Bài giảng Cung cấp điện cho xí nghiệp công nghiệp & dân dụng - Chương IV: Tính toán thiết kế lưới điện hạ thế

rị không nhỏ hơn điều kiện 1 
10/03/2014 
4.2 Chọn dây dẫn trong mạng hạ thế theo điều kiện phát 
nóng và phối hợp với thiết bị bảo vệ 
IIKI BVnhietcpddhc
'
cpdd 
26 
Kiểm tra điều kiện sụt áp 
 Chọn dây theo điều kiện phát nóng chưa xét đến tổn thất điện áp trên 
mạng điện 
 Tổng tổn thất max trên mạng điện không vượt quá giá trị tiêu chuẩn 
Tiêu chuẩn vềUcp% 
 Đường dây điện áp 6-10kV: 5% 
 Hệ thống chiếu sáng +5%; -2.5%. 
 Mạng công nghiệp chế độ làm việc bình thường: 5% 
 Mạng công nghiệp chế độ khởi động : 8% 
 Sụt áp sẽ được tính theo đường dây từ thanh cái của TPPC hoặc đầu 
MBA đến thiết bị 
100
U
UΔ
%UΔ
đm

10/03/2014 
4.2.4 Chọn dây dẫn trong mạng hạ thế theo điều kiện phát 
nóng và phối hợp với thiết bị bảo vệ 
27 
 Đường dây trong lưới hạ thế chỉ có R và X 
 Để xác định tổn hao điện áp trên đường dây điện 3 pha sử dụng sơ đồ thay 
thế 1 sợi 
U1 U2R,X
I cos 2
10/03/2014 
4.2.5. Xác định tổn thất điện áp trên đường dây 
)jXR(IUZIUU
.
2
...
2
.
1
.

Tổn thất điện áp trên 1 dây dẫn điện 
U 
U 
dU 
dUU)jXR(IUU N
..
N
.
p
.

28 
4.2.5. Xác định tổn thất điện áp trên đường dây 
29 
Giản đồ vector điện áp 
Thành phần dọc trục U 
U2
I
U1
IX
IR
U
U
Voltage loss
a
c
b
d
g
f
22φ φsinIXφcosIRfdafUΔad 
)φsinXφcosR(I3UΔ 22 
10/03/2014 
4.2.5. Xác định tổn thất điện áp trên đường dây 
Tính trên mạng 3 pha , xét sụt áp dây 
30 
 Xây dựng giản đồ vector điện áp 
Thành phần ngang trục U 
22φ φsinIRφcosIXbfcgdgcgUδcd 
)φsinRφcosX(I3Uδ 22 
10/03/2014 
4.2.5. Xác định tổn thất điện áp trên đường dây 
Tính trên mạng 3 pha , xét sụt áp dây 
U2
I
U1
IX
IR
U
U
Voltage loss
a
c
b
d
g
f
31 
 Đường dây điện áp U  35kV có thể bỏ qua U 
2
22
1
11
U
XQRP
U
XQRP
UΔ




2
22
1
11
U
RQXP
U
RQXP
Uδ




;
U
XQRP
UU
2
22
21


1
11
12
U
XQRP
UU


10/03/2014 
4.2.5. Xác định tổn thất điện áp trên đường dây 
 Biến đổi công thức tính sụt áp theo P , Q trên đường dây 
 Đường dây một pha có dây đi và về giống hệt nhau , 
cùng dòng điện I 
);φsinXφcosR(I2UΔ 22 
2
22
1
11
U
XQRP
2
U
XQRP
2UΔ




32 
 Đối với lưới điện hạ áp 
Trường hợp tổng quát 
1 1 2 2
_ _dm luoi dm luoi
PR Q X P R Q X
U
U U
 
  
2 2
1 2
_dm luoi
P R Q X
U U
U

 
1 1
2 1
_dm luoi
PR Q X
U U
U

 
2
1_
100
% ( )
n
i i i i
idm luoi
U PR Q X
U 
  
1
3 ( os sin )
n
i i i i i i
i
U I Rc I X 

  
10/03/2014 
4.2.5. Xác định tổn thất điện áp trên đường dây 
33 
4.2.7. Kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp 
UΔUΔUΔ cpmax
n
1i
i 

Tiêu chuẩn tổn hao điện ápU% 
 Đường dây điện áp 6-10kV: 5% 
 Hệ thống chiếu sáng +5%; -2.5%. 
 Mạng công nghiệp chế độ làm việc bình thường: 5% 
 Mạng công nghiệp chế độ khởi động : 8% 
 Sụt áp sẽ được tính theo đường dây từ thanh cái của TPPC hoặc đầu 
MBA đến đầu cực thiết bị 
34 
 Chỉ áp dụng cho thanh góp và các thiết bị trong tủ điện 
_xk co dmi i
10/03/2014 
4.2.8 Chọn dây dẫn trong mạng hạ thế theo điều kiện độ bền 
nhiệt khi có dòng ngắn mạch 
35 
 Tổng tổn thất công suất trong lưới điện chiếm 10-20%, một phần tổn thất này 
trong dây dẫn và máy biến áp 
10/03/2014 
2 2 2 2
2
2 2 2 2
3
cos
S P Q P
P I R R R R
U U U 

    
2 2 2 2
2
2 2 2 2
3
cos
S P Q P
Q I X X X X
U U U 

    
4.3. Xác định tổn thất công suất trong mạng điện 
36 
 Xác định tổn thất điện năng 
 Nếu công suất tải không đổi thì tổn thất điện năng trong thời gian t 
được xác định 
 Thực tế tải thay đổi vì vậy tổn thất điện năng sẽ phải tính gần 
đúng,có thể dựa vào phương pháp đồ thị phụ tải 
23PA I Rt 
23QA I Xt 
10/03/2014 
4.3. Xác định tổn thất điện năng trong mạng điện 
37 
 Điện năng tiêu thụ 
Tmax: thời gian công suất cực đại, trong khoảng thời gian đó phụ tải cực 
đại Pmax tiêu thụ lượng điện năng đúng bằng lượng điện năng phụ tải 
thực tế tiêu thụ trong khoảng thời gian khảo sát T 
1
n
P i i
i
A P t

  max maxPA P T
10/03/2014 
4.3. Xác định tổn thất điện năng trong mạng điện 
38 
 : thời gian tổn thất công suất cực đại, trong khoảng thời 
gian đó dòng cực đại Imax gây ra tổn hao điện năng đúng 
bằng lượng tiêu hao do dòng thực tế gây ra trong suốt thời 
gian khảo sát T 
2
1
3
n
P i i
i
A R I t

 
2
ax3P mA RI 
10/03/2014 
4.3. Xác định tổn thất điện năng trong mạng điện 
39 
Xác định tổn hao điện năng bằng 2 cách 
 Theo dòng điện trung bình bình phương 
 Theo dòng điện cực đại 
10/03/2014 
4.3. Xác định tổn thất điện năng trong mạng điện 
40 
 Theo dòng điện trung bình bình phương 
Khd - hệ số hình dáng (1,02-1,15) 
cos3 luoi
hdtbhdtbbp
UT
W
kIkI 
23tb tbbpQ I X 
23tb tbbpP I R 
23P tbbpA I RT 
23Q tbbpA I XT 
10/03/2014 
4.3. Xác định tổn thất điện năng trong mạng điện 
41 
 Theo dòng điện cực đại 
Nếu có đồ thị phụ tải 
2
ax ax3P m mA I R P    
2
ax ax3Q m mA I X Q    
2
2
max
i iP t
P



2
2
max
i iI t
I



1
max
max max
n
i i
i P
Pt
A
T
P P
 

10/03/2014 
1
max
max
n
i i
i
I t
T
I


4.3. Xác định tổn thất điện năng trong mạng điện 
43 
Xác định Tmax và  năm 
2
4
max )
10
124.0(*8760
T
 1
max
max max
n
i i
i
Pt
W
T
P P
 

10/03/2014 
4.3. Xác định tổn thất điện năng trong mạng điện 
44 
Nếu thời gian khảo sát nhỏ hơn 1 năm 
2
max
min
max
minmax
max
max )
P
P
1(*
P
P2
T
T
1
TT
TT2τ 



10/03/2014 
4.3. Xác định tổn thất điện năng trong mạng điện 
45 
 Quan hệ giữa dòng cực đại và dòng trung bình bình phương 
max
8760
tbbpI I


max
ax(0.012 )
10000
tbbp m
T
I I 
10/03/2014 
4.3. Xác định tổn thất điện năng trong mạng điện 
46 
Bài tập 1 
Xác định tổn hao công suất tác dụng, phản kháng và tổn hao điện năng của 
đường dây 10kV chiều dài 2km, R01=0.208/km X01=0.079 /km. Thông số tải 
S=3+j1.3(MVA) và Tmax=2900h 
10/03/2014 
Bài tập 
47 
Bài tập 2 
Xác định tổn hao điện năng trong 01 năm trên dây dẫn AC điện áp 6 kV, chiều dài 
dây dẫn là 8.2 km, tiết diện dây dẫn là 95mm2 (R0=0.33 /km). Điện năng tiêu thụ 
trong một năm là 4980 MWh, với tải cực đại I2max=100 A và cos=0.8. Khd=1.05 
(giải bằng 2 cách) 
10/03/2014 
48 
4.4 Tổn hao công suất và điện năng 
trong MBA 
10/03/2014 
49 
0
2
_0
2
_
)( PKPP
S
S
PP MBAPTNM
MBAĐM
NMMBA 
P0(%)- Tổn hao không tải của MBA 
PNM(%) – Tổn hao ngắn mạch MBA 
Kpt hệ số mang tải MBA (Kpt=Stải /SđmB) 
10/03/2014 
Tổn hao công suất tác dụng : gồm tổn hao do phát nóng 
cuộn dây, phụ thuộc vào dòng điện tải và tổn hao trong lõi 
thép không phụ thuộc vào tải P0 
02
22
2
22
PR
U
QP
PR
U
QP
P MBA
MBA
FeMBA
MBA
MBA 




4.4 .1 Tổn hao công suất trong một MBA 
50 
Tổng tổn hao công suất phản kháng 
I0(%)- Dòng điện không tải của MBA 
UNM(%) - điện áp ngắn mạch MBA 
2
_2 2 0
0 _
_
_ 2
_ 0
%
3 3
100 100
( %)
100
ĐM MBANM
MBA MBA ĐM MBA
ĐM MBA
ĐM MBA
MBA NM PT MBA
UU I
Q I X Q I S
S
S
Q U K I
    
  
10/03/2014 
4.4.1 Tổn hao công suất trong một MBA 
Tổn hao công suất phản kháng : gồm tổn hao do điện 
kháng cuộn dây MBA , và tổn hao do mạch từ 
02
22
QX
U
QP
QQQ MBA
MBA
MBA 

  MBAĐMS
I
QQ _
0
0
100
%
 
51 
Tổn hao điện năng tác dụng 
Tổn hao điện năng phản kháng 
2
2ax
_ 0 _ _ max 0
_
m
P MBA NM NM PT MBA
ĐM MBA
S
A P PT P K PT
S
 
 
        
 
_ 2
_ 0 _ _ max 0( )
100
ĐM MBA
Q MBA NM PT MBA
S
A Q Q T U K I T      
Smax là công suất cực đại 
T : thời gian khảo sát 
10/03/2014 
4.4.2 Tổn hao điện năng trong một MBA 
52 
Tổn hao điện năng tác dụng 
Tổn hao điện năng phản kháng 
2
2
_ 0 _ _ max 0
_
tbbp
P MBA NM load NM PT MBA load on
ĐM MBA
S
A P T PT P K T PT
S
 
        
 
_ 2
_ _ _ max 0( )
100
ĐM MBA
Q MBA load on NM PT MBA load on
S
A QT Q T U K T I T     
Smax - là công suất cực đại 
Ton - thời gian máy biến áp nối lưới 
Tload – thời gian máy biến áp mang tải 
10/03/2014 
4.4.2 Tổn hao điện năng trong một MBA 
53 
Tổn hao công suất trong n-MBA giống nhau làm việc song song 
Tổn hao công suất tác dụng 
Tổn hao công suất phản kháng 
10/03/2014 
4.4.3 Tổn hao điện năng trong n MBA 














 In
Sn
S
Un
100
S
QΔnQΔnQΔ 0
2
đmB
max
NM
đmB
μ0B
  PΔnKPΔ
n
1
PΔn
Sn
S
PΔnPΔ 0
2
maxtaiNM0
2
đmB
max
NMB 






54 
n-MBA giống nhau làm việc song song 
 Tổn hao điện năng tác dụng 
Tổn hao điện năng phản kháng 
10/03/2014 
4.4.3 Tổn hao điện năng trong n MBA 
  TPΔnτKPΔ
n
1
TPΔnτ
Sn
S
PΔnAΔ 0
2
maxtaiNM0
2
đmB
max
NMBP 






  





 TInτKU
n
1
100
S
TQΔnτQΔnQΔ 0
2
maxtaiNM
đmB
μmaxB
55 
Bài tập 
Cho một TBA có 2 MBA thông số 110/22 kV Sdm_MBA=16MVA, tải tính toán 
Pmax=20MW, cos=0.9, Tmax=5000 giờ. PNM=85 kW, P0=18 kW, I0=0.7%, 
UNM=10.5%. 
Xác định tổn hao công suất tác dụng, phản kháng và điện năng trong 
năm 
10/03/2014 
Bài tập 
56 
Cho MBA 10/0.4 kV Sdm_MBA=400 kVA, tải cực đại là 295 kVA, cos=0.8, Tmax=3500 
giờ. PNM=5.5 kW, P0=1.08 kW, I0=2.1%, UNM=4.5% . 
1. Xác định tổn hao công suất tác dụng, công suất phản kháng cực đại MBA 
2. Xác định tổn hao điện năng tác dụng và phản kháng trong một năm của MBA. 
10/03/2014 
Bài tập 
57 
Cho trạm hạ áp chính gồm 2 MBA 10/0.4 kV vận hành song song 
Sdm_MBA=560 kVA, tải cực đại của trạm là 1000 kVA, cos=0.8. Thông 
số máy biến áp PNM=9.4 kW, P0=2.5 kW, I0=6%, UNM=5.5% . 
1. Xác định tổn hao công suất tác dụng, công suất phàn kháng khi tải 
cực đại 
2. Xác định tổn hao điện năng tác dụng và phản kháng trong một năm 
của MBA (bằng 2 cách ) 
10/03/2014 
Bài tập