Thiết kế chọn thiết bị lắp đặt hệ thống cung cấp điện cho xưởng chế biến thức ăn gia súc

Báo cáo tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện
Lời nói đầu
Trong sự nghiệp xây dựng và phát triển đất nớc, công nghiệp điện giữ
một vai trò đặc biệt quan trọng. Bởi vì, công nghiệp điện là ngành có liên
quan chặt chẽ đến hầu hết các ngành kinh tế quốc dân, làm tăng năng suất
lao động, tạo nên sự phát triển nhịp nhàng trong nền kinh tế.
Chính vì vậy, khi xây dựng một nhà máy, khu dân c hay một
thành phố mới ... thì việc đầu tiên là phải xây dựng một hệ thống cung
cấp điện để phục vụ cho nhu cầu sản xuất và sinh hoạt của nơi đó.
Đất nớc ta đang trên con đờng công nghiệp hoá - hiện đại hoá, đẩy mạnh
sự phát triển công nghiệp, mở rộng những nhà máy công suất lớn, công nghệ
hiện đại. Điều này có ý nghĩa lớn trong việc thiết kế hệ thống cung cấp điện cho
nhà máy hay xí nghiệp công nghiệp để đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật.
Với những kiến thức đã đợc học tập, nghiên cứu trong nhà trờng, trớc
khi tốt nghiệp em đợc giao báo cáo với đề tài: "Thiết kế chọn thiết bị lắp đặt
hệ thống cung cấp điện cho một xởng chế biến thức ăn gia súc". Báo cáo
tốt nghiệp này sẽ là một sự tập dợt rất quý cho em trớc khi bớc vào thực tế.
Sau một thời gian làm báo cáo , với nổ lực của bản thân, đồng thời với sự
hớng dẫn giúp đỡ của các thầy cô giáo trong bộ môn, đặc biệt là sự hớng dẫn
tận tình của thầy giáo Nguyễn ĐứcTuấn , đến nay em đã hoàn thành báo cáo tốt
nghiệp của mình. Song với kiến thức còn hạn chế, cùng với đề tài thiết kế hệ
thống cung cấp điện là tơng đối khó và phức tạp, đòi hỏi phải có nhiều kinh
nghiệm và chuyên môn cao nên trong quá trình thiết kế em không tránh khỏi
những sai sót.Vì vậy, em mong đợc sự nhận xét góp ý của các thầy cô giáo.
Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Nguyễn Đức Tuấn cùng toàn thể
thầy cô giáo trong bộ môn đã hớng dẫn em hoàn thành tốt bản báo này này.
Hà Nội, ngày 30 tháng 3 năm 2006.
Sinh viên
Đinh Trọng Thực
Phạm Anh Tuấn
Lơng Đình Thụ

Sinh viên: Đinh Trọng Thực - Phạm Anh Tuấn - Lơng Đình Thụ - Lớp CN&DD04A
1
Báo cáo tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện
Phần I:
Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho
phân xởng chế biến thức ăn gia súc

Sinh viên: Đinh Trọng Thực - Phạm Anh Tuấn - Lơng Đình Thụ - Lớp CN&DD04A
2
Báo cáo tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện
Chơng 1
Giới thiệu chung về phân xởng chế biến thức ăn
gia súc
Ngành chế biến thức ăn gia súc đã từ lâu là một trong những nghành t-
ơng đối quan trọng của nền kinh tế quốc dân. Với nhiệm vụ sản xuất chế biến
thức ăn chăn nuôi đáp ứng nhu cầu của sự phát triển kinh tế trong nông
nghiệp nói chung. Ngày nay, cùng với sự phát triển của các ngành công
nghiệp khác, chế biến thức ăn gia súc cũng không ngừng phát triển cả về số l-
ợng và chất lợng . Phân xởng có tổng diện tích 6375m
2
với các máy có công
suất đặt cho trong bảng 1-1.
Bảng 1-1: Tên và công suất đặt của máy trong phân xởng.

Sinh viên: Đinh Trọng Thực - Phạm Anh Tuấn - Lơng Đình Thụ - Lớp CN&DD04A
Ký hiệu trên
mặt bằng
Tên máy Số lợng Công suất
đặt(KW)

1 Đóng bao 3 5KW
2 Nghiền bột 16 12KW
3 Lò hơi 6 20KW
4 Quạt thông gió 4 2KW
3
Báo cáo tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện
Chơng 2
Xác định phụ tải tính toán
Khi thiết kế cung cấp điện cho một công trình (cụ thể là phân xởng ta
đang thiết kế) thì nhiệm vụ đầu tiên của ngời thiết kế là phải xác định đợc
nhu cầu điện của phụ tải công trình đó (hay là công suất đặt của phân x-
ởng...).
Tuỳ theo quy mô của công trình (hay của phân xởng...) mà phụ tải
điện phải đợc xác định theo phụ tải thực tế hoặc còn phải kể đến khả năng
phát triển trong tơng lai. Cụ thể là muốn xác định phụ tải điện cho một phân
xởng thì chủ yếu dựa vào các máy móc thực tế đặt trong các phân xởng phải
kể đến tơng lai xa. Nh vậy, việc xác định nhu cầu điện là giải bài toán dự báo
phụ tải ngắn hạn (đối với các xí nghiệp, nhà máy công nghiệp) còn dự báo
phụ tải dài hạn (đối với thành phố, khu vực...). Nhng ở đây ta chỉ xét đến dự
báo phụ tải ngắn hạn vì nó liên quan trực tiếp đến công việc thiết kế cung cấp
điện phân xởng ta.
Dự báo phụ tải ngắn hạn là xác định phụ tải của công trình ngay sau
khi công trình đi vào sử dụng. Phụ tải này thờng đợc gọi là phụ tải tính toán.
Ngời thiết kế cần phải biết phụ tải tính toán để chọn các thiết bị điện nh: máy
biến áp, dây dẫn, các thiết bị đóng, cắt, bảo vệ... để tính các tổn thất công
suất, tổn thất điện áp, để lựa chọn các thiết bị bù... Chính vì vậy, phụ tải tính
toán là một số liệu quan trọng để thiết kế cung cấp điện. Phụ tải điện phụ
thuộc vào nhiều yếu tố nh: công suất và số lợng các thiết bị điện, chế độ vận
hành của chúng, quy trình công nghệ của phân xởng , trình độ vận hành của
công nhân v.v... Vì vậy, xác định chính xác phụ tải tính toán là một nhiệm vụ

khó khăn nhng lại rất quan trọng. Bởi vì, nếu phụ tải tính toán đợc xác định
nhỏ hơn phụ tải thực tế thì sẽ làm giảm tuổi thọ của các thiết bị điện, có khả
năng dẫn đến đến cháy nổ rất nguy hiểm. Nếu phụ tải tính toán lớn hơn phụ
tải thực tế nhiều thì các thiết bị điện đợc chọn sẽ quá lớn so với yêu cầu, gây
lãng phí và không kinh tế.
Do tính chất quan trọng nh vậy, nên đã có nhiều công trình nghiên cứu
và có nhiều phơng pháp tính toán phụ tải điện.
Nhng vì phụ tải điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố nh đã trình bày ở trên
và sự biến động theo thời gian nên thực tế cha có phơng pháp nào tính toán

Sinh viên: Đinh Trọng Thực - Phạm Anh Tuấn - Lơng Đình Thụ - Lớp CN&DD04A
4
Báo cáo tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện
chính xác và tiện lợi phụ tải điện. Nhng hiện nay đang áp dụng một số phơng
pháp sau để xác định phụ tải tính toán:
+ Phơng pháp tính theo công suất đặt và hệ số nhu cầu.
+ Phơng pháp tính theo hệ số cực đại và công suất trung bình.
+ Phơng pháp tính theo suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản
phẩm.
+ Phơng pháp tính theo suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản
xuất.
Trong quá trình chuẩn bị thiết kế thì tuỳ theo quy mô, đặc điểm của
công trình (nhà máy, xí nghiệp...) tuỳ theo giai đoạn thiết kế là sơ bộ hay kỹ
thuật thi công mà chọn phơng pháp tính toán phụ tải cho thích hợp. Sau đây
sẽ trình bày một số đại lợng, hệ số tính toán và các phơng pháp tính phụ tải
tính toán.
I. Các đại lợng cơ bản và các hệ số tính toán
1. Công suất định mức P
đm
:

Công suất đinh mức của các thiết bị tiêu thụ điện thờng đợc các nhà
chế tạo ghi sẵn trên nhãn hiệu máy hoặc trong các lý lịch máy. Đối với động
cơ, công suất định mức ghi trên nhãn hiệu máy chính là công suất cơ trên
trục động cơ. Công suất đặt là công suất đầu vào của động cơ, vậy công suất
đặt trên trục động cơ đợc tính nh sau:
P
đ
=
dc
dm

P
(2.1)
Trong đó:
P
đ
: Công suất đặt của động cơ (kW).
P
đm
: Công suất định mức của động cơ (kW).

dc
: Hiệu suất định mức của động cơ.
Trên thực tế, hiệu suất của động cơ tơng đối cao (
dc
= 0,85ữ0,95) nên
ta có thể xem P
đ

P
đm
.
- Đối với các thiết bị chiếu sáng: Công suất đặt là công suất đợc ghi
trên đèn. Công suất này bằng công suất tiêu thụ của đèn khi điện áp trên
mạng điện là định mức.
- Đối với các thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại (nh cầu trục,
máy hàn v.v...) khi tính toán phụ tải điện của chúng, ta phải quy đổi về công
suất định mức ở chế độ làm việc dài hạn.

Sinh viên: Đinh Trọng Thực - Phạm Anh Tuấn - Lơng Đình Thụ - Lớp CN&DD04A
5
Báo cáo tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện
Có nghĩa là quy đổi về chế độ làm việc có hệ số tiếp điện % = 100%.
Công thức quy đổi nh sau:
+ Đối với động cơ: P
'
đm
= P
đm
.
%
(2.2)
+ Đối với máy biến áp hàn: P'
đm
= S
đm
.cos

.

%
(2.3)
Trong đó:
P
'
đm
là công suất định mức đã quy đổi về chế độ làm việc dài hạn.
2. Phụ tải trung bình P
tb
:
Phụ tải trung bình là một đặc trng tĩnh của phụ tải trong một khoảng
thời gian nào đó. Tổng phụ tải trung bình của các thiết bị cho ta căn cứ để
đánh giá giới hạn dới của phụ tải tính toán. Trong thực tế, phụ tải trung bình
đợc tính toán theo công thức sau:
p
tb
=
t
P

; q
tb
=
t
Q

(2.4)
Trong đó:
P

,
Q

: Điện năng tiêu thụ trong khoảng thời gian khảo sát, kW,
kVAr.
t: thời gian khảo sát, h.
* Phụ tải trung bình cho cả nhóm thiết bị:
P
tb
=

=
n
1i
tbi
p
; Q
tb
=

=
n
1i
tbi
q
(2.5)
Biết đợc phụ tải trung bình ta có thể đánh giá đợc mức độ sử dụng thiết
bị, xác định phụ tải tính toán và tính tổn hao điện năng.
3. Phụ tải cực đại P
max

:
Phụ tải cực đại là phụ tải trung bình lớn nhất đợc tính trong khoảng
thời gian tơng đối ngắn (từ 5ữ30 phút). Thông thờng lấy thời gian là 30 phút
ứng với ca làm việc có phụ tải lớn nhất trong ngày.
Phụ tải cực đại để tính tổn thất công suất lớn nhất, để chọn các thiết bị
điện, các dây dẫn và dây cáp theo mật độ kinh tế.
4. Phụ tải đỉnh nhọn:
Phụ tải đỉnh nhọn (P
đnh
) là phụ tải cực đại xuất hiện trong khoảng thời
gian rất ngắn (1ữ 2s). Thờng xảy ra khi mở máy động cơ.
Phụ tải này đợc dùng để kiểm tra độ dao động điện áp, điều kiện tự
khởi động động cơ, chọn dây chảy cầu chì, tính dòng khởi động của rơle bảo
vệ.

Sinh viên: Đinh Trọng Thực - Phạm Anh Tuấn - Lơng Đình Thụ - Lớp CN&DD04A
6
Báo cáo tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện
Phụ tải đỉnh nhọn còn làm ảnh hởng đến sự làm việc của các thiết bị
khác trong cùng một mạng điện.
5. Phụ tải tính toán P
tt
:
Phụ tải tính toán đợc tính theo điều kiện phát nóng cho phép, là phụ tải
giả thiết lâu dài không đổi của các phần tử trong hệ thống cung cấp điện
(máy biến áp, đờng dây) tơng đơng với phụ tải thực tế biến đổi theo điều kiện
tác dụng lớn nhất. Nói cách khác phụ tải tính toán cũng làm nóng dây dẫn lên
tới nhiệt độ lớn nhất do phụ tải thực tế gây ra.
Do vậy để đảm bảo an toàn trong mọi trạng thái vận hành, trong thực
tế thiết kế ta chỉ sử dụng phụ tải tính toán theo công suất tác dụng.

P
tb


P
tt


P
max
6. Hệ số sử dụng k
sd
:
Hệ số sử dụng là tỉ số giữa phụ tải tác dụng trung bình với công suất
định mức của thiết bị.
+ Đối với một thiết bị: k
sd
=
dm
tb
p
p
(2.6)
+ Đối với nhóm thiết bị: k
sd
=
dm
tb
P
P

=


=
=
n
1i
dmi
n
1i
tbi
p
p
(2.7)
Nếu có đồ thị phụ tải thì hệ số sử dụng đợc toán nh sau:
k
sd
=
)t...t(tP
tP...tPtP
n21dm
nn2211
+++
+++
(2.8)
Hệ số sử dụng nói lên mức độ sử dụng, mức độ khai thác công suất
của thiết bị điện trong một chu kỳ làm việc và là số liệu để tính phụ tải tính
toán.
7. Hệ số phụ tải k
Pt

:
Hệ số phụ tải (còn gọi là hệ số mang tải) là tỉ số giữa công suất thực tế
với công suất định mức. Thờng ta phải xét đến hệ số phụ tải trong khoảng
thời gian nào đó.
Nên: k
pt
=
dm
thưctế
P
P
=
dm
tb
P
P
=


=
=
n
1i
dmi
n
1i
tbi
p
p
(2.9)

Sinh viên: Đinh Trọng Thực - Phạm Anh Tuấn - Lơng Đình Thụ - Lớp CN&DD04A
7
Báo cáo tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện
Nếu có đồ thị phụ tải thì hệ số sử dụng đợc tính nh công thức (2.8)
sau:
k
pt
=
)t...t(tP
tP...tPtP
n21dm
nn2211
+++
+++
Hệ số phụ tải nói lên mức độ sử dụng, mức độ khai thác công suất của
thiết bị điện trong khoảng thời gian đang xét.
8. Hệ số cực đại k
max
:
1k
max


Hệ số cực đại là tỉ số giữa phụ tải tính toán và phụ tải trung bình trong
khoảng thời gian đang xét:
k
max
=
tb

tt
P
P
(2.10)
Hệ số cực đại phụ thuộc vào nhiều yếu tố, chủ yếu là số thiết bị hiệu
quả n
hq
và hệ số sử dụng k
sd
và hàng loạt các yếu tố đặc trng cho chế độ làm
việc của các thiết bị trong nhóm làm rất phức tạp nên khi tính toán thờng tra
theo đờng cong: k
max
= f(n
hq
, k
sd
).
9. Hệ số nhu cầu k
nc
:
Hệ số nhu cầu là tỉ số giữa phụ tải tính toán và công suất định mức.
k
nc
=
dm
tt
P
P
=

tb
tt
P
P
.
dm
tb
P
P
= k
max
.k
sd
(2.11)
Hệ số nhu cầu thờng đợc dùng tính cho phụ tải tác dụng. Trong thực tế
hệ số nhu cầu thờng do kinh nghiệm vận hành tổng kết lại.
10. Hệ số thiết bị hiệu quả n
hq
:
Hệ số thiết bị hiệu quả là số thiết bị giả thiết có cùng công suất và chế
độ làm việc. Chúng đòi hỏi phụ tải bằng phụ tải tính toán của nhóm phụ tải
thực tế (gồm các thiết bị có chế độ làm việc khác nhau):
n
hq
=
2
n
1i
2
dm

n
1i
dmi
)(P
P


=
=






(2.12)
Khi số thiết bị dùng điện trong nhóm lớn hơn 5 (n >5), thì tính n
hq
theo
công thức trên khá phức tạp nên ngời ta tìm n
hq
theo bảng hoặc đờng cong.
Trình tự tính nh sau:
Trớc hết tính: n
*
=
n
n
1
; P

*
=
P
P
1
(2.13)
Trong đó:

Sinh viên: Đinh Trọng Thực - Phạm Anh Tuấn - Lơng Đình Thụ - Lớp CN&DD04A
8
Báo cáo tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện
n: Số thiết bị trong nhóm.
n
1
: Số thiết bị có công suất không nhỏ hơn một nữa công suất của thiết
bị có công suất lớn nhất trong nhóm.
P, P
1
là tổng công suất ứng với n và n
1
thiết bị.
Sau khi tính đợc n
*
và P
*
tra bảng hoặc đờng cong tìm đợc n
*
hq
, từ đó
tính n

hq
theo công thc sau:
n
hq
= n.n
*
hq
(2.14)
Số thiết bị hiệu quả là một trong những số liệu quan trọng để xác định
phụ tải tính toán.
II. Các phơng pháp tính phụ tải tính toán.
Hiện nay, có nhiều phơng pháp để tính phụ tải tính toán. Những phơng
pháp đơn giản, tính toán thuận tiện thờng kết quả không chính xác. Ngợc lại,
nếu độ chính xác đợc nâng cao thì phơng pháp tính phức tạp. Vì vậy tuỳ theo
giai đoạn thiết kế, tuỳ theo yêu cầu cụ thể mà chọn phơng pháp tính cho thích
hợp, sau đây là một số phơng pháp xác định phụ tải tính toán thờng dùng
nhất.
1. Xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu:
Công thức tính:
P
tt
=k
nc
.

=
n
1i
di
P

(2.13)
Q
tt
= P
tt
.tg

(2.14)
S
tt
=
tt
2
tt
2
QP
+
=

cos
P
tt
(2.15)
Một cách gần đúng có thể lấy P
đ
= P
đm
nên:
P
tt

= k
nc
.

=
n
1i
dmi
p
(2.16)
Trong đó:
P
đi
, P
đmi
: Công suất đặt, công suất định mức của thiết bị thứ i (kW).
P
tt
, Q
tt
, S
tt
: Công suất tác dụng, công suất phản kháng, công suất toàn
phần tính toán của nhóm có n thiết bị, (kW, kVAr, kVA).
n : Số thiết bị trong nhóm.
k
nc
: Hệ số nhu cầu, tra ở sổ tay kỹ thuật.

Sinh viên: Đinh Trọng Thực - Phạm Anh Tuấn - Lơng Đình Thụ - Lớp CN&DD04A

9
Báo cáo tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện
tg

: ứng với cos

đặc trng cho nhóm thiết bị, tra ở sổ tay kỹ thuật.
Nếu hệ số công suất cos

của các thiết bị trong nhóm không giống
nhau thì phải tính hệ số công suất trung bình theo công thức sau:
n21
nn2211
tb
P...PP
cosP...cosPcosP
cos
+++
+++
=


(2.17)
Hệ số nhu cầu của các máy khác nhau thờng đợc cho trong các sổ tay.
. Phơng pháp này có u điểm là đơn giản, tính toán thuận tiện. Tuy
nhiên, nhợc điểm chủ yếu của phơng pháp này là độ chính xác không cao.
Bởi vì hệ số nhu cầu k
nc
tra trong các sổ tay là cố định cho trớc không phụ
thuộc vào chế độ vận hành và số thiết bị trong nhóm. Trong lúc đó, theo công

thức trên ta có
k
nc
= k
max
.k
sd
, có nghĩa là hệ số nhu cầu phụ thuộc nhiều yếu tố kể trên.
2. Xác định phụ tải tính toán theo suất phụ tải trên một đơn vị diện
tích.
Công thức tính:
P
tt
= p
0
.F (2.18)
Trong đó:
p
0
: Suất phụ tải trên 1m
2
đơn vị diện tích sản xuất (kW/m
2
).
F : Diện tích sản xuất (m
2
).
Giá trị p
0
đợc cho sẵn trong bảng, phụ thuộc vào tính chất của phụ tải

phân tích theo số liệu thống kê.
. Phơng pháp này chỉ cho kết quả gần đúng. Nó đợc dùng để tính các
phụ tải, các phân xởng có mật độ máy móc sản xuất phân bố tơng đối đều
nên chỉ áp dụng trong giai đoạn thiết kế sơ bộ.
3. Xác định phụ tải tính toán theo suất tiêu hao điện năng cho một
đơn vị sản phẩm.
Công thức tính:
P
tt
=
max
0
T
M.w
(2.19)
Trong đó:
M: Số đơn vị sản phẩm sản xuất ra trong 1 năm (sản lợng).
0
w
: Suất tiêu hao điện năng cho 1 đơn vị sản phẩm (kWh/đơn vị sản
phẩm).
T
max
: Thời gian sử dụng công suất lớn nhất (h).

Sinh viên: Đinh Trọng Thực - Phạm Anh Tuấn - Lơng Đình Thụ - Lớp CN&DD04A
10
Báo cáo tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện
. Phơng pháp này thờng dùng để tính toán cho các thiết bị điện có đồ
thị phụ tải ít biến đổi hay không thay đổi nh: quạt gió, máy nén khí... khi đó

phụ tải tính toán gần bằng phụ tải trung bình và kết quả tơng đối chính xác.
4. Xác định phụ tải tính toán theo hệ số cực đại và công suất trung
bình.(phơng pháp số thiết bị hiệu quả):
Khi không có các số liệu cần thiết để áp dụng các phơng pháp tơng đối
đơn giản đã nêu ở trên hoặc khi cần nâng cao độ chính xác của phụ tải tính
toán thì nên dùng phơng pháp này.
Công thức tính:
P
tt
= k
max
.k
sd
.P
đm
(2.20)
Trong đó:
P
đm
: Công suất định mức (kW).
k
sd
: Hệ số sử dụng, tra trong sổ tay kỹ thuật.
k
max
: Hệ số cực đại, tra trong sổ tay kỹ thuật theo quan hệ:
k
max
= f(n
hq

, k
sd
).
. Phơng pháp này cho kết quả tơng đối chính xác vì khi xác định số
thiết bị hiệu quả n
hq
, chúng ta đã xét tới hàng loạt các yếu tố quan trọng nh
ảnh hởng của số lợng thiết bị trong nhóm, số thiết bị có công suất lớn nhất
cũng nh sự khác nhau về chế độ làm việc của chúng.
Trình tự tính toán nh sau:
+ Trớc tiên dựa vào sổ tay tra các số liệu k
sd
, cos

của nhóm, sau đó
từ số liệu đã cho xác định P
đmmax
và P
đmmin
. Tính:
m =
dmmin
dmmax
P
P
(2.21)
Trong đó:
P
dmmax
: Công suất định mức của thiết bị có công suất lớn nhất trong

nhóm.
P
dmmin
: Công suất định mức của thiết bị có công suất nhỏ nhất trong
nhóm.
+ Sau đó kiểm tra điều kiện:
a. Trờng hợp :
3m

và
0,4k
sd

thì n
hq
= n.
Chú ý, nếu trong nhóm có n
1
thiết bị mà tổng công suất của chúng
không lớn hơn 5% tổng công suất của cả nhóm thì: n
hq
= n - n
1
.

Sinh viên: Đinh Trọng Thực - Phạm Anh Tuấn - Lơng Đình Thụ - Lớp CN&DD04A
11
Báo cáo tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện
b. Trờng hợp :
3m

>
và
0,2k
sd

, n
hq
sẽ đợc xác định theo biểu thức:
n
hq
=
dmmax
n
1i
dmi
p
p2.

=
(2.22)
c. Khi không áp dụng đợc các trờng hợp trên, việc xác định n
hq
phải
đợc tiến hành theo trình tự:
Trớc hết tính: n
*
=
n
n
1

; P
*
=
P
P
1
Trong đó:
n: Số thiết bị trong nhóm.
n
1
: Số thiết bị có công suất không nhỏ hơn một nửa công suất của thiết
bị có công suất lớn nhất.
P và P
1
: Tổng công suất của n và của n
1
thiết bị.
Sau khi tính đợc n
*
và P
*
tra theo sổ tay kỹ thuật ta tìm đợc n
*
hq
= f(n
*
,
P
*
) PL1.4 (TL1). Từ đó xác định đợc số thiết bị hiệu quả: n

hq
= n
*
hq
.n.
* Tra bảng k
max
= f(k
sd
, n
hq
) PL1.5 (TL1). Thay các số liệu trên vào
công thức: P
tt
= k
max
.k
sd
.P
đm
, ta sẽ suy ra đợc P
tt
, Q
tt
, S
tt
.
Khi xác định phụ tải tính toán theo phơng pháp số thiết bị dùng điện
hiệu quả n
hq

, trong một số trờng hợp cụ thể có thể dùng các công thức gần
đúng sau:
* Nếu
3n
và
4n
hq
<
, thì phụ tải tính toán đợc tính theo công thức:
P
tt
=

=
n
1i
dmi
P
( 2.23)
Đối với thiết bị làm việc với chế độ ngắn hạn lặp lại thì:
P
tt
=
0,875
.P
dm

(2.24)
* Nếu
3n

>
và
4n
hq
<
, thì phụ tải tính toán đợc tính theo công thức:
P
tt
=

=
n
1i
dmipti
.Pk
(2.25)
Trong đó:
k
pti
: Hệ số phụ tải của thiết bị thứ i.
Nếu không có số liệu chính xác, hệ số phụ tải có thể lấy gần đúng:

Sinh viên: Đinh Trọng Thực - Phạm Anh Tuấn - Lơng Đình Thụ - Lớp CN&DD04A
12
Báo cáo tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện
k
pt
= 0,9 đối với các thiết bị làm việc ở chế độ dài hạn.
k
pt

= 0,75 đối với các thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại.
* Nếu n
hq
> 300 và k
sd
< 0,5 thì:
k
max
sẽ lấy giá trị ứng với n
hq
= 300
* Nếu n
hq
> 300 và k
sd


0,5 thì:
P
tt
= 1,05.k
sd
.P
đm
(2.26)
* Đối với thiết bị có đồ thị phụ tải bằng phẳng (các máy bơm, máy nén
khí) thì phụ tải tính toán có thể lấy bằng phụ tải trung bình:
P
tt
= P

tb
= k
sd
.P
đm
(2.27)
* Nếu trong mạng có các thiết bị một pha thì cần phải phân phối đều
các thiết bị cho 3 pha của mạng, trớc khi xác định n
hq
phải quy đổi công suất
của các phụ tải 1 pha về phụ tải 3 pha tơng đơng:
Nếu thiết bị 1 pha đấu vào điện áp pha của mạng: P
qđ
= 3.P
1pha max
Nếu thiết bị 1 pha đấu vào điện áp dây của mạng: P
qđ
=
.3
P
1pha max
5. Hớng dẫn cách chọn các phơng pháp xác định phụ tải tính toán.
Tuỳ theo số liệu và đầu bài mà ta chọn phơng pháp xác định phụ tải
tính toán cho hợp lý.
. Khi xác định phụ tải tính toán cho từng nhóm máy ở điện áp thấp
(U < 1000 V) nên dùng phơng pháp tính theo hệ số cực đại k
max
(tức là phơng pháp tính theo hệ số hiệu quả) bởi vì phơng pháp này có
kết quả tơng đối chính xác.
. Khi phụ tải phân bố tơng đối đều trên diện tích sản xuất hoặc có số

liệu chính xác suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm thì có thể
dùng phơng pháp suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm để tính
phụ tải
tính toán. Các phơng pháp trên cũng thờng đợc áp dụng cho giai đoạn
tính toán sơ bộ để ớc lợng phụ tải cho hộ tiêu thụ.
. Trong giai đoạn thiết kế sơ bộ thờng cần phải đánh giá phụ tải
chung của các hộ tiêu thụ (phân xởng, xí nghiệp, khu vực, thành phố ...)
trong trờng hợp này nên dùng phơng pháp hệ số nhu cầu k
nc
.
III. Xác định phụ tải tính toán cho phân xởng chế biến thức ăn gia
súc :

Sinh viên: Đinh Trọng Thực - Phạm Anh Tuấn - Lơng Đình Thụ - Lớp CN&DD04A
13
Báo cáo tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện
Trong một phân xởng thờng có nhiều loại thiết bị có công suất và chế
độ làm việc rất khác nhau, muốn xác định phụ tải tính toán đợc chính xác cần
phải phân nhóm thiết bị điện. Việc phân nhóm thiết bị điện cần tuân theo các
nguyên tắc sau:
. Các thiết bị điện trong cùng một nhóm nên ở gần nhau để giảm
chiều dài đờng dây hạ áp nhờ vậy có thể tiết kiệm đợc vốn đầu t và tổn thất
trên các đờng dây hạ áp trong phân xởng.
. Chế độ làm việc của các nhóm thiết bị trong cùng một nhóm nên
giống nhau nhờ đó việc xác định phụ tải tính toán đợc chính xác hơn và
thuận tiện cho việc lựa chọn phơng thức cung cấp điện cho nhóm.
. Tổng công suất các nhóm nên xấp xỉ nhau để giảm chủng loại tủ
động lực cần dùng trong phân xởng. Số thiết bị trong cùng một nhóm không
nên quá nhiều bởi số đầu ra của các tủ động lực không nhiều thờng từ 8 đến
12 đầu ra.

Tuy nhiên thờng thì rất khó thoả mãn cùng một lúc cả 3 nguyên tắc
trên, do vậy ngời thiết kế cần phải lựa chọn cách phân nhóm sao cho hợp lý
nhất.
Dựa vào bảng danh sách thiết bị, vị trí và chế độ làm việc của các thiết
bị ta có thể chia các thiết bị trong phân xởng thành nhóm để từ đó xác định
phụ tải tính toán cho từng nhóm thiết bị theo phơng pháp hệ số cực đại k
max
.
1. Xác định phụ tải chiếu sáng cho phân xởng chế biến thức ăn gia
súc :
Phân xởng có diện tích là 6375 m
2
, với công suất đặt là 1036800kW.
Tra bảng PL 1.3 (TL.1) với phân xởng chế biến có:
k
nc
= 0,3
cos

/ tg

= 0,6/ 1,33
Tra bảng PL 1.7 (TL.1) ta đợc suất chiếu sáng p
0
= 14 W/ m
2
Công suất tính toán động lực:
P
đl
= k

nc
.P
đ
= 0,3.1036800 = 311040 (kW)
Q
đl
= P
đl
.tg

=311040.1,33 = 413683,2 (kVAr)
Vì phụ tải chiếu sáng có tính chất phân bố tơng đối đều và tỷ lệ với
diện tích nên phụ tải chiếu sáng của phân xởng chế biến thức ăn gia súc đợc
xác định theo công thức: P
cs
= p
0
.F
Trong đó:

Sinh viên: Đinh Trọng Thực - Phạm Anh Tuấn - Lơng Đình Thụ - Lớp CN&DD04A
14
Báo cáo tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện
F: Diện tích khu vực sản xuất trong phân xởng, (m
2
).
Diện tích phân xởng: F = 6375 m
2
p
0

: Suất phụ tải chiếu sáng trên một đơn vị diện tích, (kW/ m
2
). Đối với
phân xởng chế biến có p
0
= 0,015 (kW/m
2
), đèn chiếu sáng trong phân xởng
là đèn sợi đốt có cos

= 1.
Vậy phụ tải chiếu sáng cho phân xởng chế biến thức ăn gia súc là:
P
cs
= 0,015.6375 = 95,625 (kW).
Q
cs
= P
cs
.tg
cs

= 0 (kVAr).
Công suất tính toán tác dụng của phân xởng:
P
tt
= P
đl
+ P
cs

= 311040 + 95,625 = 311135,625 (kW)
Công suất tính toán phản kháng của phân xởng:
Q
tt
= Q
đl
+ Q
cs
= 413683,2 + 0 = 413683,2 (kVAr)
Công suất tính toán toàn phần của phân xởng:
S
tt
=
tt
2
tt
2
QP
+
=313873 (kVA)
Dòng điện tính toán của phân xởng:
I
tt
=
dm
tt
.U3
S
= 477010 (A)
Phụ tải tính toán tác dụng toàn phân xởng:

P
ttnm
= k
đt
.

=
9
1i
tti
P
Trong đó:
k
đt
: Hệ số đồng thời lấy bằng 0,8.
P
ttnm
= 0,8. 311135,625 = 248908,5(kW)
Phụ tải tính toán phản kháng toàn phân xởng
Q
ttnm
= k
đt
.

=
9
1i
tti
Q

Trong đó: k
đt
: Hệ số đồng thời lấy bằng 0,8.
Q
ttnm
= 0,8. 413683,2 = 330946,56(kVAr)
Phụ tải tính toán toàn phần của phân xởng
S
ttnm
=
ttnm
2
ttnm
2
QP
+
= 2510989 (kVA)
Hệ số công suất của phân xởng
cos

=
ttnm
ttnm
S
P
=0,9

Sinh viên: Đinh Trọng Thực - Phạm Anh Tuấn - Lơng Đình Thụ - Lớp CN&DD04A
15
Báo cáo tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện

Chơng 3
Thiết kế mạng điện hạ áp cho phân xởng
chế biến thức ăn gia súc
I. Sơ đồ cung cấp điện của phân xởng chế biến thức ăn gia súc
Sơ đồ nối dây mạng hạ áp có hai dạng cơ bản là mạng hình tia và
mạng phân nhánh.
. Sơ đồ hình tia: Có u điểm là nối dây dể dàng, mỗi hộ đợc cung cấp
điện từ một đờng dây, do đó chúng ít ảnh hởng lẫn nhau, độ tin cậy cung cấp
điện tơng đối cao, dễ thực hiện các biện pháp bảo vệ và tự động hoá, dễ vận
hành bảo quản. Khuyết điểm của sơ đồ này là vốn đầu t lớn nên sơ đồ nối dây
hình tia thờng đợc dùng khi cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ loại 1 và 2.
Sơ đồ hình tia dùng để cung cấp điện cho các phụ tải phân tán. Từ
thanh cái trạm biên áp có các đờng dây dẫn đến các tủ phân phối động lực.
Từ tủ phân phối động lực có các đờng dây dẫn đến phụ tải. Loại sơ đồ này có
độ tin cậy tơng đối cao, thờng đợc dùng trong các thiết bị phân tán trên diện
tích rộng nh phân xởng cơ khí, lắp ráp, dệt v.v...
. Sơ đồ phân nhánh: Có u khuyết điểm ngợc lại so với sơ đồ hình
tia. Vì vậy, loại sơ đồ này thờng đợc dùng cho các hộ tiêu thụ loại 2 và 3.
Để cấp điện cho toàn phân xởng chế biền thức ăn gia súc ta đặt một tủ
phân phối ở gần trạm biến áp phân xởng. Tủ phân phối nhận điện từ trạm
biến áp phân xởng có nhiệm vụ cấp điện cho 5 tủ động lực và một tủ chiếu
sáng cho toàn phân xởng. Trong mỗi tủ phân phối đặt 6 áptômát ở mỗi đầu ra
và một áptomát tổng ở đầu vào.
Mỗi tủ động lực cấp điện cho một nhóm phụ tải. Đầu vào và đầu ra của
tủ động lực đều đặt áptômát. Mỗi tủ động lực có 8 đầu ra do vậy với nhóm
nào có quá 8 thiết bị thì một số máy có công suất nhỏ, có vị trí gần nhau sẽ
phải đấu chung ở đầu ra. Mỗi động cơ của máy công cụ đợc đóng cắt bằng
khởi động từ, đợc bảo vệ quá tải bằng rơle nhiệt và bảo vệ ngắn mạch bằng
áptômát đặt trên đờng dây ra của các tủ động lực.
Do khoảng cách từ tủ hạ áp trạm biến áp phân xởng về tủ phân phối

phân xởng và khoảng cách từ tủ phân phối đến tủ động lực ngắn nên để nâng
cao độ tin cậy cung cấp điện, để dễ thuận tiện trong thao tác và sửa chữa ta sử

Sinh viên: Đinh Trọng Thực - Phạm Anh Tuấn - Lơng Đình Thụ - Lớp CN&DD04A
16
Báo cáo tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện
dụng đờng dây cáp chôn ngầm dới đất trong nền nhà phân xởng và sơ đồ nối
điện hình tia.

Chọn cáp từ trạm biến áp phân xởng về tủ phân phối phân xởng:
Nh đã nhận xét ở trên, khoảng cách từ tủ hạ áp trạm biến áp phân xởng
về tủ phân phối ngắn nên ta chọn cáp ở mạch hạ áp theo điều kiện phát nóng
cho phép mà không cần phải kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp cho phép.
Tiết diện dây cáp chọn theo điều kiện phát nóng phải thoả mãn:
k
hc
.I
cp


I
tt
Trong đó:
I
tt
: Dòng tính toán của toàn phân xởng, A
I
cp
: Dòng điện cho phép ứng với dây dẫn chọn, A
k

hc
: Hệ số hiệu chỉnh kể tới nhiệt độ môi trờng đặt dây.
Tra bảng phụ lục ứng với nhiệt độ môi trờng 20
0
C và nhiệt độ tiêu
chuẩn là 15
0
C có đợc k
hc
= 0,96.
Dòng điện tính toán của phân xởng
I
tt
=
38,0.3
47,144
U.3
S
dm
tt
=
= 219,5 A.
Ta chọn cáp đồng 4 lõi cách điện bằng PVC do hãng LENS sản xuất
đặt trong nhà, U < 1 kV, có tiết diện F = 95 mm
2
với dòng cho phép: I
cp
=
301 A.
Ta có: k

hc
.I
cp
= 0,96.301 = 288,96 A > I
tt
= 219,5 A.
Vậy cáp đã chọn thoả mãn điều kiện.
1. Tủ phân phối.
Tủ phân phối nhận điện từ trạm BAPX cung cấp cho các tủ động lực
thông qua đờng cáp. Để cung cấp điện cho 5 tủ động lực và tủ chiếu sáng cho
toàn phân xởng chế biến thức ăn gia súc ta chọn 1 tủ phân phối hạ áp đặt tại
thanh cái của trạm biến áp phân xởng do hãng SAREL của Pháp chế tạo. Tủ
có sơ đồ:

Sinh viên: Đinh Trọng Thực - Phạm Anh Tuấn - Lơng Đình Thụ - Lớp CN&DD04A
17
Báo cáo tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện
Hình 3 - 1: Sơ đồ tủ phân phối.
1.1. Chọn áptômát:
Chọn áptômát cho 5 tủ động lực và một áptômát tổng. Các áptômát
này đợc chọn theo điều kiện làm việc lâu dài (hay là dòng điện tính toán).
Điều kiện chọn áptômát là:
I
đmA


I
lvmax
= I
tt

=
dm
tt
.U3
S
U
đm


U
đmmđ
Trong đó:
U
đmmđ
: điện áp định mức mạng điện
U
đmmđ
= 380 V với áptômát 3 pha
U
đmmđ
= 220 V với áptômát 1 pha
Với dòng tính toán I
tt
đã xác định đợc trong chơng II và tổng kết trong
bảng 3-1, ta chọn các áptômát của hãng Merlin Gerin có các thông số cơ bản
sau:
Bảng 3-1: Thông số áptômát trong tủ phân phối
Tên lộ I
ttnhóm
(A) Loại U

đm
(V) I
đm
(A) I
N
(kA)
A
1
25 C60N 440 63 6
A
2
54,3 C60N 440 63 6
A
3
48,3 C60N 440 63 6
A
4
73,5 NC100H 440 100 6
A
5
47,5 C60N 440 63 6
A- CS 13,67 C60H 440 63 10
Đối với áptômát tổng ta chọn theo dòng tính toán của toàn phân xởng:
I
tt
=
dm
tt
.U3
S

=
.0,383
144,47
= 219,5 A

Sinh viên: Đinh Trọng Thực - Phạm Anh Tuấn - Lơng Đình Thụ - Lớp CN&DD04A
18
AT
A
6
A
2
A
1
A
5
A
4
A
3
ĐL1
ĐL2 ĐL3
ĐL4
ĐL5
CS
Báo cáo tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện
Ta chọn áptômát của hãng Merlin Gerin có các thông số:
Bảng 3-3: Thông số của áptômát tổng.
áptômát
Loại U

đm
(V) I
đm
(A) I
N
(kA)
AT NS400L 690 400 50
1.2. Chọn thanh dẫn.
Chọn thanh dẫn của tủ phân phối là thanh dẫn bằng đồng, có tiết dịên
đợc chọn theo điều kiện phát nóng cho phép:
k
1
.k
2
.I
cp


I
tt
Trong đó:
k
1
= 0,95: hệ số hiệu chỉnh khi thanh dẫn đặt nằm ngang.
k
2
= 0,9: hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ.
I
tt
= 219,5 A: dòng điện tính toán của phân xởng.

Từ đó I
cp



21
ttpx
.kk
I
=
0,95.0,9
219,5
= 256,7 A
Vậy ta chọn thanh dẫn có tiết diện F = 75 mm
2

với I
cp
= 340 A.
Tủ phân phối với các thiết bị:
Hình 3-2: Sơ đồ tủ phân phối của phân xởng.
2. Lựa chọn cáp từ tủ phân phối đến các tủ động lực.
Ta chọn cáp theo điều kiện phát nóng, nhng ở đây là mạng hạ áp bảo
vệ bằng áptômát, để thoả mãn điều kiện phát nóng thì ngoài điều kiện:
k
hc
.I
cp

I
lvmax
ta còn phải phối hợp điều kiện bảo vệ:
k
hc
.I
cp

1,5
I
kdnhiệt


Sinh viên: Đinh Trọng Thực - Phạm Anh Tuấn - Lơng Đình Thụ - Lớp CN&DD04A
19
C60N
NS400L
C60N
ĐL1
ĐL2 ĐL3
ĐL4
ĐL5
CS
C60N
C60N
C60N
NC100H