Bài Tập Lớn Hệ Thống Điện

SINH VIÊN :đỗ khắc tiệp HTĐ3-K47
Lời nói đầu
Trong công cuộc xây dựng và đổi mới đất nớc, điện lực luôn giữ vai trò
vô cùng quan trọng trong nền kinh tế quốc dân.Ngày nay điện năng trở
thành năng lợng không thể thiếu đợc trong hầu hết các lĩnh vực kinh
tế.Mỗi khi có một nhà máy mới ,một khu công nghiệp mới, một khu dân c
mới đợc xây dựng thì ở đó nhu cầu về hệ thống cung cấp điện nảy sinh.
Trong công cuộc công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nớc,mà đi đầu là
công nghiệp ,nền công nghiệp nớc ta đang có đợc nhữnh thành tựu đáng kể:
các xí nghiệp công nghiệp ,các nhà máy với những dây truyền sản xuất
hiện đại đã và đang đợc đa vào hoạt động .Gắn liền với những công trình
đó,để đảm bảo sự hoạt động liên tục ,tin cậy và an toàn thì cần phải có một
hệ thống cung cấp điện tốt.
Đối với sinh viên khoa điện,nhữnh kỹ s tơng lai sẽ trực tiếp tham gia
thiết kế các hệ thống cung cấp điện nh vậy ,cho nên ngay từ khi còn là
sinh viên thì việc đợc làm bài tập lớn cung cấp điện là sự tập dợt ,vận dụng
những lý thuyết đã học vào thiết kế hệ thống cung cấp điện nh một cách
làm quen với công việc mà sau này ra công tác sẽ phải thực hiện.Bài tập
lớn cung cấp điện là một bài tập thiết thực nó gần với nhữnh ứng dụng thực
tế cuộc sống hàng ngày,tuy khối lợng tính toán là rất lớn song lại thu hút đ-
ợc sự nhiệt tình ,say mê của sinh viên.
Trong thời gian làm bài tập này, với sự say mê cố gắng ,nỗ lực trong
công việc của bản thân cùng với sự giúp đỡ và chỉ bảo tận tình của thầy
giáo Phan Huy Khải bộ môn Hệ Thống Điện em đã hoàn thành bài tập lớn
của mình.Từ bài này mà em biết cách vận dụng lý thuyết vào trong tính
toán thực tế và càng hiểu sâu lý thuyết hơn.Tuy đã cố gắng, đã bỏ nhiều
công sức cho bài tập thực tế này nhng do kiến thức còn hạn chế ,chắc khó
tránh khỏi có nhiều khiểm khuyết .Em mong nhận đợc sự nhận xét và chỉ
bảo của thầy giáo để em đợc rút kinh nghiệm nhằm hoàn thiện tốt hơn bản
đồ án này và các đồ án khác.

Hà nội tháng12/2005
Sinh viên:Đỗ Khắc Tiệp

CUNG CấP ĐIệN
1
SINH VIÊN :đỗ khắc tiệp HTĐ3-K47
Ch ơng1:
Mở đầu
1.1.Giới thiệu chung về nhà máy
Khi nền công nghiệp ngày càng phát triển thì những nhà máy,xí
nghiệp chủ chốt cũng không thể đáp ứng đợc nhu cầu ngày càng cao của xã
hội , đồng thời để thúc đẩy nền kinh tế quốc dân phát triển mạnh mẽ thì
phải xây dựng các xí nghiệp vệ tinh ở các địa phơng.
Khi các nhà máy,xí nghiệp đợc xây dựng thì một trong những yếu tố
quan trọng đảm bảo cho nhà máy có thể hoạt động liên tục,đảm bảo chất l-
ợng đầu ra của sản phẩm đó chính là hệ thống cấp điện của nhà máy.Hệ
thống cung cấp diện cho nhà máy phải đảm bảo đợc các chỉ tiêu kỹ thuật
và kinh tế đặt ra,không những nó có thể đáp ứng tốt cho phụ tải điện của
nhà máy ở thời điểm hiện tại mà còn phải tính đến khả năng mở rộng của
nhà máy trong tơng lai.
Với yêu cầu thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy Luyện kim
đen với mặt bằng xây dựng ở Thành phố Thái Nguyên tỉnh Thái Nguyên
là trung tâm luyện kim đen của cả nớc, chúng ta sẽ xem xét một số đặc
điểm của nhà máy đó .
1.1.1 Vị trí địa lý
Nhà máy đợc xây dựng ở Thành phố Thái Nguyên , Tỉnh Thái
Nguyên gần nguồn mỏ quặng bởi vậy dễ dàng cho vận chuyển nguyên vật
liệu thô để sản xuất. Đồng thời nó cách Hà Nội không xa mà lại có đờng
giao thông thuận lợi để phân phối sản phẩm tới trung tâm Hà Nội và từ đó
đi khắp mọi miền đất nớc.

Nhà máy cách nguồn điện 15 km
1.1.2 Vị trí kinh tế
Đất nớc ta đang quá trình hiện đại hoá đất nớc cần nhiều nguyên vật
liệu đặc biệt là gang thép để xây dựng hạ tầng và đô thị phục vụ sự phát
triển đó, do vậy nhà máy chiếm một vị trí quan trọng đối với nền công
nghiệp luyện kim và đối với đất nớc.
1.2 Đặc điểm công nghệ và phụ tải
1.2.1 Đặc điểm công nghệ :
Đây là nhà máy đợc đầu t để sản xuất ra nguyên liệu gang thép và
tôn với quy trình công nghệ hiện đại với qui mô lớn .
Nhà máy gồm 7 phân xởng chính
- Phân xởng luyện gang
- Phân xởng lò máctin
- Phân xởng cán nóng
- Phân xởng cán nguội
- Phân xởng tôn

CUNG CấP ĐIệN
2
SINH VIÊN :đỗ khắc tiệp HTĐ3-K47
- Phân xởng cán phôi tấm
- Phân xởng trạm bơm
Ngoài ra còn có hai phân xởng phụ là
- Phân xởng sửa chữa cơ khí
- Ban quản lý và phòng thí nghiệm
Mặt bằng của nhà máy nh sơ đồ nh hình 1.1
tù hệ thống
điện đến
Nhà máy số 7
Hình 1.1. Mặt bằng nhà máy luyện kim đen

1.2.2 Đặc điểm phụ tải
Nhà máy làm việc 3 ca
Phụ tải điện trong xí nghiệp công nghiệp đợc chia thành:
- Phụ tải động lực :là phụ tải 3 pha loại 0,38 kV và 3 kV có chế độ
làm việc dài hạn, điện áp 3 pha cung cấp trực tiếp cho tải với sai số
U=5%U
đm
.Công suất của các thiết bị là khá lớn.
-Phụ tải chiếu sáng thờng là phụ tải 1 pha có công suất nhỏ. Chủ yếu
đợc dùng cho văn phòng và phòng thiết kế,cấp điện cho hệ thống chiếu
sáng. Phụ tải của các phân xởng đợc cho nh bảng 1.1
1
Phõn xng luyn gang (ph ti 3kV l
3200kW)
8200 (0,65) 2975
2
Phõn xng lũ mỏc tin
3500 (0,8) 2800
3
Phõn xng mỏy cỏn phụi tm
2000 (0,3) 1050
4
Phõn xng cỏn núng(ph ti 3 v l 2500 kW)
7500 (0,3) 4325
5
Phõn xng cỏn ngui
4500 (0,3) 1125
6
Phõn xng tụn
2500 (0,4) 3750

7
Phõn xng sa cha c khớ
Theo tớnh toỏn 875
8
Trm bm ( Ph ti 3 V l 2100kW)
3200 (0,8) 600
9
Ban qun lý v phũng thớ nghim
320 (0,75) 1950
10
Chiu sỏng phõn xng
Xỏc nh theo din tớch
Bảng 1.1. Phụ tải của nhà máy luyện kim đen

CUNG CấP ĐIệN
3
SINH VIÊN :đỗ khắc tiệp HTĐ3-K47
Phụ tải của phân xởng sửa chứa cơ khí nh bảng 1.2
Số th tự Tên máy Số lợng Công suất đặt ( kW)
Bộ phận máy
1 Mỏy ca kiu ai 1 1,0
2
Bn
2
3 Khoan bn 1 0,65
4
Mỏy ộp tay
1
5 Mỏy mi thụ 1 2,8
6

Mỏy khoan ng
1
2,8
7 Mỏy bo ngang 1 4,5
8
Mỏy xc
1
2,8
9 Mỏy mi trũn vn nng 1 2,8
10
Mỏy phay rng
1
4,5
11 Mỏy phay vn nng 1 7,8
12
Mỏy tin ren
1
8,1
13 Mỏy tin ren 1 10,0
14
Mỏy tin ren
1
14,0
15 Mỏy tin ren 1 4,5
16
Mỏy tin ren
1
10,0
17 Mỏy tin ren 1 20,0
Bộ phận lắp ráp

18
Mỏy khoan ng
1
0,85
19 Cu trc 1 24,2
20
Bn lp rỏp
1
21 Bn 1 0,85
22
Mỏy khoan bn
1
0,85
23 Mỏy cõn bng tnh 1
24
Bn
1
25 Mỏy ộp tay 1
26
B du cú tng nhit
1
2,5
27 Mỏy co 1 1,0
28
B ngõm nc núng
1
29 B ngõm natri hidroxit 1
30
Mỏy mi thụ
1

2,8
Bộ phận hàn hơi
31 Mỏy nộn ct liờn hp 1 1,7
32
Bn hn 1
33 Mỏy mi phỏ 1 2,8
34
Qut lũ rốn 1 1,5
35 Lũ trũn 1
36
Mỏy ộp tay 1
37 Bn 1
38
Mỏy khoan ng 1 0,85
39 Bn nn 1
40
Bn dỏnh du 1
Bộ phận sửa chữa điện

CUNG CấP ĐIệN
4
SINH VIÊN :đỗ khắc tiệp HTĐ3-K47
41 B ngõm dung dch kim 1 3,0
42
B ngõm nc núng 1 3,0
43 Bn 1
44
Dao ct vt liu cỏch in 1
45 Mỏy ộp tay 1
46

Mỏy cun dõy 1 1,2
47 Mỏy cun dõy 1 1,0
48
B ngõm tm cú tng nhit 1 3,0
49 T xy 1 3,0
50
Mỏy khoan bn 1 0,65
51 Mỏy cõn bng tnh 1
52
Mỏy mi thụ 1 2,8
53 Bn th nghim thit b in 1 7,0
Bộ phận đúc đổng
54
Dao ct cú tay ũn 1
55 B kh du m 1 3,0
56
Lũ in luyn khuụn 1 5,0
57 Lũ in nu chybabit 1 10,0
58
Lũ in m thic 1 3,5
59 ỏ lỏt babit 1
60
Qut lũ ỳc ng 1 1,5
61 Bn 1
62
Mỏy khoan bn 1 0,65
63 Bn nn 1
64
Mỏy un cỏc tm mng 1 1,7
65 Mỏy mi phỏ 1 2,8

66
Mỏy hn im 1 25,0
Buồng nạp điện
67 T np ỏc quy 1
68
Giỏ thit b 1
69 CHnh lu sờlờnium 1 0,6
70
Bn 1
Bảng 1.2 Phụ tải phân xởng sửa chữa cơ khí
1.2.3 Phân loại phụ tải
Đây là nhà máy lớn tầm cỡ khu vực và có tầm quan trọng nên đợc
xếp vào phụ tải loại 1. Do vậy phải đảm bảo cung cấp điện cho nhà máy
một cách liên tục, tức phải cấp điện cho nhà máy bằng đờng dây lộ kép .
Trong các phân xởng của nhà máy thì các phân xởng quan trọng thì
đợc xếp vào phụ tải loại 1 và đợc cấp điện bằng đờng dây lộ kép và có hai
máy biến áp. Đó là các phân xởng
-Phân xởng luyện gang (1)
-Phân xởng lò máctin (2)
-Phân xởng cán nóng (4)
-Phân xởng cán nguội (5)
-Phụ tải 3 kV của Trạm bơm (81)

CUNG CấP ĐIệN
5
SINH VIÊN :đỗ khắc tiệp HTĐ3-K47
Các phân xởng còn lại
-Phân xởng cán phôi tấm
-Phân xởng tôn

CUNG CấP ĐIệN
6
Mặt bằng đi dây xuởng cơ khí
16
Bộ phận đúc đồng
Bộ phận máy
công cụ
Phòng sinh hoạt
Phòng sinh
hoạt
10 11
15
9
8
13
12
14
Trạm bơm
nuớc ngung tụ
7
6
5
63
64
61
62
59
60
Bộ phận hàn
hơi

Buồng
nạp điện
37
Bộ phận lắp ráp
18
23
2221
19
17
20
24
25
26
39
38
27
40
28
khu
tháo
dỡ
20
31
32
29
Bộ phận sủa chũa
điện
Khu lắp
ráp
46

50
2 2
65
4
66
54
3
52
51
53
5758
55
56
43
4849
47
Kho vật liệu và
phụ tùng
42
1
41
30
43
45
43
44
35
36
34
33

67
68
70
SINH VIÊN :đỗ khắc tiệp HTĐ3-K47
Hình 1.2. Sơ đồ mặt bằng xởng sửa chữa cơ khí
-Phân xởng sửa chữa cơ khí
-Phụ tải 0,38 kV của Trạm bơm (82)
-Ban quản lý và phòng thí nghiêm (9)
là phụ tải loại 2 vì vậy không cần độ tin cậy cấp điện cao do đó cung
cấp điện bằng đờng cáp một mạch và một máy biến áp.
1.3 Nội dung tính toán thiết kế.
1. Xác định phụ tải tính toán của các phân xởng và của toàn nhà máy.
2. Thiết kế mạng điện cao áp cho toàn nhà máy :
* Chọn số lợng,dung lợng và vị trí đặt các trạm biến áp phân xởng .
* Chọn số lợng,dung lợng và vị trí đặt các trạm biến áp trung
gian(trạm
biến áp xí nghiệp ) hoặc trạm phân phối trung tâm.
*Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy .
3. Thiết kế mạng điện hạ áp cho phân xởng sửa chữa cơ khí.
4. Tính toán bù công suất phản kháng cho hệ thống cung cấp điện của
nhà máy .
5. Thiết kế chiếu sáng cho phân xởng sửa chữa cơ khí.

CUNG CấP ĐIệN
7
SINH VIÊN :đỗ khắc tiệp HTĐ3-K47
Ch ơng 2
xác định phụ tải tính toán của các
phân xởng và của toàn nhà máy
2.1.Giới thiệu chung về phụ tải tính toán

Phụ tải tính toán là một số liệu rất cơ bản dùng để thiết kế cung cấp
điện.
Phụ tải tính toán là phụ tải đẳng trị với phụ tải thực tế về phơng diện
hiệu ứng nhiệt. Tức là nó cũng làm nóng dây dẫn lên tới nhiệt độ bằng
nhiệt độ lớn nhất do phụ tải thực tế gây ra.
Khi biết phụ tải tính toán thì ta có thể chọn thiết bị điện đảm bảo an
toàn về mặt phát nóng cho các thiết bị đó trong mọi trạng thái vận hành
Có rất nhiều cách tính phụ tải tính toán và mỗi phơng pháp có những
u điểm nhất định, và tuỳ vào các trờng hợp phụ tải cụ thể ta lựa chọn các
phơng pháp tính phụ tải tính toán cho phù hợp.
2.1.1. Xác định phụ tải tính toán (PTTT) theo công suất đặt và hệ
số nhu cầu.
P
tt
= K
nc
.P
đ
K
nc
- Là hệ số nhu cầu, tra trong sổ tay kỹ thuật
P
đ
- Là công suất đặt của thiết bị hoặc nhóm thiết bị, coi P
đ
=
P
đm
2.1.2. Xác định PTTT theo hệ số hình dáng của đồ thị phụ tải và
công suất trung bình.

P
tt
= K
hd
.P
tb
K
hd
- Là hệ số hình dáng của đồ thị, tra sổ tay kỹ thuật
P
tb
- Là công suất trung bình của thiết bị hoặc nhóm thiết bị
P
tb
=
t
dttP
t

0
)(
=
t
A
2.1.3. Xác định PTTT theo công suất trung bình và hệ số cực đại.
P
tt
= K
max
.P

tb
= K
max
.K
sd
.P
tb
P
tb
- Công suất trung bình của thiết bị hoặc nhóm thiết bị
K
max
- Hệ số cực đại, tra sổ tay kỹ thuật theo
K
max
= f(n
hq
, K
sd
)

CUNG CấP ĐIệN
8
SINH VIÊN :đỗ khắc tiệp HTĐ3-K47
K
sd
- Là hệ số sử dụng
n
hq
- Là số thiết bị dùng điện hiệu quả

2.1.4.Xác định PTTT theo suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị
sản phẩm
P
tt
= a*M/T
max

a- Là suất chi phí điện năng cho một đơn vị sản phẩm,
KWh/1đvsp
M - Là số sản phẩm sản xuất trong một năm
T
max
- Là thời gian sử dụng công suất lớn nhất, (h)
Trình tự xác định n
hq
nh sau
-Xác định n
1
: số thiết bị có công suất lớn hơn hay bằng một nửa công
suất của thiết bị có công suất lớn nhất .
-Xác định P
1
: Công suất của n
1
thiết bị trên

-Xác định
n-Tổng số thiết bị của nhóm
P

-Tổng công suất của nhóm
Từ n
*
và P
*
tra bảng đợc n
hq*
- Xác định n
hq
=n.n
hq*
- Tra bảng xác định K
max
- Nếu n
hq
<4 phụ tải tính toán đợc xác định nh sau
k
ti
: hệ số quá tải. Nếu không biết chính xác có thể lấy nh sau
k
t
=0,9 với thiết bị làm việc ở chế độ dài hạn
k
t
=0,75 với thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại
2.1.5. Xác định PTTT theo suất trang bị điện trên đơn vị diện tích
P
tt
= P
0

*F

CUNG CấP ĐIệN
9

==
P
P
P
n
n
n
1
;
*
1
*

=
1
1
1
n
di
PP

=
n
dititt
PkP

1
SINH VIÊN :đỗ khắc tiệp HTĐ3-K47
P
0
- suất trang bị điện trên một đơn vị diện tích
F- diện tích bố trí thiết bị
2.2.Xác định phụ tải tính toán của các phân x ởng và của
toàn nhà máy
2.2.1.Xác định phụ tải tính toán của phân x ởng sửa chữa cơ khí
Phụ tải điện của phân xởng bao gồm phụ tải chiếu sáng và phụ tải
động lực chủ yếu là các máy cắt gọt kim loại.
Căn cứ vào vị trí lắp đặt vào tính chất và chế độ làm việc của các thiết
bị có thể chia chúng làm 4 nhóm nh đợc ghi trong bảng 2.1
Phụ tải tính toán của các nhóm đợc tính theo số thiết bị hiệu quả
Để cho việc tính toán đợc đơn giản ở đây lấy chung các hệ số sử dụng
k
sd
=0,16 . hệ số công suất cos=0,6 và tg=1,33 cho tất cả các nhóm máy.
2.2.1.1.Tính phụ tải tính toán cho nhóm I
Tổng số thiết bị của nhóm là n=10
Tổng công suất đặt của nhóm là P
I
đ
=25,25 kW,
Thiết bị có công suất đặt lớn nhất là P
đmax
=7 kW
Thiết bị có công suất đặt bé nhất là P
đmin
=0,6kW

Số thiết bị có công suất không nhỏ hơn một nửa công suất của thiết bị
có công suất lớn nhất là n
1
=1
Tổng công suất ứng với n
1
thiết bị là P
1
=7 kW
Ta có
Tra đờng cong n
hq*
=f(n
*
,P
*
) ta đợc n
hq*
=0,7
Số thiết bị điện có hiệu quả n
hq
=n
hq*
.n=0,7.10=7
Tra bảng hoặc đờng cong k
max
=f(k
sd
,n
hq

) ta tìm đợc k
max
=2,48
Phụ tải tính toán của nhóm đợc tính theo công thức
P
I
tt
=k
max
.k
sd
. P
I
đ
=2,48.0,16.25,25=10,02 kW
Q
I
tt
= P
I
tt
.tg =10,02.1,33=13,32 kVAr
kVAPS
I
tt
I
tt
7,166,0/02,10cos/ ===

Dòng điện tính toán

CUNG CấP ĐIệN
10
A
U
S
I
I
tt
I
tt
4,25
38,0.3
7,16
.3
===
1,0
10
1
1
*
===
n
n
n
277,0
25,25
7
1
*

==

=
I
d
P
p
P
SINH VIÊN :đỗ khắc tiệp HTĐ3-K47
Dòng điện đỉnh nhọn (dùng để chọn dây chảy cho cầu chì )
2.2.1.2.Xác định công suất tính toán các nhóm còn lại
việc xác định công suất tính toán của các nhóm còn lại đợc thực hiện
nh đối với nhóm I và đợc tổng kết trong bảng 2.1
2.2.1.3.Xác định công suất tính toán dành cho chiếu sáng
Xác định công suất tính toán của phân xởng đợc thực hiện theo ph-
ơng pháp suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản xuất
P
ttcs
=p
o
.F
Trong đó p
0
là suất chiếu sáng của phân xởng (p
0
=12 W/ m
2
)
F : diện tích phân xởng xác đinh theo bản vẽ mặt bằng
(F= 875 m

2
)
P
ttcs
=12.35=10,5 kW
2.2.1.4.Công suất tính toán của toàn phân xởng
Công suất tính toán của toàn phân xởng tính theo công thức

ttcsttnhdtttpx
PPkP +=

.
(2.1)

ttcsttnhdtttpx
QQkQ +=

.
(2.2)

22
ttpxttpxttpx
QPS +=
(2.3)
Trong đó có tính đến sự làm việc đồng thời giữa các nhóm máy trong
phân xởng k
dt
=0,8. Phụ tải chiếu sáng chỉ có công suất tác dụng nên Q
ttcs
=0.

Thay số ta đợc
kWP
ttpx
8,1095,1012,124.8,0 =+=

kVArQ
ttpx
04,13205,165.8,0 ==

kVAS
ttpx
73,17104,1328,109
22
=+=
Dòng điện tính toán phân xởng

2.2.2.Xác định phụ tải tính toán của các phân x ởng khác
Phụ tải tính toán của các phân xởng khác đợc tính toán theo hệ số nhu
cầu
dncttdl
PkP .=

CUNG CấP ĐIệN
11
AIkII
dmkd
n
dmi
I
dn

45,15506,18.609,47.
max
1
1
=+=+=


)(9,260
3.38,0
73,171
3.
A
U
S
I
ttpx
ttpx
===
SINH VIÊN :đỗ khắc tiệp HTĐ3-K47
Trong đó k
nc
- Hệ số nhu cầu của phân xởng
P
đ
- Tổng công suất đặt của phân xởng
P
ttdl
Tổng công suất tính toán động lực của phân xởng
Phụ tải tính toán cũng đợc tính theo phơng pháp công suất chiếu
sáng trên một đơn vị diện tích P

ttcs
=p
o
.F

CUNG CấP ĐIệN
12
SINH VIÊN :đỗ khắc tiệp HTĐ3-K47
Tên
nhóm
Tên thiết bị
Ký hiệu
trên mặt
bằng
Số lợng
Công suất
đặt của
một thiết
bị,kW
I
dm
,A n
1
p
1
n
hq
k
max
P

tt
,
kW
Q
tt
,
kVAr
S
tt
,
kVA
I
tt
, A I
dn
,A
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
I
Bể ngâm dung dịch kiềm 41 1 3,0 7,74
Bể ngâm nớc nóng 42 1 3,0 7,74
Máy cuốn dây 46 1 1,2 3,10
Máy mài thô 52 1 2,8 7,22
Bàn thử nghiệm thiết bị điện 53 1 7,0 18,06
Máy cuốn dây 47 1 1,0 2,58
Bể ngâm tấm có tăng nhiệt 48 1 3,0 7,74
Tủ xấy 49 1 3,0 7,74
Máy khoan bàn 50 1 0,65 1,68
Chỉnh lu sêlênium 69 1 0,6 1,55
Tổng 10 25,25 65,15 1 7,0 7 2,48 10,02 13,32 16,7 25,4 155,45
Bể khử dầu mỡ 55 1 3,0 7,74

Lò điện để luyện khuôn 56 1 5,0 12,9
Lò điện để nấu chảy babit 57 1 10,0 25,8

CUNG CấP ĐIệN
13
SINH VIÊN :đỗ khắc tiệp HTĐ3-K47
Lò điện để mạ thiếc 58 1 3,5 9,03
Quạt lò đúc đồng 60 1 1,5 3,87
Máy khoan bàn 62 1 0,65 1,68
Máy uốn các tấm mỏng 64 1 1,7 4,38
Máy mài phá 65 1 2,8 7,22
Máy hàn điểm 66 1 25,0 64,5
Tổng 9 53,15 137,12 1 25 3 - 47,83 63,61 79,71 121,26 459,62
III
Máy mài tròn vạn năng 9 1 2,8 7,22
Máy phay răng 10 1 4,5 11,61
Máy phay vạn năng 11 1 7,8 20,12
Máy tiện ren 14 1 14,0 36,12
Máy tiện ren 15 1 4,5 11,61
Máy tiện ren 16 1 10,0 25,8
Máy tiện ren 17 1 20,0 51,6
Máy khoan đứng 18 1 0,85 2,19
Tổng 8 64,45 166,27 3 44 5,48 1,75 18,05 24,00 30,07 45,69 424,27
Máy ca kiểu đai 1 1 1,0 2,58

CUNG CấP ĐIệN
14
SINH VIÊN :đỗ khắc tiệp HTĐ3-K47
Khoan bàn 3 1 0,65 1,68
Máy mài thô 5 1 2,8 7,22

Máy khoan đứng 6 1 2,8 7,22
Máy bào ngang 7 1 4,5 11,61
Máy xọc 8 1 2,8 7,22
Máy tiện ren 13 1 10,0 25,8
Máy tiện ren 12 1 8,1 20,9
Máy mài thô 30 1 2,8 7,22
Tổng 9 35,45 91,45
2 18,1 5,5 2,75 15,6 20,74 26,00 39,54 220,45
V Cầu trục 19 1 24,2 62,43
Bàn 21 1 0,85 2,19
Máy khoan bàn 22 1 0,85 2,19
Bể dầu có tăng nhiệt 26 1 2,5 6,45
Máy cạo 27 1 1,0 2,58
Máy nén cắt liên hợp 31 1 1,7 4,38
Máy mài phá 33 1 2,8 7,22
Quạt lò rèn 34 1 1,5 3,67
Máy khoan đứng 38 1 0,85 2,19
Tổng 9 36,25 93,3 1 24,2 2 - 32,62 43,38 54,36 82,7 405,45

CUNG CấP ĐIệN
15
SINH VIÊN :đỗ khắc tiệp HTĐ3-K47
Tổng
cộng
45 214,55 - - - - - 124.12 165.05 206.84 - -
Bảng 2.1.Phụ tải tính toán của phân xởng sửa chữa cơ khí

CUNG CấP ĐIệN
16
SINH VIÊN :đỗ khắc tiệp HTĐ3-K47

2.2.2.1.Phụ tải tính toán của phân x ởng luyện gang
Tra bảng số liệu và sổ tay đối với phân xởng luyện gang ta đợc
P
đ
=8200 kW , k
nc
=0,65 , F=119 m
2
, p
o
=15W/m
2
,
cos=0,8
Trong đó phụ tải 3kV là P
3
đ
=3200kW và phụ tải 0,38 kV là
P
0,38
đ
=5000kW
Do vậy ta có
)(20803200.65,0
3
kWP
ttdl
==

kVArtgPQ

ttdlttdl
156075,0.2080.
33
===


)(32505000.65,0
38,0
kWP
ttdl
==

kVArtgPQ
ttdlttdl
5.243775,0.3250.
38,038,0
===


kWP
ttcs
625,442975.15 ==
Phụ tải tính toán của toàn phân xởng tính theo sau

WPPkP
ttcsttdldtttpx
625,4308625,44)32502080.(8,0. =++=+=


kVArQQkQ

ttcsttdldtttpx
31980)5.24371560.(8,0. =++=+=
kVAQPS
ttpxttpxttpx
767,53653198625,4308
22
22
=+=+=

Dòng điện tính toán của toàn phân xởng

2.2.2.2.Phụ tải tính toán của các phân x ởng còn lại
Phụ tải tính toán của các phân xởng còn lại đợc tính tơng tự nh phụ
tải tính toán của phân xởng luyện gang và đợc tổng kết nh ở bảng 2.2
2.2.3.Phụ tải tính toán của toàn nhà máy
Phụ tải tính toán của toàn nhà máy đợc tính theo công thức
=
kVA94,155118,1411912,13289.8,0
22
=+
kVA

CUNG CấP ĐIệN
)(678,8152
3.38,0
767,5365
3.
A
U
S

I
ttpx
ttpx
===

+=
22
)()(.
ttpxttpxdtttnm
QPkS
17
Bảng 2.2. Phụ tải tính toán của phân xởng nhà máy
Kí
hiệu
trên
mặt
bằng
Tên phân xởng
Diện
tích
(m
2
)
Công
suất
đặt
P
đ
,kW
Hệ

số
nhu
cầu
cos/tg

Suất
chiếu
sáng
p
0
,
W/m
2
Công suất tính toán
P
ttpx
, kW Q
ttpx
kVAr
S
ttpx
kVA
I
tt
kVAr
Chiếu
sáng
động lực
P
ttdl

,kW
Q
ttdl
,
kVar
1
Phõn xng luyn
gang
3kV
2975
3200
0,65 0,8/0,75 15
44,62
5
2080 1560
4308,625 3198 5365,767 8109,869
0,38kV 5000 3250 2437,5
2 Phõn xng lũ mỏc tin
2800
3500 0,8 0,7/1,02 14 39,2 2800 2856 2279,2 2284,8 3227,238 4903,424
3 Phõn xng mỏy cỏn phụi tm
1050
2000 0,3 0,5/1,73 14 14,7 600 1038 494,7 830,4 966,588 1468,622
4 Phõn xng cỏn núng
3kV
4325
2500
0,3 0,5/1,73 14 60,55
750 1297,5
1860,55 3114 3627,484 5511,554

0,38kV 5000 1500 2595
5 Phõn xng cỏn ngui
1125
4500 0,3 0,5/1,73 14 15,75 1350 2335,5 1095,75 1868,4 2166,007 3291,004
6 Phõn xng tụn
3750
2500 0,4 0,6/1,33 14 52,5 1000 1330 852,5 1064 1363,397 2071,529
7 Phõn xng sa cha c khớ
875
214,55 - 0,6/1,33 12 10,5 124,12 165,05 109,796 132,04 171,725 260,918
8 Trm bm
3kV
600
2100
0,8 0,8/0,75 15 9
1680 1260
2057 1536 2567,206 3900,58
0,38kV 1100 880 660
9 Ban qun lý v phũng thớ nghim
1950
320 0,75 0,9/0,48 20 39 240 115,2 231 92,16 248,705 377,880
Tổng 13289,12 14119,8
SINH VIÊN :đỗ khắc tiệp HTĐ3-K47
Ch ơng 3
thiết kế mạng điện cao áp cho
toàn nhà máy
3.1. P h ơng án truyền tải điện tới nhà máy
3.1.1.Xác định điện áp định mức của đ ờng dây truyền tải tới nhà
máy
Để đảm bảo chất lợng điện áp ta phải chọn điện áp truyền tải từ trạm

biến áp trung gian của lới điện tới nhà máy cho hợp lý
Việc chọn điện áp định mức sơ bộ bằng cách áp dụng công thức still
với l (km) là chiều dài truyền tải và P (MW) là công suất truyền tải
)(.16.34,4 kVPlU
dm
+=
Đối với nhà máy ta có
)(3,1063112,13289.8,0 kWPkPP
ttpxdtttnm
====

Bởi vậy ta có
)(596313,10.1615.34,4 kVU
dm
=+=
Nh vậy ta chọn cấp điện áp truyền tải cho nhà máy là 35 kV
3.1.2.Chọn tiết diên dây dẫn của đ ờng dây
Nhà máy là phụ tải loại 1 vì vậy ta phải xây dựng đờng dây hai mạch
để đảm bảo cung cấp điện liên tục cho nhà máy
Do đờng dây truyền tải lên ta chọn tiết diện theo phơng pháp tiết
diện kinh tế
Trong đó I là dòng điện truyền tải
F
kt
là tiết diện kinh tế của đờng dây
J
kt
tiết diện kinh tế phụ thuộc vào T
max
thời gian tiêu thụ

công suất lớn nhất và loại dây dẫn
Nhà máy có T
max
=4500h và dây dẫn chọn loại dây AC tra bảng ta có
j
kt
=1,1 A/mm
2
Dòng điện truyền tải trên đờng dây

Suy ra

CUNG CấP ĐIệN
kt
kt
j
I
F
=
)(94,1 27
35.3.2
94,15511
.3.2
A
U
S
I
dm
ttnm
===

)(3,116
1,1
94,127
2
mmF
kt
==
19
SINH VIÊN :đỗ khắc tiệp HTĐ3-K47
Bởi vậy ta chọn đợc tiết diện tiêu chuẩn của mạng điện là
Ftc=120 mm
2
với dòng điện cho phép là Icp=380A
Trong trờng hợp sự cố đứt một đờng dây thì dòng điện chạy trên đ-
ờng dây còn lại là Isc=2.I=2.127,94=255,88<Icp nên thoả mãn điều kiện
truyền tải
Kiểm tra tổn thất điện áp với dây đã chọn
Với dây AC-120 tra bảng ta tìm đợc r
0
=0,27(/ km) x
0
=0,379
(/km)
%7,4
35.2
15).379,0.8,1411927,0.12,13289(
%
22
=
+

=
+
=
dm
U
XQRP
U

Vậy
%5%
<
U
thoả mãn điều kiện cho phép nh vậy dây đã chọn là
hợp lý .
- Ta thấy nếu dùng sơ đồ dẫn sâu từ mạng 35kv xuống điện áp 0,4kv
thì có lợi giảm đợc tổn thất nhng chi phí cho các thiết bị cao và nguy hiểm
cho ngời lao động. Loại sơ đồ này phù hợp với các xí nghiêp có các phân x-
ởng nằm cách xa nhau
- Nếu dùng sơ đồ trạm biến áp trung tâm 35/6,3 kv cấp điện cho các
biến áp phân xởng 6/0,4kv thì chi phí cho các thiết bị thấp và với loại hình
phân xởng đặt gần nhau thì tổn thất không lớn và ít nguy hiểm. Bởi vậy ta
chọn sơ đồ này.
3.2.Chọn số lợng dung lợng và vị trí đặt máy biến áp
3.2.1.Chọn vị trí đặt máy biến áp
3.2.1.1.Xác định biểu đồ phụ tải
Việc xây dựng biểu đồ phụ tải trên mặt bằng xí nghiệp có mục đích là
phân phối hợp lý các trạm biến áp trong phạm vi nhà máy, chọn vị trí đặt
trạm phân phối trung tâm và các trạm biến áp sao cho đạt chỉ tiêu kỹ thuật
cao nhất.
Biểu đồ phụ tải mỗi phân xởng là một vòng tròn có diện tích tơng ứng

với phụ tải tính toán của phân xởng đó theo một tỷ lệ đã chọn. Nếu coi phụ

CUNG CấP ĐIệN
20
SINH VIÊN :đỗ khắc tiệp HTĐ3-K47
tải mỗi phân xởng là một hình tròn theo diện tích phân xởng thì tâm vòng
tròn phụ tải trùng với tâm hình học của phân xởng đó.
Mỗi vòng tròn phụ tải đợc chia thành hai phần tơng ứng với phụ tải
tác dụng động lực (phần dánh dấu) và phụ tải tác dụng chiếu sáng (phần để
trắng).
* Xác định vòng tròn phụ tải:
- Công thức:

=

=
*
*
2
m
S
R
R
m
S
i
i
i
tti
Trong đó:

S
tti
: Phụ tải tính toán phân xởng i ( kVA )
R
i
: Bán kính vòng tròn biểu đồ phụ tải của phân xởng i (mm)
m: Tỷ lệ xích (m=20kVA/mm
2
)
- Góc chiếu sáng của biểu đồ phụ tải:
* Phân xởng luyện gang


Các phân xởng còn lại tính tơng tự và đợc tổng kết trong bảng 3.1

CUNG CấP ĐIệN
Số thứ
tự
Tên phân xởng P
cs
,kW P
ttdl
,kW S
ttpx
,kVA R, mm
1 Phõn xng luyn gang 44,625 5330 5365,767 9,24 3
2 Phõn xng lũ mỏc tin 39,2 2800 3227,238 7,17 5
3 Phõn xng mỏy cỏn phụi tm 14,7 600 966,588 3,92 9
4 Phõn xng cỏn núng 60,55 2250 3627,484 7,6 10
5 Phõn xng cỏn ngui 15,75 1350 2166,007 5,87 4

6 Phõn xng tụn 52,5 1000 1363,397 4,66 19
7 Phõn xng sa cha c khớ 10,5 124,12 171,725 1,65 30
8 Trm bm 9 2560 2567,206 6,39 1
9 Ban qun lý v phũng thớ nghim 39 240 248,705 1,99 58,5
tt
cs
cs
P
P*360
=

)(24,9
14,3.20
767,5365
1
mmR
==
===
3
5330
625,44.3 60
*360
1
1
1
tt
cs
cs
P
P

21
SINH VIÊN :đỗ khắc tiệp HTĐ3-K47
Bảng 3.1.Số liệu biểu đồ phụ tải
Để tìm vị trí đặt trạm biến áp trung tâm của nhà máy ta phải xác định
đợc tâm phụ tải tính toán của toàn nhà máy
Trên mặt bằng nhà máy chọn một hệ toạ độ xoy, có vị trí toạ độ trọng
tâm của các phân xởng là: ( x
i
; y
i
) ta xác định đợc các tọa độ tâm phụ tải
tối u là M(x; y) để đặt trạm phân phối trung tâm:
Công thức:
ttnm
ii
S
Sx
x

=
;
ttnm
ii
S
Sy
y

=

Nhìn vào sơ đồ nhà máy ta có bảng tính tâm phụ tải nh bảng 3.2
Dựa vào bảng 3.2 ta tính đợc tâm phụ tải

)(8,7
94,15511
9,122206
dvx ==

)(43,3
94,15511
03,53290
dvx ==

Hình 3.1. Sơ đồ tâm phụ tải nhà máy

CUNG CấP ĐIệN
Nhà máy số 7
22
SINH VIÊN :đỗ khắc tiệp HTĐ3-K47
Bảng 3.2. Số liệu tính toán tâm phụ tải tính toán
3.2.1.2.Vị trí đặt các trạm biến áp
Nhìn vào đồ thị phụ tải ta thây tâm phụ tải nằm ở phần rìa nhà máy
bởi vậy ta đặt trạm biến áp trung tâm của nhà máy kề phân xởng 1 nh hình
3.2
Để cung cấp điện cho các phân xởng hợp lý nhất là đặt các trạm biến
áp phân xởng. Các trạm này đợc đặt kề với phân xởng để tiết kiệm mặt
bằng phân xởng
3.2.2.Chọn số l ợng và dung l ợng các máy biến áp
3.2.2.1.Máy biến áp trung tâm
Để cung cấp điện liên tục cho nhà máy trong trờng hợp sự cố phải cắt

một máy mà không phải cắt phụ tải ta cần đặt hai máy biến áp hạ áp 35/6,3
kV trong trạm biến áp trung tâm.
Với công thức chọn hai máy biến áp sau
kVA
Sttnm
S
dmB
2,10976
4,1
7,15366
4,1
===
Bởi vậy ta chọn 2 máy biến áp TDH 16000/35 có dung lợng
16000kVA trong trạm biến áp trung tâm
Do máy sản xuất tại Liên Xô cũ lên phải hiệu chỉnh hệ số nhiệt độ
81,0
100
)524(
1
100
)(
1
12
=

=

=
tt
k

hc
t
1
và t
2
là nhiệt độ chế tạo và nhiệt độ sử dụng máy biến áp
Nh vậy ta có
kVAkSS
hcdmB
dmB
1296081,0.16000.
'
===
Ta thấy
kVA
S
S
ttnm
dmB
2,10976
4,1
'
=>

CUNG CấP ĐIệN
Số thứ
tự
Tên phân xởng S
ttpx
,kVA X(dv) S

ttpx
.x Y(dv) S
ttpx
.y
1 Phõn xng luyn gang 5365,767 8,3 44535,86 2,6 13950,99
2 Phõn xng lũ mỏc tin 3227,238 8 25817,9 1,1 3549,962
3 Phõn xng mỏy cỏn phụi tm 966,588 5,6 5412,892 2 1933,176
4 Phõn xng cỏn núng 3627,484 4,7 17049,18 3 10882,45
5 Phõn xng cỏn ngui 2166,007 1,2 2599,208 2,5 5415,018
6 Phõn xng tụn 1363,397 1,6 2181,436 4,2 5726,269
7 Phõn xng sa cha c khớ 171,725 5,1 875,801 5,1 875,801
8 Trm bm 2567,206 9,1 23361,57 4,2 10782,26
9 Ban qun lý v phũng thớ nghim 248,705 1,5 373,058 0,7 174,094
Tổng 122206,9 53290.03
23
SINH VIÊN :đỗ khắc tiệp HTĐ3-K47
Bởi vậy lựa chọn máy biến áp TDH 16000/35 là hợp lý đảm bảo cung
cấp điện cho nhà máy ngay cả khi một máy biến áp bị hỏng
Loại
S
đm
Điện áp (kv) I
0
% Tổn thất U
N
%
C H
Po,kW Pn,kW
TDH 16000 35 6,3 0,75 21 90 8,0
Bảng3.3 Thông số máy biến áp trung tâm

3.2.2.2.Máy biến áp các phân x ởng
Các phân xởng có công suất tính toán khác nhau trong một phân xởng
lại có các loại máy động lực loại 0,38 kV và loại 3 kV vì vậy ta phải biết đ-
ợc công suất tính toán của từng loại động lực
*) Phân xởng luyện gang
Công suất tính toán loại 3kV là
kVAQPS
ttdlttdlttpx
208015602080.8,0)()(.8,0
2223233
=+=+=
Công suất tính toán loại 0,38 kV là (bao gồm cả công suất chiếu sáng)
kVAQPPS
ttdlcsttdlttpx
81,3285)5,2437.8,0()5,103250.8,0().8,0().8,0(
22238,0238,038,0
=++=++=

*) Phân xởng cán nóng
Tính toán tơng tự ta có
kVAS
ttpx
9,1198
3
=


kVAS
ttpx
73,2428

38,0
=
*) Phân xởng trạm bơm

kVAS
ttpx
1680
3
=

kVAS
ttpx
21,887
38,0
=
Chọn các máy biến áp do hãng ABB sản xuất tại việt nam bởi vậy
không cần hiệu chỉnh nhiệt độ.
Theo phân tích chơng mở đầu các phân xởng thuộc phụ tải loại 1 để
đảm bảo độ tin cậy điện đợc cấp hai máy biến áp trong một trạm biến áp.
Trong đó các phụ tải 3 kV đều là phụ tải rất quan trọng phải đảm bảo cung
cấp điện liên tục kể cả trong trờng hợp sự cố bị hỏng một máy biến áp. Tức
là trong trờng hợp sự cố hỏng máy biến áp mà không phải cắt một số phụ
tải bởi vậy chọn máy biến áp theo công thức sau

4,1
tt
dm
S
S
(*)

Các phân xởng phụ tải loại một có phụ tải động lực 0,38 kV khác
trong trờng hợp sự cố hỏng một máy biến áp vẫn có thể cắt bỏ 30% phụ tải
không quan trọng của phân xởng và để một máy biến áp kia làm việc quá
tải 40% bởi vậy chọn máy biến áp theo công thức sau
4,1
2
sc
dm
tt
dm
S
S
S
S


(**)
Với
ttsc
SS .7,0=

CUNG CấP ĐIệN
24
SINH VIÊN :đỗ khắc tiệp HTĐ3-K47
Các phân xởng thuộc phụ tải loại hai đợc cấp một máy biến áp với
công thức chọn máy biến áp nh sau
ttdm
SS
(***)
Dựa vào quyết định đó ta có cách chọn máy biến áp sau

Phân xởng 1 đợc cung cấp bởi ba trạm biến áp T11 , T12 và
T13
Trong đó
-T11 cấp cho loại động lực 3kV dự định đặt hai máy chọn nh
công thức (*)
kVA
S
S
tt
dm
7,1485
4,1
2080
4,1
==

Nh vậy trạm T11 đặt hai máy biến áp 6/3 kV mỗi máy có công suất
là 1600 kVA
- Hai trạm T12 và T13 đặt mỗi trạm hai máy biến áp 6/0,4 kV
Với công thức chọn nh công thức (**)
kVA
S
S
kVAS
sc
dm
dm
86,812
2.4,1
43,3251.7,0

4,1
86,812
2.2
43,3251
==
=
Nh vậy chọn loại 1000kVA
Một cách tơng tự ta chọn đợc các máy biến áp khác cho các phân x-
ởng còn lại .
Phân xởng 2 đợc cung cấp bởi hai trạm biến áp T21 và T22 mỗi
trạm có hai máy mỗi máy1000 kVA 6/0,4 kV
Phân xởng 8 đợc cung cấp bởi 2 trạm biến áp T81 và T82 Trong
đó
- Trạm T81 cung cấp cho phụ tải 3kV gồm hai máy biến áp
6/3kV loại 1600 kVA
- Trạm T82 cung cấp cho phụ tải 0,38kV gồm một máy biến
áp 6/0,4 kV loại 1000kVA
Phân xởng 4 đợc cung cấp bởi hai trạm biến áp T41 và T42
Trong đó
-T41 cấp cho phụ tải 3 kV dự định đặt hai máy biến áp có
kVA
S
S
tt
dm
35,856
4,1
9,1198
4,1
===

Nh vậy T41 đặt hai máy biến áp 6/3kV loại 1000 kVA
-T42 gồm hai máy biến áp 6/0,4 kV loại 1600 kVA
Phân xởng 6 và 7 đợc cung cấp bởi trạm biến áp T6+7 trạm có
một máy biến áp 6/0,4 kV loại 1600kVA
Phân xởng 5 đợc cung cấp bởi trạm biến áp T5 trạm có hai máy
6/0,4 kV loại 1600kVA

CUNG CấP ĐIệN
25