Đồ án thiết kế cung cấp điện cho nhà máy cơ khí

Lời nói đầu.
Trong quá trình phát triển của xã hội,con người luôn tìm mọi cách khai thác mọi tiềm
lực của tự nhiên để phục vụ cho nhu cầu sống của mình.Ngày nay nền kinh tế nước ta đang
phát triển mạnh mẽ, đời sống nhân dân được nâng cao một cách nhanh chóng. Nhu cầu của
người dân về điện năng và trong sản xuất công nghiệp, dịch vụ ngày càng tăng không ngừng.
Trước tình hình đó lực lượng đông đảo các cán bộ kỹ thuật viên trong và ngoài ngành điện
lực tham gia thiết kế, và lắp đặt các công trình cấp điện.
Nhà máy cơ khí địa phương là một bộ phận quan trọng của nền công nghiệp của
nước ta. Nhà máy có 10 phân xưởng sản xuất. Cần cung cấp một lượng điện tương đối lớn
nguồn điện được lấy từ nguồn cao áp qua các trạm biến áp trung gian về nhà máy cung cấp
đến các phân xưởng. Đồ án giới thiệu chung về nhà máy, vị trí địa lý, đặc điểm công nghệ,
phân bố phụ tải... Đồng thời đồ án cũng xác định phụ tải tính toán, thiết kế mạng điện cao
áp,tính toán ngắn mạch và kiểm tra các thiết bị điện, hệ thống chiếu sáng cho phân xưởng
cũng như toàn nhà máy.Thông qua thiết kế và tính toán cũng nêu ra cách lựa chọn số lượng,
dung lượng vị trí đặt trạm biến áp, trạm phân phối điện năng trung tâm cho hệ thống cung cấp
điện toàn nhà máy...
Thực hiện các nội dung trên, đồ án bám sát phần lý thuyết chuyên môn thông qua các
tài liệu chuyên ngành của Ts.Phan Đăng Khải, Ts.Ngô Hồng Quang, Ts.Trần Quang Khánh.
Do kiến thức và thời gian có hạn, bản thiết kế không tránh khỏi sai sót, kính mong các thầy
góp ý kiến để bản thiết kế được hoàn thiện hơn. Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn thầy
giáo Nguyễn Đức Minh đã đóng góp ý kiến cho bản thiết kê này.
Hà Nội ngày..28..tháng.6..năm 2010
Sinh viên thực hiện:
Trần Đức Liêm

1


CHƯƠNG I
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY
Giới thiệu chung về nhà máy.

Nhà máy cơ khí trung quy mô nằm trên mặt bằng rộng 15838m2, gồm 10 phân xưởng .
Danh sách các phân xưởng trong nhà máy
Số
TT

Tên phân xưởng

Công suất đặt
(kW)

Cosφ

Hộ phụ tải

Diện tích (m2)

1

Phân xưởng kết cấu kim loại

34x20=680

0,7

1

2
3
4
5

6
7
8
9

Trạm bơm
Phân xưởng lắp ráp
Phân xưởng đúc
Bộ phận thử nghiệm
Phân xưởng rèn
Phân xưởng sửa chữa cơ khí
Phân xưởng gia công gỗ
Phân xưởng nén khí
Bộ phận hành chính và ban

350
34x20=680
34x15=510
500
1300
2500
350
800

0,78
0,8
0,8
0,7
0,7
0,6

0,75
0,7

2
1
1
2
1
1
1
1

3180
742
2188
3238
338
1744
1913
3225
1041

100

0,8

2

3294

10

quản lí

Nhà máy có tầm quan trọng trong nền kinh tế quốc dân giúp chúng ta phát triển nhanh
hơn, phục vụ việc công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước. Trong đó các phân xưởng sản xuất
theo dây truyền và được cấp điện theo tiêu chuẩn loại một và hai.
Nguồn điện cấp cho nhà máy được lấy từ lưới điện cách nhà máy 3 Km, đường dây cấp
điện cho nhà máy dùng loại dây AC, dung lượng ngắn mạch về phía hạ áp của trạm biến áp là
240 MVA, nhà máy làm việc 3 ca.
Nhà máy là một bộ phận trong xí nghiệp công nghiệp cơ khí chế tạo máy. Sau khi tiếp
nhận phôi từ nhà máy chuyên dụng khác , phôi được đưa đến phân xưởng tiện cơ khí và phân
xưởng dập để gia công thành các chi tiết máy hoàn chỉnh. Vì đây là nhà máy cơ khí trung quy
mô nên các chi tiết máy đòi hỏi phải có sự chính xác tuyệt đối bởi đây là công đoạn cuối cùng
để tạo ra sản phẩm. Ở quá trình này có rất nhiều máy công cụ như tiện, phay, bào, mài, doa,
khoan với các cỡ công suất khác nhau. Các loại máy công cụ này có thể làm việc riêng biệt
hoặc làm việc trong dây chuyền tự động .
Các nội dung chủ yếu.
1. Xác định phụ tải tính toán của toàn nhà máy.

2


2. Lựa chọn phương án và thiết kế mạng điện cho nhà máy.
3. Tính toán ngắn mạch và kiểm tra các thiết bị điện.
Các bản vẽ:
1. Sơ đồ mặt bằng và đi dây cho các phân xưởng và cho nhà máy.
2. Sơ đồ nguyên lí mạng điện cao áp toàn nhà máy.
1.1

Các tài liệu tham khảo.
1. Hướng dẫn cung cấp điện

- Ngô Hồng Quang.

2. Thiết kế cấp điện

- Ngô Hồng Quang.

3. Hệ thống cung cấp điện

- Trần Quang Khánh.

CHƯƠNG II:
PHỤ TẢI TÍNH TOÁN
Vì các phân xưởng chỉ biết công suất đặt, phụ tải tính toán được xác định theo công suất
đặt và hệ số nhu cầu.
Các phân xưởng đều có knc=1, suất chiếu sáng 20W/m2.
+ ) Với phân xưởng kết cấu kim loại
Công suất đặt 680 kW
Diện tích xưởng 3180 m2
Với phân xưởng kết cấu kim loại có cosφ=0,7
- Công suất tính toán động lực:
Pdl=knc.Pd=1.680=680 kW
- Công suất tính toán chiếu sáng
Pcs=P0.S=20.3180=63600 W=63,6 kW
- Công suất tính toán tác dụng của phân xưởng
Sử dụng phương pháp số gia với Pdl>Pcs
Ta có: Ptt=Pdl+Kcs.Pcs
0,04

P 
K cs =  cs ÷
Với
 5 

0,04

 63, 6 
− 0, 41 = 
÷
 5 

− 0, 41 = 0, 697

=> Ptt=680+0,697.63,6=724,33 kW
- Công suất tính toán phản kháng của phân xưởng
Qtt=Ptt.tgφ=724,33.1,02=738,96 (kVAr) (do cosφ=0,7)
- Công suất tính toán toàn phần của phân xưởng
P
724, 33
Stt = tt =
= 1034, 76 (kVA)
cosϕ
0, 7
+ ) Với trạm bơm
Công suất đặt 350 kW
Diện tích xưởng 742 m2
3

Với phân xưởng kết cấu kim loại có cosφ=0,78
- Công suất tính toán động lực:
Pdl=knc.Pd=1.350=350 kW
- Công suất tính toán chiếu sáng
Pcs=P0.S=20.742=14840 W=14,84 kW
- Công suất tính toán tác dụng của phân xưởng
Sử dụng phương pháp số gia với Pdl>Pcs
Ta có: Ptt=Pdl+Kcs.Pcs
0,04

P 
K cs =  cs ÷
Với
 5 

0,04

 14,84 
− 0, 41 = 
÷
 5 

− 0, 41 = 0, 634

=> Ptt=350+0,634.14,84=359,42 kW
- Công suất tính toán phản kháng của phân xưởng
Qtt=Ptt.tgφ=359,42.0,8=288,36 (kVAr) (do cosφ=0,78)
- Công suất tính toán toàn phần của phân xưởng
P

359, 42
Stt = tt =
= 460, 79 (kVA)
cosϕ
0, 78
+ ) Với phân xưởng lắp ráp
Công suất đặt 680 kW
Diện tích xưởng 2188 m2
Với phân xưởng kết cấu kim loại có cosφ=0,8
- Công suất tính toán động lực:
Pdl=knc.Pd=1.680=680 kW
- Công suất tính toán chiếu sáng
Pcs=P0.S=20.2188=43760 W=43,76 kW
- Công suất tính toán tác dụng của phân xưởng
Sử dụng phương pháp số gia với Pdl>Pcs
Ta có: Ptt=Pdl+Kcs.Pcs
0,04

P 
K cs =  cs ÷
Với
 5 

0,04

 43, 76 
− 0, 41 = 
÷
 5 

− 0, 41 = 0, 681

=> Ptt=680+0,681.43,76=709,79 kW
- Công suất tính toán phản kháng của phân xưởng
Qtt=Ptt.tgφ=709,79.0,75=532,34 (kVAr) (do cosφ=0,8)
- Công suất tính toán toàn phần của phân xưởng
P
709, 79
Stt = tt =
= 887, 24 (kVA)
cosϕ
0,8
+ ) Với phân xưởng đúc
Công suất đặt 510 kW
Diện tích xưởng 3238 m2
Với phân xưởng kết cấu kim loại có cosφ=0,8
- Công suất tính toán động lực:
Pdl=knc.Pd=1.510=510 kW
- Công suất tính toán chiếu sáng
Pcs=P0.S=20.3238=64760 W=64,76 kW
4


- Công suất tính toán tác dụng của phân xưởng
Sử dụng phương pháp số gia với Pdl>Pcs
Ta có: Ptt=Pdl+Kcs.Pcs
0,04

P 
K cs =  cs ÷

Với
 5 

0,04

 64, 76 
− 0, 41 = 
÷
 5 

− 0, 41 = 0, 698

=> Ptt=510+0,698.64,76=555,19 kW
- Công suất tính toán phản kháng của phân xưởng
Qtt=Ptt.tgφ=555,19.0,75=416,39 (kVAr) (do cosφ=0,8)
- Công suất tính toán toàn phần của phân xưởng
P
555,19
Stt = tt =
= 693, 99 (kVA)
cosϕ
0,8
+ ) Với bộ phận thử nghiệm
Công suất đặt 500 kW
Diện tích xưởng 338 m2
Với phân xưởng kết cấu kim loại có cosφ=0,7
- Công suất tính toán động lực:
Pdl=knc.Pd=1.500=500 kW
- Công suất tính toán chiếu sáng
Pcs=P0.S=20.338=6760 W=6,76 kW

- Công suất tính toán tác dụng của phân xưởng
Sử dụng phương pháp số gia với Pdl>Pcs
Ta có: Ptt=Pdl+Kcs.Pcs
0,04

P 
K cs =  cs ÷
Với
 5 

0,04

 6, 76 
− 0, 41 = 
÷
 5 

− 0, 41 = 0, 602

=> Ptt=500+0,602.6,76=504,06 kW
- Công suất tính toán phản kháng của phân xưởng
Qtt=Ptt.tgφ=504,06.1,02=514,24 (kVAr) (do cosφ=0,7)
- Công suất tính toán toàn phần của phân xưởng
P
504, 06
Stt = tt =
= 720, 09 (kVA)
cosϕ
0, 7
+ ) Với phân xưởng rèn

Công suất đặt 1300 kW
Diện tích xưởng 1744 m2
Với phân xưởng kết cấu kim loại có cosφ=0,7
- Công suất tính toán động lực:
Pdl=knc.Pd=1.1300=1300 kW
- Công suất tính toán chiếu sáng
Pcs=P0.S=20.1744=34880 W=34,88 kW
- Công suất tính toán tác dụng của phân xưởng
Sử dụng phương pháp số gia với Pdl>Pcs
Ta có: Ptt=Pdl+Kcs.Pcs

5


0,04

P 
K cs =  cs ÷
Với
 5 

0,04

 34,88 
− 0, 41 = 
÷
 5 

− 0, 41 = 0, 671

=> Ptt=1300+0,671.34,88=1323,4 kW
- Công suất tính toán phản kháng của phân xưởng
Qtt=Ptt.tgφ=1323,4.1,02=1350,14 (kVAr) (do cosφ=0,7)
- Công suất tính toán toàn phần của phân xưởng
P
1323, 4
Stt = tt =
= 1890, 57 (kVA)
cosϕ
0, 7
+ ) Với phân xưởng sửa chữa cơ khí
Công suất đặt 2500 kW
Diện tích xưởng 1913 m2
Với phân xưởng kết cấu kim loại có cosφ=0,6
- Công suất tính toán động lực:
Pdl=knc.Pd=1.2500=2500 kW
- Công suất tính toán chiếu sáng
Pcs=P0.S=20.1913=38260 W=38,26 kW
- Công suất tính toán tác dụng của phân xưởng
Sử dụng phương pháp số gia với Pdl>Pcs
Ta có: Ptt=Pdl+Kcs.Pcs
0,04

P 
K cs =  cs ÷
Với
 5 

0,04

 38, 26 
− 0, 41 = 
÷
 5 

− 0, 41 = 0, 675

=> Ptt=2500+0,675.38,26=2525,82 kW
- Công suất tính toán phản kháng của phân xưởng
Qtt=Ptt.tgφ=2525,82.1,33=3367,76 (kVAr) (do cosφ=0,6)
- Công suất tính toán toàn phần của phân xưởng
P
2525,82
Stt = tt =
= 4209, 7 (kVA)
cosϕ
0, 6
+ ) Với phân xưởng gia công gỗ
Công suất đặt 350 kW
Diện tích xưởng 3223 m2
Với phân xưởng kết cấu kim loại có cosφ=0,75
- Công suất tính toán động lực:
Pdl=knc.Pd=1.350=350 kW
- Công suất tính toán chiếu sáng
Pcs=P0.S=20.3223=64460 W=64,46 kW
- Công suất tính toán tác dụng của phân xưởng
Sử dụng phương pháp số gia với Pdl>Pcs
Ta có: Ptt=Pdl+Kcs.Pcs
0,04

P 
K cs =  cs ÷
Với
 5 

0,04

 64, 46 
− 0, 41 = 
÷
 5 

− 0, 41 = 0, 698

=> Ptt=350+0,698.64,46=395 kW
- Công suất tính toán phản kháng của phân xưởng
6


Qtt=Ptt.tgφ=395.0,882=348,36 (kVAr) (do cosφ=0,75)
- Công suất tính toán toàn phần của phân xưởng
P
395
Stt = tt =
= 526, 67 (kVA)
cosϕ 0, 75
+ ) Với phân xưởng nén khí
Công suất đặt 800 kW
Diện tích xưởng 1041 m2
Với phân xưởng kết cấu kim loại có cosφ=0,7

- Công suất tính toán động lực:
Pdl=knc.Pd=1.800=800 kW
- Công suất tính toán chiếu sáng
Pcs=P0.S=20.1041=20820 W=20,82 kW
- Công suất tính toán tác dụng của phân xưởng
Sử dụng phương pháp số gia với Pdl>Pcs
Ta có: Ptt=Pdl+Kcs.Pcs
0,04

P 
K cs =  cs ÷
Với
 5 

0,04

 20,82 
− 0, 41 = 
÷
 5 

− 0, 41 = 0, 649

=> Ptt=800+0,649.20,82=813,51 kW
- Công suất tính toán phản kháng của phân xưởng
Qtt=Ptt.tgφ=813,51.1,02=829,95 (kVAr) (do cosφ=0,7)
- Công suất tính toán toàn phần của phân xưởng
P
813, 51
Stt = tt =

= 1162,16 (kVA)
cosϕ
0, 7
+ ) Với bộ phận hành chính và ban quản lí
Công suất đặt 100 kW
Diện tích xưởng 3294 m2
Với phân xưởng kết cấu kim loại có cosφ=0,8
- Công suất tính toán động lực:
Pdl=knc.Pd=1.100=100 kW
- Công suất tính toán chiếu sáng
Pcs=P0.S=20.3294=65880 W=65,88 kW
- Công suất tính toán tác dụng của phân xưởng
Sử dụng phương pháp số gia với Pdl>Pcs
Ta có: Ptt=Pdl+Kcs.Pcs
0,04

P 
K cs =  cs ÷
Với
 5 

0,04

 65,88 
− 0, 41 = 
÷
 5 

− 0, 41 = 0, 699

=> Ptt=100+0,699.65,88=146,03 kW
- Công suất tính toán phản kháng của phân xưởng
Qtt=Ptt.tgφ=146,03.0,75=109,52 (kVAr) (do cosφ=0,8)
- Công suất tính toán toàn phần của phân xưởng
P
146, 03
Stt = tt =
= 182, 54 (kVA)
cosϕ
0,8
Các phân xưởng khác tính tương tự, kết quả ghi trong bảng dưới đây:

7


TT

Tên PX

Pd,
kW

Knc

cos
φ

P0,
Pdl,
2

W/m kW

Pcs,
kW

Ptt,
kW

Qtt,
(kVA)r

Stt,
(kVA)

1

PX kết cấu kim loại

680

1

0,7

20

680

63,6

724,33

738,96

1034,76

2

Trạm bơm

350

1

0,78

20

350

14,84

359,42

288,36

460,79

3

PX lắp ráp

680

1

0,8

20

680

43,76

709,79

532,34

887,24

4

PX đúc

510

1

0,8

20

510

64,76

555,19

416,39

693,99

5

Bộ phận thử nghiệm

500

1

0,7

20

500

6,74

504,06

514,24

720,09

6

PX rèn

1300

1

0,7

20

1300

34,88

1323,4

1350,14

1890,57

7

PX sửa chữa cơ khí

2500

1

0,6

20

2500

38,26

2525,82

3367,76

4209,7

8

PX gia công gỗ

350

1

0,75

20

350

64,5

395

348,36

526,67

9

PX nén khí

800

1

0,7

20

800

20,82

813,51

829,95

1162,16

10

Bộ phận hành chính
và ban quản lí

100

1

0,8

20

100

65,88

146,03

109,52

182,54

+ Xác định phụ tải chiếu sáng bảo vệ
Pcsbv=P0.F với P0=3 W/m2
Và F = ΣF − ΣFPX
= 75316 − (3180 + 742 + 2188 + 3238 + 338 + 1744 + 1913 + 3225 + 1041 + 3294 = 75316 − 20903
= 75316 − 20903 = 54413 m 2

Vậy Pcsbv=3.54413=163239 W= 163,239 kW
Và Qcsbv=Pcsbv.tgφ=163,239.0,75=122,43 (kVA)r (do cosφ=0,8, dùng đèn huỳnh
quang)
+ Phụ tải tính toán tác dụng toàn nhà máy
11

Pttnm = k dt .∑ Ptti
i =1

11

Với

∑P
i =1

tti

= 724, 33 + 359, 42 + 709, 79 + 555,19 + 504, 06 + 1323, 4 + 2525,82 +

+ 395 + 813, 51 + 146, 03 + 163, 239 = 8056, 55 kW
Vậy Pttnm=0,75.8056,55=6042,41 kW
+

Phụ tải tính toán phản kháng toàn nhà máy
11

Q ttnm = k dt .∑ Q tti
i =1

11

Với

∑Q
i =1

tti

= 738, 96 + 288, 36 + 532, 34 + 416, 39 + 514, 24 + 1350,14 + 3367, 76 +
+ 348, 36 + 829, 95 + 109, 52 + 122, 43 = 8618, 45 kW

Vậy Qttnm=0,75.8618,45=6463,84 (kVA)r
8


+) Phụ tải tính toán tính toán toàn phần của nhà máy
Sttnm= 6042, 412 + 6463,842 = 8848, 27 (kVA)
- Hệ số công suất của nhà máy:
P
6042, 41
cosϕ nm = ttnm =
= 0, 68
Sttnm 8848, 27
+ Xác định biểu đồ phụ tải, chọn tỉ lệ xích m=18 (kVA)/mm2
S
với π = 3,14
R=
π.m
αcs =

360Pcs
Ptt

Ta có bảng bán kính R và góc chiếu sáng của biểu đồ phụ tải các phân xưởng
Pcs,kW
Ptt,kW
TT
Tên PX
Stt, (kVA)
R, mm2
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

PX kết cấu kim loại
Trạm bơm
PX lắp ráp
PX đúc
Bộ phận thử nghiệm
PX rèn
PX sửa chữa cơ khí
PX gia công gỗ

PX nén khí
Bộ phận hành chính
và ban quản lí

αcs

63,6
14,84
43,76
64,76
6,74
34,88
38,26
64,5
20,82

724,33
359,42
709,79
555,19
504,06
1323,4
2525,82
395
813,51

1034,76
460,79
887,24
693,99

720,09
1890,57
4209,7
526,67
1162,16

4,3
2,9
4
3,5
3,6
5,8
8,6
3,1
4,5

31,6
14,9
22,2
42
4,8
9,5
5,5
58,8
9,2

65,88

146,03

182,54

1,8

162,4

+ ) Cuối cùng vẽ được biểu đồ phụ tải toàn nhà máy

9


Chương III:
THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN CAO ÁP CỦA NHÀ MÁY
3.1 YÊU CẦU ĐỐI VỚI SƠ ĐỒ CUNG CẤP ĐIỆN
Lựa chọn phương án cấp điện là vấn đề rất quan trọng vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến
vận hành khai thác và phát huy hiệu quả cấp điện. Để chọn phương án cấp điện an toàn
phải tuân theo các điều kiện sau;
+ Đảm bảo chất lượng điện năng
+ Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện về tính liên tục phù hợp với yêu cầu của
phụ tải.
+ Thuận lợi cho việc lắp ráp vận hành và sửa chữa cũng như phát triển phụ tải.
+ An toàn cho người vận hành và máy móc
+ Có chỉ tiêu kinh tế kĩ thuật hợp lý.
3.2.XÁC ĐỊNH ĐIỆN ÁP TRUYỀN TẢI TỪ HỆ THỐNG ĐẾN XÍ NGHIỆP
Ta dựa vào công thức kinh nghiệm sau :
U = 4, 34. l + 0, 016P
Trong đó :

U – là điện áp truyền tải tính bằng kV
L – là khoảng cách truyền tải tính bằng Km

10


P- là công suất truyền tải tính bằng kW
Xác định điện áp truyền tải từ hệ thống về xí nghiệp : thay các giá trị
PttXN = 6042,41 kW và l = 3km vào công thức trên ta có U = 43,33kV,Vậy ta chọn cấp điện áp
truyền tải từ hệ thống đến xí nghiệp Uđm = 35kV.
Với qui mô nhà máy như số liệu ghi trong bảng phụ tải tính toán ở trên, cần đặt một trạm
phân phối trung tâm (PPTT) nhận điện từ trạm biến áp trung gian (BATG) về rồi phân phối
cho các trạm biến áp phân xưởng (BAPX).

1. Xác định vị trí trạm PPTT
Trên sơ đồ mặt bằng nhà máy, vẽ một hệ tọa độ xoy, có vị trí trọng tâm các nhà xưởng là
(xi, yi) sẽ xác định được tọa độ tối ưu M(x, y) để đặt trạm PPTT như sau:
x=
x=

Σ x i Si
Σy S
; y= i i
Σ Si
Σ Si

1034, 76.2, 6 + 460, 79.6,1 + 887, 24.6 + 693, 99.10, 9 + 720, 09.14,8 + 1890, 57.13, 5 + 4209, 7.10, 3 + 526, 67.8,6 + 1162,16.5,5 + 182,54.2
11768,51

= 9, 28 (cm)
y=

1034, 76.6,1 + 460, 79.6, 6 + 887, 24.5, 2 + 693, 99.6,1 + 720, 09.5,1 + 1890, 57.1,1 + 4209, 7.2, 9 + 526, 67.0, 9 + 1162,16.2, 3 + 182, 54.2, 3

11768,51

= 3, 38 (cm)
Dịch chuyển ra khoảng trống, vậy M(9,28 ; 3,38)
2. Xác định vị trí, số lượng, dung lượng các trạm BAPX
Căn cứ vào vị trí, công suất của các phân xưởng, quyết định đặt 8 trạm biến áp phân
xưởng.
-

Trạm B1 cấp điện cho PX kết cấu kim loại

-

Trạm B2 cấp điện cho trạm bơm

-

Trạm B3 cấp điện cho PX lắp ráp

-

Trạm B4 cấp điện cho PX đúc

-

Trạm B5 cấp điện cho bộ phận thử nghiệm

-

Trạm B6 cấp điện cho PX rèn

-

Trạm B7 cấp điện cho PX sửa chữa cơ khí

-

Trạm B8 cấp điện cho PX gia công gỗ

-

Trạm B9 cấp điện cho PX nén khí và bộ phận hành chính và ban quản lí

Trong đó các trạm B1, B2, B3, B4, B6, B7, B8, B8 cấp điện cho các phân xưởng chính
xếp loại 1, cần đặt 2 máy biến áp. Trạm B5 thuộc loại 2 chỉ cần đặt 1 máy. Các trạm dùng

11


loại trạm kề, có 1 tường trạm chung với tường phân xưởng. Các máy biến áp dùng máy do
ABB sản xuất tại Việt Nam, không phải hiệu chỉnh nhiệt độ.
Chọn dung lượng các máy biến áp:
-

Trạm B1:
SdmB ≥

Stt1 1034, 76
=
= 739,11 (kVA)

1, 4
1, 4

Chọn dùng hai máy biến áp 800 – 22/0,4 có Sdm=800 (kVA)
-

Trạm B2
SdmB ≥ Stt 2 = 460, 79 (kVA)

Chọn dùng một máy biến áp 500 – 22/0,4 có Sdm=500 (kVA)
-

Trạm B3:
SdmB ≥

Stt 2 887, 24
=
= 663, 74 (kVA)
1, 4
1, 4

Chọn dùng hai máy biến áp 800 – 22/0,4 có Sdm=800 (kVA)
-

Trạm B4:
SdmB ≥

Stt3 693, 99
=
= 495, 71 (kVA)

1, 4
1, 4

Chọn dùng hai máy biến áp 500 – 22/0,4 có Sdm=500 (kVA)
-

Trạm B5:
SdmB ≥ Stt 4 = 720, 09 (kVA)

Chọn dùng một máy biến áp 800 – 22/0,4 có Sdm=800 (kVA)
-

Trạm B6:
SdmB ≥

Stt5 1890, 57
=
= 1350, 41 (kVA)
1, 4
1, 4

Chọn dùng hai máy biến áp 1500 – 22/0,4 có Sdm=1500 (kVA)( sản xuất theo đơn đặt hàng)
-

Trạm B7:
SdmB ≥

Stt6 4209, 7
=
= 3006, 93 kVA

1, 4
1, 4

Chọn dùng hai máy biến áp 3200 – 22/0,4 có Sdm=3200 (kVA)( sản xuất theo đơn đặt hàng)
-

Trạm B8:
SdmB ≥

Stt7 526, 67
=
= 376,19 kVA
1, 4
1, 4

Chọn dùng một máy biến áp 400 – 22/0,4 có Sdm=400 (kVA)

12


-

Trạm B9:
SdmB ≥

Stt8 1162,16 + 182, 54
=
= 960, 5 kVA
1, 4
1, 4

Chọn dùng hai máy biến áp 1000 – 22/0,4 có Sdm=1000 (kVA)
Vậy ta có bảng kết quả chọn biến áp cho các trạm BAPX
TT
1
2
3
4
5
6
7
8

Tên phân xưởng
PX kết cấu kim loại
Trạm bơm
PX lắp ráp
PX đúc
Bộ phận thử nghiệm
PX rèn
PX sửa chữa cơ khí
PX gia công gỗ
PX nén khí

9

Bộ phận HC và ban QL

Stt, (kVA)
1034,76

460,79
887,24
693,99
720,09
1890,57
4209,7
526,67

Số máy
2
1
2
2
1
2
2
2

SdmB,(kVA)
800
400
800
500
800
1500
3200
400

Tên trạm
B1

B2
B3
B4
B5
B6
B7
B8

1344,7

2

1000

B9

3.3 PHƯƠNG ÁN ĐI DÂY MẠNG CAO ÁP
Vì nhà máy thuộc hộ loại 1, sẽ dùng đường dây trên không lộ kép dẫn điện từ trạm BATG
về trạm PPTT của nhà máy. Để đảm bảo an toàn và mỹ quan, mạng cao áp trong nhà máy
dùng cáp ngầm. Từ trạm PPTT tới các TBA B1, B2, B3, B5, B6, B7, B8 dùng cáp lộ kép, đến
TBA B4 dùng cáp lộ đơn.
•
•

Căn cứ vào vị trí các trạm biến áp và trạm PPTT trên mặt bằng, đề ra 2 phương án đi
dây mạng cao áp.
Phương án 1: các trạm BA được cấp điện trực tiếp từ trạm PPTT

•

Phương án 2: các trạm BA xa trạm PPTT được lấy điện liên thông qua các trạm ở gần
trạm PPTT

Đường dây cung cấp từ trạm BATG về trạm PPTT của nhà máy dài 3 km sử dụng đường dây
trên không, dây nhôm lõi thép, lộ kép.
Tra cẩm nang có thời gian sử dụng công suất lớn nhất T max = 5000 h, với giá trị của T max, dây
dẫn AC có Jkt = 1,1
I ttnm =
Fkt =

Sttnm
8848, 27
=
= 116,1 A
2 3.U dm
2 3.22

I ttnm 116,1
=
= 105, 55 mm 2
J kt
1,1

Chọn dây nhôm lõi thép tiết diện 120 mm2, AC- 120, có Icp=380 A
+ Kiểm tra dây đã chọn theo điều kiện dòng sự cố: Isc=2.Ittnm=2.116,1=232,2 A

13


 Isc< Icp, thỏa mãn

+ Kiểm tra dây dẫn đã chọn theo điều kiện tổn thất điện áp
Với dây AC- 120 có khoảng cách trung bình hình học D = 1,26m tra bảng được
r0=0,27Ω/km, x0=0,35Ω/km.
∆U =

PR + QX (6042, 41.0, 27. + 6463,84.0, 35).3
=
= 265, 49 V
U dm
2.22

∆U< ∆Ucp=5%Udm=1100 V => thỏa mãn
Vậy chọn dây AC – 120.
Chú ý: Sau đây lần lượt tính toán kinh tế kỹ thuật cho 2 phương án. Mục đích tính toán phần
này là so sánh tương đối giữa 2 phương án cấp điện, chỉ cần tính toán so sánh phần khác nhau
giữa 2 PA. Cả 2 PA đều có những phần tử giống nhau: đường dây từ BBTG về PPTT, có 9
TBA; vì thế chỉ cần so sánh kinh tế kĩ thuật 2 mạng cáp cao áp. Dùng cáp XLPE lõi đồng bọc
thép của hãng FURUKAWA Nhật Bản.
a. Phương án 1:

2

1

B2

3

B1

B3

B5

9

B7

7
B6

B8
8

+ Chọn cáp từ PPTT tới B1
I max =

5

B4

B9
10

4

1034, 76
= 13, 58 ( A )
2 3.22

14

6


Với cáp đồng ,Tmax = 5000 Jkt =3,1 A/mm2
Fkt =

13, 58
= 4, 38 mm 2
3,1

Chọn cáp XLPE có tiết diện tối thiểu 35 mm2 => 2 XLPE (3x35)
+ Chọn cáp từ PPTT tới B2
I max =

460, 79
= 12, 09 A
3.22

Với cáp đồng ,Tmax = 5000 Jkt =3,1 A/mm2
Fkt =

12, 09
= 3, 9 mm 2
3,1

Chọn cáp XLPE có tiết diện tối thiểu 35 mm2 => 1 XLPE (3x35)
+ Chọn cáp từ PPTT tới B3
I max =

887, 24
= 11, 64 A
2 3.22

Với cáp đồng ,Tmax = 5000 Jkt =3,1 A/mm2
Fkt =

11, 64
= 3, 76 mm 2
3,1

Chọn cáp XLPE có tiết diện tối thiểu 35 mm2 => 2 XLPE (3x35)
+ Chọn cáp từ PPTT tới B4
I max =

693, 99
= 9,11 A
2 3.22

Với cáp đồng ,Tmax = 5000 Jkt =3,1 A/mm2
Fkt =

9,11
= 2, 94 mm 2
3,1

Chọn cáp XLPE có tiết diện tối thiểu 35 mm2 => 2 XLPE (3x35)
+ Chọn cáp từ PPTT tới B5
I max =

720, 09
= 18, 9 A
3.22

Với cáp đồng ,Tmax = 5000 Jkt =3,1 A/mm2
Fkt =

18, 9
= 6,1 mm 2
3,1

Chọn cáp XLPE có tiết diện tối thiểu 35 mm2 => 1 XLPE (3x35)
+ Chọn cáp từ PPTT tới B6

15


I max =

1890, 57
= 24,81 A
2 3.22

Với cáp đồng ,Tmax = 5000 Jkt =3,1 A/mm2
24,81
= 8 mm 2
3,1

Fkt =

Chọn cáp XLPE có tiết diện tối thiểu 35 mm2 => 2 XLPE (3x35)
+ Chọn cáp từ trạm PPTT tới B7
I max =

4209, 7
= 55, 24 A
2 3.22

Với cáp đồng ,Tmax = 5000 Jkt =3,1 A/mm2
Fkt =

55, 24
= 17,82 mm 2
3,1

Chọn cáp XLPE có tiết diện tối thiểu 35 mm2 => 2 XLPE (3x35)
+ Chọn cáp từ PPTT tới B8
I max =

526, 67
= 6, 91 A
2 3.22

Với cáp đồng ,Tmax = 5000 Jkt =3,1 A/mm2
Fkt =

6, 91
= 2, 23 mm 2
3,1

Chọn cáp XLPE có tiết diện tối thiểu 35 mm2 => 2 XLPE (3x35)
+ Chọn cáp từ PPTT tới B9
I max =

1344, 7
= 17, 64 A
2 3.22

Với cáp đồng ,Tmax = 5000 Jkt =3,1 A/mm2
Fkt =

17, 64
= 5, 69 mm 2
3,1

Chọn cáp XLPE có tiết diện tối thiểu 35 mm2 => 2 XLPE (3x35)
Vì cáp được chọn vượt cấp nên không cần kiểm tra điều kiện theo ∆U và Icp
Bảng chọn:
Đường cáp
PPTT B1
PPTT B2
PPTT B3
PPTT B4
PPTT B5

F, mm2
35
35
35

35
35

L, m
188
133
80
58
160
16

Đơn Giá (đ/m)
105000
105000
105000
105000
105000

Tiền, (VNĐ,106)
19,74
13,965
8,4
6,09
16,8


PPTT
PPTT
PPTT
PPTT

Σ

B6
B7
B8
B9

35
35
35
35

125
20
100
90
954

+ Xác định tổn thất công suất tác dụng
∆P=

S2
.R.10−3 (kW)
2
U

Tổn thất ∆P trên đoạn cáp PPTT – B1 :
∆P=

1034, 762

.0, 063.10−3 =0,139 (kW) . Với R=r0 .l
2
22

Tổn thất ∆P trên đoạn cáp PPTT – B2 :
460, 792
∆P=
.0, 089.10−3 =0,039 (kW) .
2
22
Tổn thất ∆P trên đoạn cáp PPTT – B3 :
∆P=

887, 242
.0, 053.10−3 =0,086 (kW) .
2
22

Tổn thất ∆P trên đoạn cáp PPTT – B4 :
∆P=

693, 992
.0, 039.10−3 =0,039 (kW) .
222

Tổn thất ∆P trên đoạn cáp PPTT – B5 :
∆P=

720, 092
.0,107.10−3 =0,115 (kW) .

222

Tổn thất ∆P trên đoạn cáp PPTT – B6 :
∆P=

1890, 572
.0, 084.10−3 =0,62 (kW) .
2
22

Tổn thất ∆P trên đoạn cáp PPTT – B7 :
∆P=

4209, 7 2
.0, 013.10−3 =0,476 (kW) .
2
22

Tổn thất ∆P trên đoạn cáp PPTT – B8 :
∆P=

526, 672
.0, 067.10−3 =0,038 (kW) .
2
22

Tổn thất ∆P trên đoạn cáp PPTT – B9 :

17

105000
105000
105000
105000

13,125
2,1
10,5
9,45
K1=100,17


∆P=

1344, 72
.0, 06.10−3 =0,224 (kW) .
2
22

Các thông số đường cáp và kết quả tính toán ∆P ghi trong bảng sau:
Bảng chọn:
Đường cáp
PPTT B1
PPTT B2
PPTT B3
PPTT B4
PPTT B5
PPTT B6
PPTT B7
PPTT B8

PPTT B9
Σ ∆P1

F, mm2
35
35
35
35
35
35
35
35
35

L, m
188
133
80
58
160
125
20
100
90

r0, Ω/km
0,668
0,668
0,668
0,668

0,668
0,668
0,668
0,668
0,668

Tmax = 5000 và Cosφ = 0,68
τ= ( 0,124 + Tmax .10-4 )2 .8760

=>

= 3400 (h)
Lấy avh = 0,1 ; ato = 0,2 , C =750 (đ/kWh)
Vậy :
Z1 = ( 0,1 +0,2).100,17.106 + 750.1,776.3400
= 34,58.106

(đ)

b. Phương án 2:

18

R, Ω
0,126
0,089
0,053
0,039
0,107
0,084

0,013
0,067
0,06

S, (kVA)
1034,76
460,79
887,24
693,99
720,09
1890,57
4209,7
526,67
1344,7

∆P, kW
0,139
0,039
0,086
0,039
0,115
0,62
0,476
0,038
0,224
1,776


2

1

B2

3

B1

5

B4
B3

B5

B9
10

4

9

B7

7
B6

B8
8

+ Chọn cáp từ trạm PPTT tới B1. Tuyến cáp này cấp điện cho cả B2, B3.
I max =

S1 + S2 + S3 1034, 76 + 460, 79 + 887, 24
=
= 31, 27 A
2 3.U dm
2 3.22

Với cáp đồng ,Tmax = 5000 Jkt =3,1 A/mm2
Fkt =

I max 31, 27
=
= 10, 09 mm 2
J kt
3,1

Chọn cáp XLPE có tiết diện tối thiểu 35 mm2 => 2 XLPE (3x35)
+ Chọn cáp từ trạm PPTT tới B5. Tuyến cáp này cấp điện cho cả B4, B6.
I max =

S4 + S5 + S6 693, 99 + 720, 09 + 1890, 57
=
= 43, 36 A
2 3.U dm
2 3.22

Với cáp đồng ,Tmax = 5000 Jkt =3,1 A/mm2
Fkt =

I max 43, 36
=
= 13, 99 mm 2
J kt
3,1

Chọn cáp XLPE có tiết diện tối thiểu 35 mm2 => 2 XLPE (3x35)
+ Chọn cáp từ trạm PPTT tới B9. Tuyến cáp này cấp điện cho cả B7, B9.
I max =

S7 + S8 + S9 4209, 7 + 526, 67 + 1344, 7
=
= 79, 79 A
2 3.U dm
2 3.22

Với cáp đồng ,Tmax = 5000 Jkt =3,1 A/mm2
Fkt =

I max 79, 79
=
= 25, 74 mm 2
J kt
3,1

19

6

Chọn cáp XLPE có tiết diện tối thiểu 35 mm2 => 2 XLPE (3x35)
Bảng chọn:
F, mm2
35
35
35
35
35
35
35
35
35

Đường cáp
PPTT - B1
B1 - B2
B1 – B3
PPTT – B5
B5 – B4
B5 - B6
PPTT – B9
B9- B8
B9- B7
Σ

L, m
188
100
30

160
25
70
90
48
15
726

Đơn Giá (đ/m)
105000
105000
105000
105000
105000
105000
105000
105000
105000

+ Xác định tổn thất công suất tác dụng ∆P
∆P=

Với R=r0 .l

( 1034, 76 + 460, 79 + 887, 24 )

+ ∆P1 =

22

+ ∆P1−2 =
+ ∆P1−3

S2
.R.10−3 (kW)
U2

2

.0,126.10−3 = 1, 478 (kW)

2

460, 792
.0, 067.10−3 = 0, 029 (kW)
2
22

887, 242
=
.0, 02.10−3 = 0, 033 (kW)
2
22

+ ∆P5 =

( 693, 99 + 720, 09 + 1890, 57 )
22

2

2

.0,107.10−3 = 2, 414 (kW)

+ ∆P5−4 =

693, 992
.0, 017.10−3 = 0, 017 (kW)
2
22

+ ∆P5−6 =

1890, 57 2
.0, 047.10−3 = 0, 347 (kW)
2
22

+ ∆P9 =

( 4209, 7 + 526, 67 + 1344, 7 )
222

2

.0, 06.10−3 = 4, 584 (kW)

+ ∆P9−8 =

526, 67 2
.0, 032.10−3 = 0, 018 (kW)
222

+ ∆P9−7 =

4209, 72
.0, 01.10−3 = 0, 366 (kW)
22 2

20

Tiền, (VNĐ,106)
19,74
10,5
3,15
16,8
2,63
7,35
9,45
5,04
1,58
K2=76,24


Bảng chọn:
Đường cáp
PPTT - B1
B1 - B2
B1 – B3

PPTT – B5
B5 – B4
B5 - B6
PPTT – B9
B9- B8
B9- B7
Σ

F, (m)
35
35
35
35
35
35
35
35
35

L,

(m)
188
100
30
160
25
70
90
48

15
726

r0, Ω/km
0,668
0,668
0,668
0,668
0,668
0,668
0,668
0,668
0,668

R (Ω)
0,126
0,067
0,02
0,107
0,017
0,047
0,06
0,032
0,01

∆P, (kW)
1,478
0,029
0,033
2,414

0,017
0,347
4,584
0,018
0,366
9,286

Chi phí cho phương án 2 :
Z2 = 0,3.76,24.106 + 750.9,286.3400
=46,55.106

(đ)

So sánh kinh tế giữa 2 phương án:
Phương án
PA1
PA2

K, 106 (đ)
100,17
76,24

Y∆A , 106 đ
4,529
23,679

Z, 106 đ
34,58
46,55

Trong bảng là giá tiền tổn thất A hàng năm
Y∆A = c.∆A =c. ∆P.τ

(đ)

Qua bảng so sánh quyết định chọn phương án 1 là phương án tối ưu mạng cao áp, phương án
này không những có Z nhỏ lại dễ quản lý vận hành sửa chữa do cáp đi hình tia.
Kết luận: Chọn phương án 1 là tối ưu.
3.4 Lựa chọn sơ đồ trạm PPTT và các tram BAPX
a. Sơ đồ trạm PPTT
Như đã phân tích ở trên, nhà máy cơ khí thuộc loại quan trọng, chọn dùng sơ đồ một hệ thống
thanh góp có phân đoạn cho trạm PPTT. Tại mỗi tuyến dây vào, ra khỏi thanh góp và liên lạc
giữa hai phân đoạn thanh góp đều dùng máy cắt hợp bộ. Để bảo vệ chống sét truyền từ đường
dây vào trạm đặt chống sét van trên mỗi phân đoạn thanh góp.

21


Với điện áp trung áp 22kV ( hệ thống có trung tính nối đất trực tiếp) đặt trên mỗi phân đoạn 1
MBA đo lường 2 cuộn dây. Chọn dùng các tủ hợp bộ của hãng SIEMENS cách điện bằng
SF6, không cần bảo trì.
Bảng thông số máy cắt đặt tại trạm PPTT

Loại MC

Uđm, kV

Iđm, A

Icắt N, 3s, kA

Icắt Nmax, kA

8DC11

12

1250

25

63

Ghi chú
Không cần
bảo trì

b. Sơ đồ trạm biến áp phân xưởng
Vì các trạm biến áp phân xưởng đặt rất gần trạm PPTT, phía cao áp chỉ cần đặt dao cách ly
- Đặt 1 tủ đầu vào 22kV có dao cách ly 3 vị trí, cách điện bằng SF6, không phải bảo trì,
loại 8DH10.
Thông số kỹ thuật của tủ đầu vào 8DH10
Loại tủ
8DH10

Uđm, kV
24

Iđm, A
200

Các MBA chọn loại do ABB sản xuất tại VIỆT NAM
- Sơ đồ nguyên lý mạng cao áp toàn nhà máy:

22

INmax, kA
50

IN chịu đựng 1s, kA
16


- Sơ đồ ghép nối trạm biến áp trung tâm:

23


Các thông số kỹ thuật các BA do ABB sản xuất
Sđm, (kVA)
400
500
800
1000
1500
3000

Uc, kV
22
22

22
22
22
22

UH, Kv
0,4
0,4
0,4
0,4
0,4
0,4

∆P0, W
840
1000
1400
1750
2400
4000

Sơ đồ đấu nối TBA ( B2,B5) , đặt 1 MBA

24

∆PN, W
5750
7000
10500
13000

14000
25000

UN%
4
4
5
5
6
6


Sơ đồ đấu nối TBA ( B1,B3,B4,B6,B7,B8,B9) , đặt 2 MBA

3.5 Tính toán ngắn mạch, kiểm tra các thiết bị điện đã chọn.
a. Tính toán ngắn mạch.

25