Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho một xí nghiệp công nghiệp

Trường Đại Học Điện Lực

SVTH: Nguyễn Khắc Quỳnh

LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay, với xu thế hội nhập, quá trình công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước
đang diễn ra một cách mạnh mẽ. Trong quá trình phát triển đó, điện năng đóng vai trò rất
quan trọng. Do đó ngày nay điện năng được sử dụng rộng rãi trong hầu hết các lĩnh vực
của đời sống. Cùng với xu hướng phát triển mạnh mẽ của nền kinh tế, đời sống xã hội
ngày càng được nâng cao, nhu cầu sử dụng điện năng trong các lĩnh vực công nghiệp,
nông nghiệp, dịch vụ... tăng lên không ngừng. Để đảm bảo những nhu cầu to lớn đó,
chúng ta phải có một hệ thống cung cấp điện an toàn và tin cậy.
Với đồ án: “Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho một xí nghiệp công nghiệp”, sau
một thời gian làm đồ án, dưới sự hướng dẫn của thầy Nguyễn Anh Tuân, đến nay về cơ
bản em đã hoàn thành nội dung đồ án môn học này. Do thời gian có hạn nên không thể
tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong được sự chỉ bảo, giúp đỡ của các thầy cô để đồ
án này được hoàn thiện hơn. Đồng thời giúp em nâng cao trình độ chuyên môn, đáp ứng
nhiệm vụ công tác sau này.
Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Nguyễn Anh Tuân đã giúp em hoàn thành đồ
án này.

Hà Nội, ngày 00 tháng 5 năm 2012
Sinh viên
Nguyễn Khắc Quỳnh

GVHD: Th.S Phạm Anh Tuân

Page 1


Trường Đại Học Điện Lực

SVTH: Nguyễn Khắc Quỳnh

CHƯƠNG 1
TÍNH TOÁN PHỤ TẢI
**Mục đích của việc xác định phụ tải tính toán
Phụ tải tính toán là phụ tải giả thiết lâu dài không đổi, tương đương với phụ
tải thực tế về mặt hiệu quả phát nhiệt hoặc mức độ hủy hoại cách điện.Nói cách
khác, phụ tải tính toán cũng đốt nóng thiết bị lên tới nhiệt độ tương tự như phụ tải
thực tế gây ra, vì vậy chọn thiết bị theo phụ tải tính toán sẽ đảm bảo an toàn cho
thiết bị về mặt phát nóng.
Phụ tải tính toán được sử dụng để chọn lựa và kiểm tra các thiết bị trong HTĐ
như: máy biến áp, dây dẫn, các thiết bị đóng cắt, bảo vệ… tính toán tổn thất công
suất, tổn thất điện năng, tổn thất điện áp; lựa chọn dung lượng bù công suất phản
kháng… Phụ tải tính toán phụ thuộc vào các yếu tố như: công suất,số lượng các
máy,chế độ vận hành của chúng, quy trình công nghệ sản xuất, trình độ vận hành
của công nhân. Vì vậy xác định phụ tải tính toán là nhiệm vụ khó khăn nhưng rất
quan trọng.Bởi vì nếu phụ tải tính toán được xác định nhỏ hơn phụ tải thực tế sẽ
làm giảm tuổi thọ của thiết bị điện, có khi dẫn đến cháy nổ rất nguy hiểm. Nếu phụ
tải tính toán lớn hơn phụ tải thực tế quá nhiều thì các thiết bị điện(đóng ngắt,máy
biến áp…), và tiết diện dây dẫn sẽ phải làm lớn hơn so với yêu cầu do đó làm gia
tăng vốn đầu tư, gây lãng phí
+)Các phương pháp xác định phụ tải tính toán
Do tính chất quan trọng của phụ tải tính toán nên đã có nhiều công trình
nghiên cứu và có nhiều phương pháp tính toán phụ tải điện. Song phụ tải điện phụ
thuộc vào nhiều yếu tố nên chưa thể có phương pháp nào tính toán 1 cách toàn
diện và chính xác. Những phương pháp đơn giản thuận tiên cho tính toán thì lại
thiếu độ chính xác,còn nếu nâng cao được độ chính xác,xét đến ảnh hưởng của
nhiều yếu tố thì khối lượng tính toán lại rất lớn,phức tạp,thậm chí là không thực
hiện được trong thực tế.

Tùy thuộc đặc điểm của từng loại phụ tải có thể áp dụng những phương pháp
sau:
- Phương pháp tính theo hệ số nhu cầu
- Phương pháp tính theo công suất trung bình
- Phương pháp tính theo suất tiêu hao điện năng cho 1 đơn vị sản phẩm
- Phương pháp tính theo suất phụ tải trên đơn vị diện tích sản xuất

GVHD: Th.S Phạm Anh Tuân

Page 2


Trường Đại Học Điện Lực

SVTH: Nguyễn Khắc Quỳnh

1.1. XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN PHÂN XƯỞNG
1.1.1. phụ tải động lực của phân xưởng
Qua khảo sát đo đạc mặt bằng cùng với các dữ kiên cho trong đề bài ta có bảng
khảo sát khu xí nghiệp công nghiệp cần thiết kế cung cấp điện như sau:
STT

1
2
3
4
5
6
7
8

9
10
11

Tên phân
xưởng và phụ
tải

Số
lượng
thiết bị
điện

Tổng
công
suất đặt
Pd,kW

Hệ số
nhu
cầu
Knc

Hệ số
công
suất
cosφ

tanφ

Diện tích
m2

Phân xưởng
thiết bị cắt
Phân xưởng

149

150

0.67

0.65

1.17

12950

190

100

0.78

0.65

1.17

10312.5

Phân xưởng
dụng cụ
Phân xưởng sữa
chữa điện
Phân xưởng làm
khuôn
Phân xưởng sữa
chữa cơ khí
Nhà hành chính,
sinh hoạt
Khối các nhà
kho
Phân xưởng
thiết bị không
tiêu chuẩn
Nhà ăn

447

800

0.70

0.67

1.11

10250

250

50

0.62

0.78

0.80

5950

81

35

0.84

0.70

1.02

2250

315

30

0.77

0.62

1.27

2625

100

50

0.34

0.84

0.65

6750

100

35

0.37

0.77

0.83

8400

56

30

0.39

0.61

1.30

2025

23

260

0.45

0.86

0.59

5850

Phân xưởng gia
công

18

162

0.45

0.78

0.80

3600

Bảng 1.1 Số liệu kháo sát khu xí nghiệp
Với số liệu như trên thì ta tính toán phụ tải động lực theo phương pháp hệ số nhu cầu
Phụ tải tính toán của mỗi phân xưởng được xác định theo công thức sau:
Pdl = Knc*Pd
Qdl = Pdl*tanφ
GVHD: Th.S Phạm Anh Tuân

Page 3


Trường Đại Học Điện Lực

SVTH: Nguyễn Khắc Quỳnh

Trong đó:
Knc : hệ số nhu cầu
Tanφ được suy ra từ hệ số công suất cosφ
Ví dụ: tính toán phụ tải động lực phụ tải phân xưởng 1 Phân xưởng thiết bị cắt
+ Công suất tính toán động lực:
Pdl = knc*Pd =0.67*150=100.5 kW
+ Công suất phản kháng động lực:

Qdl = Pdl*tanφ =100.5*1.17=117.585 kVAr
Tính toán tương tự cho các phân xưởng khác ta có bảng sau:
STT Tên phân xưởng
và phụ tải

Tổng
công
suất đặt
Pd,kW

1

Phân xưởng
thiết bị cắt
Phân xưởng

150

0.67

1.17

100.5

117.585

100

0.78

1.17

78

91.26

Phân xưởng
dụng cụ
Phân xưởng sữa
chữa điện
Phân xưởng làm
khuôn
Phân xưởng sữa
chữa cơ khí
Nhà hành chính,
sinh hoạt
Khối các nhà
kho
Phân xưởng
thiết bị không
tiêu chuẩn
Nhà ăn

800

0.70

1.11

560

621.6

50

0.62

0.80

31

24.8

35

0.84

1.02

29.4

29.988

30

0.77

1.27

23.1

29.337

50

0.34

0.65

17

11.05

35

0.37

0.83

12.95

10.749

30

0.39

1.30

11.7

15.21

260

0.45

0.59

117

69.03

2
3
4
5
6
7
8
9

10

GVHD: Th.S Phạm Anh Tuân

Hệ số
nhu
cầu
Knc

Page 4

tanφ

Pdl
kW

Qdl
kVAr


Trường Đại Học Điện Lực

11

SVTH: Nguyễn Khắc Quỳnh

Phân xưởng gia
công

162

0.45

0.80

72.9

58.32

Bảng 1.2: phụ tải động lực các phân xưởng xí nghiệp
1.1.2 tính toán phụ tải chiếu sáng
Trong thiết kế chiếu sáng, vấn đề quan trọng là đáp ứng yêu cầu về độ rọi và hiệu
quả chiếu sáng của chiếu sáng đối với thị giác. Ngoài độ rọi, hiệu quả của chiếu sáng còn
phụ thuộc vào quang thông, màu sắc ánh sáng, sự lựa chọn hợp lý các chao chóp đèn, sự
bố trí chiếu sáng vừa đảm bảo tính kỹ thuật và kinh tế, mỹ thuật.Thiết kế chiếu sáng phải
đảm bảo các yêu cầu sau:
- Không bị lóa
- Không có bóng tối
- Phải có độ rọi đồng đều
- Phải tạo được ánh sáng giống ánh sáng ban ngày
Nếu dùng đèn sợi đốt thì cosφ=1 →tanφ=0
Nếu dùng đèn huỳnh quang cosφ=0.8→tanφ=0.75
Hệ thống chiếu sáng chung cho toàn phân xưởng có 2 loại đèn là: bóng đèn sợi đốt
và bóng đèn huỳnh quang. Các phân xưởng sản xuất thường ít dung đèn huỳnh quang vì
đèn huỳnh quang cí tần số 50Hz thường gây ra ảo giác gây nguy hiểm cho người vận
hành và thường gây tai nạn lao động. Vì vậy các phân xưởng sản xuất dùng bóng đèn sợi
đốt, còn các khu nhà sinh hoạt, nhà kho chứa thì nên dùng bóng huỳnh quang.
Nếu dùng đèn sợi đốt thì cosφ=1 →tanφ=0
Nếu dùng đèn huỳnh quang cosφ=0.8→tanφ=0.75
Bố trí đèn: thường được bố trí theo các góc của hình vuông hoặc hình chữ nhật.
Theo đề bài ta có:
Các phân xưởng dùng đèn sợi đốt (theo STT trên mặt bằng ):1,2,3,4,5,6,11
Các phân xưởng dùng đèn huỳnh quang (theo STT trên mặt bằng ): 7,8,9,10

Ví dụ: tính toán phụ tải chiếu sáng phân xưởng 1 Phân xưởng thiết bị cắt
Theo biểu đồ Kruithof ứng với độ rọi 100 (lux) nhiệt độ màu cần thiết là m = 30000 K sẽ
cho môi trường ánh sáng tiện nghi, dùng đèn sợi đốt với công suất là 200 (W) với quang
thông là F = 3000 lumen. ( Bảng 45.pl.BT )

Vì xưởng sửa chữa có nhiều máy điện quay nên ta chọn đèn sợi đốt. Chọn độ rọi
GVHD: Th.S Phạm Anh Tuân

Page 5


Trường Đại Học Điện Lực

SVTH: Nguyễn Khắc Quỳnh

Eyc = 100 lx
Chọn độ cao treo đèn: h1 = 0,5m
Chiều cao của mặt bằng làm việc h2 = 0,9 m
Khoảng cách từ đèn đến mặt công tác là: h = H – h2 = 5– 0,9 = 4.1 m

GVHD: Th.S Phạm Anh Tuân

Page 6


Trường Đại Học Điện Lực

SVTH: Nguyễn Khắc Quỳnh

h1

h
H
h2

Tỉ số treo đèn :

J=

h1
h1 + h

=

0.5
0.5 + 4.1

= 0,109 <

1
3

=> thỏa mản yêu cầu

Với loại đèn dùng để chiếu sáng cho phân xưởng sản xuất nên chọn khoảng cách giữa các
đèn được xác định là L/h = 1,5 ( bảng 2.11 trong sách Bảo Hộ Lao Động của thầy Trần
Quang Khánh ) tức là :
L = 1,5*h = 1,5*4.1 = 6.15
Hệ số không gian :
a *b
140*92.5
=
= 11.14
h *( a + b) 5*(140 + 92.5)

Kkg =
Căn cứ đặc điểm của nội thất chiếu sáng có thể coi hệ số phản xạ của trần : tường: sàn là
70:50:30 (bảng 2.12) . Tra bảng 2.pl trong sách Bảo hộ lao động cảu thầy Trần Quang
Khánh phụ lục ứng với hệ số phản xạ đã nêu trên và hệ số không gian là k kg = 11.4 ta tìm
được hệ số lợi dụng
Kld = 1,9 ; hệ số dự trữ lấy bằng kdl = 1,2 ; hệ số sủ dụng đèn là ŋ = 0,62 .
Xác định quang thông tổng:
E yc * S * k dt

F� =

η * kld

GVHD: Th.S Phạm Anh Tuân

Page 7


Trường Đại Học Điện Lực

SVTH: Nguyễn Khắc Quỳnh

Trong đó :
Eyc : độ rọi yêu cầu
S : diện tích phân xưởng
Kdl : hệ số dự trữ, thường lấy bằng 1,2 – 1,3
Ŋ : hiệu suất của đèn
Kld : hệ số lợi dụng quang thông của đèn
Thay số ta có
F� =

Số lượng đèn tối thiểu là :

100*12950*1.2 1554000
=
= 1319185.1
0.62*1.9
1.178

lm

F∑
Fd

N=
Trong đó :

F� : Quang thông tổng
Fd : Quang thông của đèn.

F∑ 1319185.1
=
= 440
Fd
3000

Thay số ta có N =
bóng
Căn cứ vào kích thước của nhà xưởng ta chọn khoảng cách giữa các đèn là L n = 5.21
m và Ld = 5.04 m từ đó tính được khoảng cách p = 2 ; q = 2,5. Ta sẽ được 17 hàng đèn
mỗi hàng 27 đèn --> tổng cộng có 460 đèn.

Kiểm tra độ đồng đều về ánh sáng:

L
3

d

≤q≤

L

L

d

2

5.04
3

n

3

và
5.04
2

L

≤ p≤

n

2

5.21
3

5.21
2

≤2≤
và
≤ 2≤
Ngoài ra ta trang bị thêm cho 2 phòng thay đồ và 2 phòng vệ sinh, mỗi phòng có 1
bóng 60W.
Tổng công suất đèn là: Pcs = 460*200+ 4.60 = 13740 W = 92.24 kW

STT
1

Tên phân
Diện
xưởng và phụ
tích
tải
m2
Phân xưởng
12950

thiết bị cắt

GVHD: Th.S Phạm Anh Tuân

Loại đèn

Cosφ
đèn

Sợi đốt

1
Page 8

Số
đèn
460

Pcs
(kW)
92

Qcs
(kVAr)
0

Scs
(kVA)
92

Trường Đại Học Điện Lực

SVTH: Nguyễn Khắc Quỳnh

2

Phân xưởng

10312.5 Sợi đốt

1

365

73

0

73

3

Phân xưởng
dụng cụ
Phân xưởng
sữa chữa điện
Phân xưởng
làm
khuôn

Phân xưởng
sữa chữa cơ
khí
Nhà hành
chính, sinh
hoạt
Khối các nhà
kho
Phân xưởng
thiết bị không
tiêu chuẩn
Nhà ăn

10250

Sợi đốt

1

365

73

0

73

5950

Sợi đốt

1

210

42

0

42

2250

Sợi đốt

1

85

17

0

17

2625

Sợi đốt

1

95

19

0

19

6750

F36W-CW-DT8
F36W-CW-DT8
F36W-CW-DT8

0.8

230

8.28

6.21

8.31

0.8

290

10.44

7.83

10.47

0.8

70

2.52

1.89

2.63

0.8

200

7.2

5.4

7.24

Phân xưởng
gia công

3600

F36W-CW-DT8
Sợi đốt

1

135

27

0

27

4
5
6
7
8
9

10
11

8400
2025

5850

Bảng 1.3 Bảng giá trị tính toán chiếu sáng các phân xưởng

Ngoài ra ta phải tính toán phụ tải chiếu sáng ngoài trời cho đường đi công viên và
xung quang khu xí nghiệp với tổng diện tích đất trống và đường đi đo đạc được là
179812.5 m2
Tra bảng phụ lục I.2 trang 253, THIẾT KẾ CẤP ĐIỆN, Ngô Hồng Quang và Vũ
Văn Tẫm, NXB khoa học kỹ thuật 1998 ta chọn được P0=0.15 W/m2 . Vậy công suất
chiếu sáng ngoài trời cho toàn nhà máy là:
Pcsnt=0.15*179812.5 ≈27 kW
1.1.3. tính toán thông thoáng và làm mát
Lưu lượng gió tươi cần cấp vào xưởng là:
L=K*V (m 3/h)
Trong đó:
L : lưu lượng không khí cấp vào phân xưởng (m 3/h)
GVHD: Th.S Phạm Anh Tuân

Page 9


Trường Đại Học Điện Lực

SVTH: Nguyễn Khắc Quỳnh

K: bội số tuần hoàn (lần/giờ).
V: thể tích của phân xưởng (m3) V=S*h
S là diện tích phân xưởng ; chiều cao h=5m ;
Bội số K xác định theo bảng sau:
Phòng

Bội số tuần hoàn K

Lựa chọn

Phòng kỹ thuật, sản xuất

20-30

20

Phòng máy phát điện

20-30

20

Trạm biến thế

20-30

20

Phòng bơm

20-30

20

1-2

5

11-20

14-15

Kho chứa bình thường
Toilet công cộng

Chọn quạt thông số có các thông số sau:
MODE
L
IMAGES

Điện áp
(V)

380

Tần số
(Hz)

Lượng
gió
(m3/h)

Công
suất
(W)

cosφ

50

32000

550

0.8

Ví dụ: tính toán phụ tải thông thoáng làm mát phân xưởng 1 Phân xưởng thiết bị cắt
Lưu lượng gió cấp vào phân xưởng :
L=K*V=20*12950*5=1295000 (m3)
Số lượng quạt cần dùng là:

Nq=L/Lq=1295000/32000=41 quạt

Tổng công suất thông thoáng làm mát là : Pttlm=41*550=22550 W =22.55 kW
Tính toán tương tự cho các phân xưởng khác trong nhà máy, ta được bảng giá trị công
suất thông thoáng làm mát như sau:
STT

Tên phân
xưởng và phụ
tải

Diện
tích
m2

Số
quạt
(chiếc)

Bội số
K

Pttlm
(kW)

Qttlm
(kVAr)

Sttlm
(kVA)

1

Phân xưởng
thiết bị cắt

12950

41

20

22.55

16.913

28.188

GVHD: Th.S Phạm Anh Tuân

Page 10


Trường Đại Học Điện Lực

SVTH: Nguyễn Khắc Quỳnh

2

Phân xưởng

10312.5

32

20

17.6

13.2

22

3

Phân xưởng
dụng cụ
Phân xưởng sữa

chữa điện
Phân xưởng làm
khuôn
Phân xưởng sữa
chữa cơ khí
Nhà hành chính,
sinh hoạt
Khối các nhà
kho
Phân xưởng
thiết bị không
tiêu chuẩn
Nhà ăn

10250

32

20

17.6

13.2

22

5950

19

20

10.45

7.838

13.063

2250

7

20

3.85

2.888

4.813

2625

8

20

4.4

3.3

5.5

6750

21

20

11.55

8.663

14.438

8400

7

5

3.85

2.888

4.813

2025

2

5

1.1

0.825

1.135

5850

18

20

9.9

7.425

12.375

Phân xưởng gia
công

3600

11

20

6.05

4.538

7.563

4
5
6
7
8
9
10
11

Bảng 1.4: bảng giá trị tính toán thông thoáng làm mát các phân xưởng
1.1.4. Tổng hợp phụ tải từng phân xưởng
Phụ tải của mỗi phân xưởng bằng tổng các phụ tải động lực và phụ tải chiếu sáng và
phụ tải thông thoáng làm mát có xét thêm sự phát triển của phụ tải sau t=10 năm:

Pttpx =(Pdl + Pcs + Pttlm)*(1+α.t) (kW)
cosφtbpxi =

S ttpx =

Pdli * cosφdli + Pcsi * cosφcs i + Pttlmi * cosφttlmi
Ppxi

PttpxΣ

2

2
Qttpx = S ttpx
− Pttpx

cos ϕ tbpx
(kVA)

(kVAr)

Ví dụ: Tổng hợp phụ tải tính toán phân xưởng 1 Phân xưởng thiết bị cắt

Pttpx1 =Pdl1 + Pcs1 + Pttlm1 =(100.5 + 92+ 22.55)*(1+0.04*10)=301.07 (kW)

Cosφpx1=

Pdl1 * cosϕdl + Pcs1 * cosϕcs + Plm1 * cosϕlm
= 0.8155
Pttpx1

GVHD: Th.S Phạm Anh Tuân

Page 11


Trường Đại Học Điện Lực

Sttpx1 =

Pttpx1
cos φtbpx1

=

SVTH: Nguyễn Khắc Quỳnh

301.07
= 369.2( kVA)
0.8155

Qttpx = 369.22 − 301.07 2 = 213.7( kVAr )

Tính toán tương tự cho các phân xưởng khác ta có bảng tổng hợp phụ tải từng phân
xưởng và khu vực khác như sau:
STT

Tên phân xưởng và phụ tải

Qttpx
(kVAr)
213.7

Sttpx
(kVA)
369.2

Cos�px

Phân xưởng thiết bị cắt

Pttpx

(kW)
301.07

1
2

Phân xưởng

236.04

166.5

288.84

0.8172

3

Phân xưởng dụng cụ

910.84

902

1281.9

0.7105

4

Phân xưởng sữa chữa điện

116.83

58.81

130.8

0.8932

5

70.35

51.09

86.943

0.8092

6

Phân xưởng làm
khuôn
Phân xưởng sữa chữa cơ khí

65.1

50.13

82.166

0.7923

7

Nhà hành chính, sinh hoạt

51.562

36.2

62.999

0.8185

8

Khối các nhà kho

38.136

30.02

48.535

0.7857

9

21.448

24.75

32.75

0.6549

10

Phân xưởng thiết bị không tiêu
chuẩn
Nhà ăn

187.74

115.2

220.26

0.8523

11

Phân xưởng gia công

148.33

96.89

177.17

0.8372

12

Chiếu sáng bên ngoài

37.8

0

37.8

1

13

TỔNG

2185.24
6

1745.26

0.8155

Bảng 1.5 Bảng tổng hợp phụ tải từng phân xưởng và khu vực khác
1.2. TỔNG HỢP PHỤ TẢI TOÀN NHÀ MÁY VÀ XÂY DỰNG BIỂU ĐỒ PHỤ TẢI
1.2.1 Tổng hợp phụ tải toàn nhà máy

Phụ tải tổng hợp toàn nhà máy được xác định như sau (thông số bảng 1.5):

GVHD: Th.S Phạm Anh Tuân

Page 12


Trường Đại Học Điện Lực

SVTH: Nguyễn Khắc Quỳnh
12

Pttxnđt= k * ∑
ttpxi P
i =1

+ Phụ tải tác dụng tính toán toàn nhà máy:

12

Qttxnđt= k * ∑
ttpxiQ

+ Phụ tải phản kháng tính toán toàn nhà máy:

i =1

Trong đó:
kdt : Hệ số đồng thời, chọn kdt= 0.7
Vậy phụ tải tổng hợp toàn nhà máy tính toán được như sau:

+ Phụ tải tác dụng tính toán toàn nhà máy:
12

Pttxnđt= k * ∑
ttpxi P
i =1

=0.7*2185.246=1529.67(kW)

+ Phụ tải phản kháng tính toán toàn nhà máy:
12

Qttxnđt= k * ∑
ttpxiQ
i =1

=0.7*1745.26=1221.682(kVAr)

Công suất biểu kiến toàn nhà máy:
2
2
Sttxn = Pttxn
+ Qttxn

1529.67 2 + 1221.6822

=

=1957.651 (kVA)

Hệ số công suất trung bình của nhà máy:
12

cosφtbNM =

∑ Pttpxi .cosi
i =1

12

∑ Pttpxi

=

1706.67
= 0.781
2185.246

i =1

1.2.1 Xây dựng biểu đồ phụ tải
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 của phân

GVHD: Th.S Phạm Anh Tuân

Page 13


Trường Đại Học Điện Lực

SVTH: Nguyễn Khắc Quỳnh

xưởng được phân bố đồng đều theo diện tích phân xưởng. Vì vậy trọng tâm của phụ tải
phân xưởng được xem như tâm hình học của phân xưởng.

- Bán kính vòng tròn phụ tải sẽ là:

Sttpxi

R px1 =

π.m

- Với hệ số tỉ lệ lựa chọn m=3 kVA/mm2,
Để thể hiện cơ cấu phụ tải trong vòng tròn phụ tải, người ta thường chia vòng tròn
phụ tải theo tỉ lệ giữa công suất chiếu sáng,làm mát và động lực, vì vậy ta có thể tính góc
của phần công suất chiếu sáng theo công thức:

α cs,lmi =

360.Scs,lmi
Sttpxi

R px1 =

Sttpx1

Ví dụ: đối với phân xưởng 1 ta có :

α cslm1 =

π.m

=

507.68
= 7.34 mm
π.3

360.(Scs1 + Sttlm1 )
360 * (194.25 + 28.188)
=
= 232.36
Sdl + Scs1 + Sttlm
344.631

Tính toán tương tự ta tính được bán kính phụ tải và góc của phần công suất chiếu
sáng, làm mát là:
STT

Tên phân xưởng và phụ tải

Rpxi

�cslm

1

Phân xưởng thiết bị cắt

6.2589

157.41

2

Phân xưởng

5.536

159.03

3

Phân xưởng dụng cụ

11.662

36.709

4

Phân xưởng sữa chữa điện

3.7253

209.18

5

Phân xưởng làm khuôn

3.0373

123.07

6

Phân xưởng sữa chữa cơ khí

2.9526

142.63

GVHD: Th.S Phạm Anh Tuân

Page 14


Trường Đại Học Điện Lực

SVTH: Nguyễn Khắc Quỳnh

7

Nhà hành chính, sinh hoạt

2.5854

190.34

8

Khối các nhà kho

2.2693

171.33

9

Phân xưởng thiết bị không tiêu chuẩn

1.8641

59.047

10

Nhà ăn

4.8343

45.422

11

Phân xưởng gia công

4.3357

97.269

Bảng 1.6 giá trị để xây dụng biểu đồ phụ tải

1
6
9
10
8
2
5
11
3
7
4

GVHD: Th.S Phạm Anh Tuân

Page 15


Trường Đại Học Điện Lực

SVTH: Nguyễn Khắc Quỳnh

Phụ tải chiếu sáng, làm mát
Phụ tải động lực
Rpxi

1
1000
Số hiệu phân xưởng
Công suất phân xưởng kVA

1.3. TÍNH TOÁN BÙ HỆ SỐ CÔNG SUẤT
1.3.1. Tính toán bù công suất phản kháng để nâng hệ số công suất lên cos�2 = 0.9
Ta có công suất bù phản kháng cần thiết để nâng hệ số cosφ2=0.9 là:
Qb =Pttpx*(tanφ1 – tanφ2)
Ví dụ: tính toán bù nâng cao hê số công suất phân xưởng 1 Phân xưởng thiết bị cắt
Ta có: Cosφ1 =0.875 => tgφ1 = 0.7098
GVHD: Th.S Phạm Anh Tuân

Page 16


Trường Đại Học Điện Lực

SVTH: Nguyễn Khắc Quỳnh

Cosφ2 =0.9 => tgφ1 = 0.484
=> Qb =Pttpx1*(tanφ1 – tanφ2)=301.07*(0.7098 – 0.484) =67.883 kVAr
Tính toán tương tự cho các phân xưởng khác ta có bảng sau:
STT

Tên phân xưởng và phụ
tải

Pttpx
(kW)

Tan�1

1

Phân xưởng thiết bị cắt

301.07

2

Phân xưởng

3
4
5
6
7
8

Qttsaubu
(kVAr)

Sttpx
(kVA)

0.7098

Lượng
Qb

(kVAr)
67.883

145.81

334.52

236.04

0.7053

52.154

114.32

262.27

Phân xưởng dụng cụ

910.84

0.9903

460.87

441.14

1012

Phân xưởng sữa chữa

điện
Phân xưởng làm khuôn

116.83

0.5033

2.2223

56.583

129.81

70.35

0.7262

17.015

34.072

78.167

Phân xưởng sữa chữa cơ
khí
Nhà hành chính, sinh
hoạt
Khối các nhà kho

65.1

0.7701

18.602

31.529

72.333

51.562

0.702

11.224

24.973

57.291

38.136

0.7872

11.552

18.47

42.373

9

Phân xưởng thiết bị
không tiêu chuẩn

21.448

1.154

14.362

10.388

23.831

10

Nhà ăn

187.74

0.6136

24.265

90.927

208.6

11

Phân xưởng gia công

148.33

0.6532

25.054

71.839

164.81

12

Chiếu sáng ngoài trời

37.8

0

Không
cần bù

0

37.8

13

Tổng

2185.246

1040.06

Bảng 1.7 Bảng tính toán bù công suất phản kháng
Vậy công suất tác dụng và công suất phản kháng sau bù của toàn nhà máy là:
12

PttNMđt= k * ∑
ttpxi P
i =1

=0.7*2185.246=1529.67(kW)

12

QttNMđt= k * ∑
ttpxiQ
i =1

=0.7*1040.06=728.042(kVAr)

Công suất biểu kiến toàn nhà máy sau bù:

GVHD: Th.S Phạm Anh Tuân

Page 17

Trường Đại Học Điện Lực

SVTH: Nguyễn Khắc Quỳnh

2
2
SttNMsaubu = PttNM
+ QttNmsaubu

Pttpx

CosφNMsaubu=

SttNMsaubu

=

1529.67 2 + 728.0422 = 1694.09

=

(kVA)

1529.67
= 0.903
1694.09

1.3.2. Đánh giá hiệu quả bù
+ Giảm giá thành tiền điện:
- Nâng cao hệ số công suất đem lại những ưu điểm về kỹ thuật và kinh tế, nhất là giảm

tiền điện.
- Trong giai đoạn sủ dụng điện có giới hạn theo qui định. Việc tiêu thụ năng lượng phản
kháng vượt quá 40% năng lượng tác dụng (tgφ > 0,4: đây là giá trị thoã thuận với công ty
cung cấp điện) thì người sử dụng năng lượng phản kháng phải trả tiền hàng tháng theo
giá hiện hành.
- Do đó, tổng năng lượng phản kháng được tính tiền cho thời gian sử dụng sẽ là:
kVAr ( phải trả tiền ) = KWh ( tgφ – 0,4)
+ Tối ưu hoá kinh tế - kỹ thuật
- Cải thiện hệ số công suất cho phép người sử dụng máy biến áp, thiết bị đóng cắt và cáp
nhỏ hơn V.V…đồng thời giảm tổn thất điện năng và sụt áp trong mạng điện.
Hệ số công suất cao cho phép tối ưu hoá các phần tử cung cấp điện. Khi ấy các thiết bị
điện không cần định mức dư thừa.
- Tải mang tính cảm có hệ số công suất thấp sẽ nhận thành phần dòng điện phản kháng từ
máy phát đưa đến qua hệ thống truyền tải phân phối. Do đó kéo theo tốn thất công suất
và hiện tượng sụt áp. Khi mắc các tụ song song với tải, dòng điện có tính dung của tụ sẽ
có cùng đường đi như thành phần cảm kháng của dòng tải. vì vậy hai dòng điện này sẽ
triệt tiêu lẫn nhau IC = IL. Như vậy không còn tồn tại dòng phản kháng qua phần lưới
phía trước vị trí đặt tụ.
Cụ thể:
+ Làm giảm tổn thất trên lưới điện
Giả sử cosφ của xí nghiệp tăng từ cosφ1 lên cosφ2 khi đó Q1 giảm xuống Q2 nên
Q1>Q2 suy ra

GVHD: Th.S Phạm Anh Tuân

Page 18


Trường Đại Học Điện Lực

SVTH: Nguyễn Khắc Quỳnh
∆U1 =

PR + Q1 X PR + Q2 X
>
= ∆U 2
U
U

+ Làm giảm tổn thất công suất trên lưới điện
.

∆ S1 =

.
P 2 + Q12
P 2 + Q2 2
Z
>
Z
=
∆
S
2
U2
U2

+ Làm giảm tổn thất điện năng
∆A1 =

P 2 + Q12
P 2 + Q22
R
.
τ
>
R.τ = ∆A2
U2
U2

+ Làm tăng khả năng tải của đường dây và biến áp

GVHD: Th.S Phạm Anh Tuân

Page 19


Trường Đại Học Điện Lực

SVTH: Nguyễn Khắc Quỳnh

CHƯƠNG 2
XÁC ĐỊNH SƠ ĐỒ NỐI DÂY CỦA MẠNG ĐIỆN NHÀ MÁY
2.1. CHỌN CẤP ĐIỆN ÁP PHÂN PHỐI
Cấp điện áp phân phối là cấp điện áp liên kết từ hệ thống của nhà máy với Hệ thống
điện. Cấp điện áp phân phối tùy thuộc vào công suất truyền tải và chiều dài đường dây
truyền tải. Tuy nhiên ta có nhà máy công suất không lớn lắm S=1694.09 (kVA) nên cấp
điện áp phân phối là 22kV, nếu có đường dây 22kV gần nhà máy thì ta nên kéo 1 đường
dây từ đường dây 22kV về trạm phân phối trung tâm nhưng theo đề bài ta không có
đường dây 22kV gần nhà máy mà chỉ có đường dây 110kV từ hướng Tây cách nhà máy

350m. Nên ta xây trạm biến áp110kV/22kV để cấp nguồn vào nhà máy .
Ta sẽ dùng đường dây trên không dẫn điện từ nguồn 110kV vào trạm biến áp trung tâm
của nhà máy rồi từ đó cho cáp ngầm đến các trạm máy biến áp phân xưởng nhằm đảm
bảo an toàn và mỹ quan cho nhà máy.
2.2. XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ ĐẶT CỦA TRẠM MÁY BIẾN ÁP TRUNG TÂM (TBATT)
Vị trí đặt máy biến áp thường gần tâm phụ tải, thuận tiện cho hướng tới của nguồn,
cho việc lắp đặt đường dây và vận hành sữa chữa, đảm bảo tính mỹ quan cho nhà máy.
Tâm quy ước của phụ tải nhà máy được xác định bởi một điểm M có toạ độ được xác
định: M0(x0,y0) theo hệ trục toạ độ x0y. Công thức:
11

x0 =

∑ Sttpxi .x i
i =1
11

∑ Sttpxi

11

; y0 =

i =1

∑ Sttpxi .yi
i =1
11

∑ Sttpxi

i =1

Trong đó: Sttpxi - phụ tải tính toán của phân xưởng i
xi, yi - toạ độ của phân xưởng i theo hệ trục đã chọn (tọa độ trên bản vẽ)
Ta có bảng số liệu:
STT Tên phân xưởng và phụ
Sttpx
Sttpx*xi
Sttpx*yi
tải
(kVA)
xi
yi
1

Phân xưởng thiết bị cắt

22.5

53

334.52

7526.7

17730

2

Phân xưởng

58.5

36

262.27

15343

9441.6

3

Phân xưởng dụng cụ

10

9.5

1012

10120

9614.4

4

Phân xưởng sữa chữa
điện
Phân xưởng làm khuôn

90

10

129.81

11683

1298.1

27.5

33

78.167

2149.6

2579.5

5

GVHD: Th.S Phạm Anh Tuân

Page 20


Trường Đại Học Điện Lực

6

SVTH: Nguyễn Khắc Quỳnh

52.5

57

7

Phân xưởng sữa chữa cơ
khí
Nhà hành chính, sinh hoạt

53.5

10

8

Khối các nhà kho

96.5

36

9

Phân xưởng thiết bị
không tiêu chuẩn

84.5

56.5

10

Nhà ăn

107

11

Phân xưởng gia công

6

Tổng

72.333

3797.5

4123

57.291

3065.1

572.91

42.373

4089

1525.4

23.831

2013.7

1346.5

56

208.6

22320

11682

32.5

164.81

988.87

5356.4

2386.051 83096.77 65269.08

11

x0 =

∑ Sttpxi .x i
i =1
11

∑ Sttpxi

=

83096.77
= 34.83
2386.051

=

65269.08
= 27.35
2386.051

i =1



11

y0 =

∑ Sttpxi .yi
i =1
11

∑ Sttpxi
i =1



Ta nhìn thấy vị trí {x0,y0} không thuận lợi cho việc đặt trạm biến áp nhà máy vì nguồn
đến từ hướng tây đồng thời không đảm bảo mỹ quan nên ta đặt như sau
y

1
6
9
10
8
2
5
11
GVHD: Th.S Phạm Anh Tuân

Page 21


Trường Đại Học Điện Lực

SVTH: Nguyễn Khắc Quỳnh

3
7
4
x
TBATT
{x0,y0}

GVHD: Th.S Phạm Anh Tuân

Page 22


Trường Đại Học Điện Lực

SVTH: Nguyễn Khắc Quỳnh

2.3. CHỌN CÔNG SUẤT VÀ SỐ LƯỢNG MÁY BIẾN ÁP NHÀ MÁY VÀ TRẠM
BIẾN ÁP PHÂN XƯỞNG
2.3.1 Chọn máy biến áp trạm nhà máy
Nhà máy có 78% là phụ tải loại I%II nên phải chọn tối thiểu 2 máy biến áp vận hành
song song. Máy biến áp phải thõa mãn 2 điều kiện sau :

∑ SBi ≥ SttNM

+ ĐIỀU KIỆN 1

I & II
1.4 ∑ S Bi − maxSBi  ≥ SttNM

+ ĐIỀU KIỆN 2

Tuy nhiên máy biến áp 110kV/22kV dung lượng nhỏ
S đmB ≥

k I & II .Sttxn 0.78*1694.09
=
= 943.85 ( kVA )
1, 4
1, 4

Từ điều kiện 2 ta suy ra
Ta chọn máy biến áp tiêu chuẩn là máy biến áp ba pha hai cuộn dây có công suất định
mức SdmB =2500 kVA của Nhà máy chế tạo thiết bị điện Đông Anh sản xuất tại Việt Nam

GVHD: Th.S Phạm Anh Tuân

Page 23


Trường Đại Học Điện Lực

SVTH: Nguyễn Khắc Quỳnh

2.3.2 Chọn máy biến áp trạm phân xưởng
Ta thấy toàn nhà máy có 22% là phụ tải loại III có thể cắt điện khi khẩn cấp, dựa vào
chức năng từng phân xưởng ta có thể chọn % phụ tải có thể cắt khi sự cố mà không thiệt
hại mà vẫn đảm bảo cung cấp điện. Vì tầm quan trọng của các phân xưởng nên ta đặt tại
mỗi trạm 2 máy biến áp giống nhau làm việc song song để dể dàng vận hành
Căn cứ vào mặt bằng nhà máy, số lượng, công suất và nhiệm vụ của từng phân xưởng ta

đặt các trạm biến áp phân xưởng như sau:
Trạm biến áp 1 cấp điện cho phân xưởng 1 , 6
Trạm biến áp 2 cấp điện cho phân xưởng 2 và chiếu sáng ngoài trời
Trạm biến áp 3 cấp điện cho phân xưởng 3 , 5 , 11
Trạm biến áp 4 cấp điện cho phân xưởng 4, 7
Trạm biến áp 5 cấp điện cho phân xưởng 8,9,10
+ tính toán chọn máy biến áp trạm 1
- Công suất máy biến áp:

SdmB ≥

Sttpx1
2

=

(334.52 + 72.333)
= 203.43 kVA
2

- Kiểm tra điều kiện sự cố :

S đmB ≥

k I & II .Sttpt
1, 4

=

0.78*(334.52 + 72.333)

= 226.7 ( kVA )
1, 4

Tra catologe máy biến áp chọn 2 máy TRANS250 hiệu THIBIDI công suất 250 kVA22kV/0.4kV
+ tính toán chọn máy biến áp trạm 2
- Công suất máy biến áp:

SdmB ≥

SttptB2
2

=

(262.27 + 37.8)
= 150.035 kVA
2

- Kiểm tra điều kiện sự cố :

S đmB ≥

k I & II .SttptB 2
1, 4

GVHD: Th.S Phạm Anh Tuân

=

0.78*(262.27 + 37.8)

= 167.18 ( kVA )
1, 4

Page 24


Trường Đại Học Điện Lực

SVTH: Nguyễn Khắc Quỳnh

Tra catologe máy biến áp chọn 2 máy TRANS180 hiệu THIBIDI công suất 180 kVA22kV/0.4kV

+ tính toán chọn máy biến áp trạm 3
- Công suất máy biến áp:

SdmB ≥

SttptB3
2

(1012 + 78.167 + 164.81)
= 627.4885 kVA
2

=

- Kiểm tra điều kiện sự cố :

SđmB ≥

k I & II .SttptB 3
1, 4

=

0.78*(1012 + 78.167 + 164.81)
= 699.2 ( kVA )
1, 4

Tra catologe máy biến áp chọn 2 máy TRANS750 hiệu THIBIDI công suất 750kVA22kV/0.4kV
+ tính toán chọn máy biến áp trạm 4
- Công suất máy biến áp:

SdmB ≥

SttptB4
2

=

(129.81 + 57.291)
= 93.55 kVA
2

- Kiểm tra điều kiện sự cố :

SđmB ≥

k I & II .SttptB 4
1, 4

=

0.78*(129.81 + 57.291)
= 104.24 ( kVA )
1, 4

Tra catologe máy biến áp chọn 2 máy TRANS160 hiệu THIBIDI công suất 160kVA22kV/0.4kV
+ tính toán chọn máy biến áp trạm 5
- Công suất máy biến áp:

SdmB ≥

SttptB5
2

=

(42.373 + 23.831 + 208.6)
= 137 kVA
2

- Kiểm tra điều kiện sự cố :
GVHD: Th.S Phạm Anh Tuân

Page 25