thiết kế cấp điện cho xưởng sửa chữa cơ khí

BÀI TẬP DÀI:CUNG CẤP ĐIỆN

Th.S:ĐOÀN THỊ BẰNG

LỜI NÓI ĐẦU
Trong tình hình kinh tế -xã hội nước ta hiện nay,công nghiệp
giữ một vai trò hét sức quan trong trong mạng tính quyết định
trong nền kinh tế.Trong đố điện giữ vai trò xương sống của công
nghiệp.nó có liên quan đến tất cả các nghành công nghiệp,kinh
tế,lĩnh vực của đời sống. Để đảm bảo yêu cầu to lớn đó chúng ta
cần phải thiết kế hệ thống điện an toàn và tin cậy.
Do đó đồ án thiết kế cung cấp điện là bắt buộc đối với sinh
viên ngành hệ thống điện.Quá trình thiết kế hệ thống điện sẽ giúp
chúng ta có cái nhìn tổng quát về hệ thống điện cũng như các thiết
bị điện đươcj sử dụng.
Với” thiết kế cấp điện cho xưởng sửa chữa cơ khí” sau một
thời gian làm đồ án dưới sự hướng dẫn của cô giáo Th.S ĐOÀN
THỊ BẰNG, đến nay về cơ bản em đã hoàn thành nội dung của đồ
án.Nhưng vẫn còn nhiều sai sót,em rất mong được sự chỉ bảo của
cô giáo để đồ án được hoàn thiện.
Em xin chân thành cảm ơn
Hà nội,tháng 01 năm 2011
Sinh viên thực hiện
ĐÀO XUÂN TÚ

SV:ĐÀO XUÂN TÚ

1


BÀI TẬP DÀI:CUNG CẤP ĐIỆN

Th.S:ĐOÀN THỊ BẰNG

CHƯƠNG I.XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CỦA
PHÂN XƯỞNG

Tính toán phụ tải điện là công việc bắt buộc và đầu tiên trong mọi
công trình cung cấp điện , giúp cho việc thiết kế lưới điện về sau
của người kĩ sư . Phụ tải tính toán có giá trị tương đương với phụ
tải thực tế về mặt hiệu ứng nhiệt , do đó việc chọn dây dẫn hay các
thiết bị bảo vệ cho nó sẽ được đảm bảo .
Có nhiều phương pháp tính toán phụ tải điện như phương pháp
hệ số nhu cầu , hệ số tham gia cực đại . Đối với việc thiết kế cung
cấp điện cho phân xưởng sửa chữa cơ khí , vì đã có các thông tin
chính xác về mặt bằng bố trí thiết bị , biết đựoc công suất và quấ
trình công nghệ của từng thiết bị nên ta sử dụng phương pháp hệ số
nhu cầu để tổng hợp nhóm phụ tải động lực . Nội dung chính của
phưong pháp như sau :
- Thực hiện phân nhóm các thiết bị có trong xưởng, mỗi nhóm
đó sẽ được cung cấp điện từ 1 tủ động lực riêng , lấy điện từ 1 tủ
phân phối chung . Các thiết bị trong nhóm nên có vị trí gần nhau
trên mặt bằng phân xưởng . Các thiết bị trong nhóm nên có cùng
chế độ làm việc , số lượng thiết bị trong 1 nhóm không nên quá 8
vì gây phức tạp trong vận hành , giảm độ tin cậy cung cấp điện .
- Xác định hệ số sử dụng tổng hợp của nhóm thiết bị theo biểu
thức sau :
k sdΣ =

ΣPi .k sdi
ΣPi

- Xác định số lượng thiết bị hiệu dụng của mỗi nhóm nhd ( là 1
số qui đổi gồm có nhd thiết bị giả định có công suất định mức và
chế độ làm việc như nhau và tiêu thụ công suất đúng bằng công
suất tiêu thụ của nhóm thiết bị thực tế ) . Các nhóm ở đây đều trên
SV:ĐÀO XUÂN TÚ

2


BÀI TẬP DÀI:CUNG CẤP ĐIỆN

Th.S:ĐOÀN THỊ BẰNG

Pmax

4 thiết bị nên ta xác định tỷ số k = P

, sau đó so sánh k với kb là

min

Σ

hệ số ứng với k sd của nhóm . Nếu k > kb , lấy nhd = n , là số lượng
thiết bị thực tế của nhóm . Ngược lại có thể tính n hd theo công thức
sau :
nhd =

( ΣP )

2

i

ΣPi2

- Hệ số nhu cầu của nhóm sẽ được xác định theo biểu thức sau :
knc = k

Σ
sd

1 − k sdΣ
+ n
hd

- Cuối cùng phụ tải tính toán của cả nhóm là :
Ptt = knc. ΣPi
Danh mục các thiết bị,số lượng và công suất của các thiết bị :
Danh mục các thiết bị,số lượng và công suất của các thiết bị :
TT

Tên máy

1
2

Búa hơi để rèn
Máy hàn

=25%
Lò chạy bằng điện
Lò điện để hóa cứng
linh kiện
thiết bị để tôi bánh
răng
thiết bị tôi cao tần
Máy ép ma sát
Máy nén khí

3
4
5
6
7
8

số
lượng
4
3

Pdm(kW)

Udm(V)

ksd

28
2,2

380
380

0,6
0,35

0,16
0,3

3
6

15
15

380
380

0,6
0,6

0,16
0,16

3

20

380

0,6

0,16

4
6
4

20
10
15

380
380
380

0,6
0,6
0,6

0,16
0,16
0,16

cos

I. Phụ tải chiếu sáng .

SV:ĐÀO XUÂN TÚ

3


BÀI TẬP DÀI:CUNG CẤP ĐIỆN

Th.S:ĐOÀN THỊ BẰNG

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 ( kết hợp giữa cục bộ và chung ) . 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 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 tai 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 .
Vì xưởng sản xuất có nhiều máy điện quay nên ta chọn đèn sợi
đốt với công suất 200 W và quang thông F = 3000 lumen (tra
bảng 45.pl)
Chọn độ cao treo đèn h’= 0,5 m
Chiều cao mặt bằng làm việc h2’ = 0,8 m
Chiều cao tính toán là h =H – h2’= 7,8 - 0,8 = 7 m
SV:ĐÀO XUÂN TÚ

4


BÀI TẬP DÀI:CUNG CẤP ĐIỆN

Th.S:ĐOÀN THỊ BẰNG

Tỷ số treo đèn là :
j=

h'
0,5
=
= 0, 066
'
h + h 7 + 0,5

Với loại đèn dùng chiếu sáng cho xưởng sản xuất khoảng cách
giữa các pha của đèn xác định theo tỷ lệ L/h =1,5 (bảng 2.4) tức
là
L =1,5.h = 1,5.7 10,5 m
Căn cứ vào kích thước nhà xưởng ta chọn khoảng cách giữa các
đèn là Ld=4,5 m và Ln= 4 m
Kiểm tra các điều kiện :
4,5
4,5
< 2, 25 ≤
3
2

và

4
4
<2≤
3
2

Như vậy việc bố trí đèn là hợp lý và số lượng đèn tối thiểu để
đảm bảo độ đồng đều chiếu sáng là Nmin= 54 bóng
Xác định hệ số không gian
k kg =

a.b
20.50
=
= 2, 04

h.(a + b) 7.(20 + 50)

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
2,04 là kld = 0,598.Lấy hệ số dự trữ là δdt= 1,2 và hệ số hiệu dụng
của đèn là η = 0,58 ta xác định tổng quang thông cần thiết
F∑ =

E yc .S.δdt
η.k ld

=

50.20.50.1, 2
≈ 175336
0,58.0, 784

lm

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

FΣ 175336
=
= 58 > N min = 54 đèn
Fd
3000

Như vậy tổng số bóng đèn cần lắp đặt sẽ là 64 bóng.
Độ rọi thực tế

E=

Fd .N.η.k ld 3000.64.0,58.0, 784
=
= 72, 75 lux
a.b.δdt
20.50.1, 2

Như vậy vẫn chưa đủ độ yêu cầu cho chiếu sáng là 100 lux,ta
phải thêm số bóng đèn lên 100 bóng.Độ rọi thực tế là:
E=

Fd .N.η.k ld 3000.100.0,58.0, 784
=
= 113, 68
a.b.δdt
20.50.1, 2

II. Tính toán phụ tải điện .
SV:ĐÀO XUÂN TÚ

5


BÀI TẬP DÀI:CUNG CẤP ĐIỆN

Th.S:ĐOÀN THỊ BẰNG

Tính toán phụ tải điện là công việc bắt buộc và đầu tiên trong
mọi công trình cung cấp điện , giúp cho việc thiết kế lưới điện về

sau của người kĩ sư . Phụ tải tính toán có giá trị tương đương với
phụ tải thực tế về mặt hiệu ứng nhiệt , do đó việc chọn dây dẫn hay
các thiết bị bảo vệ cho nó sẽ được đảm bảo .
Có nhiều phương pháp tính toán phụ tải điện như phương pháp
hệ số nhu cầu , hệ số tham gia cực đại . Đối với việc thiết kế cung
cấp điện cho phân xưởng sửa chữa cơ khí , vì đã có các thông tin
chính xác về mặt bằng bố trí thiết bị , biết đựoc công suất và quấ
trình công nghệ của từng thiết bị nên ta sử dụng phương pháp hệ số
nhu cầu để tổng hợp nhóm phụ tải động lực . Nội dung chính của
phưong pháp như sau :
- Thực hiện phân nhóm các thiết bị có trong xưởng , mỗi nhóm
khoảng từ 7 – 8 thiết bị , mỗi nhóm đó sẽ được cung cấp điện từ 1
tủ động lực riêng , lấy điện từ 1 tủ phân phối chung . Các thiết bị
trong nhóm nên có vị trí gần nhau trên mặt bằng phân xưởng . Các
thiết bị trong nhóm nên có cùng chế độ làm việc , số lượng thiết bị
trong 1 nhóm không nên quá 8 vì gây phức tạp trong vận hành ,
giảm độ tin cậy cung cấp điện .
- Xác định hệ số sử dụng tổng hợp của nhóm thiết bị theo biểu
thức sau :
k sdΣ =

ΣPi .k sdi
ΣPi

- Xác định số lượng thiết bị hiệu dụng của mỗi nhóm nhd ( là 1
số qui đổi gồm có nhd thiết bị giả định có công suất định mức và
chế độ làm việc như nhau và tiêu thụ công suất đúng bằng công
suất tiêu thụ của nhóm thiết bị thực tế ) . Các nhóm ở đây đều trên
Pmax

4 thiết bị nên ta xác định tỷ số k = P

, sau đó so sánh k với k b là

min

Σ

hệ số ứng với k sd của nhóm . Nếu k > kb , lấy nhd = n , là số lượng
thiết bị thực tế của nhóm . Ngược lại có thể tính n hd theo công thức
sau :
nhd =
SV:ĐÀO XUÂN TÚ

( ΣP )

2

i

ΣPi2
6


BÀI TẬP DÀI:CUNG CẤP ĐIỆN

Th.S:ĐOÀN THỊ BẰNG

- Hệ số nhu cầu của nhóm sẽ được xác định theo biểu thức sau :
knc = k

Σ
sd

1 − k sdΣ
+ n
hd

- Cuối cùng phụ tải tính toán của cả nhóm là :
Ptt = knc. ΣPi
2.1. Phụ tải chiếu sáng .
Tổng công suất chiếu sáng chung (coi hệ số đồng thời kđt =1).
Pcs chung = kđt .N .Pd = 1.100.200 = 20000 W
Vì đèn dùng sợi đốt nên hệ số cosφ của nhóm chiếu sáng là 1
2.2. Phụ tải thông thoáng và làm mát
Phân xưởng trang bị 40 quạt trần mỗi quạt có công suất là
120 W và 10 quạt hút mỗi quạt 80 W, hệ số công suất trung bình
của nhóm là 0,75
Tổng công suất thông thoáng và làm mát là:Plm = 40.120 +10.80 =
5600 W = 5,6 kW
2.3. Phụ tải động lực.
2.3.1. Phân nhóm phụ tải:
trong một phân xưởng thường có nhiều loại thiết bị có công
suất và chế độ làm việc rất khác nhau, muốn xác định phụ tải tính
toán được chính xác
cần phải phân nhóm thiết bị điện. việc phân nhóm thiết bị điện cần
tuân theo các nguyên tắc sau:
Ø. các thiết bị điện trong cùng một nhóm nên ở gần nhau để
giảm chiều dài đường dây hạ áp nhờ vậy có thể tiết kiệm được vốn
đầu tư và tổn thất trên các đường dây hạ áp trong phân xưởng.

Ø. chế độ làm việc của các nhóm thiết bị trong cùng một nhóm
nên giống nhau nhờ đó việc xác định phụ tải tính toán được chính

SV:ĐÀO XUÂN TÚ

7


BÀI TẬP DÀI:CUNG CẤP ĐIỆN

Th.S:ĐOÀN THỊ BẰNG

xác hơn và thuận tiện cho việc lựa chọn phương thức cung cấp
điện cho nhóm.
Ø. tổng công suất các nhóm nên xấp xỉ nhau để giảm chủng
loại tủ động lực cần dùng trong phân xưởng và toàn nhà máy. số
thiết bị trong cùng một nhóm không nên quá nhiều bởi số đầu ra
của các tủ động lực không nhiều thường từ 8 đến 12 đầu ra.
tuy nhiên thường thì rất khó thoả mãn cùng một lúc cả 3
nguyên tắc trên, do vậy người thiết kế cần phải lựa chọn cách phân
nhóm sao cho hợp lý nhất.
Ta chia thành 4 nhóm phụ tải như sau:
Nhóm 1
TT
1
2
3
4
5
6

7
8
tổng

Số
Tên thiết bị
lượng
búa hơi để rèn
1
máy hàn
1
lò chạy bằng điện
1
lò điện để hóa cứng linh kiện 1
thiết bị để tôi bánh răng
1
thiết bị tôi cao tần
1
máy ép ma sát
1
máy ép ma sát
1

ksd
0.16
0.3
0.16
0.16
0.16
0.16

0.16
0.16

cos φ
0.6
0.35
0.6
0.6
0.6
0.6
0.6
0.6

P
P2 P.cosφ
28 784 16.8
2.2 4.84 0.77
15 225
9
15 225
9
20 400
12
20 400
12
10 100
6
15 225
9
125.2 2363.8 74.57

- Số lượng hiệu dụng nhóm 1:
n hdn1

(∑ Pi ) 2 125.22
=
=
= 6.63
2363.8
∑ Pi2

- Hệ số sử dụng nhóm 1:
SV:ĐÀO XUÂN TÚ

8

P.ksd
4.48
0.66
2.4
2.4
3.2
3.2
1.6
2.4
20.34


BÀI TẬP DÀI:CUNG CẤP ĐIỆN

k sdn1 =

Th.S:ĐOÀN THỊ BẰNG

∑ Pi .k sdi 20.34
=
= 0,162
∑ Pi
125.2

- Hệ số nhu cầu nhóm 1:
k ncn1 = k sdn1 +

1 − k sdn1
n hdn1

= 0,162 +

1 − 0,162
6, 63

= 0, 487

- Tổng công suất phụ tải nhóm 1:
Pn1 = k ncn1 . ∑ Pi = 0, 487.125.2 = 61.03 kW

- Hệ số công suất của phụ tải nhóm 1:
cosϕn1 =

∑ Pi .cos ϕi

74.57
=
= 0,596
∑ Pi
125.2

 Nhóm 2
TT
1
2
3
4
5
6
tổng

Số
Tên thiết bị
lượng
máy hàn
1
lò điện để hóa cứng linh kiện 1
lò điện để hóa cứng linh kiện 1
thiết bị để tôi bánh răng
1
thiết bị tôi cao tần
1
máy ép ma sát
1

ksd cos φ
0.3 0.35
0.16 0.6
0.16 0.6
0.16 0.6
0.16 0.6
0.16 0.6

P
2.2
15
15
20
20
10
72.2

P2 P.cosφ
4.84 0.77
225
9
225
9
400
12
400
12
100
6
1254.8 42.77

- Số lượng hiệu dụng nhóm 2:
n hdn 2 =

(∑ Pi ) 2
82, 22
=
= 4,98
∑ Pi2
1354,84

- Hệ số sử dụng nhóm 2:
k sdn 2 =

∑ Pi .k sdi 13, 46
=
= 0,16
∑ Pi
82, 2

- Hệ số nhu cầu nhóm 2:
k ncn 2 = k sdn 2 +

1 − k sdn 2
n hdn 2

= 0,16 +

1 − 0,16
= 0,54

4,98

- Tổng công suất phụ tải nhóm 2:
SV:ĐÀO XUÂN TÚ

9

P.ksd
0.66
2.4
2.4
3.2
3.2
1.6
11.86


BÀI TẬP DÀI:CUNG CẤP ĐIỆN

Th.S:ĐOÀN THỊ BẰNG

Pn 2 = k ncn 2 . ∑ Pi = 0,54.82, 2 = 44,38kW

- Hệ số công suất của phụ tải nhóm 2:
cosϕn 2 =

TT
1
2
3

4
5
6
7
8
9
tổng

∑ Pi .cos ϕi
48, 66
=
= 0, 59
∑ Pi
82, 2

Số
Tên thiết bị
lượng
máy hàn
1
lò chạy bằng điện
1
lò điện để hóa cứng linh kiện 1
thiết bị để tôi bánh răng
1
thiết bị tôi cao tần
1
máy ép ma sát
1
máy ép ma sát

1
máy nén khí
1
máy nén khí
1

ksd
0.3
0.16
0.16
0.16
0.16
0.16
0.16
0.16
0.16

cos φ
0.35
0.6
0.6
0.6
0.6
0.6
0.6
0.6
0.6

P
P2 P.cosφ

2.2 4.84 0.77
15 225
9
15 225
9
20 400
12
20 400
12
10 100
6
10 100
6
15 225
9
15 225
9
122.2 1904.8 72.77

- Số lượng hiệu dụng nhóm 3:
n hdn3

(∑ Pi ) 2 122.22
=
=
= 7.84
1904.8
∑ Pi2

- Hệ số sử dụng nhóm 3:

k sdn3 =

∑ Pi .k sdi 19.86
=
= 0,162
∑ Pi
122.2

- Hệ số nhu cầu nhóm 3:
k ncn3 = k sdn3 +

1 − k sdn3
n hdn3

= 0,162 +

1 − 0,162
7,84

= 0, 46

- Tổng công suất phụ tải nhóm 3:
Pn3 = k ncn3 . ∑ Pi = 0, 46.122.2 = 56.37 kW

- Hệ số công suất của phụ tải nhóm 3:
SV:ĐÀO XUÂN TÚ

10

P.ksd

0.66
2.4
2.4
3.2
3.2
1.6
1.6
2.4
2.4
19.86


BÀI TẬP DÀI:CUNG CẤP ĐIỆN

cosϕn3 =

Th.S:ĐOÀN THỊ BẰNG

∑ Pi .cos ϕi
72.77
=
= 0,595
∑ Pi
122.2

 Nhóm 4

TT
1
2

3
4
5
6
7
8
9
tổng

Số
Tên thiết bị
lượng
búa hơi để rèn
1
búa hơi để rèn
1
lò chạy bằng điện
1
lò điện để hóa cứng linh kiện 1
lò điện để hóa cứng linh kiện 1
thiết bị tôi cao tần
1
máy ép ma sát
1
máy ép ma sát
1
máy nén khí
1

ksd cos φ

0.16 0.6
0.16 0.6
0.16 0.6
0.16 0.6
0.16 0.6
0.16 0.6
0.16 0.6
0.16 0.6
0.16 0.6

P
28
28
15
15
15
20
10
10
15
156

P2 P.cosφ
784 16.8
784 16.8
225
9
225
9
225

9
400 12
100
6
100
6
225
9
3068 93.6

- Số lượng hiệu dụng nhóm 4:
n hdn 4

(∑ Pi ) 2 1562
=
=
= 7,93
3068
∑ Pi2

- Hệ số sử dụng nhóm 4:
k sdn 4 =

∑ Pi .k sdi 24.96
=
= 0,16
∑ Pi
156

- Hệ số nhu cầu nhóm 4:

k ncn 4 = k sdn 4 +

1 − k sdn 4
n hdn 4

= 0,16 +

1 − 0,16
7,93

= 0, 46

- Tổng công suất phụ tải nhóm 4:
Pn 4 = k ncn 4 . ∑ Pi = 0, 46.156 = 71, 76 kW

- Hệ số công suất của phụ tải nhóm 4:
SV:ĐÀO XUÂN TÚ

11

P.ksd
4.48
4.48
2.4
2.4
2.4
3.2
1.6
1.6
2.4

24.96


BÀI TẬP DÀI:CUNG CẤP ĐIỆN

cosϕn 4 =

Th.S:ĐOÀN THỊ BẰNG

∑ P.cos ϕi
93.6
=
= 0, 6
∑ Pi
156

Ta có bảng tổng kết sau:
TT
Phụ tải
ksdni
1
Nhóm 1
0.162
2
Nhóm 2
0.16
3
Nhóm 3
0.162
4

Nhóm 4
0.16
Tổng

cosφni
0.596
0.59
0.595
0.6

Pni
61.03
44.38
56.37
71.76
233.5

P2ni Pni.cosφni Pni.ksdni
3724.66 36.374 9.887
1969.58 26.184 7.101
3177.58 33.54 9.132
5149.5 43.056 11.48
14021.3 139.15 37.6

- Số lượng hiệu dụng:
n hd =

(∑ Pni ) 2 233.52
=
= 3,89

∑ Pni2
14021

- Hệ số sử dụng phụ tải động lực:
k sd ∑ =

∑ Pni .k sdni
37.6
=
= 0,16
∑ Pni
233.5

- Hệ số nhu cầu phụ tải động lực:
k nc ∑ = k sd ∑ +

1 − k sd ∑
n hd

= 0,16 +

1 − 0,16
= 0, 63
3,89

- Tổng công suất phụ tải động lực:
Pdl ∑ = k nc ∑ . ∑ Pni = 0, 63.233,5 = 147,1 kW
- Hệ số công suất trung bình của phụ tải tổng hợp:

SV:ĐÀO XUÂN TÚ

12


BÀI TẬP DÀI:CUNG CẤP ĐIỆN

cosϕtb =

Th.S:ĐOÀN THỊ BẰNG

∑ Pni .cos ϕni
139,5
=
= 0,597
∑ Pni
233,5

2.4. Phụ tải tổng hợp
Kết quả tính toán phụ tải:
Số thứ
tự

Phụ tải

P ; kW

cosφ

1

Chiếu sáng

20

1

2

Thông thoáng, làm mát

5,6

0,75

3

Động lực

147,1

0,597

Xác định phụ tải tổng hợp theo phương pháp số gia:
- Tổng công suất tính toán của 2 nhóm phụ tải chiếu sáng và
làm mát:
5, 6
P = 20 + (( )0,04 − 0, 41).5, 6 = 23,38 kW
cslm

5

- Tổng công suất tác dụng tính toán toàn phân xưởng:
P∑ = 147,1 + ((

23, 38 0,04
) − 0, 41).23,38 = 162.38 kW
5

- Hệ số công suất tổng hợp:
cos ϕ∑ =

∑ Pi .cos ϕi 20.1 + 5, 6.0, 75 + 147,1.0,597
=
= 0, 65
∑ Pi
20 + 5, 6 + 147,1

- Công suất biểu kiến của phụ tải phân xưởng:
P

162.38

∑
 S∑ = Cosϕ = 0, 65 = 249,81 kVA
∑

 Q ∑ = S∑ .Sinϕ∑ = 249,81. 1 − 0, 652 = 189,84

SV:ĐÀO XUÂN TÚ

13


BÀI TẬP DÀI:CUNG CẤP ĐIỆN

Th.S:ĐOÀN THỊ BẰNG

CHƯƠNG II. LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN CẤP ĐIỆN
CHO XƯỞNG
2.1. Xác định vị trí đặt trạm biến áp phân xưởng:
Vị trí của trạm biến áp cần phải thỏa mãn các yêu cầu cơ bản
sau :
- 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 trên các đường dây là nhỏ nhất
Căn cứ vào sơ đồ bố trí các thiết bị trong phân xưởng thấy rằng
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 . Khi xây dựng
ngoài như thế cần chú ý đến điều kiện mỹ quan .
SV:ĐÀO XUÂN TÚ

14

BÀI TẬP DÀI:CUNG CẤP ĐIỆN

Th.S:ĐOÀN THỊ BẰNG

Tr¹m BiÕn ¸p
H íng ®iÖn
vµo

- Hệ số điền kín đồ thị có thể được xác định theo biểu thức:
S

T

3500

tb
M
Kdk = S = 8760 = 8760 = 0,4 < 0,75
M

Như vậy máy biến áp có thể làm việc quá tải 40% trong
khoảng thời gian cho phép không quá 6 giờ.
- Dựa vào sơ đồ mặt bằng nhà xưởng, vì ở góc phía cửa ra vào
không có phụ tải, nên ta có thể đặt trạm biến áp ở bên trong,
ngay sát tường nhà xưởng, tiết kiệm được dây dẫn của mạng hạ
áp.
2.2. Chọn công suất và số lượng máy biến áp :
Ta chọn công suất và sô lượng máy biến áp 22/0,4 kV theo 2
phương án sau:

Phương án 1: dùng 2 máy 2x160 kVA.
Phương án 3: dùng 1 máy 315 kVA.
Các tham số của máy biến áp việt nam chế tạo cho trong bảng sau:
Bảng số liệu các máy biến áp
SBA ,
kVA

∆P0 ; kW

∆Pk ; kW

Vốn đầu tư ,
106đ

2x160

0,5

2,95

150,6

1x315

0,72

4,85

106,9

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 và phương án 2,
khi có sự cố xảy ra ở 1 trong 2 máy biến áp, máy còn lại sẽ phải gánh
toàn bộ phụ tải loại I và II của phân xưởng, đối với phương án 3 sẽ
SV:ĐÀO XUÂN TÚ

15


BÀI TẬP DÀI:CUNG CẤP ĐIỆN

Th.S:ĐOÀN THỊ BẰNG

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.
Hàm chi phí tính toán quy đổi cho từng phương án:
Z = p.V + 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 thể lấy bằng 6,4 % tra bảng

31.pl (TK1)
Do đó : pBA = atc + kkh = 0,11 + 0,064 = 0,174
Khi so sánh thiệt hại do mất điện chỉ cần xét đến phụ tải loại
I và loại II, vì có thể coi phụ tải loại III ở các phương án là như
nhau:
∗ Phương án 1:
Phụ tải trong thời gian sự cố 1 máy biến áp bao gồm phụ tải
loại I và loại II
Ssc = Stt. m1+2 = 249,81.0,85 = 212,34 kVA
Hệ số quá tải:
k qt =

Ssc 212,48
=
= 1,328 < 1, 4
Sn
160

Như vậy máy biến áp có thể làm việc quá tải khi xảy ra sự cố
Tổn thất trong máy biến áp được xác định theo biểu thức:

SV:ĐÀO XUÂN TÚ

16


BÀI TẬP DÀI:CUNG CẤP ĐIỆN

Th.S:ĐOÀN THỊ BẰNG

∆Pk1 S2
∆A 2 = 2.∆P01.8760 +
.
.τ
2 S2nBA1
= 2.0,53.8760 +

3,15 249.81
.
.3070,06
2 1602

=9784.4(kWh)

Trong đó τ là thời gian tổn thất công suất cực đại
Chi phí cho thành phần tổn thất là:
C = ΔA.CΔ = 9783,4.1000 = 9,78.106 đ
Vậy tổng chi phí qui đổi của phương án :
Z2 = (0,174.150,6+9,78).106 = 35,98.106 đ
∗ Phương án 2:
Nếu xảy ra sự cố thì ngừng cung cấp điện cho toàn phân
xưởng.
Tổn thất trong máy biến áp được xác định theo biểu thức:
∆A 3 = ∆P03 .8760 + ∆Pk3 .
= 0,72.8760 + 4,85.

S2
S2nBA3

.τ

249.812
.3070,06
3152

= 19386,8 kWh

Chi phí cho thành phần tổn thất là:
C = 19386,8.1000 = 19.38.106 đ
Vậy tổng chi phí qui đổi của phương án:
Z3 = (0,174.106,9 +19,38).106 = 37.98 106 đ
Các kết quả tính toán được trình bày trong bảng sau:
Các kết quả tính toán được trình bày trong bảng sau:
Bảng kết quả các phương án chọn MBA
Phương V.106 đ
chi phí hàng năm.106 đ
án
ΔA,kWh
C
Z
1
150.6
9784
9.78
35.98
SV:ĐÀO XUÂN TÚ

17

BÀI TẬP DÀI:CUNG CẤP ĐIỆN

Th.S:ĐOÀN THỊ BẰNG

2
106,9 19386
19.38
37.98
Ta thấy phương án 1 có chi phí qui đổi nhỏ nhất. Vậy ta đặt
trạm biến áp gồm 2 máy 160 kVA
2.3. Lựa chọn sơ đồ nối điện tối ưu:
2.3.1. Sơ bộ chọn phương án:
Để cung cấp điện có thể có nhiều phương án đi dây , có thể
dùng sơ đồ hình tia có độ tin cậy cung cấp điện cao , có thể dùng
sơ đồ đường trục , hoặc hỗn hợp .Với phân xưởng nên áp dụng sơ
đồ tia vì các thiết bị điện khá tập trung . Các phương án được nêu
chi tiết dưới đây .
Để cấp điện cho các động cơ máy công cụ , trong xưởng dự
định đặt 1 tủ phân phối nhận điện từ trạm biến áp về và cấp điện
cho 4 tủ động lực đặt rải rác cạnh tường phân xưởng , mỗi tủ động
lực cấp điện cho các nhóm phụ tải đã phân nhóm ở trên .Căn cứ
vào sơ đồ mặt bằng tiến hành xem xét 2 phương án sau :
Phương án 1: Đặt tủ phân phối tại trung tâm phụ tải và từ đó
kéo cáp đến từng tủ động lực.
Phương án 2: Đặt tủ phân phối tại góc xưởng và kéo đường
cáp đến từng tủ động lực.
2.3.2. Tính toán chọn phương án tối ưu:
Ta chọn dây dẫn cao áp từ nguồn điện vào trạm biến áp là
dây nhôm, dây dẫn hạ áp là cáp đồng 3 pha mắc trong hào cáp.
Tính toán cụ thể cho từng phương án:

* Phương án 1: Đặt TPP tại trung tâm phân xưởng
TÐL4

MBA

TÐL3

TPP

TÐL1

SV:ĐÀO XUÂN TÚ

TÐL2

18


BÀI TẬP DÀI:CUNG CẤP ĐIỆN

Th.S:ĐOÀN THỊ BẰNG

- Xác định dây dẫn từ nguồn đến trạm biến áp:
+ Dòng điện chạy trong dây dẫn cao áp:
I=

S
3.U

=

249.81
3.22

= 6.55 A

+ Tiết diện dây cao áp có thể chọn theo mật độ dòng kinh tế.
Căn cứ vào bảng số liệu ban đầu ứng với dây nhôm AC theo bảng
9.pl.BT [TK1] ta tìm được jkt = 1,1 A/mm2.
+ Tiết diện dây dẫn cần thiết:
F=

I
6.55
=
= 5.96 mm2
jkt
1,1

+ Đối với đường dây cao áp, tiết diện tối thiểu không nhỏ
hơn 35mm2 nên ta chọn loại dây AC - 35 nối từ nguồn vào trạm
biến áp.
+ Xác định tổn hao thực tế:
∆U =

P.r0 + Q.x 0
162,38.0,92 + 189,84.0, 414
.L =
.0,0736 = 9.80
U

22

V

+ Tổn thất điện năng:
S2
249.812
∆A = 2 .r0 .L.τ =
.0,92.73, 6.10 −3.3070, 06.10 −3 = 33, 49kWh
2
U ca
22

+ Chi phí tổn thất điện năng:
C = ΔA.cΔ = 33,49.1000 = 0,033 .106 đ/năm
+ Vốn đầu tư đường dây:
Tra bảng 29.pl [TK 2] ta có suất vốn đầu tư đường dây cao áp
v0 = 218 (106 đ/km), vậy:
V = v0.L = 218.106. 73,6.10-3 =16,04.106 đ
+ Hệ số tiêu chuẩn sử dụng vốn và khấu hao đối với dây dẫn
cao áp:
SV:ĐÀO XUÂN TÚ

19


BÀI TẬP DÀI:CUNG CẤP ĐIỆN

Th.S:ĐOÀN THỊ BẰNG

i.(1 + i) T
0,1.(1 + 0,1)15
p=
+ a kh =
+ 0,036 = 0,131 + 0,036 = 0,167
(1 + i) T − 1
(1 + 0,1)15 − 1
h

h

Chi phí quy đổi:
Z=pV+C = (0,167.16,04+0,033).106 = 2,7.106 đ/năm
- Dòng điện chạy trong dây dẫn từ trạm biến áp đến tủ
phân phối là:
I=

S
3.U

=

249,81
3.0.38

= 379.54 A

+ Tiết diện dây cao áp có thể chọn theo mật độ dòng kinh tế.
Căn cứ vào bảng số liệu ban đầu ứng với dây nhôm AC theo bảng
9.pl.BT [TK1] ta tìm được jkt = 3,1 A/mm2.

+ Tiết diện dây dẫn cần thiết:
F=

I
379.54
=
= 122.43 mm2
jkt
3,1

+ ta chọn loại dây AC - 150
∆U =

P.r0 + Q.x 0
162,38.0,13 + 189,84.0, 06
.L =
.30.10−3 = 2,5 V
U ha
0,38

+ Tổn thất điện năng:
∆A =

S2
249,812
.r
.L.
τ
=
.0,13.30.10−3.3070, 06.10 −3 = 4983, 7

2 0
2
U
0,38

kWh

+ Chi phí tổn thất điện năng:
C = ΔA.cΔ = 4983,7.1000 = 5,98.106 đ/năm
+ Vốn đầu tư đường dây:
Tra bảng 32,pl [TK 2] ta có suất vốn đầu tư đường dây v 0 =
2007.106 đ/km,
vậy:
V = v0.L =2007.106.30.10-3 = .60,21106 đ
Chi phí quy đổi:
Z = pV+C = (0,167.60,21+4,98).106 =15,03.106 đ/năm
- Dòng điện chạy trong dây dẫn từ tủ động lực 1 đến máy 1 là:
SV:ĐÀO XUÂN TÚ

20


BÀI TẬP DÀI:CUNG CẤP ĐIỆN

I=

P
cos 3.U

=

28
3.0,38

Th.S:ĐOÀN THỊ BẰNG

= 70.92 A

Mật độ dòng kinh tế ứng với TM = 3500h của cáp đồng jkt =
3,1 (A/mm2 ) (bảng 9.pl.BT) [TK 1].
Vậy tiết diện dây cáp là:
F=

I
70.9
=
= 22.9
jkt
3,1

mm2

Ta chọn cáp 25 có r0=0.74 và x0 = 0,066 Ω /km (bảng 23.pl)
[TK 2]

Tính toán tương tự ta có bang sau:
Tên máy
búa hơi để rèn

I,(A)

Ftt

70.922 22.9
11.145 3.6
37.994 12.3

máy hàn
lò chạy bằng điện
lò điện để hóa cứng linh kiện 37.994 12.3
thiết bị để tôi bánh răng
30.38 9.8
thiết bị tôi cao tần
30.38 9.8
máy ép ma sát
25.329 8.17
máy nén khí
37.994 12.3

Flc

r0(Ω) x0(Ω)

25
4
16

0,74 0,066
4,85 0,09
1,15 0.07

16

1,15

10
10
10
16

1,84 0,073
1,84 0,073
1,84 0,073
1,15 0.07

0.07

Đối với các tủ động lực khác đến các máy động lực ta coi tổng chi
phi quy dẫn tương đương với từ tủ động lực 1 đến các máy động
lực của nó.Như vậy tổng chi phí quy dẫn của tủ động lực đến các
máy động lực của phương án 1 là 2,92.106 đ
phương án 2
a.chọn dây
SV:ĐÀO XUÂN TÚ

21


BÀI TẬP DÀI:CUNG CẤP ĐIỆN

Th.S:ĐOÀN THỊ BẰNG

Ta đã tính được ở phương án 1 (do các thong số kĩ thuật giống
phương án 1
b.tính tổn thất điện áp, điện năng và chi phi qui dẫn.
Từ trạm biến áp đến tủ phân phối.
Do khoảng cách từ trạm biến áp đến tủ phân phối là rất nhỏ nên
tổn thất điện áp, điện năng và chi phí quy dẫn coi như không đáng
kể.
• Từ tủ động lực đến các động lực.
Tương tự như ở phương án 1.
Tổng chi phí quy đổi của phương án 1 là : 46,071.106 đ/n ăm
Tổng chi phí quy đổi của phương án 2 là :26,17.106 đ/n ăm.
Như vậy phương án 2 là tối ưu nhất.

CHƯƠNG III.LỰA CHỌN CÁC PHẦN TỬ TRONG
SƠ ĐỒ
1. Chọn tiết diện dây dẫn của mạng động lực.
a.Nhóm 1
+ Chọn cáp theo Icp từ tủ động lực 1 tới búa hơi để rèn:
Cáp do hãng Lens sản xuất.
Ta có:
K1.K2.Icp ≥ Itt
K1= 1:là hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ, kể đến sự chênh lệch
nhiệt độ giữa môi trường làm việc và môi trường nhân tạo.
K 2= 0,87:là hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ kể đến số cáp đặt
trong một rãnh
Icp :dòng cho phép tiêu chuẩn của dây dẫn
I tt =

S

=

Pdm

28

3.U cosϕ. 3.U 0, 6. 3.0,38
I tt
37,98
I cp ≥
=
= 43, 66( A)
K1 .K 2
0,87

= 37,98( A)

 Ta chọn cáp PVC 3x4 với Icp = 53 (A) và r0 = 4,61 (Ω/km);
x0= 0,09 (Ω/km)
Kiểm tra điều kiện kỹ thuật:
SV:ĐÀO XUÂN TÚ

22


BÀI TẬP DÀI:CUNG CẤP ĐIỆN

Th.S:ĐOÀN THỊ BẰNG

∆U % ≤ ∆U CP %
∆U CP % = 5% ⇒ ∆U CP = 0, 05.0, 38 = 0, 019( kV )
P.R + QX 28.4, 61.0, 001 + 46.0, 09.0, 001
=
= 0.19(V )
U
0,38
0,19
∆U % =
.100 = 0, 049%
380
∆U =

 Vậy cáp đã chọn đạt yêu cầu
Tính toán tương tự cho các máy động lực khác ta đựợc kết quả
trong bảng sau :
TT

Tên máy

Pdm

Itt

Ftc

1

búa hơi để rèn

28

37,98 3x4

2

máy hàn

2.2

3

lò chạy bằng điện

15

4

lò điện hóa cứng linh 15

5

kiện
thiết bị tôi bánh răng 20

6

Thiết bị tôi cao tần

20

7

Máy ép ma sát

10

8

máy nén khí

15

Icp

r0

∆U

53 4,6
1
4,78 3x1,5 31 12,
1
25,32 3x1,5 31 12,
1
25,32 3x1,5 31 12,
1

0,04 0,09

9
0,04 0,09

63,3

0,62 0,09

3x7

72 2,9
3
63,3 3x7
72 2,9
3
50,64 3x6
66 3,0
8
25,32 3x1,5 31 12,
1

0,51 0,1
0,51 0,1

0,62 0,09
0,66 0,09
0,51 0,1

2 . Tính toán ngắn mạch :
Ngắn mạch là sự cố nghiêm trọng trong hệ thống điện . Dòng
điện trong khi xảy ra ngắn mạch rất lớn , làm phát nhiệt lớn , có thể

phá hỏng thiết bị . Vì vậy việc tính ngắn mạch có ý nghĩa quan
trọng , các kết quả tính sẽ là cơ sở cho việc chọn các thiết bị bảo vệ
và kiểm tra ổn định nhiệt của dây giúp cho làm việc an toàn , bảo
vệ tính mạng con người và tài sản .
SV:ĐÀO XUÂN TÚ

x0

23


BÀI TẬP DÀI:CUNG CẤP ĐIỆN

Th.S:ĐOÀN THỊ BẰNG

Các điểm cần tính ngắn mạch là :
N1 : Ngắn mạch ngay tại thanh cái trạm biến áp để kiểm tra
điều kiện ổn định nhiệt của nó .
N2: thanh cái tủ phân phối hạ áp để kiểm tra aptômat tổng .
N3 : 1 tủ động lực đại diện xa nhất là tủ 4 để kiểm tra aptômát
nhánh .
N4 : 1 động cơ đại diện xa nhất là động cơ 25 để kiểm tra
aptômát cho các động cơ

XHT

ZBA

ZÐL

ZPP
N1

N2

ZÐC
N3

N4

Các vị trí tính ngắn mạch.
Xác định điện trở của các phần tử , tính trong hệ đơn vị có tên .
Chọn Ucb = 0,4 kV . ta có công suất ngắn mạch là : S k = 240
MVA .Điện kháng hệ thống
X HT =

S cb 100
=
= 0,416
SK
240

Điện trở và điện kháng của máy biến áp :
RBA

∆Pk .U 2 3,15.0, 42.10 −3
=
=
= 7,36.10−3 Ω
2

−3 2
S BA
2.(160.10 )

Z BA =

U k .U 2
4.0, 42
=
= 17.10−3 Ω
−3
2.100.S BA 2.100.160.10

Trong đó : U k là điện áp ngắn mạch phần trăm của máy biến
áp180 kVA . Tra bảng 12.pl [ TK 2 ] bằng 4% ]
Điện kháng của máy biến áp .
2
2
X BA = Z BA
− RBA
= (17 2 − 7,36 2 ).10−6 = 15.32.10 −3 Ω

Tính ngắn mạch N1:
Điện trở đến điểm ngắn mạch :
Zk1 =XHT+ZBA=
SV:ĐÀO XUÂN TÚ

7, 362 + (57,35 + 15.32) 2 .10 −3 = 71,86.10 −3 Ω

24

BÀI TẬP DÀI:CUNG CẤP ĐIỆN

Th.S:ĐOÀN THỊ BẰNG

Dòng ngắn mạch 3 pha :
I k(3)
1 =

U
3.Z k1

=

400
3.71,86

.103 = 3086.4 (A)

= 3,08 (kA)

Dòng điện xung kích :
ixk1 = kxk. 2 . I(3)
k1 = 1,2. 2 .3,08 = 5,23 (kA)
Giá trị hiệu dụng của dòng xung kích :
Ixk1 = qxk. I(3)
k1 = 1,09.3,08= 3,35 (kA)
Trong đó : kxk = 1,2 ; qxk = 1,09 tra trong bảng 7.pl [ TK 2 ] là
các hệ số phụ thuộc vị trí ngắn mạch . Trong trường hợp này đây là

trong mạng điện hạ áp
. Tính ngắn mạch N2:
Theo trên ta dùng dây từ máy biến áp đến tủ phân phối là
XLPE.120 có
r0 = 1,53 Ω /km ; x0 = 0,06 Ω /km dài 12,5 m . Do đó điện trở và
điện kháng của đoạn dây này là :
RPP = 1,53.12,5.10-3 = 19,13.10-3 Ω ;
XPP = 0,06.12,5.10-3 = 0,75.10-3 Ω
Do đó tổng trở ngắn mạch đến điểm N2 là :
Zk2 =XHT + ZBA + ZPP
=

(7, 36 + 19,13) 2 + (416 + 15, 32 + 0, 75) 2 .10 −3 = 431, 45.10 −3 Ω

Dòng ngắn mạch 3 pha là :
I k(3)2 =

U
3.Z k 2

=

400
3.431, 45

.103 = 0,552 (A)

Dòng điện xung kích là :
ixk2 = = kxk. 2 . I(3)
k 2 = 1,2. 2 .0,552 = 0,94A

Giá trị hiệu dụng dòng xung kích :
Ixk2 = qxk. I(3)
k 2 = 1,09.0,94= 1.02 (A)
Tính ngắn mạch N3:
SV:ĐÀO XUÂN TÚ

25