BTL_Hệ thống cung cấp điện

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

BÀI TẬP LỚN
HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN
Đề tài: Thiết kế cung cấp điện cho một Nhà
máy nhà máy liên hợp dệt

Giảng viên
Bộ môn
Trường
Sinh viên

: Nguyễn Đức Tuyên
: Hệ thống cung cấp điện
: Điện- Điện tử.
:

Hà Nội, 7/2022

1


Danh mục hình ảnh
Hình 1: Sơ đồ mặt bằng tồn nhà máy liên hợp dệt....................................................8
Hình 2: Sơ đồ mặt bằng phân xưởng sửa chữa cơ khí...............................................9
Hình 3: Biểu đồ phụ tải nhà máy cơ khí địa phương................................................20
Hình 4: Các phương án thiết kế................................................................................29
Hình 5: Sơ đồ phương án 1......................................................................................30
Hình 6: Sơ đồ phương án 2......................................................................................34
Hình 7: Sơ đồ phương án 3......................................................................................38
Hình 8: Sơ đồ phương án 4......................................................................................42

Hình 9: Sơ đồ ngun lý và sơ đồ thay thế tính tốn ngắn mạch..............................47
Hình 10: Sơ đồ TBAPX đặt 2MBA và đặt 1MBA cấp điện cho phụ tải 0,4kV........52
Hình 11: Sơ đồ đấu nối biến áp B3, đặt 1 MBA.......................................................52
Hình 12: Sơ đồ đấu nối các TBA đặt 2 MBA: B1, B2, B4.......................................53
Hình 13: Sơ đồ tủ phân phối.....................................................................................59
Hình 14: Sơ đồ nguyên lý.........................................................................................60
Hình 15: Sơ đồ thay thế............................................................................................61
Hình 16: Sơ đồ nguyên lí hệ thống cung cấp điện phân xưởng sửa chữa cơ khí......65
Hình 17: Sơ đồ mặt bằng phân xưởng sửa chữa cơ khí............................................66

2


Mục lục
Chương 1: Giới thiệu về nhà máy..............................................................................5


1.1. Các số liệu ban đầu................................................................................5

Chương 2: Xác định phụ tải tính tốn cho nhà máy.................................................10


2.1. Tính tốn phụ tải cho phân xưởng sửa chữa cơ khí..............................10

2.1.1. Phân nhóm phụ tải..................................................................................10
2.1.3. Phụ tải tính tốn tồn phân xưởng..........................................................16


2.2. Tính tốn phụ tải các phân xưởng còn lại............................................16



2.3. Xác định tâm phụ tải và biểu đồ phụ tải...............................................17

2.3.1. Biểu đồ phụ tải.......................................................................................17
Chương 3: Thiết kế mạng điện cao áp cho nhà máy.................................................20


3.1. Đặt vấn đề............................................................................................20



3.2. Vạch các phương án cung cấp điện......................................................20

3.2.1. Phương án về các trạm biến áp phân xưởng...........................................20
3.2.2. Xác định vị trí các trạm biến áp phân xưởng..........................................23
3.2.3. Phương án cung cấp điện cho các trạm biến áp phân xưởng..................24


3.3. Tính toán kinh tế kỹ thuật, lựa chọn phương án hợp lý........................28

3.3.1. Phương án 1............................................................................................29
3.3.2. Phương án 2............................................................................................35
3.3.3. Phương án 3............................................................................................39
3.3.4. Phương án 4............................................................................................43
3.3.5. Tổng hợp chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của các phương án............................47


3.4. Thiết kế chi tiết cho phương án được chọn..........................................47

3.4.1. Chọn dây dẫn từ TBATG về TPPTT......................................................47
3.4.2. Tính tốn ngắn mạch và lựa chọn các thiết bị điện.................................48
3.4.3. Lựa chọn và kiểm tra các thiết bị điện....................................................51
Chương 4: Thiết kế mạng điện hạ áp cho phân xưởng sửa chữa cơ khí...................60


4.1. Lựa chọn các thiết bị cho tủ phân phối..............................................60

4.1.1. Chọn cáp từ TBA B2 về tủ phân phối của phân xưởng............................60
4.1.2. Lựa chọn Aptomat cho tủ phân phối.......................................................61
4.1.3. Chọn cáp từ tủ phân phối đến các tủ động lực........................................61


4.2.........Tính tốn ngắn mạch phía hạ áp của phân xưởng sữa chữa cơ khí để
kiểm tra cáp và aptomat.............................................................................62

3


4.2.1. ............................................................................. Các thông số của sơ đồ thay thế
.........................................................................................................................63


4.3.....Lựa chọn thiết bị trong các tủ động lực và dây dẫn đến các thiết bị của
phân xưởng................................................................................................66

4.3.1. Chọn aptomat cho các tủ động lực.........................................................................
.........................................................................................................................66
4.3.2. Chọn aptomat và cáp cho các thiết bị và nhóm thiết bị trong tủ động lực
.........................................................................................................................66

4


Chương 1: Giới thiệu về nhà máy
1.1.

Các số liệu ban đầu

1. Phụ tải điện của nhà máy
2. Phụ tải của phân xưởng sửa chữa cơ khí (PXSCCK)
3. Điện áp nguồn: Uđm = 35 kV hoặc 22kV
4. Dung lượng ngắn mạch về phía hạ áp trạm biến áp khu vực:
270MVA
5. Đường dây cung cấp điện cho nhà máy: Dùng dây nhôm lõi thép
(AC) treo trên không.
6. Khoảng cách từ nguồn đến nhà máy: l = 12 km
7. Công suất của nguồn điện: Vô cùng lớn
8. Nhà máy làm việc 3 ca, Tmax = 4000 giờ
Bảng 1: Phụ tải của nhà máy cơ khí cơng nghiệp địa phương

TT Tên phân xưởng

Cơng suất đặt (kW)

Loại hộ tiêu thụ

1

PX kéo sợi

1400

I

2

PX dệt vải

2500

I

3

PX nhuộm và in hoa

1200

I

4

PX giặt là và đóng gói thành phẩm

600

I

5

PX sửa chữa cơ khí

Theo tính tốn

III

6

PX mộc

150

III

7

Trạm bơm

100

III

8

Ban quản lý và phòng thiết kế

150

III

9

Kho vật liệu trung tâm

50

III

10 Chiếu sáng phân xưởng

Theo diện tích

5


Bảng 2: Danh sách thiết bị của PX SCCK

TT

Tên phân xưởng

SL

Nhãn máy

Pđm (kW)
1 máy

Toàn bộ

Bộ phận dụng cụ
1

Máy tiện ren

2

IA616

7

2
3

Máy tiện ren
Máy tiện ren

2
2

7
10

4

1

1,7

5

Máy tiện ren cấp chính xác
cao
Máy doa tọa độ

IA62
IK62
IЛ6

1

2430430

2

6

Máy bào ngang

2

7

7

Máy xọc

1

7K36
7420420

2,8

8
9

Máy phay vạn năng
Máy phay ngang

1
1

6H82
6H82

7
7

10 Máy phay đứng

2

2,8

11 Máy mài tròn

2

6H11
3420240

12 Máy mài phẳng

1

311MI

2,8

13 Máy mài tròn

1

2,8

14 Máy khoan đứng
15 Máy khoan đứng

1
1

3130
2420125

16 Máy cắt mép

1

2135
866420

17 Máy mài vạn năng

1

3A64

1,75

18 Máy mài dao cắt gọt

1

3818

0,65

19 Máy mài mũi khoan

1

36652

1,5

20 Máy mài sắc mũi phay
21 Máy mài dao chốt
22 Máy mài mũi khoét

1
1
1

1
0,65
2,9

23 Thiết bị để hóa bền kim loại

1

3667
360
3659
-58

24 Máy giũa

1

-

2,2

25 Máy khoan bàn

2

HC125

0,65

26 Máy mài trịn
27 Máy ép ay kiểu vít

1
1

-

1,2
-

4,5

2,8
4,5
4,5

0,8

6


TT

Tên phân xưởng

Pđm (kW)

SL

Nhãn máy

28 Máy mài thô
29 Bản đánh dấu

1
1

3N634
-

2,8
-

30 Bàn thợ nguội

10

-

-

31 Máy tiện ren

3

4,5

32 Máy tiện ren
33 Máy tiện ren
34 Máy tiện ren

1
1
3

1616
162
1324M
163A

7
7
10

35 Máy tiện ren

1

163

14

36 Máy khoan đứng

2

4,5

37 Máy khoan hướng tâm

1

2A135
253

38 Máy bào ngang

1

7A53

2,8

39 Máy bào ngang
40 Máy mài phá

1
1

7A36
5A634

10
4,5

41 Bàn

8

-

-

42 Máy khoan bào

1

HCT2A

0,65

43 Máy biến áp hàn

1

CT§-24

24,6

1 máy

Tồn bộ

Bộ phận sửa chữa

4,5

7


Hình 1: Sơ đồ mặt bằng tồn nhà máy liên hợp dệt

8


Hình 2: Sơ đồ mặt bằng phân xưởng sửa chữa cơ khí

9


Chương 2: Xác định phụ tải tính tốn cho nhà máy
2.1. Tính tốn phụ tải cho phân xưởng sửa chữa cơ khí
2.1.1. Xác định phụ tải tính tốn (động lực) cho các nhóm phụ tải
a. Phân nhóm phụ tải
Việc phân nhóm thiết bị điện cần tuân theo các nguyên tắc sau:
+ 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 trong cùng nhóm nên giống nhau để việc xác định PTTT được chính
xác hơn và thuận lợi cho việc lựa chọn phương thức cung cấp điện cho nhóm.
+ Tổng cơng suất các nhóm nên xấp xỉ nhau để giảm chủng loại tủ động lực cần dựng
trong phân xưởng và toàn nhà máy. Số thiết bị trong một nhóm cũng khơng nên q
nhiều bởi số đầu ra của các tủ động lực thường ≤(8 ÷ 12) .
Tuy nhiên thường rất khó thỏa mãn cùng một lúc cả 3 nguyên tắc trên, do vậy người thiết
kế cần phải lựa chọn cách phân nhóm cho hợp lý nhất. Trong bài tập này, em lựa chọn

cách phân nhóm dựa trên nguyên tắc thứ nhất là các thiết bị trong cùng một nhóm được
đặt gần nhau.
Dựa trên nguyên tắc phân nhóm phụ tải điện và căn cứ vào bố trí các thiết bị điện trên
mặt bằng phân xưởng có thể chia các thiết bị thành các nhóm như sau:

Phân nhóm phụ tải
Nhó ST Tên thiết bị
m
T

1

2

1
2
3
4

Số
Ký hiệu trên mặt
lượng bằng

Máy tiện ren
2
Máy tiện ren
2
Máy tiện ren
2
Máy tiện ren cấp chính 1

xác cao
5
Máy doa tọa độ
1
Tổng
8
1
Máy bào ngang
2
2
Máy xọc
1
3
Máy phay vạn năng
1
4
Máy phay ngang
1
5
Máy phay đứng
2
6
Máy mài trịn
2
7
Máy mài phẳng
1

(kW)
Tồn

bộ

1
2
3
4

1
má
y
7
7
10
1.7

5

2

6
7
8
9
10
11
12

7
2.8
7

7
2.8
4.5
2.8

2
51.7
14
2.8
7
7
5.6
9
2.8

14
14
20
1.7

10


3

8
Máy mài tròn
Tổng
1
Máy khoan đứng

2
Máy khoan đứng
3
Máy cắt mép
4
Máy mài vạn năng

1
11
1
1
1
1

13

2.8

14
15
16
17

5

Máy mài dao cắt gọt

1

18

6
7
8

Máy mài mũi khoan
Máy mài sắc mũi phay
Máy mài dao chốt

1
1
1

19
20
21

9
10

Máy mài mũi khoét
1
Thiết bị để hóa bền kim 1
loại
Máy giũa
1
Máy khoan bàn
2

22

23

2.8
4.5
4.5
1.7
5
0.6
5
1.5
1
0.6
5
2.9
0.8

11
12

4

5

13 Máy mài trịn
14 Máy mài thơ
Tổng
1
Máy tiện ren
2
Máy tiện ren

3
Máy tiện ren
4
Máy tiện ren
5
Máy tiện ren
Tổng
1
Máy khoan đứng
2
Máy khoan hướng tâm
3
Máy bào ngang
4
Máy bào ngang
5
Máy mài phá
6
Máy khoan bào

1
1
15
3
1
1
3
1
9
2

1
1
1
1
1

26
28

2.2
0.6
5
1.2
2.8

31
32
33
34
35

4.5
7
7
10
14

36
37
38

39
40
42

7

1

43

4.5
4.5
2.8
10
4.5
0.6
5
24.
6

Tổng

Máy biến áp hàn

8

24
25

2.8

51
2.8
4.5
4.5
1.75
0.65
1.5
1
0.65
2.9
0.8
2.2
1.3
1.2
2.8
28.55
13.5
7
7
30
14
71.5
9
4.5
2.8
10
4.5
0.65
7.46
38.91

11


12


b. Xác định phụ tải tính tốn của từng nhóm phụ tải bằng phương pháp sử
dụng Ptb & k max
 Nhóm 1
Pđm (kW )

Nhó
m

STT

Tên thiết bị

1
2
3

Máy tiện ren
Máy tiện ren
Máy tiện ren
1
Máy tiện ren cấp chính xác
4
cao
5

Máy doa tọa độ
Tổng
- Xác định nhq

Số
lượng

Ký hiệu trên mặt
bằng

2
2
2

1
2
3

1
máy
7
7
10

Toàn
bộ
14
14
20

1

4

1.7

1.7

1
8

5

2

2
51.7

1
1
.
P
. 10 = 5 (kW)
đm max =
2
2
1
¿>¿ Có 6 thiết bị có Pđm > . Pđm max
2
¿>¿ n1 = 6

∑ P n1 = 14 + 14 + 20 = 48 (kW)
n
6
n* = 1 = 8 = 0,75
n
∑ Pn 1 48
P* =
=
= 0,93
∑ Pđm 51.7

Tra bảng => nhq* = 0,808
nhq = n . nhq* = 8 . 0,808 ≈ 6
ksd = 0,15 ; nhq = 6
Tra bảng => kmax = 2,64
- Tính phụ tải
Ptt = kmax . ksd . ∑ P đm = 2,64 . 0,15 . 51,7 = 20,47 (kW)
4

Qtt = Ptt . tanφ = 20,47 . 3 = 27,30 (kVAr)
Stt = √ P2tt +Q2tt = 34,12 (kVA)
Itt =

S tt

√ 3 U đm

=

34,12

= 49,25 (A)
√3 .0,4

13


14


Nhó
m

STT

Tên thiết bị

Số
lượng

1
2
3
4
5
6
7
8

Máy bào ngang
Máy xọc

Máy phay vạn năng
Máy phay ngang
Máy phay đứng
Máy mài tròn
Máy mài phẳng
Máy mài tròn
Tổng

2
1
1
1
2
2
1
1
11

2

Ký hiệu trên mặt
bằng
6
7
8
9
10
11
12
13

P đm
1
Tồn
máy
bộ
7
14
2.8
2.8
7
7
7
7
2.8
5.6
4.5
9
2.8
2.8
2.8
2.8
51

 Nhóm 2
- Xác định nhq
1
1
. Pđm max = 2 . 7 = 3,5 (kW)
2

1
¿>¿ Có 6 thiết bị có Pđm > . Pđm max
2
¿>¿ n1 = 6
∑ P n1 = 14 + 7 + 7 + 9 = 37 (kW)
n
6
n* = 1 = 11 = 0,55
n
∑ Pn 1 37
P* =
=
= 0,73
∑ Pđm 51

Tra bảng => nhq* = 0,84
nhq = n . nhq* = 11 . 0,84 ≈ 9
ksd = 0,15 ; nhq = 9
Tra bảng => kmax = 2,2
- Tính phụ tải
Ptt = kmax . ksd . ∑ P đm = 2,2 . 0,15 . 51 = 16,83 (kW)
4

Qtt = Ptt . tanφ = 16,83 . 3 = 22,44 (kVAr)
Stt = √ P2tt +Q2tt = 28,05 (kVA)
Itt =

S tt

√ 3 U đm

=

28,05
= 40,49 (A)
√3 .0,4

15




Nhóm 3
Tên thiết bị

Số
lượng

Ký hiệu trên mặt
bằng

Máy khoan đứng
Máy khoan đứng
Máy cắt mép
Máy mài vạn năng
Máy mài dao cắt gọt
Máy mài mũi khoan
Máy mài sắc mũi phay
Máy mài dao chốt
Máy mài mũi khoét

Thiết bị để hóa bền kim loại
Máy giũa
Máy khoan bàn
Máy mài trịn
Máy mài thơ
Tổng

1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
2
1
1
15

14
15
16
17
18
19
20

21
22
23
24
25
26
28

Nhóm STT

3

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14

P đm
1
Tồn

máy
bộ
2.8
2.8
4.5
4.5
4.5
4.5
1.75 1.75
0.65 0.65
1.5
1.5
1
1
0.65 0.65
2.9
2.9
0.8
0.8
2.2
2.2
0.65 1.3
1.2
1.2
2.8
2.8
28.55

- Xác định nhq
1

1
.
P
. 4,5 = 2,25 (kW)
đm max =
2
2
1
¿>¿ Có 5 thiết bị có Pđm > . Pđm max
2
¿>¿ n1 = 5
∑ P n1 = 2,8 + 4,5 +4,5 + 2,9 +2,8 = 17,5 (kW)
n
5
n* = 1 = 15 = 0,33
n
∑ Pn 1 17,5
P* =
=
= 0,61
∑ Pđm 28,55

Tra bảng => nhq* = 0,7
nhq = n . nhq* = 15 . 0,7 ≈ 10
ksd = 0,15 ; nhq = 10
Tra bảng => kmax = 2,1
- Tính phụ tải
Ptt = kmax . ksd . ∑ P đm = 2,1 . 0,15 . 28,55 = 8,99 (kW)
16

4

Qtt = Ptt . tanφ = 9 . 3 = 11,99 (kVAr)
Stt = √ P2tt +Q2tt = 14,99 (kVA)
Itt =

S tt

√ 3 U đm

=

15
= 21,63 (A)
√3 .0,4

 Nhóm 4
P đm
Nhó
m

4

ST
T
1
2
3
4

5

Tên thiết bị

Số
lượng

Ký hiệu trên mặt
bằng

Máy tiện ren
Máy tiện ren
Máy tiện ren
Máy tiện ren
Máy tiện ren
Tổng

3
1
1
3
1
9

31
32
33
34
35

1
má
y
4.5
7
7
10
14

Toàn
bộ
13.5
7
7
30
14
71.5

- Xác định nhq
1
1
.
P
. 14 = 7 (kW)
đm max =
2
2
1
¿>¿ Có 6 thiết bị có Pđm > . Pđm max
2

¿>¿ n1 = 6
∑ P n1 = 7 + 7 + 30 + 14 = 58 (kW)
n
6
n* = 1 = 9 = 0,67
n
∑ Pn 1 58
P* =
=
= 0,81
∑ Pđm 71,5

Tra bảng => nhq* = 0,82
nhq = n . nhq* = 9 . 0,82 ≈ 7
ksd = 0,15 ; nhq = 7
Tra bảng => kmax = 2,48
- Tính phụ tải
Ptt = kmax . ksd . ∑ P đm = 2,48 . 0,15 . 71,5 = 26,6 (kW)
4

Qtt = Ptt . tanφ = 26,6 . 3 = 35,46 (kVAr)
Stt = √ P2tt +Q2tt = 44,33 (kVA)
17


Itt =

S tt

√ 3 U đm

=

44,34
= 63,98 (A)
√3 .0,4

18


 Nhóm 5
P đm
Nhó
m

5

ST
T

Tên thiết bị

Số
lượng

Ký hiệu trên mặt
bằng

1
2

3
4
5

Máy khoan đứng
Máy khoan hướng tâm
Máy bào ngang
Máy bào ngang
Máy mài phá

2
1
1
1
1

36
37
38
39
40

6

Máy khoan bào

1

42

7

Máy biến áp hàn

1

43

Tổng

8

1
má
y
4.5
4.5
2.8
10
4.5
0.6
5
24.
6

Tồn
bộ
9
4.5
2.8

10
4.5
0.65
7.46
38.91

- Trong nhóm 5 có “máy biến áp hàn” làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại cần
quy đổi chế độ làm việc và công suất về 3 pha:
Có Sđm = 24,6 (kVA) và cosφ = 0,35
 Pđm = 0,35 . 24,6 = 8,61 (kW)
Quy đổi về dài hạn : với hệ số đóng điện Kđ = 25%
Pqđdh = Pđm . √ K đ % = 8,61 . 0,5 = 4,305 (kW)
Quy đổi công suất về 3 pha :
Pqd = √ 3 . 4,305 = 7,46 (kW)
Tổng công suất sau khi quy đổi :
∑ P đm = 38,96 (kW)
- Xác định ksd nhóm :
Các máy gia cơng kim loại có ksd = 0,15; riêng máy biến áp hàn có ksd =0,3
7

=> ksdn =

∑ Pđmi . k sdi = ( 9+4,5+ 2,8+10+4,5+ 0,65 ) .0,15+ 7,46.0,3 ≈ 0,18
i=1

∑ Pđm

38,91

- Xác định nhq

1
1
.
P
. 10 = 5 (kW)
đm max =
2
2
1
¿>¿ Có 2 thiết bị có Pđm > . Pđm max
2
¿>¿ n1 = 2

19


∑ P n1 = 10 + 7,46 = 17,46 (kW)
n1 2
= 8 = 0,25
n
∑ Pn 1 17,46
P* =
=
= 0,45
∑ Pđm 38,91

n* =

Tra bảng => nhq* = 0,78
nhq = n . nhq* = 8 . 0,78 ≈ 6

ksd = 0,18 ; nhq = 6
Tra bảng => kmax = 2,4
- Tính phụ tải
Ptt = kmax . ksd . ∑ P đm = 2,4 . 0,18 . 38,91 = 16,81 (kW)
4

Qtt = Ptt . tanφ = 16,81 . 3 = 22,41 (kVAr)
Stt = √ P2tt +Q2tt = 28,02 (kVA)
Itt =

S tt

√ 3 U đm

=

28,01
= 40,44 (A)
√3 .0,4

2.1.2. Phụ tải chiếu sáng của phân xưởng sửa chữa cơ khí
Để tính được phụ tải chiếu sáng tần suất chiếu sáng chung cho phân xưởng là : Po =15 (W/m2)
Diên tích phân xưởng là 1730 m2 Phụ tải chiếu sáng phân xưởng:
Pcs=Po x F = 15 x 300 = 4,5 (kW)
Qcs = Pcs. tg φ = 0. ( do đèn sợi đốt nên cos φcs=1 )

2.1.3. Phụ tải tính tốn tồn phân xưởng sửa chữa cơ khí
Chọn kđt =0.9 vì có 5 nhóm thiết bị.
5

Pđl = kđt.∑ Ptt .i =0,9*(20,47+16,83+8,99+26,6+16,81)=80,73(kW)
i=1
5

Qđl = kđt.∑ Qtt .i =0,9*(27,3+22,44+11,99+35,46+22,41)=107,64(kVAr)
i=1

- Phụ tải tính tốn tồn phân xưởng sửa chữa cơ khí (kể cả chiếu sáng):
P px = P đl +P cs =80,73+4,5= 85,23 (kW)
Q px = Q đl + Q cs = 107,64 (kVAr).
S px =√ P2px +Q2px = 137,3kVA

2.2. Tính tốn phụ tải các phân xưởng cịn lại
+ Xác định phụ tải động lực của các phân xưởng:
Tra trong bảng PL I.3 ta tìm được: cos và knc của phụ tải động lực phân xưởng
Pđl = knc. Pđ
Qđl = Pđl. tg
+ Xác định phụ tải chiếu sáng của phân xưởng: Tương tự như đối với Phân xưởng sửa
chữa cơ khí:

20