đồ án tốt nghiệp thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy sản xuất gạch men shijar

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP: THIẾT KẾ HỆ
THỐNG CUNG CÁP ĐIỆN CHO
NHÀ MÁY SẢN XUẤT GẠCH MEN
SHIJAR





Đồ án tốt nghiệp
Trang
1
CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU VỀ NHÀ MÁY SẢN XUẤT GẠCH MEN
SHIJAR
I. GIỚI THIỆU VỀ NHÀ MÁY :
Nhà máy sản xuất gạch men được xây dựng ở một đòa hình tương đối bằng
phẳng với diện tích 3 ha cách trung tâm thò xã Thủ Dầu Một khoảng 5 – 6 km. Môi
trường xung quanh nhà máy trong sạch ít bụi bặm, không ẩm và không có khí ăn mòn.
Nhiệt độ môi trường xung quanh nhà máy là nhiệt độ trung bình ở khu vực miền Đông
Nam Bộ từ 28 – 38

0
C, nhà máy có quy mô sản xuất vừa phải, khi mất điện không gây
thiệt hại đến tính mạng của con người mà chỉ gây thiệt hại về kinh tế, nên thuộc hộ
tiêu thụ điện loại 2. Mặt bằng nhà máy cho ở H.1 .1.
Nhà máy có các phân xưởng được bố trí khá đồng đều và kế sát nhau. Ngoài
ra nhà máy còn có khu túc xá và văn phòng làm việc nằm cạnh phân xưởng sản xuất,
nhà máy được thiết kế dây chuyền sản xuất, nhà máy được thiết kế dây chuyền sản
xuất với công nghệ của Italia, làm việc liên tục ba ca trong một ngày và thời gian làm
việc nhiều nhất trong năm là T
Max
= 7000h. Sản phẩm gạch được sản xuất trong một
ngày (24h) với sản lượng từ 7 8 ngàn mét vuông gạch, gồm hai loại : lát nền và ốp
tường. Do sản xuất trên dây chuyền máy móc, thiết bò tự động nên số lượng công nhân
của nhà máy (kể cả nhân viên hành chánh văn phòng) gồm khoảng 350 người.
Nhà máy lấy điện từ trạm biến áp khu vực, cách nhà máy khoảng 1,5km với
công suất hệ thống bằng vô cùng (S
HT
= ) và điện áp thanh cái hạ áp trạm khu vực là
U = 15KV.
Quy trình công nghệ sản xuất gạch men gồm các công đoạn như sau, được mô
tả tổng quát trên sơ đồ khối hình 1.2.
Hình 1.2. Sơ đồ khối các công đoạn sản xuất gạch men
+ Công đoạn 1 : Nghiền nguyên liệu
Nguyên liệu làm gạch men gồm đất, cát, đá, hóa chất Tất cả được đưa vào
khâu nghiền nguyên liệu. Sau khi nghiền xong hỗn hợp này được đưa xuống hầm chứa
Nguyên liệu
Nghiền
Sấy phun
Thành phẩm
Nung

Tráng men
Đò
nh hình
1
2
3
4
5
Đồ án tốt nghiệp
Trang
2
có qua bộ phận lọc. Hỗn hợp nằm ở hầm chứa để tránh đông đặc nhờ các động cơ có
gắn trục cánh quạt ở dưới hầm quay để trộn đều.
+ Công đoạn 2 : Sấy nguyên liệu
Hỗn hợp từ hầm chứa được đưa qua bộ phận sấy phun ở lò sấy. Ở đây hỗn
hợp từ dạng lỏng sẽ sấy để trở thành dạng bột, sau đó bột được đưa vào bồn chứa.
+ Công đoạn 3 : Đònh hình
Bột từ bồn chứa đưa bằng băng tải có gầu xúc đến bồn máy dập. Tại đây bột
đưa xuống khuôn in và máy dập thành khối tạo hình tấm gạch.
+ Công đoạn 4 : Tráng men.
Gạch từ công đoạn đònh hình đi qua lò sấy rồi đưa qua bộ phận tráng men, in
màu. Xong công đoạn này gạch được đưa vào xe chứa.
+ Công đoàn 5 : Nung gạch
Gạch đã được tráng men từ xe chứa đưa vào bộ phận lò nung làm cho gạch
chín và sau một thời gian (khoảng 45 phút) gạch được đưa ra bộ phận KCS và đóng
thùng thành phẩm.
II. ĐẶC ĐIỂM CỦA PHỤ TẢI XÍ NGHIỆP
Phụ tải của xí nghiệp chủ yếu là các động cơ điện có công suất lớn, nhỏ, trung
bình, đèn chiếu sáng, thời gian sản xuất của xí nghiệp trong một ngày là 3 ca. Nhà
máy mất điện sẽ gây ra hàng loạt phế phẩm ( như ở bộ phận lò nung) và gây lãng phí

sức lao động rất nhiều ở các bộ phận, nhưng sự ngừng cung cấp điện không gây ra
nguy hại đến tính mạng con người và ít khi bò hư hỏng thiết bò, nhà máy sử dụng hầu
hết các động cơ điện ba pha roto lồng sóc, điện áp đònh mức là 380V, tần số 50Hz.
Động cơ có công suất lớn nhất trong xí nghiệp là 150KW, không có động cơ nào sử
dụng điện cao áp. Theo sự phân tích ở trên xếp nhà máy sản xuất gạch men vào hộ
tiêu thụ điện loại II.
III. ĐỒ THỊ PHỤ TẢI ĐIỆN
Phụ tải điện là một đại lượng đặc trưng cho công suất tiêu thụ của các thiết bò
riêng lẻ hoặc các hộ tiêu thụ điện năng.
+ Thiết bò riêng lẻ như động cơ điện, lò điện, đèn điện
+ Hộ tiêu thụ điện là tập hợp các thiết bò điện của phân xưởng hay xí nghiệp.
Đồ án tốt nghiệp
Trang
3
Khi thiết và vận hành hệ thống cung cấp điện cho xí nghiệp cần chú ý ba đại
lượng phụ tải cơ bản là : công suất tác dụng, công suất phản kháng và dòng điện. Sự
thay đổi phụ tải theo thời gian có thể quan sát được nhờ các dụng cụ đo và dụng cụ tự
ghi. Có thể phân loại đồ thò phụ tải điện như sau :
* Phân loại theo đại lượng đo :
- Đồ thò phụ tải tác dụng P (T)
- Đồ thò phụ tải phản kháng Q(T)
- Đồ thò phụ tải theo dòng điện I (T)
* Phân loại theo thời gian khảo sát
- Đồ thò phụ tải hàng ngày
- Đồ thò phụ tải hàng tháng
- Đồ thò phụ tải hàng năm
Ở đây chúng ta xét đồ thò phụ tải tác dụng hàng ngày theo số liệu thực tế vận
hành ở nhà máy.
1. Đồ thò phụ tải điện hàng ngày : p
Là đồ thò phụ tải điện trong một ngày đêm 24 giờ.

Trong thực tế vận hành có thể dùng dụng cụ đo điện tự ghi để vẽ đồ thò phụ
tải, hay do nhân viên vận hành ghi lại giá trò phụ tải sau từng khoảng thời gian nhất
đònh.
Để thuận tiện khi tính toán đồ thò phụ tải được vẽ theo hình bậc thang, chiều
cao của các bậc thang lấy theo giá trò trung bình của phụ tải trong thời gian được xét.
Nghiên cứu đồ thò phụ tải hàng ngày của xí nghiệp có thể biết được tình trạng
làm việc của thiết bò, từ đó có thể sắp xếp quy trình vận hành hợp lý nhất để đảm bảo
đồ thò tương đối bằng phẳng.
Đồ thò phụ tải tác dụng của nhà máy sản xuất gạch men SHIJAR cho ở hình
vẽ 1.3.
IV.THÔNG SỐ PHỤ TẢI CỦA NHÀ MÁY
Bảng số liệu phụ tải của xí nghiệp : (Bảng 1.4.1)
Số lượng máy ở phân xưởng sản xuất gạch men (Bảng 1.4.1.a)
Số lượng máy ở phân xưởng sản xuất được phân chia theo nhóm (Bảng 1.4.1b)
Đồ án tốt nghiệp
Trang
4
BẢNG SỐ LƯNG MÁY Ở PHÂN XƯỞNG SẢN XUẤT GẠCH MEN SHIJAR
BẢNG 1.4.1.a
ST
T
Tên thiết bò
Số
lượng
Công
suất
P(KW
)

U

đm
(V)
I
đm
(A)
cos
Ghi
chú
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
Máy nghiền
Băng tải
Máy dập
Quạt gió
Động cơ kéo dây chuyền
Động cơ kéo rulô
Máy hút bụi
Máy khuấy bùn
Máy nén khí

Động cơ kéo xe chứa
Bơm áp lực
Bơm nước
Máy đóng gói
4
8
3
1
30
20
1
5
6
8
2
6
2
150
5.5
45
10
0.75
1.5
75
5.5
4
7.5
15
3
1.5

0,85
0,9
0,85
0,8
0,87
0,87
0,85
0,9
0,8
0,87
0,85
0,87
0,86
220/380V
//
//
//
//
//
//
//
//
//
//
//
//
//
255
11
79

20
1,8
3,4
125
11
8
15
28
6,5
3,4
0,86
0,72
0,78
0,8
0,75
0,76
0,87
0,75
0,78
0,83
0,82
0,76
0,8
Máy
lớn
nhất
của
phân
xưởng
sản

xuất
có
công
suất
150K
W
TC 96 1079
Đồ án tốt nghiệp
Trang
5
SỐ LƯNG MÁY Ở PHÂN XƯỞNG PHÂN CHIA THEO NHÓM
BẢNG 1.4.1.b
Tên
nhóm
máy
Tên máy Công suất
đònh mức
(KW)
Dòng
điện đònh
mức (A)
Ký hiệu
trên mặt
bằng
Ghi chú
(1) (2) (3) (4) (5) (6)
1
Máy nghiền 1A
Máy nghiền 1B
Máy nghiền 1C

Máy nghiền 1D
Băng tải 2A
Băng tải 2B
Băng tải 2C
Băng tải 2D
Máy khuấy bùn 3A
Máy khuấy bùn 3B
Máy khuấy bùn 3C
150
150
150
150
5,5
5,5
5,5
5,5
5,5
5,5
5,5
255
255
255
255
11
11
11
11
11
11
11

1
1
1
1
2
2
2
2
3
3
3
2
Quạt gió 4A
Bơm áp lực 5A
Bơm áp lực 5B
Máy khuấy bùn 3D
Máy khuấy bùn 3E
Băng tải 2E
Băng tải 2F
Băng tải 2G
Băng tải 2H
10
15
15
5,5
5,5
5,5
5,5
5,5
5,5

20
28
11
11
11
11
11
11
11
4
5
5
3
3
2
2
2
2
Đồ án tốt nghiệp
Trang
6
(1) (2) (3) (4) (5) (6)
3
Máy dập 6A
Máy dập 6B
Máy dập 6C
Máy hút bụi 7A
45
45
45

75
79
79
79
125
6
6
6
7
4 Bơm nước 8A
Bơm nước 8B
Bơm nước 8C
Bơm nước 8D
Bơm nước 8E
Bơm nước 8F
Máy nén khí 9A
Máy nén khí 9B
Máy nén khí 9C
Máy nén khí 9D
Máy nén khí 9E
Máy nén khí 9F
3
3
3
3
3
3
4
4
4

4
4
4
6,5
6,5
6,5
6,5
6,5
6,5
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
9
9
9
9
9
9
5 Động cơ kéo xe chứa 10A
Động cơ kéo xe chứa 10B
Động cơ kéo xe chứa 10C

Động cơ kéo xe chứa 10D
Động cơ kéo xe chứa 10E
Động cơ kéo xe chứa 10F
Động cơ kéo xe chứa 10H
Máy đóng gói 11 A
Máy đóng gói 11 B
7,5
7,5
7,5
7,5
7,5
7,5
7,5
1,5
1,5
15
15
15
15
15
15
15
3,4
3,4
10
10
10
10
10
10

10
11
11
6 30 động cơ kéo dây chuyền
20 động cơ kéo rulô
30 x 0,75
20 x 1,5
30 x 1,8
20 x 3,4
12
13
Đồ án tốt nghiệp
Trang
7
CHƯƠNG II : CƠ SỞ LÝ LUẬN THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN
I. KHÁI QUÁT
Dựa vào số liệu phụ tải của xí nghiệp sản xuất gạch men đã thu thập được,
thiết kế lại hệ thống cung cấp điện cho xí nghiệp. Việc thiết kế lại mạng điện nhằm
mục đích :
+ Nâng cao chất lượng, giảm tổn thất điện năng.
+ Phí tổn về kinh tế hàng năm là nhỏ nhất.
+ An toàn trong vận hành, thuận tiện trong bảo trì và sửa chữa.
+ Đảm bảo cung cấp điện có độ tin cậy cao.
II. PHƯƠNG PHÁP TÍNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN
Hiện nay có nhiều phương pháp để tính phụ tải tính toán dựa trên cơ sở khoa
học để tính toán phụ tải điện và được hoàn thiện về phương diện lý thuyết trên cơ sở
quan sát các phụ tải điện ở xí nghiệp đang vận hành.
Thông thường những phương pháp tính toán đơn giản, thuận tiện lại cho kết
quả không thật chính xác, còn muốn chính xác cao thì phải tính toán lại phức tạp. Do
vậy tùy theo giai đoạn thiết kế thi công và yêu cầu cụ thể mà chọn phương pháp tính

toán cho thích hợp.
Sau đây trình bày chi tiết các phương pháp tính toán :
1. Xác đònh phụ tải tính toán theo suất tiêu hao điện năng trên đơn vò sản phẩm.
- Nếu hộ tiêu thụ sản xuất một năm được M sản phẩm, mỗi sản phẩm để
thành phẩm cần W
0
điện năng
Nhu cầu dùng điện của hộ tiêu thụ là :
Tổng điện năng A = W
0
.M. Đơn vò KWh.
Trong đó : W
0
: Suất tiêu hao điện năng cho một đơn vò sản phẩm.
Đơn vò : KWh/1 đơn vò sản phẩm.
M : Số lượng sản phẩm.
Suy ra phụ tải tính toán :
Đồ án tốt nghiệp
Trang
8
P
tt
= = (KW)
Với T
lvmax
: Thời gian sử dụng công suất lớn nhất trong năm, tính bằng giờ.
2. Xác đònh phụ tải tính toán theo suất phụ tải trên một đơn vò diện tích sản xuất.
Nếu phụ tải tính toán xác đònh cho hộ tiêu thụ có diện tích F, suất phụ tải trên
một đơn vò là P
0

. Thì P
tt
:
P
tt
= P
0
.F
Trong đó : P
0
: Suất phụ tải trên một đơn vò diện tích sản xuất là một
mét vuông, đơn vò (KW/m
2
)
F : Diện tích bố trí nhóm hộ tiêu thụ (m
2
).
Phương pháp này chỉ phù hợp với các phân xưởng có mật độ máy móc phân bố
đều nhưng cũng có những sai số về :
 Quy trình công nghệ.
 Mặt bằng sản xuất.
3. Xác đònh phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu.
P
tt
= K
nc
. . P
đi
, KW
Mà P

đ
=
Trong đó : P
đi
: Công suất đặt thứ i, (KW)
P
đm
: Công suất đònh mức, (KW)
 : Hiệu suất
K
nc
: Hệ số nhu cầu của nhóm thiết bò tiêu thụ đặc trưng, tra ở các cẩm
nang tra cứu.
4. Xác đònh phụ tải tính toán theo hệ số cực đại (K
max
) và công suất trung bình P
tb
(phương pháp số thiết bò hiệu qủa).
Phương pháp này cho kết quả tương đối chính xác, ta chọn phương pháp thiết bò
hiệu quả để tính phụ tải tính toán cho phân xưởng, phương pháp này áp dụng cho bất
kỳ nhóm thiết bò nào kể cả nhóm thiết bò làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại và có lợi
là xét đến tổng phụ tải cực đại của từng nhóm thiết bò (gồm các thiết bò làm việc và
công suất khác nhau).
A
T
lvmax
W
0
.M
T

lvmax
P
đm

n
i =1
Đồ án tốt nghiệp
Trang
9
P
tt
= K
max
.K
sd
. . P
đmi
, KW
Trong đó + K
max
: Hệ số cực đại của công suất tác dụng được xác đònh theo
đường cong.
K
max
= f(
hq,
K
sd
).
n

hq
: Số thiết bò hiệu quả được tính bằng biểu thức : n
hq
= n
hq*
.n
với n
hq*
= f(n*,p*), tra bảng.
n : Tổng số thiết bò.
+ K
sd
: Hệ số sử dụng, lấy từ đồ thò phụ tải, được tính bởi biểu thức :
K
sd
=
P
1
: công suất của thiết bò trong khoảng thời gian t
1
, KW
Hệ số sử dụng nói lên mức độ sử dụng, mức độ khai thác công suất của thiết bò
trong khoảng thời gian xem xét.
III. TRẠM BIẾN ÁP VÀ PHƯƠNG PHÁP CHỌN MBA
1. Khái quát về phương án cung cấp điện.
* Việc chọn phương án cung cấp điện bao gồm :
- Chọn cấp điện áp.
- Nguồn điện.
- Sơ đồ nối dây.
- Phương thức vận hành.

Muốn thực hiện được đúng đắn và hợp lý nhất, ta phải thu thập và phân tích
đầy đủ các số liệu ban đầu, trong đó số liệu về nhu cầu điện là quan trọng nhất; Đồng
thời sau đó phải tiến hành so sánh giữa các phương án đã được đề ra về phương diện
kinh tế và kỹ thuật.
* Phương án điện được chọn sẽ xem là hợp lý nếu thỏa mãn các yêu cầu sau :
- Đảm bảo chất lượng điện.
- Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện liên tục phù hợp với yêu cầu phụ tải.
- Vận hành đơn giản, dễ lắp ráp và sửa chữa.
n
i =1

P
1
t
1
+ P
2
t
2
+ + P
n
t
n
P
đm
(t
1
+ t
2
+ + t

n
)
Đồ án tốt nghiệp
Trang
10
* Đối với các thiết bò trong xí nghiệp có công suất lớn, nhỏ, trung bình khác
nhau, nên ta chọn phương pháp cung cấp điện có sơ đồ dạng hỗn hợp (gồm sơ đồ hình
tia và sơ đồ phân nhánh), sao cho phù hợp với đặc điểm công nghệ của xí nghiệp.
- Sơ đồ hình tia : Đơn giản độ tin cậy cao dễ dàng trong vận hành, bảo quản và
sửa chữa.
- Sơ đồ phân nhánh : Độ tin cậy kém hơn sơ đồ hình tia, tiền đầu tư sẽ cao hơn
và tổn thất điện áp sẽ cao hơn.
Với các thiết bò có công suất nhỏ thì ta dùng sơ đồ phân nhánh, còn đối với các
thiết bò có công suất lớn và trung bình thì dùng sơ đồ hình tia.
* Phương án sơ đồ nối dây :
Sơ đồ nối dây hay phương án nối dây là cấu trúc chắp nối giữa nguồn điện và
tải tiêu thụ. Phương án phải rõ ràng và linh động nhu cầu dùng điện là hộ loại 2, do
quy trình công nghệ sản xuất cho nên nhà máy có sử dụng nguồn dự phòng là máy
phát Diezen, chuyển đổi nguồn dự phòng bằng tay. Xác đònh phương án nối dây cho
một phân xưởng là một yếu tố cần thiết.
Chọn phương án đi dây trên mạng từ các tủ phân phối chính đến tủ động lực và
các thiết bò, một số trường hợp phải đặt dây dẫn trong ống cách điện đi ngầm dưới nền
đến các thiết bò điện.
2. Lựa chọn máy biến áp.
Việc lựa chọn số lượng và công suất các máy biến áp trên cơ sở kỹ thuật và
kinh tế cho các trạm giảm áp chính và các trạm biến áp phân xưởng có ý nghóa quan
trọng để xây dựng các sơ đồ cung cấp điện xí nghiệp hợp lý.
Số lượng máy biến áp của các trạm giảm áp chính và trạm biến áp phân xưởng
không nên quá hai máy biến áp. Về kinh tế, những trạm hai máy biến áp thường hợp
lý hơn trạm một máy và trạm có nhiều máy biến áp.

- Chọn công suất máy biến áp : trong hệ thống cung cấp điện xí nghiệp, công
suất của máy biến áp điện lực trong điều kiện làm việc bình thường phải đảm bảo
cung cấp điện cho tất cả các thiết bò tiêu thò điện hoặc hộ dùng điện.
IV. TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG VÀ CHI PHÍ VẬN HÀNH
Chi phí vận hành hàng năm trong hệ thống cung cấp điện xí nghiệp bao gồm :
Đồ án tốt nghiệp
Trang
11
C
vh
= C
A
+ C
cn
+ C
bq
+ C
kh
+ C
mđ
+ C
phụ
, (đồng).
Trong đó :
C
A
= A. : tổn thất điện năng
Với A : Tổn thất điện năng hàng năm, KWh
 : Giá 1 KWh, đồng/KWh
C

cn
: chi phí về lương của cán bộ công nhân vận hành hệ thống cung cấp điện.
C
bq
: chi phí về tu sửa bảo quản.
C
kh
: chi phí về khấu hao.
C
mđ
: Chi phí tổn thất kinh tế do mất điện chi phí này được kể đến khi so sánh
giữa các phương án có độ tin cậy cung cấp điện.
C
phụ
: chi phí phú khác như làm mát, sưởi ấm
Từ công thức trên ta thấy : Trong thành phần của chi phí vận hành hàng năm
thì chi phí về tổn thất điện năng chiếm một vò trí rất quan trọng trong chi phí chung.
Chi phí điện năng sinh ra ở trong máy biến áp cũng như ở trên đường dây trong thời
gian vận hành máy biến áp.
Tổn thất điện năng trên đường dây :
A = P.t hay A = Pi.ti với ti = 8760h
A = P
max
. T KWh
Trong đó :
 P = . R, KW với R = r
0
.l, 
l : chiều dài, km
r

0
: điện trở trên một đơn vò chiều dài/Km
Tổn thất điện năng trong máy biến áp.
A
MBA
= P
max
.T, Kwh
Vì P = P
o
+ P
N
( )
2
.
Vậy A
MBA
= P
0
.t + P
N
( )
2
. T
P
2
+Q
2
U
2

S
pt
S
đm
S
pt
S
đm
Đồ án tốt nghiệp
Trang
12
Trong đó : T : Thời gian chòu tổn thất công suất lớn nhất (Tra bảng phụ thuộc
vào T
max
vào cos)
t : Thời gian vận hành thực tế của máy biến áp, giờ (h)
Tổn thất công suất máy biến áp sẽ là :
Vậy P
BA
= P
0
. + P
N
( )
2
Trong đó :
P
0
: Tổn thất công suất tác dụng không tải, KW
P

N
( )
2
= P
cdây
: Tổn thất cuộn dây MBA, KW
P
N
: Tổn thất khi ngắn mạch.
S
đm
: Phụ tải đònh mức của MBA, KVA.
S
pt
: Công suất phụ tải, KVA.
* Thời gian thu hồi vốn đầu tư :
T = (năm)
Trong đó :
V
A
, V
B
: Là vốn đầu tư của phương án A và B, đơn vò 10
3
đồng.
C
A
, C
B
: Chi phí vận hành hàng năm của phương án A, B, đơn vò 10

3
đồng/năm.
V. NGẮN MẠCH TRONG HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN
1. Khái niệm chung :
Ngắn mạch là hiện tượng các pha chập nhau và chạm đất, hay nói cách khác đó
là hiện tượng mạch điện bò nối tắt qua một tổng trở suất nhỏ có thể xem như bằng
không. Khi ngắn mạch tổng trở của hệ thống bò giảm xuống và tùy theo vò trí điểm
ngắn mạch xa hay gần nguồn cung cấp mà tổng trở hệ thống giảm nhiều hay ít. Khi
ngắn mạch dòng điện và điện áp trong thời gian quá độ đều thay đổi, dòng điện tăng
lên rất nhiều so với lúc làm việc bình thường. Còn điện áp trong mạng điện cũng giảm
xuống mức độ giảm nhiều hay ít là tùy thuộc vào vò trí điểm ngắn mạch so với nguồn
cung cấp.
Để lựa chọn được tốt các phần của hệ thống cung cấp điện, chúng ta phải dự
đoán được các tình trạng ngắn mạch có thể xảy ra và tính toán được các số liệu về
S
pt
S
đm
S
pt
S
đm
V
A
- V
B
C
B
-
C

A
Đồ án tốt nghiệp
Trang
13
tình trạng ngắn mạch như : Dòng điện ngắn mạch và công suất ngắn mạch, các số liệu
này còn là căn cứ quan trọng để thiết kế hệ thống bảo vệ rơle, đònh phương thức vận
hành của hệ thống cung cấp điện Vì vậy tính toán ngắn mạch là phần không thể
thiếu được khi thiết kế hệ thống cung cấp điện.
* Nguyên nhân gây ngắn mạch :
- Tác động cơ học : cây đổ, gãy, giông bão
- Tác động bên trong : cách điện hỏng bởi dùng quá nhiệt.
* Hậu quả :
- Làm phát nóng các bộ phận có dòng ngắn mạch (I
N
) đi qua dây dẫn làm hư
hỏng thiết bò
- Có thể sinh ra một lực điện động => có thể phá hủy độ bền cơ học của khí cụ.
- Làm mất điện gây nên thiệt hại về kinh tế.
- Phá hủy tính đồng bộ của hệ thống.
2. Phương pháp tính dòng điện ngắn mạch :
* Mục đích :
- Tính dòng ngắn mạch để chúng ta chọn thiết bò và khí cụ bảo vệ cho hệ
thống, tự động xác lập chế độ ổn đònh.
* Phương pháp xác đònh dòng ngắn mạch.
- Chọn vò trí điểm ngắn mạch.
- Xác lập sơ đồ làm việc.
- Đơn giản sơ đồ đẳng trò (làm việc ).
- Tính toán dòng ngắn mạch.
Đồ án tốt nghiệp
Trang

14
CHƯƠNG III : TÍNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CỦA PHÂN XƯỞNG
SẢN XUẤT GẠCH
I. ĐẶC ĐIỂM PHÂN XƯỞNG :
- Giới thiệu phân xưởng :
Phân xưởng sản xuất gạch men là nơi có những hoạt động vừa chính xác, vừa
có những chấn động nặng, số lượng công nhân không đông lắm, nhà máy làm việc ba
ca. Năng suất sản phẩm của phân xưởng đạt 7 8 ngàn mét khối trong ngày.
- Diện tích :
+ Hình dạng : mặt bằng hình chữ nhật.
+ Chiều rộng : 45 mét.
+ Chiều dài : 80 mét.
+ Diện tích : 80 x 45 = 3600m
2
.
- Vò trí đặt máy biến áp :
Trạm biến áp của phân xưởng được đặt ngoài trời, phân xưởng chỉ có các tủ
điện phân phối và động lực.
+ Điều kiện nhiệt độ : là phân xưởng không có các thiết bò sinh nhiệt, nên nhiệt
độ là nhiệt độ môi trường trung bình ở khu vực miền Đông Nam Bộ từ 28  38
0
C.
+ Điều kiện khác : Phân xưởng có nhiều động cơ kéo băng tải bột, rulô, máy
dập nên có nhiều bụi đất. Vì vậy các hệ thống điện cần phải được che chắn, môi
trường có nhiều chấn động do các hoạt động nặng như khu vực máy dập, động cơ rung
sàn bột , ta cần chú ý đến các phần tử nối chặt trong hệ thống đường dây.
- Tường phân xưởng :
+ Tường phân xưởng sản xuất gạch men cao 5 mét, xung quanh có gắn cửa sổ
kiếng có hệ số phản xạ 
tường

= 0,30.
+ Trần cao 5 mét có hệ số phản xạ 
trần
= 0,5.
+ Chiều cao treo đèn là H = 4,5m.
+Mức độ rọi tối thiểu(E
min
) trong phân xưởng sản xuất gạch men là E
min
= 150Lux.
Đồ án tốt nghiệp
Trang
15
- Nhóm máy :
+ Phân xưởng có : 96 máy và động cơ => n = 96 máy.
+ Với số lượng máy ở trên được phân thành 6 nhóm như ở bảng 1.4.1b.
II. MẶT BẰNG PHỤ TẢI VÀ THÔNG SỐ PHỤ TẢI CỦA PHÂN XƯỞNG SẢN
XUẤT GẠCH MEN
- Mặt bằng phụ tải : (Hình 3.1).
- Thông số phụ tải : (Bảng 1.4.1a).
III. PHỤ TẢI TÍNH TOÁN PHÂN XƯỞNG
- Hiện nay có nhiều phương pháp tính toán phụ tải, thông thường những phương
pháp đơn giản việc tính toán thuận tiện lại cho kết quả không chính xác. Còn việc tính
toán chính xác thì đòi hỏi nhiều thời gian, phức tạp hơn.
Do đó tùy theo yêu cầu cụ thể, nên chọn phương pháp tính thích hợp. Ở phạm
vi luận văn này chọn phương pháp số thiết bò hiệu qủa để tính toán phụ tải động lực
của phân xưởng theo từng nhóm thiết bò đã chia trước.
Phụ tải điện của phân xưởng sản xuất gạch men gồm phụ tải động lực và phụ
tải chiếu sáng.
+ Phụ tải động lực chủ yếu là các động cơ, máy nghiền, máy bơm

+ Phụ tải chiếu sáng gồm các loại đèn chiếu sáng cho phân xưởng như cao áp,
huỳnh quang, nung sáng
Căn cứ vào vò trí lắp đặt, tính chất và chế độ làm việc của các thiết bò được
chia ra làm 6 nhóm máy (ở chương trước). Theo phương pháp tính toán nêu ở chương II
để tính phụ tải tính toán ta áp dụng công thức :
P
tt
= K
max
.K
sd
. P
đmi
IV. TÍNH PHỤ TẢI (P
tt
) TỪNG NHÓM
1. Phụ tải tính toán động lực của phân xưởng :
Để tìm hệ số sử dụng (K
sd
) của phân xưởng ta dựa vào đồ thò phụ tải ngày để
tính toán theo công thức :

n
i =1
Đồ án tốt nghiệp
Trang
16
K
sd
=

K
sd
= 0,8
a. Tính toán cho nhóm máy 1 :
STT Tên máy Số lượng Công suất
P(KW)
cos K
sd
1
2
3
Máy nghiền
Băng tải
Máy khuấy bùn
4
4
3
150.4 = 600
5,5.4 = 22
5,5 . 3 = 16,5
0,86
0,72
0,75
0,8
0,8
0,8
Cộng nhóm 1 11 638,5
Tổng số máy n = 11.
Tổng công suất : P
đmi

= 638,5KW.
Công suất lớn nhất của một thiết bò trong 11 thiết bò là P
max
= 150KW.
=> ½ P
max
= = 75KW
=> n
1
= 4
n* = = = 0,36
Tổng công suất thiết bò có công suất lớn hơn ½ P
max
.
P
1
= 4. 150 = 600KW
P* = = = 0,94
Từ n*, P* tra bảng (1) ở phụ lục, tìm n
hq*
Ta có : n
hq*
= 0,4
=> n
hq
= n
hq*
.n = 0,4 . 11 = 4,4.
Từ n
hq

và K
sd
tra bảng (2) ở phụ lục, tìm K
max
P
1
t
1
+ P
2
t
2
+ + P
n
t
n
P
đm
(t
1
+ t
2
+ + t
n
)

11
i =1
150
2

n
1
n
4
11

4
i =1

4
i =1

4
i =1
P
1
P
đmi
600
638,5
Đồ án tốt nghiệp
Trang
17
Ta được K
max
= 1,14.
P
tt1
= K
max

.K
sd
. P
đmi
= 1,14.0,8.638,5 = 582,3 (KW)
Tính hệ số cos trung bình của nhóm 1 :
Cos
tb
=
Cos
tb
=
Cos
tb
= = 0,85
=> tg
tb
= 0,62
Q
tt1
= P
tt1
.tg
tb
= 582,3.0,62
Q
tt1
= 361,1 (KVAR)
Phụ tải tính toán của các nhóm máy còn lại của phân xưởng sản xuất gạch
men, từ thông số phụ tải có ở bảng 1.4.1b. Tương tự như cách tính trên của nhóm máy

1, ta suy ra được kết qủa ở bảng 3.1.
S
T
T
Tên
nhóm
máy
P
đm
(KW)
K
sd
K
max
cos/tg
tb
P
tt
(KW)
Q
tt
(KVA
R)
S
tt
(KVA
)
I
tt
(A)

1 1 638,5 0,8 1,14 0,85/0,62 582,3 361,1 685,17 1041
2 2 73 0,8 1,09 0,78/0,80 63,66 50,93 81,53 123,87
3 3 210 0,8 1,14 0,78/0,80 191,52 153,22 245,27 372,65
4 4 42 0,8 1,07 0,77/0,83 35,95 29,84 46,72 70,98
5 5 63 0,8 1,08 0,82/0,70 54,43 38,1 66,44 100,95
6 6 52,5 0,8 1,04 0,76/0,87 43,68 38 57,9 87,97

11
i =1
P
đmi
.cos
i
P
đmi
4.150.0,86 + 4.5,5.0,72 + 3.5,5.0,75
638,5
544,22
638,5
1041(A)=
.0,383
685,17
=
.U3
S
=I
)685,17(KVA=(361,1)+(582,3)=Q+P=S
dm
tt
tt

222
tt
2
tttt
1
1
111
Đồ án tốt nghiệp
Trang
18
2. Phụ tải chiếu sáng của phân xưởng :
Trong phân xưởng ngoài ánh sáng tự nhiên ta còn sử dụng ánh sáng nhân tạo.
Vì ánh sáng tự nhiên không đáp ứng đầy đủ cho phân xưởng.
Vấn đề chiếu sáng cũng quan trọng vì ánh sáng ảnh hưởng đến năng suất lao
động của công nhân, ánh sáng không đủ khiến công nhân làm việc căng thẳng gây hại
mắt, hại sức khỏe tạo nhiều phế phẩm và năng suất lao động thấp.
Công suất dùng để chiếu sáng cho phân xưởng được xác đònh theo phương pháp
tính toán chiếu sáng theo suất phụ tải trên một đơn vò diện tích sản xuất.
Đó là từng đối tượng chiếu sáng cần bao nhiêu công suất trên một đơn vò diện
tích theo một mức độ nào đó là đủ, ta gọi đó là suất phụ tải chiếu sáng là P
0
. Như vậy
công thức cần tính toán cho toàn phân xưởng là :
P
ttcs
= P
o
.F
Trong đó : P
ttcs

: công suất chiếu sáng cho toàn phân xưởng.
P
0
: Suất phụ tải chiếu sáng, W/m
2
(P
0
= 12W/m
2
)
F : diện tích phân xưởng, m
2
.
Theo sơ đồ của phân xưởng sản xuất có diện tích F = 3600m
2
Vậy : P
ttcs
= P
0
.F = 12.3600 = 43200 (W) = 43,2 (KW)
3. Công suất tính toán của toàn phân xưởng sản xuất gạch men Shijar.
Được tính theo công thức :
Trong đó :K
đt
: Hệ số xét tới sự làm việc đồng thời giữa các nhóm trong phân
xưởng , K
đt
= 0,8
(*) Giáo trình CCĐ trang 595 TG Nguyễn Xuân Phú
(*))Q(+)P+P(.K=S

2
ttnh
2
ttcsttnhdtttpx


(*))QΣ(+)P+PΣ(.K=S
2
ttnh
2
ttcsttnhdtttpx
Đồ án tốt nghiệp
Trang
19
S
ttpx
= 0,8 . 1216,63 = 973,3 (KVA)
Dòng điện tính toán của phân xưởng được xác đònh bởi công thức sau :
V. TÂM PHỤ TẢI
* Ý nghóa của tâm phụ tải :
Nếu đặt tủ phân phối chính hoặc trạm biến áp nguồn tại tâm phụ tải thì những
tổn hao về kim loại màu, điện áp, điện năng trên dây dẫn là ít nhất.
Vậy khi thiết kế hay đánh giá một hệ thống cung cấp điện cho phân xưởng
chúng ta phải xác đònh được tâm phụ tải, từ đó xác đònh vò trí đặt trạm biến áp.
Cách đònh tâm phụ tải : chọn trục tọa độ oxy, xác đònh tọa độ của từng phụ tải.
Toạ độ tâm phụ tải I, được xác đònh :
Trong đó :
X
i
, P

đmi
: Hoành độ, công suất đònh mức của nhóm máy thứ i.
Y
i
, P
đmi
: Tung độ, công suất đònh mứ c của nhóm máy thứ i.
đmi : Tổng công suất đònh mức của nhóm máy.
Dựa vào sơ đồ mặt bằng phân xưởng sản xuất gạch (hình 3.1) xác đònh tâm phụ
tải của phân xưởng nhà máy :
X
I
= 60 m
Y
I
= 27m
Vậy tọa độ của tâm phụ tải là : ( 60m; 27 m).
22
ttpx
(671,19)+43,2)+(971,540,8=S
)A(78,1478=I
38,0.3
3,973
=
V.3
S
=I
ttpx
ttpx
ttpx

n
1=i
đmi
n
1=i
iđmi
I
n
1=i
đmi
n
1=i
iđmi
I
P
.YP
=Y
P
.xP
=X





n
i = 1
Đồ án tốt nghiệp
Trang
20

CHƯƠNG IV : TRẠM BIẾN ÁP
Trạm biến áp là dùng để biến đổi điện năng từ cấp điện áp này sang cấp điện
áp khác (thông thường từ cấp điện áp cao sang cấp điện áp thấp). Nó đóng vai trò rất
quan trọng trong hệ thống cung cấp điện, do đó khi thiết kế cung cấp điện cho xí
nghiệp, nhà máy chúng ta phải chú ý đến vò trí lắp đặt, số lượng dung lượng và thao
tác vận hành.
I. VỊ TRÍ SỐ LƯNG CÔNG SUẤT MÁY BIẾN ÁP
- Vò trí : việc chọn vò trí lắp đặt máy biến áp phải thỏa mãn các yêu cầu sau :
+ Gần tâm phụ tải.
+ An toàn, liên tục cung cấp điện.
+ Thao tác vận hành và sửa chữa dễ dàng.
+ Phòng việc cháy nổ, bụi bặm, khí ăn mòn.
+ Chi phí đầu tư nhỏ.
Dựa vào vò trí của nó có trạm biến áp ngoài trời và trong nhà. Do mặt bằng sản
phẩm không thuận tiện cho việc đặt máy biến áp trong nhà, nên ta chọn đặt máy biến
áp bên ngoài xí nghiệp thuận lợi về mặt vận hành, sửa chữa an toàn.
- Số lượng : Mỗi trạm biến áp chỉ nên đặt một máy biến áp (ba pha), sử dụng
hai máy biến áp trong trường hợp :
+ Một máy có công suất quá lớn.
+ Cần một máy làm nguồn dự phòng.
Chú ý : Hai máy có cùng chủng loại và có sơ đồ nối dây giống như nhau.
- Dung lượng máy biến áp : Máy biến áp có công suất đảm bảo cung cấp điện
cho phụ tải :
S
MBA
 S
ptải
; A
MBA
: bé nhất

Với diện tích mặt bằng hiện nay của xí nghiệp khả năng mở rộng thêm phụ tải
trong tương lai là không lớn lắm. Tuy nhiên khả năng mở rộng phụ tải của xí nghiệp
trong tương lai theo dự đoán là 500KVA. Để đảm bảo việc lựa chọn dung lượng máy
Đồ án tốt nghiệp
Trang
21
biến áp ta có thể lấy giá trò phụ tải tính toán thực tế của xí nghiệp cộng thêm công
suất dự đoán mở rộng.
Ta có :
Công suất biểu kiến tính toán của toàn phân xưởng là : S
ttpx
= 973,3 KVA
Công suất dự đoán mở rộng S
mr
= 500KVA
Vậy để chọn dung lượng MBA ta dựa vào công thức tổng là :
S
MBA
 S
ttpx
+ S
mr
= 973,3 + 500 = 1473,3 (KVA)
Xuất phát từ thực tế nhà máy có nguồn phát điện dự phòng riêng. Do dó để
chọn dung lượng máy biến áp ta có thể chọn theo hai phương án :
* Phương án 1 : Dùng một máy biến áp ba pha dung lượng 1600KVA.
* Phương án 2 : Dùng hai máy biến áp mỗi máy có dung lượng 1000KVA.
Xét chi phí đầu tư cũng như tổn thất khi vận hành nhỏ nhất mà không làm ảnh
hưởng đến tính liên tục cung cấp điện cho phân xưởng.
II. SO SÁNH HAI PHƯƠNG ÁN

1. Phương án 1 :
Thiết kế trạm biến áp có một máy biến áp với dung lượng 1600KVA.
Tra sổ tay thiết bò điện và tự động hóa, có được các số liệu sau :
P
0
= 4,5KW
P
N
= 16,5KW
I
0
% = 1,3
U
n
% = 5,5
Với : P
0
: Tổn thất công suất tác dụng không tải của máy biến áp.
P
N
: Tổn thất công suất tác dụng ngắn mạch.
I
0
% : Dòng điện không tải của máy biến áp.
U
N
% : Điện áp ngắn mạch của máy biến áp.
* Tổn thất công suất phản kháng : Q
0
Đồ án tốt nghiệp

Trang
22
Trong đó : P
0
’ = P
0
+ K
kt
.Q
0
P
N
’ = P
N
+ K
kt
.Q
N
Với K
kt
: Đương lượng kinh tế của công suất phản kháng có giá trò từ 0,02 0,15
chọn K
kt
lấy giá trò trung bình : K
kt
= 0,05
Do đó :
P
0
’ = P

0
+ K
kt
.Q
0
= 4,5 + 0,05. 20,8 = 5,54(KW).
P
N
’ = P
N
+ K
kt
.Q
N
= 16,5 + 0,05.88 = 20,9 (KW).
Suy ra :
* Tổn thất điện năng trong máy biến áp A tổn thất điện năng trong máy biến
áp được tính theo công thức :
Trong đó : P
’
0
: Tổn thất công suất tác dụng không tải kể cả phần đo công
suất phản kháng gây ra. KW.
P’
N
: Tổn thất công suất tác dụng ngắn mạch kể cả phần do công suất phản
kháng gây ra, KW.
t : Thời gian vận hành MB trong một năm, thường lấy bằng : t = 8760 giờ.
T : Thời gian chòu tổn thất công suất lớn nhất tính bằng giờ : T = 5000h (Do làm
việc ba ca).

2
đm
pt
'
0tb
đm
N
N
N
đm
0
0
)
S
S
(PP=P
:bộtoànthấtTổn
88(KVAR)=.1600
100
5,5
=.S
100
%U
=Q
Q:mạchngắnkhángnsuất phảcôngthấtTổn*
20,8(KVAR)=.1600
100
1,3
=.S
100

%
I
=Q

13,27(KW)=P
13,27(KW)=)
1600
973,3
20,9(+5,54=)
S
S
(P+P=P
tb
22
đm
pt
'
N
'
otb
.T)
S
S
(P.tPA
2
đm
pt
'
N
'

o1

Đồ án tốt nghiệp
Trang
23
S
pt
, S
đm
: Phụ tải và dung lượng đònh mức của máy biến áp, KVA.
Vậy :
2. Phương án 2 :
Thiết kế trạm biến áp có hai máy biến áp với dung lượng mỗi máy lá
1000KVA.
Tra sổ tay tra cứu cung cấp điện, ta có các số liệu sau :
P
0
= 3,3KW
P
N
= 11,6KW
I
0
% = 3
U
N
% = 5,5
Trình tự tính toán như phương án 1 :
P
0

’ = P
0
+ K
kt
.Q
0
= 3,3 + 0,05. 30 = 4,8(KW).
P
N
’ = P
N
+ K
kt
.Q
N
= 11,6 + 0,05.55 = 14,35 (KW).
Tổn thất công suất toàn bộ :
* Tổn thất điện năng trong máy biến áp :
Giả sử giá thành lắp đặt trạm biến áp cho : Phương án 1 : 350 triệu đồng
Phương án 2 : 500 triệu đồng
87200KWh=.5000)
1600
973,3
(20,9+5,54.8750=.T)
S
S
(P+.tP=A
22
đm
pt

'
N
'
o1

55(KVAR)=.1000
100
5,5
=.S
100
%U
=Q
30(KVAR)=.1000
100
3
=.S
100
%
I
=Q
đm
N
N
đm
0
0
16,4(KW)=)
1000
973,3
.14,35(

2
1
+2.4,8=)
S
S
(P
2
1
+P2=P
22
đm
pt
'
N
'
otb

Wh118080,85k=A
.5000)
1000
973,3
(.14,35
2
1
+2.4,8.8760=.T)
S
S
(P
2
1

+.tP2=A
2
22
đm
pt
'
N
'
o2

Đồ án tốt nghiệp
Trang
24
Từ hai phương án trên ta có bảng sau :
phương
án
Dung lượng
(KVA)
Số lượng
máy
P’
0
(KW)
P’
N
(KW)
A
(KWh)
Giá tiền
triệu đồng

1 1600 1 5,54 20,9 87200 350
2 1000 2 4,8 14,35 118080 500
3. So sánh hai phương án về phương diện kinh tế và kỹ thuật.
a. Phương diện kỹ thuật.
Cả hai phương án trên đều đảm bảo nhu cầu cung cấp điện cho phân xưởng nhà
máy.
b. Phương diện kinh tế.
Qua kết quả tính ở bảng trên cho thất phương án 1 kinh tế hơn phương án 2 .Cụ
thể như sau :
- Tổn thất điện năng tính theo phương án 2 lớn hơn tổn thất điện năng khi tính
theo phương án 1 là :  A = A
2
- A
1
= 118080 – 87200 = 30880(KWh)
Giả sử giá tiền của một KWh là 800đ thì số tiền tiết kiệm được khi dùng
phương án 1 trong 1 năm là : 30880.800 = 24704000 đồng.
Nếu dùng phương án hai thì ta phải đầu tư thêm tiền mua máy biến áp là
500 – 350 = 150 triệu đồng
* Thời gian thu hồi vốn đầu tư là :
Qua việc so sánh hai phương án trên ta thấy việc chọn phương án 1 là phù hợp
và kinh tế hơn về mặt :
+ Vốn đầu tư mua máy.
+ Tiết kiệm được chi phí vận hành hàng năm.
+ Tổn hao về điện năng.
6,07năm
24704000
150000000
T 