Thiết Kế Cung Cấp Điện Cho Phân Xưởng Sản Xuất Công NghiệpNguyễn Ngọc Huyền

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 nghành kinh tế quốc dân.
Nhu cầu sử dụng 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 cả 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 nghành 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 phân xưởng sản xuất công nghiệp” 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” giúp cho các sinh viên nghành hệ thống điện làm quen với các hệ thống
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 bài đồ án môn học của em đã hoàn thành. Em đã cố gắng
hết sức nhưng chắc cũng không thể tránh được những thiếu sót. Em kính mong
nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô trong khoa, nhà trường để bài đồ
án của em được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, tháng 11 năm 2014
1
Phụ Lục
2
ĐỒ ÁN
“Thiết Kế Cung Cấp Điện Cho Phân Xưởng Sản Xuất Công Nghiệp”
Giáo viên hướng dẫn : TS.Phạm Mạnh Hải

Sinh viên thực hiện : Nguyễn Ngọc Huyền
Khoa : Hệ thống điện
Lớp : D7-ĐCN2
Tên đồ án : Thiết kế cung cấp điện cho phân xưởng cơ khí- sửa chữa.
Thời gian thực hiện : 11-2014 01-2015
A.Đề tài :
PHẦN A: ĐỀ BÀI
Thiết kế cung cấp điện
Bài 40A
“Thiết kế cung cấp điện cho một phân xưởng sản xuất công nghiệp”
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 cosφ = 0,90. Hệ số chiết khấu i = 12%; Công suất ngắn mạch tại điểm
đấu điện S
k
, MVA; Thời gian tồn tại của dòng ngắn mạch t
k
=2,5. 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
lưới phân phối là 22kV.
Thời gian sử dụng công suất cực đại T
M
=4500(h). Chiều cao phân xưởng
h=4,7(m). Khoảng cách từ nguồn điện đến phân xưởng L=150(m).
Các tham số khác lấy trong phụ lục và sổ tay thiết kế cung cấp điện.
3
Số hiệu trên
sơ đồ
Tên thiết bị Hệ số
k
sd
cosφ Công suất đặt P, kW theo
các phương án
1; 2; 3; 4 Lò điện kiểu tầng 0,35 0,91 20 + 25 + 18 + 25
5; 6 Lò điện kiểu buồng 0,32 0,92 40 + 40
7; 12; 15 Thùng tôi 0,3 0.95 1,5 + 1,2 + 3
8; 9 Lò điện kiểu tầng 0,26 0,86 30 + 18,5
10 Bể khử mỡ 0,47 1 2,2
11; 13; 14 Bồn đun nước nóng 0,30 0,98 15 + 22 + 30
16; 17 Thiết bị cao tần 0,41 0,83 30 + 30
18; 19 Máy quạt 0,45 0,67 7,5 + 4,5
20; 21; 22 Máy mài tròn vạn năng 0,47 0,60 2,8 + 7,5 + 5,5
23; 24 Máy tiện 0,35 0,63 2,8 + 4
25; 26; 27 Máy tiện ren 0,53 0,69 5,5 + 12 + 15
28; 29 Máy phay đứng 0,45 0,68 4,5 + 15
30; 31 Máy khoan đứng 0,4 0,60 4,5 + 7,5
32 Cần cẩu 0,22 0,65 7,5

33 Máy mài 0,36 0,872 3
4
Hình 1.2. Sơ đồ mặt bằng phân xưởng cơ khí – sửa chữa N
0
2
Phần B: Nội dung của bản thuyết minh gồm các phần chính sau.
I. Thuyết minh
5
A
B
C
D
E
1
2
3
4
5
6
7
1
2
3
4
11
13
8
9
18
19

12
14
5
6
7
10
16
15
17
Nhà kho
Vãn
ph?ng
20
21
23
24
30
31
33
32
29
28
27
25
26
22
24 m
6 m
6 m
36 m

1. Tính toán chiếu sáng cho phân xưởng
2.Tính toán phụ tải điện:
2.1. Phụ tải chiếu sáng
2.2. Phụ tải thông thoáng và làm mát
2.3. Phụ tải động lực
2.4. Phụ tải tổng hợp
3. Xác định sơ đồ cấp điện của phân xưởng
3.1. Xác định vị trí đặt trạm biến áp phân xưởng
3.2. Chọn công suất và số lượng máy biến áp
3.3. Lựa chọn sơ đồ nối điện tối ưu (so sánh ít nhất 2 phương án)
4. Lựa chọn và kiểm tra các thiết bị của sơ đồ nối điện
4.1. Chọn dây dẫn của mạng động lực, dây dẫn của mạng chiếu sáng
4.2. Tính toán ngắn mạch
4.3. Chọn thiết bị bảo vệ và đo lường
5. Tính toán chế độ mạng điện
5.1. Xác định hao tổn điện áp trên đường dây và trong máy biến áp
5.2. Xác định hao tổn công suất
5.3. Xác định tổn thất điện năng
6. Tính toán tụ bù nâng cao hệ số công suất
6.1. Xác định dung lượng bù cần thiết
6.2. Lựa chọn vị trí đặt tụ bù
6.3. Đánh giá hiệu quả bù công suất phản kháng
6.4. Phân tích kinh tế - tài chính bù công suất phản kháng
7. Tính toán nối đất và chống sét
7.1. Tính toán nối đất
7.2. Tính toán thiết bị chống sét
8. Dự toán công trình
8.1. Danh mục các thiết bị
8.2. Xác định các tham số kinh tế
II. Bản vẽ

1. Sơ đồ mạng điện trên mặt bằng phân xưởng với sự bố trí của các tủ phân phối,
các thiết bị
2. Sơ đồ nguyên lý của mạng điện có chỉ rõ các mã hiệu và các tham số của thiết
bị được chọn
3.Sơ đồ trạm biến áp gồm: sơ đồ nguyên lý, sơ đồ mặt bằng và mặt cắt trạm biến
áp
4.Sơ đồ chiếu sáng
5.Bảng số liệu tính toán mạng điện
6
CHƯƠNG I
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 hủy hoại cách điện.
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.
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 án 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
• 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 tùy theo quy mô và đặc điểm của công trình, tùy theo giai
đoạn thiết kế sơ bộ hay kỹ thuật thi công mà chọn phương pháp tính toán phụ tải
điện thích hợp.
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)
Trong đó:
- P
0
là suất chiếu sáng trên 1 đơn vị diện tích chiếu sáng, P
0
=15W/m
2
.
- S là diện tích được chiếu sáng, m
2
.
- a là chiều dài của phân xưởng, m.
7
- b là chiều rộng của phân xưởng, m.
⇒ Phụ tải chiếu sáng của phân xưởng cơ khí sửa chữa là:
P

cs
= = 12,96 (kW)
Ở trường hợp này ta dùng đèn sợi đốt để thắp sáng nên cosφ = 1
Q
cs
= 0 (kVar)
1.2. Tính toán phụ tải động lực.
1.2.1. Phân chia nhóm 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 thiết bị 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 thiết bị trong
một nhóm cũng không nên quá nhiều để dễ dàng cho việc điều khiển và vận
hành.
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
5 nhóm. Kết quả phân nhóm phụ tải được trình bày ở bảng 1.1
Bảng 1.1: Phân nhóm thiết bị điện của phân xưởng sửa chữa cơ khí
STT Tên thiết bị
Số hiệu trên sơ

đồ Hệ số k
sd
Cosφ
Công suất P
(kW)
NHÓM 1
1 Lò điện kiểu tầng 1 0,35 0,91 20
2 Lò điện kiểu tầng 2 0,35 0,91 25
8
3 Lò điện kiểu tầng 3 0,35 0,91 18
4 Lò điện kiểu tầng 4 0,35 0,91 25
5 Lò điện kiểu buồng 5 0,32 0,92 40
6 Lò điện kiểu buồng 6 0,32 0,92 40
7 Thùng tôi 7 0,3 0,95 1,5
8 Lò điện kiểu tầng 8 0,26 0,86 30
9 Lò điện kiểu tầng 9 0,26 0,86 18,5
10 Bể khử mùi 10 0,47 1 2,2
Tổng 220,2
NHÓM 2
1 Bồn đun nước nóng 11 0,3 0,98 15
2 Thùng tôi 12 0,3 0,95 2,2
3 Bồn đun nước nóng 13 0,3 0,98 22
4 Bồn đun nước nóng 14 0,3 0,98 30
5 Thùng tôi 15 0,3 0,95 3
6 Thiết bị cao tần 16 0,41 0,83 30
7 Thiết bị cao tần 17 0,41 0,83 30
8 Máy quạt 18 0,45 0,67 7,5
9 Máy quạt 19 0,45 0,67 4,5
Tổng 144,2
NHÓM 3

1 Máy mài tròn vạn năng 20 0,47 0,60 2,8
2 Máy mài tròn vạn năng 21 0,47 0,60 7,5
3 Máy mài tròn vạn năng 22 0,47 0,60 5,5
4 Máy tiện 23 0,35 0,63 2,8
5 Máy tiện 24 0,35 0,63 4
6 Máy tiện ren 25 0,53 0,69 5,5
7 Máy tiện ren 26 0,53 0,69 12
8 Máy khoan đứng 30 0,4 0,60 4,5
Tổng 44,6
NHÓM 4
1 Máy tiện ren 27 0,53 0,69 15
2 Máy phay đứng 28 0,45 0,68 4,5
3 Máy phay đứng 29 0,45 0,68 15
4 Máy khoan đứng 31 0,4 0,60 7,5
5 Cần cẩu 32 0,22 0,65 7,5
6 Máy mài 33 0,36 0,872 3
Tổng 52,5
1.2.2. Xác định phụ tải tính toán cho các nhóm phụ tải động lực
1.2.2.1. Xác định phụ tải cho nhóm 1
a. Xác định hệ số sử dụng tổng hợp k
sd∑

Hệ số sử dụng tổng hợp được xác định theo công thức:
9
∑
sd
k
=
∑
∑

i
sdii
P
kP .
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∑
=
=0,320
b. Xác định số phụ tải hiệu quả n
hq
n
hq
là số thiết bị hiệu quả của nhóm là số thiết bị sử dụng quy ước có công suất
bằng nhau mà tổng công suất bằng với công suất tính toán. n
hq
được xác định
theo số thiết bị tương đối n
*
và công suất tương đối p
*
trong nhóm.
- Gọi P

nmax
là công suất của thiết bị có công suất lớn nhất trong nhóm.
Ta có :
1
1
n
n
n
P
p
P
∗
∗

=




=


Trong đó:
- n
1
: Số thiết bị có công suất lớn hơn P
nmax
- P
1
: Tổng công suất của các thiết bị có công suất lớn hơn P

nmax
- n : Số thiết bị trong nhóm
- P : Tổng công suất của các thiết bị trong nhóm
- Tính
hq
n
*
2 2
0,95
(1 )
(1 )
hq
n
p p
n n
*
* *
* *
=
-
+
-
Từ đó ta có :
.
hq hq
n n n
*
=
Nhìn từ bảng số liệu của nhóm 1 ở bảng 1.1 ta thấy :
- P

nmax
= 40 (kW)
- P = 220,2 (kW)
- n = 10
10
- n
1
= 5
- P
1
= 25+25+40+40+30 = 160 (kW)
5 160
0,5; 0,73
10 220,2
n p
* *
Þ = = = =
Thay số vào ta có:
hq
n
*
=
2 2
0,95
0,78
(0,73) (1 0,73)
0,5 (1 0,5)
=
-
+

-
Số thiết bị hiệu quả:
. 0,78.10 7,8
hq hq
n n n
*
= = =
c, Tính hệ số cực đại k
M
1
1 1,3
. 2
sd
M
hq sd
k
k
n k
S
S
-
= +
+
Thay số ta có:
1 0,320
1 1,3 1,51
7,8.0,320 2
M
k
-

= + =
+
Phụ tải tính toán của nhóm 1:
10
1
1
. . 1,51.0,320.220,2 106,4
tt M sd i
i
P k k P
S
=
= = =
å
(kW)
Hệ số công suất trung bình của nhóm 1:
. os
(20 25 18 25).0,91 (40 40).0,92 1,5.0,95 (30 18,5).0,86 2,2.1
os 0,9
220,2
i i
tb
i
P c
c
P
j
j
+ + + + + + + + +
= = =

å
å
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 các nhóm
Nhóm P
max
(kW)
P
max
(kW)
n
1
P
1
(kW)
N P
∑
(kW)

n
*
p
*

hq
n
*
n
hq

1 40 20 5 160 10 220,2 0,5 0,73 0,78 7,8
2 30 15 4 112 9 144,2 0,44 0,77 0,66 5,94
3 12 6 2 19,5 8 44,6 0,25 0,44 0,80 6,4
4 15 7,5 2 30 6 52,5 0,33 0,57 0,75 4,5

11
Với số thiết bị hiệu quả đã tính được, ta có bảng phụ tải tính toán cho các nhóm
trong bảng sau:
Bảng 1.3: Bảng tổng hợp phụ tải tính toán của các nhóm
Nhóm k
sd∑
k
M
P
tt
cosφ
tb
P
tt
.cosφ
tb
k
dt
1 0,320 1,51 106,4 0,9 95,76
2 0,358 1,513 78,12 0,89 69,53 0,9
3 0,468 1,42 29,64 0,64 18,97
4 0,428 1,496 33,62 0,68 22,86

• Phụ tải tính toán động lực của phân xưởng
1

.
n
ttdlpx dt tti
i
P k P
=
=
å
Trong đó:
- P
ttdlpx
: phụ tải động lực tính toán phân xưởng (kW)
- k
dt
: hệ số đồng thời đạt giá trị max công suất tác dụng lấy k
dt
=0,9
- P
tti
: công suất tác dụng tính toán nhóm thứ i (kW)
- n: số nhóm
• Với n = 4, thay các số liệu ở bảng 1.3 vào công thức trên ta có:
Phụ tải tính toán động lực toàn phân xưởng là:
P
ttdlpx
= 0,9.(106,4+78,12+29,64+33,62) = 223 (kW)
Hệ số công suất trung bình của các nhóm phụ tải động lực là:
. os
207,12
os 0,84

247,78
tti i
tb
tti
P c
c
P
j
j = = =
å
å
1.3. Phụ tải tính toán tổng hợp
Bảng 1.4: Phụ tải tính toán phân xưởng
Loại phụ tải P
tt
(kW) Cosφ
tb
Động lực 223 0,84
Chiếu sáng 12,96 1
• Công suất tác dụng tính toán của toàn phân xưởng:
P
ttpx
= P
cs
+ P
ttdlpx
= 223 + 12,96 = 235,96 (kW)
• Công suất phản kháng tính toán của toàn phân xưởng:
Q
ttpx

= ∑P
tti
.tanφ
i
= P
ttdl
.tanφ
dl
+ P
cs
.tanφ
cs

= 223.0,65+12,96.0=144,95 (kVAr)
• Công suất tính toán toàn phân xưởng:
12
2 2 2 2
235,96 144,95 276,93( )
ttpx ttpx ttpx
S P Q kVA= + = + =
• Hệ số công suất trung bình của phân xưởng:
235,96
os 0,85
276,93
ttpx
px
ttpx
P
c
S

j = = =
CHƯƠNG II
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 tâm các nhóm phụ tải của phân xưởng
Tâm quy ước của các nhóm phụ tải của phân xưởng được xác định bởi một điểm
M có tọa độ được xác định M(X
nh
, Y
nh
) theo hệ trục tọa độ xOy. Gốc tọa độ
O(0,0) lấy tại điểm thấp nhất của phân xưởng phía tay trái. Với:
1
1
1
1
.
.
n
i i
i
nh
n
i
i
n
i i
n
nh
n

i
n
S x
X
S
S y
Y
S
=
=
=
=
ì
ï
ï
ï
ï
ï
=
ï
ï
ï
ï
ï
ï
ï
í
ï
ï
ï

ï
ï
ï
=
ï
ï
ï
ï
ï
ï
î
å
å
å
å
Trong đó:
13
- X
nh
, Y
nh
: tọa độ của tâm các nhóm phụ tải điện của phân xưởng (m)
- X
i
, y
i
: tọa độ của phụ tải thứ i tính theo hệ trục tọa độ xOy đã chọn (m)
- S
i
: công suất của phụ tải thứ i (kVA)

Bảng 2.1:Công suất và tọa độ của các PT trong phân xưởng trên hệ tọa độ xOy.
STT Tên thiết bị Số hiệu S
(kVA)
x y S.x S.y
NHÓM 1
1 Lò điện kiểu tầng 1 21,98 3,6 32,6 79,13 716,55
2 Lò điện kiểu tầng 2 27,48 6 32,6 164,88 895,85
3 Lò điện kiểu tầng 3 19,78 8,1 32,6 160,22 644,83
4 Lò điện kiểu tầng 4 27,48 10,2 32,6 280,30 895,85
5 Lò điện kiểu buồng 5 43,48 9,78 27,77 425,23 990,04
6 Lò điện kiểu buồng 6 43,48 9,82 24,46 426,97 1063,52
7 Thùng tôi 7 1,58 6,97 27,2 11,01 42,98
8 Lò điện kiểu tầng 8 34,88 9,53 21,65 332,41 755,15
9 Lò điện kiểu tầng 9 21,51 9,53 19,1 204,99 410,84
10 Bể khử mỡ 10 2,2 6,92 20,68 15,22 45,50
Tổng 243,85 2100,96 6461,11
NHÓM 2
1 Bồn đun nước nóng 11 15,01 1,65 24,05 24,77 360,99
2 Thùng tôi 12 2,32 1,65 22,72 3,828 52,71
3 Bồn đun nước nóng 13 22,02 1,65 21,65 36,33 476,73
4 Bồn đun nước nóng 14 30,03 1,65 19,39 49,55 582,28
5 Thùng tôi 15 3,16 4,80 16,30 15,17 51,51
6 Thiết bị cao tần 16 32,92 1,55 14,86 51,03 489,19
7 Thiết bị cao tần 17 32,92 3,31 10,35 108,97 340,72
8 Máy quạt 18 11,19 1,8 8,365 20,14 93,60
9 Máy quạt 19 6,72 3,31 6,35 22,24 42,67
Tổng 123,37 332,03 2490,4
NHÓM 3
1 Máy mài tròn vạn
năng

20 4,67 17,82 32,67 83,22 152,57
2 Máy mài tròn vạn
năng
21 12,50 20,96 32,73 262 409,13
3 Máy mài tròn vạn
năng
22 9,17 21,95 27,28 201,28 250,16
4 Máy tiện 23 4,45 14,38 29,44 63,99 131,01
5 Máy tiện 24 6,35 14,38 25,17 91,31 159,83
6 Máy tiện ren 25 7,97 21,47 20,73 171,12 165,22
7 Máy tiện ren 26 17,39 19,41 21,42 337,54 372,49
8 Máy khoan đứng 30 7,50 14,48 21,08 108,6 158,1
Tổng 70 1319,06 1798,51
14
NHÓM 4
1 Máy tiện ren 27 21,74 21,12 16,13 459,15 350,67
2 Máy phay đứng 28 6,62 20,93 13,46 138,56 89,11
3 Máy phay đứng 29 22,06 21,04 7,35 464,14 162,14
4 Máy khoan đứng 31 12,50 14,48 19,22 181 240,25
5 Cần cẩu 32 11,54 17,37 9,15 200,45 105,59
6 Máy mài 33 3,44 14,22 17,49 48,92 60,17
Tổng 77,9 1492,22 1007,93
Tọa độ tâm nhóm 1 là:
1 1
1 1
1 1
. .
2100,96 6461,11
8,62( ); 26,50( )
243,85 243,85

n n
i i i i
i n
nh nh
n n
i i
i n
S x S y
X m Y m
S S
= =
= =
= = = = = =
å å
å å

Tương tự tính toán cho các nhóm khác ta được kết quả tọa độ tâm của các nhóm
phụ tải và tâm của phân xưởng như sau:
15
1 2 3 4
5
8
9
10
7
6
11
12
13
14

15
16
17
18
19
20
21
23
24
22
26
30
31
33
25
27
28
29
32
Nhà Kho
Van Phòng
X
O
Y
Tâm
N1
Tâm
N2
Tâm
N3

Tâm
N4
Tâm
PX
Hinh 2.1. Tọa độ tâm các nhóm phụ tải và tâm phân xưởng.
16
Bảng 2.2: Tâm của các nhóm phụ tải và tâm phân xưởng
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 các bị 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:

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 lượng máy biến áp
17
Nhóm
i
S
å

.
i i
S x
å
.
i i
S y
å
X
nh
(m)
Y
nh
(m)
X
px
(m)
Y
px
(m)
1 243,85 2100,96 6461,11 8,62 26,50
2 123,37 332,03 2490,4 2,69 20,19 10,18 22,83
3 70 1319,06 1798,51 18,84 25,69
4 77,9 1492,22 1007,93 19,16 12,94
Tổng 515,12 5244,27 11757,95
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, TBA cần đạt 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 1 chiếm 70%, ta sẽ sử dụng 2 MBA làm việc song song.
2.2.2. Chọn công suất máy 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 để 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
(kVA)
Trong đó:
- n : số máy biến áp của trạm.
- k
hc
: hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường, lấy k
hc
= 1.
• Kiểm tra khi xảy ra sự cố một máy biến áp (đối với trạm có nhiều hơn 1 máy
biến áp):
( n – 1).k
hc
.k
qt

.S
đmB
≥ S
ttsc
Trong đó:
- k
qt
: hệ số quá tải sự cố, lấy k
qt
= 1, nếu thỏa mãn điều kiện MBA vận
hành quá tải không quá 5 ngày đêm. Thời gian quá tải trong 1 ngày đêm
không vượt quá 6h và trước khi quá tải MBA vận hành thì hệ số không
tải không quá 0,93.
- S
ttsc
: công suất tính toán sự cố. Khi sự cố một MBA có thể loại bỏ một số
phụ tải không quan trọng để giảm nhẹ dung lượng của các MBA(các phụ
tải loại III), nhờ vậy có thể giảm được vốn đầu tư và tổn thất của trạm
trong trạng thái làm việc bình thường (kVA).
• Đồng thời 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.
18
2.2.3. Chọn máy biến áp cho phân xưởng
Coi phân xưởng chỉ gồm các hộ tiêu thụ loại I nên ta cần đặt 2 MBA làm việc
song song, ta có:
- Số lượng máy biến áp: n = 2
- S
tt
= 276,93 (kVA)
Vì vậy :

276,93
138,465( )
. 2.1
tt
MBA
hc
S
S kAV
n k
³ = =
.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 một MBA, ta
sẽ cắt bớt các phụ tải loại III ra khỏi hệ thống, ta có:
0,7.
0,7.276,93
138,465( )
1,4 1,4
ttpx
MBA
S
S kVA³ = =
Vậy ta sẽ sử dụng 2 MBA hãng ABB, mỗi máy có công suất 160(kVA). Tra bảng
phụ lục 12(giáo trình cung cấp điện trang 293) ta có:
Bảng 2.3: Thông số máy biến áp
S
MBA
(kVA)
Điện áp
(kV)

∆P
0
(kW)
∆P
N
(kW)
∆U
N
%
(%)
I
0
%
(%)
Vốn đầu tư
MBA(.10
6
đ)
2x160 22/0,4 0,5 2,95 4 7 2x152,625
2.2.4. Chọn dây dẫn đến trạm biến áp của xưởng
Chọn dây dẫn đến trạm biến áp phân xưởng là dây kép cáp lõi đồng.
I
lv
=
d
( )
2. 3.
ttpx
m
S

A
U
Thay giá trị S
ttpx
= 276,93(kVA) và U
đm
= 22(kV) vào công thức ta có:
I
lv
=
276,93
3,63( )
2. 3.22
A=
Tra bảng 9 phụ lục sách bài tập cung cấp điện trang 457 ta có: J
kt
= 3,1(A/mm
2
),
T
max
= 4500h ta có tiết diện dây cáp là:
2
3,36
1,08( )
3,1
lv
kt
I
F mm

J
= = =
(Tra bảng phụ lục 39 giáo trình cung cấp điện trang 309) ta chọn cáp vặn xoắn ba
lõi đồng cách điện XPLE, đai thép, vỏ PVC do hãng FU-RUKAWA chế tạo, mã
19
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).
• Kiểm tra điều kiện phát nóng:
k
1
.k
2
.I
cp
≥ I
lv
(A)
I
cp
≥ I
sc
(A)
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 (A).
- I
sc
: là dòng điện chạy trên cáp khi xảy ra sự cố đứt 1 lộ cáp, I
sc
= 2.I
lv
(A).
Thay số vào ta thấy k
1
.k
2
.I
cp
= 1.170 = 170 ≥ I
lv
= 3,63 (A) và I
cp

= 170(A) ≥ I
sc
=
2.3,63 = 7,26(A). Vậy dây dẫn thỏa mãn điều kiện phát nóng.
• Kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp:
0 0
( . . ).
( )
2.
dm
P r Q x L
U kV
U
+
=V
3
(235,96.0,524 144,95.0,16).150.10
0,5( )
2.22
U kV
-
+
Þ = =V
• Tổn thất điện năng:
2 2
0
2
. . . ( )
2
dm

P Q L
A r kWh
U
t
+
=V
Với
4 2 4 2
ax
(0,124 .10 ) .8760 (0,124 4500.10 ) .8760 2886,21( )
m
T ht
- -
= + = + =
L là chiều dài đường dây từ nguồn tới TBA; L = 150(m)
2 2 6
2
235,96 144,95 150.10
.0,524. .2886,21 17,97( )
22 2
A kWh
-
+
Þ = =V
• Chi phí tổn thất điện năng:
C
dây
= ∆A.c
∆
= 17,97.1500 = 26955 (đ)

• Chi phí quy đổi của đường dây:
Z
dây
= (a
vh
+ a
tc
).V
dây
+ C
dây
(đ)
Trong đó:
- a
tc
: hệ số tiêu chuẩn; a
tc
=
1 1
0,125
8
tc
T
= =
.
20
TPP
TÐL
TÐL
TÐL

- a
vh
: hệ số vận hành; a
vh
= 0,1
- V
dây
: vốn đầu tư cho đường dây (đi lộ kép)
V
dây
= 2.v
0
.L
Với v
0
=124,8.10
6
(đ/km) (tra phụ lục B bảng 7 giáo trình cung cấp điện trang
291)
3 6
â
2.124,8.150.10 29,95.10
d y
V® = =
Khi đó: Z
dây
= 0,225.29,95.10
6
+ 26955 = 6.8.10
6

(đ)
2.3. Lựa chọn sơ đồ nối điện tối ưu
2.3.1. Chọn dạng sơ đồ nối điện cho phân xưởng
Mạng điện phân xưởng thường có các dạng sơ đồ chính sau:
─ Sơ đồ hình tia: Mạng cáp các thiết bị được dùng điện được cung cấp trực tiếp
từ các tủ động lực (TĐL) hoặc từ các tủ phân phối (TPP) bằng các đường cáp độc
lập. Kiểu sơ đồ CCĐ có độ tin cậy CCĐ cao, nhưng chi phí đầu tư lớn, thường
được dùng ở các hộ loại I và loại II
Hình 2.3: Sơ đồ hình tia
─ Sơ đồ đường dây trục chính:
Kiểu sơ đồ phân nhánh dạng cáp: các TĐL được CCĐ từ TPP bằng các đường
cáp chính.Các đường cáp này cùng một lúc CCĐ cho nhiều tủ động lực,còn các
thiết bị cũng nhận điện từ các TĐL. Ưu điểm của sơ đồ này là tốn ít cáp, chủng
loại cáp cũng ít. Nó thích hợp với các phân xưởng có phụ tải nhỏ, phân bố không
đồng đều. Nhược điểm là độ tin cậy cung cấp điện thấp, thường dùng cho các hộ
loại III.
21
TPP
TÐL
TÐL
TÐL
TÐL
TÐL
Hình 2.4: Sơ đồ phân nhánh dạng cáp
Kiểu sơ đồ phân nhánh bằng đường dây (đường dây trục chính nằm trong nhà):
Từ các TPP cấp điện đến các đường dây trục chính. Từ các đường trục chính
được nối bằng cáp riêng đến từng thiết bị hoặc nhóm thiết bị. Loại sơ đồ này
thuận tiện cho việc lắp đặt, tiết kiệm cáp nhưng không đảm bảo được độ tin cậy
CCĐ, dễ gây sự cố, chỉ còn thấy ở một số phân xưởng loại cũ.
TPP

Hình 2.5: Sơ đồ phân nhánh bằng đường dây
Kiểu sơ đồ phân nhánh bằng đường dây trên không: bao gồm các đường trục
chính và các đường nhánh. Từ các đường nhánh sẽ được trích đầu đến các phụ tải
bằng các đường cáp riêng. Kiểu sơ đồ này chỉ thích ứng khi phụ tải khá phân tán
công suất nhỏ (mạng chiếu sáng, mạng sinh hoạt) và thường bố trí ngoaì trời.
Kiểu sơ đồ này có chi phí thấp đồng thời độ tin cậy CCĐ cũng thấp, dùng cho hộ
phụ tải loại III ít quan trọng.
22
Hình 2.6: Sơ đồ phân nhánh bằng đường dây trên không
─ Sơ đồ thanh dẫn: Từ TPP có các đường cáp dẫn điện đến các bộ thanh dẫn. Từ
bộ thanh dẫn này sẽ nối bằng đường cáp mềm đến từng thiết bị hoặc nhóm thiết
bị. Ưu điểm của kiểu sơ đồ này là việc lắp đặt và thi công nhanh, giảm tổn thất
công suất và điện áp nhưng đòi hỏi chi phí khá cao. Thường dùng cho các hộ phụ
tải khi công suất lớn và tập chung (mật độ phụ tải cao).
Hình 2.7: Sơ đồ thanh dẫn
─ Sơ đồ hỗn hợp: có nghĩa là phối hợp các kiểu sơ đồ trên tùy theo các yêu cầu
riêng của từng phụ tải hoặc của các nhóm phụ tải.

Þ
Từ các ưu khuyết điểm của từng dạng sơ đồ bố trí thiết bị trong phân xưởng
ta chọn dạng sơ đồ hỗn hợp làm phương án nối điện trong phân xưởng.
2.3.2. Chọn trạm phân phối và tủ động lực
2.3.2.1. Chọn vị trí TPP, TĐL
Vị trí của các tủ phân phối và tủ động lực phân xưởng đều được chọn để thỏa
mãn một số yêu cầu kinh tế - kỹ thuật cũng như an toàn và thuận tiện trong vận
23
hành, tuy vậy đôi lúc để thỏa mãn yếu tố này thì lại mâu thuẫn với yếu tố khác và
vì vậy việc chọn vị trí đặt tủ nên đồng thời hài hòa các yếu tố, và nên được đảm
bảo bằng nguyên tắc sau:
- Vị trí tủ nên ở gần tâm của phụ tải (điều này sẽ giảm được tổn thất, cũng như

giảm chi phí về dây…).
- Vị trí tủ phải không gây ảnh hưởng đến giao thông đi lại trong phân xưởng.
- Vị trí tủ phải thuận tiện cho việc lắp đặt và vận hành.
- Vị trí tủ phải ở nơi khô ráo, tránh được bụi,hơi a-xit và có khả năng phòng
cháy, nổ tốt.
- Ngoài ra vị trí tủ còn cần phù hợp với phương thức lắp cáp.
Dựa vào sơ đồ bố trí thiết bị trong phân xưởng ta lựa chọn vị trí tủ phân phối và
các tủ động lực ở vị trí thuận lợi và gần tâm các phụ tải nhất có thể.
2.3.2.2. Chọn loại TPP, TĐL
• Nguyên tắc chung:
Các thiết bị điện, sứ và các trang bị dẫn điện trong khi vận hành làm việc ở 3 chế
độ cơ bản: dài hạn, quá tải và ngắn mạch. Quá trình lựa chọn các thiết bị nhằm
đảm bảo các thiết bị hoạt động đúng chức năng của chúng trong hệ thống, đồng
thời đảm bảo tuổi thọ lâu dài của thiết bị. Từng loại thiết bị được lựa chọn dựa
trên các điều kiện tương ứng đối với thiết bị đó ứng với các chế độ làm việc khác
nhau của thiết bị trong hệ thống, cụ thể:
- Ở chế độ làm việc lâu dài: lựa chọn đúng theo điện áp định mức và dòng điện
định mức của thiết bị.
U
đm tb
≥ U
đm mạng
(kV)
I
đm tb
≥ I
lvmax
(A)
- Ở chế độ làm việc quá tải: lựa chọn theo các hạn chế về điện áp và dòng điện
phù hợp với mức dự trữ của thiết bị: I

đm ra
≥ I
lvmax
.
- Ở chế độ ngắn mạch: lựa chọn các tham số phù hợp với các điều kiện ổn định
nhiệt và ổn định lực điện động của thiết bị.
- Với các thiết bị đóng cắt còn chọn theo khả năng cắt: dòng điện cắt giới hạn,
công suất cắt giới hạn…
 Chọn trạm phân phối:
Trạm phân phối của phân xưởng: Đặt 1 aptomat tổng phía từ trạm biến áp về và 5
aptomat nhánh cấp điện cho 4 tủ động lực và 1 tủ chiếu sáng
• Sơ đồ trạm phân phối
24
Hình 2.9: Sơ đồ trạm phân phối
• Chọn thanh góp của TPP:
Thanh góp của TPP được chọn theo điều kiện dòng điện phát nóng cho phép:
k
1
.k
2
.I
cp
≥ I
cb
(A)
Trong đó:
- I
cp
: dòng điện cho phép chạy qua thanh dẫn (A)
- k

1
: hệ số hiệu chỉnh, do tính toán sơ bộ nên chọn k
1
= 1
- k
2
: hệ

số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường, k
2
= 1
- I
cp
: dòng điện cơ bản chạy qua thanh góp
Với
dm
( )
3.
tt
cb
S
I A
U
=
Theo điều kiện phát nóng:
k
1
.k
2
.I

cp
≥ I
cb
=
276,93
420,8( )
3.0,38
A=
Chọn thanh góp bằng đồng hình chữ nhật, có sơn kích thước (40x5) mm, mỗi pha
đặt 3 thanh với I
cp
= 700 (A)
1 2
. . 1.700 700( ) 420,5( )
cp
k k I A AÞ = = ³
(thỏa mãn)
Tra bảng 7.1-Sổ tay tra cứu thiết bị điện trang 362 ta có bảng thông số kỹ thuật:
Bảng 2.4: Thông số thanh góp TPP


25
Kích thước
(mm)
I
cp
(A)
R
0
(mΩ/m)

X
0
(mΩ/m)
Đơn giá
(.10
3
đ/kg)
40x5 700 0,1 0,214 60