Đồ án tốt nghiệp Thiết kế đường dây và trạm biến áp.doc

Viết thuê đề tài giá rẻ trọn gói - KB Zalo/Tele : 0973.287.149
Luanvanmaster.com – Cần Kham Thảo - Kết bạn Zalo/Tele : 0973.287.149
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế đường dây và trạm biến áp
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%)
Bùi Nguyên Bản 1 Lớp: 13B2 - Trường ĐHBK - Khoa điện

• 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 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 = η
Pdm
dc
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:
•
P’ĐM
•
P’ĐM
Đối với động cơ:
= PĐM ε dm
Đối với biến áp hàn:
= PĐM COSϕ ε dm
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 = ΔP
; Qtb = ΔQ
t t
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:
n n
Ptb = ∑ pi ; Ptb = ∑ qi
i=1 i=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
động của
động của
đỉnh nhọn được dùng để kiểm tra dao động điện áp, điều kiện tự khởi
động cơ, kiểm tra điều kiện làm việc của cầu chì, tính dòng điện khởi
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 9 12 15 18 21 21
ngoài không khí
Như trên nhưng đặt 19 23 27 32 36 40
trong ống
Cáp cách điện bằng 15 20 25 30 35 40
giấy tẩm dầu
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 =
Ptb
P
dm
• Đối với một nhóm thiết bị:
P
tb
n n
ksd = =
∑ p
tbi
/
∑ p
dmi
P
dm
i=1 i=1
Hệ số sử dụng nói lên mức độ sử dụng có thể được tính:
KSD = pt t1 + pt t2 + ...pn tn
p
dm
(t + t
2
+ ...t
n
)
1
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 =
Ptt
P
tb
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 =
Ptt
=
Ptt
.
Ptb
= kmax.ksd
P
dn
P
dn
P
dn
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:
n
2
n
(3 - 12)
nhq =∑P
dmi / ∑(Pdm )2
i −1 i=1

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* =
n1
; p* =
p1
n p
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 = (Ptt + Pcs )2
+ (Qtt + Qcs )2
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.
n n
Pttnm = Kđt ∑Qttpxi = Ktđ ∑(Qtti + Qcsi )
1 1
Sttnm = P2
ttnm + Q2
ttnm
cosϕnm =
Pttnm
S
ttnm
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
n
PTT = ∑Pdm
i=1
Với n ≥ 4 phụ tải tính toán của nhóm thiết bị xác định theo công thức:
n
Ptt = kmax. ksd. ∑ Pdm
1

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.
n1
P1 = ∑ Pdmi
1
• Xác định
n*
= n1 ; P*
= P1 ;
n P∑
Trong đó:
N - tổng số thiết bị trong nhóm
PΣ - tổng công suất của nhóm.
n1
PΣ = ∑ Pdmi
1
• 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:
n1
PTT = ∑ Pdmi Pdmi
1
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
n
Ptt = kđt ∑ Ptti
1
n
Qttpx = kđt ∑ Ptti
1
Sttpx = (Pttpx + Pcs )2
+ (Qttpx + Qcs )2
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 =
M ¦ W
0
T
max
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 = 3600
6000
= 1.667 (m3
/s)
Công suất hữu ích Pi để đưa một lượng nước Q lên độ cao H là:
Pi = γ .Q.H
(2-1)
102
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 =
1000.1,66.10
= 162.75 (kW)
102
Công suất trục bơm P:
P =
Pi
(Theo công thức 3 - 1. TL1)
η
b
P =
162.75
= 187,06 (2-2)
0,87
Với hiệu suất bơm ηb = 0.87
Công suất động cơ kéo bơm Pđc
Pđc = K. η
P
td
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. 187,06
= 233,83 (KW) (2-3)
1
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 =
P
c
(2 -4)
ηb .cosϕ
Với: Hệ số công suất của máy bơm cosϕ = 0,85
Hiệu suất của máy bơm: η = 0,87

Ta có:
264
Sđc = = 375 (kVA) (2-5)
0,87.0,85
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 =
P
cs
P
b
Chọn công suất bóng: P0 = 100W
Vậy: n = 360 = 3,6
100
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 = (kVA)
Bùi Nguyên Bản
0,362 + 02
Scs =
Suy ra:
= 0,36 (kVA) (2-8) Công suất
tính toán tác dụng của trạm cấp nước: Ptt = Pđc
+ Pcs = Sđc . cosϕ + Pcs (kW)
P
cs
2
+Qcs
2

24 Lớp: 13B2 - Trường ĐHBK - Khoa điện

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 = 303,812
+187,782
= 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 =
2.200
= 38,5 A
3.6
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 =
l
tt 38,5 2
= = 38,5 (mm )
J
tt 1
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 =
S
tt
=
200.2 = 38,5 (A)
3.U dm 3.6
Chọn dây nhôm lõi thép có tiết diện như sau:
I
max 38,5 2
Fkt ≥ = = 38,5 (mm )
J
kt 1
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 Tiết diện tính toán Đường kính tính Điện trở khi Khối lượng
định mức dây dẫn (mm2
) toán (mm) nhiệt độ 200
tính toán
của dây Phần nhôm dẫn Lõi Dây Lói
(Ω/km)
của dây dẫn
dẫn (mm diện của dây dẫn thép dẫn thép kg/km
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 =
PR +QX
≤ ΔUcp (V)
U
dm
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 = 386+( 379− 386 ).(8,4−8) .10−
3 = 0,383 Ω/km.
9− 8
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%. 6.10
3
= 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 =
P
S
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 =340.1,53 + 210,8.0,689 = 111 (V)
6
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 =
S
tt
= 400 = 38,5 (A)
3.U dm 3.6
Chọn cáp đồng với tiết diện:
I
max 38,5 2
Fkt ≥ = = 14,26 (mm )
J
kt 2,7
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.
r0
Fđm (1 lõi) mm2
Hình dạng Icp
16 Vặn xoắn 105 1,47
X0
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 =
S2
.R.10−3
(kW)
U dm
2
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 =
S 2
.X .10
-3
¦ Q2
dm
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:
4002
10−3
ΔPđd = .1,53. = 6,8 (kW)
¦ 62
TỔN THẤT CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG TRÊN ĐƯỜNG DÂY
ΔQdd = 4002
.0,689.10−3
= 3,062 (kVAR)
¦ 6dm
2
Tổn thất công suất toàn phần trên đường dây
ΔSđd = ΔP∂
2
d + ΔQ∂
2
d
=> ΔScs = = 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 =
S 2
10−3 400 2 −3
= 0,653 (kW)
.R. = .1,47.0,1.10
¦ U ∂
2
m ¦ 62
Ta có: X = 0,17. 0,1 = 0,017 (Ω)
• Tổn thất công suất phản kháng trên cáp:
ΔQcap =
S 2
10−3 400 2 −3
= 0,076 (kVAR)
.X . = .0,017.10
¦ U ∂
2
m ¦ 62
• 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)
6,82
+ 3,0622

• Tổn thất công suất toàn phần trên cả đường dây:
ΔS = ΔP 2
+ ΔQ 2
= 7,4532
+ 3,1382
= 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:
S
ΔPB = ΔP0 + ΔPN. ( pt
) 2 (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:
S
ΔQB = ΔQ0 + ΔQN. ( pt
)2 (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 =
i%.S
∂m (kVAR)
100
ΔQN =
U
N
%.S
∂m (kVAR)
100
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
400
.200)2
= 3,98 (KW)
Tổn thất công suất phản kháng trong máy biến áp trạm cấp nước của nhà
máy:
Với : ΔQ0 = 6.2.200 = 24 (kVAR)
100
ΔQN = 5,5.2.200
= 22 (kVAR)
100
=> ΔQB=24+22( 400 )2
= 46 (kVAR)
2.200
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:
S
ΔAB = ΔP0.t + ΔPN. ( pt
) 2 . 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 +
1
ΔPN. (
S
pt 2
. τ (KWh)
)
n
S
∂m
Vậy tổn thất điện năng hàng năm trong các máy biến áp là:
ΔAB = 2.0,53.8760 +
3,45
(
400
) 2 . 4500 = 170481 (KWh)
2 2.200
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 =
σ
gh
σ
cp
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 =
g
0
(4-2)
1000
Trong đó:
g0 = trọng lượng riêng của chất cấu tạo dây (N/mm2
)
Với dây xoắn cần chú ý tới chiều dài thực tế:
g
Công thức trên dùng cho dây 1 chất (A, M, C) với phức tạp (AC), g1 được tính
theo công thức:
g A .FA + g Fe FFe 2
g1 = (1,02 - 1,03). (N/m.mm ) (4-4)
1000F
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 =
9,81.α.C.d.v 2
(N/m) (4-5)
1000.16
Tỷ tải của gió:
P 9,81.α.C.d.v 2
2
g2 = = (N/m.mm ) (4-6)
F 1000.16F
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 = g12 + g 22
(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.
Tải trọng của dây g1
Tải trọng của dây Tải trọng toàn bộ
Mã hiệu dây lúc gió g1 dây g3
(N/m.mm2
)
(N/m.mm2
) 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 σgh E α
riêng g0 (N/dm3
) (N/m.mm2
) (N/mm2
) (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 =
σ
nAcp
=
157
2 = 78,5 (N/mm2
)

Hệ số dãn nở dài của dây phức hợp AC - 35 (TL2):
σAC = (4-8)
αFe.
E
Fe
+ a
A.
E
A
EFe + a.EA
a- tỷ số tiết diện giữa phần nhôm và thép:
a =
F
A =
36,9
= 5,59 (mm2
)
FFe 6,2
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 =10.10−6
.196.10−3
+ 5,95.23.10.61,6.1.10−3
= 19,16.10-6 (độ-1)
196.103 + 5,95.6,16.103
Mô đun của vật liệu dây phức hợp AC -35, được tính (TL2):
EAC =
aE + EFe 2
(4-9)
(N/mm )
1+ a
EAC =5,95.61,6.103
+ 6.103
= 80,94.103 (N/mm2)
1 + 5,95
β - Hệ số kéo dài đàn hồi của vật liệu làm dây;
βAC - Hệ số kéo dài đàn hồi của dây AC
βAC= 1
E
AC
=> βAC =
1
= 12,35.10-3
80,94.103
ứng suất dây AC lúc bão (σACbão) và lúc nhiệt độ thấp (σAC0min) (TL2:
σACθmin = [σAcp - (σA - σAC) (θ0 - θmin) EA].
E AC
(4-11)
E A

σACbão = [σAcp - (σA - σAC) (θ0 - θbão) EA].
E
AC
(4-12)
E A
Trong đó:
θ0 - nhiệt độ môi trường chế tạo dây, lấy θ = 150
C.
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
(1/0
C)
αA - hệ số dãn nở của nhôm, αA = 23.106
(1/0
C)
θBÃO - NHIỆT ĐỘ MÔI TRƯỜNG LÚC BÃO, ỨNG VỚI VÙNG KHÍ HẬU III,
lấy θbão = 250
C (bảng 7.3 - TL2)
θmin - nhiệt độ không khí lúc thấp nhất, ứng với vùng khí hậu III,
lấy θmin = 50
C (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
].
80,94.10
3
3
= 100 61,6.10
(N/mm2
)
σACbão = [78,5 - (23.10-6
- 19,16.10-6
) (15-25). 61,6.103
].
80,94.10
3
3
=
106,25 61,6.10
(N/mm2
)
Khoảng vượt tới hạn của dây AC - 35 là (Công thức 7.9 - TL2):
lth = 24.α A .(θbao −θmin ) (m) (4-13)
2 2
g
3 g1
−
σ
ACθ min
σ
ACbao
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 = 24.23.10−6
.(25 − 5) 2 = 83,5 (m)
2
−3
138.10 −3 32,2.10
−
106,25 100
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 = 400
C 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 -
l 2
.g1
2
= σACbão -
l 2
.g3
2
−
α0 (θ
max
−θ
bao
)
(4-14)
24.β0 .σ 2
ACθ max 24.β0 .σ 2
ACbao
β
0
Thay số vào biểu thức trên ta được:
2 2 −6 2 2 −6 −6
σACθmax - 90 .32,2 .10
= 106,25 - 90 .32,2 .10
=
19,16.10
24.12,36.10
−6
.σ
2
24.12,36.10
−6 2
12,36.10
−6
AC max .106,25
(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 = - l 2
.g (4-15)
1
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 +
l + 8 f 2
(m) (4-16)
3.l
• lthực tế =90+90 + 8.0,67 2
= 90,34 (m)
3.90
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.
Quy cách D1D2 -
Lực đầu
Loại Mác bê tông V,m3
M, Kg cột Pcp,
H, m
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.
Chiều cáo sứ
Điện áp định
Trọng lượng
Ký hiệu mức an toàn Các phụ kiện
(m)
(kV)
(kg)
Sứ đứng 0,35 10 5 Ty côn mạ kẽm
VHO - 10 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 =
9,81
.α.C.V 2
.F =
9,81
.0,85.0,7.252
.2,45 = 966(N ) (4-18)
16 16
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 =
D1 + D2 0,190 + 0,3 2
.(HC −.HM ) = .(12− 2) = 2,45 (m )
2 2
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 =
2D1 + D2
.
h
=
2.0,19 + 0,3
.
10
= 4,63 (m)
D + D
2
3 0,19 + 0,3 3
1
d) Tổng mô men tác động lên tiết diện sát mặt đất của cột:
n
Mtt = n. MΣ = n. ∑ M 1 (Nm) (4-21)
1
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 =
M
tt
=
21500
= 2150(N ) = 219,2(Kg)
h 10
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 mm
2
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 = M tt
=
127400
= 12740(N ) = 1298,6(Kg)
h 10
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 = 250
C; 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 =
M
tt =
146027
= 14602,7(N ) = 1488,6(Kg)
h 10
• 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 =
M
tt =
127400
= 127400(N ) = 1298,6(Kg)
h 10
• 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. 2
3
= 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 = M tt
=
158308
= 15830,8(N ) = 1613,7(Kg)
h 10
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
. (F2. En + F3. Q0)
F1
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 =966.4,6 + 2.4229 + 42210 =
7,28m 966 + 2.422 +1.422

F1 = 1,5. [
H
h +(
H
h +1).tg 2
ϕ] + 0,5
=> F1 = 1,5. [ 7,28+(7,28 +1).0,8392
] + 0,5 = 10,86
2 2
F2 = (1 + tg2
ϕ). (1 + 1,5.
d
.tgϕ)
h
=> F2 = (1 + 0.8392
). (1 + 1,5.
1,2
.0,8392
) = 2,99
2
F3 = (1 + tg2
ϕ).
d
+ tgϕ)
h
=> F3 = (1 + 0,8392
).
1,2
+ 0,839) = 1,86
2
En =
b.h.k 0
.[0,5.γ .h + C(1+θ 2
)]
θ.(θ + tgθ )
=> En = −
1.2.1,32
.[0,5.14,7.2 + 0,39(1+ 0,2182
)] = 65,39
0,467.(0,467 + 0,839)
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 ≤
1
(2,99.65,39+186.71,18)
10,86
• 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 =
19324,6 + 2.3718,75.9 +1.3718,75.10
= 8,1 m
1932 + 2.3718,75 +1.3718,75
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 = [H +(H +1).tg 2
ϕ] + 0,5
h
h
=> F1 = [ 8,75+(8,75+1).0,8392
] + 0,5 = 12,73
2
2
F2 = (1 + tg2
ϕ). (1 + 1,5.
d
.tgϕ)
h
=> F2 = (1 + 0.8392
). (1 + 1,5.
1,4
.0,8392
) = 3,2
2
F3 = (1 + tg2
ϕ).
d
+ tgϕ)
h
=> F3 = (1 + 0,8392
).
1,4
+ 0,839) = 2,03
2
En =
b.h.k 0
.[0,5.γ .h + C(1+θ 2
)]
θ.(θ + tgθ )

=> En = −
1.2.2.1,32
.[0,5.14,7.2 + 0,39(1+ 0,2182
)] = 78,47
0,467.(0,467 + 0,839)
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) ≤
1
(3,2.78,47 + 104,684)
12,73
• 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 =
S
BA
= 200 = 288,67 (A)
3U dm 3.0,4
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 =
S
tt
3.U dm
= 0,4 (KW)
Với áptomát tổng để dự trữ có thể theo dòng điện định mức của biến áp:
Itt = IđmA ≥ IđmB =
S
tt
=
200
= 288,67 (A)
3.U dm 3.0,4
Theo PLIV. 2 - TL2 ta có áptomat do hãng Merlin Gerin (Pháp) chế tạo có:
Iđm = 400 (A)
UđmA ≥ Uđmmax

Bảng 5 - 3: Thông số kỹ thuật của áptomát NS400E:
Loại Uđm (KV) Iđm (A)
NS400E 0,5 400
Icắt (KA)
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 =
P
dco
=
33
= 56(A) Với: Pđcơ = 33W; cosϕ
3.U dm .cosϕ 3.0,4.0,85
= 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:
Iđm (A)
Loại Uđm (KV) 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)
C100E 0,5 15
Icắt (KA)
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)
Cao Rộng Sâu
2200 1200 600
Số cánh tủ
2
Cánh tủ phẳng
61386
c. Chọn cáp từ tủ phân phối động cơ:
Chọn cáp theo điều kiện mật độ đòng điện kinh tế:
l
kt 2
FCkt = (mm )
J
kt
Với Tmax = 6000h, có Jkt = 2,7 mm2
• FCkt = 2
56
,7 = 20,7
(mm2
) Trong đó:

ITT = IĐM =
P
dco
=
33
= 56(A)
3.U dm .cosϕ 3.0,4.0,85
=> 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

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế đường dây và trạm biến áp.doc

Recommended

Recommended

More Related Content

Similar to Đồ án tốt nghiệp Thiết kế đường dây và trạm biến áp.doc

Similar to Đồ án tốt nghiệp Thiết kế đường dây và trạm biến áp.doc (20)

More from Dịch vụ viết thuê đề tài trọn gói 👍👍 Liên hệ Zalo/Tele: 0917.193.864

More from Dịch vụ viết thuê đề tài trọn gói 👍👍 Liên hệ Zalo/Tele: 0917.193.864 (20)

Recently uploaded

Recently uploaded (20)

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế đường dây và trạm biến áp.doc