Luận văn tốt nghiệp: THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO HUYỆN MỚI TÂN THÀNH

CHƯƠNG I CƠ SỞ LÝ LUẬN THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN I. Giới thiệu 1.1 Lưới điện và lưới cung cấp điện Hệ thống điện bao gồm ba khâu: nguồn điện, truyền tải điện và tiêu thụ điện. Nguồn điện là các nhà máy điện. Tiêu thụ điện bao gồm tất cả các đối tượng sử dụng điện năng trong các lĩnh vực kinh tế và đời sống. Để truyền tải điện từ nguồn phát đến các hộ tiêu thụ điện người ta sử dụng lưới điện. Lưới điện bao gồm đường dây tải điện và trạm biến áp, lưới điện nước ta có rất nhiều cấp điện áp: 6kV, 10kV, 22kV, 35kV, 110kV, 220kV. 1.2 Những yêu cầu đối với phương án cung cấp điện 1.2.1 Độ tin cậy cung cấp điện Đó là mức đảm bảo liên tục cung cấp điện tùy thuộc vào tính chất của hộ dùng điện. Hộ loại 1: là những hộ quan trọng không thể mất điện, nếu xảy ra mất điện sẽ xảy ra hậu quả nghiêm trọng. Như sân bay, hải cảng, khu quân sự, khu ngoại giao đoàn, các đại sứ quán v.v... Hộ loại 2: bao gồm các xí nghiệp, thương mại, dịch vụ v.v...với những hộ này nếu mất điện sẽ bị thua thiệt về kinh tế. Hộ loại 3: là những hộ không quan trọng cho phép mất điện tạm thời khi cần thiết. Đó là những hộ ánh sáng sinh hoạt đô thị và nông thôn. 1.2.2 Chất lượng điện Chất lượng điện được thể hiện ở hai chỉ tiêu: tần số (f) và điện áp (U). Một phương án cấp điện tốt là phương án đảm bảo trị số tần số và điện áp nằm trong giới hạn cho phép là. f = 50 (Hz) ÷ 60 (Hz) Ubt  5%Uđm và Usc  10%Uđm 1.3 Mạng lưới điện hiện nay của huyện Tân Thành CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÝ LUẬN THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN SVTH: VÕ VĂN DŨNG TRANG 2 Hiện nay, huyện Tân Thành vẫn do đường dây 22 kV của huyện Tân Hiệp cung cấp đến, với công suất và độ tin cậy không cao, chỉ mới đáp ứng đủ cho các phụ tải nằm trên đường giao thông của Huyện. Còn những hộ sống trong các kinh thì không có điện. Vì thế trong tương lai, Huyện sẽ có một mạng lưới với một trạm biến áp riêng do đường dây 35 kV từ Chung Sư đến. Mạng lưới bảo đảm về công suất và chất lượng điện năng cung cấp cho toàn Huyện, với độ an toàn và tin cậy cao. II. Cơ sở lý luận thiết kế 2.1 Phương pháp tính toán phụ tải 2.1.1 Khái niệm chung Phụ tải điện là số liệu đầu tiên và quan trọng nhất để tính toán thiết kế hệ thống cung cấp điện. Xác định phụ tải điện quá lớn so với thực tế sẽ dẫn đến chọn thiết bị điện quá lớn làm tăng vốn đầu tư. Xác định phụ tải điện quá nhỏ dẫn đến chọn thiết bị điện quá nhỏ sẽ bị quá tải gây cháy nổ hư hại công trình, làm mất điện. Xác định chính xác phụ tải điện là việc làm khó, công trình điện thường phải được thiết kế, lắp đặt trước khi có đối tượng sử dụng điện. Phụ tải cần xác định trong giai đoạn tính toán thiết kế hệ thống cung cấp điện gọi là phụ tải tính toán. Cần lưu ý phân biệt phụ tải tính toán và phụ tải thực tế khi các nhà máy đã đi vào hoạt động. Phụ tải tính toán là phụ tải gần đúng chỉ dùng để tính toán thiết kế hệ thống cung cấp điện còn phụ tải thực tế là phụ tải chính xác có thể xác định được bằng các đồng hồ đo được trong quá trình vận hành. Có nhiều phương pháp xác định phụ tải điện, cần căn cứ và lượng thông tin thu nhận được qua từng giai đoạn thiết kế để lựa chọn phương pháp thích hợp. Càng có nhiều thông tin về đối tượng sử dụng càng lựa chọn được phương pháp chính xác. 2.1.2 Các đại lượng và các hệ số tính toán thường gặp 1 Công suất định mức (5, tr15) Công suất định mức thường được các nhà chế tạo ghi sẵn trên lý lịch hoặc nhãn hiệu máy. Đối với động cơ điện, công suất định mức là công suất trên trục động cơ. Đứng về mặt cung cấp điện, ta chỉ quan tâm đến công suất đầu vào của động cơ gọi là công suất đặt. Công suất đặt động cơ được tính như sau: dc dm d P P   (1.1) Trong đó: Pd công suất đặt của động cơ (kW) Pdm công suất định mức của động cơ (kW) dc hiệu suất định mức của động cơ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

KHOA CÔNG NGHỆ

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN

CHO HUYỆN MỚI TÂN THÀNH

(KIÊN GIANG)

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN SINH VIÊN THỰC HIỆN

Lê Vĩnh Trường Võ Văn Dũng (MSSV: 1010849)

Ngành: Kỹ Thuật Điện - Khoá 27

Tháng 12/2005

CHƯƠNG I

CƠ SỞ LÝ LUẬN THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN

I Giới thiệu

1.1 Lưới điện và lưới cung cấp điện

Hệ thống điện bao gồm ba khâu: nguồn điện, truyền tải điện và tiêu thụ điện

- Nguồn điện là các nhà máy điện

- Tiêu thụ điện bao gồm tất cả các đối tượng sử dụng điện năng trong các

lĩnh vực kinh tế và đời sống

- Để truyền tải điện từ nguồn phát đến các hộ tiêu thụ điện người ta sử dụng

lưới điện Lưới điện bao gồm đường dây tải điện và trạm biến áp, lưới điện nước ta

có rất nhiều cấp điện áp: 6kV, 10kV, 22kV, 35kV, 110kV, 220kV

1.2 Những yêu cầu đối với phương án cung cấp điện

1.2.1 Độ tin cậy cung cấp điện

- Đó là mức đảm bảo liên tục cung cấp điện tùy thuộc vào tính chất của hộ

dùng điện

Hộ loại 1: là những hộ quan trọng không thể mất điện, nếu xảy ra mất điện sẽ

xảy ra hậu quả nghiêm trọng Như sân bay, hải cảng, khu quân sự, khu ngoại giao

đoàn, các đại sứ quán v.v

Hộ loại 2: bao gồm các xí nghiệp, thương mại, dịch vụ v.v với những hộ

này nếu mất điện sẽ bị thua thiệt về kinh tế

Hộ loại 3: là những hộ không quan trọng cho phép mất điện tạm thời khi cần

thiết Đó là những hộ ánh sáng sinh hoạt đô thị và nông thôn

1.2.2 Chất lượng điện

Chất lượng điện được thể hiện ở hai chỉ tiêu: tần số (f) và điện áp (U) Một

phương án cấp điện tốt là phương án đảm bảo trị số tần số và điện áp nằm trong giới

hạn cho phép là

f = 50 (Hz) ÷ 60 (Hz)

1.3 Mạng lưới điện hiện nay của huyện Tân Thành

Hiện nay, huyện Tân Thành vẫn do đường dây 22 kV của huyện Tân Hiệp

cung cấp đến, với công suất và độ tin cậy không cao, chỉ mới đáp ứng đủ cho các

phụ tải nằm trên đường giao thông của Huyện Còn những hộ sống trong các kinh

thì không có điện

Vì thế trong tương lai, Huyện sẽ có một mạng lưới với một trạm biến áp

riêng do đường dây 35 kV từ Chung Sư đến Mạng lưới bảo đảm về công suất và

chất lượng điện năng cung cấp cho toàn Huyện, với độ an toàn và tin cậy cao

II Cơ sở lý luận thiết kế

2.1 Phương pháp tính toán phụ tải

2.1.1 Khái niệm chung

Phụ tải điện là số liệu đầu tiên và quan trọng nhất để tính toán thiết kế hệ

thống cung cấp điện Xác định phụ tải điện quá lớn so với thực tế sẽ dẫn đến chọn

thiết bị điện quá lớn làm tăng vốn đầu tư Xác định phụ tải điện quá nhỏ dẫn đến

chọn thiết bị điện quá nhỏ sẽ bị quá tải gây cháy nổ hư hại công trình, làm mất điện

Xác định chính xác phụ tải điện là việc làm khó, công trình điện thường phải

được thiết kế, lắp đặt trước khi có đối tượng sử dụng điện Phụ tải cần xác định

trong giai đoạn tính toán thiết kế hệ thống cung cấp điện gọi là phụ tải tính toán

Cần lưu ý phân biệt phụ tải tính toán và phụ tải thực tế khi các nhà máy đã đi vào

hoạt động Phụ tải tính toán là phụ tải gần đúng chỉ dùng để tính toán thiết kế hệ

thống cung cấp điện còn phụ tải thực tế là phụ tải chính xác có thể xác định được

bằng các đồng hồ đo được trong quá trình vận hành

Có nhiều phương pháp xác định phụ tải điện, cần căn cứ và lượng thông tin

thu nhận được qua từng giai đoạn thiết kế để lựa chọn phương pháp thích hợp Càng

có nhiều thông tin về đối tượng sử dụng càng lựa chọn được phương pháp chính

xác

2.1.2 Các đại lượng và các hệ số tính toán thường gặp

1 - Công suất định mức ([5, tr15])

Công suất định mức thường được các nhà chế tạo ghi sẵn trên lý lịch hoặc

nhãn hiệu máy Đối với động cơ điện, công suất định mức là công suất trên trục

động cơ Đứng về mặt cung cấp điện, ta chỉ quan tâm đến công suất đầu vào của

động cơ gọi là công suất đặt

Công suất đặt động cơ được tính như sau:

dc

dm d

PP



 (1.1)

Pdm - công suất định mức của động cơ (kW)

dc- hiệu suất định mức của động cơ

Hiệu suất định mức của động cơ tương đối cao người ta thường cho phép bỏ

qua hiệu suất trên nên: Pd = Pdm

2 - Phụ tải trung bình P tb ([5, tr15])

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 điện cho ta cơ sở để đánh giá giới

hạn dưới của phụ tải tính toán

Trong thực tế công thức tính phụ tải trung bình là:

t

W

Trong đó: W - điện năng tiêu thụ trong khoảng thời gian khảo sát (kWh)

t - thời gian khảo sát (h) Phụ tải trung bình của nhóm thiết bị điện tính theo công thức:





 n

1 i i

Biết phụ tải trung bình, chúng ta có thể xác định được phụ tải tính toán, tính

tổn thất điện năng Thông thường phụ tải trung bình được xác định ứng với thời

gian khảo sát là một ca làm việc, một tháng hoặc một năm

3 - Phụ tải cực đại P max ([5, tr16])

Phụ tải cực đại Pmax là phụ tải trung bình lớn nhất tính trong khoảng thời gian

tương đối ngắn Δt (thường lấy trong khoảng thời gian từ 10 đến 30 phút) Trị số này

dùng để chọn các thiết bị điện theo điều kiện phát nóng Nó cho phép đánh giá giới

hạn trên của phụ tải tính toán Người ta dùng phụ tải cực đại để tính tổn thất công

suất lớn nhất, để chọn thiết bị, chọn dây dẫn và dây cáp theo điều kiện mật độ dòng

kinh tế

4 - Phụ tải tính toán P tt ([5, tr16])

Phụ tải tính toán 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 lên đến 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 đảm bảo an

toàn về mặt phát nóng cho các thiết bị đó trong mọi trạng thái vận hành

Quan hệ giữa phụ tải tính toán với các phụ tải khác:

Pmax Ptt Ptb

5 - Hệ số nhu cầu ([5, tr18])

Hệ số nhu cầu của phụ tải là tỷ số của công suất tiêu thụ tải cực đại trên tổng

công suất định mức nối với hệ thống Hệ số nhu cầu tiêu thụ của phụ tải có thể tính

từng phần của hệ thống; như trong phụ tải công nghiệp và thương mại, Knc<1

P

Công suất định mức hệ thống có thể được chọn theo trị số nhỏ nhất trong các

công suất tính theo điều kiện phát nóng và điều kiện sụt áp

7 - Hệ số phụ tải ([5, tr19])

Hệ số phụ tải là tỉ số công suất tải trung bình trên công suất tải cực đại trong

khoảng thời gian khoả sát

max

tb pt

P

P

8 - Hệ số phân tán ([5, tr19])

Hệ số phân tán là tỉ số tổng các công suất cực đại riêng lẻ từng phần khác

nhau hệ thống trên công suất cực đại toàn thể của hệ thống

g

n 1 i i tan

p

P

PK





Với: Pi - công suất cực đại của tải thức i

Pg = P1+2+ n - công suất cực đại tổng hợp của nhóm n tải hoạt động

trong thời gian định trước

9 - Hệ số đồng thời ([5, tr20])

Hệ số đồng thời là nghịch đảo của hệ số phân tán

tan p dt

K

1

10 - Hệ số tổn thất ([5, tr20])

Hệ số tổn thất là tỉ số tổn thất công suất trung bình trên tổn thất công suất

cực đại trong cùng một khoảng thời gian

max

tb tth

P

PK





11 - Hệ số cực đại K max ([5,21])

Hệ số cực đại là tỉ số giữa phụ tải tính toán và phụ tải trung bình Hệ số cực

theo số thiết bị hiệu quả nhq và Ksd

nhq - số thiết bị dùng điện hiệu quả nhq là thiết bị giả tưởng có công suất

bằng nhau, có cùng chế độ làm việc và gây ra một phụ tải tính toán đúng bằng phụ

tải tính toán do nhóm thiết bị thực tế gây ra

Ý nghĩa của nhq là ở chỗ: một số máy bất kỳ bao gồm nhiều máy có công

suất khác nhau, đặc tính kỹ thuật khác nhau, chế độ làm việc khác nhau rất khó tính

dễ dàng mà sai số phạm phải là cho phép

Trình tự xác định nhq như sau:

động cơ có công suất lớn nhất

n

1

dmi n

*

P

PP

PP

1

+ Tra PL bảng 16 (theo n* và P*) tìm được nhq*

+ Xác định nhq theo biểu thức sau: nhq = n*nhq*

2.1.3 Các phương pháp xác định phụ tải tính toán

1 - Xác định phụ tải theo công suất đặt

Phụ tải được xác định theo công thức sau:

Ptt = Knc*Pd (1.11)

Qtt = Ptt*tgφ (1.12) Trong đó: Knc - hệ số nhu cầu, tra PL bảng 15

Pd - công suất đặt của thiết bị trong một phân xưởng (kW)

Pd = n

1 dmi

P (1.13)

n - số máy đặt trong phân xưởng

2 - Xác định phụ tải theo công suất trung bình P tb và hệ số cực đại K max

Phụ tải được xác định theo công thức sau:

Ptt = Kmax*Ptb = Kmax*Ksd*n

1 dmi

Trong đó: Ptb = Ksd* n

1 dmi

gian khảo sát, thường lấy là 1 ca hoặc 1 ngày đêm

Ksd - hệ số sử dụng, tra PL bảng 14 cosφ - hệ số công suất của nhóm máy công cụ, tra PL bảng 14

Kmax - hệ số cực đại, tra PL bảng 17 (theo Ksd và nhq)

3 - Xác định phụ tải sinh hoạt của các hộ gia đình

Có 2 cách xác định phụ tải:

- Xác định phụ tải điện xuất phát từ căn hộ

Phương pháp này dùng khi biết chính xác thiết bị điện gia dụng đặt trong căn

hộ Phụ tải một căn hộ xác định theo công thức:

PH = Kdt*Pd = Kdt*n

1 dmi

các thiết bị điện đặt trong căn hộ

Pdm = n

1 dmi

P

Kdt - hệ số đồng thời sử dụng điện trong căn hộ, thường lấy Kdt = 0,8

Với cosφ = 0,8 tính được phụ tải phản kháng của căn hộ

Từ đây xác định được phụ tải điện của một xóm, một dãy phố hoặc một khu

chung cư gồm n căn hộ

P

(1.21)

- Xác định phụ tải điện từ khu vực đến căn hộ

Khi không biết chính xác thiết bị điện đặt trong căn hộ, thường tính từ dãy

phố, xóm chung cư, dãy đường

Phụ tải điện của cả khu vực được tính theo công thức sau:

Với: H - số hộ dân

P0 - suất phụ tải tính toán cho 1 hộ, thường lấy

+ P0 = (0,5 ÷ 0,8) (kW/hộ) dành cho khu vực huyện, thị trấn ở nông thôn

Với: P0 = 0,5 dành cho khu vực thuần nông

đường

+ P0 = (2 ÷ 5) (kW/hộ) dành cho khu đô thị

4 - Xác định phụ tải theo suất phụ tải trên một đơn vị diện tích

Trong đó: P0 - suất phụ tải trên 1 m2 diện tích (kW/m2); S - diện tích (m2)

2.2 Thiết kế trạm biến áp và phương án cung cấp điện

2.2.1 Trạm biến áp trung gian ([4, tr49])

Lưới cung cấp điện từ trạm biến áp trung gian thường là 110/35, 22, 10 (kV)

hoặc 35/22, 10 (kV) Tùy theo tính chất quan trọng của lưới cung cấp điện mà các

trạm trung gian này có thể đặt 1 hoặc 2 máy

2.2.2 Lựa chọn máy biến áp ([4,111])

Trong sơ đồ cấp điện, máy biến áp có vai trò rất quan trọng, làm nhiệm vụ

biến đổi điện áp và truyền tải công suất

Lựa chọn máy biến áp bao gồm lượng chọn số lượng, công suất, chủng loại,

kiểu cách và tính năng khác của máy biến áp

Số lượng biến áp đặt trong trạm phụ thuộc vào độ tin cậy cung cấp điện cho

phụ tải trạm đó

Với phụ tải quan trọng không cho phép mất điện, phải đặt hai máy biến áp

Với các xí nghiệp hàng tiêu dùng, khách sạn, siêu thị (hộ loại 2) thường đặt 1

máy biến áp cộng với máy phát dự phòng

Với các hộ ánh sáng sinh hoạt (hộ loại 3) thường chỉ đặt trạm 1 máy

Công suất máy biến áp được chọn theo các công thức sau:

Với trạm 2 máy SđmB ≥

4,1

Stt

Stt - công suất tính toán (kVA)

1,4 - hệ số quá tải Kqt

Cần lưu ý rằng hệ số quá tải phụ thuộc vào thời gian quá tải Lấy Kqt = 1,4 là

ứng với điều kiện thời gian như sau: quá tải không quá 5 ngày đêm, mỗi ngày quá

tải không quá 6 giờ Nếu không thỏa mãn điều kiện trên phải tra đồ thị tìm Kqt trong

sổ tay cung cấp điện hoặc không cho quá tải

2.2.3 Phương án cung cấp điện

1 - Sơ đồ một hệ thống thanh góp ([3,41])

Ưu điểm: Đơn giãn, rõ ràng, mỗi phần tử thiết kế riêng cho

mạch đó khi vận hành sửa chữa thì mạch này không ảnh hưởng mạch

kia

Khuyết điểm: Khi sửa chữa máy cắt điện trên mạch nào, các

phụ tải nối vào mạch đó cũng bị mất điện Thời gian ngừng cung cấp

điện phụ thuộc vào thời gian sửa chữa máy cắt điện đó

Ngắn mạch trên thanh góp đưa đến cắt điện toàn bộ các phần

tử Ngay cả khi cần sửa chữa thanh góp hay dao cách ly về phía thanh

góp cũng sẽ mất điện toàn bộ trong thời gian sửa chữa Vì thế sơ đồ này chỉ được sử

dụng khi yêu cầu về đảm bảo không cao, các hộ tiêu thụ loại 3 và chỉ có một nguồn

cung cấp

2 - Sơ đồ hai hệ thống thanh góp ([3,44])

Ưu điểm: Khi cần sửa chữa một máy cắt phần tử nào đó, dùng máy cắt liên

lạc thay cho máy cắt này bằng cách chuyển đường đi qua thanh góp thứ 2, qua máy

cắt liên lạc đi tắt qua máy cắt cần sửa chữa Và phải có thời gian ngắn để cách ly

máy cắt cần sửa chữa và nối lại, các phần tử còn lại làm việc trên thanh góp khác

Khuyết điểm: là phức tạp khi xây dựng cũng như vận hành, đặc biệt đóng

dao cách ly nếu nhầm lẫn có thể gây hậu quả nghiêm trọng Vì thế nên sơ đồ này

chỉ sử dụng đối với điện áp cao từ 110 kV trở lên

2.2.4 Kết cấu xây dựng trạm biến áp

Có 3 kiểu kết cấu xây dựng trạm Mỗi kiểu có ưu nhược điểm khác nhau

Người thiết kế cần căn cứ vào đăc điểm, điều kiện mà lựa chọn ([4, tr87])

1 Trạm treo

Là kiểu trạm mà tất cả các thiết bị điện cao hạ và cả máy biến áp đều được

đặt trên cao

2 Trạm bệt

Với kiểu trạm này, thiết bị cao áp đặt trên cột, máy biến áp đặt dưới đất và tủ

phân phối đặt trong nhà xây mái bằng, xung quanh trạm có tường xây, trạm có cổng

sắt bảo vệ

3 Trạm xây

Hình 1.1

Hình 1.2

Trạm xây là kiểu trạm mà toàn bộ các thiết bị điện cao, hạ áp và máy biến áp

đều được đặt trong nhà mái bằng

2.3 Tính toán tổn thất điện áp, tổn thất công suất, tổn thất điện năng

2.3.1 Tính toán độ sụt áp và chọn lượng dây dẫn ([5, tr187])

A Độ sụt điện áp trên đường dây phân phối

100%

* U

* 1000

QX PR

(1.26) Với: R = ro*l, X = xo*l

Có thể áp dụng công thức:

100%

*U

*1000

sinxcosφ(r

*l

*S100%

*U

*1000

QXPR

dm

o o

2 dm

sin x cosφ r

3

CA BC AB

D  (1.31)

- Nếu treo dây trên 3 đỉnh tam giác đều có dAB = dBC = dCA thì Dtb = d

- Nếu treo dây trên mặt nằm ngang dAB = dBC = 0.5dCA = d

Các trường hợp tải phân bố

a Đường dây với phụ tải tập trung

tt tt tt 2

XQRP

Với: ltt = l (km)

b Đường dây với phụ tải phân bố đều

pb pb pb

2 dm

pb pb

S

*l

*

%K100%

*1000

*U

XQRP

XQRP

- Phụ tải phân bố đều

pb pb pb

2 dm

pb pb

S

*l

*

%K100%

*1000

*U

XQRP

) φ sin x φ cos r

* l

* S

*S

U

*10

*

%Ur

0 td

2 dm cp

sin x cosφ r

2.3.2 Tổn thất công suất

A Tính toán tổn thất công suất trong một máy biến áp

Tổn thất công suất trong máy biến áp hai cuộn dây gồm có tổn thất công suất

trong lõi thép và tổn thất trong cuộn dây ([4, tr65])

+ Tổn thất công suất trong lõi thép là:

i0% - dòng điện không tải, % + Tổn thất công suất trong cuộn dây là :

ΔSb = ΔPb + ΔQb = ΔPn

2 B

2 pt

S

* 100

S

*

% U

(1.39)

ΔPn - tổn thất ngắn mạch, kW Vậy tổn thất công suất trong máy biến áp là

ΔS = ΔS0 + ΔSb (1.40)

B Tính toán tổn thất công suất trên đường dây phân phối ([5, tr184])

+ Đường dây có phụ tải phân bố đều: ΔPpb = 3*r0*lpb*I2

pb (1.41)

Với:

dm

pb pb

U

*3

S

lpb = l/3

l: chiều dài đoạn dây (km)

+ Đường dây có phụ tải tập trung: ΔPtt = 3*r0*ltt*I2

tt (1.42) Với

dm

tt tt

U

*3

ΔPtt =

2 dm

2 tt

2 dm

pb tt

r0*ltt (1.44)

ΔPđoạn = ΔPtt + ΔPpb + ΔP’ (1.45)

2.3.3 Tổn thất điện năng

A Tổn thất điện năng trong một máy biến áp ([4, tr73])

thất điện năng phụ thuộc dòng điện phụ tải (ΔA2)

B

pt

(1.47) Trong đó:  - là thời gian tổn thất công suất lớn nhất, và được xác định theo

công thức sau

0 , 124  Tln* 1042* 8760 , h



Tln - thời gian sử dụng phụ tải lớn nhất, thường lấy trị số Tln như sau:

- Với xí nghiệp công nghiệp tra sổ tay cung cấp điện

- Với phụ tải là điện sinh hoạt của các hộ đô thị, Tmax = 4000 ÷ 4500 h

- Với phụ tải là điện sinh hoạt của các hộ nông thôn, Tmax = 2500 ÷ 3000 h

t - thời gian vận hành thực tế của máy biến áp, giờ (h)

B Tổn thất điện năng và điện năng tiêu thụ trên đường dây ([4, tr69])

- Tổn thất điện năng trên đường dây phân phối được tính theo công thức sau:

ΔAđoạn = ΔPđoạn.τ (1.49)

ΔA∑phát tuyến (hay nhánh) = ∑ΔAđoạn

- Điện năng là lượng công suất tác dụng sản xuất hoặc truyền tải hoặc tiêu

thụ trong một khoảng thời gian Trong tính toán thiết kế hệ thống cung cấp điện

thường lấy thời gian là 1 năm (8760 h) Vậy điện năng tiêu thụ trong một năm tính

theo công thức sau:

A∑phát tuyến (hay nhánh) = ∑Pphụ tải phát tuyến (hay nhánh).Tln (1.50)

ΔAphát tuyến (hay nhánh)%= (ΔA∑phát tuyến (hay nhánh)/A∑phát tuyến (hay nhánh))*100% (1.51)

2.4 Tính toán ngắn mạch

2.4.1 Khái niệm về ngắn mạch

+ Ngắn mạch là hiện tượng vì lý do nào đó mạch điện bị chạm lại ở 1 điểm

nào đó làm cho tổng trở nhỏ đi và dòng điện trong mạch điện tăng lên đột ngột

Việc tăng dòng điện lên quá lớn sẽ dẫn đến hai hậu quả nghiêm trọng

- Làm xuất hiện lực điện động rất lớn có khả năng phá hủy kết cấu của các

thiết bị điện, tiếp tục gây chạm chập cháy nổ

- Làm tăng nhiệt độ lên quá cao phá hủy các đặt tính cách điện, từ đó cũng

gây ra chạm chập cháy nổ phá hủy thiết bị điện

+ Mục đích tính toán ngắn mạch để phục vụ cho việc chọn các khí cụ điện và

các phần dẫn điện Có nhiều phương pháp tính dòng ngắn mạch như với yêu cầu

trên chỉ cần dùng phương pháp đơn giản, nếu cần và khi có yêu cầu, có thời gian có

thể áp dụng chương trình mẫu và thực hiện trên máy

+ Chỉ tính ngắn mạch 3 pha, vì thường dòng ngắn mạch 3 pha lớn dòng ngắn

mạch 2 pha và 1 pha

2.4.2 Xác định tổng trở cho từ phần tử trong hệ thống điện

1 - Nguồn hệ thống ([4, tr97])

Vì không biết kết cấu lưới điện quốc gia cho nên không thể tính được tổng

trở của hệ thống điện Để tính ngắn mạch trung áp cho phép coi nguồn công suất

cấp cho điểm ngắn mạch là công suất cắt định mức của máy cắt đầu đường dây đặt

tại trạm biến áp trung gian, khi đó điện kháng gần đúng của hệ thống xác định theo

công thức:

XH =

cdm

2 tb

S

U

(1.52) Trong đó: Utb - điện áp trung bình của lưới điện (kV)

Utb = 1,05*Uđm

biến áp cấp điện cho điểm ngắn mạch (MVA)

ab * D * D

các dây dẫn

nó, phụ thuộc vào cấu trúc dây và vật liệu dây dẫn

Chẳng hạn: rtd = 0,779r - dây đồng tròn đặc; rtd = (0,274 – 0,771)r - dây đồng

Dd ở bảng 1.1

Bảng 1.1 Trị số Dd

3 - Máy biến áp

Tổng trở máy biến áp qui về hạ áp được xác định theo biểu thức sau:

4 dmBA

2 dmBA N

6 2

dmBA

2 dmBA N

U.P

2.4.3 Tính ngắn mạnh trong trạm biến áp ([3, tr55])

a Vẽ sơ đồ hệ thống cần tính toán ngắn mạch và xác định các điểm cần tính

toán ngắn mạch

b Từ sơ đồ nguyên lý thay thế các phần tử bằng mô hình hoá

c Chọn các thông số trong hệ cơ bản Scb, Ucb suy ra Icb ở các cấp cần tính

ngắn mạch

d Lần lượt biến sơ đồ về sơ đồ đẳng trị chỉ có một nguồn và tổng trở tương

đương cho từng điểm ngắn mạch

e Tính trị số tương đối cơ bản của các điện kháng

f Tính dòng ngắn mạch cho từng điểm ngắn mạch theo công thức sau

2.4.4 Tính ngắn mạch trên đường dây phân phối chính ([1, tr67])

Do đường dây chính là một mạch 3 pha Vì thế, các sự cố dọc theo đường

dây chính có thể có bất kỳ bốn dạng ngắn mạch thông thường: 3 pha, 2 pha chạm

đất, 1 pha chạm đất, 2 pha chạm nhau Nhưng chỉ tính ngắn mạch 3 pha để chọn khí

cụ điện, và cách tính các sự cố cho trong bảng 1.2

Bảng 1.2 Các dòng chạm trên đường dây

Z Z

P N

Z Z Z

V 3 j

P N

ZZZZ

V3

2 N 0 N

Z 3 Z Z Z Z Z

Z a Z 3 Z 3 j

cb N

cb

*

* ) cb (

U I 3

S X

dm

cb N ) cb (

*

S 100

S

% U

2 cb

cb 0 ) cb (

*

U

S l X

2.5 Lựa chọn khí cụ điện

1 Lựa chọn máy cắt ([6, tr297])

Máy cắt điện là thiết bị đóng cắt mạch điện cao áp Ngoài nhiệm vụ đóng, cắt

điện phụ tải phục vụ cho công tác vận hành, máy cắt còn có chức năng cắt dòng

điện ngắn mạch để bảo vệ các phần tử của hệ thống cung cấp điện

Máy cắt cũng được chế tạo nhiều chủng loại khác nhau Có máy cắt ít dầu,

nhiều dầu, máy cắt không khí, máy cắt chân không, máy cắt SF6

Bảng 1.4 Các điều kiện chọn và kiểm tra máy cắt

2 Lựa chọn dao cách ly ([6, tr95])

Dao cách ly có nhiệm vụ chủ yếu là cách ly phần có điện và phần không có

điện tạo khoảng cách an toàn trong thấy phục vụ cho công tác sửa chữa, kiểm tra

bảo dưỡng Sở dĩ không cho phép dao cách ly đóng cắt mạch khi đang mang tải vì

không có bộ phận dập hồ quang Tuy nhiên cho dao cách ly đóng, cắt không tải biến

áp khi công suất máy không lớn (thường nhỏ hơn 100 kVA)

Bảng 1.5 Các điều kiện chọn và kiểm tra dao cách ly

3 Lựa chọn cầu chì([6, tr95])

Cầu chì là phần tử yếu nhất trong hệ thống cung cấp điện nhằm cắt đứt dòng

điện khi có dòng điện lớn quá trị số cho phép đi qua Vì thế chức năng của cầu chì

là bảo vệ quá tải và ngắn mạch Cầu chì và dao cách ly được chế tạo với mọi cấp

điện áp

Bảng 1.6 Các điều kiện chọn và kiểm tra cầu chì

Trong các bảng trên: (trang 96 [6])

UđmLĐ - điện áp định mức của lưới điện

Icb - dòng điện cưỡng bức

ixk - dòng điện ngắn mạch xung kích, là trị số tức thời lớn nhất của IN

ixk = 1,8* 2 *IN (1.57)

lưới cung cấp điện, coi ngắn mạch là xa nguồn, các trị số này bằng nhau và bằng

ngắn mạch chu kỳ và có trị số hiệu dụng:

Ick = I = I” = IN

S” – công suất ngắn mạch

S” = 2 *Utb*I” (1.58)

Tnh.đm - thời gian ổn định nhiệt định mức, nhà chế tạo cho ứng với Inh.đm

tqđ - thời gian quy đổi, xác định bằng cách tính toán tra đồ thị Trong tính

toán thực tế lưới trung áp, người ta cho phép lấy tqđ bằng thời gian tồn tại ngắn

mạch, nghĩa là bằng thời gian cắt ngắn mạch của máy cắt

tqđ = tc = tbv + tMC

Trong đó: tbv - là thời gian bảo vệ rơle (s)

tMC - thời gian máy cắt làm việc (s)

4 Lựa chọn thanh góp ([6, tr355])

- Thanh góp còn gọi là thanh cái hoặc thanh dẫn

- Thanh góp được dùng trong các tủ động lực, các trạm phân phối trong nhà,

ngoài trời

Bảng 1.7 Các điều kiện chọn và kiểm tra thanh góp

qd

tI

Trong đó: K1 - hệ số hiệu chỉnh khi đặt thanh dẫn

K2 - hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường bảng sau

cp- ứng suất cho phép của vật liệu làm thanh góp

M tt , kG.m (1.61)

Ftt - lực tính toán do tác dụng của dòng ngắn mạch:

xk 2 2

a

l 10 76 , 1

Trong đó: l - khoảng cách giữa các sứ của 1 pha, cm

a - khoảng cách giữa các pha, cm

W - mômen chống uốn của các loại thanh dẫn, kG.m

α = 11 với dây nhôm, α = 6 với dây đồng

5 Chọn máy biến dòng BI ([3, tr102])

Theo điện áp định mức: Uđm.BI ≥ ULĐ

Theo dòng điện sơ cấp định mức: Ildm.BI ≥ Ilvmax

Theo phụ tải định mức ở phía thứ cấp: Z2đm.BI ≥ Z2∑

xác cao nhất của tải nối vào BI Thường trong sổ tay phụ tải định mức của BI có thể

theo VA hay Ω tương ứng với cấp chính xác, cấp chính xác càng cao, phụ tải càng

nhỏ

td 2 od

Tổng trở của BI cung cấp cho các dụng cụ đo xác định theo pha lớn nhất

Gồm có tổng trở các dụng cụ đo nối tiếp và tổng trở dây dẫn từ nơi đặt BI đến các

dụng cụ đo

Z2 = ∑Z2dc + Rdd ≤ Z2dm.BI

Trong đó: Zdd - tổng trở dây dẫn (thường chì tính Rdd)

Với: Fdd - tiết diện dây dẫn (mm2)

ρ - điện trở suất vật liệu dây dẫn

(cu 0,018mm2/m;Al 0,0315mm2/m)

ltt - chiều dài tính toán (m), phụ thuộc vào cách nối dây BI

 Sơ đồ dùng 3 BI trên 3 pha nối hình sao: ltt = l

 Sơ đồ dùng 2 BI trên 2 pha nối hình sao: ltt = 3l

 Sơ đồ dùng 1 BI trên 1 pha nối hình sao: ltt = 2l Thường tính ngược để xác định tiết diện dây dẫn:

dm 2

tt dd dd

ZZ

l

Để đảm bảo sức bền, tiết diện dây dẫn không được bé hơn các giá trị sau:

- Đối với đồng: Fcu ≥ 2,5 (mm2)

- Đối với nhôm: FAl ≥ 4 (mm2)

6 Chọn máy biến điện áp ([3, tr104])

Máy biến điện áp được chọn theo các điều kiện sau:

- Cấp chính xác: theo dụng cụ có yêu cầu cao nhất

dc

Chọn dây dẫn từ BU đến dụng cụ đo từ hai yêu cầu:

- Tổn thất điện áp (ΔU) trên dây dẫn không được lớn hơn 0,5% điện áp định

K1 - hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ, ứng với môi trường đặt dây

K2 - hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ, kể đến số lượng dây hoặc cáp đặt đi chung

một rãnh, tra PL bảng 13

- Điều kiện ổn định nhiệt dòng ngắn mạch:

qd

t.I

- Nếu dây dẫn đi xa trong mạng điện, cần kiểm tra theo điều kiện tổn thất

đỉnh tam giác đều có thể xác định theo biểu thức:

r

alg

*r

*m

*84

Với: Uvq - tính theo trị hiệu dụng của điện áp dây

m - hệ số xét đến độ xù xì của bề mặt dây dẫn

m = 0,93  0,98 - với dây dẫn chỉ có một sợi

= 0,83  0,87 - với dây dẫn gồm nhiều sợi bện lại

r - bán kính ngoài của dây dẫn (cm)

a - khoảng cách giữa các trục dây dẫn (cm)

2.6 Thiết kế phần cơ đường dây truyền tải

2.6.1 Tải trọng cơ giới tác dụng lên dây dẫn

+ Trọng lượng bản thân dây dẫn ([8, tr133])

- Đối với dây dẫn nhiều sợi, tỷ tải do trọng lượng bản thân có giá trị là:

F

10

* m

* 81 , 9

* ) 03 , 1 02 , 1 ( g

3 G 1





Trong đó: F - là tiết diện thực của dây dẫn (mm2)

mG - là khối lượng 1 km dây dẫn (kG/km)

+ Tỷ tải của gió lên dây

Trong đó: k- là hệ số phân bố không đều của gió, lấy giá trị trong bảng 1.9

Với đường kính dây dẫn d < 20 (mm), Cx = 1,2 và d ≥ 20 (mm), Cx = 1,1

F - là tiết diện dây dẫn (mm2)

v - tốc độ gió (m/s)

+ Áp lực gió lên cột có diện tích S xác định theo biểu thức sau:

3 2 x

k

F

*16

v

*d

*C

*

*81,9

S v C 16

81 , 9

hđ - khoảng cách từ đỉnh cột đến mặt đất (m)

+ Tỷ tải tổng hợp của dây dẫn là:

2 2 2 1

2.6.2 Sức căng và độ võng của dây phức hợp ([8, tr135])

- Độ võng của dây được minh hoạ theo hình 1.4 và tính theo biểu thức sau:



Trong đó: σgt - ứng suất giả tưởng vật liệu làm dây dẫn, (N/mm2)

g - tỷ tải do trọng lượng bản thân của dây dẫn, (N/m.mm2)

l – là khoảng vượt (khoảng cách giữa hai cột điện), (m)

Với: l - khoảng vượt (m)

h0 - khoảng cách từ đỉnh cột đến đà của dây pha (m)

fmaxp - độ võng cực đại của dây pha (m)

hd - khoảng cách từ mặt đất đến điểm thấp nhất của dây trung tính (m)

fmaxtt - độ võng cực đại của dây trung tính (m)

hk - khoảng cách chôn cột (m)

hw - khoảng cách từ điểm đặt dây trung tính đến đà (m)

H - chiều dài toàn cây cột (m)

- Lực căng dây lên cột

2.6.3 Ứng suất và khoảng vượt giới hạn của dây dẫn trong điều kiện khí hậu

khác nhau ([8, tr137])

A Ứng suất giả tưởng

- Khi bị tác động cơ giới, phần nhôm sẽ bị phá hủy trước phần thép Vì vậy

ta dùng ứng suất cho phép của nhôm là [σA]cp để tính toán Ứng suất giả tưởng của

dây phức hợp lúc θmin ký hiệu là σgtI và khi Vmax là σgtII có giá trị lần lượt là

A AC CAI gtI

E

E

Với: σCAI, σCAII - là ứng suất cơ của nhôm (N/mm2)

βAC - là hệ số dãn dài đàn hồi (mm2/N), và được xác định theo biểu thức

sau:

A Fe

AC

E.E

B Ứng suất cơ và ứng suất nhiệt

- Ứng suất trong dây phức hợp do hai thành phần là ứng suất cơ (tải trọng cơ

giới) và ứng suất nhiệt gây ra Tổng của hai ứng suất không vượt quá ứng suất cho

phép của dây: σCA+σnhA ≤ [σAC]cp

Trong đó ứng suất nhiệt xác định theo các biểu thức sau

- Ứng suất nhiệt của nhôm ở nhiệt độ cực tiểu:

Ứng suất mang dấu dương khi vật liệu bị kéo và mang dấu âm khi bị nén

C Khoảng vượt giới hạn

2

gtI 1 2

gtII 3

min tb A th

g g

24 l

Trong đó:  A = 23.10-6 0C - là hệ số dãn nở của nhôm

tb- là nhiệt độ lúc trung bình thường 250C

tb 

 min- là nhiệt độ ứng với lúc lạnh thường min 50C

max 



Sau khi tính khoảng vượt, suy ra điều kiện sau:

- Khi khoảng vượt l < lth, ứng suất lớn nhất xuất hiện lúc θmin ứng với σgtI thì:

AC

AC 2

gtI AC

2 2 1 gtI

2 max AC

2 2 1

24

l g

24

l g

AC 2

gtII AC

2 2 3 gtII

2 max AC

2 2 1

24

l g

24

l g

Từ đây tìm được fmax thông qua σmax vừa tìm được ở phương trình trên

Bảng 1.10 Đặc tính cơ lý của dây dẫn ([6, tr275])

Trong đó: g0 - trọng lượng riêng của vật liệu làm dây

σgh - ứng suất cho phép của vật liệu làm dây

E – môđun đàn hồi của vật liệu làm dây

2.6.4 Phân vùng khí hậu

- Vùng I: là vùng ven biển đồng bằng Bắc Bộ, các hải đảo……

- Vùng II: là vùng cách bờ biển Bắc Bộ từ 40 - 80 km, vùng ven biển miền

Trung và miền Nam

- Vùng III: là vùng Trung du Tây nguyên và cách bờ biển trên 80 km

- Vùng IV: là vùng núi cao, vùng xa…

2.6.5 Chọn khoảng cột

+ Khoảng cách của các cột phụ thuộc vào cấp điện áp, chiều cao cột, tiết diện

dây dẫn v.v…Thông thường ta chọn khoảng cột như sau ([8, tr148])

- Mạng cao áp: H = 150 ÷ 200 (m)

- Mạng trung áp: H = 65 ÷ 100 (m)

- Mạng hạ áp: H = 40 ÷ 50 (m)

+ Khoảng cách an toàn tối thiểu của đường dây so với mặt đất

Bảng 1.12 Một số khoảng cách an toàn tối thiểu

Đường dây

Khoảng cách an toàn tối thiểu tới mặt đất, m

2.6.6 Các loại cột

Cột điện dùng cho đường dây trên không có thể phân thành 5 loại: ([7, tr20])

a - Cột đỡ Nằm trên đường dây thẳng đi qua, là cột để đỡ dây Loại cột này

chiếm số lượng nhiều, ước chiếm 80% số cột có xà ngang

b - Cột chịu kéo Nói chung cứ 10 – 20 cột trên đường dây thẳng thì lại có

một cột chịu lực kéo Mục đích cột chịu lực kéo là khi các dây bị đứt, lực tác dụng

lên các dây bị mất cân bằng, hàng loạt cột phía không đứt sẽ bị kéo nghiêng, muốn

chống đỡ được thì phải nhờ cột chịu lực giữ lại

c - Cột cuối Là cột đứng cuối và cột đứng đầu, chỉ có một phía có kéo dây

Cột chịu lực về một phía, tất nhiên muốn cột ổn định thì cần có dây néo giữ cột

thẳng đứng

d - Cột góc Dùng ở nơi chuyển góc đi của đường dây Nó chịu hợp lực do

hai bên dây tạo ra vì thế thường cũng phải có dây néo ngược với hợp lực này

e - Cột vượt Dùng để vượt sông, hồ, qua đường lớn v.v…Do khoảng vượt

thường lớn nên cột càng cao, chịu lực càng lớn, cũng cần có dây néo

Đa số các loại cột trên thường dùng cột bêtông cốt thép Phạm vi các loại cột

được cho trong bảng 1.13 ([4, tr42])

Ghi chú: “x” - là dùng; “-” - là không dùng

Trong đó: T, LT – là cột tròn cột ly tâm; H – là cột vuông

10, 12 - chiều dài của cột (m)

- Để đáp ứng khả năng chịu lực của cột ở những vị trí khác nhau trên đường

dây người ta chế tạo 4 loại cột có khả năng chịu lực khác nhau, ký hiệu là A, B, C,

D, thông số kỹ thuật của chúng cho theo PL bảng 16

2.6.7 Chọn xà

Xà thường được chế tạo bằng thép góc chữ L Đường dây cao áp (10-35 k V)

dùng các loại xà có dạng hình tam giác cụt hoặc hình chữ nhật

+ Xà cao áp: xà cao áp thường có ký hiệu như sau:

- X1 là xà đơn 3 sứ đứng dùng để đỡ dây dẫn trên cột trung gian

- X2A là xà kép 6 sứ dùng để cố định dây dẫn ở các vị trí đầu và cuối

- X3 là xà đơn 6 sứ dùng để đỡ dây dẫn trên các cột vượt

Sứ cách điện là bộ phận quan trọng để cách điện giữa dây dẫn và bộ phận

không dẫn điện: xà ngang và cột ([4, tr24])

Sứ phải có tính năng cách điện cao, chịu điện áp của đường dây lúc làm việc

bình thường cũng như khi quá điện áp và bị sét đánh, chịu được lực kéo, chịu được

sự biến đổi của nhiệt độ v.v

Sứ có 2 loại chính:

- Sứ đứng có Udm ≤ 35 (kV)

2.7 Bù công suất phản kháng trong mạng điện phân phối với phụ tải phân bố

và tập trung ([2, tr93])

Hiện nay có rất nhiều phương pháp tính bù cho lưới điện phân phối, ở đây

chúng ta xem giải pháp thường được áp dụng để giảm tổn thất công suất và tổn thất

điện năng trong các hệ thống điện là phương pháp tính bù với tụ điện được lắp rải

trên lưới Vì như đã biết việc bù rải trên lưới mang lại nhiều hiệu quả hơn là bù tập

trung

Trước hết ta xét trường hợp đơn giản là phụ tải tập trung và phân bố đều như

hình sau

Ta có tổn thất I2R trước khi thêm tụ điện là:

ΔPls = 2(Isinφ)IcR – Ic R

như là kết quả của việc lắp đặt thêm tụ điện

Ta xét tổn thất vi phân I2R của phân đoạn vi phân dx tại vị trí x như hình 1.5

dPls = 3[I1 – (I1 – I2)x]2Rdx

Do đó tổn thất của xuất tuyến là:

Pls = 1

0 ls

dP = (I1 + I1I2 + I2 )R Trong đó: Pls - tổng tổn thất của I2R trước khi thêm tụ;

I1 – dòng phản kháng tại điểm đầu của phân đoạn;

I2 – dòng phản kháng tại điểm cuối của phân đoạn;

R - điện trở tổng của phân đoạn;

x - khoảng cách mỗi đơn vị từ điểm đầu của phân đoạn

2.7.1 Giảm tổn thất công suất nhờ lắp đặt tụ

l =1,0 pu chiều dài

dx

I 2

x

Tải phân bố đều

Hình 1.5: Xuất tuyến sơ cấp với phụ tải tập và phân bố đều, và

dạng phân bố dòng điện trước khi bù

Phương trình tổng quát cho giảm tổn thất trên từng đơn vị với n bộ tụ:

Với: c - tỉ số bù tụ tại mỗi vị trí lắp đặt, được xác định theo biểu thức sau:

c = (c kVA (lượng tụ)của tụ điện đặt/tổng phụ tải phản kháng)

xi - khoảng cách mỗi đơn vị của vị trí lắp đặt bộ tụ thứ i kể từ nguồn

1

Xi.opt - Vị trí lắp đặt tối ưu của bộ tụ thứ i trên mỗi đơn vị chiều dài

+ Tổn thất tối ưu có thể tìm được là:

3cα.opt

LS

Tỉ số bù tụ tại mỗi vị trí lắp đặt có thể tìm được bằng cách đạo hàm phương

trình trên theo c và cho bằng 0

1n2

2c



2.7.2 Giảm tổn thất điện năng nhờ lắp các tụ điện

Giảm tổn thất điện năng mỗi đơn vị trên một phân đoạn đường dây ba pha

với tổ hợp của các phụ tải phân bố đều và tập trung là:

    Tn

1

'LDFix

'LDFix21xc3

Trong đó: ΔEL - độ giảm tổn thất điện năng

T - tổng thời gian tụ điện bù ngang được cố định nối vào F’LD - hệ số tải phản kháng bằng Q/S

  '

LDF12

c1i21

n C

12

1 n nc cn nF 1

c 3

LD

2 2 2 '

1 n C C F 1

C 3

' LD 2

2 2 T T ' LD T

CHƯƠNG II

TÍNH TOÁN PHỤ TẢI

2.1 Sơ đồ mạng phân phối 22 kV trước đây của Huyện với các phụ tải

2.2 Phụ tải cần mở rộng thêm

a Phụ tải điện kinh Cống Xã

P1 = P0 * H

P1 = 0,5 * 1333 = 666,5 (kW)

8 , 0

5 , 666

Theo [9, tr332] ta chọn hệ số xét đến dự kiến phát triển về sau bằng 1,2 Vậy công suất phát triển dự kiến về sau này là:

S1 = 833,125.1,2 = 999,75 (kVA)  lấy S1 = 1000 (kVA)

b Phụ tải điện kinh 5 vụ

- Có 800 hộ dân thuần nông nên lấy P0 = 0,5 (kW/hộ)

P2 = P0 * H

P2 = 0,5 * 800 = 400 (kW)

8 , 0

c Phụ tải điện kinh Xã Di ễu

 Phụ tải điện kinh Xã Diễu được xác định theo công thức (1.22), ta có:

P3 = P0 * H

P3 = 0,5 * 534 = 267 (kW)

8 , 0

Theo [9, tr332] ta chọn hệ số xét đến dự kiến phát triển về sau bằng 1,2 Vậy công suất phát triển dự kiến về sau này là:

S3 = 333,75.1,2 = 400,5 (kVA)  lấy S3 = 400 (kVA)

S∑3kinh = 1000 + 600 + 400 = 2000 (kVA) Vậy phụ tải tổng của cả Huyện là:

S∑Huyện = 2000 + 2000 +1300 = 5300 (kVA) = 5,3 (MVA)

CHƯƠNG III

THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP

3.1 Thiết kế trạm biến áp

3.1.1 Lựa chọn máy biến áp

- Vì phụ tải của Huyện đa số thuộc loại phụ tải loại 3 nên chỉ thích hợp với

trạm một máy mà thôi

- Công suất máy biến áp của trạm một máy được chọn theo biểu thức sau:

Sđm.B ≥ 5,3 (MVA) Tra bảng 1.7 của [6, tr33], ta chọn máy biến áp trung gian do Công ty thiết

bị Điện Đông Anh chế tạo có các thông số kỹ thuật sau:

- Kiểu trạm bệt rất tiện lợi cho điều kiện nông thôn, ở đây quỹ đất đai không

hạn hẹp lắm, lại rất an toàn cho người và gia xúc, chính vì thế hiện nay các trạm

nông thôn hầu hết dùng các trạm bệt

- Vị trí đặt trạm ở đầu Huyện nằm trên trục giao thông chính Vì ở đây là

điểm gần đường dây 35 kV từ Chung Sư - Rạch Sỏi đến, với lại đất đai ở đây không

phải là đất của người dân và rất rộng, trạm gần với nơi có phụ tải tập trung cao

3.1.3 Phương án cung cấp điện

Sơ đồ nối điện dùng sơ đồ một hệ thống thanh góp, vì vận hành, sửa chữa dễ

dàng, chi phí xây dựng trạm ít tốn kém hơn sơ đồ hai thanh góp rất thích hợp với

khu vực nông thôn

- Ta có sơ đồ nguyên lý trạm biến áp như hình 3.1:

3.1.4 Tính toán ngắn mạch trong trạm biến áp

Hình 3.2: Sơ đồ nguyên lý và sơ đồ thay thế tính ngắn

mạch trung áp cho trạm biến áp

Hình 3.1: Sơ đồ nguyên lý trạm biến áp

Phát tuyến chính bên lộ giao thông Pháttuyến chính bên sông

+ Hệ thống từ Chung Sư dùng máy cắt điện loại BBY – 35 (kV), Iđm = 2000

(A), Icắtđm = 40 (kA), tMC = 0,07 (s) theo công thức (1.52) và bảng 1.3, ta có:

 

557,040

*35

*3

35

*05,1X

2

0234 , 0 35

* 40

* 3

100 557

, 0

* 36 , 0

● Máy biến áp: được tính theo bảng 1.3, ta có:

6,5

*100

100

*7

37

* 3

56,1I

624,2I

*3

5600U

*3

SI

Từ đây tra bảng 5.19 của [6, tr312], ta chọn máy cắt do Siemens chế tạo loại

8BJ50 cách điện bằng không khí có các thông số kỹ thuật sau:

- Điện áp định mức: UđmMC = 36 (kV) ≥ UHT = 35 (kV)

- Dòng cắt ngắn mạch định mức:Icđm = 40 (kA) ≥ 2,594 (kA)

- Dòng ổn định lực điện động: Ilđđ = 25 (kA) ≥ 6,6 (kA)

- Ổn định nhiệt không cần kiểm tra vì: IđmMC = 2500 (A) > 1000 (A)

- Thời gian cắt ngắn mạch t = 1-3 (s)

2 Chọn dao cách ly

Từ đây tra PL bảng 2, ta chọn dao cách ly do Công ty Thiết bị Đông Anh chế

tạo loại DN 35/1000 có các thông số kỹ thuật sau:

- Điện áp định mức: UđmDCL = 35 (kV) ≥ UHT = 35 (kV)

- Dòng điện định mức: IđmDCL = 1000 (A) ≥ Icb = 115,5 (A)

- Dòng ổn định lực điện động: Ilđđ = 31 (kA) ≥ ixk = 6,6 (kA)

- Ổn định nhiệt không cần kiểm tra vì: IđmDCL = 1000 (A)  1000 (A)

3 Chọn dây dẫn cho cấp 35 kV

Ta dùng luôn dây AC - 120 phía cao áp

+ Kiểm tra điều kiện

- Theo điều kiện vầng quang:

Uvq UHT

Ta có:

r

alg

*r

*m

*84

96,0

300lg

*96,0

*85,0

010

*35

6,0

*36,08,0

*27,0

Tra PL bảng 6, ta chọn thanh góp đồng 50 x 5, tiết diện của một thanh góp

bằng 250 mm2, Icp = 860 (A), mỗi pha một thanh

+ Kiểm tra các điều kiện

- Điều kiện phát nóng lâu dài: k1.k2.Icp ≥ Icbmax

Thanh đặt nằm đứng có k1 = 1

Nhiệt độ môi trường là 250C có k2 = 1 (theo bảng 1.8)

H

l

1.1

5,115k

k

I

2 1

max

- Điều kiện ổn định nhiệt:

- Điều kiện ổn định lực điện động:

Đặt ba thanh góp ba pha cách nhau a = 300 cm, khoảng cách giữa các sứ của

* a

l

* 10 76 , 1

2410

300

*8,010

l

*F

2



3 , 114 21 , 0

24 W

M

- Vậy các điều kiện kiểm tra đã thoả

5 Chọn sứ đỡ cách điện cho thanh góp

Ta có: l = 300 cm; a = 300 cm

- Lực điện động tác động lên thanh góp cấp 35 kV khi ngắn mạch:

 6 , 6 0 , 8

* 300

300

* 10 76 , 1

H'



96,08,0.2,1

Vậy Fcp = 0,6.Fph ≥ 0,96 (kG)

6 , 1 6 , 0

96 , 0

- Vậy tra PL bảng 12, ta chọn sứ đỡ của Liên Xô (cũ) loại 0ШH-35-1000, có

các thông số kỹ thuật sau:

● Dòng điện bình thường qua máy cắt

97,14622

*3

5600U

*3

SI

Từ đây tra bảng 2.42 của [6, tr312], ta chọn máy cắt hộp bộ do Siemens chế

tạo loại 8BJ50 cách điện bằng không khí có các thông số sau:

- Điện áp định mức: UđmMC = 24 (kV) ≥ ULD = 22 (kV)

- Dòng ổn định lực điện động: Ilđđ = 25 (kA) ≥ 3,61 (kA)

- Ổn định nhiệt không cần kiểm tra vì: IđmMC = 2500 (A) 1000 (A)

- Thời gian cắt ngắn mạch t = 1-3 (s)

2 Chọn thanh góp

Tra PL bảng 6, ta chọn thanh góp đồng 40 x 5, tiết diện của một thanh góp

bằng 200 mm2, Icp = 700 (A), mỗi pha một thanh

+ Kiểm tra các điều kiện

- Điều kiện phát nóng lâu dài: k1.k2.Icp ≥ Icbmax

Thanh đặt nằm đứng có k1 = 1

Nhiệt độ môi trường là 250C có k2 = 1 (theo bảng 1.8)

1.1

7,183k

k

I

2 1

max

- Điều kiện ổn định nhiệt:

- Điều kiện ổn định lực điện động

Đặt ba thanh góp ba pha cách nhau a = 60 cm, khoảng cách giữa các sứ của

một pha l = 150 cm, như hình 3.3

3 , 61 0 , 6

* 60

150

* 10 76 , 1 i

* a

l

* 10 76 , 1

910

150

*6,010

l

*F

Mônmen chống uốn của thanh 40 x 5 đặt đứng, tra PL bảng 5 ta có:

166 , 0 6

5

* 40 W

2



2 , 54 166 , 0

9 W

M

- Vậy các điều kiện kiểm tra đã thoả

3 Chọn dây dẫn từ máy biến áp đến thanh góp 22 kV

Chọn cáp đồng 3 lõi, cách điện bằng XLPE, vỏ PVC, do hãng Furukawa chế

tạo, tiết diện 1 lõi 95 mm2, dòng điện cho phép (ở nhiệt độ ngoài trời là 250C) Icp =

290 (A) (PL 23 của [4, tr204])

+ Kiểm tra các điều kiện

- Điều kiện phát nóng bình thường: Icp.K1.K2 ≥Ibt

Với nhiệt độ môi trường xung quanh trạm là 250C thì K1 = 1, và cáp đi riêng

- Vì khoảng cách dây dùng trong trạm quá ngắn nên không cần kiểm tra các

điều kiện còn lại

Công tơ hữu công

Công tơ vô vông

1

5

5

10 2,5 2,5

- IđmBI = 6000 (A) > 183,63 (A)

- Vì các công tơ có cấp chính xác là 0,5, nên BI

cũng chọn cấp chính xác là 0,5 và có Z2đmBI = 1,2 ()

- Đặt BI trên cả 3 pha, BI được đấu thành hình sao

+ Kiểm tra BI theo các điều kiện đã chọn

Hình 3.6: Sơ đồ nối chữ V/V

C

016 , 0 60

1 6000

100

7,1356000

*016,0

*

- Điều kiện ổn định nhiệt không cần kiểm tra vì: IđmBI = 6000 (A) > 1000 (A)

- Điều kiện phụ tải thứ cấp:

Z2 = r dc + rdd Z2đmBI = 1,2 ()

2 tcdm

max dc

40

* 0188 , 0

5 Chọn máy biến áp đo lường BU

Tra PL bảng 4, ta chọn BU kiểu HOM - 35 có các thông số kỹ thuật sau:

- Phụ tải nối vào BU cho ở bảng sau

Công tơ hữu công

Công tơ vô vông

7,2 1,8 1,8 8,3

- 0,66 0,66

- 1,8 1,8 8,3 6,5 0,66 0,66

Phụ tải biến điện áp của AB và BC:

7,2024,342,20

1,1924,372,19

   

U

l I I F F

l I I

100

1,19

40 0188 , 0 2 , 0 34 , 0

- Vậy chọn dây có tiết diện là 2,5 mm2

6 Chọn chống sét van

Tra bảng 1.56 của [6, tr382], ta dùng một loại chống sét van cho cả 2 cấp

điện áp là 35 kV và 22 kV Do Liên Xô chế tạo có các thông số kỹ thuật sau:

150

* 10 76 , 1

H'



678,013,1.6,0

Vậy Fcp = 0,6.Fph ≥ 0,678 (kG)

13 , 1 6 , 0

678 , 0

- Vậy tra PL bảng 12, ta chọn sứ đỡ của Liên Xô (cũ) loại 0ШH-35-1000 có

các thông số kỹ thuật sau:

- Điện áp định mức: Uđms = 35 (kV)

- Phụ tải phá hoại: Fph = 1000 (kG)

- Chiều cao: H = 15 (cm)