ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CUNG CẤP ĐIỆN - THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO KHU CÔNG NGHIỆP VÀ NHÀ MÁY CHẾ TẠO CÔNG CỤ Giáo viên hướng dẫn BẠCH QUỐC KHÁNH

Trang 1
Trờng đại học Bách khoa Hà Nội
Bộ môn hệ thống điện
Cộng hòa X hội Chủ nghĩa Việt nam

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc



Nhiệm vụ thiết kế tốt nghiệp


Họ tên sinh viên : Đỗ Trờng Giang
Lớp : Hệ thống điện 2
Khóa : K47

I. Đầu đề thiết kế
Thiết kế cung cấp điện cho khu công nghiệp bao gồm
1. Thiết kế mạng điện cao áp của khu công nghiệp
2. Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy chế tạo máy công cụ nằm trong khu
công nghiệp.

II. Các số liệu ban đầu
1. Phụ tải điện của khu công nghiệp (Hình 1 và Bảng 1)
2. Phụ tải điện của nhà máy (Hình 2 và Bảng 2)
3. Phụ tải điện của phân xởng sửa chữa cơ khí (Hình 3 và Bảng 3)
4. Điện áp nguồn cấp cho khu công nghiệp : Chọn giữa 110kV hoặc 35kV.
5. Dung lợng ngắn mạch về phía hạ áp của trạm biến áp khu vực : 450MVA
6. Đờng dây cung cấp điện cho khu công nghiệp : Đờng dây trên không dây nhôm
lõi thép.
7. Khoảng cách từ nguồn đến khu công nghiệp : 12km

8. Thời gian xây dựng công trình trong 1 năm, suất triết khấu 12%/năm, thời gian vận
hành của công trình 30 năm.

III. Nội dung các phần thuyết minh và tính toán
1. Xác định phụ tải tính toán của phân xởng sửa chữa cơ khí và toàn nhà máy chế tạo
máy công cụ.
2. Xác định phụ tải tính toán của toàn bộ khu công nghiệp.
3. Thiết kế mạng điện cao áp cho khu công nghiệp.
4. Thiết kế mạng điện cao áp cho toàn nhà máy chế tạo máy công cụ.
5. Thiết kế mạng điện hạ áp cho phân xởng sửa chữa cơ khí.
6. Tính toán nâng cao công suất cos của toàn nhà máy.
eBook for You
Trang 3
Bảng 1. Phụ tải của khu công nghiệp
TT

Tên phân xởng
Công suất đặt
(kW)
T
max
(h)
1 Nhà máy chế tạo máy công cụ Theo tính toán 5000
2 Nhà máy luyện kim 12000 5500
3 Nhà máy chế tạo vòng bi 5500 5000
4 Nhà máy lắp ráp ô-tô máy kéo 8000 4500
5 Nhà máy chế tạo ống thép 4000 4500
6 Khu dân c 5000 3000

Hình 1. Sơ đồ mặt bằng toàn bộ khu công nghiệp

1

2

4

Từ Hệ thống
điện đến
Tỷ lệ : 1 : (2.10
5
)

3

5

6

Đờng
giao thông
eBook for You
Trang 4
Bảng 2. Phụ tải của nhà máy chế tạo máy công cụ
TT

Tên phân xởng Công suất đặt (kW)

Loại hộ tiêu thụ
1
Khu nhà phòng ban quản lý và
xởng thiết kế
200 III
2 Phân xởng (PX) đúc 1500 I
3 PX gia công cơ khí 3600 I
4 PX cơ lắp ráp 3200 I
5 PX luyện kim mầu 1800 I
6 PX luyện kim đen 2500 I
7 PX sửa chữa cơ khí Theo tính toán III
8 PX rèn dập 2100 I
9 PX nhiệt luyện 3500 I
10 Bộ phận nén khí 1700 III
11 Trạm bơm 800 I
12 Kho vật liệu 60 III
13 Chiếu sáng phân xởng Theo diện tích

7

4

1

12

9

Hình 2. Sơ đồ mặt bằng toàn nhà máy
chế tạ
o máy công cụ

Tỷ lệ : 1/4500

6

3

2

5

8

10

11

eBook for You
Trang 5
Bảng 3. Danh sách thiết bị của PX SCCK
P
đm
(kW)
TT

Tên phân xởng SL Nhn máy

1 máy Toàn bộ
Bộ phận DụNG cụ
1 Máy tiện ren 4 IK625 10
2 Máy tiện ren 4 IK620 10
3 Máy doa tọa độ 1 2450 4,5
4 Máy doa ngang 1 2614 4,5
5 Máy phay vạn năng 2 6H82 7
6 Máy phay ngang 1 6H84 4,5
7 Máy phay chép hình 1 6H 5,62
8 Máy phay đứng 2 6H12 7
9 Máy phay chép hình 1 642 1
10

Máy phay chép hình 1 6461 0,6
11

Máy phay chép hình 1 64616 3
12

Máy bào ngang 2 7M36 7
13

Máy bào giờng một trụ 1 MC38 10
14

Máy xọc 2 7M430 7
15

Máy khoan hớng tâm 1 2A55 4,5
16

Máy khoan đứng 1 2A125 4,5
17

Máy mài tròn 1 36151 7
18

Máy mài tròn vạn năng 1 312M 2,8
19

Máy mài phẳng có trục đứng 1 373 10
20

Máy mài phẳng có trục nằm 1 371M 2,8
21

Máy ép thủy lực 1 O-53 4,5
22

Máy khoan bàn 1 HC-12A 0,65
23

Máy mài sắc 2 - 2,8
24

Máy ép tay kiểu vít 1 - -
25

Bàn thợ nguội 10 - -
26

Máy giũa 1 - 1
27

Máy mài sắc các dao cắt gọt 1 3A625 2,8
eBook for You
Trang 6
P
đm
(kW)
TT

Tên phân xởng SL Nhn máy

1 máy Toàn bộ
Bộ phận sửa chữa cơ khí và điện
1 Máy tiện ren 4 IA62 7
2 Máy tiện ren 3 1616 4,5
3 Máy tiện ren 4 IE6EM 3,2
4 Máy tiện ren 2 I63A 10
5 Máy khoan đứng 1 2A125 2,8
6 Máy khoan đứng 1 2A150 7
7 Máy phay vạn năng 1 6H81 4,5
8 Máy bào ngang 1 7A35 5,8
9 Máy mài tròn vạn năng 1 3130 2,8
10

Máy mài phẳng 1 - 4
11

Máy ca 2 872A 2,8
12

Máy mài hai phía 2 - 2,8
13

Máy khoan bàn 6 HC-12A 0,65
14

Máy ép tay 1 P-4T -
15

Bàn thợ nguội 8 - -

eBook for You
Trang 7























1

1

1

1

2

2

2

2

4

5

5

6

7

8

8

9

10

11

12

12

13

14

14

15

16

17

18

19

20

21

22

25

25

25

25

25

25

25

25

25

25

23

23

Bộ phận dụng cụ

14

2

13

13

13

13

13

13

3

12

1

5

6

11

4

9

3

3

1

1

4

2

10

7

8

24

27

12

26

3

11

1

Kho linh
kiện điện

hỏng
Kho
phụ
tùng
Bộ phận sửa chữa điện

Bộ phận sửa chữa cơ khí

Phòng thử
nghiệm
Phòng thử
nghiệm
15

15

15

15

Bộ phận dụng cụ

Hình 3. Sơ đồ mặt bằng phân xởng sửa chữa cơ khí

A

A

15

15

15

15

eBook for You
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO KHU CÔNG NGHIỆP
Sinh viên thực hiện: Đỗ Trường Giang
Hệ thống điện2 – Khóa 47
MỤC LỤC
Nội dung Trang
LỜI NÓI ĐẦU 1
CHƯƠNG MỞ ĐẦU 2
A. Số liệu nguồn điện 2
B. Số liệu phụ tải 2
C. Đánh giá chung 5
D. Yêu cầu thiết kế 6
CHƯƠNG I 7
XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CỦA NHÀ MÁY VÀ KHU CÔNG
NGHIỆP
7
1. Tổng quan các phương pháp xác định phụ tải tính toán 7
1.1. Khái niệm về phụ tải tính toán. 7
1.2. Các phương pháp xác định phụ tải tính toán. 7
2. Xác định phụ tải tính toán của nhà máy chế tạo công cụ 13
2.1. Xác định phụ tải tính toán cho phân xưởng sửa chữa cơ khí 13
2.2. Xác định phụ tải tính toán cho các phân xưởng khác trong toàn nhà máy. 23
2.3. Xác định phụ tải tính toán của toàn nhà máy 26
2.4. Biểu đồ phụ tải của các phân xưởng và nhà máy 26

3. Xác định phụ tải tính toán của khu công nghiệp 30
3.1. Xác định phụ tải tính toán của từng nhà máy trong khu công nghiệp. 30
3.2. Xác định phụ tải tính toán của toàn khu công nghiệp 30
3.3. Phụ tải tính toán của khu công nghiệp trong tương lai: 31
3.4. Biểu đồ phụ tải của khu công nghiệp. 31
CHƯƠNG II 34
THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN CAO ÁP CHO KHU CÔNG NGHIỆP 34
2.1. Khái niệm chung về mạng cao áp của khu công nghiệp 34
2.2. Chọn cấp điện áp vận hành của khu công nghiệp 34
2.3. Đề xuất các phương án sơ đồ cung cấp điện 35
2.3.1. Xác định tâm phụ tải của khu công nghiệp. 35
2.3.2. Đề xuất các phương án sơ đồ cung cấp điện. 36
2.4. Sơ bộ lựa chọn thiết bị điện 38
2.4.1. Chọn công suất trạm biến áp trung tâm của khu công nghiệp. 38
2.4.2. Chọn tiết diện dây dẫn 39
2.4.3. Chọn máy cắt. 47
2.5. Tính toán lựa chọn phương án thiết kế 52
2.5.1. Phương án đi dây 1 54
2.5.2. Phương án đi dây 2 57
eBook for You
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO KHU CÔNG NGHIỆP
Sinh viên thực hiện: Đỗ Trường Giang
Hệ thống điện2 – Khóa 47
2.6. Thiết kế chi tiết cho phương án lựa chọn 62
2.6.1. Chọn dây dẫn 110kV từ hệ thống về khu công nghiệp 62
2.6.2. Tính ngắn mạch cho mạng cao áp 62
2.6.3. Chọn và kiểm thiết bị điện cho mang cao áp của khu công nghiệp 66
2.6.4. Kiểm tra các thiết bị điện phía hạ áp của MBATT đã chọn sơ bộ 68
2.6.5. Sơ đồ nguyên lý mạng cao áp của khu công nghiệp 68
CHƯƠNG III 70

THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN CAO ÁP CHO NHÀ MÁY CHẾ TẠO CÔNG CỤ 70
3.1. Lựa chọn cấp điện áp 71
3.1.1. Điện áp để truyền tải điện năng đến nhà máy 71
3.1.2. Điện áp cung cấp trực tiếp cho các thiết bị 71
3.2. Các phương án cung cấp điện cho nhà máy. 71
3.2.1. Nguyên tắc chung: 71
3.2.2.Giới thiệu kiểu sơ đồ cung cấp điện. 72
3.3. Sơ bộ phân tích và chọn kiểu sơ đồ phù hợp 74
3.3.1. Chọn vị trí trạm trung tâm và các trạm biến áp phân xưởng 74
3.3.2. Vạch các phương án nối dây chi tiết 75
3.4.Xác định dung lượng, số lượng các máy biến áp 75
3.4.1.Lựa chọn máy biến áp phân phối cho các phương án. 77
3.4.2.Phương án sử dụng trạm biến áp trung tâm. 82
3.4.3. Phương án sử dụng trạm phân phối trung tâm. 83
3.5. Tính toán kinh tế - kỹ thuật lựa chọn phương án hợp lý 86
3.5.1. Lựa chọn thông số và xác định tổn thất điện năng của máy biến áp. 86
3.5.2.Chọn cáp 86
3.5.3.Xác định tổn thất điện năng trên đường dây 87
3.5.4. Tính toán kĩ thuật cho từng phương án. 88
3.6.Chi phí vòng đời cho từng phương án 109
3.6.1. Phương án 1: 110
3.6.2. Phương án 2 112
3.6.3. Phương án 3 114
3.6.4. Phương án 4 116
3.7. Thiết kế chi tiết cho phương án được chọn : 119
3.7.1.Chọn dây dẫn từ trạm biến áp trung gian về trạm phân phối trung tâm 119
3.7.2.Tính toán lựa chọn và vẽ sơ đồ TPPTT và các TBAPX : 119
3.8.Thuyết minh và vận hành sơ đồ 121
3.8.1. Khi vận hành bình thường. 121
3.8.2. Khi bị sự cố 121

3.8.3 Khi cần sửa chữa định kỳ. 121
3.9. Tính toán ngắn mạch 121
3.9.1. Chọn điểm tính ngắn mạch : 122
3.9.2.Tính toán các thông số của sơ đồ : 122
eBook for You
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO KHU CÔNG NGHIỆP
Sinh viên thực hiện: Đỗ Trường Giang
Hệ thống điện2 – Khóa 47
3.9.3.Tính dòng ngắn mạch : 126
3.10. Chọn và kiểm tra thiết bị 128
3.10.1. Chọn và kiểm tra cáp 35 KV 128
3.10.2.Chọn và kiểm tra thanh dẫn phía hạ áp TBAPX : 128
3.10.4.Chọn và kiểm tra dao cách ly : 130
3.10.5.Chọn và kiểm tra cầu chì cao áp : 130
3.10.6.Chọn và kiểm tra máy biến dòng điện : 131
3.10.7.Chọn và kiểm tra máy biến điện áp : 131
3.10.8.Chọn và kiểm tra chống sét van : 132
3.10.9.Chọn và kiểm tra áptômát : 132
CHƯƠNG IV 135
THIẾT KẾ MẠNG HẠ ÁP PHÂN XƯỞNG SỬA CHỮA CƠ KHÍ 135
4.1.Phân tích phụ tải phân xưởng SCCK 135
4.2.Lựa chọn sơ đồ cung cấp điên cho phân xưởng : 135
4.3.Chọn vị trí tủ động lực và tủ phân phối : 139
4.3.1.Nguyên tắc chung: 139
4.3.2.Xác định vị trí tủ phân phối và động lực phân xưởng: 139
4.3.3.Sơ đồ đi dây trên mặt bằng và phương thức lắp đặt các đường cáp : 139
4.4. Lựa chọn tủ phân phối và tủ động lực. 139
4.4.1. Nguyên tắc chung: 139
4.4.2. Chọn tủ phân phối 140
4.4.3. Chọn tủ động lực 142

4.5. Chọn cáp. 144
4.5.1. Nguyên tắc chung 144
4.5.2. Chọn cáp từ trạm biến áp B5 đến tủ phân phối . 145
4.5.3. Chọn cáp từ tủ phân phối đến các tủ động lực 145
4.5.4.Lựa chọn cáp dẫn từ các tủ động lực tới từng động cơ: 146
4.6.Tính ngắn mạch phía hạ áp của phân xưởng sửa chữa cơ khí 152
4.6.1.Các thông số của sơ đồ thay thế : 152
4.6.2.Tính toán ngắn mạch và kiểm tra các thiết bị đã chọn: 154
CHƯƠNG V 158
TÍNH TOÁN BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG ĐỂ NÂNG CAO HỆ SỐ
CÔNG SUẤT CỦA NHÀ MÁY
158
5.1. Ý nghĩa của việc bù công suất phản kháng trong nhà máy 158
5.2.Các thiết bị bù trong hệ thống cung cấp điện 159
5.2.1. Tụ tĩnh điện 159
5.2.2.Máy bù đồng bộ 159
5.2.3.Động cơ không đồng bộ được hoà đồng bộ hoá 160
5.3.Các bước được tiến hành như sau 160
5.3.1.Xác định dung lượng bù 160
eBook for You
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO KHU CÔNG NGHIỆP
Sinh viên thực hiện: Đỗ Trường Giang
Hệ thống điện2 – Khóa 47
5.3.2.Kiểm tra lại hệ số công suất của nhà máy 165
CHƯƠNG VI 167
THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG CHO PHÂN XƯỞNG SỬA CHỮA CƠ KHÍ 167
6.1. Mục đích và tầm quan trọng của chiếu sáng: 167
6.2. Hệ thống chiếu sáng 167
6.2.1. Các hình thức chiếu sáng: 167
6.2.2.Chọn loại đèn chiếu sáng 168

6.3. Chọn độ rọi cho các bộ phận : 169
6.4. Tính toán chiếu sáng : 169
6.4.1. Giới thiệu phương pháp hệ số sử dụng: 170
6.4.2. Tính toán chiếu sáng cho toàn bộ phân xưởng sửa chữa cơ khí : 171
6.5. Thiết kế mạng điện chiếu sáng. 172
CHƯƠNG VII 176
THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP B7 176
7.1. Sơ đồ nguyên lý và lựa chọn các phần tử cơ bản của trạm 176
7.1.1. Chọn máy biến áp B7 178
7.1.2. Chọn thiết bị phía cao áp : 178
7.1.3. Chọn thiết bị hạ áp. 179
7.2. Thiết kế hệ thống nối đất cho trạm biến áp phân xưởng B7 182
7.2.1. Hệ số nối đất của trạm biến áp phân xưởng B7 182
7.2.2. Tính toán hệ thống nối đất: 183
7.3. Kết cấu trạm và sơ đồ bố trí các thiết bị trong trạm 186
TÀI LIỆU THAM KHẢO 187

eBook for You
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO KHU CÔNG NGHIỆP
Sinh viên thực hiện: Đỗ Trường Giang
Hệ thống điện2 – Khóa 47
1
LỜI NÓI ĐẦU

Trong công cuộc xây dựng đất nước hiện nay thì ngành công nghiệp điện luôn
giữ một vai trò hết sức quan trọng, trở thành ngành không thể thiếu trong nền kinh
tế quốc dân và thiết kế cung cấp điện là việc đầu tiên phải làm.
Khi các nhà máy và xí nghiệp không ngừng được xây đựng thì các hệ thống
cung cấp điện cũng cần phải được thiết kế và xây dựng. Từ yêu cầu thực tế đó,
cùng những kiến thức đã được học, em được giao thực hiện đề tài thiết kế tốt

nghiệp: Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho khu công nghiệp bao gồm:
1. Thiết kế mạng điện cao áp của khu công nghiệp.
2. Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy chế tạo máy công cụ nằm
trong công nghiệp.
Cùng với sự nỗ lực của bản thân và sự giúp đỡ tận tình của thầy BẠCH QUỐC
KHÁNH, em đã hoàn thành xong bản thiết kế theo yêu cầu.
Trong quá trình thiết kế mặc dù đã rất cố gắng, nhưng do hạn chế về kiến thức
nên em không thể tránh khỏi những khiếm khuyết, em rất mong được sự chỉ bảo
của các Thầy, các Cô trong bộ môn.
Em xin gửi đến thầy BẠCH QUỐC KHÁNH cùng toàn thể thầy cô giáo trong
bộ môn Hệ Thống Điện lời cảm ơn chân thành nhất!

Hà nội, ngày 23 tháng 05 năm 2007.
Sinh viên thực hiện
Đỗ Trường Giang

eBook for You
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO KHU CÔNG NGHIỆP
Sinh viên thực hiện: Đỗ Trường Giang
Hệ thống điện2 – Khóa 47
2
CHƯƠNG MỞ ĐẦU

A. SỐ LIỆU NGUỒN ĐIỆN
Ta biết nguồn điện là nơi cung cấp điện năng đáp ứng nhu cầu sử dụng của
các phụ tải điện.
Theo đề tài thiết kế hệ thống cung cấp điện là một khu công nghiệp nên:
- Điện áp nguồn cấp cho nó có thể chọn giữa 110 kV hoặc 35 kV.
- Đường dây liên kết với nguồn có chiều dài là 12 km, đường dây trên
không dây nhôm lõi thép.

- Dung lượng ngắn mạch về phía hạ áp của trạm biến áp khu vực: 450
MVA
B. SỐ LIỆU PHỤ TẢI
Phụ tải điện là đại lượng đặc trưng cho khả năng sử dụng công suất của 1
hoặc một nhóm thiết bị dùng điện. Do tính chất của hệ thống cung cấp điện là gắn
với phụ tải nhất định và liên quan đến lưới nên phải biết số liệu của phụ tải. Đề tài
thiết kế cho biết:
- Phụ tải điện của khu công nghiệp (Hình 1 và Bảng 1) bao gồm 6 nhà máy
được đặc trưng bởi công suất đặt và hệ số sử dụng công suất cực đại (T
max
).











eBook for You
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO KHU CÔNG NGHIỆP
Sinh viên thực hiện: Đỗ Trường Giang
Hệ thống điện2 – Khóa 47
3


Bảng 1. Phụ tải của khu công nghiệp

TT
Tên phân xưởng
Công suất đặt
(kW)
T
max

(h)
Diện tích
(×10
5
m
2
)
1
Nhà máy chế tạo công cụ
Theo tính toán
5000
72
2
Nhà máy luyện kim
12000
5500
129,6
3
Nhà máy chế tạo vòng bi
5500
5000
102

4
Nhà máy lắp ráp ô-tô máy kéo
8000
4500
128
5
Nhà máy chế tạo ống thép
4000
4500
112
6
Khu dân cư
5000
3000
364

Hình 1. Sơ đồ mặt bằng toàn khu công nghiệp


- Phụ tải điện của một nhà máy trong khu công nghiệp (Hình 2 và Bảng 2)
là nhà máy chế tạo công cụ bao gồm 12 phân xưởng.





eBook for You
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO KHU CÔNG NGHIỆP
Sinh viên thực hiện: Đỗ Trường Giang
Hệ thống điện2 – Khóa 47

4


Bảng 2. Phụ tải nhà máy chế tạo công cụ

TT
Tên phân xưởng
Công suất đặt
(kW)
Loại hộ tiêu thụ
Diện tích
(m
2
)
1
Khu nhà phòng quảm lý và
xưởng thiết kế
200
III
1640,25
2
Phân xưởng (PX) đúc
1500
I
2956,5
3
PX gia công cơ khí
3600
I
4252,5

4
PX cơ lắp ráp
3200
I
4131
5
PX luyện kim mầu
1800
I
3442,5
6
PX luyện kim đen
2500
I
2571,75
7
PX sửa chữa cơ khí
Theo tính toán
III
1134
8
PX rèn dập
2100
I
2916
9
PX nhiệt luyện
3500
I
1822,5

10
Bộ phận nén khí
1700
III
2268
11
Trạm bơm
800
I
1620
12
Kho vật liệu
60
III
3543,75
13
Chiếu sáng phân xưởng
Theo diện tích

eBook for You
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO KHU CÔNG NGHIỆP
Sinh viên thực hiện: Đỗ Trường Giang
Hệ thống điện2 – Khóa 47
5


Hình 2. Sơ đồ mặt bằng toàn nhà máy


- Phụ tải điện của phân xưởng sửa chữa cơ khí (Hình 3 và Bảng 3).
C. ĐÁNH GIÁ CHUNG
- Khu công nghiệp cần thiết kế có mặt bằng tương đối rộng bao gồm 5 nhà
máy cơ khí. Các nhà máy phân bố tương đối đều, gần đường giao thông nên thuận
tiện cho vận chuyển, lắp đặt. Mặt khác các nhà máy đặt cách xa khu dân cư nên
đảm bảo các vấn đề về môi trường cho con người.
- Nhà máy chế tạo công cụ nằm trong khu công nghiệp có 8 phân xưởng,
một bộ phận, một khu nhà phòng ban quản lý – thiết kế, một kho vật liệu và một
trạm bơm.
 Đặc điểm của phụ tải điện trong nhà máy như sau:
Phụ tải điện trong nhà máy công nghiệp có thể phân ra làm hai loại phụ tải:
+ Phụ tải động lực
+ Phụ tải chiếu sáng
- Phụ tải động lực thường có chế độ làm việc dài hạn ,điện áp yêu cầu trực tiếp
đến thiết bị là 380/220V, công suất của chúng nằm trong dải từ 1 đến hàng chục
kW và được cung cấp bởi dòng điện xoay chiều tần số công nghiệp f=50Hz.

- Phụ tải chiếu sáng thường là phụ tải một pha, công suất không lớn. Phụ tải chiếu
sáng bằng phẳng , ít thay đổi và thường dùng dòng điện xoay chiều tần số f=50Hz.
eBook for You
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO KHU CÔNG NGHIỆP
Sinh viên thực hiện: Đỗ Trường Giang
Hệ thống điện2 – Khóa 47
6
 Các yêu cầu về cung cấp điện của nhà máy.
Để cho quá trình sản xuất của nhà máy đảm bảo tốt thì việc cung cấp điện cho
nhà máy và cho các bộ phận quan trọng trong nhà máy như các phân xưởng đúc,
phân xưởng lắp ráp và gia công cơ khí phải đảm bảo chất lượng điện năng và độ
tin cậy cao.
Theo qui trình công nghệ sản xuất của nhà máy thì việc ngừng cấp điện sẽ ảnh
hưởng đến chất lượng, số lượng sản phẩm gây thiệt hại về kinh tế mặt khác ta thấy
tỷ lệ phần trăm phụ tải loại I lớn hơn phụ tải loại III. Vì vậy theo " Qui phạm trang
bị điện " thì nhà máy được xếp vào phụ tải loại I.
D. YÊU CẦU THIẾT KẾ
- Đây là một đề tài thiết kế tốt nghiệp nhưng do thời gian có hạn nên việc tính toán
chính xác và tỷ mỉ cho công trình là một khối lượng lớn đòi hỏi thời gian dài ,do
đó ta chỉ tính toán chọn cho những hạng mục quan trọng của công trình.
- Sau đây là những nội dung chính mà bản thiết kế sẽ đề cập:
1. Xác định phụ tải tính toán của phân xưởng sửa chữa cơ khí và toàn nhà máy
chế tạo máy công cụ.
2. Xác định phụ tải tính toán của toàn bộ khu công nghiệp.
3. Thiết kế mạng điện cao áp cho khu công nghiệp.
4. Thiết kế mạng điện cao áp cho toàn nhà máy chế tạo máy công cụ.
5. Thiết kế mạng điện hạ áp cho phân xưởng sửa chữa cơ khí.
6. Tính toán nâng cao công suất cos của toàn nhà máy.
7. Thiết kế chiếu sáng cho phân xưởng sửa chữa cơ khí.
8. Thiết kế một trạm biến áp phân xưởng của nhà máy chế tạo máy công cụ.

eBook for You
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO KHU CÔNG NGHIỆP
Sinh viên thực hiện: Đỗ Trường Giang
Hệ thống điện2 – Khóa 47
7
CHƯƠNG I
XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CỦA NHÀ MÁY
VÀ KHU CÔNG NGHIỆP
1. TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN
1.1. Khái niệm về phụ tải tính toán.
Phụ tải tính toán là phụ tải giả thiết lâu dài không đổi, tương đương với phụ
tải thực tế (biến đổi) về mặt hiệu quả phát nhiệt hoặc mức độ hủy hoại cách nhiệt.
Nói cách khác, phụ tải tính toán cũng đốt nóng thiết bị lên tới nhệt độ tương tự
như phụ tải thực tế gây ra vì vậy chọn các thiết bị theo phụ tải tính toán sẽ đảm
bảo cho thiết bị về mặt phát nóng .
Phụ tải tính toán được sử dụng để lựa chọn và kiểm tra thiết bị trong hệ
thống cung cấp điện như : máy biến áp, dây dẫn, các thiết bị đóng cắt, bảo
vệ, tính toán tổn thất công suất, tổn thất điện năng, tổn thất điện áp; lựa chọn
dung lượng bù công suất phản kháng Phụ tải tính toán phụ thuộc vào nhiều yếu
tố như: công suất, số lượng, chế độ làm việc của các thiết bị điện, trình độ và
phương thức vận hành hệ thống Nếu phụ tải tính toán xác định nhỏ hơn phụ tải
thực tế thì sẽ làm giảm tuổi thọ của các thiết bị điện, có khả năng dẫn đến sự cố,
cháy nổ, Ngược lại, các thiết bị được lựa chọn sẽ dư thừa công suất làm ứ đọng
vốn đầu tư , gia tăng tổn thất, Cũng vì vậy đã có nhiều công trình nghiên cứu và
phương pháp xác định phụ tải tính toán, song cho đến nay vẫn chưa có một

phương pháp nào thật hoàn thiện .Những phương pháp cho kết quả đủ tin cậy thì
lại quá phức tạp , khối lượng tính toán và những thông tin ban đầu đòi hỏi quá lớn
và ngược lại. Có thể đưa ra đây một số phương pháp thường được sử dụng nhiều
hơn cả để xác định phụ tải tính toán khi qui hoạch và thiết kế các hệ thống cung
cấp điện:
1.2. Các phương pháp xác định phụ tải tính toán.
Tùy theo số liệu của phụ tải là nhiều hay ít mà ta có các phương pháp xác
định tương ứng sau:
eBook for You
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO KHU CÔNG NGHIỆP
Sinh viên thực hiện: Đỗ Trường Giang
Hệ thống điện2 – Khóa 47
8
1. Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu
P
tt
= K
nc
.P
d
Trong đó:
K
nc
-hệ số nhu cầu của nhóm tiêu thụ điện đặc trưng, tra trong sổ tay kĩ
thuật.
P
d
- công suất đặt của các thiết bị,có thể xem gần đúng:P
d
 P

dm
[kW].
Khi đó: P
tt
= K
nc
×P
dmi
.
- Phương pháp tính phụ tải tính toán theo hệ số nhu cầu có ưu điểm là đơn giản,
thuận tiện. Nhược điểm chủ yếu của phương pháp này là kém chính xác. Bởi vì hệ
số nhu cầu K
nc
tra được 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 máy.
2. Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo hệ số hình dáng của đồ thị phụ tải
và công suất trung bình:
P
tt
= K
hd
. P
tb
Trong đó: K
hd
- hệ số hình dáng của đồ thị phụ tải ,tra trong sổ tay kĩ thuật,
P
tb
- công suất trung bình thiết bị hoặc nhóm các thiết bị, [kW]
P

tb
=
t
dt)t(P
t
0

=
t
A

A - Điện năng tiêu thụ của thiết bị hoặc nhóm các thiết bị trong thời
gian T.
- Phương pháp này ít dùng trong thiết kế vì chưa biết hình dáng đồ thị phụ tải.
3. Phương pháp tính phụ tải tính toán theo công suất trung bình và độ lệch của đồ
thị phụ tải khỏi giá trị trung bình:
P
tt
= P
tb
 
Trong đó : P
tb
- công suất trung bình của thiết bị hoặc nhóm thiết bị , [kW],
 - độ lệch của đồ thị phụ tải khỏi giá trị trung bình,
eBook for You
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO KHU CÔNG NGHIỆP
Sinh viên thực hiện: Đỗ Trường Giang
Hệ thống điện2 – Khóa 47
9

 - hệ số tán xạ của .
- 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 và
chưa biết chính xác hình dáng đồ thị phụ tải, chỉ phù hợp với các hệ thống đang
vận hành.
4. Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ số cực
đại:
P
tt
= K
max
.P
tb
= K
max
.K
sd
.
n
dmi
i=1
P


Trong đó : P
tb
- công suất trung bình của thiết bị hoặc nhóm thiết bị,[kW]
K
max

- hệ số cực đại, tra sổ tay kĩ thuật theo quan hệ
K
max
= f(n
hq
, K
sd
)
K
sd
- hệ số sử dụng , tra trong sổ tay kĩ thuật ,
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 các thiết bị có chế độ làm việc và công suất khác nhau).
Công thức để tính n
hq
như sau:

2
n
dmi
i=1
hq
n
2
dmi
i=1
P

n=
(P )






Trong đó:
P
dmi
: 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 công thức trên kém chính xác nên có thể xác
định n
hq
một cách gần đúng như sau:
 Khi m =
dmmax
dmmin
P
3
P

và k
sd
 0,4 thì lấy n
hq

= n
eBook for You
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO KHU CÔNG NGHIỆP
Sinh viên thực hiện: Đỗ Trường Giang
Hệ thống điện2 – Khóa 47
10
Trong đó : P
đmmax
, P
đmmin
: Công suất định mức lớn nhất và bé nhất của các
thiết bị trong nhóm.
 Khi m >3 và K
sd
0,2 thì số n
hq
có thể xác định theo công thức:
n
hq
=
n
dmi
1
dmmax
2. P
n
P



 Khi m>3 và K
sd
< 0,2 hoặc m3 và K
sd
< 0,4 thì số n
hq
được xác định theo
trình tự sau:
B1- Tính n1 - Số thiết bị có công suất  0,5 P
đmmax

B2- Tính P
l
- Tổng công suất của nl thiết bị kể trên: P
1
=
n
dmi
i=1
P


B3- Tính n
*
=
n1
n
; P=
1
P

P

P: Tổng công suất của các thiết bị trong nhóm: P=
n1
dmi
i=1
P


B4- Dựa vào n
*
, P
*
tra bảng xác định được n
hq*
= f(n,p)
B5- 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 trước khi xác định n
hq
theo công thức:
P
qd
= P
dm
×

d%
K

K
d%
: Hệ số đóng điện tương đối phần trăm, thường lấy K
d%
=25%
* Cũng cần phải quy đổi công suất về 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
đmfamax

 Thiết bị 1 pha đấu vào điện áp dây
Pqd=
3
×Pđm
* Chú ý : Khi số hộ tiêu thụ hiệu quả n
hq
<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 lấy bằng
công suất danh định của các thiết bị đó tức là:
P
tt
=
n
dmi

i=1
P

với n: Số hộ tiêu thụ thực tế trong nhóm
eBook for You
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO KHU CÔNG NGHIỆP
Sinh viên thực hiện: Đỗ Trường Giang
Hệ thống điện2 – Khóa 47
11
 Khi số hộ tiêu thụ (số thiết bị ) trong nhóm >3 nhưng số thiết bị tiêu thụ
hiệu quả <4 thì có thể xác định phụ tải tính toán theo công thức:
P
tt
=
n
ti dmi
i=1
KP


Trong đó: K
ti
: Hệ số tải. Nếu không biết chính xác có thể lấy như sau:
- Kt = 0,9 với thiết bị làm việc ở chế độ dài hạn
- Kt =0,75 với thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại.
5. Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo suất tiêu hao điện năng cho một
đơn vị sản phẩm
P
tt
=

O
max
M.W
T

Trong đó : W
0
- suất chi phí điện năng cho một đơn vị sản phẩm ,[kWh/đvsp].
M - số sản phẩm sản suất được trong một năm,
T
max
- thời gian sử dụng công suất lớn nhất , [h].
- Phương pháp này thường được dùng để tính toán cho các thiết bị điện có đồ thị
phụ tải ít biến đổi như : Quạt gió, bơm nước, máy nén khí, thiết bị điện phân khi
đó phụ tải tính toán gần bằng phụ tải trung bình và kết quả tính tương đối chính
xác.
eBook for You
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO KHU CÔNG NGHIỆP
Sinh viên thực hiện: Đỗ Trường Giang
Hệ thống điện2 – Khóa 47
12
6. Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo suất trang bị điện trên đơn vị diện
tích
P
tt
= p
0
.F
Trong đó : p
0

- suất trang bị điện trên một đơn vị diện tích , [W/m
2
],
F - diện tích bố trí thiết bị , [m
2
].
- Phương pháp này dùng cho các xí nghiệp, nhà máy có phụ tải phân bố tương đối
đều. Phương pháp này đặc biệt thích hợp để xác định phụ tải tính toán chiếu sáng
và trong giai đoạn thiết kế sơ bộ.
7. Phương pháp tính trực tiếp
Trong các phương pháp trên thì 3 phương pháp 1, 4, 6 dựa trên kinh nghiệm
thiết kế và vận hành để xác định phụ tải tính toán nên chỉ cho các kết quả gần
đúng tuy nhiên chúng khá đơn giản và tiện lợi. Các phương pháp còn lại được xây
dựng trên cơ sở lý thuyết xác suất thống kê có xét đến nhiều yếu tố. Do đó kết quả
chính xác hơn nhưng khối lượng tính toán lớn và phức tạp. Trong bản thiết kế này
ta sử dụng chủ yếu 3 phương pháp 1,4,6.
8. 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
đang làm việc bình thường và được tính theo công thức sau:
I
dn
= I
kdmax
+ I
tt
- k
sd
.I
dmmax

Trong đó:
I
kdmax
- Dòng khởi động của thiết bị có dòng khởi động lớn nhất trong
nhóm máy (A).
I
tt
- Dòng điện tính toán của nhóm máy (A).
I
dmmax
- Dòng định mức của thiết bị đang khởi động (A).
k
sd
- Hệ số sử dụng của thiết bị đang khởi động.

eBook for You
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO KHU CÔNG NGHIỆP
Sinh viên thực hiện: Đỗ Trường Giang
Hệ thống điện2 – Khóa 47
13
2. XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CỦA NHÀ MÁY CHẾ TẠO CÔNG CỤ
2.1. Xác định phụ tải tính toán cho phân xưởng sửa chữa cơ khí
2.1.1. Phân loại và phân nhóm các phụ tải điện.
Việc phân nhóm thiết bị điện cần tuân theo các nguyên tắc sau:
* Các thiết bị trong cùng một nhóm nên ở gần nhau để giảm chiều dài đường
dây hạ áp nhờ vậy có thể tiết kiệm được vốn đầu tư và tổn thất trên các đường dây
hạ áp
* Chế độ làm việc của các thiết bị trong cùng một nhóm nên giống nhau để
việc xác định phụ tải tính toán chính xác hơn và thuận lợi cho lựa chọn phương

thức cung cấp điện cho nhóm.
* Tổng công suất các nhóm nên xấp xỉ nhau để giảm chủng loại TĐL cần
dùng trong phân xưởng và toàn nhà máy. Số thiết bị trong cùng một nhóm cũng
không nên quá nhiều bởi số đầu ra của tủ động lực thường trong khoảng (812).
Trong một số trường hợp ta có thể đấu nối móc xích các thiết bị với nhau nên cho
phép số thiết bị trong một nhóm có thể lớn hơn 12. Tuy nhiên khi số thiết bị của
một nhóm quá nhiều cũng sẽ làm phức tạp hóa trong vận hành và làm giảm độ tin
cậy CCĐ cho từng thiết bị.
Người thiết kế cần phải lựa chọn cách phân nhóm sao cho hợp lí nhất .
Trong bản thiết kế này các thiết bị trong phân xưởng đều làm việc ở chế
độ dài hạn và từ vị trí công suất của các thiết bị trên mặt bằng phân xưởng ta
chia ra thành 5 nhóm thiết bị kết quả được cho ở bảng sau:











eBook for You
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO KHU CÔNG NGHIỆP
Sinh viên thực hiện: Đỗ Trường Giang
Hệ thống điện2 – Khóa 47
14

Bảng 1.1: Bảng phân nhóm thiết bị điện của phân xưởng sửa chữa cơ khí

TT
Tên nhóm và tên
thiết bị
Ký hiệu trên
mặt bằng
Số lượng
Công suất(kW)
1 máy
Toàn bộ

Nhóm 1




1
Máy tiện ren
1
1
7
7
2
Máy tiện ren
2
1
4,5
4,5
3
Máy tiện ren

3
1
3,2
3,2
4
Máy tiện ren
4
1
10
10
5
Máy khoan đứng
5
1
2,8
2,8
6
Máy khoan đứng
6
1
7
7
7
Máy cưa
11
1
2,8
2,8
8
Máy mài hai phía

12
1
2,8
2,8
9
Máy khoan bàn
13
6
0,65
3,9

Cộng theo nhóm 1

14

44

Nhóm 2




10
Máy tiện ren
1
3
7
21
11
Máy tiện ren

2
1
4,5
4,5
12
Máy tiện ren
3
2
3,2
6,4
13
Máy tiện ren
4
1
10
10
14
Máy phay vạn năng
7
1
4,5
4,5
15
Máy bào ngang
8
1
5,8
5,8
16
Máy mài tròn vạn năng

9
1
2,8
2,8
17
Máy mài phẳng
10
1
4
4
18
Máy cưa
11
1
2,8
2,8
19
Máy mài hai phía
12
1
2,8
2,8

Cộng theo nhóm 2

13

64,6

Nhóm 3

20
Máy tiện ren
1
4
10
40
21
Máy doa toạ độ
3
1
4,5
4,5
22
Máy doa ngang
4
1
4,5
4,5
23
Máy mài tròn vạn năng
18
1
2,8
2,8
eBook for You
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO KHU CÔNG NGHIỆP

Sinh viên thực hiện: Đỗ Trường Giang
Hệ thống điện2 – Khóa 47
15
24
Máy mài phẳng có trục đứng
19
1
10
10
25
Máy ép thuỷ lực
21
1
4,5
4,5
26
Máy giũa
26
1
1
1
27
Máy mài sắc có dao cắt gọt
27
1
2,8
2,8

Cộng theo nhóm 3

11

70,1

Nhóm 4




28
Máy tiện ren
2
4
10
40
29
Máy phay đứng
8
2
7
14
30
Máy phay chép hình
9
1
1
1
31
Máy phay chép hình
10

1
0,6
0,6
32
Máy xọc
14
2
7
14
33
Máy khoan đứng
16
1
4,5
4,5
34
Máy mài phẳng có trục nằm
20
1
2,8
2,8

Cộng theo nhóm 4

12

76,9

Nhóm 5

35
Máy phay vạn năng
5
2
7
14
36
Máy phay ngang
6
1
4,5
4,5
37
Máy phay chép hình
7
1
5,62
5,62
38
Máy phay chép hình
11
1
3
3
39
Máy bào ngang
12

2
7
14
40
Máy bào giường một trụ
13
1
10
10
41
Máy khoan hướng tâm
15
1
4,5
4,5
42
Máy mài tròn
17
1
7
7
43
Máy khoan bàn
22
1
0,65
0,65
44
Máy mài sắc
23

2
2,8
5,6

Cộng theo nhóm 5

13

68,87

eBook for You