Trường ĐHCN Hà Nội

GVHD : Trần Quang Khánh

Thiết kế cung cấp điện cho một xã thuộc khu vực nông thôn
I-Thuyết minh
Tên người thiết kế: Lê Tiến Thành
Số điểm dân cư gồm 7 điểm là: L,Ê,T,H,A,N,H
Bảng 1,1a Dữ liệu thiết kế cung cấp điện nông thôn
Theo chữ cái của Họ và Tên
Tọa độ
Tải động lực
X
Y
Số

1
L
Ê
T
H
A
N
H

2
1,9
8
0,6
8
0,6


38

5

27

5

38

6

78

3

48

3

95

4

78

3

P


Tướ
i
12

Tiê
u
13

16

457

245

Tên đệm
Điểm dấu
L,
m
14

Sk,
MV
A
15

Tên
Đặc tính tải

P0

mđl

Ê

5

N

4

H

3

1
SVTH: LÊ TIẾN THÀNH

Pn
7
10
2,8
4,5
6,3
5,6
4,5
10
7,5
2,8
4,5
6,3

LỚP ĐHTĐH2-K5

184


Trường ĐHCN Hà Nội

GVHD : Trần Quang Khánh

Một số thông số cần thiết khác:
Hệ số công suất trung bình của phụ tải sinh hoạt và phụ tải dịch vụ công cộng
cosϕ tb= 0,87
Giá bán điện trung bình : gb=1300đ/kwh
Giá mua vào gm=750đ/kwh
Giá thành tổn thất điện năng lấy bằng giá bán cΔ=gb
Giá thành thiệt hại do mất điện gth=4500đ/kwh
Thời gian mất điện trung bình tf=24h
Hệ số chiết khấu i=11%
II.Tính toán phụ tải điện:
2.1: Phụ tải sinh hoạt
Biểu thức xác định công suất tính toán của phụ tải sinh hoạt:
Psh = kđt.n.P0
Giá trị suất tiêu thụ trung bình của mỗi hộ Po cho ứng với năm hiên tại, cần xác
định được giá trị dự báo Pot ở cuối chu kì thiết kế (năm thứ 10), Coi phụ tải
điện ở năm thứ nhất và năm hiện tại là không đổi ( t0=1), suất phụ tải năm thứ t
được xác định theo biểu thức:
P1 = P0[1+a(t-t0)]
Năm đầu : P1= 0,625[1 + 0,04(1 – 1)] = 0,625 (kw)
Năm thứ hai : P2 = 0,625[1 + 0,04(2 – 1)] =0,65 (kw)
Tính toán tương tự cho các năm khác và các điểm tải khác ,kết quả ghi trong

2
LỚP ĐHTĐH2-K5


Trường ĐHCN Hà Nội

GVHD : Trần Quang Khánh

Phụ tải sinh hoạt tải điểm T ứng với năm cuối của chu kì thiết kế :
Psh = kđt.n.P0 = 0,366.38.0,85= 11,82 kW ;
Hệ số đồng thời tra bảng 1.1b, ứng với số hộ n =38, kđt = 0,366
Cống suất chiếu sáng đường lấy bằng 5% công suất phụ tải sinh hoạt, Tổng
công suất sinh hoạt và chiếu sáng tại điểm T là :
Psh&cs= Psh(1+0,05)= 11,82(1+0,05)= 12,411 kW
Hệ số cosφ của phụ tải sinh hoạt coi bằng 0,87 do đó công suất toàn phần sẽ là :
Ssh&cs=Psh&cs/cosφ = 12,411/0,87=14,27 kW
Tính toán tương tự các điểm tải khác,kết quả bảng 2.1a

Điểm
L
Ê
T
H
A
N
H=I

nh
38
27


Psh&cs
21,98
11,21
12,41
29,27
27,79
37,66
22,35
162,67

Trường học
760

Ssh&cs
25,26
12,88
14,27
33,65
31,95
43,29
25,69
186,99

ki
0,627
0,641
0,646
0,658
0,652

Ptt
Nhà HC
120
0,03
Tr,học
760
0,07
Tr,xá
18
0,3

Stt
3,6
53,2
5,4

4,14
61,12
6,2

Tổng hợp phụ tải công cộng kết quả ghi trong bảng sau:
Tổng Ptt
70

Tổng Stt
152,92

2.3: Phụ tải thủy lợi:
Phụ tải thủy lợi được xác định theo nhu cầu tưới, tiêu:
Ptuoi = p0tuoi . Ftuoi = 0,12 . 368 = 44,16 kW


GVHD : Trần Quang Khánh

368
210

0,12
0,35

44,16
73,5

53,205
88,554

Ta chọn 3 máy bơm 25 kW
2.4: Phụ tải động lực
Phụ tải động lực được xác định theo phương pháp hệ số nhu cầu:
Điểm tải Ê:
Bảng 2.4a: Tham số tính toán của nhóm thiết bị động lực
STT
1
2
3
4
5
Tổng

Pn
7

6,3
2,072
3,555
4,221
22,089

Pn 2
49
100
7,84
20,25
39,69
216,78

Hệ số sử dụng tổng hơp của nhóm tải :
ksdΣ = = = 0,55
Hệ số k = Pmax/Pmin = 10/2,8 = 3,57 < kb = 5,4
Do n = 5 > 4 nên số lượng hiệu dụng coi bằng số lượng thiết bị thực tế:
nhd = n = 7
Hệ số nhu cầu của nhóm tải:
Knc = ksdΣ + = 0,55 + = 0,75 Công suất tính toán nhóm tải động lực tại điểm
Ê:
Ptt = knc. ∑Pni = 0,75.30,6 = 22,988 kW
Hệ số cosφ tổng hợp ( trung bình ) ;
Cosφtb = = = 0,722
Công suất toàn phần:
Stt = Ptt/cosφt = 22,988/0,722 = 31,93 kVA
5
SVTH: LÊ TIẾN THÀNH



0,722

0,55

4

0,77

0,699

0,514

3

0,79

0,72

N
H

Ptt
22,98
8
21,25
2
10,74
4
54,98

0,662

7,736
39,196

Hệ số cosφtb = 39,196/54,984 = 0,713
2.5:Tổng hợp phụ tải:
2.5.1: Tổng hợp phụ tải tại các điểm tải
Phụ tải sinh hoạt và động lực tại các điểm được tổng hợp theo phương pháp số
gia:
Điểm Ê:
PT = Pđl + Psh&cs.ki
PT = 22,988 + 11,21[(11,21/5)0,04- 0,41] = 29,97kW
Hệ số công suất trung bình
Cosφ = = = 0,713
Công suất toàn phần:
ST= PT/ cosφ = 29,97/0,713 = 42,03
Tương tư tính toán cho các điểm khác,kết quả ghi trong bảng 1,5 sau:
Bảng 2.5: kết quả tổng hợp phụ tải các điểm:
6
SVTH: LÊ TIẾN THÀNH

6
LỚP ĐHTĐH2-K5


Trường ĐHCN Hà Nội

Điểm
L

0,629
0,662
0,667
0,657
0,655

Ptt
32,55
29,97
32,07
23,52
10,74
21,22
44,11

cos φ
0,736
0,713
0,736
0,016
0,876
0,816
0,754

Stt
44,22
42,03
45,28
14,92
38,47

18,12
13,89
8
11,59
119,3
8
83,56
9

2
0,70
3

3

4

5

6

7

0,743

10,5
14,5
4
16,4
4


0,822
11,496
4
15,923
7
17,999
3
23,950
9

822
12,029
9
16,662
6
18,834
6
25,062
3
21,724
4
16,662
6
13,895
6
143,13
5
100,19
4

156,72
7
109,70
9

20,761
15,923
7
13,279
4
136,78
7
95,751
2

14,54
149,7
8
104,8
4

Phụ tải tính toán sinh hoạt của các điẻm tải theo phương pháp hệ số đồng thời:
Ptt,sh+cs = kdt,∑Pi = 0,7 , 119,38 = 83,569
Tính toán toàn xã năm thứ nhất,xác đình theo phương pháp số gia:
Năm thứ nhất
Sinh hoạt
Dịch vụ
7
SVTH: LÊ TIẾN THÀNH


0,696 66,6601 0,715
253,159
0,728
0,735

Tính toán tương tự đối với các năm khác,kết quả ghi trong bảng sau:
Năm
P tổng

1
238,98

2
241,99

3
245,13

4
248,43

5
251,89

6
255,51

7
259,31



Ph

0,1

0,23

0,32

59,743

83,120

1,2
2,3

0,24
0,27

0,29
0,24

62,340
70,133

75,328
62,340

8
SVTH: LÊ TIẾN THÀNH

75,328

70,133

72,730

4,5

0,33

0,3

85,718

77,925

81,821

5,6

0,32

0,33

83,120

85,718

84,419


103,900

106,498

105,199

9,10

0,43

0,45

111,693

116,888

114,290

10,11

0,54

0,49

140,265

127,278

133,771


137,668

96,108

116,888

14,15

0,56

0,34

145,460

88,315

116,888

15,16

0,54

0,32

140,265

83,120

111,693


215,593

220,788

218,190

19,20

0,75

1

194,813

259,750

227,281

20,21

0,7

0,88

181,825

228,580

205,203


70,133

90,913

80,523
2879,329

8
5674,23
2
7347,49
6908,93
4
9236,65
2
10262,2
10795,2
1
12475,2
1
19674,2
7
17548,9
6
13662,6
9
18952,3
4
21158,6
1

11341,7
2
13662,6
9
16199,5
6
19674,2
7
14276,6
7
9236,65
2
7799,53
9
6908,93
4
7347,49
16867,5
2
48747,1
2
67470,0
6
52248,8
2
37951,9
1
9236,65
2
8265,08

21927,7
7
47600,1
3
50602,5
5
41561,5
6
29349,4
8
10235,2
1
6375,92
1
387521,
1

Biểu đồ phụ tải ngày:

9
SVTH: LÊ TIẾN THÀNH

9
LỚP ĐHTĐH2-K5


Trường ĐHCN Hà Nội

GVHD : Trần Quang Khánh


HC
Tr,học
Tr,xá
T,lợi
TBA

GVHD : Trần Quang Khánh

X

Y

1,98
0,68
0,67
2,08
0,57
0,7
0,82
2,6136
0,812
1,036
2,297
1,4563

1,13
1,3
1,47
1,78
0,83

Khoảng cách giữa trạm biến áp và điểm T là:
Ltba-T = = 0,555 km

11
SVTH: LÊ TIẾN THÀNH

11
LỚP ĐHTĐH2-K5


Trường ĐHCN Hà Nội
L
Ê
T
H
A
N
H=I
HC
Tr,học
Tr,xá
T,lợi

GVHD : Trần Quang Khánh

TBA L
Ê
T
H
A

0,63 1,064 1,244 0,726 1,875 1,652
0,96
0
0,841 0,365 1,617 1,635 0,516 1,793 1,597 1,897 0,364 1,508 1,429

3.2.2 : Xây dựng sơ đồ nối điện tối ưu :
Phương án : Một trạm biến áp
Sơ đồ nối dây tối ưu của mạng điện hạ áp được xác định theo phương pháp tối
ưu từng bước, với hàm mục tiêu :
Zij = Z1 +Z2 = cj+ lij + (ci+j –ci)L0i tiến tới min
Suất chi phí tính toán của các đoạn dây phụ thuộc vào công suất truyền tải được
xác định bằng cách tra đồ biểu đồ khoảng kinh tế của đường dây hạ áp hinh 4
p,l[1] và bảng kết quả sau :
Bảng 3.1 : Dữ liệu tính toán sơ bộ của các đoàn đường dây :
Điểm tải
L
Ê
T
H
A
N
H=I
HC
Tr,học
Tr,xá
T,lợi

S
44,223
39,989

34,1
44,7
17,2
46,2
18,6
69,7

Quá trình tính toán bắt đầu từ trạm biến áp :
Ztba+T = cT,ltba-T = 35,2,0,555=19,526
Tính toán tương tự cho các điểm tải khác ta có bảng 2,4 sau :
Bảng3.2. chi phí tính toán xây dưng sơ đồ nối điện tối ưu :
12
SVTH: LÊ TIẾN THÀNH

12
LỚP ĐHTĐH2-K5


Trường ĐHCN Hà Nội

GVHD : Trần Quang Khánh

ji

L

Ê

T


20,149

32,121

14,7

TBA-Tr,xa

Tr,xa

44,7744

25,025

21,798

42,134

37,693

24,757

83,813

28,414

44,352

TBA-T


65,472

100,93

85,701

HC-U

Ê

76,505

81,656

39,996

76,871

79,555

115,28

90,836

HC-N

T

HC-T,loi


11,7

15,938

54,802

14,322

13,5

N

14,635

53,104

13,075

R-Tr,hoc

Tr,hoc

9,9081

41,571

Tr,hoc-H

H=I


L
4,3875

13
SVTH: LÊ TIẾN THÀNH

T
16,544
25,696
12,848

Ê
9,1344
5,882

N
18,3348
24,0372
20,4732
70,6068
39,838

A
4,8422
1,5345

H
23,3204
14,4628
25,8116

Tr,xa
Tr,xa-Ê
Ê
TBATr,hoc
Tr,hoc
Tr,hoc-H H=I

GVHD : Trần Quang Khánh
54,8022
14,3682
13,485
60,7026
20,4666
11,718
83,8125
44,352
132,8484
95,3568

4,6018

41,571
33,6591

Sơ đồ nối điện tối ưu của mạng điện hạ áp,PA một trạm biến áp

3.2.3 Chọn số lượng và công
suất máy biến áp
Trạm biến áp : có 2 phương án
để lựa chọn 1 máy 180 kVA và

) τ.
Sn

= 1,0,53,8760+3,15,2145(,2 = 7579,652 kWh

Chi phí tổn thất điện năng:
14
SVTH: LÊ TIẾN THÀNH

LỚP ĐHTĐH2-K5


Trường ĐHCN Hà Nội

GVHD : Trần Quang Khánh

C = ∆A,c∆ = 7579,652,1200 = 9,095,106 đ
Giá thánh điện năng lấy bằng c∆ = 1200 đồng
Thiệt hại do mất điện:
Y=y0,Ath= y0,Stt,tf= 9,10-3,118,461,24=25,588 triệu VNĐ
Phụ tải thủy lợi đươc coi là phụ tải quan trọng vì vậy giá thành tổn thất sẽ là 9000
đ/kWh
Tổng chi phí tính toán được xác định theo biểu thức:
Z = pV+∆A, c∆ +Y = 0,18,89,7+9,095+25,588 = 50,817 triệu đồng
P,án
180
2x100

Stt
118,461

38,558

Kết quả tính toán thì phương án 2x100 là phương án tối ưu,Ở đây trạm biến áp có phụ
tai thủy lợi làm việc theo thời vụ nên sử dụng 2 mấy biến áp là hợp lý nhất,

Hình 3.4: Sơ đồ nguyên lý hệ thống cung cấp điện xã.

15
SVTH: LÊ TIẾN THÀNH

LỚP ĐHTĐH2-K5


Trường ĐHCN Hà Nội

GVHD : Trần Quang Khánh

4. Chọn và kiểm tra thiết bị điện :
Theo số liệu tính toán các biểu đồ phụ tải,T M=2145 h,mật độ dòng điện kinh tế đối với
dây nhôm là jkt=1,3 A/mm2 bảng 9,pl[2] bài tập cung cấp điện :
I=

F=

S
3.U

=

327,14

Ssh
327,14

Cosφsh
0,794

L, km
0,6

Ilv, A
8,585199

Ftt, mm2
Mã dây
7,804726 AC35

TBA-T.Lợi

36,571

0,663

0,48

55,56389

50,51262 A70

TBA-HC


2

b)
Hình 4.11. Sơ đồ trạm biến áp ba pha: a) Sơ đồ kết cấu; b) Sơ đồ nguyên lý
1. Máy biến áp T
6. Dây dẫn
11. Xà đỡ
2. Cầu chảy FU
4. Cáp hạ áp
12. Tăng treo cáp
3. Chống sét van FV
4. Tủ điện hạ áp
5. Sứ cách điện trung áp

17
SVTH: LÊ TIẾN THÀNH

8. Cáp xuất tuyến
9. Dây nối
10. Hệ thống tiếp địa

13. Xà đỡ cầu chảy và chống sét
14. Giá đỡ máy biến áp
15. Cột ly tâm

LỚP ĐHTĐH2-K5

Fmin,dl

6,240018

4,14
15,141
11,493
31,5428
20,971
20,971
23,705
6,21

Cosφsh
0,87
0,87
0,87
0,87
0,87
0,87
0,87
0,87

Ilv, A
6,290
23,004
17,462
47,924
31,862
31,862
36,016
9,435

Ftt, mm2

0,635

8,386
2,748
3,641
5,082
9,099
22,826
15,492
3,785

4.1.Kiểm tra điều kiện tổn hao điện áp:
Hao tổn điện áp thực tế pải nhỏ hơn giá trị cho phép,Tổng hao tổn điện áp cho phép
trong mạng điện nông thôn, tính từ thanh cái phía thứ cấp của trạm biến áp tiêu thụ
đến đầu vào các hộ dùng điện lá 7,5%,
Hao tổn điện áp thực tế trên các đoạn dây được xác định theo biểu thức:
∆Utt = ≤ ∆UCP%
Hao tổn điện áp trên đoạn đường dây TBA-HC
∆UTBA-HC = = = 0,424 %
Tíbnh toán tương tự cho các đoạn dây khác kết quả ở bảng trên,
Tổn hao điện áp thực tế ∆Umax = 7,17 % đối với mạng động lưc và ∆Umax = 4,211%
đời với điện sinh hoạt đều thỏa mãn điều kiện tổn thất điện áp,
4.2. Tính toán ngắn mạch
a) xác định điện trở của các phần tử:
Tiến hành tính toán trong hệ đợn vị có tên,chọn Ucb = 0,38

XHT =

U 2 cb 0,38 2
=

2

TBA

X

=

GVHD : Trần Quang Khánh

2

Z B 2 − RB 2 = (25,992.10 −3 ) 2 + (9,472.10 −3 ) 2 = 24,204.10 −4 Ω

RC-0 = r0.l.

U tb2
0,38 2
= 0,92.0,87 .
= 0,239.10 −3 Ω
2
2
S nBA
22

XC-0 = x0.l.

U tb2
0,38 2
=


Đoạn dây

Tr.Xã – Ê
Ê- Tr. Học
Tr.Học- L
L- H
T.Lợi- A
HC-T
HC-H
H-N

0,87
0,906
0,658
0,480

Chiều
dài
l, km
0,269
0,48
0,359
0,463
0,135
0,045
0,133
0,63

AC35

448,5980
291,6900
168,7500
56,2500
83,7900
396,9000

Xd ,mΩ
86,8870
168,0000
125,6074
148,1600
47,2500
15,7500
42,5600
203,4900

b) Tính toán ngắn mạch ba pha:
Khi ngắn mạch xáy ra tại thanh cái hạ áp của trạm biến áp 2 mạch điện tính toán bao gồm các phần
tử hệ thống,đường dây cao áp và máy biến áp,sơ đồ thay thế tính toán được thể hiện ở trên hình sau:
19
SVTH: LÊ TIẾN THÀNH

LỚP ĐHTĐH2-K5


Trường ĐHCN Hà Nội

GVHD : Trần Quang Khánh


HC ,điện trở ngắn mạch sẽ có giá trị:
R(1)k-B = 2,85,05 +9,472 = 179,572 mΩ
Dòng điện ngắn mạch một pha tại điểm HC là:
I k(1) =

20
SVTH: LÊ TIẾN THÀNH

0,8.U ph
R

(1)
k

=

0,8.220
= 0,98kA
179,572

LỚP ĐHTĐH2-K5


Trường ĐHCN Hà Nội
GVHD : Trần Quang Khánh
Tính toán tương tự cho các điểm khác,kết quả ghi trong bảng 4.4 sau:
Bảng 4,4a Kết quả tính toán ngắn mạch của mạng điện động lực:
Điểm NM

Zk(3), mΩ

0,40739
0,30351
0,29423

6,20000
1,19985
0,95320
1,00676

3,98219
0,77065
0,61223
0,64663

Bảng 4,4b Kết quả tính toán ngắn mạch của mạng điện sinh hoạt:
Điểm NM
Ê
H
Tr.Học
L
T
H=I
N
A

Zk(3), mΩ
234,8386
655,5067
498,9281
369,8215

0,50725
1,44295
0,99406
0,21910

ixk
1,58544
0,56799
0,74624
1,00676
1,75586
3,62185
2,63644
0,76268

Ixk
1,01831
0,36481
0,47930
0,64663
1,12777
2,32627
1,69335
0,48986

4.3.Chọn thiết bị của trạm biến áp.
4.3.1.Thiết bị phía sơ cấp
Để kiểm tra thiết bị điện ta giả sử thời gian cắt bảo vệ là tk = 0,5s
1) Dao cách li
Trước hết cần xác định dòng điện làm việc bình thường phải cao áp trạm biến áp

-Dòng định mức của cầu chảy được xác định trong khoảng:

21
SVTH: LÊ TIẾN THÀNH

LỚP ĐHTĐH2-K5


Trường ĐHCN Hà Nội

GVHD : Trần Quang Khánh

I cp

IM ≤

kc

=

144
=
1,21

119(A)

Hệ số kc lấy theo bảng 5,4 –trang 143 –[1]
Ta chọn cầu chảy loại ΠKT; ΠK∋ có Un = 22 kV , dòng định mức dây chảy là 8 A,
Cầu chảy được kiểm tra theo điều kiện: Hiệu quả bảo vệ chống quá tải,theo điều kiện
này hệ số tin cậy chống quá tải ktc,qt là tỷ số giữa giá trị dòng định mức của dây chảy


0,056

3) Chống sét

Chọn chống sét van loại RA10 do Pháp sản xuất ( bảng 35,pl [2] ),hoặc loại
AZLP501B,12 do hang Cooper Mỹ chế tạo.
4.4: Chọn thiết bị các tủ phân phối:
4.4.1: Chọn thanh cái.
* Thanh cái của tử phân phối phía hạ áp của trạm biến áp
Dòng làm việc chạy qua thanh cái là:
SΣ
∑

=

3U

=

219,889
3.0,38

= 334,086 A

I
Thanh cái dẹp bằng nhôm tiết diện:

22
SVTH: LÊ TIẾN THÀNH


Trong đó: Ct = 88 hệ số của vật liệu tra bảng 8.pl[2]
tk = 0,5s thời gian tồn tại ngắn mạch
Vậy thanh cái đạt yêu cầu về ổn định nhiệt.
-Kiểm tra ổn định động:
Chịn khoảng vượt của thanh cái là l=120 cm khoảng cách giữa các pha là a=70 cm;
+ Mômen uốn:
M = 1,76.10 − 2

i k2 .l 2 1,76.10 −2.120 2.14,232 2
=
= 73,334kg .cm
10.a
10.70

+ Mômen chống uốn :
W =0,167.b2.h=0,167.0,52.5 = 0,21 cm3
+Ứng suất σ
σt = =

= 349,212 < σcp = 1400 kg/cm2

Vậy điều kiện ổn định động đảm bảo.
4.4.2.Chọn sứ cách điện
Ta chọn sứ SM,25 có U = 1kV; lực phá hủy Fph = 375 kg
Lực cho phép trên đầu sứ là Fcp = 0,6, Fph = 0,6,375 = 225 kg
Lực tính toán:
23
SVTH: LÊ TIẾN THÀNH


GVHD : Trần Quang Khánh

Bảng 4.5a: kết quả tính chọn và kiểm tra thanh cái tử phân phối động lực.
Tủ p,phối
TBA
T.Lợi
HC
Tr. Xã

Stt
118,671
46,434
28,05
88,554

Iiv,A
180,302
70,549
42,618
134,544

F
163,911
64,136
38,743
122,313

Ik3
10,772
0,604

0,209
0,209

ứng suất
66,670
1,576
1,758
23,746

Ftt
1,160
0,027
0,031
0,413

Fhc
1,357
0,032
0,036
0,483

Bảng 4.5b: kết quả tính chọn và kiểm tra thanh cái tử phân phối sinh hoạt.
Tủ p,phối
T
H=I
N
A
Ê
H
L

43,568
28,966
28,966
32,742
8,577

Ik3
1,044
0,342
0,453
0,632
1,132
2,841
1,928
0,471

Ixk
1,585
0,568
0,746
1,007
1,756
3,622
2,636
0,763

Fc
75
75
75

0,209
0,209
0,209
0,209
0,209
0,209
0,209

ứng suất
4,360
0,560
0,966
1,758
5,347
22,752
12,056
1,009

Ftt
0,076
0,010
0,017
0,031
0,093
0,396
0,210
0,018

Fhc
0,089