Thiết kế mạng điện cung cấp cho một phân xưởng

ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN:
A. ĐỀ BÀI
Thiết kế mạng điện cung cấp cho một phân xưởng với số liệu cho trong bảng
1,1, lấy theo vần alphabê theo chữ cái đầu tiên của họ và tên người thiết kế, Tỷ lệ
phụ tải điện loại I và II là 85%, Hao tổn điện áp cho phép trong mạng điện hạ áp
∆Ucp = 3,5%, Hệ số công suấtcần nâng lên là cos ϕ =0,92, Hệ số chiết khấu
i=10%, Thời gian sử dụng công suất cực đại TM, h, Công suất ngắn mạch tại điểm
đấu điện Sk,MVA, Thời gian tồn tại của dòng ngắn mạch t k=2,5s, Khoảng cách từ
nguồn điện đến trung tâm của phân xưởng L, m, chiều cao nhà xưởng H,m, Giá
thành tổn thất điện năng C ∆ =1000đ/KMh, suất thiệt hại do mất điện
gth=4500đ/KWh, Các tham số khác lấy trong phụ lục và sổ tay thiết kế cung cấp
điện,
bảng 1,1: số liệu thiết kế cung cấp điện cho phân xưởng
alphabê số hiệu
phương Sk, KWh H,m
L,m
án
H
4
C
T
2,79
4,12
T
85
B. Nội dung
A. Nội dung
- Tính toán chiếu sáng cho phân xưởng
- Tính toán phụ tải điện
- Xác định sơ đồ cấp điện của phân xưởng
- Lựa chọn và kiểm tra các thiết bị của sơ đồ điện

- Tính toán chế độ mạng điện
- Tính chọn tụ bù nâng cao hệ số công suất
- Tính toán nối đất và chống sét
- Dự toán công trình,

TM,h

4480


24000cm

32000cm

6000cm

6000cm

I.
Thuyết minh
1, tính toán chiếu sáng cho phân xưởng
bảng 1,2: phụ tải các phân xưởng sửa chữa cơ khí


Số liệu trên sơ Tên thiết bị
đồ
1,2,3,19,20,26, Máy
tiện
27
ngang bán tự

động
4,5,7,8,24
Máy
tiện
xoay
6
Máy
tiện
xoay
11
Máy khoan
đứng
9,10,12
Máy khoan
đứng
13
Máy khoan
định tâm
14,15,16,17
Máy tiện bán
tự động
18
Máy mài nhỏ
21,22,23,28,29 Máy tiện rèn
,30,31
25,32,33
Máy doa
34
Máy hàn hồ
quang

35
Máy biến áp
hàn ξ =0,4
36
Máy tiện rèn
37
Máy
hàn
xung
38,39
Máy
chỉnh
lưu hàn

Hệ số Ksđ cos ϕ
0,35

0,67

công suất đặt P,KW theo
phương án C
12+17+22+12+18+2,18,5

0,32

0,68

2.1,5+3+7,5+12

0,3

0,65

8,5

0,26

0,56

3

0,37

0,66

2.5,5+8,5

0,3

0,58

3

0,41

0,63

2,8+4,5+2,7,5

0,45

0,47

0,67
0,7

3
3.2,8+2,4,5+8,5+10

0,45
0,53

0,63
0,9

4+5,5+7,5
40

0,45

0,58

35

0,4
0,32

0,6
0,55

18

20

0,46

0,62

2.30


CHƯƠNG 1 THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG
1 Thiết kế chiếu sáng
Trong thiết kế chiếu sáng, vấn đề quan trọng nhất phải quan tâm là đáp
ứng các yêu cầu về độ rọi và hiệu quả 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 cùng sự bố trí chiếu sáng vừa đảm bảo tính kinh tế và mỹ
quan hoàn cảnh, Thiết kế chiếu sáng phải đảm bảo các yêu cầu sau:
- Không bị loá mắt
- Không loá do phản xạ
- Không có bóng tối
- Phải có độ rọi đồng đều
- Phải đảm bảo độ sáng đủ và ổn định
- Phải tạo ra được ánh sáng giống ánh sáng ban ngày,
Các hệ thống chiếu sáng bao gồm chiếu sáng chung, chiếu sáng cục bộ và
chiếu sáng kết hợp, Do yêu cầu 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 thiết
kế cho phân xưởng thường sử dụng hệ thống chiếu sáng kết hợp,
Chọn loại bóng đèn chiếu sáng: gồm 2 loại: bóng đèn sợi đốt và bóng đèn
huỳnh quang, Các phân xưởng sản xuất thường ít dung đèn huỳnh quang vì đèn
huỳnh quang có tần số là 50Hz thường gây ra ảo giác không quay cho các động
cơ không đồng bộ, nguy hiểm cho người vận hành máy, dễ gây ra tại nạn lao

động, Do đó người ta thường sử dụng đèn sợi đốt cho các phân xưởng sửa chữa
cơ khí,
Việc bố trí đèn khá đơn giản, thường được bố trí theo các góc của hình
vuông hoặc hình chữ nhật,
Phân xưởng gồm nhiều máy điện quang nên chọn đèn sợi đốt Pd=200W, và quang
thông F=3000Lumen,
Chọn độ cao treo đèn cách trần h’=0,5m,
Chiều cao mặt bằng làm việc h2 = 0,8m,
Chiều cao tính toán h=H – h2=4,12 – 0,8=3,32m
h'
0,5
=
= 0,131
Tỷ số treo đèn j =
h + h ' 3,32 + 0,5

h’

H

h

h2


Sơ đồ hệ thống chiếu sáng:
Hình 1,1

chieu doc

chieu ngang

với chủng loại đèn chiếu sáng trong phân xưởng sản xuất thì khoảng cách giữa
L
các đèn xác định theo = 1,5 bảng 12,4
h
L=1,5 h =1,5 × 3,32 = 4,98 m
Căn cứ vào kích thước nhà xưởng ta chọn
Ld =4,6 m
Ln=4,2 m
kiểm tra điều kiện ta có được
4,6
4,6
≤ 1,9 ≤
thoả mãn
3
2


4,2
4,2
≤ 1,5 ≤
thoả mãn
3
2
Như vậy bố trí đèn là hợp lí
Số lượng đèn để đảm bảo đồng đều chiếu sáng là
Nmin = 8 , 6 = 48 bóng
Xác định hằng số không gian
a×b

24 × 36
=
Kkg=
=4,34
h ( a + b ) 3,32 ( 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 2,87 là k td = 0,56 (bảng 47,pl sách bài
tập cung cấp điện Ts Trần Quang Khánh) lấy hệ số dự trữ là δdt = 1,2 hệ hiệu
dụng của đèn η = 0,58 ,Eyc= 50 lux
Xác định tổng quang thông cần thiết
E yc .S.δdt

50.24.36.1,2
= 15149,4 lm
0,58.0.,59
ηd .k td
Số lượng đèn cần để đạt được độ rọi yêu cầu là
F∑ 15149,4
N= =
= 50,5 đèn > Nmin = 48 đèn
Fd
3000
ta có sơ đồ chiếu sang
F=

=


Ln=3,3 m
Ld=4,2 m

kiểm tra điều kiện
4,2
4,2
≤ 1,5 ≤
thoả mãn
3
2
3,67
3,67
≤ 1,5 ≤
thoả mãn
3
2
Như vậy tổng 60 bóng được bố trí trên sơ đồ
Độ rọi thực tế
Fd .N.η.k ld 3000.60.0,58.0,59
E=
=
= 59,4 lux
a.b.δdt
24.36.1,2
Ngoài chiếu sáng chung cần trang bị thêm cho mỗi máy trừ tủ sấy 1 đèn công
suất 100W để chiếu sáng cục bộ , cho 2 phong thay đồ và 2 phong vệ sinh mỗi
phòng 1 bóng 100W

CHƯƠNG II


TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN
---------------------Khi thiết kế điện cho một công trình nào đó, nhiệm vụ đầu tiên của chúng ta

là xác định phụ tải điện của công trình ấy, Tùy theo quy mô của công trình mà
phụ tải điện phải được xác định theo phụ tải thực tế hoặc còn phải kể đến khả
năng phát triển của công trình trong tương lai, Phụ tải điện phụ thuộc vào nhiều
yếu tố như công suất và số lượng các máy, chế độ vận hành của chúng, quy trình
sản xuất,,,, Vì vậy, việc xác định chính xác phụ tải là một nhiệm vụ khó khăn
nhưng rất quan trọng,
Một số phương pháp tính phụ tải thường dùng nhất trong thiết kế hệ thống
cung cấp điện:
- Phương pháp tính theo hệ số nhu cầu
- Phương pháp tính theo công suất chung bình
- Phương pháp tính theo suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản
phẩm,
- Phương pháp tính theo suất phụ tải trên đơn vị diện tích sản xuất,
Trên thực tế, tùy theo quy mô và đặc điểm của công trình, tùy theo giai đoạn
thiết kế là sơ bộ hay kỹ thuật thi công mà chọn phương pháp tính toán phụ tải
điện thích hợp,
Trong đồ án này với phân xưởng sản xuất cơ khí 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 hệ số nhu cầu,
2,1 Phụ tải chiếu sáng
Tổng công suất chung coi hệ số đồng thời là 1
Pcsch = kdt . N . Pd = 1 . 60 . 200 = 12000 W = 12 kW ,
chiếu sáng cục bộ
Pch=(39+4).100 = 4300 W = 4,3 kW
vậy tông công suất chiếu sáng là
Pcs=12+4,3 =16,3 kW
vì dùng đèn sợi đốt nên cos ϕ của nhơm chiếu sáng là 1
Pcs
16,3

=
= 16,3 kVA ,
Scs =
cosφ
1
Qcs = 0 kVAr ,
2,2 phụ tải thông thoáng và làm mát
Phân xương se đươc trang bị 24 quạt trần mỗi quạt 120W và 10 quạt hút mỗi quạt
công suất 80W
Hệ số nhu cầu của quạt hút :
1 − 0,7
k qh
= 0,79
nc = 0,7 +
10


Bảng A1
P quạt
W
N
120

P quạt N’ quạt
W hút hút
ksd
24
80
10

cos Φ knc qh Ptt W
0,7
0,8 0,794868 3680

Ptt= Pquạt , N +Pquạthút , N’ = 3,680 kW
2,3 phụ tải động lực
Bảng A2
nhóm động lưc
nhom
ksd
1
0,41
2
0,34
3
0,49
4
0,45
∑
ksd∑
0,43
knc∑
0,71
cosΦtong 0,67
Ptong 198,72
Stong 298,72
Qtong 223,04

knc
0,63

0,62
0,70
0,67

Ptt
cosΦ
117,77 0,68
36,17 0,66
45,99 0,65
78,80 0,65
278,74

Stt
Qtt Ptt,ksd
172,20 125,63 48,69
54,86
41,25 12,38
70,40
53,30 22,44
121,80 92,87 35,20
419,26 313,0502 118,70

p,cosΦ
80,55
23,84
30,05
50,99
185,43

2,4 phụ tải tổng hợp

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; ,,, )
* 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,
* 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 4 nhóm phụ tải,

BẢNG PHÂN NHÓM PHỤ TẢI

TT

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

TT

Tên thiết bị
Nhóm 1
máy hàn hồ quang
máy biến áp hàn
máy tiện ren
máy hàn xung
máy tiện ngang bán
tự động
máy tiện ngang bán
tự động
máy tiện ren
máy tiện ngang bán
tự động
máy tiện ngang bán
tự động

máy tiện ren

Tên thiết bị

số
lượng

ký hiệu trên
mặt bằng

Pdm
(kW)

Cosϕ

Ksd

1
1
1
1
1

34
35
36
37
26

40

35
18
20
18,5

0,9
0,58
0,6
0,55
0,67

0,53
0,45
0,4
0,32
0,35

1

27

18,5

0,67

0,35

1
1

28
19

4,58
12

0,7
0,67

0,47
0,35

1

20

18

0,67

0,35

1

21

2,8

0,7

0,47

số
lượng

ký hiệu trên
mặt bằng

Pdm
(kW)

Cosϕ

Ksd


1
2
3
4
5
6
7
8

TT

Nhóm 2
máy khoan định tâm
máy tiện bán tự động

máy tiện bán tự động
máy tiện xoay
máy tiện xoay
máy tiện xoay
máy tiện ngang bán
tự động
máy tiện ngang bán
tự động

Tên thiết bị

9
10

Nhóm 3
máy tiện bán tự động
máy tiện bán tự động
máy mài nhỏ
máy khoan đứng
máy khoan đứng
máy khoan đứng
máy khoan đứng
máy tiện ngang bán
tự động
máy tiện xoay
máy tiện xoay

TT

Tên thiết bị

1
2
3
4
5
6
7
8

1
1
1
1
1
1
1

13
14
15
6
7
8
1

3
2,8
4,5
8,5

3
7,5
12

0,58
0,63
0,63
0,65
0,68
0,68
0,67

0,3
0,41
0,41
0,3
0,32
0,32
0,35

1

2

17

0,67

0,35

số
lượng

ký hiệu trên
mặt bằng

Pdm
(kW)

Cosϕ

Ksd

1
1
1
1
1
1
1
1

16
17
18
9
10
11
12
3

7,5
7,5
3
5,5
5,5
3
8,5
22

0,63
0,63
0,67
0,66
0,66
0,56
0,66
0,67

0,41
0,41
0,45
0,37
0,37
0,26
0,37
0,35

1
1

4
5

1,5
1,5

0,68
0,68

0,32
0,32

số
lượng

ký hiệu trên
mặt bằng

Pdm
(kW)

Cosϕ

Ksd


1
2
3

4
5
6
7
8
9
10
11

Nhóm 4
máy chỉnh lưu hàn
máy chỉnh lưu hàn
máy tiện ren
máy tiện ren
máy tiện ren
máy doa
máy doa
máy tiện ren
máy tiện ren
máy tiện xoay
máy doa

1
1
1
1
1
1
1
1

1
1
1

38
39
29
30
31
32
33
22
23
24
25

30
30
4,5
8,5
10
5,5
7,5
2,8
2,8
12
4

0,62
0,62

0,7
0,7
0,7
0,63
0,63
0,7
0,7
0 68
0 63

0,46
0,46
0,47
0,47
0,47
0,45
0,45
0,47
0,47
0 32
0 45

Pcos
36

Spt
44,44

Qpt
19,37

Tính toán các nhóm phụ tải,
Bảng 2,2 nhóm phụ tải 1
Công suất
Phụ tải I
P
k
34
40,00
0,53

Pi*ki
21,2

cos
0,9

cs binh
1600


35
36
37
26
27
28
19
20
21

22,14
18,00
20,00
18,50
18,50
4,50
12,00
18,00
2,80
174,44

0,45
0,4
0,32
0,35
0,35
0,47
0,35
0,35
0,47

9,9612
7,2
6,4
6,475
6,475
2,115
4,2
6,3

1,316
71,642

0,58
0,6
0,55
0,67
0,67
0,7
0,67
0,67
0,7

490
324
400
342,25
342,25
20,25
144
324
7,84
3994,6

12,839
10,8
11
12,395
12,395
3,15

8,04
12,06
1,96
120,64

38,17
30,00
36,36
27,61
27,61
6,43
17,91
26,87
4,00

31,09
24,00
30,37
20,50
20,50
4,59
13,30
19,94
2,86

Spt
5,17
4,44
7,14

Qpt
4,21
3,45
5,55

ksd∑
0,41
pmax/pmin 14,29
nhd
7,62
knc
0,62
Ptt
108,89
cosΦ
0,69
Stt
157,44
Qtt
113,72

Bảng 2,3 nhóm phụ tải 2
Phụ tải II
13
14
15

Công
suất P
3

2,8
4,5

k
0,3
0,41
0,41

Pi*ki
0,9
1,148
1,845

cos
0,58
0,63
0,63

cs binh Pcos
9
1,74
7,84
1,764
20,25 2,835


6
7
8
1

2

8,5
3
7,5
12
17
58,3

0,3
0,32
0,32
0,35
0,35

2,55
0,96
2,4
4,2
5,95
19,953

0,65
0,68
0,68
0,67
0,67

72,25 5,525
9

2,04
56,25
5,1
144
8,04
289
11,39
607,59 38,434

13,08
4,41
11,03
17,91
25,37

9,94
3,23
8,09
13,30
18,84

cs binh Pcos
56,25 4,725
56,25 4,725
9
2,01

Spt
11,90
11,90

4,48

Qpt
9,25
9,25
3,32

ksd∑
0,34
pmax/pmin 6,07
nhd
5,59
knc
0,62
Ptt
36,17
cosΦ
0,66
Stt
54,86
Qtt
41,25

Bảng nhóm 2,4 phụ tải 3
Công suất
Phụ tải III
P
k
16
7,5

0,41
17
7,5
0,41
18
3
0,45

pi.ki
3,075
3,075
1,35

cos
0,63
0,63
0,67


9
10
11
12
3
4
5

5,5
5,5
3

8,5
22
1,5
1,5
65,5

ksd∑
pmax/pmin
nhd
knc
Ptt
cosΦ
Stt
Qtt

0,49
14,67
5,71
0,70
45,99
0,65
70,40
53,30

0,37
0,37
0,26
0,37
0,35
0,32

0,32

2,035
2,035
0,78
3,145
15,495
0,48
0,48
31,95

0,66
0,66
0,56
0,66
0,67
0,68
0,68

30,25 3,63
30,25 3,63
9
1,68
72,25 5,61
484
14,74
2,25
1,02
2,25
1,02

751,75 42,79

8,33
8,33
5,36
12,88
32,84
2,21
2,21

6,26
6,26
4,44
9,68
24,38
1,62
1,62

cs binh Pcos
900,00 18,60
900,00 18,60
20,25
3,15

Spt
48,39
48,39
6,43

Qpt

37,96
37,96
4,59

Bảng 2,5 Phụ tải nhóm 4
Phụ tải IV
38
39
29

Công
suất
30,00
30,00
4,50

k
0,46
0,46
0,47

pi.ki
13,80
13,80
2,12

cos
0,62
0,62
0,70

30
31
32
33
22
23
24
25
tổng

8,50
10,00
5,50
7,50
2,80
2,80
12,00
4,00
117,60

ksd∑
pmax/pmin
nhd
knc
Ptt
cosΦ
Stt
Qtt

0,45
10,71
6,13
0,67
78,80
0,65
121,80
92,87

0,47
0,47
0,45
0,45
0,47
0,47
0,32
0,45

4,00
4,70
2,48
3,38
1,32
1,32
3,84
1,80
52,53

0,70

0,70
0,63
0,63
0,70
0,70
0,68
0,63

72,25
5,95
100,00 7,00
30,25
3,47
56,25
4,73
7,84
1,96
7,84
1,96
144,00 8,16
16,00
2,52
2254,68 76,09

12,14
14,29
8,73
11,90
4,00
4,00

17,65
6,35

8,67
10,20
6,78
9,25
2,86
2,86
12,94
4,93

Ta có bảng tổng hơp phụ tải động lực theo phương pháp hệ số nhu cầu như sau :
Bảng 2.6
nhóm
động lưc
nhom
1
2
3
4
∑
ksd∑
knc∑

ksd
0,41
0,34
0,49
0,45

0,43
0,71

knc
0,62
0,62
0,70
0,67

Ptt
cos ϕ
108,89 0,69
36,17 0,66
45,99 0,65
78,80 0,65
269,85

Stt
Qtt
157,44 113,72
54,86
41,25
70,40
53,30
121,80 92,87
404,50 301,13966

Ptt.ksd
44,72
12,38

22,44
35,20
114,74

p.cos ϕ
75,31
23,84
30,05
50,99
180,18


cos ϕ ton
g
0,67
Ptong
192,29
Stong
287,99
Qtong 214,38

`

2.4. Phụ tải tổng hợp :
bảng 2.7
phụ tải
P
cos ϕ P,cos ϕ
chiếu sáng 16,30
1,00 16,30

làm mát
3,68
0,80
2,94
động lực 192,29
0,66 126,91
∑
212,27
146,16
ϕ
cosff ∑
0,69
Pcs-tt
18,43
P∑
204,15
S∑
296,50
QƩ
215,02
Phụ tải thông thoáng và làm mát là :
  3,68 0,04

Pcs-lm = 16,3 +  
÷ − 0,41÷. 3,68 = 18,43 ( kW )
 5 

Vậy công suất tổng hợp của các phụ tải là :
 18,43  0,04


P∑ = 198,72 +  
−
0,41
÷.18,43 = 210,58 ( kW )

 5 

198.72.0,66 + 16,3.1 + 3,68.0,8
cosφ∑ =
= 0,688
198.72 + 16,3 + 3,68
210,58
= 306,1 ( kW )
Công suất biểu kiến tổng : S∑ =
0,688
Q∑ = S∑ , sin ϕ∑ = 306,1 , 0,726 = 222,14 (kVAr )

CHƯƠNG III
XÁC ĐỊNH SƠ ĐỒ CẤP ĐIỆN CỦA PHÂN XƯỞNG
-----------------------------Trạm biến áp là một trong những phần tử quan trọng nhất của hệ thống cung
cấp điện, Trạm biến áp dùng để biến đổii điện năng từ cấp điện áp này sang cấp
điện áp khác, Các trạm biến áp, trạm phân phối, đường dây tải điện cùng với các


nhà máy phát điện làm thành một hệ thống phát và truyền tải điện năng thống
nhất,
Dung lượng của các máy biến áp, vị trí, số lượng của các trạm biến áp có
ảnh hưởng lớn đến các chỉ tiêu về kinh tế - kỹ thuật của hệ thống cung cấp điện,
Vì vậy, việc lựa chọn các trạm biến áp bao giờ cũng phải gắn liền với việc lựa
chọn phương án cung cấp điện,

3.1 – Vị trí của trạm biến áp
Việc chọn vị trí của trạm biến áp trong một xí nghiệp cân fphair tiến hành so
sánh kinh tế - kỹ thuật, Muốn tiến hành so sánh kinh tế - kỹ thuật cân fphari sợ bộ
xác định phương án cung cấp điện trong nội bộ xí nghiệp, Trên cơ sở các phương
án đã được chấp thuận mới có thể tiến hành so sánh kinh tế - kỹ thuật để chọn vị
trí số lượng trạm biến áp trong xí nghiệp,
Vị trí của trạm biến áp cần phải thỏa mãn các yêu cầu cơ bản
- An toàn và liên tục cấp điện
- Gần trung tâm phụ tải, thuận tiện cho nguồn cung cấp đi tới,
- Thao tác, vận hành, quản lý dễ dàng,
- Tiết kiệm vốn đầu tư và chi phí vận hành nhỏ
- Bảo đảm các điều kiện khác như cảnh quan môi trường, có khả năng
điều chỉnh cải tạo thích hợp, đáp ứng được khi khẩn cấp,,,
- Tổng tổn thất công suất teen các đường dây là nhỏ nhất
Vị trí trạm biến áp thường được đặt ở liền kề, bên ngoài hoặc ở bên trong
phân xưởng,
Trạm biến áp đặt ở bên ngoài phân xưởng, hay còn gọi là trạm độc lập, được
dùng khi trạm cung cấp cho nhiều phân xưởng, khi cần tránh các nơi, bụi bặm có
khí ăn mòn hoặc rung động, hoặc khi không tìm được vị trí thích howpjbeen
trong hoặc cạnh phân xưởng,
Trạm xây dựng liền kề được dùng phổ biến hơn cả vì tiết kiệm về xây dựng
và ít ảnh hưởng tới các công trình khác,
Trạm xây dựng bên trong được dùng khi phân xưởng rộng có phụ tải lớn,
Khi sử dụng trạm này cần đảm bảo tốt điều kiện phòng nổ, phòng cháy cho trạm,
Đối với phân xưởng sửa chữa cơ khí ta chọn phương án xây dựng trạm biến
áp liền kề với phân xưởng,
- Hệ số điền kín đồ thị có thể được xác định theo biểu thức :
Stb
T
4680

= M =
= 0,534 < 0,75
kdk
SM 8760 8760
Như vậy máy biến áp có thể làm việc quá tải 40% trong khoảng thời gian cho
phép không quá 6 giờ ,
- Do các phụ tải được bố trí với mật độ cao trong nhà xưởng nên không thể bố trí
máy biến áp trong nhà , Vì vậy ta đật máy phía ngoài nhà xưởng ngay sát tường
như minh hoạ dưới đây ,
3.2 Chọn công suất và số lượng máy biến áp :
Ta chọn công suất và sô lượng máy biến áp 22/0,4 kV theo 3 phương án sau :
Phương án 1 : dùng 2 máy 180 kVA


Phương án 2 : dùng 1 máy 315 kVA ,
Phương án 3 : dùng 1 máy 250 kVA
luc này hệ số quá tải
S∑ 306,21
kqt1=
=
=1,225 < 1,4
SnBA
250
Các tham số của máy biến áp do hãng ABB chế tạo cho trong bảng sau :
bang 3,1
SBa , kVA
2 x 180
315
250

∆P0 kW
0,53
0,72
0,64

∆Pk kW
3,15
4,85
4,1

Vốn đầu tư , 106đ
152,7
106,9
96,4

Dưới góc độ an toàn kĩ thuật , các phương án không ngang nhau về độ tin
cậy cung cấp điện ,
Đối với phương án 1 , khi có sự cố xảy ra ở 1 trong hai máy biến áp , máy còn lại
sẽ phải gánh toàn bộ phụ tải loại I và II của phân xưởng , đối với phương án 2 sẽ
phải ngừng cung cấp điện cho toàn phân xưởng , Để đảm bảo tương đồng về kỹ
thuật của các phương án cần phải xét đến thành phần thiệt hại do mất điện khi có
sự cố xảy ra trong các máy biến áp ,
Phụ tải trong thời gian sự cố 1 máy biến áp bao gồm phụ tải loại I và loại II ,
Ssc = Stt , m1+ 2 = 296,5 , 0,85 = 252,027 ( kVA )
Hệ số quá tải :
Ssc 252.027
=
kqt =
=1,40015 > 1,4 ,
Sn

180
Như vậy máy biến áp không thể làm việc quá tải khi xảy ra sự cố , bởi vậy để
đảm bảo an toàn cho máy khi có sự cố 1 trong 2 máy biến áp , ngoài 15% phụ tải
loại III , cần phải cắt thêm 25% phụ tải loại II , khi đó phụ tải ở chế độ sự cố sẽ là
:
Ssc = 0,6 . 252,027 = 151,22( kVA )
Hệ số quá tải của máy biến áp lúc này là :
Ssc 151,22
=
kqt =
=0,84 < 1,4 . Vậy đảm bảo yêu cầu .
Sn
180
Ta tiến hành so sánh 3 phương án theo chỉ tiêu chi phí qui đổi :
Z = pV + C + Yth đ/năm ,
C : thành phần chi phí do tổn thất , C = ∆A,c∆ ,
Với c∆ : giá thành tổn thất điện năng ,
Hệ số tiêu chuẩn sử dụng vốn đầu tư :
i(1 + i)Th
0,1(1 + 0,1) 25
=
= 0,11
atc =
(1 + i)Th − 1 (1 + 0,1) 25 − 1


Th là tuổi thọ của trạm biến áp lấy bằng 25 năm ,
Hệ số khấu hao của trạm biến áp lấy bằng 6,4 % ( tra bảng )
Do đó : pBA = atc + kkh = 0,11 + 0,06 = 0,174 ,
Khi so sánh thiệt hại do mất điện chỉ cần xét đến phụ tải loại I và loại II thôi , vì

có thể coi phụ tải loại III ở các phương án là như nhau :
Phương án 1 :
Tổn thất trong máy biến áp được xác định theo biểu thức :


∆Pk1 S2
× 2 ×τ ÷
∆A =  2.∆P01.8760 +
2 SnBA1 



3,15 296,52
=  2.0,53.8760 +
.
×
2866,13
÷
2 1802


=21534,04 ( kWh )
Trong đó τ là thời gian tổn thất công suất cực đại có thể được xác định theo
biểu thức sau :

(

τ = 0,124 + TM .10

−4

)

2

.8760 = (0,124 + 4480.10−4 ) 2 .8760 = 2866,13 ( h )

Chi phí cho thành phần tổn thất là :
CI = C∆. ∆ A=103 . 21534,04 = 21,534 .106 (đồng )
Công suất thiếu hụt khi mất điện bằng 25% công suất của phụ tải loại II là :
Pth = 0,25 , 212,27 = 53,07( kW )
Yth = Ath . gth .= Pth .tf . gth =53,07. 24 . 4500 =5,73. 106 đ .
Trong đó :
tf : thời gian phục hồi tiêu chuẩn , lấy bằng 24 h ,
Vậy tổng chi phí qui đổi của phương án :
ZI = ( 0,174.152,7 + 21,534+ 5,73 ).106= 53,8. 106 đ
Phương án 2 : dùng 1 máy công suất 315 kVA ,
Tổn thất trong máy biến áp là :

 

S2
296,52
×
2866,13
∆A =  ∆P02 .8760 + ∆Pk 2 × 2 ×τ ÷ =  0,72.8760 + 4,85 ×
÷=
SnBA2  
3152



= 18623 ( kWh )
Chi phí cho tổn thất :
CII = ∆A . c∆ = 18623 . 1000 = 18,623. 106 đ
Công suất thiếu hụt khi mất điện bằng công suất của phụ tải loại I và loại II
Pth = mI+II . Ppx = 0,85 . 212,27 = 180,4 ( kW )
Do đó điện năng thiếu hụt là :
A IIth = Pth .t f = 180,4 . 24 = 4330,3 ( kWh )


Thiệt hại do mất điện :
YII = Ath . gth = 4330,3. 4500 = 19,49 .106 đ
Tổng chi phí qui đổi của phương án là :
ZII = ( 0,174 . 106,9 + 18,623 + 19,49 ) .106 = 56,71 .106 đ .
Phương án 3 : dùng 1 máy công suất 250 kVA ,
Tổn thất trong máy biến áp là :

 

S2
296,52
×2866,13 ÷
∆ =  ∆P02 .8760 + ∆Pk 2 × 2 ×τ ÷ =  0,64.8760 + 4,1 ×
2
SnBA 2  
250


=22135,5 ( kWh )
Chi phí cho tổn thất :

CII = ∆A . c∆ = 22135,5. 1000 = 22,136. 106 đ
Công suất thiếu hụt khi mất điện bằng công suất của phụ tải loại I và loại II:
Pth = mI+II . Ppx = 0,85 . 212,27 = 180,43 ( kW )
Do đó điện năng thiếu hụt là :
A IIth = Pth .t f = 180,43. 24 = 4330,32 ( kWh )
Thiệt hại do mất điện :
YII = Ath . gth = 4330,32. 4500 = 19,49 . 106 đ
Tổng chi phí qui đổi của phương án là :
ZII = ( 0,174 . 96,4 + 22,136 + 19,49 ) .106 = 58,4 . 106 đ .
Các kết quả tính toán được trình bày trong bảng sau :
Bang 3.2 So sánh các phương án
TT
Các tham số
1
2
3
4
5
6

Công suất trạm biến áp , kVA
Tổng vốn đầu tư, triệu đồng
Tổn thất điện năng ,
103kWh/năm
Chi phí tổn bù thất , triệu
đồng/năm
Thiệt hại do mất điện , triệu
đồng/năm
Tổng chi phí qui đổi , triệu
đồng/năm

Phương án 1 Phương án
2
2x180
315
152,7
188
21,534
18,623

Phương án
3
250
96,4
22,136

21,534

18,623

22,136

5,73

19,49

19,49

48,798

56,71

63,762


Ta thấy phương án 1 có chi phí qui đổi nhỏ nhất , Vậy ta đặt trạm biến áp gồm
2 máy 180 kVA ,
3.3 Lựa chọn sơ đồ nối điện tối ưu :
3.3.1 Sơ bộ chọn phương án :
Phương án 1 : Đặt tủ phân phối tại góc xưởng và kéo đường cáp đến từng tủ
động lực
Phương án 2: Đặt tủ phân phối tại trung tâm phụ tải và từ đó kéo cáp đến từng tủ
động lực ,
,
3.3.2 Tính toán chọn phương án tối ưu :
Trong 2 phương án , vì khoảng cách từ nguồn đến trạm biến áp phân phối chính
là gan như nhau nên ta có thể không xét đến trong khi so sánh 2 phương án ,
Coi như đặt tủ phân phối ở trung tâm phụ tải và từ đó kéo đến các tủ động lực ,
Ta đăt MBA ở góc của phân xưởng khoang cách từ MBA đến tủ phân phối là L=
3m
Phương án 1 : Chọn dây dẫn từ máy biến áp đến tủ phân phối là cáp đồng 3 pha
đặt trong rãnh , Dòng điện chạy trong dây dẫn là :
S
296,5
=
= 450,5A
I=
3.U
3.0,38
Mật độ dòng kinh tế ứng với TM = 4480 h của cáp đồng jkt = 3,1 ( A/mm2 ) ( bảng

9,pl,BT ) [ tl I ] ,
Vậy tiết diện dây cáp là :
I 450,5
=
= 145,32 ( mm2 )
F=
jkt
3,1
Ta chọn cáp XLPE,150 có r0 = 0,13 và x0 = 0,06 Ω /km
( bảng 24,pl ) [ tl II ] ,
khoảng cách từ trạm biến áp đến tủ phân phối là
Xác định hao tổn điện áp thực tế
P.r0 + Q.x 0
204,15.0,13 + 215,02.0,06
×L =
×0.003 = 0,31V V
∆U =
Un
0.38
Tổn thất điện năng :
P2 + Q2
=
r0 .L.τ
∆A
U 2n
204,152 + 215,022
=
×0,13.0,003.2866,13
0,382
= 680,51 kWh/năm

Hình 3,1 : sơ đồ bố trí sơ bộ đi dây phương án 1 ,


Chi phí cho tổn thất điện năng :
C = ∆A .c∆ = 680,51. 1000 = 0,68.106 đ/năm ,
Hệ số tiêu chuẩn sử dụng vốn đầu tư :
i(1 + i)Th
0,1(1 + 0,1) 25
=
= 0,11
atc =
(1 + i) Th − 1 (1 + 0,1) 25 − 1
Hệ số khấu hao của đường dây kkh = 3,6% ( bảng 31,pl ) [ tl 2 ] ,
Nên hệ số tiêu chuẩn sử dụng vốn và khấu hao là :
p = atc + kkh = 0,11 + 0,036 = 0,146 ,
Tra bảng ( 32,pl ) [ tl 2 ] , có a = 156,14 ; b = 8,19 , Do đó vốn đầu tư cho đoạn
dây là :
V = ( a + b F ) .L = ( 156,14 + 8,19.150 ).0,003 =4,15.106 đ
Chi phí qui đổi :
Z = pV + C = ( 0,146. 2,8 + 0,52 ),106 = 1,33.106 đ.
Xác định tiết diện từ tủ phân phối đến các tủ động lực ,
Ta làm cho đoạn dây từ tủ 1 đến tủ động lực đầu tiên :
Đoạn này có chiều dài là : 24 m , Công suất tác dụng và công suất phản kháng
bằng công suất tác dụng và phản kháng tính cho nhóm phụ tải 1 , Do đó ta có
dòng làm việc của dây dẫn là :
S
157,44
=
= 239,21 A ,
3.U

3.0,38
Tiết diện kinh tế của dây là :
I=


Fkt =

I 239,21
=
= 77,16 mm2 ,
jkt
3,1

Vậy ta chọn dây XLPE,95 có r0 = 0,21 Ω /km và x0 = 0,06 Ω /km ( bảng 24,pl ) [
tl II ] ,
Xác định hao tổn điện áp cho phép :
P.r0 + Q.x 0
108,89.0,21 + 113,72.0,06
×L =
×0.024 = 1,56 V ,
Un
0.38
Tổn thất điện năng :
∆U =

P2 + Q2
r0 .L.τ
∆A =
U 2n
108,892 + 113,722

×0,21.0,024.2866,13
0,382
= 2066,53 kWh/năm
Chi phí cho tổn thất điện năng :
C = ∆A .c∆ = 2066,53. 1000 = 2,07.106 đ/năm
=

Tra bảng ( 32.pl ) [ tl 2 ] , có a = 156,14 . b = 8,19 , Do đó vốn đầu tư cho đoạn
dây là :
V = ( a + b F ) . L = ( 156,14 + 8,19.95 ).0,024 = 22,42 . 106 đ
Chi phí qui đổi cho đoạn dây là :
Z = pV + C = ( 0,146 . 22,42 + 2,07 ).106 = 5,34.106 đ/năm ,
Các tiết diện cho các dây dẫn từ tủ phân phối đến các tủ động lực còn lại chọn
tương tự và có kết quả như trong bảng 3,3,1 , Riêng thành phần dây dẫn từ các tủ
động lực đến các thiết bị có sơ đồ đi dây giống nhau và tiết diện cũng như độ dài
giống nhau nên có thể không xét đến trong khi so sánh sơ bộ các phương án ,
Bang 3,3
P
N-BA

Q

S

I

204,15 215,02 296,05

F
7,77

Fchon L

ro

xo ∆U ∆A

V

C

Z

2,51 150,0

BA-TPP 204,15 215,02 296,05 449,80 145,10 150,0 3,00 0,13 0,06 0,31 680,51 4,15 0,68 1,29
PP-dl1 108,89 113,72 157,44 239,21 77,16 95,0 25,00 0,21 0,06 1,95 2583,16 23,35 2,58 5,99
PP-dl2

36,17 41,25 54,86 83,35 26,89 25,0 37,00 0,80 0,07 3,10 1768,33 13,35 1,77 3,72

PP-dl3

45,99 53,30 70,40 106,96 34,50 35,0 25,00 0,57 0,06 1,94 1401,76 11,07 1,40 3,02

PP-dl4

78,80 92,87 121,80 185,06 59,70 70,0 13,00 0,29 0,06 0,97 1110,03 9,48 1,11 2,49

Tổng chi phí qui đổi của phương án 1 là :

Z1 = 16,51


Phương án 2 : Đặt tủ phân phối ở giữa phân xưởng , Khi đó khoảng cách từ trạm
biến áp đến tủ phân phối là 32 m , Các khoảng cách từ tủ phân phối đến các tủ
động lực được xác định theo sơ đồ bố trí đi dây hình 3,2 và tinh toán tương tự
như phương án 1 , ta có kết quả ghi trong bảng sau :

Bang 3,4
P
N-BA

Q

S

204,15 215,02 296,05

I

F
7,77

Fchon L

ro

xo ∆U ∆A

V

C

Z

2,51 150,0

BA-TPP 204,15 215,02 296,05 449,80 145,10 150,0 3,00 0,13 0,06 0,31 680,51 4,15 0,68 1,29
PP-dl1

108,89 113,72 157,44 239,21 77,16 95,0 20,00 0,21 0,06 1,56 2066,53 18,68 2,07 4,79

PP-dl2

36,17 41,25 54,86 83,35 26,89 25,0 20,00 0,80 0,07 1,67 955,85 7,22 0,96 2,01

PP-dl3

45,99 53,30 70,40 106,96 34,50 35,0 15,00 0,57 0,06 1,16 841,05 6,64 0,84 1,81

PP-dl4

78,80 92,87 121,80 185,06 59,70 70,0 15,00 0,29 0,06 1,12 1280,81 10,94 1,28 2,88

Tổng chi phí qui đổi của phương án 2 là :
Z2 = 12,78
Như vậy xét về mặt kĩ thuật thì các phương án tương đương nhau còn về mặt
kinh tế thì rõ ràng phương án 2 trội hơn hẳn , Như vậy ta chọn phương án 2 để
tính tiếp ,