Thiết kế hệ thống cung cấp điện phân xưởng nhà máy

ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN CHẤM
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................

MỤC LỤC
5


ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN

LỜI NÓI ĐẦU..........................................................................................................7
CHƯƠNG 1. NHỮNG NÉT TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG.............................8

CUNG CẤP ĐIỆN...................................................................................................8
1.1. Khái quát về cung cấp điện : 8
1.2. Phân tích yêu cầu cung cấp điện 8
1.3. Phân nhóm phụ tải : 9
CHƯƠNG 2. XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TỐN............................................11
2.1. Khái niệm chung: 11
2.2. Mục đích xác định phụ tải tính tốn : 11
2.3. Các phương pháp xác định phụ tải tính tốn : 11
2.4. Xác định phụ tải tính tốn cho phân xưởng cơ khí:
2.5. Phụ tải tính tốn tồn phân xưởng cơ khí 20
2.6. Tính tốn phụ tải của tồn nhà máy
20

14

CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CHO PHÂN
XƯỞNG CƠ KHÍ 1...............................................................................................22
3.1. Lựa chọn sơ đồ nối dây. 22
3.2. Chọn sơ đồ cấp điện cho phân xưởng 23
3.3. Tính chọn các thiết bị cho mạng phân xưởng 24
3.3.7. CHỌN ÁP TOMAT BẢO VỆ CHO PHÂN XƯỞNG:............................32
CHƯƠNG 4. THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN XÍ NGHIỆP........................................33
4.1. Đặt vấn đề.

33

4.1.1 – VỀ MẶT KINH TẾ :...................................................................................33
4.1.2 – VỀ KỸ THUẬT...........................................................................................33
4.2. Chọn phương án cung cấp điện cho nhà máy 33
4.3. Vị trí đặt trạm biến áp cho nhà máy. 34

4.4. Chọn dung lượng và số lượng máy biến áp cho trạm biến áp
4.5. Chọn các thiết bị trong mạng điện nhà máy. 42

36

CHƯƠNG 5. TÍNH TỐN NGẮN MẠCH VÀ KIỂM TRA CÁC THIẾT BỊ
TRONG MẠNG ĐIỆN..........................................................................................50
5.1. Mục đích của việc tính tốn ngắn mạch: 50
5.2. Chọn điểm tính ngắn mạch:
50
5.3. Tính ngắn mạch
50
5.4. Kiểm tra thiết bị : 56
KẾT LUẬN............................................................................................................63
LỜI NÓI ĐẦU

6


ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN

Công nghiệp điện lực giữ vai trị rất quan trọng trong cơng cuộc xây dựng đất
nước yêu cầu về sử dụng điện và thiết bị điện ngày càng tăng.Việc trang bị những hệ
thống của cấp điện nhằm phục vụ nhu cầu Sinh hoạt của con người, cung cấp điện
năng cho những thiết bị của khu vực kinh tế, các khu chế xuất, các xí nghiệp là rất cần
thiết.
Để xây dựng một nhà máy, một khu công nghiệp hay một khu dân cư mới, thì
việc khơng thể thiếu là xây dựng một hệ thống cung cấp điện để phục vụ cho nhu cầu
sinh hoạt và sản xuất của khu vực đó.
Các nhà máy, các xí nghiệp khơng ngừng xây dựng gắn liền vơi cơng trình

đó là hệ thống cung cấp điện được thiết kế và xây dựng.
Xuất phát từ u cầu thực tế đó thì trong q trình học mơn học cung cấp điện đã
đưa lại cho chúng em một lượng kiến thức thật rộng rãi về hệ thống cung cấp điện,
ngồi ra em cịn được thử sức mình bằng đồ án cung cấp điện đó là bước ngoặt quan
trọng trong cả quãng thời gian học tập tại trường và sau này đi làm.
Trong quá trình làm đồ án cung cấp điện với đề tài: Thiết kế hệ thống cung cấp
điện cho phân xưởng Cơ khí 1A và tồn bộ nhà máy cơ khí 04, em đã có sự giúp đỡ và
hướng dẫn tận tình của các thầy cô giáo bộ môn và đặc biệt là của cơ giáo hướng dẫn
chính của em, cơ Nguyễn Minh Thư
Tuy với sự giúp đỡ tận tình đó nhưng em vẫn còn nhiều yếu kém và thiếu kinh
nghiêm trong thực tế nên vẫn cịn nhiều thiếu sót, mong thầy cơ góp ý và cho em
những lời nhận xét chân thành nhất để bản thiết kế của em được hoàn chỉnh hơn.
Em xin chân thành cảm ơn !
Vinh, ngày tháng năm 2016
Sinh Viên

1.1.

Chương 1. NHỮNG NÉT TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG
CUNG CẤP ĐIỆN
Khái quát về cung cấp điện :

7


ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN

Điện năng ngày càng đóng vai trị hết sức quan trọng trong đời sống chúng ta.
Nó có những ưu điểm ảnh hưởng ảnh hưởng trực tiếp tới sinh hoạt và đời sống chung,
dạng nặng lượng có thể biến đổi một cách linh hoạt từ dạng năng lượng này sang dạng

năng lương khác, dễ truyền tải đi xa,hiệu suất cao...). Ngày nay điện được sử dụng
rộng rãi trong mọi lĩnh vực, từ công nghiệp, dịnh vụ,...cho đến phục vụ trong sinh hoạt
hàng ngày của mỗi gia đình của chúng ta.
Điện năng không thể thiếu được trong hầu hết trong các lĩnh vực. Khi xây dựng
nhà máy mới, một khu cơng nghiệp mới, khu dân cư mới...thì việc đầu tiên là tính đến
một hệ thống cung cấp điện để phục vụ cho nhu cầu sản xuất sinh hoạt.
Điện năng được sản xuất từ nhiều nguồn khác nhau sau đó biến đổi và truyền đến
các hộ tiêu thụ với điện áp định mức và công suất định mức phù hợp với các thiết bị
điện.
Do đó thiết kế cung cấp điện là việc làm phức tạp. Một cơng trình cung cấp điện dù
nhỏ nhất cũng yêu cầu kiến thức tổng hợp từ các chuyên ngành, hiểu biết về một môi
trường và các đối tượng cung cấp điện...Nếu cơng trình thiết kế quá dư thừa sẽ làm ứ
đọng vốn đầu tư, cơng trình thiết kế sai gây hậu quả khơng lường trước được. Công
nghiệp là nơi sản xuất ra một lượng hàng hóa có giá trị lớn trong kinh tế quốc dân vì
vậy hệ thống cung cấp điện cho các xí nghiệp, phân xưởng cơ khí rất quan trọng mang
tính chất sống cịn đối với hoạt động của xí nghiệp hay của phân xưởng.
Trong cơng cuộc cơng nghiệp hố-hiện đại hóa đất nước đất nước ngành công
nghiệp nước ta ngày một khởi xướng, nhà máy xí nghiệp khơng ngừng được xây dựng.
Xuất phát từ thực tế đó thì có một đội ngũ thiết kế các cung cấp điện một cách có bài
bản và đúng cách, phù hợp với các tiêu chuẩn kỹ thuật hiện hành. Có như thế thì chúng
ta mới theo kịp với trình độ của các nước.
1.2. Phân tích yêu cầu cung cấp điện
Thiết kế hệ thống cung cấp điện như một tổng thể và lựa chọn các phần tử của
hệ thống sao cho các phẩn tử này đáp ứng yêu cầu kỹ thuật, vận hành an toàn thực tế.
Một phương án cung cấp cấp điện được xem là hợp lí khi thỏa mãn những yêu cầu
sau :
- Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cao tùy tính chất hộ tiêu thụ.
- Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị.
- Đảm bảo chất lượng điện năng mà chủ yếu độ lệch và dao động điện trong phạm vi
cho phép.

- Vốn đầu tư nhỏ, chi phí hàng năng thấp.
- Thuận tiện cho cho công tác vận hành, sữa thay thế .v.v.
Những yêu cầu trên thường mâu thuẫn nhau, nên người thiết kế cần phải cân
nhắc, kết hợp hài hịa tùy thuộc vào hồn cảnh cụ thể.
8


ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN

Ngoài ra, khi thiết kế cung cấp điện cũng cần chú ý đến điều kiện thuận lợi có
nhu cầu phát triển phụ tải sau này, nhằm rút ngắn thời gian xây dựng ..v.v..
1.3. Phân nhóm phụ tải :
1.3.1. Các phương pháp phân nhóm phụ tải :
Khi bắt tay vào xác định PTTT thì cơng việc đầu tiên mà ta phải làm là phân
nhóm phụ tải.Thơng thường người ta sử dụng một trong hai phương pháp sau :
- Phân nhóm theo dây chuyền sản xuất và tính chất cơng việc :
Phương pháp này có ưu điểm là bảo đảm tính linh hoạt cao trong vận hành cũng
như bảo trì, sửa chữa. Chẳng hạn như khi nhà máy sản xuất dưới cơng suất thiết kế thì
có thể cho ngừng làm việc một vài dây chuyền mà không làm ảnh hưởng tới hoạt động
của các dây chuyền khác, hoặc khi bảo trì, sửa chữa thì chỉ có thể cho ngừng hoạt động
của từng dây chuyền riêng lẻ, nhưng phương án này có một nhược điểm là : Sơ đồ
phức tạp, chi phí lắp đặt khá cao do có thể thiết bị trong cùng một nhóm lại khơng nằm
gần nhau cho nên tăng chi phí đầu tư về dây dẫn, ngồi ra địi hỏi người thiết kế phải
nắm vững quy trình cơng nghệ của nhà máy.
- Phân nhóm theo vị trí mặt bằng :
Phương pháp này có ưu điểm thiết kế thi cơng, chi phí lắp đặt thấp. Nhưng cũng
có nhược điểm là kém linh hoạt khi vận hành sữa chữa so với phương pháp thứ nhất.
Do vậy tùy theo điều kiện thực tế mà người thiết kế lựa chọn phương án nào cho
hợp lý.
1.3.2. Phân chia nhóm phụ tải cho các nhóm trong phân xưởng cơ khí

Ở đây, chúng ta sẽ lựa chọn phương án phân nhóm theo phương án 2, tức là phân
nhóm theo vị trí trên mặt bằng.
Bảng 1-1: Phân nhóm các thiết bị trong Phân xưởng cơ khí
1.3.2. Phân chia nhóm phụ tải cho các nhóm trong phân xưởng cơ khí
Ở đây, chúng ta sẽ lựa chọn phương án phân nhóm theo phương án 2, tức là phân
nhóm theo vị trí trên mặt bằng.
Bảng 1-1: Phân nhóm các thiết bị trong Phân xưởng cơ khí

STT
1
2
3
4
5
6

Tên thiết bị
Máy khoan
Máy doa
Máy tiện
Máy tiện
Máy tiện
Máy phay
Tổng nhóm 1

Ký
hiệu

Số lượng

1
3
4
5
6
9

Nhóm 1
1
1
1
1
1
1
6

9

Công suất
Pdm(kW)
3,8
12
6,5
6
7,5
14
49,8

cos

Ksd

0,67
0,67
0,67
0,67
0,67
0,67

0,22
0,22
0,22
0,22
0,22
0,22


ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN

Nhóm 2
1
2

Máy tiện
Máy cưa thép

17
21

1

1

12
7

0,67
0,67

0,22
0,22

3

Tủ sấy 3 pha

26

1

20

0,67

0,22

4

Máy phay

28

1

8

0,67

0,22

29

1
5

7
54

0,67

0,22

5

Máy phay
Tổng nhóm 2

Nhóm 3
1

Máy bào

7

1

12

0,67

0,22

2

Máy bào

8

1

10

0,67

0,22

3

Máy phay

9

1

14

0,67

0,22

4

Máy mài trịn

11

1

5

0,67

0,22

5

Máy phay

13

1

5,5

0,67

0,22

6

Máy sọc

16

2

13

0,67

0,22

6

59,5

Tổng nhóm 3

Nhóm 4
1

Máy phay

10

1

12

0,67

0,22

2

Máy sọc

16

2

13

0,67

0,22

3

Máy tiện

18

1

10

0,67

0,22

4

Máy doa

20

1

8,5

0,67

0,22

5

Máy tiện

24

1

5

0,67

0,22

6

Máy biến áp hàn

27

1

12,5

0,67

0,22

6

61

Tổng nhóm 4

Với máy biến áp hàn
Pđm = 3 .Sđm . cos.  % = 3 .18.0,67. 0,36 = 12,5 (kW)

Chương 2. XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TỐN
2.1. Khái niệm chung:
Khi thiết kế cung cấp điện cho một nhà máy, phân xưởng, xí nghiệp, hộ tiêu thụ
thì một trong những cơng việc rất quan trọng mà ta phải làm đó là tiến hành xác định
phụ tải tính tốn cho nhà máy hay phân xưởng đó.
10


ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN

- Phụ tải tính tốn (PTTT) : Phụ tải tính tốn theo điều kiện phát nóng là phụ tải giả
thiết (không đổi) lâu dài của các phần tử trong hệ thống cung cấp điện tương đương
với phụ tải thực tế (biến đổi) theo điều kiện tác dụng nhiệt. Nói cách khác phụ tải tính
tốn cũng làm dây dẫn nóng tới nhiệt độ bằng với nhiệt độ lớn nhất do phụ tải tính
tốn gây ra. Do vậy, về phương diện phát nóng nếu ta chọn thiết bị điện theo điều kiện
tính tốn có thể đảm bảo an tồn cho thiết bị đó trong một trạng thái vận hành bình
thường.
2.2. Mục đích xác định phụ tải tính tốn :
Xác định phụ tải tính tốn là một cơng đoạn rất quan trọng trong thiết kế cung
cấp điện, nhằm làm cơ sở lựa chọn dây dẫn và các thiết bị của lưới điện cho phụ hợp
với mạng điện.
2.3. Các phương pháp xác định phụ tải tính tốn :
2.3.1. Một số khái niệm :
- Hệ số sử dụng K sd : Là tỉ số của phụ tải tính tốn trung bình với công suất đặt (công
sất định mức ) của thiết bị trong một khoảng thời gian khảo sát (giờ,ca hoặc ngày
đêm,...)
+ Đối với thiết bị : K sd =

Ptb
Pđm

(2.1)

n

+ Đối với nhóm thiết bị : K sd

Ptb
=
=
Pđm

P

tbi

i 1
n

(2.2)

P

đmi

i 1

 Hệ số sử dụng nói lên mức sử dụng, mức độ khai thác công suất thiết bị trong
khoảng thời gian cho xem xét.
-

Hệ số đồng thời K đt : Là tỉ số giữa cơng suất tác dụng tính tốn cực đại tại nơi

khảo sát của hệ thống cung cấp điện với tổng cơng suất tác dụng tính tốn cực đại của
các nhóm hộ tiêu thụ riêng biệt (hoặc các nhóm thiết bị) nối vào nút đó :
K

đt



Ptt
n

(2.3)

P

tti

i 1

Hệ số đồng thời phụ thuộc vào các phần tử n:
K đt =0.9 0.95 khi số phần tử n=2 4
K đt =0.8 0.85 khi số phần tử n=5 10
-

Hệ số cực đại K max :
K max =

Ptt
Ptb

(2.4)

(Hệ số cực đại thường được tính với ca làm việc có phụ tải lớn.)
11


ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN

Hệ số K max phụ thuộc vào thiết bị hiệu quả n hq (hoặc N hq ), vào hệ số sử dụng và
hàng loạt các yếu tố khác đặc trưng cho chế độ làm việc của các thiết bị trong nhóm.
Trong thực tế khi tính tốn thiết kế người ta chọn K max theo đường cong
K max =(K sd .n hq ), hoặc tra trong bảng cẩm nang tra cứu.
-

Số thiết bị hiệu quả n hq :
Giả thiết cho một nhóm n thiết bị có cơng suất làm việc khác nhau khi đó ta định

nghĩa n hq là một quy đổi gồm có n thiết bị có cơng suất định mức với chế độ làm việc
như nhau và tạo nên phụ tải tính tốn bằng với phụ tải tiêu thụ chất mà thiết bị tiêu thụ
trên.
n

( Pđm ) 2

n hq =

i 1

n

(2.5)

 (P

đm

)

2

i 1

-

Hệ số nhu cầu K nc : Là tỉ số giữa công suất tính tốn(trong điều kiện thiết kế

cho cơng suất tiêu thụ(trong điều kiện vận hành) với công suất đặt(công suất định
mức) của nhóm hộ tiêu thụ
K nc 

Ptt
P
P
 tt  tb  K max .K sd
Pđm
Ptb
Pđm

(2.6)

Hiện nay có nhiều phương pháp để tính PTTT, dựa trên cơ sở khoa học để tính
tốn phụ tải điện và được hồn thiện về phương diện lý thuyết trên cơ sở quan sát phụ
tải công nghiệp đang vận hành.
Thơng thường những phương pháp tính tốn đơn giản, thuận tiện lại cho kết quả
khơng thật chính xác, cịn muốn chính xác cao thì phải tính tốn phức tạp. Do vậy tùy
theo giai đoạn thiết kế thi công và yêu cầu cụ thể mà chọn phương pháp tính tốn cho
phù hợp.
Ngun tắc chung để tính PTTT của hệ thống là tính từ thiết bị điện ngược trở về
nguồn, tức là được tính từ bậc thấp đến bậc cao của hệ thống cung cấp điện, và ta chỉ
cần tính tốn tại các điểm nút của hệ thống.
* Mục đích của việc tính tốn phụ tải tại các điểm nút nhằm :
- Chọn tiết diện dây dẫn của lưới cung cấp và phân phối điện áp từ 1000V trở lên.
- Chọn số lượng và công suất của biến áp.
- Chọn tiết diện thanh dẫn của thiết bị phân phối.
- Chọn các thiết bị chuyển mạch và bảo vệ.
2.3.2. Các phương pháp tính tốn PTTT thường dùng :
- Xác định phụ tải tính tốn theo suất tiêu hao điện năng trên đơn vị sản phẩm :

12


ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN

Đối với các hộ tiêu thụ có đồ thị phụ tải khơng đổi hoặc thay đổi ít, phụ tải tính tốn
lấy bằng giá trị trung bình của phụ tải lớn nhất đó. Hệ số đóng điện của các hộ phụ tải
này lấy bằng 1, còn hệ số phụ tải thay đổi rất ít.
Đối với các hộ tiêu thụ có đồ thị phụ tải thực tế khơng thay đổi, phụ tải tính tốn
bằng phụ tải trung bình và được tính theo suất tiêu hao điện năng trên một đơn vị sản

phẩm khi cho trước tổng sản phẩm sản xuất trong một đơn vị thời gian.
p tt  Pca 

Mca.Wo
Tca

(2.7)

Trong đó : M ca - Số lượng sản xuất trong một ca
T câ - thời gian của ca phụ tải lớn nhất, [h]
W o - suất tiêu hao diện năng cho một đơn vị sản phẩm : kwh/ một đơn vị
sản phẩm. Khi biết w o và tổng sản phẩm sản xuất trong cả năm M của phân xưởng
hay xưởng cơng nghiệp, phụ tải tính tốn sẽ là :
P tt =

M .W
Tmax

o

(2.8)

T max - Thời gian sử dụng công suất lớn nhất, giờ[h]. Suất tiêu hao điện năng
của từng dạng sản phẩm cho trong các tài liệu cẩm nang tra cứu.
2.3.3. Dự báo phụ tải điện:
Dự báo sự phát triển phụ tải điện trong tương lai là một nhiệm vụ rất quan trọng của
người quy hoạch và người thiết kế cung cấp điện. Chúng ta biết rằng nhu cầu tiêu dùng
điện năng phù thuộc vào trình độ phát triển nền kinh tế quốc dân. Vì thế dự báo phát
triển phụ tải là một bộ phận dự báo phát triển kinh tế và khoa học kỹ thuật .
Ngày nay, dự báo là một môn khoa học. Chúng ta cần nghiên cứu những phương

pháp luận khoa học dự báo tương đối chính xác. Nếu chúng ta dự báo phụ tải quá thừa
so với nhu cầu thì dẫn đến việc huy động vốn đầu tư để xây dựng nhiều nguồn phát
đện, nhưng thực tế không dụng hết công suất của chúng do đó gây lãng phí. Nếu dự
báo phụ tải điện của chúng ta quá nhỏ so với nhu cầu thực tế thì dẫn tới tình trạng
thiếu nguồn điện, ảnh hưởng tới sự phát triển của nền kinh tế quốc dân.
Thông thường, có ba dự báo chủ yếu: dự báo tầm ngắn khoảng 1 2 năm, dự báo
tầm vừa khoảng 3 10 năm và dự báo tầm xa khoảng 10 20 năm và có khi dài hơn
nữa. Tầm dự báo càng ngắn thì độ chính xác địi hỏi càng cao. Các dự báo tầm ngắn
sai số cho phép khoảng 5 10 0 0 , tầm vừa và dài sai số cho phép 10 20 0 0 . Đối với
một số dự báo tầm xa có tính chiến lược thì nêu lên lên xu hướng phát triển chủ yếu
mà không yêu cầu xác định chỉ tiêu cụ thể. Ngồi ra, cịn cịn gặp dự báo điều độ, tầm
dự báo khoảng vài giờ, vài ngày, vài tuần lễ phục vụ cho công tác vận hành xí nghiệp,
các hệ thống điện, sai số vào khoảng 3 5 0 0
13


ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN

Ngày nay, có nhiều phương pháp dự báo nhu cầu điện năng như phương pháp hệ
số vượt trước, phương pháp tính trực tiếp, phương pháp ngoại vi theo thời gian,
phương pháp tương quan, phương pháp chuyên gia.
2.4. Xác định phụ tải tính tốn cho phân xưởng cơ khí:
- Trong một phân xưởng thường có nhiều thiết bị có cơng suất và chế độ làm việc
khác nhau, muốn xác định phụ tải tính tốn được chính xác cần phải phân nhóm các
thiết bị điện.
2.4.1. Xác định pttt theo suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản xuất.
Cơng thức tính : P tt =P o .F
Ở đây F- diện tích bố trí nhóm hộ tiêu thụ (m 2 ).
P o -suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản xuất 1m 2 .đơn vị(kw/m 2 ).
Suất pttt trên một đơn vị sản xuất phụ thuộc vào dạng sản xuất

và được phân tích theo số lượng thống kê.
2.4.2. Xác định pttt theo công suất đặt và hệ số nhu cầu K nc :
PTTT của nhóm thiết bị có cùng chế độ làm việc được tính theo biểu thức :
n

P
=
k
.
tt
nc  Pdi .

i 1

Q

p
.
tg


tt
tt

Ptt
2
2
S tt  ptt  Qtt 
cos 


Ở đây ta lấy P d =P đm thì ta được :
n

P tt =K nc .  Pdmi

(2.9)

i 1

Trong đó , K nc - hệ nhu cầu của nhóm thiết bị tiêu thụ đặc trưng, tra ở cẩm nang
tra cứu.
tg  _ứng với cos  , đặc trưng cho các nhóm thiết bị trong các tài liệu tra cứu ở cẩm
nang .Nếu cos  của các thiết bị trong nhóm khơng giống nhau thì phải tính hệ số
cơng suất trung bình theo cơng thức :
cos  =

p1 cos 1  p 2 cos 2  ...  p n cos  n
p1  p 2  ...  p n

Phụ tải tính tốn ở điểm nút của hệ thống cung cấp điện (phân xưởng,tịa nhà ,xí
nghiệp) được xác định tổng pttt của các nhóm thiết bị nối đến nút này có kể đến hệ số
đồng thời, tức là :
2

 n
  n

Stt =Kdt.   Ptti     Qtti 
 i 1   i 1



2

(2.10)

n

Ở đây :

P

tti

- tổng phụ tải tác dụng tính tốn của các nhóm thiết bị.

i 1

14


ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN
n

Q

tti

-tổng phụ tải phản kháng tính tốn của các nhóm thiết bị.

i 1

Kdt
- Hệ số đồng thời ,nó nằm trong giới hạn (0,85-1).
Phương pháp tinh pttt theo hệ số nhu cầu có ưu điểm đơn giản, tính tốn thuận lợi, nên
nó là phương pháp thường dùng. Nhược điểm của phương pháp này là kém chính xác
vì Knc tra ở sổ tay, thực tế là số liệu phụ thuộc vào chế độ vận hành và số thiết bị trong
nhóm này (mà sổ tay thường khơng tính đến các yếu tố này).
Thật vậy ta có thể thấy rõ điều này qua biểu thức :
Knc=kmax.ksd
Mà kmax phụ thuộc vào hàng loạt các yếu tố đặc trưng cho chế độ làm việc của các thiết
bị trong nhóm. Do vậy knc cũng phụ thuộc vào các yếu tố như đối với kmax.
Ptt.KmaxPtb=Kmax.Ksd.Pdm
(2.11)
Hay
Ptt=Knc.Pdm
2.4.3. Xác định PTTT theo hệ số cực đại Kmax và cơng suất trung bình Ptb
(cịn gọi là phương pháp số thiết bị hiệu quả nhq hay phương pháp sắp xếp biểu đồ).
Phương pháp này cho kết quả chính xác ,vì khi tính số thiết bị hiệu quả nhq chúng
ta đã xét tới hàng loạt các yếu tố quan trọng như ảnh hưởng của số lượng của số lượng
thiệt bị có cơng st lớn nhất cũng như sự khác nhau về chế độ làm việc của chúng. Do
đó khi cần năng cao chất lượng độ chính xác của PTTT, hoặc thì khơng có số liệu cần
thiết để áp dụng các phương pháp trên thì ta nên dùng phương pháp này :
Cơng thức tính tốn :
Ptt =Kmax.Ksd.Pdm
Hay
Ptt=Knc.Pdm
Trong đó : Pdm – cơng suất định mức của thiết bị trong nhóm thiết bị (kw).
Ptb – cơng suất trung bình của thiết bị trong nhóm thiết bị (kw).
Ksd=

Ptb
- Hệ số sử dụng tác dụng của thiết bị ,tra trong sổ tay kỹ thuật.
Pdm

K max – hệ số cực đại là tỷ số giữa phụ tải tính tốn và phụ tải trung bình
trong khoảng thời gian đang xét: Kmax=

Ptt
.
Ptb

Hệ số cực đại Kmax của thiết bị phụ tải tra trong sổ tay kỹ thuật theo quan hệ
kmax=f(nhq,ksd).
Giả thiết có nhóm n thiết bị có công suất định mức và chế độ làm việc khác nhau.Ta
gọi nhq là thiết bị tiêu thụ điện năng hiệu quả của nhóm đó,đó là số quy đổi có n hq thiết
bị có cùng cơng suất, cung chế độ làm việc gây ra một hiệu quả phát nhiệt hoặc mức
độ hủy hoại cách điện đúng cách bằng thiết bị thực tế gây ra trong suốt thời gian làm
việc và được xác định đúng bằng một cách tương đối như sau:
15


ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN

* Nếu các thiết bị tiêu thụ của nhóm đều có cơng suất định mức như nhau:
nhq=

( n.Pdm ) 2
=n
2

n.Pdmi

* Nếu các hộ tiêu thụ của nhóm có cơng suất định mức khác nhau thì n hqthức (2.6 ) để tính nhq khi số thiết bị dung điện trong nhóm đến n  5.
* Khi n>5 thì việc tính tốn nhq như (2.6) rất khó khăn,do vậy ta dùng phương pháp
đơn giản hóa để tính nhq với sai số cho phép là  10%.
Trình tự phương pháp đơn giản hóa như sau:
- Chọn những thiết bị có cơng suất lớn mà cơng suất định mức của mỗi thiết bị bằng
hoặc lớn hơn 50% công suất của thiết bị có cơng suất lớn nhất.
- Tính n và n1, trong đó n là thiết bị của cả nhóm, n1 là số thiết bị có cơng suất khơng
nhỏ hơn một nữa cơng suất của thiết bị có cơng suất lớn nhất trong nhóm.
n

n1

i 1

i 1

-Tính P=  Pdm và P1=  Pdm
- Tính P* =

p1
p

, và n*=

n1
.
n

Tra sổ tay kỹ thuật theo quan hệ nhq*=f(n*,p*).
- Tính tốn nhq=nhq*.n
Các bước tính tốn:
-Tính tốn số thiết bị hiệu quả theo cơng thức (2.5).
- Tính hệ số của nhóm thiết bị theo công thức (2.2).
- Xét các trường hợp:
n

+ Nếu nhq < 4 và n<4 :Ptt=  Pdm

(2.12).

i 1
n

+Nếu nhq<4 và n 4 :Ptt=  Pdm .K pti

(2.13)

i 1

Với Kpt là hệ số phụ tải của thiết bị thứ i.có thể lấy gần đúng :
Kpt=0,75(chế độ làm việc ngắn hạn).
Kpt=0,90(chế độ làm việc dài hạn).
+ Nếu nhq 4:
- Tìm kmax theo nhq và ksd.
-Xác định PTTT Theo công thức :
n

Ptt=Kmax.Ksd.

P

dmi

=Kmax.Ptb

(2.14)

i 1

Qtt=1,1Qtb (nếu nhq 10) =Qtb(nếu nhq>10).
Trong đó Ptb và Qtb là công suất tác dụng và công suất phản kháng trung bình cua
nhóm.
16


ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN

Ptb =Kmax.Pdm.
Qtb=Ptb.tg  tb

(2.15)

+Phụ tải tính tốn của nhóm:
- Với tủ động lực: Stt=

(2.16)

P 2tt  Qtt2
n

- Với tủ phân phối :Pttpp=Kdt.  Qttdt
i 1

n

Và Qttpp=Kdt.  Qttdt 

Stt=

2
2
Pttpp
 Qttpp

i 1

*Nếu phụ tải chiếu sáng đi vào tủ thì phải cộng them các giá trị P cs và Qcs vào Ptt và Qtt
trên các công thức trên:
*Xác định phụ tải đỉnh nhọn (PTĐN) : PTĐN là phụ tải cực đại xuất hiện trong thời
gian ngắn (trong khoảng vài giây). PTĐN thường được tính dưới dạng dịng điện đỉnh
nhọn (Idn). Dòng điện này thường được dung để kiểm tra sụt áp khi mở máy, tính tốn
chọn các thiết bị bảo vệ…Đối với một thiết bị dòng đỉnh nhọn là dịng mở máy.Cịn
đối với 1 nhóm thiết bị thì dịng đỉnh nhọn xuất hiện khi máy có dịng mở máy lớn
nhất trong nhóm khởi động, cịn các thiết bị khác làm việc bình thường. Do đó dịng
đỉnh nhọn được tính theo cơng thức:
Idn=Ikd=Kmm.Idm
(Đối với một thiết bị)

Idn=Ikdmax+Itt-Ksd.Idmmax
(đối với một nhóm thiết bị)
Trong đó: Kmm hệ số mở máy :
+Với động cơ KĐB rơto lồng sóc Kmm=5 7.
+Động cơ DC hoặc KĐB rôto dây quấn Kmm=2,5
+Đối với MBA và lị hồ quang thì K 3.
- Ikdmax và Ksd là dòng khởi động và hệ số sử dụng cua thiết bị có dịng khởi động
lớn nhất trong nhóm.
- Itt là dịng tính tốn trong nhóm : Itt=

S tt
3.U dm

Trong đồ án này ngồi phụ tải 3 pha cịn có phụ tải 1 pha và phụ tải làm việc với chế
độ ngắn hạn. Ta phải tiến hành quy đổi thiết bị làm việc ngắn hạn về dài hạn và 3 pha
làmviệc.
- Đối với các thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại (như cầu trục, máy hàn
v.v...) khi tính tốn phụ tải điện của chúng, ta phải quy đổi về công suất định mức ở
chế độ làm việc dài hạn.
Có nghĩa là quy đổi về chế độ làm việc có hệ số tiếp điện ε% = 100%. Cơng thức
quy đổi như sau:
+ Đối với động cơ: P'đm = Pđm. ε%
+ Đối với máy biến áp hàn: P'đm = Sđm.cos  . ε%
17


ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN

Trong đó:
P'đm là cơng suất định mức đã quy đổi về chế độ làm việc dài hạn.

- Nếu trong mạng có các thiết bị một pha thì cần phải phân phối đều các thiết bị cho
3 pha của mạng, trước khi xác định n hq phải quy đổi công suất của các phụ tải 1 pha về
phụ tải 3 pha tương đương:
Nếu thiết bị 1 pha đấu vào điện áp pha của mạng: P qđ = 3.P1pha max Nếu thiết bị 1 pha
đấu vào điện áp dây của mạng: Pqđ = 3. P1pha max
2.4.4. Tính tốn phụ tải từng nhóm:
- Tính tốn cho nhóm 1:
Bảng 2-1: Bảng phụ tải điện nhóm 1
STT
1
2
3
4
5
6

Tên thiết bị

Ký
hiệu

Số lượng

1
3
4
5
6
9

Nhóm 1
1
1
1
1
1
1
6

Máy khoan
Máy doa
Máy tiện
Máy tiện
Máy tiện
Máy phay
Tổng nhóm 1

Cơng suất
Pdm(kW)
3,8
12
6,5
6
7,5
14
49,8

cos

Ksd

0,67
0,67
0,67
0,67
0,67
0,67

0,22
0,22
0,22
0,22
0,22
0,22

Số thiết bị trong nhóm n = 6
Thiết bị có cơng suất lớn hơn 50% cơng suất của thiết bị có cơng suất lớn nhất trong
nhóm là:n1 = 3
Tổng cơng suất của n1 thiết bị P1 = 33,5 ( kW)
Tổng công suất của n thiết bị P = 49,8 ( kW)
Từ đó ta có:

n* =

n1
3
=
= 0,5
6
n

P* =

33,5
P1
= 49,8 = 0,67
P

Với n* và P* vừa tính được chúng ta tiến hành tra bảng PL4 ta có:
n*hq= 0,87
nhq = n.n*hq = 6.0,87 = 5,22
Hệ số sử dụng
n

 (P

dmi

K sdTB 

.K sdi )

i 1

0,22

n

P

dmi

i 1

Với nhq và Ksd vừa tính được chúng ta tiến hành tra bảng PL5 ta có: Kmax = 2,3
18


ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN

Hệ số công suất cos trung bình:
n

P

đmi

. cos i

i 1

cosφtb=

0,67

n

P

đmi

i 1

 tg = 1,108
Phụ tải tính tốn của nhóm 1 được xác định:
n

Ptt= Kmax.Ksd.  P đmi = 2,3.0,22.49,8= 25,19 (kW).
i 1

Qtt=Ptt.tg = 25,19.1,108 = 27,92 (kVAr).
S tt  Ptt2  Qtt2  25,19 2  27,92 2 37,6 (kVA).

Suy ra dịng điện tính tốn của nhóm 1 là:
I tt 

S tt
37,6

57,13 (A).
3.U đm
3.0,38

- Tính tốn tương tự với 3 nhóm cịn lại ta có bảng tính tốn với các thơng số như sau:
Bảng 2-2: Bảng tính tốn cho các nhóm máy P.X cơ khí 1
Nhóm Pđm
1
2
3
4

49,8
54
59,5
61

n1

n*

P*

nhq*

3
2
4
5

0,5
0,4
0,67
0,83

0,67
0,59
0,82
0,92

0,87

0,81
0,86
0,93

nhq costb
5,22
4,05
5,16
5,58

0,67
0,67
0,67
0,67

Ksd

kmax

Ptt

Qtt

Stt

Itt

0,22
0,22
0,22

0,22

2,3
2,5
2,3
2,1

25,19
29,7
30,11
28,18

27,92
32,91
33,36
31,23

37,6
43,14
44,94
42,06

57,13
65,55
68,28
63,91

2.4.5. Phụ tải chiếu sáng cho phân xưởng cơ khí 1
Cơng suất chiếu sáng được xác định theo cơng thức:
Pttcs = P0.F

Trong đó :
P0: Suất chiếu sáng. Tra theo bảng.
F: là diện tích phân xưởng
F = 17,5m x 8,5m = 148,75 m2
Trong phân xưởng sửa chữa cơ khí hệ thống chiếu sáng sử dụng đèn sợi đốt,với phân
xưởng sửa chữa cơ khí ta có p0 =12W/m2
 Pttcs =P0.F =12.148,75 = 1785 (w) = 1,78 (kW)
Qttcs =Pttcs.tgφcs=0 (đèn sợi đốt cosφcs=1)
2.5. Phụ tải tính tốn tồn phân xưởng cơ khí

Phụ tải tính tốn của phân xưởng được tính theo cơng thức sau :
Ptt px=

0,85.113,18 + 1,78 = 97,98 (kW)

19


ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN

Qttpx=

0,85.125,42 = 106,61 (kVAr)

= 144,79 (kVA)
Với Kđt là hệ số đang xét tới sự làm việc đồng thời giữa các nhóm máy trong phân
xưởng và Kđt = 0,8 – 0,85. (chọn Kđt =0,85).
Dịng điện tính tốn của tồn phân xưởng:
= 219,99 (A).
2.6. Tính tốn phụ tải của toàn nhà máy

Bảng 2-3. Bảng số liệu phụ tải tính tốn các phân xưởng trong nhà máy
TT

Tên phân xưởng

Ptt px
(kw)

Qtt px
(kvar)

Stt px
(kva)

Itt px
(A)

Loại hộ

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11

12

Cơ điện
Cơ khí 1
Cơ khí 2
Rèn, dập
Đúc thép
Đúc gang
Mộc mẫu
Lắp ráp
Kiểm nghiệm
Kho vật tư
Kho sản phẩm
Nhà hành chính

190
97,98
180
120
270
380
280
150
350
40
60
85

160
106,61

160
110
170
340
250
100
320
35
45
70

248,39
144,79
240,83
162,79
319,06
509,9
375,37
180,28
474,24
53,15
75
110,11

377,39
219,99
365,86
247,33
484,76
774,71

570,32
273,91
720,53
80,75
113,95
167,29

2
1
1
1
1
1
2
2
1
2
2
1

- Diện tích tồn nhà máy: Fnm = 88.116 = 9976 ( m 2 )
- Tổng diện tích của tất cả các phân xưởng trong nhà máy là :
px

= 2514,5 m2

 Diện tích của đường đi lối lại bãi trống trong nhà máy là :
Fbtr= 9976 – 2514,5 = 7461,5 m2
-

Công suất chiếu sáng đường đi lối lại bãi trống trong toàn nhà máy là :
Pcsbtr= Po.Fbtr= 0,15.7461,5 = 1,12 (kw)
Với Suất phụ tải : po=0,15 w/m2
20


ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN

Phụ tải của toàn nhà máy được xác định theo công thức:
S ttnm 

 P 

2

   Q ttnm 

ttnm

2

Trong đó : Kđt là hệ số đồng thời xét đến khả năng phụ tải lớn nhất của phân xưởng
kđt = 0,8-0,85 lấy kđt = 0,8
Kpt là hệ số kể đến khả năng phát triển thêm phụ tải trong tương lai của nhà máy :
Kpt = 1,05 - 1,15 lấy kpt = 1,1
12

Ta có

Pttnm = kpt.kđt.(  .Pttpxi + Pcsnm)

1

= (2202,98 + 1,12).0,8.1,1 = 1939,61 (kW).
12

Qttnm = Kpt.kđt.  .Qttpxi
1

= 1866,61.0,8.1,1 = 1642,62 (kVAr).
Phụ tải tính tốn của tồn nhà máy:
Sttnm =  (P
=
cos  

ttnm

) 2   (Q

ttnm

)2

1939,612  1642,62 2 2541,71

(kVA)

Pttnm 1939,61

0,76
S ttnm 2541,71

Chương 3. THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG
CƠ KHÍ 1
3.1. Lựa chọn sơ đồ nối dây.
Mạng điện phân xưởng dùng để cung cấp và phân phối điện năng cho phân
xưởng nó phải đảm bảo các yêu cầu về kinh tế, kỹ thuật như : đơn giản, tiết kiệm về
vốn đầu tư, thuận lợi khi vận hành và sữa chữa, dể dàng thực hiện các biện pháp bảo
vệ và tự động hóa, đảm bảo chất lượng điện năng, giảm đến mức nhỏ nhất các tổn thất
phụ.
Sơ đồ nối dây của phân xưởng có 3 dạng cơ bản :

21


ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN

- Sơ đồ hình tia : dùng để cung cấp điện cho các phụ tải phân tán. Từ thanh cái trạm
biên áp có các đường dây dẫn đến các tủ phân phối động lực. Từ tủ phân phối động lực
có các đường dây dẫn đến phụ tải. Loại sơ đồ này có độ tin cậy tương đối cao, thường
được dùng trong các thiết bị phân tán trên diện tích rộng như phân xưởng cơ khí, lắp
ráp, dệt v.v...

TPP
TÐL

Ð

Ð

Ð

Ð

Hình 3-1: Sơ đồ nối dây hình tia
- Sơ đồ nối dây phân nhánh : Ưu điểm của sơ đồ này là tốn ít cáp , chủng loại cáp cũng
ít. Nó thích hợp với các phân xưởng. có phụ tải nhỏ, phân bố không đồng đều. Nhược
điểm là độ tin cậy cung cấp điện thấp thường dùng cho các hộ loại III

Hình 3-2: Sơ đồ phân nhánh
- Sơ đồ nối dây hỗn hợp : Có nghĩa là phối hợp các kiểu sơ đồ trên tuỳ theo các yêu
cầu riêng của từng phụ tải hoặc của các nhóm phụ tải.
 Từ những ưu khuyết điểm trên ta dùng sơ đồ hỗn hợp của hai dạng sơ đồ trên để
cấp điện cho phân xưởng, cụ thể là :
- Tủ phân phối của phân xưởng: Đặt 1 áptơmát tổng phía từ trạm biến áp về và 5
áptômát nhánh cấp điện cho 5 tủ động lực.
- Các tủ động lực: Mỗi tủ được cấp điện từ thanh góp tủ phân phối của phân xưởng
bằng một đường cáp ngầm hình tia, phía đầu vào đặt áptơmát hoặc cầu dao và cầu chì
làm nhiệm vụ đóng cắt, bảo vệ quá tải và ngắn mạch cho các thiết bị trong phân
xưởng. Các nhánh ra cũng đặt các cầu dao, cầu chì nhánh để cung cấp trực tiếp cho các
phụ tải, thường các tủ động lực có tối đa 8 - 12 đầu ra vì vậy đối với các nhóm có số
22


ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN

máy lớn sẽ nối chung các máy có cơng suất bé lại với nhau cùng một đầu ra của tủ
động lực.
- Trong một nhóm phụ tải: Các phụ tải có cơng suất lớn thì được cấp bằng đường cáp
hình tia cịn các phụ tải có cơng suất bé và ở xa tủ động lực thì có thể gộp thành nhóm
và được cung cấp bằng đường cáp trục chính.

3.2. Chọn sơ đồ cấp điện cho phân xưởng
Qua phân tích ở trên đối với phân xưởng cơ khí ta dùng sơ đồ hỗn hợp để cung cấp
điện cho phân xưởng :
Cấu trúc sơ đồ đi dây(sơ đồ lắp đặt các thiết bị mạng điện phân xưởng) được thiết
kế như sau :
1.Tủ động lực được đặt tại vị trí thõa mãn các điều kiện sau :
-Càng gần TTPT của nhóm máy càng tốt.
-Tiện lợi cho các hướng đi dây.
-Tiện lợi cho thao tác vận hành,bảo dưỡng sửa chữa.
2.Tủ phân phối trung gian được đặt tại vị trí thõa mãn các điều kiện sau :
-Gần TTPT của các tủ động lực.
-Tiện lợi cho các hướng đi dây.
-Tiện lợi cho thao tác vận hành,bảo dưỡng sửa chữa.
3. Đi dây từ trạm biến áp đến tủ phân phối trung gian bằng cáp 3 pha bốn lõi bọc
cách điện trong hào cáp (rãnh cáp) có nắp đậy bê tơng, nếu phân xưởng lớn có thể
dùng nhiều đường cáp khi đó nên chia phân xưởng thành nhiều khu vực(hay những
phân xưởng con) để hiết kế cung cấp điện như một phân xưởng đã trình bày trên, vì
dùng nhiều đường cáp song song cấp điện đến 1 tủ có nhiều nhược điểm trong q
trình vận hành.
4. Đi dây từ tủ phân phối đến tủ động lực bằng cáp bọc cách điện đặt trong rãnh cáp.
Xung quanh có nắp đậy bê tơng xây dọc theo chân tường nhà xưởng.
5. Đi dây từ tủ động lực tới các máy bằng cáp 3 pha 4 lõi bọc cách điện tăng cường
luồn trong ống thép (bảo vệ võ cáp) chôn ngầm dưới nền nhà xưởng khoảng 50cm,
mỗi ngạch đi dây khơng nên uốn góc 2 lần, góc uốn khơng nhỏ hơn 120  .
Trường hợp trong nhóm có thiết bị cơng suất nhỏ, ta có thể đi dây kiều hỗn hợp.
Đầu nối rẽ nhánh cho máy thứ 2 được thực hiện tại hộp nối dây của máy thứ nhất,
không được trích ngang đường cáp.

23

N CUNG CP IN
ATM

TBA
ATM

TPP

ATM

ATM

CD

CD

CD

CC

CC

CC

ATM

TĐL

Thiết bị tiêu thụ điện

Thiết bị tiêu thụ điện

Thiết bị tiêu thụ điện

Hỡnh 3-3: S nguyên lý cung cấp điện cho phân xưởng
3.3. Tính chọn các thiết bị cho mạng phân xưởng
3.3.1. Chọn dây chảy bảo vệ cho từng máy :
- Cầu chì là một thiềt bị bảo vệ đơn giản, rẻ tiền nhưng độ nhạy kém. Nó chỉ tác động
khi dịng điện lớn hơn định mức nhiều lần, chủ yếu là khi ngắn mạch. - Cầu chì được
chọn theo điện áp định mức, dịng điện định mức và dịng điện cắt định mức. Ngồi ra
phải chú ý đặt cầu chì trong nhà hay ngồi trời.
- Chọn dây chảy của cầu chì dựa vào các yêu cầu sau :
- Dây chảy phải không được chảy khi dòng cho phép lâu dài lớn nhất chạy qua, cho
phép quá tải ngắn hạn như khởi động động cơ.
- Dây chảy phải chảy khi có dịng ngắn mạch chạy qua hoặc dòng quá tải lớn hơn giá
trị cho phép.
Các điều kiện chọn :

Pdmdc

 I dc  I dmdc 

3U dm cos 

I dnh
K mm .I dmdc
I

dc 






Trong đó: Iđmdc: - dòng điện định mức của động cơ.
Idc – dòng điện định mức của dây chảy cầu chì.
α – hệ số phụ thuộc điều kiện khởi động.
24