Thiết kế cung cấp điện cho một xí nghiệp công nghiệp Nguyễn Văn Tuấn

ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN
Thiết kế cung cấp điện cho một phân xưởng sản xuất công nghiệp
Giáo viên hướng dẫn: T.S PHẠM MẠNH HẢI
Sinh viên thực hiện: NGUYỄNVĂN TUẤN-D7DCN2
Đại Học Điện Lực, Tp. HN
Tháng 11 năm 2014
SVTH: NGUYỄN VĂN TUẤN-D7DCN2 GVHD: TS.PHẠM MẠNH HẢI
Đồ án cung cấp điện 2
SVTH: NGUYỄN VĂN TUẤN-D7DCN2 GVHD: TS.PHẠM MẠNH HẢI
Mục lục
1 Tính toán phụ tải điện 11
1.1 Tính toán phụ tải chiếu sáng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
1.2 Tính toán phụ tải động lực . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
1.2.1 Phân chia nhóm thiết bị . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
1.2.2 Xác định phụ tải tính toán cho các nhóm phụ tải động lực: . . . 14
1.3 Phụ tải tính toán tổng hợp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
2 Xác định sơ đồ cấp điện của phân xưởng 19
2.1 Xác định vị trí đặt trạm biến áp (TBA) phân xưởng . . . . . . . . . . . . 19
2.1.1 Xác định tâm các nhóm phụ tải của phân xưởng . . . . . . . . . 19
2.1.2 Vị trí đặt TBA phân xưởng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
2.2 Chọn công suất và số lượng máy biến áp . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
2.2.1 Chọn số lượng máy biến áp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
2.2.2 Chọn công suất máy biến áp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
2.2.3 Chọn máy biến áp cho phân xưởng . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
2.2.4 Chọn dây dẫn từ nguồn tới trạm biến áp của xưởng . . . . . . . 25
2.3 Lựa chọn sơ đồ nối điện tối ưu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
2.3.1 Chọn dạng sơ đồ nối điện cho phân xưởng . . . . . . . . . . . . 26
2.3.2 Chọn trạm phân phối và tủ động lực . . . . . . . . . . . . . . . . 29
2.3.3 Lưa chọn sơ đồ nối điện tối ưu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
3 Lựa chọn kiểm tra các thiếtbịcủasơđồnối điện 49
3.1 Chọn thiết bị bảo vệ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49

3.1.1 Chọn dao cách ly . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
3.1.2 Chọn máy cắt phụ tải . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
3.1.3 Thanh góp phía cao áp của mạng điện . . . . . . . . . . . . . . . 50
3.1.4 Thanh góp hạ áp của TBA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
3.1.5 Chọn Aptomat bảo vệ TBA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
3.2 Tính toán ngắn mạch phía cao áp của mạng điện . . . . . . . . . . . . . 51
3.2.1 Sơ đồ nguyên lý và sơ đồ thay thế . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
3.2.2 Tính toán ngắn mạch, kiểm tra các thiết bị và dây cáp đã chọn . 53
3.3 Tính toán ngắn mạch phía hạ áp của mạng điện và kiểm tra . . . . . . . 54
3.3.1 Sơ đồ nguyên lý và sơ đồ thay thế . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
3.3.2 Các thông số của sơ đồ thay thế . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
3.3.3 Tính toán ngắn mạch, kiểm tra các thiết bị và dây cáp đã chọn . 55
3.4 Tính chọn tụ bù nâng cao hệ số công suất . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
3.4.1 Khái quát . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
3.4.2 Tiến hành bù công suất phản kháng . . . . . . . . . . . . . . . . 60
Đồ án cung cấp điện 3
SVTH: NGUYỄN VĂN TUẤN-D7DCN2 GVHD: TS.PHẠM MẠNH HẢI
3.4.3 Đánh giá hiệu quả, tính toán kinh tế bù công suất phản kháng . 62
Đồ án cung cấp điện 4
SVTH: NGUYỄN VĂN TUẤN-D7DCN2 GVHD: TS.PHẠM MẠNH HẢI
Lời nói đầu
Công nghiệp đóng một vai trò quan trọng trong công cuộc công nghiệp hóa, hiện
đại hóa đất nước. Điện năng là nguồn năng lượng được sử dụng rộng rãi nhất trong
các ngành kinh tế quốc dân.
Nhu cầu điện ngày càng tăng. Vì vậy, việc nâng cao chất lượng điện, an toàn trong
việc sử dụng và trang bị những kiến thức về hệ thống cung cấp điện nhằm phục vụ
cho nhu cầu thiết yếu của con người trong sinh hoạt và sản xuất, cung cấp điện năng
cho các khu vực kinh tế trọng điểm, các khu chế xuất, các xí nghiệp nhà máy là rất
cần thiết. Do đó, việc thiết kế một hệ thống cung cấp điện cho một ngành nghề cụ thể
cần đem lại hiệu quả thực tiễn cao, đáp ứng nhu cầu hiện tại và tương lai. Trong số

đó “Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho phânxưởng sản xuất côngnghiệp” là một
đề tài có tính thiết thực cao. Nếu giải quyết được vấn đề này sẽ góp phần không nhỏ
trong công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa của đất nước.
Đồ án môn học “Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho phân xưởng sửa chữa cơ
khí”giúpcho các sinh viênnghành hệ thống điệnlàmquen với các hệthống cung cấp
điện. Công việc làm đồ án giúp cho sinh viên vận dụng kiến thức đã học để nghiên
cứu thực hiện một nhiệm vụ tương đối toàn diện về lĩnh vực sản xuất, truyền tải và
phân phối điện năng.
Với sự giúp đỡ nhiệt tình của thầy TS.Phạm Mạnh Hải cùng các thầy cô trong
trường đến nay bản đồ án môn học của em đã hoàn thành. Vì là lần đầu tiên em
làm đồ án, kinh nghiệm năng lực còn hạn chế nên bản đồ án không tránh khỏi những
thiếu sót. Em kính mong được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô trong khoa, nhà
trường để bản đồ án của em hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Đồ án cung cấp điện 5
SVTH: NGUYỄN VĂN TUẤN-D7DCN2 GVHD: TS.PHẠM MẠNH HẢI
Đồ án cung cấp điện 6
SVTH: NGUYỄN VĂN TUẤN-D7DCN2 GVHD: TS.PHẠM MẠNH HẢI
ĐỀ BÀI
Thiết kế cung cấp điện
Đề 2A
"Thiết kế cungcấp điện cho mộtphân xưởng sản xuất công nghiệp"
A. Dữ kiện
Thiết kế mạng điện cung cấp cho một phân xưởng với số liệu cho trong bảng
số liệu thiết kế cấp điện phân xưởng. Tỷ lệ phụ tải điện loại I là 70%. Hao tổn điện
áp cho phép trong mạng điện hạ áp U
cp
= 3,5%. Hệ số công suất cần nâng lên là
cos ϕ = 0, 9. Hệ số chiết khấu i = 12%. Công suất ngắn mạch tại điểm đấu điện S
k

= 2
MVA. Thời gian tồn tại của dòng ngắn mạch t
k
= 2,5s. Giá thành tổn thất điện năng c

= 1500 đ/kWh, suất thiệt hại do mất điện g
th
= 8000 đ/kWh. Đơn giá tụ bù là 110.10
3
đ/kVAr, chi phí vận hành tụ bằng 2% vốn đầu tư, suất tổn thất trong tụ P
b
= 0,0025
kW/kVAr.Giá điện trung bình g = 1250 đ/kWh. Điện áp phân phối lưới 22kV.
Thời gian sử dụng công suất cực đại T
max
= 4500h. Chiều cao phân xưởng h = 4,7m.
Khoảng cách từ nguồn điện đến phân xưởng L = 150m.
Các tham số khác lấy trong phụ lục và sổ tay thiết kế cung cấp điện.
Dữ liệu thiết kế cấp điện phân xưởng
Số liệu
trên sơ đồ
Tên thiết bị
Hệ số
k
sd
cos ϕ
Công suất đặt P(kW)
theo phương án A
1; 8 Máy mài nhẵn tròn 0,35 0,67 3; 12
2; 9 Máy mài nhẵn phẳng 0,32 0,68 1,5; 4,5

3; 4; 5 Máy tiện bu lông 0,30 0,65 0,8; 2,2; 4,5
6; 7 Máy phay 0,26 0,56 1,5; 2,8
10; 11; 19
20; 29; 30
Máy khoan 0,27 0,66
0,8; 1,2; 0,8; 0,8;
1,2; 1,5
12; 13; 14;
15; 16; 24; 25
Máy tiện bu lông 0,30 0,58
1,5; 2,8; 3; 3;
5,5; 10; 10
17 Máy ép 0,41 0,63 13
18; 21 Cần cẩu 0,25 0,67 4,5; 13
22; 23 Máy ép nguội 0,47 0,70 30; 45
Đồ án cung cấp điện 7
SVTH: NGUYỄN VĂN TUẤN-D7DCN2 GVHD: TS.PHẠM MẠNH HẢI
26; 39 Máy mài 0,45 0,63 2,8; 4,5
27; 31 Lò gió 0,53 0,90 4; 5,5
28; 34 Máy ép quay 0,45 0,58 22; 30
32; 33 Máy xọc, (đục) 0,40 0,60 4; 5,5
35; 36; 37; 38 Máy tiện bu lông 0,32 0,55 2,2; 2,8; 4,5; 5,5
40; 43 Máy hàn 0,46 0,82 30; 28
41; 42; 45 Máy quạt 0,65 0,78 4,5; 5,5; 7,5
44 Máy cắt tôn 0,27 0,57 2,8
Hình 1: Sơ đồ mặt bằng phân xưởng cơ khí
Đồ án cung cấp điện 8
SVTH: NGUYỄN VĂN TUẤN-D7DCN2 GVHD: TS.PHẠM MẠNH HẢI
B. Thuyết minh
1. Tính toán phụ tải điện

• Phụ tải chiếu sáng
• Phụ tải động lực
• Phụ tải tổng hợp
2. Xác định sơ đồ cấp điện của phân xưởng
• Xác định vị trí đặt trạm biến áp phân xưởng
• Chọn công suất và số lượng máy biến áp
• Lựa chọn sơ đồ nối điện tối ưu (so sánh ít nhất 2 phương án)
3. Lựa chọn và kiểm tra các sơ đồ nối điện
• Chọn dây dẫn của mạng động lực
• Tính toán ngắn mạch
• Chọn thiết bị bảo vệ
4. Tính toán chế độ mạng điện
• Xác định tổn thất điện áp trên đường dây và trong máy biến áp
• Xác định tổn thất công suẩt
• Xác định tổn thất điện năng
5. Tính chọn tụ bù nâng cao hệ số công suất
• Xác định dung lượng bù cần thiết
• Lựa chọn vị trí đặt tụ bù
• Đánh giá hiệu quả bù công suất phản kháng
• Phân tích kinh tế tài chính bù công suất phản kháng
C. Bản vẽ
• Sơ đồ mạng điện trên mặt bằng phân xưởng với sự bố trí của các tủ phân phối,
các thiết bị
• Sơ đồ nguyên lí của mạng điện có chỉ rõ các mã hiệu và các tham số của thiết bị
được chọn
• Sơ đồ trạm biến áp gồm: sơ đồ nguyên lý, sơ đồ mặt bằng, mặt cắt trạm biến áp
• Sơ đồ nối điện
• Bảng số liệu tính toán mạng điện
Đồ án cung cấp điện 9
SVTH: NGUYỄN VĂN TUẤN-D7DCN2 GVHD: TS.PHẠM MẠNH HẢI

Đồ án cung cấp điện 10
SVTH: NGUYỄN VĂN TUẤN-D7DCN2 GVHD: TS.PHẠM MẠNH HẢI
Chương 1
Tính toán phụ tải điện
Phụ tải tính toán là phụ tải giả thiết lâu dài không đổi, tương đương với phụ tải
thực tế về mặt hiệu quả phát nhiệt hoặc mức độ huỷ hoại cách điện.
Phụ tải tính toán phụ thuộc vào các yếu tố như: công suất, số lượng, chế độ làm
việc của cácthiết bị điện,trình độ vàphương thức vận hànhhệ thống Vì vậyxác định
chính xác phụ tải tính toán là một nhiệm vụ khó khăn nhưng rất quan trọng.
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 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.
Sau đây là một số phương pháp tính toán phụ tải thường dùng nhất trong thiết
kế hệ thống cung cấp điện:
• Phương pháp tính theo hệ số nhu cầu và công suất đặt.
• Phương pháp tính theo hệ số k
M
và 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.
Trong thực tế tuỳ theo quy mô và đặc điểm của công trình, tuỳ theo giai đoạn thiết
kế sơ bộ hay kỹthuật thi công mà chọn phương pháp tínhtoán phụ tải điện thíchhợp.
1.1 Tính toán phụ tải chiếu sáng
Phụ tải chiếu sáng của phân xưởng cơ khí sửa chữa được xác định theo phương
pháp suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích:
P
cs

= P
0
.S = P
0
.a.b (1.1)
Đồ án cung cấp điện 11
SVTH: NGUYỄN VĂN TUẤN-D7DCN2 GVHD: TS.PHẠM MẠNH HẢI
Trong đó:
- P
0
là suất chiếu sáng trên 1 đơn vị diện tích chiếu sáng, P
0
= 15 (W/m
2
)
- S là diện tích được chiếu sáng (m
2
)
- a là chiều dài của phân xưởng (m)
- b là chiều rộng của phân xưởng (m)
Nên phụ tải chiếu sáng của phân xưởng cơ khí sửa chữa là:
P
cs
=
15.24.36
10
3
= 12,96 (kW)
Ở trong trường hợp này ta dùng đèn sợi đốt để thắp sáng nên cos ϕ = 1 và tanϕ = 0
Q

cs
= 0 (kVAr)
1.2 Tính toán phụ tải động lực
1.2.1 Phân chianhóm thiết bị
Trong một phân xưởng thường có nhiều thiết bị có công suất và chế độ làm việc
khác nhau, muốn xác định phụ tải tính toán được chính xác cần phải phân nhóm
thiết bị điện. Việc phân nhóm phụ tải tuân theo các nguyên tắc sau:
• Các thiếtbị điện trong cùng một nhóm nên ở gần nhau để giảm chiều dài đường
dây hạ áp. Nhờ vậy có thể tiết kiệm được vốn đầu tư và tổn thất trên đường dây
hạ áp trong phân xưởng.
• Chế độ làm việc của các thiết bị điện trong nhóm nên giống nhau để xác định
phụ tải tính toán được chính xác hơn và thuận tiện trong việc lựa chọn phương
thức cung cấp điện cho nhóm.
• Tổng công suất của các nhóm thiết bị nên xấp xỉ nhau để giảm chủng loại tủ
động lực cần dùng trong phân xưởng và trong toàn nhà máy. Số đầu ra của tủ
động lực không nên quá nhiều để dễ dàng thao tác và sửa chữa.
Tuy nhiên thường rất khó khăn để thỏa mãn cả 3 điều kiện trên, vì vậy khi thiết kế
phải tùy thuộc vào điều kiện cụ thể của phụ tải để lựa chọn phương án tối ưu nhất
trong các phương án có thể.
Dựa vào nguyên tắc phân nhóm ở trên và căn cứ vào vị trí, công suất của các thiết
bị được bố trí trên mặt bằng phân xưởng, ta có thể chia các phụ tải thành 4 nhóm.
Kết quả phân nhóm phụ tải được trình bày ở bảng sau:
Đồ án cung cấp điện 12
SVTH: NGUYỄN VĂN TUẤN-D7DCN2 GVHD: TS.PHẠM MẠNH HẢI
Bảng 1.1: Phân nhóm phụ tải cho xưởng cơ khí sửa chữa
STT Tên thiết bị
Số liệu
trên sơđồ
Hệ số
k

sd
cos ϕ Công suấtP(kW)
NHÓM 1
1 Cần cẩu 21 0,25 0,67 13
2 Máy ép quay 28 0,45 0,58 22
3 Máy khoan 29 0,27 0,66 1,2
4 Máy khoan 30 0,27 0,66 1,5
5 Máy xọc, (đục) 32 0,4 0,6 4
6 Máy ép quay 34 0,45 0,58 30
7 Máy tiện bu lông 35 0,32 0,55 2,2
8 Máy tiện bu lông 36 0,32 0,55 2,8
9 Máy tiện bu lông 37 0,32 0,55 4,5
Tổng 81,2
NHÓM 2
1 Máy mài nhẵn tròn 1 0,35 0,67 3
2 Máy mài nhẵn phẳng 2 0,32 0,68 1,5
3 Máy tiện bu lông 3 0,3 0,65 0,8
4 Máy mài nhẵn tròn 8 0,35 0,67 12
5 Máy mài nhẵn phẳng 9 0,32 0,68 4,5
6 Máy khoan 10 0,27 0,66 0,8
7 Máy khoan 11 0,27 0,66 1,2
8 Máy ép 17 0,41 0,63 13
9 Cần cẩu 18 0,25 0,67 4,5
10 Máy khoan 19 0,27 0,66 0,8
11 Máy khoan 20 0,27 0,66 0,8
12 Máy ép nguội 22 0,47 0,7 30
13 Lò gió 27 0,53 0.9 4
Tổng 76,9
NHÓM 3
1 Máy tiện bu lông 4 0,3 0,65 2,2

2 Máy tiện bu lông 5 0,3 0,65 4,5
3 Máy phay 6 0,26 0,56 1,5
4 Máy phay 7 0,26 0,56 2,8
5 Máy tiện bu lông 12 0,3 0,58 1,2
6 Máy tiện bu lông 13 0,3 0,58 2,8
7 Máy tiện bu lông 14 0,3 0,58 3
8 Máy tiện bu lông 15 0,3 0,58 3
9 Máy tiện bu lông 16 0,3 0,58 5,5
10 Máy ép nguội 23 0,47 0,7 45
11 Máy tiện bu lông 24 0,3 0,58 10
12 Máy tiện bu lông 25 0,3 0,58 10
13 Máy mài 26 0,45 0,63 2,8
Tổng 94,3
NHÓM 4
1 Lò gió 31 0,53 0,9 5,5
2 Máy xọc, (đục) 33 0,4 0,6 5,5
3 Máy tiện bu lông 38 0,32 0,55 5,5
4 Máy mài 39 0,45 0,63 4,5
5 Máy hàn 40 0,46 0,82 30
6 Máy quạt 41 0,65 0,78 4,5
7 Máy quạt 42 0,65 0,78 5,5
8 Máy hàn 43 0,46 0,82 28
9 Máy cắt tôn 44 0,27 0,57 2,8
10 Máy quạt 45 0,65 0,78 7,5
Tổng 99,3
Đồ án cung cấp điện 13
SVTH: NGUYỄN VĂN TUẤN-D7DCN2 GVHD: TS.PHẠM MẠNH HẢI
1.2.2 Xác định phụtải tính toáncho các nhómphụ tải động lực:
1.2.2.1 Xác định phụ tải cho nhóm 1(Sử dụng phương pháp hệ số nhu cầu)
a, Xác định hệ số sử dụng tổng hợp k

sd

Hệ số sử dụng tổng hợp được xác định theo công thức:
k
sd

=

P
i
.k
sdi

P
i
(1.2)
Trong đó:
- k
sdi
là hệ số sử dụng của thiết bị
- P
i
là công suất đặt của thiết bị (kW)
Ta có hệ số sử dụng tổng hợp của nhóm 1 là:
k
sd

=
0, 25.13 + 0, 45.22 + (1, 2 + 1, 5).0, 27 + 4.0, 4 + 30.0, 45 + (2, 2 + 2, 8 + 4, 5).0, 32
81, 2

= 0, 39
b, Xác định số phụ tải hiệu quả n
hq
n
hq
là số thiết bị hiệu quả của nhóm, là số thiết bị giả tưởng có công suất bằng
nhau,có cùng chế độ làm việc và gây ra một phụ tải tính toán đúng bằng phụ tải tính
toán do nhóm thiết bị thực tế gây ra.
1
Gọi P
nmax
là công suất của thiết bị có công suất lớn nhất trong nhóm. Ta có :



n
∗
=
n
1
n
p
∗
=
P
1
P
Trong đó
- n
1

: Số thiết bị có công suất lớn hơn
1
2
.P
nmax
- P
1
: Tổng công suất của các thiết bị có công suất lớn hơn
1
2
.P
nmax
(kW)
- n : Số thiết bị trong nhóm
- P : Tổng công suất của các thiết bị trong nhóm (kW)
• Tính n
∗
hq
:
2
n
∗
hq
=
0, 95
p
∗2
n
∗
+

(1 − p
∗
)
2
1 − n
∗
(1.3)
1
Giáo trình Cung cấp điện - Ngô Hồng Quang (trang 39)
2
Bài tập Cung cấp điện - Trần Quang Khánh (trang 11)
14
SVTH: NGUYỄN VĂN TUẤN-D7DCN2 GVHD: TS.PHẠM MẠNH HẢI
Từ đó ta có:
n
hq
= n
∗
hq
.n (1.4)
Nhìn từ bảng số liệu của nhóm 1 ở bảng 1.1 ta thấy:
- P
nmax
= 30 (kW)
- P = 81,2 (kW)
- n
1
= 2
- n = 9
- P

1
= 22+30 = 52 (kW)
⇒ n
∗
=
2
9
= 0,22; p
∗
=
52
81,2
= 0,65
Thay số vào ta có:
n
∗
hq
=
0,95
0,65
2
0,22
+
(1−0,65)
2
1−0,22
= 0,47
Số thiết bị hiếu quả:
n
hq

= 0,47.9 ≈4
c, Tính hệ số cực đại
3
k
M
k
M
= 1 + 1, 3

1 − k
sd

n
hq
.k
sd

+ 2
(1.5)
Thay số vào ta có:
k
M
= 1+1,3

1−0,39
4.0,39+2
= 1,53
Phụ tải tính toán:
P
tt

= k
M
.k
sd

.
n

i=1
P
i
(1.6)
⇒ P
tt1
= k
M
.k
sd

.

9
i=1
P
i
= 1, 53.0, 39.81.2 = 48, 45(kW)
Hệ số công suất trung bình:
cos ϕ
tb
=


P
i
. cos ϕ
i

P
i
(1.7)
⇒ cos ϕ
tb1
=
13.0, 67 + 22.0, 58 + (1, 2 + 1, 5).0, 66 + 4.0, 6 + 30.0, 58 + 0, 55.(4, 5 + 2, 8 + 2, 2)
81, 2
= 0, 59
3
Bài tập Cung cấp điện - Trần Quang Khánh (trang 11)
15
SVTH: NGUYỄN VĂN TUẤN-D7DCN2 GVHD: TS.PHẠM MẠNH HẢI
1.2.2.2 Xác định phụ tải tính toán cho các nhóm còn lại
Tương tự như nhóm 1 ta có :
Bảng 1.2: Bảng số thiết bị hiệu quả của nhóm
NHÓM P
max
1
2
.P
nmax
n
1

P
1
n P

n
∗
p
∗
n
∗
hq
n
hq
(kW) (kW) (kW) (kW)
1 30 15 2 52 9 81,2 0,22 0,64 0,47 4
2 30 15 1 30 13 76,9 0,08 0,39 0,40 5
3 45 22,5 1 45 13 94,3 0,08 0,48 0,29 4
4 30 15 2 58 10 99,3 0,20 0,58 0,49 5
Với hiệu quả đã tính được, ta có bảng phụ tải tính toán cho các nhóm trong bảng
sau:
Bảng 1.3: Bảng phụ tải tính toán của các nhóm
STT
Tên
thiết bị
Số liệu
trên sơ
đồ
Hệ
số
k

sd
cosϕ
Công
suất
P(kW)
P.k
sd
P.cosϕ k
sd

n
hq
k
M
P
tt
cosϕtb
NHÓM 1
1 Cần cẩu 21 0,25 0,67 13 3,25 8,71
0,4 4 1,53 48,45 0,59
2 Máy ép quay 28 0,45 0,58 22 9,9 12,76
3 Máy khoan 29 0,27 0,66 1,2 0,324 0,79
4 Máy khoan 30 0,27 0,66 1,5 0,41 0,99
5 Máy xọc, (đục) 32 0,4 0,6 4 1,6 2,4
6 Máy ép quay 34 0,45 0,58 30 13,5 17,4
7 Máy tiện bu lông 35 0,32 0,55 2,2 0,7 1,21
8 Máy tiện bu lông 36 0,32 0,55 2,8 0,9 1,54
9 Máy tiện bu lông 37 0,32 0,55 4,5 1,44 2,48
Tổng 81,2 32,02 48,28
NHÓM 2

1 Máy mài nhẵn tròn 1 0,35 0,67 3 1,05 2,01
0,4 5 1,5 46,14 0,69
2 Máy mài nhẵn phẳng 2 0,32 0,68 1,5 0,48 1,02
3 Máy tiện bu lông 3 0,3 0,65 0,8 0,24 0,52
4 Máy mài nhẵn tròn 8 0,35 0,67 12 4,2 8,04
5 Máy mài nhẵn phẳng 9 0,32 0,68 4,5 1,44 3,06
6 Máy khoan 10 0,27 0,66 0,8 0,22 0,53
7 Máy khoan 11 0,27 0,66 1,2 0,32 0,79
8 Máy ép 17 0,41 0,63 13 5,33 8,19
9 Cần cẩu 18 0,25 0,67 4 1 2,68
10 Máy khoan 19 0,27 0,66 0,8 0,22 0,53
11 Máy khoan 20 0,27 0,66 0,8 0,22 0,53
12 Máy ép nguội 22 0,47 0,7 30 14,1 21
13 Lò gió 27 0,53 0,9 4 2,12 3,6
Tổng 76,9 31,6 52,83
Đồ án cung cấp điện 16
SVTH: NGUYỄN VĂN TUẤN-D7DCN2 GVHD: TS.PHẠM MẠNH HẢI
NHÓM 3
1 Máy tiện bu lông 4 0,3 0,65 2,2 0,66 1,43
0,38 4 1,57 56,26 0,64
2 Máy tiện bu lông 5 0,3 0,65 4,5 1,35 2,93
3 Máy phay 6 0,26 0,56 1,5 0,39 0,84
4 Máy phay 7 0,26 0,56 2,8 0,73 1,57
5 Máy tiện bu lông 12 0,3 0,58 1,2 0,36 0,7
6 Máy tiện bu lông 13 0,3 0,58 2,8 0,84 1,62
7 Máy tiện bu lông 14 0,3 0,58 3 0,9 1,74
8 Máy tiện bu lông 15 0,3 0,58 3 0,9 1,74
9 Máy tiện bu lông 16 0,3 0,58 5,5 1,65 3,19
10 Máy ép nguội 23 0,47 0,7 45 21,15 31,5
11 Máy tiện bu lông 24 0,3 0,58 10 3 5,8

12 Máy tiện bu lông 25 0,3 0,58 10 3 5,8
13 Máy mài 26 0,45 0,63 2,8 1,26 1,76
Tổng 94,3 36,19 60,62
NHÓM 4
1 Lò gió 31 0,53 0,9 5,5 2,92 4,95
0,48 5 1,45 69,11 0,77
2 Máy xọc, (đục) 33 0,4 0,6 5,5 2,2 3,3
3 Máy tiện bu lông 38 0,32 0,55 5,5 1,76 3,03
4 Máy mài 39 0,45 0,63 4,5 2,03 2,84
5 Máy hàn 40 0,46 0,82 30 13,8 24,60
6 Máy quạt 41 0,65 0,78 4,5 2,93 3,51
7 Máy quạt 42 0,65 0,78 5,5 3,58 4,29
8 Máy hàn 43 0,46 0,82 28 12,88 22,96
9 Máy cắt tôn 44 0,27 0,57 2,8 0,76 1,6
10 Máy quạt 45 0,65 0,78 7,5 4,88 5,85
Tổng 99,3 47,71 76,92
Bảng 1.4: Bảng tổng hợp phụ tải tính toán các nhóm
Nhóm P
tt
(kW) cosϕtb P
tt
.cosϕtb k
dt
1 48,45 0,59 28,59
0,9
2 46,14 0,69 31,84
3 56,26 0,64 36,01
4 69,11 0,77 53,21
Tổng 219,96 149,64
• Phụ tải tính toán động lực của phân xưởng:

P
ttdlpx
= k
dt
.
n

i=1
P
tti
(1.8)
Trong đó:
- P
ttdlpx
: Phụ tải động lực tính toán toàn phân xưởng (kW)
- k
dt
: Hệ số đồng thời lấy k
dt
= 0,9
4
4
Tham khảo bài tập Cung cấp điện - Trần Quang Khánh (trang 10)
17
SVTH: NGUYỄN VĂN TUẤN-D7DCN2 GVHD: TS.PHẠM MẠNH HẢI
- P
tti
: Công suất tác dụng tính toán nhóm thứ i (kW).
- n : Số nhóm
• Với n = 4, thay các số liệu ở bảng 1.4 vào công thức trên ta có Phụ tải tính toán

động lực toàn phân xưởng là :
P
ttđlpx
= 0,9.219,96 = 197,964(kW)
• Hệ số công suất trung bình của các nhóm phụ tải động lực là:
cos ϕ
tb
=

P
tti
. cos ϕ
tbi

P
tti
=
149,64
219,96
= 0,68
1.3 Phụ tải tính toán tổng hợp
Bảng 1.5: Phụ tải tính toán phân xưởng
Loại phụ tải P
tt
(kW) cosϕtb
Động lực 197,964 0,68
Chiếu sáng 12,96 1
• Công suất tác dụng tính toán của toàn phân xưởng:
P
ttpx

= P
cs
+ P
ttđlpx
(1.9)
⇔ P
ttpx
= 197,964 + 12,96 = 210,924 (kW)
• Công suất phản kháng tính toán của toàn phân xưởng:
Q
ttpx
=

P
tti
.tanϕ
i
= P
ttđl
.tanϕ
đl
+ P
cs
.tanϕ
cs
(1.10)
⇔ Q
ttpx
= 197,964.1,08 + 12,96.0 = 213,8 (kVAr)
• Công suất tính toán toàn phân xưởng là:

S
ttpx
=

P
2
ttpx
+ Q
2
ttpx
(1.11)
⇔ S
ttpx
=

210, 924
2
+ 213, 8
2
=300,33(kVA)
• Hệ số công suất trung bình của phân xưởng là:
cosϕ
px
=
P
ttpx
S
ttpx
(1.12)
⇔ cosϕ

px
=
210, 924
300, 33
= 0,7
Đồ án cung cấp điên 18
SVTH: NGUYỄN VĂN TUẤN-D7DCN2 GVHD: TS.PHẠM MẠNH HẢI
Chương 2
Xác định sơ đồ cấp điện của phân
xưởng
2.1 Xác định vị trí đặt trạm biến áp (TBA) phân xưởng
2.1.1 Xác định tâmcác nhóm phụtải của phânxưởng
Tâm qui ước của các nhóm phụ tải của phân xưởng được xác định bởi một điểm
M có toạ độ được xác định : M(X
nh
, Y
nh
) theo hệ trục toạ độ xOy. Gốc tọa độ O(0,0) lấy
tại điểm thấp nhất của phân xưởng phía tay trái.
Với
X
nh
=

n
i=1
S
i
.x
i


n
i=1
S
i
(2.1)
Y
nh
=

n
i=1
S
i
.y
i

n
i=1
S
i
(2.2)
Trong đó:
- X
nh
, Y
nh
: toạ độ của tâm các nhóm phụ tải điện của phân xưởng (m)
- x
i

, y
i
: toạ độ của phụ tải thứ i tính theo hệ trục toạ độ xOy đã chọn (m)
- S
i
: công suất của phụ tải thứ i (kVA)
Ta có bảng công suất và tọa độ của các phụ tải trong phân xưởng trên hệ tọa độ
xOy:
Đồ án cung cấp điện 19
SVTH: NGUYỄN VĂN TUẤN-D7DCN2 GVHD: TS.PHẠM MẠNH HẢI
Bảng 2.1: Bảng công suất, tọa độ của các phụ tải trong phân xưởng trên hệ tọa độ xOy
STT Tên thiết bị
Số liệu
trên sơ đồ
cos ϕ
P
(kW)
S
x
(m)
y
(m)
S.x S.y
NHÓM 1
1 Cần cẩu 21 0,67 13 19,403 5,956 14,779 115,5643 286,7569
2 Máy ép quay 28 0,58 22 37,931 6,406 30,224 242,986 1146,427
3 Máy khoan 29 0,66 1,2 1,818 6,44 23,989 11,70792 43,612
4 Máy khoan 30 0,66 1,5 2,273 6,719 21,211 15,27229 48,2126
5 Máy xọc, (đục) 32 0,6 4 6,667 6,514 17,286 43,42884 115,2458
6 Máy ép quay 34 0,58 30 51,724 2,75 30,381 142,241 1571,427

7 Máy tiện bu lông 35 0,55 2,2 4 3,09 22,808 12,36 91,232
8 Máy tiện bu lông 36 0,55 2,8 5,091 3,122 20,088 15,8941 102,268
9 Máy tiện bu lông 37 55 4,5 8,182 3,09 17,15 25,28238 140,3213
Tổng 81,2 137,089 624,7368 3545,502
NHÓM 2
1 Máy mài nhẵn tròn 1 0,67 3 4,478 20,588 30,79 92,19306 137,8776
2 Máy mài nhẵn phẳng 2 0,68 1,5 2,206 20,872 25,825 46,04363 56,96995
3 Máy tiện bu lông 3 0,65 0,8 1,231 20,968 21,649 25,81161 26,64992
4 Máy mài nhẵn tròn 8 0,67 12 17,91 17,315 31,236 310,1117 559,4368
5 Máy mài nhẵn phẳng 9 0,68 4,5 6,618 18,023 26,244 119,2762 173,6828
6 Máy khoan 10 0,66 0,8 1,212 17,889 23,568 21,68417 28,56442
7 Máy khoan 11 0,66 1,2 1,818 18,19 14,627 33,06942 26,59189
8 Máy ép 17 0,63 13 20,635 14,204 31,192 293,0995 643,6469
9 Cần cẩu 18 0,67 4,5 6,716 13,116 27,315 88,08706 183,4475
10 Máy khoan 19 0,66 0,8 1,212 13,308 24,755 16,1293 30,00306
11 Máy khoan 20 0,66 0,8 1,212 17,547 20,777 21,26696 25,18172
12 Máy ép nguội 22 0,7 30 42,857 13,218 20,964 566,4838 898,4541
13 Lò gió 27 0,9 4 4,444 11,683 31,554 51,91925 140,226
Tổng 76,9 112,549 1685,173 2930,733
NHÓM 3
1 Máy tiện bu lông 4 0,65 2,2 3,385 21,113 17,622 71,46751 59,65047
2 Máy tiện bu lông 5 0,65 4,5 6,923 20,968 14,106 145,1615 97,65584
3 Máy phay 6 0,56 1,5 2,679 20,702 9,816 55,46066 26,29706
4 Máy phay 7 0,56 2,8 5 20,883 6,84 104,415 34,2
5 Máy tiện bu lông 12 0,58 1,2 2,586 18,212 17,419 47,09623 45,04553
6 Máy tiện bu lông 13 0,58 2,8 4,828 18,256 14,452 88,13997 69,77426
7 Máy tiện bu lông 14 0,58 3 4,828 18,256 14,452 88,13997 69,77426
8 Máy tiện bu lông 15 0,58 3 5,172 17,907 8,242 92,615 42,62762
9 Máy tiện bu lông 16 0,58 5,5 9,483 18,236 5,262 172,932 49,89955
10 Máy ép nguội 23 0,7 45 64,286 13,515 16,295 868,8253 1047,54

11 Máy tiện bu lông 24 0,58 10 17,241 13,745 11,766 236,9775 202,8576
12 Máy tiện bu lông 25 0,58 10 17,241 12,939 8,962 223,0813 154,5138
13 Máy mài 26 0,63 2,8 4,444 13,488 5,427 59,94067 24,11759
Tổng 94,3 148,44 2258,391 1912,204
NHÓM 4
1 Lò gió 31 0,9 5,5 6,111 11,013 1,275 67,30044 7,791525
2 Máy xọc, (đục) 33 0,6 5,5 9,167 6,563 11,53 60,16302 105,6955
3 Máy tiện bu lông 38 0,55 5,5 10 3,266 12,42 32,66 124,2
4 Máy mài 39 0,63 4,5 7,143 2,435 10,535 17,39321 75,25151
5 Máy hàn 40 0,82 30 36,585 3,381 4,98 123,6939 182,1933
6 Máy quạt 41 0,78 4,5 5,769 1,373 3,965 7,920837 22,87409
7 Máy quạt 42 0,78 5,5 7,051 1,71 1,357 12,05721 9,568207
8 Máy hàn 43 0,82 28 34,146 3,538 1,074 120,8085 36,6728
9 Máy cắt tôn 44 0,57 2,8 4,912 6,313 4,453 31,00946 21,87314
10 Máy quạt 45 0,78 7,5 9,615 6,371 2,274 61,25717 21,86451
Tổng 99,3 130,499 534,2638 607,9846
Đồ án cung cấp điện 20
SVTH: NGUYỄN VĂN TUẤN-D7DCN2 GVHD: TS.PHẠM MẠNH HẢI
Hình 2.1:Tọa độ tâm các nhóm phụ tải và tâm phân xưởng
Đồ án cung cấp điện 21
SVTH: NGUYỄN VĂN TUẤN-D7DCN2 GVHD: TS.PHẠM MẠNH HẢI
Tọa độ tâm nhóm 1 là:
X
nh1
=

n
i=1
S
i

.x
i

n
i=1
S
i
=
624,737
137,089
= 4,557 (m)
Y
nh1

n
i=1
S
i
.y
i

n
i=1
S
i
=
3545,502
137,089
= 25,863 (m)
Tương tự tính toán cho các nhóm khác ta được:

Bảng 2.2: Tâm của các nhóm phụ tải và tâm phân xưởng
Nhóm

S
i

S
i
.x
i

S
i
.y
i
X
nh
Y
nh
X
px
Y
px
(m) (m) (m) (m)
1 137,089 624,737 3545,502 4,557 25,863
2 112,549 1685,173 2930,733 14,973 26,04
3 148,44 2258,391 1912,204 15,214 12,882 9,653 17,02
4 130,499 534,264 607,985 4,094 4,659
Tổng 528,577 5102,565 8996,424
2.1.2 Vị trí đặt TBA phân xưởng

Để lựa chọn được vị trí tối ưu cho TBA cần thỏa mãn các điều kiện sau:
- Vị trí trạm cần phải được đặt ở những nơi thuận tiện cho việc lắp đặt, vận hành
cũng như thay thế và tu sửa sau này (phải đủ không gian để có thể dễ dàng thay
máy biến áp, gần các đường vận chuyển )
- Vị trí trạm phải không ảnh hưởng đến giao thông và vận chuyển vật tư chính
của xí nghiệp.
- Vị trí trạm còn cần phải thuận lợi cho việc làm mát tự nhiên (thông gió tốt), có
khả năng phòng cháy, phòng nổ tốt đồng thời phải tránh được bị các hoá chất
hoặc các khí ăn mòn của chính phân xưởng này có thể gây ra.
Dựa vào các điều kiện lựa chọn vị trí tối ưu cho trạm biến áp và vị trí các phụ tải
trong phân xưởng ta chọn vị trí đặt trạm biến áp gần tâm phụ tải phân xưởng, ở phía
sát tường cao nhất bên trái, phía ngoài, góc trên của phân xưởng từ trái sang, từ trên
xuống như sau:
Đồ án cung cấp điện 22
SVTH: NGUYỄN VĂN TUẤN-D7DCN2 GVHD: TS.PHẠM MẠNH HẢI
Hình 2.2 Vị trí đặt trạm biến áp
2.2 Chọn công suất và số lượng máy biến áp
2.2.1 Chọn số lượngmáy biến áp
Việc lựa chọn đúng số lượng MBA dựa trên cơ sở độ tin cậy cung cấp điện. Các phụ
tải thuộc hộ tiêu thụ loại I và II, TBA cần đặt từ 2 MBA trở lên nối với các phân đoạn
khác nhau của thanh góp, giữa các phân đoạn có thiết bị đóng cắt khi cần thiết. Hộ
tiêu thụ loại III chỉ cần đặt 1 MBA (yêu cầu trong kho cần có MBA dự trữ).
Ở đây số phụ tải loại I và II chiếm 70%, ta sẽ sử dụng 2 máy biến áp làm việc song
song.
2.2.2 Chọn công suấtmáy biến áp
Tổng quan cách chọn:
Chọn sao cho trong điều kiện làm việc bình thường trạm đảm bảo cung cấp đủ
điện năng cho phụ tải và có dự trữ một lượng công suất đề phòng khi sự cố, đảm bảo
độ an toàn cung cấp điện, tuổi thọ máy, tiêu chuẩn kinh tế kỹ thuật. Được tiến hành
dựa trên công suất tính toán toàn phần của phân xưởng và một số tiêu chuẩn khác:

ít chủng loại máy, khả năng làm việc quá tải, đồ thị phụ tải Sau đây là một số tiêu
chuẩn chọn máy biến áp:
• Khi làm việc ở điều kiện bình thường:
n.k
hc
.S
đmB
 S
tt
(kV A) (2.3)
Trong đó:
- n : Số máy biến áp của trạm.
- k
hc
: Hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường, lấy k
hc
= 1.
Đồ án cung cấp điện 23
SVTH: NGUYỄN VĂN TUẤN-D7DCN2 GVHD: TS.PHẠM MẠNH HẢI
• Kiểm tra khi xảy ra sự cố một máy biến áp( đối với trạm có nhiều hơn 1 MBA):
(n − 1).k
hc
.k
qt
.S
đmB
 S
ttsc
(2.4)
Trong đó:

- k
qt
: Hệ số quá tải sự cố, lấy k
qt
= 1,4
- S
ttsc
: Công suất tính toán sự cố. Khi sự cố một máy biến áp có thể loại bỏ một
số phụ tải không quan trọng để giảm nhẹ tải của các MBA (các phụ tải loại III),
nhờ vậy có thể giảm được tổn thất của trạm.
Ngoài ra cũng cần hạn chế chủng loại MBA dùng trong nhà máy để tạo điều kiện
thuận lợi cho việc mua sắm, lắp đặt, vận hành, sửa chữa, thay thế.
2.2.3 Chọn máy biếnáp cho phânxưởng
• Coi phân xưởng chỉ gồm các hộ tiêu thụ loại I, II nên ta cần đặt 2 MBA làm việc
song song, ta có:
- Số lượng máy biến áp: n = 2
- S
tt
= 300, 33(kVA)
Vì vậy S
MBA

S
tt
n.k
hc
=
300,33
2.1
= 150,165 (kVA). Ta chọn 2 máy biến áp, mỗi máy sẽ có

công suất 160 kVA.
• Kiểm tra lại máy biến áp trong điều kiện sự cố
Khi xảy ra sự cố 1 máy biến áp, ta sẽ cắt bớt các phụ tải loại III ra khỏi hệ thống, ta
có:
S
ttsc
k
qt
=
0,7.S
ttpx
1,4
=
0,7.300,33
1,4
=150,165 (kVA)
⇒ S
MBA

S
ttsc
k
qt
(thỏa mãn)
Vậy ta sẽ sử dụng 2 máy biến áp (Thiết bị do công ty Đông Anh sản xuất) làm việc
song song, mỗi máy có công suất 160 kVA.
1
Bảng 2.3: Thông số máy biến áp
S
MBA

Điện áp P
0
P
N
U
N
% I
0
% Vốn đầu tư
(kVA) (kV) (kW) (kW) (%) (%) MBA (.10
6
đ)
2x160 22/0,4 0,45 2,15 4 1,7 2x114,229
1
Bảng Pl6(Phụ Lục) - Giáo trình Cung cấp điện(Ngô Hồng Quang) và bảng giá MBA Đông Anh
24
SVTH: NGUYỄN VĂN TUẤN-D7DCN2 GVHD: TS.PHẠM MẠNH HẢI
2.2.4 Chọn dây dẫntừ nguồn tớitrạm biến ápcủa xưởng
Chọn dây dẫn từ nguồn đến TBA phân xưởng là dây cáp đi kép lõi đồng.
Ta có dòng điện chạy trên đường dây:
I
lv
=
S
ttpx
2.
√
3.U
đm
(2.5)

Thay giá trị S
ttpx
= 300,33 kVA và U
đm
= 22 kV vào công thức ta có:
I
lv
=
300,33
2.
√
3.22
= 3,94 (A)
Với J
kt
= 3,1(A/mm
2
), T
max
= 4500h và I
lv
= 3, 94(A)
2
, ta có tiết diện dây cáp là:
F =
I
lv
J
kt
=

3, 94
3, 1
= 1, 27(mm
2
) (2.6)
Chọn cáp vặn xoắn ba lõi đồng cách điện XPLE, đai thép, vỏ PVC do hãng FU-
RUKAWA chế tạo, mã hiệu XPLE.35 có r
0
= 0, 524 (Ω/km) , x
0
= 0, 16 (Ω/km) , I
cp
= 170
(A) (Cáp được đặt trong rãnh)
3
.
• Kiểm tra điều kiện phát nóng:
I
cp
 I
sc
(2.7)
k
1
.k
2
.I
cp
 I
lv

(2.8)
Trong đó:
- k
1
: là hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường, do tính toán sơ bộ nên chọn
k
1
= 1.
- k
2
: là hệ số hiệu chỉnh về số lộ cáp cùng đặt trong một hầm cáp, do tính toán sơ
bộ nên chọn k
2
= 1.
- I
cp
: là dòng điện làm việc lâu dài cho phép của dây cáp chọn được.
- I
sc
: dòng điện chạy trên cáp khi xảy ra sự cố đứt 1 lộ cáp, I
sc
= 2.I
lv
Thay số vào ta thấy k
1
.k
2
.I
cp
= 1.170 = 170  I

lv
= 3, 94 (A)
và I
cp
= 170A  I
sc
= 2.3, 94 = 7, 88 (A). Vậy dây dẫn thỏa mãn điều kiện phát nóng.
• Kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp:
U =
(P.r
0
+ Q.x
0
).L
2.U
đm
(2.9)
⇒ U =
(210,924.0,524+213,8.0,16).150.10
−3
2.22
= 0,492 (V)
2
Bảng 9.pl.BT(Phụ lục A)- Sách Bài tập cung cấp điện(Trần Quang Khánh)
3
Bảng PL 23(Phụ Lục)-Giáo trình Cung cấp điện(Ngô Hồng Quang)
25