Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà xưởng

Thiết kế hệ thống cung cấp điện

Nhóm 3- Lớp điện 8

CHƯƠNG I
XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CỦA CÁC PHÂN XƯỞNG VÀ TOÀN
NHÀ MÁY
I.Giới thiệu chung về nhà máy.
Nhà máy gồm có 6 phân xưởng và bộ phận sản xuất với tổng công suất cỡ khoảng
0.5MW. Nhà máy là một hộ tiêu thụ điện năng lớn vì vậy cần đảm bảo độ tin cậy cung
cấp điện năng và chất lượng điện năng cho toàn nhà máy
Phụ tải của nhà máy chia làm hai loại:
+ Phụ tải động lực
+ Phụ tải chiếu sáng
Mặt bằng nhà máy cơ khí địa phương
N

4

6
5

120m

2
1

3

260m
Bảng 1.1. Phụ tải nhà máy

Tên phân xưởng

(kW)

Cosϕ

Diên tích

Phân xưởng 1

46

0.76

18x30

Phân xưởng 2

98

0.78

25x60

Phân xưởng 3

Theo tính toán

Theo tính toán

30x60

Phân xưởng 4

56

0.56

25x40

Phân xưởng 5

78

0.76

35x50

Phân xưởng 6

66

0.78

15x30

Bảng 1.2. Số liệu phân xưởng 3
Tên thiết bị
Máy 1
Máy 2

Máy 3

Máy 4

Máy 5

Máy 6

Máy 7

Máy 8

(kW)

12,8

2,8

3,6

5,6

12,5

6,5

6,8

7,4

Cosϕ

0,76

0,65

0,65

0,68

0,62

0,79

0,68

0,62

1


Thiết kế hệ thống cung cấp điện

Nhóm 3- Lớp điện 8

II. Xác định phụ tải tính toán.
1.Sơ lược lý thuyết
 Tính Ptb
 Tính hệ số
 Đối với phụ tải động lực:

trong đó :
ksd: là hệ số sử dụng, tra trong sổ tay kĩ thuật
Pđ: là công suất đặt của thiết bị hoặc nhóm thiết bị, coi Pđ=Pđm
cosϕ : hệ số công suất tính toán, tra trong sổ tay kĩ thuật, từ đó rút ra tgϕ
 Đối với phụ tải chiếu sáng:
Pcs =p0.F
trong đó : p0: suất chiếu sáng trên đơn vị diện tích(W/m 2), (lấy bằng
15w/)
F: diện tích cần được chiếu sáng (m2)
Tùy theo từng loại đèn mà ta có hệ số công suất cosϕ khác nhau, nếu sử dụng đèn sợi
đốt thì cosϕ =1 và Qcs=0, nếu sử dụng đèn tuýt thì cosϕ =0,6-0,8 khi đó:
 Từ đó ta tính được phụ tải tính toán toàn phần của mỗi phân xưởng.
 Cuối cùng, phụ tải tính toán xí nghiệp xác định bằng cách lấy tổng phụ tải các

phân xưởng có kể đến hệ số đồng thời.
n

n

1

1

PttXN = k ®t ∑ Pttpxi = k ®t ∑ (Ptti + Pcsi )
n

n

1

1

Q ttXN = k ®t ∑ Q ttpxi = k ®t ∑ (Q tti + Q csi )
2
S ttXN = PttXN
+ Q 2ttXN

cosϕ=

PttXN
S ttXN

kđt : hệ số đồng thời, xét khả năng phụ tải các phân xưởng không đồng thời cực đại.
Có thể lấy:
kđt = 0,9-0,95 khi số phân xưởng n=2-4
kđt = 0,8-0,85 khi số phân xưởng n=5-10
Phụ tải tính toán xác định theo công thức trờn dựng để thiết kế mạng cao áp của xí
nghiệp.
2. Tính toán phụ tải

2


Thiết kế hệ thống cung cấp điện

Nhóm 3- Lớp điện 8

a) Phân xưởng 3:
Công xuất TB phân xưởng 3

Công suất đặt của phân xưởng 3
(kW)
Hệ số công suất tính toán trung bình

Tính hệ số
Đối với phụ tải động lực

Phụ tải chiếu sáng:

Bảng 1.3. Phụ tải nhà máy
Tên phân xưởng

(kW)

Cosϕ

Diên tích

Phân xưởng 1

46

0.76

18x30

Phân xưởng 2

98

0.78

25x60

Phân xưởng 3

58

0,68

30x60

Phân xưởng 4

56

0.56

25x40

Phân xưởng 5

78

0.76

35x50

Phân xưởng 6

66

0.78

15x30

Tính của nhà máy
Tính hệ số của nhà máy

3


Thiết kế hệ thống cung cấp điện

Nhóm 3- Lớp điện 8

b) Phân xưởng 1:
Phụ tải động lực

Phụ tải chiếu sáng:

c) Phân xưởng 2:

Phụ tải động lực
Phụ tải chiếu sáng:

d) Phân xưởng 4:

Phụ tải động lực

Phụ tải chiếu sáng:

e) Phân xưởng 5:

Phụ tải động lực
Phụ tải chiếu sáng:

f) Phân xưởng 6:

Phụ tải động lực

4


Thiết kế hệ thống cung cấp điện

Nhóm 3- Lớp điện 8

Phụ tải chiếu sáng:

Bảng 1.4: Phụ tải tính toán của các phân xưởng
STT

Tên phân
xưởng

kW

1

Phân xưởng 1

46

0.56

2

Phân xưởng 2

98

3

Phân xưởng 3

4

cosϕ

W/

kW

kW

kW

kVAr

kVA

0.76

15

37,61

8.1

45,71

38,035

59,46

0.56

0.78

15

80,12

22,5

102,62

80,971

130,72

58

0.56

0,68

15

57,16

27

84,16

81,41

117,09

Phân xưởng 4

56

0.56

0.65

15

45,78

15

60,78

79

99,67

5

Phân xưởng 5

78

0.56

0.76

15

63,77

26,25

90,02

73,89

116,46

6

Phân xưởng 6

66

0.56

0.78

15

53,96

6,75

60,71

48,22

77,53

g) Phu tải tổng phân xưởng 6 nhà xưởng:

Lấy do có 6 phân xưởg
•
•

5


Thiết kế hệ thống cung cấp điện

Nhóm 3- Lớp điện 8

•
•
•
•

Bảng 1.6: Bán kính R và góc chiếu sáng
STT Tên phân xưởng
kW
kW
1
Phân xưởng 1
8.1
45,71
2
Phân xưởng 2
22,5
102,62
3
Phân xưởng 3
27
84,16
4
Phân xưởng 4

15
60,78
5
Phân xưởng 5
26,25
90,02
6
Phân xưởng 6
6,75
60,71

6

kVA
59,46
130,72
117,09
99,67
116,46
77,53

R
mm
2,51
3,72
3,52
3.25
3,51
2,86

63,79
78,93
115,49
88,84
104,97
40,03


Thiết kế hệ thống cung cấp điện

Nhóm 3- Lớp điện 8

Biểu đồ phụ tải của nhà máy

CHƯƠNG 2:
THIẾT KẾ MẠNG CAO ÁP NHÀ MÁY
I.

Xác định máy biến áp và cáp cao áp của nhà máy
1. Xác định dung lượng các trạm biên áp phân xưởng
Căn cứ vào vị trí , công xuất các phân xưởng, quyết định đặt 5 trạm biến áp
phân xưởng
- Trạm B1 cấp điện cho phân xưởng 1
- Trạm B2 cấp điện cho phân xưởng 2
- Trạm B3 cấp điện cho phân xưởng 3
- Trạm B4 cấp điện cho phân xưởng 4 và phân xưởng 6
- Trạm B5 cấp điện cho phân xưởng 5
7

Thiết kế hệ thống cung cấp điện

Nhóm 3- Lớp điện 8

Chọn dung lượng các máy biến áp:
- Trạm B1:
-

Chon dùng máy biến áp 50 – 10/0,4 có =50kVA
Trạm B2:
Chon dùng máy biến áp 100 – 10/0,4 có =100kVA

Các trạm khác tương tự, kết quả gi trong bảng 2.1.
Bảng 2.1: kết quả lựa chon máy biến áp cho phân xưởng
STT
1
2
3
4
5
6

Tên phân xưởng
Phân xưởng 1
Phân xưởng 2
Phân xưởng 3
Phân xưởng 4
Phân xưởng 5
Phân xưởng 6

kVA

kVA

Điện áp
kV

59,46
130,72
117,09
99,67
116,46
77,53

50
100
100
75
100
75

10/0,4
10/0,4
10/0,4
10/0,4
10/0,4
10/0,4

Phương án nối dây của mạng điện

8

Tên
trạm

Loại máy
biến áp

B1
B2
B3
B4
B5
B4

50 – 10/0,4
100 – 10/0,4
100 – 10/0,4
75 – 10/0,4
100– 10/0,4
75 – 10/0,4


Thiết kế hệ thống cung cấp điện

Nhóm 3- Lớp điện 8

Hai phương án của mạng điện cao áp nhà máy
Vì nhà máy thuộc hộ loại 1 , xẽ dùng dây trên không lộ kép dẫn điện từ trạm
BATG về PPTT của nhà máy.

9


Thiết kế hệ thống cung cấp điện

Nhóm 3- Lớp điện 8

Từ trạm PPTT đến các trạm biến áp B1, B2, B3, B5 dùng cáp lộ kép , đến tram B4
dùng cáp lộ đơn
Căn cứ vào vị trí các trạm biến áp và trạm PPTT trên mặt bằng , xây dựng hai
phương án đi dây mạng cao áp
- Phương án 1: các trạm biến áp được lấy điện trực tiếp từ trạm PPTT
- Phương án 2: các trạm biến áp xa trạm PPTT lấy điện thông qua các
trạm ở gần trạm PPTT
Đường dây cung cấp điện từ trạm BATG về trạm biến PPTT của nhà máy sử dụng
dây trên không , dây nhôm lõi thép , lộ kép.
Do dây nhôm và có , dây dẫn AC tra bảng ta có

Chọn dây nhôm lõi thép tiết diện 16, AC- 16
Kiểm tra dây đã chọn theo điều kiện dòng sự cố
Tra bảng dây AC- 16 có
Khi dứt 1 dây , dây còn lại chuyển toàn bộ công suất
Tiết diện dây tăn lên 1 cấp chon AC- 25
Chon cáp nhôm trần xoắn do CADIVI chế tạo : AC- 25

Tính toán kinh tế kỹ thật cho hai phương án
(dùng dây 1 lõi, ruột đồng, cách điên XLPE, vỏ PVC do CADIVI chế tạo)
a) Phương án 1
- Chọn cáp từ PPTT đến B1
Với cáp đồng và tra bảng

Chọn cáp có tiết diện 10/1,8
- Chọn cáp từ PPTT đến B2
Với cáp nhôm và tra bảng
Chọn cáp có tiết diện 10/1,8
Các đường cáp khác chọn tương tự, kết quả ghi trong bảng 2.2 , vì cáp được chon
vượt cáp nên k cần kiểm tra và .
Bảng 2.2: kết quả chọn cáp cao áp 10 kV phương án 1
Đường cáp
F
I
Đơn giá
Thành tiền
m
đ/m
đ
PPTT-B1
10
60
23210
1392600
PPTT-B2
10
85
23210
1972850
PPTT-B3
10
110
23210
2553100

10


Thiết kế hệ thống cung cấp điện
PPTT-B4
PPTT-B5

10
10

Nhóm 3- Lớp điện 8
70
200

23210
23210

1624700
4642000

Tiếp theo xác định tổn thất công suất tác dụng
Trong đó
Tổn thất trên đoạn cáp PPTT- B1
Các thông số cáp và được ghi trong bảng
Bảng 2.3 kết quả tinh toán phương án 1
Đường cáp
PPTT-B1
PPTT-B2
PPTT-B3
PPTT-B4

PPTT-B5

F

I
m
60
85
110
70
200

10
10
10
10
10

R
1,84
1,84
1,84
1,84
1,84

0,088
0,125
0,162
0,103
0,294

S
kVA
59,46
130,72
117,09
77,53
116,46

kW
0,003
0,021
0,022
0,006
0,039

Từ và
Theo công thức Kenzenvits ta có:
lấy
chi phí tính toán hàng năm của phuong án 1 là:

b) Phương án 2

Chon cáp từ PPTT đến B1. Tuến cáp này cấp điện cho cả B1 và B2
Chon cáp tiết diện 10
Các tuyến khác tương tự,kết quả ghi bảng sau
Bảng 2.4 kết quả chọn cao áp 10kV phương án 2
Đường cáp

F

PPTT-B1
B1-B2

16
10

I
m
60
30
11

Đơn giá
đ/m
34760
23210

Thành tiền
đ
2085600
696300


Thiết kế hệ thống cung cấp điện
PPTT-B3
B3-B5
PPTT-B4

16

10
10

Nhóm 3- Lớp điện 8
110
65
70

34760
23210
23210

3823600
1508650
1624700

Bảng 2.5 kết quả tinh toán phương án 2
Đường cáp
PPTT-B1
B1-B2
PPTT-B3
B3-B5
PPTT-B4

F
16
10
16
10
10

I
m
60
30
110
65
70

R
1,47
1,84
1,47
1,84
1,84

0,088
0,055
0,162
0,119
0,128

kW
0,003
0,009
0,022
0,016
0,007

Chi phí tính toán hàng năm của phuong án 2 là:

Sau đây là bảng so sánh 2 phương án
Bảng 2.6 So sánh kinh tế hai phươg án mạng cáp cao áp
Phương án
K

Z

Phương án 1

12,18

23,27

3,88

Phương án 2

9,73

14,57

3,06

Trong bảng là giá tiền tổn thất hàng năm
 Qua bảng so sánh quyết định chọn phuong án 2 là phuong án tối ưu
mạng cáp cao áp , phương án này có chi phí sửa chũa hàng năm thấp và
chi phí đầu tư nhỏ
II.

Lựa chọn các thiết bị bảo vệ, đóng cắt cho nhà máy

1. Thiết bị cắt tại trạm PPTT

Chọn dùng các tủ hợp bộ của hãng SIEMENS, loại 8DJ10
- cách điện bằng SF6,
- không cần bảo trì ,
- hệ thống thanh góp đặt sẵn trong các tủ
Bảng 2.7 thông số máy cắt đặt tại trạm PPTT
Loại tủ Cách
(A)
(A)
điện kV
Lộ cáp
Lộ MBA
1s
8DJ10 SF6 12
630
200
21

12

Thiết bị đóng cắt
(A)
52

Dao cắt
phụ tải


Thiết kế hệ thống cung cấp điện

Nhóm 3- Lớp điện 8

2. Thiết bị bảo vệ cho các phân xưởng

Vì các trạm biến áp phân xưởng rất gần tram PPTT, phía cao áp chỉ cần đặt dao
cánh ly. Phía hạ áp đặt áptômát tổng và các áptômát nhánh.
Đặt 1 tủ đầu vào 10kV có dao cách ly 3 vị trí , cách điện bằng SP6, không
phải bảo trì , loại 8DH10
Bảng 2. 8 thông số kỹ thuật của tủ đầu vào 8DH10
Loại tủ Cách
(A)
(A)
Thiết bị đóng cắt
điện kV
Lộ cáp
Lộ MBA
1s
(A
)
8DH1 SF6
12
1250
200
25
63
Dao cắt phụ tải,
0
cầu chì,
thiết bị đo lường

-

- Dùng cho trạm biến áp do SIEMENS chế tạo
Bảng 2.9 Thông số kỹ thuật các máy biến áp do SIEMENS chế tạo

kVA
50

kV
10

kV
0,4

W
190

75

10

0,4

230

100

10

0,4

320

W
135
0
145
0
215
0

%
4

Loạ
i
4767-3LB

4

4780-3CB

4

5044-5LB

Phía hạ áp chon dùng các áptômát của hãng Merlin Gerin đặt trong
các tủ tự tạo
Chọn các áptômát cụ thể như sau
- Dòng lớn nhất qua áptômát tổng máy 100kVA

-

-

Dòng lớn nhất qua áptômát tổng máy 75kVA

-

Dòng lớn nhất qua áptômát tổng máy 50kVA

Chủng loại và số lượng các áptômát chọn được gi trong bảng
Bảng 2.10 áptômát đặt trong các trạm biến áp phân xưởng của hãng Merlin Gerin
Trạm biến áp Loại
Số lượng
V
A
kA

13


Thiết kế hệ thống cung cấp điện

Nhóm 3- Lớp điện 8

B2, B3, B5

NS160N

440

160

8

3

B4

NC125
H
NS100N

415

125

10

1

440

100

8

1

B1

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN TỔN THẤT ĐIỆN ÁP
1. Xác định tổn hao điện áp trên đường dây trung áp

Tra bảng ta có điện trở và trở kháng của đường dây trung áp là dây đồng
trần: và
- Tống đoạn cáp từ PPTT đến các trạm biến áp phân xưởng

-

Kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp theo công xuất chạy trên
đường dây, ta có:

14


Thiết kế hệ thống cung cấp điện

Nhóm 3- Lớp điện 8

-

Tổn thất công suất theo công xuất cuối đường dây

-

Tính

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT VÀ XÁC ĐỊNH TỤ BÙ CHO XÍ
NGHIỆP

I.

TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT CHO TRẠM BIẾN ÁP
1. Vai trò, đặc điểm của hệ thống nối đất
• Vai trò
- Giảm dòng điện đi qua người
- Tạo mạch có điện dẫn lớn

•

Đặc điểm
- Phân bố dòng chạm đất

15


Thiết kế hệ thống cung cấp điện

Nhóm 3- Lớp điện 8

2. Tính toán nối đất

Như dẫ biết, điện trở nối đất cho phép đối với trạm biến áp có công suất lớn hơn
100 kVA là . Để tiết kiệm ta sử dụng hệ thống móng nhà xưởng và hệ thống ống nước
làm tiếp địa tự nhiên, với điện trở nối đất đo được là , điện trở suất của đất là (với đất
cát pha). Do trong điều kiện độ ẩm trung bình (hệ số hiệu chỉnh của các cọ tiếp địa là
và thanh nối )
-Trước tiên ta xác định điện trở tiếp địa nhân tạo:
Chọn cọc tiếp đìa bằng thép tròn dài 2,5m, đường kính d=5,6 cm đóng sâu cách
mặt đất h=0,5m.

-Điện trở tiếp xúc của cọc này là:
Với là chiều sâu trung bình của cọc
-Sơ bộ chọn số lượng cọc:
-Sô cọc này được đóng xung quanh trạm biến áp theo chu vi:
-Khoảng cách trung bình giữa các cọc là:
Với tỉ lệ và số lượng cọc là 30 ta xác định được hệ số lợi dụng của các cọc tiếp
địa là , số lợi dụng của thanh nối . Chọn thanh nối tiếp địa bằng thép có kích thước .
-Điện trở tiếp xúc của thanh nối ngang là:
-Điện trở thực tế của thanh nối ngang có xét đến hệ số lợi dụng là:
-Điện trở cần thiết của hệ thông tiếp địa nhân tạo có tính đến điện trở của thanh
nối là:
-Số lượng cọc chính thức là:
Chọn số lượng cọc chính thức:

16


Thiết kế hệ thống cung cấp điện

Nhóm 3- Lớp điện 8

TÍNH TOÁN DUNG LƯỢNG BÙ
Để cải thiện công xuất lên giá trị , ta nên đặt tụ tại từng phân xưởng
Ta xác định tụ bù cho từng phân xưởng
- Phân xưởng 1
ta có
ta có
Công xuất bộ tụ bù cần đặt để nâng lên 0,9 :
II.

-

STT

Phân xưởng 2
ta có
ta có
Công xuất bộ tụ bù cần đặt để nâng lên 0,9 :

Các phân xưởng khác tính tương tự kết quả ghi trong bảng sau
Bảng 2.13 bảng công suất tụ bù từng phân xưởng
Tên phân
Loại tụ
cosϕ
xưởng
kW
kVAr
V
A

1

Phân xưởng 1

0.76

45,71

16,91

2

Phân xưởng 2

0.78

102,62 33,07

3

Phân xưởng 3

0,68

84,16

50,35

4

Phân xưởng 4

0.65

60,78

41,88

5

Phân xưởng 5

0.76

90,02

33,77

6

Phân xưởng 6

0.78

60,71

19.56

DLE4D20K5T
DLE4D35K5T
DLE4D50K5T
DLE4D45K6T
DLE4D35K5T
DLE4D20K5T

440
440
440
440
440

440

26.
2
45,
9
65,
6
59,
1
45,
9
26.
2

Kích thước
Cao
Cao
thùng toàn
bộ
330
390
220

285

270

335

250

315

220

285

330

390

Dùng loại tụ bù cosϕ điền áp 440 V do DEA YEONG chế tạo, đặt tại từng phân xưởng

17


Thiết kế hệ thống cung cấp điện

Nhóm 3- Lớp điện 8

18


Thiết kế hệ thống cung cấp điện

Nhóm 3- Lớp điện 8

CHƯƠNG 4: DỰ TOÁN CÔNG TRÌNH ĐIỆN
Số

lượng

STT

Tên trang thiết bị

Đơn giá

1

Dây cáp

9738

2

Tủ trung thế 8DH10

30000

1

30000

146300

1

146300

Máy biến áp ABB

159900

2

319800

Máy biến áp ABB

168500

3

505500

Máy biến áp ABB

2000
1672
1232
984
1476
1968
2460

3
1
1
2

2
1
1
Tổng

6000
1672
1232
1968
2952
1968
2460
1029590

Aptomat Mirlin Gerin
Aptomat Mirlin Gerin
Aptomat Mirlin Gerin
Tủ bù DEA YEONG
Tủ bù DEA YEONG
Tủ bù DEA YEONG
Tủ bù DEA YEONG

3
4
5
6
7
8
9
10

11
12
13

MBA 4767-3LB
50kVA
MBA 4780-3CB
75kVA
MBA 5044-5LB
100kVA
Aptomat NS160N
APtomat NS125H
Aptomat NS100N
Tủ bù DLE-4D20K5T
Tủ bù DLE-4D35K5T
Tủ bù DLE-4D45K5T
Tủ bù DLE-4D50K5T

Thành tiền

Ghi chú

9738

Dây cáp CADIVI
Tủ trung thế
SIEMENS

Còn một số phần tử, trang thiết bị chưa tính toán hết,

19


Thiết kế hệ thống cung cấp điện

Nhóm 3- Lớp điện 8

Kết luận
Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho một xí ngiệp, một nhà máy giúp
ta hình dung tổng thể , một cách bao quát toàn bộ xí ngiệp. điều này giúp
chúng ta lựa chọn các thiết bị như máy biến áp , đường dây, cáp hoặc các
thiết bị bảo vệ áptômát một cách chính xác hiệu quả, mà vẫn đảm bảo
yếu cầu kinh tế , kỹ thuật của nhà máy.
Ngoài ra lập các phương án cụ thể giúp dễ dàng thi công lắp đặt các thiết bị của
nhà máy

20


Thiết kế hệ thống cung cấp điện

Nhóm 3- Lớp điện 8