Đồ án : Thiết kế cung cấp điện cho khu công nghiệp

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư

Trang 1

Ngành: Kỹ thuật điện, điện tử

LỜI MỞ ĐẦU
Ngày nay, nền kinh tế nước ta đang phát triển mạnh mẽ, đời sống nhân dân
cũng nâng cao nhanh chóng. Nhu cầu điện năng trong các lĩnh vực công nghiệp,
nông nghiệp, dịch vụ và sinh hoạt tăng trưởng không ngừng. Từ đó đặt ra yêu cầu
phải có một hệ thống điện đảm bảo phục vụ cho quá trình này. Để thực hiện điều đó
cần phát triển và mở rộng các nhà máy điện cũng như các mạng và hệ thống điện
công suất lớn. Điều này đặt ra những nhiệm vụ quan trọng đối với các kỹ sư ngành
điện. Một trong những nhiệm vụ đó là thiết kế cấp điện cho nhà máy, xí nghiệp, khu
công nghiệp và đô thị.
Được sự phân công của khoa Năng Lượng – Trường Đại học Thủy Lợi và sự
đồng ý của thầy giáo hướng dẫn Th.S Trần Nhật Nam, em đã được nhận đồ án tốt
nghiệp:”...”. Với lòng biết ơn sâu sắc nhất, em xin gửi lời cảm ơn đến quý thầy cô
khoa Năng Lượng, đặc biệt là các thầy cô trong bộ môn KỸ THUẬT ĐIỆN đã dùng
những tri thức và tâm huyết của mình truyền đạt vốn kiến thức quý báu cho chúng
em trong suốt thời gian học tập tại trường. Và đặc biệt hơn nữa, em xin gửi lời cảm
ơn chân thành nhất tới thầy giáo Th.S Trần Nhật Nam đã tận tình hướng dẫn, tạo
mọi điều kiện, động viên và giúp đỡ em trong suốt quá trình làm đồ án.
Song, do thời gian làm đồ án có hạn, lượng kiến thức của bản thân còn nhiều
hạn chế nên đồ án của em không thể tránh khỏi những thiếu sót. Do vậy, em kính
mong nhận được sự góp ý, chỉ bảo của các thầy cô giáo để bản đồ án của em được
hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn.
Hà Nội, ngày 30 tháng 12 năm 2015
Sinh viên thực hiện

Nguyễn Thanh Hằng

Sinh viên: Nguyễn Thanh Hằng

Lớp:
53KTĐ


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư

Trang 2

Ngành: Kỹ thuật điện, điện tử

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ KHU CÔNG NGHIỆP
1.1 Vị trí địa lý và vai trò kinh tế
1.1.1 Vị trí địa lý
Khu công nghiệp Thạch Thất, Quốc Oai nằm giáp đường cao tốc Láng – Hòa
Lạc, trục đường cao tốc quan trọng và hiện đại nhất thủ đô Hà Nội, liền kề với các
khu dô thị hiện đại và khu công nghệ cao Hòa Lạc rất thuận tiện cho việc vận
chuyển hàng hóa.
1.1.2 Vai trò kinh tế
Với không gian rộng lớn, cơ sở hạ tầng hiện đại, dịch vụ hỗ trợ và lực lượng
lao động dồi dào, khu công nghiệp Thạch Thất – Quốc Oai thích hợp là khu công
nghiệp đa ngành. Khu công nghiệp đi vào hoạt động đã tạo việc làm cho hàng nghìn
lao động trên địa bàn và các vùng phụ cận, thúc đẩy tăng trưởng kinh tế và tăng
nguồn thu cho ngân sách của Thành phố.
Khu công nghiệp gồm 5 nhà máy và 1 khu dân cư, các nhà máy đều là các
nhà máy công nghiệp nhẹ và dân dụng có công suất vừa và nhỏ, nhưng có tầm quan
trọng khá lớn trong nền kinh tế quốc dân. Do vậy, các nhà máy và khu dân cư cần

được cung cấp điện liên tục và an toàn.
1.2 Đặc điểm phân bố phụ tải
Phụ tải điện của khu công nghiệp được cấp điện từ nguồn hệ thống có
khoảng cách 10km qua đường dây trên dây không nhôm lõi thép với cấp điện áp là
110kV hoặc 35kV. Dung lượng ngắn mạch về phía hạ áp của trạm biến áp khu vực
420MVA. Thời gian xây dựng công trình là 1 năm, chiết khấu 12%/năm, thời gian
vận hành của công trình là 20 năm.

Sinh viên: Nguyễn Thanh Hằng

Lớp:
53KTĐ


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư

Trang 3

Ngành: Kỹ thuật điện, điện tử

Bảng 1-1: Phụ tải khu công nghiệp.
TT

Tên phân xưởng

1
2
3
4

Nhà máy dệt
Nhà máy hóa chất
Nhà máy gia công bao bì
Nhà máy thực phẩm
Nhà máy sản xuất linh
kiện
Khu dân cư

5
6

Công suất đặt
(kW)
Theo tính toán
7500
6000
10000

Tmax
(h)
4500
5500
4000
5000

8500

4500

I

5500

3000

III

Loại
I
I
I
I

Hình 1-1: Sơ đồ mặt bằng khu công nghiệp.

Sinh viên: Nguyễn Thanh Hằng

Lớp:
53KTĐ


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư

Trang 4

Ngành: Kỹ thuật điện, điện tử

Bảng 1.2: Phụ tải của nhà máy liên hợp dệt.
TT

Tên phân xưởng

1
2
3
4
5
6
7
8
9

Phân xưởng kéo sợi
Phân xưởng dệt vải
Phân xưởng nhuộm và in hoa
Phân xưởng giặt là và đóng gói
Phân xưởng sửa chữa cơ khí
Phân xưởng mộc
Trạm bơm
Kho vật tư I
Kho vật tư II

Công suất đặt
Loại
(kW)
1300
I
2400
I
1000

I
500
I
Theo tính toán
III
250
III
50
III
Chỉ tiêu thụ công suất phục vụ chiếu
sáng

Hình 1.2: Sơ đồ mặt bằng nhà máy dệt.

CHƯƠNG 2: XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CỦA KHU CÔNG NGHIỆP
Sinh viên: Nguyễn Thanh Hằng

Lớp:
53KTĐ


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư

Trang 5

Ngành: Kỹ thuật điện, điện tử

2.1 Tổng quan về các phương pháp xác định phụ tải
2.1.1 Khái niệm về phụ tải tính toán
Phụ tải tính toán là một số liệu rất cơ bản dùng để thiết kế hệ thống cung cấp

điện. Phụ tải tính toán là phụ tải giả thiết tính toán lâu dài không đổi, tương đương
với phụ tải thực tế (biến đổi) về mặt hiệu ứng nhiệt lớn nhất. Nói một cách khác,
phụ tải tính toán cũng làm nóng vật dẫn lên tới nhiệt độ bằng nhiệt độ lớn nhất do
phụ tải thực tế gây ra. Như vậy, nếu chọn các thiết bị điện theo phụ tải tính toán thì
có thể đảm bảo an toàn về mặt phát nóng cho các thiết bị đó trong mọi trạng thái
vận hành.
2.1.2 Các phương pháp xác định phụ tải tính toán
2.1.2.1 Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu
Phụ tải tính toán được tính theo công thức như sau:
n

Ptt = K nc .∑ Pđ
i=1

(2-1)

Q tt = Ptt .tanφ

Stt = Ptt2 +Q 2tt =

Ptt
cosφ

(2-2)

(2-3)

Một cách gần đúng có thể lấy Pđ = Pđm , khi đó ta có:
n

Ptt = K nc .∑ Pđmi
i=1

(2-4)

Trong đó:
Pđi, Pđmi - công suất đặt và công suất định mức của thiết bị thứ i, kW.
Ptt, Qtt, Stt - công suất tác dụng , phản kháng và toàn phần tính toán của nhóm
thiết bị, kW, kVAR, kVA.
Sinh viên: Nguyễn Thanh Hằng

Lớp:
53KTĐ


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư

Trang 6

Ngành: Kỹ thuật điện, điện tử

n - số thiết bị trong nhóm.
Knc - hệ số nhu cầu, tra sổ tay kỹ thuật theo số liệu thống kê của các xí
nghiệp phân xưởng tương ứng.
Phương pháp này có ưu điểm là đơn giản, thuận tiện. Nhược điểm của
phương pháp này là kém chính xác. Bởi hệ số nhu cầu tra trong sổ tay là một số liệu
cố định cho trước, không phụ thuộc vào chế độ vận hành và số thiết bị trong nhóm.
2.1.2.2 Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo suất phụ tải trên một đơn vị
diện tích sản xuất
Ta có công thức tính như sau:

Ptt = p 0 .F

(2-5)

Trong đó:
p0 - Suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản xuất, W/m 2. Giá trị p0 được tra
trong sổ tay hoặc các bảng phụ lục tài liệu tham khảo.
F - Diện tích sản xuất, m2.
Phương pháp này chỉ cho kết quả gần đúng khi có phụ tải phân bố đồng đều
trên diện tích sản xuất, nên nó được dùng trong giai đoạn thiết kế sơ bộ, thiết kế
chiếu sáng.
2.1.2.3 Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ số
cực đại
Số liệu đầu tiên cần xác định là công suất tính toán của từng động cơ và của
từng nhóm động cơ trong phân xưởng.
Với một động cơ:

Ptt = Pđm

(2-6)
n

Ptt = ∑ Pđmi
Với một nhóm động cơ:

i=1

Sinh viên: Nguyễn Thanh Hằng

(2-7)

Lớp:

53KTĐ


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư

Trang 7

Ngành: Kỹ thuật điện, điện tử

Với n ≥ 4, phụ tải tính toán của nhóm động cơ được xác định theo công thức:
n

Ptt = k max .k sd .∑ Pđmi
i=1

(2-8)

Trong đó:
n - số thiết bị trong nhóm.
Pđmi - công suất định mức thiết bị thứ i trong nhóm.
ksd - hệ số sử dụng của nhóm thiết bị, tra sổ tay.
kmax - hệ số cực đại hoặc tra bảng theo hai đại lượng ksd và nhq.
nhq - số thiết bị dùng điện hiệu quả.
Công thức tính nhq như sau:
2

n hq

 n

 ∑ Pđmi ÷

=  ni=1
2
∑ ( Pđmi )
i=1

(2-9)

Khi n lớn thì việc xác định n hq theo phương pháp trên khá phức tạp. Do đó,
có thể xác định nhq một cách gần đúng theo cách sau:
- Khi thỏa mãn điều kiện:

m=

Pđmmax
≤3
Pđmmin

(2-10)

Và ksd ≥ 0,4 thì lấy nhq = n.
Trong đó: Pđmmax, Pđmmin - công suất định mức bé nhất và lớn nhất của các thiết bị
trong nhóm.
- Khi m > 3 và ksd ≥ 0,2 thì nhq có thể xác định theo công thức sau:
Sinh viên: Nguyễn Thanh Hằng

Lớp:

53KTĐ


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư

Trang 8

Ngành: Kỹ thuật điện, điện tử

2
 n

2.
P
 ∑ đmi ÷

=  i=1
Pđmmax

n hq

(2-11)

- Khi m > 3 và ksd < 0,2 thì nhq có thể xác định theo trình tự sau:
+ Xác định n1 - số thiết bị có công suất lớn hơn hay bằng một nửa công suất
của thiết bị có công suất lớn nhất.
+ Xác định P1 - công suất của n1 thiết bị kể trên.
n

∑P

P1 =

đmi

i=1

(2-12)

+ Xác định:

n* =

n1 * P1
;P =
n
PΣ

(2-13)

Trong đó:
n - tổng số thiết bị trong nhóm.
n1 - số thiết bị có công suất không nhỏ hơn một nửa công suất của thiết bị có
công suất lớn nhất.
P∑ - tổng công suất của nhóm.
n

PΣ = ∑ Pđmi
i=1

(2-14)

Từ n*, P*, tra PLI.5 – Trang 255 – Sách “ Thiết kế cấp điện – Ngô Hồng
Quang, Vũ Văn Tẩm” ta được nhq = f(n*,P*).
+ Xác định nhq theo công thức:

Sinh viên: Nguyễn Thanh Hằng

Lớp:
53KTĐ


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư

Trang 9

Ngành: Kỹ thuật điện, điện tử

n hq = n.n *hq

(2-15)

Theo PLI.6 – Trang 255 – Sách “ Thiết kế cấp điện – Ngô Hồng Quang, Vũ
Văn Tẩm”, kmax chỉ bắt đầu từ nhq = 4 nên khi nhq < 4 phụ tải tính toán được xác định
theo công thức sau:
Ptt =

n

∑k

ti

.Pđmi

i=1

(2-16)

Trong đó: kti - là hệ số tải. Nếu không biết chính xác, có thể lấy giá trị gần đúng như
sau:
kt = 0,9 với thiết bị làm việc ở chế độ dài hạn.
kt = 0,75 với thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại.
Cần lưu ý là nếu trong nhóm có thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại thì
phải quy đổi về chế độ dài hạn trước khi xác định nhq.
Pqđ = Pđm . k đ %

(2-17)

Với kđ – hệ số đóng điện phần trăm.
Cần phải quy đổi công suất ba pha với các thiết bị dùng điện một pha.
+ Thiết bị một pha đấu vào điện áp pha.
Pqđ = 3Pđm

(2-18)

+ Thiết bị một pha đấu vào điện áp dây.
Pqđ = 3Pđm

(2-19)

Cuối cùng, phụ tải tính toán toàn phân xưởng với n nhóm:

Sinh viên: Nguyễn Thanh Hằng

Lớp:
53KTĐ


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư

Trang 10

Ngành: Kỹ thuật điện, điện tử

n

Pttpx = k đt .∑ Ptti
i=1

(2-20)

n

Q ttpx = k đt .∑ Ptti
i=1

Sttpx =

(P

+Pcs ) + ( Q ttpx +Q cs )
2

ttpx

(2-21)
2

(2-22)

2.2 Xác định phụ tải tính toán của nhà máy liên hợp dệt
2.2.1 Xác định phụ tải tính toán của phân xưởng sửa chữa cơ khí
2.2.1.1 Phân loại và phân nhóm phụ tải điện trong phân xưởng sửa chữa cơ khí
Các thiết bị phần lớn đều làm việc ở chế độ dài hạn. Chỉ có phụ tải máy biến
áp hàn làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại và sử dụng điện áp dây. Do đó, cần quy
đổi về chế độ làm việc dài hạn.
Pqđ = 3.Pđm . k đ % = 3.24,6. 0,25 = 21,3 (kW)

Để phân nhóm phụ tải ta dựa theo các nguyên tắc sau:
- Các thiết bị trong nhóm nên có cùng một chế độ làm việc.
- Các thiết bị trong nhóm nên gần nhau, tránh chồng chéo và giảm chiều dài
dây dẫn hạ áp.
- Công suất các nhóm cũng không nên quá chênh lệch, nhằm làm giảm
chủng loại tủ động lực.
Căn cứ vào vị trí, công suất của các máy và mặt bằng phân xưởng, ta chia
làm 4 nhóm thiết bị phụ tải như sau:
- Nhóm 1: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8.
- Nhóm 2: 11, 12, 13, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 27.
Sinh viên: Nguyễn Thanh Hằng

Lớp:
53KTĐ


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư

Trang 11

Ngành: Kỹ thuật điện, điện tử

- Nhóm 3: 9, 10, 14, 15, 16, 23, 24, 25, 26.
- Nhóm 4: 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39.
Bảng phân nhóm thiết bị điện của phân xưởng sửa chữa cơ khí tra bảng 2.1 –
Phụ lục 1 (PL1).
2.2.1.2 Xác định phụ tải tính toán của các nhóm phụ tải
- Tính toán cho nhóm 1
Danh sách thiết bị thuộc nhóm 1 như trong Bảng 2-1.
Tra PL I.1 – Trang 253 – Sách “Thiết kế cấp điện – Ngô Hồng Quang, Vũ
Văn Tẩm”, ta có ksd = 0,15;
n* =

cos ϕ = 0, 6

; n=12; n1 = 7. Vậy, ta có:

n1
7
P
14+22+14+7

=
= 0,58; P* = 1 =
= 0,76.
n
12
P
74,5

Tra PL I.5 – Trang 255 - Sách “Thiết kế cấp điện – Ngô Hồng Quang, Vũ
Văn Tẩm”, ta được

n *hq =0,87

.

Số thiết bị dùng điện hiệu quả:

n hq = n.n *hq = 12.0,87 = 10,44

.

Tra PL I.6 – Trang 256 - Sách “Thiết kế cấp điện – Ngô Hồng Quang, Vũ
Văn Tẩm”, ta được kmax = 2,1. Ta tính được phụ tải tính toán của nhóm 1 như sau:
n

Ptt = k max .k sd .∑ Pđmi = 2,1.0,15.74,5 = 23,47 (kW)
i=1

Q tt = Ptt .tanφ = 23,47.tan(cos-1 0,6) = 31,29 (kVAr)

Stt =

Ptt
23,47
=
= 39,12 (kVA)
cosφ
0,6

Sinh viên: Nguyễn Thanh Hằng

Lớp:
53KTĐ


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư

Trang 12

Ngành: Kỹ thuật điện, điện tử

Tính toán tương tự cho các nhóm phụ tải còn lại, ta có bảng tổng kết phụ tải
điện phân xưởng cơ khí trong bảng 2.2 - (PL1)
2.2.1.3 Xác định phụ tải chiếu sáng của phân xưởng sửa chữa cơ khí
Phụ tải tính toán của phân xưởng sửa chữa cơ khí được xác định theo
phương pháp suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích.
Pcs = p 0 .F

(2-23)

Trong đó:
p0 - suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích, W/m2.
F - diện tích cần được chiếu sáng, ở đây là diện tích phân xưởng, m2.
Trong PXSCCK, hệ thống chiếu sáng sử dụng đèn sợi đốt. Tra PL I.2 Trang 253 – Sách “Thiết kế cấp điện – Ngô Hồng Quang, Vũ Văn Tẩm”, ta được p0
= 15 (W/m2).
Phụ tải tính toán của phân xưởng được tính như sau:
Pcs = p 0 .F = 15.1254,60 = 18,82 (kW)
Qcs = Pcs .tanφ cs = 0 (kVAr)

(đèn sợi đốt

cosφcs = 1

).

2.2.1.4 Xác định phụ tải tính toán toàn phân xưởng sửa chữa cơ khí
Với kđt là hệ số đồng thời của toàn phân xưởng, lấy kđt = 0,95 (n = 4).
- Phụ tải tác dụng (động lực) của toàn phân xưởng:
n

Pđl = k đt .∑ Ptti = 0,95.(23,47 + 9,67 + 9,27 + 29,22) = 68,05 (kW)
i=1

- Phụ tải phản kháng của toàn phân xưởng:

Sinh viên: Nguyễn Thanh Hằng

Lớp:
53KTĐ

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư

Trang 13

Ngành: Kỹ thuật điện, điện tử

4

Qđl = k đt .∑ Q tti = 0,95.(31,29 + 12,86 + 12,33 + 38,87) = 90,58 (kVAr)
i=1

- Phụ tải toàn phần của toàn phân xưởng thiết kế cả chiếu sáng:
Pttpx = Pđlpx + Pcspx = 68,05 + 18,82 = 86,87 (kW)
Q ttpx = Qđlpx + Qcspx = 90,58 + 0 = 90,58 (kVAr)
Sttpx =

2
Pttpx
+ Q 2ttpx =

86,87 2 + 90,582 = 125,50 (kVA)

Pttpx

cosφpx =

Sttpx

=

86,87
= 0,69
125,50

2.2.2 Xác định phụ tải tính toán của các phân xưởng khác trong nhà máy
Do ta chỉ biết trước công suất đặt và diện tích của các phân xưởng nên ở đây
ta sử dụng phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu
cầu.
- Tính toán cho phân xưởng mộc, có: Pđ = 250 (kW); F = 2413,16 (m2).
Tra PL I.2 và I.3 – Trang 253, 254 - Sách “Thiết kế cấp điện – Ngô Hồng
Quang, Vũ Văn Tẩm”, ta được knc = 0,45;
Ở đây ta dùng đèn sợi đốt có

cosφcs = 1

cos ϕ = 0, 7

nên

; p0 = 14 (W/m2).

tanφcs = 0

.

+ Công suất tính toán động lực:
Pđl = k nc .Pđ = 0,45.250 = 112,5 (kW)

Qđl = Pđl .tanφ = 112,5.tan(cos -10,7) = 114,77 (kVAr)

+ Công suất tính toán chiếu sáng:
Sinh viên: Nguyễn Thanh Hằng

Lớp:
53KTĐ


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư

Trang 14

Ngành: Kỹ thuật điện, điện tử

Pcs = p 0 .F = 14.2413,16 = 33,78 (kW)
Qcs = Pcs .tanφ cs = 0 (kVAr)
+ Công suất tính toán của phân xưởng:
Ptt = Pđl + Pcs = 112,5 + 33,78 = 146,28 (kW)
Q tt = Q đl + Q cs = 114,77 + 0 = 114,77 (kVAr)
Stt =

Ptt2 + Q 2tt = 146,282 + 114,77 2 = 205,81 (kVA)

Tính toán tương tự cho các phân xưởng còn lại ta có bảng 2.3 - PL 1.
2.2.3 Xác định phụ tải tính toán của toàn nhà máy liên hợp dệt
- Phụ tải tính toán tác dụng của toàn nhà máy:
n

Pttnm = k đt .∑ Pttpxi
i=1

(2-24)

Trong đó:
kđt - hệ số đồng thời và lấy bằng 0,8.
Pttpx - phụ tải tính toán của các phân xưởng đã xác định ở trên.
Pttnm = 0,8.4081,9 = 3265,52 (kW)
- Tương tự, phụ tải tính toán phản kháng của toàn nhà máy:
9

Q ttnm = k đt .∑ Q ttpx = 0,8.2041,6 = 1633,28 (kVAr)
i=1

- Phụ tải tính toán toàn phần của nhà máy:

Sinh viên: Nguyễn Thanh Hằng

Lớp:
53KTĐ


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư

Sttnm =

Trang 15

2
2
Pttnm
+ Q ttnm

=

Ngành: Kỹ thuật điện, điện tử

3265,52 2 +1633,282 = 3651,19 (kVA)

- Hệ số công suất toàn nhà máy:
cosφnm =

Pttnm
3265,52
=
= 0,89
Sttnm
3651,19

2.2.4 Mặt bằng phân bố của các phân xưởng và nhà máy
2.2.4.1 Xác định tâm phụ tải điện
Tâm phụ tải điện là điểm thỏa mãn điều kiện momen phụ tải đạt giá trị cực
n

∑ P .l
i

tiểu:

i=1

i

→ Min
.

Trong đó: Pi và li - công suất và khoảng cách của phụ tải thứ i đến tâm phụ tải.
Để xác định tọa độ của tâm phụ tải, ta có thể sử dụng biểu thức sau:
n

x0 =

∑ x i .Si
i=1
n

∑S

n

∑ y .S
i

; y0 =

i

i=1

i

i=1
n

∑S

i

i=1

(2-25)

Trong đó:
n - số phụ tải điện.
x0, y0 - tọa độ của tâm phụ tải điện.
xi, yi - tọa độ của phụ tải thứ i tính theo một hệ trục tọa độ xoy tùy chọn.
Si - công suất của phụ tải thứ i.
Tâm phụ tải điện là vị trí tốt nhất để đặt các trạm biến áp, trạm phân phối, tủ
động lực nhằm mục đích tiết kiệm chi phí cho dây dẫn và giảm tổn thất trên lưới
điện.
Sinh viên: Nguyễn Thanh Hằng

Lớp:
53KTĐ


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư

Trang 16

Ngành: Kỹ thuật điện, điện tử

2.2.4.2 Biểu đồ phụ tải điện

Biểu đồ phụ tải điện là một vòng tròn vẽ trên mặt phẳng, có tâm trùng với
tâm phụ tải điện, có diện tích tương ứng với công suất của phụ tải theo tỷ lệ xích
nào đó tùy chọn. Biểu đồ phụ tải điện cho phép người thiết kế hình dung được sự
phân bố phụ tải trong phạm vi khu vực cần thiết kế, từ đó có cơ sở để lập các
phương án cung cấp điện. Biểu đồ phụ tải điện được chia làm 2 phần: Phần phụ tải
động lực (phần hình quạt chéo) và phần phụ tải chiếu sáng (phần hình quạt để
trắng).
Để vẽ được biểu đồ phụ tải cho các phân xưởng, ta coi phụ tải của các phân
xưởng phân bố đều trên diện tích phân xưởng nên tâm phụ tải có thể lấy trùng với
tâm hình học của phân xưởng trên mặt bằng.
Bán kính vòng tròn biểu đồ phụ tải của phụ tải thứ I xác định qua công thức:

Stti = m.π.R 2pxi → R pxi =

Stti
m.π

(2-26)

Góc của phụ tải chiếu sáng nằm trong biểu đồ được xác định theo công thức:
α csi =

360.Pcsi
Ptti

(2-27)

Trong đó:
Rpxi - bán kính vòng tròn phụ tải phân xưởng i, mm.
m - hệ số tỷ lệ xích, ở đây ta chọn m = 2, kVA/mm2.

αcsi - góc chiếu sáng, độ.
Ta có kết quả tính toán Ri và αcsi của biểu đồ phụ tải các phân xưởng tra bảng
2.4 – PL1.

Sinh viên: Nguyễn Thanh Hằng

Lớp:
53KTĐ


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư

Trang 17

Ngành: Kỹ thuật điện, điện tử

Hình 2.1: Biểu đồ phụ tải của toàn nhà máy.
2.3 Xác định phụ tải tính toán của khu công nghiệp
2.3.1 Xác định phụ tải tính toán của toàn khu công nghiệp
Tính toán tương tự với các phân xưởng ở trên, với hệ số đồng thời của khu
công nghiệp lấy bằng 0,85. Vậy, ta có bảng tính toán phụ tải của các nhà máy tra
trong bảng 2.5 – PL1.
Phụ tải tính toán tác dụng của khu công nghiệp:
6

PttKCN = k đtKCN .∑ Ptti = 0,85. 25965,52 = 22070,69 (kW)
i=1

Phụ tải tính toán phản kháng của khu công nghiệp:
6

Q ttKCN = k đtKCN .∑ Q tti = 0,85.19282,65 = 16390,25 (kVAr)
i=1

Phụ tải tính toán toàn phần khu công nghiệp:
Sinh viên: Nguyễn Thanh Hằng

Lớp:
53KTĐ


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư

SttKCN =

2
PttKCN
+ Q 2ttKCN =

Trang 18

Ngành: Kỹ thuật điện, điện tử

22070,692 +16390,252 = 27491,01 (kVA)

2.3.2 Xác định tâm phụ tải khu công nghiệp và vẽ biểu đồ phụ tải
Tương tự như ở trên, ta xác định được bán kính và tọa độ tâm của các nhà
máy tra trong bảng 2.6 – PL1.

Hình 2.2: Biểu đồ phụ tải của khu công nghiệp.

Sinh viên: Nguyễn Thanh Hằng

Lớp:
53KTĐ


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư

Trang 19

Ngành: Kỹ thuật điện, điện tử

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN CAO ÁP CỦA KHU CÔNG NGHIỆP
3.1 Khái niệm mạng cao áp của khu công nghiệp
Mạng cao áp nhận điện từ hệ thống điện đến máy biến áp nguồn cung cấp
cho các nhà máy. Thiết kế đứng trên quan điểm của nhà cấp điện , chỉ xét chi phí
vốn đầu tư ở phạm vi khu công nghiệp, không xét trong các nhà máy.
3.2 Chọn cấp điện áp vận hành
Cấp điện áp vận hành là cấp điện áp liên kết hệ thống cung cấp điện của khu
công nghiệp với hệ thống điện. Cấp điện áp vận hành phụ thuộc vào công suất
truyền tải và khoảng cách truyền tải theo một quan hệ phức tạp.
Công thức kinh nghiệm để chọn cấp điện áp truyền tải:

U = 4,34. l + 0,016.P (kV)

(3-1)

Trong đó:
P - công suất tính toán của nhà máy, kW.

l - khoảng cách từ trạm biến áp trung gian về nhà máy, km.
Phụ tải tính toán nhà máy có kể đến sự phát triển của phụ tải trong tương lai.
St = S0 .(1+α.t)

(3-2)

Trong đó:
St - phụ tải tính toán dự báo tại thời điểm sau t năm, kVA.
S0 - phụ tải tính toán xác định tại thời điểm ban đầu, kVA.
t - số năm dự báo, lấy t = 20 năm.
α - hệ số gia tăng của phụ tải, lấy α = 0,02.
Vậy, ta có:
Sinh viên: Nguyễn Thanh Hằng

Lớp:
53KTĐ


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư

Trang 20

Ngành: Kỹ thuật điện, điện tử

Pt = P0 .(1 + α.t) = 25965,52.(1 + 0,02.20) = 36351,73 (kW)
Q t = Q 0 .(1 + α.t) = 19282,35.(1 + 0,02.20) = 26995,29 (kVAr)
St = S0 .(1 + α.t) = 32342,19.(1 + 0,02.20) = 45279,07 (kVA)
Cấp điện áp vận hành được xác định theo công thức kinh nghiệm như sau:

U = 4,34. l + 0,016.P = 4,34. 10 + 0,016.36351,73 = 105,56 (kV)

Từ kết quả tính toán, ta chọn cấp điện áp 110kV liên kết từ hệ thống đến khu
công nghiệp.
3.3 Đề xuất các phương án cung cấp điện
3.3.1 Tâm phụ tải điện
Tâm phụ tải điện là vị trí tốt nhất để đặt các trạm biến áp, trạm phân phối, tủ
động lực nhằm mục đích tiết kiệm chi phí cho dây dẫn và giảm tổn thất trên lưới
điện.
Áp dụng công thức (2-25), ta xác định tâm phụ tải điện của khu công nghiệp
x0 =

22,13.3651,19 + 127,01.5416,67 + 65,69.5571,43 + 109,51.6666,67
33124,85
21,33.6138,89 + 64, 69.5500
+
= 70,99
33124,85
89,05.3651,19 + 79,63.5416,67 + 25,67.5571,43 + 32,73.6666,67
33124,85
28, 34.6138,89 + 91,88.5500
+
= 54,25
33124,85

y0 =

Vì vậy, tâm phụ tải của khu công nghiệp là M0(x0,y0) = M0(70,99;54,25)
3.3.2 Đề xuất các phương án và sơ đồ cung cấp điện

Sinh viên: Nguyễn Thanh Hằng

Lớp:
53KTĐ


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư

Trang 21

Ngành: Kỹ thuật điện, điện tử

Các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật của mạng điện phụ thuộc rất nhiều vào sơ đồ
cung cấp điện. Do vậy, các sơ đồ cung cấp điện phải có chi phí nhỏ nhất, đảm bảo
độ tin cậy cung cấp điện cần thiết và chất lượng điện năng yêu cầu của các hộ tiêu
thụ, an toàn trong vận hành, khả năng phát triển trong tương lai và tiếp nhận các
phụ tải mới. Chính vì vậy, ta đề ra 2 phương án nối điện chính như sau:
- Phương án 1:

Hình 3.1: Phương án đi dây 1.
- Phương án 2:

Sinh viên: Nguyễn Thanh Hằng

Lớp:
53KTĐ


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư

Trang 22

Ngành: Kỹ thuật điện, điện tử

Hình 3.2: Phướng án đi dây 2.
3.4 Lựa chọn sơ bộ thiết bị điện
3.4.1 Chọn công suất trạm biến áp trung tâm của khu công nghiệp
Các nhà máy trong khu công nghiệp được xếp vào hộ loại I với phụ tải tính
toán của cả khu công nghiệp có kể đến sự phát triển trong 20 năm tới như sau:
SttKCN(0) = 32342,19 (kVA)
SttKCN(20) = 45279,07 (kVA)
Vì vậy, trạm biến áp trung tâm (BATT) được đặt 2 máy biến áp và chọn máy
biến áp của Việt Nam sản xuất nên không cần hiệu chỉnh theo nhiệt độ (k hc = 1). Xét
trường hợp, một máy biến áp bị sự cố máy biến áp còn lại có khả năng chạy quá tải
trong thời gian ngắn. Trong trường hợp này, công suất máy biến áp (MBA) được
xác định theo công suất sau:
SđmB ≥

- Chế độ bình thường:

Stt
(kVA)
k hc .N B

Sinh viên: Nguyễn Thanh Hằng

(3-3)

Lớp:
53KTĐ

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư

Trang 23

SđmB ≥
- Chế độ sự cố:

Ngành: Kỹ thuật điện, điện tử

Sttsc
(kVA)
k hc .k qt .(N B -1)

(3-4)

Trong đó:
NB - số lượng MBA trong trạm (NB = 2).
kqt - hệ số quá tải (kqt = 1,4).
khc - hệ số hiệu chỉnh (khc = 1).
Sttsc - công suất phụ tải cần tải khi sự cố (tức là xảy ra sự cố 1 MBA), kVA.
Stt = Sttsc = SttKCN(20)
Vậy ta có:

SđmB ≥

SđmB ≥

45279,07
= 22639,54 (kVA)
1.2

45279,07
= 32342,19 (kVA)
1.1,4.(2-1)

Tra bảng 18 – Trang 276 – Sách “Thiết kế các mạng và hệ thống điện –
Nguyễn Văn Đạm”, ta chọn được máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây do Việt Nam chế
tạo có nhãn hiệu là TPDH – 40000/110,chế tạo theo đơn đặt hàng có thông số như
trong bảng sau:
Bảng 3-1: Thông số trạm biến áp trung tâm.
Tên trạm BATT

Sđm
(kA)

TPDH - 40000/110
40000
3.4.2 Chọn tiết diện dây dẫn

Uc/Uh
(kV)

ΔP0
(W)

ΔPn
(W)

115/22

42

175

Sinh viên: Nguyễn Thanh Hằng

Un (%) I0 (%)
10,5

0,7

Lớp:
53KTĐ


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư

Trang 24

Ngành: Kỹ thuật điện, điện tử

Đường dây cung cấp từ trạm biến áp trung tâm của khu công nghiệp về tới
các nhà máy sử dụng cáp XPLE lõi đồng bọc thép của hãng FURUKAWA Nhật
Bản.
Các nhà máy trong khu công nghiệp có T max lớn nên dây dẫn sẽ được chọn
theo điều kiện mật độ dòng kinh tế J kt (Tra bảng 2.10 – Trang 31 – Sách “Thiết kế
cấp điện – Ngô Hồng Quang, Vũ Văn Tẩm”).
Đối với mạng điện khu vực, tiết diện dây dẫn được chọn theo mật độ kinh tế
của dòng điện, ta có công thức như sau:
Fkt ≥

Ilvmax
I
= tt
J kt
J kt

(3-5)

Trong đó:
Fkt - tiết diện kinh tế, mm2.
Jkt - mật độ kinh tế của dòng điện, A/mm2.
Ilvmax - dòng điện chạy trên đường dây trong chế độ phụ tải cực đại, A.
Itt - dòng điện tính toán, A.
Dòng điện làm việc chạy trong dây dẫn:
Ilvmax =

Sttnm
3.n.U đm

(3-6)

Trong đó:
n - số lộ đường dây.
Uđm - điện áp định mức mạng điện, kV.
Sttnm - công suất ở đây lấy theo phụ tải dự báo, kVA.
Với lưới trung áp, do khoảng cách tải điện xa tổn thất điện áp lớn. Vì vậy, ta
phải kiểm tra theo điều kiện tổn thất điện áp.
Sinh viên: Nguyễn Thanh Hằng

Lớp:
53KTĐ


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư

Trang 25

Ngành: Kỹ thuật điện, điện tử

ΔU btcp = 5%U đm
ΔUsccp = 10%U đm

(3-7)

Thông số các nhà máy trong khu công nghiệp tra trong bảng 3.2 – PL1.
3.4.2.1 Chọn dây dẫn 110kV từ hệ thống về khu công nghiệp
Đường dây cung cấp từ hệ thống điện về trạm biến áp trung tâm của khu
công nghiệp dài 10km sử dụng đường dây trên không, dây nhôm lõi thép,lộ kép.
Ta có:
6

∑S

nmi

TmaxKCN =

.Tmaxi
(h)

i=1

6

∑S

nmi

i=1

5111,67.4500 + 7583,34.5500 + 7800.4000 + 9333,34.5000
46122,8
8594,45.4500 + 7700.3000
+
= 4430,62 (h)
46122,8

TmaxKCN =

Với TmaxKCN = 4430,62(h), dây dẫn AC, tra bảng 2.10 – Trang 31 – Sách
“Thiết kế cấp điện – Ngô Hồng Quang, Vũ Văn Tẩm”, ta có Jkt = 1,1 (A/mm2).
- Dòng điện tính toán chạy trên mỗi dây:

I ttKCN =

SttKCN
45279,07
=
= 118,83 (A)

2. 3.U CA
2. 3.110

- Tiết diện kinh tế:
Fkt =

I ttKCN
118,83
=
= 108,02 (mm 2 )
J kt
1,1

Sinh viên: Nguyễn Thanh Hằng

Lớp:
53KTĐ