Thiết kế cung cấp điện cho một phân xưởng sản xuất công nghiệp Nguyễn Tuấn Trường

LỜI NÓI ĐẦU
Trong công cuộc công nghiệp hoá và hiện đại hoá đất nước. Nhu cầu sử dụng
điện năng của các ngành không ngừng tăng lên đặc biệt là ngành công nghiệp. Do
đòi hỏi ngày càng cao về điện năng nên việc thiết kế hệ thống cung cấp điện sao cho
phù hợp với nhu cầu sử dụng là rất quan trọng. 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.
Ngành công nghiệp là một trong các ngành kinh tế trọng điểm của đất nước,
được Nhà nước và Chính phủ ưu tiên phát triển. Trong công nghiệp phần lớn là phụ
tải loại 1 nên việc thiết kế cung cấp điện cho ngành này phải được tính toán kỹ lưỡng
để đáp ứng yêu cầu kỹ thuật và đạt hiệu quả kinh tế cao.
Đề tài "Thiếtkế cungcấp điệncho một xí nghiệp côngnghiệp" có tính thực tiễn
cao nên em đã học hỏi, tìm hiểu thêm được nhiều kiến thức hay. Đề tài thực hiện
không tránh khỏi sai sót . Do vậy em kính mong nhận được sự góp ý của các thầy cô
và các bạn để đề tài được hoàn thiện.
Trong quá trình thực hiện đồ án, thầy giáo ThS.Phạm Mạnh Hải - người đã trực
tiếp giảng dạy môn “ Hệ thống cung cấp điện” và hướng dẫn em thực hiện đề tài đã
chỉ bảo rất tận tình, tỉ mỉ. Em chân thành cảm ơn thầy !
Hà Nội, ngày 01 tháng 01 năm 2015
Sinh viên: Nguyễn Tuấn Trường
1
Mục lục
1 TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN 6
1.1 Xác định phụ tải tính toán phân xưởng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1.1.1 Tính toán tải động lực . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1.1.2 Tính toán phụ tải chiếu sáng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
1.1.3 Tổng hợp phụ tải của phân xưởng . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.2 Xác định phụ tải của các phân xưởng khác . . . . . . . . . . . . . . . . . 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 . . . . . . . . . . . . 11
1.3.1 Tổng hợp phụ tải: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

1.3.2 Tính tọa độ tâm phụ tải của nhà máy: . . . . . . . . . . . . . . . 11
2 XÁC ĐỊNH SƠ ĐỒ NỐI MẠNG ĐIỆN CỦA XÍ NGHIỆP 16
2.1 Chọn cấp điện áp phân phối và phương án cung cấp cho các phân
xưởng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
2.1.1 Chọn cấp điện áp phân phối . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
2.1.2 Phương án cung cấp cho các phân xưởng . . . . . . . . . . . . . 17
2.2 Xác định vị trí đặt của trạm biến áp (hoặc trạm biến áp trung tâm-
TBATT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 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 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
2.3.1 Phân nhóm phụ tải của xí nghiệp công nghiệp: . . . . . . . . . . 18
2.3.2 Chọn số lượng máy biến áp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
2.3.3 Chọn công suất máy biến áp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
2.3.4 Chọn nhà sản xuất và vốn đầu tư cho các TBA . . . . . . . . . . 24
2.4 Chọn dây dẫn từ nguồn đến trạm biến áp xí nghiệp (hoặc TBATT) . . . 26
2
2.5 Lựa chọn sơ đồ nối điện từ trạm biến áp nhà máy (TBATT) đến các
phân xưởng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
2.5.1 Chọn dây dẫn hạ áp từ máy biến áp đến tủ phân phối phân
xưởng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
2.5.2 Dây từ trạm phân phối trung tâm đến các trạm biến áp phân
xưởng. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
3 TÍNH TOÁN ĐIỆN 38
3.1 Xác định tổn hao điện áp trên đường dây và trong máy biến áp . . . . . 39
3.2 Xác định tổn hao công suất và tổn thất điện năng . . . . . . . . . . . . . 40
3.3 Thiết kế chi tiết cho phương án tối ưu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
4 CHỌN VÀKIỂM TRA THIẾT BỊ ĐIỆN 47
4.1 Tính toán ngắn mạch và lựa chọn thiết bị . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
4.2 Lựa chọn và kiểm tra dây dẫn,khí cụ điện . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
5 TÍNH TOÁN BÙ HỆ SỐ CÔNG SUẤT 60

5.1 Tính toán bù hệ số công suất phản kháng để nâng lên giá trị cosϕ
2
= 0, 9. 60
ĐỀ BÀI
Thiết Kế Cung Cấp Điện
BÀI 10B
“Thiết kế cungcấp 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 S
k
, MVA,
khoảng cách từ điểm đấu điện đến nhà máy là L, m. Cấp điện áp truyền tải là 110 kV.
Thời gian sử dụng công suất cực đại là T
M
, h. Phụ tải loại I và loại II chiếm K
I&II
%.
Giá thành tổn 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 Hướngtới củanguồn
310 80 4280 278 Đông
N
0
theo sơ
Tênphân xưởng và phụ tải
Số lượng Công suất Hệ sốnhu Hệ sốcông
đồ mặt bằng thiết bị điện đặt (kW) cầu (k
nc
) suất (cosϕ)
1 Bộ phận nghiền sơ cấp 29 1150 0,50 0,53
2 Bộ phận nghiền thứ cấp cấp 30 1150 0,53 0,62
3 Bộ phận xay nguyên liệu thô 20 920 0,41 0,68
4 Bộ phận sấy xỉ 4 1250 0,49 0,56
5 Đầu lạnh của bộ phận lò 35 1600 0,43 0,76
6 Đầu nóng của bộ phận lò 29 690 0,45 0,78
7 Kho liên hợp 20 920 0,44 0,80
8 Bộ phận xay xi măng 15 1250 0,47 0,67
9 Máy nén cao áp 20 1600 0,66 0,72
10 Bộ phận ủ và đóng bao 14 690 0,50 0,65
11 Bộ phận ủ bọt nguyên liệu thô 10 1250 0,49 0,55
12 Phân xưởng 15 1150 0,43 0,64
13 Lò hơi 20 1150 0,45 0,55
14 Kho vật liệu 14 920 0,44 0,53
15 Bộ phận lựa chọn và cất giữ vật liệu bột 10 1250 0,54 0,62
16 Nhà ăn 35 1600 0,43 0,68

17 Nhà điều hành 35 690 0,43 0,68
18 Garage oto 23 25 0,46 0,76
4
Hình 1: Sơ đồ mặt bằng nhà máy xi măng.
Tỷ lê: 1/1000 - Đơn vị: cm.
B.Nhiệm Vụ Thiết KếChính.
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
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.
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 k
nc
và công suất đặt P
đ
.
• Tính theo hệ số cực đại k
M
và công suất trung bình P
tb
.
• 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.
6
SV:Nguyễn Tuấn Trường-Đ7ĐCN2 GVHD:TS.PHẠM MẠNH HẢI
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.
1.1 Xác định phụ tải tính toán phân xưởng
1.1.1 Tính toán tải động lực
- Phụ tải động lực của phân xưởng xác định theo hệ số nhu cầu k
nc
và công suất đặt
P
đ
được tính như sau:

P
đl
= k
nc
.P
đ
(1.1)
Q
đl
= P
đl
.tgϕ (1.2)
Trong đó:
- k
nc
: Hệ số nhu cầu.
- P
đ
: Công suất đặt (kW ).
- cosϕ: Hệ số công suất.
⇒ Phụ tải động lực của kho liên hợp:
P
đl
= k
nc
.P
đ
= 0, 44.920 = 404, 80 (kW )
Q
đl

= P
đ
.tgϕ = 404, 80.

1 − cos
2
ϕ
cosϕ
= 303, 60 (kV Ar)
Với k
nc
= 0, 44; P
đ
= 920 kW và cosϕ = 0, 80 theo bảng số liệu bài cho.
Đồ Án Cung Cấp Điện 7
SV:Nguyễn Tuấn Trường-Đ7ĐCN2 GVHD:TS.PHẠM MẠNH HẢI
1.1.2 Tính toán phụ tải chiếu sáng
P
cs
= P
0
.S = P
0
.a.b (1.3)
Q
cs
= P
cs
.tgϕ (1.4)
Trong đó:

- P
0
là suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích (W/m
2
), lấy P
0
= 15 (W/m
2
).
- S là diện tích được chiếu sáng của phân xưởng (m
2
).
- a là chiều dài của phân xưởng (m).
- b là chiều rộng của phân xưởng (m).
⇒ Phụ tải chiếu sáng của kho liên hợp là:
P
cs
= P
0
.S = P
0
.a.b =
15.550.120
10
3
= 990 (kW )
Với a = 55 (m) và b = 12 (m) theo hình 1.1. Ở trong trường hợp này ta dùng đèn
sợi đốt để thắp sáng nên cos ϕ = 1 ⇒ tgϕ = 0 Q
cs1
= P

cs
.tgϕ = 0 (kV ar)
Hình 1.1: Hình vẽ kích thước chi tiết các phân xưởng của nhà máy xi măng.
Tỷ lệ: 1/1000 - Đơn vị: cm
Đồ Án Cung Cấp Điện 8
SV:Nguyễn Tuấn Trường-Đ7ĐCN2 GVHD:TS.PHẠM MẠNH HẢI
1.1.3 Tổng hợp phụ tải của phân xưởng
Ta có:
P
ttpx
= P
đl
+ P
cs
(1.5)
Q
ttpx
= Q
đl
(1.6)
S
ttpx
=

P
2
ttpx
+ Q
2
ttpx

(1.7)
Trong đó:
- P
ttpx
: Công suất tác dụng của phân xưởng (kW).
- Q
ttpx
: Công suất phản kháng của phân xưởng (kVAr).
- S
ttpx
: Phụ tải tính toán của phân xưởng (kVA).
⇒ Công suất tác dụng của kho liên hợp:
P
ttpx
= P
đl
+ P
cs
= 404, 8 + 9, 9 = 414, 70 (kW )
⇒ Công suất phản kháng của kho liên hợp:
Q
ttpx
= Q
đl
= 303, 60 (kV Ar)
⇒ Phụ tải tính toán của kho liên hợp:
S
ttpx
=


P
2
ttpx
+ Q
2
ttpx
=

414, 70
2
+ 303, 60
2
= 513, 96 (kV A)
Đồ Án Cung Cấp Điện 9
SV:Nguyễn Tuấn Trường-Đ7ĐCN2 GVHD:TS.PHẠM MẠNH HẢI
1.2 Xác định phụ tải của các phân xưởng khác
Bảng 1.1: Bảng tính toán tổng hợp phụ tải các phân xưởng
Tên phân
P
đ
Cos tan a b S P
đl
Q
đl
P
cs
Q
cs
P
tt

Q
tt
S
n xưởngvà
(kW)
k
nc
ϕ ϕ (m) (m) (m
2
) (kW) (kVAr) (kW) (kVAr) (kW) (kVAr) (kVA)
phụ tải
1
Bộ phận nghiền
1150 0,50 0,53 1,60 70 70 4900 575 920 73,50 0 648,50 920 1125,59
sơ cấp
2
Bộ phận nghiền
1150 0,53 0,62 1,27 110 40 4400 609,50 774,07 66 0 675,50 774,07 1027,37
thứ cấp cấp
3
Bộ phận xay
920 0,41 0,68 1,08 90 60 5400 377,20 407,38 81 0 458,20 407,38 613,11
nguyên liệu thô
4 Bộ phận sấy xỉ 1250 0,49 0,56 1,48 90 50 4500 612,50 906,50 67,50 0 680 906,50 1133,20
5
Đầu lạnh của
1600 0,43 0,76 0,86 110 90 9900 688 591,68 148,50 0 836,50 591,68 1024,61
bộ phận lò
6
Đầu nóng của

690 0,45 0,78 0,80 180 120 21600 310,50 248,40 324 0 634,50 248,40 681,39
bộ phận lò
7 Kho liên hợp 920 0,44 0,80 0,75 550 120 66000 404,80 303,60 990 0 1394,80 303,60 1427,46
8
Bộ phận xay
1250 0,47 0,67 1,11 90 80 7200 587,50 652,13 108 0 695,50 652,13 953,41
xi măng
9 Máy nén cao áp 1600 0,66 0,72 0,96 70 40 2800 1056 1013,76 42 0 1098 1013,76 1494,43
10
Bộ phận ủ
690 0,50 0,65 1,17 260 70 18200 345 403,65 273 0 618 403,65 738,14
và đóng bao
11
Bộ phận ủ bọt
1250 0,49 0,55 1,52 140 90 12600 612,50 931 189 0 801,50 931 1228,48
nguyên liệu thô
12 Phân xưởng 1150 0,43 0,65 1,17 90 40 3600 494,50 578,57 54 0 548,50 578,57 797,24
13 Lò hơi 1150 0,45 0,55 1,52 80 50 4000 517,50 786,60 60 0 577,50 786,60 975,83
14 Kho vật liệu 920 0,44 0,53 1,60 90 40 3600 404,80 647,68 54 0 458,80 647,68 793,72
Bộ phận lựa chọn
15 và cất giữ 1250 0,54 0,62 1,27 80 60 4800 675 857,25 72 0 747 857,25 1137,05
vật liệu bột
16 Nhà ăn 1600 0,43 0,68 1,08 90 60 5400 688 743,04 81 0 769 743,04 1069,33
17 Nhà điều hành 690 0,43 0,55 1,52 200 70 14000 296,70 450,98 210 0 506,70 450,98 678,33
18 Garage oto 25 0,46 0,76 0,86 150 50 7500 11,50 9,89 112,50 0 124 9,89 124,39
19 Tổng 9266,50 12272,50 11226,18 17023,08
Đồ Án Cung Cấp Điện 10
SV:Nguyễn Tuấn Trường-Đ7ĐCN2 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
1.3.1 Tổng hợp phụ tải:
P
ttnm
= k
đt
.

P
ttpx
(1.8)
Q
ttnm
= k
đt
.

Q
ttpx
(1.9)
S
ttnm
=

P
2
ttnm
+ Q
2
ttnm

(1.10)
cosϕ
nm
=
P
ttnm
S
ttnm
(1.11)
Với: k
đt
= 0, 7 là hệ số đồng thời của toàn phân xưởng.
⇒ Phụ tải tính toán tác dụng của toàn nhà máy:
P
ttnm
= 0, 7.12272, 50 = 8590, 75(kW )
⇒ Phụ tải tính toán phản kháng của toàn nhà máy:
Q
ttnm
= 0, 7.11226, 18 = 7858, 33(kV Ar)
⇒ Phụ tải tính toán toàn nhà máy:
S
ttnm
=

8590, 75
2
+ 7858, 33
2
= 11642, 78(kV A)

⇒ Hệ số công suất của toàn nhà máy:
Cosϕ
nm
=
8590, 75
11642, 78
= 0, 73
1.3.2 Tính tọa độ tâm phụ tải củanhà 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
i=1
S
i
.x
i

n
i=1
S
i
(1.12)

Y
0
=

n
i=1
S
i
.y
i

n
i=1
S
i
(1.13)
Đồ Án Cung Cấp Điện 11
SV:Nguyễn Tuấn Trường-Đ7ĐCN2 GVHD:TS.PHẠM MẠNH HẢI
Trong đó:
- 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 xOy.
- S

i
: Công suất của phụ tải thứ i.
Bảng 1.2: Tọa độ tâm phụ trải của các phân xưởng trên hệ tọa độ x0y
TT Tênphân xưởng Công suất S(kVA)
Tọađộ thực
x.S y.S
x (m) y (m)
1 Bộ phận nghiền sơ cấp 1125,59 1131,40 735 1273492,53 827308,65
2 Bộ phận nghiền thứ cấp cấp 1027,37 1135 530 11166064,95 544506,10
3 Bộ phận xay nguyên liệu thô 613,11 775 420 475160,25 257506,20
4 Bộ phận sấy xỉ 1133,20 515 425 583598 481610
5 Đầu lạnh của bộ phận lò 1024,61 685 765 701857,85 783826,65
6 Đầu nóng của bộ phận lò 681,39 400 790 272556 538298,10
7 Kho liên hợp 1427,46 605 510 863613,30 728004,60
8 Bộ phận xay xi măng 953,41 425 410 405199,25 390898,10
9 Máy nén cao áp 1494,43 175 220 261525,25 328774,60
10 Bộ phận ủ và đóng bao 738,14 410,60 55 303080,28 40597,70
11 Bộ phận ủ bọt nguyên liệu thô 1228,48 930 855 1142486,40 1050350,40
12 Phân xưởng 797,24 1075 280 857033 223227,20
13 Lò hơi 975,83 -244,90 324,90 -238980,77 317047,17
14 Kho vật liệu 793,72 825 200 654819 158744
15 Bộ phận lựa chọn và cất giữ vật liệu bột 1137,05 1090 160 1239384,50 181928
16 Nhà ăn 1069,33 -20 595 -21386,60 636251,35
17 Nhà điều hành 678,33 -40,30 806,90 -27336,70 547344,48
18 Garage oto 124,39 - 45 945 -5597,55 117548,55
19 Tổng 17023,08 9906568,94 8153771,85
⇒ Tâm phụ tải điện M(X
0
; Y
0

) cho toàn nhà máy:
X
0
=
9906568, 94
17023, 08
= 581, 95 (m)
Y
0
=
8153771, 85
17023, 08
= 478, 98 (m)
Vậy tâm phụ tải điện của toàn nhà máy ở mặt bằng thực là: M(581,95; 478,98).
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
Đồ Án Cung Cấp Điện 12
SV:Nguyễn Tuấn Trường-Đ7ĐCN2 GVHD:TS.PHẠM MẠNH HẢI
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.
Hình 1.2: Biểu đồ tròn phụ tải
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.
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=5 kVA/m

2
)
Ta có:
r
i
=

S
tti
π.m
(1.14)
α
◦
cs
=
360
◦
.P
cs
P
tt
(1.15)
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
Đồ Án Cung Cấp Điện 13

SV:Nguyễn Tuấn Trường-Đ7ĐCN2 GVHD:TS.PHẠM MẠNH HẢI
Từ 2 công thức trên, ta tính được thông số biểu đồ phụ tải chiếu sáng các phân
xưởng của nhà máy được thể hiện ở bảng dưới:
Bảng 1.3: Bảng tính toán thông số biểu đồ phụ tải.
n Tênphân xưởng và phụ tải P
cs
(kW) P
tt
(kW) S
tt
(kVA)
Tâmtải thực
r (m) α
cs
(độ)
X (m) Y (m)
1 Bộ phận nghiền sơ cấp 73,50 648,50 1125,59 1131,40 735 8,47 40,80
2 Bộ phận nghiền thứ cấp cấp 66 675,50 1027,37 1135 530 8,09 35,17
3 Bộ phận xay nguyên liệu thô 81 458,20 613,11 775 420 6,25 63,64
4 Bộ phận sấy xỉ 67,50 680 1133,20 515 425 8,49 35,74
5 Đầu lạnh của bộ phận lò 148,50 836,50 1024,61 685 765 8,08 63,91
6 Đầu nóng của bộ phận lò 324 634,50 681,39 400 790 6,59 183,83
7 Kho liên hợp 990 1394,80 1427,46 605 510 9,53 255,52
8 Bộ phận xay xi măng 108 695,50 953,41 425 410 7,79 55,90
9 Máy nén cao áp 42 1098 1494,43 175 220 9,75 13,77
10 Bộ phận ủ và đóng bao 273 618 738,14 410,60 55 6,86 159,03
11 Bộ phận ủ bọt nguyên liệu thô 189 801,50 1228,48 930 855 8,84 84,89
12 Phân xưởng 54 548,50 797,24 1075 280 7,12 35,44
13 Lò hơi 60 577,50 975,83 -244,90 324,90 7,88 37,40
14 Kho vật liệu 54 458,80 793,72 825 200 7,11 42,37

15 Bộ phận lựa chọn và cất giữ vật liệu bột 72 747 1137,05 1090 160 8,51 34,70
16 Nhà ăn 81 769 1069,33 -20 595 8,25 37,92
17 Nhà điều hành 210 506,70 678,33 -40,30 806,90 6,57 149,20
18 Garage oto 112,50 124 124,39 -45 945 2,81 326,61
Đồ Án Cung Cấp Điện 14
SV:Nguyễn Tuấn Trường-Đ7ĐCN2 GVHD:TS.PHẠM MẠNH HẢI
Hình 1.3: Sơ độ mặt bằng nhà máyxi măng khi gắn hệ tọa độ xOy.
Tỷ lệ: 1/1000 - Đơn vị: cm
Hình 1.4: Biểu đồ phụ tải trên mặt phẳng xí nghiệp.
Tỷ lệ: 1/1000 - Đơn vị: cm
Đồ Án Cung Cấp Điện 15
SV:Nguyễn Tuấn Trường-Đ7ĐCN2 GVHD:TS.PHẠM MẠNH HẢI
Chương 2
XÁC ĐỊNH SƠ ĐỒ NỐI MẠNG ĐIỆN
CỦA XÍ NGHIỆP
2.1 Chọncấpđiệnápphânphốivàphươngáncungcấp
cho các phân xưởng
2.1.1 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 này 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’
1
sau:
U = 4, 34.

L + 16.P
ttnm

(kV ) (2.1)
Trong đó:
- P
ttnm
: Công suất tác dụng tổng hợp của toàn xí nghiệp công nghiệp.
- L = 0, 278: (km) khoảng cách từ trạm biến áp trung gian về xí nghiệp.
Lại có:
P
ttnm
= 8590, 75(kW ) = 8, 59 (MW )
1
Trang 50-Sách Cung Cấp Điện-Nguyễn Xuân Phú 2009
16
SV:Nguyễn Tuấn Trường-Đ7ĐCN2 GVHD:TS.PHẠM MẠNH HẢI
Vậy cấp điện áp hợp lý để truyền tải điện năng về xí nghiệp sẽ là:
U = 4, 34.

0, 278 + 16.8, 59 = 50, 93 (kV )
Do điện áp nguồn là 110 kV nên ta sẽ chọn cấp điện áp truyền tải cho xí nghiệp
là U
đm
= 110kV .
2.1.2 Phương án cung cấp cho các phân xưởng
Các phương án cung cấp điện cho các trạm biến áp phân xưởng:
∗Phương án sử dụng trạm biến áp trung tâm (TBATT):
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 trạm biến áp,
gọi là trạm biến áp trung tâm.
Nguồn 110 kV từ hệ thống về qua TBATT được hạ xuống 22 kV để cung cấp cho

các trạm biến áp phân xưởng. Nhờ vậy sẽ giảm được vốn đầu tư cho mạng điện cao
áp trong nhà máy cũng như các trạm biến áp (TBA) phân xưởng, vận hành thuận
lợi hơn và độ tin cậy cung cấp điện cũng được cải thiện. Song phải đầu tư xây dựng
TBATT, gia tăng tổn thất cho mạng cao áp.Các xí nghiệp công nghiệp là những hộ
tiêu thụ điện tập trung, công suất lớn. Vì vậy là hộ loại 1 nên TBATT phải đặt 2 máy
biến áp (MBA) với công suất được chọn theo điều kiện:
S
đmB
 S
tt
(kV A) (2.2)
S
đmB

S
tt
2
(kV A) (2.3)
∗Phương án sử dụng trạm phân phối trung tâm (TPPTT):
Điện năng từ hệ thống cung cấp cho các TBA phân xưởng thông qua TPPTT. Nhờ
vậy việc quản lý, vận hành mạng điện cao áp nhà máy thuận lợi hơn, tổn thất mạng
điện giảm, độ tin cậy cung cấp điện được tăng, song vốn đầu tư lớn hơn và thực tế
Đồ án cung cấp điện 17
SV:Nguyễn Tuấn Trường-Đ7ĐCN2 GVHD:TS.PHẠM MẠNH HẢI
đây là phương án thường được sư dụng khi điện áp nguồn không cao hơn 35 kv, công
suất các phân xưởng tương đối lớn.
Vậy đối với xí nghiệp này ta chọn phương án sử dụng TBATT.
2.2 Xác định vị tríđặtcủatrạm biến áp (hoặc trạmbiến
áp trung tâm-TBATT)
Trạm biến áptrung 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(581,95; 478,98) 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(582; 479). Vị trí này có thể đảm bảo mỹ quan công nghiệp, đảm
bảo cho công tác vận hành, sửa chữa cho MBA.
2.3 Chọn công suất và số lượng máy biến áp của trạm
biếnápxínghiệpvàcáctrạmbiếnápchophânxưởng
2.3.1 Phân nhóm phụ tải của xí nghiệp công nghiệp:
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.
Đồ án cung cấp điện 18
SV:Nguyễn Tuấn Trường-Đ7ĐCN2 GVHD:TS.PHẠM MẠNH HẢI
• 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.
Căn cứ vào vị trí, công suất của các phân xưởng. Tiến hành tính toán thiết kế xây
dựng 6 trạm biến áp phân xưởng, cụ thể các phụ tải được phân nhóm như sau:
Bảng 2.1: Phân nhóm phụ tải cho một xí nghiệp công nghiệp
STT Tên phân xưởng và phụ tải
Số hiệu Hệ số
cos ϕ

Công suất đặt
trên sơ đồ nhucầu P(kW)
Nhóm 1
1 Bộ phận nghiền sơ cấp 1 0,50 0,53 1150
2 Bộ phận nghiền thứ cấp cấp 2 0,53 0,62 1150
3 Bộ phận xay nguyên liệu thô 3 0,41 0,68 920
Tổng công suất 3220
Nhóm 2
1 Đầu lạnh của bộ phận lò 5 0,43 0,76 1600
2 Đầu nóng của bộ phận lò 6 0,45 0,78 690
3 Bộ phận ủ bọt nguyên liệu thô 11 0,49 0,55 1250
Tổng công suất 3540
Nhóm 3
1 Bộ phận sấy xỉ 4 0,49 0,56 1250
2 Kho liên hợp 7 0,44 0,80 920
3 Bộ phận xay xi măng 8 0,47 0,67 1250
Tổng công suất 3420
Nhóm 4
1 Máy nén cao áp 9 0,66 0,72 1600
2 Bộ phận ủ và đóng bao 10 0,50 0,65 690
3 Lò hơi 13 0,45 0,55 1150
Tổng công suất 3440
Nhóm 5
1 Phân xưởng 12 0,43 0,65 1150
2 Kho vật liệu 14 0,44 0,53 920
3 Bộ phận lựa chọn và cất giữ vật liệu thô 15 0,54 0,62 1250
Tổng công suất 3320
Nhóm 6
1 Nhà ăn 16 0,43 0,68 1600
2 Nhà điều hành 17 0,43 0,55 690

3 Garage oto 18 0,46 0,76 25
Tổng công suất 2315
Đồ án cung cấp điện 19
SV:Nguyễn Tuấn Trường-Đ7ĐCN2 GVHD:TS.PHẠM MẠNH HẢI
•Các trạm biến áp cung cấp điện cho một phân xưởng ta sẽ đặt gần trạm biến áp
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:
Đồ án cung cấp điện 20
SV:Nguyễn Tuấn Trường-Đ7ĐCN2 GVHD:TS.PHẠM MẠNH HẢI
Bảng 2.2: Tính toán tâm phụ tải TBA của nhóm phụ tải.
STT Tênphân xưởng vàphụ tải
Số hiệu Công suất Tọa độ
x.S y.S
trên sơ đồ S
tt
(kVA) x (m) y (m)
TrạmB1
1 Bộ phận nghiền sơ cấp 1 1125,59 1131,40 735 1273492,53 827308,65
2 Bộ phận nghiền thứ cấp cấp 2 1027,37 1135 530 1166064,95 544506,10
3 Bộ phận xay nguyên liệu thô 3 613,11 775 420 475160,25 257506,20
Tổng 2766,07 2914717,73 1629320,95
Tọađộ X
B1
, Y
B1
1053,74 589,04
TrạmB2

6 Đầu lạnh của bộ phận lò 5 1024,61 685 765 701857,85 783826,65
7 Đầu nóng của bộ phận lò 6 681,39 400 790 272556 538298,10
4 Bộ phận ủ bọt nguyên liệu thô 11 1228,48 930 855 1142486,40 1050350,40
Tổng 2934,48 2116900,25 2372475,15
Tọađộ X
B2
, Y
B2
721,39 808,48
TrạmB3
5 Bộ phận sấy xỉ 4 1133,20 515 425 583598 481610
8 Kho liên hợp 7 1427,46 605 510 863613,30 728004,60
9 Bộ phận xay xi măng 8 953,41 425 410 405199,25 390898,10
Tổng 3514,07 1852410,55 1600512,70
Tọađộ X
B3
, Y
B3
527,14 455,46
TrạmB4
14 Máy nén cao áp 9 1494,43 175 220 261525,25 328774,60
10 Bộ phận ủ và đóng bao 10 738,14 410,60 55 30308,03 4059,77
15 Lò hơi 13 975,83 -244,90 324,90 -238980,77 317047,17
Tổng 3208,40 325624,76 686419,47
Tọađộ X
B4
, Y
B4
101,49 213,94
TrạmB5

11 Phân xưởng 12 797,24 1075 280 857033 223227,20
12 Kho vật liệu 14 793,72 825 200 654819 158744
13 Bộ phận lựa chọn và cất giữ vật liệu bột 15 1137,05 1090 160 1239384,50 181928
Tổng 2728,01 2751236,50 563899,20
Tọađộ X
B5
, Y
B5
1008,50 206,71
TrạmB6
16 Nhà ăn 16 1069,33 -20 595 -21386,60 636251,354
17 Nhà điều hành 17 678,33 -40,30 806,90 -27336,70 547344,48
18 Garage oto 18 124,39 -45 945 -5597,55 117548,55
Tổng 1872,05 -54320,85 1301144,38
Tọađộ X
B6
, Y
B6
-29,02 695,04
Bảng 2.3: Tọa độ trên thực tế của trạm.
Tọađộ trên thực tế TBATT B1 B2 B3 B4 B5 B6
x (m) 625 1101 685 570 137 1025 -22
y (m) 425 552 825 445 214 275 645
2.3.2 Chọn số lượng máy 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, TBA cần đặt từ 2 MBA trở lên nối với các phân đoạn
Đồ án cung cấp điện 21
SV:Nguyễn Tuấn Trường-Đ7ĐCN2 GVHD:TS.PHẠM MẠNH HẢI
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 loại II chiếm 80%, ta sẽ sử dụng 2 máy biến áp làm việc
song song.
2.3.3 Chọn công suất máy biến áp
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) (2.4)
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 MBA):
(n − 1).k
hc
.k
qt
.S

đmB
 S
ttsc
(2.5)
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 công suất của các MBA (các phụ tải
loại III), nhờ vậy có thể giảm được vốn đầu tư và tổn thất của trạm trong trạng
Đồ án cung cấp điện 22
SV:Nguyễn Tuấn Trường-Đ7ĐCN2 GVHD:TS.PHẠM MẠNH HẢI
thái làm việc bình thường (kVA). Theo đầu bài, phụ tải loại I&II gần bằng 100%.
Khi đó ta có S
ttsc
= S
tt
• 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.
⇒ Tính toán công suất MBA cho từng TBA như sau:
Trạm B1: Coi là hộ tiêu thụ loại I nên ta đặt 2 MBA làm việc song song, cung cấp
điện cho bộ phận nghiền sơ cấp, bộ phận nghiền thứ cấp cấp và bộ phận xay nguyên
liệu thô. Ta có:
- Số lượng MBA: n = 2
- Công suất tính toán: S

tt
= 2766,07 (kVA)
Vì vậy:
• Khi làm việc ở điều kiện bình thường thì công suất 1 MBA trong trạm là:
S
đmB

S
tt
n.k
hc
=
2766,07
2.1
= 1383,04 (kVA)
• Kiểm tra điều kiện quá tải sự cố của 1 MBA:
(n − 1).k
hc
.k
qt
.S
đmB
 S
ttsc
⇒ S
đmB

S
ttsc
(n−1).k

hc
.k
qt
=
0,8.S
tt
1,4
=
0,8.2766,07
1,4
=1580,61 (kVA)
Ta chọn MBA có công suất là 1600 (kVA)
- Trạm B1 khi máy biến áp sự cố thì công suất tải loại 3 cần cắt là:
S
cắt1
= 2766, 07 − 1, 4.1600 = 526, 07(kV A)
⇒ Tỉ lệ tải bị cắt điện là:19,02%
-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
thiếu1
= 19, 02%.P
tt
= 0, 19.1782, 20 = 338, 62(kW )
Đồ án cung cấp điện 23
SV:Nguyễn Tuấn Trường-Đ7ĐCN2 GVHD:TS.PHẠM MẠNH HẢI
-Thiệt hại do mất diện:
Y = g

th
.t
sc
.P
thiếu1
= 10000.24.338, 62 = 81, 27(triệu đồng)
Vậy chọn MBA cho TBA B1 là 2 MBA làm việc song song mỗi máy có công suất là
1600 kVA-22/0,4 kV.
[2] Trang 268-Giáo Trình Cung Cấp Điện-Ngô Hồng Quang, NXB Giáo Dục Việt Nam,
2009.
∗ 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. Đặc điểm của nó là hệ số tải cao hơn trường hợp không cắt phụ tải loại 3
khi có sự cố.
∗ Các TBA khác được tính tương tự ta có bảng sau:
Bảng 2.4: Bảng tính toán MBA của các TBA .
STT TBA
P
tt
(kW)
S
tt
(kVA)
Số
MBA
S
đmB-tt
(kVA)
S
sc

(kVA)
S
đmB
kVA
S
cắt
(kVA)
Tỷ lệcắt
(%)
P
thiếu
(kW)
Y
(triệu đồng)
1 B1 1782,2 2766,07 2 1383,04 1580,61 1600 526,07 19,02 338,62 81,27
2 B2 2272,5 2934,48 2 1467,24 1676,85 1800 414,48 14,12 318,15 76,36
3 B3 2770,3 3514,07 2 1757,04 2008,04 2500 14,07 0,4 11,08 2,66
4 B4 2293,5 3208,4 2 1604,2 1833,37 2000 408,4 12,73 298,16 71,56
5 B5 1754,3 2728,01 2 1364,01 1558,86 1600 488,01 17,89 315,77 75,78
6 B6 1399,7 1872,05 2 936,03 1069,74 1250 122,05 6,52 97,98 23,52
[2] Trang 28-Giáo Trình Cung Cấp Điện-Ngô Hồng Quang, NXB Giáo Dục Việt Nam, 2009.
2.3.4 Chọn nhà sản xuất và vốn đầu tư cho các TBA
Trên thị trường hiện nay có rất nhiều hãng sản xuất máy 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 loại máy biến áp phân phối dầu có bình dãn nở dầu, cấp điện áp 22/0,4
kV.
Sản phẩm của công ty cổ phần thiết bị điện Đông Anh. Được sản xuất theo điều
Đồ án cung cấp điện 24
SV:Nguyễn Tuấn Trường-Đ7ĐCN2 GVHD:TS.PHẠM MẠNH HẢI
kiện môi trường Việt Nam, không cần hiệu chỉnh nhiệt độ. Thông số chi tiết của các

MBA sử dụng trong trạm biến áp phân xưởng và vốn đầu tư cho các TBA được thống
kê theo bảng sau:
Bảng 2.5: Thông số kỹ thuật MBA EEMC sử dụng trong các TBA phân xưởng.
Tên
TBA
S
đmB
(kVA)
Tổnghao Dòng điện
không tải
∆I
0
%
Điện áp
ngắn mạch
∆U
N
%
Kích thước bao Giá
1 MBA
10
6
(đ)
Số
lượng
MBA
Tổng
10
6
(đ)

Không tải
∆P
0
(W)
Có tải
∆P
N
(W)
Dài
L (mm)
Rộng
W (mm)
Cao
H (mm)
B1 1600 2100 15700 1 5,5 2350 1810 2470 632,373 2 1264,746
B2 1800 2420 18110 0,9 6 2380 1960 2616 708,020 2 1416,04
B3 2500 3300 20410 0,8 6 2460 2030 2810 1023,512 2 2047,024
B4 2000 2720 18800 0,9 6 2410 1980 2740 784,806 2 1569,612
B5 1600 2100 15700 1 5,5 2350 1810 2470 632,373 2 1264,746
B6 1250 1720 12910 1,2 5,5 2150 1230 2210 497,777 2 995,554
K
B
8557,722
⇒ Tổng vốn đầu tư cho trạm biến áp:
K
B
=

K
i

= 8, 557722(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(kW h). (2.6)
τ = (0, 124 + 10
−4
.T
max
)
2
.8760 = 2669, 21(h)
⇒ Tổn thất điện năng của các TBA như sau:
Đồ án cung cấp điện 25