thiết kế cấp điện cho xưởng sửa chữa cơ khí

CUNG CẤP ĐIỆN

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 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 thầy giáo để bài tập được hoàn
thiện.
Em xin chân thành cảm ơn cô giáo Th.S ĐOÀN THỊ BẰNG đã giúp
đỡ em thực hiện bài tập này
Hà nội,tháng 1 năm 2011
Sinh viên thực hiện
NGUYỄN ĐỨC TÚ

NGUYỄN ĐỨC TÚ

1


CUNG CẤP ĐIỆN

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 n hd ( 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
Pmax
thực tế ) . Các nhóm ở đây đều trên 4 thiết bị nên ta xác định tỷ số k =

,
Pmin
Σ
sau đó so sánh k với kb là 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 :
NGUYỄN ĐỨC TÚ

2


CUNG CẤP ĐIỆN

1 − k sdΣ
knc = k +
n hd
Σ
sd

- 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 :
TT

Tên máy

số lượng

Pdm(kW)

Udm(V)

1
2

Búa hơi để rèn

4
3

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
4
6
4

20
20
10
20

380
380

380
380

0,6
0,6
0,6
0,6

0,16
0,16
0,16
0,16

3
4
5
6
7
8

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

cos

ksd

I. Phụ tải 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 ( 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.
NGUYỄN ĐỨC TÚ

3


CUNG CẤP ĐIỆN

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
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
4
4,5
4,5
< 2, 25 ≤
<2≤
và
3
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
a.b
20.50
k kg =
=
= 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
E yc .S.δdt 50.20.50.1, 2
F∑ =
=
≈ 175336 lm
η.k ld
0,58.0, 784
Số lượng bóng đèn cần thiết để đảm bảo độ rọi yêu cầu
F 175336
N= Σ =
= 58 > N min = 54 đèn
Fd
3000
Như vậy tổng số bóng đèn cần lắp đặt sẽ là 64 bóng.
NGUYỄN ĐỨC TÚ

4


CUNG CẤP ĐIỆN

Độ rọi thực tế

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:
F .N.η.k ld 3000.100.0,58.0, 784
E= d
=
= 113, 68
a.b.δdt
20.50.1, 2
E=

II. Tính toán phụ tải điện .
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 n hd ( 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
Pmax
thực tế ) . Các nhóm ở đây đều trên 4 thiết bị nên ta xác định tỷ số k =
,
Pmin
Σ
sau đó so sánh k với kb là 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 :
NGUYỄN ĐỨC TÚ

5


CUNG CẤP ĐIỆN

nhd =

( ΣP )

2

i

ΣPi2

- Hệ số nhu cầu của nhóm sẽ được xác định theo biểu thức sau :
1 − k sdΣ
knc = k +
n hd
Σ
sd

- 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:P lm = 40.120 +10.80 = 5600 W
= 5,6 kW
2.3. Phụ tải động lực.

1.2.1. 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 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
NGUYỄN ĐỨC TÚ

6


CUNG CẤP ĐIỆN

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
Tên thiết bị
Số lượng

búa hơi để rèn
1
1
máy hàn
2
1
lò chạy bằng điện
3
1
4 lò điện để hóa cứng linh kiện
1
thiết bị để tôi bánh răng
5
1
thiết bị tôi cao tần
6
1
máy ép ma sát
7
1
máy ép ma sát
1
8
tổng

ksd
0.16
0.35
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
28
2.2
15
15
20
20
10
20
130.2

- Số lượng hiệu dụng nhóm 1:
n hdn1

(∑ Pi ) 2 130.22

=
=
= 6.68
2539
∑ Pi2

- Hệ số sử dụng nhóm 1:
∑ Pi .k sdi 21.14
k sdn1 =
=
= 0,162
∑ Pi
130, 2
- Hệ số nhu cầu nhóm 1:

k ncn1 = k sdn1 +

1 − k sdn1
n hdn1

= 0,162 +

1 − 0,162
6, 68

- Tổng công suất phụ tải nhóm 1:
Pn1 = k ncn1 . ∑ Pi = 0, 49.130, 2 = 63.80

- Hệ số công suất của phụ tải nhóm 1:
NGUYỄN ĐỨC TÚ

7

kW

= 0, 49

P2 P.cosφ P.ksd
784
16.8 4.48
4.84 0.77 0.66
225
9
2.4
225
9
2.4
400
12
3.2
400
12
3.2
100
6
1.6
400
12
3.2
2539 77.57 21.14

CUNG CẤP ĐIỆN

cosϕn1 =



∑ Pi .cos ϕi
77.57
=
= 0,596
∑ Pi
130, 2

Nhóm 2

Số
TT
Tên thiết bị
lượng
máy hàn
1
1
2 lò điện để hóa cứng linh kiện
1
3 lò điện để hóa cứng linh kiện
1
thiết bị để tôi bánh răng
4

1
thiết bị tôi cao tần
5
1
máy ép ma sát
6
1
tổng

ksd
0.3
0.16
0.16
0.16
0.16
0.16

cos φ
0.35
0.6
0.6
0.6
0.6
0.6

P
2.2
15
15
20

20
10
72.2

- Số lượng hiệu dụng nhóm 2:
(∑ Pi ) 2
72.22
=
= 3.85
1354,84
∑ Pi2
- Hệ số sử dụng nhóm 2:
∑ Pi .k sdi 11.86
k sdn 2 =
=
= 0,164
∑ Pi
72, 2
- Hệ số nhu cầu nhóm 2:
n hdn 2 =

k ncn 2 = k sdn 2 +

1 − k sdn 2
n hdn 2

= 0,164 +

1 − 0,164
3.85

= 0,59

- Tổng công suất phụ tải nhóm 2:

Pn 2 = k ncn 2 . ∑ Pi = 0,59.72, 2 = 42.60kW
- Hệ số công suất của phụ tải nhóm 2:
∑ Pi .cos ϕi
42.77
cosϕn 2 =
=
= 0,592
∑ Pi
72, 2

NGUYỄN ĐỨC TÚ

8

P2
P.cosφ P.ksd
4.84
0.77 0.66
225
9
2.4
225
9
2.4
400

12
3.2
400
12
3.2
100
6
1.6
1254.84 42.77 11.86


CUNG CẤP ĐIỆN

Nhóm 3
Số
TT
Tên thiết bị
lượng
máy hàn
1
1
lò chạy bằng điện
2
1
3 lò điện để hóa cứng linh kiện
1
thiết bị để tôi bánh răng
4
1
thiết bị tôi cao tần

5
1
máy ép ma sát
6
1
máy ép ma sát
7
1
máy nén khí
8
1
máy nén khí
9
1
tổng

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 P.ksd
2.2
4.84
0.77 0.66
15
225
9
2.4
15
225
9
2.4
20
400
12
3.2
20
400
12
3.2

10
100
6
1.6
10
100
6
1.6
20
400
12
3.2
20
400
12
3.2
132.2 2254.84 78.77 21.46

- Số lượng hiệu dụng nhóm 3:
(∑ Pi ) 2
132.22
n hdn3 =
=
= 7, 75
2254.84
∑ Pi2
- Hệ số sử dụng nhóm 3:
∑ Pi .k sdi 21.46
k sdn3 =
=

= 0,162
∑ Pi
132.2
- Hệ số nhu cầu nhóm 3:
k ncn 3 = k sdn 3 +

1 − k sdn 3
n hdn3

= 0,162 +

1 − 0,162
7, 75

= 0, 463

- Tổng công suất phụ tải nhóm 3:

Pn3 = k ncn3 . ∑ Pi = 0, 463.133.2 = 61.21

- Hệ số công suất của phụ tải nhóm 3:

cosϕn3 =

NGUYỄN ĐỨC TÚ

∑ Pi .cos ϕi
78.77
=
= 0,596

∑ Pi
132.2

9

kW


CUNG CẤP ĐIỆN

Nhóm 4
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
0.16
0.16
0.16
0.16
0.16
0.16
0.16
0.16
0.16

cos φ
0.6
0.6
0.6
0.6
0.6
0.6
0.6
0.6
0.6

P
28
28
15
15

15
20
10
10
20
161

- Số lượng hiệu dụng nhóm 4:
(∑ Pi ) 2 1612
n hdn 4 =
=
= 7,99
3243
∑ Pi2
- Hệ số sử dụng nhóm 4:
∑ Pi .k sdi 25.76
k sdn 4 =
=
= 0,16
∑ Pi
161
- Hệ số nhu cầu nhóm 4:
k ncn 4 = k sdn 4 +

1 − k sdn 4
n hdn 4

= 0,16 +

1 − 0,16

- Tổng công suất phụ tải nhóm 4:

7,99

= 0, 46

Pn 4 = k ncn 4 . ∑ Pi = 0, 46.161 = 74, 06 kW

- Hệ số công suất của phụ tải nhóm 4:

cosϕn 4 =
NGUYỄN ĐỨC TÚ

∑ P.cos ϕi
96.6
=
= 0, 6
∑ Pi
161
10

P2
784
784
225
225
225
400
100

100
400
3243

P.cosφ
16.8
16.8
9
9
9
12
6
6
12
96.6

P.ksd
4.48
4.48
2.4
2.4
2.4
3.2
1.6
1.6
3.2
25.76


CUNG CẤP ĐIỆN

TT
1
2

Phụ tải
Nhóm 1
Nhóm 2
Nhóm 3
Nhóm 4
Tổng

3
4

ksdni
0.162
0.164
0.162
0.16

cosφni Pni
P2ni
0.596 63.8 4070
0.594 42.6 1815
0.596 62.24 3874
0.6 74.06 5485
242.7 15244

Pni.cosφni

38.0248
25.3044
37.095
44.436
144.86

- Số lượng hiệu dụng:
n hd =

(∑ Pni ) 2 242.7 2
=
= 3,86
15244
∑ Pni2

- Hệ số sử dụng phụ tải động lực:
∑ Pni .k sdni 39.25
k sd ∑ =
=
= 0,16
∑ Pni
242.7
- Hệ số nhu cầu phụ tải động lực:
k nc ∑ = k sd ∑ +

1 − k sd ∑
n hd

= 0,16 +

1 − 0,16
3,86

= 0,587

- Tổng công suất phụ tải động lực:

Pdl ∑ = k nc ∑ . ∑ Pni = 0, 587.242.7 = 142.46 kW
- Hệ số công suất trung bình của phụ tải tổng hợp:
cosϕtb =

∑ Pni .cos ϕni
144.86
=
= 0,597
∑ Pni
242.7

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

Phụ tải

P ; kW
11

cosφ

Pni.ksdni
10.34
6.986
10.08
11.85
39.25


CUNG CẤP ĐIỆN

1

Chiếu sáng

20

1

2

Thông thoáng, làm mát

5,6

0,75

3

Động lực

146.46

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
kW
Pcslm = 20 + (( )0,04 − 0, 41).5, 6 = 23,38
5
- Tổng công suất tác dụng tính toán toàn phân xưởng:
23,38 0,04
P∑ = 146.46 + ((
) − 0, 41).23,38 = 161.74 kW
5
- Hệ số công suất tổng hợp:

∑ Pi .cos ϕi 20.1 + 5, 6.0, 75 + 146, 46.0,597
=
= 0, 65
∑ Pi
20 + 5, 6 + 146, 46
- Công suất biểu kiến của phụ tải phân xưởng:
cos ϕ∑ =

 S∑ =

P∑
161.74
=

= 248.83 kVA
Cosϕ∑
0, 65

 Q ∑ = S∑ .Sinϕ∑ = 248.83. 1 − 0, 652 = 189.09

NGUYỄN ĐỨC TÚ

12


CUNG CẤP ĐIỆN

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
Tr¹m BiÕn ¸p

H­íng ®iÖn
vµo

NGUYỄN ĐỨC TÚ

13


CUNG CẤP ĐIỆN

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

Stb
T
3500
= M =
= 0,4 < 0,75
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.
- 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 2: dùng 1 máy 315 kVA.

Các tham số của máy biến áp việt nam chế tạo cho trong bảng sau:
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

Bảng

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 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
NGUYỄN ĐỨC TÚ

14


CUNG CẤP ĐIỆN

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 = 248,83.0,85 = 211.5 kVA
Hệ số quá tải:
k qt =

Ssc 211.5
=
= 1,32 < 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:
∆Pk1 S2
∆A 2 = 2.∆P01 .8760 +
.
.τ
2 S2nBA1
= 2.0,53.8760 +

3,15 248.83
.
.3070,06
2 1602

=10754.2(kWh)
Trong đó τ là thời gian tổn thất công suất cực đại
Chi phí cho thành phần tổn thất là:
C = ΔA.CΔ = 10754.2.1000 = 10.54.106 đ
Vậy tổng chi phí qui đổi của phương án :

Z2 = (0,174.150,6+10.54).106 = 36.74.106 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:

NGUYỄN ĐỨC TÚ

15


CUNG CẤP ĐIỆN

∆A 3 = ∆P03 .8760 + ∆Pk3 .

S2
S2nBA3

.τ

248.832
= 0,72.8760 + 4,85.
.3070,06
3152
= 20.628 kWh

Chi phí cho thành phần tổn thất là:
C = 20,628.1000 = 20.62.106 đ
Vậy tổng chi phí qui đổi của phương án:
Z3 = (0,174.106,9 +20.62).106 = 39.22 106 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
10.754
10.54
36.74
2
106,9
20.628
20.62
39.22
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.
NGUYỄN ĐỨC TÚ

16


CUNG CẤP ĐIỆN

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

TÐL2

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

S
3.U

=

248.83
3.22

= 6.53

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:

NGUYỄN ĐỨC TÚ

17


CUNG CẤP ĐIỆN

I

6.53
=
= 5.94 mm2
jkt
1,1

F=

+ Đối với đường dây cao áp, tiết diện tối thiểu không nhỏ hơn 35mm 2
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
168,31.0,92 + 258,53.0, 414
.L =
.0, 0736 =
U
22
0,876V

+ Tổn thất điện năng:
S2
285, 27 2
∆A = 2 .r0 .L.τ =
.0,92.73, 6.10 −3.3070, 06.10 −3 = 34,95kWh
2
U ca
22

+ Chi phí tổn thất điện năng:
C = ΔA.cΔ = 34,95.1000 = 0,035 .106 đ/năm
+ Vốn đầu tư đường dây:
Tra bảng 29.pl [TK 2] ta có suất vốn đầu tư đường dây cao áp v 0 =
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:
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+0,034).106 = 2,71.106 đ/năm
- Dòng điện chạy trong dây dẫn từ trạm biến áp đến tủ phân phối
là:
I=

S
3.U

=

248.83

3.0.38

= 378.06

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=
NGUYỄN ĐỨC TÚ

I
378.06
=
= 121.9 mm2
jkt
3,1
18


CUNG CẤP ĐIỆN

+ ta chọn loại dây AC - 150
∆U =

P.r0 + Q.x 0
158,31.0,13 + 258,53.0, 06

.L =
.30.10−3 = 2,85
U ha
0,38
V

+ Tổn thất điện năng:
∆A =

S2
248.832
.r
.L.
τ
=
.0,13.30.10 −3.3070, 06.10−3 = 5115.2
2 0
2
U
0,38
kWh

+ Chi phí tổn thất điện năng:
C = ΔA.cΔ = 5115,2.1000 = 5,11.106 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+5,11).106 =15,16.106 đ/năm

- Dòng điện chạy trong dây dẫn từ tủ phân phối đến tủ động lực1
là:
S

I=

3.U

=

107
3.0,38

= 162.7 A

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

I 162, 7
=
= 52.48 mm2
jkt
3,1

Ta chọn cáp XLPE.70
Tính toán tương tự ta có bang sau:
Udm(kv)

I(A)

Ftt(mm2)

Ftc(mm2)

Tủ ĐL1

Stt
107

0.38

162.7

52.4792

70

Tủ Đl2

71.72

0.38

109

35.1603

50

Tủ Đl3

104.4

0.38

158.7

51.1962

70

Tủ Đl4

123.4

0.38

187.6

60.5108

70

TT

NGUYỄN ĐỨC TÚ

19

CUNG CẤP ĐIỆN

- Dòng điện chạy trong dây dẫn từ tủ động lực 1 đến máy 1 là:
I=

P
cos 3.U

=

28
3.0,38

= 70.92 A

Mật độ dòng kinh tế ứng với T M = 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 mm2
jkt
3,1

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
máy hàn
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 ép ma sát

I,(A)

Ftt

Flc

r0(Ω)

x0(Ω)

70.922
11.145

22.9
3.6

25
4

0,74
4,85

0,066
0,09

37.994

12.3

16

1,15

0.07

37.994

12.3

16

1,15

0.07

50.659
30.38
25.329

25.329

16.3
9.8
8.17
8.17

25
10
10
10

0,74
1,84
1,84
1,84

0,066
0,073
0,073
0,073

Tính toán tương tự ta có bảng các nhóm khác như sau:

Tên máy
búa hơi để rèn
máy hàn
lò chạy bằng điện
NGUYỄN ĐỨC TÚ

I,(A)

Ftt

Flc

r0(Ω)

x0(Ω)

70.922
11.145

22.9
3.6

25
4

0,74
4,85

0,066
0,09

37.994

12.3

16

1,15

0.07

20


CUNG CẤP 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

37.994

12.3

16

1,15

0.07

50.659
30.38
25.329
30.38

16.3
9.8
8.17
9.8

25
10
10
10

0,74
1,84
1,84
1,84

0,066
0,073
0,073
0,073

• từ tủ động lực đến các động lực
+ nhóm 1
từ tủ động lực đến búa hơi để rèn:
+ Xác định tổn hao điện áp :
∆U =

P.r0 + Q.x0
28.1,152 + 32.1.0, 07
.L =

.3.10−3 = 0,156
U ca
0,38
(V)

+ Tổn thất điện năng:
∆A =

S2
462
.
r
.
L
.
τ
=
.3.10−3.5028.10−3 = 65, 28
0
U ca2
0,382
(kWh)

+ Chi phí tổn thất điện năng:
C = ΔA.cΔ = 65,28.1000 = 0,065.106 (đ/năm)
+ Vốn đầu tư đường dây:
Tra bảng 32.pl [TK 2] ta có suất vốn đầu tư đường dây v0 = 485.106
(đ/km), vậy:
V = v0.L = 485.106.3.10-3 = 0,97.106 (đ)
Chi phí quy đổi:

Z=p.V+C = (0,174.0,97+0,065).106 = 0,23.106 (đ/năm)
TT

Tên máy

tổn thất
điện áp
∆U ,V

1

Búa hơi để rèn

0,156

65,28

0,97

0,23

2

Máy hàn

0,059

0,35

0,53

0,09

3

Lò chạy bằng điện

0,054

0,06

0,576

0,10

4

Lò điện để hoá cứng

0,052

15,01

0,53

0,11

NGUYỄN ĐỨC TÚ

tổn thất

điện năng
kWh

vốn đầu tư

Chi phí qui đổi

(106 đ)

(106 đ)

21


CUNG CẤP ĐIỆN

linh kiện
5

thiết bị tôi bánh
răng

0,054

0,06

0,576

0,10

6

Thiết bị tôi cao tần

0,022

7,16

0,576

0,10

7

Máy ép ma sát

0.034

5.16

0.53

0.1

8

Máy nén khí

0.056

4.36

0.576

0.12

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
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 phân phối đến các tủ động lực.
đến tủ động lực 1
+ tổn thất điện áp
∆U =

P.r0 + Q.x0
63.8.0, 29 + 51.04.0, 06
.L =
.9.10−3 = 0, 66V
U ca
0,38

+ Tổn thất điện năng:

∆A =

S2
107 2
.
r
.
L
.
τ
=
.0, 29.9.10−3.5028.10−3 = 752, 63(kWh)
0
2
2
U ca
0,38
(kWh)

+ Chi phí tổn thất điện năng:
C = ΔA.cΔ = 752,63.1000 = 0,75.106 (đ/năm)
+ Vốn đầu tư đường dây:
NGUYỄN ĐỨC TÚ

22


CUNG CẤP ĐIỆN

Tra bảng 32,pl [TK 2] ta có suất vốn đầu tư đường dây v 0 = 892.106

(đ/km), vậy:
V = v0.L = 892.9.106.10-3 =8,03. 106 đ/năm
- Chi phí quy đổi:
Z = pV+C = 0,174.8,03+ 0,75 = 2,15.106 đ/năm

Tính toán tương tự ta có số liệu trong bảng sau:
Tủ
đl

tổn thất điện áp
∆U ,V

tổn thất điện
năng kWh

vốn đầu tư

Chi phí qui đổi

(106 đ)

(106 đ)

1

0,474

752.63

8,03

2,15

2

0,664

2029,44

21,408

5,75

3

0,708

1980,96

8,03

3,57

4

2,64

5854,23

17,40

23,25

• 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.

NGUYỄN ĐỨC TÚ

23


CUNG CẤP ĐIỆN

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
K 1= 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.
K2= 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
Pdm

S
28
I tt =
=
= 37,98( A)
3.U cosϕ . 3.U 0,6. 3.0,38
I tt
37,98
I cp ≥
=
= 43, 66( A)
K1 .K 2
0,87
 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:

NGUYỄN ĐỨC TÚ

24


CUNG CẤP ĐIỆN
∆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

Icp

1

búa hơi để rèn

28

37,98

3x4

53

2

máy hàn

2.2

4,78

3x1,5

3

lò chạy bằng điện

15

25,32

4

lò điện hóa cứng linh 15

5

kiện
thiết bị tôi bánh răng

6

r0

∆U

x0
0,09

31

4,61 0,04
9
12,1 0,04

3x1,5

31

12,1 0,51

0,1

25,32

3x1,5

31

12,1 0,51

0,1

20

63,3

3x7

72

2,93 0,62

0,09

Thiết bị tôi cao tần

20

63,3

3x7

72

2,93 0,62

0,09

7

Máy ép ma sát

10

20,64

3x6

66

3,08 0,66

0,09

8

máy nén khí

20

63,3

3x7

72

2,93 0,62

0,09

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 .
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 .
NGUYỄN ĐỨC TÚ

25

0,09