Thiết kế cung cấp điện cho một xí nghiệp công nghiệpTrần Đức Tiến

Đồ Án Cung Cấp Điện GVHD : TS.PHẠM MẠNH HẢI
LỜI NÓI ĐẦU
Trong công cuộc công nghiệp hoá và hiện đại hoá đất nước, các ngành công
nghiệp có tốc độ phát triển ngày càng nhanh chóng. Gắn liền với đó, các hệ thống
cung cấp điện cho các nhà máy xí nghiệp cũng luôn được mở rộng và ngày càng đa
dạng, đòi hỏi phải liên tục thiết kế mới. Xuất phát từ các yêu cầu thực tiễn đó, việc
đào tạo một đội ngũ thiết kế có tính chuyên nghiệp cao là một đòi hỏi bức thiết.
Với những kiến thức đã được học, sau khi được nhận đề tài "Thiết kế hệ thống
cung cấp điện cho Xí nghiệp công nghiệp", em đã rất cố gắng để hoàn thành bài tập
của mình.
Trong thời gian thực hiện đề tài vừa qua, em đã nhận được sự giúp đỡ tận tình
của các thầy cô trong bộ môn, và đặc biệt là sự chỉ dẫn tỉ mỉ của thầy PHẠM MẠNH
HẢI.
Một lần nữa, em xin gửi đến thầy PHẠM MẠNH HẢI cùng các thầy cô giáo trong
bộ môn Hệ thống cung cấp điện lời biết ơn sâu sắc.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 1tháng 1 năm 2015
Sinh viên: Trần Đức Tiến
SV : Trần Đức Tiến - Đ7ĐCN2 1
Mục lục
1 TÍNH TOÁN PHỤ TẢIĐIỆN 7
1.1 Xác định phụ tải tính toán phân xưởng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
1.1.1 Tính toán tải động lực . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
1.1.2 Tính toán phụ tải chiếu sáng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
1.1.3 Tổng hợp phụ tải . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
1.2 Xác định phụ tải của các phân xưởng khác trong xí nghiệp . . . . . . . 10
1.3 Tổng hợp phụ tải của toàn xí nghiệp và vẽ biểu đồ phụ tải trên mặt
bằng xí nghiệp dưới dạng các hình tròn bán kính r . . . . . . . . . . . . 12
2 XÁC ĐỊNH SƠ ĐỒ NỐI MẠNG ĐIỆN CỦA XÍ NGHIỆP 17
2.1 Chọn cấp điện áp phân phối . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.2 Xác định vị trí đặt trạm phân phối trung tâm-TPPTT và MBA phân xưởng 18

2.3 Chọn công suất và số lượng máy biến áp của trạm biến áp xí nghiệp
và các trạm biến áp cho phân xưởng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2.4 Chọn dây dẫn từ nguồn đến trạm biến áp xí nghiệp(hoặc TPPTT) . . . 25
2.5 Lựa chọn sơ đồ nối điện từ TPPTT đến các phân xưởng . . . . . . . . . 26
2.5.1 Phương án 1:Sơ đồ hình tia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
2.5.2 Phương án 2:Sơ đồ liên thông . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
3 TÍNH TOÁN ĐIỆN 36
3.1 Xác định tổn hao điện áp trên đường dây và trong máy biến áp . . . . . 37
3.2 Xác định tổn hao công suất và tổn thất điện năng . . . . . . . . . . . . . 38
3.3 Thiết kế chi tiết cho phương án tối ưu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
4 CHỌN VÀKIỂMTRATHIẾTBỊĐIỆN 43
4.1 Tính toán ngắn mạch và lựa chọn thiết bị . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
4.2 Lựa chọn và kiểm tra dây dẫn,khí cụ điện . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
2
Đồ Án Cung Cấp Điện GVHD : TS.PHẠM MẠNH HẢI
5 TÍNH TOÁN BÙ HỆ SỐ CÔNG SUẤT 55
5.1 Tính toán bù hệ số công suất phản kháng để nâng lên giá trị cosϕ2 = 0, 9. 55
5.2 Đánh giá hiệu quả bù . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
SV : Trần Đức Tiến - Đ7ĐCN2 3
Đồ Án Cung Cấp Điện GVHD : TS.PHẠM MẠNH HẢI
ĐỀ BÀI
Thiết Kế Cung Cấp Điện
BÀI 6B
“Thiết kế cung cấp điện cho một xí nghiệp công nghiệp”
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 Sk, MVA,
khoảng cách từ điểm đấu điện đến nhà máy là L, m. Cấp điện áp truyền tải là 35kV.
Thời gian sử dụng công suất cực đại là T
M

, h. Phụ tải loại I và loại II chiếm K
1,2
%. Giá
thành tổn thất điện năng c
∆
= 1500 đ/kWh; suất thiệt hại do mất điện g
th
= 10000
đ/kWh; hao tổn điện áp cho phép trong mạng kín từ nguồn (điểm đấu điện) là
∆U
cp
= 5%. Các số liệu khác lấy trong phụ lục và các 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 250 Đông
SV : Trần Đức Tiến - Đ7ĐCN2 4
Đồ Án Cung Cấp Điện GVHD : TS.PHẠM MẠNH HẢI
N
0
theo sơ
Tênphânxưởngvà phụtải
Số lượng Tổngcông suất Hệ sốnhu Hệ sốcông
đồ mặt bằng thiết bị điện đặt, kW cầu, k
nc

suất, cosϕ
1 Phân xưởng điện phân 10 550 0,64 0,43
2 Phân xưởng Rơn gen 12 550 0,53 0,43
3 Phân xưởng đúc 60 880 0,62 0,43
4 Phân xưởng oxyt nhôm 40 370 0,68 0,57
5 Khí nén 10 250 0,56 0,62
6 Máy bơm 12 300 0,52 0,43
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 0,80
12 Kho vật liệu vôi clorur (bột tẩy trắng) 5 20 0,62 0,67
13 Xưởng năng lượng 40 350 0,43 0,72
14 Nhà điều hành, nhà ăn 30 150 0,44 0,87
15 Garage ôtô 15 25 0,50 0,82
2
4
1
7
65
13
12
8
10
11 15 14
3
Tỉ lệ 1:5000
9
Hình 1: Sơ đồ mặt bằng nhà máy kim loại màu.

SV : Trần Đức Tiến - Đ7ĐCN2 5
Đồ Án Cung Cấp Điện GVHD : TS.PHẠM MẠNH HẢI
B. Nhiệm Vụ Thiết Kế Chính.
I. Tính toán phụ tải
II. Xác định sơ đồ nối dây của mạng điện nhà máy.
III. Tính toán điện
IV. Chọn và kiểm tra thiết bị điện
V. Tính toán bù hệ số công suất
VI. Tính toán nối đất và chống sét
VII. Hạch toán công trình
C. Yêu Cầu 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 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.
SV : Trần Đức Tiến - Đ7ĐCN2 6
Đồ Án Cung Cấp Điện GVHD : TS.PHẠM MẠNH HẢI
Chương 1
TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN
Khi thiết kế cung cấp điện cho một công trình thì việc đầu tiên là phải xác định
được nhu cầu sử dụng điện của công trình đó.Tùy theo quy mô của công trình mà
nhu cầu xác định điện theo phụ tải thực tế hoặc tính đến sự phát triển sau này. Do
vậy việc xác định nhu cầu điện là giải bài toán dự báo phụ tải ngắn hạn hoặc dài hạn.
Dự báo phụ tải ngắn hạn là xác định phụ tải của công trình ngay sau khi đưa công
trình vào khai thác vận hành.Phụ tải này thường gọi là phụ tải tính toán. Vậy phụ tải
tính toán là một số liệu quan trọng để thiết kế cung cấp điện.
Phụ tải điện thì phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: công suất, số lượng chế độ làm
việc của các thiết bị điện, cũng như phương thức vận hành của hệ thống. Do đó việc

xác định phụ tải tính toán là một công việc khó khăn và cũng rất quan trọng. Nếu
phụ tải tính toán được xác định nhỏ hơn phụ tải thực tế thì sẽ làm giảm tuổi thọ của
các thiết bị điện, có thể dẫn tới cháy nổ. Ngược lại thì phụ tải tính toán mà lớn hơn
phụ tải thực tế nhiều thì các thiết bị được chọn sẽ quá lớn và sẽ gây lãng phí.
Dưới đây là một số phương pháp tính toán phụ tải thường dùng nhất trong thiết kế
hệ thống cung cấp điện:
• Tính theo hệ số nhu cầu.
• Tính theo hệ số k
M
và công suất trung bình.
• Tính theo suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm.
• Tính theo suất phụ tải trên đơn vị diện tích sản xuất.
Trong thực tế, tùy theo yêu cầu cụ thể mà ta có thể chọn phương pháp tính toán phụ
tải điện sao cho hợp lý nhất.
SV : Trần Đức Tiến - Đ7ĐCN2 7
Đồ Án Cung Cấp Điện GVHD : TS.PHẠM MẠNH HẢI
1.1 Xác định phụ tải tính toán phân xưởng
1.1.1 Tính toán tải động lực
Phụ tải động lực của một phân xưởng được tính như sau:
P
dl
= k
nc
.P
d
Q
dl
= P
dl
.tgϕ = P

dl
.

1 − cos
2
ϕ
cosϕ
Trong đó:
• k
nc
Hệ số nhu cầu.
• P
d
(kW) Công suất đặt.
• cosϕ Hệ số công suất.
⇒ Phu tải phân xưởng điên phân:
P
dl1
= 0, 64.550 = 352 (kW)
Q
dl1
= 0, 64.550.

1 − cos
2
ϕ
cosϕ
= 739, 06 (kV Ar)
1.1.2 Tính toán phụ tải chiếu sáng
Phụ tải chiếu sáng của phân xưởng:

P
cs
= P
0
.S = P
0
.a.b
Trong đó:
• P
0
l suất chiếu sáng trên 1 đơn vị diện tích chiếu sáng,P
0
= 0,015 (kW/m
2
).
• S (m
2
) là diện tích được chiếu sáng của xưởng .
• a (m) là chiều dài của phân xưởng .
• b (m) là chiều rộng của phân xưởng .
SV : Trần Đức Tiến - Đ7ĐCN2 8
Đồ Án Cung Cấp Điện GVHD : TS.PHẠM MẠNH HẢI
⇒ Phụ tải chiếu sáng của phân xưởng điện phân là:
P
cs1
=
15.350.135
10
3
= 708.75 (kW)

Trong trường hợp ta dùng đèn sợi đốt để thắp sáng có cos ϕ = 1
Q
cs1
= 0
Khi ta sử dụng các loại thiết bị chiếu sáng khác tương ứng với hệ số công suất khác
nhau.
Ta có:
Q
cs
= P
cs
.tanϕ
21 3
4
5 6
7
8
10
9
11 1412 15
13
680
400
350
90
90
200
135
13 5
55

55
45
13 5
130
50
90
65
40
40
65
45
11 0
55
55
95
15 0
45
45
45
45
55
Tỷ lệ 1:5000
Hình 1.1: Hình vẽ kích thước chi tiết các phân xưởng trong xí nghiệp trên thực tế.
SV : Trần Đức Tiến - Đ7ĐCN2 9
Đồ Án Cung Cấp Điện GVHD : TS.PHẠM MẠNH HẢI
1.1.3 Tổng hợp phụ tải
Ta có:
P
ttpx
= P

dl
+ P
cs
Q
ttpx
= Q
dl
+ Q
cs
S
ttpx
=

P
2
ttpx
+ Q
2
ttpx
Trong đó:
• P
ttpx
Công suất tác dụng của phân xưởng .
• Q
ttpx
Công suất phản kháng của phân xưởng .
• S
ttpx
Phụ tải tính toán của phân xưởng .
⇒ Công suất tác dụng của phân xưởng điện phân :

P
ttpx1
= 352 + 708, 75 = 1060, 75 (kW)
⇒ Công suất phản kháng của phân xưởng điện phân :
Q
ttpx1
= 739, 06 (kV Ar)
⇒ Phụ tải tính toán của phân xưởng điện phân :
S
ttpx1
=

1060, 75
2
+ 739, 06
2
= 1292, 83 (kV A)
1.2 Xác định phụ tải của các phân xưởng khác trong xí
nghiệp
SV : Trần Đức Tiến - Đ7ĐCN2 10
Đồ Án Cung Cấp Điện GVHD : TS.PHẠM MẠNH HẢI
Tênphân
Pđ Cos tan a b S Pdl Qdl Pcs Qcs Ptt Qtt S
n xưởng và
kW
knc
ϕ ϕ m m m
2
kW kVAr kW kVAr kW kVAr kVA
phụ tải

1
Phân xưởng
550 0,64 0,43 2,1 350 135 47250 352 739,06 708,75 0 1060,75 739,06 1292,83
điện phân
2
Phân xưởng
550 0,53 0,43 2,1 90 135 12150 292 612,03 182,25 0 473,75 612,03 773,97
Rơn gen
3
Phân xưởng
880 0,62 0,43 2,1 65 135 8775 545,6 1145,54 131,63 0 677,23 1145,54 1330,75
đúc
4
Phân xưởng
370 0,68 0,57 1,44 45 130 5850 251,6 362,68 87,75 0 339,35 362,68 496,68
oxyt nhôm
5 Khí nén 250 0,56 0,62 1,27 55 45 2475 140 177,17 37,13 0 177,13 117,17 250,52
6 Máy bơm 300 0,52 0,43 2,1 55 45 2475 156 327,54 37,13 0 193,13 327,54 380,23
7
Phân xưởng
800 0,41 0,68 1,08 200 90 18000 328 353,67 270 0 598 353,67 694,75
đúc
8
Phân xưởng
550 0,43 0,56 1,48 65 40 2600 236,5 349,89 39 0 275,5 349,89 445,34
cơ khí - rèn
Xem
9 dữ liệu 550 0,43 0,56 1,48 65 40 2600 236,5 349,89 39 18,89 275,5 368,78 460,32
phân xưởng
10 Lò hơi 800 0,43 0,78 0,8 110 55 6050 344 275,98 90,75 0 434,75 275,98 514,95

11
Kho
10 0,57 0,8 0,75 55 45 2475 5,7 4,28 37,13 17,98 42,83 22,26 48,26
nhiên liệu
Kho vật liệu
12
vôi clorur
20 0,62 0,67 1,11 55 45 2475 12,4 13,74 37,13 17,98 49,53 31,72 58,81
(bột tẩy
trắng)
13
Xưởng
350 0,43 0,72 0,96 50 90 4500 150,5 145,06 67,5 0 218 145,06 261,85
năng lượng
Nhà
14 điều hành, 150 0,44 0,87 0,57 150 45 6750 66 37,4 101,25 49,04 167,25 86,44 188,27
nhà ăn
15 Garage ôtô 25 0,5 0,82 0,7 95 45 4275 12,5 8,73 64,13 31,06 76,63 39,79 86,34
16 Tổng 3129 5089,3 5037,6 7283,88
Bảng 1.1: Bảng tính toán tổng hợp phụ tải của các phân xưởng
SV : Trần Đức Tiến - Đ7ĐCN2 11
Đồ Án Cung Cấp Điện GVHD : TS.PHẠM MẠNH HẢI
1.3 Tổng hợp phụ tải của toàn xí nghiệp và vẽ biểu đồ
phụ tải trên mặt bằng xí nghiệp dưới dạng các hình
tròn bán kính r
∗ Tổng hợp phụ tải:
P
ttnm
= k
dt

.

P
ttpx
Q
ttnm
= k
dt
.

Q
ttpx
S
ttnm
=

P
2
ttnm
+ Q
2
ttnm
cosϕ
nm
=
P
ttnm
S
ttnm
Trong đó:

• k
dt
= 0, 75 Hệ số đồng thời của toàn nhà máy
⇒ Phụ tải tính toán tác dụng của toàn nhà máy:
P
ttnm
= 0, 75.5059, 3 = 3794, 475 (kW)
⇒ Phụ tải tính toán phản kháng của toàn nhà máy:
Q
ttnm
= 0, 75.5037, 6 = 3778, 2 (kV Ar)
⇒ Phụ tải tính toán toàn nhà máy:
S
ttnm
=

3794, 475
2
+ 3778, 2
2
= 5354, 7 (kV A)
⇒ Hệ số công suất của toàn nhà máy:
Cosϕ
nm
=
3794, 475
5354, 7
= 0, 709
∗ Tính tọa độ tâm phụ tải của nhà máy:
Tâm qui ước của phụ tải nhà máy được xác định bởi một điểm M có toạ độ được

xác định M(X
0
, Y
0
) theo hệ trục toạ độ xOy.
X
0
=
n

1
S
i
.x
i
n

1
S
i
; Y
0
=
n

1
S
i
.y
i

n

1
S
i
Trong đó:
SV : Trần Đức Tiến - Đ7ĐCN2 12
Đồ Án Cung Cấp Điện GVHD : TS.PHẠM MẠNH HẢI
• X
0
; Y
0
: Tọa độ tâm phụ tải điện của toàn nhà máy.
• x
i
; y
i
: Tọa độ của phụ tải phân xưởng thứ i theo hệ trục tọa độ x0y.
• S
i
: Công suất của phụ tải thứ i.
TT Tênphânxưởng CôngsuấtS (kVA)
Tọađộ
x.S y.S
x(m) y(m)
1 Phân xưởng điện phân 1292,83 175 332,5 226245,3 429866
2 Phân xưởng Rơn gen 773,97 450 332,5 348286,5 257345
3 Phân xưởng đúc 1330.75 577.5 332,5 768508,1 442474,4
4 Phân xưởng oxyt nhôm 496,68 657,5 335 326567,1 166387,8
5 Khí nén 250,52 277,5 132,5 69519,3 33193,9

6 Máy bơm 380,23 332,5 132,5 126426,5 50380,48
7 Phân xưởng đúc 694,75 100 155 69475 107686,3
8 Phân xưởng cơ khí rèn 445,34 577,5 187,5 257183,9 83501,25
9 Xem dữ liệu phân xưởng 460,32 577,5 130 265834,8 59841,6
10 Lò hơi 514,95 55 27,5 28322,25 14161,13
11 Kho nhiên liệu 48,26 162,5 22,5 7842,25 1085,85
12 Kho vật liệu vôi clorur (bột tẩy trắng) 58,81 267,5 22,5 15731,68 1323,225
13 Xưởng năng lượng 261,85 480 155 125688 40586,75
14 Nhà điều hành, nhà ăn 188,27 605 22,5 113903,4 4236,075
15 Garage ôtô 86,34 387,5 22,5 33456,75 1942,65
16 Tổng 7283,87 2782991 1694012
Bảng 1.2: Tọa độ tâm phụ trải của các phân xưởng trên hệ tọa độ x0y
⇒ Tâm phụ tải điện M(X
0
; Y
0
) cho toàn nhà máy:
X
0
=
2782991
7283, 87
= 382, 08 (m); Y
0
=
1694012
7283, 87
= 232, 57 (m)
⇒ Vậy tâm phụ tải điện của toàn nhà máy là: M(382,08 ;232,57).
Biểu đồ phụ tải điện là một hình tròn vẽ trên mặt phẳng, có tâm trùng với tâm

của phụ tải điện, có diện tích tương ứng với công suất của phụ tải 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:
• Phụ tải động lực: phần hình quạt màu trắng.
• Phụ tải chiếu sáng: phần hình quạt màu đen.
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.
SV : Trần Đức Tiến - Đ7ĐCN2 13
Đồ Án Cung Cấp Điện GVHD : TS.PHẠM MẠNH HẢI
Biểu đồ nhà máy có vòng tròn có diện tích tính 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=0,1 kVA/m
2
)
Ta có:
r
i
=

S
pxi
π.m
α
cs
=
360.P
cs
P

tt
Trong đó:
• r
i
Bán kính biểu đồ vòng tròn phụ tải của phụ tải thứ i.
• α
cs
Góc của phụ tải chiếu sáng nằm trong biểu đồ.
n Tên phân xưởng và phụ tải Pcs,kW Ptt, kW Stt, kVA
Tâmtải
R,m α
cs
(độ)
X, m Y,m
1 Phân xưởng điện phân 708,75 1060,75 1292,83 175 332,5 64,5 241
2 Phân xưởng Rơn gen 182,25 473,75 773,97 450 332,5 49,63 138
3 Phân xưởng đúc 131,63 677,23 1330,75 557,5 332,5 65,08 70
4 Phân xưởng oxyt nhôm 87,75 339,35 496,68 657,5 335 39,76 79
5 Khí nén 37,13 177,13 250,52 277,5 132,5 28,24 75
6 Máy bơm 37,13 193,13 380,23 332,5 175 34,79 69
7 Phân xưởng đúc 270 598 694,75 100 155 47,03 163
8 Phân xưởng cơ khí rèn 39 275,5 445,34 577,5 187,5 37,65 51
9 Xem dữ liệu phân xưởng 39 275,5 460,32 577,5 130 38,28 51
10 Lò hơi 90,75 434,75 514,95 55 27,5 40,49 75
11 Kho nhiên liệu 37,13 42,83 48,26 162,5 22,5 12,39 312
12 Kho vật liệu vôi clorur (bột tẩy trắng) 37,13 49,53 58,81 267,5 22,5 13,68 270
13 Xưởng năng lượng 67,5 218 261,85 480 155 28,87 111
14 Nhà điều hành, nhà ăn 101,25 167,25 188,27 605 22,5 24,48 218
15 Garage ôtô 64,13 76,63 86,34 387,5 22,5 16,58 301
Bảng 1.3: Bảng tính toán thông số biểu đồ phụ tải.

SV : Trần Đức Tiến - Đ7ĐCN2 14
Đồ Án Cung Cấp Điện GVHD : TS.PHẠM MẠNH HẢI
Phụ tải chiếu sáng
Phụ tải động lực
Tỷ lệ : 1:5000
Hình 1.2: Biểu đồ tròn phụ tải
21 3
4
5 6
7
8
10
9
11 1412 15
13
Tỷ lệ 1:5000
y
x
0
Hình 1.3: Sơ độ mặt bằng nhà máy kim loại mầu bị khi gắn hệ tọa độ xOy.
SV : Trần Đức Tiến - Đ7ĐCN2 15
Đồ Án Cung Cấp Điện GVHD : TS.PHẠM MẠNH HẢI
Tỷ lệ 1:5000
y
x
0
1
2 3
4
7

5 6
8
9
10
11 12
13
1415
Hình 1.4: Biểu đồ phụ tải trên mặt phẳng xí nghiệp.
SV : Trần Đức Tiến - Đ7ĐCN2 16
Đồ Án Cung Cấp Điện GVHD : TS.PHẠM MẠNH HẢI
Chương 2
XÁC ĐỊNH SƠ ĐỒ NỐI MẠNG ĐIỆN
CỦA XÍ NGHIỆP
2.1 Chọn cấp điện áp phân phối
Cấp điện áp truyền tải có liên quan trực tiếp tới vấn đề kinh tế, kỹ thuật của hệ
thống. Điều nay thể hiện ở cấp điện áp cực đại khi vận hành cũng như về tổn thất
điện năng trên toàn hệ thống, ngoài ra cấp điện áp truyền tải còn ảnh hưởng trực
tiếp đến chi phí đầu tư cho cách điện của đường dây. Để tối ưu hóa việc chọn cấp
điện áp truyền tải từ nguồn tới trạm biến áp trung gian của nhà máy ta tiến hành
theo công thức kinh nghiệm ’Still’ sau:
U = 4, 34.

L + 16.P
ttnm
[1] Trang 50-Sách Cung Cấp Điện-Nguyễn Xuân Phú-Nguyễn Công Hiền-Nguyễn
Bội Khê, NXB Khoa học Kỹ Thuật, 2003.
Trong đó:
• P
ttnm
Công suất tác dụng tổng hợp của toàn xí nghiệp công nghiệp.

• L = 0, 25 (km) khoảng cách từ trạm biến áp trung gian về xí nghiệp.
Mà
P
ttnm
= 3794, 475(kW) = 3, 7945 (MW )
⇒ Vậy cấp điện áp hợp lý để truyền tải điện năng về xí nghiệp sẽ là:
U = 4, 34.

0, 25 + 16.3, 7945 = 33, 91 (kV )
SV : Trần Đức Tiến - Đ7ĐCN2 17
Đồ Án Cung Cấp Điện GVHD : TS.PHẠM MẠNH HẢI
Từ kết quả tính toán trên:
⇒ Ta kết luận sẽ chọn cấp điện áp của nguồn là 35kV. Với cấp điện áp này ta sẽ sử
dụng trực tiếp điện áp 35kV từ hệ thống.
2.2 Xácđịnhvịtríđặttrạmphânphốitrungtâm-TPPTT
và MBA phân xưởng
Các xí nghiệp công nghiệp là những hộ tiêu thụ điện tập trung,công suất lớn.
Điện năng cho xí nghiệp được lấy từ trạm biến áp trung gian bằng các đường dây
trung áp. Cấp điện áp trong phạm vi đồ án được xác định là cấp 35kV. Trong một xí
nghiệp cần cần đặt nhiều trạm biến áp phân xưởng, phân xưởng lớn một trạm và
những phân xưởng vừa và nhỏ có thể chung một trạm. Để cấp điện cho các trạm
biến áp phân xưởng cần đặt tại trung tâm xí nghiệp một trạm phân phối, gọi là trạm
phân phối trung tâm(TPPTT).
Trạm phân phối trung tâm có nhiệm vụ là nhận điện từ hệ thống về và phân phối
cho các trạm biến áp phân xưởng.
∗Xác định vị trí đặt trạm phân phối trung tâm:
Trạm phân phối trung tâm sẽ được đặt gần tâm phụ tải tính toán của nhà máy,
thuận tiện cho công việc vận chuyển và lắp đặt, vận hành và sửa chữa khi có sự cố
đảm bảo an toàn về kinh tế. Áp dụng kết quả tính toán của tâm phụ tải của xí nghiệp
ta đã xác định ở trên là điểm M(382,08 ;232,57) và dựa vào sơ đồ mặt bằng của xí

nghiệp công nghiệp, ta đặt trạm phân phối trung tâm tại vị trí gần tâm phụ tải tính
toán của xí nghiệp hay là điểm T(382,1;232,6). Vị trí này có thể đảm bào mỹ quan
công nghiệp, đảm bảo cho công tác vận hành, sửa chữa cho MBA.
SV : Trần Đức Tiến - Đ7ĐCN2 18
Đồ Án Cung Cấp Điện GVHD : TS.PHẠM MẠNH HẢI
2.3 Chọn công suất và số lượng máy biến áp của trạm
biếnápxínghiệpvàcáctrạmbiếnápchophânxưởng
∗Phân nhóm phụ tải của xí nghiệp công nghiệp:
Căn cứ vào vị trí, công suất của các phân xưởng. Tiến hành tính toán thiết kế xây
dựng 5 trạm biến áp phân xưởng.
Mỗi trạm đều sử dụng 2 máy biến áp vận hành song song. Riêng với phụ tải loại
3 cho phép mất điện khi sự cố, vì vậy khi xảy ra sự cố một trạm biến áp phân xưởng
có thể cắt giảm 22% phụ tải loại 3 nhằm tiết kiệm chi phí đầu tư cho máy biến áp, cụ
thể các nhóm như sau:
STT Tên phân xưởngvà phụ tải
Số hiệu
Hệsốnhu cầu cos ϕ
công suất
Trên sơ đồ P (kW)
Nhóm 1
1 Phân xưởng điện phân 1 0,64 0,43 550
2 Phân xưởng Rơn gen 2 0,53 0,43 550
Tổng 1100
Nhóm 2
1 Phân xưởng đúc 3 0,62 0,43 880
2 Phân xưởng oxyt nhôm 4 0,68 0,57 370
Tổng 1250
Nhóm 3
1 Khí nén 5 0,56 0,62 250
2 Máy bơm 6 0,52 0,43 300

3 Phân xưởng đúc 7 0,41 0,68 800
Tổng 1350
Nhóm 4
1 Lò hơi 10 0,43 0,78 800
2 Kho nhiên liệu 11 0,57 0,8 10
3 kho vật liệu vôi clorur 12 0,62 0,67 20
Tổng 830
Nhóm 5
1 Phân xưởng cơ khí - rèn 8 0,43 0,56 550
2 Xem dữ liệu phân xưởn 9 0,43 0,56 550
3 Xưởng năng lượng 13 0,43 0,72 350
4 Nhà điều hành nhà ăn 14 0,44 0,87 150
5 Garage ôtô 15 0,5 0,82 25
Tổng 1625
Bảng 2.1: Phân nhóm phụ tải cho nhà máy kim loại mầu
SV : Trần Đức Tiến - Đ7ĐCN2 19
Đồ Án Cung Cấp Điện GVHD : TS.PHẠM MẠNH HẢI
• Các trạm biến áp cung cấp điện cho một phân xưởng ta sẽ đặt gần trạm phân
phối trung tâm và tiếp xúc với phân xưởng để thuận tiện trong khâu đóng cắt và
không ảnh hưởng tới công trình khác.
• Trạm biến áp dùng cho nhiều phân xưởng ta sẽ thiết kế gần tâm phụ tải nhằm
tiết kiệm chi phí đường dây và giảm tổn thất công suất trên đường dây. Tâm của trạm
sẽ được xác định qua bảng sau:
STT Tên phân xưởngvà phụ tải
Số hiệu Công suất tọa độ
x.S y.S
trên sơđồ Stt(kVA) x(m) y(m)
Trạm B1
1 Phân xưởng điện phân 1 1292,83 175 332,5 226245,25 429865,98
2 Phân xưởng Rơn gen 2 773,97 450 332,5 348286,5 257345,03

Tổng 2066,8 574531,75 687211
Tọađộ X
B1
, Y
B1
277,98 332,5
Trạm B2
3 Phân xưởng đúc 3 1330,75 577,5 332,5 768508,13 442474,38
4 Phân xưởng oxyt nhôm 4 496,68 657,5 335 326567,1 166387,80
Tổng 1827,43 1095075,23 608862,18
Tọađộ X
B2
, Y
B2
599,24 333,18
Trạm B3
5 Khí nén 5 250,52 277,5 132,5 69519,30 33193,90
6 Máy bơm 6 380,23 332,5 132,5 126426,48 50380,48
7 Phân xưởng đúc 7 694,75 100 155 69475 107686,25
Tổng 1325,5 265420,78 191260,63
Tọađộ X
B3
, Y
B3
200,24 144,29
Trạm B4
8 Lò hơi 10 514,95 55 27,5 28322,25 14161,13
9 Kho nhiên liệu 11 48,26 162,5 22,5 18 7842,25 1085,85
10 Kho vật liệu vôi clorur (bột tẩy trắng) 12 58,81 267,5 22,5 15731,68 1323,23
Tổng 622,02 51896,18 16570,2

Tọađộ X
B4
, Y
B4
83,43 26,64
Trạm B5
11 Phân xưởng cơ khí - rèn 8 445,34 577,5 187,5 257183,85 83501,25
12 Xem dữ liệu phân xưởng 9 460,32 577,5 130 265834,8 59841,6
13 Xưởng năng lượng 13 261,85 480 155 125688 74400
14 Nhà điều hành, nhà ăn 14 188,27 605 22,5 113903,35 13612,5
15 Garage ôtô 15 86,34 387,5 22,5 33456,75 1942,65
Tổng 1442,12 796066,75 233298
Tọađộ X
B5
, Y
B5
552,01 161,77
Bảng 2.2: Tính toán tâm phụ tải TBA của nhóm phụ tải.
SV : Trần Đức Tiến - Đ7ĐCN2 20
Đồ Án Cung Cấp Điện GVHD : TS.PHẠM MẠNH HẢI
Tọađộ trên thựctế TPPTT B1 B2 B3 B4 B5
x(m) 382,1 277,98 599,2 200,2 83,4 552
y(m) 232,6 332,5 333,2 144,3 26,6 161,8
Bảng 2.3: Tọa độ trên thực tế của trạm.
-Tính toán công suất địnhmức của trạm biến áp là một tham số quan trọng trong
việc quyết định chế độ làm việc của hệ thống. Cần chọn máy biến áp có công suất
tối ưu và vấn đề tổn thất điện năng. Áp dụng chọn máy biến áp với hệ số quá tải của
máy biến áp là 1,4.
S
đmB

≥
K
I&II
%.

S
tt
1, 4
Trong đó:
• S
đmB
: Công suất tính toán địnhmức sẽ sử dụng trongtrạm biến áp phân xưởng.
•

S
tt
:Tổng công suất tính toán của các phân xưởng mà trạm cung cấp điện.
⇒ Tính toán cho từng trạm biến áp như sau:
NHÓM 1.
STT Tênphân xưởng Ptt (kW)
công suất Sđm-tt S
MBA
Stt (kVA) kVA kVA
1 Phân xưởng điện phân 1060,75 1292,83
2 Phân xưởng Rơn gen 473,75 773,97 1151,5 1250
Tổng 1534,5 2066,8
Bảng 2.4: Bảng tính toán công suất MBA của trạm biến áp phân xưởng B1
[2] Trang 27-Sổ Tay Tra Cứu và Lựa Chọn Thiết Bị Từ 0,4kV ÷ 500kV -TS.Ngô Hồng
Quang, NXB Khoa học Kỹ Thuật, 2007.
- Trạm B1 khi có máy biến áp sự cố thì công suất tải loại 3 cần cắt là:

S
cắt1
= 2066, 8 −1, 4.1250 = 316, 8 (kV A)
⇒ Tỉ lệ tải bị cắt điện là:15,33%
-Công suất tác dụng bị thiếu hụt trong thời gian mất điện do sự cố, lấy t
sc
= 24h
trong năm đối với trạm phân phối hạ áp:
P
thiếu1
= 15, 33%.P
tt
= 0, 1533.1534, 5 = 235, 2 (kW)
-Thiệt hại do mất diện:
Y = g
th
.P
thiếu1
.t
sc
= 10000.235, 2.24 = 56, 448 (triệu đồng)
SV : Trần Đức Tiến - Đ7ĐCN2 21
Đồ Án Cung Cấp Điện GVHD : TS.PHẠM MẠNH HẢI
NHÓM 2.
STT Tên phân xưởng Ptt (kW)
công suất Sđm-tt S
MBA
Stt (kVA) kVA kVA
1 Phân xưởng đúc 677,23 1330,75
2 Phân xưởng oxyt nhôm 339,35 7496,68 1018,14 1250

Tổng 1016,58 1827,43
Bảng 2.5: Bảng tính toán công suất MBA của trạm biến áp phân xưởng B2
[2] Trang 27-Sổ Tay Tra Cứu và Lựa Chọn Thiết Bị Từ 0,4kV ÷ 500kV -TS.Ngô Hồng Quang, NXB Khoa học Kỹ Thuật, 2007.
-Trạm B2 khi có máy biến áp sự cố thì công suất tải loại 3 cần cắt là:
S
cắt2
= 1827, 43 −1, 4.1250 = 77, 43 (kV A)
⇒ Tỉ lệ tải bị cắt điện là:4,24%
-Công suất tác dụng bị thiếu hụt trong thời gian mất điện do sự cố, lấy t
sc
= 24h
trong năm đối với trạm phân phối hạ áp:
P
thiếu2
= 4, 24%.P
tt
= 0, 0424.1016, 58 = 43, 1 (kW)
-Thiệt hại do mất diện:
Y = g
th
.P
thiếu2
.t
sc
= 10000.43, 1.24 = 12, 8 (triệu đồng)
NHÓM 3.
STT Tên phân xưởng Ptt(kW)
công suất Sđm-tt S
MBA
Stt (kVA) kVA kVA

1 Khí nén 177,13 250,52
2 Máy bơm 193,13 380,23
738,49 750
3 Phân xưởng đúc 598 694,75
Tổng 968,26 1325,5
Bảng 2.6: Bảng tính toán công suất MBA của trạm biến áp phân xưởng B3
[3] Trang 26-Sổ Tay Tra Cứu và Lựa Chọn Thiết Bị Từ 0,4kV ÷ 500kV -TS.Ngô Hồng Quang, NXB Khoa học Kỹ Thuật, 2007.
-Trạm B3 khi có máy biến áp sự cố thì công suất tải loại 3 cần cắt là:
S
cắt3
= 1325, 5 −1, 4.750 = 275, 5 (kV A)
⇒ Tỉ lệ tải bị cắt điện là:20,78%
-Công suất tác dụng bị thiếu hụt trong thời gian mất điện do sự cố, lấy t
sc
= 24h
trong năm đối với trạm phân phối hạ áp:
P
thiếu3
= 20, 78%.P
tt
= 0, 2078.968, 26 = 201, 2 (kW)
SV : Trần Đức Tiến - Đ7ĐCN2 22
Đồ Án Cung Cấp Điện GVHD : TS.PHẠM MẠNH HẢI
-Thiệt hại do mất diện:
Y = g
th
.P
thiếu3
.t
sc

= 10000.201, 2.24 = 48, 288 (triệu đồng)
NHÓM 4.
STT Tên phânxưởng Ptt(kW)
công suất Sđm-tt S
MBA
Stt (kVA) kVA kVA
1 Lò hơi 434,75 514,95
2 Kho nhiên liệu 42,83 48,26 346,55 400
3 Kho vật liệu vôi clorur 49,53 58,81
Tổng 527,11 622,02
Bảng 2.7: Bảng tính toán công suất MBA của trạm biến áp phân xưởng B4
[4] Trang 26-Sổ Tay Tra Cứu và Lựa Chọn Thiết Bị Từ 0,4kV ÷ 500kV -TS.Ngô Hồng Quang, NXB Khoa học Kỹ Thuật, 2007.
-Trạm B4 khi có máy biến áp sự cố thì công suất tải loại 3 cần cắt là:
S
cắt4
= 622, 02 −1, 4.400 = 62, 02 (kV A)
⇒ Tỉ lệ tải bị cắt điện là:9,97%
-Công suất tác dụng bị thiếu hụt trong thời gian mất điện do sự cố, lấy t
sc
= 24h
trong năm đối với trạm phân phối hạ áp:
P
thiếu4
= 9, 97%.P
tt
= 0, 0997.527, 11 = 52, 55 (kW)
-Thiệt hại do mất diện:
Y = g
th
.P

thiếu4
.t
sc
= 10000.52, 55.24 = 12, 61 (triệu đồng)
NHÓM 5.
STT Tên phân xưởng Ptt(kW)
công suất Sđm-tt S
MBA
Stt (kVA) kVA kVA
1 Phân xưởng cơ khí - rèn 275,5 445,34
2 Xem dữ liệu phân xưởng 275,5 460,32
3 Xưởng năng lượng 218 261,85 803,47 1000
4 Nhà điều hành nhà ăn 167,25 188,27
5 Garage ôtô 76,63 86,34
Tổng 1012,88 1442,12
Bảng 2.8: Bảng tính toán công suất MBA của trạm biến áp phân xưởng B5
[5] Trang 27-Sổ Tay Tra Cứu và Lựa Chọn Thiết Bị Từ 0,4kV ÷ 500kV -TS.Ngô Hồng Quang, NXB Khoa học Kỹ Thuật, 2007.
-Trạm B5 khi có máy biến áp sự cố thì công suất tải loại 3 cần cắt là:
S
cắt4
= 1442, 12 −1, 4.1000 = 42, 12 (kV A)
SV : Trần Đức Tiến - Đ7ĐCN2 23
Đồ Án Cung Cấp Điện GVHD : TS.PHẠM MẠNH HẢI
⇒ Tỉ lệ tải bị cắt điện là: 2,92%
-Công suất tác dụng bị thiếu hụt trong thời gian mất điện do sự cố, lấy t
sc
= 24h
trong năm đối với trạm phân phối hạ áp:
P
thiếu5

= 2, 92%.P
tt
= 0, 0292.1012, 88 = 29, 58 (kW)
-Thiệt hại do mất diện:
Y = g
th
.P
thiếu5
.t
sc
= 10000.29, 58.24 = 7, 1 (triệu đồng)
∗Ta thấy tỉ lệ mất điện gây ra cho nhà máy là khá nhỏ so với vốn đầu tư để nâng công
suất trạm biến áp trong thực tế. Chính vì vậy cách lựa chọn máy biến áp này là hiệu
quả.
Trên thị trường hiện nay có rất nhiều hãngsản xuấtmáy biến áp với các sản phẩm
đa dạng, nhiều kiểu dáng và kích cỡ. Tuy nhiên căn cứ vào đặc điểm của phụ tải thì
ta sẽ sử dung máy biến áp của công ty cổ phần thiết bị điện Đông Anh được sản xuất
theo điều kiện môi trường việt nam. Thông số chi tiết của các máy biến áp sử dụng
trong trạm biến áp phân xưởng được thống kê theo bảng sau:
Tên SđmB Uc Uh ∆P
0
∆P
N
(W)
I
0
% U
n
%
L W H Giá Tổng

trạm kVA kV kV W 20
0
C mm mm mm 10
6
đ 10
6
đ
B1 1250 35 0.4 1810 13900 1,2 6,5 2280 1310 2370 437,325 874,65
B2 1250 35 0.4 1810 13900 1,2 6,5 2280 1310 2370 437,325 874,65
B3 750 35 0,4 1350 7100 1,4 5,5 1920 1140 2120 332,96 665,92
B4 400 35 0.4 920 4600 1,5 5 1710 960 2010 197,04 394,08
B5 1000 35 0.4 1680 10000 1,3 6 2200 1400 2410 400,48 800,96
K
B
3610,26
Bảng 2.9: Thông số kỹ thuật MBA Đông Anh sử dụng trong các TBA phân xưởng
[6] Trang 26-27 Sổ Tay Tra Cứu và Lựa Chọn Thiết Bị Từ 0,4kV ÷500kV -TS.Ngô Hồng Quang, NXB Khoa học Kỹ Thuật, 2007.
⇒ Tổng vốn đầu tư cho trạm biến áp:
K
B
=

K
i
= 3, 6103 (tỉ đồng)
-Xét trạm biến áp có tổn thất điện năng được tính như sau:
∆A = n.t.∆P
0
+
1

n
.∆P
n
.(
S
tt
S
dmB
)
2
.τ
Với
τ = (0, 124 + 10
−4
.T
max
)
2
.8760 = 2866, 13 (h)
SV : Trần Đức Tiến - Đ7ĐCN2 24
Đồ Án Cung Cấp Điện GVHD : TS.PHẠM MẠNH HẢI
Têntrạm n
SđmB Stt ∆P
0
∆P
N
∆A
kVA kVA kW kW kWh
B1 2 1250 2066,8 1,81 13,9 86168,68
B2 2 1250 1827,4 1,81 13,9 74284,98

B3 2 750 1325,5 1,35 7,1 55432,53
B4 2 400 622,02 0,92 4,6 32059,29
B5 2 1000 1442,12 1,68 10 59237,2
Tổng 307182,67
Bảng 2.10: Tính toán chi tiết cho các trạm biến áp
⇒ Tổn thất điện năng khi vận hành trạm biến áp:

∆A = 307182, 67 (kWh)
2.4 Chọndâydẫntừnguồnđếntrạmbiếnápxínghiệp(hoặc
TPPTT)
Ta sử dụng 2 phương án lựa chọn tiết diện dây dẫn và cáp là theo J
kt
và theo dòng
phát nóng lâu dài cho phép I
cp
.
∗ Lựa chọn dây dẫn từ nguồn về trạm phân phối trung tâm sẽ được tính toán theo
mật độ kinh tế của dòng điện J
kt
do khoảng cách truyền tải ngắn và thời gian sử
dụng công suất cực đại T
max
lớn.Cụ thể như sau:
• Đường dây nối hệ thống với trạm phân phối trung tâm có ý nghĩa cực kỳ quan
trọng, nó quyết đinh tới hoạt động của toàn xí nghiệp nên ta sử dụng lộ đường dây
kép để truyền tải:
• Dòng điện định mức trên đường dây truyền tải:
I
đm
=

S
ttnm
2
√
3.U
đm
=
5354.7
2
√
3.35
= 44, 16 (A)
• Thời gian sử dụng T
max
=4480, sử dụng dây nhôm lõi thép cấp điện áp 35 kV do
công ty CADIVI sản xuất, tra tài liệu ta được J
kt
= 1.4 (A/mm
2
)
([7] Trang 138-Giáo Trình Cung Cấp Điện -Ngô Hồng Quang, NXB Giáo Dục, 2007.)
Theo như trên ta có:
F =
I
đm
J
kt
=
44, 16
1, 4

= 31, 54 (mm
2
)
⇒ Ta chọn dây nhôm lõi thép, tiết diện AC-70 mm
2
SV : Trần Đức Tiến - Đ7ĐCN2 25