THIẾT kế cấp điện CHO PHÂN XƯỞNG sửa CHỮA THIẾT bị điện

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

ĐAMH, KLTN ĐẠI HỌC/ CAO ĐẲNG: Thiết kế hệ thống cung cấp điện
THIẾT KẾ CẤP ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG SỬA CHỮA THIẾT BỊ ĐIỆN

CBHD: PHẠM TRUNG HIẾU

Chương I.

Tính tốn phụ tải điện

1.1.
Phụ tải chiếu sáng
a. Những vấn đề chung
Trong bất kỳ xí nghiệp nào, ngồi chiếu sáng tự nhiên cịn phải dùng chiếu sáng nhân tạo,
phổ biến nhất là dùng đèn để chiếu sáng nhân tạo. Thiết kế chiếu sáng công nghiệp cũng phải
đáp ứng yêu cầu về độ rọi và hiệu quả của chiếu sáng đối với thị giác. Ngoài ra, chúng ta còn
quan tâm tới màu sắc ánh sáng, lựa chọn các chao chụp đèn, sự bố trí chiếu sáng vừa đảm bảo
tính kinh tế, kỹ thuật và cịn phải đảm bảo mỹ quan.
Thiết kế chiếu sáng phải đảm bảo các u cầu sau:
- Khơng lóa mắt


Bài tập lớn TKHTCCĐ

Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội

- Khơng lóa do phản xạ
- Khơng có bóng tối
- Độ rọi yêu cầu đồng đều

b. Phương án bố trí đèn
Đối với phân xưởng sửa chữa cơ khí ta bố trí đèn cho chiếu sáng
chung . Chiếu sáng chung sẽ phải dùng nhiều đèn. Vấn đề đặt ra là phải xác
định được vị trí hợp lí của các đèn và khoảng cách giữa đèn với trần nhà

2


Bài tập lớn TKHTCCĐ

Trường Đại Học Cơng Nghiệp Hà Nội

Hình 1.2 sơ đồ bóng đèn chiếu sáng
Xác định hệ số không gian:
kkg = =
= 3,4
Tra bảng 47.pl [TL2] lấy phản xạ của trần là 0.5, tường là 0.3 , ứng với k kg=
3,4, ta chọn kld=0.595, hệ số dự trữ σdt =1.2, hiệu suất đèn η =0.58, xác định
quang thông tổng theo công thức:

3


Bài tập lớn TKHTCCĐ

Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội

E yc .S . dt
FΣ = d .kld
Thay số ta được : F=902173

 số lượng đèn cần thiết là : n = =30

Ta chọn số đèn là N = 30 bóng . Kiểm tra độ rọi thực tế :


E = 540,92 ( lux ) > Eyc = 500 lux ( TL2)

Hình 1.3 sơ đồ bố trí đèn cho phân xưởng
4


Bài tập lớn TKHTCCĐ

Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội

Như vậy: Pcs=n.Pbđ .kđt = 30x300x1 =9kW. (kđt=1.)
Scs=Pcs.cosφ=11,2 .1 =9 kVA

1.2.
Phụ tải thơng thống
Các quạt được bố trí sao cho tao ra độ thơng thống cần thiết, đảm bảo
khơng gây q nhiệt. Các thiết bị sử dụng cần thiết là quạt hút và quạt trần.
Căn cứ vào diện tích và chiều cao của phân xưởng ta bố trí 24 quạt trần
(4x6), và 10 chiếc quạt hút làm nhiệm vụ thơng thống. Các quạt có cơng suất
như nhau và bằng 120w, có hệ số cosφ = 0.8 . Quạt trần lấy hệ số ksd =1, còn
quạt hút lấy ksd=0.7 . Tổng hợp trong bảng dưới đây.
Thiết bị

Số lượng

Quạt trần
Quạt hút

24
10
1  k sd
nhq

Cơng suất
ksd
(kW)
120
1
120
0,7

cosφ
0,8
0,8

Tổng cơng
suất(w)
2880
1200

1  0.7
=0.7 + 10 = 0.79

Ta có kncqh=ksd +

 PLM =Pqt + Pqh.kncqh =2880 + 1200.0,79 = 3828(W)
5


Bài tập lớn TKHTCCĐ

Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội

 QLM =PLM .tanφ =3828 .0,75 = 2871 (VAr)
2
2
2
2
 SLM = P  Q = 3828  2871 = 4785 (VA)=4,8(kVA)

1.3.
Phụ tải động lực
a. Cơ sở lí thuyết
Tính tốn phụ tải điện là công việc bắt buộc và đầu tiên trong mọi cơng
trình cung cấp điện. Việc này xẽ cung cấp các số liệu phục vụ cho việc
thiết kế về sau của người kỹ sư. Phụ tải tính tốn có giá trị tương đương
với phụ tải thực tế về mặt ứng hiệu, do đó việc chọn dây dẫn hay các thiết
bị bảo vệ cho nó sẽ được đảm bảo.
Nội dung của phương pháp như sau:

 Xác định hệ số sử dụng theo tổng hợp của nhóm theo cơng thức sau:

 P .k
P

K sd 

i

sdi

i

 Xác định số thiết bị hiệu dụng của mỗi nhóm nhd theo cơng thức sau:
2

 n 
  Pi 
 i 1 
n

Nhq=

P
i 1

2
i

 Hệ số nhu câu của nhóm:
ksd 

Knc=

1  ksd

nhq

 Tính cosφ cho tồn nhóm theo cơng thức:

6


Bài tập lớn TKHTCCĐ

Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội
n

 P .cos
i

i 1

i

n

P

Cos φn=

i

i 1

 Phụ tải tính tốn của cả nhóm:

n

P
i

Pttn=Knc . i 1

Qttn=Pttn.tan
S

ttn=

Pttn 2  Qttn 2

 Cho toàn phân xưởng:
1

Ptt =

kđt .Pttni
i 1
1

Qtt =
Stt =

kđt .Qttni
i 1

Ptt 2  Qtt 2

n

 P .Cos
i 1

i

i

n

Cosφt=

P
i 1

i

b. Phân nhóm thiết bị
Từ dữ kiện của bài cho ta có thể phân các thiết bị trong xưởng thành 4
nhóm như sau:
 Nhóm 1:
Số ký
hiệu
trên sơ
đồ
3

Tên thiết bị

Bể ngâm tăng nhiệt

Hệ số ksd

cosφ

Công suất
đặt
(kW)

0,3

1

20
7


Bài tập lớn TKHTCCĐ

Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội

4

Tủ sấy

0,36

1

60

5

Máy quấn dây

0,57

0,80

6

7

Máy khoan bàn
Bàn lắp ráp và thử
nghiệm

0,51

0,78

11

0,53

0,69

60

18
Tổng

157
 Nhóm 2:

Số ký
hiệu
trên sơ
đồ
9
14
16
19
Tổng

Tên thiết bị
Bàn thử nghiệm
Cần cẩu điện
Máy hàn xung
Máy ép nguội

Hệ số ksd

cosφ

0,62
0,32
0,32
0,47

0,85
0,8
0,55
0,70

Cơng suất
đặt
(kW)
32,5
37,5
100
100
270

 Nhóm 3:
Số ký
hiệu
trên sơ
đồ
1
2
8
11
12
Tổng

Tên thiết bị
Bể ngâm dung dịch
kiềm

Bể ngâm nước nóng
Máy khoan đứng
Máy hàn
Máy tiện

Hệ số ksd

cosφ

Cơng suất
đặt
(kW)

0,35

1

15

0,32
0,55
0,53
0,45

1
0,78
0,82
0,76

75

37,5
27,5
40
180

 Nhóm 4:
Số ký
hiệu
trên sơ
đồ
6
10

Tên thiết bị
Máy quấn dây
Máy mài

Hệ số ksd

cosφ

Công suất
đặt
(kW)

0,60
0,45

0,80
0,70

11
22,5
8


Bài tập lớn TKHTCCĐ

13
15

Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội

Máy mài trịn
Máy bơm nước
Bàn lắp ráp và thử
nghiệm
Quạt gió

17
20
Tổng

0,4
0,46

0,72
0,82

16

16

0,53

0,69

50

0,45

0,83

42,5
158

c. Tính tốn cho từng nhóm
 Nhóm 1.
Số ký hiệu trên sơ
đồ

Tên thiết bị

Hệ số ksd

Công suất
Cosφ
đặt
(kW)
1
20

3

Bể ngâm tăng nhiệt

0,3

4

Tủ sấy

0,36

1

60

5

Máy quấn dây

0,57

0,80

6

7

Máy khoan bàn

Bàn lắp ráp và thử
nghiệm

0,51

0,78

11

0,53

0,69

60

18
Tổng

157
2

 n 
  Pi 
 i 1 
n

Ta có nhq =
Vậy nhq=3.
ksdt= =0,43
ksd 

P

2

i 1

1  ksd
nhq

knc=

i

= 3,17

ksd 

=

1  ksd
nhq

=0,75

n

 P .cos
i 1

i

i

n

P
i

Cos φn= i 1
==0,90
 Pttn1=157.0,75=117,75 (kW)
 Qttn1=Pttn1.tan φ=117,75 .0,59 =69.4725(kVAr)
 Sttn1=

Pttn12  Q ttn12

=136.71(kVA)
9


Bài tập lớn TKHTCCĐ

Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội

Itt = = =207.71(A)
Tính tốn tương tự với các nhóm khác ta
đây.
Cos
Ksdt

knc
Pttn(kW)
φn
Nhóm 1 0,43 0,75 0,9
117.75
Nhóm2 0,41 0.75 0,68
294,3
Nhóm 3 0,43 0,75 0,87
168
Nhóm 4 0,48 0,74 0,75
251,2
1.4.

thu được kết quả trong bảng dưới
Qttn(kVAr) Sttn(kva)

(A)

69.4725
317,35
80,65
221,05

207.71
517,55
282,55
508,2

136.71
432,8

186,35
334,5

Tính tốn tồn phân xưởng
n

 P .Cos
i 1

i

i

n

P

 Cosφt=

i 1

i

=0,94

1

kdt . Pttn1  Pttcs  Ptttt

 Ptt= i 1

=1.(117,75+294,3+168+251,2)+
11,2+3,8 = 846.25 (kW)
 Qtt=Ptt.tan φ+ Qtttt =846.25.0,36+2,8=307.45 (kVAr)
 Stt=

Ptt 2  Qtt 2

=917 (kVA)

 Itt= 1525(A)

Chương II. Xác định sơ đồ cấp điện của
phân xưởng
2.1. Xác định vị trí đặt trạm biến áp của phân xưởng
Vị trí trạm biến áp phải thỏa mãn các yêu cầu cơ bản sau:
- An toàn và liên tục cung cấp điện.
- Gần trung tâm phụ tải, thuận tiện cho nguồn cung cấp đi đến.
- Thao tác, vận hành, quản lý dễ dàng.
10


Bài tập lớn TKHTCCĐ

Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội

- Phịng nổ, cháy, bụi bặm, khí ăn mịn.
- Tiết kiệm vốn đầu tư và chi phí vận hành.
vậy ta có thể chọn đặt trạm biến áp ở bên trong phân xưởng (tại tâm phụ tải
điện) hoặc đặt bên ngoài phân xưởng. Chúng em chọn đặt trạm biến áp ở bên
ngoài phân xưởng (như hình vẽ):

2.2. Các phương pháp cấp điện cho phân xưởng
Việc lựa chọn sơ đồ cấp điện hợp lý là một yếu tố quan trọng để đảm bảo
sự phù hợp của các nhà xưởng. Sơ đồ được chọn phải thuận tiện trong vận
11


Bài tập lớn TKHTCCĐ

Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội

hành và sửa chữa,cung điện liên tục ,dễ dàng thực hiện các biện pháp bảo vệ,
đảm bảo chất lượng điện năng, giảm tổn thất đến mức tối thiểu. Trong

mạng

điện người ta thường dùng 3 loại sơ đồ:
 Sơ đồ hình tia.
Là loại sơ đồ mà các phụ tải nhận điện trực tiếp từ nguồn. Dùng để
cung cấp cho các phụ tải phân tán. Từ thanh cái các trạm biến áp có các
đường dây dẫn đến các tủ phân phối động lực. Từ tủ phân phối động lực có
các đường dây dẫn tới các phụ tải. loại sơ đồ này có độ tin cậy tương đối
cao, thường được dùng trong các thiết bị phân tán trên diện tích rộng như
phân xưởng cơ khí, lắp ráp, dệt v.v...
- Ưu điểm: có ưu điểm là nối dây dễ dàng, các phụ tải được cung cấp ít
ảnh hưởng lẫn nhau, độ tin cậy cung cấp điện tương đối cao, dễ thực
hiện các biện pháp bảo vệ và tự động hóa, dễ vận hành và bảo quản.
- Nhược điểm: vốn đầu tư lớn do tổng chiều dài đường dây và số thiết bị
đóng cắt lớn.
- Phạm vi ứng dụng: Thường dùng khi cung cấp điện cho các phụ tải

quan trọng (phụ tải loại I và II).
 Sơ đồ phân nhánh.
Là loại sơ đồ trong đó các phụ tải nhận điện trực tiếp từ một đường dây nối
với nguồn.
- Ưu điểm: Vốn đầu tư thấp do tổng chiều dài đường dây ngắn và số thiết
bị đóng cắt ít.
- Nhược điểm: Độ tin cậy không cao thậm chí cịn thấp do khi gặp sự cố
thì tồn bộ phụ tải đều bị ảnh hưởng. Để tránh nhược điểm này người ta
chia đường dây chính thành các dao phân đoạn, tuy nhiên thiết kế chỉnh
12


Bài tập lớn TKHTCCĐ

Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội

định bảo vệ rơle phức tạp.
- Phạm vi ứng dụng: Chỉ dùng sơ đồ này để thiết kế cho các phụ tải ít
quan trọng (phụ tải loại III).
 Sơ đồ hỗn hợp.
Là loại sơ đồ kết hợp giữa sơ đồ hình tia và sơ đồ phân nhánh.
- Ưu và nhược điển: Vốn đầu tư không quá lớn và độ tin cậy cũng không
quá thấp.
Phạm vi ứng dụng: Đây là loại sơ đồ rất hay được dùng trong thực tế bởi các
phụ tải quan trọng và ít quan trọng đan xen nhau. Những phụ tải quan trọng
được cấp điện theo hình tia những phụ tải ít quan trọng hơn được nhóm lại
thành 1 nhóm và cấp điện bằng đường dây chính.

a. Các phương phương pháp cấp điện cho phân xưởng
Theo tính tốn tâm phụ tải điện và yêu cầu thuận tiện về lắp ráp, vận hành

và sửa chữa. Ta bố trí trong xưởng 1 tủ phân phối (TPP) nhận điện từ trạm
biến áp về và cấp điện cho 4 tủ động lực và 1 tủ làm mát chiếu sáng đặt rải rác
các cạnh tường phân xưởng, mỗi tủ động lực cấp điện cho các nhóm phụ tải
đã phân nhóm ở trên. Căn cứ vào sơ đồ mặt bằng tiến hành xem xét 3 phương
án sau:
Phương án 1: đặt TPP ở giữa phân xưởng và đi dây hình tia cấp điện cho các
tủ động lực và làm mát, chiếu sáng:

13


Bài tập lớn TKHTCCĐ

Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội

Phương án 2: đặt TPP ở giữa phân xưởng và đi dây hỗn hợp hình tia và
phân nhánh cấp điện cho các tủ động lực và làm mát, chiếu sáng.

14


Bài tập lớn TKHTCCĐ

Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội

Phương án 3: đặt TPP ở sát tường gần trạm biến áp, đi dây hình tia cấp điện
15


Bài tập lớn TKHTCCĐ

Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội

cho các tủ động lực và làm mát, chiếu sáng.

16


Bài tập lớn TKHTCCĐ

Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội

b. Chọn tiết diện dây dẫn và tính tốn các loại tổn thất trong
mạng điện
- Chọn cáp từ biến áp về tủ phân phối và từ tủ phân phối đến tủ
động lực
Phương án 1. Chiều dài dây từ TPP đến các tủ động lực được thể hiện như
trong hình dưới đây.

Lựa chọn dây đẫn theo phương pháp Icp, lấy Tmax =4800h, lưa chọn phương
pháp đi dây trong đất.
Xét đường đây từ BA đến tủ TPP có Itt=426,7 (A)

17


Bài tập lớn TKHTCCĐ
I cp 

Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội

I tt
k1.k2

trong đó k1,k2 là hệ số hiệu chỉnh.
K1:hệ số liên quan đến nhiệt đô, lấy k1=1.
K2: hệ số xét đến làm mát khác tiêu chuẩn ( phụ thuộc vào số lượng
đường cáp cạnh tranh nhau). K2=0,85( bảng 24pl tài liệu I)

Vậy

Icp 

426,7
 502
1.0,85
(A)

 Vậy chọn dây PVC-300 có F=300 mm2 Icp=520(A) và (tra bảng 20.pl
tài liệu 1 ) r0=0,07(Ω/km), x0=0,06(Ω/km)
 Tổn hao điện áp
U 

P.r0  Q.x0
217,95.0, 07  177,95.0, 06
.Ldl11 
.0, 018  1, 23V
U đm
0.38

 Tổn hao điên năng
2
S dm
A  2 .ro .LMBA TPPTT .τ
U dm

Trong đó = (0,124 + Tmax.10-4)2.8760 =(0,124+4800.10-4)2.8760 =3195 h
Thay số được
A 

280,52
.0, 018.0, 07.3195.103  2198,99 Kwh
2
0,38

Chi phí cho tổn thất điện năng trên đoạn đường dây:

C  A.C  2198,99.1000  2, 2.106 (đ)
Vốn đầu tư cho đoạn dây cáp này
Vd= ( ad +bd F).L ( CT3.2.7 TL1)
18


Bài tập lớn TKHTCCĐ

Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội

Trong đó: ad, bd - hệ số kinh tế cố định và thay đổi của đường dây, nđ/km
và nđ/(mm2.km).
Tra bảng lấy ad =63,58.106 đ/km và bd =0,83.106 đ /(mm2.km).

Thay số ta được Vd=(63,58 +0,83.300).0,018.106= 5,63.106(đ)
Tổng chi phí cho đoạn dây là: Z1   atc  kkh  .Vd  Cd (CT 3.2.8TL1)
Trong đó:
atc - hệ số tiêu chuẩn sử dụng hiệu quả vốn đầu tư, xác định theo biểu thức:
1
atc = Tn

Tn – thời gian thu hồi vốn Tn;
i – hệ số chiết khấu, được xác định phụ thuộc vào lãi suất sản xuất, tỷ lệ lạm
phát và lãi suất ngân hàng, đối với ngành điện thường lấy i = 0,10,2; trong
bài chon i=0,15;
1
 0,1
thay số atc = 10

kkh :tỷ lệ khấu hao của thiết bị, ta bảng 3.2.1 TL1 lấy kkh =4%
thay số ta được Z=(0,1+0,04).5,63.103+2,2.103=2986,69 (Nđ)
Lưu ý đến điều kiện ổn định dòng ngắn mạch của các dây từ TPP đến từng tủ
động lực.
Tính tương tự đối với các đoạn dây còn lại ta được kết quả trong bảng dưới
đây:

đoạn
dây

Đ
ộ
dà
i

Stt
kW

Itt
A

Icp

F
chọ
n
mm

R0

X0

∆u

∆A

Z

2

19


Bài tập lớn TKHTCCĐ

TPPĐL1

7

TPPĐL2

Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội

46,7
8

70,07

83,61

35

0,57

0,07

0,45

193,2
0

11

130,
03

197,5
6

232,4
2

70

0,29

0,06

0,91

1193,3 1.380,
9
77

TPPĐL3

1
9

68,3
7

103,9
7

122,3
2

35

0,57

0,07

1,84

1120,1 1.366,
2
51

TPPĐL4

8

82,3
1

125,0
5

147,1
2

35

0,57

0,07

0,85

683,5
6

787,3
0

TPP11 15,2
LM&
,5
6
CS

23,19

27,28

4

5,00

0,09

2,28

296,2
7

403,9
7

BATPP

426,7

502,0
0

300

0,07

0,06

1,23

2198,
99

2.986,
69

1
8

280,
85

283,9
7

Tổng chi phí của phương án 1:
Z==

7.209,23 (Nđ/năm)
 Phương án 2.

20


Bài tập lớn TKHTCCĐ

Trường Đại Học Cơng Nghiệp Hà Nội

Tính tương tự như phương án 1, ta thu được kết quả trong bảng sau:
Đoạn
dây

Độ
dài
(m)

S
(kva)

Itt
(A)

Đoạn
0-1

3,5

188,49

286,
38

Đoạn
1 -2

7

142,57

4,5

46,78

2

130,03

Đoạn
1–

ĐL1
Đoạn
2-

I cp
(A)

F
C
họn

R0
Ω/k
m

X0
Ω/k
m

∆u
V

∆A
kwh

Z

336,9
150 0,13 0,06 0,24
2

357,67

449,83

216,
61

254,8
4

95

0,21 0,06 0,51

661,12

800,70

71,0
7

83,62

16

1,25 0,07 0,61

272,36

320,78

197,
56

232,4
2

70

0,29 0,06 0,16

216,98

251,05
21


Bài tập lớn TKHTCCĐ

Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội

ĐL2
Đoạn
2- LM
&CS

8

15,26

23,1
9

27,28

5

0,09 0,09 0,03

3,71

79,57

Đoạn
3-4

7

149,90

227,
75

267,9
4

95

0,21 0,06 0,58

730,86

870,44

11,
5

68,37

103,
88

122,2
1

25

0,8

0,07 1,54

951,53

1.087,3

2

82,31

125,
06

147,1
3

35

0,57 0,07 1,54

951,53

196,83

18

280,85

426,
71

502,0
300 0,07 0,06 1,23
1

2198,9
9

2.986,6
9

Đoạn
4–
ĐL3
Đoạn
4–
ĐL4
BATPP

Tổng chi phí của phương án 2:
Z= = 7.043,19( Nđ/năm)
 Phương án 3.

22


Bài tập lớn TKHTCCĐ

Trường Đại Học Cơng Nghiệp Hà Nội

Tính tương tự như phương án 1, ta thu được kết quả trong bảng sau:

Icp

F
chon
(mm
2
)

46,78 70,07

83,6
1

35

0,57 0,07 0,45

39,
5

130,0 197,5
3
6

232,
42

70

0,29 0,06 3,26

4285,3
4,958.2
5
4

18

68,37

103,9
7

122,
32

35

0,57 0,07 1,75

1061,1 1,294.5
6
9

đoạn
dây

Độ
dài

TPPĐL1

26

TPP
ĐL2
TPPĐL3

Stt

Itt

R0
Ω/k
m

X0
Ω/k
m

∆u
V

∆A
kwh

Z

193,20 1,054.7
6

23


Bài tập lớn TKHTCCĐ

Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội

TPPĐL4

28

82,31

125,0
5

147,
12

35

0,57 0,07 2,96

2392,4 2,755.5
4
5

TPPLM
&CS

46,
5

15,26

40

27.2
8

4

5,00 0,09 9,21

1197,9
1,633.4
4
6

BATPP

3

502.
00

300

0,07 0,06 0,20

366,50

280,8
426,7
5

497.78

Tổng chi phí của phương án 3:
Z=12.194,38 (Nđ/năm)

24


Bài tập lớn TKHTCCĐ

Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội

- Chọn cáp từ tủ động lực đến phụ tải

Tương tự tính như trên ta được kết quả các đường dây trong tủ động lực như
25