đồ án cung cấp điện cho xí nghiệp công nghiệp

Đồ án môn học Cung Cấp Điện – GVHD: Th.s Phạm Anh Tuân
MỞ ĐẦU
Trong thời kỳ công nghiệp hóa - hiện đại hóa đất nước, điện năng luôn đóng
một vai trò cực kỳ quan trọng trong đời sống sản xuất và sinh hoạt. Điện năng là
nguồn năng lượng chính của các ngành công nghiệp, là điều kiện cơ bản để đảm bảo
mọi hoạt động sản xuất diễn ra ổn định. Do đó khi muốn xây dựng các khu công
nghiệp kế hoạch xây dựng hệ thống cung cấp điện luôn được đặt lên trước tiên. Trong
thời kỳ công nghiệp hóa hiện đại hóa của đất nước ta, hệ thống cung cấp điện đóng vai
trò cực kỳ quan trọng, không chỉ góp phần đảm bảo cung cấp điện cho sản xuất trước
mắt mà còn dự kiến phát triển cho tương lai. Ngày nay công nghiệp ngày càng được
phát triển mạnh mẽ nên hệ thống cung cấp điện xí nghiệp, nhà máy càng phức tạp hơn.
Điều đó đặt ra thách thức cho những người thiết kế ra những hệ thống cung cấp điện
này. Đồ án cung cấp điện là một phần quan trọng giúp sinh viên ngành điện có một cái
nhìn tổng quát về công việc thực tế của một kỹ sư điện tương lai qua đó cung cấp cho
sinh viên kinh nghiệm làm việc thực tế cơ bản.
Ngày nay, các xí nghiệp, nhà máy phát triển nhanh chóng với đa dạng cấu trúc
thiết kế và số lượng các phân xưởng vệ tinh đòi hỏi một hệ thống cung cấp điện phải
hợp lý, đáp ứng đầy đủ nhu cầu điện năng và sự ổn định khi hoạt động. Vì vậy thiết kế
được một hệ thống như vậy đòi hỏi người kỹ sư phải có tay nghề và kinh nghiệm thực
tế, tầm hiểu biết sâu rộng. Một phương án thiết kế hợp lý là phải kết hợp hài hòa các
yêu cầu về kinh tế, kỹ thuật, độ tin cậy của điện năng và độ an toàn khi sử dụng. Đồ án
môn học chính là một bài kiểm tra khảo sát trình độ của sinh viên và giúp sinh viên có
cái nhìn cơ bản cho công việc sau này.
Do thời gian và kiến thức có hạn nên bản đồ án không thể tránh khỏi những
thiếu sót, mong thầy cô trong góp ý để bản đồ án được hoàn thiện hơn.
Em xin cảm ơn
Hà Nội, ngày 24 tháng 6 năm 2013
Sinh viên
Nguyễn Văn Học
Sinh viên: Nguyễn Văn Học
1

Đồ án môn học Cung Cấp Điện – GVHD: Th.s Phạm Anh Tuân

1.Xác định phụ tải nh toán phân xưởng
1.1.Xác định phụ tải động lực của phân xưởng
Với số liệu ban đầu khảo sát nhà máy có công suất dự kiến và diện tích mặt
bằng phân xưởng, nên ta chỉ xác định phụ tải động lực một cách tương đối theo công
suất đặt.
Phụ tải tính toán của mỗi phân xưởng được xác định theo công thức :
dl nc d
P k .P=
dl dl
Q P .tanφ
=
Trong đó:
- k
nc :
hệ số nhu cầu, tra trong sổ tay kĩ thuật theo số liệu thống kê của các
xí nghiệp tương ứng
- tgφ: ứng với cosφ đặc trưng cho nhóm thiết bị, tra ở sổ tay kỹ thuật.
 Tính toán cụ thể phụ tải động lực cho từng phân xưởng
 Phân xưởng điện phân
- Công suất đặt P
đ
=550 kW
- Hệ số nhu cầu k
nc
=0,64
- Hệ số công suất cosφ = 0,43 => tanφ = 2,1
Công suất tính toán động lực
P

dl
= P
đ
.k
nc
= 550.0,64 = 352 (kW)
Công suất phản kháng động lực
Q
dl
= P
dl
.tanφ =352.2.1 = 739,2 (kVAr)
Tính toán tương tự cho các phụ tải còn lại thu được kết quả như sau:
Sinh viên: Nguyễn Văn Học
2
Đồ án môn học Cung Cấp Điện – GVHD: Th.s Phạm Anh Tuân
Bảng 1.1.1 Tính toán phụ tải động lực
Stt Tên phân xưởng và phụ
tải
P
d

(kW)
k
k
nc
c
cosφ
t
tanφ

P
dl
(kW)
Q
dl

(kVAr)
1 Phân xưởng điện phân 550 0,6
4
0,43 2.1 352 739,2
2 Phân xưởng Rơn gen 550 0,5
3
0,43 2,1 291,5 612,2
3 Phân xưởng đúc 880 0,6
2
0,43 2,1 545,6 1146
4 Phân xưởng oxyt nhôm 370 0,6
8
0,57 1,44 251.6 362,3
5 Khí nén 250 0,5
6
0,62 1,27 140 177,8
6 Máy bơm 300 0,5
2
0,43 2,1 156 327,6
7 Phân xưởng đúc 800 0,4
1
0,68 1,08 328 354,2
8 Phân xưởng cơ khí - rèn 550 0,4
3

0,56 1,48 236,5 350
9 Xem dữ liệu phân xưởng 550 0,4
3
0,56 1,48 236,5 350
10 Lò hơi 800 0,4
3
0,78 0,8 344 275,2
11 Kho nhiên liệu 10 0,5
7
0,8 0,75 5,7 4.3
12 Kho vật liệu vôi clorur
( bột tẩy trắng)
20 0,6
2
0,67 1,11 12,4 13,8
13 Xưởng năng lượng 350 0,4
3
0,72 0,96 150,5 144,5
14 Nhà điều hành, nhà ăn 150 0,4
4
0,87 0,57 66 37,6
15 Garage ôtô 25 0,5 0,82 0,7 12,5 8,8
1.2 Xác định phụ tải chiếu sáng và thông thoáng
 !
Thiết kế chiếu sáng phải đảm bảo các yêu cầu sau:
- Không bị lóa mắt
- Không lóa do phản xạ
- Không có bóng tối
Sinh viên: Nguyễn Văn Học
3

Đồ án môn học Cung Cấp Điện – GVHD: Th.s Phạm Anh Tuân
- Phải có độ rọi đồng đều
- Phải đảm bảo độ sáng đủ và ổn định
- Phải tạo ra được ánh sáng gần giống ánh sáng ban ngày
Các hệ thống chiếu sáng bao gồm chiếu sáng chung ( chiếu sáng cho toàn phân
xưởng), chiếu sáng cục bộ ( chiếu sáng cho các thiết bị) và chiếu sáng kết hợp ( kết
hợp giữa cục bộ và chung). Do yêu cầu thị giác cần phải làm việc chính xác, nơi mà
các thiết bị cần chiếu sáng mặt phẳng nghiêng và không tạo ra các bóng tối sâu thiết kế
cho phân xưởng thường sử dụng hệ thống chiếu sáng kết hợp.
Các phân xưởng thường ít dùng đèn huỳnh quang vì đèn huỳnh quang có tần số
là 50Hz thường gây ra ảo giác không quay cho các động cơ nguy hiểm cho người vận
hành. Do vậy người ta thường sử dụng đèn sợi đốt.
Bố trí đèn: thường được bố trí theo các góc của hình vuông hoặc hình chữ nhật .
 !"#$ %&' !( %)
Thiết kế chiếu sáng cho phân xưởng Rơn gen có kích thước HxDxW là
45x80x4,7m, Coi trần nhà màu trắng, tường màu vàng, sàn nhà màu sám,với độ rọi
yêu cầu là E
yc
= 50(lux).
Theo biểu đồ Kruithof ứng với độ rọi 50(lux) nhiệt độ màu cần thiết là
3000
m
K
θ
=
o
sẽ cho môi trường ánh sáng tiện nghi. Mặt khác vì là xưởng sản xuất có
nhiều máy điện quay nên ta dùng đèn sợi đốt với công suất là 200(W) với quang thông
là F= 3000 (lm).( bảng 45.pl.BT)
Chọn độ cao treo đèn là: h’ = 0,5 (m);

Chiều cao mặt bằng làm việc là: h
lv
= 0,9 (m);
Chiều cao tính toán là : h = H – h
”
= 4,7– 0,9 = 3,8(m);
Sinh viên: Nguyễn Văn Học
4
Đồ án môn học Cung Cấp Điện – GVHD: Th.s Phạm Anh Tuân
H
h
h'
h''
*  Sơ đồ tính toán chiếu sáng
Sinh viên: Nguyễn Văn Học
5
Đồ án môn học Cung Cấp Điện – GVHD: Th.s Phạm Anh Tuân
Tỉ số treo đèn:
j=
3
1
116,0
5,08,3
5,0
'
'
<==
+
=
+ hh

h
=> thỏa mãn yêu cầu.
Với loại đèn dùng để chiếu sáng cho phân xưởng sản xuất nên chọn khoảng cách
giữa các đèn được xác định là L/h =1,5 (bảng 12.4[TK2]) tức là:
L = 1,5. h = 1,5.3,8= 5,7 (m).
Hệ số không gian:
k
kg
=
789,3
)3624.(8,3
36.24
).(
.
=
+
=
+ DHh
DH
Căn cứ đặc điểm của nội thất chiếu sáng có thể coi hệ số phản xạ của trần:tường
là:50:30 (bảng 2.12). Tra bảng 47.pl.[TK2] phụ lục ứng với hệ số phản xạ đã nêu trên
và hệ số không gian là k
kg
=3,789 ta tìm được hệ số lợi dụng k
ld
= 0,58; Hệ số dự trữ
lấy bằng k
dt
=1,2; hệ số hiệu dụng của đèn là
0,58

η
=
.
Xác định quang thông tổng:
ld
dtyc
k
kSE
F
.

η
=
∑
Trong đó:
E
yc
: độ rọi yêu cầu
S: diện tích phân xưởng
dt
k
: hệ số dự trữ (thường lấy bằng 1,2-1,3)
η
: hiệu suất của đèn
k
ld
: hệ số lợi dụng quang thông của đèn
Thay số ta có:
Sinh viên: Nguyễn Văn Học
6

Đồ án môn học Cung Cấp Điện – GVHD: Th.s Phạm Anh Tuân
. .
50.45.80.1,2
642092
. 0,58.0,58
yc dt
ld
E S k
F
k
η
∑
= = =
(lm )
Sinh viên: Nguyễn Văn Học
7
Đồ án môn học Cung Cấp Điện – GVHD: Th.s Phạm Anh Tuân
Số lượng đèn tối thiểu là:
d
F
F
N
∑
=

Trong dó:
F
∑
: quang thông tổng
F

d
: quang thông của đèn
Thay số có:
642092
214,03
3000
d
F
N
F
∑
= = =
Căn cứ vào kích thước phân xưởng ta chọn khoảng cách giữa các đèn là L
d
= 4
(m) và L
n
= 4,1 (m), từ đó tính được q=2 ; p=2;
Kiểm tra điều kiện đảm bảo độ đồng đều ánh sáng tạ i mọi điểm
à
3 2 3 2
d d n n
L L L L
q v p≤ ≤ ≤ ≤
hay
4 4
2
3 2
< ≤
và

4,1 4,1
2
3 2
< ≤
=> thỏa mãn
Như vậy là bố trí đèn là hợp lý.
Vậy tổng số đèn cần lắp đặt là 214 bóng. Ta bố trí 11 dãy đèn mỗi dãy gồm 20
bóng, khoảng cách giữa các đèn là 4,1m theo chiều rộng và 4 m theo chiều dài của
phân xưởng. Khoảng cách từ tường phân xưởng đến dãy đèn gần nhất là 2m theo chiều
rộng và 1,6 m theo chiều dài.
Kiểm tra độ rọi thực tế:
E=
dt
kDH
kNF
ldd


η
Trong đó:
F
d
:quang thông của đèn
Sinh viên: Nguyễn Văn Học
8
Đồ án môn học Cung Cấp Điện – GVHD: Th.s Phạm Anh Tuân
N :số lượng đèn
η
:hiệu suất của đèn
k

ld
:hệ số lợi dụng quang thông của đèn HxDxW
H,D:chiều dài và chiều sâu của phân xưởng
dt
k
:hệ số dự trữ,thường lấy bằng 1,2-1,3
Thay số ta có
. . .
3000.220.0,58.0,6
53,17
. . 45.80.1,2
d ld
dt
F N k
E
H D k
η
= = =
(lux) > E
yc
=50 (lux)
Tương tự cho các phân xưởng khác
Bảng 1.2.1 Phụ tải chiếu sáng
Stt Tên phân xưởng Số bóng
200W/1 bóng
P
cs
(kW)
1 Phân xưởng điện phân 380 76
2 Phân xưởng Rơn gen 220 44

3 Phân xưởng đúc 146 29,2
4 Phân xưởng oxyt nhôm 104 20,8
5 Khí nén 44 8,8
6 Máy bơm 44 8,8
7 Phân xưởng đúc 328 65,6
8 Phân xưởng cơ khí - rèn 52 10,4
9 Xem dữ liệu phân xưởng 52 21,6
10 Lò hơi 108 8,8
11 Kho nhiên liệu 44 8,8
12 Kho vật liệu vôi clorur ( bột tẩy trắng) 44 18
13 Xưởng năng lượng 90 24
14 Nhà điều hành, nhà ăn 120 14,8
15 Garage ôtô 74
+, " #-(. !" !/0122
Lưu lượng gió cấp vào phân xưởng là :
L K.V
=
Sinh viên: Nguyễn Văn Học
9
Đồ án môn học Cung Cấp Điện – GVHD: Th.s Phạm Anh Tuân
Trong đó:
L : lưu lượng không khí cấp vào phân xưởng (m
3
/h)
K : bội số tuần hoàn (lần/giờ)
V : thể tích gian máy (m
3
)
Bội số tuần hoàn K được xác định lựa vào bảng sau:
Bảng 1.2.2 Bội số tuần hoàn cho từng không gian cụ thể

Phòng K Lựa chọn
Phòng kỹ thuật,sản xuất 20 – 30 20
Phòng máy phát điện 20 – 30 20
Trạm biến thế 20 – 30 20
Phòng bơm 20 – 30 20
Kho chứa bình thường 1 – 5 5
Toilet công cộng 11 – 20 14 – 15
Từ bảng số liệu trên ta chọn K = 20(lần/giờ)
Thể tích gian máy V = 6400.4,7 =30080(m
3
)
Từ đó tính được lưu lượng gió cấp vào phân xưởng là:
L = K.V = 20.30080 = 601600(m
3
/h)
Chọn quạt DLHCV40-PG4SF có lưu lượng gió là 4500 (m
3
/h)
Như vậy số lượng quạt cần dùng cho phân xưởng điện phân là
601600
134
4500
q
N = =
(chiếc)
Ngoài ra phân xưởng cần trang bị thêm 53 quạt trần mỗi quạt có công suất
120(w) để làm mát với cosφ=0,8
1
1 0,7
0,7 0,73

134
sd
nc sd
q
k
k k
n
−
−
= + = + =
Ta có số liệu cho làm mát thông thoáng như sau:
Bảng 1.2.4 Tính toán phụ tải thông gió, làm mát
Stt Tên phân xưởng Quạt hút Quạt mát Hệ số Công suất
Sinh viên: Nguyễn Văn Học
10
Đồ án môn học Cung Cấp Điện – GVHD: Th.s Phạm Anh Tuân
(300W) (120W) nhu cầu (kW)
1 Phân xưởng điện phân 134 53 0,73 35,54
2 Phân xưởng Rơn gen 73 29 0,74 19,58
3 Phân xưởng đúc 51 20 0,74 13,75
4 Phân xưởng oxyt nhôm 37 15 0,75 10,12
5 Khí nén 16 6 0,78 4,44
6 Máy bơm 16 6 0,78 4,44
7 Phân xưởng đúc 110 44 0,73 29,32
8 Phân xưởng cơ khí - rèn 18 7 0,77 5,00
9 Xem dữ liệu phân xưởng 18 7 0,77 5,00
10 Lò hơi 38 15 0,75 10,33
11 Kho nhiên liệu 16 6 0,78 4,44
12 Kho vật liệu vôi clorur ( bột
tẩy trắng)

16 6 0,78 4,44
13 Xưởng năng lượng 31 13 0,75 8,57
14 Nhà điều hành, nhà ăn 42 17 0,75 11,44
15 Garage ôtô 26 10 0,76 7,12
1.3 Tổng hợp phụ tải mỗi phân xưởng
 Phân xưởng điện phân
P
px1
= P
dl1
+ k.P
cs1
+ P
lm1
Trong đó:
P
dl
: công suất tính toán động lực của phân xưởng (kW)
P
cs
: công suất hệ thống chiếu sáng của phân xưởng điện phân
k: hệ số được xác định
0,04
( ) 0,41
5
cs
P
k = −
P
lm

: công suất của hệ thống làm mát trong phân xưởng
Vậy tổng công suất hiệu dụng của phân xưởng điện phân là:
0,04
1
76
352 [( ) 0,41].76 35,54 441,1( )
5
px
P kW= + − + =
Hệ số công suất trung bình cho phân xưởng điện phân
Sinh viên: Nguyễn Văn Học
11
Đồ án môn học Cung Cấp Điện – GVHD: Th.s Phạm Anh Tuân
1 1
1
.cos
cos 0,52
px
pxi
P
P
ϕ
ϕ
∑
= =
∑
 tanφ
1
=1,64
 Q

px1
= P
px1
.tanφ
1
= 723,4(kVAr)
Tính toán tương tự cho các phân xưởng còn lại thu được kết quả như sau:
Sinh viên: Nguyễn Văn Học
12
Đồ án môn học Cung Cấp Điện – GVHD: Th.s Phạm Anh Tuân
Bảng 1.3.1 Tổng hợp phụ tải toàn bộ phân xưởng
Stt Tên phân xưởng P
pxi
(kW) Q
pxi
(kVAr) S
pxi
(kVA)
1 Phân xưởng điện phân 441,1 723,4 847,3
2 Phân xưởng Rơn gen 341 590 681,5
3 Phân xưởng đúc 578,1 1117 1258
4 Phân xưởng oxyt nhôm 275,2 366 458
5 Khí nén 149,8 179,8 234
6 Máy bơm 14,8 320,1 360,5
7 Phân xưởng đúc 403,1 399,1 567,3
8 Phân xưởng cơ khí - rèn 247,9 357 434,7
9 Xem dữ liệu phân xưởng 247,9 357 434,7
10 Lò hơi 368,4 294,7 471,8
11 Kho nhiên liệu 15,5 11,7 19,4
12 Kho vật liệu vôi clorur ( bột tẩy

trắng)
22,2 20,0 29,9
13 Xưởng năng lượng 170,6 157,7 233
14 Nhà điều hành, nhà ăn 93,15 57,8 109,6
15 Garage ôtô 29,0 20,9 35,8
1.4 Tổng hợp phụ tải của toàn xí nghiệp, xây dựng biểu diễn biểu đồ phụ tải trên mặt bằng xí
nghiệp dưới dạng các hình tròn bán kính r
34 !5##-(67"1 %, !8#
Hệ số công suất trung bình toàn xí nghiệp
.cos
2111,6
cos 0,59
3549,7
pxi i
xn
pxi
P
P
ϕ
ϕ
∑
= = =
∑
=>tanφ
xn
=1,37
Lấy hệ số đồng thời của nhà máy là 0,7 k
đt
=0,7
Công suất tính toán tác dụng của toàn nhà máy:

( ). 3549,7.0,7 2484,8( )
xn pxi dt
P P k kW= ∑ = =
Công suất tính toán phản kháng của toàn nhà máy:
. 2484,8.1,37 3404,2( )
xn nm nm
Q P tan kVAr
ϕ
= = =
Công suất biểu kiến của xí nghiệp:
Sinh viên: Nguyễn Văn Học
13
Đồ án môn học Cung Cấp Điện – GVHD: Th.s Phạm Anh Tuân
2484,8
4211,5( )
cos 0,59
xn
xn
xn
P
S kVA
ϕ
= = =
39:;<#-(
Việc phân bố hợp lý các TBA trong phạm vi xí nghiệp là một vấn đề quan trọng
để xây dựng sơ đồ cung cấp điện có các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật cao, đảm bảo chi phí
hàng năm nhỏ. Để xác định vị trí đặt các TBA ta xây dựng biểu đồ phụ tải trên mặt
bằng của xí nghiệp.
- Biểu đồ phụ tải là 1 vòng tròn có diện tích bằng phụ tải tính toán của phân
xưởng theo 1 tỷ lệ lựa chọn.

- Mỗi phân xưởng có 1 biểu đồ phụ tải. Tâm đường tròn biểu đồ phụ tải trùng
với tâm của phụ tải phân xưởng, tính gần đúng có thể coi phụ tải của phân xương đồng
đều theo diện tích phân xưởng.
- Biểu đồ phụ tải cho phép hình dung rõ ràng sự phân bố phụ tải trong xí
nghiệp.
- Mỗi vòng tròn biểu đồ phụ tải chia ra thành 2 phần hình quạt tương ứng với
phụ tải động lực và phụ tải chiếu sáng.
Để xác định biểu đồ phụ tải cho toàn nhà máy ta chọn tỉ lệ xích m=1kVA/mm
Bán kính biểu đồ phụ tải được xác định theo công thức:
.
pxi
i
S
r
m
π
=
Trong đó
- S
pxi
: phụ tải tính toán của phân xưởng i (kVA)
- r
i
: bán kính vòng tròn biểu đồ phụ tải của phân xưởng i (cm, m)
- m : tỉ lệ xích
Mỗi phân xưởng có một biểu đồ phụ tải, tâm của đường tròn biểu đồ phụ tải
trùng với tâm phụ tải phân xưởng.
Các trạm biến áp được đặt đúng gần sát tâm phụ tải điện
Góc chiếu sáng của biểu đồ phụ tải
Sinh viên: Nguyễn Văn Học

14
Đồ án môn học Cung Cấp Điện – GVHD: Th.s Phạm Anh Tuân
0
360.
cs
px
P
P
α
=
 phân xưởng điện phân
1
1
847,3
16,4( )
. 3,14
px
S
r mm
m
π
= = =
1
360.76
62
441,1
α
= =
Các phân xưởng còn lại tính toán tương tự thu được kết quả trong bảng sau:
Bảng 1.4.1 Tính toán biểu đồ phụ tải cho các phân xưởng

tt Tên phân xưởng r
i
(mm) α
1 Phân xưởng điện phân 16,4 62
2 Phân xưởng Rơn gen 14,7 46
3 Phân xưởng đúc 20 18
4 Phân xưởng oxyt nhôm 12,1 27
5 Khí nén 8,6 21
6 Máy bơm 10,7 19
7 Phân xưởng đúc 13,4 59
8 Phân xưởng cơ khí - rèn 11,8 15
9 Xem dữ liệu phân xưởng 11,8 15
10 Lò hơi 12,3 21
11 Kho nhiên liệu 2,5 204
12 Kho vật liệu vôi clorur ( bột tẩy trắng) 3 142
13 Xưởng năng lượng 8,6 38
14 Nhà điều hành, nhà ăn 5,9 92
15 Garage ôtô 3,4 184
Ta có biểu đồ phụ tải của toàn nhà máy là:
Sinh viên: Nguyễn Văn Học
15
Đồ án môn học Cung Cấp Điện – GVHD: Th.s Phạm Anh Tuân
9=>?@A?BC
2.1. Tính toán bù công suất phản kháng để nâng cao hệ số công suất lên giá trị cosφ=0,9.

2.1.1.Các biện pháp để nâng cao hệ số công suất.
• Nâng cao hệ số công suất tự nhiên.
Nâng cao hệ số cosφ tự nhiên bằng cách xí nghiệp giảm bớt lượng công suất
phản kháng Q tiêu thụ. Cụ thể là :
- Thay đổi và cải thiện quy trình công nghệ để thiết bị làm việc ở chế độ hợp

lý nhất ,
- Giảm điện áp của những động cơ làm việc non tải
- Thay thế những MBA làm việc non tải bằng nhưng MBA dung lương lớn
- Nâng cao chất lượng sửa chữa động cơ
• Bù công suất phản kháng
Bằng cách đặt các thiết bị bù ở gần các hộ dùng điện để cung cấp ông suất phản
kháng cho chúng. Ta giảm được lượng Q tổn hao trên đường dây.
Bù công suất phản kháng không những nâng cao hệ số cos
ϕ
mà còn có tác
dụng quan trọng khác là điều chỉnh và ổn định điện áp cho mạng cung cấp điện.
D EFEG
2.1.2.1. Tụ điện
Là loại thiết bị bù tĩnh làm việc với dòng vượt mức điện áp do dó có thể sinh ra
công suất phản kháng Q cung cấp cho mạng
• Ưu điểm : Suất tổn thất công suất tác dụng bé, việc tháo lắp dễ dàng,hiệu quả
cao, vốn đầu tư nhỏ.
• Nhược điểm : Nhạy cảm với sự biến động của điện áp đặt lên cực tụ điện, cơ
cấu kém chắc chắn, dễ bị phá hỏng khi ngắn mạch xảy ra khi điện áp tăng. Khi
tụ điện đóng vào mạng sẽ có dòng điện xung, hay khi cắt điện khỏi tụ nhưng
trong tụ vẫn còn điện áp dư có thể gây nguy hiểm.
Sinh viên: Nguyễn Văn Học
16
Đồ án môn học Cung Cấp Điện – GVHD: Th.s Phạm Anh Tuân
Với những ưu và nhược điểm trên thì tụ bù thường được sử dụng ở những nhà
máy xí nghiệp vừa và nhỏ, cần lượng bù không lớn lắm.
2.1.2.2. Máy bù đồng bộ
Máy bù đồng bộ là một loại động cơ đồng bộ làm việc ở chế độ không tải
• Ưu điểm : là thiết bị rất tốt để điều chỉnh điện áp, nó thường đặt để điều chỉnh
điện áp trong hệ thống và chế tạo gọn nhẹ, rẻ tiền…

• Nhựơc điểm : Lắp giáp vận hành khó khăn
Với những ưu và nhược điểm trên để kinh tế thì máy bù đồng bộ cần đặt ở
những nơi cần bù tập chung với dung lượng lớn.
2.1.2.3. Động cơ không đồng bộ Rôto dây quấn được đồng bộ hoá
• Ưu điểm : Có khả năng sinh ra công suất lớn
• Nhược điẻm :Tổn thất công suất lớn ,khả năng quá tải kém
+HFI,;JEFEG
Thiết bị bù có thể đặt ở mạng cao áp hoặc mạng hạ áp với nguyên tắc bố trí
thiết bị bù sao cho chi phi tính toán là nhỏ nhất.
Máy bù đồng bộ do có công suất lớn nên thường đặt ở những nơi quan trọng
của hệ thông điện.
Tụ điện có thể đặt ở mạng cao áp hoặc điện áp thấp.
Tụ điện áp cao thường đặt tập chung ở thanh cái của trạm trung gian hay trạm
phân phối.
Tụ điện áp thấp có thể đặt theo các cách là : tập chung ở thanh cái hạ áp của
trạm biến áp phân xưởng, đặt thành nhóm ở tủ phân phối động lực, hay đặt riêng lẻ
từng thiết bị dùng điện.
Sinh viên: Nguyễn Văn Học
17
Đồ án môn học Cung Cấp Điện – GVHD: Th.s Phạm Anh Tuân
3K;F L !0&5 !EG
Dung lượng bù tính theo công thức :
Q
bù
= P(tgφ
1
- tgφ
2
)
Trong đó

tgφ
1
: góc ứng với hệ số cos φ
1
(trước khi bù )
tgφ
2
:góc ứng với hệ số cosφ
2
muốn đạt được(sau khi bù)
Hệ số công suất cosφ
2
do quản lý hệ thống quy định cho hộ tiêu thụ phải đạt
được , Đối với nhà máy cơ khí thì cosφ
m
=0,9.
Xác định dung lượng bù cho phân xưởng điện phân:
Ta có
1
cos
ϕ
= 0,43 . Giá trị công suất phản kháng cần bù để nâng hệ số công
suất hiện tại của phân xưởng điện phân lên giá trị cosφ
m
=0,9 là :
Cosφ
1
= 0,43
→

1
2,1tg
ϕ
=
cosφ = 0,9
→
tg
2
ϕ
= 0,484
1 1 1
.( )
b px m
Q P tg tg
ϕ ϕ
= −
= 441,1.( 2,1 – 0,484 ) = 712,8(kVAr)
Vậy ta chọn tụ 3 pha loại KC2-0.38-50-3Y3 có công suất định mức là Qn = 50
kVAr với số lượng là 14 chiếc và tụ KC1-0.38-14-3Y1 có công suất định mức là Qn =
14 kVAr với số lượng là 1 chiếc.
Sinh viên: Nguyễn Văn Học
18
Đồ án môn học Cung Cấp Điện – GVHD: Th.s Phạm Anh Tuân
, " &M !N"#$ %&' !7;&5E( !7
9( !, " EG. !)#(  !
Phân
xưởn
g
P
px

(kW)
cosφ tg φ
Qb
(kVAr
)
loại tụ
Qn
(kVAr)
Số
lượng
1 441,1
0,43 2.1
712,8
KC2-0.38-50-
3Y3/KC1-0.38-14-3Y3
50/14
14/1
2 341
0,43 2,1
551,1
KC2-0.38-50-
3Y3/KM1-0.38
50/6
11/1
3 578,7
0,43 2,1
935,2
KC1-0.38-50-3Y3/
KC1-0.38-36-3Y1
50/36

18/1
4 275,2
0,57 1,4
4
263,1
KC2-0.38-50-
3Y3/KC1-0.38-14-3Y1
50/14
5/1
5 149,8
0,62 1,2
7
117,8
KC1-0.38-20-
3Y3/KC1-0.38-25-3Y3
50/25
2/1
6 165,8
0,43 2,1
268
KC2-0.38-50-
3Y3/KC1-0.38-25-3Y3
50/25
5/1
7 403,1
0,68 1,0
8
240,3 KC2-0.38-50-3Y3 50
5
8 247,9

0,56 1,4
8
247 KC2-0.38-50-3Y3 50
5
9 247,9
0,56 1,4
8
247 KC2-0.38-50-3Y11 50
5
10 368,4
0,78 0,8
116,4
KC2-0.38-50-
3Y3/KC1-0.38-25-3Y3
50/25
2/1
11 15,5
0,8 0,7
5
4,1 Không bù
12 22,2
0,67 1,1
1
13,9 KC1-0.38-14-3Y1 14
1
13 170,6
0,72 0,9
6
81,2 KC2-0.38-50-3Y15 50
2

14 93,2
0,87 0,5
7
8 KC1-0.38-14-3Y1 14
1
15 29
0,82 0,7
6,3 KC1-0.38-14-3Y1 14
1
Sinh viên: Nguyễn Văn Học
19
Đồ án môn học Cung Cấp Điện – GVHD: Th.s Phạm Anh Tuân
Sinh viên: Nguyễn Văn Học
20
Đồ án môn học Cung Cấp Điện – GVHD: Th.s Phạm Anh Tuân
Sau khi bù công suất phản kháng, công suất từng phân xưởng như sau
9( ! Tính toán sau bù
Phân
xưởng
Tên phân xưởng Q
bù(thực)
(kVAr)
Q
sb
(kVAr
)
S
pxsb
(kVA)
1 Phân xưởng điện phân 714 9,4 441,2

2 Phân xưởng Rơn gen 556 34 342,7
3 Phân xưởng đúc 936 181 606,3
4 Phân xưởng oxyt nhôm 264 102 293,5
5 Khí nén 125 55 159,5
6 Máy bơm 275 45 171,9
7 Phân xưởng đúc 250 149 429,8
8 Phân xưởng cơ khí - rèn 250 107 270
9 Xem dữ liệu phân xưởng 250 107 270
10 Lò hơi 125 170 405,6
11 Kho nhiên liệu 19,4
12 Kho vật liệu vôi clorur ( bột tẩy trắng) 14 6 23
13 Xưởng năng lượng 5 109 202,3
14 Nhà điều hành, nhà ăn 14 44 102,9
15 Garage ôtô 14 6,9 29,8
Sinh viên: Nguyễn Văn Học
21
Đồ án môn học Cung Cấp Điện – GVHD: Th.s Phạm Anh Tuân
KOP?OQ@RSTUO>VTW
3.1 Chọn cấp điện áp phân phối
Hướng tới của nguồn là hướng Đông, và khoảng cách từ điểm đấu điện tới nhà
máy là l = 250 m, do vậy :
Ta chọn cấp điện áp lấy từ lưới điện quốc gia cấp điện áp 110kV để đưa về trạm
biến áp trung gian.
Từ máy biến áp trung gian đưa điện áp 110kV xuống cấp điện áp 22kV để đưa
về trạm phân phối trung tâm (PPTT) của nhà máy.
Vậy ta chọn cấp điện áp truyền tải từ trạm PPTT đến xí nghiệp là U
đm
= 22 kV.
3.2 Xác định vị trí đặt của trạm biến áp (hoặc trạm phân phối trung tâm- TPPTT)
Các trạm biến áp có nhiều phương án lắp đặt khác nhau, tùy thuộc điều kiện khí

hậu,…cũng như kích thước trạm biến áp. Trạm biến áp có thể đặt trong nhà để tránh
ảnh hưởng bởi các điều kiện ảnh hưởng như thời tiết, bụi bặm, ăn mòn… đảm bảo quỹ
đất nhưng cũng có thể đặt ngoài trời để tránh gây cháy nổ khi sự cố cho phân xưởng và
gây nguy hiểm cho công nhân.
Vị trí đặt tủ phân phối trung tâm phải thỏa mãn các yêu cầu sau:
- Vị trí của tủ phân phối trung tâm càng gần tâm phụ tải càng tốt.
- Vị trí của tủ phân phối trung tâm phải đảm bảo đủ chỗ và thuận tiện cho
các tuyến dây đưa điện đến tủ phân phối cũng như các phát tuyến từ tủ
phân phối đi ra,đồng thời phải đáp ứng được cho sự phát triển trong
tương lai.
- Vị trí của tủ phân phối được lựa chọn sao cho tổng tổn thất trên các
đường dây nhỏ nhất
- Vị trí của tủ phân phối phải phù hợp với quy hoạch của xí nghiệp và các
vùng lân cận.
Để giảm chi phí đầu tư cho dây dẫn và giảm tổn thất điện năng hay là đảm bảo
về tiêu chuẩn kinh tế thì trạm phân phối trung tâm nhà máy đặt ở trung tâm phụ tải của
toàn nhà máy
Tọa độ của trạm phân phối trung tâm được xác định theo công thức :
Sinh viên: Nguyễn Văn Học
22
Đồ án môn học Cung Cấp Điện – GVHD: Th.s Phạm Anh Tuân
15
1
15
1
.
i i
i
i
i

S X
X
S
=
=
=
∑
∑
,
15
1
15
1
.
i i
i
i
i
S Y
Y
S
=
=
=
∑
∑
Gắn trục tọa độ vào sơ đồ phân xưởng, tọa độ tâm của các phân xưởng như sau:
Bảng 3.2.1 Tọa độ các phân xưởng
Tọ
a

độ
1 2 3 4 5 6 7 8 9 1
0
11 12 13 14 15
X 95 24
5
31
0
36
0
15
0
18
0
55 31
0
31
0
3
0
85 14
5
26
0
33
5
210
Y 18
0
18

0
18
0
18
0
70 70 85 10
0
70 1
5
12 12 85 12 12
Thay số vào ta được
X=125
Y=70
Vậy tọa độ TPPTT là O(125 ; 70)
3.3 Chọn công suất và số lượng máy biến áp của trạm biến áp nhà máy và các trạm biến áp phân
xưởng
++&M !##D 2E #
Máy biến áp được lựa chọn theo các tiêu chuẩn sau :
Vị trí đặt trạm biến áp phải thoả mãn theo các yêu cầu gần tâm phụ tải, thuận
tiện cho việc vận chuyển, lắp đặt vận hành ,sửa chữa, an toàn cho người sử dụng và
hiệu quả kinh tế.
Số lượng trạm biến áp đặt trong một trạm phụ thuộc vào độ tin cậy cung cấp
điện cho phụ tải của trạm đó.
- Với phụ tải loại 1 là phụ tải quan trọng, không được phép mất điện thì
phải đặt 2 máy biến áp.
- Với phụ tải loại 2 như xí nghiệp sản xuất tiêu dùng, khách sạn, siêu thị,
…thì phải tiến hành giữa phương án cấp điện bằng một đường đây-một máy biến áp,
Sinh viên: Nguyễn Văn Học
23
Đồ án môn học Cung Cấp Điện – GVHD: Th.s Phạm Anh Tuân

với phương án cấp điện bằng đường dây lộ kép va trạm hai máy. Trong thực tế những
hộ loại này thường dùng phương án lộ đơn- một máy biến áp cộng với máy phát dự
phòng.
- Với phụ tải loại 3 như phụ tải ánh sáng sinh hoạt, thôn xóm, khi chung
cư, trường học thì thường dặt môt máy biến áp.
Dung lượng các máy biên áp được chọn theo điều kiện
-(0"X
Có 2 MBA làm việc song song.
+)Ở điều kiện bình thường:
tổng công suất của các MBA sẽ lớn hơn hoặc
bằng tổng công suất các phụ tải của phân xưởng.
.
( )
2
I II
tt
dmB
S
S
+
≥


+)Khi kiểm tra theo điều kiện sự cố một máy biến áp: tổng công suất của các
MBA trừ đi công suất của MBA có công suất lớn nhất (đã xét đến điều kiện làm việc
quá tải 40%) phải lớn hơn hoặc bằng tổng công suất của các phụ tải quan trọng.
( )
1,4
I II
tt

dmB
S
S
+
≥
Trong đó :
S
dmB
– công suất định mức của máy biến áp.
S
tt
– Công suất tính toán, là công suất yêu cầu lớn nhất của phụ tải
tính toán.
S
ttsc -
Công suất tính toán sự cố. Khi có sự cố một máy biến áp có thể
bớt một số phụ tải không cần thiết.
K
hc
:hệ số hiệu chỉnh máy biến áp theo nhiệt độ môi trường .Ta chọn
máy biến áp sản xuất tại Việt Nam nên k
hc
=1.
K
qt
:hệ số quá tải sự cố.Chọn k
qt
=1.4 nếu thoả mãn MBA vận hành
quá tải không quá 5 ngày đêm,số giờ quá tải trong 1 ngày đêm không quá 6 giờ và
trước khi quá tải MBA vận hành với hệ số quá tải ≤ 0.75

-(0"X
Có 1 MBA làm việc.
Sinh viên: Nguyễn Văn Học
24
Đồ án môn học Cung Cấp Điện – GVHD: Th.s Phạm Anh Tuân
dmB tt
S S≥
++IX2E #I !!7
Theo phương án này ,điện áp truyền tải từ hệ thống là 110kV sẽ được hạ áp
xuống còn 22(kV) thông qua trạm biến áp trung gian để tới trạm phân phối trung tâm
nhà máy, và tiếp tục được hạ xuống 0,4kV nhờ biến áp phân xưởng để cung cấp cho
phụ tải.
Với phương án này ta chọn chọn máy biến áp trung gian là máy TPΠH
10MVA-110/22kV do Liên Xô sản xuất.
+++IX2E ##$ %&' !
+++D Y0&5 !Z1ZFI,IX2E #
Căn cứ vào vị trí và công suất tính toán của các phân xưởng ta quyết định đặt
trạm biến áp phân xưởng. Trong đó cụ thể các trạm cấp điện như sau :
+ Trạm B1 cấp điện cho phân xưởng điện phân
+ Trạm B2 cấp điện cho phân xưởng Rơnghen
+ Trạm B3 cấp điện cho phân xưởng đúc số 3 và phân xưởng oxit nhôm
+ Trạm B4 cấp điện cho phân xưởng oxit nhôm
+ Trạm B5 cấp điện cho phân xưởng khí nén và máy bơm
+ Trạm B6 cấp điện cho phân xưởng năng lượng, nhà điều hành - nhà ăn và
garage oto
+ Trạm B7 cấp điện cho phân xưởng cơ khí - rèn và phân xưởng sửa chữa cơ
khí
+ Trạm B8 cấp điện cho phân xưởng đúc số 7
+ Trạm B9 cấp điện cho phân xưởng lò hơi, kho nhiên liệu và kho vật liệu vôi
clorua

Các trạm B1, B2, B3, B4, B8, B9 cấp điện cho các phân xưởng quan trọng (xếp
loại 2) nên ta cần đặt 2 máy biến áp.
Trạm B6, B7 cấp cho hộ loại 3 nên ta chỉ dùng 1 máy biến áp
Tọa độ trạm biến áp được ghi dưới bảng sau:
Sinh viên: Nguyễn Văn Học
25