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
1.3.1 Nhiệm vụ...................................................................................................2
1.3.2 Phạm vi .....................................................................................................2


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
.........................34
3.5.3 Dùng


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
5.4.1 Tính toán ngắn mạch tại thanh cái của máy biến áp...............................140
5.4.2 Tính toán ngắn mạch tại các tủ phân phối chính ....................................142
5.5 BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG ...........................................................143
5.5.1 Đặt vấn đề.............................................................................................143

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 4.34 Bảng phụ tải từ tủ phân phối hàn ..........................................................80
Bảng 4.35 Bảng phụ tải từ tủ phân phối rèn và dập nguội......................................81
Bảng 4.36 Bảng phụ tải từ tủ phân phối đèn chiếu sáng.........................................82
Bảng 4.37: Bảng phụ tải tính toán của các khu nhà................................................84
Bảng 4.38 Bảng số liệu tính toán tâm phụ tải trường Đại học Nha Trang..............86
Bảng 4.39 Thông số kỹ thuật của máy biến áp do ABB chế tạo .............................89
Bảng 4.40 Bảng số liệu công suất của các tủ..........................................................92

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
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
TĐ1  TĐ7 : Các tủ điện
TPPC1  TPPC17 : Các tủ phân phối chính
TĐ_1.1 : Tủ điện giảng đường G1
TĐ_1.2 : Tủ điện giảng đường G2
TĐ_1.3 : Tủ điện khu nuôi trồng

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.
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.
Ngày nay nền kinh tế nước ta đang phát triển mạnh, đời sống nhân dân được
nâng cao nhanh chóng. Nhu cầu về điện năng trong sản xuất công nghiệp, dịch vụ
ngày càng tăng không ngừng. Khi lập kế hoạch phát triển kinh tế xã hội, phải thỏa
mãn nhu cầu điện năng trước mắt mà còn dự kiến phát triển trong tương lại. Điều
này đòi hỏi phải có một hệ thống cung cấp điện an toàn tin cậy, để đáp ứng nhu cầu
sản xuất và sinh hoạt. Chính vì vậy, việc cung cấp điện hợp lý và tối ưu là một điều
rất cần được nghiên cứu, học, thực hành một cách cẩn thận đối với cán bộ và sinh
viên ngành Điện.
Trường ĐHNT bao gồm nhiều khu giảng đường, ký túc xá, thư viện và

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
cách tốt nhất. Vì vậy ta cần nắm rõ được sơ đồ mặt bằng cung cấp điện toàn trường.
Sơ đồ mặt bằng cung cấp điện cho trường.
(Xem bản vẽ MB1)
2.2 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ MẠNG CUNG CẤP ĐIỆN TRƯỜNG ĐHNT
Hiện nay trường ĐHNT đang sử dụng 2 trạm biến áp hạ áp 22KV/0.4KV với
công suất mỗi trạm lần lượt là 400kVA và 630kVA cung cấp điện cho toàn trường.
Nhà trường có 2 tủ phân phối chính là TD120 và TD121 cung cấp điện cho các tủ phân
phối con, từ các tủ phân phối con cung cấp điện cho các khu nhà: hệ thống giảng đường, khu
hành chính, khu thực hành, kí túc xá, hệ thống thư viện, công viên…
Sơ đồ hệ thống cung cấp điện của 2 trạm biến áp của Trường ĐHNT (Xem bản vẽ NL1).
2.3 CÔNG SUẤT CÁC TRẠM BIẾN ÁP
Nguồn cung cấp cho toàn trường được lấy từ đường dây 22KV. Hiện nay nhà
đang sử dụng 2 trạm biến áp 22KV/0.4KV. Thông số của các trạm như sau:
 Trạm T.120

% = 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).

Hình 2.1: Đồng hồ HIOKI 3286-20
5
Sau khi xử lý bằng excel ta có các bảng 2.1.
Bảng 2.1 Bảng tính toán tổng công suất của KTX theo các giờ
P(A) P(B) P (C) Tổng P (KW)
9h 21.25 16.45 21.16 58.86
11h45 15.45 12.92 15.57 43.93
15h 22.90 18.19 22.73 63.81
19h 28.10 18.97 28.82 75.89
Trung bình 60.62

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

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.
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


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
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.
9
2.4.4 Tổn thất công suất
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

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

 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)
- Tổn hao không tải: P
0
= 840W = 0.84kW
- Tổn hao ngắn mạch: P
N
= 5750W = 5.75kW.
- Điện áp ngắn mạch: U
N
% = 4 %
- Dòng điện không tải: I
0
= 2 %.


2
''
0
1









MBA
tt
Ntb
S
S
P
n
PnP (2.4)
Trong đó:

∆P
0
’
: Tổn thất công suất tác dụng không tải kể cả phần do công suất phản kháng
gây ra, KW. Và ∆P
0

Do đó:
∆P
0
’
= ∆P
0
+ K
KT
. ∆Q
0
= 0.84 + 0.12 x 8 = 1.8 (KW)
11
∆P
N
’
=∆P
N
+ K
KT
. ∆Q
N
= 5.75 + 0.12 x 16 = 7.67 (KW)
Suy ra
2
''
0120
1




- Công suất định mức: S
dmMBA
= 630 kVA
- S
ttT120
= 675.12 KVA (Từ bảng 2.4)
- 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 %.
Tổn thất công suất phản kháng ∆Q
0
)(6.12630*
100
2
100
%
0
0
KVArS
I
Q



MBA
tt
Ntb
S
S
P
n
PnP
Trong đó:
∆P
0
’
: Tổn thất công suất tác dụng không tải kể cả phần do công suất
phản kháng gây ra, KW. Và ∆P
0
’
= ∆P
0
+ 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

N
+ K
KT
. ∆Q
N
= 6.5 + 0.12 x 25.2 = 9.524 (KW)
Suy ra:
2
''
0121
1









MBA
tt
Ntba
S
S
P
n
PnP
)(24.13
630

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
Đường cáp
Chiều
dài (m)
S
tt

(KVA)
I
tt
(A)
F
(mm
2
)
I
cp

R
0
(/km)
R ()
P
(KW)

0
(/km)
R ()
P
(KW)
TĐ8 - TĐ9 97 102.46 155.67 70 163 0.268 0.026 1.89
TĐ2 - TĐ8 101 102.46 155.67 95 198 0.193 0.019 1.42
TĐ2 - TĐ3 113 274.26 416.69 95 198 0.193 0.022 11.36
TĐ1 - TĐ2 144 317.71 482.72 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)

Hiện nay thì trường ta có trạm T121 và trạm sắp vận hành là có thiết kế bù
tập trung tại thanh cái của máy biến áp. Còn trạm T120 chưa có bù công suất phản

Trích đoạn Chọn các thiết bị bảo vệ

---