Thiết kế cung cấp điện cho một xí nghiệp công nghiệp gồm các phân xưởng

ĐỒ ÁN : MÔN CUNG CẤP ĐIỆN
GVHD : TS.PHẠM MẠNH HẢI
MỤC LỤC
Ta sẽ chon cấp điện áp truyền tải cho xí nghiệp là Uđm = 22 kV 16
+ Chọn cáp hạ áp từ trạm biến áp B3 đến phân xưởng số 10(phân xưởng mạ điện) 29
Ta dùng cáp lộ kép để cung cấp điện cho phân xưởng mạ điện 29
+ Chọn cáp hạ áp từ trạm biến áp B4 đến phân xưởng 15 (nhà ăn) 29
Ta dùng cáp lộ đơn để cung cấp điện cho nhà ăn 29
+ Chọn cáp hạ áp từ trạm biến áp B7 đế nhà điều hành số 17 29
Ta dùng cáp lộ đơn để cung cấp điện cho nhà điều hành 29
=(0,124+10-4.Tmax)2.8760  = 2573,37 h 32
Vậy tổn thất điện năng trên các đường dây của phương án 1 là : 32
3.5.1.2. Phương án 2 32
33
a.Chọn dây cáp 33
Tổn thất điện năng trên các đường dây của phương án 2 là : 35
Theo bảng trên ta thấy : 36
Xét về mặt kinh tế thì phương án 3 có chi phí tính toán hàng năm là bé nhất 36
Xét về mặt kỹ thuật thì phương án có tổn thất điện năng xấp xỉ bằng phương án 1 và 3 .36
Phương án 3 thuận tiện cho việc vận hành , xây dựng, sửa chữa và phát triển mạng điện.36
Vậy ta chọn phương án 3 làm phương án tối ưu của mạng cao áp 36
Tmax = 4100 h → = 24 97,967h 44
Po = 0,92 κW, Sđm = 400kVA 44
∆PN = 4,6kW, Stt = 454,395kVA 44
Tổn thất điện năng trên các đường dây của phương án 3 : 45
MỞ ĐẦU
Điện năng là một dạng năng lượng có tầm quan trọng rất lớn đối với bất
kỳ lĩnh vực nào trong nền kinh tế quốc dân và đời sống xã hội. Cung cấp điện
hợp lý và đạt hiệu quả là vô cùng cần thiết. Nó đòi hỏi người kỹ sư tính toán
và nghiên cứu sao cho đạt hiệu quả cao, hợp lý, tin cậy, và đảm bảo chất
SVTH :Phạm Công Tuấn Anh-Lớp Đ7ĐCN2 | 1

ĐỒ ÁN : MÔN CUNG CẤP ĐIỆN
GVHD : TS.PHẠM MẠNH HẢI
lượng cả về kinh tế và kỹ thuật đặc biệt là đối với các xí nghiệp công nghiệp
nói riêng và ngành công nghiệp cũng như các ngành kinh tế khác nói chung.
Một phương án cung cấp điện hợp lý phải kết hợp một cách hài hoà 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 được 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.Trong thời gian
thực hiện đề tài, cùng với sự cố gắng của bản thân đồng thời em đã nhận được
sự giúp đỡ hướng dẫn rất tận tình của các thầy cô trong khoa, đặc biệt là thầy
giáo Phạm Mạnh Hải - người đã trực tiếp giảng dạy môn “ Hệ thống cung
cấp điện” và hướng dẫn em thực hiện đề tài 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 bảo ban của các
thầy cô cùng với sự giúp đỡ của các bạn để em có thể hoàn thiện đề tài của
mình và hoàn thành tốt việc học tập trong nhà trường cũng như công việc sau
này.
Em xin chân thành cảm ơn!
Sinh viên thực hiện
Phạm Công Tuấn Anh
GIỚI THIỆU VỀ NHÀ MÁY
Thiết kế cung cấp điện bài 21B
A. 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 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 thành tổn thất điện năng C
∆
= 1500 đ/kWh; suất thiệt hại do
SVTH :Phạm Công Tuấn Anh-Lớp Đ7ĐCN2 | 2
ĐỒ ÁN : MÔN CUNG CẤP ĐIỆN
GVHD : TS.PHẠM MẠNH HẢI
mất điện g
th
=10000đ/kWh; hao tổn điện áp cho phép trong mạng tính từ nguồn
( điểm đấu điện ) là ∆U
cp
= 5%. Các số liệu khác lấy trong phụ lục và sổ tay thiết kế
điện.
Số liệu thiết kế cung cấp điện cho xí nghiệp ( nhà máy )
S
k
MVA K
I&II
% T
M,
h L, m Hướng tới của
nguồn
310 78 4480 350 Tây

N
0
Theo
sơ đồ mặt
bằng
Tên phân xưởng
và phụ tải
Số
lượng
thiết bị
điện
Tổng
công
suất đặt,
kW
Hệ số
nhu cầu
Sệ số
công
suất,
cosϕ
1 Phân xưởng trạm
từ
100 500 0,38 0,66
2 Phân xương vật
liệu hàn
100 250 0,37 0,68
3 Phân xưởng nhựa
tổng hợp
plasmace

50 700 0,37 0,68
4 Phân xưởng tiêu
chuẩn
15 800 0,40 0,56
5 Phân xưởng khí
cụ điện
15 850 0,48 0,72
6 Phân xưởng dập 50 85 0,48 0,78
7 Phân xưởng xi
măng amiăng
15 70 0,40 0,77
8 Kho thành phẩm 10 85 0,48 0,67
9 Kho phế liệu kim
loại
3 70 0,48 0,81
10 Phân xưởng mạ
điện
8 1200 0,40 0,76
11 Phân xưởng 30 70 0,48 0,81
12 Trạm trung hòa 25 100 0,52 0,66
13 Rửa kênh thoát
axit
20 30 0,70 0,68
14 Trạm bơm 2 260 0,55 0,68
15 Nhà ăn 30 70 0,43 0,56
16 Phân xưởng điện 25 150 0,44 0,72
17 Nhà điều hành 20 50 0,46 0,78
18 Phân xưởng làm
nguội
2 30 0,79 0,77

19 Kho axit 2 20 0,79 0,67
SVTH :Phạm Công Tuấn Anh-Lớp Đ7ĐCN2 | 3
ĐỒ ÁN : MÔN CUNG CẤP ĐIỆN
GVHD : TS.PHẠM MẠNH HẢI
20 Máy nén N
0
1 15 200 0,48 0,72
B. Nhiệm vụ thiết kế
1. 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 (lấy Po=12w/
2
m
) và thông thoáng
- Tổng hợp phụ tải của mỗi phân xưởng
1.2. Xác định phụ tải của các phân xưởng khác
1.3. Tổng hợp phụ tải của toàn xí nghiệp, xây dựng biểu diễn biểu đồ phụ tải
trên mặt bằng xí nghệp
2. Xác định sơ đồ nối của mạng điiện nhà máy
2.1. Chọn cấp điện áp phân phối
2.2. Xác định vị trí đặt của trạm biến áp (hoặc trạm phân phối trung tâm)
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 tới trạm biến áp nhà máy
2.5. Lựa chọn sơ đồ nối điện từ trạm biến áp nhà máy/TPPTT đến các phân
xưởng (so sánh ít nhất 3 phương án)
3. Tính toán tải 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 hao tổn điện năng
4. Chọn và kiểm tra thiết bị
4.1. Tính toán ngắn mạch tại các điểm đặc trưng (chọn điểm ngắn mạnh
phù hợp)
4.2. Chọn và kiểm tra thiết bị
- Cáp điện lực
- Thanh cái và sứ đỡ
- Máy cắt, dao cách ly, cầu dao, cầu chảy, aptomat…
- Máy biến dòng và các thiết bị đo lường
4.3. Kiểm tra chế độ mở máy của động cơ
5. Tính toán bù hệ số công suất
SVTH :Phạm Công Tuấn Anh-Lớp Đ7ĐCN2 | 4
ĐỒ ÁN : MÔN CUNG CẤP ĐIỆN
GVHD : TS.PHẠM MẠNH HẢI
5.1. Tính toán bù hệ số công suất phản kháng để nâng hệ số công suất lên giá
trị
2
os 0,9C
ϕ
=
2
5.2. Đánh giá hiệu quả bù
6. Hoạch toán công trình
6.1. Liệt kê thiết bị
6.2. Xác định các chỉ tiêu kinh tế
- Tổng vốn đầu tư của công trình
- Vốn đầu tư trên một đơn vị công suất đặt
- Tổng chi phí trên một đơn vị điện năng
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
5. Bảng số liệu tính toán mạng điện: phụ tải, so sánh các phương án, tính
toán ngắn mạnh và chọn thiết bị, hoạch toán công trình.

Sơ đồ mặt bằng nhà máy thiết bị điện
SVTH :Phạm Công Tuấn Anh-Lớp Đ7ĐCN2 | 5
ĐỒ ÁN : MÔN CUNG CẤP ĐIỆN
GVHD : TS.PHẠM MẠNH HẢI
Tỉ lệ 1:5000
SVTH :Phạm Công Tuấn Anh-Lớp Đ7ĐCN2 | 6
ĐỒ ÁN : MÔN CUNG CẤP ĐIỆN
GVHD : TS.PHẠM MẠNH HẢI
CHƯƠNG 2 : TÍNH TOÁN PHỤ TẢI CỦA XÍ NGHIỆP
CÔNG NGHIỆP
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 điện. Nói cách khác, phụ tải tính toán cũng đốt nóng thiết bị lên tới nhiết
độ tương tự như phụ tải thực tế gây ra, vì vậy chọn các thiết bị theo phụ tải
tính toán sẽ đảm bảo an toàn cho thiết bị về mặt phát nóng.
Phụ tải tính toán được sử dụng để lựa chọn và kiểm tra các 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 các
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 Vì vậy xác định chính xác phụ tải tính

toán là một nhiệm vụ khó khăn nhưng rất quan trọng. Bởi vì: nếu phụ tải tính
toán xác định được nhỏ hơn phụ tải thực tế thì sẽ giảm tuổi thọ các thiết bị
điện, có khi dẫn đến sự cố cháy nổ, rất nguy hiểm; nếu phụ tải tính toán lớn
hơn thực tế nhiều thì các thiết bị điện được chọn sẽ quá lớn so với yêu cầu, do
đó gây lãng phí.
Việc phân loại phụ tải sẽ cho phép lựa chọn sơ đồ cung cấp điện phù hợp,
đảm bảo cho các thiết bị làm việc tin cậy và hiệu quả. Dưới góc độ tin cậy
cung cấp điện, phụ tải có thể được chia thành ba loại như sau:
Phụ tải loại I: Là những phụ tải mà khi có sự cố ngừng cung cấp điện sẽ
dẫn đến: Nguy hiểm cho tính mạng con người; Phá hỏng thiết bị đắt tiền; Phá
vỡ quy trình công nghệ sản xuất; Gây thiệt hại lớn cho nền kinh tế quốc dân;
Gây ảnh hưởng không tốt về chính trị, ngoại giao.
Phụ tải loại II: Là loại phụ tải mà khi có sự cố ngừng cung cấp điện sẽ
dẫn
đến: Thiệt hại lớn về kinh tế do đình trệ sản xuất, phá hỏng thiết bị; Gây hư
hỏng sản phẩm; Phá vỡ các hoạt động bình thường của đại đa số công chúng
Phụ tải loại III: Gồm tất cả các loại phụ tải không thuộc hai loại trên, tức
là phụ tải được thiết kế với độ tin cậy cung cấp điện không đòi hỏi cao lắm
Do tính chất quan trọng như vậy nên từ trước tới nay đã có nhiều công
trình nghiên cứu và có nhiều phương pháp tính toán phụ tải điện. Song vì phụ
tải điện
phụ thuộc vào nhiều yếu tố như đã trình bày ở trên nên cho đến nay vẫn chưa
có phương pháp nào hoàn toàn chính xác và tiện lợi. Những phương pháp đơn
giản
SVTH :Phạm Công Tuấn Anh-Lớp Đ7ĐCN2 | 7
ĐỒ ÁN : MÔN CUNG CẤP ĐIỆN
GVHD : TS.PHẠM MẠNH HẢI
thuận tiện cho việc tính toán thì lại thiếu chính xác, còn nếu nâng cao được độ
chính xác, kể đến ảnh hưởng của nhiều yếu tố thì phương pháp tính lại phức
tạp.

Vì các phân xưởng đã biết công suất đặt và hệ số đồng thời nên phụ tải
tính toán được xác định theo công suất đặt và hệ số đồng thời.
2.1. Xác định phụ tải của từng xí nghiệp và phụ tải
2.1.1. Phân xưởng điện phân
2.1.1.1. Phụ tải động lực:
Theo bảng số liệu 1.1 ta có:
Tổng công suất đặt là :
1
P
∑
=800 kW
Hệ số đồng thời :
1dt
k
= 0,4
SVTH :Phạm Công Tuấn Anh-Lớp Đ7ĐCN2 | 8
ĐỒ ÁN : MÔN CUNG CẤP ĐIỆN
GVHD : TS.PHẠM MẠNH HẢI
Hệ số công suất :
1
osC
ϕ
= 0,67 → Tanϕ
1
=1,108
Công suất tính toán của phân xưởng :
Pdl1 =
1dt
k
.

1
P
∑
= 0,4.800 = 320( kW)
Q
đl1
= Pdl1. Tanϕ
1
=320.1,108=354,56 (kVAr)
2.1.1.2 Phụ tải chiếu sáng :
Để đảm bảo an toàn cho công nhân trong các phân xưởng máy thì ta sẽ chọn
bóng đèn sợi cho các phân xưởng máy. Còn với các phân xưởng thiết kế,
phòng thí nghiệm, nhà ăn, kho nhiên liệu , phòng hành chính thì ta sẽ dùng
bóng tuypt.
Bóng đèn sợi đốt có : Cosϕ=1 ; Tanϕ=0→ Qcs=0
Bóng tuypt có : Cosϕ=0,8 ; Tanϕ=0,75→Qcs≠0
Như vậy ta sẽ chọn đèn sợi đốt cho xưởng điện phân
Phụ tải chiếu sáng được xác định theo công suất chiếu sáng trên một đơn vị
diện tích.
Công thức tính : P
cs
= p
0
.S
Q
cs
= P
cs
.tanϕ
Trong đó :

+ p
0
: suất phụ tải chiếu sáng trên đơn vị diện tích (12 W /m
2
)
+ S : diện tích cần được chiếu sáng (m
2
)
+ ϕ : hệ số công suất của bóng đèn
Diện tích chiếu sáng toàn phân xưởng : S = a.b= 24525 m
2
Suất phụ tải tính toán chung cho toàn phân xưởng , chọn p
0
= 12 (W/m
2
)
Vậy ta được :
P
cs1
= 12.24525.0.001 = 294,3(kW)
Q
cs1
= 0 (do dùng bóng sợi đốt)
2.1.1.3. Tính toán phụ tải của toàn bộ phân xưởng
Tổng công suất tác dụng của phân xưởng được xác định như sau:

pxi dli csi
P P P
= +
Trong đó:

P
đli
: Là phụ tải động lực của phân xưởng.
P
cs
: Công suất chiếu sáng của phân xưởng
Thay số vào ta được :
SVTH :Phạm Công Tuấn Anh-Lớp Đ7ĐCN2 | 9
ĐỒ ÁN : MÔN CUNG CẤP ĐIỆN
GVHD : TS.PHẠM MẠNH HẢI

( )
1 1 1
320 294,3
614,3
px dl cs
P P P
kW
= +
= +
=
Từ đó ta có công suất phản kháng của phân xưởng :

( )
1 1 1
354,56 0
354,56
px dl cs
Q Q Q
kW

= +
= +
=
Công suất biểu kiến :

( )
2 2 2 2
1 1 1
614,3 354,56 709,28
px px
S P Q kVA= + = + =
Vậy : S = 614,3 + j354,56(kVA).
Tính toán tương tự cho các phân xưởng còn lại nhưng các phân xưởng
11,12,14,15 ta thay bóng đèn sợi đốt bằng bóng đèn tuypt và tính tương
tự ta có bảng sau:
SVTH :Phạm Công Tuấn Anh-Lớp Đ7ĐCN2 | 10
ĐỒ ÁN : MÔN CUNG CẤP ĐIỆN
GVHD : TS.PHẠM MẠNH HẢI
2.2. Xác định phụ tải tính toán cho toàn xí nghiệp
Công suất tính toán tác dụng của toàn xí nghiệp :

.
XN dt pxi
P k P
= ∑

.
XN dt pxi
Q k Q
= ∑

Trong đó kdt là hệ số đồng thời, lấy k
dt
= 0,7 (do có n = 15>10)
n : số phân xưởng trong xí nghiệp
. 3663,15.0,7 5233,0714
XN dt pxi
P k P kW
= ∑ = =
Công suất tính toán phản kháng của toàn xí nghiệp:

. 2253,924.0,7 1577,75
XN dt pxi
Q k Q kVAr
= ∑ = =
SVTH :Phạm Công Tuấn Anh-Lớp Đ7ĐCN2 | 11
ĐỒ ÁN : MÔN CUNG CẤP ĐIỆN
GVHD : TS.PHẠM MẠNH HẢI
Công suất biểu kiến của toàn xí nghiệp :

2 2 2 2
5233,0714 1577,75 5465,74
XN XN XN
S P Q kVA
= + = + =
Hệ số công suất trung bình của toàn xí nghiệp:

5233,0714
os 0,96
5465,74
XN

XN
XN
P
C
S
ϕ
= = =
=> sinϕ
XN
= 0,3 , tanϕ
XN
= 0,29
2.3. 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 MVA/mm )
- Bán kính biểu đồ phụ tải được xác định theo biểu thức :

.
pxi
i
S

r
m
π
=
Trong đó:
+ S
pxi
là phụ tải tính toán của phân xưởng thứ i (KVA)
+ r
i
là bán kính vòng tròn biểu đồ phụ tải của phân xưởng thứ i (cm,m)
+ m là tỷ lệ xích (KVA/cm) hay (KVA/
2
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 :

360.
cs
cs
px
P
P
α
=

Với phân xưởng điện phân :

SVTH :Phạm Công Tuấn Anh-Lớp Đ7ĐCN2 | 12
ĐỒ ÁN : MÔN CUNG CẤP ĐIỆN
GVHD : TS.PHẠM MẠNH HẢI

1
1
709,28
6,72
. 3,14.5
px
S
r
m
π
= = =

1
1
1
360.
360.294,3
172,47
614,3
cs
cs
tt
P
P
α
= = =

 Tính toán tương tự với các xí nghiệp còn lại ta được bảng sau :
Bảng 2.2.Bán kính và góc chiếu sáng của biểu đồ phụ tải
Vị trí các phân xưởng theo 2 trục X và Y là: ( Hàng ngang là kí hiệu của các
phân xưởng trên sơ đồ ).
SVTH :Phạm Công Tuấn Anh-Lớp Đ7ĐCN2 | 13
ĐỒ ÁN : MÔN CUNG CẤP ĐIỆN
GVHD : TS.PHẠM MẠNH HẢI
Bảng 2.3. Bảng tọa độ các phân xưởng
Biểu đồ phụ tải của toàn nhà máy
2.4 các phương án cung cấp điện cho các phân xưởng
Từ các số liệu tính toán ta thấy quy mô sản xuất của nhà máy là lớn do
vậy ta sẽ dự định đặt 1trạm phân phối trung gian 22kv hoặc 1 trạm biến áp
trung gian 22/10 kv để phân phối điện áp cho các máy ba phân xưởng. Máy
ba phân xưởng ta dự định đặt một số trạm tuỳ theo phụ tải tính toán của các
phân xưởng.
Vì đây là nhà máy phân xưởng điện phân do vậy vai trò của nó rất
quan trọng trong các lĩnh vực, do đó nó đòi hỏi độ tin cậy cung cấp điện cũng
SVTH :Phạm Công Tuấn Anh-Lớp Đ7ĐCN2 | 14
ĐỒ ÁN : MÔN CUNG CẤP ĐIỆN
GVHD : TS.PHẠM MẠNH HẢI
rất cao nên mạng điện nối từ trạm biến áp khu vực tới nhà máy ta dùng đường
dây trên không và đi lộ kép và để đảm bảo mỹ quan và an toàn mạng cao áp
trong nhà máy ta dùng cáp ngầm.
Các trạm biến áp phân xưởng ta dùng loại trạm kề có một mặt tường
giáp với tường của phân xưởng.
Trạm phân phối trung gian 22kv hoặc trạm biến áp trung gian đặt tại
tâm phụ tải của toàn nhà máy.
SVTH :Phạm Công Tuấn Anh-Lớp Đ7ĐCN2 | 15
ĐỒ ÁN : MÔN CUNG CẤP ĐIỆN
GVHD : TS.PHẠM MẠNH HẢI

CHƯƠNG 3: XÁC ĐỊNH SƠ ĐỒ NỐI CỦA MẠNG ĐIỆN NHÀ MÁY
Theo phương án này, điện áp truyền tải từ hệ thống là 22kV sẽ được
truyền tới trạm phân phối trung tâm nhà máy, và tiếp tục được truyền xuống
trạm biến áp phân xưởng và tại đây điện áp được hạ xuống 0,4kV nhờ biến áp
phân xưởng để cung cấp cho phụ tải.
3.1. Chọn cấp điện áp phân phối và phương án cung cấp điện cho các
phân xưởng
3.1.1 Chọn cấp điện áp phân phối
Ta sẽ chon cấp điện áp truyền tải cho xí nghiệp là U
đm
= 22 kV.
3.1.2 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 sơ đồ dẫn sâu:
Đưa đường dây trung áp 22 kv vào sâu trong nhà máy đến tận các trạm
biến áp phân xưởng. nhờ đưa điện áp cao vào trạm biến áp phân xưởng sẽ
giảm được vốn đầu tư xây dựng trạm biến áp trung gian hoặc trạm phân phối
trung tâm , giảm được tổn thất và nâng cao năng lực truyền tải của mạng. tuy
nhiên nhược điểm của sơ đồ này là độ tin cậy cung cấp điện không cao, các
thiết bị sử dụng trong sơ đồ giá thành đắt và yêu cầu trình độ vận hành phải
rất cao, nó chỉ phù hợp với các nhà máy có phụ tải rất lớn và các phân xưởng
sản xuất nằm tập trung gần nhau nên ở đây ta không xét đến phương án này.
+ Phương án sử dụng trạm biến áp trung gian (tbatg).
Nguồn 22 kv từ hệ thống về qua tbatg được hạ xuống điện áp 10 kv 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 tbatg, gia tăng tổn thất cho mạng cao áp. Nếu sử dụng phương án
này, vì nhà máy là hộ loại 1 nên tbatg phải đặt hai máy biến áp với công suất
được chọn theo điều kiện:

n.s
đm b
≥ s
ttnm
kVA.
s
đm b
≥
2
ttnm
S
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 phương án
SVTH :Phạm Công Tuấn Anh-Lớp Đ7ĐCN2 | 16
ĐỒ ÁN : MÔN CUNG CẤP ĐIỆN
GVHD : TS.PHẠM MẠNH HẢI
thường được sử dụng khi điện áp nguồn không cao hơn 22 kv , công suất các
phân xưởng tương đối lớn.
Vậy đối với xí nghiệp này ta chọn phương án sử dụng trạm phân phối
trungtâm
3.2. Xác định vị trí đặt của trạm biến áp
3.2.1. 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, tánh
bụi bặm hoặc hoá chất ăn mòn kim loại. Song trạm biến áp cũng xó 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
3.2.2. Xác định vị trí trạm phân phối trung tâm nhà máy
SVTH :Phạm Công Tuấn Anh-Lớp Đ7ĐCN2 | 17
ĐỒ ÁN : MÔN CUNG CẤP ĐIỆN
GVHD : TS.PHẠM MẠNH HẢI
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 phân phối 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(xo,yo) của toàn nhà máy theo công thức.
Tọa độ của trạm phân phối trung tâm được xác định theo công thức :

.
tti i
Tpptt
tti
S X
S
X
=
∑
∑
và
.
tti i
Tpptt
tti
S Y
S
Y
=
∑
∑
SVTH :Phạm Công Tuấn Anh-Lớp Đ7ĐCN2 | 18
ĐỒ ÁN : MÔN CUNG CẤP ĐIỆN
GVHD : TS.PHẠM MẠNH HẢI
Bảng.3.1

Thay số vào ta có
.
1548156,13
355,26( )
4357,81
tti i
tpptt
tti
S X
m
S
X
= = =
∑
∑
.
896401,31
205,7( )
4357,81
tti i
Tpptt
tti
S Y
m
S
Y
= = =
∑
∑
SVTH :Phạm Công Tuấn Anh-Lớp Đ7ĐCN2 | 19

ĐỒ ÁN : MÔN CUNG CẤP ĐIỆN
GVHD : TS.PHẠM MẠNH HẢI

Vậy tọa độ của trạm phân phối trung tâm nhà máy : O( 355,26 ; 205,7 )
X=180,97; Y=95,04;
3.3. Chọn công suất và số lượng máy biến áp
3.3.1. 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 đây-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, khi chung
cư, trường học thì thường đặt môt máy biến áp.

3. Dung lượng các máy biên áp được chọn theo điều kiện
SVTH :Phạm Công Tuấn Anh-Lớp Đ7ĐCN2 | 20
ĐỒ ÁN : MÔN CUNG CẤP ĐIỆN
GVHD : TS.PHẠM MẠNH HẢI
n.k
hc
.S

dmB
≥ S
tt

Khi kiểm tra theo điều kiện sự cố một máy biến áp thì:
(n-1).k
hc
.k
qt
.S
dmB
≥ S
ttsc
Trong đó :
n - số máy làm việc song song trong TBA
SdmB - công suất định mức của máy biến áp, nhà chế tạo cho
Stt - Công suất tính toán, là công suất yêu cầu lớn nhất của phụ tải
tính toán
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 thi 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
3.3.2. Trạm biến áp phân xưởng
3.3.3.1. 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 trạm từ
+ Trạm B2 cấp điện cho phân xưởng vật liệu hàn.
+ Trạm B3 cấp điện cho phân xưởng khí cụ điện số 5 và phân xưởng mạ
điện số 10.
+ Trạm B4 cấp điện cho phân xưởng phân xưởng nhựa tổng hợp
plasmace số 3,phân xưởng tiêu chuẩn số 4, nhà ăn số 15 và phân xưởng làm
nguội số 18.
+ Trạm B5 cấp điện cho phân xưởng dập số 6, phân xưởng điện số 16 và
phân xưởng số 11.
+ Trạm B6 cấp điện cho phân xưởng xi măng amiăng số 7 và kho thành
phẩm số 8.
+ Trạm B7 cấp điện cho phân xưởng số 11,số 12,số 13, số 14, số 19, số 9
và số 20.
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.
3.3.3.2. Chọn dung lượng máy biến áp

SVTH :Phạm Công Tuấn Anh-Lớp Đ7ĐCN2 | 21
ĐỒ ÁN : MÔN CUNG CẤP ĐIỆN
GVHD : TS.PHẠM MẠNH HẢI
+ Trạm B1 : gồm hai máy biến áp làm việc song song và cung cấp điện
cho phân xưởng trạm từ. Tính toán công suất của MBA trong một trạm biến
áp

709,28
354,64
. 2
tt
dmB
hc
S
S
n k
³ = =
(kVA)
Ta chọn hai MBA có công suất là 400 (kVA)- 22/0,4kV
+Kiểm tra điều kiện quá tải sự cố :
(n-1).k
hc
.k
qt
.S
dmB
≥ (1-ᾳ)S
ttsc

→

709,28
506,6( )
( 1). . 1,4
ttsc
dmB
hc qt
S
S kVA
n k k
³ = =
-
(kVA)
Ta chon MBA có công suất là 560kVA-22/0,4kV
Vậy chọn máy biến áp cho trạm biến áp 1 gồm 2 MBA làm việc song song
có công suất mỗi máy S
dmB
= 560 (kVA)- 22/0,4 sản xuất tại Việt Nam ( công
ty chế tạo thiết bị Đông Anh sản xuất ) không phải hiệu chỉnh nhiệt độ là hợp
lí.
+ Trạm B2 : gồm hai máy biến áp làm việc song song và cung cấp điện
cho phân xưởng Rơnghen. Tính toán công suất của MBA trong một trạm biến
áp

759,92
340( )
. 2
tt
dmB
hc

S
S kVA
n k
³ = =
(kVA)
Ta chọn hai MBA có công suất là 400 (kVA) - 22/0,4
Kiểm tra điều kiện quá tải sự cố :
(n-1).k
hc
.k
qt
.S
dmB
≥ S
ttsc

→

759,92
542,8( )
( 1). . 1,4
ttsc
dmB
hc qt
S
S kVA
n k k
³ = =
-
(kVA)

Vậy chọn máy biến áp cho trạm biến áp 2 gồm 2 MBA làm việc song song có
công suất của máy biến áp có Sđm=560kVA là mấy Nên trong chế độ sự cố
ta sẽ cắt bớt đi một số phụ tải không cần thiết để máy biến áp làm việc trong
chế độ sự cố được thỏa mãn.

Vậy chọn máy biến áp cho trạm 2 gồm 2 MBA làm việc song song có
công suất mỗi máy S
đmB
= 560 (kVA) - 22/0,4 sản xuất tại Việt Nam ( Công
ty chế tạo thiết bị Đông Anh sản xuất ) không phải hiệu chỉnh nhiệt độ là hợp
lí.
SVTH :Phạm Công Tuấn Anh-Lớp Đ7ĐCN2 | 22
ĐỒ ÁN : MÔN CUNG CẤP ĐIỆN
GVHD : TS.PHẠM MẠNH HẢI
Tính toán tương tự các trạm biến áp khác ta được bảng sau :
Bảng 3.2
Tọa độ trạm biến áp được ghi dưới bảng sau:
Bảng 3.3 tọa độ trạm biến áp
Sơ đồ vị trí trạm phân phối trung tâm và trạm biến áp phân xưởng
SVTH :Phạm Công Tuấn Anh-Lớp Đ7ĐCN2 | 23
ĐỒ ÁN : MÔN CUNG CẤP ĐIỆN
GVHD : TS.PHẠM MẠNH HẢI
3.4. Chọn dây dẫn từ nguồn trạm phân phối trung tâm
Với chiều dài đường dây L = 0,3 km, với hướng tới của nguồn như hình
vẽ ta sử dụng đường dây trên không 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 Tmax = 4180 h ứng với dây Nhôm theo bảng ta tìm
được Jkt = 1,1 A/
2
mm

Dòng điện chạy trên dây dẫn được xác định :
I =
5465,74
71,7
2 3. 2 3.22
XN
A
U
S
= =

Tiết diện dây dẫn cần thiết
F =
2
max
71,7
65
1,1
kt
mm
J
I
= =
Vậy ta chọn dây nhôm lõi thép, tiết diện 70
2
mm
(AC-70)
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-70 ta có Icp = 175 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 :

2. 2.71,7 143,4
sc
I I A
= = =
Vậy Icp > Isc nên thỏa mãn điều kiện phát nóng
+ Theo điều kiện tổn thất điện áp cho phép
Tra bảng dây AC-70 ta có ro = 0,506 Ω/ km, xo = 0,432 Ω/ km => tổng
trở trên đoạn dây là : Z = (r
0
+ jx
0
).(L/2)
=(0,506+j0,432).(0,3/2)
= 0,076+0,065j (Ω)
do đó:
5233,0714.0,076 1577,75.0,065
22,7( ) 5%.22 1,1( )
22
XN XN
cp
P R Q X
U V U kV
Udm
+
+
∆ = = = < ∆ = =

Vậy thỏa mãn điều kiện về tổn thất điện áp
Như vậy việc lựa chọn dây dẫn AC-22 dùng để đưa điện từ nguồn về trạm
PPTT nhà máy là thỏa mãn các điều kiện về an toàn và tổn thất điện áp cho
phép.
3.5. 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,
SVTH :Phạm Công Tuấn Anh-Lớp Đ7ĐCN2 | 24
ĐỒ ÁN : MÔN CUNG CẤP ĐIỆN
GVHD : TS.PHẠM MẠNH HẢI
chỉ cần tính toán so sánh phần khác nhau giữa các phương án. Dự định dùng
cáp XLPE lõi đồng bọc thép do hãng FURUKAWA của Nhật Bản, có các
thông số kỹ thuật cho trong phụ lục.
Do nhà máy thuộc loại hộ tiêu thụ loai 1, nên điện cung cấp cho nhà
máy được truyền tải trên không lộ kép. Từ trạm phân phối 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 trạm PPTT trên mặt
bằng nhà máy, ta đề suất ra 2 phương án cấp điện như sau :
+ Phương án 1 : các trạm biến áp phân xưởng được cấp điện trưc tiếp từ
trạm PPTT (ứng với sơ đồ hình tia, đi dây vuông góc).
+ 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 PPTT.
Sơ đồ đi dây của 2 phương án như sau :
• Phương án 1:

Chú thích :
SVTH :Phạm Công Tuấn Anh-Lớp Đ7ĐCN2 | 25