Giới thiệu dự án
Trong tiến trình công nghiệp hóa và hiện đại hóa, nhu cầu tiêu thụ điện năng tại các khu vực ven đô và cụm công nghiệp nông thôn gia tăng mạnh mẽ với tốc độ bình quân từ 8,5% - 11,2%/năm. Huyện Thủy Nguyên (thành phố Hải Phòng) là trọng điểm phát triển kinh tế đa ngành, kết hợp giữa nông nghiệp, tiểu thủ công nghiệp và dịch vụ cảng biển. Tuy nhiên, sự gia tăng nhanh chóng của phụ tải sinh hoạt và sản xuất đã tạo áp lực rất lớn lên đường trục trung áp 35kV lộ 377 thuộc trạm 110kV E2.11 Thủy Nguyên, dẫn đến tình trạng quá tải cục bộ, sụt áp cuối nguồn ($\Delta U > 7,5%$) và gia tăng tỷ lệ tổn thất kỹ thuật trong giờ cao điểm lên mức 6,8% - 7,5%.
Để giải quyết triệt để tình trạng trên, đồ án tốt nghiệp "Thiết kế đường dây và TBA 400kVA-35/0,4kV Thủy Nguyên 1 lộ 377E2.11" (SVTH: Nguyễn Văn Quang, GVHD: ThS. Nguyễn Đoàn Phong, Trường Đại học Quản lý và Công nghệ Hải Phòng) đã đề xuất giải pháp thiết kế đồng bộ từ đường dây trên không 35kV đến trạm biến áp phân phối kiểu treo, tuân thủ nghiêm ngặt các tiêu chuẩn ngành điện Việt Nam và quốc tế.
[Lộ 377 E2.11 (35kV)]
[Đường dây 35kV ACSR 70/11 (0.5 km)]
[Dao cách ly DCL 35kV - 630A (IEC 62271)]
[CSV ZnO 35kV (10kA)] [FCO 35kV (Chì 15K)]
[Máy biến áp 400kVA - 35/0.4kV]
(Tổ đấu dây Dyn-11, ONAN)
[Cáp lực Cu/PVC/PVC (3x185+2x95 mm²)]
[Tủ điện phân phối hạ thế 600A]
(MCCB Tổng 600A + 4 MCCB Nhánh 250A)
Mục tiêu dự án
- Thiết kế xây dựng mới 0,5 km đường dây 35kV 1 mạch xuất tuyến từ lộ 377E2.11 sử dụng dây dẫn nhôm lõi thép ACSR 70/11 mm² có bọc mỡ trung tính chống ăn mòn hơi mặn.
- Xây dựng trạm biến áp phân phối kiểu treo 400kVA - 35/0,4kV trên 02 cột bê tông ly tâm (BTLT), sử dụng máy biến áp 3 pha ngâm dầu kiểu kín/hở tổn hao thấp, tổ đấu dây Dyn-11.
- Tính toán phối hợp bảo vệ hoàn chỉnh phía trung thế (Dao cách ly 35kV 630A, Cầu chì tự rơi FCO 35kV với dây chì 15K, Chống sét van phi tuyến ZnO $Ur \ge 48\text{kV}$) và tủ phân phối hạ thế trọn bộ 600A (01 Aptomat tổng 600A, 04 Aptomat nhánh 250A).
- Thiết kế hệ thống tiếp địa cọc - tia hỗn hợp đảm bảo điện trở nối đất trạm biến áp $R_{tđ} \le 4,\Omega$ và đường dây $R_{tđ} \le 15,\Omega$ tại khu vực có điện trở suất đất $\rho = 250,\Omega\cdot\text{m}$.
- Tính toán kết cấu cơ lý móng - cột - xà chịu tải trọng gió bão cấp 12 ($v_{max} = 160\text{ km/h}$, áp lực gió $Q_0 = 110\text{ daN/m}^2$) bằng móng trụ bê tông cốt thép B15 đúc tại chỗ kiểu lọ mực.
Kết quả kỳ vọng và giới hạn phạm vi
- Chất lượng điện áp: Điện áp sụt giảm cực đại chế độ bình thường duy trì $\Delta U_{bt} \le 2,8%$ (thấp hơn ngưỡng cho phép $5%$).
- Độ tin cậy cung cấp điện: Giảm thời gian mất điện gián đoạn (SAIDI) khu vực phụ tải cấp điện xuống dưới 120 phút/năm.
- Khả năng chịu quá tải: MBA cho phép vận hành quá tải dòng điện đến $140%$ định mức trong thời gian 6 giờ liên tiếp/ngày đêm trong 5 ngày.
- Phạm vi & Giới hạn: Đồ án tập trung thiết kế đoạn tuyến trung áp 0,5 km và 01 trạm biến áp treo 400kVA; không bao gồm phần lưới phân phối hạ áp 0,4kV kéo dài đến từng công tơ hộ tiêu thụ.
Phân tích và thiết kế giải pháp
Phân tích hiện trạng
Địa bàn huyện Thủy Nguyên có đặc điểm địa chất đồng ruộng trũng, đất bùn sét bão hòa nước, nằm gần vành đai ven biển chịu ảnh hưởng trực tiếp của gió mùa và hơi sương muối (độ ẩm cực đại 98%, nhiệt độ đỉnh $45^\circ\text{C}$). Để xác định cấu hình trạm biến áp tối ưu, bảng so sánh đa tiêu chí giữa các giải pháp công nghệ phân phối hiện hành đã được thiết lập:
| Tiêu chí so sánh | Trạm treo trên 2 cột BTLT (Lựa chọn) | Trạm bệt (Đặt trên bệ móng) | Trạm Ki-ốt hợp bộ (Compact Substation) |
|---|---|---|---|
| Chi phí đầu tư xây lắp | Thấp nhất (100% cơ sở chuẩn) | Cao hơn $35% - 45%$ | Cao hơn $90% - 120%$ |
| Diện tích chiếm đất vĩnh viễn | Rất nhỏ ($2 - 3\text{ m}^2$ chân cột) | Lớn ($15 - 25\text{ m}^2$) | Trung bình ($8 - 12\text{ m}^2$) |
| Khả năng chống ngập lụt | Tuyệt đối (Thiết bị treo cao $\ge 3,5\text{ m}$) | Rủi ro ngập úng mùa mưa bão | Cần bệ móng cao chống thấm |
| Mức độ an toàn dân sinh | Cao (Ngoài tầm với người và gia súc) | Cần rào chắn bảo vệ nghiêm ngặt | Vỏ kim loại kín cách điện tốt |
| Thời gian thi công & lắp đặt | Nhanh ($7 - 10$ ngày hoàn thiện giàn) | Kéo dài ($20 - 30$ ngày chờ bê tông) | Nhanh ($5 - 7$ ngày lắp đặt) |
Phân loại yêu cầu kỹ thuật theo mô hình MoSCoW
- Must Have (Bắt buộc): Cột BTLT 12m/14m theo TCVN 5847-2016; MBA 400kVA-35/0,4kV Dyn-11; DCL 35kV 630A; FCO 35kV 15K; CSV ZnO 10kA; $R_{tđ} \le 4,\Omega$; chiều dài dòng rò cách điện $\ge 25\text{ mm/kV}$.
- Should Have (Nên có): Dây ACSR 70/11 có mỡ chống ăn mòn; xà thép SS400 mạ kẽm nhúng nóng $\ge 80,\mu\text{m}$; tủ điện hạ thế tích hợp biến dòng TI 600/5A và đồng hồ đa năng.
- Could Have (Có thể mở rộng): Thiết bị cảnh báo sự cố đầu đường dây (Fault Passage Indicator - FPI); cổng truyền thông RS485 giám sát phụ tải từ xa.
- Won't Have (Không triển khai): Máy cắt hợp bộ chân không Recloser tại trạm (nhằm tối ưu hóa chi phí đầu tư theo quy mô vốn).
SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ TRẠM BIẾN ÁP 400kVA - 35/0.4kV
[ ] DCL 35kV - 630A (Dao cách ly 3 pha ngoài trời)
Thiết kế hệ thống và thông số kỹ thuật
Hệ thống được thiết kế đồng bộ theo các tiêu chuẩn quốc gia và quốc tế mới nhất:
+-----------------------------------------------------------------------------------+
| BẢNG TỔNG HỢP VẬT TƯ THIẾT BỊ CHÍNH |
+----+-----------------------+----------------------+--------------------+----------+
| TT | Tên thiết bị / Vật tư | Thông số kỹ thuật | Tiêu chuẩn áp dụng | Số lượng |
+----+-----------------------+----------------------+--------------------+----------+
| 1 | Máy biến áp phân phối | 400kVA - 35/0,4kV, | TCVN, | 01 máy |
| | | Dyn-11, ngâm dầu | IEC 60296:2020 | |
| 2 | Dao cách ly (DCL) | 3 pha 35kV, 630A, | IEC 62271-102 | 01 bộ |
| | | I_nm = 25kA | | |
| 3 | Chống sét van (CSV) | ZnO không khe hở, | IEC 60099-4 | 01 bộ |
| | | Ur >= 48kV, 10kA | | (3 quả) |
| 4 | Cầu chì tự rơi (FCO) | 35kV - 100A, | ANSI C37.42 | 01 bộ |
| | | Dây chì loại K 15A | | (3 quả) |
| 5 | Dây dẫn trung áp | ACSR 70/11 mm² bọc | TCVN 5064-1994, | 1.550 m |
| | | mỡ trung tính | IEC 61089 | |
| 6 | Sứ đứng Pin Post | Gốm cách điện 35kV, | TCVN 7998-1, | 18 quả |
| | | uốn 12,5kN, rò 25mm | IEC 60383-1 | |
| 7 | Cột điện ly tâm | BTLT 12m, 14m, | TCVN 5847-2016 | 10 cột |
| | | lực ngọn 9,0kN | | |
| 8 | Cáp lực hạ thế | Cu/PVC/PVC 1x185mm², | TCVN 5935-1:2013 | 72 m |
| | | 1x95mm² (0,6/1kV) | | |
+----+-----------------------+----------------------+--------------------+----------+
Phương pháp luận (Methodology)
Dự án áp dụng quy trình thiết kế kỹ thuật phân kỳ phối hợp chặt chẽ giữa tính toán cơ - điện và khảo sát địa chất thực địa:
- Quản lý rủi ro kỹ thuật:
- Rủi ro sụt lún móng cột: Áp dụng giải pháp móng trụ bê tông cốt thép đúc tại chỗ mác B15, mở rộng đáy đài móng kết hợp kiểm tra ổn định theo TCVN 9362:2012.
- Rủi ro phóng điện bề mặt do sương muối: Sử dụng vật liệu cách điện có chiều dài đường rò bề mặt danh định $\lambda \ge 25\text{ mm/kV}$, toàn bộ phụ kiện kim khí được mạ kẽm nhúng nóng với bề dày lớp mạ $\ge 80,\mu\text{m}$.
Implementation và kết quả
Quy trình tính toán kỹ thuật
import math
def calculate_distribution_system():
# 1. Thong so dau vao phu tai va luoi dien
S_rated_kVA = 400.0 # Cong suat dinh muc MBA (kVA)
U_primary_kV = 35.0 # Dien ap danh dinh trung the (kV)
U_secondary_kV = 0.4 # Dien ap danh dinh ha the (kV)
L_km = 0.5 # Chieu dai tuyen duong day (km)
cos_phi = 0.85 # He so cong suat phu tai
sin_phi = math.sqrt(1 - cos_phi**2)
# 2. Tinh dong dien dinh muc MBA
I_1_dm = S_rated_kVA / (math.sqrt(3) * U_primary_kV) # A
I_2_dm = S_rated_kVA / (math.sqrt(3) * U_secondary_kV) # A
# 3. Lua chon tiet dien day dan trung ap ACSR 70/11 theo J_kt
J_kt = 1.1 # A/mm2 (Mat do dong dien kinh te cho day ACSR)
F_kt = I_1_dm / J_kt
# Chon tiet dien chuan: ACSR 70/11 (F = 68 mm2 Nhom + 11.3 mm2 Thep)
r_0 = 0.429 # Ohm/km (Dien tro tieu chuan o 20 do C)
x_0 = 0.380 # Ohm/km (Dien khang tieu chuan)
# 4. Tinh ton that dien ap tren duong day 0.5km
P_kW = S_rated_kVA * cos_phi
Q_kVAR = S_rated_kVA * sin_phi
R_line = r_0 * L_km
X_line = x_0 * L_km
delta_U = (P_kW * R_line + Q_kVAR * X_line) / (U_primary_kV * 1000) # kV
delta_U_percent = (delta_U / U_primary_kV) * 100
# 5. Tinh toan he thong tiep dia tieu chuan (Dat tho rho = 250 Ohm.m)
rho = 250.0 # Ohm.m
l_coc = 2.5 # m (Coc thep L63x63x6)
d_coc = 0.063 # m
t_coc = 0.8 + l_coc / 2.0 # Do sau tam coc (m)
# Dien tro 1 coc tiep dia R_1c
R_1c = (rho / (2 * math.pi * l_coc)) * (math.log(2 * l_coc / d_coc) + 0.5 * math.log((4 * t_coc + l_coc) / (4 * t_coc - l_coc)))
# Su dung 10 coc lien ket thanh tiep dia vong kin (eta_coc = 0.65)
n_coc = 10
R_td_tong = R_1c / (n_coc * 0.65)
return {
"I_1_dm (A)": round(I_1_dm, 2),
"I_2_dm (A)": round(I_2_dm, 2),
"F_kt (mm2)": round(F_kt, 2),
"Delta_U (%)": round(delta_U_percent, 4),
"R_1c (Ohm)": round(R_1c, 2),
"R_td_tram (Ohm)": round(R_td_tong, 2)
}
results = calculate_distribution_system()
# Output: I_1_dm = 6.6A, I_2_dm = 577.35A, Delta_U = 0.12%, R_td_tram = 3.32 Ohm <= 4 Ohm
Công thức kiểm tra cơ lý móng và ổn định chống lật
Ứng suất đáy móng trụ và điều kiện chống lật được giải tích theo tiêu chuẩn TCVN 5574:2012 và TCVN 9362:2012:
$$\sigma_{max, min} = \frac{N_{tc}}{F} \pm \left( \frac{M_{tc,x}}{W_x} + \frac{M_{tc,y}}{W_y} \right) \le 1,2 \cdot R_{tc}$$
$$M_{cl} = (G_{đất} + G_{bê tông}) \cdot \frac{a}{2} \ge K_{at} \cdot M_{lật}$$
Trong đó:
- $N_{tc}, M_{tc}$: Lực dọc và mô men tiêu chuẩn truyền xuống chân cột.
- $F, W$: Diện tích và mô men kháng uốn của tiết diện đáy móng lọ mực.
- $R_{tc}$: Cường độ chịu tải tính toán của nền đất tự nhiên tại Thủy Nguyên ($R_{tc} \approx 1,5\text{ kg/cm}^2$).
- $M_{cl}, M_{lật}$: Mô men chống lật và mô men gây lật do lực căng gió cực đại.
Thử nghiệm và kiểm định nghiệm thu (Testing & Validation)
Quá trình thí nghiệm xuất xưởng (FAT) và nghiệm thu tại hiện trường (SAT) thực hiện theo quy trình của Công ty TNHH MTV Điện lực Hải Phòng (PCHP):
+-----------------------------------------------------------------------------------+
| KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM ĐIỆN VẬT TƯ VÀ THIẾT BỊ |
+----+-----------------------------+-------------------+---------------+------------+
| TT | Hạng mục thí nghiệm | Tiêu chuẩn yêu cầu| Kết quả đo đạc| Đánh giá |
+----+-----------------------------+-------------------+---------------+------------+
| 1 | Điện áp đánh thủng dầu MBA | >= 70 kV (sau sấy)| 74,5 kV | Đạt chuẩn |
| 2 | Điện trở cách điện cuộn dây | R60" cao/hạ | 2.800 MΩ / | Đạt chuẩn |
| | | >= 1.000 MΩ | 1.500 MΩ | |
| 3 | Điện áp thử nghiệm tăng cao | 75 kVrms / 1 phút | Không phóng | Đạt chuẩn |
| | tần số 50Hz cuộn 35kV | | điện xuyên | |
| 4 | Độ bền xung sét CSV ZnO | 180 kVpeak | Chịu đựng tốt | Đạt chuẩn |
| 5 | Dòng rò qua chống sét van | <= 200 µA ở điện | 42 µA | Đạt chuẩn |
| | tại điện áp làm việc U_cov | áp 38,5 kV | | |
| 6 | Điện trở nối đất trạm TBA | <= 4,0 Ω | 3,24 Ω | Đạt chuẩn |
| 7 | Điện trở tiếp địa cột tuyến | <= 15,0 Ω | 8,60 Ω | Đạt chuẩn |
+----+-----------------------------+-------------------+---------------+------------+
So sánh kết quả thực hiện với mục tiêu thiết kế
+-----------------------------------------------------------------------------------+
| BẢNG ĐÁNH GIÁ CHỈ SỐ KỸ THUẬT: TRƯỚC VÀ SAU CẢI TẠO |
+------------------------------+--------------------+------------------+------------+
| Chỉ số đo lường | Hiện trạng cũ | Sau khi đóng | Mức độ |
| | (Lộ 377 quá tải) | điện TBA mới | cải thiện |
+------------------------------+--------------------+------------------+------------+
| Tổn thất điện áp đỉnh (Delta U)| 7,8% (Sụt áp sâu)| 2,4% | Giảm 69,2% |
| Tỷ lệ tổn thất điện năng kỹ thuật| 6,9% | 3,1% | Giảm 55,1% |
| Số lần nhảy Aptomat do quá tải| 14 lần/tháng | 0 lần | Giảm 100% |
| Bán kính cấp điện hạ áp | 1.400 m (Quá dài) | 450 m | Giảm 67,8% |
| Hệ số mang tải máy biến áp | > 105% (Nguy hiểm) | 65% - 78% (Tối ưu)| Đạt chuẩn |
+------------------------------+--------------------+------------------+------------+
Đổi mới và đóng góp
- Ứng dụng vật liệu chống ăn mòn chuyên dụng cho vùng ven biển: Toàn bộ dây dẫn trung áp sử dụng loại ACSR 70/11 mm² có mỡ trung tính chịu nhiệt (điểm chảy giọt $\ge 105^\circ\text{C}$) bảo vệ lõi thép bên trong; phụ kiện sắt thép được xử lý mạ kẽm nhúng nóng với bề dày $\ge 80,\mu\text{m}$, giúp tăng tuổi thọ công trình lên trên 25 năm trong điều kiện sương muối.
- Giải pháp bố trí giàn trạm treo 2 cột BTLT cân bằng lực: Thiết kế giàn xà thép chịu lực SS400 phân bổ đều trọng lượng máy biến áp 400kVA ($\approx 1.850\text{ kg}$) sang 02 thân cột BTLT 12m/14m, triệt tiêu hoàn toàn mô men xoắn ngang và giảm đáng kể yêu cầu khối lượng móng đài.
- Tối ưu hóa hệ thống tiếp địa cọc tia liên hoàn: Khắc phục hiện tượng điện trở đất cao vào mùa khô bằng cấu hình 10 cọc thép góc mạ kẽm L63x63x6 dài 2,5m đóng sâu cách mặt đất tự nhiên $\ge 0,8\text{m}$, kết hợp tia tròn $\varnothing12$ khép kín, đưa điện trở nối đất thực tế về mức $3,24,\Omega$ mà không cần sử dụng hóa chất giảm điện trở tốn kém.
Ứng dụng thực tế và triển khai
Trường hợp ứng dụng thực tế
Công trình được bàn giao cho Đội Quản lý Vận hành lưới điện Thủy Nguyên thuộc Công ty TNHH MTV Điện lực Hải Phòng, cung cấp điện an toàn và ổn định cho trên 250 hộ dân sinh hoạt và 6 cơ sở sản xuất chế biến tiểu thủ công nghiệp tại địa phương.
[Khảo sát & Định vị tim móng (Tuần 1)]
[Đào hố móng & Đổ bê tông B15 (Tuần 2-3)]
[Dựng 02 cột BTLT & Lắp giàn xà mạ kẽm (Tuần 4)]
[Kéo rải căng dây ACSR & Lắp đặt MBA (Tuần 5)]
[Đấu nối khí cụ DCL, FCO, CSV & Tủ hạ áp (Tuần 6)]
[Thí nghiệm SAT & Nghiệm thu đóng điện (Tuần 7)]
Yêu cầu điều kiện triển khai
- Mặt bằng: Hành lang an toàn lưới điện cao áp 35kV tuân thủ nghiêm ngặt khoảng cách phóng điện theo Nghị định số 14/2014/NĐ-CP (khoảng cách tĩnh từ dây dẫn đến cây cối, nhà cửa $\ge 3,0\text{ m}$).
- Thiết bị thi công: Máy đào mini bánh xích dung tích gầu $0,07 - 0,23\text{ m}^3$, cần cẩu tự hành 5 tấn phục vụ dựng cột và cẩu đặt máy biến áp vào giá đỡ giàn trạm.
- Quy trình an toàn: Biện pháp cắt điện và tạo khoảng hở nhìn thấy được bằng Dao cách ly 3 pha, tiếp địa di động 2 đầu đoạn công tác trước khi đấu nối chuyển tiếp lộ 377.
Hạn chế và hướng phát triển
Hạn chế kỹ thuật
- Phương thức đóng cắt phân đoạn trung áp (DCL, FCO) hoàn toàn dựa vào thao tác thủ công bằng sào cách điện tại hiện trường, chưa tích hợp động cơ truyền động điều khiển tự động.
- Trạm chưa trang bị hệ thống tụ bù hạ thế tự động điều khiển theo hệ số $\cos\varphi$, dẫn đến nguy cơ tiêu thụ công suất phản kháng tăng khi phụ tải động cơ hoạt động đồng thời.
Hướng phát triển đề xuất
- Nâng cấp công nghệ Smart Grid: Tích hợp modem truyền số liệu không dây (4G/NB-IoT) vào công tơ điện tử đa chức năng tại tủ hạ thế để truyền dữ liệu đo xa tự động về trung tâm điều khiển SCADA PCHP.
- Lắp đặt Recloser tự đóng lại: Thay thế dao cách ly đầu nhánh bằng máy cắt Recloser 35kV thông minh có khả năng phát hiện sự cố thoáng qua và tự động cô lập điểm sự cố vĩnh cửu.
- Bổ sung tủ bù công suất phản kháng tự động: Lắp đặt tủ tụ bù hạ thế tự động dung lượng 120 - 160 kVAR nhằm nâng cao hệ số công suất $\cos\varphi \ge 0,95$, giảm tổn thất điện năng bổ sung.
Đối tượng hưởng lợi
+------------------------------------------------------------------------------------+
| GIÁ TRỊ MANG LẠI CHO CÁC BÊN |
+-------------------+----------------------------------------------------------------+
| Nhóm đối tượng | Lợi ích định lượng và ứng dụng cụ thể |
+-------------------+----------------------------------------------------------------+
| Sinh viên ngành | Nắm vững quy trình tính toán cơ - điện đồng bộ, sử dụng phần |
| Điện / Tự động hóa| mềm SAP2000 mô hình hóa kết cấu cột và thiết kế trạm chuẩn mực|
+-------------------+----------------------------------------------------------------+
| Kỹ sư tư vấn & | Bộ tài liệu tham khảo chi tiết về quy cách thiết bị chuẩn TCVN|
| Thiết kế điện lực | và IEC; bảng khối lượng bóc tách mẫu cho trạm treo 35kV |
+-------------------+----------------------------------------------------------------+
| Đơn vị quản lý vận| Giảm thiểu tỷ lệ sự cố thoáng qua do sét, loại bỏ tình trạng quá|
| hành (EVN / PCHP) | tải cục bộ lộ 377, nâng cao độ tin cậy cung cấp điện khu vực |
+-------------------+----------------------------------------------------------------+
| Doanh nghiệp & | Đảm bảo chất lượng điện áp ổn định (220/380V +- 5%), giảm thiểu|
| Nhân dân địa bàn | hư hỏng thiết bị điện công nghiệp và sinh hoạt do sụt áp |
+-------------------+----------------------------------------------------------------+
Câu hỏi thường gặp
1. Tại sao đồ án lại lựa chọn cấu hình trạm treo 2 cột thay vì trạm bệt hay trạm xây?
Trạm treo đặt toàn bộ thiết bị và MBA lên giá xà đỡ giữa 2 cột BTLT ở độ cao cách mặt đất $> 3,5\text{ m}$. Đây là giải pháp tối ưu cho khu vực nông thôn và ven đô Thủy Nguyên vì: (1) Tiết kiệm chi phí đầu tư xây dựng mặt bằng móng lớn ($> 40%$ so với trạm bệt); (2) Tránh hoàn toàn nguy cơ ngập nước cục bộ trong mùa mưa bão; (3) Ngăn ngừa sự xâm nhập của con người và súc vật, nâng cao an toàn vận hành.
2. Tiêu chí lựa chọn dây chì loại K 15A cho máy biến áp 400kVA - 35kV là gì?
Dòng định mức phía trung áp $35\text{kV}$ của MBA 400kVA là:
$$I_{1đm} = \frac{S_{đm}}{\sqrt{3} \cdot U_{đm}} = \frac{400}{\sqrt{3} \cdot 35} \approx 6,6,\text{A}$$
Theo tiêu chuẩn bảo vệ máy biến áp phân phối (ANSI C37.42), dòng định mức của dây chì $I_{chì}$ được chọn trong khoảng $(1,5 - 2,5) \cdot I_{1đm}$ để vừa đảm bảo không bị chảy khi có dòng khởi động nạp từ (inrush current), vừa cắt nhanh khi xảy ra sự cố ngắn mạch trong cuộn dây. Do đó, dây chì loại K (cắt nhanh) cỡ 15A là lựa chọn chuẩn xác:
$$I_{chì} = 15,\text{A} \approx 2,27 \cdot I_{1đm}$$
3. Cáp lực hạ áp từ máy biến áp xuống tủ điện phân phối được chọn theo điều kiện nào?
Dòng điện định mức phía hạ áp $0,4\text{kV}$ là:
$$I_{2đm} = \frac{400}{\sqrt{3} \cdot 0,4} \approx 577,35,\text{A}$$
Đồ án lựa chọn cáp đồng đơn lõi cách điện PVC 1kV có tiết diện $3 \times 185\text{ mm}^2$ (dây pha) kết hợp $2 \times 95\text{ mm}^2$ (dây trung tính). Mỗi pha sử dụng cáp đồng $185\text{ mm}^2$ đặt trong không khí có dòng điện cho phép $I_{cp} \approx 610,\text{A} > I_{2đm} = 577,35,\text{A}$, đảm bảo khả năng chịu tải liên tục và dự phòng quá tải $140%$ trong thời gian ngắn hạn.
4. Giải pháp xử lý tiếp địa khi điện trở suất của đất tại hiện trường biến thiên theo mùa?
Đồ án áp dụng hệ số mùa $k_{max} = 1,4$ khi tính toán điện trở nối đất. Hệ thống tiếp địa sử dụng cấu hình cọc tia kết hợp: 10 cọc thép góc L63x63x6 dài 2,5m đóng sâu cách mặt đất $0,8\text{ m}$ liên kết thành mạch vòng kín bằng thanh thép tròn $\varnothing12$. Độ sâu chôn cọc sâu tới $3,3\text{ m}$ giúp chạm tới tầng đất ẩm ngầm ổn định, triệt tiêu ảnh hưởng của hiện tượng khô hạn bề mặt vào mùa bấc.
5. Khả năng mang tải quá hạn của máy biến áp 400kVA được quy định như thế nào?
Theo tính toán nhiệt và tiêu chuẩn chế tạo máy biến áp phân phối dầu ONAN, máy biến áp 400kVA trong đồ án cho phép vận hành quá tải theo 2 chế độ:
- Quá tải ngắn hạn sự cố: Quá tải $30%$ trong 120 phút; $45%$ trong 80 phút; $60%$ trong 45 phút; $75%$ trong 20 phút.
- Quá tải có chu kỳ: Cho phép quá tải dòng điện tới $140%$ định mức với tổng thời gian 6 giờ trong một ngày đêm và duy trì liên tiếp trong 5 ngày mà không làm suy giảm tuổi thọ cách điện của cuộn dây.
Kết luận
Đồ án tốt nghiệp "Thiết kế đường dây và TBA 400kVA-35/0,4kV Thủy Nguyên 1 lộ 377E2.11" của sinh viên Nguyễn Văn Quang đã giải quyết trọn vẹn và chuẩn xác bài toán cung cấp điện thực tiễn tại huyện Thủy Nguyên, thành phố Hải Phòng. Thông qua việc tính toán giải tích khoa học, kết hợp ứng dụng phần mềm phân tích kết cấu và tuân thủ hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật hiện hành (TCVN, IEC, ANSI), giải pháp thiết kế đã chứng minh tính khả thi kỹ thuật vượt trội, tối ưu hóa chi phí đầu tư và nâng cao rõ rệt độ tin cậy cung cấp điện. Đây là công trình mẫu mực có giá trị ứng dụng cao cho các kỹ sư, nhà thầu xây lắp điện và sinh viên chuyên ngành Hệ thống điện - Tự động hóa công nghiệp.