Thiết kế cung cấp điện cho một phân xưởng cơ khí

ĐỒ ÁN MÔN CUNG CẤP ĐIỆN

LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay, trong 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. Nó là một dạng năng lượng đặc biệt, có rất nhiều ưu điểm như: dễ
chuyển hóa thành các dạng năng lượng khác ( như cơ năng, hóa năng, nhiệt năng...),
dễ dàng truyền tải và phân phối... 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.
Do đó đồ án thiết kế hệ thống cung cấp điện là yêu cầu bắt buộc với sinh viên
ngành hệ thống điện. Quá trình thực hiện đồ án sẽ giúp chúng ta có những hiểu biết
tổng quan nhất về hệ thống điện cũng như các thiết bị trong thiết kế hệ thống điện.
Với đồ án: “Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy cơ khí địa phương”, 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 MÔN 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)
F: diện tích được chiếu sáng (m2)
2


ĐỒ ÁN MÔN CUNG CẤP ĐIỆN

Diện tích chiếu sáng cho phân xưởng kết cấu kim loại :
F = 0,5.1.5000=2500cm2 = 25(m2)
Diện tích chiếu sáng cho phân xưởng lắp ráp cơ khí :
F= (2.1,5.0,4+0,7.0,7).5000=7400 cm2=74 m2
Diện tích chiếu sáng cho phân xưởng đúc :

F= 0,8.1,3.5000=5200 cm2 = 52m2
Diện tích chiếu sáng cho phân xưởng nén khí:
F= 1,7.0,5.5000=4250 cm2 = 42,5m2
Diện tích chiếu sáng cho phân xưởng rèn:
F=1.0,5.5000=2500cm2 = 25(m2)
Diện tích chiếu sáng cho phân xưởng trạm bơm:
F=1.0,3.5000=1500 cm2 = 15m2
Diện tích chiếu sáng cho phân xưởng sửa chữa cơ khí:
F=1,5.0,5.5000=3750 cm2 = 37,5m2
Diện tích chiếu sáng cho phân xưởng gia công gỗ:
F=0,7.1,5.5000=5250 cm2 = 52,5m2
Diện tích chiếu sáng cho bộ phận hành chính và ban quản lý:
F= 54 m2
Diện tích chiếu sáng cho bộ phận thử nghiệm:
F=1,2.0,5.5000=30 m2
Tổng diện tích chiếu sáng là:
Fcs=25+74+52+42,5+25+15+37,5+52,5+54+30=407,5 m2
Suất chiếu sáng chung cho phân xưởng là: Po=15W/ m2
Ta có: Pcs = 407,5.15 = 6112,5W
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 :

3


ĐỒ ÁN MÔN CUNG CẤP ĐIỆN

- 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 thực tế ) . Các nhóm
Pmax
ở đây đều trên 4 thiết bị nên ta xác định tỷ số k =
, sau đó so sánh k với kb là
Pmin
Σ
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 8;7;5
-nhóm 2 gồm phụ tải1;2
-nhóm 3 gồm phụ tải 3;10
-nhóm 4 gồm phụ tải6;4;9
nhóm 2
- Số lượng hiệu dụng nhóm 2:

4


ĐỒ ÁN MÔN CUNG CẤP ĐIỆN

n hdn 2

(∑ Pi ) 2 46002
=
=
= 2,5
∑ Pi2
85.105

- Hệ số sử dụng nhóm 2:
∑ Pi .k sdi
736
k sdn 2 =
=
= 0,16
∑ P2
4600
- Hệ số nhu cầu nhóm 1:

k ncn1 = k sdn 2 +

1 − k sdn 2
n hdn 2

= 0,16 +

1 − 0,16
2,5

= 0, 69

- Tổng công suất phụ tải nhóm 2:
Pn1 = k ncn1 . ∑ Pi = 0, 69.4600 = 3179,8 kW
- Hệ số công suất của phụ tải nhóm 2:
cosϕn 2 =

∑ Pi .cos ϕi
2760
=
= 0, 6
∑ Pi
4600

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
0,16
0,16

0,16
0,16

cosφni
0,6
0,6
0,6
0,6

Tổng

Pni
1578
3179
1575
1325

P2ni
21,25.105
85.105
23.105
21,56.105

Pni.cosφni
1380
2760
1062
1165

Pni.ksdni

368
736
283
290

7657

150,81.105

6367

1677

- Số lượng hiệu dụng:
n hd

(∑ Pni ) 2
7657 2
=
=
= 3,88
∑ Pni2
150,8.105

- Hệ số sử dụng phụ tải động lực:
∑ Pni .k sdni 1225,12
k sd ∑ =
=
= 0,16
∑ Pni

7657
- Hệ số nhu cầu phụ tải động lực:
5


ĐỒ ÁN MÔN CUNG CẤP ĐIỆN

k nc ∑ = k sd ∑ +

1 − k sd ∑
n hd

= 0,16 +

1 − 0,16

= 0,58

3,88

- Tổng công suất phụ tải động lực:

Pdl ∑ = k nc ∑ . ∑ Pni = 0,58.7657 = 4490 kW
- Hệ số công suất trung bình của phụ tải tổng hợp:
cosϕtb =

∑ Pni .cos ϕni
4594, 2
=
= 0, 6

∑ Pni
7657

2. Phụ tải thông thoáng và làm mát
Mỗi phân xưởng trang bị 2 quạt trần mỗi quạt có công suất là 120 W và 2
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 = 20.120 +20.80 = 4000 W = 4 kW
3. Phụ tải tổng hợp
Bảng 2.6. Kết quả tính toán phụ tải:
Số thứ tự

Phụ tải

1

Chiếu sáng

2

Thông thoáng, làm mát

3

Động lực

P ; kW

cosφ

6,112

1

4

0,75

4490

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:
4
kW
Pcslm = 6,112 + (( ) 0,04 − 0, 41).4 = 9,91
5
- Tổng công suất tác dụng tính toán toàn phân xưởng:
9,91 0,04
kW
P∑ = 4490 + ((
) − 0, 41).9,91 = 4496
5
- Hệ số công suất tổng hợp:

∑ Pi .cos ϕi
= 0, 6
∑ Pi
- Công suất biểu kiến của phụ tải phân xưởng:
cos ϕ∑ =

6


ĐỒ ÁN MÔN CUNG CẤP ĐIỆN

 S∑ =

P∑
4496
=
= 7493,5 kVA
Cosϕ∑
0, 6

 Q ∑ = S∑ .Sinϕ∑ = 7493,5. 1 − 0, 6 2 = 5994,8

7


ĐỒ ÁN MÔN 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 MÔN CUNG CẤP ĐIỆN

● công suất tòa nhà máy là Snm = 7188,12 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 = 1158483, 402 = 154,6
Xb =
7493,5
∑ Si
Yb =

∑S Y
∑S

i i
i

trong đó :

=

1018415,59
7493,5

= 135,9

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 ( 154,6;135,9 )
*chọn dung lượng máy biến áp
9


ĐỒ ÁN MÔN 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 = 7493,5(kVA)
STT Σ

⇒ Sđm B ≥
= 3746,7 (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
⇒ Sđm b ≥
= 4603 (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 :
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 kép ,

10


ĐỒ ÁN MÔN CUNG CẤP ĐIỆN

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

=

=

7493,52
2. 3.35

= 61,8 (A)

61,8
=51,5(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 . 61,8 = 123,6 (A)
điều kiện cho phép :
Isc max ≤ k1 . k2 . Icp = 0,93 . 1 . 170 = 158,1 (A)
ta thấy Iscmax = 118,58 < 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 MÔN 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 8 trạm biến áp
phân xưởng:
* trạm B1 cung cấp điện cho phân xưởng kết cấu kim loại.
* trạm B2 cung cấp điện cho phân xưởng lắp ráp cơ khí
* trạm B3 cung cấp điện cho phân xưởng đúc
* trạm B4 cung cấp điện cho phân xưởng nén khí
* trạm B5 cung cấp điện cho trạm rèn
* trạm B6 cung cấp điện cho trạm bơm
*trạm B7 cung cấp điện cho phân xưởng sửa chữa cơ khí
*trạm B8 cung cấp điện phân xưởng 8;9;10;11
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
điện là không cao, Vì vậy, các trạm biến áp cung cấp điện cho hộ loại I và loại II ta
đặt 2 máy biến áp, hộ loại III ta đặt 1 máy biến áp,
chọn vị trí đặt máy biến áp phân xưởng
+ trạm B8:

12


N MễN CUNG CP IN

S X = 29579 = 40
740

S
S Y = 37741.3 = 51
YB1=
740
S
XB1 =

i

i

i

i i
i

trm bin ỏp B1

Ta t hai mỏy bin ỏp lm vic song song.
Ta cú :
Stt = 2683(kVA)
S
2683
SdmB tt =
= 1341 (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
SđmB

0,75.2863
= 901,6 (kVA)
1,4

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:

13

N MễN CUNG CP IN
2

1 2683
P = 2.1,0 + .7.
ữ =16,8 (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:
2

S

1
A = 2.P0 .t + .PN . tttram . (kWh)
2
S dmB

(4,7)

Trong đó:
t = 8760 h - thời gian vận hành của máy biến áp, lấy bằng một năm,

= 3862 h - thời gian tổn thất công suất lớn nhất,
Tổn thất điện năng trong trạm B1:
2

1 2683
A = 2.1,0.876 0 + .7.

ữ .3862 = 60765 (kWh)
2 1500

TT
1
2
3
4

Tờn trm
B1
B2
B3
B4

SmB

S

Stt

P0

PN

P

A

(kVA)

mỏy

(kVA)

(kWh)

2
2

2683
2263,04

(kW)
7,0
8,2

kW

1500
1630

(kW)
1,0
1,2

16,8
18,88

60765

63645,1

187,35
204,35

14,54

9
46867,9

204,35

13,74

1
43813,0

204,35
187,35

1330
630

2
2

2083,85
1047,93

1,2

1,2

8,2
8,2

Vb
10

6



5

B5

500

2

890,34

1,0

7,0

13,09

4
42861,9

6

B6

400

2

706,35

0,84

5,75

10,65

9
34625,1

167,65

53,19

1
191895,

254,1

4,99

21
15420,4

133,25

7
8

B7
B8

1000
160

2
2

1764,81
263,24

1,75
0,5

13
2,95

2
14

ĐỒ ÁN MÔN CUNG CẤP ĐIỆN
Σ

1542,75

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 : ( dùng sơ đồ dẫn sâu )
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,

7

8

2

1
5

3

10

4
6
9

15


ĐỒ ÁN MÔN CUNG CẤP ĐIỆN

Phương án 2.

7

8

2

1
5

3

10

4
6
9

16


ĐỒ ÁN MÔN 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 =

( X B − X i ) 2 + (YB − Yi ) 2

● dòng điện chạy qua dây dẫn :

● tiết diện dây :

FD =

I TT
J KT

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,
k2
: hệ số hiệu chỉnh về số dây cáp cùng đặt trong một rãnh, các rãnh
đều đặt 2 cáp, khoảng cách giữa các sợi cáp là 300 mm. Tra tìm được k2 = 0,93

17


N MễN CUNG CP IN

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
p =
. 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:
( X B X 1 ) 2 + (YB Y1 ) 2

L0 B1 =

= = (130,45 65) 2 + (114,68 108) 2 = 72,33 ( m )
+) dũng in :
+) tit din dõy :

ITT =

S
3. U

2683

tt

2.

FD =

dm

2. 3.10

I TT
77, 45
= 2, 7
J KT

=77,45 ( A )

= 28,68 ( mm2 )

Tra bảng ta chọn FTC = 30 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,
18


ĐỒ ÁN MÔN CUNG CẤP ĐIỆN

+) kiểm tra điêu kiện phát nóng :
Iscmax = 2. ITT= 2,77,45 = 154,9(A)
§iÒu kiÖn cho phÐp :
ISC Max ≤ K1 . K2 . ICP = 0,93 . 1 . 205 = 190,65 (A)
Ta thấy ISCMax < 190,65 ( Thỏa mãn ) ⇒ dây dẫn được chọn đạt yêu cầu
+) Tæn thÊt c«ng suÊt :
1
1
. r0 . L = .1,15 .72,33. 10-3 = 0,042(Ω),
n
2

R =
1
n

1
2

X= .x0.L= .0,17.72,33.10-3=0,006

⇒ ΔPB1

2
S 2TT
= 2 .r0.L .10-6 = 26832 .0,042.10-3 = 0,31 (kW)
U dm
10

+) Tổn thất điện áp trong chế độ làm việc :
∆U =

641,8.0, 042 + 572,56.0, 006
= 3,04 (V) ⇒ TM
10

b,Chọn cáp hạ áp
+B1-15
LB1-15= ( X B − X 1 ) 2 + (YB − Y1 ) 2 = (65 − 30) 2 + (108 − 138) 2 =65 m
ITT =

S
3. U
tt

2.

=
dm

2683
2. 3.0,38

=71,76 (A)

Chọn cáp hạ áp đồng hạ áp 4 lõi , cách điện PVC do hãng LENS chế tạo có tiết diện
(3x35+25) mm2 có Icp =174 A
+) KiÓm tra ®k ph¸t nãng :
ISCMax = 2 .ITT=2.71,76 = 143,52(A)
§iÒu kiÖn cho phÐp :
ISC Max ≤ K1 . K2 . ICP = 0,93.1,174 =161,82 (A) =>dây dẫn
chọn đạt yêu cầu
Tính toán tương tự cho các tuyến cáp ta có bảng sau
Tuyến cáp Tiết diện
L
r0
B1 – 15
3x35+25
65x2
0,52
B3-12
3x185+70
60x2
0,99
B6-6
3x150+70
67x2
0,124
19

Imax
71,76
429,84
197,05

Icp
174
434
397


ĐỒ ÁN MÔN CUNG CẤP ĐIỆN

B7-8
B8-10

3x70+35
3x35+25

50x2
39x2

0,268
0,52

x0

R
(Ω)
0,042

0,03
0,05
0,046
0,054
0,06

Stt
(kVA)
861,11
1263,04
1083,85
1047,93
890,34
706,35

0,024
0,052

2764,81
263,24

L
(m)
72x2
34x2
101x2
69x2
18x2
94x2

r0 ( Ω / km )

PPTT-B1
PPTT-B2
PPTT-B3
PPTT-B4
PPTT-B5
PPTT-B6

F
(mm2)
3x120
3x95
3x70
3x95
3x120
3x95

0,153
0,193
0,268
0,193
0,153
0,193

( Ω / km )
0,23
0,21
0,19
0,21

0,23
0,21

PPTT-B7
PPTT-B8

3x70
3x95

64x2
120x2

0,268
0,193

0,19
0,21

Tuyến cáp

Σ

108,32
41,43

254
174

∆P

(kW)
0,31
0,32
0,70
0,44
0,08
0,25
0,76
0,05
2,91

+) 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
20


ĐỒ ÁN MÔN CUNG CẤP ĐIỆN

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

PPTT-B1

F
(mm2)
3x16

L
(m)
72x2

r0 ( Ω / km
)
1,15

(Ω)
0,042

PPTT-B2

3x16

34x2

1,15

0,02

PPTT-B3

3x16

101x2

1,15

0,06

PPTT-B4

3x16

69x2

1,15

0,04

PPTT-B5
PPTT-B6
PPTT-B7

3x16
3x16
3x50

18x2
94x2
64x2

1,15
1,15

0,39

0,01
0,05
0,01

PPTT-B8
Tæng

3x16

120x2

1,15

0,07

§êng c¸p

R

861,11

83,52

V
106đ
12,03

1263,0

4
1083,8
5
1047,9
3
890,34
706,35
2764,8
1
263,24

83,52

5,68

1,05

1235,84

83,52

16,87

3,12

2703,4

83,52

11,53

2,13

1699,28

83,52
83,52
153,6

6,01
15,70
19,66

1,11
2,90
3,64

308,96
965,5
2935,12

83,52

20,04 3,71
107,52 19,89

193,1
11238,4
2

Stt

V0

pV

ΔA

2,23

1197,22

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

Vốn đầu tư
106VNđ
V
124,3

Chi phí hàng năm 106VNđ/năm
pV
20,12
21

C
12,34

Z

31,65


ĐỒ ÁN MÔN CUNG CẤP ĐIỆN

2

136,8
19,65
13,42
31,23
Bảng chỉ tiêu kinh tế cơ bản các phương án so sánh

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.

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

22


ĐỒ ÁN MÔN CUNG CẤP ĐIỆN

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 :
2
2
U CB
Xht =
= 10,5 = 0,018 ( Ω )
SK
6150

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 . 238,7 . 10 -3 = 0,113 (Ω)

2
2

Xd =

1
1
. x0 . l =
. 0,06 . 238,7 . 10 -3 = 0,007
2
2

đường cáp
HT-TBATG
TBATG-B1
TBATG -B2
TBATG -B3
TBATG -B4
TBATG -B5
TBATG -B6
TBATG -B7
TBATG -B8

L
m
238,7
72
34
101
69

18
94
64
120

r0
Ω/km
0,95
1,15
1,15
1,15
1,15
1,15
1,15
0,39
1,15

x0
Ω/km
0,06
0,17
0,17
0,17
0,17
0,17
0,17
0,24
0,17

(Ω)

Rd ( Ω )
0,113
0,041
0,02
0,058
0,039
0,01
0,054
0,012

Xd ( Ω )
0,007
0,006
0,0029
0,0086
0,0059
0,0015
0,008
0,0077

0,069

0,01

RN

XN

Ω

Ω

0,313
0,354
0,333
0,371
0,352
0,323
0,367
0,325
0,38
2

1,495
1,501
1,498
1,504
1,501
1,497
1,503
1,503
1,505

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)

23


ĐỒ ÁN MÔN CUNG CẤP ĐIỆN

Do ngắn mạch xa nguồn nên dòng ngắn mạch siêu quá dộ I” bằng dòng điện ngắn
mạch ổn định I∞ nên ta có thể viết như sau :
10,5
U
In = I” = I∞ =
=
= 3,97 (kA)
ZN 3
3. 0,3132 + 1,4952
trong đó :

Zn : tổng trở từ hệ thống đến điểm ngắn mạch thứ i (Ω)
U : điện áp của đường dây (kV)

trị số dòng ngắn mạch xung kích được tính theo biểu thức :
Ixk = 1,8. 2 . In = 1,8 . 2 . 3,97 =10,103( kA)
● tính toán ngắn mạch tại điểm ngắn mạch N1 : ( tại thanh cái TBA – B1 )
Tổng trở ngắn mạch tại điểm N1
ZN1=ZN+ZC1=(0,313+j1,495)+(0,041+j0,006)=0,354+j1,501
10,5
U
IN1 =
=
=3,93
ZN 3

3. 0,354 2 + 1,5012
=
Ixk = 1,8 .

22
(1.185 + 0.041) 2 + (5.767 + 0.006) 2 3

= 2,1522 ( kA )

2 . IN = 1,8 . 2 . 2,1522 = 10,004 (kA)

● tính toán tương tự cho các điểm ngắn mạch khác : ta có bảng sau
điểm tính nm

IN

Ixk

N

3,969

10,103

N1

3,931

10,006

N2

3,950

10,056

N3

3,913

9,962

N4

3,932

10,009

N5

3,958

10,077

N6

3,918

9,974

N7

3,942

10,035

N8

3,904

9,939

24


ĐỒ ÁN MÔN CUNG CẤP ĐIỆN

II. lựa chọn và kiểm tra dây dẫn, khí cụ điện
Trong điều kiện vận hành các khí cụ điện, sứ cách điện và chế độ dẫn điện khác
làm việc ở một trong ba chế độ:
+ chế độ làm việc lâu dài;
+ chế độ quá tải;
+ chế độ ngắn mạch
Lựa chọn thiết bị điện là việc làm thường nhật và rất quan trọng của kỹ sư điện
trong quá trình quy hoạch, thiết kế, cải tạo hệ thống điện,
Lựa chọn thiết bị điện không đóng sẽ gây ra hậu quả nghiêm trọng,chọn nhỏ
quá làm tăng các lượng tổn thất, gây quá tải, làm giảm tuổi thọ, dẫn đến chỏy nổ
hư hỏng công trình, làm tan rã hệ thống điện, chọn lớn quá gây lãng phí nguyên vật
liệu, tăng vốn đầu tư, nếu tất cả thiết bị điện được lựa chọn đúng sẽ tạo cho hệ
thống điện trở thành một cơ cấu đồng bộ, hoàn chỉnh, đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế

– kỹ thuật, an toàn.
1. lựa chọn và kiểm tra dây dẫn, khí cụ điện cho TPPTT
a.lựa chọn và kiểm tra máy cắt PPTT:
*Đặc điểm của máy cắt:là loại thiết bị đóng cắt làm việc tin cậy nhưng giá thành
cao nên chỉ được xử dụng ở những nơi quan trọng
Khi một đường dây cung cấp điện bị sự cố, toàn bộ phụ tải tính toán của nhà máy
truyền tải qua đường dây còn lại và máy cắt đặt tại trạm PPTT.

I

cb

=I

lvmax

=

S

ttnm = 7188,12 = 118,57
3.U
3.35
đm

∗ Máy cắt 8DC11 được chọn theo các điều kiện sau:
điện áp định mức

:

Uđm,mc =36 kV≥ Uđm,m = 35 kV

dòng điện định mức :
Iđm,mc = 1250 A ≥ Icb = 118,57 A
vậy chọn 8 tủ máy cắt 8DC11
loại máy
8DC11

Iđm
A
1250

Uđm
kV
24

25

Ic - max
kA
63

Ic
kA
25