Đồ án thiết kế cung cấp điện cho một phân xưởng sản xuất công nghiệp

GVHD: TS.PHẠM Mạnh Hải

Đồ án cung cấp điện
LỜI MỞ ĐẦU

Hiện nay nền kinh tế nước ta đang trên đà tăng trưởng mạnh mẽ theo đường lối
cơng nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước , vì vậy nhu cầu sử dụng điện trong lĩnh
vực công nghiệp ngày một tăng cao . Hàng loạt khu chế xuất , khu công nghiệp cũng
như các nhà máy , xí nghiệp cơng nghiệp được hình thành và đi vào hoạt động . Từ
thực tế đó , việc thiết kế cung cấp điện là một việc vô cùng quan trọng và là một
trong những việc đầu tiên cần phải làm .
Việc thiết kế một hệ thống cung cấp điện là khơng đơn giản vì nó địi hỏi người thiết
kế phải có kiến thức tổng hợp về nhiều chuyên ngành khác nhau như cung cấp điện
, thiết bị điện , an toàn điện ,. . . Ngồi ra cịn phải có sự hiểu biết nhất định về những
lĩnh vực liên quan như xã hội , môi trường , về các đối tượng sử dụng điện và mục
đích kinh doanh của họ. . . Vì vậy đồ án môn học Cung cấp điện là bước khởi đầu
giúp cho sinh viên ngành Hệ thống điện hiểu được một cách tổng quát những công
Cung cấp điện.

LAT
EX

việc phải làm trong việc thiết kế một hệ thống cung cấp điện và về chuyên ngành
Mặc dù kiến thức còn nhiều hạn chế nhưng em cũng đã cố gắng để hoàn thành tốt
đồ án môn học này. Em rất mong sẽ nhận được nhiều lời góp ý của các thầy cơ để đồ
án của em được hoàn thiện hơn.

Em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn tận tình của thầy PHẠM Mạnh Hải đã giúp
đỡ em thồn thành bản đồ án mơn học này .

Hà Nội, Ngày 24 Tháng 4 Năm 2014

Sinh viên
Đinh Trọng Thủy

SVTH : Đinh Trọng Thủy -D6H2

1

Đại học Điện Lực


GVHD: TS.PHẠM Mạnh Hải

Đồ án cung cấp điện

BÀI TOÁN THIẾT KẾ

Thiết kế cung cấp điện
"Thiết kế cung cấp điện cho một phân xưởng sản xuất công nghiệp"
A.Dữ kiện
Thiết kế mạng điện cung cấp cho một phân xưởng với số liệu cho trong bảng số
liệu thiết kế cấp điện phân xưởng. Tỷ lệ phụ tải điện loại I là 70%. Hao tổn điện
áp cho phép trong mạng điện hạ áp 4Ucp = 3.5%. Hệ số công suất cần nâng lên
là cosϕ = 0.90. Hệ số chiết khấu i = 12%; Công suất ngắn mạch tại điểm đấu điện
Sk ,MVA; Thời gian tồn tại của dòng ngắn mạch tk = 2.5. Giá thành tổn thất điện
năng c∆ = 1500đ/kWh.; Suất thiệt hại do mất điện gth = 8000đ/kWh. Đơn giá tụ bù
là 110.103 đ/kVAr, chi phí vận hành tụ bằng 2% vốn đầu tư, suất tổn thất trong tụ
4Pb = 0.0025 kW/kVAr. Giá điện trung bình g = 1250đ/kWh. Điện áp lưới phân phối
là 22kV.

LAT

EX

Thời gian sử dụng công suất cực đại TM = 4500 (h). Chiều cao phân xưởng h = 4.7
(m). Khoảng cách từ nguồn điện đến phân xưởng L = 150(m).
Các tham số khác lấy trong phụ lục và sổ tay thiết kế cung cấp điện.
Số hiệu trên
sơ đồ
1;7;10;20;31
2;3
4;19;27
5;8
6;25;29
9;15
11;16
12;13;14
17
18;28
21;22;23;24
26;30

Tên thiết bị

Hệ số cos ϕ
Công suất đặt
ksd
kW theo các phương án
A
Quạt gió
0.35
0.67

3;3;5.5;7.5;7.5
Máy biến áp hàn , ε = 0.4
0.32
0.58
6;12
Cần cẩu 10T, ε = 0.4
0.23
0.65
18;20;30
Máy khoan đứng
0.26
0.66
2.8;7.5
Máy mài
0.42
0.62
1.5;2.2;5.5
Máy tiện ren
0.30
0.58
2.2;7.5
Máy bào dọc
0.41
0.63
12;18
Máy tiện ren
0.45
0.67
5.5;8.5;10
Cửa cơ khí

0.37
0.70
2.8
Quạt gió
0.45
0.83
10;8
Bàn lắp ráp và thử nghiệm 0.53
0.69
10;12;15;17
Máy ép quay
0.35
0.54
4;7.5

SVTH : Đinh Trọng Thủy -D6H2

2

Đại học Điện Lực


GVHD: TS.PHẠM Mạnh Hải

LAT
EX

Đồ án cung cấp điện

Hình 1: Sơ đồ mặt bằng phân xưởng

SVTH : Đinh Trọng Thủy -D6H2

3

Đại học Điện Lực


Mục lục
1 Tính tốn phụ tải điện

6

1.1 Tính tốn phụ tải chiếu sáng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

7

1.2 Tính tốn phụ tải động lực . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

7

Phân chia nhóm thiết bị . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1.2.2

Xác định phụ tải tính tốn cho các nhóm phụ tải động lực: . . . 10

1.2.3

Phụ tải tính tốn tổng hợp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

2 Xác định sơ đồ cấp điện

LAT
EX

1.2.1

7

16

2.1 Xác định vị trí đặt trạm biến áp cho phân xưởng . . . . . . . . . . . . . 16
2.2 Chọn số lượng và công suất máy biến áp . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
2.2.1

Chọn số lượng máy biến áp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

2.2.2

Chọn công suất máy biến áp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

2.3 Xác định tâm các nhóm phụ tải của phân xưởng . . . . . . . . . . . . . 18
2.4 Lựa chọn sơ đồ nối điện tối ưu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
2.4.1

Nguyên tắc chung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

2.4.2

Chọn dạng sơ đồ nối điện cho phân xưởng . . . . . . . . . . . . 20

2.4.3

Lựa chọn dây dẫn đến trạm biến áp của xưởng . . . . . . . . . . 23

2.4.4

Lựa chọn dây dẫn và đi dây trong phân xưởng . . . . . . . . . . . 25

2.4.5

Tổng kết và lựa chọn phương án tối ưu . . . . . . . . . . . . . . . 38

3 Lựa chọn và kiểm tra các thiết bị trong sơ đồ nối điện của phân xưởng

39

3.1 Tính tốn chế độ ngắn mạch cho phân xưởng . . . . . . . . . . . . . . . 39
3.1.1

Tính ngắn mạch cho phía cao áp . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

3.1.2

Tính ngắn mạch cho 1 nhánh đại diện phía hạ áp . . . . . . . . 40

3.1.3

Tính ngắn mạch cho tồn bộ phân xưởng . . . . . . . . . . . . . 43

3.2 Chọn thiết bị bảo vệ

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
4


GVHD: TS.PHẠM Mạnh Hải

Đồ án cung cấp điện
3.2.1

Chọn thiết bị bảo vệ phía cao áp . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

3.2.2

Chọn thiết bị phía hạ áp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50

4 Tính tốn bù , nâng cao hệ số công suất

57

4.1 Khái quát chung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
4.2 Các biện pháp nâng cao hệ số công suất . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
4.2.1

Biện pháp tự nhiên . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58

4.2.2

Bù công suất phản kháng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58

4.3 Tính tốn bù cơng suất phản kháng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
4.3.1

Xác định dung lượng bù . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60

4.3.2

Đánh giá hiệu quả về mặt kinh tế của bù công suất phản kháng

LAT
EX

63

SVTH : Đinh Trọng Thủy -D6H2

5

Đại học Điện Lực


Chương 1
Tính tốn phụ tải điện
Phụ tải tính tốn là phụ tải giả thiết lâu dài không đổi, tương đương với phụ tải
thực tế về mặt hiệu quả phát nhiệt hoặc mức độ huỷ hoại cách điện.

LAT
EX

Phụ tải tính tốn phụ thuộc vào các yếu tố như: công suất, số lượng, chế độ làm
việc của các thiết bị điện, trình độ và phương thức vận hành hệ thống...Vì vậy xác
định chính xác phụ tải tính tốn là một nhiệm vụ khó khăn nhưng rất quan trọng
Từ trước tới nay đã có nhiều cơng trình nghiên cứu và có nhiều phương pháp tính
tốn phụ tải điện. Song vì phụ tải điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố như đã trình bày
ở trên nên cho đến nay vẫn chưa có phương pháp nào hồn tồn chính xác và tiện
lợi. Những phương pháp đơn giản thuận tiện cho việc tính tốn thì lại thiếu chính
xác, cịn nếu nâng cao được độ chính xác, kể đến ảnh hưởng của nhiều yếu tố thì
phương pháp tính lại phức tạp.
Sau đây là một số phương pháp tính tốn phụ tải thường dùng nhất trong thiết
kế hệ thống cung cấp điện:
• Phương pháp tính theo hệ số nhu cầu
• Phương pháp tính theo hệ số kM và cơng suất trung bình
• Phương pháp tính theo suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm
• Phương pháp tính theo suất phụ tải trên đơn vị diện tích sản xuất
Trong thực tế tuỳ theo quy mơ và đặc điểm của cơng trình, tuỳ theo giai đoạn
thiết kế sơ bộ hay kỹ thuật thi công mà chọn phương pháp tính tốn phụ tải điện
thích hợp.

6


GVHD: TS.PHẠM Mạnh Hải

Đồ án cung cấp điện

1.1

Tính tốn phụ tải chiếu sáng

Phụ tải chiếu sáng của phân xưởng cơ khí sửa chữa được xác định theo phương
pháp suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích:

(1.1)

Pcs = P0 .S = P0 .a.b
Trong đó:
- P0 là suất chiếu sáng trên 1 đơn vị diện tích chiếu sáng,P0 = 15 W/m2 .
- S là diện tích được chiếu sáng, m2 .

LAT
EX

- a là chiều dài của phân xưởng, m
- b là chiều rộng của phân xưởng, m

=> Phụ tải chiếu sáng của phân xưởng cơ khí sửa chữa là:
Pcs =

15.24.36
= 12, 96(kW )
103

Ở trong trường hợp này ta dùng đèn sợi đốt để thắp sáng nên cos ϕ = 1

Qcs = 0(kV ar)

1.2
1.2.1

Tính tốn phụ tải động lực
Phân chia nhóm thiết bị

Trong một phân xưởng thường có nhiều thiết bị có công suất và chế độ làm việc
khác nhau, muốn xác định phụ tải tính tốn được chính xác cần phải phân nhóm
thiết bị điện. Việc phân nhóm phụ tải tuân theo các nguyên tắc sau:

SVTH : Đinh Trọng Thủy -D6H2

7

Đại học Điện Lực


GVHD: TS.PHẠM Mạnh Hải

Đồ án cung cấp điện

• Các thiết bị điện trong cùng một nhóm nên ở gần nhau để giảm chiều dài
đường dây hạ áp. Nhờ vậy có thể tiết kiệm được vốn đầu tư và tổn thất trên
đường dây hạ áp trong phân xưởng.
• Chế độ làm việc của các thiết bị điện trong nhóm nên giống nhau để xác định
phụ tải tính tốn được chính xác hơn và thuận tiện trong việc lựa chọn phương
thức cung cấp điện cho nhóm.
• Tổng cơng suất của các nhóm thiết bị nên xấp xỉ nhau để giảm chủng loại tủ
động lực cần dùng trong phân xưởng và trong toàn nhà máy. Số thiết bị trong
một nhóm cũng khơng nên quá nhiều để dễ dàng cho việc điều khiển và vận
hành
Tuy nhiên thường rất khó khăn để thỏa mãn cả 3 điều kiện trên, vì vậy khi thiết kế

phải tùy thuộc vào điều kiện cụ thể của phụ tải để lựa chọn phương án tối ưu nhất
trong các phương án có thể.

LAT
EX

Dựa vào nguyên tắc phân nhóm ở trên và căn cứ vào vị trí, cơng suất của các thiết
bị được bố trí trên mặt bằng phân xưởng, ta có thể chia các phụ tải thành 5 nhóm.
Kết quả phân nhóm phụ tải được trình bày ở bảng sau :

SVTH : Đinh Trọng Thủy -D6H2

8

Đại học Điện Lực


GVHD: TS.PHẠM Mạnh Hải

Đồ án cung cấp điện
Số hiệu trên
sơ đồ

1
2
3
4
5
6

1
2
3
17
18
19

1
2
3
4
5
6
7

5
6
7
8
12
4
13

1
2
3
4
5
6
7

9
15
10
11
16
20
14

1
2
3
4
5
6
7

21
22
23
25
26
29
30

1
2
3
4
5

23
24
31
26
27

Tên thiết bị
NHĨM 1
Quạt gió
Máy biến áp hàn
Máy biến áp hàn
Cửa cơ khí
Quạt gió
Cần cẩu 10T
Tổng cơng suất
NHĨM 2
Máy khoan đứng
Máy mài
Quạt gió
Máy khoan đứng
Máy tiện ren
Cần cẩu 10T
Máy tiện ren
Tổng cơng suất
NHĨM 3
Máy tiện ren
Máy tiện ren
Quạt gió
Máy bào dọc

Máy bào dọc
Quạt gió
Máy tiện ren
Tổng cơng suất
NHĨM 4
Bàn lắp ráp và thử nghiệm
Bàn lắp ráp và thử nghiệm
Bàn lắp ráp và thử nghiệm
Máy mài
Máy ép quay
Máy mài
Máy ép quay
Tổng cơng suất
NHĨM 5
Bàn lắp ráp và thử nghiệm
Bàn lắp ráp và thử nghiệm
Quạt gió
Máy ép quay
Cần cẩu 10T
Tổng cơng suất

Hệ số ksd

cos ϕ

Cơng suất đặt
kW

0.35
0.32

0.32
0.37
0.45
0.23

0.67
0.58
0.58
0.7
0.83
0.65

3
6
12
2.8
10
20
53.8

0.26
0.42
0.35
0.26
0.45
0.23
0.45

0.66
0.62

0.67
0.66
0.67
0.65
0.67

2.8
1.5
4
7.5
5.5
18
8.5
47.8

0.30
0.30
0.35
0.41
0.41
0.35
0.45

0.58
0.58
0.67
0.63
0.63
0.67
0.67

2.2
7.5
5.5
12
18
7.5
10
62.7

0.53
0.53
0.53
0.42
0.35
0.42
0.35

0.69
0.69
0.69
0.62
0.54
0.62
0.54

10
12
15
2.2

4
5.5
7.5
56.2

0.53
0.53
0.35
0.35
0.23

0.69
0.69
0.67
0.54
0.65

15
17
7.5
4
30
73.5

LAT
EX

STT

Bảng 1.1: Bảng phân nhóm phụ tải

SVTH : Đinh Trọng Thủy -D6H2

9

Đại học Điện Lực


GVHD: TS.PHẠM Mạnh Hải

Đồ án cung cấp điện

1.2.2

Xác định phụ tải tính tốn cho các nhóm phụ tải động lực:

1.2.2.1

Xác định phụ tải cho nhóm 1

a, Xác định hệ số sử dụng tổng hợp ksd P
Hệ số sử dụng tổng hợp được xác định theo cơng thức:

P

ksd

P

=

Pi .ksdi
Pi

(1.2)

P

Trong đó
- ksdi là hệ số sử dụng của thiết bị
- Pi là công suất đặt của thiết bị
⇒ Hệ số sử dụng tổng hợp của Nhóm 1 là:
(3.0, 35) + (6.0, 32) + (12.0, 32) + (2, 8.0, 37) + (10.0, 45) + (20.0, 23)
3 + 6 + 12 + 2, 8 + 10 + 20

⇒ ksd P = 0, 31

LAT
EX

ksd P =

b, Xác định số phụ tải hiệu quả nhq

- Số thiết bị hiệu quả của nhóm 1 được xác định theo số thiết bị tương đối n∗ và công
suất tương đối P∗ trong nhóm
+) Gọi Pnmax là cơng suất của thiết bị có cơng suất lớn nhất trong nhóm.
Ta có :

n1
n









n∗ =








P1
P∗ =
P

(1.3)

Trong đó
1
- n1 : Số thiết bị có cống suất lớn hơn .Pnmax
2
1
- P1 : Tổng công suất của các thiết bị có cơng suất lớn hơn .Pnmax

2
SVTH : Đinh Trọng Thủy -D6H2

10

Đại học Điện Lực


GVHD: TS.PHẠM Mạnh Hải

Đồ án cung cấp điện
- n : Số thiết bị trong nhóm
- P : Tổng cơng suất của các thiết bị trong nhóm
Có 2 phương pháp để tính n∗hq :
-Tra bảng PL4 Trang 264 [1] .
-Tính theo công thức :
n∗hq =

0, 95
(1 − P∗ )2
+
n∗
1 − n∗

(1.4)

P∗2

nhq = n∗hq .n

(1.5)

Hệ số cực đại kM :
-Tra bảng PL5- Trang 265 [1].
-Tính theo cơng thức :
1 − ksd P

(1.6)

LAT
EX

kM =

v
u
u
1 + 1, 3t

nhq .ksd P + 2

Theo thảo luận cùng thầy Hải và để thuận tiện trong tính tốn ở đây ta tính n∗hq theo
cơng thức và kM được tra theo bảng PL5.

+)Nhìn từ bảng số liệu của nhóm 1 ở bảng trên ta thấy:
- Pnmax = 20 (kW)
- n1 = 2
- n =6
- P1 =20 + 12=32 kW
- P =53,8 kW

⇒ n∗ =

2
6

= 0, 33; P∗ = 0, 59

Ta có :

n∗hq =

0, 95
0, 95
= 0, 7
2 ⇒ nhq =
2
(1 − P∗ )
0, 59
(1 − 0, 59)2
+
+
n∗
1 − n∗
0, 33
1 − 0, 33

P∗2

SVTH : Đinh Trọng Thủy -D6H2

11

Đại học Điện Lực


GVHD: TS.PHẠM Mạnh Hải

Đồ án cung cấp điện
⇒ nhq = n∗hq .n = 0, 7.6 = 4, 2

+) Tra bảng PL5 [1] với nhq = 4, 2; ksd = 0, 31 ta được kM = 2, 1
⇒ Phụ tải tính tốn của nhóm 1:
Ptt1 = kM .ksd .

6
P

Pi = 2, 1.0, 31.53, 8 = 35, 59(kW)

i=1

+) Hệ số P
công suất trung bình của nhóm 1:
3.0, 67 + 6.0, 58 + 12.0, 58 + 2, 8.0, 7 + 10.0, 83 + 20.0, 65
Pi . cosϕi
=
= 0, 66
cosϕtb =
P
Pi

3 + 6 + 12 + 2, 8 + 10 + 20

NHÓM
1
2
3
4
5

Xác định phụ tải tính tốn cho các nhóm cịn lại
Pmax 0,5.Pmax
(kW)
(kW)
20
10
18
9
18
9
15
7,5
30
15

n1
2
1
3
3
2

P1
n
(kW)
32
6
18
7
40
7
37
7
47
5

PP
(kW)
53,8
47,8
62,7
56,2
73,5

n*

P*

n∗hq

nhq

0,33
0,14
0,43
0,43
0,4

0,59
0,38
0,64
0,66
0,64

0,7
0,65
0,77
0,76
0,77

4,2
4,55
5,39
5,32
3,85

LAT
EX

1.2.2.2

Bảng 1.2: Bảng số thiết bị hiệu quả của các nhóm
+) Với số thiết bị hiệu quả đã tính được,ta có bảng phụ tải tính tốn cho các nhóm
trong bảng sau:

SVTH : Đinh Trọng Thủy -D6H2

12

Đại học Điện Lực


GVHD: TS.PHẠM Mạnh Hải

Đồ án cung cấp điện
STT

Tên thiết bị

Số hiệu
trên sơ đồ

ksd

cosϕ

1
2
3
4
5

6

Quạt gió
Máy biến áp hàn
Máy biến áp hàn
Cửa cơ khí
Quạt gió
Cần cẩu 10T

1
2
3
17
18
19

0,35
0,32
0,32
0,37
0,45
0,23

0,67
0,58
0,58
0,7
0,83
0,65

Tổng

P(kW)

Pksd

NHĨM 1
3,00
1,05
6,00
1,92
12
3,84
2,80
1,04
10,00
4,50
20,00
4,60
53,8
16,95
NHĨM 2
2,80
0,73
1,50
0,63
4,00
1,40
7,50
1,95

5,50
2,48
18,00
4,14
8,50
3,83
47,80
15,152
NHĨM 3
2,20
0,66
7,50
2,25
5,50
1,93
12,00
4,92
18,00
7,38
7,50
2,63
10,00
4,50
62,70
24,26
NHĨM 4

P.cosϕ

0,66

1,85
0,93
2,68
4,95
3,69
11,70
5,70
31,49

0,32

4,55

2,08

33,33

0,66

1,28
4,35
3,69
7,56
11,34
5,03
6,70
39,94

0,39

5,39

1,6

44,88

0,64

0,48

5,32

1,57

42,18

0,65

0,38

3,85

1,87

52,14

0,66

1

2
3
4
5
6
7

Máy tiện ren
Máy tiện ren
Quạt gió
Máy bào dọc
Máy bào dọc
Quạt gió
Máy tiện ren

9
15
10
11
16
20
14

0,30
0,30
0,35
0,41
0,41
0,35
0,45

0,58
0,58
0,67
0,63
0,63
0,67
0,67

21

0,53

0,69

10,00

5,30

6,90

22

0,53

0,69

12,00

6,36

8,28

23

0,53

0,69

15,00

7,95

10,35

25
26
29
30

0,42
0,35
0,42
0,35

0,62
0,54
0,62
0,54

2,20
0,92
4,00
1,40
5,50
2,31
7,50
2,63
56,20
26,87
NHÓM 5

1,36
2,16
3,41
4,05
36,51

23

0,53

0,69

15,00

7,95

10,35

24

0,53

0,69

17,00

9,01

11,73

31
26
27

0,35
0,35
0,23

0,67
0,54
0,65

7,50
4,00
30,00
73,50

2,63

1,40
6,90
27,89

5,03
2,16
19,50
48,77

LAT
EX

4
5
6
7

Tổng
1
2
3
4
5

Bàn lắp ráp
và thử nghiệm
Bàn lắp ráp
và thử nghiệm
Quạt gió
Máy ép quay

Cần cẩu 10T
Tổng

cosϕtb

35,59

0,66
0,62
0,67
0,66
0,67
0,65
0,67

3

Ptt

2,1

0,26
0,42
0,35
0,26
0,45
0,23
0,45

2

kM

4,2

5
6
7
8
12
4
13

Bàn lắp ráp
và thử nghiệm
Bàn lắp ráp
và thử nghiệm
Bàn lắp ráp
và thử nghiệm
Máy mài
Máy ép quay
Máy mài
Máy ép quay

nhq

0,31

Máy khoan đứng
Máy mài

Quạt gió
Máy khoan đứng
Máy tiện ren
Cần cẩu 10T
Máy tiện ren
Tổng

1

P

2,01
3,48
6,96
1,96
8,30
13,00
35,71

1
2
3
4
5
6
7

Tổng

ksd

Bảng 1.3: Bảng phụ tải tính tốn của các nhóm

SVTH : Đinh Trọng Thủy -D6H2

13

Đại học Điện Lực


GVHD: TS.PHẠM Mạnh Hải

Đồ án cung cấp điện
Nhóm Ptt (kW) Cosϕtb
1
35,59
0,66
2
33,33
0,66
3
44,88
0,64
4
42,18
0,65
5
52,14
0,66
Tổng

208,12
0,65

Ptt cosϕtb
23,49
22,00
28,72
27,42
34,41
136,04

kđt

0,95

Bảng 1.4: Bảng tổng hợp phụ tải tính tốn các nhóm
Phụ tải tính tốn động lực của phân xưởng:
Pttdlpx = kđt .

n
X

Ptti

(1.7)

i=1

Trong đó:
- Pttdlpx : Phụ tải động lực tính tốn tồn phân xưởng

LAT
EX

- kđt : Hệ số đồng thời cực đại của các phân xưởng, lấy kđt =0,95
- Ptti : Cơng suất tác dụng tính tốn nhóm thứ i
- n: số nhóm

+) Phụ tải tính tốn động lực tồn phân xưởng là :
Pttdlpx =208,12.0,95=197,71(kW)
+) Hệ số cơng suất trung bình của các nhóm phụ tải động lực là:
P

cosϕtb =

1.2.3

136, 04
Ptti . cosϕi
=
= 0, 65
P
Ptti
208, 12

Phụ tải tính tốn tổng hợp
Loại phụ tải Ptt (kW) cosϕ
Động lực
197,71 0,65
Chiếu sáng

12,96
1
Bảng 1.5: Phụ tải tính tốn phân xưởng

+)Cơng suất tác dụng tính tốn của tồn phân xưởng:
SVTH : Đinh Trọng Thủy -D6H2

14

Đại học Điện Lực


GVHD: TS.PHẠM Mạnh Hải

Đồ án cung cấp điện

Pttpx = Pcs + Pttdlpx = 12, 96 + 197, 71 = 210, 67 (kW)
+) Hệ số công suất của cả phân xưởng:
P

cos ϕpx =

197, 71.0, 65 + 12, 96.1
Ptti .cosϕi
=
= 0, 67
P
Ptti
210, 67

⇒ tan ϕpx = 1, 11
+) Công suất phản kháng tính tốn của tồn phân xưởng là:
Qttpx = Pttpx . tan ϕpx = 210, 67.1, 11 = 233, 84(kVar)
+)Công suất tính tốn tồn phân xưởng là:
210, 67
Pttpx
=
= 314, 43(kV A)
cosϕpx
0, 67

LAT
EX

Sttpx =

SVTH : Đinh Trọng Thủy -D6H2

15

Đại học Điện Lực


Chương 2
Xác định sơ đồ cấp điện
2.1

Xác định vị trí đặt trạm biến áp cho phân xưởng

Để lựa chọn được vị trí tối ưu cho TBA cần thỏa mãn các điều kiện sau:

LAT
EX

- 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 không ảnh hưởng đến giao thông và vận chuyển vật tư chính
của xí nghiệp.
- Vị trí trạm cịn cần phải thuận lợi cho việc làm mát tự nhiên (thông gió tốt), có
khả năng phịng cháy 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
Vì những lí do trên ta chọn đặt TBA ở phía sát tường bên trái, phía ngồi, cách góc
trên của phân xưởng 1 khoảng là 14 (m)

2.2
2.2.1

Chọn số lượng và công suất máy biến áp
Chọn số lượng máy biến áp

Việc lựa chọn đúng số lượng MBA dựa trên cơ sở độ tin cậy cung cấp điện. Các phụ
tải thuộc hộ tiêu thụ loại I, TBA cần đặt từ 2 MBA trở lên nối với các phân đoạn khác
nhau của thanh góp, giữa các phân đoạn có thiết bị đóng cắt khi cần thiết. Hộ tiêu
16


GVHD: TS.PHẠM Mạnh Hải

Đồ án cung cấp điện

thụ loại III chỉ cần đặt 1 MBA (yêu cầu trong kho cần có MBA dự trữ).
Ở đây số phụ tải loại I chiếm 70%,ta sẽ sử dụng 2 máy biến áp làm việc song song.

2.2.2

Chọn công suất máy biến áp

2.2.2.1

Tổng quan cách chọn

Chọn sao cho trong điều kiện làm việc bình thường trạm đảm bảo cung cấp đủ điện
năng cho phụ tải và có dự trữ một lượng cơng suất đề phịng khi sự cố, đảm bảo độ
an toàn cung cấp điện, tuổi thọ máy, tiêu chuẩn kinh tế kỹ thuật. Được tiến hành
dựa trên cơng suất tính tốn tồn phần của phân xưởng và một số tiêu chuẩn khác :
ít chủng loại máy, khả năng làm việc quá tải, đồ thị phụ tải ...
Sau đây là một số tiêu chuẩn chọn máy biến áp:
+) Khi làm việc ở điều kiện bình thường:
n.khc .SđmB ≥ Stt

LAT
EX

(2.1)

+) Kiểm tra khi xảy ra sự cố một máy biến áp( đối với trạm có nhiều hơn 1 MBA):
(n − 1).khc .kqt .SđmB ≥ Sttsc

(2.2)

Trong đó:
• n : Số máy biến áp của trạm.
• khc : Hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường, ta chọn loại máy chế tạo ở Việt
Nam nên không cần hiệu chỉnh nhiệt độ, lấy khc = 1.
• kqt : Hệ số quá tải sự cố, kqt = 1,4 nếu thoả mãn điều kiện MBA vận hành quá
tải không quá 5 ngày đêm, thời gian quá tải trong một ngày đêm không vượt
quá 6h và trước khi quá tải MBA vận hành với hệ số tải khơng q 0,93.
• Sttsc : Cơng suất tính tốn sự cố. Khi sự cố một máy biến áp có thể loại bỏ một
số phụ tải không quan trọng để giảm nhẹ dung lượng của các MBA(các phụ tải
loại III), nhờ vậy có thể giảm được vốn đầu tư và tổn thất của trạm trong trạng
thái làm việc bình thường.
SVTH : Đinh Trọng Thủy -D6H2

17

Đại học Điện Lực


GVHD: TS.PHẠM Mạnh Hải

Đồ án cung cấp điện

+) Đồng thời cũng cần hạn chế chủng loại MBA dùng trong nhà máy để tạo điều kiện
thuận lợi cho việc mua sắm, lắp đặt, vận hành, sửa chữa, thay thế.
2.2.2.2

Chọn máy biến áp cho phân xưởng

Ta có:

- Số lượng máy biến áp n=2
- Stt = 314, 43(kVA)
Stt 314, 43
=
= 157, 22(kV A)
n.khc
2.1
Ta sẽ chọn 2 máy biến áp do THIBIDI chế tạo, mỗi máy sẽ có cơng suất 180 kVA(Theo

⇒ SMBA ≥

bảng giá số 03/BG/TBĐ/2014 [3])
+) Kiểm tra lại máy biến áp trong điều kiện sự cố
Khi xảy ra sự cố 1 máy biến áp,ta sẽ cắt bớt các phụ tải loại III ra khỏi hệ thống,ta có:

LAT
EX

Sttsc
0, 7.Stt
0, 7.314, 43
=
=
= 157, 22(kV A)
kqt
1, 4
1, 4
Sttsc
(thỏa mãn)
⇒ SM BA ≥

kqt
Vậy ta sẽ sử dụng 2 máy biến áp làm việc song song,mỗi máy có cơng suất 180 kVA.

SM BA
(kVA)
2x 180

Điện áp
(kV)
22/0,4

4P0 4Pk Uk % I0 %
(kW) (kW)
0,315 2,185
4
2

Vốn đầu tư
MBA ( .1000đ)
155.494

Bảng 2.1: Bảng thông số máy biến áp

2.3

Xác định tâm các nhóm phụ tải của phân xưởng

- Tâm qui ước của các nhóm phụ tải của phân xưởng được xác định bởi một điểm M
có toạ độ được xác định : M(X,Y) theo hệ trục toạ độ xOy
Pn

X=

SVTH : Đinh Trọng Thủy -D6H2

1 Pi x i
;Y
n
P
Pi
1

18

Pn

1
= P
n
1

Pi y i

(2.3)

Pi
Đại học Điện Lực


GVHD: TS.PHẠM Mạnh Hải

Đồ án cung cấp điện
Trong đó:

X,Y : là toạ độ của tâm các nhóm phụ tải của phân xưởng.
xi , yi :là tọa độ phụ tải thứ i tính theo hệ trục toạ độ xOy đã chọn.
Pi : là cơng suất của phụ tải thứ i
Ta có tọa độ tâm của các nhóm phụ tải :

STT

Tên nhóm

X

Y

1

Nhóm 1

13180.60 33444.10

2

Nhóm 2

5971.99

25527.23

3

Nhóm 3

6505.51

10023.85

4

Nhóm 4

19541.18 20389.10

5

Nhóm 5

18459.04

8088.75

Tâm phụ tải của phân xưởng :
Y=18327,83

LAT
EX

X=13120,50

SVTH : Đinh Trọng Thủy -D6H2

19

Đại học Điện Lực


GVHD: TS.PHẠM Mạnh Hải

Đồ án cung cấp điện

2.4

Lựa chọn sơ đồ nối điện tối ưu

2.4.1

Nguyên tắc chung

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 thì điều
kiện này có thể bỏ qua vì chiều dài đường dây rất ngắn nên ∆U khơng 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 ngun tắc quan trọng nhất chính là đảm bảo điều kiên phát nóng.Sau đây
ta sẽ xét cụ thể về điều kiện phát nóng.

LAT
EX

Cáp và dây dẫn được chọn cần thỏa mãn
k1 .k2 .Icp ≥ Imax

Trong đó:

(2.4)

- k1 : là hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường đặt cáp.
- k2 : là số lượng cáp đi song song trong rãnh.
- Icp : là dòng điện làm việc lâu dài cho phép của dây cáp chọn được (A).
- Ilvmax : là dòng điện làm việc lớn nhất của phân xưởng, nhóm, hay các thiết bị
điện đơn lẻ.
+) Với cáp từ TBA đến các TPP ta đi lộ kép, cáp được đặt trong hào cáp, k1 =1.
+) Với cáp từ TPP đến các TĐL ta đi lộ kép, cáp đặt trong rãnh,k2 =1.

2.4.2

Chọn dạng sơ đồ nối điện cho phân xưởng

Mạng điện phân xưởng thường có các dạng chính sau:
+ Sơ đồ hình tia :
SVTH : Đinh Trọng Thủy -D6H2

20

Đại học Điện Lực

GVHD: TS.PHẠM Mạnh Hải

Đồ án cung cấp điện

Hình 2.1: Sơ đồ hình tia
Mạng cáp các thiết bị được dùng điện được cung cấp trực tiếp từ các tủ động lực
(TĐL) hoăc từ các tủ phân phối (TPP) bằng các đường cáp độc lập. Kiểu sơ đồ CCĐ
có độ tin cậy CCĐ cao, nhưng chi phí đầu tư lớn thường được dùng ở các hộ loại I và
loại II.

LAT
EX

+ Sơ đồ đường dây trục chính :

Hình 2.2: Sơ đồ phân nhánh dạng cáp
-Kiểu sơ đồ phân nhánh dạng cáp. Các TĐL được CCĐ từ TPP bằng các đường cáp
chính các đường cáp này cùng một lúc CCĐ cho nhiều tủ động lực, còn các thiết bị
cũng nhận điện từ các TĐL như bằng các đường cáp cùng một lúc cấp tới một vài
thiết bị. 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.
SVTH : Đinh Trọng Thủy -D6H2

21

Đại học Điện Lực

GVHD: TS.PHẠM Mạnh Hải

Đồ án cung cấp điện

Hình 2.3: Sơ đồ phân nhánh bằng đường dây
-Kiểu sơ đồ phân nhánh bằng đường dây (đường dây trục chính nằm trong nhà). Từ

LAT
EX

các TPP cấp điện đến các đường dây trục chính. Từ các đường trục chính được nối
bằng cáp riêng đến từng thiết bị hoặc nhóm thiết bị. Loại sơ đồ này thuận tiện cho
việc lắp đặt, tiết kiệm cáp nhưng không đảm bảo được độ tin cậy CCĐ, dễ gây sự cố
chỉ còn thấy ở một số phân xưởng loại cũ.

Hình 2.4: Sơ đồ phân nhánh bằng đường dây trên không
-Kiểu sơ đồ phân nhánh bằng đường dây trên không. Bao gồm các đường trục chính
và các đường nhánh. Từ các đường nhánh sẽ được trích đấu đến các phụ tải bằng
các đường cáp riêng. Kiểu sơ đồ này chỉ thích ứng khi phụ tải khá phân tán cơng
suất nhỏ (mạng chiếu sáng, mạng sinh hoạt) và thường bố trí ngồi trời. Kiểu sơ đồ
này có chi phí thấp đồng thời độ tin cậy CCĐ cũng thấp, dùng cho hộ phụ tải loại III
SVTH : Đinh Trọng Thủy -D6H2

22

Đại học Điện Lực


GVHD: TS.PHẠM Mạnh Hải

Đồ án cung cấp điện
ít quan trọng.
+ Sơ đồ thanh dẫn :

Hình 2.5: Sơ đồ thanh dẫn

LAT
EX

Từ TPP có các đường cáp dẫn điện đến các bộ thanh dẫn. Từ bộ thanh dẫn này sẽ nối
bằng đường cáp mềm đến từng thiết bị hoặc nhóm thiết bị. Ưu điểm của kiểu sơ đồ
này là việc lắp đặt và thi công nhanh, giảm tổn thất công suất và điện áp nhưng địi
hỏi chi phí khá cao. Thường dùng cho các hộ phụ tải khi công suất lớn và tập trung.
+Sơ đồ hỗn hợp :
Có nghĩa là phối hợp các kiểu sơ đồ trên tuỳ theo các yêu cầu riêng của từng phụ tải
hoặc của các nhóm phụ tải.
⇒ 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.

2.4.3

Lựa chọn dây dẫn đến trạm biến áp của xưởng

Chọn dây dẫn đến trạm biến áp của xưởng là dây kép cáp lõi đồng
Ta có dịng điện chạy trên đường dây:
Sttpx
314, 43
Ilv = √
= √
= 4, 13(A)

2. 3.Uđm
2. 3.22
Mật độ dòng kinh tế ứng với T max = 4500(h) là 3,1 (A/mm2 ) (Bảng 6.10 Trang 189
[1])
Vậy tiết diện dây cáp là :
SVTH : Đinh Trọng Thủy -D6H2

23

Đại học Điện Lực


GVHD: TS.PHẠM Mạnh Hải

Đồ án cung cấp điện

Ilv
4, 13
=
= 1, 33(mm2 )
Jkt
3, 1
Chọn cáp vặn xoắn lõi đồng cách điện XLPE , đai thép , vỏ PVC do hãng FURUKAWA

F =

chế tạo , mã hiệu XLPE.35 có r0 = 0, 524(Ω/km) , x0 = 0, 13(Ω/km) , Icp = 170(A)
(Cáp được đặt trong rãnh ) ( Tra bảng PL23-Trang 300 [2])
-Kiểm tra điều kiện phát nóng :
Ta có: k1 .k2 .Icp = 1.1.170 = 170(A) , Imax = Isc = 2.Ilvmax = 2.4, 13 = 8, 26(A)

⇒ k1 .k2 .Icp ≥ Imax ( thỏa mãn điều kiện)
Ilv < 170 (thỏa mãn)
-Tổn thất điện áp trên đường dây
(210, 67.0, 524 + 233, 84.0, 13).150.10−3
(P.r0 + Q.x0 ).L
=
= 0, 48(V )
4U =
2.Uđm
2.22
-Tổn thất điện năng:

4A =

P 2 + Q2
L
.r
.
.τ
0
2
Uđm
2

LAT
EX

Với τ = (0, 124 + Tmax .10−4 )2 .8760 = (0, 124 + 4500.10−4 )2 .8760 = 2886, 2 (h)
150.10−6
210, 672 + 233, 842

.0, 524.
.2886, 2 = 23, 22(kWh)
⇒ 4A =
222
2
-Chi phí tổn thất điện năng hàng năm
C = 4A.4c = 23, 22.1500 = 34830 (đồng)
-Vốn đầu tư đường dây(dây kép)
V = 1, 6.v0 .L
Với v0 = 124, 8.106 ( đồng/km)
( PLB- bảng 7.pl-Trang 466 [2])
⇒ V = 1, 6.124, 8.106 .150.10−3 = 29, 95.106 (đồng).
⇒ Z = p.V + C = (atc + avh ).V + C
1
1
Với atc =
= = 0, 125, avh = 0, 1
Ttc
8
⇒ Z = (0, 125 + 0, 1).29, 95.106 + 34830 = 6773, 6.103 (đồng)

SVTH : Đinh Trọng Thủy -D6H2

24

Đại học Điện Lực


GVHD: TS.PHẠM Mạnh Hải

Đồ án cung cấp điện

2.4.4

Lựa chọn dây dẫn và đi dây trong phân xưởng

2.4.4.1

Phương án 1

Đặt tủ phân phối tại tâm phụ tải của phân xưởng. Tủ động lực đặt tại tâm của các

LAT
EX

nhóm phụ tải.

SVTH : Đinh Trọng Thủy -D6H2

25

Đại học Điện Lực