Thiết kế cung cấp điện cho một phân xưởng sản xuất công nghiệp

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.
Với: “Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho phân xưởng cơ khí”, 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 bài làm này của em 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 !
Hà Nội, tháng 1 năm 2011
Sinh viên thực hiện

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 khoảng từ
4-5 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
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 nhd theo
công thức sau :
nhd =

( ΣP )

2

i

ΣPi2

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

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.
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
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’= 3,8 - 0,8 = 3 m
3


CUNG CẤP ĐIỆN

Tỷ số treo đèn là :
j=

h'
0,5
=
= 0,143

'
h + h 3 + 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 tức là
L =1,5.h = 1,5.3 =4,5 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= 48 bóng
Xác định hệ số không gian
a.b
24.36
k kg =
=
= 4,8
h.(a + b) 3.(24 + 36)
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 4,8 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

50.24.36.1, 2
≈ 149464 lm
η.k ld
0,58.0,598
Số lượng bóng đèn cần thiết để đảm bảo độ rọi yêu cầu
F 149464
N= Σ =
= 49,82 > N min = 48 đèn
Fd
3000
Độ rọi thực tế
F .N.η.k ld 3000.54.0,58.0,598
E= d
=
= 54,19 lux
a.b.δdt
36.24.1, 2
Ngoài chiếu sáng chung cần trang bị thêm mỗi máy (Trừ quạt gió) một đèn
công suất 100 W để chiếu sáng cục bộ, cho 2 phòng thay đồ và 2 phòng vệ
sinh mỗi phòng 1 bóng 100W
F∑ =

=

2. 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

4


CUNG CẤP ĐIỆN

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
4 – 5 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 :
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 .
5


CUNG CẤP ĐIỆN

Tổng công suất chiếu sáng chung (coi hệ số đồng thời kđt =1).
Pcs chung = kđt .N .Pd = 1.54.200 = 10800 W
Chiếu sáng cục bộ :
Pcb = (45+ 4).100 = 4900 W
Vậy tổng công suất chiếu sáng là:
Pcs = Pcs chung + Pcb = 10800 + 4900 = 15700 W = 15,7 kW
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 chiếu sáng 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
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.
6


CUNG CẤP ĐIỆN

Ta chia thành 2 nhóm phụ tải như sau:
 Nhóm 1
TT
Tên thiết bị
phân xưởng kết cấu kim loại
1
phân xưởng lắp ráp cơ khí
2
phân xưởng rèn
3
phân xưởng sửa chữa cơ khí
4
phân xưởng gia công gỗ
5
Tổng

ksd
0.16

0.16
0.16
0.16
0.16

cos φ
0.8
0.6
0.6
0.6
0.6

P
1500.00
2100.00
1200.00
1000.00
350.00
6150.00

P2
2250000.00
4410000.00
1440000.00
1000000.00
122500.00
9222500.00

- Số lượng hiệu dụng nhóm 1:
(∑ Pi ) 2

61502
n hdn1 =
=
= 4,1
∑ Pi2
9222500
- Hệ số sử dụng nhóm 1:
∑ Pi .k sdi
984
k sdn1 =
=
= 0,16
∑ Pi
6150
- Hệ số nhu cầu nhóm 1:

k ncn1 = k sdn1 +

1 − k sdn1
1 − 0,16
= 0,16 +
= 0,57
n hdn1
4,1

- Tổng công suất phụ tải nhóm 1:
Pn1 = k ncn1. ∑ Pi = 0,57.6150 = 3505,5 kW
- Hệ số công suất của phụ tải nhóm 1:
cosϕn1 =

∑ Pi .cos ϕi
3990
=
= 0, 65
∑ Pi
6150

7

P.cosφ
1,200.00
1,260.00
720.00
600.00
210.00
3990.00

P.ksd
240.00
336.00
192.00
160.00
56.00
984.00


CUNG CẤP ĐIỆN

 Nhóm 2
TT

Tên thiết bị
phân xưởng đúc
1
phân xưởng nén khí
2
trạm bơm
3
4 bộ phận vận hành và ban ql
bộ phận thử nghiệm
5
Tổng

ksd
0.3
0.16
0.16
0.16
0.16

cos φ
0.8
0.6
0.6
0.6
0.6

P
1700.00
1800.00
450.00

120.00
270
4340.00

P2
2890000.00
3240000.00
202500.00
14400.00
72900.00
6419800.00

P.cosφ
1,360.00
1,080.00
270.00
72.00
162.00
2944.00

P.ksd
510.00
288.00
72.00
19.20
43.20
932.40

- Số lượng hiệu dụng nhóm 2:
(∑ Pi ) 2

43402
n hdn 2 =
=
= 2,93
∑ Pi2
6419800
- Hệ số sử dụng nhóm 2:
∑ Pi .k sdi 932, 4
k sdn 2 =
=
= 0, 22
∑ Pi
4340
- Hệ số nhu cầu nhóm 2:
k ncn 2 = k sdn 2 +

1 − k sdn 2
1 − 0, 22
= 0, 22 +
= 0, 67
n hdn 2
2,93

- Tổng công suất phụ tải nhóm 2:

Pn 2 = k ncn 2 . ∑ Pi = 0, 67.4340 = 2907,8kW

- Hệ số công suất của phụ tải nhóm 2:

cosϕn 2 =

∑ Pi .cos ϕi
2944
=
= 0, 68
∑ Pi
4340

bảng phụ tải tổng hợp các nhóm
TT
1
2

Phụ tải
Nhóm 1
Nhóm 2
Tổng

ksdni
0.16
0.22

cosφni
0.65
0.68

8

Pni
3505.5

2,908
6,413

P2ni
12,288,530
8,455,301
20,743,831

Pni.cosφni
2,279
1,977
4,256

Pni.ksdni
560.88
639.716
1,201


CUNG CẤP ĐIỆN

- Số lượng hiệu dụng:
n hd =

(∑ Pni ) 2
64132
=
= 1,98
∑ Pni2
20743831

- Hệ số sử dụng phụ tải động lực:
∑ Pni .k sdni 1201
k sd ∑ =
=
= 0, 2
∑ Pni
6143
- Hệ số nhu cầu phụ tải động lực:
k nc ∑ = k sd ∑ +

1 − k sd ∑
n hd

= 0, 2 +

1 − 0, 2
= 0, 77
1,98

- Tổng công suất phụ tải động lực:

Pdl ∑ = k nc ∑ . ∑ Pni = 0, 77.6413 = 4928, 6 kW
- Hệ số công suất trung bình của phụ tải tổng hợp:
cosϕtb =

∑ Pni .cos ϕni
4256
=
= 0, 66

∑ Pni
6413

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

Phụ tải

P ; kW

cosφ

1

Chiếu sáng

15,7

1

2

Thông thoáng, làm mát

5,6

0,75

3

Động lực

4928,6

0,66

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 0,04
kW
Pcslm = 15, 7 + ((
) − 0, 41).5, 6 = 19, 029
5
- Tổng công suất tác dụng tính toán toàn phân xưởng:
19, 029 0,04
kW
P∑ = 4928, 6 + ((
) − 0, 41).19, 029 = 4940,8
5

9


CUNG CẤP ĐIỆN

- Hệ số công suất tổng hợp:

∑ Pi .cos ϕi 15, 7.1 + 5, 6.0, 75 + 4928, 6.0, 66
=

= 0, 66
∑ Pi
15, 7 + 5, 6 + 4928, 6
- Công suất biểu kiến của phụ tải phân xưởng:
cos ϕ∑ =

 S∑ =

P∑
4928, 6
=
= 7467, 6 kVA
Cosϕ∑
0, 66

 Q ∑ = S∑ .Sinϕ∑ = 7467, 6. 1 − 0, 66 2 = 5610, 2

10


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

Stb
T
2500
= M =
= 0,28 < 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.
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 3 phương
án sau:
Phương án 1: dùng 2 máy 2x5600 kVA.
Phương án 2: dùng 1 máy 7500 kVA.

11

CUNG CẤP ĐIỆN

Các tham số của máy biến áp do LIÊN XÔ chế tạo cho trong bảng sau:
Bảng số liệu các máy biến áp

SBA , kVA

∆P0 ; kW

∆Pk ; kW

Vốn đầu tư , 106đ

2x5600

18

56

945

7500

24

75

1105

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 %
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 =7467,6 .0,85 = 6347,5 kVA
Hệ số quá tải:
k qt =

Ssc 6347,5
=
= 1,13 < 1, 4
Sn
5600

12

CUNG CẤP ĐIỆN

Như vậy máy biến áp có thể làm việc quá tải khi xảy ra sự cố, bởi vậy
khi có sự cố 1 trong 2 máy biến áp, ta chỉ cần cắt 15% phụ tải loại III mà
không cần cắt phụ tải loại II.
Vậy đảm bảo yêu cầu.
Tổn thất trong máy biến áp được xác định theo biểu thức:
∆Pk1 S2
∆A 2 = 2.∆P01.8760 +
.
.τ
2 S2nBA1
56 7467,62
= 2.18.8760 + .
.3070,06
2 56002
=468191(kWh)
Trong đó τ là thời gian tổn thất công suất cực đại
Chi phí cho thành phần tổn thất là:
C = ΔA.CΔ =468191.1000 = 468.106 đ
Vậy tổng chi phí qui đổi của phương án :
Z2 = (0,174.945+468 ).106 = 632.106 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 .

= 24.8760 + 75.

S2
S2nBA3

.τ

7467 2
.3070,06
75002

= 438468 kWh

Chi phí cho thành phần tổn thất là:
C = 438468.1000 = 438,5.106 đ
Công suất thiếu hụt khi mất điện bằng 85% công suất của phụ tải loại II
là:
Pth3 = m1+2. P∑ = 0,85.438,5= 372,7 kW
Do đó thiệt hại do mất điện:

13


CUNG CẤP ĐIỆN

Yth3 = Pth3.gth.tf = 372,7.4500.24 = 40,25.106 đ ,
Vậy tổng chi phí qui đổi của phương án:
Z3 = (0,174.945 + 438,5+40,25).106 = 643,2.106 đ
Các kết quả tính toán được trình bày trong bảng sau:
. Bảng kết quả các phương án chọn MBA

Phương
án
1
2

V.106 đ
945
1105

chi phí hàng năm.106 đ
C
Y
468
0
438
40,25

ΔA,kWh
468191
438468

Z
632
643,2

Ta thấy phương án 1 có chi phí qui đổi nhỏ nhất. Vậy ta đặt trạm biến áp
gồm 2 máy 5600 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 thực hiện theo
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

14


CUNG CẤP ĐIỆN

MBA

TÐL3

TPP

TÐL1

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

S
3.U

=

7467, 6
3.22

= 195,97 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 ta tìm được jkt = 1,1 A/mm2.
+ Tiết diện dây dẫn cần thiết:

F=

I 195,97
=
= 178,16 mm2
jkt
1,1

ta chọn loại dây AC - 185 nối từ nguồn vào trạm biến áp.
+ Xác định tổn hao thực tế:
∆U =

P.r0 + Q.x 0
7467, 6.0,167 + 5610, 2.0,101
.L =
.0, 0736 = 6, 29 V
U
22

+ Tổn thất điện năng:

15


CUNG CẤP ĐIỆN

∆A =

S2
7467, 62
.r
.L.
τ
=
.0,167.73, 6.10 −3.3070, 06.10 −3 = 434 kWh
0
2
2
U ca
22

+ Chi phí tổn thất điện năng:
C = ΔA.cΔ = 434.1000 = 0,434 .106 đ/năm
+ Vốn đầu tư đường dây:
Tra bảng 29.pl 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+0,434).106 =3,11 .106 đ/năm
- Dòng điện chạy trong dây dẫn từ trạm biến áp đến tủ phân phối
là:
S

I=

3.U

=

7467, 6
3.0,38

= 11345 A

Mật độ dòng kinh tế ứng với TM = 2500 h của cáp đồng jkt = 3,1 A/mm2
Vậy tiết diện dây cáp là:

F=

I 11345
=
= 235 mm2
jkt
3,1

Ta chọn cáp XLPE.240 có r 0=0,129 và x0 = 0,058 Ω /km (bảng 24.pl) [TK
2]
+ Xác định tổn hao thực tế:
∆U =

P.r0 + Q.x 0
4940,8.0,129 + 5610, 2.0, 058
.L =
.30.10−3 = 76 V
U ha
0,38

+ Tổn thất điện năng:
∆A =

S2
7467, 6 2
.r
.L.
τ
=
.0,129.30.10 −3.3070, 06.10 −3 = 45874 kWh
2 0
2
U
0,38

+ Chi phí tổn thất điện năng:
16


CUNG CẤP ĐIỆN

C = ΔA.cΔ = 45874.1000 = 45,87.106 đ/năm
+ Vốn đầu tư đường dây:
Tra bảng 32,pl ta có suất vốn đầu tư đường dây v0 = 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+45,87).106 =55,87.106 đ/năm
- Dòng điện chạy trong dây dẫn từ tủ phân phối đến tủ động lực1
là:

I=

S
3.U

=

5392
3.0,38

= 8192, 7 A

Mật độ dòng kinh tế ứng với TM = 2500 h của cáp đồng jkt = 3,1 (A/mm2 )
(bảng 9.pl.BT) [TK 1].
Vậy tiết diện dây cáp là:
F=

I 819, 2
=
= 264,3 mm2
jkt
3,1

Ta chọn cáp XLPE.240 có r0=0,129 và x0 = 0,058 Ω /km
+ Xác định tổn hao thực tế:

∆U =

P.r0 + Q.x 0
3505,5.0,129 + 4097,8.0, 058

.L =
.21.10 −3 = 38118 V
U
0,38
+ Tổn thất điện năng:

S2
53922
∆A = 2 .r0 .L.τ =
.0,129.21.10−3.3070, 06.10−3 = 16744 kWh
2
U ca
0,38
+ Chi phí tổn thất điện năng:
C = ΔA.cΔ = 16744.1000 = 167,744.106 đ/năm
+ Vốn đầu tư đường dây:
Tra bảng 32.pl [TK 2] ta có suất vốn đầu tư đường dây v 0 =485.106 (đ/km),
vậy:
V = v0.L = 485.106 .21.10-3 = 10,185.106 đ
Chi phí quy đổi:
17


CUNG CẤP ĐIỆN

Z=p.V+C = (0,167.10,185+16,7).106 = 18,4.106 đ/năm
- Dòng điện chạy trong dây dẫn từ tủ động lực 1 đến máy 1 là:
I=

S

3.U

=

1875
3.0,38

= 284,8 A

Mật độ dòng kinh tế ứng với T M = 2500h của cáp đồng jkt = 3,1
(A/mm2 ) Vậy tiết diện dây cáp là:
F=

I
284,8
=
= 91,87 mm2
jkt
3,1

Ta chọn cáp XLPE.95 có r0=0,362 và x0 = 0,06 Ω /km
+ Xác định tổn hao thực tế:

∆U =

P.r0 + Q.x 0
1500.0,362 + 1406.0, 06
.L =
.8.10−3 = 1606 V
U ca

0,38

+ Tổn thất điện năng:

∆A =

S2
18752
.r
.L.
τ
=
.8.8.10−3.3070, 06.10 −3 = 65, 7 kWh
0
2
2
U ca
0,38

+ Chi phí tổn thất điện năng:
C = ΔA.cΔ = 65,7.1000 = 0,0657.106 đ/năm
+ Vốn đầu tư đường dây:
ta có suất vốn đầu tư đường dây v0 = 179.106 (đ/km), vậy:
V = v0.L = 179.106.8.10-3 = 1,432 .106 đ
Chi phí quy đổi:
Z=p.V+C = (0,167.1,432+0,0657).106 = 0,304.106 đ/năm
Tính toán tương tự cho các đoạn dây khác của phương án 1, ta có
kết quả ghi trong bảng số liệu sau:

18

CUNG CẤP ĐIỆN

Đoạn
dây

Ng-MBA
MBA-TPP
TPP-TĐL1
TPP-TĐL2
TĐL1-1
TĐL1-2
TĐL1-5
TĐL1-7
TĐL1-8
TĐL2-3
TĐL2-4
TĐL2-6
TĐL2-9
TĐL2-10

Công
suất
P
kW
4940.0
0
4940.0
0

3505
4560
1500
2100
1200
1000
350
1700
1800
450
120
270

T
Q
kVAr

S
kVA

5610.00 7467.000
5610.00
4556.50
5928.00
1950.00
2730.00
1560.00
1300.00
455.00
2210.00

2340.00
585.00
156.00
351.00

Dòng
I
A

iết diện
F
mm2

195,97

178,16

Điện
trở
r0

Fc
L
x0
mm2 km
V
AC185 0.0736 0.167 0.101 0.88

Chi phí
v0.

V.
C.
Z.
kWh/năm đ/km
đ
đ/năm
đ/năm
33.63

218 16.0448

0.43

279.826 425.15 137.14568 150 0.03 0.130 0.06 2.97 6492.63 2007 60.21
6.49
5841.67 8987.18 289.90902 300 0.021 1.25 0.07 1.67 618.12 485 10.185 0.62
7600.00 11692.31 377.17122 400 0.015 0.8 0.07 1.10 668.67 576
8.64
0.67
2500.00 3846.15 124.06948 150 0.008
8
0.09 0.51
27.3
179 1.432
0.03
3500.00 5384.62 173.69727 185 0.006
8
0.09 0.19
4.97
179 1.074

0.09
2000.00 3076.92 99.255583 120 0.014
2
0.08 0.13
5.36
405
5.67
0,56
1666.67 2564.10 82.712986 95 0.008
5
0.09 0.09
2.34
265
2.12 0.45
583.33
897.44 28.949545 35 0.006
8
0.09 0.08
0.84
179 1.074
0.16
2833.33 4358.97 140.61208 150 0.007
8
0.09 0.09
1.01
179 1.253
0.78
3000.00 4615.38 148.88337 150 0.003
8
0.09 0.14

5.85
179 0.537
0.16
750.00 1153.85 37.220844 50 0.006 3.33 0.09 0.07
1.82
179 1.074
0.52
200.00
307.69 9.9255583 35 0.01 3.33 0.09 0.25 16.50
179
1.79
0.02
450.00
692.31 22.332506 35 0.015 0.57 0.06 1.00 593.57 485 7.275
0.59

- Tính toán hao tổn điện áp cực đại trong mạng điện hạ áp
+ Hao tổn cực đại từ TBA – TPP – TĐL 1 – các máy thuộc TĐL 1:
ΔUM1 = ΔUTBA-TPP + ΔUTPP-ĐL1 + ΔUĐL1-27 = 2,97+ 1,67+ 1,86 = 6,5 V
+ Hao tổn cực đại từ TBA – TPP – TĐL 2 – các máy thuộc TĐL 2:
ΔUM2 = ΔUTBA-TPP + ΔUTPP-ĐL2 + ΔUĐL2-22 = 2,97+ 1,10 + 1,0 = 5,07 V
+ Hao tổn cực đại từ TBA – TPP – TĐL 3 – các máy thuộc TĐL 3:
ΔUM3 = ΔUTBA-TPP + ΔUTPP-ĐL3 + ΔUĐL3-31 = 2,97 + 1,51 + 1,75
= 6,23V
+ Hao tổn cực đại từ TBA – TPP – TĐL 4 – các máy thuộc TĐL 4:
ΔUM4 = ΔUTBA-TPP + ΔUTPP-ĐL4 + ΔUĐL4-40 = 2,97 + 1,61 + 1,44
19

3.1
16.55

2.32
2.11
0.27
0.18
0.16
0.24
0.18
0.21
0.10
0.18
0.32
1.81


CUNG CẤP ĐIỆN

= 6,02V
+ Hao tổn cực đại từ TBA – TPP – TĐL 5 – các máy thuộc TĐL 5:
ΔUM5 = ΔUTBA-TPP + ΔUTPP-ĐL5 + ΔUĐL5-34 = 2,97 + 1,42 + 1,06
= 5,45 V


Hao tổn cực đại trong mạng điện hạ áp là:

ΔUMax = ΔUM1 = 6,5 V
- Hao tổn điện áp cho phép:
∆U cp =

∆U cp %.U dm
100

=

3,5.380
= 13,3 V
100

Như vậy, ΔUMax =6,5V < ΔUcp = 13,3 V  mạng điện đảm bảo yêu
cầu kĩ thuật.
* Phương án 2:Đặt tủ phân phối ở góc phân xưởng
Tính toán tương tự như phương án 1
- Tính toán hao tổn điện áp cực đại trong mạng điện hạ áp
+ Hao tổn cực đại từ TBA – TPP – TĐL 1 – các máy thuộc TĐL 1:
ΔUM1 = ΔUTBA-TPP + ΔUTPP-ĐL1 + ΔUĐL1-27 = 2,97 + 1,91 + 1,86= 6,74V
+ Hao tổn cực đại từ TBA – TPP – TĐL 2 – các máy thuộc TĐL 2:
ΔUM2 = ΔUTBA-TPP + ΔUTPP-ĐL2 + ΔUĐL2-22 = 2,97+ 1,32+ 1,0 = 5,29 V
+ Hao tổn cực đại từ TBA – TPP – TĐL 3 – các máy thuộc TĐL 3:
ΔUM3 = ΔUTBA-TPP + ΔUTPP-ĐL3 + ΔUĐL3-31 =2,97 + 1,01+ 1,75 = 5,73 V
+ Hao tổn cực đại từ TBA – TPP – TĐL 4 – các máy thuộc TĐL 4:
ΔUM4 = ΔUTBA-TPP + ΔUTPP-ĐL4 + ΔUĐL4-40 = 2,97 + 1,21 + 1,44 = 5,62V
+ Hao tổn cực đại từ TBA – TPP – TĐL 5 – các máy thuộc TĐL 5:
ΔUM5 = ΔUTBA-TPP + ΔUTPP-ĐL4 + ΔUĐL4-34 = 2,97 + 2,97 + 1,06 = 7 V


Hao tổn cực đại trong mạng điện hạ áp là:

ΔUMax = ΔUM5 = 7 V
- Hao tổn điện áp cho phép:
∆U cp =

∆U cp %.U dm
100

=

3,5.380
= 13,3 V
100

20


CUNG CẤP ĐIỆN

Như vậy, ΔUMax = 7 V < ΔUcp =13,3 V  mạng điện đảm bảo yêu
cầu kĩ thuật.
Kết luận
So sánh kết quả tính toán của 2 phương án, nhận thấy phương án 1 có
tổng chi phí quy đổi nhỏ hơn phương án 2:
Sự chênh lệch chi phí được xác định:
∆Z% =

Z2 − Z1
69, 79 − 66,17
.100 =
.100 = 5, 2%
Z2
69, 79

Cả 2 phương án đều đảm bảo chỉ tiêu kĩ thuật, còn về kinh tế thì

phương án 1 chiếm ưu thế hơn. Vậy chọn phương án 1 để tính toán thiết kế.

21


CUNG CẤP ĐIỆN

CHƯƠNG III. LỰA CHỌN VÀ KIỂM TRA CÁC
THIẾT BỊ CỦA SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN
Các tiết diện dây chọn được phải đảm bảo cung cấp điện an toàn, liên tục ,
không bị quá nhiệt. Phương thức đi dây trong mạng cần hợp lý, tiện cho việc
vận hành , sửa chữa .
3.1. Chọn tiết diện dây dẫn của mạng động lực, dây dẫn mạng chiếu sáng:
3.1.2. Chọn dây dẫn cho mạng điện chiếu sáng
- Ta chỉ chọn dây dẫn cho mạng chiếu sáng chung, còn chiếu sáng cục
bộ được lấy điện tại chỗ qua mạng động lực.
Mạng điện chiếu sáng được lấy điện từ tủ phân phối chứ không lấy
điện từ các tủ động lực vì khi các động cơ mở máy sẽ gây ra sụt áp lớn , ảnh
hưởng đến chất lượng chiếu sáng. Dây dẫn cung cấp điện từ tủ phân phối
đến tủ chiếu sáng là cáp đồng 3 pha , còn dây đến các bóng đèn là các dây 2
pha có trung tính . Tủ điện chiếu sáng được đặt ở ngay cửa vào của phân
xưởng ( cùng 1 phía cửa với tủ phân phốí ) để tiện cho việc bật tắt
Chỉ chọn dây dẫn cho mạng chiếu sáng chung . còn chiếu sáng cục bộ
được lấy điện tại chỗ qua mạng động lực ( các tủ động lực ) .
- Vì tủ phân phối được đặt ở trung tâm tải nên mạng điện chiếu sáng
được xây dựng với 6 mạch rẽ, mỗi mạch rẽ gồm 9 bóng. Như vậy công suất
mỗi mạch nhánh phải chịu là: 9x0,2 =1.8 kW.

22

CUNG CẤP ĐIỆN

0

19,5 m

A

46,62 m

B

46,62 m

C

38,62 m

D

38,62 m

46,62 m

F

46,62 m

G

Ta tính các mô men tải như sau:
M0=P0.l0 = 10,8.19,5 = 210,6 kWm
M1 = P1.l1 = 1,8.46,62 = 83,916 kWm
M2 = P2.l2 = 1,8.42,62 = 76,716 kWm
M3 = P3.l3 = 1,8.38,62 = 69,516 kWm
M4 = P4.l4 = 1,8.38,62 = 69,516 kWm
M5 = P5.l5 = 1,8.42,62 = 76,716 kWm
M6 = P6.l6 = 1,8.46,62 = 83,916 kWm
- Mô men qui đổi:
Mqd = M0+ α .(M1+M2+M3+M4+M5 +M6)
=210,6 + 1,33.(83,916+76,716+69,516)*2
= 822,794 kWm
Hệ số phụ thuộc cấu trúc mạng điện α xác định theo bảng 5.pl [TK2]
ứng với mạch 2 pha có trung tính : α = 1,33
Ta phân bổ ∆U cp % . Có ∆U cp % của mạng chiếu sáng sẽ là :
ΔUcpcs = ΔUcp% - ΔUTBA-TPP % = 3,5% - 0,6% = 2,9%
Đoạn OA : ∆U cp = 2 %

23

E


CUNG CẤP ĐIỆN

Vậy tiết diện của đoạn dây dẫn OA là:
FOA =

M qd

C.∆U cpOA

=

822,794
= 4,965mm 2
83.2

C =83 tra bảng 4.pl [TK 2], ứng với dây đồng của mạng 3 pha có
trung tính.
Ta chọn dây có tiết diện 6 mm2.
Như vậy hao tổn điện áp thực tế của đoạn OA là:

∆U OA % =

M qd
C.Fchon

=

822,794
= 1,652%
83.6

Hao tổn điện áp cho phép trên nhánh rẽ AB:
ΔUcpAB = ΔUcpOA% - ΔUOA % = 2,9% - 1,652% =1,248 %
Tiết diện dây dẫn các nhánh rẽ AB:
FAB =

M AB

83,916
=
= 1,817(mm 2 )
C.∆U cpAB 37.1,248

C =37 tra bảng 4.pl [TK 2], ứng với dây đồng của mạng 2 pha có
trung tính.
Ta chọn dây có tiết diện 2,5 mm2.
Tiết diện dây dẫn các nhánh rẽ AC:
FAC =

M AC
76,716
=
= 1,661(mm 2 )
C.∆U cpAC 37.1,248

Ta chọn dây có tiết diện 2,5 mm2
Tiết diện dây dẫn các nhánh rẽ AD:
FAD =

M AD
69,516
=
= 1,505(mm 2 )
C.∆U cpAD 37.1,248

Ta chọn dây có tiết diện 2,5 mm2
Tính toán tương tự cho các nhánh rẽ còn lại ta được kết quả chọn tiết diện
dây dẫn của mạng chiếu sáng ghi trong bảng sau:.

24


CUNG CẤP ĐIỆN

Đoạn

OA

AB

AC

AD

AE

AF

AG

F mm2

6

2,5

2,5

2,5

2,5

2,5

2,5

Bảng 4.2.Kết quả chọn tiết diện dây chiếu sáng
Nhận xét : do các dây mạch nhánh được chọn với tiết diện vượt cấp nên
không cần kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp cho phép .
Ngoài ra còn cần chọn dây dẫn cho các bóng đèn của nhà vệ sinh và
phòng thay đồ . Có 4 bóng tất cả , và vì công suất của chúng không lớn , nên
để đơn giản chỉ cần chọn dây 2 pha (đồng ) , tiết diện 1,5mm2 , và không cần
kiểm tra điều kiện hao tổn điện áp .
3.2 . 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 .
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 thiết bị đại diện xa nhất là thiết bị 26 để kiểm tra aptômát cho các
thiết bị

~

XHT

Z BA

Z PP
N1

Z §L
N2

Các vị trí tính ngắn mạch.

25

XTB
N3

N4