đồ án cung cấp điện cho xí nghiệp khu công nghiệp

GVHD:Th.S Phạm Anh Tuân Đồ án cung cấp điện
LỜI NÓI ĐẦU
Đất nước ta đang trong quá trình công nghiệp hóa,hiện đại hóa.Nhu cầu
sử dụng điện năng để phục vụ cho các lĩnh vực như công nghiệp,nông
nghiệp và dịch vụ không ngừng tăng lên. Điện năng là động lực phát triển
kinh tế, văn hóa, xã hội v.v nó chi phối hầu như toàn bộ nền kinh tế quốc
dân.Do đòi hỏi ngày càng cao về điện năng của đất nước nên việc thiết kế
hệ thống cung cấp điện sao cho phù hợp với nhu cầu sử dụng là rất quan
trọng
Ngành công nghiệp là một trong các ngành kinh tế trọng điểm của đất
nước, được Nhà nước và Chính phủ ưu tiên phát triển vì có vai trò quan
trọng trong kế hoạch đưa nước ta trở thành nước công nghiệp vào năm
2020.Do trong công nghiệp phần lớn là phụ tải loại 1 nên việc thiết kế cung
cấp điện cho ngành này phải được tính toán kỹ lưỡng để đáp ứng yêu cầu
kỹ thuật và đạt hiệu quả kinh tế cao.
Một phương án cung cấp điện hợp lý phải kết hợp hài hòa các yêu cầu
về kinh tế,độ tin cậy cung cấp điện,độ an toàn cao,thẩm mỹ.Đồng thời phải
đảm bảo tính liên tục cung cấp điện,tiện lợi cho vận hành,sửa chữa khi
hỏng hóc và phải đảm bảo chất lượng điện năng nằm trong phạm vi cho
phép.Hơn nữa phải thuận lợi cho việc mở rộng và phát triển trong tương
lai.
Với đề tài:Thiết kế cung cấp điện cho một xí nghiệp công nghiệp,em
đã cố gắng học hỏi, tìm hiểu để hoàn thành một cách tốt nhất.Đây là một đồ
án có tính thực tiễn rất cao, chắc chắn sẽ giúp ích cho em rất nhiều trong
công tác sau này.Song do kiến thức còn hạn chế nên bài làm của em không
thể tránh khỏi những thiếu sót. Do vậy em kính mong nhận được sự góp ý
của các thầy cô cùng với sự giúp đỡ của các bạn để em có thể hoàn thiện đề
tài của mình.Trong quá trình thực hiện đồ án, em đã nhận được sự chỉ bảo
rất tận tình của thầycô trong khoa, đặc biệt là thầy giáo ThS.Phạm Anh
Tuân - người đã trực tiếp giảng dạy môn “ Hệ thống cung cấp điện” và
hướng dẫn em thực hiện đề tài này

Em xin chân thành cảm ơn!
Hà nội,ngày tháng năm 2013
Sinh viên
Nguyễn Văn Nam
SVTH:Nguyễn Văn Nam Trang1
GVHD:Th.S Phạm Anh Tuân Đồ án cung cấp điện

SVTH:Nguyễn Văn Nam Trang2
GVHD:Th.S Phạm Anh Tuân Đồ án cung cấp điện
Đề tài:
“ Thiết kế cung cấp điện cho một xí nghiệp công nghiệp”
Dữ kiện:
Thiết kế cung cấp điện cho một xí nghiệp công nghiệp gồm các
phân xưởng
với các dữ kiện cho trong bảng.Công suất ngắn mạch tại thời điểm đấu điện
S
k
MVA,khoảng cách từ điểm đấu điện đến nhà máy là L,m.Cấp điện áp
truyền tải là 110kV.Thời gian sử dụng công suất cực đại là T
M
,h.Phụ tải loại
I và loại II chiếm k
I&II
,%.Giá thành tổn thất điện năng c
Δ
=1500đ/kWh;suất
thiệt hại do mất điện g
th
=10000đ/kWh;hao tổn điện áp cho phép trong
mạng tính từ nguồn (điểm đấu điện) là ΔU

cp
=5%.Các số liệu khác lấy trong
phụ lục và các sổ tay thiết kế điện.
Số liệu thiết kế cung cấp điện cho nghiệp(nhà máy)


 

 

  
 ! ""! #$ %&
'


()
*+,

-./0123.45
678
9:;
,<
&*=
,>?
<*6

@

)*A B<
C

D
#
 EF.GH*+=. #I #$  ! $ J$
# E&.GHK=.  J ! J# #!
 EF.G0LL-7<& # JI J J! "!
" EF.G*/L0M " #$  # $J "$
$ %@7N:F.G7O $ $ J$  J J$
J %@P:F.G7O # $  $$  ! I!
Q)7-8. J #J $J ! $I!
! EF.G0L0R "$ #$ " J $
I SLT)S. " J JJ  # #"$
 EF.G23,P:) $ JI $ J$ $
 EF.G:UL-7<& # #$ " $$ J$$
# V/01 J $  ! $J $
 O+ "$ $  ! J" "
" Q)2G7< " #J J $ $
SVTH:Nguyễn Văn Nam Trang3
GVHD:Th.S Phạm Anh Tuân Đồ án cung cấp điện
$ EF.G7WU23=X
2G
7<:F

# !  # J# ""
J '3R J ! J$ J! ""
 '3,H3 "$ J $$ $$  
! YZ()) " #$ $J  J "$
Nhiệm vụ thiết kế:
I,Tính toán phụ tải
1.1.Xác định phụ tải tính toán phân xưởng
* Xác định phụ tải động lực của các phân xưởng

* Xác định phụ tải chiếu sáng và thông thoáng
* Tổng hợp phụ tải mỗi phân xưởng
1.2.Xác định phụ tải các phân xưởng khác
1.3.Tính toán bù hệ số công suất
Tính toán bù hệ số công suất phản kháng để nâng hệ số công suất lên giá
trị
#
)* IC
ϕ
=
1.4.Tổng hợp phụ tải của toàn xí nghiệp xây dựng biểu diễn biểu đồ phụ tải
trên mặt bằng xí nghiệp dưới dạng các hình tròn bán kính r
II,Xác định sơ đồ nối dây của mạng điện nhà máy
2.1.Chọn cấp điện áp phân phối
2.2.Xác định vị trí đặt trạm biến áp(hoặc trạm phân phối trung tâm-TPPTT)
2.3.Chọn công suất và số lượng máy biến áp của trạm biến áp nhà máy và
các trạm biến áp phân xưởng
2.4.Chọn dây dẫn từ nguồn đến trạm biến áp nhà máy(hoặc TPPTT)
2.5.Lựa chọn sơ đồ nối đất từ trạm biến áp nhà máy /TPPTT đến các phân
xưởng(so sánh ít nhất 2 phương án)
2.6.Đánh giá hiệu quả bù
III,Tính toán điện
3.1.Xác định hao tổn điện áp trên đường dây và trong máy biến áp
3.2.Xác định hao tổn công suất
3.3.Xác định tổn thất điện năng
IV,Chọn và kiểm tra thiết bị điện
SVTH:Nguyễn Văn Nam Trang4
GVHD:Th.S Phạm Anh Tuân Đồ án cung cấp điện
4.1. Tính toán ngắn mạch tại các điểm đặc trưng (chọn điểm ngắn mạnh
phù hợp)

- Chọn và kiểm tra thiết bị,cáp điện lực,thanh cái và sứ đỡ,máy cắt, dao
cách ly, cầu dao, cầu chảy, aptoma,máy biến dòng và các thiết bị đo lường
v.v.
Bản vẽ:
1.Sơ đồ mặt bằng xí nghiệp với sự bố trí các thiết bị và biểu đồ phụ tải;
2.Sơ đồ mạng điện trên mặt bằng xí nghệp gồm cả các sơ đồ của các
phương án so sánh
3.Sơ đồ nguyên lý mạng điện vớ đầy đủ mã hiệu của các thiết bị lựa
lựa chọn
4.Sơ đồ trạm biến áp gồm: sơ đồ nguyên lý, sơ đồ mặt bằng và mặt cắt
trạm biến áp, sơ đồ nối đất
SVTH:Nguyễn Văn Nam Trang5
GVHD:Th.S Phạm Anh Tuân Đồ án cung cấp điện
Chương I:TÍNH TOÁN PHỤ TẢI CỦA XÍ NGHIỆP CÔNG NGHIỆP
Phụ tải điện là số liệu đầu tiên và quan trọng nhất để tính toán ,thiết kế
hệ thống cung cấp điện.Căn cứ vào số liệu này người ta tiến hành lựa chọn
thiết bị điện,tính toán các lượng tổn thất,lựa chọn phương án cung cấp
điện tối ưu,thiết lập chế độ vận hành .
Xác định chính xác giá trị phụ tải cho phép lựa chọn đúng thiết bị và sơ
đồ cung cấp điện, đảm bảo tính kinh tế - kỹ thuật của hệ thống cung cấp
điện. Việc lựa chọn các thiết bị, các phần tử của hệ thống cung cấp điện
được thực hiện dựa trên kết quả tính toán phụ tải. Sai số của bài toán xác
định phụ tải có thể dẫn đến việc lựa chọn sơ đồ thiếu chính xác, dẫn đến
giảm sút các chỉ tiêu kinh tế-kỹ thuật của hệ thống cung cấp điện. Nếu kết
quả tính toán lớn hơn so với giá trị thực thì sẽ dẫn đến sự lãng phí vốn đầu
tư, các thiết bị được lựa chọn không làm việc hết công suất, dẫn đến hiệu
quả thấp; Nếu kết quả tính toán nhỏ hơn giá trị thực, thì sẽ dẫn đến sự làm
việc quá tải của các thiết bị, không sử dụng hết khả năng của các thiết bị
công nghệ, làm giảm năng suất, làm tăng tổn thất điện năng và giảm tuổi
thọ của các thiết bị điện. Như vậy bài toán xác định phụ tải là giai đoạn tối

quan trọng của quá trình thiết kế cung cấp điện. Tuy nhiên, việc xác định
chính xác giá trị phụ tải là không thể, vì có rất nhiều nhân tố ảnh hưởng
đến chệ độ tiêu thụ điện, trong đó có cả các nhân tố tác động ngẫu nhiên.
Một số phương pháp tính phụ tải thường dùng nhất trong thiết kế hệ
thống cungcấp điện:
- Phương pháp tính theo hệ số nhu cầu
- Phương pháp tính theo công suất trung bình
- Phương pháp tính theo suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm.
- Phương pháp tính theo suất phụ tải trên đơn vị diện tích sản xuất.
Trên thực tế, tùy theo quy mô và đặc điểm của công trình, tùy theo giai
đoạn thiết kế là sơ bộ hay kỹ thuật thi công mà chọn phương pháp tính
toán phụ tải điện thích hợp.
SVTH:Nguyễn Văn Nam Trang6
GVHD:Th.S Phạm Anh Tuân Đồ án cung cấp điện
1.1 Phân xưởng máy nén cao áp
1.1.1 Xác định phụ tải động lực
Phụ tải động lực của phân xưởng xác định theo hệ số nhu cầu k
nc
và công
suất đặt P
đ
(kW)
P
đl
=k
nc
.P
đ
Q
đl

=P
đl
.tgφ
Phân xưởng máy nén cao áp có diện tích F=2450m
2
Có công suất đặt: P
đ
=1600 (kW)
Theo dữ kiện đã có của phân xưởng máy nén cao áp:k
nc
=0,66
cosφ=0,72 suy ra tgφ=0,96
Công suất tính toán động lực:P
đl
=P
đ
.k
nc
=1600*0,66=1056 (kW)
Q
đl
=P
đl
.tgφ=1056*0,96=1013,76 (kVAr)
1.1.2 Xác định phụ tải chiếu sáng
Các phân xưởng máy chỉ được chiếu sáng bằng đèn sợi đốt,nếu chiếu
sáng bằng đèn tuýp sẽ gây cho công nhân hiện tượng mỏi mệt,chóng
mặt,hoa mắt,dẫn tới tai nạn lao động,gây thứ phẩm phế phẩm. Còn với các
phân xưởng thiết kế, phòng thí nghiệm, kho nhiên liệu ,phòng hành chính
thì ta sẽ dùng bóng tuýp.

Phụ tải chiếu sáng của phân xưởng xác định theo suất chiếu sáng trên
đơn vị diện tích P
0
(W/m
2
)
P
cs
=P
0
.F
Q
cs
=P
cs
.tgφ
Bóng đèn sợi đốt có : Cosφ=1 ; tgφ=0→ Q
cs
=0
Bóng tuýp có : Cosφ=0,8 ; tgφ=0,75→Q
cs
≠0
Như vậy ta dùng đèn sợi đốt có cosφ=1 và Q
cs
=0
Chọn công suất chiếu sáng cho phân xưởng làP
0
=15 W/m
2
P

cs
=P
0
.F=15.2450=36,75 (kW)
1.1.3Tổng hơp phụ tải của phân xưởng
Phụ tải tính toán của phân xưởng bao gồm cả phụ tải động lực và chiếu
sáng
P
tt
=P
đl
+P
cs
(kW)
Q
tt
=Q
đl
+Q
cs
(kVAr)
S= (kVA)
SVTH:Nguyễn Văn Nam Trang7
GVHD:Th.S Phạm Anh Tuân Đồ án cung cấp điện
Công suất tính toán tác dụng là:
P
tt
=P
đl
+P

cs
=1056+36,75= 1092,75 (kW)
Công suất phản kháng tính toán là:
Q
tt
=Q
đl
+Q
cs
=1013,76 (kVAr)
Công suất toàn phần của phân xưởng là:
S = =1490,57 (kVA)
1.2Xác định phụ tải của các phân xưởng khác
Tính toán tương tự cho các phân xưởng còn lại nhưng các phân xưởng
7,14,16,17 ta thay bóng đèn sợi đốt bằng bóng đèn tuýp và tính tương
tự ta có bảng sau:
'


(
)
*+
,
-./01
V
,

?



V
*

?
V
,7

?
[


Z
V

? 

EF.G
H*+=.
#$ ! $" $ I $ $J
#I
!
!JI#
$
#
EF.GH
K=.
J ! "# #! J#! ##
#!$
!


EF.G0L
L-7<&
JI  # "J# "II#!" $"
#
"
" EF.G*=L0M #$  J $ I # IJ $
J"J#
I
$
%@7N
:F.G7O
$  "! ## $ I$J$
"##
$
I"##
J
J
%@P
:F.G7O
$  J #I $ #$! J$
JJ
!
Q)7-8. #J J !I $J ##
IJ $
J
I "II
!
!
EF.G0L0
R

#$ $ #$ $! $ J$##$ 
I$JJI
J
I SLT)S. J  J $ $J  J
I#
!
"I$


EF.G23,P
:)
JI $ $# "$ "J$
"I #
$
J""J


EF.G:U
L-7<&
#$ $ I!#$ $! $ !I
J!$
$
#$I
#
# V/01 $ ! " #$ #  """ ## $$$J
SVTH:Nguyễn Văn Nam Trang8
GVHD:Th.S Phạm Anh Tuân Đồ án cung cấp điện
$ J
 O+ $  ! J "$J $" # $J $##
" Q)2G7< #J  " #$ !""# !J#

J

I!

$
EF.G7WU
23=X2G7<
:F
!  JJ $ J #$ J #J
"

J '3R !  JJ $# $\$ !
#!!
$
 '3,H3 J J  $$  J# #!$
# I

! YZ()) #$ J J $ "   !$
!# "
J
1.3Xác định phụ tải của toàn xí nghiệp
Công suất tính toán tác dụng của toàn xí nghiệp :
P
XN
=k
đt
.∑P
Pxi
Q
XN

=k
đt
.∑Q
Pxi
Trong đó k
đt
là hệ số đồng thời, lấy k
dt
= 0,7 (do có n = 18>10)
n : số phân xưởng trong xí nghiệp
P
xn
=k
đt
.∑P
Pxi
=0,7.10249=7174,3 (kW)
Công suất tính toán phản kháng của toàn xí nghiệp:
Q
xn
=k
đt
.∑Q
Pxi
=0,7.9837,23=6886,06 (kVAr)
Công suất biểu kiến của toàn xí nghiệp :
S
xn
==9944,27(kVA)
Hệ số công suất trung bình của toàn xí nghiệp là:

Cosφ===0,72
1.4 Tính toán bù hệ số công suất
1.4.1 Tính toán bù công suất phản kháng để nâng cao hệ số công suất
lên giá trịcosφ
2
=0,9.
Hệ số công suất cosφ là một chỉ tiêu để đánh giá xí nghiệp công nghiệp
có hợp lý và tiết kiệm không. Hệ số cosφ nhà máy càng cao thì giảm giá
thành sản phẩm và năng suất kinh tế sẽ cao hơn. Vì vậy xí nghiệp cần phấn
đấu nâng cao hệ số công suất.
a, Các biện pháp để nâng cao hệ số công suất.
SVTH:Nguyễn Văn Nam Trang9
GVHD:Th.S Phạm Anh Tuân Đồ án cung cấp điện
+ Nâng cao hệ số công suất tự nhiên
- Thay đổi và cải tiến quy trình công nghệ để các thiết bị điện hợp lý
nhất. Việc giảm bớt các tác động, những nguyên công thừa và áp dụng các
phương pháp gia công tiên tiến đều đưa đến hiệu quả tiết kiệm điện năng,
giảm bớt điện năng tiêu thụ cho một đơn vị sản phẩm.
- Thay thế động cơ không đồng bộ làm việc non tải bằng động cơ có
công suất nhỏ hơn.
- Hạn chế động cơ chạy không tải. Biện pháp này được thực hiện theo
hai hướng:
1. Vận dụng công nhân hợp lý hoá các thao tác dể hạn chế tới mức
thấp nhất thời gian chạy không tải.
2. Đặt bộ hạn chế chạy không tải quá thời gian t
0
nào đó (khoảng 10
giây) thì động cơ bị cắt ra khỏi mạng.
- Dùng động cơ đồng bộ thay thế cho động cơ không đồng bộ. ở những
máy sản xuất có công xuất tương đối lớn và không yêu cầu điều chỉnh tốc

độ như máy bơm, máy quạt, máy nén khí, , ta nên dùng động cơ đồng bộ.
- Nâng cao chất lượng sửa chữa động cơ. Nếu chất lượng sửa chữa
động cơ không tốt thì sau khi sửa chữa các tính năng của động cơ thường
kém trước như: tổn thất trong động cơ tăng lên, cosϕ giảm, Vì vậy cần chú
trọng đến việc sửa chữa động cơ.
- Thay thế máy biến áp làm việc non tải bằng những máy có dung
lượng nhỏ hơn. Đứng về phía vận hành mà xét thì trong thời gian phụ tải
nhỏ (ca ba) nên cắt bớt các máy biến áp làm việc non tải.
+ Bù công suất phản kháng
- Bằng cách đặt các thiết bị bù ở gần các hộ dùng điện để cung cấp ông
suất phản kháng cho chúng. Ta giảm được lượng Q tổn hao trên đường dây.
- Bù công suất phản kháng không những nâng cao hệ số cosφ mà còn
có tác dụng quan trọng khác là điều chỉnh và ổn định điện áp cho mạng
cung cấp điện
b, Chọn thiết bị bù
* Tụ điện
Là loại thiết bị bù tĩnh làm việc với dòng vượt mức điện áp do dó có thể
sinh ra công suất phản kháng Q cung cấp cho mạng
SVTH:Nguyễn Văn Nam Trang10
GVHD:Th.S Phạm Anh Tuân Đồ án cung cấp điện
+ Ưu điểm : Suất tổn thất công suất tác dụng nhỏ, việc tháo lắp dễ
dàng,hiệu quả cao, vốn đầu tư nhỏ, vận hành đơn giản.
+ Nhược điểm : Nhạy cảm với sự biến động của điện áp đặt lên cực tụ
điện, cơ cấu kém chắc chắn, dễ bị phá hỏng khi ngắn mạch xảy ra khi điện
áp tăng. Khi tụ điện đóng vào mạng sẽ có dòng điện xung, hay khi cắt điện
khỏi tụ nhưng trong tụ vẫn còn điện áp dư có thể gây nguy hiểm, không
điều chỉnh được trơn.
Với những ưu và nhược điểm trên thì tụ bù thường được sử dụng ở những
nhà máy xí nghiệp vừa và nhỏ, cần lượng bù không lớn lắm.
* Máy bù đồng bộ

Máy bù đồng bộ là một loại động cơ đồng bộ làm việc ở chế độ không tải
+ Ưu điểm : là thiết bị rất tốt để điều chỉnh điện áp, nó thường đặt để
điều chỉnh điện áp trong hệ thống và chế tạo gọn nhẹ, điều chỉnh trơn…
+ Nhược điểm : Lắp giáp vận hành khó khăn, đắt, tiêu thụ điện năng
lớn, tiếng ồn lớn
Với những ưu và nhược điểm trên để kinh tế thì máy bù đồng bộ cần đặt ở
những nơi cần bù tập chung với dung lượng lớn.
* Động cơ không đồng bộ Rôto dây quấn được đồng bộ hoá
+ Ưu điểm : Có khả năng sinh ra công suất lớn
+ Nhược điểm :Tổn thất công suất lớn ,khả năng quá tải kém
So sánh đặc tính kinh tế -kỹ thuật của máy bù và tụ bù
SL:] 4:]
=N)2G3*^X.KN. =N)2G3*^X,+5
%_ `a
-4H,<R -4C,<R
bVc$[
:
bVcd#e$f[
:
97 g-h
%HM[
:
Z+ %HM[
:
()=.d:Gf
Qua bảng so sánh ta thấy tụ bù có nhiều ưu diểm hơn so với máy bù,có
nhược điểm là công suất Q
b
phát ra không trơn mà thay đổi theo cấp (bậc
thang) khi tăng,giảm số tụ bù.Tuy nhiên điều này không quan trọng vì bù

cosφ mục đích làm cho cosφ của xí nghiệp lớn hơn cosφ quy định là 0,85
chứ không cần trị số chính xác.
SVTH:Nguyễn Văn Nam Trang11
GVHD:Th.S Phạm Anh Tuân Đồ án cung cấp điện
c,Vị trí đặt thiết bị bù
Thiết bị bù có thể đặt ở mạng cao áp hoặc mạng hạ áp với nguyên tắc bố
trí thiết bị bù sao cho chi phi tính toán là nhỏ nhất.
Máy bù đồng bộ do có công suất lớn nên thường đặt ở những nơi quan
trọng của hệ thông điện.
Tụ điện có thể đặt ở mạng cao áp hoặc điện áp thấp.
Tụ điện áp cao thường đặt tập chung ở thanh cái của trạm trung gian
hay trạm phân phối.
Tụ điện áp thấp có thể đặt theo các cách là : tập chung ở thanh cái hạ
áp của trạm biến áp phân xưởng, đặt thành nhóm ở tủ phân phối động lực,
hay đặt riêng lẻ từng thiết bị dùng điện.
d, Xác định dung lượng bù
+Dung lượng bù tính theo công thức :
Q
b
= P.(tgφ
1
- tgφ
2
)
Trong đó tgφ
1
: góc ứng với hệ số cosφ
1
(trước khi bù )
tgφ

2
:góc ứng với hệ số cosφ
2
muốn đạt được(sau khi bù)
Hệ số công suất cosφ
2
do quản lý hệ thống quy định cho hộ tiêu thụ phải
đạt được
+ Xác định dung lượng tụ bù cho phân xưởng máy nén cao áp
Giá trị công suất phản kháng cần bù nâng hệ số công suất hiện tại của
phân
xưởng 9:máy nén cao áp lên giá trị cosφ
2
=0,9 ứng với tgφ=0,48 được xác
định theo biểu thức:
Q
b
=P.(tgφ
1
-tg
2
)=1092,75.(0,96-0,48)=524,52 (kVAr)
Tính tương tự cho các phân xưởng khác ta có bảng:

V/
01 )*A V

?
[
:


Z
[


Z
[
*:

Z 


 Vi $
#I
$ $! $J "JJ#
"##
I
# Vi# J# ## J J#! J! ""
"I
$
 Vi J! $" #$! "II#!" #J $
$I J
J
" Vi" $J IJ $ IJ $ # "! $ !
$ Vi$  J "##$ #JJ I$J$ !I ! "
SVTH:Nguyễn Văn Nam Trang12
GVHD:Th.S Phạm Anh Tuân Đồ án cung cấp điện
!
J ViJ  ! J$ I$J #$! #I"
J !

Vi ! IJ $J IJI ## "J""#I
 #
$
! Vi! J  "" J$##$ J
J"J
"
I ViI  # I#! $#"$#  J $J!#$J
#
#
 Vi J$ "I #$ " "J$ #$$I!
$$!!
"
 Vi $$ J!$ $ JII"J$ !I #IJ$
JJ$
I
# Vi# $J ##$ #JJ$$ """ $ #
$$#
#
 Vi J" $J  $# $" # #" J!
$ #J
$
" Vi" $ J " " !J# J#J
"J$

$ Vi$ J# #J IJ"! #$ J J"# #
I
#
J ViJ J! ! ! J $I
I#

!
 Vi $$ #!$ ##J J# !
##
$
! Vi!  J !$ $$   "I$
I##I

j   #"I   $II 
Sau khi bù công suất phản kháng ta được các số liệu toàn nhà máy
như sau:
Công suất tính toán tác dụng của toàn xí nghiệp:
P
XN
=k
đt
.∑P
Pxi
=0,7.10249= 7174,3 (kW)
Công suất tính toán phản kháng của toàn xí nghiệp sau khi bù :
Q
XN
=k
đt
.∑Q
sb
=0,7.5001,99=3501,4 (kVAr)
Công suất biểu kiến của toàn xí nghiệp sau khi bù :
S
TT
==7983,13 (kVA)

Hệ số công suất trung bình của toàn xí nghiệp sau khi bù là:
SVTH:Nguyễn Văn Nam Trang13
GVHD:Th.S Phạm Anh Tuân Đồ án cung cấp điện
Cosφ= ==0,9
1.5 Xây dựng biểu diễn biểu đồ phu tải :
Trạm biến áp là một trong những phần tử quan trọng của hệ thống
cung cấp điện xí nghiệp công nghiệp. Việc bố trí hợp lý các trạm biến áp
trong phạm vi nhà máy, xí nghiệp là một vấn đề quan trọng. Để xây dựng sơ
đồ cung cấp điện có các chỉ tiêu về kinh tế kỹ thuật đảm bảo chi phí hàng
năm là ít nhất, hiệu quả cao. Để xác định được các vị trí đặt biến áp, trạm
phân phối chính, các trạm biến áp xí nghiệp công nghiệp ta xây dựng biểu
đồ phụ tải trên toàn bộ mặt bằng nhà máy.
Biểu đồ nhà máy có vòng tròn có diện tích bằng phụ tải tính toán của
phân xưởng theo tỷ lệ đã chọn.
Để xác định biểu đồ phụ tải cho toàn nhà máy ta chọn tỉ lệ xích
( m = 5 kVA/mm
2
)
- Bán kính biểu đồ phụ tải được xác định theo biểu thức :

Trong đó:
+ S là phụ tải tính toán của phân xưởng (kVA)
+ R là bán kính vòng tròn biểu đồ phụ tải của phân xưởng (cm,m)
+ m là tỷ lệ xích (kVA/cm) hay (kVA/
#
m
)
Mỗi phân xưởng có một biểu đồ phụ tải tâm của đường tròn biểu đồ phụ
tải trùng với tâm phụ tải phân xưởng.
Các trạm biến áp được đặt đúng gần sát tâm phụ tải điện

Góc chiếu sáng của biểu đồ phụ tải :
Với phân xưởng máy nén cao áp
==9,92 (mm)
= = 8,56 ( ‘ )
Tính toán tương tự với các xí nghiệp còn lại ta được bảng sau :
 -./01 V
*
?  kdlf `
 EF.GH*+=. $" $ !JI#$ " 
# EF.GHK=. "# #!$! JI  !
SVTH:Nguyễn Văn Nam Trang14
GVHD:Th.S Phạm Anh Tuân Đồ án cung cấp điện
 EF.G0LL-7<& # # " ##J 
" EF.G*=L0M J $ J"J#I I $
$ %@7N:F.G7O "! I"##J I J $"#
J %@P:F.G7O #I JJ! $J! J
Q)7-8. !I I "II! J !!!
! EF.G0L0R #$ I$JJIJ !I# !"
I SLT)S. J $ "I$ !$J II#
 EF.G23,P:) $# J""J $I 
 EF.G:UL-7<& I!#$ #$I# #!J !!
# V/01 " #$ $$$JJ #I"J JJ
 O+ J $## #J! 
" Q)2G7< " #$ I! J!" I!
$ EF.G7WU23=X2G7<:F JJ " ! # $I
J '3R JJ #!!$ I$" "
 '3,H3  $$ # I J! "!I
! YZ()) J $ !# "J  J #J"
Bảng 1.4Bảng tọa độ các phân xưởng theo hai trục X và Y tỉ lệ 1:5,8
U

,F
 #  " $ J ! I   #  " $ J  !
i #
!
#"


I

!
J
"


$

#
#
!# 

#
"
##

 !
!
#

$ "J "$
g 

$
!J JJ J #
"
#

! J$ J 
!
"J $  #" I$ #

$

SVTH:Nguyễn Văn Nam Trang15
18
17
16
13
9
10
6
5
8
4
3
7
11
1
2
12
15
14

Phụ tải động lực
Phụ tải chiếu sáng
GVHD:Th.S Phạm Anh Tuân Đồ án cung cấp điện
SVTH:Nguyễn Văn Nam Trang16
GVHD:Th.S Phạm Anh Tuân Đồ án cung cấp điện
Chương II: XÁC ĐỊNH SƠ ĐỒ NỐI CỦA MẠNG ĐIỆN NHÀ MÁY
2.1 Chọn cấp điện áp phân phối và phương án cung cấp điện cho các
phân xưởng
2.1.1 Chọn cấp điện áp phân phối
Ta dựa vào công thức kinh nghiệm sau :
U = 4,34.
Trong đó : U - là điện áp truyền tải tính bằng kV
L - là khoảng cách truyền tải tính bằng km
P - là công suất truyền tải tính bằng kW
Khoảng cách từ điểm đấu điện tới nhà máy là L = 0,25 km.
Xác định điện áp truyền tải từ hệ thống về xí nghiệp : thay các giá trị
P
XN
= 7174,3 kW và L = 0,25 km vào công thức trên ta có :
U = 4,34. = 4,34. = 46,55 kV
Do điện áp nguồn là 110kV nên ta sẽ chọn cấp điện áp truyền tải cho xí
nghiệp là U
đm
= 110 kV.
2.1.2 Phương án cung cấp điện cho các trạm biến áp phân xưởng.
Các phương án cung cấp điện cho các trạm biến áp phân xưởng:
+ Phương án sử dụng trạm biến áp trung tâm (TBATT)
Nguồn 110 kV từ hệ thống về qua TBATTđược hạ xuống điện áp 22kV để
cung cấp cho các trạm biến áp phân xưởng. Nhờ vậy sẽ giảm được vốn đầu
tư cho mạng điện cao áp trong nhà máy cũng như các TBA phân xưởng,

vận hành thuận lợi hơn và độ tin cậy cung cấp điện cũng được cải thiện.
Song phải đầu tư xây dựng TBATT, gia tăng tổn thất cho mạng cao áp. Nếu
sử dụng phương án này, vì nhà máy là hộ loại 1 nên TBATT phải đặt hai
máy biến áp với công suất được chọn theo điều kiện:
n.S
đmB
≥ S
TT
kVA.
S
đmB
≥ kVA.
+ Phương án sử dụng trạm phân phối trung tâm (TPPTT):
Điện năng từ hệ thống cung cấp cho các trạm biến áp phân xưởng thông
qua TPPTT. Nhờ vậy việc quản lý, vận hành mạng điện cao áp nhà máy sẽ
thuận lợi hơn , tổn thất trong mạng giảm , độ tin cậy cung cấp điện được
gia tăng, song vốn đầu tư cho mạng cũng lớn hơn.Trong thực tế đây là
SVTH:Nguyễn Văn Nam Trang17
GVHD:Th.S Phạm Anh Tuân Đồ án cung cấp điện
phương án thường được sử dụng khi điện áp nguồn không cao hơn 35 kv ,
công suất các phân xưởng tương đối lớn.
Vậy đối với xí nghiệp này ta chọn phương án sử dụng trạm biến áp trung
tâm
2.2. Xác định vị trí đặt của trạm biến áp
2.2.1. Xác định vị trí trạm biến áp phân xưởng
Trong các nhà máy thường sử dụng các kiểu trạm biến áp phân xưởng:
+ Các trạm biến áp cung cấp điện cho một phân xưởng có thể dùng loại
liền kề có một tường của trạm chung với tường của phân xưởng nhờ vậy
tiết kiệm được vốn xây dựng và ít ảnh hưởng đến công trình khác.
+Trạm lồng cũng được sử dụng để cung cấp điện cho một phần hoặc

toàn bộ một phân xưởng vì có chi phí đầu tư thấp, vận hành, bảo quản
thuận lợi song về mặt an toàn khi có sự cố trong trạm hoặc phân xưởng
không cao.
+ Các trạm biến áp dùng chung cho nhiều phân xưởng nên đặt gần tâm
phụ tải, nhờ vậy có thể đưa điện áp cao tới gần hộ tiêu thụ điện và rút ngắn
khá nhiều chiều dài mạng phân phối cao áp của xí nghiệp cũng như mạng
hạ áp phân xưởng, giảm chi phí kim loại làm dây dẫn và giảm tổn thất.
Cũng vì vậy nên dùng trạm độc lập, tuy nhiên vốn đầu tư trạm sẽ bị gia
tăng.
Vậy nên các trạm biến áp phân xưởng có nhiều phương án lắp đặt khác
nhau, tuỳ thuộc điều kiện của khí hậu, của nhà máy cũng như kích hước của
trạm biến áp. Trạm biến áp có thể đặt trong nhà máy có thể tiết kiệm đất,
tránh bụi bặm hoặc hoá chất ăn mòn kim loại. Song trạm biến áp cũng có
thể đặt ngoài trời, đỡ gây nguy hiểm cho phân xưởng và người sản xuất .
Vị trí đặt MBA phải đảm bảo gần tâm phụ tải, như vậy độ dài mạng
phân phối cao áp, hạ áp sẽ được rút ngắn, các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của
sơ đồ cung cấp điện được đảm bảo tốt hơn .
Khi xác định vị trí đặt trạm biến áp cũng nên cân nhắc sao cho các trạm
biến áp cũng nên cân nhắc sao cho các trạm chiếm vị trí nhỏ nhất để đảm
bảo mỹ quan, không ảnh hưởng đến quá trình sản xuất cũng như phải
thuận tiện cho vận hành, sửa chữa. Mặt khác cũng nên phải đảm bảo an
toàn cho người và thết bị trong quá trình vận hành .
Xác định tâm phụ tải của phân xưởng hoặc nhóm phân xưởng hoặc
nhóm phân xưởng được cung cấp điện từ các trạm biến áp
SVTH:Nguyễn Văn Nam Trang18
GVHD:Th.S Phạm Anh Tuân Đồ án cung cấp điện
2.2.2. Xác định vị trí trạm biến áp trung tâm nhà máy
Để giảm chi phí đầu tư cho dây dẫn và giảm tổn thất điện năng hay là
đảm bảo về tiêu chuẩn kinh tế thì trạm biến áp trung tâm nhà máy đặt ở
trung tâm phụ tải của toàn nhà máy.

Trên mặt bằng nhà máy ta gắn một hệ trục tọa độ XOY ta xác định tâm
phụ tải điện O(x
o
,y
o
) của toàn nhà máy theo công thức.
Tọa độ của trạm biến áp trung tâm được xác định theo công thức :
\
i i
i
S X
X
S
=
∑
∑
và
\
i i
i
S Y
Y
S
=
∑
∑
V/
01  i g \i \g
Vi !JI#$ #! $ """!! #"IJ"
Vi# #!$! #" !J $"I  I"

Vi # "  I JJ !I! "!#J"
Vi" J"J#I ! J ## !! #
Vi$ I"##J J" #" J"J$ "!!!"
ViJ JJ!  # ## !!#
Vi I "II! $ ! " ##$ !I "!
Vi! I$JJIJ ## J$ J  J#!$#
ViI "IJ !# J ### $JJ#
Vi J""J  "$! ""!#
Vi #$I# #" ! #"I" $$
Vi# $$$JJ ## "J  " # J
Vi $##  $ I $$ I!J#
Vi" I! !!  $I"# $I#JJ#
Vi$ " # #" I! "II!
ViJ #!!$ $ I$ JJ""#$ #J#"
Vi # I "J # #$ # J 
Vi! !# "J "$ $  " J #$ "$
SVTH:Nguyễn Văn Nam Trang19
GVHD:Th.S Phạm Anh Tuân Đồ án cung cấp điện
j "J"  
# !#
"
JJ

Áp dụng công thức trên ta có:
== 160 ; = =80
Vậy tọa độ đặt trạm biến áp trung tâm O(160;80)
2.3. Chọn công suất và số lượng máy biến áp
2.3.1. Phương pháp chọn máy biến áp
Máy biến áp được lựa chọn theo các tiêu chuẩn sau :
1. Vị trí đặt trạm biến áp phải thoả mãn theo các yêu cầu gần tâm

phụ tải, thuận tiện cho việc vận chuyển, lắp đặt vận hành, sửa chữa, an toàn
cho người sử dụng và hiệu quả kinh tế.
2. Số lượng trạm biến áp đặt trong một trạm phụ thuộc vào độ tin cậy
cung cấp điện cho phụ tải của trạm đó.
- Với phụ tải loại 1 là phụ tải quan trọng, không được phép mất điện
thì phải đặt 2 máy biến áp.
- Với phụ tải loại 2 như xí nghiệp sản xuất tiêu dùng, khách sạn, siêu
thị,…thì phải tiến hành giữa phương án cấp điện bằng một đường dây-một
máy biến áp, với phương án cấp điện bằng đường dây lộ kép và trạm hai
máy. Trong thực tế những hộ loại này thường dùng phương án lộ đơn - một
máy biến áp cộng với máy phát dự phòng.
- Với phụ tải loại 3 như phụ tải ánh sáng sinh hoạt: thôn xóm, khu
chung cư, trường học thì thường đặt một máy biến áp.
3. Dung lượng các máy biến áp được chọn theo điều kiện
n.k
hc
.S
đmB
≥ S
tt
Khi kiểm tra theo điều kiện sự cố một máy biến áp thì:
(n-1).k
hc
.k
qt
.S
đmB
≥ S
ttsc
Trong đó :

n - số máy làm việc song song trong TBA
S
đnB
- công suất định mức của máy biến áp, nhà chế tạo cho
S
tt
- Công suất tính toán sau bù, là công suất yêu cầu lớn nhất của
phụ tải tính toán
SVTH:Nguyễn Văn Nam Trang20
GVHD:Th.S Phạm Anh Tuân Đồ án cung cấp điện
S
ttsc
- Công suất tính toán sự cố. Khi có sự cố một máy biến áp có
thể bớt một số phụ tải không cần thiết. Theo đầu bài thì phụ tải loại I là gần
bằng 100%. Khi đó ta có S
ttsc
= S
tt
k
hc
: hệ số hiệu chỉnh máy biến áp theo nhiệt độ môi trường .Ta
chọn máy biến áp sản xuất tại Việt Nam nên k
hc
= 1.
k
qt
: hệ số quá tải sự cố. Chọn k
qt
= 1.4 nếu thoả mãn MBA vận
hành quá tải không quá 5 ngày đêm, số giờ quá tải trong 1 ngày đêm không

quá 6 giờ và trước khi quá tải MBA vận hành với hệ số quá tải
2.3.2. Trạm biến áp phân xưởng
2.3.2.1. Chọn số lượng trạm biến áp
Căn cứ vào vị trí và công suất tính toán của các phân xưởng ta quyết
định đặt trạm biến áp phân xưởng. Trong đó cụ thể các trạm cấp điện như
sau :
+ Trạm B1 cấp điện cho phân xưởng bộ phận nghiền sơ cấp.
+ Trạm B2 cấp điện cho phân xưởng bộ phận nghiền thứ cấp.
+ Trạm B3 cấp điện cho phân xưởng bộ phận xay nguyên liệu thô,bộ phận
sấy xỉ,kho liên hợp,bộ phận xay xi măng.
+ Trạm B4 cấp điện cho phân xưởng đầu lạnh của bộ phận lò,đầu nóng
của bộ phận lò,bộ phận ủ bọt nguyên liệu thô.
+ Trạm B5 cấp điện cho phân xưởng máy nén cao áp,bộ phận ủ và đóng
bao.
+ Trạm B6 cấp điện cho phân xưởng phân xưởng,kho vật liệu,bộ phận lựa
chọn và cất giữ vật liệu bột.
+ Trạm B7 cấp điện cho phân xưởng lò hơi, nhà ăn, nhà điều hành,garage
Các trạm B1;B2;B3;B4;B5;B6;B7 cấp điện cho các phân xưởng quan
trọng ( xếp loại 1 ) nên ta cần đặt 2 máy biến áp.
2.3.2.2. Chọn dung lượng máy biến áp
Theo dữ kiện bài ra thì phụ tải loại I&II chiếm 78%,mà các trạm cung cấp
điện cho phân xưởng đều có phụ tải loại I&II nên ta chọn 2 MBA trở lên tùy
thuộc vào công suất của phụ tải.
+ Trạm B1 : gồm máy biến áp làm việc song song và cung cấp điện cho
phân xưởng bộ phận nghiền sơ cấp.
Tính toán công suất của MBA trong một trạm biến áp
==571,15 (kVA)
SVTH:Nguyễn Văn Nam Trang21
GVHD:Th.S Phạm Anh Tuân Đồ án cung cấp điện
Kiểm tra điều kiện quá tải sự cố :

k
qt
.S
đmB
≥(1-).S
tt
= =636,42(kVA)
Ta chọn MBA có công suất là 750kVA
Vậy chọn máy biến áp cho trạm biến áp B1 gồm 2 MBA làm việc song
song có công suất 750kVA-22/0,4kV do Công ty thiết bị Đông Anh chế tạo.
Các trạm khác chọn tương tự ta có bảng sau:
Trạm
Phân
xưởng S
tt
,kVA Số máy S
sc
,kVA S
đmB
,kVA
B1 PX1 1142,29 2 636,419 750
B2 PX2 1490,05 2 830,171 1000
B3
PX3
PX4
PX7
PX8 3528,78 2 1966,03 2000
B4
PX5
PX6

PX11 1825,19 2 1016,89 1250
B5
PX9
PX10 1789,9 2 997,232 1000
B6
PX12
PX14
PX15 640,597 2 356,904 400
B7
PX13
PX16
PX17
PX18 1027,81 2 572,635 630
Bảng thông số và vốn đầu tư các trạm biến áp:
STT
Trạm
biến áp MBA ∆P
n
,kW ∆P
0
,kW U
n
,% I
0
,%
Số
MBA
Vốn
10
6

VND
1 B1 750 6,68 1,22 4,5 1,4 2 249,4
2 B2 1000 9,5 1,57 5 1,3 2 254,1
3 B3 2000 18,8 2,72 6 0,9 2 412,5
4 B4 1250 12,9 1,72 5,5 1,2 2 297,3
5 B5 1000 9,5 1,57 5 1,3 2 254,1
6 B6 400 4,5 0,85 4 1,5 2 196,6
SVTH:Nguyễn Văn Nam Trang22
GVHD:Th.S Phạm Anh Tuân Đồ án cung cấp điện
7 B7 630 6,04 1,15 4,5 1,4 2 233,5

∑=1797,
5
Tọa độ các trạm biến áp
Trạ
m B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7
X 239 239 143 161 140 219 21
Y 110 100 67 133 142 40 67
2.4 Chọn dây dẫn từ nguồn đến trạm biến áp trung tâm
Với chiều dài đường dây L = 250 m, với hướng tới của nguồn là hướng
đông ta sử dụng đường dây là dây nhôm lõi thép lộ kép
Tiết diện dây dẫn cao áp có thể chọn theo mật độ dòng điện kinh tế. Căn
cứ vào số liệu ban đầu T
M
=4480 (h) ứng với dây nhôm lõi thép theo bảng ta
tìm được J
KT
= 1,1 A/
#
mm

Dòng điện chạy trên dây dẫn được xác định :
I = = =20,95 (A)
Tiết diện dây dẫn cần thiết
F = ==19,05 mm
2
Vậy ta chọn dây nhôm lõi thép, tiết diện 35mm
2
(AC-35)
Ta kiểm tra dây dẫn theo điều kiện dòng sự cố ( phát nóng ) và điều kiện
tổn thất điện áp (∆Ucp)
+ Theo điều kiện phát nóng: tra bảng dây AC-35 ta có Icp = 170 A. Khi
xảy ra sự cố, tức là đứt một đường dây thì đường dây còn lại sẽ chịu tải
toàn bộ đến công suất nhà máy, do vậy :
I
sc
=2.I=2.20,95=41,9 (A)
Vậy Icp > Isc nên thỏa mãn điều kiện phát nóng
+ Theo điều kiện tổn thất điện áp cho phép
Tra bảng dây AC-35 ta có r
o
= 0,85Ω/ km, x
o
= 0,403Ω/ km => tổng trở
trên đoạn dây là :
Z = = =0,10625+j0,0504(Ω)
do đó:
SVTH:Nguyễn Văn Nam Trang23
GVHD:Th.S Phạm Anh Tuân Đồ án cung cấp điện
= = 8,53(V)
∆U

cp
=5%U
đm
=5500V>8,53V
Vậy thỏa mãn điều kiện về tổn thất điện áp
Như vậy việc lựa chọn dây dẫn AC-35 dùng để đưa điện từ nguồn về
trạm TBATT nhà máy là thỏa mãn các điều kiện về an toàn và tổn thất điện
áp cho phép.
2.5. Lựa chọn sơ đồ nối điện từ trạm phân phối trung tâm nhà máy
đến các phân xưởng.
Sau đây lần lượt tính toán kinh tế kỹ thuật cho các phương án. Mục
đích tính toán của phần này là so sánh tương đối giữa các phương án cấp
điện, chỉ cần tính toán so sánh phần khác nhau giữa các phương án.
Do nhà máy thuộc loại phụ tải loại 1, nên điện cung cấp cho nhà máy
được truyền tải trên không lộ kép. Từ trạm biến áp trung tâm tới các TBA
phân xưởng B1, B2, B3, B4, B5, B6,B7 dùng cáp lộ kép đi ngầm.
Căn cứ vào vị trí đặt trạm biến áp phân xưởng và TBATT trên mặt
bằng nhà máy, ta đề suất ra hai phương án:
+ Phương án 1:kéo dây trực tiếp từ trạm TBATT đến các trạm BAPX
theo đường bẻ góc,các đường cáp sẽ được xây dựng dọc theo các mép
đường và nhà xưởng,như vậy sẽ thuận tiện cho việc xây dựng ,vận hành và
phất triển mạng điện.
+ Phương án 2: các trạm biến áp xa trạm biến áp trung tâm nhà máy
thì lấy liên thông qua các trạm ở gần trạm TBATT
+Phương án 3:từ trạm TBATT ta xây dựng các đường trục chính,các
phân xưởng ở gần các đường trục sẽ được cung cấp điện từ đường trục này
qua các tủ phân phối trung gian.Tuy nhiên do các khoảng cách không lớn
và việc đặt các tủ phân phối trung gian cũng đòi hỏi chi phí nhất định,nên
trong trong phương án này ta chỉ cần đặt 1 tủ phân phối.Tủ phân phối này
cung cấp cho trạm biến áp B5 và B7

2.5.1 Tính toán lựa chọn dây dẫn từ TBATT về các TBA phân xưởng
2.5.1.1 Phương án 1
SVTH:Nguyễn Văn Nam Trang24
GVHD:Th.S Phạm Anh Tuân Đồ án cung cấp điện
Chiều dài đường dây từ trạm TBATT đến các TBA và từ TBA đến các phân
xưởng theo đường bẻ góc được xác định theo biểu thức:
Trong đó:X
i
,Y
i
là tọa độ trạm TBATT,TBA
x
j
,y
j
là tọa độ TBA,phân xưởng
a,Chọn dây cáp
Chọn cáp từ TBATT nhà máy đến TBA phân xưởng dùng cáp đồng 22kV,
3 lõi cách điện XLPE, đai thép vỏ PVC.
Với cáp đồng và T
max
= 4480h ⇒ tra bảng ta được J
kt
=3,1 A/mm
2
+ Chọn cáp từ trạm TBATT về trạm B1:
Chiều dài đường dây là: + =632,2m
SVTH:Nguyễn Văn Nam Trang25