Thiết kế cung cấp điện cho một phân xưởng sửa chữa cơ khí

LỜI MỞ ĐẦU
Trong công cuộc xây dựng đất nước hiện nay thì ngành công nghiệp điện luôn
giữ một vai trò hết sức quan trọng, trở thành ngành không thể thiếu trong nền kinh tế
quốc dân và thiết kế cung cấp điện là việc đầu tiên phải làm.
Khi các nhà máy và xí nghiệp không ngừng được xây đựng thì các hệ thống
cung cấp điện cũng cần phải được thiết kế và xây dựng. 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 việc phải làm trong việc thiết kế một hệ thống cung cấp điện và
về chuyên ngành Cung cấp điện.
Nội dung của đồ án là Thiết kế cung cấp điện cho một phân xưởng sửa chữa cơ
khí. Đồ án bao gồm các phần chính sau:
1. Tính toán chiếu sáng cho phân xưởng
2. Tính toán phụ tải điện
3. Lựa chọn thiết bị, thiết kế mạng điện của phân xưởng
4. Tính toán ngắn mạch, kiểm tra thiết bị đã chọn
5. Tính chọn tụ bù nâng cao hệ số công suất
6. Tính toán nối đất, chống sét
7. Dự toán công trình
Do kiến thức còn hạn chế nên đồ án này của em không tránh khỏi những thiếu
sót, em rất mong thầy cô trong bộ môn góp ý để bản đồ án của em được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn của thầy Trần Quang Khánh đã giúp
em hoàn thành đồ án môn học này.
Hà Nội, ngày 27 tháng 06 năm 2009
Sinh viên: Hoàng Minh Hiển
1

PHẦN A: ĐỀ BÀI
Thiết kế mạng điện cung cấp cho một phân xưởng với số hiệu 4, phương án C.
Tỷ lệ phụ tải điện loại I & II là 85%. Hao tổn điện áp cho phép trong mạng điện hạ áp
∆U

cp
= 3,5%. Hệ số công suất cần nâng lên là cosϕ = 0,92. Hệ số chiết khấu i = 10%.
Thời gian sử dụng công suất cực đại T
M
= 4890 (giờ). Công suất ngắn mạch tại điểm
đấu điện S
k
= 2,44 (MVA). Thời gian tồn tại của dòng ngắn mạch t
k
= 2,5 (s). Khoảng
cách từ nguồn điện đến trung tâm của phân xưởng L = 68 (m). Giá thành tổn thất điện
năng c
∆
= 1000 (đ/kWh), suất thiệt hại do mất điện g
th
= 4500 (đ/kWh). Các tham số
khác lấy trong phụ lục và sổ tay thiết kế cung cấp điện.
Ta có bảng tổng hợp số liệu:
Bảng 1: Số liệu thiết kế cung cấp điện cho phân xưởng
Tên Tên đệm Họ
Alphabê Phân xưởng S
k
(MVA) H (m) L (m) T
M
(h)
Số hiệu Phương án
1 2
H 4 C 68 4890
M 2,44 3,8
Bảng 2: Phụ tải của phân xưởng cơ khí – sửa chữa N

0
4
Số hiệu trên
sơ đồ
Tên thiết bị
Hệ số
k
sd
cosϕ
Công suất đặt P (kW)
Phương án C
1; 2; 3; 19;
20; 26; 27
Máy tiện ngang bán tự động 0,35 0,67 12 + 17 + 22
4; 5; 7; 8; 24 Máy tiện xoay 0,32 0,68 1,5 + 3 + 7,5 + 12
6 Máy tiện xoay 0,30 0,65 8,5 + 18
11 Máy khoan đứng 0,26 0,56 3 + 5,5
9; 10; 12 Máy khoan đứng 0,37 0,66 2x5,5 + 8,5
13 Máy khoan định tâm 0,30 0,58 3
14; 15; 16; 17 Máy tiện bán tự động 0,41 0,63 2,8 + 4,5 + 2x7,5
18 Máy mài nhọn 0,45 0,67 3
21; 22; 23; 28;
29; 30; 31
Máy tiện ren 0,47 0,70 3x2,8 + 2x4,5 + 8,5 + 10
25; 32; 33 Máy doa 0,45 0,63 4 + 5,5 + 7,5
34 Máy hàn hồ quang 0,53 0,90 40
35
Máy biến áp hàn ε = 0,4
0,45 0,58 35
36 Máy tiện ren 0,40 0,60 18

37 Máy hàn xung 0,32 0,55 20
38; 39 Máy chỉnh lưu hàn 0,46 0,62 30
2

Hình 1: Sơ đồ mặt bằng phân xưởng cơ khí – sửa chữa N
0
4
PHẦN B: NỘI DUNG THUYẾT MINH
3

CHƯƠNG 1: TÍNH TOÁN CHIẾU SÁNG CHO PHÂN XƯỞNG
Tra Phụ lục A - bảng 18.pl.BT – sách Bài tập Cung cấp điện có độ rọi yêu cầu
của nhà xưởng là E
yc
= 50:100 (lx). Ta lấy giá trị E
yc
=70 (lx). Theo biểu đồ Kruithof
ứng với độ rọi 70 (lx) nhiệt độ màu cần thiết là 2400
0
K sẽ cho môi trường sáng tiện
nghi.
Xưởng cao: H = 3,8 (m) Chiều rộng: 24 (m) Chiều dài: 36 (m)
Coi trần nhà có màu trắng, tường màu vàng.
Chọn đèn Rạng Đông có công suất P = 200 (W), quang thông F = 3000 (lm)
Giả thiết chiều cao của mặt bằng làm việc là h
lv
= 0,8 (m)
Chiều cao treo đèn là: h = H – h
lv
= 3,8 – 0,8 = 3 (m)

Độ đồng đều của chiếu sáng phụ thuộc vào: khoảng cách giữa các đèn L; hệ số
phản xạ của trần, tường và nền; loại đèn.
Ta chọn L/H phụ thuộc vào cách bố trí đèn và nơi chiếu sáng, ở đây là phân
xưởng nên lấy L/H = 1,5 (Tra bảng 2.11 - trang 43 sách BHLĐ & KTATĐ)
Khoảng cách giữa các đèn là : L = 1,5.3 = 4,5 (m)
Căn cứ vào kích thước của nhà xưởng ta chọn khoảng cách giữa các đèn là
L
d
= 3 (m), L
ng
= 4 (m)
Ta kiểm tra theo 2 điều kiện :
≤ q ≤

và ≤ p ≤
Với:
p: khoảng cách từ tường đến vị trí bố trí đèn theo chiều dọc, chọn p = 2 (m)
q: khoảng cách từ tường đến vị trí bố trí đèn theo chiều ngang, chọn q = 1,5 (m)
Theo cách bố trí trong bài thì sẽ có 8 dãy đèn theo chiều dọc và 9 dãy đèn theo
chiều ngang.
Ta có : ≤ 1,5 ≤ (thỏa mãn)
≤ 2 ≤ (thỏa mãn)
Vậy số lượng đèn tối thiểu là : 8.9 = 72 (đèn).
Hệ số không gian là : k
kg
= = ≈ 4,8
Coi hệ số phản xạ của nhà xưởng trần : tường : sàn là 70 : 50 : 30.
Hệ số lợi dụng ánh sáng tương ứng với k
kg
= 4,8 là k

ld
= 0,63
4

Lấy hệ số dự trữ là δ
dt
= 1,2.
Hệ số hiệu dụng của đèn là: η = 0,6.
Quang thông tổng cần thiết là:
F
∑
= = = 192000 (lm)
Số lượng đèn cần thiết là: N = = = 64 (đèn)
Kiểm tra độ rọi thực tế ứng với 72 đèn Rạng Đông 200 W, 3000 lm là:
E = = ≈ 70 (lx) = E
yc
(thỏa mãn)
Vậy hệ thống chiếu sáng đảm bảo yêu cầu của đề bài.
Ngoài chiếu sáng chung cho phân xưởng ta cần trang bị thêm cho mỗi máy (trừ
máy sấy) 1 đèn 75W để chiếu sáng cục bộ, cho 2 phòng thay đồ và 2 phòng vệ sinh
mỗi phòng 1 bóng 75W. Vậy cần thêm 43 đèn chiếu sáng cục bộ.
Sơ đồ chiếu sáng phân xưởng:
Hình 1.1: Sơ đồ chiếu sáng phân xưởng
5

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN
1. Phụ tải chiếu sáng:
6

Coi hệ số đồng thời của các phụ tải chiếu sáng bằng 1

 Tổng công suất chiếu sáng chung là:
P
cs.ch
= k
đt
.N.P
đ
= 1.72.200 = 14400 (W)
 Công suất các đèn chiếu sáng cục bộ là:
P
cs.cb
= 75.43 = 3225 (W)
 Tổng công suất chiếu sáng là:
∑P
cs
= 14400 + 3225 = 17625 (W) = 17,625 (kW)
Vì ta sử dụng đèn sợi đốt nên hệ số cosφ của nhóm phụ tải chiếu sáng bằng 1
2. Phụ tải thông thoáng và làm mát:
Phân xưởng có diện tích là 24 x 36 (m
2
) sẽ được trang bị 60 quạt trần công suất
120 (W/quạt), và 11 quạt hút công suất (80W/quạt)
 Tổng công suất thông thoáng và làm mát là:
∑P
lm
= 60.120 + 11.80 = 8080 (W) = 8,08 (kW)
Các hệ số của nhóm phụ tải thông thoáng và làm mát là: k
sd
= 0,65; cosφ = 0,75
(Tra bảng 13.pl - sách Hệ thống CCĐ)

 Hệ số nhu cầu của nhóm thiết bị thông thoáng và làm mát là:
k
nc
= k
sd
+ = 0,65 + ≈ 0,692
 Phụ tải tính toán của nhóm phụ tải thông thoáng và làm mát là:
P
tt.lm
= 8,08.0,692 ≈ 5,59 (kW)
3. Phụ tải động lực:
Ta sử dụng phương pháp hệ số nhu cầu để xác định phụ tải động lực.
3.1. Phân nhóm các phụ tải động lực:
Việc phân nhóm phụ tải tuân theo các nguyên tắc sau:
 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 toán được chính xác hơn và thuận tiện trong việc lựa chọn phương
thức cung cấp điện cho nhóm.
7

 Tổng công 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 không nên quá nhiều bởi số đầu ra của các tủ động lực thường là 8 ÷ 12
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. Dựa vào nguyên tắc phân nhóm ở trên và căn cứ vào vị
trí, công suất của các thiết bị được bố trí trên mặt bằng phân xưởng, ta có thể chia các
phụ tải thành nhóm. Kết quả phân nhóm phụ tải được trình bày ở bảng 2.1

Bảng 2.1: Phân nhóm thiết bị điện của phân xưởng sửa chữa cơ khí
STT Tên thiết bị Số hiệu
trên sơ đồ
Hệ số
k
sd
cosϕ
Công suất
P (kW)
NHÓM 1
1 Máy tiện ngang bán tự động 1 0,35 0,67 12,00
2 Máy tiện ngang bán tự động 2 0,35 0,67 17,00
3 Máy tiện xoay 6 0,30 0,65 8,50
4 Máy tiện xoay 7 0,32 0,68 7,50
5 Máy tiện xoay 8 0,32 0,68 12,00
6 Máy khoan định tâm 13 0,30 0,58 3,00
7 Máy tiện bán tự động 14 0,41 0,63 2,80
8 Máy tiện bán tự động 15 0,41 0,63 4,50
Tổng 67,3
NHÓM 2
1 Máy tiện ngang bán tự động 3 0,35 0,67 22,00
2 Máy tiện xoay 4 0,32 0,68 1,50
3 Máy tiện xoay 5 0,32 0,68 3,00
4 Máy khoan đứng 9 0,37 0,66 5,50
5 Máy khoan đứng 10 0,37 0,66 5,50
6 Máy khoan đứng 11 0,26 0,56 3,00
7 Máy khoan đứng 12 0,37 0,66 8,50
8 Máy tiện bán tự động 16 0,41 0,63 7,50
9 Máy tiện bán tự động 17 0,41 0,63 7,50
10 Máy mài nhọn 18 0,45 0,67 3,00

Tổng 67
STT Tên thiết bị
Số hiệu
trên sơ đồ
Hệ số
k
sd
cosϕ
Công suất
P (kW)
NHÓM 3
1 Máy tiện ngang bán tự động 19 0,35 0,67 12,00
2 Máy tiện ngang bán tự động 20 0,35 0,67 17,00
8

3 Máy tiện ren 21 0,47 0,70 2,80
4 Máy tiện ngang bán tự động 26 0,35 0,67 22,00
5 Máy tiện ngang bán tự động 27 0,35 0,67 12,00
6 Máy tiện ren 28 0,47 0,70 4,50
Tổng 70,3
NHÓM 4
1 Máy tiện ren 22 0,47 0,70 2,80
2 Máy tiện ren 23 0,47 0,70 2,80
3 Máy tiện xoay 24 0,32 0,68 1,50
4 Máy doa 25 0,45 0,63 4,00
5 Máy tiện ren 29 0,47 0,70 4,50
6 Máy tiện ren 30 0,47 0,70 8,50
7 Máy tiện ren 31 0,47 0,70 10,00
8 Máy doa 32 0,45 0,63 5,50
9 Máy doa 33 0,45 0,63 7,50

Tổng 47,10
NHÓM 5
1 Máy hàn hồ quang 34 0,53 0,90 40,00
2
Máy biến áp hàn hồ quang ε = 0,4
35 0,45 0,58 22,14
3 Máy tiện ren 36 0,40 0,60 18,00
4 Máy hàn xung 37 0,32 0,55 20,00
5 Máy chỉnh lưu hàn 38 0,46 0,62 30,00
6 Máy chỉnh lưu hàn 39 0,46 0,62 30,00
Tổng 160,14
3.2. Xác định phụ tải tính toán cho các nhóm phụ tải động lực:
3.2.1. Xác định phụ tải tính toán cho Nhóm 1 : (Số liệu phụ tải cho trong bảng 2.1)
 Hệ số sử dụng tổng hợp của Nhóm 1 là:
k =
=
≈ 0,34
 Số lượng hiệu dụng của Nhóm 1 là:
n = =
≈ 6,1
 Hệ số nhu cầu của Nhóm 1 là:
k
nc
= k
sd
∑
+ = 0,34 +
≈ 0,61
 Phụ tải tính toán của Nhóm 1 là:
9

P
tt
= k
nc
.∑P
i
= 0,61.67,3
= 41,053 (kW)
 Hệ số cosφ
tb
của Nhóm 1 là:
cosφ
tb
=
=
≈ 0,662
3.2.2. Xác định phụ tải tính toán cho các nhóm còn lại :
 Tính toán tương tự Nhóm 1 ta có
Bảng tổng hợp số liệu phụ tải tính toán của các nhóm:
10

Bảng 2.2. Kết quả xác định phụ tải tính toán cho các nhóm phụ tải
STT Tên thiết bị
Số hiệu
trên sơ đồ
k
sd
cosϕ
P (kW) P.k

sd
P
2
(kW)
P.cosϕ k
sd
∑
n
hd
k
nc
P
tt
(kW)
cosϕ
tb
NHÓM 1
1 Máy tiện ngang bán tự động 1 0,35 0,67 12,0 4,20 144,00 8,04
0,34 6,1 0,61 40,84 0,662
2 Máy tiện ngang bán tự động 2 0,35 0,67 17,0 5,95 289,00 11,39
3 Máy tiện xoay 6 0,30 0,65 8,5 2,55 72,25 5,53
4 Máy tiện xoay 7 0,32 0,68 7,5 2,40 56,25 5,10
5 Máy tiện xoay 8 0,32 0,68 12,0 3,84 144,00 8,16
6 Máy khoan định tâm 13 0,30 0,58 3,0 0,90 9,00 1,74
7 Máy tiện bán tự động 14 0,41 0,63 2,8 1,15 7,84 1,76
8 Máy tiện bán tự động 15 0,41 0,63 4,5 1,85 20,25 2,84
Tổng 67,3 22,8 742,6 44,6
NHÓM 2
1 Máy tiện ngang bán tự động 3 0,35 0,67 22,0 7,70 484,00 14,74
0,37 5,9 0,63 42,05 0,654

2 Máy tiện xoay 4 0,32 0,68 1,5 0,48 2,25 1,02
3 Máy tiện xoay 5 0,32 0,68 3,0 0,96 9,00 2,04
4 Máy khoan đứng 9 0,37 0,66 5,5 2,04 30,25 3,63
5 Máy khoan đứng 10 0,37 0,66 5,5 2,04 30,25 3,63
6 Máy khoan đứng 11 0,26 0,56 3,0 0,78 9,00 1,68
7 Máy khoan đứng 12 0,37 0,66 8,5 3,15 72,25 5,61
8 Máy tiện bán tự động 16 0,41 0,63 7,5 3,08 56,25 4,73
9 Máy tiện bán tự động 17 0,41 0,63 7,5 3,08 56,25 4,73
10 Máy mài nhọn 18 0,45 0,67 3,0 1,35 9,00 2,01
Tổng 67 24,64 758,50 43,81
STT Tên thiết bị Số hiệu k
sd
cosϕ
P (kW) P.k
sd
P
2
P.cosϕ k
sd
∑
n
hd
k
nc
P
tt
cosϕ
tb
11

trên sơ đồ
NHÓM 3
1 Máy tiện ngang bán tự động 19 0,35 0,67 12,0 4,20 144,00 8,04
0,36 4,5 0,66 46,52 0,673
2 Máy tiện ngang bán tự động 20 0,35 0,67 17,0 5,95 289,00 11,39
3 Máy tiện ren 21 0,47 0,70 2,8 1,32 7,84 1,96
4 Máy tiện ngang bán tự động 26 0,35 0,67 22,0 7,70 484,00 14,74
5 Máy tiện ngang bán tự động 27 0,35 0,67 12,0 4,20 144,00 8,04
6 Máy tiện ren 28 0,47 0,70 4,5 2,12 20,25 3,15
Tổng 70,3 25,5 1089,1 47,3
NHÓM 4
1 Máy tiện ren 22 0,47 0,70 2,80 1,32 7,84 1,96
2 Máy tiện ren 23 0,47 0,70 2,80 1,32 7,84 1,96
3 Máy tiện xoay 24 0,32 0,68 1,50 0,48 2,25 1,02
4 Máy doa 25 0,45 0,63 4,00 1,80 16,00 2,52
5 Máy tiện ren 29 0,47 0,70 4,50 2,12 20,25 3,15
6 Máy tiện ren 30 0,47 0,70 8,50 4,00 72,25 5,95
7 Máy tiện ren 31 0,47 0,70 10,00 4,70 100,00 7,00
8 Máy doa 32 0,45 0,63 5,50 2,48 30,25 3,47
9 Máy doa 33 0,45 0,63 7,50 3,38 56,25 4,73
Tổng 47,10 21,57 312,93 31,75
NHÓM 5
1 Máy hàn hồ quang 34 0,53 0,90 40,00 21,20 1600 36,00
0,45 5,6 0,68 109,59 0,673
2
Máy biến áp hàn ε = 0,4
35 0,45 0,58 22,14 9,96 490 12,84
3 Máy tiện ren 36 0,40 0,60 18,00 7,20 324 10,80
4 Máy hàn xung 37 0,32 0,55 20,00 6,40 400 11,00
5 Máy chỉnh lưu hàn 38 0,46 0,62 30,00 13,80 900 18,60

6 Máy chỉnh lưu hàn 39 0,46 0,62 30,00 13,80 900 18,60
Tổng 160,14 72,36 4614 108
12

Bảng 2.3. Tổng hợp kết quả xác định phụ tải tính toán của các nhóm phụ tải
Nhóm k
nc
P
tt
(kW) Cosφ
tb
P
tt
.k
nc
P
tt
.cosφ
tb
1 0,61 40,84 0,662 24,91 27,04
2 0,63 42,05 0,654 26,49 27,50
3 0,66 46,52 0,673 30,70 31,31
4 0,66 31,16 0,674 20,57 21,00
5 0,68 109,59 0,673 74,52 73,75
Tổng 270,16 177,19 180,60
 Hệ số sử dụng tổng của các nhóm phụ tải động lực là:
k
sd.t
= =
≈ 0.66

 Hệ số nhu cầu tổng của các nhóm phụ tải động lực là:
k
nc.t
= k
sd.t
+ = 0,66 +
≈ 0,812
 Hệ số công suất trung bình của các nhóm phụ tải động lực là:
cosφ
đl
= =
≈ 0,67
 Công suất tính toán của các phụ tải động lực là:
P
đl
= k
nc.t
.∑P = 0,812.270,16
= 219,37 (kW)
4. Phụ tải tổng hợp:
Ta thấy các nhóm phụ tải có tính chất khác nhau, vì vậy ta chọn phương pháp số
gia để tổng hợp phụ tải giữa các nhóm. Ta có 3 nhóm phụ tải: phụ tải động lực, phụ
tải chiếu sáng, phụ tải thông thoáng và làm mát (TT & LM).
Bảng 2.4: Kết quả tính toán phụ tải điện
Loại phụ tải P
tt
(kW) k
sd
cosφ
Động lực 219,37 0,83 0,67

Chiếu sáng 17,625 1
TT & LM 5,59 0,65 0,75

Phụ tải tính toán của phân xưởng được xác định bằng cách cộng từng cặp nhóm
phụ tải, bắt đầu từ nhóm có công suất thấp nhất đến nhóm có công suất cao nhất.
 Phụ tải tính toán của nhóm phụ tải TT & LM và nhóm phụ tải chiếu sáng là:
13

P
1
= P
ch.s
+ k.P
tt & lm

= 17,625 + [( ) – 0,41].5,59
≈ 20,95
 Phụ tải tính toán của nhóm phụ tải động lực và P
1
là:
P
2
= P
đl
+ k
1
.P
1

= 219,57 + [() – 0,41].20,95

≈ 232,97
 Vậy sau khi tổng hợp ta có phụ tải tính toán của phân xưởng là:
P
tt.px
= P
2
= 232,97 (kW)
 Hệ số công suất của toàn phân xưởng là:
cosϕ
px
=
=
≈ 0,696
⇒ tgφ
px
≈ 1,032
 Công suất tính toán phản kháng của phân xưởng là:
Q
tt.px
= P
tt.px
. tgφ
px
= 232,97.1,032
= 240,43 (kVAR)
 Công suất tính toán của toàn phân xưởng là :
S
tt.px
=
= ≈ 334,79 (kVA)

CHƯƠNG 3: LỰA CHỌN THIẾT BỊ
THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN CỦA PHÂN XƯỞNG
I. CHỌN TRẠM BIẾN ÁP (TBA)
1. Xác định vị trí đặt TBA phân xưởng:
Để lựa chọn được vị trí tối ưu cho TBA cần thỏa mãn các điều kiện sau:
14

 Vị trí trạm cần phải gần tâm phụ tải (nhằm giảm tổn thất điện năng, điện áp,
giảm chi phí dây dẫn,…)
 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 không 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 còn cần phải thuận lợi cho việc làm mát tự nhiên (thông gió tốt),
có khả năng phòng cháy, phòng nổ tốt đồng thời phải tránh được các bị hoá chất hoặc
các khí ăn mòn của chính phân xưởng này có thể gây ra.
Xác định tâm của phân xưởng:
15

Bảng 3.1: Tâm của các phụ tải
STT Tên thiết bị
Số hiệu
trên sơ đồ
cosϕ
P (kW) S (kVA) X Y S.X S.Y
NHÓM 1
1 Máy tiện ngang bán tự động 1 0,67 12,0 17,91 12,950 25,525 231,940 457,164
2 Máy tiện ngang bán tự động 2 0,67 17,0 25,37 12,950 23,235 328,582 589,545
3 Máy tiện xoay 6 0,65 8,5 13,08 11,820 25,700 154,569 336,077

4 Máy tiện xoay 7 0,68 7,5 11,03 11,800 24,200 130,147 266,912
5 Máy tiện xoay 8 0,68 12,0 17,65 11,775 22,450 207,794 396,176
6 Máy khoan định tâm 13 0,58 3,0 5,17 10,750 25,250 55,603 130,603
7 Máy tiện bán tự động 14 0,63 2,8 4,44 10,720 23,330 47,644 103,689
8 Máy tiện bán tự động 15 0,63 4,5 7,14 10,720 22,500 76,571 160,714
Tổng 67,3 101,8 1232,9 2440,9
NHÓM 2
1 Máy tiện ngang bán tự động 3 0,67 22,0 32,84 12,900 21,035 423,582 690,701
2 Máy tiện xoay 4 0,68 1,5 2,21 12,920 18,720 28,500 41,294
3 Máy tiện xoay 5 0,68 3,0 4,41 12,800 16,495 56,471 72,772
4 Máy khoan đứng 9 0,66 5,5 8,33 11,685 21,180 97,375 176,500
5 Máy khoan đứng 10 0,66 5,5 8,33 11,650 20,500 97,083 170,833
6 Máy khoan đứng 11 0,56 3,0 5,36 11,671 18,911 62,523 101,309
7 Máy khoan đứng 12 0,66 8,5 12,88 11,820 17,023 152,227 219,236
8 Máy tiện bán tự động 16 0,63 7,5 11,90 10,730 21,440 127,738 255,238
9 Máy tiện bán tự động 17 0,63 7,5 11,90 10,680 20,500 127,143 244,048
10 Máy mài nhọn 18 0,67 3,0 4,48 10,600 19,505 47,463 87,336
Tổng 67 102,64 1220,1 2059,3
16

STT Tên thiết bị
Số hiệu
trên sơ đồ
cosϕ
P (kW) S (kVA) X Y S.X S.Y
NHÓM 3
1 Máy tiện ngang bán tự động 19 0,67 12,0 17,91 9,250 25,500 165,672 456,716
2 Máy tiện ngang bán tự động 20 0,67 17,0 25,37 9,125 23,275 231,530 590,560
3 Máy tiện ren 21 0,70 2,8 4,00 9,361 21,340 37,444 85,360
4 Máy tiện ngang bán tự động 26 0,67 22,0 32,84 7,740 25,500 254,149 837,313

5 Máy tiện ngang bán tự động 27 0,67 12,0 17,91 7,750 23,220 138,806 415,881
6 Máy tiện ren 28 0,70 4,5 6,43 7,821 21,320 50,278 137,057
Tổng 70,3 104,5 877,9 2522,9
NHÓM 4
1 Máy tiện ren 22 0,70 2,80 4,00 9,348 19,520 37,392 78,080
2 Máy tiện ren 23 0,70 2,80 4,00 9,252 18,040 37,008 72,160
3 Máy tiện xoay 24 0,68 1,50 2,21 9,165 16,620 20,217 36,662
4 Máy doa 25 0,63 4,00 6,35 9,215 14,400 58,508 91,429
5 Máy tiện ren 29 0,70 4,50 6,43 7,821 19,500 50,278 125,357
6 Máy tiện ren 30 0,70 8,50 12,14 7,800 18,020 94,714 218,814
7 Máy tiện ren 31 0,70 10,00 14,29 7,800 16,500 111,429 235,714
8 Máy doa 32 0,63 5,50 8,73 7,580 15,200 66,175 132,698
9 Máy doa 33 0,63 7,50 11,90 7,500 13,390 89,286 159,405
Tổng 47,10 70,05 565 1150,3
NHÓM 5
1 Máy hàn hồ quang 34 0,90 40,00 44,44 5,700 25,750 253,333 1144,444
2
Máy biến áp hàn ε = 0,4
35 0,58 22,14 38,17 5,800 24,750 221,359 944,594
3 Máy tiện ren 36 0,60 18,00 30,00 5,700 20,650 171,000 619,500
4 Máy hàn xung 37 0,55 20,00 36,36 4,800 20,950 174,545 761,818
5 Máy chỉnh lưu hàn 38 0,62 30,00 48,39 4,540 19,200 219,677 929,032
6 Máy chỉnh lưu hàn 39 0,62 30,00 48,39 4,695 16,930 227,177 819,194
Tổng 160,14 245,75 1267,1 5218,6
17

Tọa độ tâm của nhóm 1:
X = = ≈ 12,11
Y = = ≈ 23,98
Tính toán tương tự cho các nhóm khác.

Ta có tọa độ tâm của các nhóm phụ tải và tâm phân xưởng:
Bảng 3.2. Tâm của các nhóm phụ tải và tâm phân xưởng
Nhóm
∑S (kVA) ∑S.X ∑S.Y X
nhóm
Y
nhóm
X
px
Y
px
1 101,80 1232,90 2440,90 12,11 23,98
8,26 21,44
2 102,64 1220,10 2059,30 11,89 20,06
3 104,50 877,90 2522,90 8,40 24,14
4 70,05 565,00 1150,30 8,07 16,42
5 245,75 1267,10 5218,60 5,16 21,24
Tổng 624,74 5163 13392
Tọa độ thực tế của tâm nhóm phụ tải và tâm phân xưởng (so với trục tọa độ
XOY như hình vẽ)
Bảng 3.3: Tọa độ thực tế của tâm nhóm phụ tải và tâm phân xưởng
Nhóm
X
nhóm
(m) Y
nhóm
(m) X
px
(m) Y
px

(m)
1 18,88 5,83
10,63 11,27
2 18,41 14,23
3 10,93 5,49
4 10,22 22,03
5 3,99 11,70
Dựa vào các điều kiện lựa chọn vị trí tối ưu cho trạm biến áp và vị trí các phụ tải
trong phân xưởng ta chọn vị trí đặt trạm biến áp như hình vẽ:
Tọa độ thực tế của TBA: X
TBA
= 7,39 (m) Y
TBA
= 12,75 (m)
18

Hình 3.1: Vị trí tâm các nhóm phụ tải, tâm phân xưởng và vị trí đặt TBA
19

2. Chọn máy biến áp (MBA) :
2.1. Nguyên tắc chung:
2.1.1. 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 thụ loại III chỉ cần đặt 1 MBA (yêu cầu trong kho cần có MBA dự trữ).
2.1.2. Công suất máy biến áp :
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 công suất đề phòng 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 công suất tính toán toàn phần của phân xưởng và một số tiêu chuẩn khác : ít
chủng loại máy, khả năng làm việc quá tải, đồ thị phụ tải
 Điều kiện chọn MBA:
n.k
hc
.S
đmB
≥ S
tt
Kiểm tra theo điều kiện sự cố một máy biến áp (đối với trạm có nhiều hơn 1 MBA)
(n – 1).k
hc
.k
qt
.S
đmB
≥ S
tt.sc
Trong đó :
n: Số máy biến áp trong trạm
k
hc
: 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 k
hc
= 1.
k
qt
: Hệ số quá tải sự cố, k
qt

= 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 không quá 0,93.
S
tt.sc
: Công suất tính toán 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, nhờ vậy có
thể giảm được vốn đầu tư và tổn thất của trạm trong trạng thái làm việc bình thường.
20

2.2. Chọn máy biến áp:
S
tt.px
= 334,79 (kVA) ⇒ Ta tiến hành so sánh 2 phương án:
2.2.1. Phương án 1 : Chọn 1 máy biến áp có công suất 400 kVA do ABB chế tạo
Bảng 3.4. Thông số của MBA phân xưởng Phương án 1
S
MBA
(kVA)
Điện áp
(kV)
∆P
0

(kW)
∆P
k

(kW)
U

k
% I
0
%
Vốn đầu tư
MBA (.10
6
đ)
Vốn đầu tư
TBA (.10
6
đ)
400 10/0,4 0,84 5,75 4,5 6,0 67,2
99,1
(Phụ lục B - bảng 10.pl & 12.pl)
 Tổn thất điện năng trong TBA:
∆A
TBA
= n.∆P
0
.t + .∆P
k
. .τ (kWh)
Trong đó: n: số lượng MBA, n = 1
t: thời gian TBA vận hành, t = 8760 (giờ)
τ: thời gian tổn thất công suất lớn nhất (giờ)
τ = (0,124 + T
M
.10
-4

)
2
.8760
= (0,124 + 4890.10
-4
)
2
.8760
≈ 3291,74 (giờ)
⇒ ∆A
TBA
= 0,84.8760 + 5,75. . 3291,74
≈ 20617,63 (kWh/năm)
 Chi phí quy đổi của TBA:
Z
TBA
= p
TBA
.V
TBA
+ C
TBA
+ Y
Trong đó:
P
TBA
: hệ số sử dụng hiệu quả và khấu hao vốn đầu tư MBA:
P
TBA
= a

tc
+ k
kh
Với: a
tc
=
i: hệ số chiết khấu (i = 10%)
T
h
: tuổi thọ của công trình, lấy T
h
= 25 (năm)
⇒ a
tc
= ≈ 0,11
k
kh
= 0,064 (Phụ lục B - bảng 5.pl.a)
⇒ p
TBA
= 0,11 + 0,064 = 0,174
V
TBA
: vốn đầu tư cho TBA, V
MBA
= 99,1.10
6
(đ)
C
TBA

: chi phí tổn thất điện năng trong TBA (đ/năm)
C
TBA
= c
∆
.∆A
TBA
21

Với: c
∆
: giá thành tổn thất điện năng, c
∆
= 1000 (đ/kWh)
⇒ C
TBA
= 1000.20617,63
≈ 20,62.10
6
(đ/năm)
Y: thiệt hại do mất điện (đ/năm)
Y = g
th
.P
th
.t
f
= g
th
.P

tt.px
.t
f

Với: g
th
: suất thiệt hại do mất điện, g
th
= 4500 (đ/kWh)
t
f
: thời gian mất điện, với TBA tiêu thụ t
f
= 24 (giờ/năm)
⇒ Y = 4500.232,97.24
≈ 25,16.10
6
(đ/năm)
⇒ Z
TBA
= 0,174.99,1.10
6
+ 20,62.10
6
+ 25,16.10
6
≈ 63,024.10
6
(đ)
2.2.2. Phương án 2 : Chọn 2 MBA, mỗi máy có công suất 250 kVA, do ABB chế tạo

 Kiểm tra điều kiện chọn MBA:
S
MBA
≥ = ≈ 167,395 (kVA) < 250 (thỏa mãn)
Kiểm tra lại công suất MBA đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố :
S
tt.sc
lúc này chính bằng công suất tính toán của phân xưởng khi đã cắt bớt một
số phụ tải không quan trọng trong phân xưởng (15% phụ tải loại III)
= ≤ S
MBA
≈ 203,3 < 250 (thỏa mãn)
Bảng 3.5. Thông số của MBA phân xưởng Phương án 2
S
MBA
(kVA)
Điện áp
(kV)
∆P
0

(kW)
∆P
k

(kW)
U
k
% I
0

%
Vốn đầu tư
MBA (.10
6
đ)
Vốn đầu tư
TBA (.10
6
đ)
2 x 250 10/0,4 0,64 4,1 4,5 7 117,6 150,25
(Phụ lục B - bảng 10.pl & 12.pl)
 Tổn thất điện năng trong TBA:
∆A
TBA
= n.∆P
0
.t + .∆P
k
. .τ (kWh)
Trong đó: n: số lượng MBA, n = 2
t: thời gian TBA vận hành, t = 8760 (giờ)
τ: thời gian tổn thất công suất lớn nhất, τ = 3291,74 (giờ)
⇒ ∆A
TBA
= 2.0,64.8760 + .4,1. . 3291,74
22

= 23314,44 (kWh/năm)
 Chi phí quy đổi của TBA:
Z

TBA
= p
TBA
.V
TBA
+ C
TBA
+ Y
Trong đó:
P
TBA
= 0,174
V
TBA
: vốn đầu tư cho TBA, V
TBA
= 150,25.10
6
(đ)
C
TBA
: chi phí tổn thất điện năng trong TBA
C
TBA
= c
∆
.∆A
TBA
= 1000.23314,44
≈ 23,32.10

6
(đ/năm)
Y: thiệt hại do mất điện (đ/năm)
Y = g
th
.P
th
.t
f
= g
th
.0,15.P
tt.px
.t
f

= 4500.0,15.232,97.24
≈ 3,774.10
6
(đ/năm)
⇒ Z
TBA
= 0,174.150,25.10
6
+ 23,32.10
6
+ 3,774.10
6
≈ 53,24.10
6

(đ)
So sánh kết quả tính toán của 2 phương án theo chi phí quy đổi :
∆Z = .100 = .100 ≈ 15,53 %
Ta thấy phương án 2 có chi phí quy đổi nhỏ hơn phương án 1 và chiếm ưu thế rõ
rệt. Vậy ta chọn TBA gồm 2 MBA, mỗi máy có công suất 250 kVA do ABB chế tạo
3. Chọn dây dẫn đến trạm biến áp: (lộ kép)
 Dòng điện chạy trên đường dây:
I
lv.max
= = ≈ 9,665 (A)
⇒ F ≥ = ≈ 3,12 (mm
2
)
Chọn cáp vặn xoắn lõi đồng cách điện XLPE, đai thép, vỏ PVC do hãng
FURUKAWA (Nhật Bản) chế tạo, mã hiệu XLPE.10 có F = 10 mm
2
, r
0
= 1,83 (Ω/km)
x
0
= 0,109 (Ω/km), I
cp
= 82 (A) (cáp được đặt trong rãnh) (Phụ lục B - bảng 37.pl)
 Kiểm tra điều kiện phát nóng của dây cáp đã chọn:
23

I
sc
≤ k

hc
.I
cp
Trong đó:
I
sc
: Dòng điện khi xảy ra sự cố đứt 1 cáp, I
sc
= 2.I
lv.max
I
cp
: dòng điện lớn nhất cho phép chạy trên dây cáp, I
cp
= 82 (A)
k
hc
= k
1
.k
2
(Phụ lục B - bảng 41.pl & 42.pl)
k
1
: hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ, k
1
= 0,96
k
2
: hệ số hiệu chỉnh về số dây cáp cùng đặt trong một hào cáp, k

2
= 0,93
⇒ I
sc
= 2.9,665 = 19,33 < 0,96.0,93.82 ≈ 73,21 (thỏa mãn)
 Tổn thất điện năng trên đường dây:
∆A
dây
= . .τ
= . .3291,74.10
-3
≈ 245,5 (kWh/năm)
 Chi phí quy đổi của đường dây
Z
dây
= p
dây
.V
dây
+ C
dây
Trong đó:
p
dây
: hệ số sử dụng hiệu quả và khấu hao vốn đầu tư đường dây
p
dây
= a
tc
+ k

kh
Với: a
tc
= 0,11
k
kh
= 0,036 (Phụ lục B - bảng 5.pl.a)
⇒ p
dây
= 0,11 + 0,036 = 0,146
V
dây
: vốn đầu tư cho đường dây: V
dây
= v
0
.L
Với: v
0
= 69,76.10
6
(đ/km) (Phụ lục B - bảng 7.pl)
L = 68 + 4,72 = 72,72 (m) ≈ 0,073 (km)
⇒ V
dây
= 69,76.10
6
.0,073.1,6 ≈ 8,15.10
6
(đ)

C
dây
: chi phí tổn thất điện năng trên đường dây
C
dây
= c
∆
.∆A
dây
= 1000.245,5
= 245,5.10
3
(đ/năm)
⇒ Z
dây
= 0,146.8,15.10
6
+ 245,5.10
3
≈ 1,44.10
6
(đ)
4. Các thiết bị khác:
4.1. Dao cách ly:
24

Chọn dao cách ly bảo vệ cho dây dẫn từ điểm đấu điện (nguồn) đến TBA:
Dao cách ly được chọn theo các điều kiện sau:
 Điện áp định mức: U
đm.DCL

≥ U
đm.mạng
= 10 (kV)
 Dòng điện định mức: I
đm.DCL
≥ I
lv.max
= = ≈ 19,33 (A)
Chọn dao cách ly PBP(3)-10/2500
Bảng 3.6: Thông số Dao cách ly của dây dẫn Nguồn – TBA
DCL
PBP(3)-10/2500
Số
lượng
U
đm.DCL
(kV)
I
đm.DCL
(A)
I
ôđ
/s
(kA/s)
I
xk
(kA)
Đơn giá
(.10
3

đ/bộ)
2 10 2500 45/4 125 800
(Phụ lục B - bảng 26.pl & Phụ lục A – bảng 20.a.pl.BT)
4.2. Cầu chảy cao áp:
Chọn cầu chảy bảo vệ cho dây dẫn Nguồn – TBA:
Cầu chảy được chọn theo các điều kiện sau:
 Điện áp định mức: U
đm.CC
≥ U
đm.mạng
= 10 (kV)
 Dòng điện định mức: I
đm.CC
≥ I
lv.max
= = ≈ 20,21 (A)
Chọn Cầu chảy cao áp ΠK do Nga chế tạo
Bảng 3.7: Thông số Cầu chảy của dây dẫn Nguồn – TBA
Cầu chảy
ΠK
Số lượng
U
đm.CC
(kV)
I
đm.CC
(A)
I
cắt
(kA)

Đơn giá
(.10
3
/bộ)
2 10 30 12 1200
(Phụ lục A - bảng 20.d.pl.BT & Phụ lục B – bảng 30.pl)
4.3. Chọn sứ đỡ cao áp:
Sứ đỡ phần cao áp gồm sứ đỡ phần trong nhà dùng đỡ dao cách ly, cầu chảy
Chọn sứ đỡ loại OΦ-10-750
Bảng 3.8: Thông số Sứ đỡ cao áp
Sứ đỡ
OΦ-10-750
Số lượng
U
đm.sứ
(kV)
U
ph,khô
(kV)
Lực phá
(kg)
Đơn giá
(.10
3
/cái)
2 10 47 750 50
(Phụ lục A – bảng 20.a.pl.BT & Phụ lục B – bảng 34.pl)
4.4. Thanh góp hạ áp của TBA:
Thanh góp hạ áp của TBA được chọn theo điều kiện dòng điện phát nóng cho phép
25