ĐỒ ÁN MÔN HỌC CUNG CẤP ĐIỆN (12)

ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN

GVHD.Th.s.Phạm Anh Tuân

MỞ ĐẦU
Trong bối cảnh của nền kinh tế đa thành phần cùng với sự hội nhập quốc tế,
do vậy đòi hỏi nhiều tiêu chuẩn, quy định, phương pháp, quy trình công nghệ…
để đáp ứng được sự phát triển phụ tải ngày càng đa dạng. Việc áp dụng những
thành tựu khoa học kỹ thuật, các công nghệ hiện đại là hết sức quan trọng cho sự
phát triển của đất nước.
Điện năng là nguồn năng lượng chính của các ngành công nghiệp, là điều
kiện quạn trọng để phát triển các đô thị và khu dân cư. Vì lí do đó khi lập kế
hoạc phát triển kinh tế xã hội, kế hoạch phát triển điện năng phải đi trước một
bước, nhằm thoả mãn nhu cầu điện năng không những trong giai đoạn trước mắt
mà còn dự kiến cho phát triển trong tương lai. Điều này đòi hỏi phải có hệ thống
cung cấp điện an toàn, tin cậy để sản xuất và sinh hoạt.
Đặc biệt hiện nay theo thống kê sơ bộ điện năng tiêu thụ bởi các xí nghiêp
chiếm tỉ lệ cao.Điều đó chứng tỏ việc thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà
máy, xí nghiệp là một bộ phận của hệ thống điện khu vực và quốc gia, nằm trong
hệ thống năng lượng chung phát triển theo quy luật của nền kinh tế quốc dân.
Ngày nay do công nghiệp ngày càng phát triển nên hệ thống cung cấp điện xí
nghiệp, nhà máy càng phức tạp bao gồm các lưới điện cao áp (35-500kV), lưới
điện phân phối (6-22kV), và lưới điện hạ áp trong phân xưởng (220-380-600V).
Một phương án cung cấp điện hợp lý là phải kết hợp một cách hoài hoà các
yêu cầu về kinh tếkỹ thuật hiện đại, độ tin cậy cung cấp điện, độ an toàn cao,
đồng thời phải đảm bảo tính liên tục cung cấp điện, tiện lợi cho việc vận hành,
sửa chữa khi hỏng hóc và phải đảm bảo được chất lượng điện năng nằm trong
phạm vi cho phép. Hơn nữa phải thuận lợi cho việc mở rộng và phát triển trong
tương lai.
Để thiết kế được thì đòi hỏi người kĩ sư phải có tay nghề cao và kinh nghiệm
thực tế, tầm hiểu biết sâu rộng vì thế thiết kế là một việc làm khó. Đồ án môn học

chính là một bài kiểm tra khảo sát trình độ sinh viên và giúp cho sinh viện có vốn
kiến thức nhất định cho công việc sau này.
Để hoàn thành đồ án này em xin chân thành cám ơn các thầy cô giáo, đặc
biết cám ơn thầy giáo PHẠM ANH TUÂN đã hướng dẫn tận tình giúp đỡ em
hoàn thành đồ án này.

1


ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN

GVHD.Th.s.Phạm Anh Tuân

THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN
A. Đề bài:

Thiết kế cung cấp điện cho một xí nghiệp công nghiệp gồm các phân
xưởng với các dữ kiện cho trong bảng. Công suất ngắn mạch tại thời điểm đấu
điện Sk. MVA. khoảng cách từ điểm đấu điện đến nhà máy là L. m. Cấp điện áp
truyền tải là 110 kV. Thời gian sử dụng công suất cực đại la TM. h. Phụ tải loại I

∆

và loại II chiếm KI&II. %. Giá thành tổn thất điện năng C =1500 đ/kWh; suất thiệt hại
do mất điện gth =10000 đ/kWh; hao tổn điện áp cho phép trong mạng điện tính từ
nguồn (điểm đấu điện) la ∆Ucp =5%. Các số liệu khác lấy trong phụ lục và các sổ tay
thiết kế điện.
Bảng 1.1. Số liệu thiết kế cung cấp điện cho xí nghiệp (nhà máy).
Sk. MVA
310

KI&II. %
78

TM. h
4480

L. m
400

Hướng tới của nguồn
đông

Bảng 1.2. Dữ liệu thiết kế cấp điện xí nghiệp. nhà máy kim loại màu
N0

theo
Tên phân xưởng và phụ
sơ đồ mặt
tải
bằng
1
Phân xưởng điện phân
2
Phân xưởng Ronghen
3
Phân xưởng đúc
4
Phân xưởng oxit nhôm
5

Khi nén
6
Máy bơm
7
Phân xưởng đúc
8
Phân xưởng cơ khí- rèn
9
Xem dữ liệu phân xưởng
10
Lò hơi
11
Kho nhiên liệu
12
Kho vật liệu vôi clorua
13
Xưởng năng lượng
14
Nhà điều hành. nhà ăn
15
Garage ôtô

Số lượng
thiết bị
điện

Tổng công
suất đặt.
kW

60
40
30
30
10
12
60
40
40
40
3
10
12
60
15

1400
700
880
370
250
300
800
550
370
250
300
800
350
150

25

2

Hệ số
nhu cầu.

Hệ số
công suất.

K nc

Cosϕ

0.54
0.52
0.41
0.43
0.54
0.52
0.41
0.43
0.43
0.43
0.57
0.62
0.43
0.44
0.50

0.65
0.55
0.76
0.64
0.53
0.62
0.68
0.56
0.56
0.78
0.80
0.67
0.72
0.87
0.82


ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN

GVHD.Th.s.Phạm Anh Tuân

B. Nhiệm vụ thiết kế
1. Tính toán phụ tải
1.1. Xác định phụ tải tính toán phân xưởng
- Xác định phụ tải động lực của các phân xưởng
- Xác định phụ tải chiếu sáng (lấy Po=15w/

m2

) và thông thoáng

-Tổng hợp phụ tải của mỗi phân xưởng
1.2. Xác định phụ tải của các phân xưởng khác
1.3. Tổng hợp phụ tải của toàn xí nghiệp. xây dựng biểu diễn biểu đồ
phụ tải trên mặt bằng xí nghệp
2. Xác định sơ đồ nối của mạng điiện nhà máy
2.1. Chọn cấp điện áp phân phối
2.2. Xác định vị trí đặt của trạm biến áp (hoặc trạm phân phối trung tâm)
2.3. Chọn công suất và số lượng máy biến áp của trạm biến áp nhà máy
và các trạm biến áp phân xưởng
2.4. Chọn dây dẫn từ nguồn tới trạm biến áp nhà máy
2.5. Lựa chọn sơ đồ nối điện từ trạm biến áp nhà máy/TPPTT đến các
phân xưởng (so sánh ít nhất 2 phương án)
3. Tính toán tải điện
3.1. Xác định hao tổn điện áp trên đường dây và trong máy biến áp
3.2. Xác định hao tổn công suất
3.3. Xác định hao tổn điện năng
4. Chọn và kiểm tra thiết bị
4.1. Tính toán ngắn mạch tại các điểm đặc trưng (chọn điểm ngắn mạnh
phù hợp)
4.2. Chọn và kiểm tra thiết bị
- Cáp điện lực
- Thanh cái và sứ đỡ
- Máy cắt. dao cách ly. cầu dao. cầu chảy. aptomat…
- Máy biến dòng và các thiết bị đo lường
3


ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN

GVHD.Th.s.Phạm Anh Tuân

4.3. Kiểm tra chế độ mở máy của động cơ
5. Tính toán bù hệ số công suất
5.1. Tính toán bù hệ số công suất phản kháng để nâng hệ số công suất
Cosϕ 2 = 0,9
lên giá trị
5.2. Đánh giá hiệu quả bù
6. Tính toán nối đất và chống sét
7. Hoạch toán công trình
7.1. Liệt kê thiết bị
7.2. Xác định các chỉ tiêu kinh tế
- Tổng vốn đầu tư của công trình
- Vốn đầu tư trên một đơn vị công suất đặt
- Tổng chi phí trên một đơn vị điện năng
BẢN VẼ:
1. Sơ đồ mặt bằng xí nghiệp với sự bố trí các thiết bị và biểu đồ phụ tải;
2. Sơ đồ mạng điện trên mặt bằng xí nghệp gồm cả các sơ đồ của các

phương án so sánh
3. Sơ đồ nguyên lý mạng điện vớ đầy đủ mã hiệu của các thiết bị lựa

lựa chọn
4. Sơ đồ trạm biến áp gồm: sơ đồ nguyên lý. sơ đồ mặt bằng và mặt cắt

trạm biến áp. sơ đồ nối đất
5. Bảng số liệu tính toán mạng điện: phụ tải. so sánh các phương án. tính toán ngắn

mạnh và chọn thiết bị. hoạch toán công trình.
Sơ đồ mặt bằng nhà máy kim loại màu:

4


ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN

GVHD.Th.s.Phạm Anh Tuân

5


ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN

GVHD.Th.s.Phạm Anh Tuân

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY VÀ TÍNH TOÁN
PHỤ TẢI

1.1Xác định phụ tải tính toán phân xưởng.
A.Phân xưởng điện phân.
1.1.1. Phụ tải động lực:
Theo bảng số liệu ta có:
Tổng công suất đặt là :
Hệ số nhu cầu :

P1∑

=1400 kW

K nc1

= 0.54
Cosϕ1
Hệ số công suất :
= 0.65
Công suất tính toán của phân xưởng :
Pdl1 =

K nc1 P1∑

.

= 0.54.1400 = 756 kW

1.1.2. Phụ tải chiếu sáng .
Phụ tải chiếu sáng được xác định theo công suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích.
Công thức tính : Pcs = p0.S
Trong đó :
+ p0 : công suất phụ tải chiếu sáng trên đơn vị diện tích (W /m2)
+ S : diện tích cần được chiếu sáng (m2)
Diện tích chiếu sáng toàn phân xưởng S = a.b = 190.70 = 13300 m2
Suất phụ tải tính toán chung cho toàn phân xưởng . chọn p0 = 15 (W/m2)
Vậy ta được : Pcs1 = 15.13300.0.001 = 199.5 kW
1.1.3. Tính toán phụ tải của toàn bộ phân xưởng.
Tổng công suất tác dụng của phân xưởng được xác định như sau:

Ppxi = Pdli + ki.Pcsi

Trong đó:

6


ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN

GVHD.Th.s.Phạm Anh Tuân

Pdli
: Là phụ tải động lực của phân xưởng.
ki : hệ số được xác định: ki =( - knc
Pcs : Tổng công suất chiếu sáng của phân xưởng
Thay số vào ta được :
Ppx1 = Pdl1+ k1.Pcs1 = 756+[ -0,54].199,5
= 879.467 (kW)
Công suất biểu kiến : S1 = = = 1353,026
Từ đó ta có công suất phản kháng của phân xưởng :
Qpx1 = S1.sinφ1 = 1353,026.=1028,211
Vậy Spx1 = 879,467 + 1028,211(kVA)
Tính toán tương tự cho các phân xưởng khác ta được bảng sau:
Bảng 1.1
Stt
1
2
3
4
5
6
7
8
9

10
11
12
13
14

Tên phân xưởng
Phân xưởng điện
phân
Phân xưởng
RonGhen
Phân xưởng đúc
Phân xưởng oxit
nhôm
Khí nén
Máy bơm
Phân xưởng đúc
Phân xưởng cơ khírèn
phân xưởng sửa
chữa cơ khí
Lò hơi
Kho nhiên liệu
Kho vật liệu vôi
clorua
Xưởng năng lượng
Nhà điều hành. nhà
ăn

Pd.
kW

Pdl.k
W

Pcs.
kW

Ptt. kW

Qpx.
kVAr

Stt. kVA

1400

756

199.500

879,476

1028,211

1353,02
6

700

364

52.500

394,378

598,856

717,051

880

360,8

36.750

385,535

329,695

507,283

370

159,1

26.250

175,863

211,139

274,786

250
300
800

135
156.0
328

11.250
11.250
78.750

140,546
161,771
383,648

224,873
204,719
413,669

265,181
260,921
564,188

550

236,5

13.125

244,498

361,723

436,604

370

159,1

12.960

166,990

247,053

298,196

250
300

107,5
171

27.000
11.250

124,774
176,208

100,104
132,156

159,967
220,26

800

496

11.250

500,646

554,717

747,233

350

150,5

22.500

164,720

158,766

228,778

150

66

30.000

85,029

48,188

97,734

7


ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN

15
Tổn
g

Garage oto

GVHD.Th.s.Phạm Anh Tuân

25

12,5

18.750

22,893
4006,97
5

15,979
4629,848

27,918
6159,12
6

1.2 Xác định phụ tải tính toán cho toàn nhà máy :
Hệ số sử dụng tổng hợp của nhà máy được xác định theo biểu thức :
KsdΣXN = = = 0,4972
Hệ số nhu cầu của nhà máy :
KncXN = KsdΣXN + = 0,4972 + = 0,6270
Hệ số công suất trung bình của toàn nhà máy :
CosφXN = = = 0,6602

Sinϕ XN
=>

tanϕ XN
= 0,7511 ,

= 1,1377

Công suất tính toán tác dụng của toàn nhà máy :

PNM = ∑ Ppxi .K ncXN
= 4006,975.0,6270= 2512,3733(kW)
Công suất tính toán phản kháng của toàn nhà máy :

QXN = PXN .tanϕ XN
= 2512,3733.1,1377 = 2858,3271(kVAr)
Công suất biểu kiến của toàn nhà máy :
SXN = (MVA)
1.2.1 Xây dựng biểu diễn biểu đồ phụ tải :
Trạm biến áp là một trong những phần tử quan trọng của hệ thống cung cấp điện xí
nghiệp công nghiệp. việc bố trí hợp lý các trạm biến áp trong phạm vi nhà máy, xí nghiệp
8


ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN

GVHD.Th.s.Phạm Anh Tuân

là một vấn đề quan trọng. Để xây dựng sơ đồ cung cấp điện có các chỉ tiêu về kinh tế kỹ
thuật đảm bảo chi phí hàng năm là ít nhất, hiệu quả cao. Để xác định được các vị trí đặt
biến áp, trạm phân phối chính, các trạm biến áp xí nghiệp công nghiệp ta xây dựng biểu
đồ phụ tải trên toàn bộ mặt bằng nhà máy.
Biểu đồ nhà máy có vòng tròn có diện tích bằng phụ tải tính toán của phân xưởng theo
tỷ lệ đã chọn.
Để xác định biểu đồ phụ tải cho toàn nhà máy ta chọn tỉ lệ xích
( m = 5 MVA/mm )
- Bán kính biểu đồ phụ tải được xác định theo biểu thức :

ri =

S pxi

π .m

Trong đó:
+ Si là phụ tải tính toán của phân xưởng thứ i (KVA)
+ ri là bán kính vòng tròn biểu đồ phụ tải của phân xưởng thứ i (cm,m)
+ m là tỷ lệ xích (KVA/cm) hay (KVA/

m2

)

Mỗi phân xưởng có một biểu đồ phụ tải tâm của đường tròn biểu đồ phụ tải trùng
với tâm phụ tải phân xưởng.
Các trạm biến áp được đặt đúng gần sát tâm phụ tải điện
- Góc chiếu sáng của biểu đồ phụ tải :

α cs =

360.Pcs
Ppx

Với phân xưởng điện phân :
r1 = = = 9,281
acs1 = = = 81,662
 Tính toán tương tự với các xí nghiệp còn lại ta được bảng sau :

Bảng 1.2
Stt

Tên phân xưởng

Spx

9

Ri

α csi


ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13

14
15

GVHD.Th.s.Phạm Anh Tuân

Phân xưởng điện phân
Phân xưởng Rơnghen
Phân xưởng đúc
Phân xưởng oxit nhôm
Khí nén
Máy bơm
Phân xưởng đúc
Phân xưởng cơ khí-rèn
Xem dữ liệu phân xưởng
Lò hơi
Kho nhiên liệu
Kho vật liệu vôi clorua
Xưởng năng lượng
Nhà điều hành-nhà ăn
Garage oto

1353,026
717,051
507,283
274,786
265,181
260,921
546,188
436,604
298,196

159,967
220,26
747,233
228,778
97,734
27,918

9,281
6,756
5,683
4,183
4,109
4,076
5,993
5,272
4,357
3,191
3,745
6,897
3,816
2,494
1,333

Vị trí các phân xưởng theo 2 trục X và Y là:
Bảng 1.3
Phân xưởng 1
Phân xưởng 2
Phân xưởng 3
Phân xưởng 4
Phân xưởng 5

Phân xưởng 6
Phân xưởng 7
Phân xưởng 8
Phân xưởng 9
Phân xưởng 10
Phân xưởng 11
Phân xưởng 12
Phân xưởng 13
Phân xưởng 14
Phân xưởng 15

X
95
245
310
360
150
180
55
310
310
30
85
145
260
335
210

10

Y
180
180
180
180
70
70
85
100
70
15
12
12
85
12
12

81,662
47,924
34,924
53,735
28,816
25,035
73,896
19.325
27,939
77,901
12,984
8,090
49,174

127,015
294,850


ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN

GVHD.Th.s.Phạm Anh Tuân

1.2.2.Biểu đồ phụ tải của toàn nhà máy :

11


ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN

GVHD.Th.s.Phạm Anh Tuân

CHƯƠNG 2
XÁC ĐỊNH SƠ ĐỒ NỐI CỦA MẠNG ĐIỆN NHÀ MÁY
Theo phương án này ,điện áp truyền tải từ hệ thống là 110kV sẽ được hạ áp xuống
còn 22(kV) thông qua trạm biến áp trung gian để tới trạm phân phối trung tâm nhà máy,
và tiếp tục được hạ xuống 0,4kV nhờ biến áp phân xưởng để cung cấp cho phụ tải.
2.1. Chọn cấp điện áp phân phối.
Hướng tới của nguồn là hướng Đông, và khoảng cách từ điểm đấu điện tới nhà máy là l
= 400 m, do vậy :
Ta chọn cấp điện áp lấy từ lưới điện quốc gia cấp điện áp 110kV để đưa về trạm biến áp
trung gian.
Từ máy biến áp trung gian đưa điện áp 110kV xuống cấp điện áp 22kV để đưa về trạm
phân phối trung tâm (PPTT) của nhà máy.
Vậy ta chọn cấp điện áp truyền tải từ trạm PPTT đến xí nghiệp là Uđm = 22 kV.

2.2. Xác định vị trí đặt của trạm biến áp
Xác định trạm biến áp phân xưởng.
Các trạm biến áp phân xưởng có nhiều phương án lắp đặt khác nhau ,tuỳ thuộc
điều kiện của khí hậu ,của nhà máy cũng như kích hước của trạm biến áp .Trạm biến áp
có thể đặt trong nhà máy có thể tiết kiệm đất ,tránh bụi bặm hoặc hoá chất ăn mòn kim
loại .Song trạm biến áp cũng xó thể đặt ngoài trời,đỡ gây nguy hiểm cho phân xưởng và
người sản xuất .
Vị trí đặt MBA phải đảm bảo gần tâm phụ tải ,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 điẹn được
đảm bảo tốt hơn .
Khi xác định vị trí đặt trạm biến áp cũng nên cân nhắc sao cho các trạm biến áp
cũng nên cân nhắc sao cho các trạm chiếm vị trí nhỏ nhất để đảm bảo mỹ quan ,không
ảnh hưởng đén quá trình sản xuất cũng như phải thuận tiện cho vận hành ,sửa chữa .Mặt
khác cũng nên phải đảm bảo an toàn cho người va thết bị trong quá trình vận hành .
-Xác định tâm phụ tải của phân xưởng hoặc nhóm phân xưởng hoặc nhóm phân
xưởng được cung cấp điện từ các trạm biến áp
12
SV: NGUYỄN VĂN ĐAM

LỚP D5-H1


ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN

GVHD.Th.s.Phạm Anh Tuân

Xác định vị trí trạm phân phối trung tâm nhà máy
Để giảm chi phí đầu tư cho dây dẫn và giảm tổn thất điện năng hay là đảm bảo về tiêu
chuẩn kinh tế thì trạm phân phối trung tâm nhà máy đặt ở trung tâm phụ tải của toàn nhà
máy

Trên mặt bằng nhà máy ta gắn một hệ trục tọa độ xoy ta xác định tâm phụ tải điện
O(xo,yo) của toàn nhà máy theo công thức.
Tọa độ của trạm phân phối trung tâm được xác định theo công thức :

∑ S .X
∑S
i

i

i

i

X=

∑ S .Y
∑S

i

i

và

Y=

Thay số vào ta được
X = 184,43
Y = 113,27

Vậy tọa độ của trạm phân phối trung tâm nhà máy là : O(184; 113)
Bản vẽ phân bố trạm PPTT

13
SV: NGUYỄN VĂN ĐAM

LỚP D5-H1


ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN

GVHD.Th.s.Phạm Anh Tuân

2.3. Chọn công suất và số lượng máy biến áp
2.3.1. Phương pháp chọn máy biến áp:
Máy biến áp được lựa chọn theo các tiêu chuẩn sau :
1. Vị trí đặt trạm biến áp phải thoả mãn theo các yêu cầu gần tâm phụ tải, thuận
tiện cho việc vận chuyển, lắp đặt vận hành ,sửa chữa, an toàn cho người sử dụng và hiệu
quả kinh tế.
2. số lượng trạm biến áp đặt trong một trạm phụ thuộc vào độ tin cậy cung cấp điện
cho phụ tải của trạm đó.
- Với phụ tải loại 1 là phụ tải quan trọng, không được phép mất điện thì phải đặt 2
máy biến áp.
- Với phụ tải loại 2 như xí nghiệp sản xuất tiêu dùng, khách sạn, siêu thị,…thì phải
tiến hành giữa phương án cấp điện bằng một đường đây-một máy biến áp, với phương án
cấp điện bằng đường dây lộ kép và trạm hai máy. Trong thực tế những hộ loại này
thường dùng phương án lộ đơn- một máy biến áp cộng với máy phát dự phòng.
- Với phụ tải loại 3 như phụ tải ánh sáng sinh hoạt, thôn xóm, khi chung cư, trường
học thì thường dặt môt máy biến áp.
3. Dung lượng các máy biên áp được chọn theo điều kiện

Phụ tải loại I
Có 2 MBA làm việc song song.
+)Ở điều kiện bình thường.

S dmB ≥

Stt
2

+)Khi kiểm tra theo điều kiện sự cố một máy biến áp thì:

S dmB ≥

Stt
1, 4

Trong đó :
SdmB – công suất định mức của máy biến áp.
Stt – Công suất tính toán, là công suất yêu cầu lớn nhất của phụ tải tính toán.
Sttsc - Công suất tính toán sự cố. Khi có sự cố một máy biến áp có thể bớt một số phụ tải
không cần thiết.
Khc:hệ số hiệu chỉnh máy biến áp theo nhiệt độ môi trường .Ta chọn máy biến áp sản xuất
tại Việt Nam nên khc=1.

14
SV: NGUYỄN VĂN ĐAM

LỚP D5-H1

ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN

GVHD.Th.s.Phạm Anh Tuân

Kqt:hệ số quá tải sự cố.Chọn k qt=1.4 nếu thoả mãn MBA vận hành quá tải
không quá 5 ngày đêm,số giờ quá tải trong 1 ngày đêm không quá 6 giờ và trước khi quá
tải MBA vận hành với hệ số quá tải ≤ 0.75
Phụ tải loại III
Có 1 MBA làm việc.

S dmB ≥ Stt
2.3.2. Với trạm biến áp trung gian :
Theo phương án này ,điện áp truyền tải từ hệ thống là 110kV sẽ được hạ áp xuống
còn 22(kV) thông qua trạm biến áp trung gian để tới trạm phân phối trung tâm nhà máy,
và tiếp tục được hạ xuống 0,4kV nhờ biến áp phân xưởng để cung cấp cho phụ tải.
Với phương án này ta chọn chọn máy biến áp trung gian là máy TPΠH 10MVA110/22kV do Liên Xô sản xuất.
Bảng 2.1: Thông số cơ bản của máy biến áp trung tâm.
Loại MBA

TPΠH

Sđm
(MVA)
10

UC/UH
115/22

∆P0

∆PN

UN

I0

(kW)
14

(kW)
60

(%)
10,5

(%)
0,9

2.3.3. Trạm biến áp phân xưởng
2.3.3.1. Chọn số lượng trạm biến áp
Căn cứ vào vị trí và công suất tính toán của các phân xưởng ta quyết định đặt trạm biến
áp phân xưởng. Trong đó cụ thể các trạm cấp điện như sau:
+ Trạm B1 cấp điện cho phân xưởng điện phân.
+ Trạm B2 cấp điện cho phân xưởng Rơnghen.
+ Trạm B3 cấp điện cho phân xưởng đúc và phân xưởng oxit nhôm.
+ Trạm B4 cấp điện cho phân xưởng khí nén và máy bơm.
+ Trạm B5 cấp điện cho phân xưởng năng lượng, nhà điều hành - nhà ăn và garage oto.
+ Trạm B6 cấp điện cho phân xưởng cơ khí - rèn và xem dữ liệu phân xưởng.
+ Trạm B7 cấp điện cho phân xưởng đúc số 7.
+ Trạm B8 cấp điện cho phân xưởng lò hơi, kho nhiên liệu và kho vật liệu vôi clorua.

Các trạm B1, B2, B3, B4, B7, B8 cấp điện cho các phân xưởng quan trọng (xếp loại 2)
nên ta cần đặt 2 máy biến áp.
Trạm B5, B6 cấp cho hộ loại 3 nên ta chỉ dùng 1 máy biến áp.
Tọa độ trạm biến áp được ghi dưới bảng sau:
15
SV: NGUYỄN VĂN ĐAM

LỚP D5-H1


ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN

Bảng 2.2
Tên trạm

GVHD.Th.s.Phạm Anh Tuân

B1

B2

B3

B4

B5

B6

B7

B8

X

180

260

320

170

240

290

100

55

Y

140

140

140

85

60

110

110

35

2.3.3.2. Chọn dung lượng máy biến áp
+ Trạm B1 : gồm hai máy biến áp làm việc song song và cung cấp điện cho phân xưởng
điện phân .Tính toán công suất của MBA trong một trạm biến áp
SdmB ≥ = 676,513 kVA
Kiểm tra điều kiện quá tải sự cố :
SdmB ≥ = 966,513 kVA
Vậy chọn trạm biến áp gồm 2 MBA làm việc song song có công suất mỗi máy S dmB
=1000 (kVA)-22/0,4 ( do ABB chế tạo ) không phải hiệu chỉnh nhiệt độ là hợp lí.
Các trạm còn lại tính tương tự,ta có bảng 3.2
Bảng 2.3
STT

Tên phân xưởng

1

Phân xưởng điện phân

2

Phân xưởng rơnghen

3
4
5
6
7
8

Phân xưởng đúc số 3 và phân
xưởng oxit nhôm
Phân xưởng khí nén và máy
bơm
Phân xưởng năng lượng, nhà
điều hành - nhà ăn và garage oto
Phân xưởng cơ khí-rèn và xem
dữ liệu phân xưởng
Phân xưởng đúc số 7
Phân xưởng lò hơi, kho nhiên
liệu và kho vật liệu vôi clorua

Stt,

Số

kVA
1353,02
6
717,051

MBA

Ssc

SdmB,
kVA

Tên trạm

2

966,447

1000

B1

2

512,179

630

B2

782,069

2

558,621

630

B3

526,102

2

375,787

400

B4

354,43

1

400

B5

734,8

1

800

B6

564,188

2

402,991

500

B7

1127,46

2

805,329

1000

B8

16
SV: NGUYỄN VĂN ĐAM

LỚP D5-H1


ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN

GVHD.Th.s.Phạm Anh Tuân

2.4.Chọn dây dẫn từ trạm biến áp trung gian tới trạm biến áp nhà máy
Với chiều dài đường dây L = 400 m, với hướng tớ của nguồn là hướng Đông. Sử dụng
đường dây trên không là dây nhôm lõi thép lộ kép
Tiết diện dây dẫn cao áp có thể chọn theo mật độ dòng điện kinh tế.
Căn cứ vào số liệu ban đầu Tmax = 4480 h ứng với dây Nhôm theo bảng ta tìm được Jkt
= 1,1 A/mm2
Dòng điện chạy trên dây dẫn được xác định :
I = = = 61,156
Tiết diện dây dẫn cần thiết :
F = = 55,597

mm 2

Vậy ta chọn dây nhôm lõi thép, tiết diện 70
Ta kiểm tra dây dẫn theo điều kiện dòng sự cố (phát nóng) và điều kiện tổn thất điện áp
(∆Ucp)
+ Theo điều kiện phát nóng: tra bảng dây AC-70 ta có Icp = 275 A. Khi xảy ra sự cố,
tức là đứt một đường dây thì đường dây còn lại sẽ chịu tải toàn bộ đến công suất nhà
máy, do vậy :
Isc = 2.I = 2.55,597 =111,194
Vậy Icp > Isc nên thỏa mãn điều kiện phát nóng
+ Theo điều kiện tổn thất điện áp cho phép
Tra bảng dây AC-70 ta có ro = 0,46 Ω/ km, xo = 0,44 Ω/ km => tổng trở trên đoạn
dây là : Z=(r0.l + jx0.l)/2=0,092+j0,088. do đó:
∆U% = = 3,989 %
Vậy thỏa mãn điều kiện về tổn thất điện áp
Như vậy việc lựa chọn dây dẫn AC-70 dùng để đưa điện từ trạm biến áp trung gian về
trạm PPTT nhà máy là thỏa mãn các điều kiện về an toàn và tổn thất điện áp cho phép.
2.5. Lựa chọn sơ đồ nối điện từ trạm phân phối trung tâm nhà máy đến các phân
xưởng.

Sau đây lần lượt tính toán kinh tế kỹ thuật cho các phương án .Mục đích tính toán
của phần này là so sánh tương đối giữa các phương án cấp điện , chỉ cần tính toán so
sánh phần khác nhau giữa các phương án.Dự định dùng cáp XLPE lõi đồng bọc thép do
hãng FURUKAWA của Nhật Bản , có các thông số kỹ thuật cho trong phụ lục.
17
SV: NGUYỄN VĂN ĐAM

LỚP D5-H1


ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN

GVHD.Th.s.Phạm Anh Tuân

Do nhà máy thuộc loại hộ tiêu thụ loai 2 ,nên điện cung cấp cho nhà máy được
truyền tải trên không lộ kép. Từ trạm biến áp nhà máy tới các TBA phân xưởng B1, B2,
B3, B4, B5, B6, B7, B8 dùng cáp lộ kép.
Căn cứ vào vị trí đặt trạm biến áp phân xưởng và trạm PPTT trên mặt bằng nhà
máy, ta đề suất ra 3 phương án cấp điện như sau :
+ Phương án 1 : các trạm biến áp phân xưởng được cấp điện trưc tiếp từ trạm
PPTT (ứng với sơ đồ hình tia, đi dây vuông góc theo ven tường nhà).
+ Phương án 2 và 3 : các trạm biến áp xa trạm biến áp trung tâm nhà máy thì lấy
liên thông qua các trạm ở gần trạm PPTT.
Sơ đồ đi dây của 3 phương án như sau :
Phương án 1:

Phương án 2:

18
SV: NGUYỄN VĂN ĐAM

LỚP D5-H1


ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN

GVHD.Th.s.Phạm Anh Tuân

Phương án 3:

2.5.1. Tính toán lựa chọn dây dẫn từ trạm PPTT nhà máy đến các TBA phân xưởng
1. Phương án 1 :

19
SV: NGUYỄN VĂN ĐAM

LỚP D5-H1


ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN

GVHD.Th.s.Phạm Anh Tuân

A. Chọn dây cáp
Chọn cáp từ PPTT nhà máy đến TBA phân xưởng dùng cáp Đồng 22kV, 3 lõi cách
điện XLPE, đai thép vỏ PVC
với cáp đồng & Tmax = 4480h ⇒ tra bảng ta được Jkt = 3,1 A/mm2
+ )Chọn cáp từ trạm PPTT về trạm B1:
Vì đường dây dùng lộ kép truyền tải công suất nên :
Ilvmax = = = 17,753 A

Tiết diện dây dẫn cần thiết
F = = = 5,727

mm 2
mm2

Vậy chọn cáp có tiết diện F = 35
, ký hiệu 2*XLPE (2*35) có Icp = 170A.
- Kiểm tra điều kiện phát nóng :
Isc = 2Imax = 2.17,753 = 35,506 A < Icp = 170A
- Kiểm tra theo tổn thất điện áp cho phép:
Do đoạn đường dây là rất ngắn nên tổn thất điện áp là không đáng kể, vậy ta có thể bỏ
qua không kiểm tra lại theo diều kiện tổn thất điện áp cho phép.
+) Chọn cáp từ trạm PPTT về trạm B2:
Vì đường dây dùng lộ kép truyền tải công suất nên :
20
SV: NGUYỄN VĂN ĐAM

LỚP D5-H1


ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN

GVHD.Th.s.Phạm Anh Tuân

Ilvmax = = = 9,409 A
Tiết diện dây dẫn cần thiết
F = = = 3,035

mm 2

mm2

Vậy chọn cáp có tiết diện F = 35
, ký hiệu 2*XLPE (3*35) có Icp = 170A.
Kiểm tra điều kiện phát nóng Isc = 2.Imax = 2.9,409 = 18,818 < Icp = 170A
+) Chọn cáp hạ áp từ trạm biến áp B3 đến phân xưởng 4 (PX oxit nhôm).
Ta dùng cáp lộ kép để cung cấp điện cho phân xưởng oxit nhôm.

S ttpx
Ilv max =

n. 3.U dm

= = 208,747(A)

≥

Điều kiện chọn cáp : I cp 2.Imax =2.208,747=417,494 , chọn cáp đồng hạ áp 4 lõi cách
điện PVC.Vậy ta chọn cáp có tiết diện (3x185+70) với Icp = 450 A
+) Chọn cáp hạ áp từ trạm biến áp B4 đến phân xưởng 5 (PX khí nén).
Ta dùng cáp lộ kép để cung cấp điện cho phân xưởng khí nén.

S ttpx
Ilv max =

n. 3.U dm

= = 201,45 (A)

≥

Điều kiện chọn cáp : Icp 2.Imax , chọn cáp đồng hạ áp 4 lõi cách điện PVC có tiết diện
(3x185+70) với Icp = 450 A
+) Chọn cáp hạ áp từ trạm biến áp B6 đến phân xưởng 9(xem dữ liệu phân xưởng).
Ta dùng cáp lộ đơn để cung cấp điện cho phân xưởng sửa chữa cơ khí.
Sttpx
3.U dm

Ilv max =

= = 453,062 (A)

≥

Điều kiện chọn cáp : Icp Imax , chọn cáp đồng hạ áp 4 lõi cách điện PVC có tiết diện
(3x240+95) với Icp = 538 (A)
21
SV: NGUYỄN VĂN ĐAM

LỚP D5-H1


ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN

GVHD.Th.s.Phạm Anh Tuân

+ )Chọn cáp hạ áp từ trạm biến áp B5 đến phân xưởng 14 (nhà điều hành, nhà ăn).
Ta dùng cáp lộ đơn để cung cấp điện cho phân xưởng nhà điều hành-nhà ăn.
Sttpx
3.U dm

Ilv max =

=

= 148,49 (A)

≥

Điều kiện chọn cáp : Icp Imax , chọn cáp đồng hạ áp 4 lõi cách điện PVC có tiết diện
(3x50+35) với Icp =192 A
+) Chọn cáp hạ áp từ trạm biến áp B5 đến phân xưởng 15 (PX garage oto).
Ta dùng cáp lộ đơn để cung cấp điện cho phân xưởng garage oto.
Sttpx
3.U dm

Ilv max =

=

= 42,41 (A)

≥

Điều kiện chọn cáp : Icp Imax , chọn cáp đồng hạ áp 4 lõi cách điện PVC có tiết diện
(3x50+35) với Icp = 192 A
+ )Chọn cáp hạ áp từ trạm biến áp B8 đến phân xưởng 11 (PX kho nhiên liệu).
Ta dùng cáp lộ kép để cung cấp điện cho phân xưởng kho nhiên liệu.
Sttpx

Ilv max = .

3.U dm

=

= 167,325 (A)

≥

Điều kiện chọn cáp : I cp 2.Imax , chọn cáp đồng hạ áp 4 lõi cách điện PVC có tiết diện
(3x150+70) với Icp =395 A
+) Chọn cáp hạ áp từ trạm biến áp B8 đến phân xưởng 12 (PX kho vật liệu vôi
clorua).
Ta dùng cáp lộ đôi để cung cấp điện cho phân xưởng kho nhiên liệu vôi clorua.
Ilvmax = = = 9,805
Tiết diện dây dẫn cần thiết
F = = =8,914

mm 2

22
SV: NGUYỄN VĂN ĐAM

LỚP D5-H1


ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN

GVHD.Th.s.Phạm Anh Tuân

mm2

Vậy chọn cáp có tiết diện F = 35
, ký hiệu 2*XLPE (3*35) có Icp = 170A.
Kiểm tra điều kiện phát nóng Isc = 2.Imax = 2.8,914 = 17,828 < Icp = 170A
*) chi phí xây dựng đường dây
+) đường dây lộ kép thì lấy hệ số x=1,6
+) đường dây lộ kép thì lấy hệ số x=1
Ki=Koi.l.x
Tính toán tương tự cho các trạm khác ta được bảng sau :
Bảng 2.4
Đường cáp
PPTT -B1
PPTT -B2
PPTT -B3
PPTT -B4
PPTT -B5
PPTT -B6
PPTT -B7
PPTT -B8
B3-4
B4-5
B5-14
B5-15
B6-9
B8-11
B8-12
Tổng

F
(mm2)

L
(m)

x

3x 35
3x 35
3x 35
3x 35
3x 35
3x 35
3x 35
3x 35
3x185+70
3x185+70
3x50+35
3x50+35
3x240+95
3x50+35
3x35

61
61
121
84
79
79

129
249
40
20
143
78
30
53
90

1.6
1.6
1.6
1.6
1.6
1.6
1.6
1.6
1.6
1.6
1.0
1.0
1.6
1.0
1.6

Đơn giá
(

Thành tiền

(103VND)

103

VND)
21.6
21.6
21.6
21.6
21.6
21.6
21.6
21.6
185.56
185,56
84.04
84.04
300
84.04
21.6

2108.16
2108.16
4181.76
2903.04
2730.24
2730.24
4458.24
8605.44
11875.84

5937.92
12017.72
6555.12
14400
4454.12
3110.4
88176.4

B) Tính tổn thất công suất tác dụng và tổn thất điện năng trên đường dây
+ Xác định tổn thất công suất tác dụng
∆P =

S 2tt
.R
2
U dm

Trong đó :

∆P

là tổn thất công suất tác dụng trên đường dây, kW
Stt là công suất tính toán, KVA
23

SV: NGUYỄN VĂN ĐAM

LỚP D5-H1

ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN

GVHD.Th.s.Phạm Anh Tuân

Udm là điện áp định mức, kV
R là điện trở của đường dây,
R =

Ω

.

1
r0 .l
n

,
ro là điện trở suất của đường dây Ω/km,
l là chiều dài đường dây km.
n là số lộ đường dây.
- Tổn thất công suất tác dụng trên đường dây từ PPTT nhà máy đến trạm B1:
1
2

Có R = .0,668.0,061 = 0,02
∆P = xR = x0,02x= 0,038 (kw)

Ω

.

Tính toán tương tự cho các tuyến cáp khác, kết quả được ghi dưới bảng sau :
Bảng 2.5
F
Đường cáp
PPTT -B1
PPTT -B2
PPTT -B3
PPTT -B4
PPTT -B5
PPTT -B6
PPTT -B7
PPTT -B8
B3-4
B4-5
B5-14
B5-15
B6-9
B8-11
B8-12
Tổng

mm

2

(
)
3x 35
3x 35

3x 35
3x 35
3x 35
3x 35
3x 35
3x 35
3x185+70
3x185+70
3x50+35
3x50+35
3x240+95
3x150+70
3x35

L
(m)
61x2
61x2
121x2
84x2
79x2
79x2
129x2
249x2
40x2
20x2
143
78
30
53

90x2

ro
(Ω/km)

R
(Ω)

Stt,
(kVA)

0,668
0,668
0,668
0,668
0,668
0,668
0,668
0,668
0,991
0,991
0,398
0,398
0,0754
0,124
0,668

0.020
0.020
0.040

0.028
0.026
0.026
0.043
0.083
0.020
0.008
0.057
0.031
0.002
0.007
0.030

1353,026
717,051
782,069
526,102
354,43
734,8
564,188
1127,46
274,786
265,181
97,734
27,918
298,196
220,260
747,233

∆P

(kW)

0,038
0,011
0,025
0,008
0,003
0,015
0,014
0,109
0,002
0,001
3,771
0,167
1,232
2,518
0,017
7,931

+ Xác định tổn thất điện năng trên đường dây
∆A = ∆PΣ.τ
24
SV: NGUYỄN VĂN ĐAM

LỚP D5-H1


ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN

GVHD.Th.s.Phạm Anh Tuân

Trong đó :
∆PΣ là tổng công suất tác dụng, kW
τ là thời gian tổn thất công suất lớn nhất , với Tmax = 4480h
τ = (0,124+10-4.Tmax)2.8760 ⇒τ= 2866,132 (h)
Vậy tổn thất điện năng trên các đường dây của phương án 1 là :
∆A = ∆PΣ.τ = 7,931.2866,132 = 22731,293 (kWh)
=> Tính toán kinh tế cho phương án 1
Hàm chi phí tính toán hàng năm của một phương án
Z = ( at c + avh ) . Ki + Yi . ∆A
Trong đó :
+ at c : hệ số thu hồi vốn đầu tư.
+ avh : hệ số vận hành.
+ Ki : vốn đầu tư.
+ Yi∆A. = C .∆A : chi phí vận hành hàng năm.
Với đường dây cáp ta lấy atc = 0,2 , avh = 0,1
C = 1500 vnd/kwh
Vậy chi phí vận hành cho phương án 1 là :
Z = ( at c + avh ) . Ki + ∆A.C
= (0,2+0,1).88176,4. +22731,293.1500 = 60,5499.

106

(VND)

2.Phương án 2
25
SV: NGUYỄN VĂN ĐAM

LỚP D5-H1