Đồ án Đề Tài:Thiết kế đường dây và
trạm biến áp.
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế đường dây và trạm biến áp
Bùi Nguyên Bản Lớp: 13B2 - Trường ĐHBK - Khoa điện
1

LỜI NÓI ĐẦU
Nền kinh tế nước ta đã và đang có những bước phát triển vượt bậc, hội
nhập với khu vực và thế giới. Chúng ta đang trong tiến trình công nghiệp hóa -
hiện đại hóa đất nước, vì vậy các ngành công nghiệp đặc biệt là ngành công
nghiệp Điện đóng vai trò then chốt, bởi điện năng là nguồn năng lượng chính
của các ngành công nghiệp, là điều kiện quan trọng để phát triển các đô th
ị, khu
dân cư
Một trong những quan tâm hàng đầu khi xây dựng các nhà máy, Xí nghiệp,
các đô thị là ta phải có một hệ thống cung cấp điện để cung cấp điện năng cho
các Xí nghiệp, nhà máy, nhà cao tầng

khu vực Tây Nam. Xúc tiến xây dựng thủy điện Sơn La. Nghiên cứu
phương án sử dụng năng lượng nguyên tử, đồng bộ hóa, điện hóa mạng
lưới phân phối điện Quốc gia. Đa dạng hóa phương thức đầu tư và kinh
doanh điện, có chính sách thích hợp về
sử dụng điện ở nông thôn, miền
núi. Tăng sức mạnh tranh về giá điện so với khu vực.
• Chiến lược phát triển nguồn điện:
+ Ưu tiên phát triển thủy điện, khuyến khích phát triển các nguồn thủy điện
nhỏ với nhiều hình thức để tận dụng nguồn năng lượng tái sinh này. Trong
khoảng 20 năm tới sẽ xây dựng hế
t các nhà máy thủy điện tại những nơi có khả
năng xây dựng.
• Chiến lược phát triển lưới điện
• Chiến lược phát triển điện nông thôn và miền núi
• Chiến lược tài chính và huy động vốn.
• Chiến lược phát triển khoa học và công nghệ
• Chiến lược phát triển viễn thông và CNTT
• Định hướng phát triển cơ khí điện.
•
Định hướng phát triển tư vấn xây dựng điện.
Quy định về cải tạo và phát triển mạng điện Việt Nam:
• Việc cải tạo và phát triển Thành phố phải nằm đáp ứng nhu cầu phụ tải,
có dự phòng và phải được thực hiện đồng bộ từ cao thế hạ thế, khắc phục
tình trạng lưới điện kém an toàn, chắp vá, tổ
n thất còn cao như hiện nay.
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế đường dây và trạm biến áp
Bùi Nguyên Bản Lớp: 13B2 - Trường ĐHBK - Khoa điện
3
• Quan điểm về tiêu chuẩn thiết kế sơ đồ lưới điện truyền tải và phân phối
Thành phố giai đoạn 2002 - 2010:

để cho đồ án của em được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô trong Bộ môn Thiết bị điện - Điện tử,
khoa Điện, trường Đại học Bách Khoa Hà Nội. Đặc biệt là thầy Nguyễn Đình
Thiên đã giành nhiều thời gian quý báu, tận tình hướng dẫ
n em hoàn thành đồ
án này đúng thời hạn mà bộ môn đã đề ra.
Em xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên

Bùi Nguyên Bản.
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế đường dây và trạm biến áp
Bùi Nguyên Bản Lớp: 13B2 - Trường ĐHBK - Khoa điện
5
MỤC LỤC
Trang
LỜI NÓI ĐẦU
Chương 1: Cơ sở lý thuyết về cung cấp điện
I. Những vấn đề chung về cung cấp điện
Chương 2: Xác định phụ tải điện
I. Các khái niệm, hệ số, đại lượng trong tính toán
II. Các đại lượng về đại số thường gặp:
III. Các phương pháp tính phụ tải tính toán
Chương 3: Tính toán cung cấp

Chương 7: Nối đất và chống sét đảm bảo an toàn cho đường dây
I. Đặt v
ấn đề
II. Tính toán nối đất 6 KV cấp điện cho trạm biến áp của trạm cấp nước
III. Tính toán nối đất cho trạm biến áp của trạm cấp nước
IV. Sét và thiết bị chống sét
KẾT LUẬN
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế đường dây và trạm biến áp
Bùi Nguyên Bản Lớp: 13B2 - Trường ĐHBK - Khoa điện
7
CHƯƠNG 1
CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ CUNG CẤP ĐIỆN
I. NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG VỀ CUNG CẤP ĐIỆN
1. Đặc điểm của quá trình sản xuất và phân phối điện năng:
Điện năng là một dạng năng lượng có nhiều ưu điểm như: dễ dàng chuyển
thành các năng lượng khác, dễ truyền tải và phân phối . Vì vậy nó là ngành
năng lượng chính trong công nghiệp cũng như trong cuộc sống sinh hoạt của
con người.
Điện năng không tích trữ được, trừ pin, ắc quy có công suấ
t nhỏ. Vì vậy giữa
sản xuất và tiêu thụ điện phải luôn đảm bảo cân bằng.
Quá trình sản xuất điện năng là quá trình điện từ. Quá trình xảy ra rất nhanh.
Vì vậy để đảm bảo quá trình sản xuất và cung cấp điện an toàn, tin cậy, đảm
bảo chất lượng điện phải áp dụng nhiều biện pháp đồng bộ như: điều độ, thông
tin, đo lường, bảo vệ, tự động hóa
Đo điện năng được dùng rộng rãi trong ngành công nghiệp và các đô thị cho
nên khi lập kế hoạch phát triển điện năng phải đi từng bước một, nhằm thỏa
mãn nhu cầu điện trong tương lai.
Trong quá trìnhq nghiên cứu thiết kế, xây dựng, vận hành khai thác sản xuất,
phân phối và tiêu thụ điện năng thì những đặc đi

Miền Trung có nhà máy thủy điện Yaly (700 MW)
Miền Nam có nhà máy thủy điện Trị An (400 MW)
Công trình thủy điện bao giờ cũng kết hợp với: tưới tiêu, chống lũ, giao
thông, nuôi cá nên đưa lại nhiều lợi ích. Bên cạnh đó nước ta lại có nguồn
thủy năng dồi dào nên chúng ta cần ưu tiên phát triển thủy điện. Tuy nhiên khi
lập sơ đồ phát triển hệ thống điện quốc gia thì cần có tỷ lệ hợp lý giữa thủy
điện và nhiệt điện để đảm bảo vận hành an toàn và kinh tế.
c) Nhà máy điện nguyên tử:
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế đường dây và trạm biến áp
Bùi Nguyên Bản Lớp: 13B2 - Trường ĐHBK - Khoa điện
9
Do lo ngại vấn đề an toàn và ô nhiễm phóng xạ nên việc xây dựng các nhà
máy điện nguyên tử chỉ được xem xét đến khi các nguồn điện khác đã được
khai thác hết.
• Bên cạnh việc nắm vững đặc điểm và nguồn điện trong cung cấp điện thì
nhiệm vụ đặt ra với người kỹ sư khi nghiên cứu, thiết kế cấp điện cần
ph
ải thỏa mãn các yêu cầu về: độ tin cậy cấp điện, chất lượng điện, an
toàn và cuối cùng là vấn đề kinh tế.
3. Đặc điểm của hộ tiêu thụ:
Hộ tiêu thụ là bộ phận quan trọng của hệ thống cung cấp điện. Hộ tiêu thụ
được phân thành 3 loại tùy theo mức độ quan trọng:
1. Hộ loại 1: là hộ tiêu thụ mà bị ngừng cung cấp
điện sẽ dẫn đến nguy hiểm
đối với tính mạng con người, gây thiệt hại lớn về kinh tế (hư hỏng máy móc,
thiết bị, gây ra hàng loạt phế phẩm), ảnh hưởng lớn đến chính trị, quốc phòng
Ví dụ về hộ loại 1: Văn phòng Chính Phủ, Quốc hội, nhà máy hóa chất, sân
bay, bến cảng, phòng mổ, lò luyện thép, hệ thống ra đa quân sự, trung tâm máy
tính
2. Hộ loại 2: là hộ

càng tốt.
b. Chất lượng điện:
Chất lượng điện được đánh giá bằng 2 chỉ tiêu là tần số và điện áp.
Chỉ tiêu tần số do cơ quan điều khiển hệ thống đ
iện điều chỉnh. Chỉ có những
hộ tiêu thụ lớn (từ hàng chục MW) trở lên mới phải quan tâm đến chế độ vận
hành của mình sao cho hợp lý để góp phần ổn định tần số của hệ thống điện.
Vì vậy, người thiết kế cung cấp điện thường chỉ quan tâm đảm bảo chất
lượng điện áp cho khách hàng.
Điện áp
ở lưới chung áp và hạ áp cho phép dao động quanh giá trị ± 5% điện
áp định mức. Đối với những phụ tải có yêu cầu cao về chất lượng điện áp như
nhà máy hóa chất, điện tử, cơ khí chính xác điện áp chỉ cho phép dao động
trong khoảng ± 2,5%.
c. An toàn cung cấp điện:
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế đường dây và trạm biến áp
Bùi Nguyên Bản Lớp: 13B2 - Trường ĐHBK - Khoa điện
11
Hệ thống cung cấp điện phải được vận hành an toàn đối với người và thiết bị.
Muốn đạt được yêu cầu đó, người thiết kế phải chọn sơ đồ cung cấp điện hợp
lý, rõ ràng, mạch lạc để tránh những nhầm lẫn trong vận hành; các thiết bị điện
phải được chọn đúng chủng loại, đúng công suất.
Công tác xây dựng, lắp đặt hệ thống cung cấp điện ảnh hưởng lớn đến độ an
toàn cung cấp điện.
Việc vận hành quản lý hệ thống điện có vai trò hết sức quan trọng. Người sử
dụng phải tuyệt đối chấp hành quy định về an toàn sử dụng điện.
4. Kinh tế
Khi đánh giá những phương án cung cấp điện, chỉ tiêu kinh tế
chỉ được xét
đến khi các chỉ tiêu kỹ thuật nêu trên đã được đảm bảo.

η

Trong đó:
P
đ
- công suất đặt của động cơ, KW;
P
đm
- công suất định mức của động cơ, KW
η
đc
- hiệu suất định mức của động cơ
Vì hiệu suất định mức động cơ tương đối cao = 0.8 ÷ 0.95 nên để đơn
giản việc tính toán người ta thường cho phép bỏ qua hiệu suất, lấy:
P
Đ
≈ P
ĐM
Đối với các thiết bị điện làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại: cần trục, máy
hàn, khi tính phụ tải điện của chúng, ta phải quy đổi về công suất định mức ở
chế độ dài hạn, tức là quy đổi về chế độ làm việc có hệ số tiếp điện ε% = 100%.
Công thức quy đổi như sau:
• Đối với
động cơ:
P’
ĐM
= P
ĐM
dm
ε

gian nào đó. Tổng phụ tải trung bình của các thiết bị cho ta căn cứ để đánh giá
giới hạn dưới của phụ tải tính toán. Trong thực tế phụ tải trung bình được tính
toán theo công thức sau:
P
bt
=
t
P
Δ
; Q
tb
=
t
Q
Δ

Trong đó:
ΔP, ΔQ - điện năng tiêu thụ trong thời gian khảo sát, KW, KVAr
t- thời gian khảo sát, h
Phụ tải trung bình của nhóm thiết bị được tính toán theo công thức sau:
P
tb
=
∑
=
n
i
i
p
1

từ 1 đến 2s.
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế đường dây và trạm biến áp
Bùi Nguyên Bản Lớp: 13B2 - Trường ĐHBK - Khoa điện
14
Phụ tải đỉnh nhọn được dùng để kiểm tra dao động điện áp, điều kiện tự khởi
động của động cơ, kiểm tra điều kiện làm việc của cầu chì, tính dòng điện khởi
động của rơle bảo vệ
Phụ tải đỉnh nhọn thường xảy ra khi động cơ khởi động. Chúng ta không chỉ
quan tâm đến trị số phụ
tải đỉnh nhọn mà còn quan tâm đến tần suất xuất hiện
của nó. Bởi vì số lần xuất hiện của phụ tải đỉnh nhọn càng tăng thì càng ảnh
hưởng tới sự làm việc bình thường của các thiết bị khác ở cùng một bảng điện.
4. Phụ tải tính toán P
tt

Phụ tải tính toán là một số liệu rất cơ bản dùng để thiết kế cung cấp điện.
Phụ tải tính toán P
tt
là phụ tải giả thiết lâu dài không đổi, tương đương với
phụ tải thực tế về mặt hiệu ứng nhiệt lớn nhất. Nói một cách khác phụ tải tính
toán cũng làm nóng dây dẫn lên tới nhiệt độ bằng nhiệt độ lớn nhất do phụ tải
thực tế gây ra. Như vậy nếu chọn các thiết bị điện theo phụ tải tính toán thì có
thể đảm b
ảo an toàn về mặt phát nóng cho các thiết bị đó trong mọi trạng thái
vận hành. Quan hệ giữa phụ tải tính toán và các phụ tải khác được nêu trong bất
đẳng thức sau:
P
TB
≤ P
TT

giấy tẩm dầu
15 20 25 30 35 40
5. Hệ số sử dụng k
sd

Hệ số sử dụng là hệ số giữa phụ tải tác dụng trung bình với công suất định
mức của thiết bị.
Hệ số sử dụng được tính theo công thức sau:
• Đối với một thiết bị:
k
sd
=
dm
tb
P
P

• Đối với một nhóm thiết bị:
k
sd
=
dm
tb
P
P
=
∑
=
n
i

6. Hệ số phụ tải k
pt

Hệ số phụ tải là hệ số giữa công suất thực tế với công định mức. Thường ta
phải xét hệ số phụ tải trong một khoảng thời gian nào đó. Vì vậy:
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế đường dây và trạm biến áp
Bùi Nguyên Bản Lớp: 13B2 - Trường ĐHBK - Khoa điện
16
K
PT
= P
T.TẾ
/P
ĐM
= P
TB
/P
ĐM

7. Hệ số cực đại k
max

Hệ số cực đại là tỷ số giữa phụ tải tính toán và phụ tải trung bình trong
khoảng thời gian đang xét:
k
max
=
tb
tt
P

=
dn
tb
dn
tt
dn
tt
P
P
P
P
P
P
.=
= k
max
.k
sd

Cũng như hệ số cực đại, hệ số nhu cầu thường được tính cho phụ tải
phản kháng, nhưng số liệu này ít được dùng hơn.Trong thực tế hệ số nhu cầu
thường do kinh nghiệm vận hành mà tổng kết lại.
9. Hệ số thiết bị hiệu quả n
hq

n
hq
là số thiết bị giả thiết có cùng công suất và chế độ làm việc, chúng đòi hỏi
phụ tải bằng phụ tải tính toán của nhóm phụ tải thực tế (gồm các thiết bị có chế
độ làm việc và công suất khác nhau).

Bùi Nguyên Bản Lớp: 13B2 - Trường ĐHBK - Khoa điện
17
Khi số thiết bị dùng điện trong nhóm n > 5 tính n
hq
theo (3-12) khá nhiều
phiền phức, vì vậy trong thực tế người ta tìm n
hq
theo bảng hoặc đường con
cho trước. Trình tự như sau:
Trước hết tính:
n
*
=
n
n
1
; p
*
=
p
p
1

n- số thiết bị trong nhóm;
n
1
- số thiết bị có công suất nhỏ hơn một nửa công suất của các thiết bị có
công suất lớn nhất.
P và P
1

Phương pháp này sử dụng khi đã có thiết kế nhà xưởng của Xí nghiệp (chưa
có thiết kế chi tiết bố trí các máy móc, thiết bị trên mặt bằng), lúc này mới chỉ
biết duy nhất một số liệu cụ thể là công suất đặt của từng phân xưởng.
a) Phụ tải tính toán
Phụ tải tính toán của mỗi phân xưởng được xác định theo công thức
P
tt
= K
nc
. P
đ

Q
tt
= P
tt
. tgϕ
Trong đó:
K
nc
: hệ số nhu cầu, tra sổ tay kỹ thuật
cosϕ: hệ số công suất tính toán, tra sổ tay kỹ thuật, rút ra tgϕ
Trên đây là phụ tải động lực.
b) Phụ tải chiếu sáng
Phụ tải chiếu sáng được tính theo công suất chiếu sáng trên một đơn vị diện
tích.
P
CS
= P
0

Bùi Nguyên Bản Lớp: 13B2 - Trường ĐHBK - Khoa điện
19
Phụ tải tính toán nhà máy được xác định bằng cách lấy tổng phụ tải các phân
xưởng có kể đến hệ số đồng thời.
P
ttnm
= K
đt

∑
=
n
ttpxi
Q
1
K
tđ
∑
+
n
csitti
QQ
1
)(

S
ttnm
=
ttnmttnm
QP

người thiết kế có thể bắt tay vào việc thiết kế mạng điện áp phân xưởng. Ta cần
xác định P
tt
của từng thiết bị và từng nhóm thiết bị trong phân xưởng.
Với một thiết bị:
P
tt
= P
đm

Với nhóm thiết bị n ≤ 3
P
TT
=
∑
=
n
i
dm
P
1

Với n ≥ 4 phụ tải tính toán của nhóm thiết bị xác định theo công thức:
P
tt
= k
max
. k
sd
.

1
thiết bị trên.
P
1
=
∑
1
1
n
dmi
P

• Xác định
n
*
=
;
1
n
n
P
*
=
;
1
∑
P
P

Trong đó:

P
TT
=
∑
1
1
n
dmidmi
PP

K
ti
- hệ số tải. Nếu không biết chính xác, có thể lấy trị số gần đúng như sau:
K
t
= 0.9 với thiết bị làm việc ở chế độ dài hạn;
K
t
= 0.75 với thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại;
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế đường dây và trạm biến áp
Bùi Nguyên Bản Lớp: 13B2 - Trường ĐHBK - Khoa điện
21
PHỤ TẢI TÍNH TOÁN TOÀN PHÂN XƯỞNG VỚI N NHÓM
P
tt
= k
đt
∑
n
tti

T
WM

Trong đó:
M - số đơn vị sản phẩm được sản xuất ra trong 1 năm (sản lượng);
w
0
- suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm, kWh/đơn vị sản
phẩm.
T
MAX
- THỜI GIAN SỬ DỤNG CÔNG SUẤT LỚN NHẤT, H
Nhận xét: Phương pháp này thường được dùng để tính toán cho các thiết bị
điện có đồ thị phụ tải ít biến đổi như: quạt gió, bơm nước, máy nén khí, thiết bị
điện phân khi đó phụ tải tính toán gần bằng phụ tải trung bình và kết quả
tương đối chính xác.
4. Xác định phụ tải tính toán theo suất phụ tải trên một đơn vị
diện
tích sản xuất.
Phụ tải tính toán được xác định theo công thức sau:
P
tt
= p
0
. F
Trong đó:
P
0
- suất phụ tải trên 1m
2

máy bơm nước:
Lưu lượng nước là thể tích nước do bơm cung cấp vào ống đẩy trong một đơn
vị thời gian. Vậy lưu lượng nước do bơm cung cấp trong một giây là:
Q =
667.1
3600
6000
=
(m
3
/s)
Công suất hữu ích P
i
để đưa một lượng nước Q lên độ cao H là:
P
i
=
102

HQ
γ
(2 - 1)
Trong đó:
γ - Trọng lượng riêng của nước (kg/m
3
)
H - độ chênh lệch mức nước; H = 10 (m)
Công suất hữu ích là:
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế đường dây và trạm biến áp
Bùi Nguyên Bản Lớp: 13B2 - Trường ĐHBK - Khoa điện

η

Trong đó:
η
td
- Hiệu suất bộ truyền. Vì động cơ nối trực tiếp nên η
td
= 1
K - hệ số dự phòng (K = 1,15 ÷ 1,25)
Vậy: P
đc
= 1,25.
1
06,187
= 233,83 (KW) (2-3)
Ứng với lưu lượng nước là 1000m
3
/h, dự định đặt bơm công suất 33kW
Số bơm cần đặt là:
n = (máy)
Ta có thể lấy số máy bơm chẵn 8 (cái). 33 kW
Kiểm tra lại mức nước cần xử lý trong một giờ: 8. 1000 = 8000 m
3
> 6000m
3

Vậyđặt 8 máy bơm công suất 33 kW trong khu xử lý nước của nhà máy là
hợp lý.
Công suất của 8 máy bơm:
P

Trong đó:
p
0
- Suất phụ tải chiếu sáng trên 1m
2
diện tích sử dụng.
P
0
= 12 (W/m
2
) (PL2 - TL2)
S - Diện tích cần được chiếu sáng (m
2
) : S = 30 (m
2
)
Ta có:
P
cs
= 12. 30 = 360 (W) (2-6)
Để thuận tiện, ta chọn đèn chiếu sáng là đèn sợi đốt có tgϕ = 0 do cosϕ = 1.
Vậy không có công suất phản kháng.
Số lượng bóng cần có: n =
b
cs
P
P

Chọn công suất bóng: P
0

tt
= P
đc
+ P
cs
= S
đc
. cosϕ + P
cs
(kW)