Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho phân xưởng cơ khí

Lời nói đầu
Ngày nay, trong 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. Nó là một dạng năng lượng đặc biệt, có rất nhiều ưu điểm như:
dễ chuyển hóa thành các dạng năng lượng khác( như cơ năng, hóa năng, nhiệt năng...),
dễ dàng truyền tải và phân phối... 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.
Do đó đồ án thiết kế hệ thống cung cấp điện là yêu cầu bắt buộc với sinh viên
nghành hệ thống điện đại học Điện Lực Hà Nội. Quá trình thực hiện đồ án sẽ giúp
chúng ta có những hiểu biết tổng quan nhất về hệ thống điện cũng như các thiết bị
trong thiết kế hệ thống điện.
Với đồ án: “Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho phân xưởng cơ khí” em đã
được tiếp cận và làm quen với các khái niệm và thiết bị cơ bản nhất trong hệ thống
phân phối điện năng. Những kiến thức đó sẽ là nền tảng cho quá trình tiếp cận với thực
tế sau này.
Hà Nội, ngày 01 tháng 4 năm 2009
Sinh viên thực hiện


Đồ án môn học cung cấp điện
Thiết kế cung cấp điện cho một phân xưởng cơ khí
Tỷ lệ phụ tải điện loại I&II là 85%.
Hao tổn điện áp cho phép trong mạng điện hạ áp ∆Ucp = 3,5%.
Hệ số công suất cần nâng lên là cos ϕ = 0,92.
Hệ số chiết khấu: I = 10%
Thời gian sử dụng công suất cực đại: TM = 4680h
Công suất ngắn mạch tại điểm đấu điện: Sk = 3,32 MVA

Thời gian tồn tại của dòng ngắn mạch tk = 2,5s
Khoảng cách từ nguồn điện đến trung tâm của phân xưởng: L = 73,6 m
Chiều cao nhà xưởng H = 3,8 m
Giá thành tổn thất điện năng C∆ = 1000đ/kWh.
Suất thiệt hại do mất điện gth = 4500đ/kWh.
Phụ tải của phân xưởng cơ khí - sửa chữa
Số hiệu trên
sơ đồ
1; 8
2; 9
3; 4; 5
6; 7
10; 11; 19; 20;
29; 30
12; 13; 14; 15;
16; 24; 25
17
18; 21
22; 23
26; 39
27; 31
28; 34
32; 33
35; 36; 37; 38
40; 43
41; 42; 45
44

Hệ số
Ksd

0.35
0.32
0.3
0.26

cos ϕ

Máy khoan

0.27

0.66

Máy tiện bu lông

0.30

0.58

Máy ép
Cần cẩu
Máy ép nguội
Máy mài
Lò gió
Máy ép quay
Máy xọc, (đục)
Máy tiện bu lông
Máy hàn
Máy quạt
Máy cắt tôn

0.41
0.25
0.47
0.45
0.53
0.45
0.4
0.32
0.46
0.65
0.27

0.63
0.67
0.70
0.63
0.9
0.58
0.6
0.55
0.82
0.78
0.57

Tên thiết bị
Máy mài nhẵn tròn
Máy màn nhẵn phẳng
Máy tiện bu lông
Máy phay

0.67
0.68
0.65
0.56

Công suất đặt P
(kW)
3; 10
1.5; 4
0.6; 2.2; 4
1.5; 2.8
0.6; 0.8; 0.8; 0.8;
1.2; 1.2
1.2; 2.8; 2.8; 3;
7.5; 10; 13
10
4; 13
40; 55
2; 4.5
4; 5.5
20; 30
4; 5.5
1.5; 2.8; 4.5; 5.5
28; 28
5.5; 7.5; 7.5
2.8


Sơ đồ mặt bằng phân xưởng:

A

6000mm

C

B

24000 mm

E

D

160
00
m
m

27

28

34

17

8

1

9

2

2
19

9

20

3

10

29

36
00
0m
m

35
36

22

30

37

32

4

23
13

21
38

5

24

33

25

39

6

40
41
42

27

18
12

4

7

3

11

44
45

43

26

31

14
15
16

5

6
7

Chương 1:
Tính toán chiếu sáng cho phân xưởng
1.1 Nguyên tắc và tiêu chuẩn chiếu sáng
1.1.1 Yêu cầu đối với chiếu sáng:
Trong công nghiệp cũng như trong công tác và đời sống, ánh sáng nhân tạo rất
cần thiết, nó thay thế và bổ sung cho ánh sáng thiên nhiên. Việc chiếu sáng ảnh hưởng
trực tiếp đến năng suất lao động và sức khoẻ của người lao động trong công tác cũng
như trong sinh hoạt. Vì vậy chiếu sáng phải đảm bảo các yêu cầu tối thiểu nhất định,
các yêu cầu này được xem như tiêu chuẩn chất lượng ánh sáng, là nguyên tắc để định
ra tiêu chuẩn và thiết kế chiếu sáng.
Đảm bảo độ chiếu sáng đủ và ổn định.
+ Nguyên nhân làm ánh sáng dao động là sự dao động của điện áp, vì vậy tiêu
chuẩn quy định điện áp chỉ được dao động với ∆UCf = ± 2,5% Uđm. Trong phân xưởng
cơ khí nguyên nhân gây ra dao động là chế độ làm việc không đều của máy công cụ.
+ Một nguyên nhân khác làm ánh sáng dao động là sự rung động cơ học của đèn
điện cho nên đèn phải được giữ cố định.
Quang thông phân bố đều trên toàn mặt chiếu sáng (mặt công tác).
+ Không có các miền cố độ chênh lệch quá lớn về độ sáng, không có các bóng tối
quá, đặc biệt là các bóng tối di động. Sự chênh lệch độ chiếu sáng làm mắt luôn phải
điều tiết để thích nghi do đó chóng mỏi mệt, các bóng tối di động dễ gây ra tai nạn lao
động.
- Không có ánh sáng chói trong vùng nhìn của mắt, làm mắt chóng mỏi và khó
điều tiết.
Nguyên nhân của ánh sáng chói có thể là: nguồn sáng có dây tóc lớn lộ ra ngoài,
có các vật phản xạ mạnh. Nguồn sáng chớp cháy, để hạn chế ánh sáng chói có thể
dùng ánh sáng gián tiếp, góc bảo vệ thích hợp, bóng đèn mờ.
1.1.2 Tiêu chuẩn chiếu sáng:
Tiêu chuẩn chiếu sáng quy định độ chiếu sáng tối thiểu cho các nơi, các loại công
tác khác nhau. Tiêu chuẩn được xây dựng trên cơ sở cân nhắc về kinh tế, kỹ thuật

nhằm bảo đảm vừa đủ các yêu cầu đã nêu, độ chiếu sáng tối thiểu được quy định căn
cứ vào các yêu cầu sau:
Kích thước của vật nhìn khi làm việc và khoảng cách của nó tới mắt, hai yếu tố
này được thể hiện thông qua hệ số K :


K=

a
b

a : kích thước vật nhìn
b : khoảng cách từ vật nhìn tới mắt
Nếu K càng nhỏ thì độ chiếu sáng càng phải lớn.
Mức độ tương phản giữa vật nhìn và nền. Nếu độ tương phản càng nhỏ thì càng
khó nhìn, do đó nếu độ tương phản nhỏ thì đòi hỏi độ chiếu sáng lớn.
Hệ số phản xạ của vật nhìn và nền, nếu hệ số phản xạ lớn thì độ chiếu
sáng cần nhỏ.
Cường độ làm việc của mắt, phụ thuộc vào đặc điểm riêng biệt của từng công
tác. Nếu công tác đòi hỏi tập trung thị giác thì đòi hỏi độ chiếu sáng cao.
Ngoài các yếu tố trên khi quy định các quy định chiéu sáng còn xét đến các yếu
tố riêng biệt khác như sự cố mặt của các vật dễ gây nguy hiểm trong điện công tác, sự
có mặt của các thiết bị tự chiếu sáng ...
1.2 Hệ thống chiếu sáng.
Có hai hệ thống chiếu sáng: chiếu sáng chung và chiếu sáng kết hợp giữa chiếu
sáng chung với chiếu sáng bộ phận.
- Chiếu sáng chung là hệ thống chiếu sáng mà toàn bộ mặt công tác được chiếu
sáng bằng đèn chung.
+ Ưu điểm là mặt công tác được chiếu sáng đều hợp với thị giác, mặt khác có thể
dùng công suất đơn vị lớn, hiệu suất sử dụng cao .

+ Nhược điểm là lãng phí điện năng và chỉ chiếu sáng được một phía từ đèn tới.
- Chiếu sáng kết hợp là hệ thống chiếu sáng trong đó một phần ánh sáng chiếu
chung, phần còn lại chiếu riêng cho nơi công tác.
+ Ưu điểm là độ chiếu sáng ở nơi công tác được nâng cao do chiếu sáng bộ phận,
có thể điều khiển quang thông theo hướng cần thiết và có thể tắt các chiếu sáng bộ
phận khi không cần thiết do đó tiết kiệm điện.
1.3 Các loại và chế độ chiếu sáng
1.3.1 Các loại chiếu sáng:
Có hai loại chiếu sáng
Chiếu làm việc đảm bảo đủ ánh sáng cần thiết ở nơi làm việc và trên phạm vi nhà
máy.
Chiếu sáng sự cố đảm bảo lượng ánh sáng tối thiểu khi mất ánh sáng làm việc, hệ
thống chiếu sáng sự cố cần thiết để kéo dài thời gian làm việc của công nhân vận hành
và đảm bảo an toàn cho người rút ra khỏi phòng sản xuất.


1.3.2 Chế độ chiếu sáng:
Chiếu sáng trực tiếp, toàn bộ ánh sáng được chuyển trực tiếp đến mặt thao tác.
Chiếu sáng nửa trực tiếp, phần lớn ánh sáng chuyển trực tiếp vào mặt thao tác,
phần còn lại chiếu sáng gián tiếp.
Chiếu sáng nửa gián tiếp, phần lớn ánh sáng chiếu gián tiếp vào mặt công tác,
phần còn lại chiếu trực tiếp.
Chiếu sáng gián tiếp, toàn bộ ánh sáng được chiếu gián tiếp vào mặt công tác.
Chiếu sáng trực tiếp có hiệu quả cao nhất, kinh tế nhất nhưng để có độ chiếu sáng
đều đèn phải treo cao, dễ sinh ánh sáng chói. Các chế độ chiếu sáng còn lại hiệu suất
thấp vì một phần ánh sáng bị hấp thụ nên thường được dùng trong khu vực hành chính,
sinh hoạt, còn đối với phân xưởng sửa chữa cơ khí ta dùng chế độ chiếu sáng trực tiếp.
1.4 Chọn hệ thống và đèn chiếu sáng.
1.4.1 Chọn hệ thống chiếu sáng.
Việc chọn hệ thống chiếu sáng phải đảm bảo các yêu cầu chiếu sáng và ưu điểm

của hệ thống chiếu sáng .
Hệ thống chiếu sáng chung: khi yêu cầu đảm bảo độ sáng đồng đều trên mặt
bằng sản xuất, không đòi hỏi cường độ thị giác cao và lâu, không thay đổi hướng chiếu
trong quá trình công tác.
Hệ thống chiếu sáng cục bộ: khi những nơi mà các bộ mặt công tác khác nhau
yêu cầu độ chiếu sáng khác nhau và được chia thành từng nhóm ở các khu vực khác
nhau trên mặt công tác.
Hệ thống chiếu sáng kết hợp: khi những nơi thị giác cần phải làm việc chính xác,
nơi mà các thiết bị cần chiếu sáng mặt phẳng nghiêng và không tạo ra các bóng tối
sâu.
Vây đối với phân xưởng sửa chữa cơ khí đòi hỏi độ chính xác cao trong quá trình
làm việc nên ta chọn hệ thống chiếu sáng kết hợp .
1.4.2 Chọn loại đèn chiếu sáng.
Thường dùng hai loại đèn sau :
+ Bóng đèn sợi đốt
+ Bóng đèn huỳnh quang.
Các phân xưởng sản xuất ít dùng đèn huỳnh quang vì đèn huỳnh quang tần số f =
50Hz gây ra ảo giác không quay đối với các động cơ không đồng bộ, nguy hiểm cho
người vận hành máy, dễ gây tai nạn lao động. Do đó ta dùng đèn sợi đốt cho phân
xưởng sửa chữa cơ khí.
1.5. Khái quát chung về phân xưởng sửa chữa cơ khí:


Độ rọi yêu cầu chiếu sáng phân xưởng Eyc = 50 lux.
Hệ thống làm mát và thông thoáng bằng quạt trần và quạt hút. Hao tổn điện áp
cho phép từ nguồn đến đầu vào của các thiết bị dùng điện ∆Ucf = 3.5%
Hệ số công suất cần nâng lên là cos ϕ = 0.92
Kích thước của nhà xưởng: a x b x H (rộng, dài, cao) là: 24 x 36 x 3.8 m
Điểm đấu điện cách nhà xưởng: L = 73.6 m
Thời gian hoàn vốn: T = 8 năm.

Hệ số khấu hao thiết bị: kkh =
Thời gian sử dụng công suất cực đại: TM = 4680h
Công suất ngắn mạch tại điểm đấu điện: Sk = 3,32 MVA
Thời gian tồn tại của dòng ngắn mạch tk = 2,5s
1.6. Thiết kế chiếu sáng:
Vì xưởng sửa chữa có nhiều máy điện quay nên ta chọn đèn sợi đốt với công suất
200W và quang thông F = 3000 lumen.
Chọn độ cao treo đèn: h’ = 0.5m
Chiều cao của mặt bằng làm việc: h2 = 0.8m
Chiều cao tính toán: h = H - h2 = 3.8
24– 0.8 = 3m.
1.6

h'

H

h
4.1

h2
36
Tỷ số treo đèn:
j=

h'
0.5
=
= 0.143
h + h'

3 + 0.5

4.1

Sơđồ tính toán chiếu sáng

1.75


Với loại đèn dùng để chiếu sáng cho phân xưởng sản xuất khoảng cách giữa các
đèn được xác định theo tỷ lệ

L
= 1.5.
h

Tức là: L = 1.5 x h = 1.5 x 3 = 4.5 m
Căn cứ vào kích thước của nhà xưởng tao chọn khoảng các giữa các đèn là: L d =
4.1m; Ln = 4.1m
Kiểm tra điều kiện:
4.1
4.1
4.1
4.1
< 1.6 <
< 1.75 <
và
3
2
3

2

Như vậy bố trí đèn là hợp lý.
Số lượng đèn tối thiểu để đảm bảo độ đồng đều của chiếu sáng là
Nmin = 6 x 9 = 54 đèn.
Xác định hệ số không gian:
kkg =

a.b
24 x36
=
= 4.8
h(a + b) 3x (24 + 36)


Coi hệ số phản xạ của nhà xưởng là: Trần 0.5; Tường: 0.3
Xác định hệ số lợi dụng ánh sáng tương ứng với hệ số không gian 4.8 là: kld =
0.6 (bảng 47.pl). Lờy hệ số dự trữ là: δ

dt

= 1.2; Hệ số hiệu dụng của đèn là η = 0.58.

Xác định tổng quang thông cần thiết:
E yc S .δ dt 50 x 24 x36 x1.2
=
= 148966 lm
F=
η d k ld
0.58 x 0.6

Số lượng đèn cần thiết đảm bảo độ rọi yêu cầu:
N=

F∑ 148966
=
= 50 đèn < Nmin = 54 đèn.
Fd
3000

Như vậy sơ đồ tính toán chiếu sáng trên là hợp lý.
Độ rọi thực tế:
E=

Fd Nη k ld
a.b.δ dt

=

3000 x54 x0.58 x0.6
= 54.375 lx
24 x36 x1.2

Ngoài chiếu sáng chung cần trang bị thêm:
- Mỗi máy ( trừ lò gió ) 1 đèn công suất 100W để chiếu sáng cục bộ


Chương 2
Tính toán phụ tải điện
2.1. Đặt vấn đề:
Phụ tải tính toán là phụ tải giả thiết lâu dài không đổi, tương đương với phụ tải

thực tế (biến đổi) về mặt hiệu quả phát nhiệt hoặc mức độ huỷ 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 lựa chọn và kiểm tra các thiết bị trong hệ thống
cung cấp điện 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 nhiều yếu tố như: công suất, số lượng,
chế độ làm việc của các thiết bị điện, trình độ và phương thức vận hành hệ thống...
Nếu phụ tải tính toán xác định được nhỏ hơn phụ tải thực tế thì sẽ làm giảm tuổi thọ
của thiết bị điện, có khả năng dẫn đến sự cố, cháy nổ... Ngược lại, các thiết bị được lựa
chọn sẽ dư thừa công suất làm ứ đọng vốn đầu tư, gia tăng tổn thất... Cũng chính vì
vậy đã có nhiều công trình nghiên cứu và phương pháp xác định phụ tải tính toán,
song cho đến nay vẫn chưa có được phương pháp nào thật hoàn thiện. Những phương
pháp cho thấy kết quả đủ tin cậy thì lại quá phức tạp, khối lượng tính toán và các
thông tin ban đầu đòi hỏi quá lớn và ngược lại.
2.2. Các phương pháp xác định phụ tải tính toán:
2.2.1 Xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ số cực đại.
Theo phương pháp này
Ptt = KMax . Ptb = KMax . Ksd . Pđm
Trong đó:
Ptb - công suất trung bình của phụ tải trong ca mang tải lớn nhất.
Pđm - công suất định mức của phụ tải.
Ksd - hệ số sử dụng công suất của phụ tải.
KMax - hệ số cực đại công suất tác dụng với khoảng thời gian trung bình
hoá T=30 phút.
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 lại đòi hỏi một lượng thông tin khá đầy đủ về các phụ tải như: chế độ làm việc

của từng phụ tải, công suất đặt của từng phụ tải số lượng thiết bị trong nhóm (k sdi ;
pđmi ; cosϕi ; .....).
2.2.2 Xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và độ lệch trung
bình bình phương.
Theo phương pháp này
Ptt = Ptb ± β . σtb
Trong đó:
Ptb - Phụ tải trung bình của đồ thị nhóm phụ tải.
β - Bộ số thể hiện mức tán xạ.
σtb - Độ lệch của đồ thị nhóm phụ tải.
Phương pháp này thường được dùng để tính toán phụ tải cho các nhóm thiết bị
của phân xưởng hoặc của toàn bộ xí nghiệp. Tuy nhiên phương pháp này ít được dùng
trong tính toán thiết kế mới vì nó đòi hỏi khá nhiều thông tin về phụ tải mà chỉ phù
hợp với các hệ thống đang vận hành.
2.2.3 Xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ số hình dạng:
Theo phương pháp này:
Ptt = Khd . Ptb
Qtt = Khdq . Qtb hoặc Qtt = Ptt . tgϕ
Trong đó:
Ptb ; Qtb - Phụ tải tác dụng và phản kháng trung bình trong ca mang tải lớn nhất.
Khd ; Khdq - Hệ số hình dạng (tác dụng và phản kháng) của đồ thị phụ tải.
Phương pháp này có thể áp dụng để tính phụ tải tính toán ở thanh cái tủ phân
phổi phân xưởng hoặc thanh cái hạ áp của trạm biến áp phân xưởng. Phương pháp này
ít được dùng trong tính toán thiết kế mới vì nó yêu cầu có đồ thị của nhóm phụ tải.
2.2.4 Xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu.
Theo phương pháp này thì
Ptt = Knc . Pđ
Trong đó:
Knc - Hệ số nhu cầu của nhóm phụ tải.

Pđ - Công suất đặt của nhóm phụ tải.
Phương pháp này cho kết quả không chính xác lắm, tuy vậy lại đơn giản và có
thể nhanh chóng cho kết quả cho nên nó thường được dùng để tính phụ tải tính toán
cho các phân xưởng, cho toàn xí nghiệp khi không có nhiều các thông tin về các phụ
tải hoặc khi tính toán sơ bộ phục vụ cho việc qui hoặc .v.v...
2.2.5 Xác định phụ tải tính toán theo suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản
suất.
Theo phương pháp này thì:


Ptt = p0 . F
Trong đó:
p0 - Suất phụ tải tính toán cho một đơn vị diện tích sản xuất.
F - Diện tích sản suất có bố trí các thiết bị dùng điện.
Phương pháp này thường chi được dùng để ước tính phụ tải điện vì nó cho kết
quả không chính xác. Tuy vậy nó vẫn có thể được dùng cho một số phụ tải đặc biệt mà
chi tiêu tiêu thụ điện phụ thuộc vào diện tich hoặc có sự phân bố phụ tải khá đồng đều
trên diện tích sản suất.
2.2.6 Xác định phụ tải tính toán theo suất tiêu hao điện năng trên một đơn vị
sản phẩm và tổng sản lượng:
Theo phương pháp này
Ptb =

M .a 0
T

Ptt = KM . Ptb
Trong đó:
a0 - [kWh/1đv] suất chi phí điện cho một đơn vị sản phẩm.
M - Tổng sản phẩm sản xuất ra trong khoảng thời gian khảo sát T (1 ca; 1 năm)

Ptb - Phụ tải trung bình của xí nghiệp.
KM - Hệ số cực đại công suất tác dụng.
Phương pháp này thường chỉ được sử dụng để ước tính, sơ bộ xác định phụ tải
trong công tác qui hoạch hoặc dùng để qui hoạch nguồn cho xí nghiệp.
2.2.7 Xác định phụ tải đỉnh nhọn của nhóm thiết bị:
Theo phương pháp này thì phụ tải đỉnh nhọn của nhóm thiết bị sẽ xuất hiện khi
thiết bị có dòng khởi động lớn nhất mở máy còn các thiết bị khác trong nhóm đang
làm việc bình thường và được tính theo công thức sau:
Iđn = Ikđ (max) + (Itt - ksd . Iđm (max))
Trong đó:
Ikđ (max) - dòng khởi động của thiết bị có dòng khởi động lớn nhất
trong nhóm máy.
Itt

- dòng điện tính toán của nhóm máy.

Iđm (max) - dòng định mức của thiết bị đang khởi động.
ksd

- hệ số sử dụng của thiết bị đang khởi động.

Trong các phương pháp trên, 3 phương pháp 4,5,6 dựa trên kinh nghiệm thiết kế
và vận hành để xác định PTTT nên chỉ cho các kết quả gần đúng tuy nhiên chúng khá
đơn giản và tiện lợi. Các phương pháp còn lại được xây dựng trên cơ sở lý thuyết xác


suất thống kê có xét đến nhiều yếu tố do đó có kết quả chính xác hơn, nhưng khối
lượng tính toán hơn và phức tạp.
Tuỳ theo yêu cầu tính toán và những thông tin có thể có được về phụ tải, người
thiết kế có thể lựa chọn các phương pháp thích hợp để xác định PTTT.

Trong đồ án này với phân xưởng SCCK ta đã biết vị trí, công suất đặt, và các chế
độ làm việc của từng thiết bị trong phân xưởng nên khi tính toán phụ tải động lực của
phân xưởng có thể sử dụng phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất
trung bình và hệ số cực đại.

2.3. Tính toán phụ tải điện:
2.3.1. Phụ tải chiếu sáng:
Tổng công suất chiếu sáng chung (coi hệ số đồng thời là 1)
Pcs.ch=kdt.N.Pd = 1 x 54 x 200 = 10800 W
Trong phân xưởng cơ khí có 43 máy.
Chiếu sáng cục bộ: Pcb = 43 x 100 = 4300 W
Vậy tổng công suất chiếu sáng là: 10800 + 4300 = 15100 W = 15.1kW
Vì dùng đèn sợi đốt nên hệ số cos ϕ của nhóm chiếu sáng bằng 1.

2.3.2. Phụ tải thông thoáng và làm mát.
Căn cứ theo diện tích phân xưởng, ta sẽ trang bị 21 quạt trần, mỗi quạt 120W và
10 quạt hút, mỗi quạt 80W.
Hệ số công suất trung bình của nhóm: 0.8
Vậy tổng công suất chiếu sáng và làm mát:
Plm = 21x120 + 10x80 = 3320 W

2.3.3. Phụ tải động lực:
2.3.3.1. Phân nhóm phụ tải:
Để phân nhóm phụ tải ta dựa vào nguyên tắc sau:


* Các thiết bị trong 1 nhóm phải có vị trí gần nhau trên mặt bằng (điều này sẽ
thuận tiện cho việc đi dây tránh chồng chéo, giảm tổn thất ...).
* Các thiết bị trong nhóm nên có cùng chế độ làm việc (điều này sẽ thuận tiện
cho việc tính toán và CCĐ sau này ví dụ nếu nhóm thiết bị có cùng chế độ làm việc,

tức có cùng đồ thị phụ tải vậy ta có thể tra chung được k sd, knc; cosϕ; ... và nếu chúng
lại có cùng công suất nữa thì số thiết bị điện hiệu quả sẽ đúng bằng sô thiết bị thực tế
và vì vậy việc xác định phụ tải cho các nhóm thiết bị này sẽ rất dễ dàng.)
* Các thiết bị trong các nhóm nên được phân bổ để tổng công suất của các nhóm
ít chênh lệch nhất (điều này nếu thực hiện được sẽ tạo ra tính đồng loạt cho các trang
thiết bị CCĐ. ví dụ trong phân xưởng chỉ tồn tại một loại tủ động lực và như vậy thì nó
sẽ kéo theo là các đường cáp CCĐ cho chúng cùng các trang thiết bị bảo vậy cũng sẽ
được đồng loạt hoá, tạo điều kiện cho việc lắp đặt nhanh kể cả việc quản lý sửa chữa,
thay thế và dự trữ sau này rất thuận lợi...).
* Ngoài ra số thiết bị trong cùng một nhóm cũng không nên quá nhiều vì số lộ ra
của một tủ động lực cũng bị không chế (thông thường số lộ ra lớn nhất của các tủ động
lực được chế tạo sẵn cũng không quá 8). Tất nhiên điều này cũng không có nghĩa là số
thiết bị trong mỗi nhóm không nên quá 8 thiết bị. Vì 1 lộ ra từ tủ động lực có thể chỉ đi
đến 1 thiết bị, nhưng nó cũng có thể được kéo móc xích đến vài thiết bị,(nhất là khi
các thiết bị đó có công suất nhỏ và không yêu cầu cao về độ tin cậy CCĐ ). Tuy nhiên
khi số thiét bị của một nhóm quá nhiều cũng sẽ làm phức tạp hoá trong vận hành và
làm giảm độ tin cậy CCĐ cho từng thiết bị.
* Ngoài ra các thiết bị đôi khi còn được nhóm lại theo các yêu cầu riêng của việc
quản lý hành chính hoặc quản lý hoạch toán riêng biệt của từng bộ phận trong phân
xưởng.
Dựa theo nguyên tắc phân nhóm phụ tải điện đã nêu ở trên và căn cứ vào vị trí,
công suất thiết bị bố trí trên mặt bằng phân xưởng có thể chia các thiết bị trong phân
xưởng Sửa chữa cơ khí thành 5 nhóm phụ tải.
2.3.3.2. Xác định phụ tải tính toán cho các nhóm phụ tải
Chú ý:
Trong nhóm có 2 máy hàn 1 pha đóng vào điện áp dây, nên ta cần quy đổi ra 3
pha.
Pqđ = 3 Pđm = 3 28 =48.5 kw

Mặc dù vậy, máy hàn vẫn làm việc theo chế độ ngắn hạn, lặp lại với hệ số đóng
điện Kđ = 25%, cần quy đổi về dài hạn.
Pqđ = 48.8× K d = 48.8× 25% = 24.25 kw
P0
3.U . cos ϕ

Iđm được tính theo công thức Iđm=

với U=220V
a. Xác định phụ tải tính toán nhóm 1:

STT
1
2
3
4
5
6
7
8
9

Ký hiệu
Công
Hệ số
trên mặt suất đặt
ksd
bằng
P (kW)
1

3
0.35
2
1.5
0.32
8
10
0.36
9
4
0.32
10
0.6
0.27
17
10
0.41
19
0.8
0.27
20
0.8
0.27
27
4
0.53
34.7

Số
lượng

Tên thiết bị
Máy mài nhẵn tròn
Máy mài nhẵn phẳng
Máy mài nhẵn tròn
Máy mài nhẵn phẳng
Máy khoan
Máy ép
Máy khoan
Máy khoan
Lò gió
Tổng

1
1
1
1
1
1
1
1
1
9

Ta có
n

k sd

∑

=

∑ Pk

i sdi

i =1

= 0.381

n

∑P

i

i =1

Tỷ số giữa công suất lớn nhất và bé nhất là: k =
Vậy nên:

nhd

(∑ P )
=
∑P

10
= 16.667 > kb

0.6

2

i

2

= 4.9169

i

⇒ k nc = k sd

Công suất tính toán là:

∑

+

1 − k sd

∑ = 0.66

nhd

Ptt = k nc ∑ Pi = 0.66 × 34.7 = 22.902kW

Hệ số công suất trung bình là:
n

cos ϕ =

∑ P cos ϕ
i =1

i

n

∑P
i =1

i

i

= 0.6859

cos ϕ

Iđm
(A)

0.67
0.68
0.67
0.68
0.66
0.63

0.66
0.66
0.9

6.78
3.34
22.6
8.91
1.38
24.1
1.84
1.84
6.73
77.52


Công suất biểu kiến
Ptt
22.902
=
= 33.388kVA
cos ϕ 0.6859

Stt =

Công suất phản kháng
Qtt = Ptt . tan ϕ = 22.902 × tan 46o 41' = 24.298kVAr
S tt
33.388
=

= 50.728 A
3 × 0.38
3 × 0.38

⇒ Itt=

Với K mm =3; Dũng điện đỉnh nhọn:
I dn = K

mm

∑I

× I dmDmax +

dm

= 3×24.1 + 77.52 = 149.82 A

b. Xác định phụ tải tính toán nhóm 2:
STT
1
2
3
4
5
6

Ký hiệu
Công

Hệ số
trên mặt suất đặt
ksd
bằng
P (kW)
22
40
0.47
3
0.6
0.3
4
2.2
0.3
11
0.8
0.27
18
4
0.25
12
1.2
0.30
48.8

Số
lượng

Tên thiết bị
Máy ép nguội

Máy tiện bu lông
Máy tiện bu lông
Máy khoan
Cần cẩu
Máy tiện bu lông
Tổng

1
1
1
1
1
1
6

Ta có
n

k sd

∑

=

∑ Pk

i sdi

i =1

= 0.435

n

∑P

i

i =1

Tỷ số giữa công suất lớn nhất và bé nhất là: k =
Vậy nên:

nhd

(∑ P )
=
∑P

40
= 66.67 > kb
0.6

2

i

2

= 1.4671

i

⇒ k nc = k sd

∑

+

1 − k sd

∑ = 0.901

nhd

Công suất tính toán là:

Ptt = k nc ∑ Pi = 0.901 × 48.8 = 43.969kW

Hệ số công suất trung bình là:
n

cos ϕ =

∑ P cos ϕ
i =1

i

n

∑P
i =1

i

i

= 0.6911

cos ϕ

Iđm
(A)

0.70
0.65
0.65
0.66
0.67
0.58

86.6
1.4
5.13
1.84
9.05
3.13
107.15

Công suất biểu kiến
Stt =

Ptt
43.969
=
= 63.625kVA
cos ϕ 0.6911

Công suất phản kháng
Qtt = Ptt . tan ϕ = 43.969 × tan 46o16' = 45.983kVAr
Stt
63.625
=
= 96.668 A
⇒ Itt=
3 × 0.38
3 × 0.38

Với K mm =3; Dũng điện đỉnh nhọn:
I dn = K

mm

× I dmDmax +

∑I

= 3×86.6 + 107.15 = 366.95 A

dm

c. Xác định phụ tải tính toán nhóm 3:
STT
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11

Ký hiệu
Công
Hệ số
trên mặt suất đặt
ksd
bằng
P (kW)
5
4
0.3
6
1.5
0.26

7
2.8
0.26
13
2.8
0.30
14
2.8
0.30
15
3
0.30
16
7.5
0.30
23
55
0.47
24
10
0.30
25
13
0.30
26
2
0.45
104.4

Số

lượng

Tên thiết bị
Máy tiện bu lông
Máy phay
Máy phay
Máy tiện bu lông
Máy tiện bu lông
Máy tiện bu lông
Máy tiện bu lông
Máy ép nguội
Máy tiện bu lông
Máy tiện bu lông
Máy mài
Tổng

1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
11

Ta có

n

k sd

=

∑

∑ Pk

i sdi

i =1

n

∑P
i =1

= 0.391

i

Tỷ số giữa công suất lớn nhất và bé nhất là: k =
Vậy nên:

nhd

(∑ P )
=

∑P
i

2

55
= 36.67 > k b
1.5

2

= 3.2

i

⇒ k nc = k sd

Công suất tính toán là:

∑

+

1 − k sd

∑ = 0.731

nhd

Ptt = k nc ∑ Pni = 0.731×104.4 = 76.32kW

cos ϕ

Iđm
(A)

0.65
0.56
0.56
0.58
0.58
0.58
0.58
0.70
0.58
0.58
0.63

9.32
4.06
7.58
7.31
7.31
7.84
19.59
119.05
26.12
33.96
4.81
246.96

Hệ số công suất trung bình là:
n

cos ϕ =

∑ P cosϕ
i

i =1

i

n

∑P

= 0.65

i

i =1

Công suất biểu kiến
S tt =

Ptt
76.32
=

= 117.42kVA
cos ϕ 0.65

Công suất phản kháng
Qtt = Ptt . tan ϕ = 76.32 × tan 47 0 27' = 89.23kVAr
S tt
117.42
⇒ Itt=
=
= 178.4 A
3 × 0.38
3 × 0.38

Với K mm =3; Dũng điện đỉnh nhọn:
I dn = K

mm

× I dmDmax +

∑ Idm =3×119.05 + 246.96 = 604.11 A

d. Xác định phụ tải tính toán nhóm 4:
STT
1
2
3
4
5
6

7
8
9
10
11
12

Ký hiệu
Công
Hệ số
trên mặt suất đặt
ksd
bằng
P (kW)
34
30
0.45
35
1.5
0.32
36
2.8
0.32
37
4.5
0.32
38
5.5
0.32
39

4.5
0.45
21
13
0.25
28
22
0.45
29
1.2
0.27
30
1.2
0.27
32
4
0.40
33
5.5
0.40
95.7

Số
lượng

Tên thiết bị
Máy ép quay
Máy tiện bu lông
Máy tiện bu lông
Máy tiện bu lông

Máy tiện bu lông
Máy mài
Cần cẩu
Máy ép quay
Máy khoan
Máy khoan
Máy xọc (đục)
Máy xọc (đục)
Tổng
Ta có

1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
12

n

k sd

∑

=

∑Pk
i

i =1

sdi

n

∑P
i =1

= 0.394

i

Tỷ số giữa công suất lớn nhất và bé nhất là: k =
Vậy nên:

nhd

(∑ P )
=
∑P
i

2

i

2

= 5.4

30
= 25 > k b
1.2

cos ϕ

Iđm
(A)

0.58
0.55
0.55
0.55
0.55
0.63
0.67
0.58
0.66
0.66
0.60
0.60

78.37

4.13
7.71
12.40
15.15
10.82
29.40
57.47
2.75
2.75
10.10
13.89
244.96


⇒ k nc = k sd

∑

+

1 − k sd

∑ = 0.65

nhd

Công suất tính toán là:

Ptt = k nc ∑ Pni = 0.65 × 95.7 = 62.205kW

Hệ số công suất trung bình là:
n

cos ϕ =

∑ P cosϕ
i

i =1

i

= 0.59

n

∑P

i

i =1

Công suất biểu kiến
S tt =

Ptt
62.205
=
= 105.432kVA
cos ϕ

0.59

Công suất phản kháng
Qtt = Ptt . tan ϕ = 62.205 × tan 530 50' = 85.12kVAr
⇒ Itt=

S tt
105.432
=
= 160.19 A
3 × 0.38
3 × 0.38

Với K mm =3
Dũng điện dỉnh nhọn:
I dn = K

mm

× I dmDmax +

∑ Idm =3×78.37 + 244.96 = 480.07 A

e. Xác định phụ tỉnh tính toán nhóm 5:
STT
1
2
3
4
5

6
7

Ký hiệu
Công
Hệ số
trên mặt suất đặt
ksd
bằng
P (kW)
40
24.25
0.46
41
5.5
0.65
42
7.5
0.65
43
24.25
0.46
44
2.8
0.27
45
7.5
0.65
31
5.5

0.53
77.3

Số
lượng

Tên thiết bị
Máy hàn
Máy quạt
Máy quạt
Máy hàn
Máy cắt tôn
Máy quạt
Lò gió
Tổng

1
1
1
1
1
1
1
7

Ta có
n

k sd

∑

=

∑Pk
i

i =1

sdi

n

∑P
i =1

= 0.51

i

Tỷ số giữa công suất lớn nhất và bé nhất là: k =
Vậy nên:

n hd

(∑ P )
=
∑P
i

2

i

2

= 4.403

24.25
= 8.66 > k b
2.8

cos ϕ

Iđm
(A)

0.82
0.78
0.78
0.82
0.57
0.78
0.9

44.81
10.68
14.57
44.81
7.44

14.57
9.26
146.14


⇒ k nc = k sd

∑

+

1 − k sd

∑ = 0.717

n hd

Công suất tính toán là:

Ptt = k nc ∑ Pi = 0.717 × 77.3 = 55.42kW

Hệ số công suất trung bình là:
n

cos ϕ =

∑ P cos ϕ
i =1

i

n

∑P
i =1

i

= 0.806

i

Công suất biểu kiến
S tt =

Ptt
55.42
=
= 68.759kVA
cos ϕ 0.806

Công suất phản kháng
Qtt = Ptt . tan ϕ = 55.42 × tan 36 017' = 40.7 kVAr
S tt
68.759
⇒ Itt=
=
= 104.47 A
3 × 0.38
3 × 0.38

Với K mm =3; Dũng điện dỉnh nhọn:
I dn = K

mm

× I dmDmax + ∑ Idm =3×44.81 + 146.14 = 280.57 A


Phụ tải tính toán của phân xưởng sản xuất cơ khí

STT

Tên thiết bị

Số
lượng

1
2
3
4
5
6
7
8
9

Máy mài nhẵn tròn
Máy mài nhẵn phẳng

Máy mài nhẵn tròn
Máy mài nhẵn phẳng
Máy khoan
Máy ép
Máy khoan
Máy khoan
Lò gió
Tổng

1
1
1
1
1
1
1
1
1
9

1
2
3
4
5
6

Máy ép nguội
Máy tiện bu lông
Máy tiện bu lông

Máy khoan
Cần cẩu
Máy tiện bu lông
Tổng

1
1
1
1
1
1
6

Ký hiệu Công suất
Hệ số
trên mặt
đặt P
ksd
bằng
(kW)
Nhóm 1
1
3
0.35
2
1.5
0.32
8
10
0.36

9
4
0.32
10
0.6
0.27
17
10
0.41
19
0.8
0.27
20
0.8
0.27
27
4
0.53
34.7
Nhóm 2
22
40
0.47
3
0.6
0.3
4
2.2
0.3
11

0.8
0.27
18
4
0.25
12
1.2
0.30
48.8
Nhóm 3

Phụ tải tính toán
Ptt
Qtt
(kW)
(kVAr

Stt
(kVA)

Itt
(A)

cos ϕ

Iđm
(A)

0.67
0.68

0.67
0.68
0.66
0.63
0.66
0.66
0.9

6.78
3.34
22.6
8.91
1.38
24.1
1.84
1.84
6.73
77.52

22.902

24.298

33.338

50.728

0.70
0.65
0.65

0.66
0.67
0.58

86.6
1.4
5.13
1.84
9.05
3.13
107.15

43.696

45.983

63.625

96.668


1
2
3
4
5
6
7
8
9

10
11

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12

1

Máy tiện bu lông
Máy phay
Máy phay
Máy tiện bu lông
Máy tiện bu lông
Máy tiện bu lông
Máy tiện bu lông
Máy ép nguội
Máy tiện bu lông
Máy tiện bu lông
Máy mài
Tổng

Máy ép quay
Máy tiện bu lông
Máy tiện bu lông
Máy tiện bu lông
Máy tiện bu lông
Máy mài
Cần cẩu
Máy ép quay
Máy khoan
Máy khoan
Máy xọc (đục)
Máy xọc (đục)
Tổng
Máy hàn

1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
11
1
1
1

1
1
1
1
1
1
1
1
1
12
1

5
6
7
13
14
15
16
23
24
25
26

34
35
36
37
38
39

21
28
29
30
32
33

40

4
1.5
2.8
2.8
2.8
3
7.5
55
10
13
2
104.4

0.3
0.26
0.26
0.30
0.30
0.30
0.30
0.47

0.30
0.30
0.45

0.65
0.56
0.56
0.58
0.58
0.58
0.58
0.70
0.58
0.58
0.63

9.32
4.06
7.58
7.31
7.31
7.84
19.59
119.05
26.12
33.96
4.81
246.96

76.32

89.23

117.42

178.4

Nhóm 4
0.45
0.32
0.32
0.32
0.32
0.45
0.25
0.45
0.27
0.27
0.40
0.40

0.58
0.55
0.55
0.55
0.55
0.63
0.67
0.58
0.66

0.66
0.60
0.60

78.37
4.13
7.71
12.40
15.15
10.82
29.40
57.47
2.75
2.75
10.10
13.89
244.96

62.205

85.12

105.432

160.19

Nhóm 5
24.25
0.46

0.82

44.81

55.42

40.7

68.759

104.47

30
1.5
2.8
4.5
5.5
4.5
13
22
1.2
1.2
4
5.5
95.7


2
3
4

5
6
7

Máy quạt
Máy quạt
Máy hàn
Máy cắt tôn
Máy quạt
Lò gió
Tổng

1
1
1
1
1
1
7

41
42
43
44
45
31

5.5
7.5
24.25

2.8
7.5
5.5
77.3

0.65
0.65
0.46
0.27
0.65
0.53

0.78
0.78
0.82
0.57
0.78
0.9

10.68
14.57
44.81
7.44
14.57
9.26
146.14


Đồ án môn học Cung cấp điện

2.3.4. Xỏc nh ph ti tớnh toỏn ng lc ca ton phõn xng:
Ph ti tỏc dng ca phõn xng:
n

Ppx = kt. Ptti = 0.8 ì ( 22.902 + 43.696 + 76.32 + 62.205 + 55.42 )
i =1

= 208.43 kW
Trong ú:
kt- h s ng thi ca ton phõn xng, ly kt = 0,8.
Ph ti phn khỏng ca phõn xng:
n

Qpx = kt.

Q
i =1

= 0.8 ì (24.298 + 45.983 + 89.23 + 85.12 + 40.7)

tti

= 228.26 kVAr
Ph ti ton phn ca phõn xng:
Sttpx = Ppx2 + Q 2 px = 208.432 + 228.26 2 = 309.11kVA

Ittpx =

Sttpx

=

3 ìU

309.11
= 469.65 A
3 ì 0.38

H s cụng sut ton phõn xng:
Cos =

STT

Pttpx
Sttpx

=

208.43
= 0.6743
309.11

Ph ti

P, kW

cos

208.43

0.6743

1

ng lc

2

Chiu sỏng

15.1

1

3

Thụng thoỏng, lm mỏt

3.32

0.8

Tng cụng sut tớnh toỏn ca 2 nhúm ph ti chiu sỏng v lm mỏt:
3.32 0.04

0.41 ì 3.32 = 19.727 kW
Pcs-lm = 15.1 +
5

2.4. Tng cụng sut tớnh toỏn ca ton phõn xng:
19.727 0.04

0.41 ì 19.727 = 237.358 kW
P = 208.43 +
5


H s cụng sut tng hp
Pi cos i = 208.43 ì 0.6743 + 15.1ì1 + 3.32 ì 0.8 = 0.7
cos =

P

i

S =

P

cos

=


208.43 + 15.1 + 3.32

237.358
= 339.082 kVA
0.7

Q = Sìsin = 339.082ì0.714 = 242.105 kVAr

.24.

Thiết kế cung cấp điện cho phân xởng cơ khí


Đồ án môn học Cung cấp điện

Chng 3
Xỏc nh s cp in ca phõn xng
Vic la chn s cung cp in nh hng rt ln n cỏc ch tiờu kinh t, k
thut ca h thng. Yờu cu i vi cung cp in v ngun in cung cp rt a
dng. Nú ph thuc vo giỏ tr ca nh mỏy v cụng sut yờu cu. Khi thit k cỏc s
cung cp in phi lu ý cỏc yu t c trng cho nh mỏy riờng bit iu kin khớ
hu, a hỡnh, cỏc thit b ũi hi tin cy cung cp in cao, cỏc c im ca quỏ
trỡnh sn sut v quỏ trỡnh cụng ngh ... t ú xỏc nh mc m bo an ton
cung cp in, thit lp s cu trỳc cp in hp lý.
Vic la chn s cung cp in ch yu cn c vo tin cy tớnh kinh t v
an ton. tin cy ca s cp in ph thuc vo loi h tiờu th xỏc nh s
lng ngun cung cp cho s .
S cung cp in phi cú tớnh an ton cho ngi v thit b trong mi quỏ
trỡnh vn hnh. Ngoi ra, khi la chn s cung cp in cng phi lu ý n cỏc
yu t k thut khỏc nh n gin thun tin cho vn hmh, cú tớnh linh hot trong s
c v bin phỏp t ng húa.
3.1. La chn cp in ỏp t trm khu vc v nh mỏy.
Trong tớnh toỏn in ỏp truyn ti thụng thng ngi ta thng s dng cụng
thc kinh nghim sau:
U = 4,34 l + 0,016 P

Trong ú:

(2-1)

U - in ỏp truyn ti tớnh bng [kV].
l - Khong cỏch truyn ti tớnh bng [km].
P - Cụng sut cn truyn ti tớnh bng [kW].

Nh vy cp in ỏp hp lý truyn ti in nng v nh mỏy s l :
U = 4,34 l + 16 P = 4.34 0.0736 + 0.016 ì 237.358 = 8.539 [kV]
Nh vy ta chn cp in ỏp cung cp cho nh mỏy l 10 kV
3.2. Vch phng ỏn cung cp in
3.2.1. Phõn loi cỏc h dựng in trong nh mỏy:

.25.

Thiết kế cung cấp điện cho phân xởng cơ khí