đồ án cung cấp điện thiết kế cung cấp điện cho một phân xưởng sản xuất

ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN

LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay, với xu thế hội nhập, quá trình công nghiệp hóa hiện đại hóa đất
nước đang diễn ra một cách mạnh mẽ. Trong quá trình phát triển đó, điện năng
đóng vai trò rất quan trọng. Do đó ngày nay điện năng được sử dụng rộng rãi
trong hầu hết các lĩnh vực của đời sống. Cùng với xu hướng phát triển mạnh mẽ
của nền kinh tế, đời sống xã hội ngày càng được nâng cao, nhu cầu sử dụng điện
năng trong các lĩnh vực công nghiệp, nông nghiệp, dịch vụ... tăng lên không
ngừng. Để đảm bảo những nhu cầu to lớn đó, chúng ta phải có một hệ thống cung
cấp điện an toàn và tin cậy.
Với: “Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy chế tạo máy bay” sau
một thời gian làm đồ án, dưới sự hướng dẫn của thầy

.,

đến nay, về cơ bản em đã hoàn thành nội dung đồ án môn học này. Do thời gian
có hạn nên không thể tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong được sự chỉ bảo,
giúp đỡ của các thầy cô để đồ án này được hoàn thiện hơn. Đồng thời giúp em
nâng cao trình độ chuyên môn, đáp ứng nhiệm vụ công tác sau này.
Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo ……………………… đã giúp em
hoàn thành đồ án này.
Hà Nội, tháng 12 năm 2010
Sinh viên thực hiện

1


ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN

CHƯƠNG I.XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CỦA PHÂN

XƯỞNG

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.
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.
Phụ tải chiếu sáng được tính theo công suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích.
Công thức tính:
Pcs = P0.F
Trong đó:
Po: suất phụ tải chiếu sáng trên một đơn vị diện tích.(W/m2)

2


ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN

F: diện tích được chiếu sáng (m2)
Diện tích chiếu sáng cho xưởng đúc kim loại đen: :
F = 0,5.1,4.5000=3500cm2 = 35(m2)
Tính tương tự ta có diện tích các phân xưởng là:
TT
Tên phân xưởng
1

Px đúc kim loại đen
2
Px đúc kim loại màu
3
Px gia công than động cơ
4
Px gia công các chi tiết của động cơ
5
Px lắp ráp và thử nghiệm động cơ
6
Px sửa chữa cơ khí
7
Px bạc than máy bay
8
Px dập khuôn máy bay
9
Px lắp ráp khung máy bay
10
Px lắp ráp máy bay
Tổng

Diện tích (m2)
35
42
42,5
37,5
35
40
25
77,5

77
138
549,5

Suất chiếu sáng chung cho phân xưởng là: Po=15W/ m2
Ta có: Pcs = 549.5.15 = 8242,5(W)
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 .
3


ĐỒ ÁN 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 thực tế ) . Các
Pmax
nhóm ở đây đều trên 4 thiết bị nên ta xác định tỷ số k =
, sau đó so sánh k
Pmin
Σ
với kb là hệ số ứng với k sd của nhóm . Nếu k > k b , lấy nhd = n , là số lượng thiết
bị thực tế của nhóm . Ngược lại có thể tính nhd theo công thức sau :
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

1. Phụ tải động lực.
chia các phân xưởng thành 4 nhóm động lực
-nhóm 1 gồm phụ tải 1;3;5
-nhóm 2 gồm phụ tải 2;4;6
-nhóm 3 gồm phụ tải 10;7
-nhóm 4 gồm phụ tải6;8;9
nhóm 2
- Số lượng hiệu dụng nhóm 2:
(∑ Pi ) 2 26002
n hdn 2 =
=
= 2, 67
∑ Pi2
25.105
- Hệ số sử dụng nhóm 2:

4


ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN

∑ Pi .k sdi
416
=
= 0,16
∑ P2
2600
- Hệ số nhu cầu nhóm 1:
k sdn 2 =

1 − k sdn 2

k ncn1 = k sdn 2 +

n hdn 2

= 0,16 +

1 − 0,16
2,16

= 0, 67

- Tổng công suất phụ tải nhóm 2:
Pn1 = k ncn1 . ∑ Pi = 0, 67.2600 = 1742 kW
- Hệ số công suất của phụ tải nhóm 2:
cosϕn 2 =

∑ Pi .cos ϕi
1560
=

= 0, 6
∑ Pi
2600

Các nhóm khác tính toán tương tự ta có bảng sau:
TT
1
2
3
4

Phụ
tải
Nhóm
1
Nhóm
2
Nhóm
3
Nhóm
4

ksdni

cosφni

Pni

P2ni

Pni.cosφni

Pni.ksdni

0,16

0,6

3657

11,4.106

3180

848

0,16

0,6

1742

2,5.106

1560

416

0,16

0,6

1415

1,8.106

1080

288

0,16

0,6

1128

1,16.106

840

224

6660

1776

Tổng

7942

16,86.10

6

- Số lượng hiệu dụng:
n hd

(∑ Pni ) 2
79422
=
=
= 3, 74
∑ Pni2
16,86.106

- Hệ số sử dụng phụ tải động lực:
∑ Pni .k sdni 1270, 72
k sd ∑ =
=
= 0,16
∑ Pni
7942
- Hệ số nhu cầu phụ tải động lực:

5


ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN

k nc ∑ = k sd ∑ +

1 − k sd ∑
n hd

= 0,16 +

1 − 0,16
3, 74

= 0,59

- Tổng công suất phụ tải động lực:

Pdl ∑ = k nc ∑ . ∑ Pni = 0,59.7942 = 4685, 78 kW
- Hệ số công suất trung bình của phụ tải tổng hợp:
cosϕtb =

∑ Pni .cos ϕni
4765, 2
=
= 0, 6
∑ Pni
7942

2. Phụ tải thông thoáng và làm mát
Mỗi phân xưởng có số thứ tự từ 1 đến 7 trang bị 2 quạt trần mỗi quạt có
công suất là 120 W và 2 quạt hút mỗi quạt 80 W, phân xưởng có số thứ tự từ 8
đến 10 trang bị mỗi phân xưởng 10 quat trần mỗi quat công suất 120W và 10
quạt quạt hút mỗi quạt 80W. hệ số công suất trung bình của nhóm là 0,75
Tổng công suất thông thoáng và làm mát là:

Plm = 7.2.120+10.3.120+7.2.80+10.3.80 =8800 W = 8,8 kW
3. Phụ tải tổng hợp
Bảng 2.6. Kết quả tính toán phụ tải:
Số thứ
tự

Phụ tải

P ; kW

cosφ

1

Chiếu sáng

8,24

1

2

Thông thoáng, làm
mát

8,8

0,75

3

Động lực

4685,78

0,6

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:
8, 24 0,04
kW
Pcslm = 8,8 + ((
) − 0, 41).8, 24 = 13,83
5
- Tổng công suất tác dụng tính toán toàn phân xưởng:
13,83 0,04
kW
P∑ = 4685, 78 + ((
) − 0, 41).13,83 = 4694,5
5
- Hệ số công suất tổng hợp:

6


ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN

∑ Pi .cos ϕi
= 0, 6
∑ Pi

- Công suất biểu kiến của phụ tải phân xưởng:
cos ϕ∑ =

 S∑ =

P∑
4694
=
= 7823, 3 kVA
Cosϕ∑
0, 6

 Q ∑ = S∑ .Sinϕ∑ = 7823. 1 − 0, 6 2 = 6258, 6

7


ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN

CHƯƠNG II.LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN CẤP ĐIỆN CHO
XƯỞNG

● biểu thức kinh nghiệm để lựa chọn cấp điện áp truyền tải là :

U = 4.34 l + 0.016 P

(kV)

trong đó :
P – công suất tính toán của nhà máy(kW)

L - khoảng cách từ trạm biến áp trung gian về nhà máy (km)
ta có

U= 4,13. 12 + 0,016.4496 = 37,82 (kV)

trạm biến áp trung gian có các mức điện áp là 35kV và 22kV, như vậy ta chọn
cấp điện áp cung cấp cho nhà máy là 35 kV.

8


ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN

● công suất tòa nhà máy là Snm = 7823,3 kVA, với công suất như vậy nên đặt
trạm biến áp trung gian (BATG 35/10) nhận điện 35kV từ hệ thống về , hạ xuống
điện áp 10kV rồi phân phối cho các trạm biến áp phân xưởng (BAPX), các TBA
phân xưởng đều hạ từ cấp điện áp 10kV xuống 0,4kV để cung cấp cho phân
xưởng, MBA phân xưởng ta dự định đặt một số trạm tuỳ theo phụ tải tính toán
của các phân xưởng,
việc lựa chọn các sơ đồ cung cấp điện có ảnh hưởng rất lớn đến vấn đề kinh tế
kỹ thuật của hệ thống,một sơ đồ cung cấp điện được gọi là hợp lý phải thoả mãn
các yêu cầu kỹ thuật sau :
• đảm bảo các chỉ tiêu kỹ thuật
• đảm bảo các chỉ tiêu về mặt kinh tế
• đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện
• thuận tiện và linh hoạt trong vận hành
• an toàn cho người và thiết bị
• dễ dàng phát triển để đáp ứng nhu cầu tăng trưởng của phụ tải

I. Xác định vị trí đặt trạm biến áp trung tâm :

● vị trí đặt trạm trạm biến áp trung tâm phải thỏa mãn các điều kiện : gần tâm
phụ tải, đảm bảo đủ chỗ và thuận tiện cho các tuyến dây, phù hợp với quy hoạch
và có thể phát triển, đảm bảo cho vận hành và sửa chữa, tổng tổn thất là nhỏ nhất,
và chi phí kinh tế hợp lý, …
tọa độ trạm biến áp trung tâm được xác định theo biểu thức :
∑ S i X i = 1209683,3 = 154,62
Xb =
7823,3
∑ Si
Yb =

∑S Y
∑S

i i
i

trong đó :

=

1069663,12
7823,3

= 136,72

Si
- công suất của phân xưởng thứ i
Xi, Yi - toạ độ tâm phụ tải của phân xưởng thứ i

Đó là vị trí tốt nhất để đặt trạm biến áp trung tâm và tọa độ của trạm là :
0 ( 154,62;136,72 )
*chọn dung lượng máy biến áp
9


ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN

dung lượng các máy biến áp được chọn theo điều kiện:
n.khc.Sđmb ≥ Stt
và kiểm tra theo điều kiện sự cố một máy biến áp (với trạm có nhiều hơn 1
MBA):
(n - 1).khc.kqt.Sđmb ≥ Stt Sc
trong đó:
n: số máy biến áp đặt trong trạm,
khc: hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ mụi trường, ta chọn loại MBA chế tạo
ở việt nam nên không cần hiệu chỉnh nhiệt độ, khc = 1,
kqt: hệ số quá tải sự cố, kqt = 1,4 nếu MBA vận hành trong chế độ quá
tải sự cố không quá 5 ngày đêm,thời gian quá tải trong một ngày đêm không vượt
quá 6 giờ và trước khi quá tải MBA vận hành với hệ số tải kt ≤ 0,93
Stt sc: công suất tính toán sự cố, khi sự cố một MBA có thể loại bỏ một
số thiết bị không quan trọng để giảm nhẹ sự quá tải MBA, nhờ vậy có thể giảm
nhẹ được vốn đầu tư và tổn thất của trạm trong chế độ làm việc bình thường,
● nhà máy là hộ loại I nên TBAtg phải đặt hai máy biến áp với công suất
được chọn theo điều kiện:
n . SđmB ≥ Stt Σ = 7823,3(kVA)
STT Σ
⇒ Sđm B ≥
= 3911,65 (kVA)
2

chọn máy biến áp tiêu chuẩn Sđm = 4000 (kVA) , MBA 3 pha 2 cuộn dây
kiểm tra lại dung lượng máy biến áp đó chọn theo điều kiện quá tải sự cố với giả
thiết các hộ trong nhà máy đều có 25% là phụ tải loại III có thế tạm ngừng cung
cấp điện khi cần thiết:
( n – 1 ) . k . SđmB ≥ Stt Σ
0,86.STT Σ
= 4805 (kVA)
1, 4
vậy tại trạm biến áp trung gian sẽ đặt 2 MBA loại : 10000 kVA – 35/10 kV, do
Liên Xô cũ chế tạo.
II. Chọn dây dẫn từ nguồn đến trạm biến áp trung tâm :
⇒ Sđm b ≥

Theo dữ kiện bài cho thì khoảng cách từ nguồn đến trung tâm nhà máy là L =
12 km, hướng của nhà máy là đông, dây dẫn được chọn là dây nhôm lõi thép , lộ
10


ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN

kép , dây đi trên không, loại dây này dẫn điện rất tốt lại đảm bảo được độ bền cơ
học, do đó được sử dụng rộng rãi trong thực tế,
với thời gian sử dụng công suất cực đại là Tm = 3200h, và dùng loại dây AC
cho toàn mạng nên ta tiến hành tra bảng ta có jkt = 1,2 (A/mm2)
dòng điện chạy trên dây dẫn : Itt =
tiết diện dây cần thiết :

Fd =

S NM

2 3 *U dm

I TT
J KT

=

=

7823,3
2. 3.35

= 64,52 (A)

64,52
=53,77 (mm 2 )
1, 2

( tra bảng dựa theo tiêu chuẩn chọn dây AC – 70, có Icp = 170A )
kiểm tra điều kiện phát nóng : sự cố nặng nề nhất là khi bị đứt một mạch khi
đó dòng điện lớn nhất chạy trên dây dẫn là :
Iscmax = 2 .Itt= 2 . 64,52 = 129,04 (A)
điều kiện cho phép :
Isc max ≤ k1 . k2 . Icp = 0,93 . 1 . 170 = 158,1 (A)
ta thấy Iscmax = 129,04 < Icp = 158,1 ( thỏa mãn ) ⇒ dây dẫn đã chọn đạt yêu
cầu
III.xác định vị trí, số lượng, dung lượng trạm biến áp phân xưởng
1. xác định vị trí trạm biến áp phân xưởng
vị trí các trạm biến áp phải thoả mãn các yêu cầu cơ bản sau:
- an toàn và liên tục cung cấp điện,

- gần trung tâm phụ tải, thuận tiện cho nguồn cung cấp đi đến,
- thao tác, vận hành, quản lý dễ dàng,
- tiết kiệm vốn đầu tư và chi phớ vận hành nhỏ,
trong các nhà máy thường sử dụng các kiểu TBA phân xưởng:
- các trạm biến áp cung cấp điện cho một phân xưởng có thể dựng loại liền kề có
một tường của trạm chung với tường của phân xưởng nhờ vậy tiết kiệm được vốn
xây dựng và ít ảnh hưởng đến các công trình khác,
- trạm lồng cũng được sử dụng để cung cấp điện cho một phần hoặc toàn bộ phân
xưởng với chi chi phí đầu tư thấp, vận hành và bảo quản thuận lợi nhưng về mặt
an toàn khi có sự cố trong trạm hoặc trong phân xưởng là không cao,
11


ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN

- các trạm biến áp dựng chung cho nhiều phân xưởng nên đặt gần trung tâm phụ
tải vì điều đó cho phép đưa điện áp cao tới gần hộ tiêu thụ điện và rút ngắn chiều
dài mạng phân phối cao áp của xí nghiệp cũng như mạng hạ áp phân xưởng, giảm
chi phí kim loại làm dây dẫn và giảm tổn thất,
tuỳ thuộc vào điều kiện cụ thể có thể chọn một trong các loại trạm biến áp
đó , để đảm bảo an toàn cho người và thiết bị, đảm bảo mỹ quan công nghiệp ta
sẽ sử dụng loại trạm liền kề các phân xưởng,
.2.số lượng trạm biến áp
Máy biên áp là một thiết bị cần thiết và quan trọng trong hệ thống cung cấp
điện cho nhà máy, Nhưng máy biến áp là một thiết bị có giá thành cao nên chiếm
số lớn trong tổng số vốn đầu tư cho nhà máy.Vì vậy, khi chọn máy biến áp cần
phải tìm cách giảm số lượng và công suất của máy biến áp nhưng vẫn đảm bảo
làm việc an toàn và cung cấp điện cho yêu cầu của phụ tải điện,
Máy biến áp được chọn phải đảm bảo các yêu cầu:
+ đảm bảo liên lạc giữa nguồn và phụ tải

+ đảm bảo cung cấp điện liên tục cho các phụ tải nhất là các phụ tải quan
trọng,
+ đảm bảo về mặt kinh tế và kỹ thuật,
căn cứ vào yêu cầu, vị trí và công suất của các phân xưởng ta đặt 9 trạm biến áp
phân xưởng:
* trạm B1 cung cấp điện cho phân xưởng đúc kim loại đen
* trạm B2 cung cấp điện cho phân xưởng đúc kim loại màu
* trạm B3 cung cấp điện cho phân xưởng gia công thân động cơ
* trạm B4 cung cấp điện cho phân xưởng gia công các chi tiết của động cơ
* trạm B5 cung cấp điện cho phân xưởng lắp rắp và thử nghiệm động cơ
* trạm B6 cung cấp điện cho phân xưởng bạc thân máy bay
*trạm B7 cung cấp điện cho phân xưởng sửa chữa cơ khí
*trạm B8 cung cấp điện phân xưởng dập khuôn máy bay
*trạm b9 cung cấp điện cho phân xưởng lắp ráp máy bay và thân máy bay
Số lượng máy biến áp đặt trong các trạm biến áp được chọn căn cứ vào yêu cầu
cung cấp điện của phụ tải, trong mọi trường hợp, trạm biến áp chỉ đặt một máy
biến áp sẽ là kinh tế và thuận lợi cho việc vận hành, nhưng độ tin cậy cung cấp

12


N CUNG CP IN

in l khụng cao, Vỡ vy, cỏc trm bin ỏp cung cp in cho h loi I v loi II
ta t 2 mỏy bin ỏp, h loi III ta t 1 mỏy bin ỏp,
trm bin ỏp B1

Ta t hai mỏy bin ỏp lm vic song song.
Ta cú :
Stt = 2870 (kVA)

S
2870
SdmB tt =
= 1435 (kVA)
2
2
Chn mỏy bin ỏp cú Sdm = 1500kVA
Kiểm tra lại dung lợng MBA đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố: S tt sc là công
suất tính toán của phân xởng kết cấu kim loại đã cắt bớt các thiết bị không quan
trọng trong phân xởng,
Điều kiện: 1,4.SđmB Stt sc = 0,75.Stt
0,75.2870
= 1537,5 (kVA)
1,4

SđmB

Máy biến áp đợc chọn thoả mãn điều kiện, Vậy trạm biến áp B1 đặt hai
MBA: 2 x 1500 kVA,
3.Tổn thất công suất, tổn thất điện năng trong các máy biến áp
a, Tổn thất công suất trong các máy biến áp phân xởng,
Tổn thất công suất tác dụng của trạm biến áp có hai máy biến áp làm việc
song song đợc xác định:
2

S

1
P = 2.P0 + .PN . tttram (kW)
2

S dmB
tinhh cho trm B1 ta c :
trm B1 t 2 mỏy 1500 - 10/0,4 kV do hang ABB ch to cú cỏc thụng s sau:
P0 = 1,0 kW v PN = 7,0 kW
tn tht cụng sut ca trm B1:
2

1 2870
P = 2.1,0 + .7.
ữ =14,8 (kW)
2 1500

b. Tổn thất điện năng trong các máy biến áp phân xởng
Tổn thất điện năng trong trạm có hai máy biến áp làm việc song song:
13


ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN
2

S

1
∆A = 2.∆P0 .t + .∆PN . tttram  .τ (kWh)
2
 S dmB 

(4,7)

Trong ®ã:

t = 8760 h - thêi gian vËn hµnh cña m¸y biÕn ¸p, lÊy b»ng mét n¨m,
τ = 3862 h - thêi gian tæn thÊt c«ng suÊt lín nhÊt,
Tæn thÊt ®iÖn n¨ng trong tr¹m B1:
2

1  2870 
∆A = 2.1,0.876 0 + .7. 
÷ .3862 = 67003,6(kWh)
2  1500 

Sđm

S

Stt

∆P0

∆PN

∆P

∆A

Vb

B

ố

(kV

(k

(k

k

(kW

10

(kV

m

A)

W)

W)

W

h)

A)

á
y

2

2683

1,0

7,0

16,

6076

187,35

8,2

8
18,

5
6364

204,35

8,2

88
14,

5,19

4686

204,35

7,91
4381

204,35

T

Tên

T

trạm

1

B1

150

B2

0
172

B3

0
145

4
5

2
3

6
7

2263,

2

04
2163

B4

0
750

2

,86
1247,

1,2

8,2

54
13,

B5

600

2

93
890,9

1,0

7,0

74
13,

3,04
4286

187,35

2

6

756,

0,8

5,7

09
10,

1,99
3462

167,65

2

35
1864

4
1,7

5
13

65
53,

5,11
1918

254,1

,61

5

19

95,2

2,9

4,9

1
1542

5

9

0,42

B7

550
110
0

8
Σ

đ

2

B6

B8

250

2

466,
25

1,2

6

1,2

0,5

133,25
1542,75

14

ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN

IV. lựa chọn sơ đồ nối điện từ trạm trung tâm đến các trạm phân xưởng :
Để đảm bảo độ an toàn và mỹ quan của xí nghiệp, các tuyến dây sẽ được xây
dựng bằng đường cáp ngầm, đặt trong hào cáp xây dọc theo các tuyến giao thông
nội bộ, so sánh các phương án nối dây sau :
a, phương án 1 :
Từ trạm biến áp trung tâm kéo dây trực tiếp đến các trạm phân xưởng theo sơ
đồ hình tia ,
Ưu điểm :có tổng chiều dài hình học nhỏ nhất , giảm được vốn đầu tư xây
dựng, giảm tổn thất và nâng cao năng lực truyền tải,
Nhược điểm : không thuận tiện cho thi công, vận hành và phát triển mạng điện,
độ tin cậy cung cấp điện không cao, các thiết bị sử dụng rất đắt và yêu cầu trình
độ vận hành cao, nó chỉ phù hợp với các nhà máy có phụ tải lớn và tập trung nên
nó không có tính khả thi, ta không xét đến phương án này,

1

10

2

3

4

5

6

7

8
9

15


ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN

Phương án 2.

1

10

2

3

4

5

6

7

8
9

16


ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN

Cũng tiến hành kéo dây trực tiếp từ trạm biến áp trung tâm đến các phân
xưởng,nhưng theo đường bẻ vuông góc.Các đường cáp này được xây dựng dọc
theo các mép đường và nhà xưởng.Do đó sẽ thuận tiện cho việc thi công,vận
hành và phát triển mạng điện.Tuy nhiên chiều dài các tuyến dây sẽ nhiều hơn so
với phương án 1.
1 Sơ bộ xác định tiết diện dây dẫn :
khi lựa chọn phương án có thể chọn tiết diện dây dẫn theo phương pháp
đơn giản nhất theo dòng điện đốt nóng cho phép, nhưng sau khi đã xác định được
phương án tối ưu thì tiết diện dây dẫn phải được kiểm tra lại theo hao tổn điện áp
cho phép, vì đối với mạng điện hạ áp thì chất lượng điện áp phải được đặt lên
hàng đầu, ta tiến hành chọn dây dẫn theo phương pháp hao tổn điện áp cho phép (
lấy giá trị hao tổn điện áp cho phép là ∆ucp = 5% Udm đối với cấp điện áp 220V,
∆Ucp = 11v ), dự định sẽ đặt cáp trong các rãnh, xây dựng ngầm dưới đất, do vậy
có thể sơ bộ chọn giá trị điện trở kháng x0 = 0,07 Ω /km , cáp cao áp được chọn
theo chỉ tiêu
mật độ kinh tế của dòng điện jkt, đối với nhà máy làm việc 2 ca, thời gian sử dụng
công suấtlớn nhất là : Tmax = 3200h, ta dùng cáp lõi đồng , tra bảng ta tìm được jkt
= 2,7 A/mm2
● chiều dài các tuyến dây cao áp từ trạm biến áp trung tâm đến các trạm phân
xưởng theo đường bẻ góc được xác định theo biểu thức :
L0 – Bi =
● dòng điện chạy qua dây dẫn :

● tiết diện dây :

FD =

I TT
J KT

( X B − X i ) 2 + (YB − Yi ) 2

ITT =

STT
(A)
2 3 *U dm

(mm2)

dựa vào trị số Fd tính được , tra bảng lựa chọn tiết diện tiêu chuẩn cáp gần nhất.
● KiÓm tra tiÕt diÖn c¸p ®· chän theo ®iÒu kiÖn ph¸t nãng :
ISCMax ≤ ITT . khc = ITT . k1 . k2
với : Iscmax : dòng điện xảy ra khi sự cố đứt 1 cáp, Iscmaxx = 2Itt
k1

: hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ, lấy k1 =1,

17


N CUNG CP IN

k2
: h s hiu chnh v s dõy cỏp cựng t trong mt rónh, cỏc rónh u t
2 cỏp, khong cỏch gia cỏc si cỏp l 300 mm. Tra tỡm c k2 = 0,93
hao tn in ỏp thc t :
U =

PPT * r0 + QPT * x0
. L (V)
U dm

cỏc phng ỏn c so sỏnh theo ch tiờu chi phớ qui i :
Z = p . V + C = p . V + A . c
Coi thi gian thu hi vn u t tiờu chun l 8 nm, h s khu hao ng cỏp
l 6%, tc l kkh = 0,06 khi ú thỡ p = 1/8 + 0,06 = 0,185, giỏ thnh tn tht in
nng c = 1000 /kwh,
tn tht cụng sut tỏc dng trờn ng dõy :
S2
. r0 . L (kW)
U2
thi gian hao tn cc i :
Tmax = 3200 h
= ( 0,124 + Tmax .10 4 ) 2 . 8760 = (0,124 + 3200 . 10 4 ) 2 .8760 = 3889,44 (
h)
tn tht in nng trờn ng dõy :
A = P. (kwh) C = A .c ( )
vn u t :
V = V0 .L ( )
*tớnh toỏn phng ỏn 2
a) chn cỏp t TBATT n TBAPX
trm B1:

+) Chiều dài : Sơ đồ nối dây của mạng điện nh hình vẽ, Chiều dài đờng dây từ
trạm biến áp trung tâm theo đờng bẻ góc đợc xác định theo biểu thức:
p =

L0 B1 =

( X B X 1 ) 2 + (YB Y1 ) 2

= = (141,15 55) 2 + (134,65 116) 2 = 82,45 ( m )
+) dũng in :

ITT =

S
3. U
tt

2.

dm

2870
=82,85 ( A )
2. 3.10

18


N CUNG CP IN

I TT
82,85
= 2, 7
= 30,68 ( mm2 )
J KT
Tra bảng ta chọn FTC = 40 mm2, cáp đồng vặn xoắn 3 lõi 10 kV cách điện
XLPE, đai thép, vỏ PVC do hãng FURUKAWA (Nhật ) chế tạo, dòng điện cho
phép dới đất ở 250C là: Icp = 105 A,
+) kim tra iờu kin phỏt núng :
Iscmax = 2. ITT= 2,82,85 = 165,7(A)
Điều kiện cho phép :
ISC Max K1 . K2 . ICP = 0,93 . 1 . 205 = 190,65 (A)
Ta thy ISCMax < 190,65 ( Tha món ) dõy dn c chn t yờu cu
+) Tổn thất công suất :
+) tit din dõy :

FD =

1
1
. r0 . L = .1,15 .83,45. 10-3 = 0,048(),
n
2

R =
1
2

1
n

X= .x0.L= .0,17.82,85.10-3=0,007

PB1

2
S 2TT
= 2 .r0.L .10-6 = 28702 .0,048.10-3 = 0,39(kW)
U dm
10

+) Tn tht in ỏp trong ch lm vic :
U =

2870.0, 048 + 612.0, 007
= 18,06(V) TM
10

b,Chn cỏp h ỏp
+B1-15
LB1-15= ( X B X 1 ) 2 + (YB Y1 ) 2 = (55 30) 2 + (116 138) 2 =47 m
ITT =

S
3. U
tt

2.

=

dm

2870
=82,85(A)
2. 3.0,38

Chn cỏp h ỏp ng h ỏp 4 lừi , cỏch in PVC do hóng LENS ch to cú tit
din (3x40+25) mm2 cú Icp =174 A
+) Kiểm tra đk phát nóng :
ISCMax = 2 .ITT=2.82,85 = 165,7(A)
Điều kiện cho phép :
ISC Max K1 . K2 . ICP = 0,93.1,174 =161,82 (A) =>dõy
dn chn t yờu cu

19


ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN

Tính toán tương tự cho các tuyến cáp ta có bảng sau
Tuyến
Tiết
L
r0
cáp
diện
B1 – 7
3x45+
55x2
1,15

25
B3-9
3x165
43x2
0,92
+70
B6-6
3x135
68x2
0,34
+70
B7-8
3x80+
96x2
0,38
35
B8-5
3x45+
67x2
0,43
25

Imax

Icp

82,85

174

69,85

356

92,68

328

112,43

269

63,43

174

20


ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN

Tuyến
cáp
PPTTB1
PPTTB2
PPTTB3
PPTTB4
PPTTB5
PPTTB6
PPTTB7

PPTTB8
Σ

F
(m
m2)
3x1
50
3x9
5
3x1
20
3x7
0
3x9
5
3x1
6
3x5
0
3x1
6

r0 (

x0
(

R

Ω / km )

Ω / km

72x2

L
(m)

∆P

(Ω)

Stt
(kVA)

(kW)

0,124

)
0,25

0,06

2870

0,34

34x2

0,193

0,21

0,042

1253

0,41

101x2

0,153

0,23

0,054

1890

0,68

69x2

0,268

0,19

0,062

1340

0,45

18x2

0,193

0,21

0,056

94x2

1,15

0,17

0,05

561

0,35

64x2

0,39

0,24

0,01

4326

0,78

120x2

1,15

0,17

0,07

1142

0,64

753

0,12

3,77

+) Tính toán kinh tế:
Chi phí qui đổi:
Z = pV +C = pV +ΔA.cΔ
Coi thời gian thu hồi vốn đầu tư tiêu chuẩn là 8 năm,hệ số khấu hao đường
cáp là 6%,tức kkh=0,06 khi đó p= 1/8+0,06 =0,185;giá thành tổn thất

cΔ=1000đồng/kWh
Tổn thất điện năng trên đoạn dây được xác định theo biểu thức
ΔAB1 = ΔPB1.τ = 0,31.3862 = 1197,22 (kWh),
Vốn đầu tư của đường cáp(suất vốn đầu tư)
VB1 = V0,LB1 = 138,6 .106.2,72 .10-3 = 19,96 . 106 đ

21


ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN

Chi phí qui đổi:
Z
= 0,185 .19,96 .106 +1197,22 .1000 = 4,89.106 đ/năm

§êng
c¸p
PPTTB1
PPTTB2
PPTTB3
PPTTB4
PPTTB5
PPTTB6
PPTTB7
PPTTB8

F
(m
m2
)

L
(
m
)

Ω / km

3x
15
0
3x
95
3x
12
0
3x
70
3x
95
3x
16
3x
50
3x
16

72
x2
34

x2
10
1x
2
69
x2
18
x2
94
x2
64
x2
12
0x
2

Tæng

r0 (

R

V
106

pV

ΔA

(Ω)

Stt

0,1
24

0,06

287
0

83,5
2

12,
03

2,23

1197,2
2

0,1
93
0,1
53

0,042

125

3
189
0

83,5
2
83,5
2

5,6
8
16,
87

1,05

1235,8
4
2703,4

0,2
68
0,1
93
1,1
5
0,3
9
1,1
5

0,062

134
0

83,5
2
83,5
2
83,5
2
153,
6
83,5
2

11,
53
6,0
1
15,
70
19,
66
20,
04

2,13

10
7,5
2

)

0,054

0,056
0,05
0,01
0,07

753
561
432
6
114
2

V0

đ

3,12

1,11

1699,2
8

308,96

2,90

965,5

3,64
3,71

2935,1
2
193,1

19,8
9

11238,
42

2. so sánh kinh tế các phương án
Phương án
1
2

Vốn đầu tư
Chi phí hàng năm 106VNđ/năm
106VNđ
V
pV
C

Z
107,52
19,89
11,24
31,14
121,81
18,83
12,23
31,06
Bảng chỉ tiêu kinh tế cơ bản các phương án so sánh
22


ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN

Nhận xét : từ kết quả tính toán tổn thất và so sánh kinh tế hai phương án ta thấy
tổn thất và chi phí của phương án 1 nhỏ hơn phương án 2 .Do đó ta chọn phương
án 1 là phương án tối ưu và tiếp tục tính toán tiếp.

23


ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN

CHƯƠNG III.LỰA CHỌN VÀ KIỂM TRA CÁC PHẦN TỬ
TRONG SƠ ĐỒ
I. tính toán ngắn mạch tại các điểm đặc trưng :
Mục đích của việc tính toán ngắn mạch là kiểm tra điều kiện ổn định động và
ổn định nhiệt của thiết bị và dây dẫn được chọn khi có dòng ngắn mạch 3 pha,
khi tính toán ngắn mạch phía cao áp, do không biết cấu trúc cụ thể của hệ thống

điện quốc gia nên cho phép tính toán gần đóng điện kháng ngắn mạch của hệ
thống thông qua công suất ngắn mạch về phía hạ áp của trạm biến áp trung gian
và coi hệ thống có công suất vô cùng lớn,

sơ đồ tính toán ngắn mạch

sơ đồ thay thế tính toán

để lựa chọn , kiểm tra dây dẫn và các khí cụ điện ta cần tính toán 9 điểm ngắn
mạch sau : n ( điểm ngắn mạch trên thanh cái trạm phân phối trung tâm để kiểm
tra máy cắt và thanh góp ) n1-> n8 ( điểm ngắn mạch phía cao áp các trạm biến
áp phân xưởng để kiểm tra cáp và các thiết bị trong các trạm )
theo số liệu đề bài cho, công suất ngắn mạch tại điểm đấu điện : Sk=6150 kVA ;
Ucb = Utb = 10,5 kV
vậy điện trở của hệ thống là :

24


ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN
2
2
U CB
Xht =
= 10,5 = 0,02 ( Ω )
SK
5540

theo tính toán trên :
RB = 0,2 Ω ; XB = 1,47 Ω

điện trở và điện kháng của đường dây :
Rd =

1
1
. r0 . l =
. 0,95 . 2650 . 10 -3 = 1,258(Ω)
2
2

Xd =

1
1
. x0 . l =
. 0,06 . 2650 . 10 -3 = 0,079
2
2

đường
cáp
HTTBATG
TBATG
-B1
TBATG
-B2
TBATG
-B3
TBATG
-B4

TBATG
-B5
TBATG
-B6
TBATG
-B7

L
m
144
68
202
138
36
188
128
240

r0
Ω/k
m

x0
Ω/k
m

0,12
4
0,19
3

0,15
3
0,26
8
0,19
3
1,15

0,25

0,39
1,15

Rd
(Ω)

(Ω)

Xd
(Ω)

18

8,928

7,14

6,562

23,23

15,453

13,11

18,492

3,78

3,474

15,98

108,1

15,36

24,96

20,4

138

0,21
0,23
0,19
0,21
0,17
0,24
0,17

RN

XN

Ω

Ω

0,33
6
0,46
7
0,36
9
0,38
5
0,46
2
0,64
1
0,42
3
0,46
9

1,49
5
1,50
1

1,49
8
1,50
4
1,50
1
1,49
7
1,50
3
1,50
3

bảng thông số của DDK và cáp cao áp
suy ra :

R = Rd + RB = 0,113 + 0,2 = 0,313 (Ω)
X = Xd + Xht + XB = 0,007 + 1,47 + 0,018 = 1,495 (Ω)
25