Đồ án thiết kế hệ thống cung cấp điện cho phân xưởng cơ khí 1 và toàn bộ nhà máy cơ khí QP3

KHOA ĐIỆN
BỘ MÔN LÝ THUYẾT
---------0&0---------

ĐỒ ÁN MÔN HỌC CUNG CẤP ĐIỆN
Sinh viên thiết kế: TRƯƠNG HỮU QUÝ

lớp: ĐH Điện.K7B

Giáo viên hướng dẫn: NGUYỄN VĂN HÀ
I. ĐỀ.TÀI: Thiết kế hệ thống CCĐ cho phân xưởng Cơ khí 1 và toàn bộ nhà máy
Cơ khí QP3.
II. CÁC SỐ LIỆU KỸ THUẬT:
- Mặt bằng bố trí thiết bị của phân xưởng và xí nghiệp theo bản vẽ.
- Số liệu phụ tải cho theo bảng
- Số liệu nguồn Uđm = 35 kV; SNM = 900 MVA
III. NỘI DUNG THUYẾT MINH VÀ TÍNH TOÁN:
1. Phân tích yêu cầu CCĐ cho Hộ phụ tải.
2. Xác định phụ tải tính toán cho Phân xưởng Cơ khí
3. Xác định phụ tải tính toán của toàn Nhà máy.
4. Thiết kế mạng điện cho Phân xưởng và toàn Nhà máy.
5. Chọn và kiểm tra các thiết bị trong mạng điện.
6. Tính toán tụ bù để nâng cao hệ số công suất toàn nhà máy lên 0,93.
IV. CÁC BẢN VẼ THIẾT KẾ (GIẤY A3):
1. Sơ đồ mặt bằng và đi dây Phân xưởng.
2. Sơ đồ mặt bằng và đi dây Nhà máy.
3. Sơ đồ nguyên lý CCĐ toàn Nhà máy.
3. Sơ đồ nguyên lý CCĐ phân xưởng.
V. KẾ HOẠCH THỰC HIỆN:
Ngày giao đề tài:
Ngày nộp đồ án:

Trưởng Bộ môn

Giáo viên hướng dẫn:NGUYỄN VĂN HÀ


BẢNG 1
SỐ LIỆU PHỤ TẢI PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ
stt

Tên thiết bị

ký hiệu

Công suất(kW,kVA)

Cosϕ

Ksd

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11

12
13
14
15

Máy tiện
Máy tiện
Máy tiện
Máy bào
Máy bào
Máy phay
Máy mài tròn
Máy phay
Máy chuốt
Máy sọc
Máy doa
Máy cắt thép
Máy bào
Máy tiện
Máy BA hàn
380/65 V
Máy phay
Máy doa
Máy tiện
Máy doa
Cầu trục

1.
2.
3.

4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.

10
6
7
4,5
8
5
11
7,5
4,5
5
10
13
4,5
4,5
15 kVA
(ε đm = 40%)
15

17
12
12
15 kVA
(ε đm = 35%)

0,65
0,8
0.6
0,8
0,7
0,8
0,65
0,75
0,65
0.6
0.6
0,65
0,8
0.6
0,65

0,18
0,17
0,19
0,16
0.15
0,16
0,19
0.2

0,18
0,16
0.2
0,17
0,16
0,2
0,15

0.6
0,65
0,8
0.6
0,6

0,17
0,16
0,15
0,2
0,16

16
17
18
19
20

16.
17.
18.
19.

20.

BẢNG 2
SỐ LIỆU PHỤ TẢI TÍNH TOÁN
CÁC PHÂN XƯỞNG TRONG NHÀ MÁY
stt

Tên phân xưởng

Ptt
(kW)

Qtt
(kVAr)

Loại hộ

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

Cơ điện
Cơ khí 1
Cơ khí 2
Rèn, dập
Đúc thép
Đúc gang
Dụng cụ
Mộc mẫu
Kiểm nghiệm
Kho 1(Sản phẩm)
Kho 2(vật tư)
Nhà hành chính

120
Ptt
180
165
200
180
160
90
70
50
50
70

110
Qtt
130
125

180
150
120
70
50
35
25
75

2
1
1
2
1
1
2
1
1
2
2
1


SƠ ĐỒ MẶT BẰNG NHÀ MÁY CƠ KHÍ (tỷ lệ 1/1000 )

35kV
15m

MỘC MẪU
ĐÚC GANG

CƠ KHÍ 1
CƠ KHÍ 2
ĐÚC THÉP

CƠ ĐIỆN
RÈN,DẬP

DỤNG CỤ
KHO
VẬT TƯ

KIỂM NGHIỆM

NHÀ
HÀNH
CHÍNH

KHO
SẢN PHẨM

GA RA
BẢO VỆ


PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ
Diện tích phân xưởng cơ khí được tính theo sơ đồ mặt bằng nhà máy

17

4

7
3

5
1
18
2
6

19
16
8
11

phòng kỹ thuật

9

14

kho vật tư
15
12
10
13

CẦU TRỤC

ε% = ....

Pđm =.... kw


LỜI MỞ ĐẦU
Trong sự nghiệp công nghiệp hóa-hiện đại hóa hiện nay thì công
nghiệp điện năng dữ một vị trí quan vì điện năng là nguồn năng lượng
được sử dụng rộng rải trong nền kinh tế quốc dân
Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của kinh tế thì nhu cầu điện năng sử
dụng trong tất cả các nghành công nghiệp,nông nghiệp,dịch vụ đều
tăng lên không ngừng.Do điện năng không phải là nguồn năng lượng
vô hạn nên các công trình điện sử dụng điện năng một cách hiệu
quả(cả về độ tin cậy cấp điện và kinh tế)thì ta phải thiết kế cung cấp
điện cho các công trình này
Thiết kế hệ thống cung cấp điện là một việc làm rất khó.Một công
trình điện dù nhỏ nhất cũng yêu cầu kiến thức tổngđịnh về xã hội,môi
trường,về các đối tượng cung cấp điện,về tiếp thị.Công trình thiết kế
quá dư thừa sẽ gây lãng phí đất đai,nguyên vật liệu,làm ứ đọng vốn
đầu tư.Công trình thiết kế sai sẽ gây những hậu quả nghiêm trọng(gây
sự cố mất điện-thiệt hại cho sản suất,gây cháy nổ làm thiệt hại đến
tính mạng và tài sản)
Trong chương trình đào tạo dành cho sinh viên khoa Điện thì môn học
hệ thống cung cấp điện là một môn học quan trọng.Việc làm đồ án
môn học này giúp sinh viên hiểu rõ hơn về môn học,hơn thế nữa nó
chính là bước tập dượt ban đầu trong công việc của sinh viên sau này.
Đề tài thiết kế môn học của em là.Thiết kế hệ thống CCĐ cho phân
xưởng cơ khí 1 và toàn bộ nhà máy Cơ khí QP3.Trong quá trình thực
hiện đồ án này em đã được sự chỉ bảo tận tình của thầy giáo
NGUYỄN VĂN HÀ.

Mặc dù đã rất cố gắng để làm một đồ án tốt nhưng chắc chắn sẽ còn
có nhiều thiếu sót.Em rất mong được sự chỉ bảo tận tình của các thầy
cô.
Em xin chân thành cảm ơn


CHƯƠNG I
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY CƠ KHÍ VÀ YÊU CẦU CUNG
CẤP ĐIỆN CHO HỘ PHỤ TẢI
1.1 - VỊ TRÍ ĐỊA LÍ VÀ VAI TRÒ KINH TẾ................................................ 5
1.2 - MỘT SỐ YÊU CẦU KHI THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN......................7
CHƯƠNG II
XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI CHO PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ SỐ 1VÀ TOÀN NHÀ
MÁY QP3
2.1. XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI CHO PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ .......................... 9
2.1.1. Phân nhóm phụ tải1.3. Tính toán phụ tải từng nhóm........................17
2.1.4. Phụ tải chiếu sáng cho phân xưởng cơ khí .......................................20
.......................................................................................................................9
2.1.2. Các phương pháp xác định phụ tải tính toán....................................12
2.
2.1.5. Phụ tải tính toán toàn phân xưởng cơ khí.........................................20
2.2. XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CỦA NHÀ MÁY.........................21
CHƯƠNG III
LỰA CHỌN HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG
VÀ TOÀN NHÀ MÁY
A. LỰA CHỌN HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CHO P.X CƠ KHÍ ..........23
3.1 - ĐẶT VẤN ĐỀ ......................................................................................23
3.2 - CHỌN SƠ ĐỒ CẤP ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ ...............24
3.3. LỰA CHỌN CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG .................25
3.3.1. Chọn dây chảy bảo vệ cho từng máy ................................................26

3.3.2. Chọn dây dẫn cung cấp cho các thiết bị........................................... 28
3.3.3 . Chọn dây chảy bảo vệ cho từng nhóm máy........................................32
3.3.4. Chọn cáp dẫn cung cấp cho từng nhóm máy ...................................33
3.3.5. Chọn tủ phân phối.............................................................................34
3.3.6. Chọn tủ động lực...............................................................................34


3.3.7. Chọn aptomat bảo vệ cho các phân xưởng ......................................35
B. LỰA CHỌN HỆ THỐNG ĐIỆN CHO NHÀ MÁY CƠ KHÍ...................35
3.1 - ĐẶT VẤN ĐỀ .......................................................................................35
3.2 - CHỌN PHƯƠNG ÁN CUNG CẤP ĐIỆN CHO NHÀ MÁY...............36
3.2.1. Chọn sơ đồ cung cấp điện.................................................................36
3.2.2. Chọn dung lượng và số lượng máy biến áp nhà máy........................36
3.2.3. So sánh các phương án cấp điện cho Nhà máy.................................38
3.3 - PHỤ TẢI CỦA NHÀ MÁY KỂ CẢ TỔN THẤT CÔNG SUẤT..........42
3.3.1. Xác định tổn thất trong máy biến áp ................................................42
3.3.2. Vị trí trạm biến áp nhà máy...............................................................43
3.3.3 . Chọn các thiết bị điện trong mạng điện nhà máy.............................44
A. CHỌN THIẾT BỊ ĐIỆN HẠ ÁP...............................................................44
B. CHỌN THIẾT BỊ ĐIỆN CAO ÁP..............................................................50

CHƯƠNG IV
TÍNH TOÁN BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG
ĐỂ NÂNG CAO HỆ SỐ CÔNG SUẤT CỦA NHÀ MÁY
6.1. ĐẶT VẤN ĐỀ.........................................................................................84
6.2. XÁC ĐỊNH VÀ PHÂN BỐ DUNG LƯỢNG BÙ..................................85
6.3.1.Xác định dung lượng bù..................................................................... 86
6.3.2. Phân bố dung lượng bù cho các thanh cái hạ áp .............................86
6.3.3. Kiểm tra cos ϕ bù của nhà máy sau khi lắp đặt bù........................... 86

CHƯƠNG I
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY CƠ KHÍ VÀ YÊU CẦU CUNG CẤP
ĐIỆN CHO HỘ PHỤ TẢI
1.1 VỊ TRÍ ĐỊA LÍ VÀ VAI TRÒ KINH TẾ.
Trong công nghiệp ngày nay nghành cơ khí là một nghành công nghiệp then
chốt của nền kinh tế quốc dân tạo ra các sản phẩm cho các nghành công nghiệp
khác cũng như nhiều lĩnh vực trong kinh tế và sinh hoạt.Đáp ứng nhu cầu của sự
phát triển kinh tế,các nhà máy chiếm một số lượng lớn và phân bố rộng khắp cả
nước.
Nhà máy đang xem xét đến là nhà máy cơ khí chuyên sản xuât các thiết bị cung
cấp cho các nhà máy công nghiệp.Nhà máy có 14 hộ phụ tải,quy mô 14 phân
xưởng sản xuât và các nhà điều hành.

Bảng 1-1:Bảng số liệu tính toán các phân xưởng trong nhà máy
Stt Tên phân xưởng
Ptt
Qtt
Loại hộ
(kW)
(kVar)
1 Cơ điện
120
110
2
2 Cơ khí 2
Ptt
Qtt
1
3 Cơ khí 2

180
130
1
4 Rèn,dập
165
125
2
5 Đúc thép
200
180
1
6 Đúc gang
180
150
1
7 Dụng cụ
160
120
2
8 Mộc mẫu
90
70
1
9 Lắp ráp
110
90
2
10 Nhiệt luyện
170
160

1
11 Kiểm nghiệm
70
50
1
12 Kho1(Sản phẩm)
50
35
2
13 Kho2(vật tư)
50
25
2
14 Nhà hành chính
70
75
1
Do tầm quan trọng của tiến trình CNH-HĐH đất nước đòi hỏi có nhiều thiết
bị,máy móc.Vì thế nhà máy có tầm quan trọng rất lớn.Là một nhà máy sản xuất
các thiết bị công nghiệp vì vậy phụ tải của nhà máy đều làm việc theo dây
chuyền,có tính chất tự động hóa cao.Phụ tải của nhà máy chủ yếu là phụ tải loại
1 và loại 2
Nhà máy cần đảm bảo được cung cấp điện liên tục.Do đó nguồn điện cấp cho
nhà máy được lấy từ hệ thống quốc gia thông qua trạm biến áp trung gian.
1.1.1 Phân xưởng cơ điện.


Có nhiệm vụ sửa chữa, bảo dưỡng các thiết bị máy móc cơ điện của nhà
máy. Phân xưởng này cũng trang bị nhiều máy móc vạn năng có độ chính xác
cao nhằm đáp ứng yêu cầu sửa chữa phức tạp của nhà máy. Mất điện sẽ gây lãng

phí lao động, ta xếp phân xưởng này vào hộ tiêu thụ loại 2.
1.1.2 Phân xưởng cơ khí 1, 2.
Có nhiệm vụ sản xuất nhiều sản phẩm cơ khí đảm bảo yêu cầu kinh tế kỹ
thuật. Quá trình thực hiện trên máy cắt gọt kim loại khá hiện đại với dây chuyền
tự động cao. Nếu điện không ổn định, hoặc mất điện sẽ làm hỏng các chi tiết
đang gia công gây lãng phí lao động. Phân xưởng này ta xếp vào hộ tiêu thụ loại
1.
1.1.3 Phân xưởng đúc thép, đúc gang.
Đây là hai loại phân xưởng mà đòi hỏi mức độ cung cấp điện cao nhất.
Nếu ngừng cấp điện thì các sản phẩm đang nấu trong lò sẽ trở thành phế phẩm
gây ảnh hưởng lớn về mặt kinh tế. Ta xếp vào hộ tiêu thụ loại 1.
1.1.4 Phân xưởng kiểm nghiệm.
Có nhiệm vụ khiểm tra chất lượng sản phẩm và chỉ tiêu kỹ thuật của sản
phẩm. trong phân xưởng sử dụng nhiêu thiết bị đo đếm có cao chính xác cao, do
vậy mức độ ổn định là quan trọng nhất. Xếp vào hộ tiêu thụ loại 1.
1.1.5 Phân xưởng lắp ráp.
Phân xưởng thực hiện khâu cuối cùng của việc chế tạo thiết bị, đó là đồng
bộ hóa các chi tiết máy. Máy móc có đảm bảo chính xác về mặt kỹ thuật, hoàn
chỉnh cũng như an toàn về mặt khi vận hành hay không là phụ thuộc vào mức độ
liên tục cung cấp điện. Xếp vào hộ tiêu thụ loại 2
1.1.6 Phân xưởng rèn, dập.
Phân xưởng được trang bị các máy móc và lò rèn để chế tạo ra phôi và
các chi tiết khác đảm bảo độ bền và cứng.. xếp vào hộ tiêu thụ loại 2.
1.1.7 Phân xưởng mộc mẩu.
Có nhiệm vụ tạo ra các loại khuôn mẫu, các chi tiết chủ yếu phục vụ cho
sản xuất. Do chức năng như vậy nên phân xưởng này xếp vào hộ tiêu thụ loại 1.
1.2 MỘT SỐ YÊU CẦU KHI THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN.


Điện năng là một dạng năng lượng có ưu điểm như: Dễ dàng chuyễn

thành các dạng năng lượng khác ( nhiệt năng, quang năng, cơ năng…), dễ truyền
tải và phân phối. Chính vì vậy điện năng được dùng rất rộng rãi trong mọi lĩnh
hoạt động của con người. Điện năng nói chung không tích trữ được, trừ một vài
trường hợp cá biệt và công suất như như pin, ắc quy, vì vậy giữa sản xuất và tiêu
thụ điện năng phải luôn luôn đảm bảo cân bằng.
Quá trình sản xuất điện năng là một quá trình điện từ. Đặc điểm của quá
trình này xẩy ra rất nhanh. Vì vậy đễ đảm bảo quá trình sản xuất và cung cấp
điện an toàn, tin cậy, đảm bảo chất lượng điện phải áp dụng nhiều biện pháp
đồng bộ như điều độ, thông tin, đo lường, bảo vệ và tự động hóa vv…
Điện năng là nguồn năng lượng chính của các ngành công nghiệp, là điều kiện
quan trọng để phát triển các khu đô thị, khu dân cư….Vì lý do đó khi lập kế
hoạch phát triển kinh tế xã hội, kế hoạch phát triển điện năng phải đi trước một
bước, nhằm thỏa mãn nhu cầu điện năng không những trong giai đoạn trước mắt
mà còn dự kiến cho sự phát triển trong tương lai 5 năm 10 năm hoặc có khi lâu
hơn nữa. Khi thiết kế CCĐ cần phải đảm bảo các yêu cầu sau:
1.2.1 Độ tin cậy cung cấp điện:
Độ tin cậy cung cấp điện tùy thuộc vào hộ tiêu thụ loại nào. Trong điều
kiện cho phép ta cố gắng chọn phương án cung cấp điện có độ tin cậy càng cao
càng tốt.
Theo quy trình trang bị điện và quy trình sản xuất của nhà máy cơ khí thì việc
ngừng cung cấp điện sẽ ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm gây thiệt hại về
kinh tế do đó ta xếp nhà máy cơ khí vào hộ phụ tải loại 2.
1.2.2 Chất lượng điện.
Chất lượng điện đánh giá bằng hai tiêu chuẩn tần số và điến áp. Chỉ tiêu
tần số do cơ quan điều khiển hệ thống điều chỉnh. Chỉ có những hộ tiêu thụ lớn
mới phải quan tâm đến chế độ vận hành của mình sao cho hợp lý đễ góp phần ổn
định tần số của hệ thống lưới điện.
Vì vậy người thiết kế cung cấp điện thường phải chỉ quan tâm đến chất
lượng điện áp cho khách hàng. Nói chung điện áp ở lưới trung áp và hạ áp cho

phép dao động quanh giá trị 5% điện áp định mức. Đối với phụ tải có yêu cầu
cao về chất lượng điện áp như các máy móc thiết bị điện tử, cơ khí có độ chính
xác vv… điện áp chỉ cho phép dao động trong khoảng 2,5%.
1.2.3 An toàn điện.
Hệ thống cung cấp điện phải được vận hành an toàn đối với người và thiết bị.
Muốn đạt được yêu cầu đó, người thiết kế phải chọn được sơ đồ cung cấp điện
hợp lý, mạch lạc để tránh nhầm lẫn trong vận hành, các thiết bị phải được chọn
đúng loại đúng công suất. Công tác xây dựng lắp đặt phải được tiến hành đúng,
chính xác cẩn thận. Cuối cùng việc vận hành, quản lý hệ thống điện có vai trò
hết sức quan trọng, người sử dụng tuyệt đối phải chấp hành những quy địnhvề

an toàn điện.
1.2.3 Kinh tế
Khi đáng giá so sánh các phương án cung cấp điện chỉ tiêu kinh tế chỉ được xét
đến khi các chỉ tiêu kĩ thuật trên được đảm bảo chỉ tiêu kinh tế được đánh giá
qua tổng số vốn đầu tư,chi phí vậ hành,bảo dưỡng và thời gian thu hồi vốn.Việc
đánh giá chỉ tiêu kinh tế phải thông qua tính toán và so sánh giữa các phương án
từ đó chọ các phương án cung cấp điện tối ưu.
Tuy nhiên trong quá trình thiết kế ta phải vận dụng,lồng ghép các yêu cầu trên
vào nhau để tiết kiệm được thời gian và chi phí trong quá trình thiết kế.

CHƯƠNG 2
XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI CHO PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ VÀ TOÀN
NHÀ MÁY
2.1-XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CHO PHÂN XƯỞNG
2.1.1:Phân nhóm phụ tải
-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 chồng chéo và giảm chiều dài dây

dẫn hạ áp.
+Công suất các nhóm cũng nên không quá chênh lệch nhau nhằm giảm chủng
loại tủ động lực.
-Căn cứ vào vị trí, công suất của các máy công cụ bố trí trên mặt bằng phân
xưởng ta chia ra làm 3 nhóm thiết bị phụ tải như sau:

Bảng 2-1:Phân nhóm các thiết bị trong Phân xưởng cơ khí 1


Nhóm 1.
T Tên thiết bị
T

Ký hiệu

Số lượng Công suất
Pđm(kW)

Cosϕ

Ksd

1
2
3
4
5
6

0,65

0,8
0,7
0,8
0,65
0,75

0,18
0,16
0,15
0,16
0,17
0,2

Máy tiện
Máy bào
Máy bào
Máy phay
Máy doa
Máy phay
Tổng nhóm 1
Nhóm 2.
1 Tên thiết bị

1
4
5
6
17
8

1
1
1
1
1
1
n=6

Ký hiệu

Cosϕ

Ksd

1
2
3
4
5
6

9
12
13
14
10
15

Số lượng Công suất
Pđm(kW)

1
4,5
1
13
1
4,5
1
4,5
1
5
1
10,73

0,65
0,65
0,8
0,6
0,6
0,65

0,18
0,17
0,16
0,2
0,16
0,15

1
n=7

0,6

0,16

Máy chuốt
Máy cắt thép
Máy bào
Máy tiện
Máy sọc
Máy BA hàn
380/65V
7 Cầu trục
Tổng nhóm 2
Nhóm 3
1
2
3
4
5
6
7

Máy tiện
Máy tiện
Máy mài tròn
Máy doa
Máy phay
Máy tiện
Máy doa
Tổng nhóm 3

20

2
3
7
11
16
18
19

1
1
1
1
1
1
1
n=7

10
4,5
8
5
17
7,5
52

5,3
47,53

6
7
11
10
16
12
12
74

0,8
0,6
0,65
0,6
0,6
0,8
0,6

0,17
0,19
0,19
0,16
0,17
0,15
0,2

Trong đồ án này ngoài phụ tải 3 pha còn có phụ tải 1 pha và phụ tải làm việc
với chế độ ngắn hạn lặp lại. Ta phải tiến hành quy đổi thiết bị làm việc ngắn
hạn về dài hạn và 3 pha làm việc.
- Đối với các thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại (như cầu trục, máy hàn
v.v...) khi tính toán phụ tải điện của chúng, ta phải quy đổi về công suất định

mức ở chế độ làm việc dài hạn.
Có nghĩa là quy đổi về chế độ làm việc có hệ số tiếp điện ε% = 100%. Công


thức quy đổi như sau:
+ Đối với động cơ:

P'đm = Pđm. cos ϕ .

ε%

+ Đối với máy biến áp hàn: P'đm = P.cos ϕ .

ε%

Trong đó:
P'đm là công suất định mức đã quy đổi về chế độ làm việc dài hạn.
- Nếu trong mạng có các thiết bị một pha thì cần phải phân phối đều các thiết bị
cho 3 pha của mạng, trước khi xác định nhq phải quy đổi công suất của các phụ
tải 1 pha về phụ tải 3 pha tương đương:
Với cầu trục:
P'đm = 15.0,6 0,35 = 5,3( kW)
Với máy biến áp hàn:
P'đm =P.cos ϕ .

ε% =15.0,65. 0,4 =6,2(kW)

Máy hàn đang ở chế độ 1 pha nên khi quy đổi về 3 pha ta phải xem công suất
của máy có lớn hơn 15% tổng công suất các máy 3 pha trong nhóm hay không
Ta có 15%PT3fa=

40,53.15
=6 (kW)
100

So sánh ta thấy lớn hơn nên quy đổi về chế độ 3 pha.
Ph = 3 .P'đm = 3 .6,2 = 10,73( kW)
2.1.2 Các phương pháp xác định phụ tải tính toán.
Khi thiết kế cung cấp điện cho một công trình (cụ thể là nhà máy ta đang thiết
kế) thì nhiệm vụ đầu tiên của người thiết kế là phải xác định được nhu cầu điện
của phụ tải công trình đó (hay là công suất đặt của nhà máy...).
Tuỳ theo quy mô của công trình (hay của nhà máy...) mà phụ tải điện phải được
xác định theo phụ tải thực tế hoặc còn phải kể đến khả năng phát triển trong
tương lai. Cụ thể là muốn xác định phụ tải điện cho một xí nghiệp, nhà máy thì
chủ yếu dựa vào các máy móc thực tế đặt trong các phân xưởng và xét tới khả
năng phát triển của cả nhà máy trong tương lai (đối với xí nghiệp nhà máy công
nghiệp thì chủ yếu là tương lai gần) còn đối với công trình có quy mô lớn (như


thành phố, khu dân cư...) thì phụ tải phải kể đến tương lai xa. Như vậy, việc xác
định nhu cầu điện là giải bài toán dự báo phụ tải ngắn hạn (đối với các xí
nghiệp, nhà máy công nghiệp) còn dự báo phụ tải dài hạn (đối với thành phố,
khu vực...). Nhưng ở đây ta chỉ xét đến dự báo phụ tải ngắn hạn vì nó liên quan
trực tiếp đến công việc thiết kế cung cấp điện nhà máy ta.
Dự báo phụ tải ngắn hạn là xác định phụ tải của công trình ngay sau khi công
trình đi vào sử dụng. Phụ tải này thường được gọi là phụ tải tính toán. Người
thiết kế cần phải biết phụ tải tính toán để chọn các thiết bị điện như: máy biến
áp, dây dẫn, các thiết bị đóng, cắt, bảo vệ... để tính các tổn thất công suất, tổn
thất điện áp, để lựa chọn các thiết bị bù... Chính vì vậy, phụ tải tính toán là một
số liệu quan trọng để thiết kế cung cấp điện. Phụ tải điện phụ thuộc vào nhiều

yếu tố như: công suất và số lượng các thiết bị điện, chế độ vận hành của chúng,
quy trình công nghệ của mỗi nhà máy, xí nghiệp, trình độ vận hành của công
nhân v.v... Vì vậy, xác định chính xác phụ tải tính toán là một nhiệm vụ khó
khăn nhưng lại rất quan trọng. Bởi vì, nếu phụ tải tính toán được xác định nhỏ
hơn phụ tải thực tế thì sẽ làm giảm tuổi thọ của các thiết bị điện, có khả năng
dẫn đến đến cháy nổ rất nguy hiểm. Nếu phụ tải tính toán lớn hơn phụ tải thực tế
nhiều thì các thiết bị điện được chọn sẽ quá lớn so với yêu cầu, gây lãng phí và
không kinh tế.
Do tính chất quan trọng như vậy, nên đã có nhiều công trình nghiên cứu và có
nhiều phương pháp tính toán phụ tải điện.
Nhưng vì phụ tải điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố như đã trình bày ở trên và sự
biến động theo thời gian nên thực tế chưa có phương pháp nào tính toán chính
xác và tiện lợi phụ tải điện. Nhưng hiện nay đang áp dụng một số phương pháp
sau để xác định phụ tải tính toán:
a - Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số
nhu cầu :
Một cách gần đúng có thể lấy Pđ = Pđm


n

Ptt = k nc .∑Pđm
i =1

Qtt = Ptt .tgϕ
Stt = Ptt2 + Qtt2 =

Ptt
cos ϕ

Khi đó :
n

∑P

. Ptt = k nc .

i =1

đmi

Trong đó :
- Pđi, Pđmi : công suất đặt và công suất định mức của thiết bị thứ i ( kW).
- Ptt, Qtt, Stt : công suất tác dụng, phản kháng và toàn phần tính toán của nhóm
thiết bị ( kW, kVAR, kVA ).
- n : số thiết bị trong nhóm.
- Knc : hệ số nhu cầu của nhóm hộ tiêu thụ đặc trưng tra trong sổ tay tra cứu.
tg ϕ _ứng với cos ϕ , đặc trưng cho các nhóm thiết bị trong các tài liệu tra cứu ở cẩm
nang .Nếu cos ϕ của các thiết bị trong nhóm không giống nhau thì phải tính hệ số công
suất trung bình theo công thức :
cos ϕ =

p1 cos ϕ1 + p 2 cosϕ 2 + ... + p n cos ϕ n
p1 + p 2 + ... + p n

Phụ tải tính toán ở điểm nút của hệ thống cung cấp điện (phân xưởng,tòa nhà ,xí
nghiệp) được xác định tổng pttt của các nhóm thiết bị nối đến nút này có kể đến hệ số
đồng thời ,tức là :
2

 n
  n

Stt =Kdt.  ∑ Ptti  +  ∑ Qtti 
 i =1
  i =1


2

n

Ở đây :

∑P
i =1

tti

- tổng phụ tải tác dụng tính toán của các nhóm thiết bị.

n

∑Q
i =1

Kdt

tti

- tổng phụ tải phản kháng tính toán của các nhóm thiết bị.
- Hệ số đồng thời ,nó nằm trong giới hạn (0,85-1).


Phương pháp tinh pttt theo hệ số nhu cầu có ưu điểm đơn giản ,tính toán thuận
lợi,nên nó là phương pháp thường dùng .Nhược điểm của phương pháp này là kém
chính xác vì Knc tra ở sổ tay,thực tế là số liệu phụ thuộc vào chế độ vận hành và số
thiết bị trong nhóm này (mà sổ tay thường không tính đến các yếu tố này).
Thật vậy ta có thể thấy rõ điều này qua biểu thức :
Knc=kmax.ksd
Mà kmax phụ thuộc vào hàng loạt các yếu tố đặc trưng cho chế độ làm việc của các
thiết bị trong nhóm.Do vậy knc cũng phụ thuộc vào các yếu tố như đối với kmax.
Ptt.KmaxPtb=Kmax.Ksd.Pdm
Hay

Ptt=Knc.Pdm

b - Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo suất phụ tải trên một
đơn vị diện tích sản xuất :
Công thức tính

Ptt = P0.F
Trong đó :

- P0 : suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản xuất ( W/m2 ). Giá trị P0 đươc tra
trong các sổ tay.

- F : diện tích sản xuất ( m2 ).
Phương pháp này chỉ cho kết quả gần đúng khi có phụ tải phân bố đồng đều trên
diện tích sản xuất, nên nó được dùng trong giai đoạn thiết kế sơ bộ, thiết kế

chiếu sáng.
c. Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo suất tiêu hao điện năng
cho một đơn vị thành phần :
Công thức tính toán :

Ptt =

M .W0
Tmax

Trong đó :
M : Số đơn vị sản phẩm được sản xuất ra trong một năm.
Wo : Suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm ( kWh ).


Tmax : Thời gian sử dụng công suất lớn nhất ( giờ ).
Phương pháp này được dùng để tính toán cho các thiết bị điện có đồ thị phụ tải ít
biến đổi như : quạt gió, máy nén khí, bình điện phân… Khi đó phụ tải tính toán
gần bằng phụ tải trung bình và kết quả tính toán tương đối chính xác.
d. Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình
và hệ số cực đại.
Công thức tính :
n

Ptt = K max .K sd .∑ P dmi
i=1

Trong đó :
n : Số thiết bị điện trong nhóm.
Pđmi : Công suất định mức thiết bị thứ i trong nhóm.

Kmax : Hệ số cực đại tra trong sổ tay theo quan hệ.
Kmax = f ( nhq, Ksd ).
nhq : số thiết bị sử dụng điện có hiệu quả là số thiết bị giả thiết có cùng công suất
và chế độ làm việc, chúng đòi hỏi phụ tải bằng phụ tải tính toán của nhóm phụ
tải thực tế.( Gồm có các thiết bị có công suất và chế độ làm việc khác nhau ).
Công thức để tính nhq như sau :
2

 n

 ∑Pđmi 

=  ni =1
qđ
∑( Pđmi ) 2

n

i =1

Trong đó :
Pđm : công suất định mức của thiết bị thứ i.
n : số thiết bị có trong nhóm.
Khi n lớn thì việc xác định nhq theo phương pháp trên khá phức tạp do đó có thể
xác định nhq một cách gần đúng theo cách sau :
 Khi thoả mãn điều kiện :
m=

Pđm max
≤3

Pđm min


và Ksd ≥ 0,4 thì lấy nhq = n.
Trong đó Pđm min, Pđm max là công suất định mức bé nhất và lớn nhất của các thiết bị
trong nhóm.
 Khi m > 3 và Ksd ≥ 0,2 thì nhq có thể xác định theo công thức sau :

 n

 2.∑ Pđmi 
=

qđ  i =1
Pđm max

2

n

 Khi m > 3 và Ksd < 0,2 thì nhq được xác định theo trình tự như sau :
Tính n1 - số thiết bị có công suất ≥ 0,5Pđm max.
Tính P1- tổng công suất của n1 thiết bị kể trên :

P = ∑P
n

1

đmi

i =1

Tính

n* =

n1
n

P* =

;

P1
P

P : tổng công suất của các thiết bị trong nhóm :
n

P=

∑P
i =1

đmi

Dựa vào n*, P* tra bảng xác định được nhq* = f (n*,P* )
Tính

nhq = nhq*.n

Cần chú ý là nếu trong nhóm có thiết bị tiêu thụ điện làm việc ở chế độ ngắn hạn
lặp lại thì phải quy đổi về chế độ dài hạn khi tính nhq theo công thức :

Ptt = Pđm ε %
ε% : hệ số đóng điện tương đối phần trăm .
Cũng cần quy đổi về công suất 3 pha đối với các thiết bị dùng điện 1 pha.
 Nếu thiết bị 1 pha đấu vào điện áp pha :

Pqd = 3.Pđmfa max
 Thiết bị một pha đấu vào điện áp dây :


Pqd = 3 .Pđm
Chú ý : Khi số thiết bị hiệu quả bé hơn 4 thì có thể dùng phương pháp đơn
giản sau để xác định phụ tải tính toán :
 Phụ tải tính toán của nhóm thiết bị gồm số thiết bị là 3 hay ít hơn có
thể lấy bằng công suất danh định của nhóm thiết bị đó :
n

Ptt = ∑ Pđmi
i =1

n : số thiết bị tiêu thụ điện thực tế trong nhóm.
Khi số thiết bị tiêu thụ thực tế trong nhóm lớn hơn 3 nhưng số thiết bị tiêu
thụ hiệu quả nhỏ hơn 4 thì có thể xác định phụ tải tính toán theo công thức :
n

Ptt =

∑K
i =1

ti

.Pđmi

Trong đó : Kt là hệ số tải . Nếu không biết chính xác có thể lấy như sau :
Kt = 0,9 đối với thiết bị làm việc ở chế độ dài hạn .
Kt = 0,75 đối với thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại.
e. Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và
hệ số hình dáng
Công thức tính : Ptt = Khd.Ptb

Qtt = Ptt.tgφ
Stt =

Ptt 2 + Q tt 2

Trong đó Khd : hệ số hình dáng của đồ thị phụ tải tra trong sổ tay.
T

∫P

dt

Ptb =

0

T

=

A
T

Ptb : công suất trung bình của nhóm thiết bị khảo sát.
A : điện năng tiêu thụ của một nhóm hộ tiêu thụ trong khoảng thời gian T.
f. Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và


độ lệch trung bình bình phương.
Công thức tính :
Trong đó :

Ptt = Ptb ± β.δ.

β : hệ số tán xạ.

δ : độ lệch của đồ thị phụ tải khỏi giá trị trung bình.
Phương pháp này thường được dùng để tính toán phụ tải cho các nhóm thiết bị
của phân xưởng hoặc của toàn bộ nhà máy. Tuy nhiên phương pháp này ít được
dùng trong tính toán thiết kế mới vì nó đòi hỏi khá nhiều thông tin về phụ tải mà
chỉ phù hợp với hệ thống đang vận hành
g. Xác định phụ tải đỉnh nhọn của nhóm thiết bị.
*Xác định phụ tải đỉnh nhọn (PTĐN) :PTĐN là phụ tải cực đại xuất hiện trong thời
gian ngắn (trong khoảng vài giây).PTĐN thường được tính dưới dạng dòng điện đỉnh
nhọn (Idn).Dòng điện này thường được dung để kiểm tra sụt áp khi mở máy ,tính toán

chọn các thiết bị bảo vệ…Đối với một thiết bị dòng đỉnh nhọn là dòng mở máy.Còn
đối với 1 nhóm thiết bị thì dòng đỉnh nhọn xuất hiện khi máy có dòng mở máy lớn
nhất trong nhóm khởi động ,còn các thiết bị khác làm việc bình thường .Do đó dòng
đỉnh nhọn được tính theo công thức:
Idn=Ikd=Kmm.Idm

(Đối với một thiết bị)

Idn=Ikdmax+Itt-Ksd.Idmmax

(đối với một nhóm thiết bị)

Trong đó :Kmm hệ số mở máy :
+Với động cơ KĐB rôto lồng sóc Kmm=5 ÷ 7.
+Động cơ DC hoặc KĐB rôto dây quấn Kmm=2,5
+Đối với MBA và lò hồ quang thì K ≥ 3.
- Ikdmax và Ksd là dòng khởi động và hệ số sử dụng cua thiết bị có dòng khởi động lớn
nhất trong nhóm.
- Itt là dòng tính toán trong nhóm : Itt=

.
2.1.3 Tính toán phụ tải từng nhóm

S tt
3.U dm


Tính toán cho nhóm 2
tt

Tên thiết bị

Kí hiệu Số
lượng

1
2
3
4
5
6

Máy chuốt
Máy sọc
Máy cắt thép
Máy bào
Máy tiện
Máy BA hàn

9
10
12
13
14
15

7

380/65V
Cầu trục

20
Tổng nhóm 2

Công suất
(kW)

cos ϕ k sd

I

dm

(A)

1
1
1
1
1
1

4,5
5
13
4,5
4,5
10,73

0,65
0,6

0,65
0,8
0,6
0,65

0,18
0,16
0,17
0,16
0,2
0,15

10,5
12,6
30
8,5
11,4
25

1
n=7

5,3
47,53

0,6
0,64

0,16
0,16

13,4

Dòng điện định mức được xác định:
Iđm =

Pđm
3.u dm . cos ϕ
Máy chuốt : Iđm = 10,5( A)
Máy sọc: Iđm = 12,6( A)
Máy cắt thép: Iđm = 30( A)
Máy bào: Iđm = 8,5( A)
Máy tiện: Iđm = 11,4( A)
Máy BA hàn: Iđm=25(A)

Cầu trục:Iđm=13,4(A)
Phụ tải tính toán được xác định:
n

Ptt = kmax.ksd. ∑ Pđmi
i =1

Số thiết bị trong nhóm n = 7
Thiết bị có công suất lớn hơn 50% công suất của thiết bị có công suất lớn nhất
trong nhóm là:n1 = 2


Tổng công suất của n1 thiết bị P1 = 23,73( kW)
Tổng công suất của n thiết bị P = 47,53( kW)
Từ đó ta có:

n* =

n1
2
= =0,2
7
n

P* =

23,73
P1
= 47,53 =0,5
P

Với n* và P* vừa tính được chúng ta tiến hành tra bảng PL4 giáo trình CCĐ
∗

n

NGÔ HỒNG QUANG trang 189 để xác định
∗

n

hq

hq

= 0,61

∗

nhq = n. nhq = 7.0,61 = 4,27 lấy bằng 4
n

Hệ số sử dụng K sdTB =

∑ (P

dmi

i =1

.K sdi )

= 0,16

n

∑P
i =1

dmi

⇒ Tra PL5 trang 190 giáo trình CCĐ NGÔ HỒNG QUANG Kmax = 3,5

Vì hệ số công suất cosϕ của các thiết bị trong nhóm là không giống nhau nên ta
phải tính hệ số công suất trung bình theo công thức:
n

cosφtb =

∑P
i =1

đmi

. cos ϕi

n

∑P

= 0,64

đmi

i =1

⇒ tgϕ = 1,2
Phụ tải tính toán của nhóm 1 được xác định:
n

Ptt= Kmax.Ksd. ∑ P đmi = 3,5.0,16.47,53= 26(kW).
i =1

Qtt=Ptt.tgϕ = 26.1,2 = 32 (kW).
Stt=

2

2

Ptt + Qtt =

2

2

26 + 32

=41(kVA)


Suy ra dòng điện tính toán của nhóm 1 là:

Iđm=

S
3U
tt

41

= 3.0,38 =62(A)
dm

Đối với một nhóm máy, dòng điện đỉnh nhọn xuất hiện khi máy có dòng
điện mở máy lớn nhất trong nhóm mở máy, còn các máy khác làm việc bình
thường. Do đó công thức tính như sau:

Iđn = Imm(max) + Itt - Ksd .Iđmmax
Trong đó :
Imm( max) - dòng khởi động của thiết bị có dòng khởi động lớn nhất trong nhóm.
Itt - dòng 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.
Pđmmax = 13 ( kW) :Máy cắt thép
Immmax = Kmm.Iđmmax = 6.

Pđm
3.U đm . cos ϕ

=

6.13
3.0,38.0.64

=185,16 ( A)

Đối với động cơ không đồng bộ 3 pha rô to lồng sóc : Kmm lấy bằng 6
Iđmmax =

P đm max
3.U đm . cos ϕ

=

13
= 30 ( A)
3.0,38.0,64

⇒ Iđn = 185,16 + 62 – 0,17.30 = 242( A).

Tính toán tương tự với 2 nhóm còn lại ta có bảng tính toán các thông số
như sau:

Bảng 2-2: Bảng tính toán cho các nhóm máy P.X cơ khí
Nhóm ∑Pđmnh

cosϕTBnh Ksdnh

kmaxnh

Pttnh

Qttnh

Sttnh

Itt

Iđn.nh

1

52

0,7

0,17

2,7

24

24,5

34

52

266

2

47,53

0,64

0,16

3,5

26

32

41

62

242


3

73

0,65

0,17

2,5

31

36

47,5

72

276

2.1.4 - Phụ tải chiếu sáng cho phân xưởng cơ khí
Công suất chiếu sáng được xác định theo công thức:
Pttcs = p0.F
Trong đó :
p0: Suất chiếu sáng. Tra theo bảng.
F: là diện tích phân xưởng

Trong phân xưởng xửa chữa cơ khí hệ thống chiếu sáng sử dụng đèn sợi đốt,với
phân xưởng sửa chữa cơ khí ta có p0=12W/m2.
⇒ Pttcs =p0.F =12.34.16 = 6,528 kW

P

6,528

=
Ittcs= 3
=10(A)
U dm 3.0,38
ttcs

Qttcs =Pttcs.tgφcs=7,632(kW) (đèn huỳnh quang cosφcs=0,6-0,65)
2.1.5 - Phụ tải tính toán toàn phân xưởng cơ khí


Phụ tải tính toán của phân xưởng được tính theo công thức sau :
2

S ttpcCK

 3
  3

= K dt .  ∑ Pttnhi + PttCS  +  ∑ Qttnhi 
 1
  1


2

Với Kđt là hệ số đang xét tới sự làm việc đồng thời giữa các nhóm máy trong
phân xưởng và Kđt = 0,8 – 0,85.
 Phụ tải tác dụng toàn phân xưởng:
3

3

1

1

3

3

1

1

Pttnhi = ∑ Pttpxi = ∑ Ptti + Pcs =(24+26+31)+6,528=87(kW)
Q

ttnhi

= ∑ Qttpxi = ∑ Qtti + Qcs =(24,5+32+36)+7,632 =100(KvAr)

 Phụ tải tính toán toàn phân xưởng:

S

ttpx

=0,85

2

Pttpx + Qttpx

2

=0,85

2

2

87 +100

=112(KvA)


Ta có cosφtb của phân xưởng là:
3

cosφtb =

∑P

i =1

đmi

. cos ϕi

=

3

∑P

52.0,69 + 47,53.0,64 + 73.0,65
=0,65
52 + 47,53 + 73

đmi

i =1

PttPX = SttPX .cosϕTB = 112.0,65 = 73,8(kW).
2
2
QttPX = S ttPX
− PttPX
= 112 2 − 73,8 2 = 84 (kVAr).


I ttPX =

Dòng điện tính toán của toàn phân xưởng:
S ttPX
3.U đm

=

112
3.0,38

= 170 (A).

2.2 - TÍNH TOÁN PHỤ TẢI CỦA TOÀN NHÀ MÁY.
Diện tích toàn nhà máy: F = 230.170=39100(m2)
Diện tích đường đi bãi trống: F' = 39100 –
(612+544+612+510+714+442+1530+1384+1152+476+612+544)
= 29968(m2)
Phụ tải chiếu sáng nhà máy:
PttcsNM = p0.F' = 0,12.29968 = 3,54( kW)
QttcsNM =Pttcs.tgφcs=4,2(kW) (đèn huỳnh quang cosφcs=0,6-0,65)
Phụ tải của toàn nhà máy được xác định theo công thức:
S ttNM = K đt .K pt .

(∑ P

ttNM

+ PttcsNM

) + (∑ Q
2

ttNM

+Q

ttcsNM

)

2

Trong đó : Kđt là hệ số đồng thời xét đến khả năng phụ tải lớn nhất của
phân xưởng Kđt = 0,8 ÷ 0,85.
Kpt là hệ số kể đến khả năng phát triển thêm phụ tải trong tương lai của
nhà máy : Kpt = 1,05 - 1,15.
∑PttNM = 120+87+180+165+200+180+160+90+70+50+50+70 =
1422(kW).