i

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
ii

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN i
MỤC LỤC ii
DANH MỤC CÁC BẢNG vi
DANH MỤC CÁC HÌNH ix
DANH MỤC VIẾT TẮT x
Chương 1 MỞ ĐẦU 1
1.1 GIỚI THIỆU CHUNG 1
1.2 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 1
1.3 NHIỆM VỤ VÀ PHẠM VI CỦA ĐỀ TÀI 2

3.3.1 Khái

niệm

chung
20
3.3.2

Phương

pháp

tính

dòng

ngắn

mạch
22
3.4 CHỌN DÂY DẪN VÀ THIẾT BỊ BẢO VỆ 22
3.4.1 Chọn loại dây và tiết diện dây dẫn 22
3.4.2 Chọn phương án nối dây hợp lý về kinh tế và kỹ thuật 25
3.4.2 Chọn các thiết bị bảo vệ 29
3.5 BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG 32
3.5.1 Đặt vấn đề
32
3.5.2 Các biện pháp nâng cao hệ số công suất cos

tự nhiên

4.2.1 Chọn số lượng máy biến áp 87
4.2.2 Chọn dung lượng máy biến áp 88
4.2.3 Tính tổn thất công suất và tổn thất điện năng trong máy biến áp 89
4.3 CHỌN PHƯƠNG ÁN CUNG CẤP ĐIỆN 91
iv

4.3.1 Chọn vị trí tủ 91
4.3.2 Phương án 1: Đặt 1 trạm biến áp gồm 2 máy 93
4.3.3 Phương án 2: Đặt 2 trạm biến áp mỗi trạm gồm 1 máy 99
4.3.4 Phương án 3: Đặt 2 trạm biến áp mỗi trạm gồm 1 máy 105
4.4 CHỌN DÂY DẪN VÀ THIẾT BỊ BẢO VỆ 112
4.4.1 Chọn dây dẫn mạng cao áp 112
4.4.2 Chọn dây dẫn mạng hạ áp 113
4.4.3 Lựa chọn APTOMAT 116
4.5 TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN 119
4.5.1 Tính toán ngắn mạch phía cao áp 119
4.5.2 Tính toán ngắn mạch và kiểm tra lại aptomat đã chọn 121
4.6 BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG 128
4.6.1 Đặt vấn đề 128
4.6.2 Xác định dung lượng bù 128
Chương 5 THIẾT KẾ LẠI MẠNG ĐIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG 131
5.1 PHÂN PHỐI LẠI PHỤ TẢI VỚI CÁC TRẠM BIẾN ÁP CÓ SẴN 131
5.1.1 Đặt vấn đề 131
5.1.2 Xác định phụ tải cho các trạm biến áp 131
5.2 TÍNH TỔN THẤT CÔNG SUẤT VÀ KIỂM TRA LẠI TIẾT DIỆN DÂY
DẪN CỦA CÁC TRẠM T120 VÀ T121 137
5.3 CHỌN DÂY DẪN VÀ THIẾT BỊ BẢO VỆ VỚI TBA T122 139
5.3.1 Chọn dây dẫn 139
5.3.2 Lựa chọn Aptomat 140
5.4 TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH VÀ KIỂM TRA APTOMAT ĐÃ CHỌN 140

Bảng 4.6 Bảng số liệu phụ tải giảng đường G6 41
Bảng 4.7 Bảng số liệu phụ tải giảng đường G7 42
Bảng 4.8 Bảng số liệu phụ tải giảng đường G8 43
Bảng 4.9 Bảng số liệu phụ tải ký túc xá K2 44
Bảng 4.10 Bảng số liệu phụ tải ký túc xá K3 45
Bảng 4.11 Bảng số liệu phụ tải ký túc xá K4 46
Bảng 4.12 Bảng số liệu phụ tải ký túc xá K5 47
Bảng 4.13 Bảng số liệu phụ tải hội trường A cũ 49
Bảng 4.14 Bảng số liệu phụ tải hội trường A mới 50
Bảng 4.15 Bảng số liệu phụ tải khu nhà khoa kỹ thuật tàu thủy 51
Bảng 4.16 Bảng số liệu phụ tải khu nhà khoa kinh tế 53
Bảng 4.17 Bảng số liệu phụ tải khu ban giám hiệu 54
Bảng 4.18 Bảng số liệu phụ tải khu nhà B3 55
Bảng 4.19 Bảng số liệu phụ tải khu nhà nuôi trồng 59
vii

Bảng 4.20 Bảng số liệu phụ tải khu thực hành máy lạnh khoa chế biến 60
Bảng 4.21 Bảng số liệu phụ tải khu nhà quản trị thiết bị 63
Bảng 4.22 Bảng số liệu phụ tải khu nhà truyền thống 64
Bảng 4.23 Bảng số liệu phụ tải thư viện (TV) 65
Bảng 4.24 Bảng số liệu phụ tải trung tâm tin học và ngoại ngữ (THNN) 66
Bảng 4.25 Bảng số liệu phụ tải khu bảo tàng ngư cụ 67
Bảng 4.26 Bảng số liệu phụ tải khu nhà bộ môn ô tô 68
Bảng 4.27 Bảng số liệu phụ tải viện nghiên cứu công nghệ sinh học 69
Bảng 4.28 Bảng số liệu phụ tải nhà thi đấu 74
Bảng 4.29 Bảng số liệu phụ tải căn tin 75
Bảng 4.30 Bảng số liệu phụ tải quán cà phê Phượng 76
Bảng 4.31 Bảng số liệu phụ tải KTX K1 77
Bảng 4.32 Bảng số liệu phụ tải xưởng cơ khí 78
Bảng 4.33 Bảng phụ tải từ tủ phân phối gia công 79

Bảng 4.60 Bảng chọn các aptomat nhánh 117
Bảng 4.61 Bảng chọn các aptomat nhánh 117
Bảng 4.62 Bảng chọn các aptomat cho các khu nhà 118
Bảng 4.63 Bảng tính toán ngắn mạch tại các điểm với MBA 1 122
Bảng 4.64 Bảng tính toán ngắn mạch tại các điểm với MBA 2 125
Bảng 5.1 Bảng phụ tải tính toán với trạm biến áp T122 133
Bảng 5.2 Bảng phụ tải tính toán với trạm biến áp T120 135
Bảng 5.3 Bảng phụ tải tính toán với trạm biến áp T120 137
Bảng 5.4: Tính toán tổn thất trên các đường dâycủa trạm T120 138
Bảng 5.5: Tính toán tổn thất trên các đường dây của trạm T121 138
Bảng 5.6 Chọn lại tiết diện dây cho các nhánh chính 139
Bảng 5.7 Bảng chọn tiết diện dây dẫn 139
Bảng 5.8 Bảng chọn Aptomat cho các tủ điện 140
Bảng 5.9: Bảng tính toán ngắn mạch tại các điểm 142
Bảng 5.10: Bảng phụ tải tính toán của trạmT120 144

ix

DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 2.1: Đồng hồ HIOKI 3286-20 4
Hình 2.2: Đồ thị phụ tải trường Đại học Nha Trang 6
Hình 4.1: Hình vẽ MBA 88
Hình 4.2: Sơ đồ tính toán ngắn mạch phía cao áp 119
Hình 4.3: Sơ đồ thay thế tính toán ngắn mạch phía cao áp 120
Hình 5.1: Sơ đồ nguyên lý cung cấp điện tạm T122 132
Hình 5.2: Sơ đồ nguyên lý cung cấp điện của trạm T120 134
Hình 5.3: Sơ đồ nguyên lý cung cấp điện của trạm T121 136
Hình 5.4: Sơ đồ lắp đặt tủ bù cho trạm T120 145
x


TĐ_10.1 : Tủ điện xưởng cơ khí
TĐ_11.1 : Tủ điện KTX K2
TĐ_11.2 : Tủ điện KTX K8
TĐ_11.3 : Tủ điện Căn tin
TĐ_12.1 : Tủ điện KTX K3
TĐ_12.2 : Tủ điện KTX K4
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
CRT : Màn hình CRT
LCD : Màn hình tinh thể lỏng

1

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.

cho trường là rất cần thiết.
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, 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. 3

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
đào tạo, nghiên cứu khoa học và đảm bảo phục vụ cho đời sống của sinh viên một

4

 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
N
= 6500W = 6.5kW.
- Điện áp ngắn mạch: U
N
% = 4 %
- Dòng điện không tải: I
0
= 2 %.
Với dung lượng 2 trạm biến áp hiện tại thì việc sử dụng vào những giờ cao
điểm có thể gây nên quá tải.Với việc ngày càng mở rộng các cơ sở vật chất thì việc
quá tải trên các dây dẫn là điều không thể tránh khỏi. Chính vì thế nhà trường đang
lắp đặt thêm 1 trạm biến áp 22KV/0.4KV với công suất 630 KVA. Thời gian tới sẽ
đưa vào vận hành.
2.4 CÔNG SUẤT PHỤ TẢI ĐIỆN
2.4.1 Xác định phụ tải điện
Toàn trường ĐHNT có 35 phụ tải chính (Chi tiết xem Bảng 4.37).
2.4.2 Đồ thị phụ tải
Sau khi đo các thông số bằng thiết bị phân tích công suất kiểu kẹp HIOKI 3286-20
Ta được bảng các số liệu đo (Xem quyển Số liệu đo điện trường đại học Nha Trang).
6

Dựa vào số liệu bảng 2.3 ta vẽ được đồ thị phụ tải sau:

Hình 2.2: Đồ thị phụ tải trường Đại học Nha Trang
Nhận xét:
 Từ bảng 2.1 ta thấy ký túc xá sử dụng điện nhiều nhất là vào lúc 17 ÷ 19h.
Vì đây là thời điểm sinh viên sử dụng nhiều phụ tải như quạt, bóng đèn, sục
nước, nấu nồi cơm điện…
 So sánh 2 bảng 2.1 và 2.3 ta nhận thấy điện năng tiêu thụ của ký túc xá là
rất lớn chiếm khoảng 25% điện của toàn trường. Nguyên nhân xảy ra hiện
tượng này được giải thích như sau:
o Do có nhiều KTX nằm trong khuôn viên trường.
o Ý thức tự giác tắt các thiết bị điện không cần thiết chưa cao, sử dụng
lãng phí, tình trạng nấu ăn trong KTX vẫn còn.
Các giải pháp khắc phục sẽ được nêu trong phần các giải pháp nâng cao
chất lượng điện, tiết kiệm điện.
7

 Từ đồ thị phụ tải của trường ta thấy có 2 thời điểm công suất đạt giá trị lớn
nhất là vào khoảng 9h và 15h. Thời điểm tải thấp nhất là vào lúc sáng sớm.
Vì trường ta bao gồm các phòng ban và giảng đường chủ yếu là làm việc
vào giờ hành chính. Ta thấy độ chênh lệch công suất giữa các thời điểm lớn
tức đồ thị nhấp nhô. Cần có những biện pháp thích hợp để san bằng phụ tải.
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.

U
max
= 234.1 (V) (Điện áp của pha A giảng đường G2 đo lúc 19h ngày
09/05/2010)
Từ đó ta tính được:
Với U
min
có %36.10%100.
220
2202.197


qU
Với U
max
có %4.6%100.
220
2201.234


qU
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

GĐ – G5 50A 8.66
TĐ6
GĐ – G6 100A 25.78
Khu nhà đá 10.63
TĐ7
Cà phê Phượng
200A
23.75
TỔNG 538.36

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
10


KVArS
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

2
''
0
1





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
’
= ∆P
0
+ K
KT
. ∆Q

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
ttT120
= 675.12 KVA (Từ bảng 2.4)
- Tổn hao không tải: P
0

100
%
KVArS
U
Q
MBA
N
N

Tổn thất toàn bộ

2
''
0
1









MBA
tt
Ntb
S
S
P

. ∆Q
N

K
KT
= 0.12
12

Do đó:
∆P
0
’
= ∆P
0
+ K
KT
. ∆Q
0
= 0.787 + 0.12 x 12.6 =2.299 (KW)
∆P
N
’
=∆P
N
+ K
KT
. ∆Q
N
= 6.5 + 0.12 x 25.2 = 9.524 (KW)
Suy ra:






2.4.4.2 Tổn thất công suất trên dây dẫn
 Trạm 120
Công thức tính P
dd
=
R
U
S
dm
tt
.
2
2
(2.7)
Trong đó R = r
0
x l (2.8)
r
0
: Điện trở của dây dẫn [/km], giá trị r
0
[5, tr.49]
l: Chiều dài dây dẫn [km]
Sau khi tính toán ta có bảng 2.6
Bảng 2.6 Tổn thất công suất trên đường dây của trạm T120

TĐ3 - G4 90 75.76 115.11

95 198 0.19 0.02 0.69
TĐ3 - TĐ6 80 34.44 52.33 35 108 0.52 0.04 0.34
TĐ2 - TĐ3 110 110.20

167.43

150 270 0.12 0.01 1.15
TPPC - TĐ2 158 172.94

262.76

150 270 0.12 0.02 4.06
TPPC - TĐ1 50 166.09

252.35

150 270 0.12 0.01 1.18
Tổng 9.10

13

Từ bảng 2.6 ta thấy các dây dẫn cung cấp điện từ trạm T120 cho các phụ tải
đều đảm bảo không xảy ra hiện tượng quá tải.
Bảng 2.7 Tổn thất công suất trên đường dây của trạm T121
Đường cáp
Dài
(m)
S


95 198 0.193 0.028 19.43
TPPC - TĐ1 23 408.25 620.27

95 198 0.193 0.004 5.12
Tổng 39.22

Từ bảng 2.7 ta thấy đường dây của trạm T121 đi từ TPPC ÷ TĐ1, từ TĐ1 ÷
TĐ2 và từ TĐ2 ÷ TĐ3 đều quá tải so với dòng điện phụ tải cho phép.
Tổng các loại tổn thất công suất:
∑ΔP = ΔP
tba120
+ ΔP
tba121
+ ∑ΔP
dd120
+ ∑ΔP
dd121

= 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.