Đồ án -...

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 thị, 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 truyền 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 đến 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%)



• 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 lợi, 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 hết 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, tổn thất còn cao như hiện nay.



• 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.



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,

thời 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 dẫn 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.



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

biến 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



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 vấn 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 .........................................................................................................................



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 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...

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 điểm 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 biến đổi năng lượng trong nhà máy nhiệt điện xảy ra như sau:



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 nhiệt 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.

Miền 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:



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

phải 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 phải 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.



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 cứu 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 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.

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:



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.



CHƯƠNG 2

XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI ĐIỆN

I. CÁC KHÁI NIỆM, HỆ SỐ, ĐẠI LƯỢNG TRONG TÍNH TOÁN.

1. Công suất định mức Pđm:

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:

Pđ = dc

dmPη

Trong đó:

Pđ- công suất đặt của động cơ, KW;

Pđm- công suất định mức của động cơ, KW

ηđc- 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:

PĐ ≈ PĐM

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 = PĐM dmε

• Đối với biến áp hàn:

P’ĐM = PĐM COSϕdmε

Trong đó:

P’đ: công suất định mức đã quy đổi về chế độ dài hạn, Pđm Sđm, cosϕđm;



εđm- các tham số định mức đã cho trong lý lịch máy.

2. Phụ tải trung bình Ptb

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:

Pbt = tPΔ ; Qtb =

tQΔ

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:

Ptb = ∑=

n

iip

1

; Ptb = ∑=

n

iiq

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 Pmax

Phụ tải cực đại được chia ra làm 2 nhóm

a) Phụ tải cực đại Pmax 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 tải đỉnh nhọn Pđn - là phụ tải cực đại xuất hiện trong khoảng thời gian

từ 1 đến 2s.



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 Ptt

Phụ tải tính toán là một số liệu rất cơ bản dùng để thiết kế cung cấp điện.

Phụ tải tính toán Ptt 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 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 và các phụ tải khác được nêu trong bất

đẳng thức sau:

PTB ≤ PTT ≤ PMAX

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 P30.



Bảng 3-1. Hằng số thời gian phát nóng Tph của một số loại dây dẫn.

Loại dây Tiết diện, mm2

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 ksd

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:

ksd = dm

tb

PP

• Đối với một nhóm thiết bị:

ksd = dm

tb

PP = ∑

=

n

itbip

1

/∑=

n

idmip

1

Hệ số sử dụng nói lên mức độ sử dụng có thể được tính:

KSD = )...(

...

21

21

ndm

nntt

tttptptptp

++++

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 kpt

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:



KPT= PT.TẾ/PĐM = PTB/PĐM

7. Hệ số cực đại kmax

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

khoảng thời gian đang xét:

kmax = tb

tt

PP

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 nhq, và ksd và các yếu tố khác đặc

trưng cho chế độ làm việc của các thiết bị điện trong nhóm.

Công thức để tính kmax rất phức tạp, trong thực tế người ta tính kmax theo

đường cong kmax = f (ksd, nhq). Hệ số kmax thường được tính cho phụ tải tác

dụng.

8. Hệ số nhu cầu knc

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

knc = dn

tb

dn

tt

dn

tt

PP

PP

PP .= = kmax.ksd

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 nhq

nhq 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 nhq như sau:

nhq = 2

1⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛∑−

n

idmiP / ∑

=

n

idmP

1

2)( (3 - 12)



Khi số thiết bị dùng điện trong nhóm n > 5 tính nhq theo (3-12) khá nhiều

phiền phức, vì vậy trong thực tế người ta tìm nhq theo bảng hoặc đường con

cho trước. Trình tự như sau:

Trước hết tính:

n* = nn1 ; p* =

pp1

n- số thiết bị trong nhóm;

n1 - số thiết bị có công suất nhỏ hơn một nửa công suất của các thiết bị có

công suất lớn nhất.

P và P1 - tổng công suất ứng với n và n1 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 giảm 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, thường 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.



1. Xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt Pđ và hệ số nhu cầu knc

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

Ptt = Knc. Pđ

Qtt = Ptt. tgϕ

Trong đó:

Knc: 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.

PCS = P0. S

P0 - suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích (W/m2)

S- diện tích cần chiếu sáng, ở đây là diện tích phân xưởng (m2).

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 Qcs = 0, khi đó:

Qcs = Pcs.tgϕ

c) Phụ tải tính toán toàn phần của mỗi phân xưởng

Stt = 22 )()( csttcstt QQPP +++

d) Phụ tải tính toán nhà máy



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.

Pttnm = Kđt ∑ =n

ttpxiQ1

Ktđ ∑ +n

csitti QQ1

)(

Sttnm = ttnmttnm QP 22 +

cosϕnm = ttnm

ttnm

SP

Kđt - Hệ số đồng thời, xét khả năng phụ tải các phân xưởng không đồng thời

cực đại, có thể lấy:

Kđt = 0.9 ÷ 0.95 khi số phân xưởng n = 2 ÷ 4

Kđt = 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 Ptb và kmax

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 Ptt của từng thiết bị và từng nhóm thiết bị trong phân xưởng.

Với một thiết bị:

Ptt = Pđm

Với nhóm thiết bị n ≤ 3

PTT = ∑=

n

idmP

1

Với n ≥ 4 phụ tải tính toán của nhóm thiết bị xác định theo công thức:

Ptt = kmax. ksd. ∑n

dmP1



Trong đó:

Ksd - Hệ số sử dụng của nhóm thiết bị, tra sổ tay.

Kmax - hệ số cực đại, tra theo ksd và nhq;

Trình tự xác định số thiết bị dùng điện nnq như sau:

• Xác định n1 - số thiết bị công suất lớn hơn hay bằng một nửa công suất

của thiết bị có công suất lớn hơn.

• Xác định P1 - công suất của n1 thiết bị trên.

P1 = ∑1

1

n

dmiP

• Xác định

n* = ;1

nn P* = ;1

∑PP

Trong đó:

N - tổng số thiết bị trong nhóm

PΣ - tổng công suất của nhóm.

PΣ = ∑1

1

n

dmiP

• T ừ n*, P* tra bảng được nhq* [PL-3]

• Xác định nhq theo công thức:

nhq = n. nhq*

Bảng tra Kmax chỉ bắt đầu từ nhq = 4 [PL - 4.TL ], khi nhq < 4 phụ tải tính toán

được xác định theo công thức:

PTT = ∑1

1

n

dmidmi PP

Kti - hệ số tải. Nếu không biết chính xác, có thể lấy trị số gần đúng như sau:

Kt = 0.9 với thiết bị làm việc ở chế độ dài hạn;

Kt = 0.75 với thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại;



PHỤ TẢI TÍNH TOÁN TOÀN PHÂN XƯỞNG VỚI N NHÓM

Ptt = kđt∑n

ttiP1

Qttpx = kđt ∑n

ttiP1

Sttpx = 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:

Ptt = max

0¦T

WM

Trong đó:

M - số đơn vị sản phẩm được sản xuất ra trong 1 năm (sản lượng);

w0 - suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm, kWh/đơn vị sản

phẩm.

TMAX - 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:

Ptt = p0. F

Trong đó:

P0 - suất phụ tải trên 1m2 diện tích sản xuất, kW/m2

F - diện tích sản xuất, m2



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 6000m3/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(m3/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 = 667.136006000

= (m3/s)

Công suất hữu ích Pi để đưa một lượng nước Q lên độ cao H là:

Pi = 102

.. HQγ (2 - 1)

Trong đó:

γ - Trọng lượng riêng của nước (kg/m3)

H - độ chênh lệch mức nước; H = 10 (m)

Công suất hữu ích là:



Pi = 102

10.66,1.1000 = 162.75 (kW)

Công suất trục bơm P:

P = b

iPη

(Theo công thức 3 - 1. TL1)

P = 06,18787,075.162

= (2-2)

Với hiệu suất bơm ηb = 0.87

Công suất động cơ kéo bơm Pđc

Pđc = K. td

Pη

Trong đó:

ηtd - Hiệu suất bộ truyền. Vì động cơ nối trực tiếp nên ηtd = 1

K - hệ số dự phòng (K = 1,15 ÷ 1,25)

Vậy: Pđc = 1,25. 1

06,187 = 233,83 (KW) (2-3)

Ứng với lưu lượng nước là 1000m3/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 m3 > 6000m3

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:

Pc = 8. 33 = 264 (kW)

Công suất điện của máy bơm:

Sđc = ϕη cos.b

cP (2 -4)

Với: Hệ số công suất của máy bơm cosϕ = 0,85

Hiệu suất của máy bơm: η = 0,87



Ta có:

Sđc = 37585,0.87,0

264= (kVA) (2-5)

Công suất chiếu sáng cho trạm bơm và hệ thống cấp nước của nhà máy:

Pcs = p0 . S

Trong đó:

p0 - Suất phụ tải chiếu sáng trên 1m2 diện tích sử dụng.

P0 = 12 (W/m2) (PL2 - TL2)

S - Diện tích cần được chiếu sáng (m2) : S = 30 (m2)

Ta có:

Pcs = 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

PP

Chọn công suất bóng: P0 = 100W

Vậy: n = 6,3100360

=

Ta lấy số đèn sợi đốt là: 4 bóng.

Phụ tải phản kháng chiếu sáng của trạm bơm là:

Qcs = Pcs. tgϕ = 0,36.0 = 0 (kVAR) (2-7)

Công suất chiếu sáng toàn phần của trạm cấp nước:

Scs = 22cscs QP + (kVA)

Suy ra:

Scs = 22 036,0 + = 0,36 (kVA) (2-8)

Công suất tính toán tác dụng của trạm cấp nước:

Ptt = Pđc + Pcs = Sđc . cosϕ + Pcs (kW)



Suy ra:

Ptt = 357.0,85 + 0,36 = 303,81 (kW) (2-9)

Phụ tải tính toán phản kháng của trạm cấp nước:

Qtt = Qđc = Sđc. sinϕ (kVAR)

Với: cos = 0,85 => sinϕ = 0,526

Vậy: Qtt = 357. 0,526 = 187,78 (kVAR) (2-10)

Tổng công suất điện cần cung cấp cho trạm bơm là:

Stt = (kVA)

Ta có:

Stt = 22 78,18781,303 + = 357,16 (kVA) (2-11)

II. CHỌN VỊ TRÍ VÀ DUNG LƯỢNG MÁY BIẾN ÁP CHO TRẠM CẤP NƯỚC CỦA

NHÀ MÁY:

Dựa trên những nguyên tắc kỹ thuật khi thiết kế hệ thống cung cấp điện cho

Xí nghiệp ta xác định dung lượng trạm biến áp cho trạm cấp nước của nhà máy

xi măng.

Trong một nhà máy không nên đặt quá nhiều trạm biến áp. Số lượng máy

biến áp phụ thuộc chất lượng phụ tải, yêu cầu cao về độ tin cậy cung cấp điện.

Trong một trạm biến áp không nên đặt quá hai máy biến áp để giảm diện tích

xây dựng trạm. Nếu một trạm biến áp dùng hai máy biến áp thì công suất của

mỗi máy không vượt quá 1000 KVA, ngoài ra trên đường dây dài còn phải đảm

bảo về tiêu chuẩn kinh tế và kỹ thuật, ứng với điện áp 0.4kV lớn nhất chỉ bằng

200m.

CHỌN CÔNG SUẤT MÁY BIẾN ÁP THEO ĐIỀU KIỆN

• Trạm 1 máy biến áp: SđmB ≥ Stt

• Trạm n máy biến áp: nSđmB ≥ Stt Trong đó:

SđmB - Công suất máy biến áp đã hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường (kVA)

Stt - Công suất tính toán mà trạm cần truyền (kVA).



Điều kiện kiểm tra:

• Trường hợp sự số một máy biến áp trong trạm nhiều máy biến áp:

(n-1). kqt.SđmB ≥ Ssc

• Scs: Phụ tải mà trạm cần truyền khi có sự cố (kVA)

• kqt: Hệ số quá tải máy biến áp cần truyền khi có sự cố. Với điều kiện hệ

số quá tải cho phép trong 5 ngày đêm, mỗi ngày đêm quá tải không quá 6

tiếng đồng hồ. Ta có thể lấy kqt = 1,4.

III. VẠCH SƠ ĐỒ CẤP ĐIỆN VÀ CHỌN CÁC PHẦN TỬ CỦA HỆ THỐNG

CẤP ĐIỆN

1. Sơ đồ cấp điện:

Sau khi xác định được vị trí, dung lượng của trạm biến áp, ta xác định được

sơ đồ nối dây của trạm. Sơ đồ nối dây phải đảm bảo an toàn, độ tin cậy cung

cấp điện cao, dễ thực hiện các biện pháp bảo vệ và tự động hóa, dễ vận hành và

bảo quản, đơn giản khi làm việc cũng như khi tiến hành thi công xây dựng

trạm.

Phương án cung cấp điện cho trạm cấp nước:

• Để cung cấp điện cho trạm cấp nước của nhà máy xi măng, ta đặt một

trạm biến áp hạ áp nhận điện từ trạm biến áp trung gian 110/6 KV, cách

trạm biến áp của trạm cấp nước 1900m, bằng 100m cáp ngầm và 1800m

cáp đường dây trên không. Trạm đặt hai máy biến áp, phía cao áp đặt

máy cắt phụ tải, chống sét van, phía hạ áp đặt tủ phân phối trong tủ đặt

hai áptomát nhánh cấp điện cho 8 động cơ và một áptomát cấp điện cho

chiếu sáng.

Sơ đồ b nguyên lý trạm biến áp của trạm cấp nước (hình 3 -1)

2. Lựa chọn các phần tử của hệ thống điện:

Dùng máy cắt để làm thiết bị đóng cắt cho phía cao áp của trạm biến áp.



Ưu điểm: Máy cắt có thể cắt được dòng phụ tải, do đó an toàn cho người vận

hành.

Nhược điểm: Vốn đầu tư cho máy cắt khá cao, với một trạm nhỏ (vài trăm

kVA) thì người ta ít dùng máy cắt.

• Dùng máy cắt phụ tải kết hợp với cầu trì để thay thế cho máy cắt.

Ưu điểm: Rẻ tiền, cắt được dòng phụ tải, an toàn cho người vận hành. Chính

vì vậy mà người ta hay dùng loại máy cắt này để thiết kế, lắp đặt cho các trạm

biến áp vừa và nhỏ.

• Dùng dao cách ly và cầu trì để làm thiết bị đóng cắt và bảo vệ cho phía

cao áp.

Ưu điểm: Sơ đồ đơn giản, vốn đầu tư ít vì dao cách ly tương đối rẻ hơn các

loại máy khác.

Nhược điểm: Dao cách ly không đóng, cắt dòng phụ tải được. Do đó không

an toàn cho người vận hành.

• Dùng cầu trì tự rơi để thay thế cho các loại thiết bị đóng cắt trên có ưu

điểm như máy cắt phụ tải kết hợp với cầu trì, nhưng thường người ta chỉ

dùng cho các trạm nhỏ và các trạm vừa còn các trạm lớn thì ít dùng.

Từ các ưu điểm và nhược điểm của các thiết bị điện như trên ta thấy trạm

biến áp đặt hai máy có dung lượng mỗi máy là 200 kVA, nên ta dùng cầu trì tự

rơi để đóng cắt và bảo vệ cho sơ đồ mạng cao áp của trạm biến áp là thích hợp.

• Chọn máy biến áp do Việt Nam chế tạo, không phải qua hiệu chỉnh

nhiệt độ. Với công suất Stt = 357,16 (kVA) nên ta chọn trạm biến áp hai

máy biến áp do hãng ABB chế tạo với công suất mỗi máy là SBA = 200

(kVA)

Thông số kỹ thuật của MBA (PL2.2-TL1)

Thông số kỹ thuật BA - 200 - 6, 3/0,4 KV

Điện áp P0W PNW UN,% Kích thước, mm dài - rộng - cao Trọng



KV lượng kg

6,3/0,4 200 1250 4 860-705-1325 510

Chọn vị trí đặt trạm biến áp:

Vị trí đặt trạm biến áp không vượt quá 100m và cách nguồn cấp chính

1900m, được lấy từ trạm biến áp trung tâm 110/6KV, trạm biến áp được đặt

trong địa phận của nhà máy.

Chọn trạm biến áp kiểu kín (xây, trong nhà) (H5. 16 - TL2) đặt hai trạm biến

áp. Trạm được bố trí thành bốn phòng: hai phòng đặt máy biến áp, một phòng

cao áp đặt thiết bị cao áp, một phòng hạ áp đặt các thiết bị hạ áp. Các thiết bị

điện đều được đặt trong tủ có vỏ che chắn an toàn. Trạm kiểu kín có nhiều ưu

điểm như: độ an toàn cao, tránh được rủi ro do thiên tai...., dễ vận hành, kiểm

tra, bảo dưỡng.

• Chọn tiết diện dây dẫn từ BATT về trạm biến áp của trạm bơm:

Itt = IđmB = 5,386.3

200.2= A

Với dòng tính toán và khoảng cách tải điện ngắn (1900m) ta chọn tiết diện

dây dẫn theo điều kiện kinh tế (tức mật độ dòng điện Jkt).

Fkt = 5,381

5,38==

tt

tt

Jl (mm2)

Với Tmax = 6000h, tra bảng 2.10 - TL2 ta có Jkt = 1 A/mm2

Vậy lấy tiết diện đường dây cao áp là 35mm2, chọn AC-35.

Không phải kiểm tra lại điều kiện ΔUcp.



Chọn dây dẫn là một khâu quan trọng trong việc thiết kế cung cấp điện.

Chọn dây dẫn căn cứ vào các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật.

Đường dây dẫn điện từ trạm biến áp trung tâm về trạm biến áp của trạm cấp

nước dài 1900m, trong đó có 10cm cáp ngầm 1800m đường dây trên không,



dây nhômlõi thép lọ đơn. Vì đường dây 6 KV cấp điện cho trạm biến áp của

trạm cấp nước ngắn nên chọn tiết diện dây dẫn theo mật độ dòng điện kinh tế.

Ta chọn thời gian sử dụng Tmax = 6000h.

1. Mạng cao áp tải điện trên không dài 1800m:

Với giá trị Tmax = 6000h dây nhôm lõi thép AC. Tra bảng 2.10 - TL2 ta có giá

trị dòng điện kinh tế, Jkt = 1A/mm2.

Dòng điện lớn nhất mà dây dẫn phải chịu:

Imax = Itt = 5,386.32.200

.3==

dm

tt

US (A)

Chọn dây nhôm lõi thép có tiết diện như sau:

Fkt ≥ 5,381

5,38max ==ktJ

I (mm2)

Chọn dây dẫn AC - 35 (PLV3 - TL2) có các thông số kỹ thuật như sau:

Bảng 3-4: Thông số kỹ thuật AC-35

Tiết diện

định mức

của dây

dẫn (mm

Tiết diện tính toán

dây dẫn (mm2)

Đường kính tính

toán (mm) Điện trở khi

nhiệt độ 200

(Ω/km)

Khối lượng

tính toán

của dây dẫn

kg/km

Phần nhôm dẫn

diện của dây dẫn

Lõi

thép

Dây

dẫn

Lói

thép

35 36,9 6,2 8,4 2,8 0,85 150

Dòng điện cho phép khi đặt ngoài trời của dây nhôm lõi thép AC - 35:

I cho phép => Icp = 170 A (PLVI.1-TL2)

Kiểm tra lại dây dẫn đã chọn theo điều kiện cho phép. Để đảm bảo cho đường

dây vận hành bình thường, theo TL1 ta có:”

ΔU = dmUQXPR + ≤ ΔUcp (V)

Trong đó:



• P, Q: công suất tác dụng, công suất phản kháng trên đường dây (kW,

kVAR)>

• R, X: điện trở, điện kháng của dây dẫn (Ω)

+Uđm: điện áp định mức của đường dây (kV)

Với dây dẫn AC - 35, chọn khoảng cách trung bình hình học Dtb = 1m, đường

kính dây dẫn là 8,4m (bảng 3-4), theo cách tính nội suy ra tính được điện kháng

đường dây trên không:

d = 8mm => x0 = 386.10-3 Ω/km.

d = 9mm => x0 = 379.10-3 Ω/km.

Theo công thức nội suy: với d = 8,4mm.

x0 = 310.)84,8).(89386379(386 −

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡ −

−−

+ = 0,383 Ω/km.

Vậy AC - 35 có: r0 = 0,85 Ω/km

x0 = 0,383 Ω/km

Chiều dài đường dây trên không: l = 1800m = 1,8 (km)

Điện trở của dây:

R = r0.l = 0,85. 1,8 = 1,53 (Ω)

Điện kháng của dây:

X = x0.l = 0,383. 1,8 = 0,689 (Ω)

Chỉ tiêu chất lượng điện áp nguồn cho phép sai số không quá ± 5%, với phụ

tải có yêu cầu chất lượng điện áp ổn định thì cho phép sai số không quá ±2,5%.

Với phụ tải của trạm cấp nước của nhà máy xi măng, yêu cầu chất lượng điện

áp không vượt quá 5%.

Tổn thất điện áp cho phép của trạm cấp nước:

ΔUcp = 5%. Uđm = 5%. 6.103 = 300 (V)

Tổn thất điện áp:



ΔU% = 5%. 6.103 = 300V

Tổn thất điện áp trên đường dây được tính theo công thức 4 - 4. TL1:

Công suất tiêu thụ: P = S. cosϕ;

Trong đó:

P - là công suất tiêu thụ

S- là dung lượng MBA

cosϕ là góc lệch của dòng điện và điện áp

⇒ cosϕ = SP

Thường cosϕ = 0,85 => 0,8

Nếu cosϕ = 1 là công suất lớn nhất trong mạch điện tiêu thụ.

Với Ptt = Stt. cosϕ = 400 . 0,85 = 340 (kW)

Qtt = Ptt. tgϕ = 340 . 0,62 = 210,8 (KVAR)

(cosϕ = 0,85 => tgϕ = 0,62)

=> ΔU = 1116

689,0.8,21053,1.340=

+ (V)

So sánh ta thấy: ΔU = 111 (V) < ΔUcp = 300 (V)

Nhận xét: Khi làm việc bình thường tổn thất điện áp trên đường dây nhỏ hơn

tổn thất cho phép, suy ra tiết diện dây dẫn đã chọn thỏa mãn yêu cầu kỹ thuật .

2. Mạng cáp ngầm:

Với Tmax = 6000h, chọn cáp đồng (B2.10-TL2), có trị số mật độ dòng

điện kinh tế Jkt = 2,7 A/mm2.

Dòng điện lớn nhất mà dây dẫn phải chịu là:

Imax = Itt = 5,386.3

400.3

==dm

tt

US (A)

Chọn cáp đồng với tiết diện:

Fkt ≥ 26,147,25,38max ==

ktJI (mm2)

Chọn cáp đồng 3 lõi (PLV. 16 - TL2)



Fđm1 lõi = 16mm2 cách điện XLPE, đai thép; vỏ PVC do hãng FURAKAWA

chế tạo, các thông số cho:

Bảng 3 -5: Cáp đồng 3 lõi 6-10 KV cách điện XLPE.

Fđm (1 lõi) mm2 Hình dạng Icp r0 X0

16 Vặn xoắn 105 1,47 0,17

Do cáp đồng chọn quá cấp nên không cần kiểm tra lại ΔU và Icp.

VI. TÍNH TỔN THẤT CÔNG SUẤT TRÊN ĐƯỜNG DÂY VÀ TỔN THẤT CÔNG

SUẤT TRONG MÁY BIẾN ÁP CỦA TRẠM CẤP NƯỚC:

1. Tổn thất công suất trên đường dây

a- Tổn thất công suất tác dụng trên đường dây xác định theo công thức:

ΔPđd = 32

2

10.. −RUS

dm

(kW)

Trong đó:

R: điện trở dây dẫn (Ω)

Uđd: điện áp định mức của đường dây (kV).

S: công suất trên đường dây.

Tổn thất công suất phản kháng trên đường dây (công thức 4.2 - TL1) :

THIẾT BỊ ĐIỆN ĐÀO TẠO: ΔQĐD = XQS

dm

.¦ 2

2

.10-3

Trong đó:

X: điện kháng của dây dẫn (Ω)

Uđd: điện áp định mức của đường dây (KV)

S: công suất trên đường dây.



Đường dây điện từ trạm biến áp trung tâm 110/6 kV về trạm biên áp của

trạm cấp nước, với đường dây AC-35 có khoảng cách trung bình hình học

Dtb = 1,5 m, tra bảng và tính được điện trở điện kháng ở phần V. 1 là:

R = 1,53 (Ω) ; X = 0,689 (Ω)

Tổn thất tác dụng trên đường dây là:

ΔPđd = 3102

2

.53,1.6¦

400 − = 6,8 (kW)

TỔN THẤT CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG TRÊN ĐƯỜNG DÂY

ΔQdd = 32

2

10.689,0.6¦

400 −

dm

= 3,062 (kVAR)

Tổn thất công suất toàn phần trên đường dây

ΔSđd = 22dd QP ∂∂ Δ+Δ

=> ΔScs = 22 062,38,6 + = 7,46 (kVA)

b. Với cáp ngầm tiết diện 16mm2, chiều dài 100m:

Ta có: R = r0. l = 1,47. 0,1 = 0,147 (Ω)

• Tổn thất công suất tác dụng trên cáp là:

ΔPcap = 32

2310

2

2

10.1,0.47,1.6¦

400..¦

−−

∂

=RUS

m

= 0,653 (kW)

Ta có: X = 0,17. 0,1 = 0,017 (Ω)

• Tổn thất công suất phản kháng trên cáp:

ΔQcap = 32

2310

2

2

10.017,0.6¦

400..¦

−−

∂

=XUS

m

= 0,076 (kVAR)

• Tổn thất công suất trên cả đường dây:

ΔP = ΔP∂d + ΔPcap = 6,8 + 0,653 = 7,453 (kW)

• Tổn thất công suất phản kháng trên cả đường dây:

ΔQ = ΔQ∂d + ΔQcap = 3,062 + 0,076 = 3,138 (kVAR)



• Tổn thất công suất toàn phần trên cả đường dây:

ΔS = 2222 138,3453,7 +=Δ+Δ QP = 8,08 (kVA)

2. Tổn thất công suất trong máy biến áp:

Tổn thất công suấ trong máy biến áp bao gồm tổn thất không tải (tổn thất sắt)

và tổn thất có tải (tổn thất đồng).

• Thép từ Silic và đồng Cu.

Tổn thất công suất tác dụng trong máy biến áp:

ΔPB = ΔP0 + ΔPN. ( 2)m

pt

SS

∂

(KW)

Trong đó:

ΔP0: Tổn thất công suất tác dụng của máy biến áp (KV)

ΔPN: Tổn thất công suất phản kháng của máy biến áp (KV)

Spt: Phụ tải toàn phần (thường lấy bằng phụ tải tính toán Stt) (KVA)

Sđm: Dung lượng định mức của máy biến áp (KVA)

Tổn thất công suất phản kháng trong máy biến áp:

ΔQB = ΔQ0 + ΔQN. ( 2)m

pt

SS

∂

(kVAR)

Trong đó:

ΔQ0: Tổn thất công suất phản kháng không tải của máy biến áp (kVAR)

ΔQN: Tổn thất công suất phản kháng của máy biến áp (KV)

Các công thức ΔQ0, ΔQN không cho sẵn trong lý lịch máy nhưng được tính

theo công thức:

ΔQ0 = 100

%. mSi ∂ (kVAR)

ΔQN = 100%. mN SU ∂ (kVAR)

Trong đó:



i%: Giá trị tương đối của dòng điện không tải

UN%: Giá trị tương đối của điện áp ngắn mạch.

Với Sđm ≤ 1000 kVA thì i% = 5÷ 7 và UN% = 5,5

Trong trường hợp này ta chọn i% = 6; UN% = 5,5.

Dựa vào bảng 4 - 1 (IV), ta tính được:

• Tổn thất công suất tác dụng trong máy biến áp trạm cấp nước của nhà máy:

ΔPB = 0,53 + 3,45 ( 2)200.2

400 = 3,98 (KW)

Tổn thất công suất phản kháng trong máy biến áp trạm cấp nước của nhà

máy:

Với : ΔQ0 = 24100

200.2.6= (kVAR)

ΔQN = 22100

200.2.5,5= (kVAR)

=> ΔQB = 24 + 22 ( 46)200.2

400 2 = (kVAR)

VII. TÍNH TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRÊN ĐƯỜNG DÂY VÀ TỔN THẤT

ĐIỆN NĂNG TRÊN MÁY BIẾN ÁP 1. Tổn thất điện năng trên đường dây:

Tổn thất điện năng trên đường dây được tính theo công thức 4 - 3. TL1:

ΔA = ΔP. τ (kWh)

Trong đó:

ΔP: Tổn thất công suất lớn nhất trên đường dây (KW)

τ : Thời gian tổn thất công suất lớn nhất (h)

τ = f (Tmax, cosϕ)

Tmax = 6000h và cosϕ = 0,85, theo phương pháp nội suy ta có:



τ = 4500H

Vậy tổn thất điện năng hàng năm trên đường dây từ trạm biến áp trung

tâm 110/6KV về trạm biến áp của trạm cấp nước:

ΔAB = 6,8. 4500 = 30600 (kWh)

2. Tổn thất điện năng trong máy biến áp:

Tổn thất điện năng trong máy biến áp được xác định theo công thức:

ΔAB = ΔP0.t + ΔPN. ( 2)m

pt

SS

∂

. τ (KWh)

Trong đó:

ΔP0: Tổn thất công suất tác dụng không tải của máy biến áp (kW)

ΔPN: Tổn thất công suất ngắn mạch của máy biến áp (kW)

Spt: Phụ tải toàn phần (thường lấy bằng phụ tải tính toán Stt) (kVA)

Sđm: Dung lượng định mức của máy biến áp (kVA)

t: Thời gian vận hành thực tế của máy biến áp (h). Bình thường máy biến áp

được đóng điện suốt 1 năm nên lấy t = 8760h.

τ : Thời gian tổn thất công suất lớn nhất (h) (công thức 5-2. TL1)

Trong trường hợp có n máy biến áp làm việc song song trong một trạm thì

tổn thất điện năng của các máy biến áp trong trạm đó là:

ΔAB = n. ΔP0.t + n1 ΔPN. ( 2)

m

pt

SS

∂

. τ (KWh)

Vậy tổn thất điện năng hàng năm trong các máy biến áp là:

ΔAB = 2.0,53.8760 + 245,3 ( 2)

200.2400 . 4500 = 170481 (KWh)

Tổn thất hàng năm trên mạng cáp của trạm cấp nước là:

ΔA = ΔA∂d+ ΔAB= 30600 + 170481 = 476481 (kWh)



CHƯƠNG IV

TÍNH CƠ KHÍ ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN

I. TÍNH TOÁN DÂY DẪN

1. Mục đích tính toán

Tính toán dây dẫn đường dây tải điện là xác định các đại lượng: độ võng, lực

kéo của dây tác dụng lên cột Td. Các đại lượng này cần thiết để kiểm tra cột, xà,

móng trong các trạng thái vận hành.

Độ võng là khoảng cách theo phương thẳng đứng từ điểm thấp nhất của dây

dẫn trong khoảng cột đến điểm treo cao nhất của dây. Thông thường khoảng

cách an toàn này được quy định theo từng loại dây dẫn và điện áp, nếu điện áp

càng cao thì khoảng cách an toàn càng lớn, với đường dây có điện áp 6 kV, kéo

dây dọc theo đường bộ thì khoảng cách an toàn tối thiểu là: h = 6m (bảng 4-9.

TL1).

2. Tính toán độ võng và ứng suất của dây dẫn AC - 35 trong khoảng cột:

Hệ số an toàn thường dùng được tính theo công thức:

n = cp

gh

σσ

Trong đó:

σgh - ứng suất giới hạn của dây dẫn (N/mm2)

σcp - ứng suất cho phép của vật liệu làm dây dẫn (N/mm2)

Đối với đường dây tải điện trên không sử dụng dây nhôm lõi thép AC - 35

điện áp 6kV từ trạm biến áp trung tâm đến trạm biến áp của trạm cấp nước, ta

có trị số an toàn theo quy đổi: n = 2 (Bảng 7 - 2 TL2)

Dây dẫn chịu tải trọng chủ yếu sau đây:

• Tải trọng do trọng lượng bản thân dây dẫn

• Tải trọng do gió thổi lên dây dẫn trong khoảng cột.



• Tải trọng do giãn nở nhiệt.

Trong quá trình tính toán thường dùng khái niệm tỉ tải. Tỷ tải là phụ cơ giới

tác động lên độ dài 1 m dây có tiết diện 1mm2, đơn vị tỷ tải là N/m.mm2.

a. Tỷ tải do trọng lượng bản thân dây dẫn:

Tỷ tải do trọng lượng bản thân dây dẫn được tính theo công thức (TL2).

g1 = 1000

0g (4-2)

Trong đó:

g0 = trọng lượng riêng của chất cấu tạo dây (N/mm2)

Với dây xoắn cần chú ý tới chiều dài thực tế:

g1 = (1,02 - 1,03). 1000

0g (N/m.mm2)

Công thức trên dùng cho dây 1 chất (A, M, C) với phức tạp (AC), g1 được

tính theo công thức:

g1 = (1,02 - 1,03). F

FgFg FeFeAA

1000. + (N/m.mm2) (4-4)

Trong đó:

gA, gFe - trọng lượng riêng của nhôm và thép.

FA, FFe - tiết diện phần nhôm và thép.

Tiết diện dây phức hợp: F = FA + FFe

b. Tỷ tải do áp lực gió lên dây:

Sức ép của gió lên 1m dây (TL2):

P = 16.1000

....81,9 2vdCα (N/m) (4-5)

Tỷ tải của gió:

g2 = FP =

FvdC

16.1000....81,9 2α (N/m.mm2) (4-6)

Trong đó:



α -hệ số biểu thị sự phân bố không đều của gió trên khoảng cột.

v = 20 m/s α = 1

v = 25 m/s α = 0,85

v = 30 m/s α = 0,75

v = 40 m/s α = 0,7

C - hệ số động lực của không khí phụ thuộc bề mặt chịu gió.

• Với dây dẫn có d < 20mm C = 1,1

• Với dây dẫn có d > 20 môi trường C = 1,2 g3 = 22

21 gg +

(N/m.mm2)

Dây AC - 35 vùng khí hậu III, theo PLVII 3.TL2 ta có:

Bảng 4-1: Thông số tỷ tải của dây dẫn AC - 35.

Mã hiệu dây Tải trọng của dây g1

(N/m.mm2)

Tải trọng của dây

lúc gió g1

(N/m.mm2)

Tải trọng toàn bộ

dây g3

N/m.mm2

AC - 35 32,2.10-3 134.10-3 138.10-3

Đặc tính cơ lý của dây dẫn AC - 35 (Bảng 4.8 - TL1)

Bảng 4-1: Thông số tỷ tải của dây dẫn AC - 35.

Vật liệu dây dẫn Trọng lượng

riêng g0 (N/dm3)

σgh

(N/m.mm2)

E

(N/mm2)

α

(độ - 1)

A 26,5 157 61,6.103 23.10-6

Fe 77 1175 196.103 12.10-6

Từ các thông số trong bảng 4 - 2, ta có:

Ứng suất cho phép của vật liệu làm dây dẫn:

σAcp = 5,782

157==

nAcpσ

(N/mm2)



Hệ số dãn nở dài của dây phức hợp AC - 35 (TL2):

σAC = AFe

AAFeFe

EaEEaE

...

++α (4-8)

a- tỷ số tiết diện giữa phần nhôm và thép:

a = 59,52,69,36==

Fe

A

FF (mm2)

αA - hế số dãn nở của nhôm, αA = 23.10-6 (độ -1)

αFe - hế số dãn nở của thép, αFe = 12.10-6 (độ -1)

EA -mô đun đàn hồi của vật liệu nhôm, EA = 61,6.103 (N/mm2)

EFe -mô đun đàn hồi của vật liệu thép, EFe = 196.103 (N/mm2)

Thay vào biểu thức (4-8) ta có:

αAC = =++ −−−

33

310.36

10.16,6.95,510.1961.6,61.10.23.95,510.196.10.10 19,16.10-6 (độ -1)

Mô đun của vật liệu dây phức hợp AC -35, được tính (TL2):

EAC = aEaE Fe

++

1 (N/mm2) (4-9)

EAC = =+

+95,51

10.610.6,61.95,5 33

80,94.103 (N/mm2)

β - Hệ số kéo dài đàn hồi của vật liệu làm dây;

βAC - Hệ số kéo dài đàn hồi của dây AC

βAC = ACE1

=> βAC = 310.94,801 = 12,35.10-3

ứng suất dây AC lúc bão (σACbão) và lúc nhiệt độ thấp (σAC0min) (TL2:

σACθmin = [σAcp - (σA - σAC) (θ0 - θmin) EA]. A

AC

EE (4-11)



σACbão = [σAcp - (σA - σAC) (θ0 - θbão) EA]. A

AC

EE (4-12)

Trong đó:

θ0 - nhiệt độ môi trường chế tạo dây, lấy θ = 150C.

σACp - ứng suất cho phép của vật liệu làm dây dẫn, σACp = 78,5 (N/mm2)

αAC - hệ số dãn nở của dây phức hợp AC - 35, αAC = 19,16.10-6 (1/0C)

αA - hệ số dãn nở của nhôm, αA = 23.106 (1/0C)

θBÃO - NHIỆT ĐỘ MÔI TRƯỜNG LÚC BÃO, ỨNG VỚI VÙNG KHÍ HẬU III,

lấy θbão = 250C (bảng 7.3 - TL2)

θmin - nhiệt độ không khí lúc thấp nhất, ứng với vùng khí hậu III,

lấy θmin = 50C (bảng 7.3 - TL2)

EA - mô đun đàn hồi của vật liệu nhôm, EA = 61,6.103 (N/mm2)

EAC - mô đun đàn hồi của vật làm dây phức hợp, EAC = 80,94 (N/mm2)

Thay số vào biểu thức (4-11) và (4-12) ta được:

σACθmin = [78,5 - (23.10-6 - 19,16.10-6) (15-5). 61,6.103]. 10010.6,6110.94,80

3

3

=

(N/mm2)

σACbão = [78,5 - (23.10-6 - 19,16.10-6) (15-25). 61,6.103]. 25,10610.6,6110.94,80

3

3

=

(N/mm2)

Khoảng vượt tới hạn của dây AC - 35 là (Công thức 7.9 - TL2):

lth = 2

min

1

2

3

min ).(.24

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛

−

θσσ

θθα

ACACbao

baoA

gg (m) (4-13)

Theo PLVII.3-TL2, vùng khí hậu III có các tỷ tải:

g1 = 32,2.10-3 (N/m.mm2)

g2 = 134.10-3 (N/m.mm2)



g3 = 138.10-3 (N/m.mm2)

lth = 2323

6

10010.2,32

25,10610.138

)525.(10.23.24

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛

−−−

−

= 83,5 (m)

Mục đích xác định lth để xem với một khoảng cột nào đó, ứng suất lớn nhất sẽ

xuất hiện khi nào.

Nếu l > lth thì σmax xuất hiện khi bão

Nếu l < lth thì σmax xuất hiện khi θmin

Vậy chọn chiều dài cột là l = 90m, vì l > lth thì ứng suất σmax xuất hiện khi

bão.

σmax = σACbão = 106,25 (N/mm2)

d. Phương trình trạng thái:

Độ võng lớn nhất xuất hiện khi nhiệt độ không khí cực đại θmax = 400C và tốc

độ gió V = 0 m/s. Cần tìm ứng suất tương ứng θACmax bằng cách giải phương

trình trạng thái (Công thức 7.11 - TL2):

σACθmax - =max

20

21

2

..24.

θσβ AC

gl σACbão - baoACbao

glθθ

βα

σβ−− max

0

02

0

23

2

(..24. ) (4-14)

Thay số vào biểu thức trên ta được:

σACθmax - =−

−

max26

622

.10.36,12.2410.2,32.90

ACσ 106,25 -

6

6

26

622

10.36,1210.16,19

25,106.10.36,12.2410.2,32.90

−

−

−

−

=

(40-25)

=> σ2 ACθmax (σACθmax - 36,84) = 28311,7

=> σ2 ACθmax = 48,725 (N/mm2)

e. Độ võng

Độ võng của dây là khoảng cách theo phương thẳng đứng từ điểm thấp nhất

của dây trong khoảng cột tới điểm treo cao của dây. Độ võng của dây AC được

tính theo công thức 7.13 - PL2:



f = - max

12

8.

θσ AC

gl (4-15)

Trong đó:

l - chiều dài khoảng cột, l = 90m.

g1 - tải trọng của dây dẫn AC-35 lúc nhiệt độ cao nhất θmax.

σACθmax = 48, 725 (N/mm2)

Nhận xét:

Nếu ta chọn chiều dài khoảng cột ngắn thì độ võng của dây dẫn trong một

khoảng cột cũng giảm đi và ngược lại nếu ta chọn tăng chiều dài khoảng cột

thì độ võng trong khoảng cột cũng tăng theo, do có độ võng f nên chiều dài

thực tế của dây dẫn sẽ lớn hơn chiều dài khoảng cột và chiều dài thực tế được

tính theo công thức:

lthực tế = l + lfl

.38 2+ (m) (4-16)

• lthực tế = 90 + 34,9090.3

67,0.890 2

=+ (m)

Vậy chiều dài dây dẫn tăng lên 0,34 (m)

II. TÍNH TOÁN CỘT:

1. Lựa chọn loại cột

Trong đồ án tốt nghiệp này, đường dây cấp điện từ trạm biến áp trung tâm

110/6 KV về trạm biến áp của trạm cấp nước có chiều dài 1900m. Trong đó có

100m cáp ngầm và 1800m đường dây không, rải dọc đường bộ.

Trên đường dây hệ thống cấp điện từ 35 KV trở xuống dùng hai loại cột bê

tông cốt thép: cột li tâm (cột tròn) và cột vuông.

Sơ bộ có thể lựa chọn loại cột cho các loại dây dẫn theo bảng sau:



Bảng 4-3: Phạm vi sử dụng các loại cột

Loại cột Trung áp, KV Hạ áp 0,4KV

22 ≈ 35 6 ≈ 10 Trục chính Xóm ngõ

LT10, LT12 x x - -

H8.5 - x x -

Dự tính bố trí dây dẫn 3 pha trên cột đặt trên đỉnh tam giác đều, khoảng cách

hình học giữa các pha phụ thuộc điện áp đường dây. Với đường dây 6KV

khoảng cách hình học giữa các pha: Dtb = 1m.

Vì vậy, ta chọn cột li tâm. Loại cột này được chế tạo tại nhà máy, nhờ các

máy li tâm với cốt thép kéo trước hoặc không kéo trước. Loại này được chế tạo

2 cỡ cột 10m và 12m (LT10; LT12).

Chiều cao của các cột tính toán sao cho đúng với quy định đã cho phép về

khoảng cách an toàn:

Hc ≥ HM + H’ + λ + f (4 -17)

Trong đó:

HM - CHIỀU XAO MÓNG CỘT, HM = 0,15; HC = 2M

Hmin - độ cao an toàn tối thiểu tính từ nơi thấp nhất, Hmin = 6,1m

f - độ võng của dây nơi thấp nhất, f = 0,67m

λ - chiều cao chuỗi sứ, λ = 0,35m

H’ - khoảng cách tối thiểu giữa các pha, H’ = 1m

Thay số vào biểu thức (4 -17), ta được:

Hc ≥ 2 + 6,1 + 1 + 0,35 + 0,67 = 10,12 (m)

Từ thông số đã tính ở trên ta sẽ chọn loại cột li tâm LT12. Tại các vị trí trung

gian đặt 1 cột ly tâm LT12B; tại vị trí đầu tuyến và cuối tuyến đặt hai cột ly

tâm LT12C, cột chôn sâu 2m.



Cột mua tại Xí nghiệp bê tông Đông Anh có các thông số:

Bảng 4-4: Thông số kỹ thuật của cột ly tâm LT12 của nhà máy bê tông Đông

Anh.

Loại Quy cách D1D2 -

H, m Mác bê tông V,m3 M, Kg

Lực đầu

cột Pcp,

kg

LT12B 193/3 - 10000 400 0,44 1200 720

LT12C 190/300 - 10000 400 0,44 1200 900

HÌNH 4.1. CHIỀU CAO CỘT ĐỠ DÂY DẪN

2. Chọn xà, sứ:

a. Chọn xà:

Các cột trung gian dùng xà đơn X1 vì xà cột trung gian chỉ đỡ dây.

Các cột đầu cuối dùng xà kép X2, do phải chịu lực lớn hơn.

Xà làm bằng thép góc L73 x 73 x 7, dài 2m.

Kèm xà và chống xà dùng thép góc L60 x 60 x 6



b. Chọn sứ:

Tại tất cả các vị trí chọn dùng sứ đứng thủy tinh do Xí nghiệp thủy tinh cách

điện Hải Phòng sản xuất.

Bảng 4 - 5: Thông số của sứ cách điện.

Ký hiệu Chiều cáo sứ

(m)

Điện áp định

mức an toàn

(kV)

Trọng lượng

(kg) Các phụ kiện

Sứ đứng

VHO - 10 0,35 10 5

Ty côn mạ kẽm

thép CT5 -φ22

3. Chọn móng cột:

Móng cột đường dây trong các hệ thống cấp điện từ 35KV trở xuống thường

dùng hai loại móng: móng chống lật (cho tất cả các vị trí cột) và móng chống

nhỏ (cho dây néo).

Để tiện thi công ta chọn dùng móng không cấp. Toàn tuyến có: móng cột

trung gian, móng cột góc, móng cột cuối. Móng cột trên toàn tuyến được tổ bê

tông và có chiều sâu so với mặt đất 2m.

Với cột trung gian móng có kích thước: 1 x 1,2 x 2m.

Với cột đầu cuối móng có kích thước: 1,2 x 1,4 x 2m Địa hình tuyến 6KV đi qua nằm trong vùng đồi núi, nên dùng cột kép ở cột

đầu và cột cuối không cần làm dây néo cho cột, tất cả móng cột được đổ bê

tông tại chỗ.



4. Sơ đồ tính toán cột:

Lực uốn của cột phụ thuộc vào lực kéo của dây dẫn lên cột, áp lực gió tác

dụng lên mặt cột, áp lực gió tác dụng lên dây dẫn và độ cao của cột.



Bảng 4-6: Sơ đồ tính toán cột.

5. Kiểm tra khả năng chịu lực (uốn) của cột trung gian:

Cột trung gian khi làm việc chịu lực gió bão tác động lên thân cột và tác động

lên dây dẫn 3 pha AC-35 trong khoảng cột:

Các tải trọng tác động lên cột:

a) Lực gió tác động lên mặt cột:

PC = )(96645,2.25.7,0.85,0.1681,9....

1681,9 22 NFVC ==α (4-18)

Trong đó:



α - hệ số biểu thị sự phân bố không đều của gió trên khoảng cột.

V = 25m/s α = 0,85

C- Hệ số động lực của không khí phụ thuộc vào bề mặt chịu gió.

• Với cột tròn C = 0,7 F - tiết diện mặt cột chịu gió:

F = 45,2)212(.2

3,0190,0).(.2

21 =−+

=−+

MC HHDD (m2)

Với:

• Quy cách D1/ D2 (theo bảng 4.4 - thông số kỹ thuật của cột LT12)

• HC: Chiều cao cột li tâm, HC = 12m

• HM: Chiều cao móng, HM = 2m

b) Lực gió tác động lên dây:

Pđ = g2. F.l = 134.10-3 . 35.90 = 422 (N)

g2 - tải trọng của dây lúc gió, g2 = 134.10-3 (N/mm2) (bảng 4.1)

F - tiết diện định mức của dây dẫn, F = 35 (mm2)

l- chiều dài khoảng cột, l = 90 (m)

c) Lực gió đặt vào cột ở độ cao 9m, 10m:

• Lực gió đặt vào cột ở độ cao 10m:

H = 63,43

10.3,019,03,019,0.2

3.

2

21

21 =++

=++ h

DDDD (m)

d) Tổng mô men tác động lên tiết diện sát mặt đất của cột:

Mtt = n. MΣ = n. ∑n

M1

1 (Nm) (4-21)

Trong đó:

n- hệ số quá tải (tra bảng 7.8 - TL2), n = 1,2

MΣ - tổng mô men ngoại lực tác dụng lên cột, với cột trung gian.

MΣ = MPD + MPC

• MPd: mô men do lực gió tác dụng lên dây dẫn gây ra.



• MPc: mô men do lực gió tác dụng lên cột gây ra.

Các tải trọng thẳng đứng (trọng lượng cột, xà, xứ, dây, tải trọng xây lắp) bình

thường không gây ra mô men chịu uốn với cột, nhưng nếu quá trình làm việc

cột bị uốn cong thì các tải trọng này cũng gây ra một mô men uốn với cột.

Trong trường hợp cần thiết kể đến mô men này, người ta lấy tăng trị số Mtt lên

10%. Do vậy:

Mtt = n. [ΣMi + 10%ΣMi] (Nm)

ΣMi = 2.Pdh1 + Pd.h + PC.H = 2.422.9 + 422.10 + 966.4,63 = 16289 (Nm)

• Mtt = 1,2. (16289 + 10%.16289) = 21500 (Nm)

Quy đổi mô men tính toán về lực đầu cuối:

PTT = )(2,219)(215010

21500 KgNh

M tt ===

Ptt = 219,2 Kg < PCP = 720 Kg: cột làm việc an toàn.

6. Tính toán khả năng chịu uốn của cột đầu và cột cuối:

Có hai khả năng làm việc nặng nề với cột đầu và cột cuối. Lực kéo dây lớn

nhất, lúc này tải trọng đặt lên cột gồm lực gió và lực kéo của dây.

a) Xét trường hợp lực kéo của dây lớn nhất:



Cột đầu và cột cuối luôn bị kéo về một phía bởi lực kéo của dây:

Td ≈ σACθmin. FAC = 100. 35 = 3500 (N)

Với: FAC = 35 mm2

Mô men tính toán đặt lên cột sát mặt đất:

Mtt = n. (2.T.h1 + 1. T.h) (Nm)

Trong đó:

n- hệ số quá tải

Td - lực kéo của dây dẫn, Td = 3500 N

h1, h - chiều cao ứng với từng vị trí h1 = 9m, h = 10m.

• Mtt = 1,3. (2.3500.9 + 1.3500.10) = 127400 (Nm)

Lực quán tính quy về đầu cột:

PTT = )(6,1298)(1274010

127400 KgNh

M tt ===

Cột đầu và cột cuối cùng dùng 2 cột li tâm LT12C, có ứng lực đầu cột cho

phép của mỗi cột là 900 Kg.

Vậy ứng lực cho phép của hai cột cuối đã chọn:

PCP = 2.900 = 1800 (Kg)

Ta có: Ptt < PCP (Ptt = 1298.6 Kg; PCP = 1800 Kg). Nên cột đầu và cột cuối

làm việc an toàn.

b) Xét trường hợp gió bão lớn nhất:

Lấy hướng gió nguy hiểm nhất, thổi dọc hướng dây (Pd =0)

• Lực gió tác dụng lên 2 cột: PC = 2. 966 = 1932 (N)

• Lực kéo của dây:

Td = σACbão. FAC = 106,25. 35 = 3718,75 (N)

Lúc bão: θ = 250C; Với: σACbão = 106,25 (N/mm2) (công thức 4-12)



• Tổng mô men tính toán đặt lên tiết diện sát mặt đất:

Mtt = n’. (Td.h+ 2. Td.h1) +n. PC. H (4-22)

Trong đó:

n’ - hệ số quá tải, tải trọng ngang do lực kéo của dây, n’ = 1,3 (bảng 4-8-

TL2)

h; h1 - chiều cao của cột tương ứng với từng vị trí của dây, h1 = 9m; h=10m

H- độ cao lực gió đặt vào cột, H = 4,6m

Pc - lực gió lên cột, Pc = 1932N

Td- lực kéo của dây lúc bão, Td = 106,25. 35 = 3718, 75 (N)

Thay số vào (4-22), ta được:

Mtt = 1,3. (3718,75.10+2.3718,75.9)+1,2.1932.4,6 = 146027 (Nm)

• Lực tính toán quy đổi về đầu cột:

Ptt = )(6,1488)(7,1460210

146027 KgNh

M tt ===

• Ptt < PCP (với Ptt = 1488,6 Kg < PCP = 1800 Kg). Vậy cột đầu và cột cuối

làm việc an toàn.

7. Tính toán kiểm tra cột góc:

a. Xét trường hợp lực kéo dây lớn nhất:



Dây tạo với trục mặt chịu lực của cột một góc 600 nên lực kéo dây đặt vào cột

Td = T.

• Lực kéo của dây:

Td ≈ σACθmin. FAC = 100. 35 = 3500 (N)

Với: FAC = 35mm2

Mô men tính toán đặt lên cột sát mặt đất:

Mtt = n. (2. T.h1+ 1.T.h ) (Nm)

Trong đó:

n’ - hệ số quá tải

Td - lực kéo của dây dẫn, Td = 3500 (N)

h1, h - chiều cao ứng với từng vị trí h1 = 9m, h = 10m.

Mtt = 1,3. (2. 3500.9 + 1.3500.10) = 127400 (Nm)

• Lực quán tính quy đổi về đầu cột:

Ptt = )(6,1298)(12740010

127400 KgNh

M tt ===

• Ptt < PCP (với Ptt = 1298,6 Kg; PCP = 1800 Kg).

Nên cột góc làm việc an toàn.

b. Xét trường hợp gió bão lớn nhất:

• Lực gió tác dụng lên dây:

Pd = g2. F. l. sin600 (N) (4-23)

Pd = 134.10-3. 35. 90. 23 = 365,5 (N)

• Mô men tính toán tổng:

Mtt = n. (2. Pd.h1 + 1.Pd.h +Pc.H)+ n’. (2.Td.h1 + 1.Td.h)

= 1,2. (2.365,5.9+1.365,5.10+1932.4,6)+ 1,3. (2.3718,75.9 + 3718,75.10)

= 158308 (Nm)

• Lực quán tính quy đổi về đầu cột:



Ptt = )(7,1613)(8,1583010

158308 KgNh

M tt ===

Vì Ptt < PCP (với Ptt = 1613,7 Kg; PCP = 1800 Kg).

Nên cột góc làm việc an toàn.

III. TÍNH TOÁN KIỂM TRA MÓNG CỘT:

1. Tính toán, kiểm tra khả năng chống lật của móng cột trung gian:

Công thức kiểm tra móng ngắn (TL2)

k. S ≤ 1

1F

. (F2. En + F3. Q0)

Với hệ số an toàn cho móng cột trung gian: k = 1,5

F1, F2, F3 - hệ số tính toán cho từng loại đất.

H- độ cao trung bình đặt các lực ngang vào cột. Đã tính được lực gió tác động

lên cột PC = 966N đặt ở độ cao 4,6m; lực gió tác dụng lên dây Pd = 422N đặt ở

độ cao 9m và 10m.

Vậy: H = m28,7422.1422.2966422104229.26,4.966

=++++



F1 = 1,5. [ 5,0]).1( 2 +++ ϕtghH

hH

=> F1 = 1,5. [ 86,105,0]839,0).1228,7(

228,7 2 =+++

F2 = (1 + tg2ϕ). (1 + 1,5. ). ϕtghd

=> F2 = (1 + 0.8392). (1 + 1,5. 99,2)839,0.22,1 2 =

F3 = (1 + tg2ϕ). )ϕtghd+

=> F3 = (1 + 0,8392). 86,1)839,022,1

=+

En = )]1(..5,0.[)(.

.. 20 θγθθθ

+++

Chtgkhb

=> En = 39,65)]218,01(39,02.7,14.5,0.[)839,0467,0.(467,0

32,1.2.1 2 =+++

−

Ta có:



+ θ, θ2, k0, C - tra bảng PL5.10 và PL5.11 - TL1:

+ θ = 0,467; θ2 = 0,218 (PL5.10 - TL1)

• k0 = 1,32; (PL5.10 - TL1)

S - tổng lực ngang đặt lên cột.

• Tổng cục ngang tác dụng lên cột:

S= Hmin. Pd + PC

Trong đó:

Hmin - độ cao an toàn tối thiểu tính từ nơi thấp nhất của dây dẫn, Hmin = 6,1m.

Pd - Tải trọng của gió tác động lên dây dẫn, Pd = 422 (N)

Pc - Tải trọng gió tác dụng lên cột, PC = 966 (N)

Thay vào (4-25) ta được:

S = 6,1. 422 + 966 = 3540,2 (N) = 3,54 (kN)

Với móng cột 1 x 1,2 x 2m tra bảng với vùng đất sét pha cát ẩm tự nhiên,

tính được các trị số F1, F2, F3, En .

Q0 - tổng trọng lượng đặt lên nền kể cả trọng lượng móng

Q0 = QC + Qm + Qd + Qx

Trong đó:

• Trọng lượng cột: QC = 0,44.24,5 = 10,78 KN;

• Móng bê tông tỷ trọng 24,5 => Qm = 1.1,2.2.24,5 = 58,8 kN

• Trọng lượng dây trong khoảng cột:

Qd = g1.l.3F = 32,2.10-3. 90.3. 35 = 304,29N = 0,304 kN

• Trọng lượng xà, sứ: Qx = 0,3 kN (nếu dùng 3 xà thì Qx= 0,5kN (TL2)

Thay vào biểu thức (4-26), ta được:

Q0 = 10,78 + 58,8 + 0,304 + 0,3 = 70,18 (kN)




1,5. 3,54 ≤ )18,71.18639,65.99,2(86,10

1+

• 5,31 ≤ 30

Vậy móng làm việc an toàn

2. Kiểm tra khả năng chống lật của móng cột đầu và cột cuối:

Móng cột đầu và móng cột cuối có kích thước 1,2 x 1,4 x 2m. Kiểm tra theo

điều kiện gió bão lớn nhất.

Độ treo trung bình các lực đặt ngang vào cột:

H = 75,3718.175,3718.21932

10.75,3718.19.75,3718.26,19324++++ = 8,1 m

Với:

• Lực gió tác dụng lên cột là PC = 1932N, đặt ở độ cao 4,6m;

• Lực kéo dây là Td = 3718,75N đặt ở độ cao 9m đến 10m.

Kích thước móng 1,2 x 1,4 x 2m tra bảng với vùng đất sét, cát pha ẩm tự

nhiên, tính được các trị số F1, F2, F3, En.

F1 = [ 5,0]).1( 2 +++ ϕtghH

hH

=> F1 = [ 73,125,0]839,0).1275,8(

275,8 2 =+++

F2 = (1 + tg2ϕ). (1 + 1,5. ). ϕtghd

=> F2 = (1 + 0.8392). (1 + 1,5. 2,3)839,0.24,1 2 =

F3 = (1 + tg2ϕ). )ϕtghd+

=> F3 = (1 + 0,8392). 03,2)839,024,1

=+

En = )]1(..5,0.[)(.

.. 20 θγθθθ

+++

Chtgkhb



=> En = 47,78)]218,01(39,02.7,14.5,0.[)839,0467,0.(467,0

32,1.2.2.1 2 =+++

−

Ta có:

+ θ, θ2, k0, C - tra bảng PL5.10 và PL5.11 - TL1:

+ θ = 0,467; θ2 = 0,218; (PL5.10 - TL1)

• k0 = 1,32; (PL5.11 - TL1 Q0 - tổng

trọng lượng đặt lên nền kể cả trọng lượng móng

Q0 = QC + Qm + Qd + Qx

Vì cột kép nên:

• Trọng lượng cột: QC = 2.10,78 = 21,56 kN;

• Móng bê tông tỷ trọng 24,5 => Qm = 1,2. 1,4. 2. 24,5 = 82,32 kN

• Trọng lượng dây trong khoảng cột:

Qd = g1.l.3F = 32,2.10-3. 90.3. 35 = 304,29N = 0,304 kN

• Trọng lượng xà, sứ: Qx = 0,5 kN (TL2)


Q0 = 21,56 + 82,32 + 0,304 + 0,5 = 104, 684 (kN)

Thay vào biểu thức (4 - 23), ta được:

1,5. (1,932 + 3,718) ≤ 73,12

1 (3,2.78,47 + 104,684)

• 9,76 ≤ 36,41

Vậy móng làm việc an toàn



CHƯƠNG V

TÍNH TOÁN LỰA CHỌN THIẾT BỊ CHO TRẠM BIẾN ÁP

I. ĐẶT VẤN ĐỀ Lựa chọn thiết bị cho trạm biến áp là một vấn đề hết sức quan trọng trong

công việc thiết kế và tính tóan hệ thống cung cấp điện.

Trạm biến áp là một trong những phần tử quan trọng nhất của hệ thống cung

cấp điện. Trạm biến áp dùng để biến đổi điện năng từ cấp điện áp này sang cấp

điện áp khác. Các trạm biến áp, trạm phân phối, đường dây tải điện cùng các

nhà máy phát điện làm thành một hệ thống phát và truyền tải điện năng thống

nhất.

Các thiết bị điện, sứ cách điện và các bộ phận dẫn điện khác của hệ thống

điện trong điều kiện vận hành có thể ở một trong ba chế độ cơ bản sau:

• Chế độ làm việc lâu dài.

• Chế độ quá tải (đối với một số thiết bị điện có thể cho phép quá tải đến

1,4 định mức).

• Chế độ chịu dòng điện ngắn mạch.

Trong chế độ làm việc lâu dài các khí cụ điện, sứ cách điện và các bộ phận

cách điện sẽ làm việc tin cậy nếu quá trình lựa chọn chúng có các thông số

theo đúng điều kiện ổn định nhiệt và ổn định động. Tất nhiên khi xảy ra ngắn

mạch, để hạn chế tác hại của nó cần phải nhanh chóng loại trừ tình trạng ngắn

mạch.

Như vậy trong dòng điện ngắn mạch là số liệu quan trọng để chọn và kiểm tra

các thiết bị điện.

Đối với máy cắt, máy cắt phụ tải và cầu chì khi lựa chọn phải kiểm tra khả

năng cắt của chúng.



Tóm lại, việc lựa chọn đúng đắn các thiết bị điện có ý nghĩa quan trọng là

đảm bảo cho hệ thống cung cấp điện vận hành an toàn tin cậy và kinh tế.

II. LỰA CHỌN CÁC THIẾT BỊ CHO TRẠM BIẾN ÁP:

Căn cứ vào các điều kiện như: đất đai, môi trường, mỹ quan, kinh phí... ta lựa

chọn trạm biến áp thích hợp. Chọn trạm biến áp kiểu kín (trạm trong nhà). Ưu

điểm của trạm kín là độ an toàn cao, thiết bị chịu ảnh hưởng xấu do khí hậu

như: gió mưa, nóng ẩm, hóa chất ăn mòn...

Trạm biến áp được phân làm 4 phòng: 2 phòng đặt máy biến áp, 1 phòng đặt

các thiết bị phân phối hạ áp, 1 phòng cao áp đặt các thiết bị cao áp. Các thiết bị

được đặt trong tủ có vẻ che chắn an toàn. Cửa ra vào có khóa chắc chắn và kín

để đề phòng rắn, chim, chuột. Đặt cửa thông gió cho phòng cao áp, dưới hệ

máy có xây hố dầu sự cố.

Kết cấu của trạm biến áp (hình 5 - 1)

1. Lựa chọn các thiết bị điện phía cao áp:

a. Lựa chọn cầu chì tự rơi:

Cầu trì tự rơi là một thiết bị đóng cắt đơn giản, rẻ tiền hơn máy cắt. Nó gồm

hai bộ phận tạo thành: bộ phận đóng cắt điều khiển bằng tay và cầu chì.

Chọn cầu trì tự rơi (CCTR) với Uđm = 6KV; Itt = 38,5A, do hãng CHANGE

(Mỹ) chế tạo (PLIII.3-TL2).

Bảng 5-1: Thông số kỹ thuật của CCTR

Loại CCTR Uđm (KV) Iđm (A) IN (A) Trọng lượng (Kg)

C710 - 112PB 15 100 10 7,88



hình 5.1: Sơ đồ đấu nối trong trạm biến áp



hình 5.2: Trạm biến áp kiểu kín ( xây, trong nhà) hai máy biến áp

b. Chống sét van (CSV)



Các đường dây trên không dù có được bảo vệ chống sét hay không thì các

thiết bị điện nối với chúng đều phải chịu tác động của sóng sét truyền từ đường

dây đến. Biên độ của quá trình điện áp khí quyển có thể lớn hơn điện áp của

thiết bị, dẫn đến chọc thủng cách điện phá hoại thiết bị và mạch điện bị cắt ra.

Vì vậy để bảo vệ thiết bị điện trong trạm biến áp tránh sóng quá điện áp truyền

từ đường dây vào trạm, ta dùng thiết bị chống sét van. Thiết bị chống sét van

sẽ hạ thấp biên độ sóng quá điện áp xuống đến trị số an toàn cho cách điện cần

bảo vệ (cách điện của máy biến áp và các thiết bị khác đặt trong trạm).

Thiết bị chống sét chủ yếu cho trạm biến áp là chống sét van (CSV) và chống

sét ống (CSO).

Bảo vệ chống sóng quá điện áp truyền từ đường dây vào trạm biến áp đạt

được bằng cách đặt chống sét van và các biện pháp bảo vệ đoạn dây gần trạm.

Chọn thiết bị chông sét van do hãng Cooper (Mỹ) chế tạo loại ALZP6

(PLIII.13 - TL2).

Chọn tủ cao áp loại 8DH10 do SIEMENS chế tạo có các thông số kỹ thuật

sau: (PLIII.1-TL2).

Bảng 5 - 2: Thông số kỹ thuật của tủ cao áp do SIEMENS chế tạo:

Loại Cách điện Uđm (KV) Iđm (A) INBA (KA) INmax (KA)

8DH10 SF6 7,2 1250 25 63

2. Lựa chọn các thiết bị điện phía hạ áp:

Tất cả các thiết bị điện phía hạ áp đều được đặt trong tủ phân phối điện áp,

bao gồm: 2 áptomat tổng và một áptomat phân đoạn, 8 áptomat nhánh cấp cho

8 động cơ và một áptomat cho chiếu sáng. Ngoài ra trong tủ còn lắp thêm các

thiết bị đo lường dùng để đo đếm.

Do thiết kế trạm 2 máy biến áp để cung cấp cho khu cấp nước của nhà

máy xi măng nên khi chọn dây dẫn cáp tủ máy biến áp đến tủ phân phối và



thanh cái hạ áp ta chỉ cần tính cho một máy để tính luôn cho máy kia (vì 2 máy

có công suất bằng nhau và cùng cung cấp điện phụ tải có công suất như nhau).

a. Chọn cáp hạ áp từ máy biến áp đến tủ phân phối:

Tiết diện cáp được chọn theo điều kiện phát nóng cho phép:

Dòng điện tính toán:

Itt = dm

BA

US3

= 4,0.3

200 = 288,67 (A)

Chọn cáp đồng 3 lõi cách điện PVC do LENS chế tạo. Với tiết diện F = 3 x

95 + 50 mm2; Icp = 301 A. (PLV.12-TL12)

Theo PL4.7 - TL1 ta có:

Điện trở và điện kháng của dây dẫn và cáp lõi đồng:

x0 = 0,06 (Ω/km)

r0 = 0,21 (Ω/km)

Cáp từ MBA đến tủ phân phối dài 6m nên:

Rc = r0. l = 0,21. 6.103 = 1,26 (Ω)

XC = x0. l = 0,06. 6.103 = 0,36 (Ω)

b. Chọn tủ phân phối hạ áp:

Áptomat được chọn theo dòng làm việc lâu dài, cũng chính là dòng tính toán

xác định được:

Iđm ≥ Ilmax = Itt = dm

tt

US.3

UđmA ≥ Uđmmax = 0,4 (KW)

Với áptomát tổng để dự trữ có thể theo dòng điện định mức của biến áp:

Itt = IđmA ≥ IđmB = dm

tt

US.3

= 4,0.3

200 = 288,67 (A)

Theo PLIV. 2 - TL2 ta có áptomat do hãng Merlin Gerin (Pháp) chế tạo có:

Iđm = 400 (A)



Bảng 5 - 3: Thông số kỹ thuật của áptomát NS400E: Loại Uđm (KV) Iđm (A) Icắt (KA)

NS400E 0,5 400 18

Do công suất phụ tải như nhau, công suất máy bằng nhau, dây dẫn như nhau

nên 2 áptomát tổng và 1 áptomát phân đoạn là như nhau. Vì vậy ta chỉ cần tính

chọn 1 áptomát thì tính được 2 áptomát còn lại.

Chọn áptomát cấp điện cho máy bơm với điều kiện chọn:

Itt = IđmA = Iđm = ϕcos..3 dm

dco

UP = )(56

85,0.4,0.333 A= Với: Pđcơ = 33W; cosϕ

= 0,85 UđmA ≥ Uđmmax = 0,4 (KW)

Theo PLIV. 2 - TL2 ta chọn áptomát do hãng Merlin Gerin (Pháp) chế tạo có:

Iđm = 100 (A)

Bảng 5 - 4: Thông số kỹ thuật của áptomát C100A:

Loại Uđm (KV) Iđm (A) Icắt (KA)

C100A 0,5 100 15

Theo PLIV. 2 - TL2 ta chọn áptomát do hãng Merlin Gerin (Pháp ) chế tạo

có: Iđm = 15 (A)

Bảng 5- 5: Thông số kỹ thuật của áptomát C100E

Loại Uđm (KV) Iđm (A) Icắt (KA)

C100E 0,5 15 15

• Chọn thanh cái tủ phân phối:

Chọn thanh cái đồng 3 thanh 3 pha và1 thanh trung tính có kích thước thanh

là (30 x 4) mm2 có:

x0 = 0,167 (Ω/km); r0 = 0,206 (Ω/km) (PLIV.11 - TL1)



Thanh cái đồng đặt lên 2 sứ cách điện gắn vào khung tủ, cách nhau 70cm đặt

nằm ngang.

• Chọn dây chiếu sáng từ tủ phân phối đến bảng điện:

Chọn dây bọc cách điện 4M (1 x 2,5) do Việt Nam chế tạo:

• Chọn các đồng hồ đo đếm:

Trên tủ phân phối đặt 3 đồng hồ Ampe 600/5 A, đồng hồ Vônkế (0÷600)V,

một công tơ hữu công 380/200V, 5A, 50Hz.

Đồng hồ và công tơ do nhà máy thiết bị điện Trần Nguyên Hãn chế tạo, có tỷ

số biến đổi 600/5 A cấp chính xác 0,5A để cấp dòng cho các đồng hồ trên.

• Chọn vỏ tủ phân phối hạ áp:

Chọn tủ phân phối hạ áp do hãng SAREL (Pháp) chế tạo (PL3.14 - TL1):

Chọn 2 vỏ tủ có kích thước (cao 2200mm, rộng 1200mm, sâu 600mm).

Bảng 5 - 6: Thông số kỹ thuật của tủ phân phối hạ a ps SAREL: Kích thước khung tủ (mm)

Số cánh tủ Cánh tủ

phẳng Cao Rộng Sâu

2200 1200 600 2 61386

c. Chọn cáp từ tủ phân phối động cơ:

Chọn cáp theo điều kiện mật độ đòng điện kinh tế:

FCkt = kt

kt

Jl (mm2)

Với Tmax = 6000h, có Jkt = 2,7 mm2

• FCkt = 7,2

56 = 20,7 (mm2)

Trong đó:



ITT = IĐM = ϕcos..3 dm

dco

UP = )(56

85,0.4,0.333 A=

=> Chọn cáp đồng 3 lõi do LENS sản xuất cách điện PVC ( 3x6)mm2, với

Icp= 127 (A).

SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ NỐI BI VỚI CÁC DỤNG CỤ ĐO



CHƯƠNG VI

TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH

I. ĐẶT VẤN ĐỀ:

Ngắn mạch là tình trạng sự cố nghiêm trọng và thường xảy ra trong hệ thống

cung cấp điện.

Các số liệu về tình trạng ngắn mạch là căn cứ quan trọng để giải quyết một

loạt vấn đề như: lựa chọn thiết bị điện, thiết kế hệ thống bảo vệ rơle, định

phương thức vận hành. Vì vậy tính toán ngắn mạch là một phần không thể thiếu

của thiết kế cung cấp điện.

Các dạng ngắn mạch thường xảy ra trong hệ thống cung cấp điện là ngắn

mạch 3 pha và một pha chạm đất. Trong đó ngắn mạch 3 pha là nghiêm trọng

nhất. Vì vậy, người ta thường căn cứ vào đòng điện ngắn mạch 3 pha để lựa

chọn các thiết bị điện.

Nguyên nhân gây ra ngắn mạch trong hệ thống cung cấp điện chủ yếu là do

cách điện bị hư hỏng. Cách điện bị hư hỏng là do: vận hành lâu ngày nên cách

điện bị già hóa mà không phát hiện kịp thời bằng cách thử nghiệm định kỳ; do

sét đánh vào các đường dây tải điện hoặc sét đánh trực tiếp vào thiết bị phân

phối điện bị đổ, khi đào đất chạm phải đường dây cáp.... Ngắn mạch xảy ra đôi

khi còn do thao tác nhầm của nhân viên vận hành.

Ngắn mạch xảy ra càng lâu thì hậu quả của ngắn mạch gây ra càng lớn. Hậu

quả của ngắn mạch:

• Làm gián đoạn cung cấp điện cho các bộ phận.

• Điện áp mạch điện sụt xuống có thể làm ngưng động cơ điện, ngưng trệ

sản xuất.

• Ngắn mạch tạo ra lực điện động phá hỏng các thiết bị điện, làm cong dây

dẫn.

• Phá hoại sự làm việc đồng bộ của nhà máy phát điện trong hệ thống, làm

hệ thống mất ổn định và tan rã.



Vì vậy để đạt yêu cầu về cung cấp điện thì khi thiết kế chúng ta phải có biện

pháp ngăn ngừa ngắn mạch xảy ra. Tính toán ngắn mạch nhằm kiểm tra các

thiết bị điện và khí cụ điện như: máy ngắt điện, máy cắt phụ tải, dao cách ly, sứ

thanh dẫn... và lựa chọn các biện pháp hạn chế dòng điện ngắn mạch.

II. TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH VÀ KIỂM TRA LẠI CÁC THIẾT BỊ ĐÃ LỰA CHỌN

1. Tính toán ngắn mạch phía cao áp:

a) Sơ đồ nguyên lý và sơ đồ thay thế:

SƠ ĐỒ TÍNH NGẮN MẠCH PHÍA CAO ÁP

b) Tính toán ngắn mạch tại điểm N1:

Khi tính toán phía cao áp, vì không biết cấu trúc cụ thể của hệ thống điện nên

cho phép tính gần đúng điện kháng qua công suất ngắn mạch:



Điện kháng của hệ thống điện được tính theo công thức 6 -1. TL1:

XHT = NS

U 2

(Ω)

• XHT = 36,010062

= (Ω)

Dây AC-35 có các thông số điện trở và điện kháng theo phần IV - chương III.

RDAC = 1, 53 (Ω)

XDAC = 0,689 (Ω)

Với cáp đồng ta tính được điện trở và điện kháng theo phần V, chương

III:

RCAC = 0,147 (Ω); XCAC = 0,017 (Ω)

Tổng trở từ hệ thống tới điểm ngắn mạch N1:

ZΣ = =++ 22)( DDHT RXX 22 )()( CACDACCACDAC

HT RRXXX ++++

= 97,1)147,053,1()017,0689,036,0( 22 =++++ (Ω)

Trị số ngắn mạch tại N1:

IN1 = I” = I∞ =

97,1.36

.3=

∑ZU = 1,76 (KA)

Trị số dòng điện xung kích tại điểm N1:

IXK = 1,8. 48,476,1.2.8,1.2 1 ==Nl (KA)

Bảng 6 - 1: Kiểm tra CCTR

Các đại lượng kiểm tra Kết quả kiểm tra

Điện áp định mức (KV)

Dòng điện định mức (A)

Dòng điện cắt định mức (KA)

Công suất cắt định mức (MVA)

Uđmcc = 15 > Uđm.m = 6

Iđmcc = 100 > Ilvmax = 34,39

Iđmcắt = 10 > IN = 1,73

Sđmcc = 48,473,1.10.310.10.3 =>

Nếu trên ta đã thiết kế trạm biến áp của khu cấp nước nhà máy với hai trạm

máy biến áp có cùng công suất và cấp điện cho phụ tải có công suất bằng nhau



nên khi tính toán ngắn mạch của trạm biến áp và đường dây thì ta chỉ cần t tính

cho một máy là để tính luôn cho máy còn lạu.

2. Tính ngắn mạch phía hạ áp: a) Sơ đồ nguyên lý và sơ đồ thay thế:



b) Tính toán ngắn mạch tại N2:

Xác định điện trở và điện kháng của máy biến áp 200 - 6/0,4 KV có:



ΔP0 = 530 (W)

ΔPN = 3450 (W)

UN% = 4%

Từ công thức:

RB = 32

2

10.dm

dmN

SUPΔ (mΩ)

• RB = 32

2

10200

4,0.3450 = 13,8 (mΩ)

XB = dm

dmN

SUU 23 %..10 (mΩ)

• XB = 200

4,0.4.10 23

= 32 (mΩ)

Trong đó:

ΔPN - tổn thất ngắn mạch của máy biến áp, kW, tra được trong lí lịch máy.

UN% - trị số tương đối của điện áp ngắn mạch của máy biến áp.

Sđm - dung lượng định mức của máy biến áp, KVA

Uđm - điện áp định mức của máy biến áp, KV

• Điện trở và điện kháng của cáp từ máy biến áp đến tủ phân phối hạ áp

(theo phần 2 - chương V):

RCAP = 1,26 (mΩ)

XCAP = 0,36 (mΩ)

• Điện trở và điện kháng của áptomát tổng (AT). Với áptomát có dòng định

mức bằng 400 (A). Theo PLIV . 14 và PLIV.15 - TL2 ta có:

RAT = 0,15 (mΩ)

XAT = 0,1 (mΩ)

RtxAT = 0,4 (mΩ)

• Xác định điện trở và điện kháng của thanh góp hạ áp đặt tại tủ phân phối:



Thanh góp hạ áp có chiều dài l = 0,45m; r0 = 0,167 (Ω/km); x0 = 0,206

(Ω/km).

RTG = r0. l (mΩ)

• RTG = 0,45. 0,167 = 0,075 (mΩ)

XTG = x0. l (mΩ)

• XTG = 0,206. 0,45 = 0,093 (mΩ)

Điện trở tổng:

RΣ = 13,8 + 1,26 + 0,15 + 0,4 = 15, 62 (mΩ)

Điện kháng tổng:

XΣ = XB + XCAP + XAT (mΩ)

• XΣ = 32 + 0,36 + 0,1 = 32,46 (mΩ)

Tổng trở từ máy biến áp đến thanh góp hạ áp:

ZΣ = 22ΣΣ + XR (mΩ)

• ZΣ = 22 46,3262,15 + = 36 (mΩ)

Trị số dòng điện ngắn mạch tại điểm N2:

IN2 = I’ = 36.3

400.3

=∑Z

U = 6,4 (KA)

Trị số ngắn mạch xung kích tại điểm N2:

ixk = 2..2 Nxk lk = )(3,114,6.25,1.2 KV=

Trong đó: kxk = 1,25



Bảng 6-2: Bảng kiểm tra áptomát tổng Đại lượng kiểm tra Điều kiện kiểm tra

Điện áp định mức (KV) UđmA ≥ Uđmmax

0,5 > 0,4

Dòng điện định mức (A) IđmA ≥ Ilvmax

400 > 288,67

Dòng điện cắt định mức (KA) Iđmcắt ≥ I”

18 > 6,4

c) Tính toán ngắn mạch tại N3 = ....= N6

Ta chỉ cần tính toán ngắn mạch tại N3. Xác định điện trở điện kháng tại

áptomát nhánh (AN) 100A, tra PLIV. 14 và IV. 15-TL2, có:

RAN = 1,3 (mΩ)

XAN = 0,86 (mΩ)

RtxAN = 0,75 (mΩ)

Chiều dài dây dẫn từ máy biến áp đồng tới trạm bơm là 100m, với tiết diện

25mm2 tra PLIV.7 - TL1, ta có:

RCAP (BA ÷ bơm) = r0 . l (mΩ)

XCAP (BA ÷ bơm) = x0. l (mΩ)

Trong đó:

r0 = 0,8 (Ω/km)

x0 = 0,07 (Ω/km)

Điện trở của đoạn cáp từ máy biến áp tới trạm bơm:

RCAP (BA ÷ bơm) = 80 (mΩ)

Điện kháng của đoạn cáp từ máy biến áp tới trạm bơm:

XCAP (BA ÷ bơm) = 7 (mΩ)



Điện trở tổng:

RΣ = RB + RCAP + RAT + RtxAT + RTG + RAN + RtxAN + RCAP (BA÷ bơm)

= 13,8 + 1,26 + 0,15 + 0,4 + 0,75 + 1,3 + 80 + 0,75 + 96,99 + 0,75

= 97,74

Điện kháng tổng:

XΣ = XB + XCAP + XAT + XTG + XAN + XCAP (BA÷ bơm)

= 31,99 + 0,36 + 0,1 + 0,093 + 0,086 + 7

= 40,4 (mΩ)

Tổng trở máy biến áp tới trạm bơm:

ZΣ = 22ΣΣ + XR = 22 4,4074,97 + =105,76 (mΩ)

Trị số dòng ngắn mạch tại N3:

IN3 = I” = I∞ = 76,105.3

400.3

=∑Z

U = 2,18 (KA)

Trị số ngắn mạch xung kích tại điểm N3:

ixk = 3..2 Nxk lk = =18,2.25,1.2 )(85,3 KA

Trong đó: kxk = 1,25

Bảng 6-3: Bảng kiểm tra áptomát tổng Đại lượng kiểm tra Điều kiện kiểm tra

Điện áp định mức (KV) UđmA ≥ Uđmmax

0,5 > 0,4

Dòng điện định mức (A) IđmA ≥ Ilvmax

100 > 56

Dòng điện cắt định mức (KA) Iđmcắt ≥ I”

15 > 2,18

d) Kiểm tra thanh góp hạ áp:



Kiểm tra thanh góp đã chọn theo điều kiện phát nóng lâu dài, cho phép khả

năng ổn định nhiệt và ổn đinh động. Thanh góp hạ áp sử dụng thanh dẫn cứng

đặt nằm ngang. Tiết diện thanh góp được đặt theo điều kiện cho phép.

k1. k2. Icp ≥ Itt

Trong đó:

ITT = 288,67A VÀ ICP = 400A

k1 - hệ số điều chỉnh khi đặt thanh góp. Do thanh góp đặt nằm ngang nên lấy:

k1 = 0,95

k2 - hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường

k2 = 0,9

• 0,95. 0,9. 400 = 342 A > 288,67A thỏa mãn.

Lực tính toán do tác động của dòng điện ngắn mạch:

Ftr = 1,76.10-2.70/7.11,32 = 22,470 (N)

Mô men uốn tính toán:

M = 10

70.47,2210

.=

lFtt = 157,29 (kG.cm)

Mô men chống uốn của thanh góp:

W = 322

6,063.4,0

6. cmhb

==

Ứng suất tính toán xuất hiện trong thanh góp khi ngắn mạch:

σtt = 15,2626,029,157

¦==

WM (kG/cm2)

Với: Thanh đồng có σtt = 1400 (kG/cm2)

Vậy σtt < σcp

Kiểm tra ổn định nhiệt:

F ≥ α.I∞. qdt

Trong đó:



α - hệ số nhiệt độ, với ống đồng α = 6

tqd - thời gian tính toán quy đổi, tqd = 0,8

• F = 30.4 = 120 mm2 > 6.6,4. 8 . Thỏa mãn

Bảng 6-4: Bảng kiểm tra thanh góp hạ áp:

Đại lượng kiểm tra Điều kiện kiểm tra

Dòng diện phát nóng lâu dài cho phép

(A)

k1.k2.Icp ≥ Itt

342 > 288,67

Khả năng ổn định động (kG/cm2) σtt ≥ σcp

Khả năng ổn định nhiệt (mm2) F ≥ α.I∞. qdt

120 > 34,35

d) Kiểm tra cáp từ máy biến áp đến tủ phân phối hạ áp:

Ta kiểm tra ổn định nhiệt của cáp, tiết diện cáp đã chọn theo điều kiện ổn

định nhiệt:

F ≥ α.I∞. qdt

Do ngắn mạch trong cung cấp điện được coi là ngắn mạch ở xa nguồn nên I∞

= I” = IN.

Trong đó:

α - hệ số nhiệt độ, α = 6

Chọn thời gian I cắt = 1s, tra đồ thị thời gian với tỷ số β = ∞ll" ta được:

tqđ = 0,8.

• F = 95 mm2 > 6.6,4. 8,0 = 34,35mm2. Thỏa mãn.



CHƯƠNG VII

NỐI ĐẤT VÀ CHỐNG SÉT

ĐẢM BẢO AN TOÀN CHO ĐƯỜNG DÂY

I. ĐẶT VẤN ĐỀ:

Hệ thống cung cấp điện làm nhiệm vụ truyền tải và phân phối điện năng

đến các hộ tiêu dùng điện. Vì vậy đặc điểm của hộ tiêu thụ dùng điện là phân

bố trên diện tích rộng và thường xuyên có người làm việc với các thiết bị điện.

Cách điện của các thiết bị điện bị chọc thủng, người vận hành không tuân theo

các quy tắc an toàn.... đó là những nguyên nhân chủ yếu dẫn đến tai nạn điện

giật. Sét đánh trực tiếp hoặc gián tiếp vào các thiết bị điện không những làm

hỏng các thiết bị điện mà còn gây nguy hiểm cho người vận hành. Vì thế trong

hệ thống cung cấp điện nhất thiết phải có các biện pháp an toàn, có hiệu quả và

tương đối đơn giản là thực hiện nối đất và đặt các thiết bị chống sét.

Mức độ tổn thương do điện giật phụ thuộc vào cường độ, thời gian tác dụng

và đường đi của dòng điện chạy qua người, đồng thời cũng phụ thuộc vào tình

trạng sức khỏe và tính chất cách điện của cơ thể người bị điện giật. Nói chung

dòng điện có trị số khoảng 100mA đã có thể chết người, song cũng có trường

hợp người bị chết khi ở dòng điện chỉ khoảng 5 - 10mA mà thôi, đó là vì còn

phụ thuộc vào sức khỏe của nạn nhân.

Để tránh điện giật trước tiên phải chấp hành nghiêm chỉnh quy tắc vận hành

các thiết bị điện, thứ nữa, người ta thực hiện nối đất các bộ phận có thể bị mang

điện khi cách điện bị hỏng: thông thường các vỏ máy bằng kim loại đều phải

nối đất.

Trong hệ thống cung cấp điện có ba loại nối đất:

• Nối đất an toàn: thiết bị nối đất loại này được nối vào vỏ thiết bị điện.

Nó có nhiệm vụ bảo đảm sự làm việc bình thường không mang diện tích

(vỏ máy, thùng máy biến áp, máy cắt điện, các gá đỡ kim loại, chân sứ).



Khi cách điện hư hỏng, trên các bộ phận này sẽ xuất hiện điện thế nhưng

do đã được nôíi đất nên giữ được mức điện thế thấp. Do đó, đảm bảo an

toàn co người tiếp xúc với điện.

• Nối đất chống sét: thiết bị nối đất này được nối vào cột thu lôi. Nối đất

chống sét nhằm tản dòng điện sét trong đất (khi có sét đánh vào cột thu

lôi hoặc đường dây) để giữ cho điện thế trên thân cột không quá lớn... Do

đó hạn chế được các dòng điện ngược tới công trình bảo vệ.

• Nối đất làm việc: thiết bị nối đất này được nối vào vỏ thiết bị điện. Nó

có nhiệm vụ là đảm bảo sự làm việc bình thường của thiết bị hoặc một số

bộ phận làm việc đã định sẵn. Loại nối đất này gồm có nối đất điểm

trung tính máy biến áp trong hệ thống có điểm trung tính nối đất, nối đất

của máy biến áp đo lường và của kháng điện trong các đường dây tải

điện đi qua. II. TÍNH TOÁN TRANG BỊ NỐI ĐẤT CHO TRẠM BIẾN ÁP CỦA TRẠM CẤP

NƯỚC:

Để các thiết bị điện như: xà, sứ, cột làm việc an toàn trong điều kiện khi có cả

giông bão, lúc này có thể sét đánh trực tiếp vào đường dây tải điện, dẫn đến sự

cố đường dây tải điện, làm ngưng trệ cấp điện cho trạm cấp nước nhà máy. Vì

vậy phải nối đất trực tiếp cho xà, sứ.

Chọn điểm cao nhất của xà, sứ làm điểm cần đấu dây để tránh xác suất của

sét đánh vào xà, ta nối dây tiếp địa cho cả xà trên và xà dưới.

Dùng thép góp L60x60x6 dài 2,5cm để làm cọc thẳng đứng của thiết bị nối

đất. Với tham số cọc như trên.

Xác định điện trở nối đất của một cọc (TL2)

R1c = 0,0298. ρmax = 0,0298. 0,3. 104 = 9 Ω

Với:

ρmax - Điện trở suất lớn nhất: ρmax = k. 1,5. 0,2.104 = 0,3.104 Ω/ cm

Trong đó:



k - hệ số mùa. K = 1,5 (PLVII.15 - TL2)

Với vùng đất có ρ ≤ 104 Ω/ cm, chỉ cần Rđ= ≤ 10Ω (bảng 3.1 - TL2)

Ta có: R1c = 9Ω < Rđ = 10Ω, thỏa mãn điều kiện. Vậy chỉ cần dùng 1 cọc

bằng thép L60 x 60 x 6 dài 2,5m, nối đất cho mỗi một cột đường dây là đảm

bảo an toàn cho cột, xà, sứ làm việc bình thường ngay cả khi có sét tác động.

Hình: 7.1: Sơ đồ nối đất III. TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT CHO TRẠM BIẾN ÁP CỦA TRẠM CẤP NƯỚC:

Tiếp đất là để đảm bảo khi có sự cố xảy ra ở vùng điều khiển như: đoản

mạch giữa dây và dây trung tính của máy biến áp rất nguy hiểm đối với con



người và súc vật khi ở gần trạm, do có điện trở rất nhỏ nên dễ dàng tạo điều

kiện cho dòng điện đi qua. Khi có sự cố dòng diện sẽ chạy từ dây tiếp địa của

các thiết bị điện tới các cực nối đất của trạm biến áp qua môi trường đất.

Ở các Thành phố lớn trạm phân phối thường dùng cáp ngầm, lớp bọc cáp có

thể tiếp đất trực tiếp và tạo nên một điện trở tiếp đất rất nhỏ, sự có mặt của các

mặt kim loại như ống nước dưới lòng đất sẽ hỗ trợ giúp làm giảm điện trở tiếp

đất giữa nơi tiêu thụ và trạm biến áp.

Ở các vùng nông thôn, Thành phố nhỏ và các nhà máy không lớn thường

dùng cáp tải điện trên không. Vì vậy nếu một trong 3 pha có sự cố trạm đất

chạy dọc theo mạng dây điện trên không thì người ta thấy không đảm bảo an

toàn bởi vì nếu chiều dài quá lớn (hàng chục km) thì điện trở tiếp đất khó đạt

thấp được. Do đó người ta đặt tiếp đất ngay tại trạm biến áp để đảm bảo an toàn

cho các thiết bị có sự cố và tiếp xúc với trạm. Mặt khác, khi đường dây tải điện

phân phối có chiều dài lớn thì cứ mỗi chặng 1,6 km thì có 4 tiếp địa dây trung

tính để đảm bảo an toàn.

1. Tiếp đất, điện trở suất của tiếp đất:

Tiếp đất là tạo ra các đầu nối các điện cực tiếp đất, thực hiện theo các

phương pháp an toàn của ngành điện. Từ đó người thiết kế đưa ra các dự kiến

về thông số tiếp đất phù hợp với từng điều kiện địa hình, địa lý có tiếp đất.

Trở kháng của một điện cực có kích thước đã cho phụ thuộc vào

điện trở suất của đất. Độ dẫn điện của đất cơ bản là độ dẫn điện li trong

điều kiện tự nhiên, do vậy nó ảnh hưởng bởi khí hậu, độ ẩm, nhiệt độ,

nồng độ muối trong đất. Để điện trở giảm xuống, người ta đào một hố sâu

chôn quanh cột tiếp địa với đường kính 1m sâu 0,3m và đổ đầy NaCl vào

sau đó tưới nước vài lần để giữ cho hố ẩm liên tục.

2. Cách điện cực tiếp đất:

Những nơi có hệ thống cáp ngầm các điểm tiếp đất trên vỏ kim loại bọc cáp,

lớp vỏ này sẽ làm việc như điện cực tiếp đất. Ở những nơi không có mạng cáp



ngầm chạy qua thì phải chọn vật liệu nối đất sao cho có thể chịu được ăn mòn

của loại đất nơi đặt điện cực tiếp đất.

3. Dây tiếp đất:

Dây tiếp địa cần phải đủ cứng, chịu ăn mòn tốt. Mọi tiếp địa và các dây dẫn

liên tục đất phải được chế tạo bằng đồng, sắt, sắt mạ. Các dây tiếp địa nối với

nhau theo phương pháp hàn hồ quang. Khoảng cách an toàn giữa dây tiếp đất

và người càng lớn càng tốt.Dây trung tính không được dùng là dây nối đất.

Tính toán nối đất cho trạm biến áp:

Hệ thống nối đất cho trạm biến áp làm việc theo 3 chức năng:

• Nối đất làm việc.

• Nối đất an toàn.

• Nối đất chống sét.

Chọn sơ bộ 6 cọc thép góc có kích thước L60x60x6, mỗi cọc dài 2,5m được

nối với nhau bằng thanh thép dẹt 40 x40 đặt nằm ngang, tạo thành mạch vòng

nối đất xung quanh trạm biến áp. Khoảng cách cọc cách nhau 4m, chôn sâu

0,7m và thanh thép dẹt được hàn chặt với cọc ở độ sâu 0,8m.

Điện trở nối đất của một cọc:

R1c = 0,0298. ρ (Ω)

Trong đó:

ρ - điện trở suất của đất. ρ = 0,4.104 Ω/cm

Nếu ρ là số liệu đo trong mùa mưa thì phải tìm giá trị ρmax:

ρmax = kmax. ρ = 1,5. 0,4.104 = 0,6.104 Ω/cm

Với: kmax - hệ số mùa . kmax = 1,5 (PL6.4-TL1)

• R1c = 0,0298. 0,6.104 = 17,88 Ω

Điện trở khuếch tán của 6 cọc thẳng đứng:

Rc = 073.688,17

.1 =

c

c

nRη

= 4,08 Ω



Trong đó:

ηc - hệ số sử dụng cọc (PL6.6 - TL1). ηc = 0,73

Điện trở của thanh nối đất nằm ngang:

Rt = tbl

l ..2lg.36,0 2

maxρ Ω

ρmax - điện trở suất của đất, ρmax = 0,6.104 Ω/cm

l - chiều dài mạch vòng tạo nên bởi các thanh nối, cm.

l = 4.6 = 24m = 2400 cm

b) Chiều rộng thanh nối, cm. Thường lấy: b = 40cm.

• Rt = 17,48.4

2400.2lg.10.6,0.2400

36,0 24 = Ω

Điện trở của thanh nối đất thực tế cần phải xét đến hệ số sử dụng thanh ηt:

Rt = 48,017,4

=t

tRη

= 8,68 Ω

Với ηt = 0,48 (PL 6.6 - TL1)

Số cọc cần phải đóng là:

n = 08,4.37,0

88,17.1 =

cc

c

RR

η = 6 cọc.

Vậy thiết bị nối đất đã đạt yêu cầu

Cách thực hiện nối đất trạm biến áp của trạm cấp nước:

Từ hệ thống tiếp địa làm sẵn 3 đầu nối.

Trung tính 0,4 KV nối với đầu số 2 bằng dây thép φ = 10mm

Các phần bằng sắt ở trạm như: cổng trạm, vỏ máy biến áp, vỏ tủ phân phối...

nối với đầu số 3 bằng thép φ = 10mm.

IV. SÉT VÀ THIẾT BỊ CHỐNG SÉT:

Sét là sự phóng điện trong khí quyển giữa các đám mây tích điện và đất hay

giữa các đám mây mang điện tích trái dấu. Các công trình về điện như đường



dây, các cột vượt sông, vượt đường quốc lộ, đường sắt, các trạm biến áp, trạm

phân phối.... là những nơi dễ bị sét đánh. Vì vậy phải có biện pháp bảo vệ

chống sét để tránh cho các công trình bị sét đánh trực tiếp.

1. Bảo vệ chống sét cho đường dây tải điện:

Trong vận hành, sự cố cắt điện do sét đánh vào các đường dây tẳi điện trên

không chiếm tỷ lệ lớn trong toàn bộ hệ thống điện. Vì vậy, bảo vệ chống sét

cho đường dây có tầm quan trọng rất lớn trong việc đảm bảo vận hành an toàn

và cung cấp điện liên tục.

Để đảm bảo chống sét cho đường dây, tốt nhất là đặt dây chống sét trên toàn

bộ tuyến đường dây. Song biện pháp này rất đắt, nên nó chỉ được dùng cho các

đường dây 110KV và 220KV cột sắt và cột bê tông cốt sắt. Đường dây điện áp

đến 35 KV cột sắt và cột bê tông cốt sắt ít được bảo vệ toàn tuyến.

Tuy nhiên, các cột của đường dây này cũng như cột của đường dây 110KV

đến 220 KV đều phải nối đất. Trang bị nối đất được tính như ở mục 8 -2. Điện

trở nối đất được quy định: Rđ ≤ 10Ω. Để tăng cường khả năng chống sét các

đường dây có thể đạt chống sét ống hoặc tăng thêm bát sứ ở những nơi cách

điện yếu, những cột vượt cao, chỗ giao chéo với đường dây khác, những đoạn

tới chạm. Còn ở những yêu cầu mức an toàn cung cấp điện rất cao tốt nhất là

dùng đường dây cáp.

Dây chống sét: Tùy theo cách bố trí dây dẫn trên cột có thể treo một hoặc hai

dây chống sét. Các dây chống sét được treo trên đường dây tải điện sao cho dây

dẫn của cả ba pha đều nằm trong phạm vi bảo vệ của các dây chống sét.

2. Bảo vệ chống sét cho trạm biến áp:

a) Bảo vệ chống sét đánh trực tiếp:

Bảo vệ chống sét đánh trực tiếp cho các thiết bị điện và các công trình khác

đặt trong trạm biến áp thực hiện bằng các cột thu lôi. Cột thu lôi gồm kim lôi



bằng kim loại đặt trên cột cao hơn vật được bảo vệ để thu sét và dây dẫn sét

xuống đất cùng với trang thiết bị nối đất.

Khoảng không gian gần cột thu lôi mà vật được bảo vệ đặt trong đó rất ít khả

năng bị sét đánh gọi là phạm vi của cột thu lôi.

Phạm vi bảo vệ của cột thu lôi là hình nón cong cong tròn xoáy có tiết diện

ngang là những hình tròn ở độ cao hx, có bán kính Rx. Trị số của bán kính bảo

vệ Rx được xác định theo công thức đơn giản sau:

- Ở độ cao hx < 2/3h; Rx = 1,5 (1- ph

hx ).8,0

- Ở độ cao hx < 2/3h; Rx = 0,75 (1- phhx ).

Trong đó:

Hx - chiều cao của đối tượng được bảo vệ nằm trong vùng bảo vệ của cột thu

lôi.

p- hệ số, với h < 30m thì P = 1, với h > 30m thì P = h5,5

Nếu diện tích của trạm biến áp lớn, người ta phải đặt nhiều trạm thu lôi sao

cho cả trạm biến áp nằm trong phạm vi bảo vệ.

b) Bảo vệ chống sét từ đường dây truyền vào trạm:

Các đường dây trên không dù có được bảo vệ chống sét hay không thì các

thiết bị điện có nối với chúng đều phải chịu tác động từ sóng sét truyền từ

đường dây đến. Biên độ của quá điện áp khí quyển có thể lớn hơn điện áp

cách điện của thiết bị, dẫn đến chọc thủng cách điện, phá hoại thiết bị và mạch

điện bị cắt ra. Vì vậy để bảo vệ các thiết bị trong trạm biến áp tránh sóng quá điện

áp truyền hạ thấp đường dây vào phải dùng các thiết bị chống sét. Các thiết bị

chống sét này sẽ hạ thấp biên độ sóng qua điện áp đến trị số an toàn cho cách điện

cần được bảo vệ (cách điện của máy biến áp và các thiết bị khác đặt trong trạm).



Thiết bị chống sét chủ yếu cho trạm biến áp là chống sét van (CSV) kết hợp

với chống sét ống (CSO) và khe hở phóng điện.

Khe hở phóng điện là thiết bị chống sét đơn giản nhất gồm hai điện cực, trong

đó một điện cực mối với mạch điện còn điện cực kia nối đất.

Khi làm việc bình thường khe hở cách li những phần tử mang điện với đất.

Khi có sóng quá điện áp chạy trên đường dây, khe hở phóng điện và truyền

xuống đất. Ưu điểm của loại thiết bị này là đơn giản, rẻ tiền. Song vì nó không

có bộ phận dập hồ quang nên khi nó làm việc bảo vệ rơle có thể sẽ cắt mạch

điện. Vì vậy khe hở phóng điện thường chỉ làm bảo vệ phụ (bảo vệ máy biến

áp) cũng như làm một bộ phận trong các loại chống sét khác.

Chống sét ống gồm 2 khe hở phóng diện S1, S2. Trong đó khe hở phóng điện

được đặt trong ống làm bằng vật liệu sinh khí. Khi có sóng quá điện áp S1 và S2

đều phóng điện. Dưới tác dụng của hồ quang, chất sinh khí phát nóng và sản

sinh ra nhiều khí làm cho áp suất trong ống tăng tới hàng chục atm và thổi tắt

hồ quang.

Khả năng dập hồ quang của CSO rất hạn chế, ứng với một trị số dòng điện

giới hạn nhất định, nếu dòng điện lớn, hồ quang không bị dập ắt gây ngắn

mạch tạm thời làm cho bảo vệ rơle có thể cắt mạch điện.

CSO chủ yếu dùng để bảo vệ chống sét cho các đường dây không treo các

đường dây chống sét cũng như làm phần tử phụ trong các sơ đồ bảo vệ biến áp.

Chống sét van gồm có 2 phần tử chính là khe hở phóng điện và điện trở làm

việc. Khe hở làm việc của CSV là một chuỗi các khe hở làm nhiệm vụ như đã

xét ở trên. Điện trở làm việc là điện trở phi tuyến có tác dụng hạn chế dòng

điện kế tục (dòng ngắn mạch chạm đất) qua CSV khi sóng quá điện áp chọc

thủng các khe hở phóng điện. Dòng diện này được duy trì bởi điện áp định mức

của mạng điện.



Cần hạn chế dòng điện kế tục để dập tắt hồ quang trong khe hở phóng điện

sau khi chống sét van làm việc.

Nếu tăng điện trở làm việc sẽ làm cho dòng kế tục giảm xuống. Nhưng cần

chú ý là khi sóng quá điện áp tác dụng lên CSV, dòng xung kích có thể đạt tới

vài ngàn ampe đi qua điện trở làm việc, tạo nên trên điện trở đó một điện áp

xung kích gọi là điện áp dư của CSV. Để bảo vệ cách điện phải giảm điện điện

dư, nên cần phải giảm điện trở làm việc.

Trị số của điện trở làm việc phải thỏa mãn hai yêu cầu: cần phải có trị số lớn

để hạn chế dòng kế tục và lại cần có trị số nhỏ để hạn chế điện áp dư. Chất vilít

thỏa mãn được hai yêu cầu này nên nó được chọn làm điện trở của CSV. Điện

trở của nó giảm khi tăng điện áp đặt vào và điện trở của nó tăng khi điện áp

giảm xuống bằng điện áp của mạng.

Bảo vệ chống sóng quá điện áp truyền từ đường dây biến áp đạt được bằng

cách đặt CSV và các biện pháp bảo vệ đường dây gần trạm.

Đoạn trần trạm từ 1 - 2km được bảo vệ bằng dây chống sét để ngăn ngừa sét

đánh trực tiếp vào đường dây. Nhằm hạn chế biên độ sóng sét CSO1 được đặt ở

đầu đoạn dây. Nếu đường dây được bảo vệ bằng dây chống sét toàn tuyến thì

không cần đặt CSO1. CSO2 dùng để bảo vệ máy cắt khi nó ở vị trí cắt.

Với trạm 3 - 10 KV được bảo vệ theo sơ đồ đơn giản hơn, không cần đặt dây

chống sé ở gần trạm mà chỉ cần đặt CSO ở cách trạm khoảng 200m, trên thanh

góp của trạm hay sát máy biến áp đặt CSV.

Để bảo vệ chống quá điện áp cho trạm cần phải phối hợp cách điện của trạm

biến áp.

Nối đất cho trạm cần đảm bảo quy định sau:

• Với trạm có công suất bé (< 100 KVA) điện trở nối đất cho phép là 10Ω

• Với trạm có trung tính cách điện, U < 110 KV điện trở nối đất cho phép

là 4Ω.



• Với trạm có trung tính trực tiếp nối đất điện áp từ 110KV trở lên thì điện

trở nối đất cho phép là 0,5Ω.

Đồ án -...

Documents

Transcript of Đồ án -...