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

Giáo viên hướng dẫn: TS. Trần Quang Khánh

Đồ án môn cung cấp điện

LỜI NÓI ĐẦU
Như chúng ta đã biết, Điện năng có vai trò vô cùng quan trọng. Nó là nguồn
năng lượng chính phục vụ cho tất cả các ngành kinh tế quốc dân như công nghiệp,
nông nghiệp, dịch vụ…và cả trong sinh hoạt nữa.
Nền kinh tế càng phát triển thì nhu cầu điện năng càng tăng lên. Nhiệm vụ đặt
ra cho ngành điện là phải đáp ứng được nhu cầu ngày càng tăng đó. Bên cạnh việc sản
xuất ra nhiều điện năng hơn thì việc thiết kế cung cấp điện tới các hộ tiêu thụ là một
công việc vô cùng quan trọng.
Việc thiết kế cung cấp điện là một công việc khó khăn, đòi hỏi người kĩ sư cần
phải có chuyên môn cao, giàu kinh nghiệm. Do vậy, chúng em_là những sinh viên
khoa Hệ thống điện của trường Đại học Điện Lực_đã được thày cô giáo giao cho làm
đồ án môn học Cung cấp điện: “ Thiết kế cung cấp điện cho một phân xưởng sản xuất
công nghiệp”, để bước đầu làm quen với việc thiết kế cung cấp điện. Đồ án gồm 8
chương:
Chương 1: Tính toán chiếu sáng cho phân xưởng.
Chương 2: Tính toán phụ tải điện.
Chương 3: Xác định sơ đồ cấp điện của phân xưởng.
Chương 4: Lựa chọn và kiểm tra các thiết bị của sơ đồ nối điện.
Chương 5: Tính toán chế độ mạng điện.
Chương 6: Tính toán chọn tự bù nâng cao hệ số công suất.
Chương 7: Tính toán nối đất và chống sét.
Chương 8: Dự toán công trình.
Sau một thời gian dài nỗ lực làm đồ án, Em nhận thấy rằng việc làm đồ án đã
giúp Em hiểu sâu hơn về môn học, tích lũy được nhiều kiến thức và kinh nghiệm hơn.
Trong quá trình làm đồ án, Em đã nhận được sự giúp đỡ của thầy Trần Quang
Khánh, người đã hướng dẫn Em, đã giải đáp cho Em những thắc mắc giúp Em hoàn
thành đồ án này!

Em chân thành cảm ơn thầy!
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Thị Thanh Hương

PHẦN I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NỘI DUNG ĐỒ ÁN
............

Nguyễn Thị Thanh Hương-Đ2H1

1

Trường Đại Học Điện Lực


Giáo viên hướng dẫn: TS. Trần Quang Khánh

Đồ án môn cung cấp điện

Thiết kế mạng điện cung cấp cho một phân xưởng với số liệu lấy theo vần
alphabê theo chữ cái đầu tiên của họ và tên người thiết kế.
Bảng 1: số liệu thiết kế cung cấp điện cho phân xưởng
Alphabê
H
T
N

Số hiệu
4

Phương án

C

Sk, MVA

H, m

2,79

4,12

L, m

TM, h

73,6

4680

Tỷ lệ phụ tải điện loại I và II là 85%.
Hao tổn điện áp cho phép trong mạng điện hạ áp ∆Ucp = 3,5%.
Hệ số công suất cần nâng lên là cosφ=0,92.
Hệ số chiết khấu i=10%.
Thời gian sử dụng công suất cực đại TM, h.
Công suất ngắn mạch tại điểm đấu điện Sk,MVA.
Thời gian tồn tại của dòng ngắn mạch tk=2,5s.
Khoảng cách từ nguồn điện đến trung tâm của phân xưởng L, m.
Chiều cao nhà xưởng H,m.
Giá thành tổn thất điện năng C ∆ =1000đ/kWh;
Suất thiệt hại do mất điện gth=4500đ/kWh.
Các tham số khác lấy trong phụ lục và sổ tay thiết kế cung cấp điện.

Bảng 2: phụ tải các phân xưởng sửa chữa cơ khí N04
Số hiệu

Tên thiết bị

ksd

cosφ

Công suất đặt P, kW

1;2;3;19;20;26;27
4;5;7;8;24
6
11
9;10;12
13
14;15;16;17
18
21;22;23;28;29; 30;31

Máy tiện ngang bán tự động
Máy tiện xoay
Máy tiện xoay
Máy khoan đứng
Máy khoan đứng
Máy khoan định tâm
Máy tiện bán tự động
Máy mài nhọn
Máy tiện ren

0,35
0,32
0,3
0,26
0,37
0,3
0,41
0,45
0,47

0,67
0,68
0,65
0,56
0,66
0,58
0,63
0,67
0,7

12+17+22+12+18+2.18,5
1,5+3+7,5+12
8,5
3
2.5,5+8,5
3
2,8+4,5+2.7,5
3
3.2,8+2.4,5+8,5+10

25;32;33
34
35
36
37
38;39

Máy doa
Máy hàn hồ quang
Máy biến áp hàn ε =0,4
Máy tiện ren
Máy hàn xung
Máy chỉnh lưu hàn

0,45
0,53
0,45
0,4
0,32
0,46

0,63
0,9
0,58
0,6
0,55
0,62

4+5,5+7,5

40
35
18
20
30

A.Nội dung của đồ án
-Tính toán chiếu sáng cho phân xưởng.
-Tính toán phụ tải điện.
-Xác định sơ đồ cấp điện của phân xưởng.

Nguyễn Thị Thanh Hương-Đ2H1

2

Trường Đại Học Điện Lực


Giáo viên hướng dẫn: TS. Trần Quang Khánh

Đồ án môn cung cấp điện

-Lựa chọn và kiểm tra các thiết bị của sơ đồ điện.
-Tính toán chế độ mạng điện.
-Tính chọn tụ bù nâng cao hệ số công suất.
-Tính toán nối đất và chống sét.
-Dự toán công trình.
B.Bản vẽ
-Mặt bằng phân xưởng với sự bố trí của các thiết bị.
-Sơ đồ chiếu sáng và sơ đồ nối đất.

-Sơ đồ nguyên lí của mang điện có chỉ rõ các mã hiệu và các tham số của các
thiết bị được chọn.
-Sơ đồ trạm biến áp gồm: sơ đồ nguyên lí, sơ đồ mặt bằng, mặt cắt trạm biến áp.
-Bảng số liệu tính toán mạng điện.

PHẦN II: NỘI DUNG ĐỒ ÁN
.....

Nguyễn Thị Thanh Hương-Đ2H1

3

Trường Đại Học Điện Lực


Giáo viên hướng dẫn: TS. Trần Quang Khánh

Đồ án môn cung cấp điện

CHƯƠNG I
TÍNH TOÁN CHIẾU SÁNG CHO PHÂN .ƯỞNG
------------------Để thiết kế chiếu sáng cho phân xưởng, ngoài chiếu sáng tự nhiên còn phải dùng
chiếu sáng nhân tạo, phổ biến nhất là dùng đèn điện để chiếu sáng nhân tạo. Ta phải
quan tâm đến các yêu cầu về độ rọi và hiệu quả của chiếu sáng đối với thị giác. Ngoài
ra 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, kĩ thuật và mỹ quan.
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 phương pháp tính toán chiếu sáng được sử dụng khi tính chiếu sáng công
nghiệp:
+Phương pháp hệ số sử dụng
+Phương pháp tính từng điểm
+ Phương pháp tính gần đúng
+ Phương pháp tính toán với đèn ống
+ Phương pháp tính gần đúng đối với đèn ống.
Các hệ thống chiếu sáng bao gồm:
+Chiếu sáng chung.
+Chiếu sáng cục bộ.
+Chiếu sáng kết hợp.
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 sản xuất thường ít dùng 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 tại 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 thường được bố trí theo các góc của hình vuông hoặc hình chữ
nhật.
Độ rọi yêu cầu: Eyc = 50 lu..
Kích thước của nhà xưởng: a.b.H (rộng,dài,cao) là: 24.36 .4,12 m
Vì xưởng sửa chữa có nhiều máy điện quay nên ta chọn đèn sợi đốt với công suất
200W và quang thông F = 3000 lumen.
Chọn độ cao treo đèn: h’ = 0,4m
Nguyễn Thị Thanh Hương-Đ2H1

4

Trường Đại Học Điện Lực


Giáo viên hướng dẫn: TS. Trần Quang Khánh

Đồ án môn cung cấp điện

Chiều cao của mặt bằng làm việc: h2 = 0,8m
Chiều cao tính toán: h = H - h2 = 4,12 – 0,8 = 3,32 m.
h'

.
H

h

h2

Sơ đồ bố trí độ cao treo đèn
Tỷ số treo đèn:

h′
0,4
=
= 0,108
h + h′ 3,32 + 0,4
Với loại đèn dùng để chiếu sáng cho phân xưởng sản xuất khoảng cách giữa các

L
đèn được xác định theo tỷ lệ: = 1,5
h
24m
Tức là:
L = 1,5 . h = 1.5
. 3,32 = 4,98 m
Căn cứ vào kích thước của nhà xưởng ta chọn khoảng các
giữa các đèn là:
1,2m
Ld = 4,2 m; Ln = 4,1 m
Kiểm tra điều kiện:
4,2
4,2
4,1
4,1
và
< 1,2 <
< 1,75 <
3
2
3
2
4,2m
j=

Như vậy bố trí đèn là hợp lý.
Số lượng đèn tối thiểu để đảm bảo độ đồng đều của chiếu sáng là
Nmin = 6 .9 = 54 đèn.

Nguyễn Thị Thanh Hương-Đ2H1 4,1m5
Sơ đồ tính toán chiếu sáng

Trường
1,75 Đại Học Điện Lực
mmm
mmm


Giáo viên hướng dẫn: TS. Trần Quang Khánh

Đồ án môn cung cấp điện

36m

xác định hệ số không gian:
a.b
24.36
=
= 4,34
h.(a + b) 3,32.(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 4,34 là: k ld =
0,59 (bảng 47.pl).
Lấy hệ số dự trữ là: δ dt = 1,2; Hệ số hiệu dụng của đèn là η = 0,58. xác định tổng
quang thông cần thiết:
E yc .S. δdt 50.24.36.1,2
=
= 151490,36 lm
F=

ηd . ksd
0,58.0,59
Số lượng đèn cần thiết đảm bảo độ rọi yêu cầu:
F ∑ 151490,36
=
= 50,5 đèn < Nmin=54 đèn
N=
3000
Fd
Như vậy sơ đồ tính toán chiếu sáng trên là hợp lý.
Độ rọi thực tế:
kkg =

Nguyễn Thị Thanh Hương-Đ2H1

6

Trường Đại Học Điện Lực


Giáo viên hướng dẫn: TS. Trần Quang Khánh

Đồ án môn cung cấp điện

Fd .N.η. k ld 3000.54.0,58.0,59
=
= 53,47 l.
a.b. δdt
24.36.1,2
Ngoài chiếu sáng chung, cần trang bị thêm:

- Mỗi máy 1 đèn công suất 100W để chiếu sáng cục bộ.
- 3 phòng thay đồ và 3 phòng vệ sinh, mỗi phòng 1 bóng 100 W.
E=

CHƯƠNG II
TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN
----------------------

Nguyễn Thị Thanh Hương-Đ2H1

7

Trường Đại Học Điện Lực


Giáo viên hướng dẫn: TS. Trần Quang Khánh

Đồ án môn cung cấp điện

Khi thiết kế điện cho một công trình nào đó, nhiệm vụ đầu tiên của chúng ta là
xác định phụ tải điện của công trình ấy. Tùy theo quy mô của công trình mà phụ tải
điện phải được xác định theo phụ tải thực tế hoặc còn phải kể đến khả năng phát triển
của công trình trong tương lai. Phụ tải điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố như công suất
và số lượng các máy, chế độ vận hành của chúng, quy trình sản xuất... Vì vậy, việc xác
định chính xác phụ tải là một nhiệm vụ khó khăn nhưng rất quan trọng.
Một số phương pháp tính phụ tải thường dùng nhất trong thiết kế hệ thống cung
cấp điện:
- Phương pháp tính theo hệ số nhu cầu
- Phương pháp tính theo công suất chung bình
- Phương pháp tính theo suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm.

- Phương pháp tính theo suất phụ tải trên đơn vị diện tích sản xuất.
Trên thực tế, tùy theo quy mô và đặc điểm của công trình, tùy theo giai đoạn thiết
kế là sơ bộ hay kỹ thuật thi công mà chọn phương pháp tính toán phụ tải điện thích
hợp.
Trong đồ án này với phân xưởng sản xuất cơ khí ta đã biết vị trí, công suất đặt, và
các chế độ làm việc của từng thiết bị trong phân xưởng nên khi tính toán phụ tải động
lực của phân xưởng có thể sử dụng phương pháp xác định phụ tải tính toán theo hệ số
nhu cầu.
2.1:Phụ tải chiếu sáng:
Tổng công suất chiếu sáng chung (coi hệ số đồng thời là 1):
Pcs.ch=kdt.N.Pd = 1.54 .200 = 10800 W
Trong phân xưởng cơ khí có 39 máy.
Chiếu sáng cục bộ: Pcb = (39+6) . 100 = 4500 W
Vậy tổng công suất chiếu sáng là: 10800 + 4500 = 15300 W = 15,3 kW
Vì dùng đèn sợi đốt nên hệ số cos φ của nhóm chiếu sáng bằng 1.
2.2:Phụ tải thông thoáng và làm mát
Căn cứ vào diện tích phân xưởng, phân xưởng sẽ được trang bị 21 quạt trần mỗi
quạt 120 W và 4 quạt hút mỗi quạt 80 W; công suất trung bình của nhóm là 0,8.
Tổng công suất thông thoáng và làm mát :
Plm = 21.120 + 4.80 = 2840 W
2.3:Phụ tải động lực
2.3.1:Phân nhóm phụ tải
Để phân nhóm phụ tải ta dựa vào nguyên tắc sau:
. Các thiết bị trong 1 nhóm phải có vị trí gần nhau trên mặt bằng (điều này sẽ
thuận tiện cho việc đi dây tránh chồng chéo, giảm tổn thất ...).
. Các thiết bị trong nhóm nên có cùng chế độ làm việc (điều này sẽ thuận tiện
cho việc tính toán và CCĐ sau này ví dụ nếu nhóm thiết bị có cùng chế độ làm việc,
tức có cùng đồ thị phụ tải vậy ta có thể tra chung được ksd, knc; cosϕ; ... )
. Các thiết bị trong các nhóm nên được phân bổ để tổng công suất của các nhóm
ít chênh lệch nhất (điều này nếu thực hiện được sẽ tạo ra tính đồng loạt cho các trang

thiết bị CCĐ.

Nguyễn Thị Thanh Hương-Đ2H1

8

Trường Đại Học Điện Lực


Giáo viên hướng dẫn: TS. Trần Quang Khánh

Đồ án môn cung cấp điện

. Ngoài ra số thiết bị trong cùng một nhóm cũng không nên quá nhiều vì số lộ ra
của một tủ động lực cũng bị không chế (thông thường số lộ ra lớn nhất của các tủ động
lực được chế tạo sẵn cũng không quá 8). Tất nhiên điều này cũng không có nghĩa là số
thiết bị trong mỗi nhóm không nên quá 8 thiết bị. Vì 1 lộ ra từ tủ động lực có thể chỉ đi
đến 1 thiết bị, nhưng nó cũng có thể được kéo móc .ích đến vài thiết bị,(nhất là khi các
thiết bị đó có công suất nhỏ và không yêu cầu cao về độ tin cậy CCĐ ). Tuy nhiên khi
số thiét bị của một nhóm quá nhiều cũng sẽ làm phức tạp hoá trong vận hành và làm
giảm độ tin cậy CCĐ cho từng thiết bị.
. Ngoài ra các thiết bị đôi khi còn được nhóm lại theo các yêu cầu riêng của việc
quản lý hành chính hoặc quản lý hoạch toán riêng biệt của từng bộ phận trong phân
xưởng.
Dựa theo nguyên tắc phân nhóm phụ tải điện đã nêu ở trên và căn cứ vào vị trí,
công suất thiết bị bố trí trên mặt bằng phân xưởng có thể chia các thiết bị trong phân
xưởng Sửa chữa cơ khí thành 7 nhóm phụ tải.
2.3.2 xác định phụ tải tính toán cho các nhóm phụ tải
xác định phụ tải cho nhóm 1:
Bảng 2.1: Phụ tải cho nhóm 1

STT
1
2
3
4
5
6
7
8

Số hiệu
Tên
1
Máy tiện ngang bán tự động
2
Máy tiện ngang bán tự động
3
Máy tiện ngang bán tự động
6
Máy tiện xoay
7
Máy tiện xoay
8
Máy tiện xoay
9
Máy khoan đứng
10
Máy khoan đứng

ksd

0,35
0,35
0,35
0,3
0,32
0,32
0,37
0,37

cosφ
0,67
0,67
0,67
0,65
0,68
0,68
0,66
0,66

P
kW
12
17
22
8,5
7,5
12
5,5
5,5

P.ksd
4,2
5,95
7,7
2,55
2,4
3,84
2,035
2,035

P.cosφ
8,04
11,39
14,74
5,525
5,1
8,16
3,63
3,63

P2
144
289
484
72,25
56,25
144
30,25
30,25

90

30,71

60,215

1250

n

∑
i =1

Tổng số thiết bị của nhóm 1 là 8.
Hệ số sử dụng tổng hợp:
n

∑ Pi . k sdi

k sd ∑ =

i =1

=

n

∑ Pi

30,71

= 0,34
90

i =1

Do đó: kb = 3,5 ( tra bảng 2.pl.BT cung cấp điện_TS.Trần Quang Khánh ).
Số lượng hiệu dụng:

Nguyễn Thị Thanh Hương-Đ2H1

9

Trường Đại Học Điện Lực


Giáo viên hướng dẫn: TS. Trần Quang Khánh

n hd =

( P)
n
∑
i =1
n

Đồ án môn cung cấp điện

2
2

i

90
=
= 6,48
1250

∑ P i2

i =1

Hệ số nhu cầu:

k nc = k sd ∑ +

1 - k sd ∑

n hd

= 0,34 +

1 - 0,34
= 0,6
6,48

Phụ tải tính toán là:
n

Ptt = k nc . ∑ Pi = 0,6.90 = 54 kW
i =1

Hệ số công suất trung bình là:
n

cos φi =

∑ Pi . cos φi

i =1

n

=

∑ Pi

60,215
= 0,669
90

i =1

Công suất biểu kiến:

Stt =

54
P tt
= 80,717 kVA
=

cos φ i 0,669

Công suất phản kháng:
1 - 0,6692
Qtt = P tt .tgφ = 54.
= 55,245 kVAr
0,669
Dòng điện tính toán:
80,717
Stt
= 122,637
3
.
0,38
3
.
U
Itt=
=
A
Tính toán tương tự cho 6 nhóm phụ tải còn lại kết quả được tổng hợp lại trong bảng
2.8:

Bảng 2.2: Phụ tải cho nhóm 2
STT

Số hiệu

Tên

Nguyễn Thị Thanh Hương-Đ2H1

ksd

cosφ

10

P, kW

P.ksd

P.cosφ

P2

Trường Đại Học Điện Lực


Giáo viên hướng dẫn: TS. Trần Quang Khánh
1
2
3
4

4
5
11
12

Máy tiện .oay
Máy tiện .oay
Máy khoan đứng
Máy khoan đứng

Đồ án môn cung cấp điện

0,32
0,32
0,26
0,37

0,68
0,68
0,56
0,66

1,5
3
3
8,5

0,48
0,96
0,78
3,145

1,02
2,04
1,68

5,61

2,25
9
9
72,25

16

5,365

10,35

92,5

n

∑
i =1

Bảng 2.3: Phụ tải cho nhóm 3
STT
1
2
3
4
5
6

Số hiệu

13
14
15
16
17
18

Tên thiết bị
Máy khoan định tâm
Máy tiện bán tự động
Máy tiện bán tự động
Máy tiện bán tự động
Máy tiện bán tự động
Máy mài nhọn

ksd
0,3
0,41
0,41
0,41
0,41
0,45

cosφ
0,58
0,63
0,63
0,63
0,63
0,67

P, kW
3
2,8
4,5
7,5
7,5
3

P.ksd
0,9
1,148
1,845
3,075
3,075
1,35

P.cosφ
1,74
1,764
2,835
4,725
4,725
2,01

P2
9
7,84
20,25
56,25

56,25
9

28,3

11,393

17,799

158,59

n

∑
i =1

Bảng 2.4: Phụ tải cho nhóm 4
STT
1
2
3
4

Số hiệu
19
20
26
27

Tên thiết bị

Máy tiện ngang bán tự động
Máy tiện ngang bán tự động
Máy tiện ngang bán tự động
Máy tiện ngang bán tự động

ksd
0,35
0,35
0,35
0,35

cosφ
0,67
0,67
0,67
0,67

P, kW
12
18
18,5
18,5

P.ksd
4,20
6,30
6,48
6,48

P.cosφ

8,04
12,06
12,40
12,40

P2
144,00
324,00
342,25
342,25

67,00

23,45

44,89

1152,50

n

∑
i =1

Bảng 2.5: Phụ tải cho nhóm 5
STT
1
2

Số hiệu

21
22

Tên thiết bị
Máy tiện ren
Máy tiện ren

Nguyễn Thị Thanh Hương-Đ2H1

ksd
0,47
0,47
11

cosφ
0,7
0,7

P, kW
2,8
2,8

P.ksd
1,316
1,316

P.cosφ
1,96
1,96

P2
7,84
7,84

Trường Đại Học Điện Lực


Giáo viên hướng dẫn: TS. Trần Quang Khánh
3
4
5
6
7
8

23
24
28
29
30
31

Máy tiện ren
Máy tiện ,oay
Máy tiện ren
Máy tiện ren
Máy tiện ren
Máy tiện ren

0,47

0,32
0,47
0,47
0,47
0,47

Đồ án môn cung cấp điện

0,7
0,6
0,7
0,7
0,7
0,7

2,8
12
4,5
4,5
8,5
10

1,316
3,84
2,115
2,115
3,995
4,7

1,96

7,2
3,15
3,15
5,95
7

7,84
144
20,25
20,25
72,25
100

47,9

20,713

32,33

380,27

n

∑
i −1

Bảng 2.6: Phụ tải cho nhóm 6
STT
1
2

3

Số hiệu
25
32
33

Tên thiết bị
Máy doa
Máy doa
Máy doa

ksd
0,45
0,45
0,45

cosφ
0,63
0,63
0,63

P
4
5,5
7,5

P.ksd
1,8
2,475

3,375

P.cosφ
2,52
3,465
4,725

P2
16
30,25
56,25

17

7,65

10,71

102.5

n

∑
i −1

Bảng 2.7: Phụ tải cho nhóm 7
STT
1
2
3

4
5
6

Số hiệu
34
35
36
37
38
39

Tên thiết bị
Máy hàn hồ quang
Máy biến áp hàn ε = 0,4
Máy tiện ren
Máy hàn ,ung
Máy chỉnh lưu hàn
Máy chỉnh lưu hàn

ksd
0,53
0,45
0,4
0,32
0,46
0,46

P
40

35
18
20
30
30

P.ksd
21,2
15,75
7,2
6,4
13,8
13,8

P.cosφ
36
20,3
10,8
11
18,6
18,6

P2
1600
1225
324
400
900
900

173

78,15

115,3

5349

cosφ
0,9
0,58
0,6
0,55
0,62
0,62

n

∑
i −1

Bảng 2.8: Kết quả tính toán của 7 nhóm phụ tải
Nhóm
Nhóm 1
Nhóm 2
Nhóm 3

ksd∑
0,34
0,335

0,403

nhd
6,48
2,768
5,05

knc
0,6
0,735
0,669

Nguyễn Thị Thanh Hương-Đ2H1

Ptt,kW
54
11,76
18,933
12

cosφ
0,669
0,647
0,628

Stt, kVA
80,72
18,18
30,15

Qtt , kVAr
55,25
13,86
23,46

Itt , A
122,637
27,62
45,81

Trường Đại Học Điện Lực


Giáo viên hướng dẫn: TS. Trần Quang Khánh
Nhóm 4
Nhóm 5
Nhóm 6
Nhóm 7

0,35
0,43
0,45
0,45

3,895
6,03
2,82
5,6

0,679

0,66
0,78
0,68

45,493
31,61
13,26
117,64

Đồ án môn cung cấp điện

0,67
0,675
0,63
0,67

67,9
46,83
21,05
175,58

50,406
34,55
16,35
130,35

103,163
71,15
31,98
266,77

2.4: Tổng hợp phụ tải
Xác định phụ tải tính toán của toàn phân xưởng:
Bảng 2.9: Bảng tổng hợp phụ tải tính toán của 7 nhóm:
Nhóm
1
2
3
4
5
6
7

Ptti
54
11,76
18,93
45,49
31,61
13,26
117,64

knci
0,6
0,735
0,669
0,679
0,66
0,78
0,68

cosφi
0,669
0,647
0,63
0,67
0,675
0,63
0,67

Ptti.knci
Ptti.cosφi
32,4
36,13
8,64
7,61
12,66
11,93
30,89
30,48
20,86
21,34
10,34
8,35
80
78,82

n

∑

292,69

i =1

195,8

194,65

Phụ tải tổng hợp của toàn .í nghiệp được xác định theo phương pháp hệ số nhu cầu.
n

∑ P tti . k nci

k sd ∑ = i =1 n
∑ P tti

=

195,8
= 0,669
292,69

i =1

Hệ số nhu cầu:

k nc = k sd ∑ +

1 - k sd ∑

n hd

= 0,669 +

1 - 0,669
= 0,794
7

Hệ số công suất tổng hợp:
n

cos φ =

∑ P tti . cos φ i

i =1

n

∑ P tti

=

194,65
= 0,665
292,69

i =1

Tổng công suất tác dụng của toàn .í nghiệp:
n

P= k nc . ∑ P tti =0,794.292,69=232,4 kW
i =1

Tổng công suất biểu kiến:

Nguyễn Thị Thanh Hương-Đ2H1

13

Trường Đại Học Điện Lực


Giáo viên hướng dẫn: TS. Trần Quang Khánh
S=

Đồ án môn cung cấp điện

P
232,4
=
= 349,5 kVA
cos φ
0,665

Tổng công suất phản kháng:
Q=S.sinφ=349,5.0,747=261,1 kVAr
Bảng 2.10 - tổng hợp phụ tải của phân xưởng:

STT

Phụ tải
1
2
3

P, kW cosφ
Pi.cosφ
232,4
0,665 154,546
15,3
1
15,3
2,84
0,8
2,272

n

∑

250,54

i =1

2,465

172.118

Tổng công suất tính toán của 2 nhóm phụ tải chiếu sáng và làm mát:
2,84 0,04
Pcs-Lm = 15,3 + [(
) - 0,41].2,84 =16,9 kW
5
Tổng công suất tính toán của toàn phân xưởng :
16,9 0,04
=
232
,
4
+
[
P∑
(
) - 0,41].16,9 = 243,2 kW
5
Hệ số công suất tổng hợp:
n

∑ P i . cos φi

cos φ ∑ = i =1

n

∑ Pi

=

172,12
= 0,687
250,54

i =1

Công suất biểu kiến:
P∑
243,2
=
= 354 kVA
S∑ =
cos φ ∑
0,687
Công suất phản kháng:
Q∑ = S∑ . sin φ∑ = 354.0,727 = 257,24 kVAr

CHƯƠNG III
xác ĐỊNH SƠ ĐỒ CẤP ĐIỆN CỦA PHÂN .ƯỞNG
-----------------------------Trạm biến áp là một trong những phần tử quan trọng nhất của hệ thống cung cấp
điện. Trạm biến áp dùng để biến đổi điện năng từ cấp điện áp này sang cấp điện áp
khác. Các trạm biến áp, trạm phân phối, đường dây tải điện cùng với các nhà máy phát
điện làm thành một hệ thống phát và truyền tải điện năng thống nhất.
Nguyễn Thị Thanh Hương-Đ2H1

14

Trường Đại Học Điện Lực

Giáo viên hướng dẫn: TS. Trần Quang Khánh

Đồ án môn cung cấp điện

Dung lượng của các máy biến áp, vị trí, số lượng của các trạm biến áp có ảnh
hưởng lớn đến các chỉ tiêu về kinh tế - kỹ thuật của hệ thống cung cấp điện. Vì vậy,
việc lựa chọn các trạm biến áp bao giờ cũng phải gắn liền với việc lựa chọn phương án
cung cấp điện.
3.1 – xác định vị trí của trạm biến áp
Việc chọn vị trí của trạm biến áp trong một phân xưởng cần phải tiến hành so
sánh kinh tế - kỹ thuật. Muốn tiến hành so sánh kinh tế - kỹ thuật cần phải sợ bộ xác
định phương án cung cấp điện trong nội bộ phân xưởng. Trên cơ sở các phương án đã
được chấp thuận mới có thể tiến hành so sánh kinh tế - kỹ thuật để chọn vị trí số lượng
trạm biến áp trong phân xưởng.
Vị trí của trạm biến áp cần phải thỏa mãn các yêu cầu cơ bản
- 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 vv.
- Tổng tổn thất công suất trên các đường dây là nhỏ nhất.
Vị trí trạm biến áp thường được đặt ở liền kề, bên ngoài hoặc ở bên trong phân
xưởng.
Trạm biến áp đặt ở bên ngoài phân xưởng, hay còn gọi là trạm độc lập, được
dùng khi trạm cung cấp cho nhiều phân xưởng, khi cần tránh các nơi, bụi bặm có khí
ăn mòn hoặc rung động, hoặc khi không tìm được vị trí thích hợp bên trong hoặc cạnh
phân xưởng.
Trạm .ây dựng liền kề được dùng phổ biến hơn cả vì tiết kiệm về .ây dựng và ít
ảnh hưởng tới các công trình khác.

Trạm .ây dựng bên trong được dùng khi phân xưởng rộng có phụ tải lớn. Khi sử
dụng trạm này cần đảm bảo tốt điều kiện phòng nổ, phòng cháy cho trạm.
Đối với phân xưởng sửa chữa cơ khí ta chọn phương án .ây dựng trạm biến áp
liền kề với phân xưởng.
3.2 – Chọn công suất và số lượng máy biến áp
.Căn cứ vào số liệu tính toán, ta thiết lập 3 phương án sau:
- P/A 1: chọn 2 máy biến áp có công suất 2.250 kVA
- P/A 2: chọn 1 máy biến áp có công suất là 315 kVA
- P/A 3: chọn 1 máy biến áp có công suất là 400 kVA
Bảng 3.1: Các tham số của máy biến áp
Sđm, kVA
2. 250
315
400

∆P0 , kW ∆Pk, kW
0,64
4,1
0,72
4,85
0,84
5,75

Vốn đầu tư, 106 đ
166,1
94,4
99,1

xét thiệt hại do mất điện khi có sự cố .ảy ra trong 3 phương án.
Nguyễn Thị Thanh Hương-Đ2H1

15

Trường Đại Học Điện Lực


Giáo viên hướng dẫn: TS. Trần Quang Khánh

Đồ án môn cung cấp điện

Với phương án 2 và 3, khi mất điện thì sẽ ngừng cung cấp điện.
Với phương án 1:
Trước hết kiểm tra khả năng quá tải của máy biến áp còn lại khi có sự cố 1
trong 2 máy biến áp.
Phụ tải trong thời gian sự cố một máy biến áp bao gồm phụ tải loại I và II:
Ssc = Stt . m1+2 = 354 . 0,85 = 300,9 kVA
Trong đó, m1+2 là tỷ lệ phụ tải điện loại I và II ( =85%)
Khi đó, hệ số quá tải
300,9
Ssc
=
= 1,2 < 1,4
k qt =
250
SnBA
Như vậy, máy có thể chịu được quá tải trong thời gian sự cố.
=> phương án 1 có độ tin cậy cung cấp điện cao hơn.
.xác định chi phí quy đổi của các phương án:
Z=pV+C+Y
Trong đó: p là hằng số tiêu chuẩn sử dụng vốn và khấu hao thiết bị.

p = atc + kkh
atc: Hệ số tiêu chuẩn sử dụng vốn đầu tư.
0,1(1+ 0,1) 25
=
= 0,11
a tc =
25
(1+ i) Th - 1 (1+ 0,1) -1
i(1+ i) Th

kkh: Hệ số khấu hao trạm biến áp: kkh = 0,065.
( Tra theo bảng 3.1_Giáo trình cung cấp điện theo tiêu chuẩn IEC )
Như vậy: p = atc + kkh = 0,11 + 0,065 = 0,175.
+V: vốn đầu tư, 106 VNĐ
+C: chi phí bù tổn thất C = c∆ . ∆A
Với ∆A: Tổn thất điện năng trong máy biến áp:

∆A = n × ∆P0 × t +

∆Pk
S
× ( )2 ×τ
n
Sn

Trong đó: n là số máy biến áp
τ là thời gian tổn thất công suất lớn nhất.
τ = (0,124 + 10-4 . Tma.)2 . 8760 h
Thay Tma. = 4680 h, ta tính được τ có giá trị như sau:
τ = ( 0,124 + 10-4 . 4680)2 . 8760 =3070 h

+Y: Thiệt hại do mất điện. Coi sự thiệt hại đối với các phụ tải loại III ở các
phương án là như nhau, ta chỉ xét đến thiệt hại do mất điện đối với phụ tải loại I
và loại II.
- Đối với phương án 1: coi thiệt hại bằng 0, Y1= 0.
- Đối với phương án 2 và 3:
Y2 =Y3 = gth . Pth . tf
Trong đó: gth – suất thiệt hại do mất điện, gth = 4500đ/kWh
Pth – công suất thiếu hụt trong thời gian mất điện tf.
Nguyễn Thị Thanh Hương-Đ2H1

16

Trường Đại Học Điện Lực


Giáo viên hướng dẫn: TS. Trần Quang Khánh

Đồ án môn cung cấp điện

Pth=Ssc.cosφ
tf - thời gian mất điện đẳng trị.
tf = 24 h/năm với trạm biến áp tiêu thụ.
Khi đó Y2 =Y3 =gth.Ssc.cosφ.tf
= 4500 . 300,9 . 0,687 . 24 = 22,33. 106 đ/năm
.xét từng phương án
Phương án 1: có n =2
Tổn thất điện năng trong máy biến áp:
4,1 354 2
) .3070 = 23831,62 kWh
Δ A = 2.0,64.8760 + 2 . (

250
Chi phí bù tổn thất
C1 = 1000 .23831,62 = 23,83 . 106 đ/năm
Chi phí quy đổi
Z1= 0,175 . 166,1 . 106 + 23,83. 106 + 0 = 52,9 . 106 đ
Tính toán tương tự cho phương án 2 và phương án 3.
Kết quả được ghi trong bảng sau.
Bảng 3.2: Kết quả tính toán của các phương án
Phương án
I
II
III

Sdm,kVA
2.250
315
400

V, 106 đ
166,1
94,4
99,1

∆A, kWh
23831,62
25112
21184

C, 106 đ/năm
25,112

25,11
21,18

Y, 106 đ/năm
0
22,33
22,33

Z, 106 đ
52,9
63,96
60,86

Nhận xét:

+Vốn đầu tư và tổn thất ở phương án 1 lớn hơn ở hai phương án kia.
+Phương án 1 có tổng chi phí quy đổi thấp hơn phương án 2 và 3.
+Phương án 1 có độ tin cậy cung cấp điện cao hơn.
+Mặt khác việc lựa chọn phương án dùng 2 máy biến áp còn có lợi là có
thể cắt bớt một máy khi phụ tải quá nhỏ, điều đó tránh cho máy biến áp phải
làm việc non tải, do đó giảm được tổn thất và nâng cao chất lượng điện. Với
cách chọn máy biến áp như thế ở những năm cuối của chu kỳ thiết kế, máy có
thể làm việc quá tải trong một khoảng thời gian nhất định mà không làm ảnh
hưởng đến tuổi thọ của máy.
Vậy ta chọn phương án 1 với việc sử dụng 2 máy biến áp làm việc song
song, mỗi máy có công suất S =250 kVA.
3.3 – Lựa chọn sơ đồ nối điện tối ưu:
Ta có sơ đồ mặt bằng phân xưởng với sự bố trí của các thiết bị:

Nguyễn Thị Thanh Hương-Đ2H1

17

Trường Đại Học Điện Lực


Giáo viên hướng dẫn: TS. Trần Quang Khánh

Nguyễn Thị Thanh Hương-Đ2H1

18

Đồ án môn cung cấp điện

Trường Đại Học Điện Lực


Giáo viên hướng dẫn: TS. Trần Quang Khánh

Đồ án môn cung cấp điện

Để cung cấp điện cho các thiết bị, ta dự định đặt một tủ phân phối nhận điện từ
trạm biến áp về và cấp điện cho 7 tủ động lực, mỗi tủ động lực cấp điện cho 1 nhóm
phụ tải.
Ta có 2 phương án
Phương án 1: đặt tủ phân phối tại góc xưởng và từ đó kéo đường cáp đến từng tủ
động lực.
Phương án 2: đặt tủ phân phối tại trung tâm phân xưởng, từ đó kéo đường cáp
đến từng tủ động lực.
3.3.1 – Tính toán chọn dây dẫn từ nguồn điện đến trạm biến áp

Ta có, khoảng cách từ nguồn điện đến trung tâm phân xưởng là 73,6m.
Khoảng cách từ nguồn điện đến trạm biến áp là: L=58,6 m.
Chọn dây dẫn từ nguồn đến trạm biến áp là cáp vặn .oắn ba lõi đồng cách
điện .LPE,vỏ PVC do hãng FURUKAWA ( Nhật Bản) chế tạo, điện áp 12÷24 kV.
Dòng điện chạy trên dây dẫn:
354
S
= 9,29 A
I=
=
3.U
3.22
( U=22 kV do đoạn dây ta đang xét nằm ở phía cao áp so với trạm biến áp).
Mật độ dòng điện kinh tế ứng với TM = 4680 của cáp đồng là 3,1 A/mm2 (bảng
9A.pl.BT).
Vậy tiết diện dây cáp là:
I
9,29
F=
=
= 3 mm2
3
,
1
j kt
Ta chọn cáp .LPE.16 có r0 = 0,524 Ω/km và .0 = 0,16 Ω /km ( Tra bảng 39.pl
Bài tập cung cấp điện_TS.Trần Quang Khánh).
xác định hao tổn điện áp thực tế:
P. r0 + Q. x 0
243,2.0,524 + 257,24.0,16

ΔU =
L=
.0,0586 = 0,45 V
22
Un
Tổn thất điện năng:
2
P2 + Q
ΔA =
. r0 .L.τ
U2n
243,22 + 257,242
=
.0,524.0,0586.3070,07.10-3
2
22

=24,41 kWh/năm.
Trong đó:
τ: thời gian tổn thất lớn nhất, phụ thuộc vào phụ tải và tính chất của phụ tải và
được tính bằng công thức:
τ = (0,124 + Tma..10-4)2.8760
h
Với Tma.: thời gian sử dụng phụ tải lớn nhất; Tma. = 4680 h
→
Chi phí tổn thất điện năng
C = ∆A.c∆ = 24,41. 1000 = 0,024.106 đ/năm
Nguyễn Thị Thanh Hương-Đ2H1

19

Trường Đại Học Điện Lực


Giáo viên hướng dẫn: TS. Trần Quang Khánh

Đồ án môn cung cấp điện

Vốn đầu tư của đoạn dây
V = v0.L = 176,4. 106. 0,0586= 10,34.106 đ
Chi phí quy đổi:
Z = p . V + C = (atc + kkh) . V + C
Trong đó, hệ số tiêu chuẩn sử dụng vốn đầu tư:

i(1 + i) T

h

a tc =

(1 + i) T

h

0,1(1 + 0,1) 25
=
= 0,11
25
(
1

+
0
,
1
)
−
1
1

kkh= 6,5% = 0,065
Do đó, chi phí quy đổi là
Z=(0,11+0,065).10,34.106 +0,024.106 =1,83.106 đ
3.3.2-Lựa chọn cáp từ trạm biến áp về tủ phân phối
Chọn dây dẫn từ trạm biến áp về tủ phân phối là cáp đồng 3 pha được lắp đặt trong
rãnh ngầm.
Dòng điện chạy trên đường dây:
S
354
I=
=
= 537,8 A
3.U
3.0,38
( U=0,38 kV do dây dẫn đang xét nằm ở phía hạ áp so với trạm biến áp ).
Mật độ dòng điện kinh tế ứng với TM = 4680 của cáp đồng là 3,1 A/mm2 (bảng
9A.pl.BT)
Vậy tiết diện kinh tế của dây cáp là:
I
537,8
F=

=
= 173,5 mm2
jkt
3,1
Ta chọn cáp .LPE.185 có r0 = 0,11 Ω/km, .0 = 0,06 Ω/km (theo bảng 20B.pl.BT)
và v0 = 374,4. 106 đ/km (theo bảng 7B.pl.BT) .
3.3.3: So sánh hai phương án:
☼ Phương án 1: Đặt tủ phân phối tại góc xưởng:

Nguyễn Thị Thanh Hương-Đ2H1

20

Trường Đại Học Điện Lực


Giáo viên hướng dẫn: TS. Trần Quang Khánh

Đồ án môn cung cấp điện

• Hao tổn điện áp từ trạm biến áp về tủ phân phối:
Nguyễn Thị Thanh Hương-Đ2H1

21

Trường Đại Học Điện Lực


Giáo viên hướng dẫn: TS. Trần Quang Khánh

Đồ án môn cung cấp điện

Khoảng cách từ trạm biến áp về tủ phân phối là 10m.
 ΔU =

p. r 0 + Q. x 0
243,2.0,11 + 257,24.0,06
.L =
.0,01 = 1,11 V
0,38
Un

Tổn thất điện năng:
2
P2 + Q
ΔA =
. r 0 .L.τ
2
Un
2
243,2 + 257,242
=
.0,11.0,01.3070,07.10-3 = 2930,8 kWh/năm
2
0,38
Chi phí tổn thất điện năng:
C = ∆A.c∆ = 2930,8 . 1000 = 2,93.106 đ/năm
Vốn đầu tư của đoạn dây:
V = v0.L =374,4 . 106. 0,01= 3,74.106 đ
Chi phí quy đổi:

Z = p . V + C = (atc + kkh) . V + C
= (0,11 + 0,065) . 3,74. 106 + 2,93.106
=3,585. 106 đ

•

Lựa chọn dây và tính tổn thất từ tủ phân phối về các tủ động lực:
Từ tủ phân phối về tủ động lực của nhóm 1:
SN-T1 = 81 kVA
LN-T1 = 6 m
Chọn dây dẫn đến phân xưởng là cáp đồng 3 pha được lắp đặt trong rãnh ngầm.
Dòng điện chạy trên đường dây:
S
81
I=
=
= 123 A
3.U
3.0,38
Vậy tiết diện dây cáp là:
I 123
F= =
= 40 mm2
jkt 3,1
Ta chọn cáp .LPE.35 có r0 =0,6 Ω/km, .0 = 0,1 Ω/km (theo bảng 24.pl).
v0 = 892. 106 đ (theo bảng 31.pl) .
xác định hao tổn điện áp thực tế:
P. r 0 + Q. x 0
54.0,6 + 55.0,1
ΔU =

.L =
.6.0,001 = 0,6 V
0,38
Un

Nguyễn Thị Thanh Hương-Đ2H1

22

Trường Đại Học Điện Lực


Giáo viên hướng dẫn: TS. Trần Quang Khánh

Đồ án môn cung cấp điện

Tổn thất điện năng:
2
+Q
P
ΔA =
. r 0 Lτ
2
Un
542 + 552
-3
=
2 .0,6.0,006.3070,1.10
0,38
=457,2 kWh

Chi phí tổn thất điện năng:
C = ∆A.c∆ = 457,2 . 1000 = 0,457.106 đ/năm
Vốn đầu tư của đoạn dây:
V = v0.L = 125 . 106. 0,006 = 0,7.106 đ
Chi phí quy đổi:
Z = p .V + C = (atc + kkh) . V + C
= (0,11 + 0,065) .0,7 . 106 +0,457.106
= 0,59. 106 đ
Tính toán tương tự cho các đoạn dây từ tủ phân phối về các tủ động lực còn lại.
Kết quả được biểu diễn trong bảng sau:
Bảng 3.3: kết quả tính toán phương án 1
2

Dây

N-T1

Công suất
P
Q

S

I

N-T6

54 55,3 80,7 123
11, 13,
8

9 18,2 27,6
18,
30,
9 23,5
1 45,7
67,
45,5 50,4
9 103
31, 34, 46,
6
6
8 71,2
13, 16, 21,
3
4
1
32

N-T7

118

N-T2
N-T3
N-T4
N-T5

130

176

267

Tiết diện
F
Fc
L
39,
6
35 6
8,9
1
10 20
14,
8
16 8
33,
1
3
35 3
3
23
25 0
10,
3
3
10 6
86,
3
1

95 0

Điện trở
r0 .0
0, 0,
6
1
0,
2
1
1, 0,
3
1
0, 0,
6
1
0,
0,8
1
0,
2
1
0,
0,2
1

Hao tổn
∆U ∆A
0,6

457

1,3

281

0,53

193

0,99

726
111
9

2,19
2,64
2,57

∑

678
411
7

Chi phí, 106 đ
vo
V
C

125 0,75 0,457
69,
8 1,4 0,281
0,6 0,19
83,5
7
3
1,6
125
2 0,726
1,11
99,2 2,98
9
69,
0,67
8 2,51
8
4,11
227 6,82
7
16,
7

Từ bảng kết quả ta có:
Tổng vốn đầu tư về đường dây là: V∑= 16,7.106 đ
Tổng chi phí quy đổi: Z∑ =10,5.106 đ
Hao tổn điện áp cực đại:
∆Uma. = ∆UTBA-N + ma.{∆Ui}
=1,11+2,64
=3,75 V

Nguyễn Thị Thanh Hương-Đ2H1

23

Trường Đại Học Điện Lực

Z
0,59
0,53
0,31
1,01
1,64
1,12
5,31
10,5


Giáo viên hướng dẫn: TS. Trần Quang Khánh

Đồ án môn cung cấp điện

Hao tổn điện áp cho phép:
ΔU cp % × U 3,5 × 380
∆Ucp =
=
= 13,3 V
100
100
Như vậy: ∆Uma. < ∆Ucp tức là mạng điện đảm bảo yêu cầu về chất lượng.

Nguyễn Thị Thanh Hương-Đ2H1

24

Trường Đại Học Điện Lực


Giáo viên hướng dẫn: TS. Trần Quang Khánh

Đồ án môn cung cấp điện

☼ Phương án 2: Đặt tủ phân phối ở giữa xưởng:

● xác định hao tổn điện áp từ trạm biến áp về tủ phân phối:

Nguyễn Thị Thanh Hương-Đ2H1

25

Trường Đại Học Điện Lực