Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy sản xuất máy kéo

Lời nói đầu
Trong sự nghiệp xây dựng đất nước, công nghiệp điện năng giữ một vai trò quan
trong, bởi vì điện năng là nguồn năng lượng được dùng rộng rãi trong tất cả các ngành
kinh tế quốc dân và nhu cầu sinh hoạt của con người.
Do đó, khi xây dựng một nhà máy, xí nghiệp, các khu chế xuất, các khu kinh tế hay
một thành phố mới điều đầu tiên ta phải nghĩ tới là xây dựng hệ thống cung cấp điện để
phục vụ nhu cầu sản xuất, sinh hoạt của khu vực đó.
Đặc biệt, trong sự nghiệp công nghiệp công nghiệp hoá - hiện đại hoá đất nước hiện
nay ngành công nghiệp của ta không ngừng được phát triển và mở rộng với những nhà
máy, xí nghiệp … có công nghệ ngày càng tiên tiến được xây dựng. Gắn liền với nó là hệ
thống cung cấp điện đòi hỏi tính kỹ thuật ngày càng cao cũng được thiết kế và xây dựng.
Là một sinh viên chuyên ngành hệ thống điện, sau 5 năm học tại trường, em được
giao nhiệm vụ thiết kế tốt nghiệp với đề tài:
“Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy sản xuất máy kéo”
Quá trình thực hiện đồ án đã giúp em có những kiến thức cơ bản về công tác thiết kế
và vận hành hệ thống cung cấp điện. Đó là một hệ thống gồm các khâu sản xuất, truyền
tải và phân phối điện năng.
Trong thời gian làm đồ án vừa qua, với sự tìm tòi và nỗ lực của bản thân, cùng sự
giúp đỡ nhiệt tình của các thầy cô giáo trong bộ môn Hệ Thống Điện, đặc biệt là sự giúp
đỡ tận tình của thầy giáo hướng dẫn: TS.Lê Việt Tiến, em đã hoàn thành đồ án thiết kế
tốt nghiệp của mình. Mặc dù đã rất cố gắng, xong do hạn chế về kiến thức và thiếu kinh
nghiệm thực tế, nên bản đồ án của em không tránh khỏi những thiếu sót. Em kính mong
nhận được những ý kiến góp ý, chỉ bảo tận tình của các thầy cô để bản đồ án của em
được hoàn chỉnh hơn.
Qua đây em cũng bày tỏ lòng biết ơn chân thành của mình tới thầy giáo Lê Việt Tiến
cùng các thầy cô giáo trong bộ môn Hệ Thống Điện trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
đã giúp đỡ em hoàn thành bản thiết kế này.
Em xin chân thành cảm ơn!

Hà nội, ngày 27 tháng 5 năm 2013
Sinh viên

Hoàng Văn Phượng
1
CHƯƠNG 1
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY SẢN XUẤT MÁY KÉO
Nhà máy sản xuất máy kéo là một nhà máy thuộc ngành công nghiệp nặng, sản
phẩm của nhà máy chế tạo là các loại máy kéo, đó là sản phẩm quan trọng cung cấp cho
thị trường phục vụ sản xuất. Nhà máy sản xuất máy kéo có quy mô lớn, tương đương một
khu công nghiệp nhỏ.Với quy mô lớn nên sản phẩm làm ra rất lớn, nhà máy được xếp
vào hộ tiêu thụ điện loại một cần đảm bảo cung cấp điện liên tục, an toàn.
Nhà máy có nhiều máy móc khác nhau rất đa dạng, phức tạp như các loại máy khoan,
máy mài, máy tiện ren, các thiết bị thí nghiệm các hệ thống máy móc này có tính công
nghệ cao và hiện đại, dây chuyền sản xuất nhà máy là dây chuyền tự động hoá cao, điều
khiển kiểm tra sản phẩm bằng công nghệ thông tin nên nếu gián đoạn cấp điện có thể
gây thiệt hại lớn do hư hỏng sản phẩm, thậm trí có thể gây đình trệ sản suất.
Nhà máy sản xuất máy kéo có một số đặc điểm sau :
- Các thiết bị trong phân xưởng có công suất nhỏ, nhưng số thiết bị nhiều.
- Nhà máy làm việc theo chế độ 2 ca, thời gian sử dụng công suất cực đại T
max
= 4500
h, do đó đồ thị phụ tải tương đối bằng phẳng, hệ số đồng thời khá cao khoảng 0,8 – 0,9 ,
hệ số nhu cầu cũng cao.
- Nguồn cung cấp điện cho nhà máy lấy từ trạm biến áp trung gian quốc gia cách nhà
máy 10 km, có công suất vô cùng lớn.Nguồn điện trạm trung gian là 35/10 kV.
- Trong nhà máy có ban quản lý và phòng thiết kế, phân xưởng sửa chữa cơ khí, kho
vật liệu là phụ tải loại III, các phân xưởng sản xuất còn lại là phân xưởng loại một
Hình 1.1. Mặt bằng nhà máy sản xuất máy kéo
2
Phụ tải điện của nhà máy sản xuất máy kéo
Bảng 1.1. Phụ tải của nhà máy sán suất máy kéo
Số trên MB Tên phân xưởng Công suất đặt(kW)

1 Khu nhà BQL và PTK 200
2 Phân xưởng đúc 1500
3 Phân xưởng gia công cơ khí 3600
4 Phân xưởng cơ lắp ráp 3200
5 Phân xưởng luyện kim màu 1800
6 Phân xưởng luyện kim đen 2500
7 Phân xưởng sửa chữa cơ khí Theo tính toán
8 Phân xưởng rèn dập 2100
9 Phân xưởng nhiệt luyện 3500
10 Bộ phận nén khí 1700
11 Trạm bơm 800
12 Kho vật liệu 60
13 Chiếu sáng phân xưởng Theo diện tích
Nội dung tính toán, thiết kế bao gồm:
1.Xác định phụ tải tính toán của các phân xưởng và nhà máy.
2.Thiết kế mạng điện cao áp của nhà máy.
3.Thiết kế mạng điện hạ áp cho phân xưởng sửa chữa cơ khí.
4.Thiết kế chiếu sáng phân xưởng sửa chữa c khí .
5.Tính toán bù Cosϕ cho nhà máy.
6.Thiết kế trạm biến áp phân xưởng.

CHƯƠNG 2
3
XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN
2.1. Xác định phụ tải tính toán cho phân xưởng sửa chữa cơ khí.
2.1.1. Phân loại và phân nhóm phụ tải điện trong phân xưởng sửa chữa cơ khí.
Để phân nhóm phụ tải ta dựa theo nguyên tắc sau:
- Các thiết bị trong nhóm nên có cùng chế độ làm việc.
- Các thiết bị trong nhóm nên gần nhau để tránh chồng chéo và giảm chiều dài dây
dẫn hạ áp.

- Công suất thiết bị trong nhóm cũng nên cân đối để khỏi quá chênh lệch giữa các
nhóm nhằm giảm chủng loại tủ động lực.
- Số lượng thiết bị trong nhóm nên có một giới hạn.
Căn cứ vào vị trí, công suất của các máy công cụ bố trí trên mặt bằng phân xưởng ta
chia làm 5 nhóm thiết bị ( Phụ tải ) như sau,
Bảng 2.1. Bảng công suất đặt của các nhóm:
Nhóm phụ tải 1 2 3 4 5
Công suất tổng(kW) 52,6 64,3 66,8 71,9 68,92
Số lượng thiết bị 16 13 10 10 13
2.1.2. Khái niệm về phụ tải tính toán.
a. Khái niệm về phụ tải tính toán.
Phụ tải tính toán là phụ tải không có thực, nó cần thiết cho việc chọn các trang thiết
bị CCĐ trong mọi trạng thái vận hành của hệ thống CCĐ. Trong thực tế vận hành ở chế
độ dài hạn người ta muốn rằng phụ tải thực tế không gây ra những phát nóng quá mức
các trang thiết bị CCĐ ( dây dẫn, máy biến áp, thiết bị đóng cắt v.v ), ngoài ra ở các chế
độ ngắn hạn thì nó không được gây tác động cho các thiết bị bảo vệ ( ví dụ ở các chế độ
khởi động của các phụ tải thì cầu chì hoặc các thiết bị bảo vệ khác không được cắt). Như
vậy phụ tải tính toán thực chất là phụ tải giả thiết tương đương với phụ tải thực tế về một
vài phương diện nào đó. Trong thực tế thiết kế người ta thường quan tâm đến hai yếu tố
cơ bản do phụ tải gây ra đó là phát nóng và tổn thất và vì vậy tồn tại hai loại phụ tải tính
toán cần phải được xác định: Phụ tải tính toán theo điều kiện phát nóng và phụ tải tính
toán theo điều kiện tổn thất.
Phụ tải tính toán theo điều kiện phát nóng: Là phụ tải giả thiết lâu dài, không đổi
tương đương với phụ tải thực tế, biến thiên về hiệu quả phát nhiệt lớn nhất.
Phụ tải tính toán theo điều kiện tổn thất: (thường gọi là phụ tải đỉnh nhọn). Là phụ
tải cực đại ngắn hạn xuất hiện trong 1 thời gian ngắn từ 1 đến 2 giây, chúng chưa gây ra
phát nóng cho các trang thiết bị nhưng lại gây ra các tổn thất và có thể là nhẩy các bảo vệ
hoặc làm đứt cầu chì. Trong thực tế phụ tải đỉnh nhọn thường xuất hiện khi khởi động
các động cơ hoặc khi đóng cắt các thiết bị cơ điện khác.
b. Các phương pháp xác định phụ tải tính toán.

4
1. Xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ số cực đại.
2. Xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và độ lệch trung bình bình
phương.
3. Xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ số hình dạng.
4. Xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu.
5. Xác định phụ tải tính toán theo suất phụ tải trên một đơn bụ diện tích sản xuất.
6. Xác định phụ tải tính toán theo suất tiêu hao điện năng trên một đơn vị sản phẩm
và tổng sản lượng.
7. Xác định phụ tải đỉnh nhọn của nhóm thiết bị.
2.1.3.Tính phụ tải tính toán cho các nhóm thiết bị của phân xưởng sửa chữa
cơ khí.
Với phân xưởng sửa chữa cơ khí đề thiết kế đã cho các thông tin khá chi tiết về
phụ tải vì vậy để có kết quả chính xác ta chọn phương pháp tính toán là: Tính phụ tải
tính toán theo công suất trung bình P
tb
và hệ số cực đại k
max
.
* Tính I
đm
cho các thiết bị:
- Đối với phân xưởng sửa chữa cơ khí thì hệ số cosϕ chung cho các thiết bị trong
phân xưởng là 0,6 .Từ đó ta có thể tính được I
đm
của từng thiết bị thông qua công suất của
chúng I
đm
=
ϕ

CosU
P
dm
dm
3
Tính toán cho máy tiện ren với công suất định mức của 1 máy là:
P
đm
=10 kW
Ta có: : I
đm
=
10
25,32
3. . 3.0,38.0,6
dm
dm
P
U Cos
φ
= =
A
Tính toán tương tự cho tất cả các thiết bị còn lại ta được kết quả I
đm
ghi trong bảng sau:
2.1.4. Xác định phụ tải tính toán của các nhóm phụ tải:
a) Tính toán cho nhóm I :
5
Bảng 2.2. Danh sách thiết bị thuộc nhóm I
KH

MB
Tên thiết bị
Số
lượng
P
đm
(kW)
I
đm
(A)
1 máy Toàn bộ
Nhóm I
1 Máy tiện ren 1 7
7,00 17,73
2 Máy tiện ren 1 4,5
4,50 11,40
3 Máy tiện ren 1 3,2
3,20 8,10
4 Máy tiện ren 1 10
10,00 25,32
5 Máy khoan đứng 1 2,8
2,80 7,09
6 Máy khoan đứng 1 7
7,00 17,73
8 Máy bào ngang 1 5,8
5,80 14,69
9 Máy mài tròn vạn năng 1 2,8
2,80 7,09
11 Máy cưa 1 2,8 2,80 7,09
12 Máy mài hai phía 1 2,8 2,80 7,09

13 Máy khoan bàn 6 0,65 3,90 6x1,65
Tổng nhóm I 16 52,6
• Với nhóm máy này ở phân xưởng sửa chữa cơ khí có ksd = 0,15; cosϕ = 0,6 .
Ta có : Tổng số thiết bị trong nhóm I là n=16
Tổng số thiết bị min có công suất >(1/2) công suất danh định max có nhóm là
n1= 4 n
*
=
n
n
1
=
4
0,250
16
=
P
*
=
P
P
1
=
29,80
0,57
52,6
=

Tra bảng PL1.5(TL1) tìm được nhq*= 0,59
Số thiết bị dùng điện hiệu quả :nhq = nhq* n =0,59.16 = 9,44 > 4

Vậy ta lấy nhq = 10
Tra bảng PL1.6(TL1) với ksd=0,15 và nhq= 17 tìm được kmax= 2,1
Phụ tải tính toán của nhóm I:
Ptt = kmax .ksd .P = 2,1.0,15.56,2 = 16,57 (kW)
Qtt=Ptt . tgϕ = 16,57.1,33 = 22,04 kVAr
S
tt
=
ϕcos
P
tt
=
16,57
27,62
0,6
=
kVA
I
tt
=
3U
S
tt
=
27,62
41,96
0,38 3
A=
b) Tính toán cho nhóm II:
6

Bảng 2.3. Danh sách các thiết bị trong nhóm II
KH
MB
Tên thiết bị
Số
lượng
P
đm
(kW)
I
đm
(A)
1 máy Toàn bộ
Nhóm II
1 Máy tiện ren 3 7 21,00 3x17,73
2 Máy tiện ren 1 4,5 4,50 11,40
3 Máy tiện ren 2 3,2 6,40 2x8,10
4 Máy tiện ren 1 10 10,00 25,32
7 Máy phay vạn năng 1 4,5 4,50 11,40
10 Máy mài phẳng 1 4 4,00 10,13
11 Máy cưa 1 2,8 2,80 7,09
12 Máy mài hai phía 1 2,8 2,80 7,09
3 Máy doa tọa độ 1 4,5 4,50 11,40
26 Máy giũa 1 1 1,00 2,53
Tổng nhómII 14 64,3
• Với nhóm máy này ở phân xưởng sửa chữa cơ khí có ksd = 0.15;cosϕ = 0,6 (tra
trong bảng PL1.1_TL1
Ta có : Tổng số thiết bị trong nhóm II là n =14
Tổng số thiết bị min có công suất > (1/2) công suất danh định max
có trong nhóm là n1 = 4

n
*
=
n
n
1
=
4
0,29
14
=
; P
*
=
P
P
1
=
31,0
0,48
64,3
=

Tra bảng PL1.5(TL1) tìm được nhq*= 0,85
Số thiết bị dùng điện hiệu quả nhq =nhq* .n = 0,85.14 = 11,9 >4
Vậy ta lấy nhq= 12
Tra bảng PL1.6(TL1) với ksd=0,15 và nhq= 12 tìm được kmax= 1,96
Phụ tải tính toán của nhóm II:
Ptt = kmax .ksd .P = 1,96.0,15.64,3 = 18,9 (kW)
Qtt=Ptt . tgϕ = 18,9.1,33 = 25,14 (kVAr)

S
tt
=
ϕcos
P
tt
=
18,9
31,50
0,6
=
(kVA)
I
tt
=
3U
S
tt
=
31,50
47,86
0,38 3
=
(A)
c) Tính toán cho nhóm III.
Bảng 2.4. Danh sách các thiết bị trong nhóm III
7
KH
MB
Tên thiết bị

Số
lượng
P
đm
(kW)
I
đm
(A)
1 máy Toàn bộ
Nhóm III
1
Máy tiện ren 3 10 30,0 3x25,32
4
Máy doa ngang 1 4,5 4,5 11,40
8
Máy phay đứng 2 7 14,0 2x17,73
9
Máy phay chép hình 1 1 1,0 2,53
21
Máy ép thủy lực 1 4,5 4,5 11,40
18
Máy mài tròn vạn năng 1 2,8 2,8 7,09
19
Máy mài phẳng có trục đứng 1 10 10,0 25,32
Tổng nhóm III 10 66,80
• Với nhóm máy này ở phân xưởng sửa chữa cơ khí có ksd = 0.15;cosϕ = 0,6 (tra
trong bảng PL1.1_TL1
Ta có : Tổng số thiết bị trong nhóm III là n=10;
Tổng số thiết bị min có công suất >(1/2), công suất danh định max (10kW) có trong
nhóm là n1= 6;

n
*
=
n
n
1
=
6
0,6
10
=

P
*
=
P
P
1
=
54
0,81
66,8
=

Tra bảng PL1.5(TL1) tìm được n
hq*
=0,80
Số thiết bị dùng điện hiệu quả nhq =nhq* .n =0,80.10 = 8>4lấy nhq= 8
Tra bảng PL1.6(TL1) với ksd=0,15 và nhq= 8 tìm được kmax=2,31
Phụ tải tính toán của nhóm III:

P
tt
= k
max
.k
sd
.P = 2,31 . 0,15 .66,8= 23,15 kW
Q
tt
=P
tt
. tgϕ = 23,15 . 1,33 = 30,79 kVAr
S
tt
=
ϕcos
P
tt
=
23,15
38,58
0,6
=
kVA
I
tt
=
3U
S
tt

=
38,58
58,62
0,38 3
=
(A)
d) Tính toán cho nhóm IV
Bảng 2.5. Danh sách các thiết bị trong nhóm IV
8
KHMB Tên thiết bị
Số
lượng
P
đm
(kW)
I
đm
(A)
1 máy Toàn bộ
Nhóm IV
1 Máy tiện ren 1 10
10,0 25,32
2 Máy tiện ren
4 10 40,0 4x25,32
10 Máy phay chép hình
1 0,6 0,6 1,52
14 Máy xọc
2 7 14,0 2x17,73
16 Máy khoan đứng
1 4,5 4,5 11,40

20 Máy mài phẳng có trục nằm
1 2,8 2,8 7,09
Tổng nhómIV 10 71,90
Tra bảng PL1.1 (TL1) tta tìm được ksd=0,15 ; cosϕ = 0,6
Ta có : Tổng số thiết bị trong nhóm IV là n =10, n1= 7
n
*
=
n
n
1
=
7
0,7
10
=
P
*
=
P
P
1
=
64,0
0,89
71,9
=
Tra bảng PL1.5(TL1) tìm được nhq*=0,82
Số thiết bị dùng điện hiệu quả nhq =nhq* .n =0,82.10 = 8,2>4 lấy nhq= 8
Tra bảng PL1.6(TL1) với ksd=0,15 và nhq= 8 tìm được kmax= 2,31

Phụ tải tính toán của nhóm IV:
P
tt
= k
max
.k
sd
.P = 2,31 . 0,15 .71,90 = 24,91 (kW)
Q
tt
=P
tt
. tgϕ = 24,91. 1,33 = 33,13 (kVAr)
S
tt
=
ϕcos
P
tt
=
24,91
41,52
0,6
=
(kVA)
I
tt
=
3U
S

tt
=
41,52
63,08
0,38 3
=
(A)
e) Tính toán cho nhóm V
Bảng 2.6. Danh sách các thiết bị trong nhóm V
Tên thiết bị P
đm
(kW) I
đm
9
KHM
B
Số
lượng
(A)
1 máy Toàn bộ
Nhóm V
5 Máy phay vạn năng 2 7
14,00 17,73
6 Máy phay ngang 1 4,5
4,50 11,40
7 Máy phay chép hình 1 5,62
5,62 14,23
11 Máy phay chép hình 1 3
3,00 7,60
12 Máy bào ngang 2 7

14,00 17,73
13 Máy bào giường một trụ 1 10
10,00 25,32
15 Máy khoan hướng tâm 1 4,5
4,50 11,40
17 Máy mài tròn 1 7
7,00 17,73
22 Máy khoan bàn 1 0,65 0,65 1,65
23 Máy mài sắc 2 2,8 5,60 7,09
Tổng nhóm V 13 68,92
* Với nhóm máy này ở phân xưởng sửa chữa cơ khí có k
sd
= 0,15;cosϕ = 0,6 (tra trong
bảng PL1.1_TL1)
Ta có : Tổng số thiết bị trong nhóm V là n = 13
Tổng số thiết bị min có công suất >(1/2) công suất danh định max (24kW) có
trong nhóm là n
1
= 7
n
*
=
n
n
1
=
7
0,54
13
=

P
*
=
P
P
1
=
50,62
0,73
68,92
=

Tra bảng PL1.5(TL1) tìm được n
hq*
= 0,86
Số thiết bị dùng điện hiệu quả n
hq
=n
hq*
.n = 0,86.13 = 11,18>4 lấy n
hq
= 12
Tra bảng PL1.6(TL1) với k
sd
= 0,15 và n
hq
= 12 tìm được k
max
=1,96

Phụ tải tính toán của nhóm V
P
tt
= k
max
.k
sd
.P = 1,96 . 0,15 .68,92 = 20,26 kW
Q
tt
=P
tt
. tgϕ = 20,26 . 1,33 = 26,95 kVAr
S
tt
=
ϕcos
P
tt
=
20,26
33,77
0,6
=
kVA
I
tt
=
3U
S

tt
=
33,77
51,31
0,38 3
=
A
2.1.5. Tính toán phụ tải chiếu sáng của phân xưởng SCCK:
Phụ tải chiếu sáng của phân xưởng được xác định theo phương pháp suất chiếu
sáng trên 1 đơn vị diện tích :
Pcs = p0 . F
Trong đó :
10
p0 - suất chiếu sáng trên 1 đơn vị diện tích chiếu sáng [W/m2]
F - diện tích được chiếu sáng [m2], F được tính như sau:
Diện tích phân xưởng sửa chưa cơ khi là F = 1134 [m
2
]
Trong phân xưởng SCCK hệ thống chiếu sáng sử dụng đèn sợi đốt , tra bảng
PL1.2(TL1) ta tìm được p0 = 15[W/m2] = 0,015[kW/m2].
Phụ tải chiếu sáng của phân xưởng :
Pcs = p0 . F = 0,015.1134 =17,01kW
Qcs = 0
2.1.6. Xác định phụ tải tính toán của toàn phân xưởng:
Phụ tải tác dụng của toàn phân xưởng:
P
px
= k
đt

∑
n
1
tti
P

= 0,85 (16,57+18,9+23,15+24,91+20,26) = 88,22 kW
Trong đó: k
đt
- hệ số đồng thời của toàn phân xưởng , lấy k
đt
=0,85
Phụ tải phản kháng của phân xưởng:
Q
ttpx
= P
ttpx
.tgϕ = 88,22.1,33 =117,33 kVAr
Phụ tải toàn phần của phân xưởng kể cả chiếu sáng :
S
ttpx
=
2
px
2
cspx
Q)PP( ++
=
( )
2

2
88,22 17,01 117,33+ +
= 157,61 kVA
I
ttpx
=
3U
S
ttpx
=
157,61
239,46
0,38 3
=
A
cosϕ
px
=
ttpx
ttpx
S
P
=
88,22
0,56
157,61
=
2.2. Xác định phụ tải tính toán cho các phân xưởng còn lại
2.2.1. Xác định PTTT cho Ban quản lý và Phòng thiết kế .
Công suất đặt : 200 kW

Diện tích : 1721,25 m
2
Tra bảng PL1.3[1] với ban Quản lý và phòng Thiết kế tìm được :
k
nc
= 0.7 , cosϕ = 0.7
Tra bảng PL 1.3.TL1 ta có: k
nc
= 0,7; cosϕ
t b
= 0,7
Tra bảng ta tìm được suất chiếu sáng p
0
= 20 W/m
2
, ở đây ta sử dụng đèn huỳnh
quang có Cosϕ
cs
=0,95, tgϕ
cs
=0,33
* Công suất tính toán động lực:
P
đl
=k
nc
.P
đ
=0,7. 200 = 140,0 (kW)
Q

dl
= P
đl
.tgϕ= 1,02 . 140 = 142,80 (kW)
* Công suất tính toán chiếu sáng:
P
cs
= p
0
.F=20.1721,25.10
3−
= 34,43 (kW)
11
Q
cs
= P
cs
.tgϕ
cs
=34,43.0,33 = 11,36 (kVAr)
* Công suất tính toán tác dụng của phân xưởng:
P
tt
=P
đl
+ P
cs
= 140+ 34,43 = 174,43 (kW)
* Công suất tính toán phản kháng của phân xưởng:
Q

tt
= Q
đl
+ Q
cs
= 142,80 + 11,36 = 154,16 (kVAr)
* Công suất tính toán toàn phần của phân xưởng:

2 2 2 2
174,43 154,16 232,79
tt tt tt
S P Q
= + = + =
(kVA)
I
tt
=
232,79
353,69
3. 3 0,38
tt
S
A
U
= =
×
2.3. Xác định phụ tải tính toán của nhà máy :
Bảng 2.7. Phụ tải tính toán các phân xưởng
Tên phân xưởng
P

đm
k
nc
cosϕ
P
0
P
đl
P
cs
P
tt
Q
tt
S
tt
I
tt
(kW) (kW) W/m
2
(kW) (kW) (kW) (kVAr) (kVA) (A)
1. Ban quản lý và
phòngTK
200 0,7 0,7 20 140 34,43 174,43 154,16 232,79 353,69
2. PX đúc
1500 0,7 0,8 15 1050 40,4 1090,4 787,5 1345 2043,58
3. PX gia công cơ
khí
3600 0,4 0,6 15 1440 66,83 1506,8 1915,2 2436,9 3702,50
4. PX cơ lắp ráp

3200 0,4 0,6 15 1280 65,61 1345,6 1702,4 2170 3296,94
5. PX luyện kim
màu
1800 0,6 0,7 15 1080 53,16 1133,2 1101,6 1580,4 2401,12
6. PX luyện kim
đen
2500 0,6 0,7 15 1500 40,4 1540,4 1530 2171,1 3298,66
7. PX sửa chữa
cơ khí
0,6 15 17,01 105,23 117,33 157,61 239,46
8. PX rèn dập
2100 0,6 0,6 15 1260 46,17 1306,2 1675,8 2124,7 3228,16
9. PX nhiệt luyện
3500 0,7 0,8 15 2450 27,34 2477,3 1837,5 3084,4 4686,28
10. Bộ phận nén
khí
1700 0,6 0,7 15 1020 34,02 1054 1040,4 1481 2250,16
11.Trạm bơm
800 0,8 0,8 15 640 12,15 652,15 480 809,75 1230,29
12.Kho vật liệu
60 0,8 0,9 15 48 55,28 103,28 40,73 111,02 168,68
Tổng
12489 12383
12
* Phụ tải tính toán tác dụng của toàn nhà máy :
P
ttnm
= k
đt
.

∑
10
1
tti
P
Trong đó :
k
đt
- hệ số đồng thời lấy bằng 0,85
P
ttnm
= 0,85 . 12489,02= 10615,67kW
* Phụ tải tính toán phản kháng toàn nhà máy:
Q
ttnm
= k
đt
.
∑
10
1
tti
Q
Trong đó :
k
đt
- hệ số đồng thời lấy bằng 0,85
Q
ttnm
= 0,85 . 12382,62 = 10525,23kVAr

*Phụ tải tính toán toàn nhà máy:
S
ttnm
=
2 2 2 2
10615,67 10525,23 14949,01
ttnm ttnm
P Q+ = + =
kVA
* Hệ số công suất nhà máy:
cosϕ
cs
=
10615,67
0,71
14949,01
tt
tt
P
S
= =
2.4. Xác định tâm phụ tải điện và vẽ bản đồ phụ tải
2.4.1.Xác định tâm phụ tải điện :
Tâm phụ tải điện là điểm thoả mãn diều kiện mô men phụ tải
∑
n
1
ii
lP
đạt giá trị cực

tiểu .
Trong đó :
P
i
: công suất của phụ tải thứ i .
và l
i
:khoảng cách phụ tải thứ i đến tâm phụ tải.
Để xác định toạ độ của tâm phụ tải có thể sử dụng các công thức sau :
x
0
=
∑
∑
n
1
i
n
1
ii
S
xS
; y
0
=
∑
∑
n
1
i

n
1
ii
S
yS
; z
0
=
∑
∑
n
1
i
n
1
ii
S
zS
Trong đó :
x
0
, y
0
, z
0
- toạ độ của tâm phụ tải ,
x
i
,

y
i
, z
i
- toạ độ của phụ tải thứ i tính theo một hệ trục toạ độ XYZ tuỳ chọn ,
S
i
-công suất của phụ tải thứ i
Tuy nhiên trong thực tế thì ít quan tâm tới z vì đại đa số các phụ tải điện được xét
đến đều được bố trí trên cùng một mặt bằng. Tâm phụ tải là vị trí tốt nhất để đặt các trạm
biến áp, trạm phân phố, tủ phân phố, tủ động lực nhằm mục đích tiết kiệm chi phí cho
dây dẫn và giảm tổn thất trên lưới điện.
13
2.4.2. Bản đồ phụ tải
Bản đồ phụ tải điện là một vòng 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 nào đó tuỳ
chọn .Bản đồ phụ tải cho phép người thiết kế hình dung được sự phân bố phụ tải trong
một phạm vi cần thiết , từ đó có cơ sở để lập các phương án cung cấp điện. Bản đồ phụ
tải được chia thành 2 phần: phần phụ tải động lực (phần hình quạt chấm đen) và phần phụ
tải chiếu sáng (phần hình quạt để trắng)
Bán kính vòng tròn biểu đồ phụ tải thứ i được xác định qua biểu thức:
R
i
=
π.m
S
i
;trong đó m là tỉ lệ xích , ở đây chọn m = 5kVA/mm
2
Góc phụ tải chiếu sáng trên sơ đồ được tính theo công thức:

tt
cs
P
P.360
=α
Tính toán cho Ban quản lý và phòng thiết kế:

1
232,79
3,85
. 3,14.5
tt
S
R mm
m
π
= = ≈

0 0
34,43
.360 .360 71,06
174,43
cs
tt
P
P
α
= = ≈
Cũng như trên ta tính toán cho các phân xưởng khác ta có:
Kết quả tính toán bán kính và góc giới hạn chiếu sáng của biểu đồ phụ tải các phân

xưởng (m=5 kVA/mm
2
).
Bảng 2.8. Kết quả xác định R và
α
cs
của các phân xưởng .
Ký hiệu
trên MB
Tên phân xưởng
P
cs
kW
P
tt
kW
S
tt
Tâm phụ tải
R
mm
α
cs
x, mm y, mm
1 BQL và phòng thiết kế
34,43 174,43 232,79 117,5 74,62 3,9 71
2 Phân xưởng đúc
40,40 1090,40 1345,04 80,15 18,43 9,3 13
3 PX gia công cơ khí
66,83 1506,83 2436,91 55 15,18 12,5 16

4 Phân xưởng cơ lắp ráp
65,61 1345,61 2169,98 33 14 11,8 18
5 PX luyện kim màu
53,16 1133,16 1580,37 54,81 66,93 10,0 17
6 PX luyện kim đen
40,40 1540,40 2171,11 30,03 69,22 11,8 9
7 PX sửa chữa cơ khí
17,01 105,23 157,61 85 68 3,2 58
8 Phân xưởng rèn dập
46,17 1306,17 2124,71 106,5 55 11,6 13
9 Phân xưởng nhiệt luyện
27,34 2477,34 3084,41 12,5 42 14,0 4
10 Bộ phận nén khí
34,02 1054,02 1481,01 15 73,5 9,7 12
11 Trạm bơm
12,15 652,15 809,75 15 25 7,2 7
12 Kho vật liệu
55,28 103,28 111,02 121 19,5 2,7 193
14
Từ kết quả tính toán trong bảng ta vẽ được biểu đồ phụ tải của các phân xưởng như hình
vẽ
Hình 2.1. Bản đồ phụ tải của nhà máy sản xuất máy kéo .
15
CHƯƠNG 3
THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN CAO ÁP CHO NHÀ MÁY
Việc lựa chọn sơ đồ cung cấp điện ảnh hưởng rất lớn đến các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật
của hệ thống. Một sơ đồ cung cấp điện được coi là hợp lý phải thoả mãn những yêu cầu
cơ bản sau:
• Đảm bảo các chỉ tiêu kỹ thuật.
• Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện.

• Thuận tiện và linh hoạt trong vận hành.
• An toàn cho người và thiết bị.
• Dễ dàng phát triển để đáp ứng yêu cầu tăng trưởng của phụ tải điện.
• Đảm bảo các chỉ tiêu về mặt kinh tế.
Các bước tính toán thiết kế mạng điện cao áp cho nhà máy bao gồm:
3.1. Lựa chọn cấp điện áp truyền tải từ trạm khu vực về nhà máy
3.1.1. Các công thức kinh nghiệm
Trong tính toán điện áp truyền tải, thông thường người ta thường sử dụng một số
công thức kinh nghiệm sau:
U = 4,34
PL 016,0+
(kV)
U =
)015,01,0( LP +
(Kv
U = 16
LP .10.
3−
(kV)
U = 17
3
10.
16
−
+ P
L
(kV)
Trong đó:U : là điện áp truyền tải, kV.
L : là khoảng cách truyền tải, km.
P : là công suất tryền tải, kW.

3.1.2. Xác định điện áp truyền tải điện về nhà máy
Kinh nghiệm vận hành cho thấy phụ tải điện của nhà máy sẽ tăng lên không ngừng
do việc hợp lý hoá tiêu thụ điện năng và thay thế hoặc lắp đặt thêm các thiết bị sử dụng
điện . Vì vậy khi chọn điện áp tải điện ta cũng phải tính đến sự phát triển trong tương lai
của nhà máy.Nhưng vì không có thông tin chính xác về sự phát triển của phụ tải điện của
nhà máy cho nên ta xét sơ bộ theo hệ số tăng trưởng hàng năm lớn nhất trong 10 năm tới
theo công thức (2-32) chương II và đã có được S(t) là công suất của năm dự kiến là:
S
(t)
= S
(10)
= 14949,01 kVA
P
nm(10)
= S
nm(10)
=10615,67 kW
Xác định áp truyền tải theo công thức (3-1) với :
P = P
(10)
= 10615,67 kW
L = 10 km
16
Thay vào công thức (3-1) được:
U = 4,34.
10 0,016.10615+
= 58,20 kV
Vậy ta chọn cấp điện áp truyền tải từ hệ thống về nhà máy là điện áp: U
đm
= 35 kV

3.2. Vạch các phương án cung cấp điện cho nhà máy
3.2.1. Nguyên tắc chung
Các hộ dùng điện trong nhà máy cần phải được phân loại theo mức độ tin cậy cung
cấp điện, điều này có một ý nghĩa quan trọng cho việc chọn sơ đồ và phương án CCĐ
nhằm đạt được chất lượng điện năng cung cấp theo yêu cầu của các phụ tải. việc phân
loại thông thường đánh giá từ các phụ tải, nhóm phụ tải, phân xưởng và toàn bộ nhà máy
được căn cứ vào tính chất công việc, vai trò của chúng trong dây truyền công nghệ chính
của nhà máy, vào mức độ thiệt hại kinh tế khi chúng không được cung cấp điện, loại mức
độ nguy hiểm có đe dọa đến tai nạn lao động khi ngừng cung cấp điện. Sau đây ta sẽ tiến
hành phân loại phụ tải của nhà máy sản xuất máy kéo theo nguyên tắc trên bắt đầu từ dây
truyền công nghệ.
3.2.2. Phân loại các hộ dùng điện trong nhà máy
Trong nhà máy sản xuất máy kéo có:
Phân xưởng nhiệt luyện, Phân xưởng luyện kim màu, Phân xưởng luyện kim đen, Bộ
phận nén khí, Phân xưởng đúc, Phân xưởng cơ lắp ráp, Phân xưởng rèn,trạm bơm là
những phân xưởng chủ yếu trong quy trình công nghệ của nhà máy. Nếu bị ngừng cấp
điện thì sẽ dẫn đến tình trạng hư hỏng, ngừng trệ sản xuất và lãng phí nhân công vì vậy
các phân xưởng này được xếp vào hộ phụ tải loại I.
Phân xưởng sửa chữa cơ khí, Ban quản lý và Phòng thiết kế, Kho vật liệu cũng là
những phân xưởng quan trọng trong dây truyền sản xuất nhưng được phép ngừng cung
cấp điện trong thời gian sửa chữa thay thế các phần tử bị sự cố nhưng không quá một
ngày đêm và các phân xưởng này được xếp vào hộ phụ tải loại III .
Kết luận chung: Qua việc phân tích đánh giá trên ta thấy trong nhà máy sản xuất máy
kéo có 10 phân xưởng thì các phân xưởng loại I chiếm tới 70% còn lại xếp vào hộ loại
III. Vậy nhà máy được xếp vào hộ phụ tải loại I.
3.2.3. Giới thiệu kiểu sơ đồ cung cấp điện phù hợp với điện áp truyền tải đã chọn
ở trên
a. Kiểu sơ đồ có trạm biến áp trung tâm
Với loại sơ đồ này thì điện lấy từ hệ thống vào trạm biến áp trung tâm đặt ở trọng
tâm (hoặc gần trọng tâm) của nhà máy và được biến đổi xuống cấp điện áp nhỏ hơn là

10kV hoặc 6kV để tiếp tục đưa đến các trạm biến áp phân xưởng.
Loại sơ đồ này thường được áp dụng trong các trường hợp nhà máy có các phân
xưởng đặt tương đối gần nhau ( phụ tải tập trung ) và công suất không lớn hoặc ở xa hệ
thống.
17
HTÐ
35-220kV
6-20kV 20-35kV
HTÐ
35-220kV
6-20kV
Hình 3.1. Sơ đồ sử dụng trạm biến áp trung tâm
• Ưu điểm của sơ đồ:
Có độ tin cậy cung cấp điện khá cao.
Chi phí cho các thiết bị không lớn lắm.
Vận hành dễ dàng.
• Nhược điểm của sơ đồ:
Số lượng các thiết bị sẽ nhiều do lắp đặt trạm biến áp trung tâm.
Sơ đồ nối dây phức tạp hơn.
b. Kiểu sơ đồ không có trạm Biến áp trung tâm
Với loại sơ đồ này thì điện được lấy từ hệ thống về đến tận trạm biến áp phân xưởng
sau đó sẽ hạ cấp xuống 0,4 kV để dùng trong các phân xưởng.
Sơ đồ a: là loại sơ đồ chỉ đặt trạm phân phối trung tâm. Kiểu sơ đồ này phù hợp với
các xí nghiệp có phụ tải tập trung, công suất nhỏ hoặc ở gần hệ thống. Sơ đồ này có ưu
điểm là đơn giản, ít phần tử nên độ tin cậy cung cấp điện khá cao. Tuy nhiên nếu điện áp
truyền tải từ hệ thống về xí nghiệp là lớn (từ 35kV trở lên), thì chỉ dùng trạm phân phối
trung tâm có thể làm gia tăng vốn đầu tư ở các thiết bị phân phối (máy cắt…), các đường
dây và trạm biến áp phân xưởng.
Sơ đồ b: là sơ đồ dẫn sâu đưa điện áp cao trực tiếp từ hệ thống điện đến tận nơi đặt
các trạm biến áp phân xưởng (sơ đồ không sử dụng trạm biến áp trung tâm hoặc trạm

phân phối trung tâm). Sơ đồ này thường dùng cho các xí nghiệp có phụ tải phân tán, công
suất đặt của các phân xưởng khá lớn. Ưu điểm của loại sơ đồ này là giảm tổn thất, sử
dụng ít thiết bị nên sẽ giảm được vốn đầu tư. Tuy nhiên nếu số lượng phân xưởng khá lớn
có thể làm cho sơ đồ kém tin cậy. Mặt khác nếu sử dụng điện áp cao cho các trạm biến áp
phân xưởng cũng sẽ làm gia tăng vốn đầu tư cho các thiết bị trong trạm (các thiết bị cao
áp của trạm cùng máy biến áp).
18
HTÐ
6-20kV
HTÐ
35-220kV
T1
T2
T3
a)
b)
Hình 3.2. Sơ đồ trạm phân phối trung tâm
3.2.4. Sơ bộ phân tích và chọn kiểu sơ đồ phù hợp
Vì nhà máy sản xuất máy kéo là hộ phụ tải loại I và có khoảng cách giữa các phân
xưởng trong nhà máy tương đối ở gần nhau, các phụ tải tập trung, công suất của các phân
xưởng cũng không lớn, cấp điện áp yêu cầu cũng không có gì đặc biệt mà chỉ là cấp điện
áp 0,4 kV, cho nên theo ưu điểm và phạm vi sử dụng của các loại sơ đồ đã nêu ở mục 2.1
trên ta dùng kiểu sơ đồ có trạm nguồn là trạm biến áp trung tâm có cấp điện áp 35/10kV
để cấp điện cho các trạm biến áp phân xưởng, hoặc có thể sử dụng phương án có trạm
phân phối trung tâm cấp điện áp đến từng phân xưởng.
Chọn vị trí trạm biến áp trung tâm, trạm phân phối trung tâm của nhà máy và các
trạm biến áp của các phân xưởng:
Căn cứ vào địa hình và việc bố trí các công trình khác cụ thể trong nhà máy để ta tiến
hành chọn vị trí của các trạm biến áp sao cho thuận tiện cho việc thi công, lắp đặt, vận
hành an toàn và các yếu tố khác về kinh tế khi đặt trạm biến áp, nói chung vị trí của các

trạm biến áp phải thoả mãn được các yêu cầu, nguyên tắc sau đây:
- Tính an toàn và liên tục cung cấp điện cho phụ tải.
- Gần trung tâm của phụ tải và thuận tiện cho nguồn cấp đi tới.
- Thao tác, vận hành và quản lý dễ dàng.
- Thuận lợi cho việc làm mát tự nhiên.
- Phòng chống cháy, nổ, bụi bặm và hoá chất ăn mòn.
- Tiết kiệm được vốn đầu tư và chi phí vận hành nhỏ.
Vị trí của trạm biến áp trung tâm hoặc trạm phân phối trung tâm:
Theo các yêu cầu, nguyên tắc trên ta chọn vị trí đặt trạm biến áp trung tâm của nhà
máy theo toạ độ M
o
(46,24 ; 42,59), được tính ở chương II.
Vị trí của trạm biến áp phân xưởng:
Để tránh việc làm cản trở tới quá trình sản xuất bên trong các phân xưởng; việc
phòng cháy, nổ dễ dàng, thuận lợi, tiết kiệm về xây dựng, ít ảnh hưởng tới các công trình
19
khác và việc làm mát tự nhiên được tốt hơn ta chọn vị trí trạm biến áp ở ngoài và liền kề
các phân xưởng.
3.3. Các chỉ dẫn chung
3.3.1 Số lượng và dung lượng các máy biến áp
Số lượng trạm biến áp trong nhà máy: Tuỳ thuộc vào mức độ tập trung hay phân tán
của phụ tải trong nhà máy, phụ thuộc vào tính chất quan trọng của phụ tải về mặt liên tục
cấp điện, số lượng trạm có liên quan chặt chẽ tới phương án cung cấp điện trong nhà
máy.
Dung lượng của trạm biến áp và số máy biến áp trong trạm biến áp: Trong thực tế có
nhiều phương án để xác định dung lượng và số lượng máy biến áp trong trạm biến áp
song người ta vẫn phải dựa vào những nguyên tắc chính sau để quyết định dung lượng và
số máy trong trạm:
 Dung lượng của máy biến áp trong một nhà máy nên dùng ít chủng loại để giảm số
lượng và dung lượng máy biến áp dự phòng.

 Sơ đồ nối dây của trạm nên đơn giản, đồng nhất và có chú ý tới sự phát triển của
phụ tải sau này.
 Trạm biến áp cung cấp điện cho các hộ phụ tải loại I hay loại II nên dùng 2 máy
biến áp, các hộ loại 3 có thể chỉ cần dùng một máy biến áp là được.
Thông thường công suất định mức của máy biến áp được chế tạo ứng với nhiệt độ
môi trường nhất định do nước sản xuất ghi trên lý lịch máy, vì thế khi sử dụng máy biến
áp sản xuất ở nước ngoài có nhiệt độ môi trường khác với Việt Nam thì ta phải tiến hành
hiệu chỉnh công suất định mức của MBA.
Công thức hiệu chỉnh dung lượng định mức của máy biến áp chế tạo ở nước ngoài:
5
' . 1
100
tb
đmB đmB
S S
θ
−
 
= −
 ÷
 

Trong đó : S
’
đmB
: là công suất định mức của MBA sau khi hiệu chỉnh, kVA.
S
đmB
: là công suất định mức của MBA ghi trên nhãn máy, kVA.
θ

tb
: là nhiệt độ trung bình của môi trường đặt máy,
o
C.
Theo khí hậu miền bắc Việt Nam, lấy θ
tb
= 25
0
C, thay vào công thức trên ta có công
suất định mức sau khi hiệu chỉnh đối với máy biến áp do Liên Xô sản xuất là:
S’
đmB
= S
đmB
.
25 5
1
100
−
 
−
 ÷
 
= 0,8S
đm

Điều kiện chọn máy biến áp:
Nếu trạm có 1 máy: S
đmB
≥ S

tt

Nếu trạm có 2 máy: 2S
đmB
≥ S
tt

và kiểm tra điều kiện sự cố 1 MBA:
k
qtsc
. S
đmB
≥ S
sc
20
Trong đó :
S
đmB
: là công suất định mức của máy biến áp, kVA. Trong trường hợp chọn MBA
do nước ngoài sản xuất thì đó là công suất định mức đã hiệu chỉnh S’
đm
S
tt
: là công suất tính toán của phụ tải, kVA
S
sc
: là 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 , nhờ vậy có thể giảm được
vốn đầu tư và tổn thất của trạm trong trạng thái làm việc bình thường . Ta giả thiết trong
các hộ loại I có 30% là phụ tải loại III nên S

sc
= 0,7. S
tt
k
qtsc
: là hệ số quá tải sự cố, lấy k
qtsc
= 1,4 nếu thoả mãn điều kiện MBA vận hành
không quá 5 ngày đêm, thời gian quá tải trong một ngày đêm không vượt quá 6h và trước
khi quá tải MBA vận hành với hệ số tải ≤ 0,75. (Theo trang 7 TL2).
Chọn MBA cho trạm biến áp trung tâm của nhà máy:
Nhà máy được xếp vào hộ loại I với phụ tải tính toán của nhà máy có kể đến sự phát
triển trong 10 năm tới là S
ttnm
(10) = 14949,01 kVA . Vì vậy trạm biến áp trung tâm được
đặt 2 máy biến áp và chọn theo công thức (3-8):
2S’
đmBATT
≥ 14949,01 → S’
đmBATT
= 14949,01/ 2 = 7474,505 kVA
Tra bảng PL 2.1 trang 329 TL1, ta chọn được loại máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây do
Liên Xô chế tạo nhãn hiệu TM-10000/35 có thông số kỹ thuật như sau:
Bảng 3.1. Bảng thông số kỹ thuật máy biến áp trung tâm
Mã hiệu MBA
Dung lượng
S
đm
(kVA)
Điện áp (kV) Tổn thất (kW) U

N
I
o
C H ∆P
0
∆P
N
% %
TM - 10000/35 10000 38,5 11 29 92 7,5 3
Công suất đã được hiệu chỉnh tính theo công thức (3-6).
S’
đmBATT
= 0,8.10000 = 8000 kVA.
Kiểm tra điều kiện sự cố:
k
qtsc
. S
’
đmB
≥ S
sc

⇒ S
’
đmB
≥ S
sc
/ k
qtsc
= 0,7. 14949,01/1,4 = 7474,505 kVA (thỏa mãn)

Vậy MBA đã chọn như trên là hợp lý.
Chọn máy biến áp và vị trí đặt cho các trạm biến áp phân xưởng:
Với các phân xưởng là hộ tiêu thụ loại I và II thì mỗi trạm biến áp đặt 2 máy biến áp
làm việc song song. Với các phân xưởng là hộ tiêu thụ loại III thì mỗi trạm biến áp đặt 1
máy biến áp.
Việc lựa chọn vị trí đặt các trạm biến áp phân xưởng tối ưu phải xác định theo
nguyên tắc tìm tâm phụ tải, nhưng kết quả có thể đưa ra phương án đặt trạm ở giữa
đường đi hay trong các khu vực phi sản xuất. Bởi vậy ta quyết định việc đặt các trạm
BAPX như sau:
21
- Với TBAPX cung cấp cho nhiều phân xưởng thì chọn vị trí đặt là liền tường của
phân xưởng có phụ tải lớn nhất.
- Với TBAPX chỉ cung cấp cho 1 phân xưởng thì chọn vị trí đặt là liền tường và gần
với tâm phụ tải của phân xưởng.
- Các máy biến áp của trạm biến áp phân xưởng cũng được chọn giống như MBA
của trạm BATT theo các công thức (3-7) và (3-8). Các máy biến áp phân xưởng do có
công suất không lớn lắm nên ta có thể chọn loại máy do các hãng ở trong nước sản xuất
và không cần hiệu chỉnh theo nhiệt độ ( hệ số hiệu chỉnh = 1).
- Dung lượng máy biến áp hạ áp không nên chọn > 1000 kVA vì các thiết bị hạ áp
lắp sau máy biến áp dung lượng đến 1000kVA không cần kiểm tra các điều kiện ngắn
mạch.
- Nên 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.
3.3.2. Chọn sơ bộ dây dẫn, cáp cho các phương án
Trạm biến áp trung tâm và trạm phân phối trung tâm của nhà máy được lấy điện từ
trạm biến áp trung gian cách nhà máy 10km bằng đường dây trên không có chủng loại
dây nhôm lõi thép đi trên lộ kép, treo trên cột bê tông ly tâm.
Do tính chất quan trọng của các phân xưởng nên ở mạng cao áp trong nhà máy ta sử
dụng sơ đồ hình tia. Sơ đồ này có ưu điểm là sơ đồ nối dây rõ ràng, các trạm biến áp phân
xưởng đều được cấp điện từ một đường dây riêng nên ít ảnh hưởng lẫn nhau, độ tin cậy

cung cấp điện tương đối cao, dễ thực hiện các biện pháp bảo vệ, tự động hoá và dễ vận
hành. Để đảm bảo mỹ quan và an toàn, các đường cáp cao áp trong nhà máy đều được đặt
trong hào cáp xây dọc theo các tuyến giao thông nội bộ.
Từ trạm biến áp trung tâm hoặc trạm phân phối trung tâm đến các trạm biến áp phân
xưởng ta sử dụng cáp ngầm. Đối với phân xưởng là hộ tiêu thụ loại I thì đi bằng cáp kép
và loại III thì đi bằng cáp đơn.
Chọn dây dẫn từ hệ thống về nhà máy:
a) Khi sử dụng trạm biến áp trung tâm
Ta sử dụng đường dây trên không, lộ kép, dây nhôm lõi thép (AC) để dẫn điện từ hệ
thống về nhà máy.Nhà máy sản xuất máy kéo có T
max
= 4500h
Tra bảng 5 trang 294 TL1, ta có với dây AC và T
max
= 4500h thì J
kt
= 1,1 A/mm
2
.
- Tính dòng điện làm việc lớn nhất:
I
lvmax
= I
tt
=
2 3
tt
đm
S
U

hay I
lvmax
= I
tt
=
2 3
đmBA
đm
S
U

Trong đó: I
lvmax
: là dòng điện làm việc lớn nhất
-Tính tiết diện dây theo công thức :
F
kt
= I
lvmax
/J
kt

Trong đó: F
kt
: là tiết diện dây theo điều kiện kinh tế, mm
2
.
J
kt
: là mật độ dòng điện kinh tế, A/mm

2
.
22
Từ F
kt
, tra trong các bảng thông số của dây dẫn trong các tài liệu kỹ thuật ta sẽ có
được tiết diện tiêu chuẩn (F
tc
).
Do khoảng cách từ nhà máy đến hệ thống là ngắn L = 10km nên sự cố đứt dây xảy ra
ít hơn nhiều so với sự cố hỏng 1 máy biến áp trung tâm do đó ta kiểm tra sự cố hỏng 1
máy biến áp của trạm biến áp trung tâm: I
sc
= 1,4. I
đmmax

Kiểm tra theo điều kiện tổn thất điện áp: ∆U =
đm
U
QXPR +

Thay số vào công thức ta được :
I
lvmax
=
'
2.8000
2 3 2 3.35
đmBA
đm

S
U
=
= 131,966 A
F
kt
= 131,966/1,1 = 119,969 mm
2
.
Tra PL4.12 trang 369 TL1, ta chọn lộ kép dây AC-120 có: F
tc
= 120 mm
2
, I
cp
= 380A.
Kiểm tra sự cố: I
sc
= 1,4. 131,966 A = 184,752 < I
cp
= 380A.
Kiểm tra tổn thất điện áp: Với dây AC-120 có khoảng cách trung bình hình học giữa
các pha là 3,5m (tra bảng 2.1 trang 239 TL5, ta có r
o
= 0,27 Ω/km, x
o
= 0,394 Ω/km.
∆U =
10615,67.10.0,27 10525,23.10.0,394
1001,882

2.35
đm
PR QX
U
+ +
= =
V
∆U < 5%. 35000 = 1750V
Như vậy dây chọn đạt yêu cầu. Vậy ta chọn dây dẫn 2AC-120 cho sơ đồ có TBATT.
b) Khi sử dụng trạm phân phối trung tâm
Ta cũng sử dụng đường dây trên không, lộ kép, dây nhôm lõi thép (AC) để dẫn điện
từ hệ thống về nhà máy.
Nhà máy sản xuất máy kéo có T
max
= 4500h.
Tra bảng 5 trang 294 TL1, ta có với dây AC và T
max
= 4500h thì J
kt
= 1,1 A/mm
2
.
I
ttnm
= I
tt
=
đm
ttnm
U

S
32
)10(
=
14949,01
2 3.35
= 123,30A
F
kt
= I
ttnm
/J
kt
= 123,30/1,1 = 112,09 mm
2
.
Tra PL4.12 trang 369 TL1, ta chọn lộ kép dây AC-120 có: F
tc
= 120 mm
2
, I
cp
= 380A.
Ở đây ta kiểm tra điều kiện sự cố như sau: do ta sử dụng trạm phân phối trung tâm
nên sự cố sẽ là đứt 1 dây, khi đó dây còn lại sẽ phải truyền tải toàn bộ công suất của nhà
máy, do đó : I
sc
= 2. I
ttnm
= 2. 123,30 = 246,6A < I

cp
= 380A.
Kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp tương tự như trên cũng đạt yêu cầu.
Vậy ta cũng chọn dây dẫn 2AC-120 cho sơ đồ trạm phân phối trung tâm.
Qua phân tích ở trên ta có thể đưa ra 4 phương án cung cấp điện cho nhà máy sau :
23
3.4. Tính toán kinh tế - kỹ thuật các phương án
3.4.1. Phương án 1
Sử dụng trạm biến áp trung tâm, đưa điện áp từ 35kV xuống 10kV. Đặt 8 trạm biến
áp phân xưởng đưa điện áp 10kV xuống 0,4kV.
Hình 3.3. Phương án cấp điện số 1
a. Chọn máy biến áp phân xưởng
Các máy biến áp cho các trạm biến áp phân xưởng chọn loại ABB sản xuất trong
nước, không phải hiệu chỉnh nhiệt độ.
Các trạm biến áp T1÷T9 cung cấp cho các phụ tải loại I nên mỗi trạm đặt 2 máy biến
áp làm việc song song. Riêng có trạm T4 là phụ tải loại III nên chỉ đặt 1 máy biến áp.
Trạm T
1
: Cấp điện cho Ban quản lý và phòng Thiết kế, Phân xưởng sửa chữa cơ khí
và phân xưởng rèn rập.
Trạm đặt 2 máy biến áp song song nên ta có:
n. k
hc
. S
đmB
≥ S
tt=
232,79+2124,71+157,61 = 2515,11 kVA
S
đmB

≥
2515,11
1257,555
2 2
tt
S
= =
kVA
Chọn máy biến áp tiêu chuẩn S
đm
= 1600 kVA.
Kiểm tra lại dung lượng máy biến áp đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố: S
ttsc
lúc
này chính là công suất tính toán của phân xưởng rèn rập sau khi cắt bớt một số phụ tải
không quan trọng trong phân xưởng. Ban quản lý và phòng thiết kế, Phân xưởng sửa
chữa cơ khí là những phụ tải loại III nên khi sự cố có thể tạm ngừng cung cấp điện:
(n-1). k
qt
. S
đmB
≥ S
ttsc
= 0,7.S
tt
S
đmB
≥ 0,7.S
tt
/1,4 = 0,7. 2124,71 /1,4 = 1062,355 kVA

Vậy trạm biến áp T
1
đặt hai máy có công suất S
đm
= 1600 kVA là hợp lý.
24
b. Chọn cáp cao áp cho phương án 1
Tiết diện được chọn theo điều kiện J
kt
. Sau đó có kiểm tra lại theo điều kiện phát
nóng cho phép. Đường cáp trạm biến áp trung tâm về trạm biến áp phân xưởng dùng loại
cáp 3 lõi đồng cách điện XLPE - 10kV có đai thép vỏ PVC.
Tra bảng 5 trang 294 TL1 ta được J
kt
= 3,1 A/mm
2
.
Cáp về trạm T1 được tính như sau:
I
lvmax
=
1600
3. 3.10
dm
đm
S
U
=
= 92,38 A
F

kt
=
max
72,61
3,1
lv
kt
I
J
=
= 29,8 mm
2
Tra PL4.32 trang 383 TL1 ta chọn cáp có tiết diện tiêu chuẩn là 35mm
2
có I
cp
= 170A.
Vì 2 cáp đặt song song trong rãnh nên ta tiếp tục hiệu chỉnh theo công thức:
I’
cp
= k
1
. k
2
. I
cp

Trong đó:
I’
cp

: là dòng điện làm việc lâu dài cho phép sau hiệu chỉnh.
k
1
: là hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ, với cáp chôn trong đất ở đây ta có k
1
= 1 vì I
cp
ở đây được quy định đối với cáp chôn dưới đất ở nhiệt độ 25
0
C.
k
2
: là hệ số hiệu chỉnh theo số cáp đặt trong đất. Tra bảng 10 TL4, ta được k
2
= 0,92
với số sợi cáp là 2 và khoảng cách giữa các sợ cáp là 200 mm.
I
cp
: là dòng điện cho phép khi chưa hiệu chỉnh.
Kiểm tra theo điều kiện phát nóng lâu dài: I’
cp
≥ I
lvmax.
Thay số ta có:
I’
cp
= 1. 0,92. 170 = 156,40 A > I
lvmax
= 92,38 A.
Kiểm tra theo điều kiện sự cố (chỉ kiểm tra cho các đường cáp cấp đến trạm biến áp

có 2 máy). Điều kiện sự cố trong lưới của xí nghiệp có đặc thù khác với lưới khu vực là
vì chiều dài đường dây ngắn nên sơ đồ các trạm biến áp 2 máy thường không có phần
liên lạc phía cao áp nên khi sự cố đường dây cũng tương tự như sự cố 1 máy biến áp. Lúc
đó máy biến áp sẽ được huy động tối đa khả năng quá tải cho phép ( quá tải sự cố 40%)
và vì vậy đường dây cấp điện áp cho máy biến áp cũng phải chịu đựng một tình trạng quá
tải nặng nề nhất. Chúng ta phải kiểm tra phát nóng trong trường hợp này. I’
cp
> 1,4.I
lvmax
Thay số có: I’
cp
= 156,40 > 1,4.I
lvmax
= 1,4. 92,38 = 129,33 A.
Vậy cáp đã chọn đạt yêu cầu.
Chọn cáp cho các trạm khác cũng tương tự ta có bảng sau:
Bảng 3.2. Bảng chọn cáp máy biến áp cho phương án 1
25