Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho phân xưởng sản xuất công nghiệpĐặng Thị Thắm

Đồ án cung cấp điện GVHD:T.S Phạm Mạnh Hải
Lời Mở Đầu
Như chúng ta đã biết, cho đến nay thì nền kinh tế nước ta đã đạt được rất nhiều thành
tựu to lớn về phát triển kinh tế xã hội tạo tiền đề cơ bản để bước vào thời kỳ mới, thời kì
công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước mà ở đó ngành điện luôn đóng vai trò chủ đạo.
Cũng chính vì vai trò vô cùng quan trọng của ngành điện mà những người kỹ sư hệ thống
điện phải có được những vốn kiến thức vững chắc về ngành để tạo nên những hệ thống chất
lượng, thỏa mãn các yêu cầu về kinh tế cũng như kỹ thuật khi đưa vào vận hành thực tế. Các
chỉ tiêu đặt ra khi tiến hành khảo sát thiết kế cung cấp điện là:
- Đảm bảo các chỉ tiêu kỹ thuật
- Độ tin cậy cung cấp điện cao
- Vốn đầu tư nhỏ nhất.
Các yêu cầu trên luôn mang tính chất đối lập nhau, vì vậy câu hỏi luôn được đặt ra là
làm thế nào để có được một hệ thống tối ưu. Câu trả lời sẽ có trong môn học “ Hệ thống
cung cấp điện”. Sau gần 3 năm học tập tại trường “ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC” em đã phần nào
nắm bắt được những kiến thức cơ bản của ngành điện và công việc của những người kỹ sư
hệ thống điện trong tương lai bằng rất nhiều môn học thiết thực mang tính ứng dụng cao.
Với vốn kiến thức nhỏ bé của mình cùng với sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo bộ môn cung
cấp điện TS.Phạm Mạnh Hải, cho đến nay em đã thực hiện nghiên cứu tính toán thiết kế
hoàn chỉnh một hệ thống cung cấp điện mang tính chất thực tế cao và từ đó hoàn thành xong
bản đồ án môn học “ Hệ thống cung cấp điện”.
Do kiến thức nắm bắt về ngành và kiến thức thực tế có hạn nên bản đồ án không thể
tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong nhận được sự góp ý của các thầy cô để em có được
một bản đồ án hoàn chỉnh có thể đưa vào thực tế và làm tài liệu phục vụ hữu ích cho công
việc của em sau này.
Em Xin chân thành cảm ơn!
Sinh viên: Đặng Thị Thắm
Lớp: Đ7-ĐCN2
SV: Đặng Thị Thắm Trang 1
Đồ án cung cấp điện GVHD:T.S Phạm Mạnh Hải
MỤC LỤC

THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN
BÀI 3B
“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 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
, %. Gía thành tổn thất điện
năng c
∆
= 1500 đ/kWh. Suất thiệt hại do mất điện g
th
= 10000đ/kWh. Hao tổn điện áp cho
phép trong mạng tính 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 điện cho xí nghiệp (nhà máy)


 

 


  
  !  "#
N
0
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, cosϕ

$"%&'(
)"
   *
+ $"%&,-.  ! *+ 
 $"%&'/ +    *

$"%&0%
1
*   *
 234  +  
* 5#6-   + *+
 $"%&'/ * !   *!

!
$"%&-37
,8
    *
9
:.;<=()"
%&
    *
 >-  !   !
 20?=(    !
SV: Đặng Thị Thắm Trang 2
Đồ án cung cấp điện GVHD:T.S Phạm Mạnh Hải
+
20@A=(@1
=0,B6CD#,EF
+  *+ *
 :&G=H * !   +

IJ'KJJ
G
   !
 L,.00  +  !+
B. Nhiệm vụ thiết kế
I. Tính toán phụ tải
1.1. 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
1.2. Xác định phụ tải của các phân xưởng khác
1.3. Tổng hợp phụ tải của toàn xí nghiệp xây dựng biểu diễn biểu đồ phụ tải trên mặt bằng xí

nghiệp dưới dạng các hình tròn bán kính r.
II. Xác định sơ đồ nối của mạng điện nhà máy
2.1. Chọn cấp điện áp phân phối
2.2. Xác định vị trí đặt của trạm biến áp ( hoặc trạm phân phối trung tâm – TPPTT)
2.3. Chọn công suất và số lượng máy biến áp của trạm biến áp nhà máy và các trạm biến áp
phân xưởng
2.4. Chọn dây dẫn từ nguồn đến trạm biến áp nhà máy (hoặc TPPTT)
2.5. 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 tổn hao công suất 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
4.1. Tính toán ngắn mạch tại các điểm đặc trưng (chọn điểm ngắn mạch phù hợp)
Chọn và kiểm tra thiết bị: Cáp điện lực, thanh cái và sứ đỡ, máy cắt, dao cách ly, cầu dao,
cầu chảy, aptomat, máy biến dòng và các thiết bị đo lường
4.2. Kiểm tra chế độ mở máy của động cơ
V. Tính toán hệ số bù công suất
SV: Đặng Thị Thắm Trang 3
Đồ án cung cấp điện GVHD:T.S Phạm Mạnh Hải
5.1. Tính toán bù công suất phẩn kháng để nâng hệ số công suất lên giá trị cos = 0,9
5.2. Đánh giá hiệu quả bù
VI. Tính toán nối đất và chống sét
VII. Hạch toán công trình
7.1. Liệt kê thiết bị
- Xác định các chỉ tiêu kinh tế: Tổng vốn đầu tư của công trình, vốn đầu tư trên một đơn vị
công suất đặt, tổng chi phí trên một đơn vị điện năng
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 các sơ đồ của các phương án so
sánh).
3. Sơ đồ nguyên lý mạng điện ( với đầy đủ mã hiệu của các thiết bị đã lựa chọn).
4. Sơ đồ trạm biến áp gồm: Sơ đồ nguyên lý, sơ đồ mặt bằng và mặt cắt trạm biên áp,
sơ đồ nối đất.
5. Bảng số liệu và kết quả tính toán.
SV: Đặng Thị Thắm Trang 4
Đồ án cung cấp điện GVHD:T.S Phạm Mạnh Hải
CHƯƠNG I – TÍNH TOÁN PHỤ TẢI
Nhà máy, xí nghiệp sản xuất ra một hoặc nhiều loại sản phẩm trong quá trình hoạt
động. Những sản phẩm này luôn luôn đòi hỏi tính cạnh tranh cao đặc biệt là về giá thành.
Trong giá thành sản phẩm, chi phí tiêu thụ điện năng và thời gian thu hồi vốn đầu tư đóng
góp một phần đáng kể vào giá thành sản phẩm. Chính vì lý do đó việc tính tón thiêt kế cấp
điện cho nhà máy xí nghiệp phải đặc biệt chú ý đến vốn đầu tư công trình và vấn đề tiết
kiệm năng lượng tránh lãng phí với các thiết bị không cần thiết. Quan trọng hơn cả là việc
xác định tâm của phụ tải chính xác để có được phương án đi dây tối ưu. Ngoài ra chúng ta
còn phải tính đến khả năng phát triển của phụ tải nhà máy xí nghiệp trong tương lai. Để làm
được tất cả những nhiệm vụ đó thì bước đàu tiên cần làm là xác định phụ tải tính toán cho
toàn nhà máy. Để xác định được phụ tải tính toán của toàn nhà máy trước hết ta cần xác định
phụ tải tính toán ở từng phân xưởng và khu vực.
1.1. Xác định phụ tải tính toán của các phân xưởng.
 Công thức xác định phụ tải động lực theo hệ số nhu cầu và công suất đặt được thể
hiện như sau:
P
đl
= k
nc
.P
đ
(kW)

Q
đl
= P
đl.
tanφ (kVar)
 Công thức xác định phụ tải chiếu sáng, lấy P
0
= 0,015(kW/m
2
)
P
cs
= P
0.
F (kW)
Vì dùng đèn sợi đốt để chiếu sáng nên: Q
cs
= 0 (kVAr)
 Tổng hợp phụ tải (phụ tải tính toán) của mỗi phân xưởng:
P
tt
= P
đl
+ P
cs
(kW)
Q
tt
= Q
đl

+ Q
cs
(kVar)
SV: Đặng Thị Thắm Trang 5
Đồ án cung cấp điện GVHD:T.S Phạm Mạnh Hải
S
tt
= (kVA)
I
tt
= (A)
Trong đó:
P
tt
: Công suất tác dụng tính toán cho phân xưởng (kW)
Q
tt
: Công suất phản kháng tính toán cho phân xưởng(kVAr)
k
nc
: Hệ số nhu cầu;
P
đ
: Công suất đặt (KW)
F: Diện tích phân xưởng (m
2
);
I
tt
: Dòng điện tính toán trên đường dây truyền tải. (A)

SV: Đặng Thị Thắm Trang 6
Đồ án cung cấp điện GVHD:T.S Phạm Mạnh Hải
Hình 1.1: Hình vẽ kích thước chi tiết các phân xưởng của xí nghiệp trên thực tế
• Tính toán phụ tải động lực :
• Phân xưởng điện phân :
P
đl
= 0,57.300 = 171 (kW)
Q
đl
= P
đl
.tanφ = 171.1,17 = 199,92(kVAr)
Tính toán phụ tải chiếu sáng:
P
cs
= 0,015.350.135 = 708,75 (kW)
Q
cs
= 0 (KVAr)
Phụ tải điện tổng hợp cho bộ phận điện là:
P
tt
= P
đl
+ P
cs
= 171 + 708,75 = 879,75 (kW) ;
Q
tt

= Q
đl
+ Q
cs
= 199,92 (kVAr);
S
tt
= = 902,18 (kVA);
SV: Đặng Thị Thắm Trang 7
Đồ án cung cấp điện GVHD:T.S Phạm Mạnh Hải
Tính toán hoàn toàn tương tự với các phân xưởng và phụ tải khác ta được bảng kết quả phụ tải tính toán như sau:
Bảng 1.1 Phụ tải tính toán cho các phân xưởng
Bảng Phụ tải 2nh toán theo hệ số nhu cầu và công suất đặt
N
0
theo
sơ đồ
mặt
bằng
Tên phân xưởng và
phụ tải
ST
B
P
đ
KW
k
nc
cosφ
j

tanφ
j
a(m) b(m) S(m
2
)
P
đl
(kW)
Q
đl
(K)
P
cs
(kW
)
Q
cs
(kW
)
P
tt
(kW)
Q
tt
(kW)
S
tt
(kVA)
1 Phân xưởng điện phân 40 300
0,5

7
0,65 1,17 350 135 47250 171,00 199,92 708,75 0,00
!9
199,92 902,18
2 Phân xưởng Rơngen 40 800
0,6
2
0,55 1,52 135 95 12825 496,00 753,17 192,38 0,00
*!!!
753,17 1020,35
3 Phân xưởng đúc 12 550
0,4
3
0,76 0,86 135 65 8775 236,50 202,25 131,63 0,00
*!
202,25 420,02
4
Phân xưởng oxyt
nhôm
60 370
0,4
4
0,64 1,20 135 45 6075 162,80 195,46 91,13 0,00
+9
195,46 320,44
5 Khí nén 40 250
0,5
4
0,53 1,60 53 45 2363 135,00 216,00 35,44 0,00


216,00 275,14
6 Máy bơm 40 300
0,5
2
0,62 1,27 53 45 2363 156,00 197,42 35,44 0,00
9
197,42 274,99
7 Phân xưởng đúc 60 800
0,4
1
0,68 1,08 200 90 18000 328,00 353,67 270,00 0,00
9!
353,67 694,75
8
Phân xưởng cơ khí,
rèn
40 550
0,4
3
0,56 1,48 65 40 2600 236,50 349,89 39,00 0,00
+
349,89 445,34
9
Xem dữ liệu phân
xưởng
40 550
0,4
3
0,56 1,48 65 40 2600 236,50 349,89 39,00 0,00
+

349,89 445,34
10 Lò hơi 40 800
0,4
3
0,78 0,80 110 40 4400 344,00 275,98 66,00 0,00

275,98 494,23
11 Kho nhiên liệu 3 10
0,5
7
0,80 0,75 55 40 2200 5,70 4,28 33,00 0,00
!
4,28 38,94
12
Kho vật liệu vôi clorur
(bột tẩy trắng)
12 300
0,6
2
0,67 1,11 55 40 2200 186,00 206,09 33,00 0,00 +9 206,09 300,72
13 Xưởng năng lượng 60 800
0,4
3
0,72 0,96 90 50 4500 344,00 331,57 67,50 0,00  331,57 528,46
14 Nhà điều hành, nhà ăn 40 550
0,4
4
0,87 0,57 150 40 6000 242,00 137,15 90,00 0,00 + 137,15 359,21
15 Gara ôtô 15 25 0,5 0,82 0,70 95 40 3800 12,50 8,73 57,00 0,00
*9

8,73 70,05
SV: Đặng Thị Thắm Trang 8
Đồ án cung cấp điện GVHD:T.S Phạm Mạnh Hải
0

Tổng

3292,5
0
5181,7
5
3781,4
4 6590,16
SV: Đặng Thị Thắm Trang 9
Đồ án cung cấp điện GVHD:T.S Phạm Mạnh Hải
1.2.Tổng hợp phụ tải của toàn nhà máy, xây dựng biểu diễn biểu đồ phụ tải trên mặt
bằng xí nghiệp dưới dạng hình tròn bán kính r
1.2.1 Tổng hợp phụ tải của toàn nhà máy.
Phụ tải tác dụng tổng hợp toàn nhà máy
P
ttnm
=k
đt
.
Với: k
đt
=0,7 là hệ số đồng thời của toàn nhà máy.
Vậy: P
ttnm
= 0,7.5181,75= 3627,225(kW)

Phụ tải phản kháng tổng hợp toàn nhà máy :
Q
ttnm
=k
đt.
Phụ tải toàn nhà máy với hệ số đồng thời k
đt
= 0,7
Vậy: Q
ttnm
=0,7.3781,44=2647,01(kVAr)
S
ttnm
= = 4490,37(KVA)
1.2.2 Hệ số công suất của toàn nhà máy
Cos
ttnm
ϕ
= =
2647,01
3627,225
= 0,73
1.2.3 Xác định tâm phụ tải của toàn nhà máy:
1. Ý nghĩa của tâm phụ tải trong thiết kế cung cấp điện
Trong thiết kế hệ thống cung cấp điện thì việc tính toán tìm tâm phụ tải đóng một vai
trò rất qua trọng, đây chính là căn cứ để ta có thể xác định vị trí đặt các trạm biến áp, trạm
phân phối, tủ phân phối tủ động lực nhằm tiết kiệm chi phí và giảm tổn thất trên lưới điện.
Tâm phụ tải còn có thể giúp công tác quy hoạch và phát triển nhà máy trong tương lai nhằm
có các sơ đồ cung cấp điện hợp lý tránh lãng phí và đạt được các chỉ tiêu kỹ thuật như mong
muốn. Tâm phụ tải điện là điểm thoả mãn điều kiện mômen phụ tải đạt giá trị cực tiểu.

SV: Đặng Thị Thắm Trang 10
1 5
1
t t i
i
P
−
=
∑
1 5
1
t t i
i
Q
−
=
∑
Đồ án cung cấp điện GVHD:T.S Phạm Mạnh Hải
∑
n
ii
lP
1
min.
Trong đó: P
i
và l
i
: Công suất và khoảng cách của phụ tải thứ i đến tâm phụ tải.
2. Tính toạ 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
i
n
ii
S
xS
1
1
; Y
0
=
∑
∑
n
i
n
ii
S
yS

1
1

Trong đó:
X
0
; Y
0
: Toạ độ của tâm phụ tải điện của toàn nhà máy
x
i
; y
i
: Toạ độ của phụ tải phân xưởng thứ i theohệ trục toạ độ xOy
S
i
: Công suất của phụ tải thứ i
SV: Đặng Thị Thắm Trang 11
Đồ án cung cấp điện GVHD:T.S Phạm Mạnh Hải
Bảng 1.2. Tọa độ tâm phụ tải của các phân xưởng trên hệ tọa độ xOy
STT Tên phân xưởng
Công suất
S (KVA)
Tọa độ Tọa độ thực x.S y.S
x(mm) y(mm) x(m) y(m)
1
Phân xưởng điện
phân
902,18 35 66,5 175 332,5 157881,5 299974,85
2 Phân xưởng Rơngen 1020,35 91,5 66,5 457,5 332,5 466810.13 339266,38

3 Phân xưởng đúc 420,02 116,5 66,5 582,5 332,5
244661,6
5
139656,65
4
Phân xưởng oxyt
nhôm
320,44 132,5 66,5 662,5 332,5 212291,5 106546,3
5 Khí nén 275,14 55,5 26,5 277,5 132,5 76351,35 36456,05
6 Máy bơm 274,99 66,5 26,5 332,5 132,5
91434,17
5
36436,175
7 Phân xưởng đúc 694,75 20 31 100 155 69475 107686,25
8
Phân xưởng cơ khí,
rèn
445,34 116,5 37 582,5 185 259410,55 82387,9
9
Xem dữ liệu phân
xưởng
445,34 116,5 26 582,5 130 259410,55 57894,2
10 Lò hơi 494,23 11 5,5 55 27,5 27182,65 13591,325
11 Kho nhiên liệu 38,94 32,5 4 162,5 20 6327,75 778,8
12
Kho vật liệu vôi
clorur (bột tẩy trắng)
300,72 53.5 4 267,5 20 80442,6 6014,4
13 Xưởng năng lượng 528,46 97 31 485 155 256303,1 81911, 3
14

Nhà điều hành, nhà
ăn
359,21 122 4 610 20 219118,1 7184,2
15 Gara ôtô 70,05 78.5 4 392,5 20 27494,625 1401
16 Tổng 6590,16 2454595,2 1317185,8
Xác định tâm phụ tải điện M(X
0
,Y
0
) cho toàn nhà máy theo công thức sau:
X
0
= =
2454595,2
6590,16
=372,46(m)
Y
0
= =
1317185,8
6590,16
= 199,87(m)
SV: Đặng Thị Thắm Trang 12
Đồ án cung cấp điện GVHD:T.S Phạm Mạnh Hải
Vậy tâm phụ tải điện của toàn xí nghiệp là : M(372,46 ;199,87)
1.2.4 Xây dựng biểu diễn biểu đồ phụ tải trên mặt bằng xí nghiệp dưới dạng đường tròn
bán kính r
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. Bán kính vòng tròn biểu đồ phụ tải của phụ tải thứ i được xác định qua
biểu thức:
∏
=
.m
S
R
ttpxi
i
Trong đó : m là tỉ lệ xích, ở đây chọn m = 5(kVA/m
2
)
Góc của phụ tải chiếu sáng nằm trong biểu đồ được xác định theo công thức sau:
α
cs
= (độ)
SV: Đặng Thị Thắm Trang 13
Đồ án cung cấp điện GVHD:T.S Phạm Mạnh Hải
Kết quả tính toán R
i
và 
cs-i
của biểu đồ phụ tải các phân xưởng được ghi trong bảng sau :
Bảng 1.3 :Bảng tính toán thông số biểu đồ phụ tải

n Tên phân xưởng P
cs
, kW P
tt
, kW
S
tt
,
kVA
Tâm tải
R,m
Góc chiếu sáng
(độ)
X, m Y,m
1
Phân xưởng điện
phân
708,75 879,75 902,18 175 332,5 7,58 129
2 Phân xưởng Rơngen 192,38 688,38 1020,35 457,5 332,5 8,06 129
3 Phân xưởng đúc 131,63 368,13 420,02 582,5 332,5 5,17 75
4
Phân xưởng oxyt
nhôm
91,13 253,93 320,44 662,5 332,5 4,52 67
5 Khí nén 35,44 170,44 275,14 277,5 132,5 4,19 163
6 Máy bơm 35,44 191,44 274,99 332,5 132,5 4,18 51
7 Phân xưởng đúc 270,.00 598,00 694,75 100 155 6,65 51
8
Phân xưởng cơ khí,
rèn

39,00 275,50 445,34 582,5 185 5,32 58
9
Xem dữ liệu phân
xưởng
39,.00 275,44 445,34 582,5 130 5,32 307
10 Lò hơi 66,00 410,00 494,23 55 27,5 5,61 54
11 Kho nhiên liệu 33,00 38, 70 38,94 162,5 20 1,57 59
12
Kho vật liệu Vôi
clorua
33,00 219,00 300,72 267,5 20 4,38 98
13 Xưởng năng lượng 67,50 411,50 528,46 485 155 5,8 30
14
Nhà điều hành, nhà
ăn
90,00 332,00 359,21 610 20 4,78 98
15 Gara ôtô 57,00 695,00 70,05 392,5 20 2,11 30
SV: Đặng Thị Thắm Trang 14
Đồ án cung cấp điện GVHD:T.S Phạm Mạnh Hải
Vòng tròn phụ tải:
Hình 1.2:Biểu đồ tròn phụ tải
SV: Đặng Thị Thắm Trang 15
Đồ án cung cấp điện GVHD:T.S Phạm Mạnh Hải
Biểu đồ phụ tải trên mặt phẳng nhà máy
Hình 1.3: Biểu đồ phụ tải trên mặt phẳng xí nghiệp
SV: Đặng Thị Thắm Trang 16
Đồ án cung cấp điện GVHD:T.S Phạm Mạnh Hải
CHƯƠNG II :XÁC ĐỊNH SƠ ĐỒ NỐI CỦA MẠNG ĐIỆN NHÀ MÁY
2.1.Chọn cấp điện áp phân phối.
Cấp điện áp truyền tải có liên quan trực tiếp đến các vấn đề về kinh tế, kỹ thuật của hệ

thống. Điều này thể hiện ở tổn thất 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
đến tram 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:
P
ttnm
– Công suất tổng hợp của toàn nhà máy kim loại màu [MW]
P
ttnm
=3627,225kW = 3,63MW
L - Khoảng cách từ trạm biến áp trung gian về nhà máy (km)
Theo đề ra ta có : L = 300m = 0,3km
Như vậy cấp điện áp hợp lý để truyền tải điện năng về nhà máy sẽ là:
U = 4,34.

0,3 16 3,63
+ ×
=33,16(kV)
Từ kết quả tính toán ta kết luận sẽ chọn cấp điện áp của nguồn là 22 kV hoặc 35kV. Với
cấp điện áp này ta sẽ biến đổi cấp điện áp 110kV từ hệ thống sang trung áp vì khoảng
cách ngắn nên tổn thất điện áp và điện năng không đáng kể,việc chuyển đổi cấp điện áp
22/0,4 kV giúp việc đầu tư cho trạm biến áp của từng nhóm phân xưởng được giảm
nhiều so với việc chọn cấp biến đổi là 35/0,4 kV,do số lượng máy biến áp nhiều. Ta sẽ
chọn cấp điện áp nguồn là 22kV.
SV: Đặng Thị Thắm Trang 17
Đồ án cung cấp điện GVHD:T.S Phạm Mạnh Hải
2.2.Xác định vị trí đặt của trạm biến áp (hoặc trạm phân phối trung tâm - TPPTT)

 Các xí nghiệp công nghiệp là những hộ tiêu thụ điện tập trung, công suất lớn. Điện
năng cấp 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 22kV. Trong một xí nghiệp
cần đặt nhiều trạm biến áp phân xưởng, mỗi phân xưởng lớn một trạm, phân xưởng
nhỏ đặt gần nhau 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 nhận điện năng từ hệ thống về và
phân phối cho các trạm biến áp phân xưởng Trong các trạm phân phối trung tâm
không đặt trạm biến áp mà chỉ đặt các thiết bị đóng cắt.
 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 toàn nhà máy, thuận tiện cho công tác vận chuyển và
lắp đặt, vận hành và sửa chữa khi có sự cố đảm bảo an toàn và kinh tế. Áp dụng kết
quả tính toán tâm phụ tải điện của toàn nhà máy ta đã xác định ở trên là điểm
M(372,46 ;199,89) và dựa vào sơ đồ mặt bằng nhà máy kim loại màu ta đặt trạm
phân phối trung tâm tại vị trí gần tâm phụ tải tính toán của nhà máy hay là điểm
T(372,201). Vị trí này có thể đảm bảo mỹ quan công nghiệp, đảm bảo thuận lợi cho
các công tác quản lý vận hành và sửa chữa MBA.
2.3.Chọn công suất và số lượng máy biến áp của các trạm biến áp phân xưởng.
 Tính toán lựa chọn số trạm biến áp phân xưởng
Căn cứ vào vị trí, công suất của các phân xưởng. Tiến hành tính toán thiết kế xây dựng 7
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 25% phụ tải loại 3 nhằm tiết kiệm chi phí đầu tư cho máy biến áp.
Chi tiết như sau:
 Trạm biến áp B1: Cung cấp điện cho phụ tải 1.
SV: Đặng Thị Thắm Trang 18
Đồ án cung cấp điện GVHD:T.S Phạm Mạnh Hải
 Trạm biến áp B2: Cung cấp điện cho phụ tải 2.
 Trạm biến áp B3: Cung cấp điện cho phụ tải 3, 4, 8, 9.
 Trạm biến áp B4: Cung cấp điện cho phụ tải 7.

 Trạm biến áp B5: Cung cấp điện cho phụ tải 5, 6.
 Trạm biến áp B6: Cung cấp điện cho phụ tải 13, 14, 15.
 Trạm biến áp B7: Cung cấp điện cho phụ tải 10, 11, 12.
•
Các trạm biến áp cung cấp điện cho một phân xưởng ta sẽ đặt trạm tại vị trí gần trạm
phân phối trung tâm và 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 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 tọa độ như sau:
Bảng 2.1: Tọa độ trên thực tế của trạm
Tọa độ
TPPTT B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7
thực tế
x (m) 372 175 455 540 210 305 450 120
y (m) 201 260 260 260 210 160 115 45
1) Tính toán công suất định mức của trạm biến áp là một tham số quan trọng quyết định
chế độ làm việc của hệ thống. Cần chọn máy biến áp có công suất tối ưu tránh gây
lãng phí vốn đầu tư và vấn đề tổn thất điện năng. Áp dụng chọn máy biến áp với với
hệ số quá tải của máy biến áp là 1,4 với hệ số quá tải này thời gian quá tải không quá
5 ngày đêm, mỗi ngày quá tải không quá 6h.
S
đmB
≥ (kVA)
Trong đó:
SV: Đặng Thị Thắm Trang 19
Đồ án cung cấp điện GVHD:T.S Phạm Mạnh Hải
 S
đmB

: Công suất tính toán định mức của máy biến áp sẽ sử dụng trong trạm biến áp
phân xưởng.
 ΣS
tt
: Tổng công suất tính toán của các phân xưởng mà trạm cung cấp điện.
 Tính toán chi tiết cho từng trạm biến áp như sau:
Bảng 2.2 : Tính toán công suất MBA của trạm biến áp phân xưởng B1
TT Tên phân xưởng
Công suất
S (KVA)
Sđm-tt
(kVA)
S(KVA)
1 Bộ phận điện 902,18
483,310
7
500
Tổng 902,18
Trạm B1 khi có 1 máy biến áp sự cố thì công suất tải loại 3 cần cắt là:
S
cắt
= 902,18 – 1,4.500 = 202,18 (kVA)
Tỉ lệ tải bị cắt điện là: 22,4%
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
= 22,4%.P

tt
= 483,3107.0,224=108,26(kW)
Thiệt hại do mất điện: Y = g
th
.P
thiếu
.t
sc

=1000.108,26.24=25,98(triệu đồng)
Bảng 2.3 : Tính toán công suất MBA của trạm biến áp phân xưởng B2
TT Tên phân xưởng
Công suất S
(KVA)
'7M
B2F
B2F
2
Phân xưởng
Rơngen
1020,35
 *** *
Tổng
+
Trạm B2 khi có 1 máy biến áp sự cố thì công suất tải loại 3 cần cắt là:
S
cắt
=1020,35– 1,4.630 =138,35 (kVA)
SV: Đặng Thị Thắm Trang 20
Đồ án cung cấp điện GVHD:T.S Phạm Mạnh Hải

Tỉ lệ tải bị cắt điện là: 13,56%
Công suất tác dụng bị thiếu hụt trong thời gian mất điện do sự cố, lấy t
sc
=24h trong
năm:
P
thiếu
= 13,56%.P
tt
=0,1356.546,616 = 74,12(KW)
Thiệt hại do mất điện: Y = g
th
.P
thiếu
.t
sc

= 10000.74,12.24 = 17,79(triệu đồng)
Bảng 2.4: Tính toán công suất MBA của trạm biến áp phân xưởng B3
TT Tên phân xưởng
Công suất S
(KVA)
'7M
BF
B2F
3 Phân xưởng đúc 420,02
!!+ 
4 Phân xưởng oxyt nhôm 320,44
8 Phân xưởng cơ khí, rèn 445,,34
9

Xem dữ liệu phân
xưởng
445,34
Tổng
*
Trạm B3: Khi có 1 máy biến áp sự cố thì công suất tải loại 3 cần cắt là:
S
cắt
= 1631,14 – 1,4.1000 = 231,14(kVA)
Tỉ lệ tải bị cắt điện là: 14,17%
Công suất tác dụng bị thiếu hụt trong thời gian mất điện do sự cố, lấy t
sc
=24h trong
năm:
P
thiếu
= 14,17%.P
tt
= 0,1417.873,825 = 123,82(kW)
Thiệt hại do mất điện: Y = g
th
.P
thiếu
.t
sc

= 10000.123,82.24 = 29,72 (triệu đồng

SV: Đặng Thị Thắm Trang 21
Đồ án cung cấp điện GVHD:T.S Phạm Mạnh Hải

Bảng 2.5 : Tính toán công suất MBA của trạm biến áp phân xưởng B4
TT Tên phân xưởng
Công suất S
(KVA)
'7M
B2F
B2F
7 Phân xưởng đúc 694,75
++ 
Tổng *9 
Trạm B4: Khi có 1 máy biến áp sự cố thì công suất tải loại 3 cần cắt là:
S
cắt
= 694,75 – 1,4.400= 134,75(KVA)
Tỉ lệ tải bị cắt điện là: 19,4%
Công suất tác dụng bị thiếu hụt trong thời gian mất điện do sự cố, lấy t
sc
=24h trong
năm:
P
thiếu
= 19,4%.P
tt
= 0,194.372,1875= 72,2(kW)
Thiệt hại do mất điện: Y = g
th
.P
thiếu
.t
sc

= 10000.72,2.24 = 17,33(triệu đồng)
Bảng 2.6: Tính toán công suất MBA của trạm biến áp phân xưởng B5
Trạm B5: Khi có 1 máy biến áp sự cố thì công suất tải loại 3 cần cắt là:
S
cắt
= 550,13 – 1.4.315 = 109,13 (kVA)
Tỉ lệ tải bị cắt điện là: 19,84%
SV: Đặng Thị Thắm Trang 22
TT
5
6
Đồ án cung cấp điện GVHD:T.S Phạm Mạnh Hải
Công suất tác dụng bị thiếu hụt trong thời gian mất điện do sự cố, lấy t
sc
=24h trong
năm:
P
thiếu
= 19,84%.P
tt
= 0,1984.294,7125= 58,47 (kW)
Thiệt hại do mất điện: Y = g
th
.P
thiếu
.t
sc
= 10000.58,47.24 = 14,03 (triệu đồng)
Bảng 2.7 : Tính toán công suất MBA của trạm biến áp phân xưởng B6

TT Tên phân xưởng
Công suất S
(KVA)
'7M
B2F
B2F
13 Xưởng năng lượng 528,46
* *
14 Nhà điều hành, nhà ăn 359,21
15 Gara ôtô 70,05
Tổng 9+
Trạm B6: Khi có 1 máy biến áp sự cố thì công suất tải loại 3 cần cắt là:
S
cắt
= 957,72 – 1,4.630 = 75,72(kVA)
Tỉ lệ tải bị cắt điện là: 7,91%
Công suất tác dụng bị thiếu hụt trong thời gian mất điện do sự cố, lấy t
sc
=24h trong
năm:
P
thiếu
= 7,91%.P
tt
= 0,0791.513,0643 = 40,58(kW)
Thiệt hại do mất điện: Y = g
th
.P
thiếu
.t

sc

= 10000.40,58.24 = 9,74(triệu đồng)
Bảng 2.8 : Tính toán công suất MBA của trạm biến áp phân xưởng B7
TT Tên phân xưởng
Công suất S
(KVA)
'7M
B2F
B2F
10 Lò hơi 444,4
9! 
11 Kho nhiên liệu 8,36
12
Kho vật liệu Vôi
clorua
278,61
Tổng

SV: Đặng Thị Thắm Trang 23
Đồ án cung cấp điện GVHD:T.S Phạm Mạnh Hải
Trạm B7: Khi có 1 máy biến áp sự cố thì công suất tải loại 3 cần cắt là:
S
cắt
= 731,37 – 1,4.400 = 171,37(kVA)
Tỉ lệ tải bị cắt điện là: 23,43%
Công suất tác dụng bị thiếu hụt trong thời gian mất điện do sự cố, lấy t
sc
=24h trong
năm:

P
thiếu
= 23,43%.P
tt
= 0,2343.391,8054 = 91,8(KW)
Thiệt hại do mất điện: Y = g
th
.P
thiếu
.t
sc

= 10000.91,8.24 = 22,03 (triệu đồng)

Ta thấy tỉ lệ thiệt hại do 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 tối ưu. Đặc điểm của nó là hệ số tải (S
tt
/S
trạm
) cao hơn trường hợp không cắt
phụ tải loại 3 khi có sự cố.
 Trên thị trường hiện nay có rất nhiều hãng sản xuất máy biến áp với rất nhiều loại sản
phẩm đa dạng, nhiều kiểu dáng và kích cỡ. Tuy nhiên căn cứ vào đặc điểm của phụ
tải thì ta sẽ sử dụng loại máy biến áp phân phối dầu có bình giãn nở dầu.
 Ta lựa chọn sản phẩm của hãng ABB chế tạo.Thông số chi tiết của các máy biến áp
sử dụng trong trạm biến áp phân xưởng được thống kê theo bảng sau:
Bảng 2.9. Thông số kỹ thuật MBA ABB sử dụng trong các TBA PX
Tên
trạm

Dung
lượng
(kVA)
U
c
U
h
∆$

BNF ∆$
I
BNF
I
0
% U
N
%
L
5
B
*
'F
O)3
B
*
'F
B1 500 22 0,4 1000 7000 5,5 4
+* *  +
B2 630 22 0,4 1200 8200 5,5 4
 9 *!!!

B3 1000 22 0,4 1750 13000 5 5
!9
!9

B4 400 22 0,4 840 5750 6 4
+*9! 9**
B5 315 22 0,4 720 4850 6 4,5
++! 
B6 630 22 0,4 1200 8200 5,5 4
 9 *!!!
SV: Đặng Thị Thắm Trang 24
Đồ án cung cấp điện GVHD:T.S Phạm Mạnh Hải
B7 500 22 0,4 1000 7000 5,5 4
+* *  +
P
* !+

Tổng vốn đầu tư cho trạm biến áp:
K
B
=
i
= 4,605(tỷ đồng)
Xét trạm biến áp có tổn thất điện năng được tính như sau:
∆A = n.∆P
0
×t+ ×∆P
N
× × τ (kwh)
τ=(0.124 +10

-4
.T
max
)
2
×8760=2573,4(h)
Tính toán chi tiết cho các TBA ta thu được kết quả như sau
Bảng 2.10: Tính toán chi tiết cho các trạm biến áp
?,Q 

'

M
$

BNF $
I
BNF
B2RSF
T +  9+! 1000 7000 *! 9
T+ + * +
1200 8200
!
T +  * 1750 13000 * 
T +  *9 
840 5750
*+
T +   720 4850 * !
T* + * 9+
1200 8200

 
T +  !!9 1000 7000 ++*
P ++
• Tổng tổn thất điện năng khi vận hành trạm biến áp hằng năm:
BA
= 327372,7(kWh)
Y
A
=c.
BA
=1500.327372,7=49,11 (triệu đồng)
2.4.Lựa chọn chọn dây dẫn từ nguồn đến trạm phân phối trung tâm.
Ta sử dụng hai phương án lựa chọn tiết diện dây dẫn và dây cáp là theo J
kt
và theo dòng phát
nóng lâu dài cho phéo I
cp
.
SV: Đặng Thị Thắm Trang 25