bài tập lớn môn học cung cấp điện ĐỀ TÀI Thiết kế cấp điện cho nhà xưởng sửa chữa cơ khí

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN KỸ THUẬT ĐIỆN-ĐIỆN TỬ

BÀI TẬP LỚN
MƠN HỌC: CUNG

CẤP ĐIỆN

Nhóm SV thực hiện: 02
1) Phan Mạnh Cường

MSV:1951211851

2) Tạ Minh Chí

MSV:1951211840

3) Lê Văn Bình

MSV:1951211839

4) Phạm Thanh Bình

MSV:1951211838

Lớp: 61TĐH1 - K61
GVHD: TS. Nguyễn Văn Vinh
Hà Nội, 2022

10

ĐỀ TÀI:
“Thiết kế cấp điện cho nhà xưởng sửa chữa cơ khí”
10

DỮ LIỆU PHỤC VỤ THIẾT KẾ NHÀ XƯỞNG SỬA CHỮA CƠ KHÍ
-

Mặt bằng bố trí thiết bị của nhà xưởng:

28

29

17
18
19
15

16


-

Ký hiệu và thông số kỹ thuật của thiết bị nhà xưởng:

Thiết bị trên sơ đồ mặt
bằng

Tên thiết bị

Công suất đặt
(kW)

Cosφ

Hệ số Ku

1; 2; 3; 4

Lò điện kiểu tầng

20 + 33 + 20 + 33

0,91

0,35

5; 6

Lò điện kiểu buồng

30 + 55

0,92

0,32

7; 12; 15

Thùng tơi

1,5 + 2,2 + 2,8

0,95

0,3

8; 9

Lị điện kiểu tầng

30 + 20

0,86

0,26

10

Bể khử mỡ

2,5

1

0,47

11; 13; 14

Bồn đun nước nóng

15 + 22 + 30

0,98

0,30

16; 17

Thiết bị cao tần

30 + 22

0,83

0,41

18; 19

Máy quạt

7,5 + 5,5

0,67

0,45

20; 21; 22

Máy mài tròn vạn năng

2,8 + 7,5 + 4,5

0,60

0,47

23; 24

Máy tiện

2,2 + 4

0,63

0,35

25; 26; 27

Máy tiện ren

5,5 + 10 + 12

0,69

0,53

28; 29

Máy phay đứng

5,5 + 15

0,68

0,45

30; 31

Máy khoan đứng

7,5 + 7,5

0,60

0,4

32

Cần cẩu

11

0,65

0,22

33

Máy mài

2,2

0,72

0,36

YÊU CẦU


1. Xác định phụ tải tính tốn nhà xưởng

(2,5 điểm)

1.1. Tổng quan
1.2. Phụ tải chiếu sáng
1.3. Phụ tải thơng thống và làm mát
1.4. Phụ tải động lực
1.4.1. Phân nhóm thiết bị
1.4.2. Xác định phụ tải các nhóm thiết bị
1.4.3. Tổng hợp phụ tải động lực
1.5. Tổng hợp phụ tải của toàn phân xưởng
1.6. Kết luận 1
2. Chọn sơ đồ phương án cấp điện tối ưu cho nhà xưởng

(1,0 điểm)

2.1. Tổng quan

2.2. Đề xuất các phương án cấp điện cho nhà xưởng
(4 phương án; vị trí đặt TBA, tủ điện, chọn MBA, tiết dây dẫn; tính các loại tổn thất)
2.3. Đánh giá lựa chọn sơ đồ nối điện tối ưu
2.4. Kết luận 2
3. Tính tốn các loại tổn thất trên lưới điện nhà xưởng

(1,0 điểm)

3.1. Tổng quan
3.2. Tính tổn thất cơng suất
3.3. Tính tổn thất điện năng
3.4. Tính tổn thất điện áp
3.5. Kết luận 3
4. Lựa chọn các phần tử, thiết bị trong sơ đồ cấp điện tối ưu

(2,0 điểm)

4.1. Tổng quan
4.2. Tính tốn ngắn mạch
4.3. Chọn và kiểm tra dây dẫn
4.4. Chọn và kiểm thiết bị trung áp (dao cách ly, cầu chảy, chống sét van, v.v…)
4.5. Chọn thiết bị hạ áp (loại tủ phân phối, thanh cái, sử đỡ, thiết bị chuyển mạch bằng
tay và tự động đóng/cắt nguồn tự động, aptomat/cầu chảy, khởi động từ v.v…)
4.6. Chọn thiết bị đo lường: máy biến dòng, ampe mét, vol mét, công tơ v.v.
4.7. Kết luận 4


5. Tính tốn bù cơng suất phản kháng cho nhà xưởng

(1,0 điểm)

5.1. Tổng quan
5.2. Tính tốn bù cơng suất phản kháng để cosφ sau khi bù đạt 0,9
5.3. Đánh giá hiệu quả bù công suất phản kháng
5.4. Kết luận 5
6. Tính tốn hệ thống nối đất an tồn cho thiết bị nhà xưởng

(1,0 điểm)

6.1. Tổng quan
6.2. Tính tốn hệ thống nối đất an toàn cho thiết bị nhà xưởng
6.3. Kết luận 6
7. Thiết kế chiếu sáng cho nhà xưởng
7.1. Tổng quan
7.2. Thiết kế hệ thống chiếu sáng cho nhà xưởng
7.3. Kết luận 7
Kết luận

SỬ LÝ SỐ LIỆU THEO NHÓM
Sử lý số liệu với i=2
+ Cột công suất đặt (kW): Pi = (P1 + 0,15i)=(P1+0.15*2)

(1,5 điểm)


+ Hệ số sử dụng Ku: Kui = Ku1+0.03*i = Ku1+0.03*2
Nguồn cấp điện cho nhà xưởng lấy từ đường dây 22kV cách nhà xưởng (m):
L = 300 - 5i = 300 - 5*2= 290
-

Điện trở suất của vùng đất xây dựng nhà xưởng đo được ở mùa khô (Ωm):
ρđ = 150 - 5i = 150 - 5*1 =140

Thiết bị trên sơ đồ
mặt bằng
1; 2; 3; 4

Tên thiết bị

Công suất đặt (kW)

Cos

Hệ số Ku

Lò điện kiểu tầng 21,95 + 34,95 + 21,95 +
34,95

0,91

0,53

5; 6

Lò điện kiểu buồng

31,95 + 56,95

0,92

0,50

7; 12; 15

Thùng tơi

3,45 + 4,15 + 4,75

0,95

0,48

8; 9

Lị điện kiểu tầng

31,95 + 21,95

0,86

0,44

10

Bể khử mỡ

4,45

1

0,65

11; 13; 14

Bồn đun nước nóng

16,95 + 24.25 + 31,95

0,98

0,48

16; 17

Thiết bị cao tần

31,95 + 23,95

0,83

0,59

18; 19

Máy quạt

9,45 + 7,45

0,67

0,63

20; 21; 22 Máy mài tròn vạn năng

4,75 + 9,45 + 6,45

0,60

0,65

23; 24

Máy tiện

3,1 + 4,9

0,63

0,53

25; 26; 27

Máy tiện ren

7,45 + 11,95 + 13,95

0,69

0,71

28; 29

Máy phay đứng

7,45 + 16,95

0,68

0,63

30; 31

Máy khoan đứng

9,45 + 9,45

0,60

0,58

32

Cần cẩu

12,95

0,65

0,40

33

Máy mài

4,15

0,72

0,54

BÀI LÀM
CHƯƠNG 1
Xác định phụ tải tính tốn nhà xưởng
1.1. Tổng quan


Phụ tải là tập hợp tất cả các thiết bị tiêu thụ điện năng, biến điện năng thành các dạng
năng lượng khác
Phụ tải tính tốn là phụ tải giả thiết không đổi lâu dài của các phần tử trong hệ thống
cung cấp điện tương đương với phụ tải thực tế biến đổi theo điều kiện tác dụng nhiệt
nặng.
1.2. Phụ tải chiếu sáng
Đèn Led SAPB505
•

Thơng số kỹ thuật:

Phụ tải tính tốn của một nhà xưởng được xác định theo công suất chiếu sáng P o theo một
đơn vị diện tích :

Ptt=Po.S (W)

Trong đó :
Ptt

Là phụ tải tính tốn của một phân xưởng (W)

Po

Là công suất chiếu sáng trên 1 đơn vị diện tích sản xuất
(Po = 20 W/m2)
Là diện tích nhà xưởng (m2)

S

Với S = a.b
Trong đó :
a

Là chiều dài phân xưởng (m)

b

Là chiều rộng phân xưởng (m)

Với a = 36 m
b = 24 m
S = a.b = 36.24 = 864 m2


Ptt = Po.S = 20.864 = 17280 W = 17,28 kW
1.3. Phụ tải thơng thống và làm mát
Phân xưởng trang bị 35 quạt trần mỗi quạt có cơng suất là 150 W và 10 quạt hút mỗi quạt
80 W, hệ số cơng suất trung bình của nhóm là 0,8.
Tổng cơng suất thơng thống và làm mát là:

Plm = 35.150 +10.80 = 6050 W = 6,05 (kW); Qlm = 4,54 (kVAr).

Đặt chiều cao của xưởng là 4m thì thể tích văn phòng xưởng là 6*6*4= 144(m3)
1m3 = 200BTU => 144*200 = 28800(BTU) =>chọn điều hồ 30000BTU

Tên thiết bị

Số
lượng
Điều hịa tủ đứng LG
1
30000BTU
APNQ30GR5A4

Công suất đặt Hệ số
(kW)
Ku
8,72 1

Ptti
(kW)
8,72

Ks1
1

Ptt1
(kW)
8,72

Ks2

Ptt2
(kW)

0,9

23,1


Quạt cơng nghiệp
Ổ cắm ngồi

25
30

6,25
66

1.4. Phụ tải động lực
1.4.1. Phân nhóm thiết bị
Nhóm1
Nhóm 2

1.Lị điện kiểu tầng
2.Lị điện kiểu tầng
3.Lị điện kiểu tầng
4.Lò điện kiểu tầng
5.Lò điện kiểu buồng
6.Lò điện kiểu buồng
7. Thùng tơi

1
1

6,25
66

Nhóm 3

8.Lị điện kiểu
tầng
9.Lị điện kiểu
tầng
10.Lị điện
kiểu tầng
11.Bồn đun
nước nóng
12. Thùng tơi
13.Bồn đun
nước nóng
14.Bồn đun
nước nóng

15.Thùng tơi
16.Thiết bị cao
tần
17.Thiết bị cao
tần
18.Máy quạt
19.Máy quạt

0,6
0,2

3,75
13,2

Nhóm 4

Nhóm 5

20.Máy mài
trịn vạn năng
21.Máy mài
tròn vạn năng
22.Máy mài
tròn vạn năng
23.Máy tiện

28.Máy phay
đứng
29.Máy phay
đứng

30.Máy khoan
đứng
31.Máy khoan
đứng
32.Cần cẩu
33.Máy mài

24.Máy tiện
25.Máy tiện ren
26.Máy tiện ren
27.Máy tiện ren

1.4.2. Xác định phụ tải các nhóm thiết bị
Nhóm 1:
Đối tượng
Cơng suất đặt(kW)

Hệ số Ku

Ptti(kW)

1.Lị điện kiểu tầng

21,95

0,53

11,63

2.Lị điện kiểu tầng

34,95

0,53

18,52

3.Lò điện kiểu tầng

21,95

0,53

11,63

4.Lò điện kiểu tầng

34,95

0,53

18,52

5.Lò điện kiểu buồng

31,95

0,50

15,97

6.Lò điện kiểu buồng

56,95

0,50

28,47

7. Thùng tơi

3,45

0,48

1,65

Nhóm 2:

Ks1

Ptt1

0.7

74,47


Đối tượng

Cơng suất
đặt

Hệ số Ku

Ptti(kW)

8.Lị điện kiểu tầng

31,95

0,44

14,06

9.Lị điện kiểu tầng

21,95

0,44

9,66

10.Bể khử mỡ

4,45

0,65

2,89

11.Bồn đun nước nóng

16,95

0,48

8,14

12.Thùng tơi

4,15

0,48

1,99

13.Bồn đun nước nóng

24,25

0,48

11,64

14.Bồn đun nước nóng

31,95

0,48

15,34

Đối tượng

Nhóm 3:
Cơng suất
Hệ số Ku
đặt(kW)

Ptti(kW)

15.Thùng tơi

4,75

0,48

2,28

16.Thiết bị cao tần

31,95

0,59

18,85

17.Thiết bị cao tần

23,95

0,59

14,13

18.Máy quạt

9,45

0,63

5,95

19.Máy quạt

7,45

0,63

4,7

Đối tượng

Nhóm 4:
Cơng suất
Hệ số Ku
đặt(kW)

Ptti(kW)

20.Máy mài tròn vạn năng

4,75

0,65

3,08

21.Máy mài tròn vạn năng

9,45

0,65

6,14

22.Máy mài tròn vạn năng

6,45

0,65

4,19

23.Máy tiện

3,1

0,53

1,64

Ks1

Ptt1

0.7

44,6

Ks1

Ptt1

0.8

36,73

Ks1

Ptt1

0.7

28,92


24.Máy tiện

4,9

0,53

2,59

25.Máy tiện ren

7,45

0,71

5,29

26.Máy tiện ren

11,95

0,71

8,48

27Máy tiện ren

13,95

0,71

9,9

Đối tượng

Nhóm 5:
Cơng suất
Hệ số Ku
đặt(kW)

28.Máy phay đứng

7,45

0,63

4,69

29.Máy phay đứng

16,95

0,63

10,67

30.Máy khoan đứng

9,45

0,58

5,48

31.Máy khoan đứng

9,45

0,58

5,48

12,95

0,40

5,18

4,15

0,54

2,24

32.

Cần cẩu

33.Máy mài

•

Ptti(kW)

Ks1

Ptt1

0.7

23,62

Xác định phụ tải tính tốn cho nhóm phụ tải chiếu sáng và làm mát
Phụ tải chiếu sáng phải hoạt động liên tục trong quá trình nhà xưởng hoạt động
nên kđt=1 (theo IEC 439).
Phụ tải chiếu sáng tính được ở trên là:
Pcs=36.24.20=17,28 (kW)
Vậy Pttcs=17,28 kW
Cosφ=0,6, tanφ=1,33, Qttcs=23,04

•

Tổng cơng suất thơng thống và làm mát là:
Plm = 6,05 (kW)
Chọn hệ số kdt = 0,9 theo tiêu chuẩn VN (QCXD EEBC 09:2013)
Pttlm = 6,05.0,9 = 5,45 kW
•

Thiết kế một tủ điện riêng cho phụ tải thơng thống, làm mát và chiếu
sáng đặt cạnh tủ phân phối, lấy nguồn từ sau tủ phân phối tổng của nhà


máy nên ta có cơng suất tính tốn cho phụ tải làm mát, thơng gió và

chiếu sáng:
Pttlm&cs = (Pttcs + Pttlm).kđt = (17,28+5,45).0,9 = 20,46 kW.
Cosφtb = 0,65
1.4.3. Tổng hợp phụ tải động lực
Ptt = (74,47+44,6+36,73+28,92+23,62)*0,8 = 166,672(kW)

1.5. Tổng hợp phụ tải của tồn phân xưởng
•

Cơng suất phản kháng:
Hệ số cơng suất trung bình tồn nhà xưởng:
Cosφtbnx = = 0,83
Cơng suất phản kháng của toàn nhà xưởng:
Qttnx = Pttnx.tanφtbnx = 166,672.0,67 = 111,67kVAr
Cơng suất biểu kiến của tồn nhà xưởng:
Sttnx = = = 200,624 kVA

Thơng số

Tồn nhà xưởng

P tính tốn (kW)

166,672

Q tính tốn (kWAr)

111,67

Cosφ trung bình

0,83

S tính tốn (kVA)

200,624

1.6. Kết luận 1
• Phân xưởng nhỏ 24x36 m2, các máy móc trong phân xưởng khơng nhiều
và có cơng suất nhỏ do vậy cơng suất tồn phần tính tốn của cả phân
xưởng khá nhỏ, dưới 210kVA.
• Hệ số cơng suất trung bình của cả phân xưởng tương đối cao 0,83. Do vậy
cần bù không nhiều.


CHƯƠNG 2
CHỌN SƠ ĐỒ PHƯƠNG ÁN CẤP ĐIỆN TỐI ƯU CHO NHÀ
XƯỞNG
2.1. Tổng quan
- So sánh KT-KT là để chọn lựa được phương án cấp điện tối ưu
Thực
hiện
theo
3
+Bước 1: Đề xuất 1 số phương án cấp điện phù hợp phụ tải
+Bước 2: Sơ bộ chọn các phương án có yêu cầu kỹ thuật tương đương
+Bước 3: So sánh KT-KT chọn phương án cấp điện tối ưu

bước:

2.2. Đề xuất các phương án cấp điện cho nhà xưởng
(Các phương án; vị trí đặt TBA, tủ điện, chọn MBA, tiết dây dẫn; tính các loại tổn
thất)
2.2.1. Tìm tọa độ tủ điện của từng nhóm đối tượng.
Để lựa chọn được vị trí tối ưu cho TBA cần thỏa mãn các điều kiện sau:
Vị trí trạm cần phải được đặt ở những nơi thuận tiện cho việc lắp đặt, vận hành
cũng như thay thế và tu sửa sau này (phải đủ khơng gian để có thể dễ dàng thay máy biến
áp, gần các đường vận chuyển .... )
Vị trí trạm phải khơng ảnh hưởng đến giao thơng và vận chuyển vật tư chính của xí
nghiệp.
Vị trí trạm cịn cần phải thuận lợi cho việc làm mát tự nhiên (thơng gió tốt), có khả
năng phịng cháy, phòng nổ tốt đồng thời phải tránh được các bị hố chất hoặc các khí ăn
mịn của chính phân xưởng này có thể gây ra
Cosφ = P/S => S = P/(Cosφ).
o

Đối tượng
1.Lò điện kiểu tầng
2.Lò điện kiểu tầng
3.Lò điện kiểu tầng
4.Lò điện kiểu tầng
5.Lò điện kiểu buồng
6.Lò điện kiểu buồng
7. Thùng tơi

Si(kVA)
21,95
34,95
21,95
34,95

31,95
56,95
3,45

Nhóm 1:
Tọa độ yi(m)
33
33
33
33
28,5
24
27,5

x === 8,872(m)
y === 29,7(m)

Tọa độ xi(m)
4,8
6,8
8,5
10,5
10,5
10
8


=> Ta sẽ chọn tủ điện của nhóm này ở vị trí (8,87m;29,7m)
o

Nhóm 2:Tính tương tự như nhóm 1 ta sẽ có x=5,97(m); y=21,64(m)
=> Ta sẽ chọn tủ điện của nhóm này ở vị trí (6m;20m)

o

Nhóm 3:Tính tương tự như nhóm 1 ta sẽ có x=2,67(m); y=11,8(m)
=> Ta sẽ chọn tủ điện của nhóm này ở vị trí (2,5m;11m)

o

Nhóm 4:Tính tương tự như nhóm 1 ta sẽ có x=20,8(m); y=25,86(m)
=> Ta sẽ chọn tủ điện của nhóm này ở vị trí (21m;25 m)

o

Nhóm 5:Tính tương tự như nhóm 1 ta sẽ có x=17,88(m); y=21,18(m)
=> Ta sẽ chọn tủ điện của nhóm này ở vị trí (17m;21m)
2.2.2. Tính tọa độ tủ điện của nhà xưởng
Ta có: S1=217(kVA) ;
S2=138,01(kVA) ;
S3=89,4(kVA) ;
S4=85,6(kVA) ;
S5=83,35(kVA);
x === 10,181(m)
y === 22,84(m)
=>Tọa độ của tủ điện tổng là (10,181m;22,84m)

2.2.3. Tính tiết diện dây
-Có điện áp vào nhà xưởng là U = 380V
-Ta có: Itt =

•
Nhóm 1:
Cosφ = = 0,918
Itt = = 328,846(A)
-Nhiệt độ môi trường xung quanh là 25 °C
-Nhiệt độ tiêu chuẩn môi trường xung quanh 25°C
=> k1 =1.
Chọn dây dẫn từ trạm biến áp tới tủ phân phối.
•
Dịng điện chạy trên dây dẫn từ trạm biến áp đến tủ phân phối: Đi lộ kép, chiều dài
khoảng 5m.
•

Ilvmax= = = 114,08 A
Tiết diện kinh tế của dây dẫn:
F = = = 36,8(mm2).
Ω

Vậy ta chọn cáp XLPE.95 có thông số kỹ thuật: r 0 = 0,193 ( /km), xo = 0,0802 (
Ω

/km),
Quang).

I cp

= 280 (A). (Bảng 4.53 Sổ tay tra cứu và lựa chọn các thiết bị điện – Ngô Hồng


Kiểm tra phát nóng của dây dẫn: Isc ≤ k1k2Icp

•

Ta có:
k1k2Icp = 0,96.0,93.280 = 249,98 A
Isc = 2.Ilvmax = 2.114,08 = 228,16 A < 249,98 A
Vì Isc = 228,16 A < 249,98 A nên dây dẫn đã chọn thỏa mãn điều kiện phát nóng
•

Tổn thất điện áp:

+

Tổn thất điện áp lớn nhất lúc vận hành bình thường:

+

∆U = .
∆U =.= 0,2 V< 5%Uđm
Tổn thất điện áp lớn nhất lúc sự cố đứt 1 dây:
Bằng 2 lần lúc vận hành bình thường. ∆U = 0,4 V< 10%Uđm
Vậy cáp đã chọn thoả mãn yêu cầu.

Tổn thất điện năng:

•

τ = (0,124 + Tmax .10−4 ).8760

P2 + Q2

L
∆A =
.r0 . .τ
2
U dm
2

(kWh).

= (0,124 + 4500.10-4)2.8760 = 2886,210 (h).

L: Chiều dài đường dây
A = .0,193..2886,210 = 217,51 kW
Chọn dây dẫn từ tủ phân phối đến các tủ động lực, tủ động lực đến các phụ tải
Để đảm bảo cung cấp điện được liên tục ngay cả khi xảy ra sự cố, ta chọn đường
dây từ tủ phân phối đến tủ động lực là đường dây kép.


Chọn dây dẫn từ tủ phân phối đến tủ động lực 1: Chiều dài khoảng 6m

•

Dịng điện chạy trong dây dẫn từ tủ phân phối đến tủ động lực 1:
Ilvmax= = = 40,18 (A).
Tiết diện kinh tế của dây dẫn:

•

F = = = 12,96 (mm2).
Ω

Vậy ta chọn cáp XLPE.35 có thông số kỹ thuật: r 0 = 0,669 ( /km), xo = 0,0904 (
Ω

/km),
Quang).


I cp

= 160 (A).(Bảng 4.53Sổ tay lựa chọn và tra cứu các thiết bị điện – Ngô Hồng

Kiểm tra điều kiện phát nóng dây dẫn:Isc ≤ k1k2Icp
Ta có:


k1k2Icp = 0,96.0,93.160 = 142,85 A
Isc = 2.Ilvmax = 80,36 A <142,85 A
Cáp đã chọn thỏa mãn điều kiện phát nóng.
•

Tổn thất điện áp:

+

Tổn thất điện áp lớn nhất lúc vận hành bình thường:

+

∆U = .

∆U =.= 0,72 V < 5%Uđm
Tổn thất điện áp lớn nhất lúc sự cố đứt 1 dây:
Bằng 2 lần lúc vận hành bình thường. ∆U = 1,44 V< 10%Uđm
Vậy cáp đã chọn thoả mãn yêu cầu.
∆A =

•

Tổn thất điện năng:
τ = (0,124 + Tmax .10−4 ).8760

P2 + Q2
L
.r0 . .τ
2
U dm
2

(kWh).

= (0,124 + 4500.10-4)2.8760 = 2886,210 (h).

L: Chiều dài đường dây
A = .0,669..2886,210 = 112,2 kW

2.2.4. Các trường hợp
2.2.4.1. Đặt tủ điện ở tọa độ (0m;23,6m)
Ta có:L =
Khoảng cách từ tủ điện đến các tủ điện các nhóm là:
L1= 13,47m

L2=8,21m
L3=13,37m
L4= 24,11m
L5=12,24m
2.2.4.2. Đặt tủ điện ở tọa độ (24m;23,6m)
Ta có:L =
Khoảng cách từ tủ điện đến các tủ điện các nhóm là:
L1= 13,47m
L2=18,85m
L3=25,03m
L4= 2,26m
L5=12,24m
2.2.5. Tính tổn thất
Phương án 1:
Với phân xưởng sửa chữa cơ khí
= 0,38 (kV)
cos ϕ = 0,6
= 5000 (h)
* Với L1 = 13,47 (m) = 13,47. (km)
Từ tủ chính đến tủ nhóm 1:


Chọn dây AC – 185
Với tổng S của nhóm 1 = 217,32 (kVA)
Tra phụ lục với dây AC - 185 được:
= 0,17 (Ω/km) và = 0,386 (Ω/km)
Tổng trở của đường dây:
Z = ( + j).L1 = (0,17 + j0,386). 13,47. = (2,29 + j5,2). (Ω)
Tổn thất công suất trên đường dây:
∆ = Z = . (2,29 + j5,2). = 0,75 + j1,7 (kVA)

Thời gian tổn thất công suất lớn:
� = (. 8760
= (. 8760 = 3411 (h)
Tổn thất điện năng trên đường dây:
∆� = ∆� × � = 0,75 × 3411 = 2558,25(kWh)
* Với L2 = 8,21 (m) = 8,21. (km)
Từ tủ chính đến tủ nhóm 2:
Chọn dây AC – 95
Với tổng S của nhóm 2 = 138,01 (kVA)
Tổng trở của đường dây:
Z = ( + j).L2 = (0,33 + j0,406). 8,21. = (2,71 + j3,33). (Ω)
Tổn thất công suất trên đường dây:
∆ = Z = . (2,71 + j3,33). = 0,36 + j0,44 (kVA)
Thời gian tổn thất công suất lớn:
� = (. 8760
= (. 8760 = 3411 (h)
Tổn thất điện năng trên đường dây:
∆� = ∆� × � = 0,36 × 3411 = 1227,96 (kWh)
* Với L3 = 13,37 (m) = 13,37. (km)
Với tổng S của nhóm 3 = 89,44 (kVA)
Từ tủ chính đến tủ nhóm 3:
Chọn dây AC – 50
Tổng trở của đường dây:
Z = ( + j).L3 = (0,65 + j0,427). 13,37. = (8,69 + j5,71). (Ω)
Tổn thất công suất trên đường dây:
∆ = Z = . (8,69 + j5,71). = 0,48 + j0,32 (kVA)
Thời gian tổn thất công suất lớn:
� = (. 8760
= (. 8760 = 3411 (h)
Tổn thất điện năng trên đường dây:

∆� = ∆� × � = 0,48 × 3411 = 1637,28 (kWh)
* Với L4 = 24,11 (m) = 24,11. (km)
Với tổng S của nhóm 4 = 85,62 (kVA)


Từ tủ chính đến tủ nhóm 4:
Chọn dây AC – 35
Tổng trở của đường dây:
Z = ( + j).L3 = (0,85 + j0,438). 24,11. = (20,49 + j10,56). (Ω)
Tổn thất công suất trên đường dây:
∆ = Z = . (20,49 + j10,56). = 1,04 + j0,54 (kVA)
Thời gian tổn thất công suất lớn:
� = (. 8760
= (. 8760 = 3411 (h)
Tổn thất điện năng trên đường dây:
∆� = ∆� × � = 1.04 × 3411 = 3547,44 (kWh)
* Với L5 = 12,24 (m) = 12,24. (km)
Với tổng S của nhóm 5 = 83,39 (kVA)
Từ tủ chính đến tủ nhóm 5:
Chọn dây AC – 16
Tổng trở của đường dây:
Z = ( + j).L3 = (2,06 + j0,4). 12,24. = (25,21 + j4,9). (Ω)
Tổn thất công suất trên đường dây:
∆ = Z = . (25,21+ j4,9). = 1,21 + j0,24 (kVA)
Thời gian tổn thất công suất lớn:
� = (. 8760
= (. 8760 = 3411 (h)
Tổn thất điện năng trên đường dây:
∆� = ∆� × � = 1,21 × 3411 = 4127,31 (kWh)


Tổng tổn thất theo phương án 1 là:
∑∆�= 2558,25 + 1227,96 +1637,28 + 3547,44 + 4127,31 = 13098,24
(kWh)

Phương án 2:
Tính tốn tương tự theo phương án 1


1.3.

Tổng tổn thất theo phương án 2 là:
∑∆�= 2558,25 + 2797,02 +3069,9+ 341,1 + 4127,31 = 12893,58
(kWh)

Đánh giá lựa chọn sơ đồ nối điện tối ưu
2.3.1. Chọn dạng sơ đồ nối điện cho phân xưởng
Mạng điện phân xưởng thường có các dạng sơ đồ chính sau đây:


-

Sơ đồ hình tia: Mạng cáp các thiết bị được dùng điện được cung cấp trực
tiếp từ các tử động lực (TĐL) hoặc từ các tủ phân phối (TPP) bằng các
đường cáp độc lập. Kiểu sơ đồnày có độ tin cậy CCĐ cao, nhưng chi phí
đầu tư lớn, thường được dùng ở các hộ loại I và loại II.
TPP

TÐL
TÐL

TÐL

Hình 2.3. Sơ đồ hình tia.
-

Sơ đồ liên thơng: Các TĐL được cấp điện từ TPP bằng các đường cáp chính.
Cùng lúc có thể cấp điện cho các TĐL khác. Ưu điểm của sơ đồ này là tốn ít
cáp, chủng loại cáp cũng ít. Nó thích hợp với các phân xưởng có phụ tải
nhỏ, phân bố không đồng đều. Nhược điểm là độ tin cậy cung cấp điện thấp,
thường dùng cho các hộ loại III.
TPP

TÐL

TÐL

TÐL

TÐL

TÐL

Hình 2.4. Sơ đồliên thơng
Ngồi ra cịn có nhiều các sơ đồ khác như sơ đồ mạch vòng kín, sơ đồ dẫn sâu,
sơ đồ mạch vịng kín vận hành hở…
=> Từ các ưu khuyết điểm của từng dạng sơ đồ và sơ đồ bố trí thiết bị trong phân
xưởng ta chọn dạng sơ đồ hỗn hợp làm phương án nối điện trong phân xưởng.
Ta xét các phương án đi dây:
•

Phương án 1: Đặt tủ phân phối tại tại góc phân xưởng từ đó kéo điện đến
các tủ động lực được đặt sát tường.

•

Phương án 2: Đặt tủ phân phối tại tâm phụ tải từ đó kéo điện đến các tủ
động lực được đặt sát tường.

2.3.2. Lựa chọn sơ đồ nối điện tối ưu


Nguyên tắc chung chọn dây dẫn và dây cáp cho sơ đồ


Trong mạng điện phân xưởng, dây dẫn và dây cáp được chọn theo những
nguyên tắc sau:
-

-

-

Đảm bảo tổn thất điện áp trong phạm vi cho phép: trong phân xưởng chiều
dài đường dây rất ngắn nên ∆U không đáng kể.
Kiểm tra độ sụt áp khi có động cơ lớn khởi động: điều kiện này ta cũng có
thể bỏ qua do phân xưởng khơng có động cơ có cơng suất q lớn.
Đảm bảo điều kiện phát nóng.

Như vậy nguyên tắc quan trọng nhất chính đảm bảo điều kiện phát nóng. Sau
đây ta sẽ xét cụ thể về điều kiện phát nóng.

Cáp và dây dẫn được chọn cần thỏa mãn:
knc .I cp ≥ I lv max

(A).

Trong đó:
-

-

khc: Hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường đặt cáp và số lượng cáp đi
song song trong rãnh.
Icp (A): Dòng điện làm việc lâu dài cho phép của dây cáp chọn được.

Ilvmax (A): Dòng điện làm việc lớn nhất của phân xưởng, nhóm, hay các thiết bị điện
đơn lẻ.
Để đảm bảo cung cấp điện được liên tục ngay cả khi xảy ra sự cố, ta chọn
đường dây từ tủ phân phối đến tủ động lực là đường dây kép.



Chọn dây dẫn từ tủ phân phối đến tủ động lực 1: Chiều dài khoảng 6m

•

Dịng điện chạy trong dây dẫn từ tủ phân phối đến tủ động lực 1:

Ilvmax= = = 39,75(A).
•

Tiết diện kinh tế của dây dẫn:

F = = = 12,8 (mm2).
Ω

Vậy ta chọn cáp XLPE.35 có thơng số kỹ thuật: r 0 = 0,669 ( /km), xo =
Ω

I cp

0,0904 ( /km),
= 160 (A).(Bảng 4.53Sổ tay lựa chọn và tra cứu các thiết bị
điện – Ngơ Hồng Quang).


Kiểm tra điều kiện phát nóng dây dẫn:Isc ≤ k1k2Icp

Ta có:
k1k2Icp = 0,96.0,93.160 = 142,85 A
Isc = 2.Ilvmax = 79,5 A <142,85 A


Cáp đã chọnthỏa mãn điều kiện phát nóng.
•

Tổn thất điện áp:
+

Tổn thất điện áp lớn nhất lúc vận hành bình thường:

+

∆U = .
∆U =.= 0,63 V < 5%Uđm
Tổn thất điện áp lớn nhất lúc sự cố đứt 1 dây:
Bằng 2 lần lúc vận hành bình thường. ∆U = 1,26 V< 10%Uđm

Vậy cáp đã chọn thoả mãn yêu cầu.

•

Tổn thất điện năng:

τ = (0,124 + Tmax .10 −4 ).8760

P2 + Q2
L
∆A =
.r0 . .τ
2
U dm
2

(kWh).

= (0,124 + 4500.10-4)2.8760 = 2886,210 (h).

L: Chiều dài đường dây
A = .0,669..2886,210 =109,84 kW
•

Chi phí tổn thất điện năng:

(đ).
•

Vốn đầu tư đường dây:Zdây = (avh + atc).Vdây + C (đ)

Vdây =
⇒
⇒

v0

v0

.2L (giá tiền trên mỗi km chiều dài = 124,8.106 (đ/km) ).

Vdây = 6..2.124,8.106= 1,5.106 (đ).
Zdây = (0,125 + 0,1).1,5.106 + 219671= 0,56.106 (đ).

Tính tốn tương tự cho các đoạn dây khác của phương án 1, ta có kết quả ghi trong
bảng sau:
Chọn phương án cấp điện tối ưu là phương án 2
2.4. Kết luận 2

CHƯƠNG 3
Tính tốn các loại tổn thất trên lưới điện nhà xưởng
3.1. Tổng quan
- Trong HTCCĐ có các loại tổn thất: tổn thất công suất, tổn thất điện năng, tổn thất điện

áp
- Trình tự các bước tính tốn tổn thất trong hệ thống cung cấp điện:
•
Vẽ sơ đồ thay thế trong hệ thống cung cấp điện và xác định các thông số trong sơ
đồ thay thế


•

Tính tốn tổn thất
3.2. Tính tổn thất cơng suất
Với phân xưởng sửa chữa cơ khí
= 0,38 (kV)
cos ϕ = 0,6
= 5000 (h)
* Với L1 = 13,47 (m) = 13,47. (km)
Từ tủ chính đến tủ nhóm 1:
Chọn dây AC – 185
Với tổng S của nhóm 1 = 217,32 (kVA)
Tra phụ lục với dây AC - 185 được:
= 0,17 (Ω/km) và = 0,386 (Ω/km)
Tổng trở của đường dây:
Z = ( + j).L1 = (0,17 + j0,386). 13,47. = (2,29 + j5,2). (Ω)
Tổn thất công suất trên đường dây:
∆ = Z = . (2,29 + j5,2). = 0,75 + j1,7 (kVA)
* Với L2 = 18,85 (m) = 18,85. (km)
Từ tủ chính đến tủ nhóm 2:Chọn dây AC – 95
Với tổng S của nhóm 2 = 138,01 (kVA)
Tổng trở của đường dây:
Z = ( + j).L2 = (0,33 + j0,406). 18,85. = (6,22 + j7,65). (Ω)

Tổn thất công suất trên đường dây:
∆ = Z = . (6,22 + j7,65). = 0,82 + j1 (kVA)
* Với L3 = 25,03 (m) = 25,03. (km)
Với tổng S của nhóm 3 = 89,44 (kVA)
Từ tủ chính đến tủ nhóm 3:Chọn dây AC – 50
Tổng trở của đường dây:
Z = ( + j).L3 = (0,65 + j0,427). 25,03. = (16,27 + j10,69). (Ω)
Tổn thất công suất trên đường dây:
∆ = Z = . (16,27 + j10,69). = 0,9 + j0,59 (kVA)
* Với L4 = 2,26 (m) = 2,26. (km)
Với tổng S của nhóm 4 = 85,62 (kVA)
Từ tủ chính đến tủ nhóm 4:Chọn dây AC – 35
Tổng trở của đường dây:
Z = ( + j).L3 = (0,85 + j0,438). 2,26. = (1,921 + j0,99). (Ω)
Tổn thất công suất trên đường dây:
∆ = Z = . (1,921 + j0,99). = 0,097 + j0,05 (kVA)
* Với L5 = 12,24 (m) = 12,24. (km)
Với tổng S của nhóm 5 = 83,39 (kVA)
Từ tủ chính đến tủ nhóm 5:Chọn dây AC – 16
Tổng trở của đường dây:


Z = ( + j).L3 = (2,06 + j0,4). 12,24. = (25,21 + j4,9). (Ω)
Tổn thất công suất trên đường dây:
∆ = Z = . (25,21+ j4,9). = 1,21 + j0,24 (kVA)

•














3.3. Tính tổn thất điện năng
Thời gian tổn thất công suất lớn:
� = (. 8760
= (. 8760 = 3411 (h)
Tổn thất điện năng trên đường dây L1:
∆� = ∆� × � = 0,75 × 3411 = 2558,25(kWh)
Tổn thất điện năng trên đường dây L2:
∆� = ∆� × � = 0,82 × 3411 = 2797,02 (kWh)
Tổn thất điện năng trên đường dây L3:
∆� = ∆� × � = 0,9 × 3411 = 3069,9 (kWh)
Tổn thất điện năng trên đường dây L4:
∆� = ∆� × � = 0,1 × 3411 = 341,1 (kWh)
Tổn thất điện năng trên đường dây:
∆� = ∆� × � = 1,21 × 3411 = 4127,31 (kWh)
3.4. Tính tổn thất điện áp
Ta có cơng thức tính tổn thất điện áp: ∆U =
Tổn thất điện áp trên đường dây L1:
∆U = = 2,06(V)
Tổn thất điện áp trên đường dây L2:
∆U = = 1,78(V)

Tổn thất điện áp trên đường dây L3:
∆U = = 2,2(V)
Tổn thất điện áp trên đường dây L4:
∆U = = 2,06(V)
Tổn thất điện áp trên đường dây L5:
∆U = = 6,812(V)
3.5. Kết luận 3

CHƯƠNG 4
LỰA CHỌN CÁC PHẦN TỬ, THIẾT BỊ TRONG SƠ ĐỒ CẤP ĐIỆN TỐI ƯU
4.1. Tổng quan



Mọi PT-TB trong vận hành có thể phải chịu 3 chế độ làm việc:
Bình thường: Uđm, Iđm










Quá tải: > Uđm, Iđm
Sự cố (NM): I >> Iđm → Các PT-TB bị sự cố phải được cắt ra khỏi nguồn bởi thiết
bị BV → PT-TB phải chịu được trong thời gian tồn tại sự cố. Các PT-TB cần phải được
lựa chọn đảm bảo đồng thời 3 điều kiện trên.

Điều kiện chung lựa chọn các PT-TB:
Đối với đd lv //: I lvmax = 2Ibt= 2I cp (tức là tính khi 1 đd bị đứt);
Đối với mạch MBA: I lvmax = kqtmaxIbt=kqtmaxIđmBA (thg kqtmax= 1,4 );
Đối với mạch MPĐ: I lvmax = kqtmaxIbt= 1,05Iđm

E

X HT

Z Ng-TBA

Z BA
N1

ZTBA-TPP ZTPP-TÐL4 ZTÐL4-29
N2

N3

N4

N5

Hình 4.1 Các vị trí tính ngắn mạch.
4.2. Tính tốn ngắn mạch
a) Tính tốn ngắn mạch phía cao áp
Tính điện trở và điện kháng có dịng ngắn mạch đi qua
Chọn Scđm = 250 MVA; Utb = 1,05*Uđm = 1,05*22= 23,1(kV); AC-35: = 0,92(Ω/km) và =
0,4(Ω/km)
XHT = = = 2,134(Ω)

RD = r0*l = 0,92*3 = 2,76(Ω)
XD = x0*l = 0,4*3 = 1,2(Ω)
Dòng điện ngắn mạch chu kỳ 3 pha:
IN = = = = 3,081(kA)
b) Tính tốn ngắn mạch phía hạ áp
Chọn máy biến áp loại 1000/22/0,4
Tra phụ lục có: ; = 13kW
Tính điện trở máy biến áp (MBA)
= = = 2,08 (m
Điện kháng MBA
= = = 8 (m
Tính tổng trở của các phần tử
BA: = + j = 2,08 + j8 (m)
CT: = (0,1 + �0,1).10 = 1 + �1 (�Ω)

Chọn AT-600
Tra được: = 0,12 (�Ω) ; = 0,094 (�Ω) ; = 0,25 (�Ω)
= ( ) + j = (0,12 + 0,25) + j0,094 = 0,37 + j0,094 (�Ω)
Thanh góp


TG: 300, tra được: = 0,056 (�Ω) ; = 0,184 (�Ω)
= (0,056 + j0,184).1 = 0,056 + j0,184 (�Ω)
Chọn AT-200
Tra được: = 0,36 (�Ω) ; = 0,28 (�Ω) ; = 0,6 (�Ω)
= ( ) + j = (0,36 + 0,6) + j0,28 = 0,42 + j0,28
: = (0,73 + j0,1).100 = 73 + j10 (�Ω)
* Xác định các dòng ngắn mạch
+) Với dây AC - 185:
= 0,17 (Ω/km) và = 0,386 (Ω/km)

= 13,47. (km)
= + j = 0,17. 13,47. + j0,386. 13,47.
= (2,29 + j5,2). (
+) Với dây AC - 95:
= 0,33 (Ω/km) và = 0,406 (Ω/km)
= 18,85. (km)
= + j = 0,33. 18,85. + j0,406. 18,85.
= (6,22 + j7,65). (
+) Với dây AC - 50:
= 0,65 (Ω/km) và = 0,427 (Ω/km)
= 25,03. (km)
= + j = 0,65. 25,03. + j0,427. 25,03.
= (16,27 + j10,69). (
+) Với dây AC - 35:
= 0,85 (Ω/km) và = 0,438 (Ω/km)
= 2,26. (km)
= + j = 0,85. 2,26. + j0,438. 2,26.
= (1,92 + j0,99). (
+) Với dây AC - 16:
= 2,06 (Ω/km) và = 0,4 (Ω/km)
= 12,24. (km)
= + j = 2,06. 12,24. + j0,4. 12,24.
= (25,21 + j4,9). (
= 1,05. = 1,05.0,4 = 0,42 (kV)
Vậy các dòng ngắn mạch là:
= =
= 42,68 (kA)
= =
= 15,73 (kA)