Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy cơ khí địa phương

Cung Cấp Điện

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Phần I
Thiết kế cung cấp điện
cho nhà máy cơ khí địa Phương
Chương I
Giới thiệu chung về xí nghiệp
1. Loại ngành nghề, quy mô và năng lực của xí nghiệp

1.1. Loại ngành nghề:
Ngày nay, nền kinh tế nước ta đang phát triển mạnh mẽ, đời sống
nhân dân cũng được nâng cao nhanh chóng. Trong quá trình công nghiệp
hoá, hiện đại hoá đất nước thì các loại hình doanh nghiệp Nhà nước nói
chung và nhà máy cơ khí địa phương nói riêng là những mục tiêu hàng đầu
trong việc sản xuất ra sản phẩm và phát triển nền kinh tế quốc dân.
- Nhà máy cơ khí mà em thiết kế là nhà máy cơ khí địa phương.
Nhiệm vụ sản xuất chủ yếu của nhà máy là chế tạo, lắp đặt những kết cấu
kim loại, gia công, sửa chữa lắp ráp cơ khí phục vụ cho sự nghiệp cơ khí
hoá sản xuất nông nghiệp địa phương, các mặt hàng thiết yếu dùng trong
xây dựng, sinh hoạt. Ngoài những mặt hàng trên nhà máy còn có dây
chuyền sản xuất bi gang, phục vụ cho các máy nghiền than của các nhà
máy Xi măng và các nhà máy Nhiệt điện.
Để thực hiện tốt nhiệm vụ sản xuất chiến lược của mình, không những
chỉ đòi hỏi về tính chất công nghệ mà còn yêu cầu đảm bảo chất lượng và
độ tin cậy cao trong lĩnh vực cung cấp điện cho nhà máy.
1.2. Quy mô, năng lực của xí nghiệp:
- Xí nghiệp có tổng diện tích là 22525m2 nhà xưởng, bao gồm 10 phân
xưởng, được xây dựng tập trung tương đối gần nhau, với tổng công suất dự
kiến phát triển sau 10 năm sau là 12MVA.

Phạm Chân Phương HTĐ - K35

1


Cung Cấp Điện

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

- Dự kiến trong tương lai xí nghiệp sẽ được mở rộng và được thay thế,
lắp đặt các thiết bị máy móc hiện đại hơn. Đứng về mặt cung cấp điện thì
việc thiết kế cấp điện phải đảm bảo sự gia tăng phụ tải trong tương lai về
mặt kỹ thuật và kinh tế, phải đề ra phương pháp cấp điện sao cho không
gây quá tải sau vài năm sản xuất và cũng không để quá dư thừa dung lượng
mà sau nhiều năm xí nghiệp vẫn không khai thác hết dung lượng công suất
dự trữ dẫn đến lãng phí.
2 . Quy trình công nghệ sản xuất của xí nghiệp:
PX SC CƠ KHÍ

PXKC KIM LOẠI

TRẠM BƠM
PX LRÁP CƠ KHÍ

BỘ PHẬN THÍ NGHIỆM

BPHC & QL

SẢN PHẨM

PX RÈN

NÉN KHÍ
PX. ĐÚC

PC GC GỖ

* BPHC & QL -

Bộ phận hành chính và quản lý.

* PXCSCK

-

Phân xưởng sửa chữa cơ khí.

* PXLRCK

-

Phân xưởng lắp ráp cơ khí.

* PXR

-

Phân xưởng rèn.

* PXĐ

-

Phân xưởng Đúc.

* PXGCG

-

Phân xưởng gia công gỗ.

* PXKCKL

-

Phân xưởng kết cấu kim loại.

Phạm Chân Phương HTĐ - K35

2


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Cung Cấp Điện

- Theo quy trình trang bị điện và quy trình công nghệ sản xuất của xí
nghiệp, thì việc ngừng cung cấp điện sẽ ảnh hưởng đến chất lượng sản
phẩm, gây thiệt hại về kinh tế, do đó ta xếp xí nghiệp vào phụ tải loại II.
- Để quy trình sản xuất của xí nghiệp đảm bảo vận hành tốt thì phải

đảm bảo chất lượng điện năng và độ tin cậy cung cấp điện cho toàn xí
nghiệp và cho các phân xưởng quan trọng trong xí nghiệp.
3 . Giới thiệu phụ tải điện của toàn xí nghiệp.

3.1. Các đặc điểm của phụ tải điện.
- Phụ tải điện trong xí nghiệp công nghiệp có thể phân ra làm hai loại
phụ tải:
+ Phụ tải động lực
+ Phụ tải chiếu sáng.
- Phụ tải động lực thường có chế độ làm việc dài hạn, điện áp yêu cầu
trực tiếp đến thiết bị với độ lệch điện áp cho phép ΔUCf = ± 5% Uđm. Công
suất của chúng nằm trong dải từ một đến hàng chục kw, và được cấp bởi
tần số f=50Hz.
- Phụ tải chiếu sáng thường là phụ tải một pha, công suất không lớn.
Phụ tải chiếu sáng bằng phẳng, ít thay đổi và thường dùng dòng điện tần số
f = 50Hz. Độ lệch điện áp trong mạng điện chiếu sáng ΔUCf = ±2,5%.
3.2 . Các yêu cầu về cung cấp điện của xí nghiệp.
- Các yêu cầu cung cấp điện phải dựa vào phạm vi và mức độ quan
trọng của các thiết bị để từ đó vạch ra phương thức cấp điện cho từng thiết
bị cũng như cho các phân xưởng trong xí nhiệp, đánh giá tổng thể toàn xí
nghiệp cơ khí ta thấy tỷ lệ (%) của phụ tải loại II là 67%. Phụ tải loại II lớn
gấp 2 lần phụ tải loại III, do đó xí nghiệp được đánh giá là hộ phụ tải loại
II, vì vậy yêu cầu cung cấp điện phải được đảm bảo liên tục.
Phạm Chân Phương HTĐ - K35

3


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Cung Cấp Điện

4. Phạm vi đề tài.

- Đây là một đề tài thiết kế tốt nghiệp, nhưng do thời gian có hạn nên
việc tính toán chính xác và tỷ mỉ cho công trình là một khối lượng lớn, đòi
hỏi thời gian dài, do đó ta chỉ tính toán chọn cho những hạng mục quan
trọng của công trình.
- Sau đây là những nội dung chính mà bản thiết kế sẽ đề cập đến:
+ Thiết kế mạng điện phân xưởng.
+ Thiết kế mạng điện xí nghiệp.
+ Tính toán công suất bù cho xí nghiệp.
+ Tính toán nối đất cho các trạm biến áp phân xưởng.
+ Thiết kế chiếu sáng cho phân xưởng sửa chữa cơ khí.

Phạm Chân Phương HTĐ - K35

4


Cung Cấp Điện

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Chương II
xác định phụ tải tính toán
các phân xưởng và toàn xí nghiệp.

1. Xác định phụ tải tính toán cho phân xưởng sửa chữa cơ khí.

1.1. Phân loại và phân nhóm phụ tải trong phân xưởng sửa chữa cơ
khí
- Các thiết bị đều làm việc ở chế độ dài hạn.
- Để phân nhóm phụ tải ta dựa theo nguyên tắc sau :
+ Các thiết bị trong nhóm nên có cùng một chế độ làm việc
+ Các thiết bị trong nhóm nên gần nhau, tránh trồng chéo dây dẫn
+ Công suất thiết bị trong nhóm cũng nên cân đối để khỏi quá chênh
lệch giữa các nhóm
+ Số lượng thiết bị trong nhóm nên có một giới hạn
Căn cứ vào vị trí, công suất của các máy công cụ bố trí trên mặt bằng
xưởng ta chia ra làm 5 nhóm thiết bị (phụ tải ) như sau :
+ Nhóm 1: 1; 1; 2; 3; 3; 5; 6; 11; 12;
+ Nhóm 2 : 2; 4; 8; 9; 13; 17; 17;
+ Nhóm 3 : 18 22; 31; 37; 41; 44;
+ Nhóm 4: 19; 20; 21; 24; 26; 28; 33;
+ Nhóm 5 : 23; 25; 40; 42; 46; 47; 48; 49; 50;
Bảng 2-1: Bảng công suất đặt tổng của các nhóm.
Nhóm phụ tải

1

2

3

4

5

Công suất tổng (kw)

70,35

70,4

162,25

164,9

139,2

1.2 . Xác định phụ tải động lực tính toán của phân xưởng.
a. Các phương pháp xác định phụ tải tính toán
Phạm Chân Phương HTĐ - K35

5


Cung Cấp Điện

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

- Theo công suất trung bình và hệ số cực đại.
- Theo công suất trung bình và độ lệch của phụ tải khỏi giá trị trung
bình.
- Theo công suất trung bình và hệ số hình dáng của đồ thị phụ tải
- Theo công suất đặt và hệ số nhu cầu.
Vì đã có thông tin chính xác về mặt bằng bố trí máy móc thiết bị, biết
được công suất và quá trình công nghệ của từng thiết bị, nên ta xác định
phụ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ số cực đại .

b. Xác định phụ tải tính toán của nhóm 1
Bảng 2-2: Bảng số liệu nhóm 1.
TT

Tên thiết bị

Số lượng

Kí hiệu

Công suất (kw)

1

Búa hơi để rèn

2

1

10,0

2

Búa hơi để rèn

1

2

28,0

3

Lò rèn

2

3

4,5

4

Quạt lò

1

5

2,8

5

Quạt thông gió

1

6

2,5

6

Dầm treo có Palăng điện

1

11

4,85

7

Máy mài sắc

1

12

3,2

Công thức tính phụ tải tính toán:
Ptt =Kmax . Ptb = Kmax . Σ Ksdi . Pđmi.

( 2-1)

Trong đó:
+ Ptb : công suất trung bình của phụ tải trong ca mang tải lớn nhất
(kw)

+ Pđm : công suất định mức của phụ tải (kw)
+ Ksd : hệ số sử dụng công suất của nhóm thiết bị.

Phạm Chân Phương HTĐ - K35

6


Cung Cấp Điện

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

(Bảng phụ lục 1 trang 253 TKCĐ).
+ Kmax: hệ số cực đại công suất tác dụng, tra đồ thị hoặc tra bảng theo
hai đại lượng Ksd và nhq .
+ nhq : số thiết bị dùng điện hiệu quả
- Ta thấy với nhóm máy công cụ có Ksd =0,16; từ cosϕ=0,6
→ tgϕ = 1,33.

•

Trình tự xác định nhq như sau :

- Xác định n1 : số thiết bị có công suất lớn hơn hay bằng 1/2 công suất
của thiết bị có công suất lớn nhất trong nhóm.
Với nhóm 1, ta có n1 = 1
- Xác định P1 tổng công suất định mức của n1 thiết bị trên.
Ta có

n1

=
P1 ∑ P dm
1

+ Pđm

: công suất định mức của n1 thiết bị.

P1 = 28kw
- Xác định n* và p* : n* =

Trong đó: n* =

1
= 0,11
9

;

n

1

n

P* =

;

P

1

P

Σ

p* =

28
= 0,398
70,35

- Từ các giá trị n* = 0,11 và p* = 0,4 tra bảng (PL: 1.5: TKCĐ] được
nhq*= 0,47, vậy ta có nhq = n . nhq* = 9 . 0,47 = 4,23 ↔ nhq = 4

•

Từ Ksd = 0,16 và nhq = 4 tra bảng [PL: 1.6 TKCĐ] được Kmax = 3,11

vào công thức (2-1) tính được:
Ptt = 3,11 . 0,16 (10 + 10 + 28 + 4,5 + 4,5 + 2,8 + 2,5 + 4,85 + 3,2)

Phạm Chân Phương HTĐ - K35

7


Cung Cấp Điện

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

= 35 (kw)
Qtt = Ptt . tgϕ = 35 . 1,33 = 46,55 (KVAR)
S = P + Q = 35 + 46,55 = 58,24(KVA)
tt

I tt =

•

2

2

tt

tt

S tt

=

3.U

2

58,24.103
3.380

2

= 88,486(A)

Tương tự tính toán cho các nhóm khác, kết quả ghi được trong

bảng B2-3.

•

Một số công thức được dùng để tính toán:

- Công thức quy đổi chế độ làm việc ngắn hạn lặp lại về chế độ làm
việc dài hạn của thiết bị:
P =P . K %
qd

dm

(2 - 2)

d

+ Kd%: Hệ số đóng điện phần trăm.
- Công thức tính hệ số sử dụng công suất tác dụng trung bình:
n

K sdtb =

∑ k sdi . p dmi

1

n

.

(2-3)

∑ p dmi
1

- Hệ số công suất trung bình:
n

cos ϕ tb =

∑p
1

dmi

. cos ϕ

(2-4)

n

∑p
1

dmi

- Công thức quy đổi phụ tải 1 pha sang phụ tải 3 pha khi đấu vào điện áp
dây.
Pđm.tđ = 3 Pđm.ph.max
Phạm Chân Phương HTĐ - K35

(2-5)
8


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Cung Cấp Điện

+ Pđm.ph.max :phụ tải định mức của pha mang tải lớn nhất (kw)
Bảng kết quả tính toán B2-3 ở trang sau:

Phạm Chân Phương HTĐ - K35

9


Cung Cấp Điện

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

1.3. Xác định phụ tải chiếu sáng toàn phân xưởng:
Phụ tải chiếu sáng được tính theo công suất chiếu sáng trên một đơn vị
diện tích. Công thức tính :

Pcs =P0. F

(2-6)

Trong đó :
+ P0 : Suất phụ tải chiếu sáng trên đơn vị diện tích (W/m2)
+ F : Diện tích cần được chiếu sáng (m2)
- Diện tích chiếu sáng toàn phân xưởng F = 48 x 25 =1200 (m2)
- Suất phụ tải chiếu sáng chung cho phân xưởng sửa chữa cơ khí
Po =15 (W/m2)
Thay vào công thức (2-6) được :
Pcs =15 . 1200 = 18 (Kw).
1.4 . Phụ tải tính toán toàn phân xưởng sửa chữa cơ khí:
Công thức:
n

P tt.px = kdt ∑1 ptt.nhi + ∑ Pcs

( 2-7)

n

Q tt.PX = K dt ∑ Q tt.nhi
1

Trong đó :
+ Kđt : hệ số đồng thời, lấy Kđt= 0,85.
+n

: số nhóm thiết bị.

+ Pcs : phụ tải chiếu sáng (kw)
+ P tt.nhi, Qtt.nhi : công suất tác dụng, phản kháng tính toán của nhóm thứ i.

Phạm Chân Phương HTĐ - K35

10


Cung Cấp Điện

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Thay các giá trị tính toán được ở trên vào công thức ( 2-7) được:
Pttpx = 0,85 . (35 + 32,33 + 80,74 + 82,05 + 63,92) + 18 = 268,0 (kw)
Qttpx=0,85.(46,55+43,0 = 107,38 + 109,13 + 85,01) = 332,41 (KVAR)
Stt.px = 268,0 2 + 332,52 = 427,06(KVA)
1.5. Xác định phụ tải đỉnh nhọn của nhóm thiết bị.
Phụ tải đỉnh nhọn của nhóm thiết bị sẽ xuất hiện khi thiết bị có dòng
khởi động lớn nhất mở máy, còn các thiết bị khác trong nhóm đang làm
việc bình thường và được tính theo công thức sau:
Iđn = Ikđ(max) + (Itt - Ksd . Iđm(max))

(2-8)

Trong đó:
Ikđ(max) - Dòng khởi động của thiết bị có dòng khởi động lớn nhất trong
nhóm máy.
Itt - Dòng điện tính toán của nhóm máy.
Iđm(max) - Dòng định mức của thiết bị đang khởi động.

Ksd - Hệ số sử dụng của thiết bị đang khởi động.
- Iđn.nh1 = 70,9 . 5 + (88,49 - 0,16 . 70,9) = 431,65 (A)
- Iđn.nh2 = 70,9 . 5 + (81,74 - 0,16 . 70,9) = 424,9 (A)
- Iđn.nh3 = 202,58 . 5 + (207,451 - 0,16 . 227,9) = 1310,5(A)
- Iđn.nh5 = 113,95 . 5 + (161,6 - 0,16 . 113,95) = 713,12 (A)
2. Xác định phụ tải tính toán cho các phân xưởng khác và toàn xí nghiệp.

2.1. Phụ tải tính toán của các phân xưởng:
Phụ tải động lực:
- Vì các phân xưởng khác chỉ biết công suất đặt do đó phụ tải tính toán
được xác định theo phương pháp hệ số nhu cầu (knc ).
Công thức tính :
Pđl = knc . Pđ
Phạm Chân Phương HTĐ - K35

11


Cung Cấp Điện

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Qđl = Qtt = Ptt . tgϕ

p
2
2
S tt = ptt + Qtt = costtϕ

(2-9)

Trong đó :
+ Pđ : Công suất đặt của phân xưởng (kw)
+ knc : Hệ số nhu cầu của nhóm thiết bị đặc trưng (tra sổ tay kỹ thuật).
+ tgϕ : Tương ứng với cosϕ đặc trưng của nhóm hộ tiêu thụ.
Phụ tải chiếu sáng : tính theo công thức (2-6) ở trên.
a. Tính toán cho phân xưởng kết cấu kim loại :
Phân xưởng có công suất đặt Pđ = 1950 (kw)
Diện tích 70 . 25 = 1750 (m2)
- Tra bảng phụ lục [PL 1.3: TKCĐ]
knc =0,7
cosϕ =0,9 → tgϕ =0,484
Po = 15 (w/m2)
- Thay vào công thức (2-6 ) và (2-9) ở trên ta tính được:
+ Phụ tải động lực :
Pđl = 0,7 . 1950 = 1365 (kw)
Qtt = Ptt . tgϕ = (Pđl + Pcs) . tgϕ = 1391,25 . 0,484 = 673,37 (KVAR)
+ Công thức tính toán chiếu sáng:
Pcs = P0 . F = 15 . 1750 = 26,25 (kw)
+ Công suất tính toán tác dụng của phân xưởng:
Ptt = Pđl + Pcs = 1365 + 26,25 = 1391,25 (kw)
Phạm Chân Phương HTĐ - K35

12


Cung Cấp Điện

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

S =
tt

P

tt

cos ϕ

1391,25
= 1545,83 (KVA)
0,9

=

b. Tính toán tương tự cho các phân xưởng khác .
Kết quả được được ghi trong bảng B 2-4:
Bảng 2-4
Tên phân xưởng

Pđ,
kw

Knc

cosϕ

tgϕ

F

2

Po
2

Pcs

Pđl

(m )

w/m

kw

kw

Ptt kw

Qtt

Stt

KVAR

KVA

PX. Kết cấu kim loại

1950

0,7

0,9

0,484

1750

15

26,25

1365

1391,25

673,365

1545,83

PX. Lắp ráp cơ khí

1800

0,4

0,6

1,33

3600

15

54

720

774

1029,42

1290

PX. Đúc

1200

0,7

0,8

0,75

2925

15

43,88

840

883,875

662,91

1104,84

PX. Nén khí

800

0,7

0,8

0,75

2250

15

33,75

560

593,75

445,31

742,19

PX. Rèn

1200

0,6

0,6

1,33

1250

15

18,75

720

738,75

982,53

1231,25

Trạm bơm

640

0,7

0,75

0,88

1125

15

16,875

448

464,88

409,1

619,83

PX. CSCK

830

0,3

0,6

1,33

1200

15

18

250,0

268,0

332,41

446,7

PX. Gia công gỗ

450

0,5

0,6

1,33

3375

14

47,25

225

272,25

362,1

453,75

Bộ phận HC và Qlý

80

0,8

0,9

0,484

3800

15

57

64

121

58,56

134,44

Bộ phận thử nghiệm

370

0,8

0,8

0,75

1250

20

25

296

321

240,75

401,25

Tổng

9320

340,8

5488

5829

5196

7970

22525

2.2. Xác định phụ tải tính toán của toàn xí nghiệp:
- Phụ tải tính toán tác dụng của toàn xí nghiệp:
10

10

1

1

PttXN = k dl ∑ Ptti + ∑ Pcsi = 4663,2( kw )

- Phụ tải tính toán phản kháng toàn xí nghiệp:
10

QttXN = kđt

∑ Q tti = 0,8.5196 = 4156,8 (KVAR)
1

- Phụ tải tính toán toàn phần của xí nghiệp:
S ttXN = 4663,2 2 + 4156,8 2 = 6246,95(KVA)

Phạm Chân Phương HTĐ - K35

13


Cung Cấp Điện

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

- Hệ số công suất của toàn xí nghiệp:
Cosϕ x =

P
S

ttXN

=

ttXN

4663,2
= 0,75
6246,95

2.3. Tính sự tăng trưởng của phụ tải trong 10 năm sau:
- Công thức xét đến sự gia tăng của phụ tải trong tương lai:
S(t) = Stt (1 + α1t); trong 262 sách tra cứu CCĐXNCN.
Trong đó:
Stt - Công suất tính toán của xí nghiệp ở thời điểm hiện tại.
α1 - Hệ số phát triển hàng năm của phụ tải: (α1 = 0,083 - 0,101) (trang
262 sách CCDXNCN)
t - Số năm dự kiến (t = 10 năm)
Vậy S(10) = 6246,95 . (1 + 0,95 . 10) = 12181,55 (KVA)
→ P(10) = S(10) . Cosϕ = 12181,55 . 0,75 = 9136,16 (Kw)
3. Xác định biểu đồ phụ tải:

- Việc phân bố hợp lý các trạm biến áp trong phạm vi xí nghiệp là
một vấn đề quan trọng để xây dựng sơ đồ cung cấp điện có các chỉ tiêu
kinh tế, kỹ thuật cao, đảm bảo được chi phí hàng năm nhỏ. Để xác định
được vị trí đặt các trạm biến áp ta xây dựng biểu đồ phụ tải trên mặt bằng
tổng của xí nghiệp.
- Biểu đồ phụ tải là một vòng tròn có diện tích bằng phụ tải tính toán
của phân xưởng theo một tỉ lệ lựa chọn.
- Mỗi phân xưởng có một biểu đồ phụ tải. Tâm đường tròn biểu đồ
phụ tải trùng với tâm của phụ tải phân xưởng, tính gần đúng có thể coi phụ
tải của phân xưởng đồng đều theo diện tích phân xưởng .

Phạm Chân Phương HTĐ - K35

14


Cung Cấp Điện

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

- Biểu đồ phụ tải cho phép hình dung được rõ ràng sự phân bố phụ tải
trong xí nghiệp.
- Mỗi vòng tròn biểu đồ phụ tải chia ra thành hai phần hình quạt tương
ứng với phụ tải động lực và phụ tải chiếu sáng.
3.1. Xác định bán kính vòng tròn phụ tải:

Ri =

S ttPXi

( 2-10 )

Π.m

Trong đó :
+ SttPXi : Phụ tải tính toán của phân xưởng thứ i, (KVA)
+ Ri : Bán kính vòng tròn biểu đồ phụ tải của phân xưởng thứ i, mm
+ m : tỉ lệ xích KVA/mm2

•

Góc chiếu sáng của biểu đồ phụ tải :

αcs =

360. p

cs

ptt

Để xác định biểu đồ phụ tải, chọn tỷ lệ xích 3 KVA/mm.
Bảng tính kết quả R và αcs :
Bảng 2-5
Ký
hiệu

Tên phân xưởng

Pcs
Kw

Ptt
Kw

Stt
KVA

26,25

1391,25

54

m
KVA/mm
2

R,
mm

α0cs

1545,83

3

12,81

6,79

774

1290

3

11,7

5,12

1

PX. Kết cấu kim loại

2

PX. Lắp ráp cơ khí

3

Phân xưởng đúc

43,88

883,88

1104,84

3

10,83

17,87

4

Phân xưởng nén khí

33,75

593,75

742,19

3

8,88

20,46

5

Phân xưởng rèn

18,75

738,75

1231,25

3

11,43

9,13

6

Trạm bơm

16,875

464,88

619,83

3

8,11

13,07

7

PX sửa chữa cơ khí

18

268

446,7

3

6,89

24,18

8

Phân xưởng gia công gỗ

47,25

272,25

453,75

3

6,94

62,48

9

Bộ phận hành chính & BQL

57

121

134,44

3

3,78

169,59

Phạm Chân Phương HTĐ - K35

15


Cung Cấp Điện

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

10

Bộ phận thử nghiệm

25

321

401,25

3

6,53

28,04

3.2 . Biểu đồ xác định tâm phụ tải.
Trên sơ đồ mặt bằng xí nghiệp vẽ một hệ toạ độ xoy, có vị trí toạ độ
trọng tâm của các phân xưởng là ( xi, yi ) ta xác định được toạ độ tối ưu
M0(x0, y0 )
Vòng tròn phụ tải :
Góc phụ tải chiếu sáng.

αcs

Phụ tải động lực.

1
Tên phân xưởng; Công suất tính toán của phân xưởng
1545

•

Xác định trọng tâm phụ tải của xí nghiệp:

Công thức :
n

x0 =

n

∑ si . xi
1

n

∑ si

;

y0 =

∑ si yi

1

x0 =

1

n

∑ si
1

1545,83.3,5 + 1290.1,3 + 1104,84.8,3 + 742,19.4,3 + 401,25.5,9
8043,44

+ 1231,25.5,3 + 619,83.5,5 + 446,7.5,7 + 453,75.8 + 134,44.1,9
= 4,8
8043,44

y0 =

1454,83.5,5 + 1290.5,5 + 1104,84.2 + 742,19.1,3 + 1231,25.4,3
8043,44
19,83.1 + 446,7.5,7 + 453,75.5 + 134,44.0,7 + 401,25.1,9
= 3,8
8043,44

Dịch chuyển ra khoảng trống, vậy ta có tâm phụ tải xí nghiệp:
M (xo,yo)= M0(4,8; 3,8)
Phạm Chân Phương HTĐ - K35

16

Cung Cấp Điện

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Chương III
thiết kế mạng đIện cao áp
cho xí nghiệp

1. Yêu cầu đối với sơ đồ cung cấp điện :

- Yêu cầu đối với các sơ đồ cung cấp điện và nguồn cung cấp rất đa
dạng. Nó phụ thuộc vào giá trị của xí nghiệp và công suất yêu cầu của nó,
khi thiết kế các sơ đồ cung cấp điện phải lưu ý tới các yếu tố đặc biệt đặc
trưng cho từng xí nghiệp công nghiệp riêng biệt, điều kiện khí hậu, địa
hình, các thiết bị đặc biệt đòi hỏi độ tin cậy cung cấp điện (ĐTCCCĐ) cao,
các đặc điểm của quá trình sản xuất và quá trình công nghệ ... Để từ đó xác
định mức độ đảm bảo an toàn cung cấp điện, thiết lập sơ đồ cấu trúc cấp
điện hợp lý.
- Việc lựa chọn sơ đồ cung cấp điện chủ yếu căn cứ độ tin cậy, tính
kinh tế và tính an toàn. Độ tin cậy của sơ đồ cấp điện phụ thuộc vào loại hộ
tiêu thụ mà nó cung cấp, căn cứ vào loại hộ tiêu thụ để quyết định số lượng
nguồn cung cấp của sơ đồ .
- Sơ đồ cung cấp điện (SĐCCĐ) phải có tính an toàn đảm bảo an toàn
tuyệt đối cho người và thiết bị trong mọi trạng thái vận hành. Ngoài ra, khi lựa
chọn sơ đồ cung cấp điện cũng phải lưu ý tới các yếu tố kỹ thuật khác như đơn
giản, thuận tiện cho vận hành, có tính linh hoạt trong sự cố, có biện pháp tự
động hoá.
2. Tổng hợp phụ tải tính toán của xí nghiệp:

- Kinh nghiệm cho thấy rằng phụ tải điện của xí nghiệp tăng lên không
ngừng do việc hợp lý hoá tiêu thụ điện năng, tăng năng suất của các máy
chính, tăng dung lượng năng lượng, thay hoặc hoàn thiện các thiết bị công
nghệ, xây lắp thêm các thiết bị công nghệ,... .Để hợp lý hoá sơ đồ cung cấp
điện và tất cả các phần tử của nó phụ thuộc vào việc đánh giá đúng đắn phụ
Phạm Chân Phương HTĐ - K35

17


Cung Cấp Điện

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

tải điện, nếu không tính đến sự phát triển của phụ tải sẽ dẫn đến phá hoại
các thông số tối ưu của lưới.
- Nhưng do không có thông tin cụ thể về sự phát triển của phụ tải điện
của xí nghiệp nên ở đây ta không xét đến mức gia tăng của phụ tải trong
tương lai do đó phụ tải tính toán Stt đã tính trước với số năm dự kiến là 10.
Stt(10) = 12181,55 KVA
Ptt(10) = 9136,16 kw
3. Xác định điện áp truyền tải từ hệ thống đến xí nghiệp:

3.1. Công thức kinh nghiệm:
Trong tính toán điện áp truyền tải thông thường người ta sử dụng một
số công thức kinh nghiệm sau:
U = 4,34 l + 16 P

(a)

U = 16 4 P.l

(b)

U = 17.

l
+P
16

(3-1)

(c)

Trong đó:
+ U : Điện áp truyền tải tính bằng (kv)
+ l : Khoảng cách truyền tải tính bằng (km)
+ P : Công suất truyền tải tính bằng (1000 kw)
3.2. Xác định điện áp truyền tải từ hệ thống về xí nghiệp.
Thay các giá trị PttXN(10) = 9136,16 kw và l = 5km vào công thức (3-1a)
trên ta tính được U = 53,36 kv. Vậy ta chọn cấp điện áp truyền tải từ hệ
thống đến xí nghiệp là Uđm =35 kv.
4. Các phương pháp cung cấp điện cho xí nghiệp :

4.1. Các phương án về trạm nguồn:
- Giới thiệu những sơ đồ đặc trưng cung cấp điện cho xí nghiệp chỉ từ
hệ thống (Hình 19 - 14a, b, c, d - Tra cứu CCĐXNCN).

Phạm Chân Phương HTĐ - K35

18


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Cung Cấp Điện

- Ta thấy nếu dùng sơ đồ dẫn sâu từ mạng 35kv xuống điện áp 0,4kv
thì có lợi giảm được tổn thất nhưng chi phí cho các thiết bị cao. Loại sơ đồ
này phù hợp với các xí nghiêp có các phân xưởng nằm cách xa nhau
(Hình b)
- Nếu dùng sơ đồ trạm biến áp trung tâm 35/10kv cấp điện cho các
biến áp phân xưởng 10/0,4kv thì chi phí cho các thiết bị thấp và với loại
hình phân xưởng đặt gần nhau thì tổn thất không lớn (Hình c)
Theo phân tích trên ta dùng sơ đồ trạm nguồn là trạm biến áp trung
tâm 35/10kv cấp điện cho các trạm biến áp phân xưởng (BAPX)
4.2. Chọn vị trí xây dựng trạm :
Trạm biến áp trung tâm .

•

- Trạm biến áp trung tâm nhận điện từ trạm biến áp trung gian
(BATG) hay đường dây của hệ thống có điện áp 35kv biến đổi xuống điện
áp 10kv cung cấp cho các trạm biến áp phân xưởng.
- Vị trí xây dựng trạm được chọn theo nguyên tắc chung sau:
+ Gần tâm phụ tải điện M0 (4,8; 3,8)
+ Thuận lợi cho giao thông đi lại và mỹ quan
Trạm biến áp đặt vào tâm phụ tải điện, như vậy độ dài mạng phân
phối cao áp, hạ áp sẽ được rút ngắn, các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của sơ đồ
cung cấp điện đảm bảo hơn.

Vậy ta chọn xây dựng trạm biến áp trung tâm gần phân xưởng số 2
(ký hiệu số 5 trên mặt bằng )
•

Trạm biến áp phân xưởng :

Phạm Chân Phương HTĐ - K35

19


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Cung Cấp Điện

- Trạm biến áp phân xưởng làm nhiệm vụ biến đổi từ điện áp xí
nghiệp 10kv xuống điện áp phân xưởng 0,4kv cung cấp cho các phụ tải
động lực và chiếu sáng của phân xưởng.
- Vị trí các trạm phân xưởng cũng đặt ở gần tâm phụ tải phân xưởng,
không ảnh hưởng tới quá trình sản xuất, thuận tiện cho việc vận hành và
sửa chữa .
+ Trạm đặt trong phân xưởng: giảm được tổn thất, chi phí xây dựng,
tăng tuổi thọ thiết bị, nhưng khó khăn trong vấn đề chống cháy nổ .
+ Trạm đặt ngoài phân xưởng: tổn thất cao, chi phí xây dựng lớn, dễ
dàng chống cháy nổ.
+ Trạm đặt kề phân xưởng: tổn thất và chi phí xây dựng không cao,
vấn đề phòng cháy nổ cũng dễ dàng
Vậy trạm biến áp được chọn xây dựng kề phân xưởng.
5. Xác định số lượng, dung lượng cho các máy biến áp:

5.1. Xác định số lượng máy biến áp:
- Chọn số lượng máy biến áp cho các trạm chính cũng như trạm biến
áp phân xưởng có ý nghĩa quan trọng đối với việc xây dựng một sơ đồ cung
cấp điện hợp lý.
- Kinh nghiệm tính toán và vận hành cho thấy là trong một trạm biến
áp chỉ cần đặt một máy biến áp là tốt nhất, khi cần thiết có thể đặt hai máy,
không nên đặt quá hai máy.
+ Trạm một máy biến áp có ưu điểm là tiết kiệm đất đai, vận hành đơn
giản trong hầu hết các trường hợp có chi phí tính toán hàng năm nhỏ nhất
nhưng có nhược điểm mức đảm bảo an toàn cung cấp điện không cao .
+ Trạm hai máy biến áp thường có lợi về kinh tế hơn so với các trạm
ba máy và lớn hơn.

Phạm Chân Phương HTĐ - K35

20


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Cung Cấp Điện

Khi thiết kế để quyết định chọn đúng số lượng máy biến áp cần phải
xét đến độ tin cậy cung cấp điện .
- Dựa vào tính năng và mức độ quan trọng của từng phân xưởng trong
xí nghiệp có thể phân ra hai loại phụ tải sau :
•

Phụ tải loại 2 gồm :

- Phân xưởng kết cấu kim loại (KCKL), ký hiệu trên mặt bằng số 1.
- Phân xưởng lắp ráp cơ khí (LRCK), ký hiệu trên mặt bằng số 2.
- Phân xưởng đúc, ký hiệu trên mặt bằng số 3.
- Phân xưởng nén khí, ký hiệu trên mặt bằng số 4
- Trạm bơm, ký hiệu trên mặt bằng số 6.
•

Phụ tải loại 3 gồm:

- Phân xưởng rèn (PXR), ký hiệu trên mặt bằng số 5.
- Phân xưởng (SCCK), ký hiệu trê mặt bằng số 7
- Phân xưởng (GCG), ký hiệu trên mặt bằng số 8.
- Bộ phận HC & Ban Quản lý, ký hiệu trên mặt bằng số 9.
- Bộ phận thử ngiệm, ký hệu trên mặt bằng số 10.
•

Số lượng trạm biến áp được chọn như sau:

- Phân xưởng là phụ tải loại 2, cần đặt 2 MBA cho trạm BAPX đó.
- Phân xưởng là phụ tải loại 3 cần đặt 1 MBA cho trạm BAPX đó.
- Căn cứ vào vị trí, công suất tính toán và yêu cầu độ tin cậy CCĐ của
phân xưởng, quyêt định đặt 7 trạm (BAPX) như sau:
+ Trạm B1 (2MBA) : Cấp cho PXKCKL
+ Trạm B2 (2 MBA): Cấp điện cho PXLRC khí.

Phạm Chân Phương HTĐ - K35

21

Cung Cấp Điện

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

+ Trạm B3 (2 MBA): Cấp điện cho phân xưởng đúc.
+ Trạm B4 (2 MBA) : Cấp điện cho PXN khí + BPHC & BQL
+ Trạm B5 (2 MBA): Cấp điện cho trạm bơm và bộ phận thử nghiệm.
+ Trạm B6 (1 MBA): Cấp điện cho phân xưởng rèn.
+ Trạm B7 (1 MBA): Cấp điện cho phân xưởng SCCK+ PX Gia công
gỗ.
5.2. Chọn dung lượng máy biến áp:
- Chọn công suất máy biến áp đảm bảo độ an toàn cung cấp điện
(A.T.C.C.Đ). Máy biến áp được chế tạo với các cỡ tiêu chuẩn nhất định,
việc lựa chọn công suất máy biến áp không những đảm bảo độ an toàn
cung cấp điện, đảm bảo tuổi thọ của máy mà còn ảnh hưởng lớn đến các
chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của sơ đồ cung cấp điện.
- Các máy biến áp của các nước được chế tạo với các định mức khác
nhau về nhiệt độ môi trường xung quanh, vì vậy khi dùng máy biến áp ở
những nơi có điều kiện khác với môi trường chế tạo cần tiến hành hiệu
chỉnh công suất định mức của máy biến áp.
•

Điều kiện chọn công suất máy biến áp .

- Nếu 1MBA :
Nếu 2 MBA

SdmB ≥ STT
2 S dmB ≥ S TT

kqtsc SdmB ≥ Ssc

(3-2)
(3-3)

Trong đó:
+ SđmB : Công suất định mức của MBA (KVA)
+ Stt

: Công suất tính toán của phụ tải ( KVA)

+ Ssc : Công suất phụ tải mà trạm cần chuyển tải khi sự cố (KVA)
+ Kqtsc: Hệ số quá tải sự cố ; Kqtsc = 1,4.

Phạm Chân Phương HTĐ - K35

22


Cung Cấp Điện

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Trạm biến áp trung tâm:

S TT = 12181,5 = 6090,78(KVA)

S dmB ≥

2

2

SSC 12181,55
S dmB ≥ 1,4 = 1,4 = 8701(KVA)
- Chọn MBA do Liên Xô chế tạo loại TDH có Sđm = 10 MVA khi đưa
về lắp đặt trong nước thì công suất định mức của MBA phải được hiệu
chỉnh theo nhiệt độ.
- Công thức hiệu chỉnh công suất theo nhiệt độ .[ giáo trình: CCĐXN ]

S

'
dm

⎛
θ − 5 ⎞⎟.⎛⎜1 − θMax − 35 ⎞⎟
= S dm ⎜1 − tb
⎜
100 ⎟⎠ ⎜⎝
100 ⎟⎠
⎝

(3-4)

Trong đó:
+ S’đm : công suất định mức sau khi hiệu chỉnh (kVA)
+ Sđm : công suất định mức ghi trên nhãn máy (kVA)
Theo khí hậu miền Bắc lấy θtb= 240C, θmax=420C, như vậy công suất
định

mức

sau

khi

hiệu

chỉnh

S’đm=0,75Sđm→S’đm=0,75.10000=

7500(KVA).
Bảng thông số kỹ thuật của máy biến áp trung tâm:
Bảng 3-1
Điện áp (kv)

Tổn thất

U N%

Loại

Sđm
kVA

C

H

ΔPo

ΔPn

C-H

TDH

7500

35

10

14,5

65

8,0

•

Trạm biến áp phân xưởng :

- Nên chọn cùng một cỡ máy hoặc chọn không qúa 2-3 cỡ máy.
- Trạm biến áp phân xưởng B1

Phạm Chân Phương HTĐ - K35

23


Cung Cấp Điện

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

SdmB ≥

S tt = 1545,83 = 772,915(KVA)
2

2

Ssc 1545,83
SdmB ≥ 1,4 = 1,4 = 1104,164(KVA)
- Vì các thiết bị thuộc phụ tải loại I của phân xưởng chỉ chiếm khoảng
80%, do đó lấy Ssc = 0,8 x 1104,164 = 883,33 KVA.
Chọn máy biến áp 1000KVA của ABB sản xuất tại Việt Nam không
phải hiệu chỉnh theo điều kiện nhiệt độ.
•

Chọn tương tự cho các trạm biến phân xưởng khác, những máy có

Sđm≤1000kVA, ta chọn MBA của hãng ABB sản xuất tại Việt Nam nên
không phải hiệu chỉnh nhiệt độ. Các trạm dùng loại trạm kề, có 1 tường
chung với tường phân xưởng. Kết quả chọn ghi trong bảng B3-2.
Bảng 3-2
Ký
hiệu

Tên phân xưởng

Stt
(kVA)

Số máy

SđmB
(kVA)

Tên trạm

1545,83

2

1000

B1

1290

2

1000

B2

2

1000

B3

2

800

B4

2

800

B5

1

1000

B6

1

800

B7

1

PX. Kết cấu kim loại

2

PX. lắp ráp cơ khí

3

Phân xưởng đúc

1104,84

4

PX. nén khí

742,19

5

Bộ phận hành chính và BQL

134,44

6

Trạm bơm

619,83

7

Bộ phận thử nghiệm

401,25

8

PX. rèn

1231,25

9

PX sửa chữa cơ khí

446,7

10

PX. gia công gỗ

453,75

6. Các phương án đi dây mạng cao áp của xí nghiệp:

Phạm Chân Phương HTĐ - K35

24

Cung Cấp Điện

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

- Trạm biến áp trung tâm của xí nghiệp sẽ được lấy điện từ hệ thống
bằng đường dây trên không, dây nhôm lõi thép, lộ kép.
- Để đảm bảo an toàn, đảm bảo không gian và mỹ quan cho xí nghiệp
mạng cao áp được dùng cáp ngầm. Từ trạm BATT đến các trạm biến áp
phân xưởng B1; B2; B3 ; B4 ; B5; dùng cáp lộ kép, đến trạm B6; B7 dùng cáp
lộ đơn.
Căn cứ vào vị trí các trạm biến áp phân xưởng và trạm biến áp trung
tâm trên mặt bằng, đề ra 3 phương án đi dây mạng cao áp.
•

Phương án 1:

Các trạm biến áp phân xưởng được cấp điện trực tiếp từ trạm BATT.
•

Phương án 2 và phương án 3; các trạm biến áp xa trạm BATT của

nhà máy, lấy liên thông qua các trạm ở gần trạm BATT. Các phương án đi
dây của mạng điện xí nghiệp như sau:
(Vẽ các sơ đồ đi dây của 3 phương án)
Trong đó:
- Trạm biến áp trung tâm (BATT)

- Trạm biến áp phân xưởng (BAPX)

- Các cao áp
- Các hạ áp
7. Tính toán so sánh chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật cho các phương án

Đường dây cấp điện từ hệ thống về trạm BATT của xí nghiệp bằng
đường dây trên không, loại dây AC
Tra bảng với dây dẫn AC và Tmax=4500h được Jkt =1,1(A/mm2)

Phạm Chân Phương HTĐ - K35

25