- 1 -

LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình thực hiện đề tài: “THIẾT KẾ TỐI ƯU MẠNG ĐIỆN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG” cho em xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn
sâu sắc đến Thầy Mai Văn Công và Thầy Bùi Thúc Minh đã hướng dẫn, chỉ bảo tận
tình để em có thể hoàn thành tốt Đồ án tốt nghiệp này.
Em xin chân thành cảm ơn các Thầy, Cô trong bộ môn đã giảng dạy, cung
cấp cho em nhiều kiến thức trong suốt quá trình học tập tại trường Đại học Nha
Trang.
Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Thầy Trần Tiến Phức và các bác, các
anh của phòng Quản trị thiết bị đã tạo điều thuận lợi nhất và giúp đỡ tôi nhiệt tình
trong suốt quá trình làm đồ án.
Xin gửi lời cảm ơn tới các bạn bè đã dành thời gian, công sức của mình để
giúp đỡ tôi trong suốt thời gian thực hiện đề tài.

Nha Trang, ngày 06 tháng 06 năm 2010
Sinh viên
Đàm Quang Ngọc

- 2 -

MỤC LỤC
Chương 1 MỞ ĐẦU 9

1.1 GIỚI THIỆU CHUNG 9

1.2

TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 9


2.4.1 Xác định phụ tải điện 12

2.4.2

Đồ thị phụ tải 12

2.4 ĐÁNH GIÁ CHUNG VỀ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN 16

2.4.1 An toàn điện 16

2.4.2 Chất lượng điện năng 16

2.4.3

Độ tin cậy cung cấp điện 17

2.4.4 Tổn thất công suất 17

2.4.4

Đánh giá chung 23

2.5

CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ĐIỆN 23

2.5.1 Điều chỉnh điện áp trong hệ thống cung cấp điện 23

2.5.2 Nâng cao hệ số công suất cosϕ 24



dòng

ngắn

mạch
31

3.4 CHỌN DÂY DẪN VÀ THIẾT BỊ BẢO VỆ 31

3.4.1 Chọn loại dây và tiết diện dây dẫn 31

3.4.2 Chọn phương án nối dây hợp lý về kinh tế và kỹ thuật 34

3.4.2

Chọn các thiết bị bảo vệ 38

3.5 BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG 41

3.5.1 Đặt vấn đề
41

3.5.2 Các biện pháp nâng cao hệ số công suất cos
ϕ
tự nhiên
43

- 3 -


4.1.1 Chọn phương pháp xác định phụ tải 45

4.1.2 Xác định phụ tải toàn trường 46

4.1.3 Xác định tâm phụ tải điện 101

4.2 CHỌN DUNG LƯỢNG VÀ SỐ LƯỢNG MÁY BIẾN ÁP 103

4.2.1 Chọn số lượng máy biến áp 103

4.2.2 Chọn dung lượng máy biến áp 103

4.2.3 Tính tổn thất công suất và tổn thất điện năng trong máy biến áp 105

4.3 CHỌN PHƯƠNG ÁN CUNG CẤP ĐIỆN 107

4.3.1 Chọn vị trí tủ 107

4.3.2 Phương án 1: Đặt 1 trạm biến áp gồm 2 máy 110

4.3.3 Phương án 2: Đặt 2 trạm biến áp mỗi trạm gồm 1 máy 116

4.3.4 Phương án 3: Đặt 2 trạm biến áp mỗi trạm gồm 1 máy 123

4.4

CHỌN DÂY DẪN VÀ THIẾT BỊ BẢO VỆ 132

4.4.1 Chọn dây dẫn mạng cao áp 132



5.3.1 Chọn dây dẫn 159

5.3.2 Lựa chọn Aptomat 160

5.4 TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH VÀ KIỂM TRA APTOMAT ĐÃ CHỌN 160

5.4.1 Tính toán ngắn mạch tại thanh cái của máy biến áp 160

5.4.2 Tính toán ngắn mạch tại các tủ phân phối chính 162

5.5 BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG 163

5.5.1 Đặt vấn đề 163

5.5.2 Xác định dung lượng bù 163

Chương 6 166

- 4 -

KẾT LUẬN VÀ ĐỂ NGHỊ 166

6.1 KẾT LUẬN 166

6.2 ĐỀ NGHỊ 166
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC
- 5 -



Bảng 4.7 Bảng số liệu phụ tải giảng đường G7 52

Bảng 4.8 Bảng số liệu phụ tải giảng đường G8 53

Bảng 4.9 Bảng số liệu phụ tải ký túc xá K2 54

Bảng 4.10 Bảng số liệu phụ tải ký túc xá K3 55

Bảng 4.11 Bảng số liệu phụ tải ký túc xá K4 56

Bảng 4.12 Bảng số liệu phụ tải ký túc xá K5 57

Bảng 4.13 Bảng số liệu phụ tải hội trường A cũ 60

Bảng 4.14 Bảng số liệu phụ tải hội trường A mới 61

Bảng 4.15 Bảng số liệu phụ tải khu nhà khoa kỹ thuật tàu thủy 62

Bảng 4.16 Bảng số liệu phụ tải khu nhà khoa kinh tế 64

Bảng 4.17 Bảng số liệu phụ tải khu ban giám hiệu 65

Bảng 4.18 Bảng số liệu phụ tải khu nhà B3 66

Bảng 4.19 Bảng số liệu phụ tải khu nhà nuôi trồng 71

Bảng 4.20 Bảng số liệu phụ tải khu thực hành máy lạnh khoa chế biến 73

Bảng 4.21 Bảng số liệu phụ tải khu nhà quản trị thiết bị 76


Bảng 4.36 Bảng phụ tải từ tủ phân phối đèn chiếu sáng 97

Bảng 4.37: Bảng phụ tải tính toán của các khu nhà 99

Bảng 4.38 Bảng số liệu tính toán tâm phụ tải trường Đại học Nha Trang 102

Bảng 4.39 Thông số kỹ thuật của máy biến áp do ABB chế tạo 104

Bảng 4.40 Bảng số liệu công suất của các tủ 108

Bảng 4.41 Kết quả chọn cáp cao áp và hạ áp của phương án 1 113

Bảng 4.42 Tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây 114

Bảng 4.43 Bảng số liệu tính toán tâm tải các tủ phân phối với MBA 1 116

Bảng 4.44 Bảng số liệu tính toán tâm tải các tủ phân phối với MBA 2 117

Bảng 4.45 Kết quả chọn cáp cao áp và hạ áp với máy biến áp 1 120

Bảng 4.46 Kết quả chọn cáp cao áp và hạ áp với máy biến áp 2 121

Bảng 4.47 Tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây trạm biến áp 1 121

Bảng 4.48 Tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây trạm biến áp 2 122

Bảng 4.49 Bảng số liệu tính toán tâm tải theo các tủ phía bắc 124

Bảng 4.50 Bảng số liệu tính toán tâm tải theo các tủ bên phía nam 125


Bảng 5.1 Bảng phụ tải tính toán với trạm biến áp T122 153

Bảng 5.2 Bảng phụ tải tính toán với trạm biến áp T120 155

Bảng 5.3 Bảng phụ tải tính toán với trạm biến áp T120 157

Bảng 5.4: Tính toán tổn thất trên các đường dâycủa trạm T120 158

Bảng 5.5: Tính toán tổn thất trên các đường dây của trạm T121 158

Bảng 5.6 Chọn lại tiết diện dây cho các nhánh chính 159

Bảng 5.7 Bảng chọn tiết diện dây dẫn 159

Bảng 5.8 Bảng chọn Aptomat cho các tủ điện 160

Bảng 5.9: Bảng tính toán ngắn mạch tại các điểm 162

Bảng 5.10: Bảng phụ tải tính toán của trạmT120 164

- 7 -

GIẢI THÍCH THUẬT NGỮ VÀ CHỮ VIẾT TẮT
ĐHNT : Đại học Nha Trang
MBA : Máy biến áp
TBA : Trạm biến áp
KTX : Ký túc xá
TPPC1
÷

TĐ_12.3 : Tủ điện KTX K5
TĐ_13.1 : Tủ điện khu nhà quản trị thiết bị
TĐ_13.2 : Tủ điện nhà truyền thống
TĐ_14 : Tủ điện nhà thi đấu
TĐ_15 : Tủ điện ban giám hiệu
TĐ_16 : Tủ điện giảng đường G8
TĐ_17 : Tủ điện KTX K1
- 9 -

Chương 1 MỞ ĐẦU
1.1 GIỚI THIỆU CHUNG
Ngày nay điện năng là một thứ không thể thiếu trong mọi lĩnh vực của cuộc
sống từ công nghiệp đến sinh hoạt, bởi vì điện năng có nhiều ưu điểm như: dễ
chuyển thành dạng năng lượng khác, dễ truyền tải…Chính vì vậy, điện được sử
dụng rất rộng rãi.
Vấn đề đặt ra cho chúng ta là đã sản xuất ra điện năng thì làm thế nào để
cung cấp cho các phụ tải một cách hiệu quả, tin cậy. Do đó, cung cấp điện trong
công nghiệp, sinh hoạt, dịch vụ góp phần quan trọng trong nền kinh tế quốc dân.

1.3 NHIỆM VỤ VÀ PHẠM VI CỦA ĐỀ TÀI
1.3.1 Nhiệm vụ
Thiết kế tối ưu mạng cung cấp điện trường Đại học Nha Trang
1.3.2 Phạm vi
Đề tài thực hiện trong phạm vi trường Đại học Nha Trang
1.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
- Tìm tài liệu và các bản vẽ thiết kế điện trường Đại học Nha Trang.
- Khảo sát thực trạng lưới điện của trường, lấy số liệu đo dòng điện, điện
áp, cos
ϕ
, vẽ lại mặt bằng hệ thống cấp điện.
- Tính toán, thiết kế mạng cung cấp điện cho trường Đại học Nha Trang
- Đánh giá kết quả đạt được.
1.5 ỨNG DỤNG VÀ NHU CẦU THỰC TẾ CỦA ĐỀ TÀI
Thiết kế mạng cung cấp điện trường ĐHNT với mục đích nâng cao độ an
toàn, sử dụng hiệu quả và tiết kiệm điện. Đề tài được nghiên cứu và ứng dụng ngay
tại trường Đại học Nha Trang. - 11 -

Chương 2
THỰC TRẠNG HỆ THỐNG ĐIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
2.1 MẶT BẰNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
Khuôn viên trường ĐHNT có mặt bằng rộng lớn hơn 30 khu gồm cả giảng
đường, hệ thống phòng thực hành cho các ngành học, khu nhà hành chính, hệ thống
thư viện, ký túc xá cho sinh viên, nhà thể thao, công viên…để phục vụ cho công tác

Tổn hao ngắn mạch:
∆
P
N
= 5750W = 5.75kW.
- 12 -

- Điện áp ngắn mạch: U
N
% = 4 %
- Dòng điện không tải: I
0
= 2 %.
 Trạm T121
- Điện áp định mức 22/0.4 KV.
- Công suất định mức: S
dmMBA
= 630 kVA
-
Tổn hao không tải
:

∆
P
0
= 787W = 0.787kW
-
Tổn hao ngắn mạch:
∆
P

15h 22.90 18.19 22.73 63.81
19h 28.10 18.97 28.82 75.89
Trung bình 60.62 - 14 -

Bảng 2.2 Bảng tính toán tổng công suất max của KTX vào giờ cao điểm

P(A) P(B) P(C) Tổng P
(KW)

12/02./2010 27.05 23.94 25.33 76.32
13/05/2010 30.38 25.18 28.67 84.23
14/05/2010 23.85 19.63 26.27 69.75
15/05/2010 28.79 24.71 27.79 81.28
16/05/2010 24.28 25.78 28.67 78.72
Trung bình 78.06

Bảng 2.3 Bảng tính toán tổng công suất của toàn trường theo các giờ
Giờ Tổng P (KW) Tổng Q (KVAr)

Tổng S (KVA)
6h 154.793 69.000 183.144

2.4 ĐÁNH GIÁ CHUNG VỀ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN
2.4.1 An toàn điện
An toàn điện là một trong những tiêu chuẩn quan trọng khi đánh giá về hệ
thống cung cấp điện.
Mạng điện trường ta nhìn chung khá là an toàn. Các tủ điện đều có khóa an
toàn và hình vẽ cảnh báo nguy hiểm.
Tuy nhiên, hệ thống điện còn một số điểm chưa an toàn như:
- Dây điện được gắn chặt với cột sắt tại chỗ tủ điện TĐ-7 gần khu nhà đá.
- Dây điện cung cấp cho các bóng đèn chiếu sáng trong nhà thi đấu được
quấn vào các ống típ bằng sắt chằng chịt rất nguy hiểm.
- Tại căn tin một số dây điện loại nhỏ cung cấp cho đèn trang trí đi ngầm
dưới đất chưa đúng kỹ thuật.
- Và một số nơi ổ cắm, CB bị hỏng chưa được thay kịp thời.
2.4.2 Chất lượng điện năng
Chất lượng điện năng được đánh giá trên 2 chỉ tiêu là chất lượng điện áp và
chất lượng tần số.
2.4.2.1 Chất lượng điện áp
Độ lệch điện áp so với giá trị định mức được tính như sau:
%100.
đm
đm
U
UU
qU
−
=
(2.1)
Qua số liệu đo điện trường ĐHNT dùng hàm min, max trong excel ta tìm
được:
- 17 -

Từ kết quả tính toán được ta thấy độ lệch điện áp do sụt áp và tăng là khá
lớn, vượt tiêu chuẩn quy định. Độ sụt áp lớn hơn. Nhìn vào số liệu trong quyển Số
liệu đo điện trường ĐHNT ta thấy tủ điện TĐ-7 có điện áp khá là thấp. Do tủ này ở
rất xa so với nguồn cung cấp. Vì vậy tổn thất điện áp trên đường dây rất lớn.
2.4.2.2 Chất lượng tần số
Chất lượng tần số được đánh giá bằng độ lệch tần số và độ dao động tần số.
Để giữ cho các đại lượng này nằm trong phạm vi cho phép là nhiệm vụ của các nhà
máy phát điện. Nên ở đây không đề cập đến các đảm bảo chất lượng về mặt tần số.
2.4.3 Độ tin cậy cung cấp điện
Độ tin cậy trong cung cấp điện là khả năng của hệ thống cung cấp đảm bảo
tính liên tục cung cấp điện với chất lượng định trước trong quãng thời gian định
trước.
Trường ĐHNT hiện đang sử dụng 2 trạm biến áp được vận hành độc lập với
nhau. Nên tính liên tục trong cung cấp điện không được đảm bảo trong trường hợp
có sự cố một trạm biến áp thì toàn bộ phụ tải của trạm đó sẽ bị cắt điện mà không có
nguồn sự phòng nào. Nên hiệu quả về kỹ thuật và kinh tế không cao. Vì vậy khi cần
thiết kế thêm đường dây liên lạc, và máy cắt phân đoạn giữa 2 trạm biến áp để có sự
cố thì vẫn đảm bảo cung cấp điện liên tục.
2.4.4 Tổn thất công suất
- 18 -

2.4.4.1 Tổn thất công suất trong trạm biến áp
Trong quá trình khảo sát phụ tải sau khi đã tính toán chi tiết ở chương 3 ta có
bảng 2.4 và 2.5
Bảng 2.4 Phụ tải tính toán trạm T120
Tủ điện Khu vực CB Stt (kVA)
KTX - K5 200A 57.70
KTX –K2 160A 31.21
KTX - K3 50A 43.18
TĐ1

Bảng 2.5 Phụ tải tính toán trạm T121
Tủ điện Khu vực CB Stt (kVA)
GĐ - G1 500A 29.56
THƯ VIỆN 500A 31.41
Tủ chính

CƠ KHÍ 500A 180.90
GĐ - G2 350A 25.68
TĐ1
Khu nuôi trồng 100A 17.77
TĐ2 GĐ – G3 300A 13.07
Ban giám hiệu 200A 32.63
Hội trường A cũ 200A 6.71
Nhà thi đấu 100A 19.63
Viện nghiên cứu CNSH

100A 108.21
TĐ3
Khu B3 160A 107.08
TĐ9 Thực hành máy lạnh 200A 102.46
Tổng 675.12

 Trạm T.120
- Điện áp định mức 22/0.4 KV.
- Công suất định mức: S
dmMBA
= 400 kVA
- S
ttT120
= 538.36 KVA (Từ bảng 2.3)

I
Q
MBA
==∗=∆
(2.2)
Tổn thất công suất phản kháng ngắn mạch: ∆Q
N)(16400*
100
4
100
%
KVArS
U
Q
MBA
N
N
==∗=∆
(2.3)
Tổn thất toàn bộ
- 20 - 2
''
0
1

KT
. ∆Q
0
(2.5)
∆P
N
’:
Tổn thất công suất tác dụng ngắn mạch kể cả phần do công suất phản kháng
gây ra, KW. Và

∆P
N
’
= ∆P
N
+ K
KT
. ∆Q
N
(2.6)
Với K
KT
: Dung lượng kinh tế của công suất phản kháng có giá trị từ 0.02 ÷
0.15 chọn K
KT
= 0.12
Do đó:
∆P
0
’

∗∆∗+∆∗=∆
MBA
tt
Ntba
S
S
P
n
PnP

)(69.15
400
36.538
67.78.1
2
KW=






∗+=

 Trạm T.121
- Điện áp định mức 22/0.4 KV.
- Công suất định mức: S
dmMBA
= 630 kVA
- S

%
0
0
KVArS
I
Q
MBA
==∗=∆

Tổn thất công suất phản kháng ngắn mạch: ∆Q
N)(2.25630*
100
4
100
%
KVArS
U
Q
MBA
N
N
==∗=∆

Tổn thất toàn bộ

2
''

+ K
KT
. ∆Q
0

∆P
N
’:
Tổn thất công suất tác dụng ngắn mạch kể cả phần do công suất
phản kháng gây ra, KW. Và

∆P
N
’
= ∆P
N
+ K
KT
. ∆Q
N

K
KT
= 0.12
Do đó:
∆P
0
’
= ∆P
0

tt
Ntba
S
S
P
n
PnP

)(24.13
630
12.675
524.9299.2
2
KW=






∗+=

2.4.4.2 Tổn thất công suất trên dây dẫn
 Trạm 120
- 22 -

Công thức tính

∆
P

S
tt

(KVA)

I
tt
(A)
F
(mm
2
)

I
cp

R
0
(
Ω
/km)

R
(
Ω
)
∆
P
(KW)


(m)
S
tt
(KVA)

I
tt

F
(mm
2
)

I
cp

R
0
(
Ω
/km)

R (
Ω
)
∆
P
(KW)

TĐ8 - TĐ9 97 102.46 155.67

= 15.69 + 13.24 + 9.1 + 39.22 = 77.25 (KW)
2.4.4 Đánh giá chung
- Diện tích trường ĐHNT lớn có nhiều phụ tải phân bố rải rác, không tập
trung dẫn đến tổn thất công suất, điện áp lớn.
- Các khu KTX lớn tiêu thụ nhiều điện năng của trường
- Toàn trường sử dụng nhiều bóng đèn huỳnh quang loại T10 (cosφ = 0.6)
để chiếu sáng nên tổn hao về công suất phản kháng lớn, dùng balast điện
từ tần số thấp ảnh hưởng đến mắt.
- Một số tủ điện ở xa nguồn cung cấp sụt áp lớn gây ảnh hưởng đến các
thiết bị điện.
- Tính liên tục trong cung cấp điện chưa được đảm bảo.
2.5 CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ĐIỆN
2.5.1 Điều chỉnh điện áp trong hệ thống cung cấp điện
Do độ lệch điện áp lớn nên ta phải điều chỉnh. Có nhiều cách để điều chỉnh
nhưng ta chọn cách nào cho hợp lý về kinh tế kỹ thuật nhất. Ở đây, ta sử dụng các
biện pháp sau:
- Giảm tổn thất điện áp bằng cách chọn sơ đồ cung cấp hợp lý. Phân bố lại
phụ tải đều cho 3 trạm biến áp. Cách này làm giảm được chi phí về kinh
tế, tổn thất công suất trên đường đây giảm.
- San bằng đồ thị phụ tải. Trường ta có nhiều tải hoạt động vào các thời
gian khác nhau giảng đường chủ yếu hoạt động ban ngày, ký túc xá chủ
yếu hoạt động buổi tối…) Nên ta cần phân bố phụ tải cho 3 trạm biến áp
gồm cả giảng đường và KTX
- 24 -

- Dùng tụ bù để điều chỉnh điện áp. Bằng cách này không những bù được
công suất phản kháng nâng cao hệ số công suất của mạng mà còn điều
chỉnh được điện áp bằng cách giảm được tổn thất điện áp.
2.5.2 Nâng cao hệ số công suất cos
ϕ

Chương 3
CƠ SỞ LÝ THUYẾT THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN
3.1 XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN
3.1.1 Đặt vấn đề
Phụ tải là số liệu ban đầu, giải quyết những vấn đề kinh tế kỹ thuật phức tạp,
là giai đoạn đầu tiên của công tác thiết kế hệ thống cung cấp điện nhằm mục đích
lựa chọn, kiểm tra các phần tử mạng điện, và biến áp theo phương pháp phát nóng
và các chỉ tiêu kinh tế.
Mục đích tính toán phụ tải điện nhằm chọn tiết diện dây dẫn của lưới điện
cung cấp, phân phối điện áp, chọn số lượng công suất máy biến áp, dây dẫn, các
thiết bị đóng cắt, bảo vệ, tính toán tổn thất công suất, tổn thất điện năng, lựa chọn
dung lượng tụ bù, công suất phản kháng…
Phụ tải tính toán phụ thuộc vào các yếu tố: công suất, chế độ làm việc của
các thiết bị điện, phương thức và vận hành hệ thống. Vì vậy, xác định chính xác phụ
tải là một nhiệm vụ khó khăn. Bởi vì nếu phụ tải tính toán xác định nhỏ hơn phụ tải
thực tế sẽ làm giảm tuổi thọ của thiết bị điện. Nếu phụ tải tính toán lớn hơn thực tế
thì các thiết bị điện được chọn quá lớn sẽ gây ra lãng phí.
3.1.2 Các phương pháp xác định phụ tải tính toán
3.1.2.1 Xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu
Công thức tính:
∑
=
=
n
i
dminctt
pkP
1
(3.1)
ϕ