Thiết kế mạng cao áp cho nhà máy

LỜI NÓI ĐẦU
- Điện năng là một dạng năng lượng có nhiều ưu điểm như: dễ dàng chuyển
thành các dạng năng lượng khác (nhiệt, cơ, hoá...), dễ truyền tải và phân phối.
Chính vì vậy điện năng được dùng rất rộng rãi trong mọi lĩnh vực hoạt động của
con người.
- Điện năng là nguồn năng lượng chính của các ngành công nghiệp, là điều
kiện quan trọng để phát triển đô thị và các khu vực dân cư. Vì lý do đó khi lập
kế hoạch phát triển kinh tế xã hội, kế hoạch phát triển điện năng phải đi trước
một bước, nhằm thoả mãn nhu cầu điện năng không những trong giai đoạn trước
mắt mà còn dự kiến cho sự phát triển trong tương lai.
- Ngày nay, nền kinh tế nước ta đang từng bước phát triển, đời sống nhân dân
đang ngày càng được nâng cao. Cùng với sự phát triển đó thì nhu cầu về điện
năng trong các lĩnh vực công nghiệp, nông nghiệp, dịch vụ và sinh hoạt cũng
tăng trưởng không ngừng. Đặc biệt với chủ trương kinh tế mở của nhà nước, vốn
đầu tư nước ngoài tăng lên làm các nhà máy, xí nghiệp mới mọc lên càng nhiều.
Do đó đòi hỏi phải có hệ thống cung cấp điện an toàn, tin cậy để sản xuất và
sinh hoạt. Để làm được điều này thì nước ta cần phải có một đội ngũ đông đảo
và tài năng có thể thiết kế, đưa ứng dụng công nghệ điện vào trong đời sống.
Sinh viên khoa điện trong tương lai không xa sẽ đứng trong đội ngũ này. Chính
vì vậy đồ án môn học cung cấp điện là một yêu cầu cấp thiết cho mỗi sinh viên
của khoa. Nó là bài kiểm tra khảo sát kiến thức tổng hợp của mỗi sinh viên, và
cũng là điều kiện để cho sinh viên tự tìm hiểu và nghiên cứu kiến thức về ngành
điện để hỗ trợ cho trình độ chuyên môn của mình.
Mặc dù vậy, với sinh viên năm thứ tư còn đang ngồi trong ghế nhà trường
thì kinh nghiệm thực tế còn chưa có nhiều, do đó cần phải có sự hướng dẫn giúp
đỡ của thầy giáo. Qua đây em xin được gửi lời cảm ơn tới thầy cô đã tận tình
hướng dẫn, giúp em hoàn thành tốt đồ án môn học này.
1
CHƯƠNG 1
GIỚI THIỆU NGÀNH NGHỀ VÀ QUI MÔ SẢN XUẤT CỦA NHÀ MÁY

1.1. Quy mô, năng lực của nhà máy
- Nhà máy cần thiết kế cung cấp điện trong đề tài thiết kế có quy mô khá
lớn. Nhà máy có các phụ tải điện sau:
Số
trên
mặt
bằng
Tên phân xưởng (phân
xưởng)
Diện tích ( m
2
) Công suất đặt (kW)
1 Phân xưởng kết cấu kim loại 200 1950
2 Phân xưởng lắp ráp cơ khí 600 1800
3 Phân xưởng đúc 400 1200
4 Phân xưởng nén khí 300 800
5 Phân xưởng rèn 200 1200
6 Trạm bơm 150 640
7 Phân xưởng sửa chữa cơ khí 200 Xác định theo tính toán
8 Phân xưởng gia công gỗ 500 450
9 Bộ phận hành chính và ban
quản lý
400 80(Chưa kể chiếu sáng)
10 Bộ phận thử nghiệm 200 370
11 Phụ tải chiếu sáng các phân
xưởng
Xác định theo diện tích
- Dự kiến trong tương lai nhà máy sẽ được mở rộng và thay thế, lắp đặt các
thiết bị máy móc hiện đại hơn. Đứng về mặt cung cấp thì việc thiết kế cấp
điện phải đảm bảo sự gia tăng phụ tải trong tương lai về mặt kĩ thuật và kinh

tế, phải đề ra phương án cấp điện sao cho không gây quá tải sau vài năm sản
xuất và không để quá dư thừa dung lượng mà sau vài năm nhà máy vẫn
không khai thác hết dung lượng công suất dự trữ dẫn đến lãng phí.
1.2. Giới thiệu phụ tải điện của toàn nhà máy
1.2.1 . Các đặc điểm của phụ tải điện
2
Phụ tải điện trong nhà máy công nghiệp có thể chia ra làm hai loại phụ tải
- Phụ tải động lực
- Phụ tải chiếu sáng
Phụ tải động lực và phụ tải chiếu sáng thường làm việc ở chế độ dài hạn, điện
áp yêu cầu trực tiếp tới thiết bị là 380/ 220 V ở tần số công nghiệp f=50 Hz.
1.2.2. Các yêu cầu về cung cấp điện của nhà máy
- Các yêu cầu cung cấp điện phải dựa vào phạm vi và mức độ quan trọng của
các thiết bị để từ đó vạch ra phương thức cấp điện cho từng thiết bị cũng như
trong các phân xưởng trong nhà máy, đánh giá tổng thể toàn nhà máy ta thấy tỉ
lệ (%) của phụ tải loại I lớn hơn tỉ lệ (%) của phụ tải loại II và III, do đó nhà
máy được đánh giá là hộ phụ tải loại I, vì vậy yêu cầu cung cấp điện phải được
đảm bảo liên tục.
3
CHƯƠNG 2
XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CÁC PHÂN XƯỞNG VÀ TOÀN NHÀ
MÁY
2.1. Giới thiệu các phương pháp xác định phụ tải tính toán cho khu vực
công nghiệp
2.1.1. Khái niệm về phụ tải tính toán ( phụ tải điện )
Phụ tải tính toán ( hay còn gọi là phụ tải điện ) là phụ tải không có thực,
nó cần thiết cho việc chọn các trang thiết bị cung cấp điện (CCĐ) trong mọi
trạng thái vận hành của hệ thống CCĐ. Phụ tải tính toán không phải là tổng công
suất đặt của các thiết bị điện, việc sử dụng điện là không có qui luật.Trong thực
tế vận hành ở chế độ dài hạn người ta muốn rằng phụ tải thực tế không gây ra

những phát nóng các trang thiết bị CCĐ ( dây dẫn, máy biến áp, thiết bị đóng cắt
). Ngoài ra ở 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, vì vậy tồn tại hai loại phụ tải tính toán cần phải được
xác định đó là phụ tải tính toán theo điều kiện phát nóng và phụ tải tính toán
theođiều 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 nhiệt
lớn nhất.
- Phụ tải tính toán theo điều kiện tổn thất thường được gọi là phụ tải đỉnh
nhọn là phụ tải cực đại ngắn hạn xuất hiện trong một 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 nhảy 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.
4
Để xác định đúng phụ tải tính toán là rất khó, nhưng ta có thể dùng các
phương pháp gần đúng trong tính toán. Có nhiều phương pháp như vậy, người
kỹ sư cần phải căn cứ vào thông tin thu nhận được trong từng giai đoạn thiết kế
để chọn phương pháp thích hợp, càng có nhiều thông tin ta càng chọn được
phương pháp chính xác hơn.
2.1.2. Các phương pháp xác định phụ tải tính toán và phạm vi sử dụng
a) Trong giai đoạn dự án khả thi:
Thông tin mà ta biết được là diện tích D ( ha ) của khu chế xuất và ngành
công nghiệp ( nặng hay nhẹ ) của khu chế xuất đó. Chú ý: 1 ha= 100m* 100m.
Mục đích là dự báo phụ tải để chuẩn bị nguồn ( như nhà máy điện, đường dây
không, trạm biến áp ).

Từ các thông tin trên ta xác định phụ tải tính toán theo suất phụ tải trên
một đơn vị diện tích sản xuất.
S
tt
= s
0
.D ( 2-1 )
Trong đó:
s
0
( kVA/ ha ) – suất phụ tải trên một đơn vị diện tích.
D ( ha ) – diện tích sản xuất có bố trí các thiết bị dùng điện.
Để xác định s
0
ta dựa vào kinh nghiệm:
- Đối với các ngành công nghiệp nhẹ ( dệt, may, giầy dép, bánh kẹo,... )
ta lấy s
0
= ( 100 ÷ 200 ) kVA/ ha.
- Đối với các ngành công nghiệp nặng ( cơ khí, hoá chất, dầu khí, luyện
kim, xi măng,... ) ta lấy s
0
= ( 300 ÷ 400 ) kVA/ ha.
Nếu khu chế xuất đó là một xí nghiệp và biết được sản lượng thì ta xác
định phụ tải tính toán cho khu chế xuất theo suất tiêu hao điện năng trên một
đơn vị sản phẩm và tổng sản lượng.
max
0
.
T

Ma
P
tt
=
( 2-2 )
ϕ
tgPQ
tttt
.
=
( 2-3 )
Trong đó:
a
0
( kWh/ 1sp ) - điện năng cần thiết để sản xuất 1 sản phẩm ( sp ) ( tra sổ tay ).
M ( sp/ năm) – sản lượng.
cosϕ - hệ số công suất hữu công của toàn bộ khu chế xuất ( tra sổ tay cùng với
T
max
).
T
max
( h ) – thời gian sử dụng công suất lớn nhất ( tra sổ tay trang 254, phụ lục I.4
sách THIẾT KẾ CẤP ĐIỆN ). Chú thích: T
max
là thời gian nếu hệ thống cung cấp
điện chỉ truyền tải công suất lớn nhất thì sẽ truyền tải được một lượng điện năng
đúng bằng lượng điện năng truyền tải trong thực tế một năm.
5
Ta có thể xác định T

max
theo bảng sau:
Các xí nghiệp Nhỏ hơn 3000 h Trong khoảng
3000 ÷ 5000 h
Lớn hơn 5000 h
Xí nghiệp 1 ca X - -
Xí nghiệp 2 ca - X -
Xí nghiệp 3 ca - - X
Trong đó:
X – là ô ta chọn.
- – là ô ta không chọn.
Từ đó ta có:
ϕ
cos
22
tt
tttttt
P
QPS
=+=
( 2-4 )
b) Trong giai đoạn xây dựng nhà xưởng:
Thông tin mà ta biết được là diện tích nhà xưởng D ( m
2
) và công suất đặt
P
đ
( kW ) của các phân xưởng và phòng ban của nhà máy. Mục đích là:
- Xác định phụ tải tính toán cho các phân xưởng.
- Chọn biến áp cho phân xưởng.

- Chọn dây dẫn về phân xưởng.
- Chọn các thiết bị đóng cắt cho phân xưởng.
Phụ tải tính toán của một phân xưởng được xác định theo công suất đặt P
đ
và hệ số nhu cầu k
nc
( tra sổ tay trang 254, phụ lục I.3 sách THIẾT KẾ CẤP
ĐIỆN ) theo các công thức sau:
P
tt
= P
đl
= k
nc
.P
đ
( 2-5 )
P
cs
= P
0
.D ( 2-6 )
Q
tt
= Q
đl
= P
tt
. tg
ϕ

( 2-7 )
Từ đó ta xác định được phụ tải tính toán của phân xưởng ( px ) như sau:
P
ttpx
= P
đl
+ P
cs
( 2-8 )
Q
ttpx
= Q
đl
+ Q
cs
( 2-9 )
Vì phân xưởng dùng đèn sợi đốt nên đối với phụ tải chiếu sáng thì ϕ= 0
( cosϕ= 1 ), ta có Q
cs
= P
cs
.tg
ϕ
= 0. Chú ý nếu dùng đèn tuýp hoặc quạt thì ta có
6
cosϕ= 0.8, nếu dùng 2 quạt ( cosϕ= 0.8 ) và 1 đèn sợi đốt ( cosϕ=1 ) thì ta lấy
chung cosϕ= 0.9
Trong các công thức trên:
k
nc

- hệ số nhu cầu ( tra sổ tay trang 254, phụ lục I.3 sách THIẾT KẾ CẤP ĐIỆN
).

P
đ
- công suất đặt.

P
0
( W/m
2
) – suất phụ tải chiếu sáng ( trang 253, phụ lục I.2 sách THIẾT KẾ
CẤP ĐIỆN ).
P
đl
, Q
đl
– các phụ tải động lực của phân xưởng.
P
cs
, Q
cs
– các phụ tải chiếu sáng của phân xưởng.
Từ đó ta có:
22
ttpxttpxttpx
QPS
+=
Vậy phụ tải tính toán của cả xí nghiệp là:
∑

=
=
m
i
ttpxidtttXN
PkP
1
.
( 2-10 )
∑
=
=
m
i
ttpxidtttXN
QkQ
1
.
( 2-11 )
Từ đó ta có:
22
ttXNttXNttXN
QPS
+=
( 2-12 )
ttXN
ttXN
ttXN
S
P

=
ϕ
cos
( 2-13 )
Trong đó:
k
đt
– hệ số đồng thời ( thường có giá trị từ 0.85 ÷ 1 ).
m – số phân xưởng và phòng ban.
c) Trong giai đoạn thiết kế chi tiết ( thiết kế nội thất ):
Thông tin mà ta biết được là khá chi tiết, ta bắt đầu thực hiện việc phân
nhóm các thiết bị máy móc ( từ 8 ÷ 12 máy/ 1 nhóm ). Sau đó ta xác định phụ tải
tính toán của một nhóm n máy theo công suất trung bình P
tb
và hệ số cực đại k
max
theo các công thức sau:
7
∑
=
==
n
i
dmisdtbtt
PkkPkP
1
maxmax
...
( 2-14 )
ϕ

tgPQ
tttt
.
=
( 2-15 )
dm
tt
tt
U
S
I
.3
=
Trong đó:
n – số máy trong một nhóm.
P
tb
- công suất trung bình của nhóm phụ tải trong ca máy tải lớn nhất (
∑
=
=
n
i
dmisdtb
PkP
1
.
).
P
đm

( kW ) – công suất định mức của máy, nhà chế tạo cho.
U
đm
- điện áp dây định mức của lưới (U
đm
= 380 V ).
k
sd
– hệ số sử dụng công suất hữu công của nhóm thiết bị ( tra sổ tay trang 253,
phụ lục I.1 sách THIẾT KẾ CẤP ĐIỆN ).
k
max
– hệ số cực đại công suất hữu công của nhóm thiết bị ( hệ số này được xác
định theo hệ số sử dụng k
sd
và số thiết bị dùng điện hiệu quả n
hq
, tra sổ tay trang
256, phụ lục I.6 sách THIẾT KẾ CẤP ĐIỆN ).
n
hq
- số thiết bị dùng điện hiệu quả: là số thiết bị có công suất bằng nhau, có
cùng chế độ làm việc gây ra một phụ tải tính toán đúng bằng phụ tải tính toán do
nhóm thiết bị điện thực tế có công suất và chế độ làm việc khác nhau gây ra.
**) Các bước xác định n
hq
:
- Bước 1: xác định n
I
là số thiết bị có công suất lớn hơn hoặc bằng một

nửa công suất của thiết bị có công suất lớn nhất.
- Bước 2: xác định
∑
=
=
I
n
i
dmiI
PP
1
( 2-16 )
- Bước 3: xác định
n
n
n
I
=
*
( 2-17 )
8
P
P
P
I
=
*
( 2-18 )
Trong đó:
P – tổng công suất của các thiết bị trong nhóm thiết bị ( nhóm phụ tải )

đang xét.
- Bước 4: tra sổ tay trang 255, phụ lục I.5 sách THIẾT KẾ CẤP ĐIỆN ta
được n
hq
* theo n* và P*
- Bước 5: tính n
hq
= n. n
hq
* ( 2-19 )
**) Chú ý:
- Nếu trong nhóm có phụ tải 1 pha đấu vào U
pha
( 220V ) như quạt gió, ..
ta phải qui đổi về 3 pha như sau:
dmqd
PP .3
=
( 2-30 )
- Nếu trong nhóm có phụ tải 1 pha đấu vào U
dây
( 380V ) như biến áp
hàn, .. ta qui đổi về 3 pha như sau:
dmqd
PP .3
=
( 2-31 )
- Nếu trong nhóm có thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại như cầu
trục, cẩu, máy nâng, biến áp hàn,... ta qui đổi về chế độ dài hạn như
sau:

%.
ddmqd
kPP
=
( 2-32 )
Trong đó k
d
% - hệ số đóng điện phần trăm lấy theo thực tế.
Ví dụ:
1 cầu trục 14 kW có k
d
%=36% thì
4.8%36.14
==
qd
P
kW
1 biến áp hàn 10 kW có k
d
%=25% thì
66.8%25.3.10
==
qd
P
kW
Từ đó ta tính được phụ tải tính toán của cả phân xưởng theo các công thức sau:
∑
=
=
nm

i
ttidtdl
PkP
1
.
( 2-33 )
DPP
cs
.
0
=
( 2-34 )
∑
=
=
nm
i
ttidtdl
QkQ
1
.
( 2-35 )
cscscs
tgPQ
ϕ
.
=
( 2-36 )
9
Các phân xưởng của các nhà máy trong thực tế thường dùng đèn sợi đốt

nên
0
=
cs
Q

Vậy ta tính được:
csdlpx
PPP
+=
( 2-37 )
csdlpx
QQQ
+=
( 2-38 )
dlpx
QQ
=
( do Q
cs
= 0 ) ( 2-39 )
22
pxpxpx
QPS
+=
( 2-40 )
px
px
px
S

P
=
ϕ
cos
( 2-41 )
dm
px
ttpx
U
S
I
.3
=
( 2-42 )
Trong đó:
nm – số nhóm máy của phân xưởng mà ta đã phân ở trên.
k
đt
– hệ số đồng thời ( thường có giá trị từ 0.85 ÷ 1 ).
**) Nhận xét: phương pháp này thường được dùng để tính phụ tải tính
toán cho một nhóm thiết bị, cho các tủ động lực trong toàn bộ phân xưởng. Nó
cho một kết quả khá chính xác, nhưng phương pháp này đòi hỏi một lượng
thông tin đầy đủ về các phụ tải như: chế độ làm việc của từng phụ tải, công suất
đặt của từng phụ tải, số lượng các thiết bị trong nhóm ( k
sdi
, P
dmi
, cos
ϕ
i

,... ).
d) Trong giai đoạn phát triển tương lai của nhà máy:
Trong tương lai, dự kiến nhà máy sẽ được mở rông và thay thế, lắp đặt
các máy móc hiện đại hơn.
Công thức tính toán:
S
NM
(t)= S
ttNM
(1+
α
t) ( 2-42 )
Với 0<t<T
Trong đó:
S
NM
(t) – là phụ tải tính toán của nhà máy sau t năm.
10
S
ttNM
– là phụ tải tính toán của nhà máy ở thời điểm khởi động.
α
- hệ số phát triển hàng năm của phụ tải cực đại (
α
thường lấy từ 0.0595 ÷
0.0685 , tra sổ tay ) .
t – thời gian dự kiến trong tương lai.
2.2. Xác định phụ tải tính toán cho phân xưởng sửa chữa cơ khí
2.2.1. Phân loại và phân nhóm phụ tải cho phân xưởng
 Nhận xét: Các thiết bị đều làm việc ở chế độ dài hạn.

 Để phân nhóm phụ tải ta dựa vào các nguyên tắc sau:
- Các thiết bị trong nhóm nên có cùng một chế độ làm việc.
- Các thiết bị trong nhóm nên được đặt gần nhau, tránh chồng chéo khi đi
dây và sẽ giảm được tổn thất.
- Tổng công suất các thiết bị trong nhóm cũng nên cân đối để khỏi quá
chênh lệch giữa các nhóm nhằm tạo tính đồng loại cho các trang thiết bị
cung cấp điện.
- Số lượng các thiết bị trong cùng một nhóm không nên quá nhiều vì số lộ
ra của các tủ dộng lực cũng bị hạn chế và nếu đặt nhiều quá sẽ làm phức
tạp trong vận hành và sửa chữa, cũng như làm giảm độ tin cậy cung cấp
điện cho từng thiết bị
 Căn cứ vào vị trí, công suất của các thiết bị bố trí trên mặt bằng phân
xưởng ta chia làm các nhóm phụ tải như sau:
- Nhóm 1: 12; 13; 14; 4; 3; 5; 2
- Nhóm 2: 1; 6; 7; 8; 9; 10; 16; 17; 18; 19; 20; 28
- Nhóm 3: 46; 47; 44; 43; 45; 48; 49; 50; 51
- Nhóm 4: 53; 54; 21; 27; 11; 15; 7; 23; 24
- Nhóm 5: 31; 32; 33; 34
Bảng 2-1: Bảng công suất đặt tổng của các nhóm
Nhóm phụ tải 1 2 3 4 5
Tổng công suất P ( kW ) 103.2 76.15 67.2 35.9 125
11
2.2.2. Xác định phụ tải tính toán cho các nhóm thiết bị ( nhóm phụ tải )
Vì đã có các thông tin chính xác về mặt bằng bố trí máy móc thiết bị, biết
được công suất và quá trình công nghệ của từng thiết bị, nên ta xác định phụ tải
tính toán theo công suất trung bình và hệ số cực đại.
Áp dụng các công thức tính trong phần c, mục 2.1.2. ta xác định phụ tải
tính toán cho các nhóm.
a) Xác định phụ tải tính toán cho nhóm 1
Tra sổ tay ta được

k
sd
= 0.16 ; cos
ϕ
= 0.6 ⇒ tg
ϕ
= 1.33
Bảng 2-2: Bảng số liệu nhóm 1
ST
T
Tên thiết bị Số
lượn
g
Công suất định
mức ( kW )
Ký hiệu trên
mặt bằng
Nhãn hiệu
1 Máy bào ngang 2 9 12 7A35
2 Máy xọc 3 8.4 13 S3A
3 Máy xọc 1 1.7 14 7417
4 Máy tiện tự
động
2 5.8 4 I815M
5 Máy tiện tự
động
2 14 3 2A- 62
6 Máy tiện tự
động
1 3.4 5 I615M

7 Máy tiện tự
động
3 5.1 2 TP-IM
Các thiết bị đều làm việc ở chế độ dài hạn nên ta không cần phải qui đổi.
Số thiết bị trong nhóm là n=14.
Tổng công suất P= 103.2 kW
Công suất lớn nhất của thiết bị là P
đmmax
= 14 kW;
Số thiết bị có công suất ≥ 0.5 *P
đmmax
là n
I
=7;
12
Suy ra P
I
=2*9+3*8.4+2*14= 71.2 kW ;

5.0
14
7
*
===
n
n
n
I

69.0

2.103
2.71
*
===
P
P
P
I

Tra bảng n
hq
* ( n*

, P*

) ta được n
hq
* = 0.82 ;
 số thiết bị dùng điện hiệu quả của nhóm 1 là :
n
hq
= n.n
hq
* =14* 0.82 = 11.48= 11 ;
Tra bảng k
max
theo k
sd
và n
hq

ta được k
max
= 2 ;
⇒ PTTT của nhóm 1 là:
kWPkkP
i
dmisdtt
02.332.103*16.0*2..
14
1
max1
===
∑
=
kVArtgPQ
tttt
91.4333.1*02.33.
11
===
ϕ
kVA
P
S
tt
tt
55
6.0
02.33
cos
1

1
===
ϕ
Dòng điện tính toán của cả nhóm :
A
U
S
I
dm
tt
tt
56.83
38.0*3
55
.3
1
1
===
b) Xác định phụ tải tính toán cho nhóm 2
Tra sổ tay ta được
k
sd
= 0.16 ; cos
ϕ
= 0.6 ⇒ tg
ϕ
= 1.33
Bảng 2-3: Bảng số liệu nhóm 2
ST
T

Tên thiết bị Số
lượng
Công suất định
mức ( kW )
Ký hiệu trên
mặt bằng
Nhãn hiệu
1 Máy tiện ren 1 7 1 I6I6
2 Máy tiện 1 1.7 6 IA-I8
3 Máy phay vạn năng 1 3.4 7 578M
4 Máy phay ngang 1 1.8 8 668M
5 Máy phay đứng 2 10 9 6N82
6 Máy phay đứng 1 7 10 6N-12G
7 Máy doa ngang 1 4.5 16 2613
8 Máy khoan hướng tâm 1 12 17 4522
9 Máy mài phẳng 1 9 18 CK731
10 Máy mài tròn 1 5.6 19 3153M
11 Máy mài trong 1 2.8 20 3A24
13
12 Cưa tay 1 1.35 28 Z32
Các thiết bị đều làm việc ở chế độ dài hạn nên ta không cần phải qui đổi.
Số thiết bị trong nhóm là n=13.
Tổng công suất P= 76.15 kW
Công suất lớn nhất của thiết bị là P
đmmax
= 12 kW;
Số thiết bị có công suất ≥ 0.5 *P
đmmax
là n
I

= 6;
Suy ra P
I
=7+2*10+7+12+9= 55 kW ;

46.0
13
6
*
===
n
n
n
I

72.0
15.76
55
*
===
P
P
P
I

Tra bảng n
hq
* ( n*

, P*

) ta được n
hq
* = 0.76 ;
 số thiết bị dùng điện hiệu quả của nhóm 2 là :
n
hq
= n.n
hq
* =13* 0.76 = 9.88= 10 ;
Tra bảng k
max
theo k
sd
và n
hq
ta được k
max
= 2.1 ;
⇒ PTTT của nhóm 2 là:
kWPkkP
i
dmisdtt
59.2515.76*16.0*1.2..
13
1
max2
===
∑
=

kVArtgPQ
tttt
03.3433.1*59.25.
22
===
ϕ
kVA
P
S
tt
tt
65.42
6.0
59.25
cos
2
2
===
ϕ
Dòng điện tính toán của cả nhóm :
A
U
S
I
dm
tt
tt
8.64
38.0*3
65.42

.3
2
2
===
c) Xác định phụ tải tính toán cho nhóm 3
Tra sổ tay ta được
k
sd
= 0.16 ; cos
ϕ
= 0.6 ⇒ tg
ϕ
= 1.33
Bảng 2-4: Bảng số liệu nhóm 3
ST
T
Tên thiết bị Số
lượng
Công suất định
mức ( kW )
Ký hiệu trên
mặt bằng
Nhãn hiệu
1 Máy phay ngang 1 3.4 46 6P8OG
2 Máy phay vạn năng 1 2.8 47 678
3 Máy tiện ren 1 10 44 1A- 62
4 Máy tiện ren 2 7 43 IK620
5 Máy tiện ren 1 4.5 45 1616
14
6 Máy phay răng 1 2.8 48 5D32

7 Máy xọc 1 4.5 49 7417
8 Máy bào ngang 2 7.6 50 M20
9 Máy mài tròn 1 10 51 Z435
Các thiết bị đều làm việc ở chế độ dài hạn nên ta không cần phải qui đổi.
Số thiết bị trong nhóm là n=11.
Tổng công suất P= 67.2 kW
Công suất lớn nhất của thiết bị là P
đmmax
= 10 kW;
Số thiết bị có công suất ≥ 0.5 *P
đmmax
là n
I
= 6;
Suy ra P
I
=10+2*7+2*7.6+10= 49.2 kW ;

55.0
11
6
*
===
n
n
n
I

73.0
2.67

2.49
*
===
P
P
P
I

Tra bảng n
hq
* ( n*

, P*

) ta được n
hq
* = 0.82 ;
 số thiết bị dùng điện hiệu quả của nhóm 3 là :
n
hq
= n.n
hq
* =11* 0.82 = 9.02= 9 ;
Tra bảng k
max
theo k
sd
và n
hq
ta được k

max
= 2.2 ;
⇒ PTTT của nhóm 3 là:
kWPkkP
i
dmisdtt
65.232.67*16.0*2.2..
11
1
max3
===
∑
=
kVArtgPQ
tttt
45.3133.1*65.23.
33
===
ϕ
kVA
P
S
tt
tt
42.39
6.0
65.23
cos
3
3

===
ϕ
Dòng điện tính toán của cả nhóm :
A
U
S
I
dm
tt
tt
89.59
38.0*3
42.39
.3
3
3
===
d) Xác định phụ tải tính toán cho nhóm 4
Tra sổ tay ta được
k
sd
= 0.16 ; cos
ϕ
= 0.6 ⇒ tg
ϕ
= 1.33
Bảng 2-5: Bảng số liệu nhóm 4
ST
T
Tên thiết bị Số

lượng
Công suất định
mức ( kW )
Ký hiệu trên
mặt bằng
Nhãn hiệu
1 Búa khí nén 1 10 53 MH76
2 Quạt 1 3.2 54 YT2
15
3 Máy mài dao cắt gọt 1 2.8 21 3628
4 Máy mài phá 1 4.5 27 3M634
5 Máy mài 1 2.2 11 4Z53
6 Máy khoan vạn năng 1 7 15 A135
7 Máy phay vạn năng 1 3.4 7 578M
8 Máy khoan bàn 2 0.55 23 HC-12A
9 Máy ép 1 1.7 24 K113
Các thiết bị đều làm việc ở chế độ dài hạn nên ta không cần phải qui đổi.
Số thiết bị trong nhóm là n=10.
Tổng công suất P= 35.9 kW
Công suất lớn nhất của thiết bị là P
đmmax
= 10 kW;
Số thiết bị có công suất ≥ 0.5 *P
đmmax
là n
I
= 2;
Suy ra P
I
=10+7= 17 kW ;

2.0
10
2
*
===
n
n
n
I

47.0
9.35
17
*
===
P
P
P
I

Tra bảng n
hq
* ( n*

, P*

) ta được n
hq
* = 0.69 ;

 số thiết bị dùng điện hiệu quả của nhóm 4 là :
n
hq
= n.n
hq
* =10* 0.69 =6. 9= 7 ;
Tra bảng k
max
theo k
sd
và n
hq
ta được k
max
= 2.48 ;
⇒ PTTT của nhóm 4 là:
kWPkkP
i
dmisdtt
25.149.35*16.0*48.2..
10
1
max4
===
∑
=
kVArtgPQ
tttt
95.1833.1*25.14.
44

===
ϕ
kVA
P
S
tt
tt
75.23
6.0
25.14
cos
4
4
===
ϕ
Dòng điện tính toán của cả nhóm :
A
U
S
I
dm
tt
tt
08.36
38.0*3
75.23
.3
4
4
===

e) Xác định phụ tải tính toán cho nhóm 5
Tra sổ tay ta được
k
sd
= 0.8 ; cos
ϕ
= 0.9 ⇒ tg
ϕ
= 0.48
Bảng 2-6: Bảng số liệu nhóm 5
ST Tên thiết bị Số Công suất định Ký hiệu trên Nhãn hiệu
16
T lượng mức ( kW ) mặt bằng
1 Lò điện kiểu buồng 2 30 31 H-30
2 Lò điện kiểu đứng 1 25 32 S-25
3 Lò điện kiểu bể 1 30 33 B-20
4 Bể điện phân 1 10 34 PB21
Các thiết bị đều làm việc ở chế độ dài hạn nên ta không cần phải qui đổi.
Số thiết bị trong nhóm là n=5.
Tổng công suất P= 125 kW
Công suất lớn nhất của thiết bị là P
đmmax
= 30 kW;
Số thiết bị có công suất ≥ 0.5 *P
đmmax
là n
I
= 4;
Suy ra P
I

=2*30+25+30= 115 kW ;

8.0
5
4
*
===
n
n
n
I

92.0
125
115
*
===
P
P
P
I

Tra bảng n
hq
* ( n*

, P*

) ta được n
hq

* = 0.89 ;
 số thiết bị dùng điện hiệu quả của nhóm 5 là :
n
hq
= n.n
hq
* =5* 0.89 = 4.45= 4 ;
Tra bảng k
max
theo k
sd
và n
hq
ta được k
max
= 1.14 ;
⇒ PTTT của nhóm 5 là:
kWPkkP
i
dmisdtt
114125*8.0*14.1..
5
1
max5
===
∑
=
kVArtgPQ
tttt
72.5448.0*114.

55
===
ϕ
kVA
P
S
tt
tt
67.126
9.0
114
cos
5
5
===
ϕ
Dòng điện tính toán của cả nhóm :
A
U
S
I
dm
tt
tt
45.192
38.0*3
67.126
.3
5
5

===
**) Từ các kết quả tính toán của 5 nhóm thiết bị trên ta lập được bảng sau:
Nhóm n P
đm

( kW )
n
I
k
max
P
tt

( kW )
Q
tt

( kVAr )
S
tt

( kVA )
I
tt

( A )
1 14 103.2 7 2 33.02 43.91 55 83.56
2 13 76.15 6 2.1 25.59 34.03 42.65 64.8
3 11 67.2 6 2.2 23.65 31.45 39.42 59.89
17

4 10 35.9 2 2.48 14.25 18.95 23.75 36.08
5 5 125 4 1.14 114 54.72 126.67 192.45
2.2.3. Xác định phụ tải tính toán cho toàn bộ phân xưởng
a) Phụ tải động lực toàn bộ phân xưởng:
Áp dụng các công thức ( 2-33 ) và ( 2-35 ) ta có:
∑
=
=
nm
i
ttidtdl
PkP
1
.
lấy k
đt
= 0.85 ta được:
P
đl
= 0.85*(33.02+25.59+23.65+14.25+114)= 178.93 kW
∑
=
=
nm
i
ttidtdl
QkQ
1
.
Q

đl
= 0.85*(43.91+34.03+31.45+18.95+54.72)= 155.6 kVAr
b) Phụ tải chiếu sáng toàn bộ phân xưởng:
Áp dụng các công thức ( 2-34 ) và ( 2-36 ) ta có:
DPP
cs
.
0
=
cscscs
tgPQ
ϕ
.
=
Tra sổ tay trang 253 sách THIẾT KẾ CẤP ĐIỆN ta có P
0
= 15 W/m
2
Suy ra: P
cs
= 15*200 = 3000 W = 3 kW
Các phân xưởng của các nhà máy trong thực tế thường dùng đèn sợi đốt nên
0
=
cs
Q

Vậy ta tính được:
csdlpx
PPP

+=
( theo công thức 2-37 )
P
px
= 178.93+3 = 181.93 kW
csdlpx
QQQ
+=
( theo công thức 2-38 )
kVAr 155.6
==
dlpx
QQ
( do Q
cs
= 0 ) ( theo công thức 2-39 )
22
pxpxpx
QPS
+=
( theo công thức 2-40 )
18
kVA 39.2396.15593.181
22
=+=
px
S
px
px
px

S
P
=
ϕ
cos
76.0
39.239
93.181
cos
==
px
ϕ
A
U
S
I
dm
px
ttpx
72.363
38.0*3
39.239
.3
===
2.3. Xác định phụ tải tính toán cho các phân xưởng khác và toàn nhà máy
2.3.1. Phụ tải tính toán của các phân xưởng
Vì các phân xưởng khác chỉ biết công suất đặt do đó phụ tải tính toán được xác
định theo phương pháp hệ số nhu cầu ( k
nc
)

Giả sử ta tính cho phân xưởng kết cấu kim loại
Tra sổ tay ta có k
nc
= 0.5 ; cos
ϕ
= 0.6 ; P
0
= 15 W/m
2
; P
đ
= 1950 kW
Phụ tải động lực: P
đl
= k
nc
.P
đ
= 0.5*1950 = 975 kW
Phụ tải chiếu sáng: P
cs
= P
0
.D = 15*200 = 3000 W = 3 kW
Phụ tải tính toán phân xưởng: P
ttpx
= P
đl
+ P
cs

= 975+3 = 978 kW
Công suất tính toán phản kháng của phân xưởng:
Q
ttpx
= Q
đl
=P
đl
.tg
ϕ
= 975*1.33 = 1296.75 kVAr
Công suất tính toán toàn phần của phân xưởng:
kVAQPS
ttpxttpxttpx
162475.1296978
2222
=+=+=
A
U
S
I
dm
ttpx
ttpx
4.2467
38.0*3
1624
.3
===
Tính toán tương tự cho các phân xưởng khác ta có bảng kết quả sau:

Số
trên
mặt
bằng
Tên phân xưởng
(phân xưởng)
P
đl

( kW
)
P
cs

( kW
)
P
ttpx
( kW
)
Q
ttpx
( kVAr
)
S
ttpx
( kVA
)
I
ttpx

( A )
1 Phân xưởng kết cấu kim 975 3 978 1296.7 1624 2467.
19
loại 5 4
2 Phân xưởng lắp ráp cơ
khí
720 9 729 957.6 1204 1829.
3
3 Phân xưởng đúc 840 6 846 630 1055 1602.
9
4 Phân xưởng nén khí 560 3 563 420 702 1066.
6
5 Phân xưởng rèn 720 3 723 734.5 1031 1566.
4
6 Trạm bơm 512 2 514 681 853 1296
7 Phân xưởng sửa chữa cơ
khí
179 3 182 155.6 239 363.7
8 Phân xưởng gia công gỗ 225 7 232 229 326 495.3
9 Bộ phận hành chính và
ban quản lý
64 8 72 31 78 118.5
10 Bộ phận thử nghiệm 296 4 300 222 373 566.7
11 Phụ tải chiếu sáng các
phân xưởng
2.3.2. Phụ tải tính toán của toàn bộ nhà máy ( xí nghiệp )
∑
=
=
m

i
ttpxidtttXN
PkP
1
.
P
ttXN
= 0.85*5139 = 4368 kW
∑
=
=
m
i
ttpxidtttXN
QkQ
1
.
Q
ttXN
= 0.85*5357.45 = 4554 kVAr
Từ đó ta có:
22
ttXNttXNttXN
QPS
+=
= 6310 kVA
ttXN
ttXN
ttXN
S

P
=
ϕ
cos
= 0.7
A
U
S
I
TA
ttXN
ttXN
6.165
22.3
6310
.3
===
Khi kể đến sự phát triển tương lai của nhà máy:
20
S
XN
(t)= S
ttXN
(1+
α
t)
Lấy
α
= 0.06 ; t = 10 năm ta có: S
XN

(t)= 6310(1+0.06*10) = 10 096 kVA
Lưu ý :
 Tuỳ thuộc vào các thông tin được cung cấp như trong tương lai thì nhà
máy định thay thế hay lắp đặt thêm những thiết bị máy móc nào, ở phân
xưởng nào, mở rộng ra khu vực nào, công suất là bao nhiêu... , người kỹ
sư sẽ căn cứ vào đó để lựa chọn các trạm biến áp phân phối, cầu chì,
áptomát, ... cho các phân xưởng, khu vực đó.
 Để đơn giản, trong đồ án này ta không xét đến các yếu tố trên.
2.4. Xác định biểu đồ phụ tải
2.4.1. Biểu đồ phụ tải của các phân xưởng
a) Ý nghĩa của biểu đồ phụ tải trong thiết kế cấp điện
 Biểu đồ phụ tải là một cách biểu diễn về độ lớn của phụ tải trên mặt bằng
nhà máy, nó cho biết sự phân bố của phụ tải trên mặt bằng. Điều này cho
phép người thiết kế chọn được vị trí đặt các trạm biến áp phân phối một
cách thích hợp nhằm giảm được tổn thất và đạt được các chỉ tiêu kinh tế
cao.
 Biểu đồ phụ tải của một phân xưởng là một vòng tròn có diện tích bằng
phụ tải tính toán của phân xưởng đó theo tỷ lệ xích lựa chọn, mỗi vòng
tròn biểu đồ phụ tải chia ra thành hai phần tương ứng với phụ tải động lực
và phụ tải chiếu sáng.
b) Tính bán kính vòng tròn phụ tải cho các phân xưởng
Mỗi phân xưởng có một biểu đồ phụ tải. Tâm đường tròn biểu đồ phụ tải
được đặt tại trọng tâm của phụ tải phân xưởng, tính gần đúng ta có thể coi
như phụ tải phân xưởng được phân bố đồng đều theo diện tích phân xưởng.
Bán kính vòng tròn phụ tải được tính theo công thức:
m
S
R
ttpxi
pxi

.
∏
=
21
Trong đó:
R
pxi
( mm ) – bán kính vòng tròn phụ tải của phân xưởng i
S
ttpxi
( kVA ) – phụ tải tính toán của phân xưởng i
m ( kVA/mm
2
) – tỉ lệ xích mà ta lựa chọn
Góc của phụ tải chiếu sáng nằm trong
biểu đồ phụ tải:
ttpxi
cspxi
cspxi
P
P.360
=
α
Trong đó:
a
cspxi
( độ ) – góc của phụ tải chiếu sáng phân xưởng i
P
cspxi
( kW ) – phụ tải chiếu sáng của phân xưởng i

P
ttpxi
( kW ) – phụ tải tính toán của phân xưởng i
Ta chọn tỉ lệ xích m = 3 kVA/mm
2
, sau khi tính toán ta được bảng kết
quả:
Số
trên
mặt
bằng
Tên phân xưởng
(phân xưởng)
P
cspx

( kW
)
P
ttpx
( kW
)
S
ttpx
( kVA
)
R
( mm
)
ỏ

cspx
( độ )
1 Phân xưởng kết cấu kim
loại
3 978 1624 13 1.1
2 Phân xưởng lắp ráp cơ
khí
9 729 1204 11 4.4
3 Phân xưởng đúc 6 846 1055 11 2.6
4 Phân xưởng nén khí 3 563 702 7 1.9
5 Phân xưởng rèn 3 723 1031 10 1.5
6 Trạm bơm 2 514 853 10 1.4
7 Phân xưởng sửa chữa cơ
khí
3 182 239 5 5.9
8 Phân xưởng gia công gỗ 7 232 326 6 10.9
9 Bộ phận hành chính và
ban quản lý
8 72 78 3 40
10 Bộ phận thử nghiệm 4 300 373 6 4.8
22
11 Phụ tải chiếu sáng các
phân xưởng
2.4.2. Xác định trọng tâm phụ tải của toàn xí nghiệp
a) Ỳ nghĩa của trọng tâm phụ tải trong thiết kế cấp điện
Trọng tâm phụ tải của nhà máy là một vị trí quan trọng giúp người thiết
kế tìm điểm đặt trạm biến áp, trạm phân phối nhằm giảm tối đa tổn thất năng
lượng. Ngoài ra trọng tâm phụ tải còn có thể giúp nhà máy trong việc quy
hoạch và phát triển sản xuất trong tương lai nhằm có các sơ đồ cung cấp điện
hợp lý, tránh lãng phí và đạt được các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật tốt nhất.

b) Tính toán toạ độ trọng tâm phụ tải nhà máy
Tâm quy ước của phụ tải nhà máy được xác định bởi một điểm M có toạ
độ được xác định là M
0
(x
0
, y
0
) theo hệ trục toạ độ xoy đặt tại vị trí bất kỳ.
Công thức:
∑
∑
=
n
ttpxi
n
ittpxi
S
XS
x
1
1
0
.
∑
∑
=
n
ttpxi
n

ittpxi
S
YS
y
1
1
0
.
Trong đó:
X
i
,Y
i
: toạ độ của phân xưởng i
n: số phân xưởng có phụ tải điện trong xí nghiệp.
Thay số vào công thức trên ta được:
7485
6*3732*782.8*326
6*2395.5*8535.5*10314.4*7027.8*10558.1*12047.3*1624
0
+++
+++++++
=
x
x
0
= 5
7485
8.1*3738.0*785.4*326
2.5*2398.0*8534*10312.1*7027.1*10555*12042.5*1624

0
+++
+++++++
=
y
y
0
= 3.4
Vậy chọn vị trí của trạm phân phối trung tâm ( PPTT ) tại toạ độ:
23
M ( 5;3.4 ) ý
24
CHƯƠNG 3
THIẾT KẾ MẠNG CAO ÁP CHO NHÀ MÁY.
3.1. Phương án cấp điện cao áp
3.1.1 Yêu cầu đối với sơ đồ cung cấp điện
Yêu cầu đối với sơ đồ cung cấp điện và nguồn cung cấp rất đa dạng .Nó
phụ thuộc vào công suất yêu cầu của xí nghiệp . Khi thiết kế các sơ đồ cung cấp
điện phải lưu ý tới các yếu tố đặc biệt đặc trưng cho nhà máy , các thiết bị đòi
hỏi độ tin cậy cung cấp điện cao , các đặc điểm của quy trình sản xuất và quy
trình công nghệ ...để từ đó xác định mức độ bảo đảm an toàn cung cấp điện ,
thiết lập sơ đồ cấu trúc cấp điện hợp lý .
Việc lựa chọn sơ đồ cung cấp điện phải căn cứ vào độ tin cậy , tính kinh
tế và an toàn . Độ tin cậy của sơ đồ cấp điện phụ thuộc loại hộ tiêu thụ mà nó
cung cấp, căn cứ vào loại hộ tiêu thụ để quyết định số lượng nguồn cung cấp của
sơ đồ.
Sơ đồ cung cấp điện phải có tính an toàn đảm bảo an toàn tuyệt đối cho
người và thiết bị trong trạng thái vận hành . Ngoài ra , phải lưu ý tới các yếu tố
kỹ thuật khác như đơn giản , thuận tiện , dễ vận hành , có tính linh hoạt trong
việc khắc phục sự cố.

3.1.2. Phương pháp cung cấp điện cho nhà máy
a) Phân loại và đánh giá hộ tiêu thụ điện trong nhà máy .
Nguyên tắc chung để đánh giá hộ tiêu thụ điện trong nhà máy là ta dựa vào
tầm quan trọng của phân xưởng đó đối với nhà máy tức là khi ta ngừng cung cấp
thì mức độ ảnh hưởng của nó tới hoạt động của toàn nhà máy là cao hay thấp ,
từ đó ta có thể xác định được loại phụ tải và sơ đồ cấp điện hợp lý cho các phân
xưởng trong toàn nhà máy .
Khi đã xác định được các hộ tiêu thụ điện trong nhà máy ta sẽ căn cứ vào số
phần trăm loại hộ tiêu thụ để đánh giá toàn nhà máy . Với nhà máy cơ khí địa
phương ta có số hộ tiêu thụ loại hai là 7 hộ với các phân xưởng : Phân xưởng kết
cấu kim loại, phân xưởng lắp rắp cơ khí, phân xưởng đúc, phân xưởng nén khí,
phân xưởng rèn, phân xưởng gia công gỗ, trạm bơm. Còn phân xưởng sửa chữa
cơ khí, bộ phận hành chính và ban quản lý, bộ phận thử nghiệm có thể xếp loại
hộ tiêu thụ loại 3 . Tổng kết lại ta có số % hộ tiêu thụ loại 2 khoảng 80% nên
đánh giá toàn nhà máy là hộ tiêu thụ loại 2 .
Kiểu sơ đồ cung cấp điện phù hợp với điện áp truyền tải đã chọn : Do điều
kiện thiết kế đã cho trạm biến áp trung gian 110/22 kV, ta chỉ cần đưa cáp
truyền tải 22 kV vào trạm PPTT đặt ở tâm phụ tải của nhà máy. Sau đó từ cáp
truyền tải 22 kV này, điện năng sẽ được dẫn tới từng trạm biến áp phân
xưởng .Tuỳ theo sự phân loại ở trên mỗi trạm biến áp chứa một hoặc hai
MBA.Tại đây điện áp được hạ xuống còn 0,4 kV và được dẫn tới từng phân
xưởng.
Nhiệm vụ của chúng ta là thiết kế :
25