đồ án cung cấp điện

Đồ án cung cấp điện
LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay, trong quá trình công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước,
yêu cầu đặt ra cho các cơ sở sản xuất là phải trang bò một hệ thống cơ
cấu sản xuất hiện đại, với mức độ tự động hóa cao. Song song với việc
trang bò những hệ thống máy móc hiện đại này thì việc cung cấp
điện cho nó cũng giữ vai trò cực kỳ quan trọng. Không những phải
đảm bảo yêu cầu về mặt kỹ thuật mà còn phải đảm bảo được cả yêu
cầu về mặt kinh tế.
Hiện nay trên thế giới đã xuất hiện rất nhiều phần mềm thiết kế
hệ thống cung cấp điện với sự trợ giúp của máy tính. Nhưng muốn
hiểu được việc thiết kế hệ thống cung cấp điện trên máy vi tính thì ta
phải nắm vững kiến thức chuyên môn, biết được trình tự tính toán
thiết kế hệ thống điện. Từ đó ta mới có thể ước lượng được kết quả và
nhận biết xem có những sai sót gì không.
Trên tinh thần đó với sự hướng dẫn tận tình của thầy Nguyễn
Việt Anh, em đã tiến hành làm đồ án thiết kế cung cấp điện cho một
phân xưởng sửa chữa cơ khí. Thông qua đồ án này, em đã hiểu rõ hơn
trình tự các bước cần thiết để cung cấp điện cho một phân xưởng, cách
lựa chọn và lắp đặt các thiết bò bảo vệ cho một nhà máy.
Do thời gian và kiến thức có hạn nên không tránh khỏi những
thiếu sót, em rất mong được sự chỉ bảo của quý thầy cô và các bạn.
Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn thầy Trương Việt Anh đã
hướng dẫn tận tình giúp em hoàn thành đồ án môn học này.
1
Đồ án cung cấp điện
CHƯƠNG I : TÍNH TOÁN PHỤ TẢI PHÂN XƯỞNG
§1 .1 Đặc Điểm Phân Xưởng :
Tính toán phụ tải điện là bước đầu tiên trong quá trình thiết kế một hệ thống
cung cấp điện, nó có vai trò rất quan trọng bởi vì nếu ta xác đònh phụ tải tính toán
dư thừa dẫn đến lãng phí, ứ đọng vốn đầu tư Nếu xác đònh thiếu sẽ dẫn đến mạng

điện thường xuyên bò quá tải do đó vận hành không đảm bảo chỉ tiêu kinh tế kỹ
thuật. Hơn nữa xác đònh phụ tải là cơ sở để lựa chọn công suất nguồn, tiết diện dây
dẫn và lựa chọn CB. Do thấy được tầm quan trọng của việc xác đònh phụ tải tính
toán nên trước khi đi vào tính toán phụ tải điện cho một phân xưởng ta phải thu thập
đầy đủ các dữ liệu của phân xưởng.
Đây là phân xưởng sửa chữa cơ khí, được xây dựng trong một khu vực rộng rãi,
thoáng mát. Nhà xưởng có kết cấu mái che bằng tôn tráng kẽm, dạng hai mái, phía
trên có đặt các quả cầu thông gió, tường đôi, nền đúc bê tông.

Diện tích toàn phân xưởng : 972 m
2

Chiều dài : 54 m

Chiều rộng : 18 m

Chiều cao : 7 m

Nhiệt độ môi trường : 30
o
C

Số ca làm việc : 2 Ca

Sản phẩm của phân xưởng : Tiện các loại trục và cánh quạt gió
§1 .2 Thông Số Và Sơ Đồ Mặt Bằng Phân Xưởng :
* Bảng phụ tải phân xưởng : Tổng số 37 máy, trong đó 01 máy có công suất
lớn nhất P
max
= 20 Kw và 02 máy có công suất nhỏ nhất P

min
= 3 Kw.
STT
Ký Hiệu Trên
Mặt Bằng
Số
Lượng
P
đm
(kw)
Cosϕ K
sd
Ghi Chú
1 1 2 3 0,8 0.7
2 2 2 20 0.9 0.7
3 3 5 9 0,8 0.6
4 4 2 3 0.9 0.6
5 5 4 16 0.9 0.5
6 6 3 7 0.9 0.6
7 7 3 11 0.85 0.5
8 8 3 9 0.9 0.5
9 9 4 18 0.9 0.6
10 10 3 11 0.9 0.6
11 11 3 5 0.8 0.6
12 12 3 18 0.9 0,5
Tổng
37 416
2
Đồ án cung cấp điện
Sơ đồ mặt bằng phân xưởng.

3
18000
Đồ án cung cấp điện
§1 .3 Phân Nhóm Phụ Tải
Căn cứ vào sơ đồ bố trí máy, số lượng máy và chức năng các loại máy ta phân
làm hai nhóm máy để đảm bảo phân bố đều công suất trên các nhóm.
Các máy có cùng chức năng được đặt trong cùng một nhóm, các máy đặt gần
nhau được phân thành một nhóm.
Từ cửa chính nhìn vào, bên phải là nhóm 01 và bên trái là nhóm 02.
Nhóm 1 (Bên phải)
P
dm
ϕ
Cos
sd
K
Số lượng Tổng CS (KW)
3 0,8 0,7 1 máy 3
9 0,8 0,6 5 máy 45
3 0,9 0,6 2 máy 6
16 0,9 0,5 1 máy 16
7 0,9 0,6 3 máy 21
11 0,85 0,5 3 máy 33
18 0,9 0,5 3 máy 54
Tổng 18 máy 178
Nhóm 2 (Bên trái)
P
dm
ϕ
Cos

sd
K
Số lượng Tổng CS (KW)
3 0,8 0,7 1 máy 3
20 0,9 0,7 2 máy 40
16 0,9 0,5 3 máy 48
9 0,9 0,5 3 máy 27
18 0,9 0,6 3 máy 54
11 0,9 0,6 3 máy 33
5 0,8 0,6 3 máy 15
Tổng 18 máy 220
4
Đồ án cung cấp điện
§1 .4 Xác Đònh Phụ Tải Tính Toán Của Từng Nhóm
Khi thiết kế cung cấp điện cho một công trình thì nhiệm vụ đầu tiên phải xác
đònh được nhu cầu điện của công trình đó. Muốn biết được nhu cầu điện của một
công trình ta phải xác đònh được phụ tải tính toán của công trình đó. Trong phụ tải
tính toán ta phải dự báo cả khả năng phát triển của công trình trong tương lai 5 đến
10 năm phụ tải tính toán được xem như là một số liệu ban đầu rất quan trọng để tính
cung cấp điện.
Nếu xác đònh phụ tải tính toán nhiều hơn so với nhu cầu thực tế thì sẽ gây nên
lãng phí, và ngược lại làm cho mạng thường xuyên quá tải, không đảm bảo chỉ tiêu
kinh tế kỹ thuật. Để xác đònh phụ tải tính toán ta có nhiều cách, ở đây ta chọn
phương pháp tính theo số thiết bò dùng điện có hiệu quả.
Số thiết bò dùng điện có hiệu quả là số thiết bò giả thiết có cùng công suất và
chế độ làm việc chúng đòi hỏi phụ tải bằng phụ tải tính toán của nhóm phụ tải thực
tế (gồm các các thiết bò có chế độ làm việc và công suất khác nhau).
§1 .4.1 Hệ số công suất trung bình cho từng nhóm: (ở đây ta chỉ tính cho nhóm 1
còn nhóm 2 cho ở bảng).
∑

∑
φ
φ
1
1=
1
1
1=
11
1
×
=cos
n
i
dmi
n
i
dmii
tb
P
PCos
Với
1
1 1
1
(3 45) 0.8 (6 16 21 54) 0.9 (33 0.85) 153.75
n
i dmi
i
Cos P Kw

ϕ
=
× = + × + + + + × + × =
n

1
1
1
3 45 6 16 21 33 54 178
n
dmi
i
P Kw
=
= + + + + + + =
n
=>
1
153.75
0.864
178
tb
Cos
ϕ
= =
§1 .4.2 Hệ số sử dụng trung bình cho từng nhóm:
∑
∑
1
1

1
1
11
1
n
i
dmi
n
i
dmisdi
sdtb
P
PK
K
=
=
×
=
Với :
1
1 1
1
3 0,7 (45 6 21) 0,6 (16 33 54) 0,5 96.8
n
sdi dmi
i
K P Kw
=
× = × + + + × + + + × =
n

⇒
1
96.8
0.544
178
sdtb
K = =
5
Đồ án cung cấp điện
§1 .4.3 Phụ tải tính toán:
Để xác đònh phụ tải tính toán theo phương pháp số thiết bò dùng điện có hiệu
quả ta tính trình tự theo các bước sau:
• Số thiết bò trong nhóm: n
1
= 18 thiết bò
• Thiết bò có công suất lớn nhất : P
max1
= 18 kw
=> 0,5P
max1
= 9 kw
• Số thiết bò có công suất
≥
0.5P
max1
: n
11
= 4 thiết bò
• Tổng công suất của tất cả các thiết bò trong nhóm 1 : P
đmi1

= 178 kw
• Tổng công suất của n
j1
thiết bò có công suất lớn nhất : P
đmj1
= 18 kw
• Lập tỷ số giữa n
11
và n
1
ta tìm được n
*1
11
*1
1
4
0,222
18
n
n
n
= = =

• Lập tỷ số giữa ∑P
đmi1
và ∑P
đmj1
tìm được P
*1
=

1
1
178
9.889
18
dmj
dmi
P
P
= =
n
n
 Từ P
*1
và n
*1
tra bảng 3.1 trang 36 sách “Bảng tra cứu số liệu và thiết
bò” ta tìm được :
n
hq*1
= 0.75
n
hq1
= n
hq*1

×
n
1
= 0,75

×
13 = 9,75
 Vậy số thiết bò làm việc có hiệu quả n
hq1
= 10 thiết bò
 Từ n
hq1
và k
sd1
tra đồ thò 3.5 trang 32 tìm được k
max1
= 1,35
• Công suất phụ tải tính toán của nhóm 1 : P
tt1
= K
max1
×
K
sdtb1

×
P
đmi1

P
tt1
= 1,35
×
0,521
×

155 = 109,019 KW
• Côngsuất biểu kiến nhóm 1 :
KVA
Cos
P
S
tb
tt
tt
493,122
890,0
019,109
1
1
1
===
ϕ
• Công suất phản kháng nhóm 1 :
KVARPSQ
tttttt
85,55)019,109()493,122(
222
1
2
11
=−=−=
6
Đồ án cung cấp điện
 Bảng số liệu tính toán phụ tải của các nhóm máy:
Số liệu Ký hiệu Đơn vò

Nhóm
Nhóm 1 Nhóm 2
Hệ số công suất trung bình Cos
φ
tb
0,890 0,901
Hệ số sử dụng trung bình k
sdtb
0,521 0,505
Số thiết bò trong nhóm n
j
Th.bò 13 12
Thiết bò có công suất lớn nhất P
max
Kw 20 20
Thiết bò có công suất ≥ 0,5P
max
N
1j
Th.bò 8 9
Tổng công suất của các thiết bò trong
nhóm
P
đmij
Kw 155 177
Tổng công suất của n
1j
thiết bò có công
suất max
P

đm
Kw 134 150
n
*j
0,615 0,562
P
*j
0,864 0,847
n
hq*j
0,75 0,75
n
hqj
9,75 11,04
K
maxj
1,35 1,34
Công suất phụ tải tính toán
P
tt
KW 109,019 119,776
S
tt
KVA 122,5 133
Q
tt
KVAR 55,85 57,8
§1 .4.4 Phụ tải tính toán động lực toàn phân xưởng:
Vì số nhóm máy là 2 nên ta chọn hệ số đồng thời K
đt

= 0,85
•
KWPKP
ttdtttdl
475,194)776,119019,109(85,0
=+×=×=
•
KVA
Cos
P
S
tbpx
ttdl
ttdl
217
896,0
475,194
===
φ
896,0
332
5,297
φ
∑
∑
1
1
==
×
=

=
=
n
i
dmi
dmi
n
i
i
tbpx
P
PCos
Cos
φ
Với :
5,2975,159138
2
2
1
2
1
1
11
1
∑
=+=×+×=×
∑∑
==
=
dmi

n
i
i
n
i
dmii
n
i
dmijij
PCosPCosPCos
ϕϕφ
KwPPP
n
i
dmi
n
i
dmidnij
332177155
2
1
2
1
1
1
=+=+=
∑∑∑
==
•
( ) ( )

KVarPSQ
ttdlttdlttdl
3,96475,194217
22
22
=−=−=
•
A
U
S
I
dm
ttdl
ttdl
2,313
4003
10217
3
3
=
×
×
=
×
=
7
Đồ án cung cấp điện
§1 .5 Xác Đònh Phụ Tải Chiếu Sáng Của Phân Xưởng Theo Suất Chiếu Sáng
Trên Một Đơn Vò Diện Tích
P

ttcs
= p
o
. S
Với p
o
= 14w/m
2
S = 972 m
2
(Diện tích của phân xưởng)
⇒ P
ttcs
= 14 . 972 = 13608 W = 13,608 Kw
S
ttcs
=
KVA
Cos
P
cs
ttcs
68,22
6,0
608,13
==
ϕ

Với cosϕ
cs

= 0,6 (đèn phóng điện)
⇒ Q
ttcs
=
KVARPS
ttcsttcs
14,18
22
=−
§1 .6 Xác Đònh Phụ Tải Tính Toán Của Toàn Phân Xưởng:
Phụ tải tính toán của toàn phân xưởng là tổng công suất mạch chiếu sáng và
công suất mạch động lực:
P
ttpx
= P
ttđl
+ P
ttcs
= 194,475 +13,608 = 208,083 Kw
Q
ttpx
= Q
ttđl
+ Q
ttcs
= 96,3 + 18,14 = 114,4 Kvar
S
ttpx
= S
ttđl

+ S
ttcs
= 217 + 22,68 = 239,68 KVA
A
U
S
I
dm
ttpx
ttpx
346
4003
1068,239
3
3
=
×
×
=
×
=
§1 .7 Xác Đònh Tâm Phụ Tải Của Từng Nhóm Và Của Toàn Phân Xưởng
Mục đích xác đònh tâm phụ tải của phân xưởng và nhóm thiết bò là để xác đònh
vò trí đặt tủ phân phối và tủ động lực. Khi đặt tủ phân phối và tủ động lực ở các vò
trí này sẽ đảm bảo tổn thất điện năng và tổn thất công suất là bé nhất. Để xác đònh
tâm phụ tải của phân xưởng ta tính toán theo trình tự như sau:
 Chọn một hệ trục tọa độ trên sơ đồ mặt bằng phân xưởng.
 Tìm tọa độ tất cả các thiết bò để cho việc tính toán được đơn giản ta đo
được tọa độ của các thiết bò trên bản vẽ sau đó tính tọa độ tâm phụ tải theo những
tọa độ này tiếp đó nhân với tỉ lệ xích của bản vẽ ta được tọa độ tâm phụ tải của

phân xưởng trên thực tế.
 Gọi x
i
,y
i
là tọa độ tâm phụ tải tính toán trên bản vẽ được xác đònh theo
công thức:
∑
∑
=
=
×
=
n
i
dmi
n
i
idmi
i
P
XP
X
1
1
∑
∑
=
=
×

=
n
i
dmi
n
i
idmi
i
P
YP
Y
1
1
8
Đồ án cung cấp điện
*Đối với nhóm 1:

9,745818)5,9576()55,85(7)8,1097,96(
12)386,26()148,34(1)335,18()5,9203(
1
=×++×+×++
×++×+×++××=×
∑
=
i
n
i
dmi
XP
KwP

n
i
dmi
155=36+5+14+24+14+2+60=
1
1=
1
∑
)(122,48
155
9,7458
1
mmX ==
7,72071825,8055,7)723,37(
)1226,19(148,54)212,80()6,564,396,21(20
1
=××+×+××+
××+×+××+++×=×
∑
=
i
n
i
dmi
YP
)(501,46
155
7,7207
1
mmY ==

Tâm phụ tải thực tế của nhóm máy 1:
X
1
= 48,12 x 200 = 9624 (mm) = 9,624 (m)
Y
1
= 46,50 x 200 = 9300 (mm) = 9,3 (m)
* Đối với nhóm 2 :
7,39540164,221149,192
16)2023,185(5)7,1966,210(18)2996,176(52)1434,152(
55,162)128,203(1)2165,235()246202(
1
=×+×+
×++×++×++××++
×+×+×++××=×
∑
=
i
n
i
dmi
XP
KwP
n
i
dmi
177161432103610512240
∑
1
1

1
=+++++++++=
=
)(4,223
177
7,39540
2
mmX ==
7427165,7)1455,80()2165,7()5255,49()21855,80(
)252,37(55,7)127,30()1255,80(20)2925.51(
1
=×+×+××+××+××+
××+×+×+××+×+=×
∑
=
i
n
i
dmi
YP
)(96,41
177
7427
2
mmY ==
Tâm phụ tải thực tế của nhóm máy 2:
X
2
= 223,4 x 200 = 44680(mm) = 44,68(m)
9

Đồ án cung cấp điện
Y
2
= 41,96 x 200 = 8392(m) = 8,392(m)
• Tâm phụ tải toàn phân xưởng:
)(56,141
332
7,395409,7458
1
1
1
1
1
1
2
1
1
1
mm
PP
PP
P
P
X
n
i
n
i
dmidmi
n

i
n
i
XdmiXdmi
n
i
dmi
n
i
Xdmi
px
iii
=
+
=
+
+
==
∑ ∑
∑ ∑
∑
∑
= =
= =
××
=
=
×
)(084,44
332

74277,7207
1
1
1
1
1
1
2
1
1
1
mm
PP
PP
P
P
Y
n
i
n
i
dmidmi
n
i
n
i
YdmiYdmi
n
i
dmi

n
i
Ydmi
px
iii
=
+
=
+
+
==
∑ ∑
∑ ∑
∑
∑
= =
= =
××
=
=
×
Tọa độ tâm phụ tải thực tế của phân xưởng:
X
px
= 141,56 x 200 = 28312 (mm) = 28,312 (m)
Y
px
= 44,08 x 200 = 8816(mm) = 8,816 (m)
* Xác đònh vòng tròn phụ tải:
Xác đònh vòng tròn phụ tải nhằm mục đích minh họa công suất tính toán của

phân xưởng, đồng thời cũng chỉ rõ thành phần công suất tác dụng và công suất
chiếu sáng. Vòng tròn phụ tải có tâm là tâm của phụ tải và có bán kính được xác
đònh theo biểu thức sau đây: (chọn m = 0,04 Kw/mm
2
)
)(14,8200
04,0.14,3
208,083
200
.
m
m
P
R
ttpx
=×=×=
π
* Xác đònh góc chiếu sáng:
Gọi α
cs
là góc chiếu sáng trên vòng tròn phụ tải
000
54,23360
083,208
13,608
360 =×=×=
ttpx
ttcs
cs
P

P
α
00000
46,33654,23360360
=−=−=
o
csdl
αα
10
Đồ án cung cấp điện
§1 .8 Xác Đònh Vò Trí Đặt Tủ Động Lực Và Tủ Phân Phối
Sau khi đã xác đònh được tâm phụ tải của các nhóm máy và của toàn phân
xưởng, ta bắt đầu chọn vò trí đặt tủ động lực và tủ phân phối.
Trong trường hợp lý tưởng ta đặt tủ ngay tại tâm phụ tải. Khi tủ động lực đặt tại
đó thì tổn thất điện năng và tổn thất công suất là bé nhất, ít tốn kim loại màu.
Nhưng thực tế trong phân xưởng này thì ta không thể đặt tại tâm phụ tải được,
vì khi đặt tủ tại đây sẽ gây khó khăn cho việc vận chuyển nguyên liệu giữa các
máy, không quan sát được toàn bộ các máy trong nhóm hoặc trong toàn phân
xưởng. Vì vậy vò trí đặt tủ ta chọn như sau:
• Nhóm máy 1 có tâm phụ tải tại điểm O
1
(9,624m ; 9,3m). Từ đây
ta nhìn thấy khoảng cách giữa máy số 2 và máy số 8 rộng khoảng
7m.Vì thế ta dời vò trí đặt tủ đến điểm A(9,624m ; 18m) và ngay tại vò
trí này không đặt nguyên liệu nên khu vực này rất trống trải, thuận lợi
cho việc lắp đặt sửa chữa và tắt mở các CB Đứng tại đây ta có thể
quan sát được tất cả các máy trong nhóm, và đặc biệt là gần tâm phụ
tải hơn so với các vò trí khác.
• Nhóm máy 2 có tâm phụ tải tại điểm O
2

(44,68m ; 8,392m) , từ đây
ta quan sát và nhận thấy tủ động lực nên dời đến điểm B(54m ; 13m).
Tại đây ta dễ dàng quan sát các máy, thông gió tốt, thuận lợi cho việc
tắt mở CB, gần cửa ra vào nên dễ dàng thoát hiểm khi sự cố sảy ra.
• Phân xưởng có tâm phụ tải tại O
3
(21,5m ; 8,816m) cũng giống như
các nhóm máy vừa rồi, nếu ta đặt tủ tại tâm thì cũng có nhiều bất lợi.
Vì vậy có thể dời tủ đến bên cạnh cửa chính hoặc cạnh cửa KCS.
Nhưng ta nhận thấy tủ phân phối đặt gần cửa chính thuận lợi hơn vì
nó có một khoảng diện tích rất rộng. Do đó ta dời tủ đến vò trí
C(21,5m ; 18m) thông gió tốt dễ dàng quan sát các toàn bộ các nhóm
máy trong phân xưởng và đặc biệt là rất thuận cho việc tắt CB tổng
khi phân xưởng có sự cố.
Vậy: Vò trí đặt tủ động lực 1 là A(9,624m ; 18m)
Vò trí đặt tủ động lực 2 là B(54m ; 13m)
11
Đồ án cung cấp điện
Vò trí đặt tủ phân phối là C(21,5m ; 18m)
12
Đồ án cung cấp điện
CHƯƠNG II: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN ĐI DÂY
§2 .1 Vạch Phương Án Đi Dây Trong Phân Xưởng
§2 .1.1 Yêu cầu:
Sau khi xác đònh được nhu cầu điện của phân xưởng ta chọn phương án đi dây
cho phân xưởng. Một phương án được xem là hợp lý nếu nó thỏa các điều kiện
sau:
 Đảm bảo chất lượng điện năng.
 Đảm bảo độ tin cậy, liên tục cung cấp điện cho phân xưởng.
 Thuận tiện trong vận hành, lắp ráp và sửa chữa.

 Các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật hợp lý.
§2 .1.2 Phân tích các phương án đi dây:
Theo yêu cầu phụ tải, ta chọn 2 phương án đi trong phân xưởng là đi theo sơ đồ
hình tia và sơ đồ phân nhánh.
a. Đối với sơ đồ hình tia có các ưu nhược điểm sau:
• Ưu điểm:
Độ tin cậy cung cấp điện cao, khi có sự cố ở nhánh nào thì chỉ nhánh đó mất
điện các nhánh khác làm việc bình thường.
Đơn giản trong vận hành và bảo vệ, sơ đồ nối dây đơn giản.
• Nhược điểm:
Không có khả năng phân bố đều công suất cho các nhánh, vì thế việc lựa chọn
thiết bò và dây dẫn cho các nhánh cũng khác nhau.
Làm tăng các thiết bò dự phòng, vốn đầu tư cao (tốn kim loại màu).
Trong phân xưởng ta có một nhóm 13 máy và một nhóm 16 máy, nếu ta sử
dụng sơ đồ hình tia, thì thì sơ đồ nối dây ở thanh góp nguồn cực kì phức tạp.
Vì vậy để đảm bảo điều kiện kinh tế kỹ thuật ta chỉ dùng sơ đồ hình tia cho
các máy có công suất lớn.
b. Đối với sơ đồ phân nhánh ta có các ưu nhược điểm sau:
• Ưu điểm:
Với một tuyến dây nhưng ta có thể cung cấp điện cho nhiều thiết bò, vì vậy vốn
đầu tư sẽ giảm đáng kể.
Trong trường hợp có nhiều phụ tải như phân xưởng này thì sơ đồ nối dây ở
thanh góp nguồn vẫn đơn giản.
Ta có thể bố trí để phân bố đều công suất trên các nhánh, làm cho việc lựa
chọn thiết bò và dây dẫn tương đối đơn giản (cùng một chủng loại).
Giảm số lượng các thiết bò dự phòng.
13
Đồ án cung cấp điện
• Nhược điểm:
Độ tin cậy cung cấp điện không cao, khi có sự cố ở một thiết bò nào thì các

thiết bò khác cũng không hoạt động được. Phức tạp trong vận hành và bảo vệ(sơ
đồ nối dây phức tạp).
Vì vậy ta chỉ sử dụng sơ đồ phân nhánh cho các thiết bò có công suất nhỏ, được
bố trí gần nhau và yêu cầu cung cấp điện không cao, đặc biệt là các phụ tải công
suất nhỏ và có cùng chức năng.
c. Vạnh phương án đi dây:
Trong phân xưởng ta có một tủ phân phối và hai tủ động lực nên ta chọn
phương án đi dây hình tia từ tủ phân phối đến các tủ động lực.
Các thiết bò trong phân xưởng có công suất vừa, nhiều thiết bò có cùng chức
năng và các thiết bò được bố trí gần nhau nên ta chọn phương án đi dây từ tủ động
lực đến các thiết bò theo sơ đồ phân nhánh.
§2 .2 Xác Đònh Phương n Lắp Đặt Dây
Do đặc điểm phụ tải của phân xưởng có cả thiết bò chiếu sáng lẫn động lực,
hai loại thiết bò này không thể đi cùng một dây vì khi các động cơ mở máy hoặc
gặp sự cố sẽ làm ảnh hưởng đến các thiết bò chiếu sáng.
Vì vậy tủ phân phối chính sau khi nhận điện từ trạm biến áp, được chia làm ba
nhánh. Hai nhánh đi tới hai tủ động lực, nhánh còn lại cung cấp điện cho các thiết
bò chiếu sáng.
Từ tủ phân phối đến các tủ động lực ta chọn phương án đi dây trong trong
máng cáp bằng tôn cứng dập lỗ, có nắp đậy. Kích thước của máng cáp như sau:
 Chiều cao 50 mm
 Chiều rộng 100 mm
 Chiều dài 3000 mm
Từ trạm biến áp đến phân xưởng và từ tủ động lực đến các thiết bò ta chọn
phương án đi dây trong ống PVC chôn sâu cách mặt đất 300 mm
14
Đồ án cung cấp điện
CHƯƠNG III : LỰA CHỌN THIẾT BỊ VÀ DÂY DẪN
Trong Chương II ta đã vạch ra được sơ đồ đi dây cho mạng động lực phân
xưởng nhưng chưa chọn được các thông số của cáp và CB. Ở chương này ta tiến

hành xác đònh các thông số để trên cơ sở đó ta chọn tiết diện dây, loại CB và các
đặc tính của chúng, sao cho các thiết bò này phải có sẵn trên thò trường, đảm bảo
tính kinh tế và kỹ thuật.
Trước khi vào tính toán và lựa chọn ta nêu ra các thiết bò sử dụng để cung cấp
điện cho phân xưởng cùng với khái niệm và các đặc tính của chúng.
§3 .1 Khái Niệm Chung
1. Máy cắt (CB : Circuit Breaker)
Máy cắt là loại thiết bò được sử dụng trong mạng điện, dùng để đóng cắt dòng
phụ tải và dòng ngắn mạch. Đây là loại thiết bò đóng cắt làm việc tin cậy, tuổi thọ
khá cao.
Vò trí lắp đặt của CB ở đầu các đường dây trục chính, tại các tủ phân phối, tủ
động lực để bảo vệ cho dây dẫn, động cơ, các thiết bò chiếu sáng.
a. Đặc tính làm việc của CB:
Dòng điện I nằm trong khoảng 0≤ I < I
r

thì CB cho phép làm việc lâu dài.
Dòng điện nằm trong khoảng I
r
≤ I < I
n

đây là khoảng bảo vệ quá tải, trong
đoạn này dòng quá tải càng lớn thì thời gian tác động của CB càng nhanh.
Dòng điện nằm trong khoảng I
n
≤ I <
I
max
,đây là đoạn bảo vệ ngắn mạnh, CB sẽ

tác động ngay lập tức(thời gian trì hoãn
không đáng kể khoảng 0.01s).
b. Điều kiện để chọn CB:
Điện áp đònh mức (U
đm
)
U
đmCB
≥ U
đm mạng

Dòng điện đònh mức (I
đm
) I
đmCB
≥ I
lvmax
(I
rCB
≥ I
lvmax
)
( I
r
Dòng điều chỉnh được )
Tần số đònh mức (f
đm
)
f
đmCB

= f
đm mạng

Dòng cắt ngắn mạch đònh mức ( I
cđmCB
)
I
cđmCB
≥ I
(3)
N

Đặc tuyến bảo vệ
B,C,D,K,ma…
Số pha : 1 pha hoặc 3 pha
Số cực : 1,2,3,4 cực
Dòng ổn đònh động (i
maxCB
) i
maxCB
≥ i
xk

Cơ cấu bảo vệ : Có điều chỉnh, không điều chỉnh, thermal magnetic….
15
t(s)

0 I
r
I

n

I
max
I
Đặc tuyến làm việc của CB
Đồ án cung cấp điện
Chức năng bảo vệ : Quá dòng, quá áp, ngắn mạch…
16
Đồ án cung cấp điện
2 . Dây dẫn:
Ta tiến hành tính toán chọn dây dẫn theo điều kiện phát nóng
Dòng điện cho phép của dây dẫn: I
cp
≥
k
I
lv max

Với : k : Hệ số điều chỉnh theo cách lắp đặt thực tế.
I
cp
:Dòng phát nóng cực đại cho phép của dây dẫn
I
lvmax
:Dòng làm việc cực đại của thiết bò
* Các bước chọn dây dẫn:

Tính I
lvmax


Chọn theo điều kiện phát nóng, ta được tiết diện F
1


Kiểm tra theo điều kiện sụt áp cho phép, ta được tiết diện F
2


Kiểm tra theo điều kiện ổ đònh nhiệt, ta được tiết diện F
3


Chọn F = max(F
i
)

Chọn tiết diện chuẩn (dây và cáp điện do CADIVI sản xuất)
§3 .2 Tính Toán Lựa Chọn Dây Dẫn
1 . Từ trạm biến áp đến tủ phân phối:
a. Chọn trạm biến áp:
Công suất tính toán của phân xưởng S
ttpx
= 376,927 KVA nên ta chọn đặt một
trạm biến áp có 2 máy biến áp dung lượng 360 KVA biến đổi điện áp từ 10KV
sang 0,4 KV(máy biến áp do Việt Nam sản xuất) để cung cấp đủ công suất cho
phụ tải ta phải nâng Cos
ϕ
= 0.896 lên Cos
ϕ

= 0,92 do đó lắp thêm tụ bù có công
suất 20KVAR để đạt dung lượng là 380 KVA cung cấp cho phụ tải.
Bảng thông số máy biến áp cung cấp cho phụ tải đã lắp thêm tụ bù:
Loại BA
Dung
lượng
KVA
Điện áp đm Tổn thất
Hiệu
suất đm
(%)
U
n
%
của
U
dm
I
o
%
của
I
dm
Cao áp Hạ áp
Không
tải khi
U
dm
Ngắn
mạch

khi U
dm
2x180/10//0,4 380 KVA 10 KV 0,4 KV 2400 W 8200W 97,14 5,5 7,0
b . Chọn CB:
Để đảm bảo điều kiện cung cấp điện và dự tính
đến sự phát triển của phân xưởng trong tương lai,
ta tiến hành chọn CB tổng và dây dẫn từ phía thứ
cấp máy biến áp đến tủ phân phối của phân xưởng
theo công suất đònh mức của máy biến áp(tính dư
để sau này dễ dàng khi mắc thêm thiết bò). CB và
dây dẫn của nhóm máy ta chọn theo công suất tính
toán của nhóm máy đó.
17

S
N
= 250 MVA
S
dm
= 380KVA

CB
tổng
N
CB
1
CB
2
Nhóm 1 Nhóm 2
Đồ án cung cấp điện

Dòng làm việc cực đại qua CB :
A
U
S
I
dm
ttpx
lv
346
4003
10 239,68
3
3
max
=
×
×
=
×
=
Với : S
ttpx
= 239,68 KVA Công suất tính toán của toàn phân xưởng.
U
đm
= 400 V Điện áp đònh mức của phân xưởng
I
lvmax
: Dòng điện do trạm biến áp cung cấp

Dòng ngắn mạch tại N :
Σ
×
=
N
dm
N
Z
U
I
3
)3(
Với : Z
N
∑
Tổng trở của hệ thống, máy biến áp và CB
22
ΣΣΣ
+=
NNN
XRZ
R
N
∑
= R
ht
+ R
CB
+ R
T

R
ht
= 0 Điện trở hệ thống
R
CB
= 0 Điện trở CB
R
T
Điện trở máy biến áp
)(5,61
) 239,68(3
1010600
3
2
3
2
Ω=
×
×
=
×
∆
= m
I
P
R
N
N
T

⇒ R
N
∑
= 0 + 0 + 61,5 = 61,5 mΩ
X
N
∑
=
t
X
CB
+X
h
+ X
T

Với: X
CB
= 0,1 mΩ
Ω=
×
== m
S
U
X
N
dm
ht
421,0
10380

400
3
2
3
2
Ω=
×
×
=
×
×
= m
SS
UU
X
dmN
dmN
T
1,6
380380
4005,5
%
2
)3(
2
⇒ X
N
∑
= 0,1 + 0,42+ 6,1 = 6,62 mΩ
⇒

Ω=+=+=
ΣΣΣ
mXRZ
NNN
6262,65,61
2222
⇒
KAI
N
31
623
420
)3(
=
×
=
Vậy ta chọn CB loại S630 3 cực có dòng đònh mức 630A ,khả năng cắt tối đa
là 74KA và có giai hiệu chỉnh.
⇒ Dòng hiệu chỉnh thực tế của CB I’
n
= 0,6 . I
n
= 0,9 . 630 = 378A
(Có bảng thông số CB đi kèm)
18
Đồ án cung cấp điện
c . Chọn dây dẫn từ trạm biến áp tới tủ phân phối:
Đây là nguồn cung cấp điện chính cho phân xưởng, dòng khá lớn nên ta chọn
loại cáp điện lực CV ruột dẫn bằng Đồng nhiều sợi xoắn, cách điện bằng nhựa
PVC. Cáp được đặt trong ống PVC chôn sâu cách mặt đất 30 cm. Đất khô, nhiệt độ

25
o
C. Khi tính toán ta tính cả ảnh hưởng của điều kiện lắp đặt.
Hệ số ảnh hưởng k = k
4
. k
5
. k
6
. k
7

k
4
= 1 (Đi trong ống PVC)
k
5
= 1 (Một mạch)
k
6
= 1 (Đất khô)
k
7
= 0,95 (Nhiệt độ đất 25
o
C)
⇒ k = 1 x 1 x 1 x 0,95 = 0,95
Dòng làm việc của dây dẫn : I
Z
= I

T
= 346A
Hiệu chỉnh dòng I
z
theo điều kiện lắp đặt thực tế : I’
Z
=
k
I
Z
=
A364
95,0
346
=
Chọn cáp CV185 mỗi dây cho một pha dẫn được dòng cực đại là 405 A. Dây
trung hòa được chọn theo kinh nghiệm, giảm hai cấp so với dây pha, chọn dây
CV120 dẫn dòng cực đại là 324 A. (Có bảng thông số cáp đi kèm)
2 . Từ tủ phân phối tới tủ động lực:
Sau khi đã chọn được CB tổng và cáp kéo từ trạm biến áp về phân xưởng (chọn
theo công suất đònh mức của trạm biến áp), bây giờ ta tiến hành chọn cáp và CB từ
tủ phân phối đến các tủ động lực (chọn theo công suất tính toán của phân xưởng).
a. Chọn cáp:
Từ tủ phân phối đến tủ động lực ta chọn phương án đi dây trên máng cáp, từ
tủ phân phối rẽ làm ba nhánh. Hai nhánh đi qua hai tủ động lực, nhánh còn lại cung
cấp điện cho mạng chiếu sáng (Ở đây ta chỉ chọn cáp cho mạng động lực).

Vì các nhánh có phương án lắp đặt dây giống nhau (đi trên máng cáp) nên
hệ số K thể hiện sự ảnh hưởng của cách lắp đặt cũng giống nhau.
K = K

1
.K
2
.K3
K
1
= 1 (Cáp đi trên máng)
K
2
= 1 (Một mạch nằm dọc theo máng)
K
3
= 0,93 (Nhiệt độ 35
o
C, bọc PVC)
⇒ K = 1 .1 . 0,93 = 0,93
19
Đồ án cung cấp điện
Sơ đồ nguyên lý mạch động lực.
 Đối với nhóm 1:
Dòng làm việc cực đại:
A
U
S
CosU
P
I
dm
tt
tbdm

tt
lvMax
8,176
4003
10493,122
33
3
11
1
=
×
×
=
×
=
××
=
ϕ
I
lvmax1
Dòng làm việc cực đại của nhóm máy 1
S
tt1
= 122,493 KVA Công suất tính toán của nhóm máy 1
U
đm
= 400 V điện áp đònh mức của nhóm máy 1

=> Dòng đònh mức của CB I
n1

≥ I
lvmax1
= 176,8 A
⇒ Ta chọn I
n
= 180 A
Dòng I
z
mà dây có thể chòu đựng được I
z
= I
n
= 180 A
Hiệu chỉnh dòng I
z
theo cách lắp đặt thực tế
I’
z
= I
z
/ k = 180 / 0,93 = 193,5 A
Vậy ta chọn cáp CVV3x70 của CADIVI sản xuất có dòng đònh mức 215 A
20
Đồ án cung cấp điện
 Đối với nhóm 2:
Dòng làm việc cực đại
A
U
S
CosU

P
I
dm
tt
tbdm
tt
lvMax
87,191
4003
10935,132
33
3
22
2
=
×
×
=
×
=
××
=
ϕ
I
lvmax2
Dòng làm việc cực đại của nhóm máy 2
S
tt2
= 132,935 KVA Công suất tính toán của nhóm máy 2
U

đm
= 400 V điện áp đònh mức của nhóm máy 2
Dòng đònh mức của CB I
n2
≥ I
lvmax2
= 191,87A.
⇒ Ta chọn I
n2
= 195 A
Dòng I
z
mà dây có thể chòu đựng được I
z
= I
n2
= 195 A
Hiệu chỉnh dòng I
z
theo cách lắp đặt thực tế
I’
z
= I
z
/ K = 195 / 0,93 = 209 A
Vậy ta chọn cáp CVV3x70 của CADIVI sản xuất có dòng đònh mức 215 A.
b . Kiểm tra sụt áp:
Do khoảng cách từ tủ phân phối tới tủ động lực 2 dài gần 36 m dài gấp 3 lần
từ tủ phân phối tới tủ động lực 1, trong khi đó tiết diện dây lại bằng nhau nên ta
chỉ cần kiểm tra sụt áp ở nhánh 2 là đủ.

Số liệu của nhánh 2 :
Chiều dài dây dẫn : L = 35,5m = 35,5x10
-3
Km
Điện trở dây dẫn : R
0
= 0 : Bỏ qua do tiết diện là 70mm
2
.
Điện kháng dây dẫn : X
o
= 0,08 Ω/Km
Dòng làm việc : I
lvmax2
= 191,87A.
Độ sụt áp U
1
: ∆U
1
=
3
.I
lvmax2
(R
o
cosϕ
tb2
+ X
o
sinϕ

tb2
).L
cosϕ
tb2
= 0,901 ⇒ sinϕ
tb2
= 0,434
⇒ ∆U
1
=
3
.191,87.(0 .0,901 + 0,08 . 0,434).35,5.10
-3
= 0,41V.
Độ sụt áp % :
%102,0%100
400
41,0
%100%
1
=×=×
∆
=∆
dm
U
U
U
Vậy với độ sụt áp 0,102 < 5% đã thỏa điều kiện độ sụt áp nằm trong giới hạn
cho phép .
21

Đồ án cung cấp điện
c .Kiểm tra theo điều kiện ngắn mạch :
Vì hai nhánh dây có tiết diện bằng nhau nên ta chọn nhánh có chiều dài ngắn
hơn để kiểm tra dòng ngắn mạch (chiều dài ngắn thì điện trở ngắn mạch nhỏ và
dòng ngắn mạch sẽ đạt giá trò lớn nhất)
Dòng ngắn mạch :
N
dm
N
Z
U
I
∑
×
=
3
U
đm
điện áp đònh mức của phân xưởng(ở đây ta lấy m = 420 V để kiểm
tra điều kiện ngắn mạch trong trường hợp xấu nhất).
Z
∑
N
tổng trở ngắn mạch :
2
)()(
CBCCBCN
XXRRZ +++=
∑
Điện trở của cáp : Rc = Ro . L = 0 . 11,5.10

-3
= 0 mΩ
Điện trở của CB : R
CB
= 0,6
Ωm
Điện kháng của dây dẫn :X
c
= X
0
.L = 0,08 .10
3
. 11,5.10
-3
= 0,92 mΩ
Điện kháng CB : X
CB
= 0,28 mΩ
Ω=++++=
∑
mZ
N
54,1)28,092,0()36,06,00(
22
=>
KAI
N
157
54,13
420

=
×
=
Tiết diện tối thiểu để dây chòu được dòng ngắn mạch :
t
K
I
F
N
≥
Với t = 6ms = 6.10
-3
s : Thời gian tác động của CB
I
N
= 157 KA = 157.10
3
A : Dòng ngắn mạch chạy trong dây dẫn
K = 115(tra bảng H1-51, trang H1-66, hướng dẫn thiết kế lắp đặt điện theo
tiêu chuẩn IEC).
=>
23
3
105106
115
10157
mmF =×
×
≥
−

Vậy với độ sụt áp ∆U% = 0,102 và tiết diện thỏa điều kiện ngắn mạch
F = 105 mm
2
< 185mm
2
.
Ta có thể bảo đảm rằng dây dẫn từ tủ phân phối tới tủ động lực đã thỏa các
điều kiện về kinh tế lẫn kỹ thuật.
22
Đồ án cung cấp điện
3 . Từ tủ động lực tới các thiết bò:
a . Chọn dây dẫn:
Để tính toán lựa chọn dây dẫn từ tủ động lực tới các thiết bò ta có nhiều phương
pháp.
Ở đây ta chọn phương pháp tính toán chính xác (tính toán theo phương pháp số
thiết bò dùng điện có hiệu quả), ta không tính theo phương pháp gần đúng (cộng
tổng công suất các thiết bò trong nhánh).
Vì công suất tính toán của phân xưởng được tính theo phương pháp số thiết bò
dùng điện có hiệu quả(chọn công suất, K
sd
, Cosϕ của các máy thực tế) nên công
suất tính toán rất nhỏ.
Nếu ta chọn dây dẫn theo phương pháp gần đúng, sau đó hiệu chỉnh dòng điện
theo điều kiện lắp đặt thực tế cuối cùng ta sẽ chọn được dây dẫn có tiết diện lớn
hơn tiết diện của dây dẫn từ tủ phân phối tới tủ động lực.
Vì số thiết bò trong nhánh
≤
5 nên ta áp dụng công thức tính số thiết bò dùng
điện có hiệu quả như sau:
3

201411
)201411(
)(
2222
2
1
2
2
1
=
+++
+++
==
∑
∑
=
=
n
i
dmi
n
i
dmi
hq
P
P
n
(Thiết bò)
23
Đồ án cung cấp điện

 Đối với nhóm 1:
Các bước khác giống như các bước đã tính toán cho phân xưởng nên ta chỉ cần
lập bảng các thông số.
• Bảng thông số tính toán phụ tải của các nhánh:
Nhóm 1
Nhóm 2
Số liệu Nhánh 1 Nhánh 2 Nhánh 3 Nhánh 4 Nhánh 5 Nhánh 6 Nhánh 7 Nhánh 8
n
hq
2 2 4 3 3 4 4
2
k
sdtb
0, 5 0,5 0,57 0,516 0,527 0,497 0,491 0,5
k
max
1,9 1,85 1,55 1,75 1,8 1,7 1,7 1,9
cosϕ
tb
0,85 0,85 0,923 0,933 0,886 0,901 0,923 0,85
P
tt
(Kw)
34,2 37 31,8 38,8 49,32 30,41 40,9 38
Q
tt
(Kvar)
21,2 22,87 13,25 15 21,12 14,64 17 23,5
S
tt

(KVA)
40,2 43,5 34,45 41,6 55,66 33,75 44,31 44,7
Từ tủ động lực tới các thiết bò ta thực hiện đi dây theo sơ đồ phân nhánh, dây
dẫn được đi trong ống PVC, đất khô, nhiệt độ đất 25
o
C, chôn sâu cách mặt đất 30
cm.
Từ mỗi tủ động lực rẽ ra làm 4 nhánh mắc song song nhau dài 6m, sau đó tách
làm hai hướng mỗi hướng hai nhánh. Do bốn nhánh đi chung nhau chỉ có một đoạn
ngắn (so với chiều dài hai nhánh), do đó để tính hệ số K
5
ta chọn là hai mạch nhánh
song song.
Hệ số hiệu chỉnh K: K = K
4
.K
5
.K
6
.K
7
K
4
= 1 (Cáp đi trong ống PVC)
K5 = 0,8 (Hai mạch nhánh song song)
K6 = 1 (Đất khô)
K7 = 0,95(Nhiệt độ đất 25
o
C, bọc cách điện PVC)
⇒ K = 1 . 0,8 . 1 . 0,95 = 0,76

24
Đồ án cung cấp điện
* Đối với tủ động lực 1:
Sơ đồ nối dây đơn tuyến:
Nhánh 1:
Dòng làm việc cực đại nhánh 1 .
A
U
S
CosU
P
I
dm
ttnh
tbdm
ttnh
lv
58
33
11
1max
=
×
=
××
=
ϕ
S
ttnh1
= 40,2 KVA Công suất tính toán của nhánh 1

Dòng đònh mức của CB I
n1
≥ I
lvmax1
= 58 A ⇒ Ta chọn I
n1
= 60A
Dòng I
z1
mà dây có thể chòu đựng được I
z1
= I
n1
= 60 A
Hiệu chỉnh dòng I
z1
theo cách lắp đặt thực tế :
A
k
I
I
z
Z
80
76,0
60
2
'
2
===

Vậy ta chọn cáp CVV3x14 (một cáp 3 lõi) của CADIVI sản xuất có dòng đònh
mức 88 A
Nhánh 2:
Dòng làm việc cực đại nhánh 2.
A
U
S
CosU
P
I
dm
ttnh
tbdm
ttnh
lv
8,62
33
22
2max
=
×
=
××
=
ϕ
S
ttnh2
= 43,5VA Công suất tính toán của nhánh máy 2
Dòng đònh mức của CB I
n2

≥ I
lvmax2
= 62,8 A ⇒ Tta chọn I
n2
= 63 A
Dòng I
z2
mà dây có thể chòu đựng được I
z2
= I
n2
= 63 A
Hiệu chỉnh dòng I
z2
theo cách lắp đặt thực tế :
A
k
I
I
z
Z
83
76,0
63
2
'
2
===
Vậy ta chọn cáp CVV3x14 do CADIVI sản xuất có dòng đònh mức 88 A
25