Chơng IV
Sơ đồ CCĐ và trạm BA.
4.1 Các yêu cầu chung với SĐ-CCĐ:
1) Đặc điểm: Các XN công nghiệp rất đa dạng đợc phân theo các loại:
Xí nghiệp lớn: công suất đặt không dới 75
ữ
100 MW.
Xí nghiệp trung: 5
ữ
75 MW.
Xí nghiệp nhỏ: 5 MW.
Khi thiết kế cần lu ý các yếu tố riền của từng XN., nh điều kiện khí hậu địa hình, các
thiết bị đặc biệt đòi hỏi độ tin cậy CCĐ cao, đặc điểm của qui trình công nghệ

đảm bảo CCĐ an toàn

sơ đồ CCĐ phải có cấu trúc hợp lý.
+ Để giảm số mạch vòng và tổn thất

các nguồn CCĐ phải đợc đặt gần các TB
dùng điện.
+ Phần lớn các XN hiện dợc CCĐ từ mạng của HTĐ khu vực (quốc gia).
+ Việc xây dựng các nguồn cung cấp tự dùng cho XN chỉ nên đợc thực hiện cho
một số trờng hợp đăcj biệt nh:
- Các hộ ở xa hệ thống năng lợng, không có liên hệ với HT hoặc khi HT
không đủ công suất (liên hợp gang thép, hoá chất .).
- Khi đòi hỏi cao về tính liên tục CCĐ, lúc này nguồn tự dùng đóng vai trò
của nguồn dự phòng.
- Do quá trình công nghệ cần dùng 1 lợng lớn nhiệt năng, hơi nớc nóng
.v.v (XN giấy, đờng cỡ lớn) lúc này


ngời ta xây dựng biểu đồ phụ tải:
Biểu đồ phụ tải: là một vòng tròn có diện tích bằng phụ tải tính toán của PX theo
một tỷ lệ tuỳ chọn:.
S
i
=

.R
2
i
.m


m.
S
R
i
i

=

4) Xác định tâm qui ớc của phụ tải điện: có nhiều phơng pháp xác định. Đợc dùng
phổ biến nhất hiện nay là: phơng pháp dựa theo quan điểm cơ học lý thuyết. Theo
phơng pháp này nếu trong PX có phụ tải phân bố đều trên diện tích nhà xởng, thì
tâm phụ tải có thể lấy trùng với tâm hình hoạc của PX. Trờng hợp phụ tải phân bố
không đều tân phụ tải của phân xởng đợc xác định giống nh trọng tâm của một khối
vật thể theo công thức sau. Lúc đó trọng tâm phụ tải là điểm M(x
0
, y
0

1i
ii
0
S
yS
y
;


=
=
=
n
1i
i
n
1i
ii
0
S
zS
z
S
i
phụ tải của phấn xởng thứ i.
x
i
; y
i
; z

=
n
1i
ii
n
1i
iii
0
TS
TyS
y

T
i
- thời gian làm việc của phụ tải thứ i.
4.2 Sơ đồ cung cấp điện của xí nghiệp: chia làm 2 loại: Sơ đồ cung cấp
điện bên ngoài, sơ đồ cung cấp điện bên trong.
SĐ-CCĐ bên ngoài: là 1 phần của HT-CCĐ từ trạm khu vực (đờng dây 35
ữ
220 kV)
đến trạn BA chính hoặc trạm PP trung tâm của XN.
SĐ-CCĐ bên trong: là từ trạm BA chính đến trạm BA-PX
1) Sơ đồ CCĐ bên ngoài XN:
+ Đối với XN không có nhà máy điện tự dùng:
y
x
0
S
i
- [kVA] phụ tải tính toán của PX.

35 -220 kV
6 - 20 kV
HV-d2.1 Sơ đồ có trạm biến áp trung tân sử dung loại biến áp 3 cuộn dây, có 2
trạm phân phối dùng cho các xí nghiệp lớn, xí nghiệp có nhu cầu 2 cấp điện áp
trung áp.
+ Với các xí nghiệp có nhà máy nhiệt điện tự dùng:
HV-a2.2 Dùng khi nhà máy nhiệt điện đợc xây dựng đúng tại trọng tâm phụ tải
của XN.
HV-e2.2 - Với XN chỉ có nhà máy nhiệt điện tự dùng (không liên hệ với HT)
2) Sơ đồ bên trong xí nghiệp:
(Từ trạm PP trung tâm đến các trạm biến áo phân xởng), đặc điểm là có tổng độ
dài đờng dây lớn, số lợng các thiết bị nhiều

cần phải đồng thời giải quyết các
vấn đề về độ tin cây và giá thành. Có 3 kiểu sơ đồ thờng dùng.
+ Sơ đồ hình tia.
+ Sơ đồ đờng dây chính (liên thông).
+ Sơ đồ hỗn hợp.
Sơ đồ hình tia: là sơ đồ mà điện năng đợc cung cấp trực tiếp đến thẳng các
trạm biến áp PX (nguồn là từ các TPP. hoặc các trạm BATT).
Sơ đồ đ ờng dây chính: (sơ đồ liên thông) - đợc dùng khi số hộ tiêu thụ quá
nhiều, phân bố dải rác. Mỗi đờng dây trục chính có thể nối vào 5
ữ
6 trạm, có
tổng công suất không quá 5000
ữ
6000 kVA. Để nâng cao độ tin cậy ngời ta
dùng sơ đồ đờng dây chính lộ kép.
Sơ đồ hỗn hợp: phối hợp cả 2 hình thức trên.


MF
MF
~
~~
6 ữ 10 kV
TPP
NMĐ
HT
MF
MF
HV-b2.2
~
~~
35 ữ 220 kV
TPP
NMĐ
HT
MF
MF
6 ữ 10 kV
HV-c2.2
10 - 20 kV
~
~~
35 ữ 220 kV
TPP
NMĐ
HT
MF
MF

thờng đợc lấy chung từ trạm biến áp động lực hoặc có thể đợc cung cấp từ máy
biến áp chuyên dụng chiếu sáng riêng
Chiếu sáng sự cố: Đảm bảo đủ độ sáng tối thiểu, khi nguồn chính bị mất, hỏng

nó phải đảm bảo đợc cho nhân viên vận hành an toàn, thao tác khi sự cố và rút khỏi
nơi nguy hiểm khi nguồn chính bị mất điện. Nguồn của mạng chiếu sáng sự cố thờng
đợc cung cấp độc lập. trờng hợp thất đặc biệt (khi mất ánh sáng có thể nguy hiểm do
cháy, nổ.) phải đợc cung cấp từ các nguồn độc lập:
+ Bộ ác qui
+ Máy biến áp cung cấp từ hệ thống độc lập.
+ Các máy phát riêng.
+ Phân xởng không đợc phép ngừng chiếu sáng thì có thể sử dụng sơ đồ chiêud
sáng đợc CC từ 2 máy biến áp chuyên dụng và bố trí đèn xen kẽ nhau các đờng dây
lấy từ 2 máy biện áp. Hoặc dùng sơ đồ có chuyển nguồn tự động.
+ Trờng hợp yêu cầu cao (đề phòng mất điện phía cao áp) ngời ta sử dụng bộ
chuyển đổi đặc biệt để đóng mạch chiếu sáng vào nguồn 1 chiều (lấy từ bộ ac-qui)
xem HV dới:
Tính toán mạng chiếu sáng: phụ tải chiếu sáng thông thơng là thuần trở (trừ đèn
huỳnh quang) cos

= 1. Đờng dây chính mạng chiếu sáng là loại 4 dây, ít gập loại 3
dây. Đờng dây mạng phân phối chiếu sáng thờng là 2 dây. Điện áp của mạng chiếu
sáng là 127/220 V.
Tiết diện dây dẫn mạng chiếu sáng thờng đợc tính theo điều kiện tổn thất điện áp
cho phép sau đó kiểm tra lại theo phát nóng cho phép.

F
1
.
U

dmtt
U.I.3
)



cf
tt
U
l.I3
F

=
P
tt
; I
tt
[kW]; [A] Công suất và dòng điện tính toán.
l [m] - độ dài đờng dây chính.

[m/mm
2

] - điện dẫn xuất của vật liệu làm dây.

U =

U
cf
[V].

SĐ. cung cấp điện bằng cáp nổi đặt trên
sứ pu-ly dọc nhà x ởng.
0 A B C
+
-
U = U
1
U
2
U
1
U
2
l
0 I
1
2 I
2
3 I
3
n I
n
l
1
l
2
l
3
l
4

M
F

=
M [kWm].
C Hệ số tính đến điện áp của mạng và vật liệu làm dây

U [%]

2,5 %.
Trờng hợp cần tính mạng chiếu sáng phân nhánh, để đảm bảo cho lợng chi phí kim
loại mầu là nhỏ nhất, tiết diện đợc tính theo công thức:

U.C
mM
F



+
=
F [mm
2
] - Tiết diện dây dẫn phần mạng đ cho.

M - Tổng moment của phần mạng đang nghiên cứu và phần mạng tiếp sau
(theo hớng đi của dòng điện) có số lợng dây dẫn trên mạch bằng số dây trên đoạn
tính toán [kWm].

m - Tổng moment của tất cả các nhánh đợc cung cấp qua phần mạng khảo


U
A
(tổn thất điện áp trên pha A)



U
B
= 1,18

U
A


U
C
= 1,36

U
A

PAII:

M
A
= P.l + P.6l + P.7l + P.12l = 26.Pl


M

- Trạm BA ngoài PX: (cách PX 10 30 m) dung cho PX dễ cháy, nổ; phụ tải
phân tán.
- Trạm kề phân x ởng: thuận tiện và kinh tế.
- Trạm trong PX: dùng khi phụ tải lớn, tập chung

gần tâm phụ tải, giảm
tổn thất. Nhợc điểm phòng cháy, nỏ, thông gió kém.
Ngoài ra còn có các loại trạm khác nh: trạm treo, trạm ki ốt, trạm bệt
b) Vị tri trạm: nguyên tắc chung:

+ Gần tâm phụ tải.
+Không ảnh hởng đi lại và sản xuất.
+ĐK thông gió, phòng cháy, nổ tốt, chánh bụi, hơi hoá chất.
+ Với các XN lớn, phụ tải tập chung thành những vùng rõ dệt thì phải xác
định tâm phụ tải của từng vùng riêng biệt

XN sẽ có nhiều trạm BA chính
đặt tại các tâm đó.
2) Lựa chọn số l ợng, dung l ợng máy biến áp cho tram:
a) Số l ợng máy biến áp: kinh nghiệm thiết kế vận hành cho thấy mỗi trạm chỉ
nên đặt 1 máy BA là tốt nhất. Khi cần thiết có thể đặt 2 máy, không nên đặt
nhiều hơn 2 máy.
+ Trạm 1 máy: Tiết kiêm đất, vận hành đơn giản, C
tt
nhỏ nhất. Nhng không
đảm bảo đợc độ tin cậy cung cấp điện nh trạm 2 máy.
+ Trạm 2 máy: Thờng có lợi về kinh tế hơn trạm 3 máy.
+ Trạm 3 máy: chỉ đợc dùng vào trờng hợp đặc biệt.
Việc quyết định chọn số lợng máy BA, thờng đợc dựa vào yêu cầu của phụ tải:
Hộ Loại I: đợc cấp từ 2 nguồn độc lập (có thể lấy nguồn từ 2 trạm gần nhất mỗi

còn khá nhiều yếu tố khác ảnh hởng đến chọn dung lợng máy BA nh: trị số phụ
tải, cos

; mức bằng phẳng của đồ thị phụ tải. Một số điểm cần lu ý khi chọn
dung lợng máy BA.
+ Dấy công suất BA.
+ Hiệu chỉnh nhiệt độ.
+ Khả năng quá tải BA.
+ Phụ tải tính toán.
+ Tham khảo số liệu dung lợng BA theo ĐK tổn thất kim loại mầu
ít nhất.
Dẫy công suất BA: BA chỉ đợc sản xuất theo những cỡ tiêu chuẩn. Việc
chọn đúng công suất BA không chi đảm bảo an toàn CCĐ, đảm bảo tuổi
thọ mà còn ảnh hởng đến chỉ tiêu kinh tế ký thuật của sơ đồ CCĐ.
50; 100; 180; 320; 560; 750; 1000; 1800; 3200; 5600 kVA
Chú ý: Trong cùng một xí nghiệp nên chọn cùng một cỡ công suất vì P
tt
khác
nhau (cố gắng không nên vợt quá 2-3 chủng loại) điều này thuận tiện cho thay
thế, sửa chữa, dự trữ trong kho.
Máy BA phân xởng nên chọn có công suất từ 1000 kVA đổ lại

(làm chiêudài
mạng hạ áp ngắn lại

giảm tổn thất).
Hiệu chỉnh nhiệt độ: S
dm
của BA là công suất mà nó có thể tải liên tục
trong suốt thời gian phục vụ (khoảng 20 năm) với điều kiện nhiệt độ môi tr-



tb
nhiệt độ trung bình nơi lắp đặt.
S
dm
- Dung lợng định mức BA theo thiết kế.
S
'
dm
- Dung lợng định mức đ hiệu chỉnh.
Ngoài ra còn phải hiệu chỉnh theo nhiệt dộ cực đại của môi trờng xung quanh.
Khi

cd
> 35
0
C

công suất của BA phải giảm đi cứ mỗi độ tăng thêm, dung l-
ợng phải giảm đi 1% cho đến khi

cd
= 45
0
C. Nếu

cd
> 45
0

I
S
S
K ==
Đờng cong quá tải BA theo phơng pháp này đợc xây dựng theo quan hệ giữa hệ
số quá tải K
qt
và thời gian quá tải hàng ngày (xem HV)
Qui tắc 1 %: Nếu so sánh phụtải bình thờng một ngày đêm của máy BA với
dung lợng định mức của nó. Thì ứng với mỗi phần trăm non tải trong những
tháng mùa hạ, thì máy BA đợc phép quá tải 1% trong nhngc tháng mùa đông.
nhng tổng cộng không đợc quá 15 %.
Qui tắc 3 %: Trong điều kiện nhiệt độ không khí xung quanh không vợt quá
+35
0
C. Cứ hệ số phụ tải của máy BA giảm đi 10 % so với 100% thì máy BA đợc
phép quá tải 3 %
Có thể áp dụng đồng thời cả 2 qui tắc để tính quá tải nhng cần phải đảm bảo
giới hạn sau:
+ Với may BA ngoài trời không vợt quá 30 %.
+ Với máy BA đặt trong nhà không vợt quá 20 %.
+ Khả năng quá tải sự cố: quá tải sự cố máy biến áp không phụ thuộc vào điều
kiện nhiệt độ xung quanh và trị số phụ tải trớc khi quá tải. Thông số này đợc nhà
máy chế tạo qui định, có thể tra trong cách bảng.
Khi không có số liệu tra, có thể áp dụng nguyên tắc sau để tính quá tải sự
cố cho bất kỳ máy BA nào.
Trong trờng hợp trớc lúc sự cố máy BA tải không quá 93 % công suất định mức
của nó, thì có thể cho phép quá tải 40 % trong vòng 5 ngày đêm với điều kiện
thời gian quá tải trong mỗi ngày không quá 6 giờ
Chọn dung l ợng máy BA theo phụ tải tính toán:

0,6
0,7
K
dk
Hệ số quá tải
dm
cd
qt
I
I
K =
Từ đó xác định đợc phụ tải cực đại cho phép.
I
cd
= K
qt
.I
dm
S
cd
= K
qt
.S
dm

S
dm
dung lợng định mức đ hiệu chỉnh nhiệt độ của BA.
S
tt

k
qt
- hệ số quá tải sự cố của máy BA. Khi không có số liệu tra có thể lấy k
qt
=
1,4 với điều kiện hệ số taie trớc lúc sự cố không quá 93 % và không tải quá 3
ngày, mỗi ngày không quá 6 giờ.
3) Sơ đồ trạm biến áp:
a) Sơ đồ trạm biến áp chính: việc lựa chọn phụ thuộc vào đờng dây cung cấp
từ nguồn và số đờng dây ra, số lợng và công suất BA, loại thiết bị đóng cắt.
a) Độ tin cậy cao dùng cho hộ yêu cầu cao về CCĐ. Máy cắt liên lạc chỉ dùng khi
trạm đợc cung cấp từ đờng dây trục chính song song.
b) ở phía cao áp chỉ đặt hệ thống dao cách ly, dao ngắt mạch tự động u điểm rẻ
tiền
b) Sơ đồ trạm biến áp phân x ởng:
HV-a Sơ đồ đơn gian nhất. Phía cao áp chi có cầu dao cách ly và cầu chì. Cầu
dao cách ly chỉ cho phép cắt dòng không tải máy BA đến 750 kVA (ở cấp 10
kV).
HV-b Tơng tự a) dao cách ly đợc thay thế bằng máy cát phụ tải (cho phép đong
cắt ngay cả khi máy biến áp đang mang tải).
HV-c Để tăng cờng đảm bảo CCĐ, dùng cho các trạm có công suất lớn, hoặc
những trạm có nhu cầu đóng cắt máy biến áp thờng xuyên.
HV-d Dùng cho các phân xởng thuộc hộ loại 2 hoặc 1. Hai máy biến áp đợc
cung cấp từ đờng dây trục chính lộ kép, hoặc từ hai đờng dây khác nhau tới.
Chú ý: + Khi dùng sơ đồ dẫn sâu (35-110 kV) ngời ta thờng thay thế các máy cắt
của sơ đồ e) bằng hệ thống dao cách ly, dao nối đất tự động để giam vốn đầu t.
+ Phía hạ áp của các trạm PX các sơ đồ đều dung aptomat hoặc cầu chi hạ áp.
Với trạm 2 máy BA. phân đoạn hạ áp thờng đợc thiết kế để làm việc riêng rẽ. Khi
có sự cố aptomát liên lạc sẽ tự động đóng phân đoạn của máy sự cố sang máy
bên kia.







+=

Trong đó:


P
'
0
=

P
0
+ K.

Q
0
- Tổn thất không tải qui dẫn của trạm

P
0
Tổn thất không tải của may BA trong trạm
K.

Q

Dung lợng định mức của máy biến áp.
Trạm có n máy:

2
dm
'
N
'
0
'
B
S
S
.P.
n
1
P.nP








+=

Tram có n+1 máy:

2


P
'
N
= a + b.S
2
xem HV.
MCLL
35ữ220 kV
6ữ20 kV
HV-a
35ữ220 kV
6ữ20 kV
HV-b
HV-a HV-b HV-c HV-d
HV-e
Khi S < S
1


vận hành 1 máy sẽ kinh tế.
S
1
< S < S
2


vận hành 2 máy sẽ kinh tế.
S > S
2

0
dm
'
+=


+ trong thực tế S(t) thay đổi khá nhiều trong 1 ngày VD (xem HV)

+ Trong trờng hợp đó cần xắp xếp lại, bố trí các máy làm việc sao cho đồ thị phụ tải
bằng phẳng hơn và chi sau khi đ tiến hành điều chỉnh phụ tải mới có thể vận hành
đợc.
+ Phơng thức vận hành nh trên là đơn giản, tuy nhiên lại cha hoàn toàn chính xác,
vì yêu cầu là vận hành sao cho tổn thất điện năng trong tram BA là ít nhất (vì

A
không chỉ phụ thuộc vào

P mà còn phụ thuộc vào thời gian và chế độ vận hành
của máy).

A hàng năm tính bằng biểu thức.


.
S
S
PtPA
2
dm
tt

A = f(S).

0
S
A
=





S
tu
(

A

min).
4.4 Đo l ờng và kiểm tra trạm biến áp:
Các dụng cụ đo lờng và kiểm tra trong các trạmBA và trạm phân phối trung
tâm của xí nghiệp công nghiệp đợc đặt ra để theo dõi các chế độ làm việc của các
trang thiết bị điện và xác định trạng thái của nó.
Các thiết bị đo lờng và kiểm tra phải đặt sao cho các nhân viên vận hành,
trực có thể theo dõi các chỉ số của chúng một cách dẽ dàng. Các dụng cụ đo lờng và
kiểm tra đờng dây và trạm đợc đặt theo 1 số mẫu nh sau:
Với đ ờng dây:
Với các trạm:
4.5 Lựa chọn cấp điện áp cho HT-CCĐ-XN:
1) Các cấp điện áp dùng trong hệ thống CCĐ-XN:
Theo chức năng chia 2 loại:

3 máy
vận hành kinh tế
S
1
S
2
0
S
t (giờ)
S
2
S
1
0
t
1
t
2
t
3
Từ 0

t
1
vận hành 1 máy.
t
1


t

A
A
kWh
kVArh
kWh
A
kWh
A
kWh
35ữ220 kV
A
A A A
kVArh
kWh
cos
W
VAr
3ữ20 kV
6ữ20 kV
A
kWh
kVArh
0,6; 0,4 kV
3ữ20 kV
A
kWh
0,4 kV
2) Lựa chọn điên áp tối u cho HTCCĐ: (lới phân phối).
Việc lựa chọn điện áp cho 1 xí nghiệp có 1 ý nghĩa kinh tấ rất lớn


dZ
tt
=


U
t
(Z
min
)
Trong thực tế không thể thiết lập (4.2) một cách trực tiếp đợc bởi vì dẫy điện áp tiêu
chuẩn là rời rạc, hơn nữa chỉ ở những cấp điện áp đó mới tìm đợc hàm Z (vì nó liên
quan đến giá thiết bị). Nh vậy chỉ có một số điểm rời rạc của hàm Z
tt
= f(U). Trên cơ
sở đó ta dùng phơng pháp gần đúng xây dựng hàm chi phí tính toán theo điện áp Z
tt
= P
n
(U) sao cho hàm này gần đúng nhất với z
tt
= f(U). Sau đó mọi bài toán đều thực
hiện trên Z
tt
= P
n
(U) mà ta coi chính là Z
tt
= f(U) voí một sai số nào đó. Việc tìm ra Z
tt

tt1
; U
1
Z
tt2
; U
2
và Z
tt3
; U
3
gọi
là nút nội suy. Đờng P
n
(U) có dạng thức nội suy gọi là đa giác nội suy Lagrang
Z
tt
(U) = P
n
(U) = C
1
.U
2
+ C
2
.U + C
3
(4.4)
Từ điều kiện để Z(U) = P
n

- các điểm cho trớc.
Giải (4.5) sẽ tìm đợc các hệ số của P
n
(U). Nhng để tìm trực tiếp nghiệm tổng quát
ngời ta đa thêm 1 phơng trình:
C
1
.U
2
+ C
2
U + C
3
= Z(U) (4.6)
1tt312
2
11
ZCUCUC
=++
2tt322
2
21
ZCUCUC
=++
(4.7)

1tt332
2
31
ZCUCUC

(4.8)
ở đây coi 1 cũng là ẩn số cùng với C
1
, C
2
, C
3
. Khai triển (4.8) theo Z(U) ta đợc:
Z(U) = F
1
(U).Z
1
+ F
2
(U).Z
2
+ F
3
(U).Z
3
(4.9)
Trong đó:
F
1
(U) =
A
1
(U-U
2
)(U-U

(U) =
C
1
(U-U
1
)(U-U
2
) C=(U
3
-U
1
)(U
3
-U
2
)
Để tim U
t


Z(U)

min biến đổi (4.9) về dạng
Z(U)=Z
1
/A(U
2
-U(U
2
+U

Lấy đạo hàm theo U và cho = 0

))2UU(U2(
C
Z
))UU(U2(
B
Z
))UU(U2(
A
Z
dU
)U(dZ
1
3
31
2
32
1
+++++=
Giải PT trên ta đợc:







++
+++++

+ A
1
(U U
1
) + B
1
(U-U
1
)(U-U
2
)
U
1
U
2
U
3
U
4
Z
1
Z
2
Z
3
Z
4
Z
tt
Z = f (U)

1
(U
2
U(U
1
+U
2
) + U
1
U
2
) (4.13)
A
1
và B
1
đợc tính theo điều kiện Z(U) đi qua các điểm đ cho ta sẽ tìm đợc

12
12
1
UU
ZZ
A


=
;
)UU)(UU)(UU(
)UU)(ZZ()UU)(ZZ(

121
t
B2
A
2
UU
U
+
+
=
Một số công thức kinh nghiêm để tính điện áp tôi u theo quan hệ ( P

l, U)
Cộng hoad dân chủ Đức:

l5,0S.3U
+=
U - [kV] - điện áp truyền tải.
S [MVA] - công suất tuyền tải
l - [km] - khoảng cách cần truyền tải
Mỹ:
Stila:
P16l34,4U
+=
Nicogoca
4
l.P16U =
U - [kV] - điện áp truyền tải.
P [MW] - công suất tuyền tải
l - [km] - khoảng cách cần truyền tải