Đồ án: Thiết kế cung cấp điện pdf

2


TRƯỜNG ……………….
KHOA…………………

Đồ án
Thiết kế cung cấp
điện

2


LỜI NÓI ĐẦU
CHƯƠNG I
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY CƠ KHÍ VÀ YÊU CẦU CUNG CẤP
ĐIỆN CHO HỘ PHỤ TẢI
1.1 - VỊ TRÍ ĐỊA LÍ VÀ VAI TRÒ KINH TẾ 4
1.2 - MỘT SỐ YÊU CẦU KHI THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN 6
CHƯƠNG II
XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI CHO PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ SỐ 1 VÀ TOÀN NHÀ
MÁY
2.1. XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI CHO PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ SỐ 1 9
2.1.1. Phân nhóm phụ tải 9
2.1.2. Các phương pháp xác định phụ tải tính toán . 1 1
2.1.3. Tính toán phụ tải từng nhóm . 15
2.1.4. Phụ tải chiếu sáng cho phân xưởng cơ khí số 1 . 17
2.1.5. Phụ tải tính toán toàn phân xưởng cơ khí . 17
2.2. XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CỦA NHÀ MÁY 17
CHƯƠNG II I
THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG

VÀ TOÀN NHÀ MÁY
A. THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CHO P.X CƠ KHÍ SỐ 1 19
3.1 - ĐẶT VẤN ĐỀ 19
3.2 - CHỌN SƠ ĐỒ CẤP ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ SỐ 1 20
3. 3. LỰA CHỌN CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN CHO PHÂ N XƯỞNG 21
3.3.1. Chọn dây chảy bảo vệ cho từng máy . 21
3.3.2. Chọn dây dẫn cung cấp cho các thiết bị. 24
3.3.3 . Chọn dây chảy bảo vệ cho từng nhóm máy 28
3.3.4. Chọn cáp dẫn cung cấp cho từng nhóm máy 29
3.3.5. Chọn tủ phân phối 30
3.3.6. Chọn tủ động lực 30
3.3.7. Chọn aptomat bảo vệ cho các phân xưởng 31
B. THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN CHO NHÀ MÁY CƠ KHÍ 32
3.1 - ĐẶT VẤN ĐỀ 32
3.2 - CHỌN PHƯƠNG ÁN CUNG CẤP ĐIỆN CHO NHÀ MÁY 32
3.2.1. Chọn sơ đồ cung cấp điện. 3 3
3.2.2. Chọn dung lượng và số lượng máy biến áp nhà máy 34
3.2.3. So sánh các phương án cấp điện cho Nhà máy 35
3.3 - PHỤ TẢI CỦA NHÀ MÁY KỂ CẢ TỔN THẤT CÔNG SUẤT 40
3.3.1. Xác định tổn thất trong máy biến áp 41
3.3.2. Vị trí trạm biến áp nhà máy 41

2


3.3.3 . Chọn các thiết bị điện trong mạng điện nhà máy 42
A. CHỌN THIẾT BỊ ĐIỆN HẠ ÁP 42
B. CHỌN THIẾT BỊ ĐIỆN CAO ÁP 47
CHƯƠNG IV
TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH VÀ KIỂM TRA CÁC THIẾT BỊ TRONG

MẠNG ĐIỆN
4.1. TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH . 53
4.2. KIỂM TRA THIẾT BỊ 63
CHƯƠNG V
THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG CHO PHÂN XƯỞNG SỬA CHỮA CƠ KHÍ
6.1. ĐẶT VẤN ĐỀ : 73
6.2. LỰA CHỌN SỐ LƯỢNG VÀ CÔNG SUẤT CỦA HỆ THỐNG ĐÈN CHIẾU
SÁNG 73
6.2.1. Các hình thức chiếu sáng:
6.2.2. Chọn hệ thống chiếu sáng
6.2.3.Chọn loại đèn chiếu sáng
6.2.4. Chọn độ rọi cho các bộ phận
6.3. TÍNH TOÁN CHIẾU SÁNG : 75
6.4. THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN CHIẾU SÁNG. 77
CHƯƠNG V I
TÍNH TOÁN BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG
ĐỂ NÂNG CAO HỆ SỐ CÔNG SUẤT CỦA NHÀ MÁY
6.1. ĐẶT VẤN ĐỀ 80
6.2. XÁC ĐỊNH VÀ PHÂN BỐ DUNG LƯỢNG BÙ. 81
6.3.1.Xác định dung lượng bù 82
6.3.2. Phân bố dung lượng bù cho các thanh cái hạ áp 82
CHƯƠNG VII
THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐO LƯỜNG CHO TRẠM BIẾN ÁP NHÀ MÁY
7.1. CHỌN CÁC THIẾT BỊ ĐO LƯỜNG 85
7.2. KIỂM TRA MÁY BIẾN DÒNG ĐO LƯỜNG . 87
TÀI LIỆU THAM KHẢO 92

2

LỜI NÓI ĐẦU
Nước ta đang trong giai đoạn phát triển nhanh chóng. Do yêu cầu phát triển của
đất nước thì điện năng cũng phát triển để theo kịp nhu cầu về điện. Để có thể đưa điện
năng tới các phụ tải cần xây dựng các hệ thống cung cấp điện cho các phụ tải này.
Lĩnh vực cung cấp điện hiện là một lĩnh vực đang có rất nhiều việc phải làm. Để đáp
ứng nhu cầu ngày càng tăng của sản xuất, truyền tải điện năng nói chung và thiết kế
cung cấp điện nói riêng, trường ĐH SPKT Vinh đang đào tạo một đội ngũ đông đảo
các kỹ sư kỹ thuật điện.
Trong nhiệm vụ thiết kế đồ án tốt nghiệp, em được phân công về phần thiết kế
cung cấp điện. Được sự hướng dẫn, giảng dạy nhiệt tình của các thầy, cô giáo trong bộ
môn và đặc biệt là của thầy Lương Thanh Bình và cô giáo Nguyễn Minh Thư, em đã
hoàn thành nhiệm vụ được giao. Mặc dù đã rất cố gắng nhưng kiến thức và kinh
nghiệm còn hạn chế nên bản đồ án của em có thể còn nhiều sai sót, em rất mong được
sự chỉ bảo của các thầy, cô.
Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Lương Thanh Bình, cô giáo Nguyễn Minh
Thư cùng các thầy cô giáo khác trong khoa Điện!

2


BỘ LAO ĐỘNG_TB & XH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
TRƯỜNG ĐHSPKT VINH Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
 
ĐỒ ÁN MÔN HỌC
CUNG CẤP ĐIỆN
Họ tên sinh viên: Nguyễn Hoài Khoa. Hệ đào tạo: ĐH chính quy.
Lớp : ĐH- Điện – B - K1. Nghành : Công nghệ kỹ thuật Điện.
Khoa : Điện.
I. Tên đề tài: Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho phân xướng Cơ khí số 1 và nhà
máy Cơ khí 11N4.

II.Các số liệu cơ bản:
- Mặt bằng bố trí thiết bị của phân xưởng và xí nghiệp theo bản vẻ.
- Số liệu phụ tải cho theo bảng.
- Số liệu nguồn U
đm
= 22 kV; S
NM
= 200 MVA.
III. Nội dung thuyết minh và tính toán :
1.Phân tích yêu cầu CCĐ cho hộ phụ tải.
2.Xác định phụ tải tính toán cho phân xưởng cơ khí.
3.Xác định phụ tải tính toán của toàn nhà máy.
4.Thiết kế mạng điện cho phân xưởng và toàn nhà máy.
5.Chọn và kiểm tra các thiết bị trong mạng điện.
6. Thiết kế hệ thống đo lượng và bảo vệ Trạm biến áp.
IV. Các bản vẽ thiết kế (Giấy A3).
1.Sơ đồ mặt bằng và đi dây phân xưởng.
2.Sơ đồ mặt bằng và đi dây nhà máy.
3.Sơ đồ nguyên lý CCĐ nhà máy.
4.Sơ đồ bảo vệ và đo lường Trạm biến áp.
V. Kế hoạch thực hiện:
Ngày giao đề tài : Ngày nộp đồ án :
Trưỡng Bộ Môn Giáo Viên Hướng Dẫn

2


CHƯƠNG I
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY CƠ KHÍ VÀ YÊU CẦU CUNG
CẤP ĐIỆN CHO HỘ PHỤ TẢI

1.1 - VỊ TRÍ ĐỊA LÍ VÀ VAI TRÒ KINH TẾ.
Trong công nghiệp ngày nay ngành cơ khí là một ngành công nghiệp then chốt
của nền kinh tế quốc dân tạo ra các sản phẩm cung cấp cho các nhành công nghiệp
khác cũng như nhiều lĩnh vực trong kinh tế và sinh hoạt. Đáp ứng nhu cầu của sự phát
triển kinh tế, các nhà máy cơ khí chiếm một số lượng lớn và phân bố rộng khắp cả
nước.
Nhà máy đang xem xét đến là nhà máy cơ khí Bộ quốc phòng sản xuất các thiết
bị cung cấp cho các nhà máy công nghiệp. Nhà máy có 15 hộ phụ tải, quy mô với 10
phân xưởng sản xuất và các nhà điều hành.
Bảng 1 -1: Bảng phân bố công suất của nhà máy cơ khí
Stt Tên phân xưởng
P
tt

(kW)
Q
tt

(kWAr)
Loại hộ
1 Cơ điện 190 130 2
2 Cơ khí số 1
tt
P
tt
Q
1
3 Cơ khí số 2 180 130 2
4 Rèn, dập 165 125 2
5 Đúc thép 200 180 1

6 Đúc gang 180 150 1
7 Dụng cụ 160 120 2
8 Kiểm nghiệm 150 100 2
9 Kho 1 (Sản phẩm) 70 35 2
10 Kho 2( Vật tư) 60 25 2
11 Nhà hành chính 70 45 1
Do tầm quan trọng của tiến trình CNH – HĐH đất nước đòi hỏi phải có nhiều
thiết bị, máy móc. Vì thế nhà máy có tầm quan trọng rất lớn. Là một nhà máy sản xuất
các thiết bị công nghiệp vì vậy phụ tải của nhà máy đều làm việc theo dây chuyền, có
tính chất tự động hóa cao. Phụ tải của nhà máy chủ yếu là phụ tải loại 1 và loại 2 ( tùy
theo vai trò quy trình công nghệ).
Nhà máy cần đảm bảo được cấp điện liên tục vần toàn. Do đó nguồn điện cấp cho nhà
máy được lấy từ hệ thống điện quốc gia thông qua trạm biến áp trung gian.

2


1.1.1 – Phân xưởng cơ điện.
Có nhiệm vụ sửa chữa, bảo dưỡng các thiết bị máy móc cơ điện của nhà máy.
Phân xưởng này cũng trang bị nhiều máy móc vạn năng có độ chính xác cao nhằm đáp
ứng yêu cầu sửa chữa phức tạp của nhà máy. Mất điện sẽ gây lãng phí lao động, ta xếp
phân xưởng này vào hộ tiêu thụ loại 2.
1.1.2 – Phân xưởng cơ khí 1, 2.
Có nhiệm vụ sản xuất nhiều sản phẩm cơ khí đảm bảo yêu cầu kinh tế kỹ thuật.
Quá trình thực hiện trên máy cắt gọt kim loại khá hiện đại với dây chuyền tự động cao.
Nếu điện không ổn định, hoặc mất điện sẽ làm hỏng các chi tiết đang gia công gây
lãng phí lao động. Phân xưởng này ta xếp vào hộ tiêu thụ loại 1 hoặc 2.
1.1.3 - Phân xưởng đúc thép, đúc gang.
Đây là hai loại phân xưởng mà đòi hỏi mức độ cung cấp điện cao nhất. Nếu
ngừng cấp điện thì các sản phẩm đang nấu trong lò sẽ trở thành phế phẩm gây ảnh

hưởng lớn về mặt kinh tế. Ta xếp vào hộ tiêu thụ loại 1.
1.1.4 - Phân xưởng kiểm nghiệm.
Có nhiệm vụ khiểm tra chất lượng sản phẩm và chỉ tiêu kỹ thuật của sản phẩm.
trong phân xưởng sử dụng nhiêu thiết bị đo đếm có cao chính xác cao, do vậy mức độ
ổn định là quan trọng nhất. Xếp vào hộ tiêu thụ loại 2.
1.1.5 – Phân xưởng rèn, dập.
Phân xưởng được trang bị các máy móc và lò rèn để chế tạo ra phôi và các chi
tiết khác đảm bảo độ bền và cứng xếp vào hộ tiêu thụ loại 1.
1.1.6 - Nhà kho:
Có nhiệm vụ bảo quản và cất giữ các sản phẩm của nhà máy trong quá trình chưa
tiêu thụ sản phẩm. Yêu cầu cung cấp điện cho nhà kho chủ yếu là cung cấp điện chiếu
sáng và sấy bảo quản sản phẩm nên có thể xếp vào hộ tiêu thụ loại 2.1.2.8. Phân xưởng
kiểm nghiệm:
1.1.7 . Phân xưởng dụng cụ:
Là phân xưỡng xó nhiệm vụ cung cấp phương tiện làm việc cho toàn nhà máy.Đảm
bảo cho tính liên tuc khi sản xuất.Vì vậy có thể xếp phân xưởng vào hộ tiêu thụ loại 2.
1.2 – MỘT SỐ YÊU CẦU KHI THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN.
Điện năng là một dạng năng lượng có ưu điểm như: Dễ dàng chuyễn thành các
dạng năng lượng khác ( nhiệt năng, quang năng, cơ năng…), dễ truyền tải và phân
phối. Chính vì vậy điện năng được dùng rất rộng rãi trong mọi lĩnh vực hoạt động của
con người. Điện năng nói chung không tích trữ được, trừ một vài trường hợp cá biệt và

2


công suất như như pin, ắc quy, vì vậy giữa sản xuất và tiêu thụ điện năng phải luôn
luôn đảm bảo cân bằng.
Quá trình sản xuất điện năng là một quá trình điện từ. Đặc điểm của quá trình
này xẩy ra rất nhanh. Vì vậy đễ đảm bảo quá trình sản xuất và cung cấp điện an toàn,
tin cậy, đảm bảo chất lượng điện phải áp dụng nhiều biện pháp đồng bộ như điều độ,

thông tin, đo lường, bảo vệ và tự động hóa vv…
Điện năng là nguồn năng lượng chính của các ngành công nghiệp, là điều kiện quan
trọng để phát triển các khu đô thị, khu dân cư….Vì lý do đó khi lập kế hoạch phát triển
kinh tế xã hội, kế hoạch phát triển điện năng phải đi trước một bước, nhằm thỏa mãn
nhu cầu điện năng không những trong giai đoạn trước mắt mà còn dự kiến cho sự phát
triển trong tương lai 5 năm 10 năm hoặc có khi lâu hơn nữa. Khi thiết kế CCĐ cần
phải đảm bảo các yêu cầu sau:
1.2.1 – Độ tin cậy cung cấp điện:
Độ tin cậy cung cấp điện tùy thuộc vào hộ tiêu thụ loại nào. Trong điều kiện
cho phép ta cố gắng chọn phương án cung cấp điện có độ tin cậy càng cao càng tốt.
Theo quy trình trang bị điện và quy trình sản xuất của nhà máy cơ khí thì việc ngừng
cung cấp điện sẽ ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm gây thiệt hại về kinh tế do đó ta
xếp nhà máy cơ khí vào hộ phụ tải loại 2.
1.2.2 – Chất lượng điện.
Chất lượng điện đánh giá bằng hai tiêu chuẩn tần số và điến áp. Chỉ tiêu tần số
do cơ quan điều khiển hệ thống điều chỉnh. Chỉ có những hộ tiêu thụ lớn mới phải
quan tâm đến chế độ vận hành của mình sao cho hợp lý đễ góp phần ổn định tần số của
hệ thống lưới điện.
Vì vậy người thiết kế cung cấp điện thường phải chỉ quan tâm đến chất lượng
điện áp cho khách hàng. Nói chung điện áp ở lưới trung áp và hạ áp cho phép dao
động quanh giá trị 5% điện áp định mức. Đối với phụ tải có yêu cầu cao về chất lượng
điện áp như các máy móc thiết bị điện tử, cơ khí có độ chính xác vv… điện áp chỉ cho
phép dao động trong khoảng 2,5%.
1.2.3 – An toàn điện.
Hệ thống cung cấp điện phải được vận hành an toàn đối với người và thiết bị.
Muốn đạt được yêu cầu đó, người thiết kế phải chọn được sơ đồ cung cấp điện hợp lý,
mạch lạc để tránh nhầm lẫn trong vận hành, các thiết bị phải được chọn đúng loại đúng
công suất. Công tác xây dựng lắp đặt phải được tiến hành đúng, chính xác cẩn thận.
Cuối cùng việc vận hành, quản lý hệ thống điện có vai trò hết sức quan trọng, người sử
dụng tuyệt đối phải chấp hành những quy định về an toàn sử dụng điện.

2


1.2.4 – Kinh tế.
Khi đánh giá so sánh các phương án cung cấp điện chỉ tiêu kinh tế chỉ được xét
đến khi các chỉ tiêu kỹ thuật trên được đảm bảo chỉ tiêu kinh tế được đánh giá qua
tổng số vốn đầu tư, chi phí vận hành, bảo dưỡng và thời gian thu hồi vốn đầu tư. Việc
đánh giá chỉ tiêu kinh tế phải thông qua tính toán và so sánh giữa các phương án từ đó
mới lựa chọn được các phương pháp, phương án cung cấp điện tối ưu.
Tuy nhiên trong quá trình thiết kế hệ thống ta phải biết vận dụng, lồng ghép các yêu
cầu trên vào nhau để tiết kiệm được thời gian và chi phí trong quá trình thiết kế.

2


Bảng 1- 2 : Danh sách thiết bị của phân xưởng sửa chữa cơ khí
Stt Tên thiết bị Ký hiệu Công suất(KW,KVA)
ϕ
Cos
sd
Κ
1. Máy tiện 1 9 0,65 0,18
2. Máy tiện 2 7 0,8 0,17
3. Máy tiện 3 11 0,6 0,19
4. Máy bào 4 4,5 0,8 0,16
5. Máy bào 5 10 0,7 0,2
6. Máy phay 6 5 0,8 0,16
7. Máy mài tròn 7 11 0,65 0,19
8. Máy phay 8 10 0,75 0,2

9. Máy chuốt 9 10 0,65 0,18
10. Máy sọc 10 5 0,6 0,16
11. Máy doa 11 10 0,6 0,2
12. Máy cắt thép 12 13 0,65 0,17
13. Máy bào 13 4,5 0,8 0,16
14. Máy tiện 14 4,5 0,6 0,2
15. Máy phay 15 12 0,6 0,17
16. Máy doa 16 13 0,65 0,16
17. Máy tiện 17 12 0,8 0,15

2


CHƯƠNG II
XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI CHO PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ SỐ 1 VÀ TOÀN
NHÀ MÁY
2.1 – XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI CHO PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ SỐ 1.
2.1.1: Phân nhóm phụ tải.
- Để phân nhóm phụ tải ta dựa theo nguyên tắc sau :
+ Các thiết bị trong nhóm nên có cùng một chế độ làm việc .
+ Các thiết bị trong nhóm nên gần nhau tránh chồng chéo và giảm chiều dài
dây dẫn hạ áp.
+ Công suất các nhóm cũng nên không quá chênh lệch nhóm nhằm giảm chủng
loại tủ động lực.
- Căn cứ vào vị trí, công suất của các máy công cụ bố trí trên mặt bằng phân xưởng ta
chia ra làm 2 nhóm thiết bị phụ tải như sau :
Bảng 2 -1: Phân nhóm các thiết bị trong Phân xưởng cơ khí số 1
tt
S
Tên thiết bị Ký hiệu

Công suất
)(KwP
đm
ϕ
cos
sd
K
Nhóm I
1
Máy tiện
1 9 0,65 0,18
2
Máy bào
4 4,5 0,8 0.19
3
Máy mài tròn
7 11 0,65 0.19
4
Máy phay
8 10 0,75 0,2
5
Máy chuốt
9 10 0,65 0,18
6
Máy cắt thép
12 13 0,65 0,17
Nhóm II
7
Máy tiện
2 7 0,8 0,17

8
Máy bào
5 10 0,7 0,2
9
Máy phay
6 5 0,8 0,16
10 Máy sọc 10 5 0,6 0,16
11 Máy doa 11 10 0,6 0,2
12
Máy bào
13 4,5 0,8 0,16
13
Máy tiện
14 4,5 0,6 0,2
14
Máy tiện
14 4,5 0,6 0,2
Nhóm III
15 3 11 0,6 0.19
16 9 10 0,65 0,18
17 15 12 0,6 0,17
18 16 13 0,65 0,16
19 17 12 0,8 0,15

2


.
2.1.2 Các phương pháp xác định phụ tải tính toán.
Hiện nay đã có nhiều nghiên cứu về các phương pháp xác định phụ tải tính toán,

nhưng các phương pháp được dùng chủ yếu là:
a - Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu :
Một cách gần đúng có thể lấy P
đ
= P
đm

∑
=
=
n
i
đmnctt
PkP
1
.
ϕ
tagPQ
tttt
.=
ϕ
cos
22
tt
tttttt
P
QPS
=+=
Khi đó :
∑

=
=
n
i
đminctt
PkP
1
.
.
Trong đó :
- P
đi
, P
đmi
: công suất đặt và công suất định mức của thiết bị thứ i ( kW).
- P
tt
, Q
tt
, S
tt
: công suất tác dụng, phản kháng và toàn phần tính toán của nhóm
thiết bị ( kW, kVAR, kVA ).
- n : số thiết bị trong nhóm.
- K
nc
: hệ số nhu cầu của nhóm hộ tiêu thụ đặc trưng tra trong sổ tay tra cứu.
Phương pháp này có ưu điểm là đơn giản, thuận tiện. Nhược điểm của phương
pháp này là kém chính xác. Bởi hệ số nhu cầu tra trong sổ tay là một số liệu cố định
cho trước, không phụ thuộc vào chế độ vận hành và số thiết bị trong nhóm.

b - Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo suất phụ tải trên một đơn vị
diện tích sản xuất :
Công thức tính :

tt o
P = p *F
Trong đó :
- p
o
: suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản xuất ( W/m
2
). Giá trị p
o
đươc tra
trong các sổ tay.
- F : diện tích sản xuất ( m
2
).

2


Phương pháp này chỉ cho kết quả gần đúng khi có phụ tải phân bố đồng đều
trên diện tích sản xuất, nên nó được dùng trong giai đoạn thiết kế sơ bộ, thiết kế chiếu
sáng.
c. Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo suất tiêu hao điện năng cho một
đơn vị thành phần :
Công thức tính toán :
max
0

.
T
WM
P
tt
=
Trong đó :
M : Số đơn vị sản phẩm được sản xuất ra trong một năm.
W
o
: Suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm ( kWh ).
T
max
: Thời gian sử dụng công suất lớn nhất ( giờ ).
Phương pháp này được dùng để tính toán cho các thiết bị điện có đồ thị phụ tải ít biến
đổi như : quạt gió, máy nén khí, bình điện phân… Khi đó phụ tải tính toán gần bằng
phụ tải trung bình và kết quả tính toán tương đối chính xác.
d. Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ số cực
đại.
Công thức tính :
n
tt max sd dmi
i=1
P = K .K . P
∑
Trong đó :
n : Số thiết bị điện trong nhóm.
P
đmi
: Công suất định mức thiết bị thứ i trong nhóm.

K
max
: Hệ số cực đại tra trong sổ tay theo quan hệ.
K
max
= f ( n
hq
, K
sd
).
n
hq
: số thiết bị sử dụng điện có hiệu quả là số thiết bị giả thiết có cùng công
suất và chế độ làm việc, chúng đòi hỏi phụ tải bằng phụ tải tính toán của nhóm phụ tải
thực tế.( Gồm có các thiết bị có công suất và chế độ làm việc khác nhau ).
Công thức để tính n
hq
như sau :
( )
2
n
dmi
i=1
hq
n
2
dmi
i=1
P
n =

P
 
 ÷
 
∑
∑

2


Trong đó :
P
đm
: công suất định mức của thiết bị thứ i.
n : số thiết bị có trong nhóm.
Khi n lớn thì việc xác định n
hq
theo phương pháp trên khá phức tạp do đó có thể xác
định n
hq
một cách gần đúng theo cách sau :
 Khi thoả mãn điều kiện :
dm max
dm min
P
m 3
P
= ≤
và K
sd

≥ 0,4 thì lấy n
hq
= n.
Trong đó P
đm min
, P
đm max
là công suất định mức bé nhất và lớn nhất của các thiết
bị trong nhóm.
 Khi m > 3 và K
sd
≥ 0,2 thì n
hq
có thể xác định theo công thức sau :
2
n
dmi
i=1
hq
dmmax
2 P
n =
P
 
 ÷
 
∑
 Khi m > 3 và K
sd
< 0,2 thì n

hq
được xác định theo trình tự như sau :
Tính n
1
- số thiết bị có công suất ≥ 0,5P
đm max
.
Tính P
1
- tổng công suất của n
1
thiết bị kể trên :
1
l dmi
i=1
n
P = P
∑
Tính
n
n
n
1
*
=
;
P
P
P
1

*
=

P : tổng công suất của các thiết bị trong nhóm :
n
dmi
i=1
P = P
∑
Dựa vào n*, P* tra bảng xác định được n
hq
* = f (n*,P* )
Tính n
hq
= n
hq
*.n
Cần chú ý là nếu trong nhóm có thiết bị tiêu thụ điện làm việc ở chế độ ngắn
hạn lặp lại thì phải quy đổi về chế độ dài hạn khi tính n
hq
theo công thức :
%
ε
đmtt
PP =
ε% : hệ số đóng điện tương đối phần trăm .

2

Cũng cần quy đổi về công suất 3 pha đối với các thiết bị dùng điện 1 pha.
 Nếu thiết bị 1 pha đấu vào điện áp pha :
P
qd
= 3.P
đmfa max
 Thiết bị một pha đấu vào điện áp dây :
P
qd
=
3
.P
đm
Chú ý : Khi số thiết bị hiệu quả bé hơn 4 thì có thể dùng phương pháp đơn giản
sau để xác định phụ tải tính toán :
 Phụ tải tính toán của nhóm thiết bị gồm số thiết bị là 3 hay ít hơn có thể lấy
bằng công suất danh định của nhóm thiết bị đó :
n
tt dmi
i=1
P = P
∑
n : số thiết bị tiêu thụ điện thực tế trong nhóm.
Khi số thiết bị tiêu thụ thực tế trong nhóm lớn hơn 3 nhưng số thiết bị tiêu thụ
hiệu quả nhỏ hơn 4 thì có thể xác định phụ tải tính toán theo công thức :
n
tt ti dmi
i=1
P = K .P
∑

Trong đó : K
t
là hệ số tải . Nếu không biết chính xác có thể lấy như sau :
K
t
= 0,9 đối với thiết bị làm việc ở chế độ dài hạn .
K
t
= 0,75 đối với thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại.
e. Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ số
hình dáng
Công thức tính : P
tt
= K
hd
.P
tb
Q
tt
= P
tt
.tgφ
S
tt
=
2 2
tt tt
P + Q
Trong đó K
hd

: hệ số hình dáng của đồ thị phụ tải tra trong sổ tay.
T
dt
0
tb
P
A
P = =
T T
∫
P
tb
: công suất trung bình của nhóm thiết bị khảo sát.
A : điện năng tiêu thụ của một nhóm hộ tiêu thụ trong khoảng thời gian T.
f. Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và độ lệch
trung bình bình phương.
Công thức tính : P
tt
= P
tb
± β.δ.

2


Trong đó : β : hệ số tán xạ.
δ : độ lệch của đồ thị phụ tải khỏi giá trị trung bình.
Phương pháp này thường được dùng để tính toán phụ tải cho các nhóm thiết bị
của phân xưởng hoặc của toàn bộ nhà máy. Tuy nhiên phương pháp này ít được dùng
trong tính toán thiết kế mới vì nó đòi hỏi khá nhiều thông tin về phụ tải mà

chỉ phù hợp với hệ thống đang vận hành.
g. Xác định phụ tải đỉnh nhọn của nhóm thiết bị.
Theo phương pháp này thì phụ tải đỉnh nhọn của nhóm thiết bị sẽ xuất hiện khi
thiết bị có dòng khởi động lớn nhất mở máy còn các thiết bị khác trong nhóm làm việc
bình thường và được tính theo công thức sau :
I
đn
=
mm
K
*I
kđ max
+ I
tt
– K
sd
*I
đm max

Trong đó :
I
kđ max
- dòng khởi động của thiết bị có dòng khởi động lớn nhất trong
nhóm.
I
tt
- dòng tính toán của nhóm máy .
I
đm max
- dòng định mức của thiết bị đang khởi động.

K
sd
- hệ số sử dụng của thiết bị đang khởi động.
2.1.3 Tính toán phụ tải từng nhóm
Tính toán cho nhóm I.
Bảng 2-2:Bảng phân nhóm phụ tải điện
tt
S
Tên thiết bị Ký hiệu Công suất
)(KwP
đm
ϕ
cos
sd
K
đmđc
I
(A)
Nhóm I
1
Máy tiện
1 9 0,65 0,18 21,04
2
Máy bào
4 4,5 0,8 0.19 8,55
3
Máy mài tròn
7 11 0,65 0.19 25,71
4
Máy phay

8 10 0,75 0,2 20,26
5
Máy chuốt
9 10 0,65 0,18 23,37
6
Máy cắt thép
12 13 0,65 0,17 30,39
Nhóm II
7
Máy tiện
2 7 0,8 0,17 13,29
8
Máy bào
5 10 0,7 0,2 21,70
9
Máy phay
6 5 0,8 0,16 9,50
10 Máy sọc 10 5 0,6 0,16 12,66
11 Máy doa 11 10 0,6 0,2 25,32
12
Máy bào
13 4,5 0,8 0,16 8,55

2


13
Máy tiện
14 4,5 0,6 0,2 11,4
14

Máy tiện
14 4,5 0,6 0,2 11,4
Nhóm III
15
Máy tiện
3 11 0,6 0.19 27,85
16
Máy chuốt
9 10 0,65 0,18
23,37
17
Máy phay
15 12 0,6 0,17 30,38
18 Máy doa 16 13 0,65 0,16 30,39
19
Máy tiện
17 12 0,8 0,15 22,79
Xác định phụ tải tính toán theo hệ số cực đại :
max
K
Số thiết bị trong nhóm I: n = 6
Xác định số thiết bị làm việc hiệu quả :
Vì
510
>=
n
thì ta xác định
hq
n
sẽ là:

Gọi
1
n
là số thiết bị có công suất
)(5,6
2
1
KW
đmmã
=Ρ≥
.Suy ra
5
1
=n
Vậy ta xác định
)(53
1
1
KW
n
i
đi
∑
=
=Ρ
,
)(5,57
1
KWP
n

i
đi
∑
=
=
.

83,0
6
5
1
===
∗
n
n
n
,
92,0
5,57
53
1
1
1
===
∑
∑
=
=
∗
n

i
đi
n
i
đi
P
P
p
Ta tra bảng 3-1,trang 36 sách giáo khoa cung cấp điện của tác giả Nguyễn Xuân
Phú.Ta nhận được kết quả :

89,0=
∗
hq
n
. Vậy khi đó
56.89,0. ===
∗
nnn
hqhq
18,0
57,5
0,17*130,18*100,2*100.19*110.19*4,50,18*9
.
1
1
=
+++++
==
∑

∑
=
=
∑
n
i
đi
n
i
sdiđi
nhIsd
P
KP
K
Vậy hệ số
max
K
được xác định theo
Σsd
K
và
hq
n
ta được:
( )
hqsd
nKfK ,
max Σ
=
.

Từ bảng tra ta có :
645,2
2
42,287,2
max
=
+
=
K
68,0
57,5
0,65*130,65*100,75*100,65*110.8*4,50,65*9
*
Cos
1
1
tbnhI
=
+++++
=
Ρ
=
∑
∑
=
=
n
i
đni
n

i
niđi
P
Cos
ϕ
ϕ
Vậy phụ tải tính toán cho nhóm I :
)(38,275,57*18,0*645,2**
1
max1
KWpKK
n
i
đisdtt
===Ρ
∑
=
Σ

2


)(26,40
68,0
38,27
1
1
KVA
Cos
P

S
tb
tt
tt
===
ϕ

)(52,2938,2726,40
222
1
2
11
KVARPSQ
tttttt
=−=−=
)(17,61
38,0*3
26,40
*3
A
U
S
I
đm
ttI
ttI
===
Xác định dòng điện định mức của thiết bị có trong nhóm I như sau:

đci

đm
đmđci
P
I
ϕ
cos*38,0*3
=
.Kết quả cho trên bảng 2-2.
Vậy dòng điện định mức lớn nhất được chọn là:
)(39.30
max
AI
nhIđm
=
Dòng điện đỉnh nhọn của nhóm I là:

)(65,207)39,30*18,017,61(39,30*5)*(*
maxmax
AIKIIKI
nhIđmIsdttInhIđmmmIđnhI
=−+=−+=
Σ
Tính toán tương tự cho Nhóm II và Nhóm III với chú ý khi xác định
hq
n
của phụ tải
nhóm III thì áp dụng công thức
∑
∑
=

n
đci
n
đci
hq
P
P
n
1
2
2
1
)(
vì n=5 . Ta có bảng số liệu sau:
Nhóm
)(Kw
tti
Ρ
)(KVARQ
tti
)(
1
KVAS
tt
)(
max
AI
nhiđm
)(AI
đnhi

nhisd
K
∑
tbnhi
Cos
ϕ
I 27,38 29,52 40,26 30.39 207,65 0,18 0,68
II
19,66
20,62 28,49 25,32 165,59 0,17 0,69
II 24,97 28,42 37,83 30.39 174,69 0.15 0.66
2.1.4 : Phụ tải chiếu sáng cho phân xưởng cơ khí số 1:
Để sơ bộ xác định phụ tải chiếu sáng của phân xưởng người ta dùng phương pháp
suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích
P
cs
= p
o
.F
p
o
– công suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích(theo bảng 1-2 sách TK CCĐ
với phân xưởng cơ khí ta có p
o
= 15(W/m
2
).Dùng đèn sợi đốt để chiếu sáng cho phân
xưỡng nên
.1=
cs

Cos
ϕ
F: diện tích phân xưởng
F = 18,2 x 35,5 = 646,1(
2
m
)
P
cs
= 15.646,1 = 9,69 (kW)
Dòng điện chiếu sáng được xác định như sau:
)(72,14
38,0.3
69,9
.3
A
U
p
I
đm
cs
cs
===
2.1.5 - Phụ tải tính toán toàn phân xưởng cơ khí

2


 Phụ tải tính toán của phân xưởng được tính theo công thức sau :
∑

∑
=
+=
3
1
3
1
.
).(
ttnhidtPXttpxCK
ttCSttnhidtPXttpxCK
QKQ
PPKP
Với K
đtpx
là hệ số đang xét tới sự làm việc đồng thời giữa các nhóm máy trong phân
xưởng và K
đtpx
= 0,8 – 0,85. Chọn
85,0=
dtpx
K
⇒
( )
)(45,69)9,6924,9719,6627,38.(85,0. KWPPPPkP
csttIIIttIIttIđtpxttpx
=+++=+++=


)(78,66)28,4220,6229,52.(85,0).( KVARQQQkQ

ttIIIttIIttIđtpx
=++=++=

)(35,9678,6645,69
2222
KVAQPS
pxpxpx
=+=+=

72,0
35,96
45,69
===
px
px
px
S
P
Cos
ϕ
.
 Dòng điện tính toán của toàn phân xưởng:
39,146
38,0.3
35,96
.3
===
đm
ttPX
ttPX

U
S
I
(A).
2.2 - TÍNH TOÁN PHỤ TẢI CỦA TOÀN NHÀ MÁY.
Phụ tải của toàn nhà máy được xác định theo công thức:
∑
∑
=
=
11
1
11
1
.
.
ttPXidtNMttNM
ttPXidtNMttNM
QKQ
PKP
Trong đó : K
đtnm
là hệ số đồng thời xét đến khả năng phụ tải lớn nhất của phân
xưởng K
đtnm
= 0,9.
K
pt
là hệ số kể đến khả năng phát triển thêm phụ tải trong tương lai của nhà
máy : K

pt
= 1,05 - 1,15.
∑P
ttNM
=0,9(190 + 69,45+ 180 + 165 + 200 + 180 + 160 + 150 + 70 + 60 +70)=
1345,01(kW).
∑Q
ttNM
= 0.9.(130 + 66,78 + 130 + 125 + 180 + 150 + 120 + 100 + 35 + 25 +
45) = 996,10 ( kVAr).
( ) ( )
75,192410,99601,1345.15,1.
22
2
=+=+=
∑∑
ttPXttPXptttNM
QPKS
(kVA).

2


70,0
75,1924
01,1345
===
ttNM
ttNM
NM

S
P
Cos
ϕ
Bảng 2 – 3 : Bảng phụ tải tính toán của nhà máy
Stt Tên phân xưởng
P
tt

(kW)
Q
tt

(kWAr)
Loại hộ
1 Cơ điện 190 130 2
2 Cơ khí số 1 69,45 66,78 1
3 Cơ khí số 2 180 130 2
4 Rèn, dập 165 125 2
5 Đúc thép 200 180 1
6 Đúc gang 180 150 1
7 Dụng cụ 160 120 2
8 Kiểm nghiệm 150 100 2
9 Kho 1 (Sản phẩm) 70 35 2
10 Kho 2( Vật tư) 60 25 2
11 Nhà hành chính 70 45 1
∑
1345,01 996,10
CHƯƠNG III
THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG

VÀ TOÀN NHÀ MÁY
A – THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ
3.1 – ĐẶT VẤN ĐỀ :
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 chửa, 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 :

2


- Sơ đồ nối dây hình tia : Ưu điểm là việc nối dây đơn giản, độ tin cậy cao, dễ thực
hiện các biện pháp bảo vệ và tự động hóa, dễ vận hành, bảo quản sửa chửa nhưng có
nhược điểm là vốn đầu tư lớn. thường được dùng ở các hộ loại I và loại II.

- 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 .

- 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 cấc 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 áptômát tổng phía từ trạm biến áp về và 5
áptômát nhánh cấp điện cho 4 tủ động lực và 1 tủ chiếu sáng.
- 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 áptômát 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

2


máy lớn sẽ nối chung các máy có công suất bé lại với nhau cùng một đầu ra của tủ
động lực.
- Trong một nhóm phụ tải: Các phụ tải có công suất lớn thì được cấp bằng đường cáp
hình tia còn các phụ tải có công 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 CƠ KHÍ.
Qua phân tích ở trên đối với phân xưởng cơ khí ta dùng sơ đồ hổn hợp để cung
cấp điện cho phân xưởng : Sơ đồ nguyên lý như hình vẽ :
Điện năng nhận từ thanh cái hạ áp của MBA phân xưởng qua aptomat đưa về tủ
phân phối bằng đường cáp động lực ( cáp 1) sau đó từ tủ phân phối có các lộ ra dẫn về
các tủ động lực qua hệ thống cáp ( cáp 2). Từ tủ động lực điện năng được đưa đến các
thiết bị bằng dây dẫn cách điện luồn trong ống sắt. Việc đóng cắt và bảo vệ ở đây dùng
cầu dao và aptomat.
3.3 – CHỌN CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ
3.3.1 – Chọn dây chảy bảo vệ cho từng máy :
Chọn dây chảy của cầu chì dựa vào các yêu cầu sau :

2


- 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 dòng ngắn mạch chạy qua hoặc dòng quá tải lớn hơn
giá trị cho phép.

Các điều kiện chọn :







=≥
ϕ
=≥
a
IK
a
I
I
U
P
II
dmdcmmdnh
dc
dm
dmdc
dmdcdc
*
cos**3
Trong đó: I
đmdc
: - dòng điện định mức của động cơ.
I

dc
– dòng điện định mức của dây chảy cầu chì.
A – hệ số phụ thuộc điều kiện khởi động.
- Với động cơ mở máy không tải a = 2,5.
- Với động cơ mở máy có tải a = 1,6 ÷ 2,5.
- Với máy hàn a = 1,6.
I
đn
– Dòng điện đỉnh nhọn.
K
mm
– Hệ số mở máy của động cơ.
- Với động cơ KĐB K
mm
= 5 – 7.
- Với động cơ đồng bộ K
mm
= 2 – 2,5.
- Với máy hàn và lò hồ quang K
mm
>3.
U
đm
– Điện áp định mức của lưới điện ( điện áp dây) kV.
P
đm
– Công suất định mức của động cơ kW.
Cosϕ - Hệ số công suất định mức của động cơ cho trong lý lịch máy.
 Tính cho máy tiện:
I

đmđc
= 21,04(A); I
mm
= I
đn
= 21,04*5 = 105,2 (A).
I
dc
≥ 21,04 (A).
I
dc
≥
08,42
5,2
2,105
=
(A).

2


Chọn loại cầu chì có I
đmdc
= 45 (A), có ký hiệu là ∏P-2.
 Làm tương tự cho các máy khác ta có bảng sau:
Bảng 3 – 1: Chọn thông số cầu chì bảo vệ cho các thiết bị điện
TT Nhóm
Tên thiết
bị
I

đm
(A)
( )
A
a
I
đn
Loại cầu
chì
I
dc
(A)
I
cắt giới hạn
(KA)
1
Máy tiện 21,04
42,08
∏P-2
45 4,5
2
Máy bào 8,55
17,1
∏P-2
20 4,5
3
Máy mài
tròn
25,71
51,42

∏P-2
60
4,5
4
Máy phay 20,26
40,52
∏P-2
45
4,5
5
Máy chuốt 23,37
46,74
∏P-2
60
4,5
6
Máy cắt
thép
30,39
60,78
∏P-2
80 11
7
Máy tiện
13,29
8
Máy bào
21,70
9
Máy phay

9,50
10
Máy sọc 12,66
11
Máy doa 25,32
12
Máy bào
8,55
13
Máy tiện
11,4
14
Máy tiện
11,4
15
III
Máy tiện
27,85
16
Máy chuốt
23,37
17
Máy phay
30,38
18
Máy doa 30,39
19
Máy tiện
22,79
3.3.2 - Chọn dây dẫn cung cấp cho các thiết bị:

2


Dây dẫn cung cấp trong mạng điện áp thấp của phân xưởng chọn theo điều kiện
phát nóng ( dòng điện làm việc lâu dài cho phép). Vì khoảng cách từ tủ động lực tới
các thiết bị cũng như từ tủ phân phối hạ áp tới các tủ động lực ngắn, thời gian làm việc
của các máy công cụ ít, nếu chọn théo mật độ dòng điện kinh tế sẽ gây lảng phí kim
loại màu nên dây dẫn chỉ chọn theo điều kiện phát nóng là đủ.
Xác định cỡ dây chôn dưới đất ( trong trường hợp này cần xác định hệ số K):
Xác định hệ số hiệu chỉnh K
Với mạch chôn trong đất, K sẽ đặc trưng cho điều kiện lắp đặt:
K =K
1
.K
2
.K
3
.K
4
Hệ số K thể hiện toàn diện của điều kiện lắp đặt và là tích K
1
, K
2
, K
3
, K
4
Các giá trị của một vài hệ số sẽ được cho trong bảng 3-2 và bảng 3-3.
Hệ số K

1
: K
1
thể hiện cách lắp đặt .
Bảng 3-2 : Hệ số K
1
theo cách lắp đặt
Cách lắp đặt K
1
Đặt trong ống bằng đất nung,
ống ngầm hoặc rãnh đúc
0,8
Trường hợp khác 1
Hệ số K
2
: K
2
thể hiện số dây đặt kề nhau ( các dây được coi là kề nhau nếu
khoảng cách L giữa chúng nhỏ hơn 2 lần đường kính của dây lớn nhất trong hai dây ).
Bảng 3-3 : Hệ số K
2
cho số dây trong hàng.
Định vị dây đặt kề nhau K
2
Chôn ngầm
Số mạch hoặc cáp nhiều lõi
1 2 3 4 5 6 7 8 9 12
1 0,8 0,7 0,65 0,6 0,57 0,54 0,52 0,5 0,45
Bảng 3- 4 : Hệ số K
3

thể hiện ảnh hưởng của đất chôn cáp
Tính chất của đất K
3
Rất ướt (bảo hòa) 1,21
Ướt 1,13
ẩm 1,05
Khô 1
Rất khô 0,86
Bảng 3 - 5 : Hệ số K
4
phụ thuộc nhiệt độ đất.