mô hình tự động đóng máy phát dự phòng

Lời nói đầu
Ngày nay, nền kinh tế nước ta đang phát triển rất mạnh mẽ, đời sống nhân dân
được nâng cao nhanh chóng. Nhu cầu điện năng trong các lĩnh vực công nghiệp,
nông nghiệp, dịch vụ, sinh hoạt tăng trưởng không ngừng. Cùng với sự phát triển
đất nước thì Công nghiệp hoá, Hiện đại hóalà một trong những chủ trương hàng đầu
của Đảng và nhà nước ta. Với yêu cầu này thì việc tự động hoá các quá trình trong
sản xuất là ưu tiên hàng đầu để thúc đẩy sự phát triển của nền Kinh tế, Giáo Dục,
Quốc Phòng…
Trong các ngành đang được chú trọng để phát triển nền công nghiệp thì ngành
điện lực là mét trong những ngành then chốt của hệ thèng công nghiệp hiện đại. Do
đó hệ thông cung cấp điện ngày càng được cải tiến để đảm bảo đuợc những yêu cầu
cấp điện của từng loại khách hàng. Trong các yêu cầu về hệ thống cung cấp điện thì
yêu cầu về mức độ đảm bảo liên tục cấp điện là một trong những yêu cầu hàng đầu.
Một số xí nghiệp do yêu cầu mất diện không được quá lâu, ví dụ như xí nghiệp
bánh kẹo, nếu mất điện quá 3 phót, dây chuyền nướng bánh sẽ bị cháy toàn bộ mẻ
bánh trong lò, gây thiệt hại về kinh tế. Xí nghiệp gạch dùng lò tuynen nếu mất điện
các con lăn không chuyển động sẽ bị háng, xí nghiệp rượu nếu mất điện quá lâu, các
máy dung ngưng làm việc, quá trình lên men kém ảnh hưởng đến cấht lượng rượu,
Lò nung thép trong các xí nghiệp cơ khí nếu mất điện quá dẫn đến háng mẻ thép
đang nung…
Do những đòi hỏi trên việc tự động hoá nguồn điện điêzen là yêu cầu cần thiết.
Trên cơ sở những kiến thức đã được học em xin trình bày đồ án tốt nghiệp với đề
tài : Mô hình tự động đóng máy phát dự phòng . Sử dụng bộ điều khiển có lập
trình PLC.
Em xin chân thành cảm ơn Thầy giáo Hà Tất Thắng và các thầy cô giáo trong bộ
môn tù động hoá trong XNCN đã tận tình hướng dẫn em hoàn thành đồ án tôt
nghiệp này.
Hà nội, ngày…… tháng…… năm……
Sinh viên
Đỗ Mạnh Dũng

Phần I: HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN XÍ NGHIỆP CÔNG NGHIỆP
Chương I: NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG VỀ HỆ THỐNG CẤP ĐIỆN
I-1 : Đặc điểm của quá trình sản xuất và phân phối điện năng
Điện năng là dạng năng lượng có nhiều ưu điểm  dễ dàng chuyển thành các
dạng năng lượng khác, dÔ truyền tải và phân phối. Chính vì vậy điện năng được sử
dụng rộng rãi trong mọi hoạt động lĩnh vực của con người.
Quá trình sản xuất điện năng là quá trình từ. Đặc điểm cuả qúa trình này là rất
nhanh. Vì vậy để đảm bảo quá trình sản xuất được an toàn, tin cậy đảm bảo chất lượng
điện phải áp dụng nhiều biện pháp đồng bộ như: thông tin, đo lường, bảo vệ, tự động
hoá…
Điện năng là ngồn năng lượng chính của nghành công nghiệp là điều kiện quan
trọng để phát triển các đô thị … vì vậy kế hoạch phát triển kinh tế thì phải phát triển
điện năng.
Hiện nay có nhiều phương pháp sản xuất điện năng từ các dạng năng lượng khác
nhau : nhiệt năng, thuỷ năng, năng lượng hạt nhân …
I-2 Đặc điểm của hộ tiêu thụ điện
Hộ tiêu thụ điên là thành phần quan trọng của hệ thống cung cấp điện. Tuỳ theo
mức độ quan trọng mà hộ tiêu thụ được phân làm ba loại.
1.Hé tiêu thụ loại 1: Là hộ tiêu thụ mà khi ngõng cung cấp điện sẽ dẫn đến nguy hiểm
tính mạng con người, gây thiệt hại lớn vÒ kinh tế( háng máy móc, thiết bị gây ra
hàng loạt phế phẩm ), ảnh hưởng đến chính trị , Quốc phòng…
Có thể lấy ví dụ các hộ tiêu thụ loại một nhà máy hoá chất bến cảng, văn phòng chính
phủ, Quốc hội, phòng mổ bệnh viện, lò luyện thép, hệ thống ra đa quân sự, trung tâm
máy tính…
Đối với hộ tiêu thụ loại 1 phải được cung cấp Ýt nhất từ hai nguồn độc lập hoặc
phải có nguồn dự phòng nóng.
2. Hộ tiêu thụ loại 2: Là hộ tiêu thụ mà khi ngừng cấp điện sẽ gây ra thiệt hại lớn về
kinh tế háng hóc một số bộ phận máy móc , thiết bị gâp ra phế phẩm ngừng trệ sản
xuất. Ví dụ các hộ tiêu thụ loại 2  nhà máy cơ khí , nhà máy thực phÈm, khách sạn
lớn, trạm bơm tưới tiêu…

Cung cấp điện cho hộ loại 2 thường có thêm nguồn dự phòng. Nhưng phải so sánh giữa
vốn đầu tư cho nguồn dự phòng và hiệu qủa kinh tế do không bị ngừng cung cấp điện.
3. Hộ tiêu thụ loại 3: là những hộ tiêu thụ còn lại  khu dân cư, trường học, phân
xưởng phụ, nhà kho cuả các nhà máy…
Đối với các hộ tiêu thụ loại 3 cho phép mất điện trong một thời gian ngắn, để sửa
chữa khắc phục các sự cố.
Trong thực tế tuỳ theo tầm quan trọng của hộ tiêu thụ được xét với các hộ còn lại.
Mặt khác trong một nhà máy, một khu dân cư… có nhiều hộ tiêu thụ nằm xen kẽ nhau,
vì vậy hệ thống cung cấp điện phải đảm bảo việc cung cấp điện được an toàn, tin cậy
và linh hoạt
I-3 Những yêu cầu khi thiết kế cung cấp điện.
1. Độ tin cậy cấp điện.
Mức độ đảm bảo liên tục cÊp điện tuỳ thuộc vào tính chất yêu cầu của phụ tải. Đối
với các họ loaị 1 phải đảm bảo liên tục cấp điện ở mức cao nhất, nghĩa là trong bất kì
tinh huống nào cũng không để mất điện
Những đối tượng nhà máy, xí nghiệp, tổ hợp sản xuất tốt nhất là đặt máy dự phòng, khi
mất điện sẽ dùng máy phát cấp điện cho những phụ tải quan trong  lò, phân xưởng
sản xuất chính… Khách sạn cũng nên đặt máy dự phòng.
2. Chất lượng điện.
Chất lượng điện được đánh giá qua 2 chỉ tiêu là tần số và điện áp. Chỉ tiêu tần số do
cơ quan điều chỉnh hệ thống điện quốc gia điều chỉnh chỉ những hộ tiêu thụ lớn (hàng
chục MW chở lên) mới quan tâm đến chế độ vận hành của mình sao cho hợp lý để góp
phần ổn định tần số của hệ thống điện.
Vì vậy việc thiết kế cung cấp điện thường chỉ quan tâm bảo đảm chất lượng điện áp.
Nói chung điện áp ở lưới chung áp và hạ áp cho phép dao động quanh giá trị 5%
điện áp định mức. Đối với những phụ tải có yêu cầu cao về chất lượng điện  nhà máy
hoá chất, điện tử, cơ khí chính xác… điện áp chỉ cho phép dao động trong khoảng
2,5% điện áp định mức.
3. An toàn cấp điện.
Hệ thống cung cấp điện phải được vận hành an toàn đối với người và thiết bị. Muốn

đạt được yêu cầu đó, người thiết kế phải chon sơ đồ cung cấp hợp lý, rõ ràng, mạch lạc
để tránh nhầm lẫn trong vận hành. Các thiết bị phải đúng chủng loại đúng công suất.
Công việc vận hành, quản lý hệ thống điện phải tuyệt đối chấp hành những quy định về
an toàn điện.
4. Kinh tế.
Trong quá trình thiết kế hệ thống cung cấp điện thường có nhiều phương án, vì vậy
ta phải tiến hành so sánh các phương án để vừa đảm bảo được các chỉ tiêu kĩ thuật vừa
đảm bảo về kinh tế.  cấp điện cho một xí nghiệp có nên đặt máy phát dự phòng hay
không, dẫn điện bằng dây trên không hay dây cáp… Phương án kinh tế không phải là
phương án có đầu tư Ýt nhất mà là phương án tổng hoà của 2 đại lượng vốn đầu tư và
chi phí vận hành sao cho thời hạn thu hồi vốn đầu tư sớm nhất. Phương án lùa chọn
phải là phương án tối ưu.
Chương II:THIẾT KẾ CẤP ĐIỆN CHO MỘT XƯỞNG SỬA CHỮA CƠ KHÍ

II-1: Nội dung bản thiết kế
1 Xác định phụ tải tính toán xưởng
2. Vạch sơ đồ cấp điện
3. Lùa chọn và kiểm tra các phần tử trên sơ đồ.
4. Tính toán chiếu sáng phân xưởng
5. Tính toán công suất phản kháng, nâng cao hệ số công suất
Bảng các thiết bị của phân xưởn
Sè
thứ
tự
Tên máy Số
lượng
Loại Công suất
KW
Bộ phận máy
1 Máy cưa kiểu đại 1 8351 1

2 Khoan bàn 2 NC12A 0.65
5 Máy mài thô 1 PA427 2.8
6 Máy khoan đứng 1 2A125 4.5
7 Máy bào ngang 1 736 4.5
8 Máy xọc 1 7A420 2.8
9 Máy mài tròn vạn năng 1 3A130 4.5
10 Máy phay răng 1 5D32t 4.5
11 Máy phay vạn năng 1 5M82 7
12 Máy tiện ren 1 1A62 8.1
13 Máy tiện ren 1 IX62 10
14 Máy tiện ren 1 123 14
15 Máy tiện ren 1 1616 4.5
16 Máy tiện ren 1 1D63A 10
17 Máy tiẹn ren 1 136A 20
BỘ PHẬN LẮP RÁP
18 Máy khoan đứng 1 2118 0.85
19 Cầu trục 1 XH204 24.2
22 Máy khoan bàn 1 HC12A 0.85
26 Bể dầu tăng nhiệt 1 8.5
27 Máy cạo 1 1
30 Máy mài thô 1 3M634 2.8
BỘ PHẬN HÀN HƠI
31 Máy ren cắt liên hợp 1 HB31 1.7
33 Máy mài phá 1 3M634 2.8
34 Quạt lò rèn 1 1.5
38 Máy khoan đứng 1 2118 0.85
BỘ PHẬN SỬA CHỮA
ĐIỆN
41 Bể ngâm dung dịch kiềm 1 3
42 Bể ngâm nước nóng 1 4

43 Máy cuốn dây 1 1.2
47 Máy cuốn dây 1 1
48 Bể ngâm có tăng nhiệt 1 4
49 Tủ sấy 1 3
50 Máy khoan bàn 1 0.65
52 Máy mài thô 1 HC12A 2.8
53 Bàn thử nghiệm thiết bị điện 1 3M634 7
BỘ PHẬN ĐÚC ĐỒNG
1
55 Bể khử dầu mỏ 1 4
56 Lò điện để luyện khuôn 1 3
57 Lò diện để nấu chảy babit 1 10
58 Lò điện mạ thiếc 1 3.3
60 Quạt lò đúc đồng 1 1.5
62 Máy khoan bàn 1 NC12A 0.65
64 Máy uốn các tấm mỏng 1 C237 1.7
65 Máy rài phá 1 3A634 2.8
66 Máy hàn điểm 1 MTP 25KVA
69 chỉnh lưu salenium 1 BCA5M 0.6
II-2: Thiết kế cấp điện
II-2-1. Xác định phụ tải tính toán của phân xưởng
Căn cứ vào vị trí, công suất của máy móc, công cụ, bố trí trên mặt bằng phân
xưởng quyết định phân làm 5 nhóm phụ tải
Ở đây ta có thể xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình vầ hệ số
cực đại.Tra bảng với nhóm cơ khí ta có:
K
sd
=0,16; cosϕ=0,6
1. Phụ tải tính toán theo công suất trung bình
Với một động cơ : P

tt
= P
đm
Với nhóm động cơ n 3: P
tt
= P
đmi

Với nhóm động cơ n 4: P
tt
=K
max
.K
sd
P
đmi
K
sd
: hệ số sử dụng của nhóm thiết bị (tra sổ tay)
K
max
: hệ số cực đại , tra đồ thị hoặc tra bảng theo hai đại lượng K
sd
và n
hq
N
hq
:số thiết bị dùng hiệu quả
- Trình tù xác dịnh n
hq

như sau :
+ Xác định n
1
- Sè thiết bị có công suât lớn hơn hay bằng một nửa công suất của thiết
bị có công suất lớn nhất
+ Xác định P
1
- Công suất của thiết trên : P
1
= P
đmi
+ Xác định n
∗
= ; P
∗

= ; P
Σ

= P
đmi
Trong đó : n-là tổng số thiết bị trong nhóm
P
Σ
- là công suất của nhóm
+ Từ n
∗
, P
∗
tra bảng được n

∗
hq
+ Xác định n
hq
: n
hq
= n. n
∗
hq
Tra bảng K
max
chỉ bắt đầu từ n
hq
= 4 trở lên. Khi n
hq
<4 phụ tải tính toán theo công thức:
P
tt
= K
ti
.P
đmi
Trong đó : K
ti
- là hệ số tải, có thể láy gần đúng  sau:
K
ti
= 0,9 với thiết bị làm việc ở chế độ dài hạn
K
ti

= 0,75 với thiêt bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại
- Nếu trong nhóm có thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại thì phải quy đổi về chế
độ dài hạn trước khi xác định n
hq

P
qđ
= P
đm
K
đ
%- hệ số đóng điện phần trăm
- Còng phải quy đổi công suất 3 pha về các thiết bị dùng điện 1 pha
Thiết bị đấu vào điên áp pha
P
qđ
= 3 P
đm
Thiết bị đấu vào điện áp dây
P
qđ
= P
đm
Phụ tải chiếu sáng tính theo công thức
P
cs
= P
0
. S
Trong đó : P

cs
- là công suất chiếu sáng
P
0
- công suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích (W/m
2
)
S- là diện tích cần được chiếu sáng
- Phô tải tính toán của toàn phân xưởng có n nhóm thiết bị :
P
ttpx
= K
đt
.
Q
ttpx
= K
đt
.
S
ttpx
= K
đt
.
Trong đó : P
ttpx
- là công suất tính toán toàn phân xưởng
Q
ttpx
- là công suất phản kháng tính toán toàn phân xưởng

S
ttpx
- là công suất tính toán toàn phần của phân xưởng
K
đt
– hệ số cồng thời cuẩ phân xưởng
2. Tính toán phụ tải của từng nhóm phụ tải trong phân xưởng
a) Phụ tải tính toán nhóm mét
Số liệu tính toán nhóm 1
Thứ
tù
Tên thiết bị Số lượng Ký hiệu trên
mặt bằng
P
đm
,
(KW)
I
đm
,
(A)
1 Máy cưa dài 1 1 1 2,53
2 Máy khoan bàn 2 2 2. 0,65 2.1,65
5 Máy mài thô 1 5 2,3 5,82
6 Máy khoan đứng 1 6 4,5 11,39
7 Máy bào ngang 1 7 4,5 11,39
8 Máy xọc 1 8 2,8 7,09
Ta có : n=7, n
1
= 4

n
*
= = = 0,57
P
*
= =
Tra bảng được n
hq
= 0,69× 7
Tra bảng với K
sd
= 0,16 ; n
hq
= 5 ta được K
max
= 2,87
Phụ tải tính toán của nhóm 1:
P
tt
= K
max
. K
sd
P
đmi
= 2,87.1,33.16,4 = 7,53(KW)
Q
tt
= P
tt

. tgϕ
= 7,53. 1,33=10,04 (KVAr)
S
tt
= (KVA)
b) Phụ tải tính toán nhóm 2
TT Tên thiết bị Số
lượng
Ký hiệu P
đm
,
(KW)
I
dm
,A
1 Máy mài tròn vạn năng 1 9 4,5 11,39
2 Máy phay vạn năng 1 10 4,5 11,39
3 Máy phay vạn năng 1 11 7 17,7
4 Máy tiện ren 1 12 8,1 20,5
5 Máy tiện ren 1 13 10 25,32
6 Máy tiện ren 1 14 14 35,5
7 Máy tiện ren 1 15 4,5 11,39
8 Máy tiện ren 1 16 10 25,32
9 Máy tiện đứng 1 18 0,85 2,152
Tổng 9 63,45 160,662
Ta có: n=9,n
1
=5
n
∗

=
P
∗
=
Với n
∗

và P
∗

tra bảng ta có n
∗
hq
=0,82
n
hq
=n
∗
hq
.n=0,82.9=7
Tra bảng với K
sd
=0,16 và n
hq
=7 được K
max
=2,48
Phụ tải tính toán nhóm 2:
P
tt

=K
max
.K
sd
. P
đmi
=2,48.0,16.63,45=25,18(KW)
Q
tt
=p
tt
.tgϕ=25,18.1,33=33,57(KVA)
S
tt
= = =41,96(KVA)
C, Phụ tải tính toán nhóm 3:
Tên thiết bị Số
lượng
kí hiệu P
dm
Kw I
dm
,A
Máy tiện ren 1 17 20 50,64
Cầu trục 1 19 24,2 61,28
Máy khoan bàn 1 22 0,85 2,152
Bể dầu tăng nhiệt 1 26 2,5 6,33
Máy cạo 1 27 1 2,53
Máy mài thô 1 30 1,7 7,09
Máy nén cắt liên hợp 1 31 1,7 4,305

Máy mài phá 1 33 2,8 7,09
Quạt lò rèn 1 34 1,5 3,987
Máy khoan đứng 1 38 0,85 2,152
Tổng 10 58,2
Ta có:n=10,n
1
=2
n
∗
= = =0,2
P
∗
= = =0,76
Từ n
∗

và P
∗

tra bảng ta được n
∗
hd
=0,33
n
hq
=0,33.10=3,3 4
Tra bảng với K
sd
=0,16,n
hq

=4 K
max
=2,48
P
tt
=K
max
.K
sd
. P
đmi
=2,48.0,16.58,2=23,1(KW)
Q
tt
=P
tt
.tgϕ
=23,1.1,33=30,08(KVAr)
S
tt
=
D,Phụ tải tính toán nhóm 4:
Tên thiết bị Số lượng vị trí P
dm,
(KW) I
dm
(A)
Bể ngâm dng dịch kiềm 1 41 3 7,6
Bể ngâm nước nóng 1 42 4 10,13
Máy cuốn giấy 1 46 1,2 3,04

Máy cuốn giấy 1 47 1 2,53
Bể ngâm có tăng nhiệt 1 48 4 10,13
Tủ sấy 1 49 3 7,6
Máy khoan bàn 1 50 0,65 1,65
Máy mài thô 1 52 5,8 7,09
Bàn thử nghiệmTBD 1 53 7 17,73
Tổng 10 27,52 69,02
n=10,n
1
=3 n
∗
= =0,3
P
∗
= =0,55
Từ n
∗

và P
∗
tra bảng được n
∗
hq
=0,73
n
hq
=0,73.10=7,3 7
Từ n
hq
=7,K

sd
=0,16 tra bảng được K
max
=2,48
P
tt
=K
max
.K
sd
. P
đmi
=2,48.0,16.27,25=10,81(KW)
Q
tt
=P
tt
.tgϕ
=10,81.1,33=14,38(KVA)
E,Phụ tải tính toán nhóm 5
Tên thiết bị Số lượng vị trí P
đm,
(KW) I
đm
(A)
Bể khử dầu mỡ 1 55 4 10,13
Lò điện luyện khuôn 1 56 3 7,6
Lò nấu chảy babit 1 56 10 25,32
Lò điện mạ thiếc 1 58 3,5 6,33
Quạt lò đúc đồng 1 60 1,5 3,8

Máy khoan bàn 1 62 0,65 1,65
Máy uốn các tấm máng 1 64 1,7 4,305
Máy mài phá 1 65 2,8 7,09
Máy hàn điểm 1 66 13 32,92
Tổng 9 40,15 99,15
n=9,n
1
=2 n
∗
=
P
∗
=
Tra bảng n
∗
hq
= 0,54
n
hq
= 0,54.9 5
Với n
hq
=5 ;K
sd
= 0,16 tra bảng được K
max
=2,87
P
tt
= K

max
.K
sd
. p
đmi
= 2,87.0,16.40,15=18,44(KW)
Q
tt
= P
tt
.tgϕ
= 18,44.1,33 = 24,53(KVAr)
S
tt
=
3,Phô tải tính toán phân xưởng
+ Công suất tính toán của xưởng:
P
x
= K
đt
= 0,85(7,53+25,18+23,1+10,8+18,44) =85,05 (KW)
+ Công suất phản kháng của xưởng:
Q
x
= P
x
.tgϕ = 85,05.1,33 = 113 (KVAr)
4,Phô tải chiếu sáng của xưởng
+ lấy suất chiếu sáng chung cho xưởng là 


=12W/m
2

P
cs
= P
o
.S =12(50.20) = 12 (KW)
Vì chiếu sáng dùng bóng toả nhiệt nên cosϕ = 1→Q
cs
=0
5,Phô tải toàn phần của xưởng
S
x
= =
= 148,92 (KVA)
II-2-2. Sơ đồ cấp điện
II-2-2. Sơ đồ cấp điện
\




















 !"#
$
%
$

$$

$$

&


$$

$
$

$
'
$


$
$

'
$
'
$$

$

$


$

$%%

$

$

$%

$

$
$

$


$

$

$


$$


$

$

$

$

$

$$

$

$
$
$
()
!*
*

"
!+
,-
 .
/'$/
$/%$/&
/
$
0
1234
5
(,

5
14
6 7
0
1234
5
(,

5
14
6 7
0
1234
5
(,

5 14

6 7
*
8

97
()
!*
/'
&
/%

$/$

/'

!+
,-
:
!+
,-
:

/
$/;
/;
'/%
&/;
$/$%
/
%/'$

'/
$/''
/
/'
&/%
$/
$/$
/'
/
'/%
/
'/%
/
'/%
/
'/%
/
'/%
/
'/%
/
'/%
/
'/%
/&;%
&/;'
&/%
$&/$%
/
%/'$

&/%
$/$%
/$
/
/$
/
'$/%
$/'
/'
$$/%
%/%
$&/&
<
=>
?
7
*
"

7
*
8
()
!*
-
@
A
B
$/
/%$/&/%

/%/%
/$
/
6 7
5
(,

5 14
1234
0
/
/$
/'
/
/&%
$$/
&$
/
/'
/
$
/
/
$&/&
/'
/&%
/'
/&%
()
0C

A
B
A
B
A
B
A
B
7
A
B
")7
D
E
*
>
F
E
")7
E
/%
$
/%
&$
%/$
&/
/
14
0
5


(+
0
(,
G
()
!*
H*
8
()
0C
!*
)
7
IJ
()
!*
$/'
/$
&/;
$/$%
$$/;
/&%
$$/;
/&%
/%
;/$
$/'
/$



;

&


$
$%

'/%
/
6 7
5
1234
/'
/
/
/
/
/'
$



'
&

%

;

$$
$
$

$

$
$'
' &
$&
$;

%
; $ 
'

'
''
'
'

%

&

'



';




%
$

'
$

II-2-3. Lùa chọn các phần tử trong hệ thống cấp điện của xưởng
II-2-3-1. Lùa chọn máy biến áp
Trong sơ đồ cấp điện máy biến áp có vai trò rất quan trọng làm nhiệm vụ biến đổi điện
áp và truyền tải công suất.
Trong phân xưởng ta đặt một máy biến áp nên ta chon máy biến áp có dung lượng :
S
đmB
≥ S
ttx
Vì vậy dung lượng của máy biến áp là:
S
đmB
≥ 148,92 (KVA)
Chọn máy biên áp có dung lượng:
S
đmB
= 160 (KVA)
II-2-3-2. Lùa chọn máy cắt điện
Máy cắt điện là thiết bị đóng cắt mạch điện cao áp (trên 1000V). Ngoài chức năng
đóng cắt mạch điện phụ tải phục vụ cho công tác vận hành, máy cắt còn có chức năng
cắt dòng ngắn mạch để bảo vệ các phần tử của hệ thống điện.

Máy cắt phụ tải bao gồm dao cắt phụ tải dùng kết hợp với cầu chì, trong đó dao cắt
phụ tải dùng để đóng cắt dòng phụ tải còn cầu chì để cắt dòng ngắn mạch

* Các điều kiện chọn và kiểm tra máy cắt :
- Điện áp định mức (KV): U
đmMC
≥ U
đmLĐ
- Dòng điện định mức(A): I
đmMC
≥ I
cb
- Dòng cắt định mức : I
cđm
≥ I
”
n
- Công suất định mức : S
Cđm
≥ S
”
N
- Dòng điện ổn định định mức : I
ôđ đm
≥ I
xk
- Dòng điện ổn định nhiệt: I
ôđ đm
≥ I
∞

Trong đó:
U
đmMC
: Điện áp định mức của máy cắt
U
đmLĐ
: điện áp định mức của lưới điện
I
đmMC
: Dòng điện định mức của máy
I
cb
: Dòng điện cưỡng bức, nghĩa là dòng điện lớn nhất đi qua máy cắt
I
”
n
: Dòng ngắn mạch siêu quá độ
I
∞


: Dòng ngắn mạch vô công
I
xk
: Dòng điện xung kích, là trị số tức thời lớn nhất của dòng ngắn mạch ;
I
xk
= 1,8 I

N
S
”
: Công suất ngắn mạch
t
qđ
: thời gian quy đổi
t
nhđm
:thời gian ổn định nhiệt định mức
II-2-3-3: Lùa chọ áptômát
Áptômát là thiết bị đóng cắt hạ áp có chức năng bảo vệ quá tải và ngắn mạch. Có ưu
điểm là khả năng làm việc chắc chắn, tin cậy, an toàn, đóng cắt đồng thời 3 pha và có
khả năng tự động hoá cao nên áptômát mặc dù có gái trị đắt hơn vẫn ngày càng được
sử dụng rộng rãi trong lưới điện hạ áp công nghiệp.
Áptômát có nhiều loại: 1 pha, 2 pha, 3 pha,ngoài ra còn có áptômát chống giật…
Áptômát được chọn theo 3 điều kiện:
U
đmA
≥ U
đmLĐ
I
đmA
≥ I
tt
I
cđmA
≥ I
N
Trong hệ thống cấp điện của xưởng ta chọn :

- Áptômát đầu nguồn đặt tại trạm biến áp loại A3140 có
U
đm
=500V, I
đm
= 300A, I
gh cắt
= 25 (kA)
- Áptômát đặt tại tủ phân phối (PP)  đặt tại đầu nguồn, loại A3140
- 6 nhánh ra của tủ PP chọn áptômát loại A3120 có U
đm
= 500V, I
đmA
= 100A, I
gh cắt
=
15(kA)
II-2-3-4 Lùa chọn cầu chì
Cầu chì là một phần tử trong hệ thống cung cấp điện có tác dụng cắt đứt mạch điện
khi có dòng điện vượt quá trị sè cho phép đi qua. Vì thế chức năng của cầu chì là bảo
vệ ngắn mạch và quá tải
Năm nhóm phụ tải được cấp điện từ 5 tủ động lực. Các tủ động lực đều chọn tủ do
Liên Xô chế tạo. Đầu vào cầu dao- cầu chì 400A, 8 đầu ra 100A
Lùa chọn cầu chì bảo vệ cho tủ động lực
Cầu chì nhánh cấp điện cho một động cơ chọn theo hai điều kiện:
I
dc
≥

I

đmĐ
I
dc
≥
Trong đó:
I
mm
: dòng điện mở máy
K
mm
: hệ số mở máy của động cơ, ở đây lâý K
mm
= 5
α : hệ số của động cơ, ở đây lấy α= 2,5
Cầu chì nhánh cấp cho 2,3 động cơ chọn theo 2 điều kiện:
I
dc
≥

I
đmĐi
I
dc
≥
Cầu chì tổng bảo vệ cho cả nhóm động cơ được chọn theo 3 điều kiện:
I
dc
≥ I
tt nhóm
I

dc
≥
Điều kiện thứ 3 là điều kiện chọn lọc: I
dc
của cầu chì tổng phải lớn hơn Ýt nhất là gấp
2 so với I
dc
của cầu chì nhánh lớn nhất
a) Chọn cầu chì bảo vệ cho ĐL-1
- Cầu chì bảo vệ máy cưa kiểu đại

I
dc
≥ I
đm
=2,35A
I
dc
≥ (A)
Chọn I
dc
= 30A
- Cầu chì bảo vệ máy khoan bàn 0,65KW
I
dc
≥ I
đm
= 1,65A
I
dc

(A)
Chọn I
dc
= 30A
-Cầu chì bảo vệ máy mài thô2,3KW
I
dc
≥ I
đm
= 5,82(A)
I
dc
(A)
Chọn I
dc
= 30A
- Cầu chì bảo vệ máy khoan đứng 4,5KW
I
dc
≥ I
đm
= 11,39 (A)
I
dc
(A)
Chọn I
dc
= 30A
- Cầu chì bảo vệ máy bào ngang 4,5 KW
I

dc
≥ I
đm
= 11,39 (A)
I
dc
= (A)
Chọn I
dc
= 30A
- Cầu chì bảo vệ máy xọc 2,8 KW
I
dc
≥ I
đm
= 7,09 (A)
I
dc
= (A)
Chọn I
dc
= 30A
- Cầu chì tổng ĐL1:
I
dc
≥ I
tt nhóm
= 19,09

I

dc

Chọn I
dc
= 200A
b) Chọn cầu chì bảo vệ tủ ĐL2:
-Cầu chì bảo vệ máy tròn vạn năng 4,5KW
I
dc
≥ I
đm
=11,39(A)
I
dc
=
Chọn I
dc
=40(A)


- Cầu chì bảo vệ máy phay răng 4,5KW
I
dc
≥ I
đm
=11,39(A)
I
dc
Chọn I
dc

= 40(A)
- Cầu chì bảo vệ máy phay vạn năng 7KW
I
dc
≥ I
đm
=17,7(A)
I
dc

Chọn I
dc
= 50(A)
- Cầu chì bảo vệ máy tiện ren 8,1KW
I
dc
≥ I
đm
=20,5(A)
I
dc

Chọn I
dc
=60(A)
- Cầu chì bảo vệ máy tiện ren 10 KW
I
dc
≥ I
đm

=25,32(A)
I
dc

Chọn I
dc
=60(A)
- Cầu chì bảo vệ máy tiện ren 14KW
I
dc
≥ I
đm
=35,5(A)
I
dc

Chọn I
dc
=100(A)
- Cầu chì bảo vệ máy tiện ren 4,5KW
I
dc
≥ I
đm
=11,39(A)
I
dc

Chọn I
dc

=30(A)
- Cầu chì bảo vệ máy tiện ren10 KW
I
dc
≥ I
đm
= 25,32 (A)
I
dc

Chọn I
dc
= 60A
- Cầu chì bảo vệ máy khoan đứng 0,85 KW
I
dc
≥ I
đm
= 2,152 (A)
I
dc

Chọn dây chảy có I
dc
= 30 (A)
→ Cầu chì bảo vệ tủ ĐL2
I
dc
≥ I
ttĐL2

= 63,75 (A)
I
dc




Chọn dây chảy có I
dc
= 200(A)
c) Chọn cầu chì bảo vệ tủ ĐL3
- Cầu chì bảo vệ máy tiện ren 20 KW
I
dc
≥ I
đm
= 50,64 (A)
I
dc

Chọn dây chảy có I
dc
= 150 (A)
- Cầu chì bảo vệ máy Cẩu trục 24,2KW
I
dc
≥ I
đm
= 61,28 (A)
I

dc

Chọn dây chảy có I
dc
= 150 (A)
- Cầu chì bảo vệ máy khoan bàn 0,85 KW
I
dc
≥ I
đm
= 2.152 (A)
I
dc

Chọn dây chảy có I
dc
= 30 (A)
- Cầu chì bảo vệ bể dầu tăng nhiệt 2,5 KW
I
dc
≥ I
đm
= 6,33 (A)
I
dc

Chọn dây chảy có I
dc
= 30 (A)
- Cầu chì bảo vệ máy cạo 1KW

I
dc
≥ I
đm
= 2,53 (A)
I
dc

Chọn dây chảy có I
dc
= 30 (A)
- Cầu chì bảo vệ máy mài thô 2,8 KW
I
dc
≥ I
đm
= 7,09 (A)
I
dc

Chọn dây chảy có I
dc
= 30 (A)
- Cầu chì bảo vệ máy nén cắt liên hợp 1,7KW
I
dc
≥ I
đm
= 4.305 (A)
I

dc

Chọn dây chảy có I
dc
= 30 (A)
- Cầu chì bảo vệ máy mài phá 2,8 KW
I
dc
≥ I
đm
= 7,09 (A)
I
dc

Chọn dây chảy có I
dc
= 30 (A)
- Cầu chì bảo vệ quạt lò rèn 1,5KW
I
dc
≥ I
đm
= 3,798 (A)
I
dc

Chọn dây chảy có I
dc
= 30 (A)
- Cầu chì bảo vệ máy khoan đứng0,85 KW

I
dc
≥ I
đm
= 2,152 (A)
I
dc

Chọn dây chảy có I
dc
= 30 (A)
*Cầu chì bảo vệ tủ ĐL3:
I
dc
≥ I
ttĐL2
= 58,49 (A)
I
dc

Chọn dây chảy bảo vệ tủ ĐL1 có I
dc
= 200(A)
d) Chọn cầu chì bảo vệ tủ ĐL4
- Cầu chì bảo vệ bể ngâm dung dịch kiềm 3 KW
I
dc
≥ I
đm
= 7,16 (A)

I
dc

Chọn dây chảy có I
dc
= 30 (A)
- Cầu chì bảo vệ bể ngâm nước nóng 4 KW
I
dc
≥ I
đm
= 10,13 (A)
I
dc

Chọn dây chảy có I
dc
= 30 (A)
- Cầu chì bảo vệ máy cuộn dây1,2 KW
I
dc
≥ I
đm
= 3,04 (A)
I
dc

Chọn dây chảy có I
dc
= 30 (A)

- Cầu chì bảo vệ máy cuộn dây 1 KW
I
dc
≥ I
đm
= 6,33 (A)
I
dc

Chọn dây chảy có I
dc
= 30 (A)
- Cầu chì bảo vệ bể ngâm có tăng nhiệt 4KW
I
dc
≥ I
đm
= 10,13 (A)
I
dc

Chọn dây chảy có I
dc
= 30 (A)
- Cầu chì bảo vệ tủ sấy3 KW
I
dc
≥ I
đm
= 7,6 (A)

I
dc

Chọn dây chảy có I
dc
= 30 (A)
- Cầu chì bảo vệ máy khoan bàn 0,65KW
I
dc
≥ I
đm
= 1,65 (A)
I
dc

Chọn dây chảy có I
dc
= 30 (A)
- Cầu chì bảo vệ máy mài thô 2,8KW
I
dc
≥ I
đm
= 7,09 (A)
I
dc

Chọn dây chảy có I
dc
= 30 (A)

- Cầu chì bảo vệ bàn thử nghiệm thiết bị điện 7KW
I
dc
≥ I
đm
= 17,13 (A)
I
dc

Chọn dây chảy có I
dc
= 40 (A)
- Cầu chì bảo vệ chỉnh lưu Selenium0,6 KW
I
dc
≥ I
đm
= 1,52 (A)
I
dc

Chọn dây chảy có I
dc
= 30 (A)
*Cầu chì bảo vệ tủ ĐL4:
I
dc
≥ I
ttĐL2
= 27,33 (A)

I
dc

Chọn dây chảy bảo vệ tủ ĐL1 có I
dc
= 200(A)
e) Chọn cầu chì bảo vệ tủ ĐL5
- Cầu chì bảo vệ bể khử dầu mỡ 4KW
I
dc
≥ I
đm
= 10,13 (A)
I
dc

Chọn dây chảy có I
dc
= 30 (A)
- Cầu chì bảo vệ lò luyện khuôn 3 KW
I
dc
≥ I
đm
= 7,6 (A)
I
dc

Chọn dây chảy có I
dc

= 30 (A)
- Cầu chì bảo vệ lò nấu chảyBabit 10 KW
I
dc
≥ I
đm
= 25,32(A)
I
dc

Chọn dây chảy có I
dc
= 60 (A)
- Cầu chì bảo vệ lò diện mạ thiếc 3,5 KW
I
dc
≥ I
đm
= 6,33 (A)
I
dc

Chọn dây chảy có I
dc
= 30 (A)
- Cầu chì bảo vệ quạt lò đúc đồng 1,5KW
I
dc
≥ I
đm

= 3,8 (A)
I
dc

Chọn dây chảy có I
dc
= 30 (A)
- Cầu chì bảo vệ máy khoan bàn 0,65 KW
I
dc
≥ I
đm
= 1,65 (A)
I
dc

Chọn dây chảy có I
dc
= 30 (A)
- Cầu chì bảo vệ máy uốn các tấm mỏng 1,7KW
I
dc
≥ I
đm
= 4.305 (A)
I
dc

Chọn dây chảy có I
dc

= 30 (A)
- Cầu chì bảo vệ máy mài phá 2,8 KW
I
dc
≥ I
đm
= 7,09 (A)
I
dc

Chọn dây chảy có I
dc
= 30 (A)
- Cầu chì bảo vệ máy hàn điểm 13 KW
I
dc
≥ I
đm
= 32,92 (A)
I
dc

Chọn dây chảy có I
dc
= 80 (A)
*Cầu chì bảo vệ tủ ĐL5:
I
dc
≥ I
ttĐL2

= 46,63 (A)
I
dc

Chọn dây chảy bảo vệ tủ ĐL1 có I
dc
= 200(A)
II-2-3-5 :Lùa chọn dây dẫn và cáp
*Điều kiện để chọn dây dẫn:
∆U
bt
≤ ∆U
btcp

∆U
sc
≤ ∆U
sccp

I
sc
≤ I
cp
Trong đó:
∆U
bt
, ∆U
sc
: là tổn thất điện áp lúc đường dây làm việc bình thường và khi
đường dây có sự cố nặng nề nhất

∆U
btcp
,

∆U
sccp
: trị sè ∆U cho phép lúc bình thường và sự cố
* Dây dẫn và cáp hạ áp còn được chọn theo điều kiện phát nóng
k
1
k
2
I
cp
≥ I
tt
Trong đó :
k
1
- hệ số kể đến môi trường đặt cáp
k
2
- hệ số hiệu chỉnh theo số lượng cáp đặt trong cùng rãnh
I
cp
– dòng điện lâu dài cho phép của dây dẫn định chọn
* Điều kiện kiểm tra dây dẫn sau khi chọn
Nếu bảo vệ bằng cầu chì
I
cp

Với mạng động lực α = 3
Với mạng sinh hoạt α = 0,8
Nếu bảo vệ bằng áptômát
I
cp


I
cp

I
kđ nhiệt
, I
kđ điện từ
– dòng khởi động của bộ phận cắt mạch điện bằng nhiệt hoặc bằng điện
từ của áptômát
- vậy ta chọn cáp từ TBA về tủ PP của xưởng:

I
x
=
Chọn cáp đồng 4 lõi cách điện cao su có vỏ thép tiết diện 70m
2
,có
I
cp
= 260 A
- Chọn cáp từ tủ PP đến các tủ ĐL
+Cáp từ tủ PP đến tủ ĐL1:

k
hc
I
cp
≥ I
tt
= 19,06A
k
hc
I
cp
≥
Vì cáp chôn dưới đất riêng từng tuyến k
hc
=1
Kết hợp hai điều kiện chon cáp lõi đồng bốn lõi tiết diện 10mm
2
có I
cp
= 85A
Các tuyến cáp từ tủ PP đến các tủ ĐL còn lại được chọn tương tự ta được bảng kết quả:

Tuyến cáp I
tt
, A F
cáp
, mm
2
I
cp

, A
PP-ĐL1 19,06 10 85
PP-ĐL2 63,75 10 85
PP-ĐL3 58,49 10 85
PP-ĐL4 27,37 10 85
PP-ĐL5 46,63 10 85
II-2-4: Nâng cao hệ số công suất cosϕ cho xưởng
+ Lí do cần nâng cao hệ số công suất cosϕ: Trong thực tế người ta dung khái niệm hệ
số công suất cosϕ thay cho góc giữa P và S (ϕ).
Khi cosϕ càng nhỏ (tức ϕ càng lớn) thì lượng công suất phản kháng tiêu thụ càng
lớn và công suất tiêu thụ càng nhỏ, ngược lại cosϕ càng lớn(tức ϕ càng nhá ) thì lượng
Q tiêu thụ càng lớn
Lượng Q truyền tải trên lưới điện cấp cấp từ nhà máy điện đến các hộ tiêu thụ càng
lớn càng gây tổn thất lớn trên lưới điện.
Các xí nghiệp công nghiệp sử dụng công suất đồng bộ ba pha, thương xuyên non tải
hoặc không tải tiêu thụ lượng Q rất lớn, cosϕ thấp, ví dụ các xí nghiệp cơ khí có
cosϕ = 0,5÷0,6. Lượng Q mà các xí nghiệp công nghiệp tiêu thụ chiếm khoảng
65%÷70% tổng công suất phát ra từ các nhà máy điện.
+ Các biện pháp làm tăng hệ số công suất(cosϕ)
1, Làm giảm tổn thất điện áp trên lưới điện
Giả thiết công suất tác dụng không đổ, cosϕ của các xí nghiệp tăng từ cosϕ
1
đến cosϕ
2 -
nghĩa là công suất phản kháng truyền tải giảm từ Q
1
xuống Q
2
, khi đó do Q
1

>

Q
2
∆U
1
= ∆U
2
2,Làm giảm tổn thất trên lưới điện
∆ =
3, Làm giảm tổn thất điện năng trên lưới
∆A
1
R =
Nhận thấy và ∆A giảm với tỉ lệ bình phương lượng giảm Q .
+ Lùa chọn bộ bù cho nâng cao cosϕ cho xưởng cơ khí :
Công suất tính toán của xưởng là :
S
x
= P
x
+ jQ
x
= (80,05+12) + j113 (kVA)
Hệ số công suất của xưởng trước khi đặt bù :
cosϕ
1
=
Công suất bộ bù cần đặt để nâng hệ số công suất từ cosϕ
1

= 0,62 lên cosϕ
2
=0,95 là:
Q
b
= P
X
(tgϕ
1
- tgϕ
2
)
Ta có: tgϕ
1
=
tgϕ
2
= 0,33
⇒ Q
b
= 92,05(1,23-0.33) = 82,85 kVAr
Công suất tinh toán toàn phần của xưởng sau khi bu là:
S
x
=
 vậy néu không đặt tụ bù thì ta phải đặt máy biến áp có dung lượng 160 kVA nhưng
sau khi đặt tụ bù ta chỉ chon đặt máy 120 kVA
II.2.5 : Chọn máy phát điện dự phòng:
Máy phát điện dự phòng đóng vai trò quan trọng như một nguồn cung cấp điện
riêng biệt, độc lập.

Xưởng sửa chữa cơ khí thuộc họ tiêu thụ loại hai nên việc có đặt máy phát dự
phòng là cần thiết bởi theo nền kinh tế thi trường như hiện nay nếu mất điện quá lâu sẽ
ảnh hưởng nghiêm trọng đến lợi Ých kinh tế, cũng như uy tín đảm bảo hoàn thành
đúng tiến độ công việc theo như hợp đồng.
Cùng với tầm quan trọng của nó thì việc đưa nguồn dự phòng vào làm việc càng
sớm càng tốt bởi vậy việc tự động hoá nguồn điện dự phòng điêzen là yêu cầu cần
thiết.
1. Những yêu cầu khi thực hiện tự động hoá nguồn điêzen
a) Khi mất điện lưới vì bất kì lÝ do gì thì phải khởi động điêzen
b) Khi có điện lưới trở lại thì phải tự động dừng điêzen
c) khi mất điện lưới lâu dài, xét thấy vận hành nguồn điêzen không kinh tế và do nhu
cầu sản xuất chỉ cần giải quyết xong một công việc nào đó, chỉ cần vận hành điêzen
trong một thời gian ngắn sau đó tự động dừng điêzen.
2. Những yêu cầu để đảm bảo an toàn cho điêzen và máy phát điện trong quá trình vận
hành :
a) Điêzen chỉ khởi động 1 đến 3 lần cho mỗi lần mất điện nếu sau ba lần khởi động mà
không thành công thì không khởi động nữa.