Thiết kế cung cấp điện cho một xí nghiệp công nghiệp

Đồ án môn học cung cấp điện
Đồ án cung cấp điện
Sinh viên : Trần Ngọc Mai
Lớp : Đ1-H1
Giáo viên hướng dẫn : TS.Trần Quang Khánh
Đề 2: Thiết kế cung cấp điện cho một xí nghiệp công nghiệp
Đề bài:
Thiết kế cung cấp điện cho một xí nghiệp công nghiệp gồm các phân xưởng với
các dữ liệu cho trong bảng.
Khoảng cách từ nguồn điện đến trung tâm của nhà máy là L,m. Thời gian sử
dụng công suất cực đại là T
M
,h. Phụ tải loại I và loại II chiếm k
I
&
II
,%. Giá thành
tổn thất điện năng c
∆
=1000đ/kWh; suất thiệt hại do mất điện g
th
=4500đ/kWh;
hảo tổn điện áp cho phép trong mạng tính từ nguồn (điểm đấu điện) là ∆U
cp
=5%.
Các số liệu khác lấy trong phụ lục và các sổ tay thiết kế điện.
Số liệu thiết kế cung cấp điện cho nhà máy
Alphab
ê
Tên Tên đệm Họ
Số hiệu

nhà máy
Phân xưởng S
k
,
MVA
k
I
&
II
,%
T
M
,h L,m Hướng
Số
hiệu
Phương
án
M 4 1 A
N 7,32 78 4480
T 184,45 Đông nam
Phụ tải nhà máy cơ khí. (sơ đồ hình 1.4)
N
0
theo Tên phân xưởng và Số lượng Tổng Hệ số Hệ số
Trần Ngọc Mai - Lớp Đ1H1 1
Đồ án môn học cung cấp điện
sơ đồ mặt
bằng
phụ tải thiết bị
điện

công suất
đặt,kW
nhu
cầu,k
nc
công
suất, cos
ϕ
1 Phân xưởng đúc 73 6500 0,38 0,75
2 Bộ phận điện phân 136 8200 0,36 0,76
3 Xem dữ liệu phân
xưởng
4 Lò hơi 32 1850 0,42 0,78
5 Khối các phân
xưởng phụ trợ
35 1700 0,42 0,70
6 Máy nén 1 14 3800 0,49 0,62
7 Máy nén 2 14 850 0,49 0,64
8 Máy bơm 1 40 85 0,41 0,57
9 Máy bơm 2 35 70 0,42 0,61
10 Nhà hành chính,
sinh hoạt
6 1200 0,59 0,86
11 Kho OKC 6 0,59 0,81
12 Kho than 5 100 0,61 0,86
13 Kho vật liệu xỉ 7 30 0,56 0,82
14 Kho dụng cụ 4 560 0,65 0,88
15 Các kho khác 8 270 0,55 0,86
Phụ tải của phân xưởng cơ khí – sửa chữaN
0

1 (sư đồ hình 2.1)
Số hiệu trên
sơ đồ
Tên thiết bị Hệ số
k
sd
cos
ϕ
Công suất đặt P, kW
Phương án B
1;8 Máy mài nhẵn
tròn
0,35 0,67 3+ 10
2;9 Máy mài nhẵn
phẳng
0,32 0,68 1,5+ 4
3;4;5 Máy tiện bulông 0,3 0,65 0,6+ 2,2+ 4
6;7 Máy phay 0,26 0,56 1,5+2,8
10;11;19;
20;29;30
Máy khoan 0,27 0,66 0,6+ 0,8+
0,8+0,8+1,2+1,2
12;13;14;
15;16;24;25
Máy tiện bulông 0,3 0,58 1,2+2,8+2,8+3
+7,5+10+13
17 Máy ép 0,41 0,63 10
18;21 Cần cẩu 0,25 0,67 4 + 13
22;23 Máy ep nguội 0,47 0,70 40+ 55
26;39 Máy mài 0,45 0,63 2+ 4,5

27;31 Lò gió 0,53 0,9 4+5,5
Trần Ngọc Mai - Lớp Đ1H1 2
Đồ án môn học cung cấp điện
28;34 Máy ép quay 0,45 0,58 22+30
32;33 Máy xọc (đục) 0,4 0,60 4 + 5,5
35;36;37;38 Máy tiện bu lông 0,32 0,55 1,5+ 2,8+ 4,5+ 5,5
40;43 Máy hàn 0,46 0,82 28+28
41;42;45 Máy quạt 0,65 0,78 5,5+ 7,5+7,5
44 Máy cắt tôn 0,27 0,57 2,8
Nhiệm vụ thiết kế
CHƯƠNG I
Xác định phụ tải tính toán của các phân xưởng và toàn
nhà máy
Phụ tải tính toán 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. Nói cách
khác, phụ tải tính toán cũng đốt nóng thiết bị lên tới nhiệt độ tương tự như phụ
tải thực tế gây ra, vì vậy chọn các thiết bị theo phụ tải tính toán sẽ đảm bảo an
toàn cho thiết bị về mặt phát nóng.
Phụ tải tính toán được sử dụng để lựa chọn và kiểm tra các thiết bị trong hệ
thống cung cấp điện như : máy biến áp, dây dẫn, các thiết bị đóng cắt, bảo vệ
tính toán tổn thất công suất, tổn thất điện năng, tổn thất điện áp; lựa chọn dung
lượng bù công suất phản kháng Phụ tải tính toán 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 toán là
một nhiệm vụ khó khăn nhưng rất quan trọng. Bởi vì nếu phụ tải tính toán xác
định được nhỏ hơn phụ tải thực tế thì sẽ giảm tuổi thọ các thiết bị điện, có khi
dẫn đến sự cố cháy nổ, rất nguy hiểm. Nếu phụ tải tính toán lớn hơn thực tế
nhiều thì các thiết bị điện được chọn sẽ quá lớn so với yêu cầu, do đó gây lãng
phí.
Do tính chất quan trọng như vậy nên từ trước tới nay đã có nhiều công trình

nghiên cứu và có nhiều phương pháp tính toán phụ tải điện. Song vì phụ tải điện
Trần Ngọc Mai - Lớp Đ1H1 3
Đồ án môn học cung cấp điện
phụ thuộc vào nhiều yếu tố như đã trình bày ở trên nên cho đến nay vẫn chưa có
phương pháp nào hoàn toàn chính xác và tiện lợi. Những phương pháp đơn giản
thuận tiện cho việc tính toán thì lại thiếu chính xác, còn 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 toán 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 công 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 mô và đặc điểm của công trình, tuỳ theo giai
đoạn thiết kế sơ bộ hay kỹ thuật thi công mà chọn phương pháp tính toán
phụ tải điện thích hợp
1.1 XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CỦA PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ-
SỬA CHỮA
Phân xưởng cơ khí- sửa chữa là phân xưởng số 2 trong sơ đồ mặt bằng nhà
máy. Phân xưởng có diện tích bố trí 864 m
2
. Trong phân xưởng có 45 thiết bị,
công suất của các thiết bị rất khác nhau, thiết bị có công suất lớn nhất là 55 kW
(Máy ép nguội), song cũng có những thiết bị có công suất rất nhỏ 0,8kW (Máy
khoan). Phần lớn các thiết bị có chế độ làm việc dài hạn. Những đặc điểm này
cần được quan tâm khi phân nhóm phụ tải, xác định phụ tải tính toán và lựa
chọn phương án thiết kế cung cấp điện cho phân xưởng.
1.1.1 Phân nhóm phụ tải của phân xưởng cơ khí - sửa chữa
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 toán đựoc chính xác cần phải

phân nhóm thiết bị điện. Việc phân nhóm cần tuân theo các nguyên tắc sau:
Trần Ngọc Mai - Lớp Đ1H1 4
Đồ án môn học cung cấp điện
- Các thiết bị 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 các đường
dây hạ áp trong phân xưởng .
- Chế độ làm việc của các thiết bị trong cùng một nhóm nên giống nhau để
việc xác định phụ tải tính toán được chính xác hơn và thuận lợi cho việc lựa
chọn phương thức cung cấp điện cho nhóm .
-Tổng công suất các nhóm nên xấp xỉ nhau để giảm chủng loại tủ động lực
cần dùng trong phân xưởng và toàn nhà máy.Số thiết bị trong một nhóm cũng
không nên quá nhiều bởi số đầu ra của các tủ động lực thường.
Tuy nhiên thường rất khó thoả mãn cùng một lúc cả 3 nguyên tắc trên, do
vậy người thiết kế phải tuỳ thuộc vào điều kiện cụ thể của phụ tải để lựa chọn
phương án thoả hiệp một cách tốt nhất có thể
Dựa theo nguyên tắc phân nhóm phụ tải điện đã nêu ở trên và căn cứ vào
vị trí, công suất của các thiết bị bố trí trên mặt bằng phân xưởng có thể chia các
thiết bị trong phân xưởng cơ khí- sửa chữa thành 5 nhóm. Kết quả phân nhóm
phụ tải điện được trình bày trong bảng 1.1
Bảng 1.1 - Bảng phân nhóm phụ tải điện
TT Tên thiết bị Số
lượng
Kí hiệu trên
mặt bằng
Công suất
đặt P
đ
,kW
Hệ số
K

sd
cosϕ
Nhóm I
1 Máy mài nhẵn tròn 1 1 3 0,35 0,67
2 Máy mài nhẵn tròn 1 8 10 0,35 0,67
3 Máy mài nhẵn phẳng 1 2 1,5 0,32 0,68
4 Máy mài nhẵn phẳng 1 9 4 0,32 0,68
5 Máy khoan 1 10 0,6 0,27 0,66
6 Máy ép 1 17 10 0,41 0,63
7 Lò gió 1 27 4 0,53 0,9
8 Máy khoan 1 19 0,8 0,27 0,66
9 Máy khoan 1 20 0,8 0,27 0,66
10 Máy ép nguội 1 22 40 0,47 0,7
Tổng 74,7
Trần Ngọc Mai - Lớp Đ1H1 5
Đồ án môn học cung cấp điện
Nhóm II
1 Máy tiện bulông 1 3 0,6 0,3 0,65
2 Máy tiện bulông 1 4 2,2 0,3 0,65
3 Máy tiện bulông 1 5 4 0,3 0,65
4 Máy khoan 1 11 0,8 0,27 0,66
5 Cần cẩu 1 18 4 0,25 0,67
6 Máy tiện bulông 1 12 1,2 0,3 0,58
7 Máy tiện bulông 1 13 2,8 0,3 0,58
8 Máy ép nguội 1 23 55 0,47 0,7
Tổng 70,6
Nhóm III
1 Máy phay 1 6 1,5 0,26 0,56
2 Máy phay 1 7 2,8 0,26 0,56
3 Máy tiện bulông 1 14 2,8 0,3 0,58

4 Máy tiện bulông 1 15 3 0,3 0,58
5 Máy tiện bulông 1 16 7,5 0,3 0,58
6 Máy tiện bulông 1 24 10 0,3 0,58
7 Máy tiện bulông 1 25 13 0,3 0,58
8 Máy mài 1 26 2 0,45 0,63
Tổng 42,6
Nhóm IV
1 Máy ép quay 1 28 22 0,45 0,58
2 Máy ép quay 1 34 30 0,45 0,58
3 Máy khoan 1 29 1,2 0,27 0,66
4 Máy khoan 1 30 1,2 0,27 0,66
5 Máy xọc (đục) 1 32 4 0,4 0,6
6 Máy tiện bulông 1 35 1,5 0,32 0,55
7 Máy tiện bulông 1 36 2,8 0,32 0,55
8 Máy tiện bulông 1 37 4,5 0,32 0,55
Tổng 67,2
Nhóm V
1 Cần cẩu 1 21 13 0,25 0,67
2 Máy xọc (đục) 1 33 5,5 0,4 0,6
3 Máy tiện bulông 1 38 5,5 0,32 0,55
4 Máy mài 1 39 4,5 0,45 0,63
5 Máy hàn 1 40 28 0,46 0,82
6 Máy hàn 1 43 28 0,46 0,82
7 Máy quạt 1 41 5,5 0,65 0,78
8 Máy quạt 1 42 7,5 0,65 0,78
9 Máy quạt 1 45 7,5 0,65 0,78
10 Máy cắt tôn 1 44 2,8 0,27 0,57
11 Lò gió 1 31 5,5 0,53 0,9
Tổng 113,3
Trần Ngọc Mai - Lớp Đ1H1 6

Đồ án môn học cung cấp điện
1.1.2, Xác định phụ tải tính toán của các nhóm phụ tải
1, Tính toán cho nhóm I
Số liệu phụ tải của nhóm I cho trong bảng sau:
TT Tên thiết bị Số
lượng
Kí hiệu trên
mặt bằng
Công suất
đặt P
đ
,kW
Hệ số
K
sd
cosϕ
Nhóm I
1 Máy mài nhẵn tròn 1 1 3 0,35 0,67
2 Máy mài nhẵn tròn 1 8 10 0,35 0,67
3 Máy mài nhẵn phẳng 1 2 1,5 0,32 0,68
4 Máy mài nhẵn phẳng 1 9 4 0,32 0,68
5 Máy khoan 1 10 0,6 0,27 0,66
6 Máy ép 1 17 10 0,41 0,63
7 Lò gió 1 27 4 0,53 0,9
8 Máy khoan 1 19 0,8 0,27 0,66
9 Máy khoan 1 20 0,8 0,27 0,66
10 Máy ép nguội 1 22 40 0,47 0,7
Tổng 74,7
- Xác định hệ số sử dụng tổng hợp của phụ tải nhóm I xác định theo biểu thức:
∑

∑
=
Σ
i
sdii
sd
P
kP
k
.
Trong đó :
K
sdi
là hệ số sử dụng của thiết bị i
P
i
là công suất đặt của thiết bị i
∑
sdii
kP.
=3.0,35 +10.0,35 +1,5.0,32 +4.0,32 +0,6.0,27
+10.0,41 +4.0,53 +0,8.0,27 +0,8.0,27 +40.0,47 = 31,924
=>
427,0
7,74
924,31
.
===
∑
∑

Σ
i
sdii
sd
P
kP
k
- Do số lượng thiết bị n=10>4 nên ta xác định số lượng hiệu dụng theo các điều
kiện:
Tỷ lệ giữa thiết bị lớn nhất và thiết bị nhỏ nhất:
Trần Ngọc Mai - Lớp Đ1H1 7
Đồ án môn học cung cấp điện
67,66
6,0
40
min
max
===
p
P
k
Tra bảng 2pl.BT ứng với k
sd
Σ
= 0,427 là k
b
=4 tức là k >k
b
, Do đó cần xác định số
lượng hiệu dụng theo biểu thức:

∑
∑
=
2
2
)(
i
i
hd
P
P
n
Với:
89,1844408,08,04106,045,1103
22222222222
=+++++++++=
∑
i
P
=>
025,3
89,1844
7,74
)(
2
2
2
===
∑
∑

i
i
hd
P
P
n
- Hệ số nhu cầu xác định theo biểu thức:
757,0
025,3
427,01
427,0
1
=
−
+=
−
+=
Σ
Σ
hd
sd
sdnc
n
k
kk
- Công suất tính toán phụ tải nhóm I của phân xưởng cơ khí- sửa chữa:
kWPkP
inctt
52,567,74.757,0.
===

∑
- Xác định hệ số công suất trung bình của phụ tải nhóm I:
∑
∑
=
i
ii
I
P
P
ϕ
ϕ
cos.
cos
∑
ϕ
cos.
i
P
=3.0,67 +10.0,67 +1,5.0,68 +4.0,68 +0,6.0,66
+10.0,63 +4.0,9 +0,8.0,66 +0,8.0,66 +40.0,7 = 51,802
=>
693,0
7,74
802,51
cos.
cos ===
∑
∑
i

ii
I
P
P
ϕ
ϕ
=> tgϕ = 1,039
- Công suất toàn phần của phụ tải nhóm I:
kVA
p
S
tt
tt
504,81
693,0
52,56
cos
===
ϕ
- Công suất phản kháng của phụ tải nhóm I:
Trần Ngọc Mai - Lớp Đ1H1 8
Đồ án môn học cung cấp điện
kVArtgPQ
tttt
722,58039,1.52,56.
===
ϕ
-
A
U

S
I
tt
tt
832,123
3.38,0
504,81
3.
===
Ta tính toán tương tự cho các nhóm phụ tải II,III,IV,V được kết quả trong bảng
sau:
Nhóm
phụ
tải
k
sd∑
k k
b
n
hd
k
nc
P
tt
,kW Q
tt
,
kVAr
S
tt

,
KVA
I
tt
,A
I 0,427 50 4 3,025 0,757 56,52 58,722 81,504 123,832
II 0,429 68,75 4 1,622 0,877 61,94 65,654 90,261 137,137
III 0,303 4,643 3,5 5,095 0,612 26,062 36,573 44,909 68,233
IV 0,424 25 4 3,151 0,748 50,28
6
70,606 86,683 131,701
V 0,459 10 4,5 6,423 0,672 76,182 64,758 99,987 151,914
1.1.3, Phụ tải tính toán động lực của phân xưởng
Ta có : P
ttđlpx
= k
đt
.
∑
=
n
i 1
P
ttnhi
Trong đó : P
ttđldl
: là công suất tác dụng tính toán động lực của phân xưởng
k
đt
: Là hệ số đồng thời đạt giá trị max công suất tác dụng

P
ttnhi
: Là công suất tác dụng tính toán nhóm thứ i
n : Là số nhóm.
- Lấy k
đt
= 0,8 và thay P
tt
của nhóm vào công thức ta được
P
ttđlpx
= 0,8.( 56,52+ 61,94+ 26,062+ 50,286+ 76,182)
= 216,793 kW
1.1.4, Tính toán phụ tải chiếu sáng của phân xưởng cơ khí- sửa chữa
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:
baPSPP
cs

00
==
Trong đó:
Trần Ngọc Mai - Lớp Đ1H1 9
Đồ án môn học cung cấp điện
P
0
là suất chiếu sáng trên 1 đơn vị diện tích chiếu sáng, W/m
2
S là diện tích được chiếu sáng, m
2

a là chiều dài của phân xưởng, m
b là chiều rộng của phân xưởng, m
Vậy phụ tải chiếu sáng của phân xưởng cơ khí sửa chữa là:
kWP
cs
368,10
10
36.24.12
3
==
Do ta dùng đèn sợi đốt để chiếu sáng nên cosϕ =1 => tgϕ = 0
kVArtgPQ
cscs
0. ==
ϕ
1.1.5 Xác định phụ tải tính toán của toàn phân xưởng cơ khí- sửa chữa
+ Phụ tải tính toán tác dụng của toàn phân xưởng cơ khí-sửa chữa:
kWPPP
csttđtđlttpx
161,227368,10793,216
=+=+=

+ Phụ tải phản kháng của phân xưởng cơ khí- sửa chữa:
Q
ttpx
= k
đt
.
∑
=

n
i 1
Q
ttnhi

= 0,8(58,722+65,654+36,573+70,606+64,758)
=237,051kVAr
Với: k
đt
Là hệ số đồng thời đạt giá trị max công suất tác dụng, k
đt
=0,8
+ Phụ tải toàn phần của toàn phân xưởng cơ khí- sửa chữa:

kVAQPS
ttpxttpxttpx
322,328051,237161,227
2222
=+=+=
A
U
S
I
ttpx
tt
833,498
3.38,0
504,81
3.
===

1.2, Xác định phụ tải tính toán cho nhà máy cơ khí
Ta có bảng phụ tải các phân xưởng nhà máy cơ khí:
TT Tên PX và phụ tải CS dặt
P
đ
, kW
k
nc
cosϕ
Chiều
dài a, m
Chiều
rộng b,m
P
0
,
W/m
2
1 Phân xưởng đúc 6500 0,38 0,75 62 14 12
2 Bộ phận điện phân 8200 0,36 0,76 102 78 12
3 Phân xưởng cơ khí-
sửa chữa
24 36 12
Trần Ngọc Mai - Lớp Đ1H1 10
Đồ án môn học cung cấp điện
4 Lò hơi 1850 0,42 0,78 36 12 12
5 Khối các phân
xưởng phụ trợ
1700 0,42 0,70 90 22 12
6 Máy nén 1 3800 0,49 0,62 18 8 12

7 Máy nén 2 850 0,49 0,64 18 8 12
8 Máy bơm 1 85 0,41 0,57 12 4 12
9 Máy bơm 2 70 0,42 0,61 12 4 12
10 Nhà hành chính,
sinh hoạt
1200 0,59 0,86 72 10 12
11 Kho OKC 0,59 0,81 22 6 12
12 Kho than 100 0,61 0,86 74 20 12
13 Kho vật liệu xỉ 30 0,56 0,82 38 6 12
14 Kho dụng cụ 560 0,65 0,88 58 10 12
15 Các kho khác 270 0,55 0,86 42 9 12
1.2.1, Xác định phụ tải tính toán cho các phân xưởng còn lại.
Do chỉ biết trước công suất đặt và diện tích của các phân xưởng, hệ số nhu
cầu và hệ số công suất nên ở đây sẽ sử dụng phương pháp xác định PTTT theo
công suất đặt và hệ số nhu cầu.
1.2.1.1, Phương pháp xác định PTTT theo công suất đặt và hệ số nhu cầu:
Theo phương pháp này phụ tải tính toán của phân xưởng được xác định
theo các biểu thức:
* Ta có suất chiếu sáng p
0
= 12 W/m
2
, ở đây ta sử dụng đèn sợi đốt nên có
cosϕ
cs
= 1; tgϕ
cs
= 0.
* Công suất tính toán động lực:
P

đli
= k
nc
. P
đi
Trong đó : P
đi
là công suất đặt của phân xưởng i
Q
đli
= P
đli
. tgϕ
* Công suất tính toán chiếu sáng:
P
csi
= p
0
. S
Trong đó : p
0
là suất chiếu sáng
Trần Ngọc Mai - Lớp Đ1H1 11
Đồ án môn học cung cấp điện
S là diện tích của phân xưởng
Q
cs
= P
cs
. tgϕ

cs

* Công suất tính toán tác dụng của phân xưởng:
P
tt
= P
đl
+ P
cs

* Công suất tính toán phản kháng của phân xưởng:
Q
tt
= Q
đl
+ Q
cs
* Công suất tính toán toàn phần của phân xưởng:
S
tt
=
22
tttt
QP +


U
S
I
tt

.3
=
1.2.1.2 Xác định phụ tải tính toán cho phân xưởng đúc
- Diện tích của phân xưởng đúc:
S = a.b = 62.14 = 868 m
2
- Suất chiếu sáng của thiết bị phân xưởng: P
0
= 12 W/m
2
- Ta có cosϕ = 0,75 => tgϕ = 0,882
- Công suất động lực của phân xưởng:
kWkPP
ncddl
247038,0.6500.
===
kVArtgPQ
dlđl
335,2178882,0.2470.
===
ϕ
- Công suất tính toán chiếu sáng của phân xưởng:
kWSPP
cs
416,10
10
868.12
.
3
0

===
kVArtgPQ
cscs
00.416,10.
===
ϕ
- Công suất tác dụng tính toán của phân xưởng:
kWPPP
csdlttpx
416,2480416,102470
=+=+=
- Công suất phản kháng tính toán của phân xưởng:
kVArQQQ
csđlttpx
335,21780335,2178 =+=+=
Trần Ngọc Mai - Lớp Đ1H1 12
Đồ án môn học cung cấp điện
- Công suất toàn phần tác dụng của phân xưởng:
kVAQPS
ttpxttpxttpx
153,3301335,2178416,2480
2222
=+=+=
A
U
S
I
tt
582,5015
38,0.3

153,3301
.3
===
Tính toán tương tự cho các phân xưởng khác, ta có bảng kết quả sau:
T
T
Phân
xưởng
P
đl
,
kW
Q
đl
,
kVAr
P
cs
, kW Q
cs
,
kVAr
P
ttpx
,
kW
Q
ttpx,
kVAr S
ttpx

,
kVA
I
tt
,
A
1 PX đúc 2470 2178,335 10,416 0 2480,416 2178,335 3301,153 5015,582
2 Bộ phận
điện phân
2952 2524,438 95,472 0 3047,472 2524,438 3957,256 6012,428
3 PX cơ
khí- sửa
chữa
10,368 0 227,161 237,051 328,322 498,833
4 Lò hơi 777 623,373 5,184 0 782,184 623,373 1000,203 1519,651
5 Khối các
PX phụ
trợ
714 728,426 23,76 0 737,760 728,426 1036,771 1575,210
6 Máy nén
1
1862 2356,336 1,728 0 1863,728 2356,336 3004,297 4564,558
7 Máy nén
2
416,5 500,044 1,728 0 418,228 500,044 651,889 990,442
8 Máy bơm
1
34,85 50,236 0,576 0 35,426 50,236 61,47 93,395
9 Máy bơm
2

29,4 38,191 0,576 0 29,976 38,191 48,55 73,764
1
0
Nhà hành
chính-
sinh hoạt
708 420,103 8,64 0 716,64 420,103 830,698 1262,115
1
1
Kho OKC 1,584 0 1,584 0 1,584 2,407
1
2
Kho than 61 36,195 17,760 0 78.760 36,195 86,679 131,695
1
3
Kho vật
liệu xỉ
16,8 11,726 2,736 0 19,536 11,726 22,785 34,619
1
4
Kho dụng
cụ
364 196,466 6,96 0 370,960 196,466 419,774 637,781
1
5
Các kho
khác
148,5 88,115 4,536 0 153,036 88,115 176,591 268,302
Tổng 10962,867 10373,454
1.2.2, Xác định phụ tải tính toán của toàn nhà máy cơ khí

Trần Ngọc Mai - Lớp Đ1H1 13
Đồ án môn học cung cấp điện
+ Phụ tải tính toán tác dụng của toàn nhà máy:
kWpkP
ttpxdtttnm
293,8770867,10962.8,0.
===
∑
Trong đó:
Hệ số đồng thời của toàn phân xưởng k
đt
= 0,8
+ Phụ tải tính toán phản kháng của toàn nhà máy:
∑
===
kVArQkQ
ttpxđtttnm
763,8298454,10373.8,0.
+ Phụ tải tính toán toàn phần của nhà máy:
kVAQPS
ttnmttnmttnm
250,12074763,8298293,8770
2222
=+=+=
+ Hệ số công suất của toàn nhà máy:
726,0
250,12074
293,8770
cos
===

ttnm
ttnm
nm
S
P
ϕ
1.3, Xác định tâm phụ tải điện và vẽ biểu đồ phụ tải
1.3.1, Xác định tâm phụ tải của toàn nhà máy:
1 . Ý nghĩa của tâm phụ tải trong thiết kế cung cấp điện:
Tâm phụ tải của nhà máy là một số liệu quan trọng cho người thiết kế .
Đó là vị trí tốt nhất để đặt các trạm biến áp, trạm phân phối, tủ phân phối, tủ
động lực nhằm mục đích tiết kiệm chi phí cho dây dẫn và giảm tổn thất trên lưới
điện.
Tìm được vị trí đặt các trạm biến áp , trạm phân phối nhằm giảm tối đa tổn thất
năng lượng, ngoài ra tâm phụ tải còn có thể giúp cho nhà máy trong việc quy
hoạch và phát triển sản xuất trong tương lai nhằm có các sơ đồ cung cấp điện
hợp lý tránh lãng phí và đạt được các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật mong muốn.
Tâm phụ tải điện là điểm thoả mãn điều kiện mô men phụ tải đạt giá trị
cực tiểu
∑
n
ii
lP
1
→ min
Trần Ngọc Mai - Lớp Đ1H1 14
Đồ án môn học cung cấp điện
Trong đó:
P
i

và l
i
- công suất và khoảng cách của phụ tải thứ i đến tâm phụ tải.
2- Tính toạ độ tâm phụ tải của nhà máy:
Tâm qui ước của phụ tải nhà máy được xác định bởi một điểm M có toạ độ
được xác định : M(X
0
,Y
0
) theo hệ trục toạ độ xOy
X
0
=
∑
∑
n
i
n
ii
S
xS
1
1
; Y
0
=
∑
∑
n
i

n
ii
S
yS
1
1
;
Trong đó:
X
0
; Y
0
: toạ độ của tâm phụ tải điện của toàn nhà máy
x
i
; y
i

: toạ độ của phụ tải thứ i tính theo một hệ trục toạ độ
xOy đã chọn .
S
i

: công suất của phụ tải thứ i.
Ta có bảng công suất và tọa độ của các phân xưởng trên hệ tọa độ xOy :
TT Tên phân xưởng Công suất S,
kVA
Tọa độ
x,m y,m
1 Phân xưởng đúc 3301,153

196 122
2 Bộ phận điện phân 3957,256
194 40
3 Phân xưởng cơ khí-sửa
chữa
328,322
204 170
4 Lò hơi 1000,203
140 190
5 Khối các phân xưởng phụ
trợ
1036,771
116 236
6 Máy nén 1 3004,297
80 50
7 Máy nén 2 651,889
104 50
8 Máy bơm 1 61,47
36 204
9 Máy bơm 2 48,55
36 218
10 Nhà hành chính, sinh hoạt 830,698
254 40
Trần Ngọc Mai - Lớp Đ1H1 15
Đồ án môn học cung cấp điện
11 Kho OKC 1,584
76 116
12 Kho than 86,679
44 172
13 Kho vật liệu xỉ 22,785

120 210
14 Kho dụng cụ 419,774
60 150
15 Các kho khác 176,591
260 175
Tổng
14928,021
Xác định tâm phụ tải điện M (X
0
, Y
0
) cho toàn nhà máy :
Ta có :
∑
=
=
15
1
.
i
ittpxi
xS
3301,153.196 + 3957,256 .194 + 328,322.204 + 1000,203 .140
+ 1036,771 .116 + 3004,297.80 + 651,889.104 + 61,47.36
+48,55.36+830,698.254+1,584.76+86,679.44+22,785.120+419,774.60
+176,591.260=2342871,729
mX 945,156
021,14928
729,2342871
0

==
∑
=
=
15
1
.
i
ittpxi
yS
3301,153.122 +3957,256 .40 + 328,322.170 +1000,203 .190
+ 1036,771.236 + 3004,297.50 + 651,889.50 + 61,47.204
+48,55.218+830,698.40+1,584.116+86,679.172+22,785.210+419,774.150
+176,591.175=1404470,041
mY 083,94
021,14928
041,1404470
0
==
Vậy tâm phụ tải điện của toàn nhà máy là M(156,945; 94,083)
1.3.2, Biểu đồ phụ tải điện:
Trần Ngọc Mai - Lớp Đ1H1 16
Đồ án môn học cung cấp điện
Biểu đồ phụ tải điện là một vòng tròn vẽ trên mặt phẳng, có tâm trùng với
tâm của phụ tải điện, có diện tích tương ứng với công suất của phụ tải theo tỉ lệ
xích nào đó tuỳ chọn. Biểu đồ phụ tải cho phép người thiết kế hình dung được
sự phân bố phụ tải trong phạm vi khu vực cần thiết kế, từ đó có cơ sở để lập các
phương án cung cấp điện. Biểu đồ phụ tải được chia thành 2 phần: phần phụ tải
động lực (phần hình quạt gạch chéo) và phần phụ tải chiếu sáng (phần hình quạt
để trắng).

Để vẽ được biểu đồ phụ tải cho các phân xưởng, ta coi phụ tải của các phân
xưởng phân bố đều theo diện tích phân xưởng nên tâm phụ tải có thể lấy trùng
với tâm hình học của phân xưởng trên mặt bằng.
Bán kính vòng tròn biểu đồ phụ tải của phụ tải thứ i được xác định qua biểu thức:
∏
=
.m
S
R
ttpxi
i
Trong đó m là tỉ lệ xích, ở đây chọn m = 3 kVA/m
2
Góc của phụ tải chiếu sáng nằm trong biểu đồ được xác định theo công thức sau:
Ptt
P
cs
cs
.360
=
α
Kết quả tính toán R
i
và α
csi
của biểu đồ phụ tải các phân xưởng được ghi
trong bảng sau :
TT
theo sơ
đồ mặt

bằng
P
sc
,
kW
P
tt
,
kW
S
tt
, kVA Tâm phụ tải R,m
o
cs
,
α
X, m Y,m
1
10,416 2480,41
6
3301,153
196 122 18,72 1,512
2
95,472 3047,472 3957,256
194 40 20,496 11,278
3
10,368 227,161 328,322
204 170 5,904 16,431
4
5,184 782,184 1000,20

140 190 10,304 2,386
Trần Ngọc Mai - Lớp Đ1H1 17
Đồ án môn học cung cấp điện
3
5
23,76 737,760 1036,771
116 236 10,491 11,594
6
1,728 1863,72
8
3004,297
80 50 17,859 0,334
7
1,728 418,228 651,889
104 50 8,319 1,487
8
0,576 35,426 61,47
36 204 2,555 5,853
9
0,576 29,976 48,55
36 218 2,27 6,918
10
8,64 716,64 830,698
254 40 9,391 4,34
11
1,584 1,584 1,584
76 116 0,41 360
12
17,760 78.760 86,679
44 172 3,033 81,178

13
2,736 19,536 22,785
120 210 1,555 50,418
14
6,96 370,960 419,774
60 150 6,675 6,754
15
4,536 153,036 176,591
260 175 4,33 10,67
3.Vẽ biểu đồ phụ tải cho các phân xưởng
Sơ đồ mặt bằng nhà máy cơ khí
Trần Ngọc Mai - Lớp Đ1H1 18
Đồ án môn học cung cấp điện
Vòng tròn phụ tải :
Biểu đồ phụ tải trên mặt bằng nhà máy sửa chữa cơ khí
Trần Ngọc Mai - Lớp Đ1H1 19
Đồ án môn học cung cấp điện
Chương II
THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN CAO ÁP
CHO NHÀ MÁY SỬA CƠ KHÍ
2.1 ĐẶT VẤN ĐỀ
Việc lựa chọn sơ đồ cung cấp điện ảnh hưởng rất lớn đến các chỉ tiêu kinh
tế và kỹ thuật của hệ thống. Một sơ đồ cung cấp điện được coi là hợp lý phải
thoả mãn những yêu cầu cơ bản sau:
1. Đảm bảo các chỉ tiêu kỹ thuật.
Trần Ngọc Mai - Lớp Đ1H1 20
Đồ án môn học cung cấp điện
2. Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện.
3. Thuận tiện và linh hoạt trong vận hành.
4. An toàn cho người và thiết bị.

5. Dễ dàng phát triển để đáp ứng yêu cầu tăng trưởng của phụ tải điện.
6. Đảm bảo các chỉ tiêu về mặt kinh tế.
∗
Trình tự tính toán thiết kế mạng điện cao áp cho máy bao gồm các bước:
1. Vạch các phương án cung cấp điện.
2. Lựa chọn vị trí, số lượng, dung lượng của các trạm biến áp và lựa chọn
chủng loại, tiết diện các đường dây cho các phương án.
3. Tính toán kinh tế - kỹ thuật để lựa chọn phương án hợp lý.
4. Thiết kế chi tiết cho phương án được chọn.
2.2. VẠCH CÁC PHƯƠNG ÁN CUNG CẤP ĐIỆN
Trước khi vạch ra các phương án cụ thể cần lựa chọn cấp điện áp hợp lý
cho đường dây tải điện từ hệ thống về nhà máy. Biểu thức kinh nghiệm để lựa
chọn cấp điện áp truyền tải:
U = 4,34.
P
tt
l .016,0+
[kV]
Trong đó:
P
tt
– Công suất tính toán của nhà máy [kW]
Ta tính được ở chương II :P
tt
= 8770,293 kW
l - Khoảng cách từ trạm biến áp trung gian về nhà máy [km]
Theo đề ra ta có : l = 184,45 m
Như vậy cấp điện áp hợp lý để truyền tải điện năng về nhà máy sẽ là:
kVU 44,51293,8770.016,0
10

45,184
.34,4
3
=+=
Từ kết quả tính toán ta chọn cấp điện áp để cung cấp cho nhà máy là 35 kV.
Trần Ngọc Mai - Lớp Đ1H1 21
Đồ án môn học cung cấp điện
Căn cứ vào vị trí, công suất và yêu cầu cung cấp điện của các phân xưởng
có thể đưa ra các phương án cung cấp điện:
2.2.1. Phương án về các trạm biến áp phân xưởng:
Các trạm biến áp (TBA) được lựa chọn dựa trên các nguyên tắc sau:
1. Vị trí đặt TBA phải thoả mãn các yêu cầu: gần tâm phụ tải; thuận tiện
cho việc vận chuyển, lắp đặt, vận hành, sửa chữa máy biến áp; an toàn và kinh
tế.
2. Số lượng máy biến áp (MBA) đặt trong các TBA được lựa chọn căn cứ
vào yêu cầu cung cấp điện của phụ tải; điều kiện vận chuyển và lắp đặt; chế độ
làm việc của phụ tải. Trong mọi trường hợp TBA chỉ đặt 1 MBA sẽ là kinh tế và
thuận lợi cho việc vận hành, song độ tin cậy cung cấp điện không cao. Các TBA
cung cấp cho hộ loại I và loại II nên đặt hai MBA, hộ loại III có thể chỉ đặt 1
MBA.
Trong nhà máy sửa chữa thiết bị có 15 phân xưởng, trong đó phụ tải loại I
và loại II chiếm 78% còn lại là hộ loại III. Như vậy nhà máy sửa chữa thiết bị
được xếp vào hộ phụ tải loại I.
3, Để tránh việc làm cản trở tới quá trình sản xuất bên trong các phân
xưởng; việc phòng cháy, nổ dễ dàng, thuận lợi ; tiết kiệm về xây dựng, ít ảnh
hưởng tới các công trình khác và việc làm mát tự nhiên được tốt hơn ta chọn vị
trí trạm biến áp ở ngoài và liền kề các phân xưởng.
4. Dung lượng các MBA được chọn theo điều kiện:
n. k
hc

. S
đmB
≥ S
tt
và kiểm tra theo điều kiện sự cố một MBA (trong trạm có nhiều hơn 1 MBA):
(n-1). k
hc
.k
qt
. S
đmB
≥ S
ttsc
Trong đó:
n - số máy biến áp có trong TBA
Trần Ngọc Mai - Lớp Đ1H1 22
Đồ án môn học cung cấp điện
k
hc
- Hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường, ta chọn loại máy biến áp
chế tạo ở Việt Nam nên không cần hiệu chỉnh nhiệt độ, 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 ≤ 0,93,

S
ttsc
- công suất tính toán sự cố. Khi sự cố một MBA có thể loại bỏ một số
phụ tải không quan trọng để giảm nhẹ dung lượng của các MBA, nhờ vậy có thể
giảm nhẹ được vốn đầu tư và tổn thất của trạm trong trạng thái làm việc bình
thường.Trong các hộ loại I và II có 22% là phụ tải loại III nên
S
ttsc
= 0,78. S
tt
.
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.
Từ những nhận xét trên ta có phương án lựa chọn các trạm biến áp phân xưởng
như sau: Đặt 7 TBA phân xưởng, trong đó:
+ Trạm biến áp B1: cấp điện cho máy nén 1 và máy nén 2.
+ Trạm biến áp B2: cấp điện cho bộ phận điện phân
+ Trạm biến áp B3: cấp điện cho Nhà hành chính,sinh hoạt
+ Trạm biến áp B4: cấp điện cho phân xưởng cơ khí sửa chữa, phân xưởng đúc
và các kho khác
+ Trạm biến áp B5: cấp điện cho lò hơi và kho vật liệu xỉ
+ Trạm biến áp B6: cấp điện cho khối các phân xưởng phụ trợ
+ Trạm biến áp B7: cấp điện cho máy bơm 1 và máy bơm 2, kho OKC,kho than
và kho dụng cụ
* Trạm biến áp B1: cấp điện cho máy nén 1 ở vị trí 6 và máy nén 2 ở vị trí 7 .
Đây là một trong những phân xưởng quan trọng nên trạm cần đặt 2 máy biến áp
làm việc song song.
Trần Ngọc Mai - Lớp Đ1H1 23
Đồ án môn học cung cấp điện
n. k

hc
. S
đmB
≥ S
tt
= 3004,297 + 651,889 = 3656,186 kVA
kVA
S
S
tt
đmB
093,1828
2
186,3656
2
==≥
Chọn máy biến áp tiêu chuẩn S
đm
= 2500 kVA
Kiểm tra dung lượng máy biến áp đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố: S
ttsc
lúc này chính là công suất tính toán cho phụ tải 0,4 kV của máy nén 1 và máy
nén 2 sau khi cắt một số phụ tải không quan trọng (22% phụ tải loại 3)
(n-1). k
qt
. S
đmB
≥ S
ttsc
= 0,78. S

tt
kVA
S
S
tt
đmB
018,2037
4,1
186,3656.78,0
4,1
.78,0
==≥
Vậy trạm biến áp B
1
đặt hai máy S
đm
= 2500 kVA là hợp lý.
* Trạm biến áp B
2
: cấp điện cho bộ phận điện phân 2 ,đặt 2 máy biến áp làm
việc song song.
n. k
hc
. S
đmB
≥ S
tt
= 3957,256 kVA
kVA
S

S
tt
đmB
628,1978
2
256,3957
2
==≥
Chọn máy biến áp tiêu chuẩn S
đm
= 2500 kVA
Kiểm tra dung lượng máy biến áp đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố: S
ttsc
lúc này chính là công suất tính toán cho phụ tải 0,4 kV của bộ phận điện phân
sau khi cắt một số phụ tải không quan trọng (22% phụ tải loại 3)
(n-1). k
qt
. S
đmB
≥ S
ttsc
= 0,78. S
tt
kVA
S
S
tt
đmB
757,2204
4,1

256,3957.78,0
4,1
.78,0
==≥
Vậy trạm biến áp B
2
đặt hai máy S
đm
= 2500kVA là hợp lý.
* Trạm biến áp B3: cấp điện cho cho Nhà hành chính,sinh hoạt 10 , đặt 2 máy
biến áp làm việc song song.
n. k
hc
. S
đmB
≥ S
tt
= 830,698 kVA
Trần Ngọc Mai - Lớp Đ1H1 24
Đồ án môn học cung cấp điện
kVA
S
S
tt
đmB
349,415
2
698,830
2
==≥

Chọn máy biến áp tiêu chuẩn S
đm
= 560 kVA
Kiểm tra dung lượng máy biến áp đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố: S
ttsc
lúc này chính là công suất tính toán cho phụ tải 0,4 kV của nhà hành chính,sinh
hoạt sau khi cắt một số phụ tải không quan trọng (22% phụ tải loại 3)
(n-1). k
qt
. S
đmB
≥ S
ttsc
= 0,78. S
tt
kVA
S
S
tt
đmB
817,462
4,1
698,830
4,1
.78,0
==≥
Vậy trạm biến áp B
3
đặt hai máy S
đm

= 560 kVA là hợp lý.
* Trạm biến áp B4: cấp điện cho phân xưởng cơ khí sửa chữa 3, phân xưởng đúc
1 và các kho khác 15 , đặt 2 máy biến áp làm việc song song
n. k
hc
. S
đmB
≥ S
tt
= 328,322 + 3301,153 + 176,591 =3806,065 kVA
kVA
S
S
tt
đmB
033,1903
2
065,3806
2
==≥
Chọn máy biến áp tiêu chuẩn S
đm
= 2500 kVA
Kiểm tra dung lượng máy biến áp đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố: S
ttsc
lúc này chính là công suất tính toán cho phụ tải 0,4 kV của phân xưởng cơ khí
sửa chữa, phân xưởng đúc và các kho khác sau khi cắt một số phụ tải không
quan trọng (22% phụ tải loại 3)
(n-1). k
qt

. S
đmB
≥ S
ttsc
= 0,78. S
tt
kVA
S
S
tt
đmB
522,2120
4,1
065,3806.78,0
4,1
.78,0
==≥
Vậy trạm biến áp B
4
đặt hai máy S
đm
= 2500 kVA là hợp lý
* Trạm biến áp B5: cấp điện cho lò hơi 4 và kho vật liệu xỉ 13, đặt 2 máy biến
áp làm việc song song.
n. k
hc
. S
đmB
≥ S
tt

= 1000,203 + 22,785 =1022,988 kVA
Trần Ngọc Mai - Lớp Đ1H1 25