1 Đặc điểm chung.

9


Đồ án cung cấp điện

GVHD: Võ Viết Cường

Xây dựng Nhánh rẽ trung thế 3P-22kV tại vị trí trụ 478PQ/501 tuyến 478 và trạm
biến áp 3P-1000kVA cấp điện cho hộ kinh doanh Lê Thái Hà thuộc ấp Gành Dầu, xã
Gành Dầu, huyện Phú Quốc, tỉnh Kiên Giang
Cấp điện nhằm mục đích phục vụ nhà máy sản xuất là chính.
2.1.2 Đặc tính phụ tải.

Hình 2. 1: Đồ thị phụ tải điển hình trong ngày

Từ thứ 2
đến thứ 7
Chủ nhật

GIỜ BÌNH THƯỜNG

GIỜ CAO ĐIỂM

GIỜ THẤP ĐIỂM

Từ 04:00 -> 09:30


Từ 09:00 -> 11:30

Từ 00:00 -> 04:00

Từ 11:30 -> 15:00

Từ 17:00 -> 20:00

Từ 22:00 -> 24:00

Từ 04:00 -> 09:30
Từ 04:00 -> 09:30

Từ 00:00 -> 04:00
Từ 22:00 -> 24:00

Hình 2. 2: Phân bố thời gian làm việc.
2.1.3 Tìm hiểu địa hình
 Nguồn cấp điện
Nguồn cấp điện hiện tại tại vị trí trụ 478PQ/501 thuộc tuyến 478 trạm trung
gian 110/22kV Phú Quốc
 Thông số kỹ thuật các nhánh trung thế cấp điện cho công trình
Cấp điện áp:

22kV.

 Chiều dài khoảng:

04km.


 Trụ điện:

Trụ BTLT 14m và 12m.

 Dây dẫn :

3xACX240 + 1xAC120.

10


Đồ án cung cấp điện

GVHD: Võ Viết Cường

 Xà hiện hữu:

Xà cân 2m; 2,4m mạ kẽm.

 Cách điện đường dây: Cách điện đứng và cách điện treo 24kV.
Khoảng cách từ vị trí đấu nối tại trụ tại vị trí trụ 478PQ/501 lắp đặt trạm biến áp
đến trạm trung gian 110kV Phú Quốc khoảng 04km đảm bảo khả năng cấp điện ổn định
với chất lượng cao.
2.2. Phương án cấp điện
Có 2 phương án để cấp điện cho nhà máy:
- Phương án 1: đặt 2 trạm biến áp, 1 trạm có công suất 400kVA, và 01trạm có công
suất 630kVA
- Phương án 2: đặt 1 trạm biến áp có công suất 1000kVA.
 Ta quyết định chọn phương án 2 vì :
i. Phụ tải cung cấp cho nhà máy thuộc hộ tiêu thụ loại 1 cần được cấp nguồn liên tục

và giảm được chi phí đầu tư xây dựng.
ii. Vì phụ tải của trường có Kdt < 1 nên ta chọn máy 1000kVA làm máy cấp nguồn
chủ yếu.
iii. Đối với phụ tải trong phân xưởng nhà máy có nhu cầu cấp điện liên tục thiết yếu ta
đi dây lộ kép từ trạm nguồn 1000kVA để:


Khi sửa chữa, bảo trì tránh mất điện (đóng mạch song song)



Đảm bảo việc cấp điện liên tục cho các thiết bị có nhu cầu cao trong phân

xưởng
- Chú ý: Khi lựa chọn vị trí đặt máy biến áp phân xưởng hoặc trạm biến áp nhà máy,
ta cần xác định tâm phụ tải. Nếu đặt đúng tâm phụ tải sẽ giảm được tổn thất công suất và
điện năng.

Chương III
TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ TRẠM 3P-1000kVA
3.1 Chọn máy biến áp
Với công suất nhà máy đăng ký được thể hiện thông qua sơ đồ phụ tải được duyệt ta
có:
Ptt = 860kW
11


Đồ án cung cấp điện

GVHD: Võ Viết Cường


Cosφ = 0,85 đến 0,9 sau khi bù
Suy ra S 

Ptt
355

 1012 (kVA)
cos  0,85

(3.1)

Với ST = 1012 kVA nên chọn 01 máy biến áp theo gam máy có công suất 1000kVA
do công ty thiết bị điện ThiBiDi chế tạo có thông số kỹ thuật
Sđm = 1000kVA
Uđm = 22/0,4kV
P0 = 1,7kW
PN = 12kW
UN% = 6,0%
I0 = 1,5%
Kích thước máy: L: 1810mm; W: 1150mm; H: 1760mm

Hình 3.1: Máy biến áp 3P-1000kVA do Thibidi sản xuất.
3.2 Chọn chống sét van
Chọn van chống sét do hãng Cooper (Mỹ) chế tạo loại Cooper 18kV 10kA - LA
(Uđm = 18kV)
Tiêu chuẩn áp dụng: IEC 60099-4
Thông số kỹ thuật
- Điện áp định mức: 18kV
- Dòng xả sét định mức: 10kA

- Tần số định mức: 50Hz
- Vật liệu cách điện: Polymer (Silicone Rubber)
Tính năng
- Là loại chống sét không khe hở dùng cho lưới điện phân phối

12


Đồ án cung cấp điện

GVHD: Võ Viết Cường

- Cấu tạo cơ bản bên trong chống sét gồm những đĩa điện trở oxit kim loại
(MOV) xếp chồng lên và liên kết đến 2 điện cực, được quấn chặt lại với các lớp sợi thủy
tinh tẩm epoxy chịu lực tạo thành 1 khối bền vững có khả năng chịu đựng về điện và lực
uốn cơ học cao.
- Vật liệu cách điện Polymer (Silicone rubber) có độ bền cao, đặc biệt phù hợp khi
vận hành trong các điều kiện môi trường ô nhiễm như: khu vực miền biển, sương muối, ô
nhiễm công nghiệp, bức xạ UV ... cũng như khí hậu nhiệt đới.

Hình 3.2: Chống sét van 18kV – 10kA.
3.3 Chọn thiết bị đóng cắt bảo vệ
Dòng định mức qua sơ cấp (Trung thế):
I đm( sc ) 

Stt
1000

 26,3 ( A)
3  U đm

3  22

(3.2)

Dòng định mức qua thứ cấp (Hạ thế):
I đm(tc ) 

Stt
1000

 1445 ( A)
3  U đm
3  0,4

(3.3)

Do nhà máy có phụ tải với dòng cực đại I max = 26,3A  100A, nên theo theo Quyết
định số 3352/QĐ-ĐL2-4, ngày 16/12/2005 của Công ty Điện lực 2 “V/v ban hành tiêu
chuẩn công tác lưới điện phân phối trên không trong công ty điện lực 2” quy định phải sử
dụng cầu chì tự rơi (FCO- 27kV-100A).
Chọn cầu chì tự rơi, loại FCO-27kV-100A sử dụng loại 1 pha, kiểu lắp đặt trên trụ,
ngoài trời có gắn phần tử dây chảy (fuse link).
Theo tiêu chuẩn số 1302 của Quyết định số 3352/QĐ - ĐL2-4, quy định dây chì bảo
vệ phía sơ cấp máy biến áp (fuse link). Ta chọn loại dây chảy 24K.

→Từ kết quả trên ta chọn:
-

Phía sơ cấp chọn cầu chì bảo vệ loại tự rơi (FCO – 100A – 27kV)
13



Đồ án cung cấp điện

GVHD: Võ Viết Cường

Điện áp định mức: 24KV
Dòng điện định mức: 100A
Thân làm bằng vật liệu polymer, nhẹ, dể bảo quản, vận chuyển và lắp đặt.
Chiều dài đường rò cao: > 590mmm
Điện áp thử đạt tần số công nghiệp: Khô 75KV, ướt 50kV
Điện áp thử đạt xung 125kV(1,2/50micro sec).
Độ bền cơ khí cao.
Thích ứng với các môi trường họat động khắc nghiệt như ô nhiểm cao, axít, muối
biển.

Hình 3.3: Cầu chì tự rơi 27kV – 100A (Polyme).
-

Phía thứ cấp chọn ACB đóng cắt bảo vệ chủng loại 600V – 1600A – 65kA

ACB 3P
Cơ cấu nạp lò xo bằng tay
Relay bảo vệ kiểu tiêu chuẩn.
Điện áp đinh mức: 600V
Dòng điện định mức: 1600A
Dòng cắt ngắt mạch: 65kA
Số cực: 3P

14



Đồ án cung cấp điện

GVHD: Võ Viết Cường

Hình 3.4: Máy cát không khí ACB - 3P-1600A – 65kA.

3.4 Chọn dây dẫn hạ áp
Ta có dòng điện định mức thứ cấp máy biến áp:
I đm

Stt
1000

 1445 ( A)
3  U đm
3  0,4

(3.4)

Chọn dây dẫn hạ áp có tính đến việc phát triển hết công suất trạm trong tương lai
gần, hệ số suy hao theo thời gian mà không phải thay đổi, với điều kiện phải đảm bảo lớn
hơn hoặc bằng dòng tải định mức của MBA. Cáp dẫn hạ thế trạm là loại đồng bọc có tiết
diện CV-240mm2 03 sợi cho mỗi pha + 01 sợi trung tính.
Dòng cho phép của cáp Icp = 3x602 = 1806 (A) > 1445 (A) thỏa điều kiện vận hành
và phát nóng cho phép
3.5 Chọn biến áp và biến dòng do đếm (BU, BI).
Theo tiêu chuẩn số 0002 của Quyết định số 3352/QĐ – ĐL2-4 ngày 16/12/2005 của
Công ty Điện lực 2 “V/v ban hành tiêu chuẩn công tác lưới điện phân phối trên không

trong Công ty Điện lực 2”, quy định với trạm khách hàng có dung lượng máy biến áp
SMBA  250kVA thì trong trạm phải sử dụng bộ đo đếm gián tiếp ở trung thế.
Với công trình thiết theo vị trí lắp đặt phụ tải nên phải sử dụng bộ đo đếm bên trung
thế làm cơ sở tính toán trong quá trình trong quá trình mua bán điện. Các bộ BI, BU và
các đồng hồ đo đếm điện năng đều do điện lực cấp. Do đó, trong quá trình thiết kế ta chỉ
cần chọn BI và BU có tỉ số biến điện phù hợp.
+ Giải Pháp Chọn TI
Theo tiêu chuẩn số 1304 của Quyết đinh số 3352/QĐ-ĐL2-4, ngày 16/12/2005 của
Công ty Điện lực 2 quy định đối với máy biến áp 3P-1000kVA, chọn bộ biến đổi dòng
điện TI 24kV - 30/5A.
Kiểm tra giải pháp:
- Theo như ta biết, khi máy biến áp hoạt động hết công suất (với hệ số đồng thời
cực đại) Ilvmax = 26,3A và xem như là dòng làm việc định mức.
- Với biến dòng có dòng sơ cấp định mức 15A đã chọn xem ra là hợp lý theo tiêu
chuẩn quy định.
Vậy chọn TI - 30/5A - cấp 24kV.
+ Giải Pháp Chọn TU
Chọn TU cấp 24kV, tỉ số 12000/120V.

15


Đồ án cung cấp điện

GVHD: Võ Viết Cường

Hình 3.5: Bộ TU và TI đo đếm trung thế 24kV

Hình 3.6: Sơ đồ nguyên lý TBA 3P-1000kVA


16


Đồ án cung cấp điện

GVHD: Võ Viết Cường

Chương IV
TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH
VÀ CHỌN KHÍ CỤ BẢO VỆ MẠNG ĐIỆN NHÀ MÁY
4.1 Ngắn mạch trung áp của máy biến áp
Ta có thông số máy biến áp đã chọn:
Sđm = 1000kVA
Uđm = 22/0,4kV
P0 = 1,7kW
PN = 12kW
UN% = 6,0%
I0 = 1,5%
Kích thước máy: L: 1810mm; W: 1150mm; H: 1760mm
+ Ngắn mạch trung áp
Thiết bị bảo vệ trung áp có các thông số cụ thể như sau:
Cầu chì bảo vệ loại tự rơi (FCO – 100A – 27kV)
Điện áp định mức: 27KV
Dòng điện định mức: 100A
Thân làm bằng vật liệu polymer, nhẹ, dể bảo quản, vận chuyển và lắp đặt.
Chiều dài đường rò cao: > 590mmm
Điện áp thử đạt tần số công nghiệp: Khô 75kV, ướt 50kV
Điện áp thử đạt xung 125kV(1,2/50micro sec).
Độ bền cơ khí cao.
Khả năng cắt ngắn mạch: 10 – 12kA

Điện áp chịu đựng xung (BIL): 150kV
Ta có công thức
XH =

1,05U 2 tb
1,05  22 2

 0,9()
S cđđ
3  27 12

(4.1)

Tổng trở đường dây ACX- 240 (4km)
ZD = RD +j XD = r0l +jx0l = 0,65 x 4 + 0,368 x 4 = 2,6 + j 1,472 ().
Dòng ngắn mạch 3 pha phía trước máy biến áp

17


Đồ án cung cấp điện
IN 

U tb

3  ZN

GVHD: Võ Viết Cường
1,05  22
3  RD  ( X H  X D ) 2

2



23,1
3  2,6 2  (0,9  1,472) 2

SCdđ  3  3,8  22  144,63(kVA) .

 3,8 (kA)

(4.2)

Các đại lượng chọn và kiểm tra

Kết quả

Điện áp định mức (kV)

UđmMC=24 > UđmLĐ= 12,7

Dòng điện định mức (A)

IđmMC= 100> Icb= 26,3

Dòng cắt định mức (kA)

Icđm= 12> I’’ = 3,8

Không cần kiểm tra ổn định nhiệt của cầu chì vì có Iđm = 100 (A) >26,3(A) thỏa

điều kiện bảo vệ.
4.2 Chọn lựa các khí cụ bảo vệ mạng hạ áp
Ta có sơ đồ nguyên lý phụ tải của nhà máy gồm 03dây chuyền sản xuất chính và khối
văn phòng, cho nên hệ thống mạng điện động lực cũng phải được thiết kế và chọn lựa
phương án cho phù hợp với mục đích sử dụng.

Hình 4.1. Sơ đồ đơn tuyến mạng động lực nhà máy

18


Đồ án cung cấp điện

GVHD: Võ Viết Cường

Mặt khác nhà máy sử dụng với hệ số đồng thời là 0,85 cho nên tổng công suất tính
toán là Ptt = 1012x0,85 = 860 (kW).
+ MCCB tổng:
Dòng tính toán
S

I

3  U đm



1000
 1443,4 ( A)
3  0,4


(4.3)

Ta có I = 1443,4A nên chọn ACB do hãng LS chế tạo có thông số
Loại
ABS633b

Uđm

Iđm (A)

Icu kA

600

1600

65

+ Thanh cái:
Chọn thanh cái là dây dẫn đồng có tiết diện240mm2 (CV-240mm2) mỗi pha 03 sợi
và 01 sợi cho dây trung tínhđể thuận lợi trong quá trình thi công tránh dập và gãy dây ảnh
hưởng đến truyền dẫn.
+ Chọn CB cho tủ điện chính trong dây chuyền sản suất 01 (dự kiến phụ tải mỗi
phân xưởng có khoảng cách đến tủ điện tổng là 500 mét).
Toàn bộ phụ tải phục vụ cho nhà máy nên lấy hệ số công suất sau khi bù làcostb=0,9.
I

P
3  U đm  cos




400
 641,5 ( A)
3  0,4  0,9

(4.4)

 Chọn MCCB loại 700A do hãng LS chế tạo để bảo vệ cho phân xưởng 01 có
thông số:
Loại

Uđm V

Iđm A

Icu kA

ABS803C

600

700

75

+ Chọn CB cho tủ điện chính trong dây chuyền 02
Toàn bộ phụ tải phục vụ cho nhà máy nên lấy hệ số công suất sau khi bù là costb=0,9.
I


P
3  U đm  cos



300
 481A
3  0,4  0,9

(4.5)

 Chọn MCCB loại 500A do hãng LS chế tạo để bảo vệ cho dây chuyền sản xuất
02 có thông số:

19


Đồ án cung cấp điện

GVHD: Võ Viết Cường

Loại

Uđm V

Iđm A

Icu kA


ABS803C

600

500

75

+ Chọn CB cho tủ điện chính trong dây chuyền 03
Toàn bộ phụ tải phục vụ cho nhà máy nên lấy hệ số công suất sau khi bù là costb=
0,9.
I

P
3  U đm  cos 



200
 321A
3  0,4  0,9

(4.6)

 Chọn MCCB loại 350A do hãng LS chế tạo để bảo vệ cho dây chuyền sản xuất
02 có thông số:
Loại

Uđm V


Iđm A

Icu kA

ABS403C

600

350

65

+ Chọn CB cho tủ điện chính bảo vệ cho phụ tải khối văn phòng
Toàn bộ phụ tải phục vụ cho khối văn phòng nên lấy hệ số công suất sau khi bù là
costb= 0,85.
I

P
3  U đm  cos 



112
 190 A
3  0,4  0,9

(4.7)

 Chọn MCCB loại 200A do hãng LS chế tạo để bảo vệ cho khối văn phòng có
thông số:

Loại

Uđm V

Iđm A

Icu kA

ABS203c

600

200

42

4.3 Chọn dây dẫn mạng động lực chính của hệ thống
+ Chọn dây dẫn đến phụ tải phân xưởng dây chuyền sản xuất 01
Chọn đường dây trên không từ nguồn máy biến áp có: Uđm= 0,4kV, Pđm= 400kW,
l=500m, cos=0,9 sau khi bù.
Từ cấp điện áp trên ta chọn dây dẫn CV là thích hợp
Dòng điện lớn nhất chạy trên đoạn dây dẫn
I

P
3  U đm  cos



400

 641,5 ( A)
3  0,4  0,9

(4.8)

Tiết diện theo dòng phát nóng cho phép, tra bảng cáp CV-300mm2 ta có:
20


Đồ án cung cấp điện

GVHD: Võ Viết Cường

Icp = 697 (A) >Imax = 641,5 (A)
Thỏa điều kiện phát nóng cho phép
Tra bảng tiết diện tiêu chuẩn chọn dây dẫn có r0 =0,025 (Ω/km); x0 = 0,026 (Ω/km)
vậy suy ra ta có tổng trở của hệ thống Z0= 0,025 + j 0,026(/km).
Kiểm tra các tiêu chuẩn kỹ thuật.
Tổn thất điện áp lớn nhất
Ta có:
S

P
400

 444,4 (kVA)
cos  0,9

(4.9)


Q = S x sin = 444,4 x 0,436 = 193,76 kVAr.
Umax =

P  r0  l  Q  x0  l 400  0,025  0,5  193,76  0,026  0,5

 18,7(V )
U
0.4

Tổn thất cho phép: U= 5%Uđm= 20V
Vậy tổn thất trên là được Umax = 18,7V < 20V
 dây được chọn đã đúng theo yêu cầu.
+ Chọn dây dẫn đến phụ tải dây chuyền 02
Chọn đường dây trên không từ nguồn máy biến áp có: Uđm= 0,4kV, Pđm= 300kW, l=
500m, cos = 0,9 sau khi bù.
Từ cấp điện áp trên ta chọn dây dẫn CV là thích hợp
Dòng điện lớn nhất chạy trên đoạn dây dẫn
I

P
3  U đm  cos



300
 481A
3  0,4  0,9

(4.10)


Tiết diện theo dòng phát nóng cho phép, tra bảng cáp CV-185mm2 ta có:
Icp = 504 (A) > Imax = 481 (A)
Thỏa điều kiện phát nóng cho phép
Tra bảng tiết diện tiêu chuẩn chọn dây dẫn có r0 =0,028 (Ω/km); x0 = 0,027 (Ω/km)
vậy suy ra ta có tổng trở của hệ thống Z0= 0,028 + j 0,027(/km).
Kiểm tra các tiêu chuẩn kỹ thuật.
Tổn thất điện áp lớn nhất
Ta có:

21


Đồ án cung cấp điện
S

GVHD: Võ Viết Cường

P
300

 333,3 (kVA)
cos  0,9

Q = S x sin = 333,3 x 0,436 = 145,3 kVAr.
Umax =

(4.11)

P  r0  l  Q  x0  l 300  0,028  0,5  145,3  0,027  0,5


 14,3(V )
U
0.4

Tổn thất cho phép: U = 5%Uđm= 20V
Vậy tổn thất trên là được Umax =14,3V < 20V
 dây được chọn đã đúng theo yêu cầu.
+ Chọn dây dẫn đến phụ tải dây chuyền 03
Chọn đường dây trên không từ nguồn máy biến áp có: Uđm= 0,4kV, Pđm= 200kW,
l=500m, cos = 0,9 sau khi bù.
Từ cấp điện áp trên ta chọn dây dẫn CV là thích hợp
Dòng điện lớn nhất chạy trên đoạn dây dẫn
I

P
3  U đm  cos 



200
 321A
3  0,4  0,9

(4.12)

Tiết diện theo dòng phát nóng cho phép, tra bảng cáp CV- 120mm2 ta có:
Icp = 379 (A) > Imax = 321 (A)
Thỏa điều kiện phát nóng cho phép
Tra bảng tiết diện tiêu chuẩn chọn dây dẫn có r0 =0,032 (Ω/km); x0 = 0,029 (Ω/km)
vậy suy ra ta có tổng trở của hệ thống Z0= 0,032+ j 0,029(/km).

Kiểm tra các tiêu chuẩn kỹ thuật.
Tổn thất điện áp lớn nhất
Ta có:
S

P
200

 222,2 (kVA)
cos  0,9

Q = S x sin = 222,2 x 0,436 = 96,88 kVAr.
Umax =

(4.13)

P  r0  l  Q  x0  l 200  0,032  0,5  96,88  0,029  0,5

 11,5(V )
U
0.4

Tổn thất cho phép: U = 5%Uđm= 20V
Vậy tổn thất trên là được Umax = 11,5 V < 20V
 dây được chọn đã đúng theo yêu cầu.
+ Chọn dây dẫn đến phụ tải khu khối văn phòng

22



Đồ án cung cấp điện

GVHD: Võ Viết Cường

Chọn đường dây trên không từ nguồn máy biến áp có: Uđm= 0,4kV, Pđm= 112kW,
l=500m, cos = 0,85 sau khi bù.
Từ cấp điện áp trên ta chọn dây dẫn CV là thích hợp
Dòng điện lớn nhất chạy trên đoạn dây dẫn
I

P
3  U đm  cos 



112
 190,4 A
3  0,4  0,85

(4.14)

Tiết diện theo dòng phát nóng cho phép, tra bảng cáp CV-70 mm2 ta có:
Icp = 262 (A) > Imax = 190,4 (A)
Thỏa điều kiện phát nóng cho phép
Tra bảng tiết diện tiêu chuẩn chọn dây dẫn có r0 =0,037 (Ω/km); x0 = 0,031 (Ω/km)
vậy suy ra ta có tổng trở của hệ thống Z0= 0,037 + j 0,031(/km).
Kiểm tra các tiêu chuẩn kỹ thuật.
Tổn thất điện áp lớn nhất
Ta có:
S


P
112

 131,7 (kVA)
cos  0,85

Q = S x sin = 131,7 x 0,526 = 69,3 kVAr.
Umax =

(4.15)

P  r0  l  Q  x0  l 112  0,037  0,5  69,3  0,031  0,5

 7,86 (V )
U
0.4

Tổn thất cho phép: U = 5%Uđm= 20V
Vậy tổn thất trên là được Umax = 7,86 V < 20V
 dây được chọn đã đúng theo yêu cầu.

Chương V
TÍNH TOÁN BÙ NÂNG CAO HỆ SỐ CÔNG SUẤT
5.1 Tính toán dung lượng bù để nâng cao hệ số cosφ lên 0,95.
5.1.1 Đặt vấn đề.
Vấn đề sử dụng hợp lý và tiết kiệm điện năng trong các nhà máy công nghiệp có ý
nghĩa rất lớn đối với nền kinh tế vì các nhà máy này tiêu thụ khoảng 70% tổng số điện
năng được sản xuất ra.
23



Đồ án cung cấp điện

GVHD: Võ Viết Cường

Tính chung trong toàn hệ thống điện thường có 10 – 15 % năng lượng được phát ra bị
mất mát trong quá trình truyền tải và phân phối. Mạng điện nhà máy thường dùng điện áp
tương đối thấp, đường dây lại dài phân tán đến từng phụ tải nên gây ra tổn thất điện năng
lớn. Vì thế việc thực hiện các biện pháp tiết kiệm điện trong nhà máy có ý nghĩa rất quan
trọng, không những có lợi cho bản thân các nhà máy, mà còn có lợi chung cho nền kinh
tế quốc dân.
Hệ số công suất cosφ là một trong các chỉ tiêu để đánh giá nhà máy dùng điện có hợp
lý và tiết kiệm hay không. Nâng cao hệ số công suất cosφ là một chủ trương lâu dài gắn
liền với mục đích phát huy hiệu quả cao nhất quá trình sản xuất, phân phối và sử dụng
điện năng.
5.1.2 Ý nghĩa của việc nâng cao hệ số công suất cosφ.
Nâng cao hệ số công suất Cos là một trong những biện pháp quan trọng để tiết
kiệm điện năng. Sau đây chúng ta sẽ phân tích hiệu quả do việc nâng cao hệ số công suất
đem lại.
Phần lớn các thiết bị dùng điện đều tiêu thụ công suất tác dụng P và công suất phản
kháng Q. Những thiết bị tiêu thụ nhiều công suất là:
- Động cơ không đồng bộ tiêu thụ khoảng 60%  65% tổng công suất phản kháng
của mạng.
- Máy biến áp tiêu thụ khoảng 20%  25%.
- Đường dây trên không, kháng điện và các thiết bị điện khác tiêu thụ khoảng 10%.
Như vậy động cơ không đồng bộ và máy biến áp là hai loại máy điện tiêu thụ nhiều
công suất phản kháng nhất. Công suất tác dụng P là công suất được biến thành cơ năng
hoặc nhiệt năng trong các máy dùng điện, còn công suất phản kháng Q là công suất từ
hóa trong các máy diện xoay chiều, nó không sing ra công. Quá trình trao đổi công suất

phản kháng giữa máy phát điện và hộ dùng điện là một quá trình dao động. Mỗi chu kỳ
của dòng điện, Q đổi chiều bốn lần, giá trị trung bình của Q trong 1/2 chu kỳ của dòng
điện bằng không. Cho nên việc tạo ra công suất phản kháng không đòi hỏi tiêu tốn năng
lượng của động cơ sơ cấp quay máy phát điện. Mặt khác công suất phản kháng cung cấp
cho hộ dùng điện không nhất thiết phải lấy từ nguồn (máy phát điện). Vì vậy để tránh
truyền tải một lượng công suất Q quá lớn trên đường dây, người ta đặt gần các hộ dùng
điện các máy sinh ra Q (tụ điện, máy bù đồng bộ) để cung cấp trực tiếp cho các phụ tải,
làm như vậy được gọi là bù công suất phản kháng. Khi có bù công suất phản kháng thì
24


Đồ án cung cấp điện

GVHD: Võ Viết Cường

góc lệch pha giữa dòng điện và điện áp trong mạch sẽ nhỏ đi, do đó hệ số công suất cos
của mạng được nâng cao, giữa P, Q, góc  có quan hệ như sau:
  arctg

Q
P

(5.1)

Khi lượng P không đổi, nhờ có bù công suất phản kháng, lượng Q truyền tải trên
đường dây giảm xuống, do đó góc  giảm kết quả là cos  tăng lên.
Hệ số công suất cos  được nâng lên sẽ đưa đến những hiệu quả sau:
+ Giảm được tổn thất công suất trong mạng điện.
Chúng ta đã biết tổn thất công suất trên đường dây được tính như sau:


P 2  Q2
P2
Q2
.R

.R

.R  P P   P Q 
U2
U2
U2

P 

(5.2)

Khi giảm Q truyền tải trên đường dây, ta giảm được thành phần tổn thất công suất
P(Q) do Q gây ra.

+ Giảm được tổn thất điện áp trong mạng điện.
Tổn thất điện áp được tính như sau:

U 

PR  QX PR QX


 U (P)  U (Q)
U
U

U

(5.3)

Giảm lượng Q truyền tải trên đường dây, ta giảm được thành phần Q(Q) do Q gây
ra.
+ Tăng khả năng truyền tải của đường dây và máy biến áp.
Nó phụ thuộc vào điều kiện phát nóng, tức phụ thuộc vào dòng điện cho phép của
chúng. Dòng điện chạy trên dây dẫn và máy biến áp được tính như sau:

I

P2  Q2
3.U

(5.4)

Biểu thức trên chứng tỏ với cùng một tình trạng phát nóng nhất định của đường dây
và máy biến áp (I= const) chúng ta có thể tăng khả năng truyền tải công suất tác dụng P
của chúng bằng cách giảm công suất phản kháng Q mà chúng tải đi. Vì thế khi vẫn giữ
nguyên đường dây và máy biến áp nếu cos  của mạng được nâng cao (tức giảm lượng Q
phải truyền tải) thì khả năng truyền tải của chúng sẽ được tăng lên.
Ngoài ra việc nâng cao hệ số cos  còn đưa đến hiệu quả là giảm được chi phí kim
loại màu, góp phần ổn định điện áp, tăng khả năng phát điện của máy phát điện…

25