Thiết kế cung cấp điện cho một xí nghiệp công nghiệp

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

ĐỒ ÁN
CUNG CẤP ĐIỆN
ĐỀ 3B

“Thiết kế cung cấp điện cho một xí nghiệp công nghiệp”


SV: Trần Việt Dũng
GVHD: Phan Mạnh Hải
Lời nói đầu
Đồ Án Môn Học Cung Cấp Điện
Điện năng là một dạng năng lượng phổ biến và có tầm quan trọng không thể
thiếu được trong bất kỳ một lĩnh vực nào của nền kinh tế quốc dân của mỗi đất
nước, Như chúng ta đã xác định và thống kê được rằng khoảng 70% điện năng
được sản xuất ra dùng trong các xí nghiệp, nhà máy công nghiệp, Vấn đề đặt ra
cho chúng ta là đã sản xuất ra được điện năng làm thế nào để cung cấp điện cho
các phụ tải điện cho hiệu quả, tin cậy, Vì vậy cung cấp điện cho các nhà máy, xí
nghiệp công nghiệp có một ý nghĩa to lớn đối với nền kinh tế quốc dân
Nhìn về phương diện quốc gia thì việc đảm bảo cung cấp điện một cách liên tục
và tin cậy cho ngành công nghiệp tức là đảm bảo cho nền kinh tế của quốc gia phát
triển liên tục và tiến kịp với sự phát triển của nền khoa học công nghệ thế giới,
Nếu ta nhìn về phương diện sản xuất và tiêu thụ điện năng thì công nghiệp là
ngành tiêu thụ năng lượng nhiều nhất, Vì vậy cung cấp điện và sử dụng điện năng
hợp lý trong lĩnh vực này sẽ có tác dụng trực tiếp đến việc khai thác một cách hiệu
quả công suất của các nhà máy phát điện và sử dụng hiệu quả lượng điện năng
được sản xuất ra
Một phương án cung cấp điện hợp lý là phải kết hợp một cách hài hoà các yêu
cầu về kinh tế, độ tin cậy cung cấp điện, độ an toàn cao, đồng thời phải đảm bảo
tính liên tục cung cấp điện, tiện lợi cho việc vận hành, sửa chữa khi hỏng hóc và

phải đảm bảo được chất lượng điện năng nằm trong phạm vi cho phép, Hơn nữa là
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” đã phần nào giúp em làm quen dần
với việc thiết kế đề tài tốt nghiệp sau này. Trong thời gian làm bài, với sự cố gắng
của bản thân, đồng thời với sự giúp đỡ tận tình của thầy Phan Mạnh Hải, em đã
hoàn thành đồ án môn học của mình.
Và do đây là đồ án đầu tay nên em kính mong nhận được sự góp ý của các thầy
,các cô để em có được những kinh nghiệm tốt hơn khi làm các đồ án khác sau này.
Em xin chân thành cảm ơn !


Page 2
Đồ Án Môn Học Cung Cấp Điện
A.Dữ kiện :
Thiết kế cung cấp điện cho một xí nghiệp công nghiệp gồm các phân xưởng với
các dữ liệu cho trong bảng. Công suất ngắn mạch tại điểm đấu điện S
k
= 310
(MVA),khoảng cách từ điểm đấu điện đến nhà máy là L =300(m). Cấp điện áp
truyền tải là 110KV. Thời gian sử dụng công suất cực đại là T
M =
4180 (h). Phụ tải
loại I và loại II chiếm K
I&II =
75 %. Giá thành tổn thất điện năng là c
∆
= 1500đ/kwh.
Suất thiệt hại do mất điện g
th
= 10000đ/kWh. Tổn hao 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. Nguồn điện từ phía Tây tới .
Bảng 1 : Số liệu thiết kế cung cấp điện cho Xí nghiệp
S
k
(MVA)
K
I
&
II
(%)
T
M
(h) L(m) Hướng tới
của nguồn
310 75 4180 300 Tây
Page 3
Đồ Án Môn Học Cung Cấp Điện
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
k
nc
Hệ số
công suất,
cos
ϕ
1 Phân xưởng điện phân 40 300 0.57 0.65
2 Phân xưởng Rơngen 40 800 0.62 0.55
3 Phân xưởng đúc 12 550 0.43 0.76
4 Phân xưởng oxyt nhôm 60 370 0.44 0.64
5 Khí nén 40 250 0.54 0.53
6 Máy bơm 40 300 0.52 0.62
7 Phân xưởng đúc 60 800 0.41 0.68
8 Phân xưởng cơ khí, rèn 40 550 0.43 0.56
9 Xem dữ liệu phân xưởng 40 550 0.43 0.56
10 Lò hơi 40 800 0.43 0.78
11 Kho nhiên liệu 3 10 0.57 0.8
12 Kho vật liệu Vôi clorua 12 300 0.62 0.67
13 Xưởng năng lượng 60 800 0.43 0.72
14 Nhà điều hành, nhà ăn 40 550 0.44 0.87
15 Gara ôtô 15 25 0.5 0.82
Page 4
Đồ Án Môn Học Cung Cấp Điện
I. Tính toán phụ tải
I.1 . Xác định phụ tải tính toán phân xưởng
• Xác định phụ tải động lực của các phân xưởng
• Xác định phụ tải chiếu sáng và thông thoáng
• Tổng hợp phụ tải của mỗi phân xưởng

I.2 . Xác định phụ tải của các phân xưởng khác
I.3 .Tính toán hệ số bù công suất
1.4.Tổng hợp phụ tải của toàn xí nghiệp,xây dụng biểu diễn biểu đồ phụ
tải trên mặt bằng xí nghiệp dưới dạng các hình tròn bán kính r
II. Xác đinh sơ đồ nối dây của mạng điện nhà máy
II.1 . Chọn cấp điện áp phân phối
II.2 Xác định vị trí đặt của trạm biến áp
(hoặc trạm phân phối trung tâm -TPPTT)
II.3 Chọn công suất và số lượng máy biến áp của trạm biến áp nhà máy và
các trạm biến áp phân xưởng
II.4 Chọn dây dẫn từ nguồn đến trạm biến áp nhà máy
II.5 Lựa chọn sơ đồ nối điện từ trạm biến áp nhà máy /TPPTT đến các
phân xưởng (so sánh ít nhất 2 phương án )
III. Tính toán điện
3.1. Xác định hao tổn điện áp trên đường dây và trong máy biến áp
3.2. Xác định hao tổn công suất
3.3.Xác định tổn thất điện năng
IV. Chọn và kiểm tra thiết bị điện
Tính toán ngắn mạch tại các điểm đặc trưng(chọn điểm ngắn mạch phù
hợp)
Yêu cầu về bản vẽ :
1. Sơ đồ mặt bằng xí nghiệp với sự bố trí các thiết bị và biểu đồ phụ tải.
Page 5
Đồ Án Môn Học Cung Cấp Điện
2. Sơ đồ mạng điện trên mặt bằng xí nghiệp (gồm cả sơ đồ của các phương án
so sánh).
3. Sơ đồ nguyên lý mạng điện.
4. Sơ đồ trạm biến áp nguồn.
5. Bảng số liệu và các kết quả tính toán.
1

4
2 3
7
5
6
13
8
9
10
11
12
15 14
Hình 1 : Sơ đồ mặt bằng nhà máy kim loai màu ( Tỷ lệ 1:5000)
Chương 1 – Tính toán phụ tải của xí nghiệp công nghiệp
* Khái niệm và mục đích của việc xác định phụ tải tính toán.
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 huỷ hoại cách điện .Nói
cách khác,phụ tải tính toán cũng đốt nóng thiết bị lên tới nhiệt 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.
Page 6
Đồ Án Môn Học Cung Cấp Điện
Phụ tải tính toán được sử dụng để chọn lựa và kiểm tra các thiết bị trong HTĐ
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 các
máy,chế độ vận hành của chúng, quy trình công nghệ sản xuất, trình độ vận hành
của công nhân. Vì vậy xác định phụ tải tính toán là nhiệm vụ khó khăn nhưng rất
quan trọng.Bởi vì nếu phụ tải tính toán được xác định nhỏ hơn phụ tải thực tế sẽ làm
giảm tuổi thọ của thiết bị điện, có khi dẫn đến cháy nổ rất nguy hiểm. Nếu phụ tải

tính toán lớn hơn phụ tải thực tế quá nhiều thì các thiết bị điện(đóng ngắt,máy biến
áp…), và tiết diện dây dẫn sẽ phải làm lớn hơn so với yêu cầu do đó làm gia tăng
vốn đầu tư, gây lãng phí.
* Các phương pháp xác định phụ tải tính toán
Tùy thuộc thông tin thu nhận được của từng loại phụ tải mà có thể áp dụng
những phương pháp sau :
- Phương pháp tính theo hệ số nhu cầu và công suất đặt
- Phương pháp tính theo hệ số cực đại và công suất trung bình
- Phương pháp tính theo suất tiêu hao điện năng cho 1 đơn vị sản phẩm
- Phương pháp tính theo suất phụ tải trên đơn vị diện tích sản xuất
Dựa vào dữ liệu cho sẵn ,ta phải xác định phụ tải tính toán theo hệ số nhu
cầu và công suất đặt .
- Công thức xác định phụ tải động lực theo hệ số nhu cầu và công suất đặt được
thể hiện như sau (theo sách Giáo trình cung cấp điện của TS.Ngô Hồng
Quang – trang 28 ) :
Phụ tải động lực xác định theo hệ số nhu cầu k
nc
và công suất đặt P
đ
:
P
dl
= k
nc
×P
đ
(kW)
Q
dl
= P

dl
× tanφ (kVar)
Phụ tải chiếu sáng xác định theo suất chiếu sáng trên 1 đơn vị diện tích
P
0
, lấy P
0
= 15(W/m
2
) :
P
cs
= P
0
× D (kW)
Page 7
Đồ Án Môn Học Cung Cấp Điện
Vì dùng đèn sợi đốt để chiếu sáng nên: Q
cs
= 0 (kVar)
- Phụ tải tính toán cho phân xưởng:
P
px
= P
dl
+ P
cs
(kW)
Q
px

= Q
dl
+ Q
cs
(kVar)
S
px
= (kVA)
I
tt
= (A)
Trong đó:
P
px
: Công suất tác dụng tính toán cho phân xưởng (kW)
Q
px
: Công suất phản kháng tính toán cho phân xưởng(kVar)
k
nc
: Hệ số nhu cầu;
P
đ
: Công suất đặt (KW)
D: Diện tích phân xưởng ; D = a×b (m
2
)
I
tt
: Dòng điện tính toán trên đường dây truyền tải. (A)

1.1.Xác định phụ tải của từng phân xưởng và phụ tải
- Phân xưởng điện phân
• Phụ tải động lực :
Theo số liệu 1.1 ,ta có :
Tổng công suất đặt là : P
đ1
= 300 kW
Hệ số nhu cầu : k
nc1
= 0,57; hệ số công suất : cos (ҩ1) = 0,65 →tan( ҩ1) = 1,17
Công suất tính toán của phân xưởng : P
đl1
= k
nc1
P
đ1
= 0,57 300 =171 (kW)
Q
đl1
= P
đl1
tan( ҩ1) = 171 1,17 = 200 (kVar)
Page 8
Đồ Án Môn Học Cung Cấp Điện
• Phụ tải chiếu sáng :
Để đảm bảo điều kiện làm việc tối ưu cho công nhân ,ta chọn bóng đèn sợi đốt cho
các phân xưởng máy.Còn với các phân xưởng như kho nhiên liệu, nhà ăn,nhà điều
hành,…thì ta sẽ dùng bóng dèn tuýp
Bóng đèn sợi đốt : cosҩ =1 ; tan = 0 → Q
cs

= 0 Mvar
Bóng tuýp : cosҩ =0,8 ; tan = 0,75 → Q
cs
0 Mvar
Như vậy bóng đèn sợi đốt sẽ được dùng cho xưởng điện phân
Diện tích cần được chiếu sáng : D = a b = (70 26,5)x5 = 9275 m
2
, khi lấy
P
0
= 15 (W/m
2
) ta có : P
cs1
= 15 9275 = 139 (kW)
Q
cs1
= 0 (kVar)
• Phụ tải tính toán của phân xưởng này
Công suất tác dụng tính toán cho phân xưởng này :
P
px1
= P
đl1
+ P
cs1
= 171+ 139 = 310 (kW)
Công suất phản kháng tính toán cho phân xưởng này :
Q
px1

= Q
đl1
+ Q
cs1
=200 (kVar)
Công suất biểu kiến tính toán cho phân xưởng này:
S
px1
= = = 369 kVa
1.2 Xác định phụ tải của các phân xưởng khác
Tính toán tương tự cho các phân xưởng còn lại ,trừ các phân xưởng có số thứ tự
11,12,14,15 ở bảng dưới đây ,do ta thay bóng sợi đốt bằng bóng tuýp nên
Q
cs
= P
cs
0,75

, kết quả ta có được :
Bảng 2.Phụ tải tính toán của các phân xưởng
Page 9
Đồ Án Môn Học Cung Cấp Điện
T
T
Tên phân
xưởng Pđ
Kn
c
cos
ҩ

ta
n ҩ Pđl Qđl Pcs
Qc
s
Ppx Qpx Spx
Dài Rộng
Diện
tích
1
Phân xưởng điện
phân 300
0.5
7
0.6
5
1.1
7 171 200 139 0
310.12
5
199.9
2 368.98 70 26.5 9275
2
Phân xưởng Rơn gen
800
0.6
2
0.5
5
1.5
2 496 753

35.
8 0
531.77
5
753.1
7
921.97
9 18 26.5 2385
3
Phân xưởng đúc
550
0.4
3
0.7
6
0.8
6 237 202
24.
8 0
261.34
4
202.2
5 330.46 12.5 26.5 1656.25
4
Phân xưởng oxyt
nhôm
370
0.4
4
0.6

4 1.2 163 195
16.
9 0
179.69
4
195.4
6
265.50
5 8.5 26.5 1126.25
5
Khí nén
250
0.5
4
0.5
3 1.6 135 216
6.6
9 0
141.69
4 216
258.32
7 10.5 8.5 446.25
6
Máy bơm
300
0.5
2
0.6
2
1.2

7 156 197
6.6
9 0
162.69
4
197.4
2
255.81
7 10.5 8.5 446.25
7
Phân xưởng đúc
800
0.4
1
0.6
8
1.0
8 328 354 54 0 382
353.6
7
520.58
1 40 18 3600
8
Phân xưởng cơ khí -
rèn
550
0.4
3
0.5
6

1.4
8 237 177
1.5
6 0 238.06 177.4 296.9 13 8 520
9
Xem dữ liệu phân
xưởng
550
0.4
3
0.5
6
1.4
8 237 350 7.8 0 244.3
349.8
9
426.73
8 13 8 520
10
Lò hơi
800
0.4
3
0.7
8 0.8 344 276
18.
2 0 362.15
275.9
8
455.32

4 22 11 1210
11
Kho nhiên liệu
10
0.5
7 0.8
0.7
5 5.7
4.2
8
7.0
9 1.1
12.787
5 5.345
13.859
6 10.5 9 472.5
12
Kho vật liệu vôi
clorua
300
0.6
2
0.6
7
1.1
1 186 206
7.0
9 1.1
193.08
8

207.1
6
283.19
1 10.5 9 472.5
13
Xưởng năng lượng
800
0.4
3
0.7
2
0.9
6 344 332
13.
5 0 357.5
331.5
7
487.58
8 10 18 900
14
Nhà ăn,nhà điều hành
550
0.4
4
0.8
7
0.5
7 242 137
20.
3 3 262.25

140.1
9
297.36
8 30 9 1350
15
Garage Ôtô 25 0.5
0.8
2
0.7
12.
5
8.7
3
12.
8
1.9 25.325
10.65
5
27.475
2
19 9
855
Tổng
695
5
3664.7
9
3616.
1
5210.0

9
1.3 Tính toán bù hệ số công suất .
Việc đặt bù có lợi về mặt giảm tổn thất điện áp , điện năng , cho đối tượng
dung điện là đặt phân tán các bộ tụ bù cho từng động cơ . Tuy nhiên nếu đặt
Page 10
Đồ Án Môn Học Cung Cấp Điện
phân tán quá sẽ không có lợi về vốn đầu tư , về quản lý vận hành . Cho nên việc
bố trí đặt tụ bù ở đâu là 1 bài toán cần xem xét kĩ .
1. Ý nghĩa của việc nâng cao hệ số công suất
Mức độ tiêu thụ công suất phản kháng được đánh giá bởi hệ số công suất, xác
định bởi tỷ số giữa công suất tác dụng (P) và công suất biểu kiến (S): cosϕ=P/S.
UI
P
S
P
3
cos ==
ϕ
Để thuận tiện cho việc phân tích và tính toán, đôi khi người ta thường dùng khái
niệm hệ số công suất phản kháng (tgϕ) thay cho hệ số công suất (cosϕ), đó là tỷ lệ
giữa công suất phản kháng và công suất tác dụng: tgϕ = Q/P. Tuy nhiên hệ số tgϕ chỉ
áp dụng trong các bước tính trung gian, kết quả cuối cùng lại được trả về hệ số cosϕ
tương ứng.
Khi cosϕ của thiết bị điện càng lớn, tức là mức độ tiêu thụ công suất phản
kháng càng bé, vì vậy làm cho mức độ yêu cầu về Q từ lưới ít, nó góp phần cải
thiện chế độ làm việc của lưới. Hệ số cosϕ của các hộ tiêu thụ lại phụ thuộc vào
chế độ làm việc của các phụ tải điện.
Khi hệ số cosϕ thấp sẽ dẫn đến sự tăng công suất phản kháng, sự truyền tải
công suất phản kháng trong mạng điện làm giảm sút các chỉ tiêu kinh tế – kỹ
thuật của mạng điện.

2. Biện pháp nâng cao hệ số công suất
● Nâng cao hệ số công suất cosϕ tự nhiên: là tìm các biện pháp để các hộ tiêu thụ
điện giảm bớt được lượng công suất phản kháng tiêu thụ như: hợp lý hoá các quá
trình sản xuất, giảm thời gian chạy không tải của các động cơ, thay thế các động cơ
thường xuyên làm việc non tải bằng các động cơ có công suất hợp lý hơn, Nâng
cao hệ số công suất cosϕ tự nhiên rất có lợi vì đưa lại hiệu quả kinh tế lâu dài mà
không phải đặt thêm thiết bị bù.
● Nâng cao hệ số công suất cosϕ bằng biện pháp bù công suất phản kháng.
Thực chất là đặt các thiết bị bù ở gần các hộ tiêu dùng điện để cung cấp công
Page 11
Đồ Án Môn Học Cung Cấp Điện
suất phản kháng theo yêu cầu của chúng, nhờ vậy sẽ giảm được lượng công suất
phản kháng phải truyền tải trên đường dây theo yêu cầu của chúng
a. Xác định dung lượng bù cần thiết :
Tính toán bù cho phân xưởng đại diện
Tính toán bù cho phân xưởng điện phân
+Hệ số công suất thực của nhà máy là :
cos φ

=

Ptt / Stt = 3664,8/5210,1 = 0,703
Yêu cầu hệ số công suất cần nâng lên là cosφ
2
= 0,9 .
Nên tg φ
2
=
484,0
9,0

9,01
2
=
−
.
Có : cos φ
1
= 0,65 . Nên tg φ
1
= 1,17
Do đó dung lượng bù cần thiết là
Q
b
= P . (tg φ
1
- tg φ
2
) =310.( 1,17 – 0,484 ) = 212,66 kVAr
3. Đánh giá hiệu quả bù công suất phản kháng
TT Tên phân xưởng Pđ Knc cos ҩ tan ҩ Ppx Qtb
Qb Qsb
Spx
Page 12
Đồ Án Môn Học Cung Cấp Điện
1
Phân xưởng điện phân 300
0.57 0.65 1.17
300.65 200.07
206.245
9

-6.1759 300.7134
2
Phân xưởng Rơn gen
800 0.62 0.55 1.52
800.55 753.92
829.369
8
-75.4498 804.0976
3
Phân xưởng đúc
550 0.43 0.76 1.86
550.76 439.89
757.845
8
-317.956 635.95
4
Phân xưởng oxyt
nhôm
370 0.4 0.6 1.2
370.6 177.6
265.349
6
-87.7496 380.8469
5
Khí nén
250 0.5 0.5 1.6
250.5 200
279.558 -79.558 262.8302
6
Máy bơm

300 0.5 0.6 1.27
300.6 190.5
236.271
6
-45.7716 304.0648
7
Phân xưởng đúc
800 0.4 0.7 1.08
800.7 345.6
477.217
2
-131.617 811.4454
8
Phân xưởng cơ khí -
rèn
550 0.4 0.6 1.48
141.693
8 325.6
141.127 184.473 232.61
9
Xem dữ liệu phân
xưởng
550 0.4 0.6 1.48
550.6 325.6
548.397
6
-222.798 593.969
10
Lò hơi
800 0.4 0.8 0.8

800.8 256
253.052
8
2.9472 800.8054
11
Kho nhiên liệu
10 0.6 0.8 0.75
10.8 4.5
2.8728 1.6272 10.92189
12
Kho vật liệu vôi
clorua
300 0.6 0.7 1.11
300.7 199.8
188.238
2
11.5618 300.9222
13
Xưởng năng lượng
800 0.4 0.7 0.96
800.7 307.2
381.133
2
-73.9332 804.1061
14
Nhà ăn,nhà điều hành
550 0.4 0.9 0.57
550.9 125.4
47.3774 78.0226 556.3976
15

Garage Ôtô
25 0.5 0.8 0.7 25.8
8.75
5.5728 3.1772 25.9949
Tổng
3664.78
5 3860.43
281.809 3675.604
1.4 .Tổng hợp phụ tải của toàn nhà máy, xây dựng biểu diễn biểu đồ
phụ tải trên mặt bằng nhà máy dưới dạng hình tròn bán kính r
1.4.1.Tổng hợp phụ tải tính toán cho toàn xí nghiệp
Các công thức tính phụ tải tính toán của toàn xí nghiệp(theo trang 36 -Giáo trình
Cung cấp điện của TS.Ngô Hồng Quang) như sau:
Page 13
Đồ Án Môn Học Cung Cấp Điện
Công suất tác dụng tính toán toàn xí nghiệp:
P
XN
=K
đt
.
Công suất phản kháng tính toán toàn xí nghiệp :
Q
XN
=K
đt
.
Hệ số công suất của toàn xí nghiệp :
Cos ҩ
XN

=
Với: K
đt
=0,9 là hệ số đồng thời của xí nghiệp ,n là số lượng phân xưởng.
Vậy từ bảng trên ta có:
P
XN
=0.9×(3664,8)=3298,32 (kW)
Phụ tải phản kháng tổng hợp toàn nhà máy
Q
XN
= 0.9×(281,809)=253,63 (kVar)
Phụ tải toàn nhà máy : S
XN
= = 3308,05 (KVA)
Hệ số công suất của toàn xí nghiệp sau khi bù là :
Cos ҩ
XN
= = = 0.9
1.4.2. Xây dựng biểu diễn biểu đồ phụ tải trên mặt bằng xí nghiệp dưới dạng
đường tròn bán kính r.
Biểu đồ phụ tải là một hình tròn vẽ trên mặt phẳng, có tâm trùng với tâm hình
học của phân xưởng, có diện tích tương ứng với công suất tính toán của phân xưởng
theo tỉ lệ xích nhất định tùy ý. Biểu đồ phụ tải cho phép người thiết kế hình dung
được sự phân bố phụ tải trong phạm vi khu vực cần thiết kế, từ đó có cơ sở để lập
các phương án cung cấp điện. Biểu đồ phụ tải được chia thành 2 phần:
Page 14
Đồ Án Môn Học Cung Cấp Điện
- Phụ tải động lực: phần hình quạt có màu.
- Phụ tải chiếu sáng: phần hình quạt không màu.

Để vẽ được biểu đồ phụ tải cho các phân xưởng, ta coi phụ tải của các phân
xưởng phân bố đều theo diện tích phân xưởng nên tâm phụ tải có thể lấy trùng với
tâm hình học của phân xưởng trên mặt bằng. Từ trang 37 - Giáo trình Cung cấp
điện của TS.Ngô Hồng Quang ,ta có các công thức sau :
• Bán kính vòng tròn biểu đồ phụ tải của phụ tải thứ i :
R
i
=
Trong đó : m là tỉ lệ xích, ở đây chọn m = 5(KVA/m
2
)
R
i
– bán kính của vònh tròn phụ tải từng phân xưởng (mm)
S
pxi
– phụ tải tính toán của từng phân xưởng (kVar)
• Góc của phụ tải chiếu sáng nằm trong biểu đồ được xác định theo công thức :
α
cs
= (độ)
S
cs,
S
tt
– Công suất của phụ tải chiếu sáng và phụ tải tính toán
Kết quả tính toán R
i
và α
csi

của biểu đồ phụ tải các phân xưởng được ghi trong bảng
sau :
Bảng 3.Thông số biểu đồ phụ tải của các phân xưởng
TT Tên phân xưởng Pcs Ppx Spx
Tâm X Tâm Y
R
αcs
Page 15
Đồ Án Môn Học Cung Cấp Điện
1
Phân xưởng điện phân
139 310 369
175 340
4.85
161.35
2
Phân xưởng Rơn gen
35.8 532 922
453 340
7.66
24.236
3
Phân xưởng đúc
24.8 261 330
580 340
4.59
34.162
4
Phân xưởng oxyt nhôm
16.9 180 266

660 340
4.11
33.858
5
Khí nén
6.69 142 258
277 131
4.06
16.997
6
Máy bơm
6.69 163 256
329 131
4.04
14.803
7
Phân xưởng đúc
54 382 521
500 155
5.76
50.89
8
Phân xưởng cơ khí - rèn
1.56 238 297
583 188
4.35
2.3591
9
Xem dữ liệu phân xưởng
7.8 244 427

5800 130
5.21
11.494
10
Lò hơi
18.2 362 455
275 30
5.39
18.092
11
Kho nhiên liệu
7.09 12.8 13.9
163 21.3
0.94
199.6
12
Kho vật liệu vôi clorua
7.09 193 283
268 21.3
4.25
13.219
13
Xưởng năng lượng
13.5 358 488
480 155
5.57
13.594
14
Nhà ăn,nhà điều hành
20.3 262 297

610 21.3
4.35
27.867
15
Garage Ôtô
12.8 25.3 27.5
393 21.3
1.32
181.95



Biểu đồ phụ tải trên mặt bằng xí nghiệp
Page 16
Đồ Án Môn Học Cung Cấp Điện
Phụ tải động lực
Phụ tải chiếu sáng
0
X
Y
(cm)
(cm)
13,6
8
( Ty le 1 : 5000 )

Page 17
Đồ Án Môn Học Cung Cấp Điện
Chương 2
XÁC ĐỊNH SƠ ĐỒ NỐI CỦA MẠNG ĐIỆN NHÀ

MÁY
2.1 Chọn cấp điện áp phân phối.
Để chọn cấp điện áp truyền tải từ nguồn đến trạm biến áp trung gian của nhà máy
ta tiến hành tính toán theo công thức kinh nghiệm như sau:
U = 4,34× (kV)
Trong đó:
U – Điện áp truyền tải (kV)
P
XN
– Công suất tính toán của toàn xí nghiệp (MW)
L - Khoảng cách truyền tải (km)
Các thông số của xí nghiệp : L = 300m = 0.30km, P
XN
=3,6648 MW
do đó điện áp truyền tải U = 4,34× = 33,31 kV
so sánh với các cấp điện áp tiêu chuẩn gần nhất ,ta chọn cấp điện áp truyền tải
cho xí nghiệp là U
đm
= 35 kV để đảm bào kinh tế nhất .
2.2.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 35 kV vào sâu trong tận nhà máy đến tận các trạm biến
áp phân xưởng .Nhờ đưa điện áp cao vào các trạm biến áp phân xưởng sẽ giảm
được chi phí đầu tư xây dựng các 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 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 ta không xét đến phương án này.

+ Phương án sử dụng trạm biến áp trung gian (TBATG):
Page 18
Đồ Án Môn Học Cung Cấp Điện
Nguồn 35 kV từ hệ thống về qua TBATG được hạ xuống điện áp 10kV 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 trạm biến áp phân xưởng,vận
hành thuận lợi hơn và độ tin cậy 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 song song với nhau ,có
thông số : n.S
đmB
S
xn
(kVa) ; S
đmB
S
XN
/ 2
+ Phương án sử dụng trạm phân phối trung tâm (TPPTT):
Điện năng từ hệ thống sẽ 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 đáng kể ,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 thường
được sử dụng khi điện áp nguồn không cao hơn 64 kV,công suất các phân
xưởng tương đối lớn .
Vậy với xí nghiệp này, ta chọn phương án sử dụng trạm phân phối trung
tâm .
2.3.Xác định vị trí đặt trạm phân phối trung tâm (TPPTT)
Để giảm chi phí đầu tư cho dây dẫn và giảm tổn thất điện năng hay là đảm bảo
về chỉ tiêu kinh tế thì trạm phân phối trung tâm nhà máy đặt ở trung tâm phụ tải

của toàn xí nghiệp.
Trên mặt bằng xí nghiệp ,ta gắn một hệ trục toạ độ Oxy ,ta xác định tâm phụ tải
điện N(X
0
,Y
0
) của toàn xí nghiệp theo công thức :
X
0
= Y
0
=
Từ số liệu đã nhập trong Bảng 3 ,sử dụng công thức ( 1) và (2) ta có toạ độ tâm
phụ tải của toàn xí nghiệp :
X
0
= = = 663,84 (m) ;
Y
0
= = = 246,12 (m) ;
Vậy toạ độ của trạm phân phối trung tâm của xí nghiệp : N (663,84; 246,12)
Page 19
Đồ Án Môn Học Cung Cấp Điện
Khảo sát thấy vị trí này rất thuận tiện cho việc đặt trạm vì nằm gần trung tâm
hình học của xí nghiệp ,không nằm trong vị trí phân xưởng nào,đảm bảo mỹ
quan và dễ tiến hành sủa chữa.
2.4.Chọn công suất và số lượng máy biến áp :
2.4.1 Chọn số lượng máy biến áp
Căn cứ vào vị trí và công suất tính toán của các phân xưởng .Cụ thể với xí
nghiệp này thì ta sẽ lắp 6 trạm biến áp phân phối như sau:

• Trạm biến áp B1 cung cấp cho phân xưởng 1,2
• Trạm biến áp B2 cung cấp cho phân xưởng 13
• Trạm biến áp B3 cung cấp cho phân xưởng 3,4
• Trạm biến áp B4 cung cấp cho phân xưởng 5,6,7
• Trạm biến áp B5 cung cấp cho phân xưởng 10,11,12,14,15
• Trạm biến áp B6 cung cấp cho phân xưởng 8,9
• Các trạm biến áp cung cấp điện cho một phân xưởng ,ta sẽ đặt trạm tại vị trí
tiếp xúc với phân xưởng để thuận tiện trong khâu đóng cắt và không ảnh
hưởng đến công trình khác. Trạm biến áp dùng cho 1 nhóm phân xưởng ta sẽ
gần tâm phụ tải nhóm nhằm tiết kiệm chi phí đường dây và giảm tổn thất
công suất trên đường dây.
• Tâm của các Trạm sẽ được xác định qua bảng tọa độ như sau:
Bảng 4.Tọa độ trên thực tế của các trạm
Tọa độ TPPTT B1 B2 B3 B4 B5 B6
thực tế
x (m) 871.748 175 452.5 600 150 170 485
Page 20
Đồ Án Môn Học Cung Cấp Điện
y (m) 192.578 270 270 270 155 65 55
2.4.2.Chọn số lượng và công suất của máy biến áp phân xưởng
Vì đây là xí nghiệp quy mô lớn với tổng công suất lên đến vài ngàn kVa ,có
vai trò quan trọng đối với nền kinh tế quốc dân nên được xếp vào hộ tiêu thụ
điện loại 1,do đó các trạm biến áp phải đặt 2 máy,các đường dây phải dùng lộ
kép.
Dung lượng các máy biến áp được chọn theo công thức trang 165 – Giáo trình
cung cấp điện –TS.Ngô Hồng Quang :
+ Khi 2 máy vận hành bình thường : S
đmB
S
tt

/2
+ Khi 1 máy bị sự cố,ta sẽ cắt tải loại 3 đi để chọn công suất máy hợp lý
hơn ,khi đó chỉ cần phải cấp cho phần tải loại 1 và 2 :
S
đmB
S
SC
/ 2 = K
I & II
% * S
tt
/ 1.4
Trong đó:
 S
đmB
: Công suất định mức của máy biến áp sẽ sử dụng trong trạm biến áp phân
xưởng.
 S
tt
: Tổng công suất tính toán của các phân xưởng mà trạm cung cấp điện

2.4.2.1 .Trạm biến áp B1 tại phân xưởng điện phân.
Trạm B1 gồm 2 máy biến áp làm việc song song và cung cấp điện cho phân
xưởng điện phân.
+ Tính toán công suất của 1 máy biến áp khi làm việc bình thường:
S
đmB
S
tt
/2 = 1291 / 2 = 645,5 kVa

+ Tính toán công suất của 1 máy biến áp khi có sự cố :
S
đmB
S
SC
/ 2 = K
I & II
% S
tt
/ 1.4 = (0,78 645,5 ) / 1,4 = 719,27kVa
Ta chọn máy biến áp có công suất thiết kế là 800kVa-35/0,4kV sản xuất ở Việt
nam như máy biến áp của công ty thiết bị điện Đông Anh .
Page 21
Đồ Án Môn Học Cung Cấp Điện
Tính toán tương tự cho các trạm biến áp còn lại ,ta được bảng sau :
Bảng 5. Công suất của các máy biến áp
cho trạm biến áp phân xưởng
STT
Trạm biến
áp
Máy biến
áp Stt SđmB SMBA
1 B1 2 1354.1 754.409 800
2 B2 2 1410.1 785.64 800
3 B3 2 595.96 332.037 400
4 B4 2 1034.7 576.49 630
5 B5 2 1077.2 600.165 630
6 B6 2 723.64 403.17 500
Xét riêng với mỗi trạm biến áp ,ta có :
• Trạm B1 khi có sự cố thì công suất tải loại 3 cần cắt là:

S
cắt
= 1354 – 1.4x 800 = 234 (KVA)
Tỉ lệ tải bị cắt điện là: 17,28%
Công suất tác dụng bị thiếu hụt trong thời gian mất điện do sự cố, tra tài liệu
hệ thống cung cấp điện lấy t
sc
=24h trong năm đối với trạm phân phối hạ áp:
P
thiếu
= 17,28% x P
tt
=842 x 17,28/100= 145,5 ( KW)
Thiệt hại do mất điện: Y=g
th
.P
thiếu
.t
sc
= 10000 x 145,5 x 24=34,923 (triệu
đồng)
• Trạm B2 khi có sự cố thì công suất tải loại 3 cần cắt là:
S
cắt
= 1410 – 1.4x800 = 290 (KVA)
Tỉ lệ tải bị cắt điện là: 20,5%
Công suất tác dụng bị thiếu hụt trong thời gian mất điện do sự cố, tra tài liệu
hệ thống cung cấp điện lấy t
sc
=24h trong năm đối với trạm phân phối hạ áp:

P
thiếu
= 20,5%xP
tt
= 357,5x 20,5 / 100= 73,63(KW)
Thiệt hại do mất điện: Y=g
th
.P
thiếu
.t
sc
= 10000x73,63 x24=17,671 (triệu đồng)
• Trạm B3 khi có sự cố thì công suất tải loại 3 cần cắt là:
S
cắt
= 596 – 1.4x400= 246(KVA)
Tỉ lệ tải bị cắt điện là: 6%
Page 22
Đồ Án Môn Học Cung Cấp Điện
Công suất tác dụng bị thiếu hụt trong thời gian mất điện do sự cố, tra tài liệu
hệ thống cung cấp điện lấy t
sc
=24h trong năm đối với trạm phân phối hạ áp:
P
thiếu
= 6%xP
tt
= 596x 6 / 100= 36(KW)
Thiệt hại do mất điện: Y=g
th

.P
thiếu
.t
sc
= 10000x36x24=8,640 (triệu đồng)
• Trạm B4 khi có sự cố thì công suất tải loại 3 cần cắt là:
S
cắt
= 1034 – 1.4x630 = 118 (KVA)
Tỉ lệ tải bị cắt điện là: 11,4 %
Công suất tác dụng bị thiếu hụt trong thời gian mất điện do sự cố, tra tài liệu
hệ thống cung cấp điện lấy t
sc
=24h trong năm đối với trạm phân phối hạ áp:
P
thiếu
= 11,4 %xP
tt
=542,4. 11,4/100= 61,89 (KW)
Thiệt hại do mất điện: Y=g
th
.P
thiếu
.t
sc
= 10000x61,89x24=14,853 (triệu đồng)
• Trạm B5 khi có sự cố thì công suất tải loại 3 cần cắt là:
S
cắt
= 1077,2– 1.4x630= 195,2 (KVA)

Tỉ lệ tải bị cắt điện là: 19,38 %
Công suất tác dụng bị thiếu hụt trong thời gian mất điện do sự cố, tra tài liệu
hệ thống cung cấp điện lấy t
sc
=24h trong năm đối với trạm phân phối hạ áp:
P
thiếu
= 19,38 %xP
tt
= 855,6x0.1938=165,8 (KW)
Thiệt hại do mất điện: Y=g
th
.P
thiếu
.t
sc
= 10000x 165,8 x24=39,8 (triệu đồng)
• Trạm B6 khi có sự cố thì công suất tải loại 3 cần cắt là:
S
cắt
= 723,64 – 1.4x500= 23,64 (KVA)
Tỉ lệ tải bị cắt điện là: 3,2 %
Công suất tác dụng bị thiếu hụt trong thời gian mất điện do sự cố, tra tài liệu
hệ thống cung cấp điện lấy t
sc
=24h trong năm đối với trạm phân phối hạ áp:
P
thiếu
= 3,2 %xP
tt

=482,4x 0.032 =15,76 (KW)
Thiệt hại do mất điện: Y=g
th
.P
thiếu
.t
sc
= 10000x15,76 x24= 3,78 (triệu đồng)
Ta thấy tỉ lệ thiệt hại do mất điện gây ra cho nhà máy là khá nhỏ so với chi phí đầu
tư cho mỗi trạm biến áp .
Chọn sản phẩm máy biến áp của Cty thiết bị điện Đông Anh ,thông số kỹ thuật và
giá thành của các trạm biến áp trong xí nghiệp :
Page 23
Đồ Án Môn Học Cung Cấp Điện
Bảng 6.Thông số kỹ thuật và giá của MBA do MEE sản xuất
Tên
trạm
S
đmB

Số
lượn
g
U
C
U
H
∆P
0

∆P
N
, 75
℃
I
0
%
U
N
%
L W H
Giá&VA
T
Tổng
(KVA) cái KV KV (W) (W) mm mm mm 10
6
(đ) (10
6

đ)
B1 800 2 35 0.4 940 4600 1.5 6 1730 1145 1820 270.93
541.8
6
B2 800 2 35 0.4 1020 6450 1.4 6 1760 1200 1910 323.18
646.3
6
B3 500 2 35 0.4 940 4600 1.5 6 1730 1145 1820 270.93
541.8
6
B4 630 2 35 0.4 745 3900 1.7 6 1690 1140 1662 229.46

458.9
2
B5 630 2 35 0.4 1020 6450 1.4 6 1760 1200 1910 323.18
646.3
6
B6 500 2 35 0.4 940 4600 1.5 6 1730 1145 1820 270.93
541.8
6
Total
3377.
2
Tổng chi phí đầu tư cho 6 trạm biến áp này là : K
B
=
i
= 3.3772 (Tỉ đồng)
Đối với mỗi trạm biến áp sẽ tồn tại các hao tổn thường gặp như:
• Hao tổn điện áp trong máy biến áp
• Tổn thất công suất trong máy biến áp
• Tổn thất điện năng trong máy biến áp
Xét tại trạm biến áp phân xưởng điện phân ,ta có:
Thông số của 2 máy biến áp này như sau : S
đmB
= 754.409 kVa ;
U
C
/U
H
= 35/0,4 (kV); ΔP
N

= 4,6 kW,ΔP
0
= 0,94 kW ;I
0
%= 1,5;U
N
% = 6
Phân xưởng điện phân có P
px
= 310 kW,Q
px
= 200 kVar ,S
px
=369 kVa
Tổng trở của máy biến áp :

B
= ( P
N
U
2
đmC
S
2
đm
+ j (U
n
% /100) U
2
đmC

/ S
đm
)
= 0,5 (4,6 1000 35
2
/ 754
2
+ j (6/100) (35
2
1000) / 754)
= 17,61 + 91,88j (Ω)
Tổn thất trong cuộn dây máy biến áp :
Δ
B
= ( P
N
S
2
px
S
2
đm
+ j (U
n
% /100) S
2
px
/ S
đm
)

Page 24
Đồ Án Môn Học Cung Cấp Điện
= 0,5 (4,6 1000 2431
2
/ 754
2
+ j (6/100) (2431
2
1000) / 754)
= 4,76 + 24,85j (kVa)
Tổn thất trong lõi thép máy biến áp :
Δ
0
= 2 ( ΔP
0
+ j(i
0
% / 100) S
đmB
) = 2(0,94 +j (1,5 / 100 ) 400 )
= 1,88 + 12j (kVa)
Công suất trước tổng trở máy biến áp :

B
=
px
+ Δ
B
= = 410,59 + 433,05j (kVa)
Tổn thất điện áp trong máy biến áp :

ΔU
B
= (P
B
R +Q
B
X ) / U
2
= (410,59 17,61 + 433,05 91,88 ) / 35
= 1,34 kV
Tổn thất công suất trong máy biến áp :
Δ = Δ
B
+ Δ
0
= 6,64 + 36,85j (kVa)
Ta có tổn thất công suất tác dụng ΔP
B
= 4,763 (kW) ΔP
0
= 1,88 (kW)
τ=(0.124 +10
-4
.T
max
)
2
×8760= 2573 (h)
Tổn thất điện năng trong máy biến áp :
∆A = n.∆P

0
×t+ ×∆P
N
× × τ (kwh) = 1,88 8760 + 4,763 2573
= 28725 (kWh)
Ta tính toán tương tự cho các trạm biến áp còn lại ,ta được bảng sau:

Bảng 7.Số liệu tính toán cho các trạm biến áp
Tên
trạm
S
đmB
U
C
∆P
0
∆P
N
, 75 ℃ I
0
% U
N
%
Ppx Qpx Spx ΔPB ΔQB ΔQ0 ΔA
(KVA) KV (W) (W) kW kVa kVar kW
kVar
kVar kWh
B1 800 35 940 4600 1.5 6
405.8
3

408.
2 575.6
1.19
1 24.85 24 19881
B2 800 35 1020 6450 1.4 6
464.7
6
734.
2 867.2 3.79 56.4 22.4 28732
B3 500 35 940 4600 1.5 6 505.6
486.
2 705.7
4.58
2 37.35 15 29601
Page 25