thiết kế cung cấp điện cho phân xưởng sủa chữa cơ khí

ĐỒ ÁN 1

Thiết Kế Cung Cấp Điện Cho Phân Xưởng
Sản Xuất Công Nghiệp
Sinh viên :
Lớp

:

STT

:

Trần Mạnh Cường
Đ3-H9B

Tên đồ án : Thiết kế cung cấp điện cho phân xưởng cơ khí - sửa chữa
Thời gian thực hiện:
ĐỀ TÀI
Thiết kế mạng điện cung cấp cho phân xưởng cơ khí sửa chữa. Tỷ
lệ phụ tải loại I và loại II là 85 %. Hao tổn điện áp cho phép trong mạng
điện hạ áp là ∆ Ucp = 3,5%. Hệ số công suất cần nâng lên là cos

= 0,90.

Hệ số chiết khấu i=12 %. Thời gian sử dụng công suất cực đại TM = 4480
h. Công suất ngắn mạch tại điểm đấu điện Sk = 9,44 MVA; Thời gian tồn
tại dòng ngắn mạch t k = 2,5s. Khoảng cách từ nguồn điện đến trung tâm
phân xưởng là L=85 m, chiều cao nhà xưởng là H = 3,8 m. Giá thành tổn
thất điện năng C ∆ =1000 đ/kwh; suất thiện hại do mất điện gth =
7500đ/kwh. Đơn giá tụ bù là 200.103 đ/KVAr chi phí vận hành tụ bằng

2% vốn đầu tư , suất tổn thất trong tụ ΔP b =0,0025(KW/KVAr). Giá điện
trung bình g=1000đ/KWh.Điện áp lưới phân phối là U=22(KV) . Các
tham số khác lấy trong phụ lục và sổ tay thiết kế cung cấp điện.

1


I. Thuyế minh
Phụ tải điện trong xí nghiệp có thể phân ra làm ba loại phụ tải:
+ Phụ tải chiếu sáng: Thường là phụ tải một pha, công suất không
lớn. Phụ tải chiếu sáng bằng phẳng, ít thay đổi và thường dùng dòng điện
tần số f = 50 Hz (đối với Việt Nam). Độ lệch điện áp trong mạng điện chiếu
áng ΔUcp = ± 5% Uđm ;
+ Phụ tải thông thoáng làm mát: Đặc điểm cũng giống như phụ tải
chiếu sáng, phục vụ cho việc làm mát và thông thoáng.
+ Phụ tải động lực: Là loại phụ tải có chế độ làm việc dài hạn, điện
áp yêu cầu trực tiếp đến thiết bị với độ lệch điện áp cho phép ΔU cp = ± 5%
Uđm. Công suất của chúng nằm trong dải từ một đến hàng chục kW, và được
cấp bởi tần số f = 50Hz.
Các yêu cầu cung cấp điện phải dựa vào phạm vi mức độ quan
trọng của các thiết bị để từ đó vạch ra phương thức cấp điện cho các thiết
bị trong phân xưởng. Ta thấy tỉ lệ phụ tải loại I và loại II là 85%, vậy yêu
cầu cung cấp điện phải được đảm bảo liên tục.

2


Chương I
TÍNH TOÁN CHIẾU SÁNG
CHO PHÂN XƯỞNG

Thiết kế chiếu sáng cho phân xưởng cơ khí – sửa chữa có kích
thước a xb xH là 20x26x3,8 (m). Coi trần nhà màu trắng, tường màu
vàng, sàn nhà màu sám,với độ rọi yêu cầu là Eyc = 100 lux.
Theo biểu đồ Kruithof ứng với độ rọi 100 lux nhiệt độ màu cần
thiết là θ m = 30000 k sẽ cho môi trường ánh sáng tiện nghi. Mặt khác vì
là xưởng sửa chữa có nhiều máy điện quay nên ta dùng đèn sợi đốt
với công suất là 200W với quang thông là F= 3000 lumen.( bảng
45.pl).
Tiêu chuẩn ánh sáng : Dựa trên mặt kinh tế , kỹ thuật đảm bảo
yêu cầu
Kích thước của vật nhìn làm việc và khoảng cách của nó tới mắt, hai
yếu tố này được hể hiện thông qua hệ số K

k=

a
b

Trong đó :

a là kích thước vật hìn
b khoảng cách từ vật đến mắt
Nếu K càng nhỏ thì độ chiếu sáng càng phải lớn
Mức độ tương phản giữa vật nhìn và nên :
Nếu độ tương phản càng nhỏ thì độ chiếu sáng đòi hỏi phải lớn, nếu
hệ số phản xạ lớn thì độ chiếu sáng càng nhỏ.
Khi thiết kế, ngoài việc thiết kế ánh sáng đảm bảo làm việc phải
thiết kế ánh sáng dự phòng. Đối với bài toán thiết kế chiếu sáng cho
xưởng sữa chữa thiết bị nên đòi hỏi độ chính xác cao trong quá trình
làm việc. Vì vậy ta phải chọn ánh sáng phù hợp.


Chọn loại đèn chiếu sáng :
Thông thường dùng hai loại đèn : - Bóng đền sợi đốt
- Bóng đèn huỳnh quang
Do đây là phân xưởng sản xuất ít dùng đèn tuýt, thường dùng
đèn sợi đốt vì đèn tuýt nhậy với tần số công nghiệp f = 50 Hz gây ra
cảm giác không quay với động cơ không đồng bộ, gây nguy hiểm cho
người vận hành dễ gây ra tai nạn lao động.

3


Theo biểu đồ Kruithof (trang 327.sbt CCĐ) ứng với độ rọi 60
lux nhiệt độ màu cần thiết là θ m = 30000 k sẽ cho môi trường ánh sáng
tiện nghi. Mặt khác vì là xưởng sữa chữa có nhiều máy điện quay nên
ta dùng đèn sợi đốt với công suất là 200W với quang thông là F=
3000 lumen.( bảng 45.pl).
Chọn độ cao treo đèn là : khoảng cách từ trần đến bóng đèn
h’ = 0,5 ÷ 0,7 m ⇒ chọn h,1 = 0,5 m
Trong đó : H là độ cao treo đèn so với mặt thiết bị làm việc
h2 là độ cao mặt bằng làm việc, h2 = 0,7 ÷ 1 m
chọn h2 = 0,8 m
Chiều cao tính toán là : h1 = H – h2 = 3,8 – 0,8 = 3( m)

Tỉ số treo đèn: điều kiện 0 ≤ j ≤
j=

h1 '
h1 + h

'

=

1
vì H + h1 ≥ 2h1
3

0,5
1
= 0,125 < =>thỏa mãn yêu cầu ( 0 < 0,125 <
3 + 0,5
3

0,333)
Với loại đèn dùng để chiếu sáng cho phân xưởng sản xuất nên chọn
khoảng cách giữa các đèn được xác định là L/h =1,5 (bảng 12,4) tức là:
L = 1,5 x h = 1,5 x 3 = 5,25(m)
Căn cứ vào kích thước phân xưởng ta chọn khoảng cách giữa các
đèn là

Ld
L
≤q≤ d
3
2

;

Ln

L
≤ p≤ n
3
2

4


Kiểm tra điều kiện:
hay

4, 75
4, 75
4, 4
4, 4
<2≤
<2≤
và
=>thỏa mãn
3
2
3
2

Như vậy là bố trí đèn là hợp lý.
Vậy số đèn tối thiểu để đảm bảo đồng đều chiếu sáng là Nmin= 30
Hệ số không gian:
K kg =

axb

20 x 26
=
= 3,5
h(a + b) 3 x(20 + 26)

Căn cứ đặc điểm của nội thất chiếu sáng có thể coi hệ số phản xạ
của trần:tường là 0,5:0,3 Tra bảng 47.pl1 phụ lục ứng với hệ số phản xạ
đã nêu trên và hệ số không gian là k kg =3,5 ta tìm được hệ số lợi dụng k ld
= 0,58; Hệ số dự trữ lấy bằng kdt=1,2; hệ số hiệu dụng của đèn là. η = 0, 7
Xác định quang thông tổng:

5


F∑ =

E yc .S .K dt

η * K ld

=

100.23.26.1, 2
= 176749 (lumen)
0, 7.0,58

Số lượng đèn tối thiểu là:
N=

F∑ 176749

=
= 58,91 chọn N = 60
Fd
3000

Như vậy tổng số đèn cần lắp đặt là 60 được bố trí như sau:
( Theo sơ đồ bố trí đèn ứng với mỗi vị trí sẽ có hai bóng đèn )

Kiểm tra độ rọi thực tế:
E=

Fd .N .η.K ld 3000.60.0, 7.0,58
=
= 102 (lux)>Eyc=100(lux)
a.b.δ dt
23.26.1, 2

Ngoài chiếu sáng chung còn trang bị thêm cho mỗi máy 1 đèn
công suất 100 W để chiếu sáng cục bộ, cho 2 phòng thay đồ và 2 phòng
vệ sinh mỗi phòng 1 bóng 100 W.

6


Chương II
TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN
2.1. Phụ tải chiếu sáng.
Tổng công suất chiếu sáng chung (coi hệ số đồng thời kđt =1),
Pcs chung = kđt . N .Pd = 1.60.200 = 12000 W
Chiếu sáng cục bộ :

Pcb = (14+ 4).100 = 1800 W
Ta có tổng là 15 thiết bị nhưng bớt đi một tủ sấy, còn lịa 14 thiết bị
phải trang bị đèn. Ngoài ra còn có 2 phòng thay đồ và 2 phòng vệ sinh.

7


Vậy tổng công suất chiếu sáng là:
P ∑ cs = Pcs chung + Pcb = 12000 + 1800 = 13800 W = 13,8 kW
Vì đèn dùng sợi đốt nên hệ số cos của nhóm chiếu sáng là 1
2.2. Phụ tải thông thoáng và làm mát.
Phân xưởng trang bị 12 quạt trần mỗi quạt có công suất là 120 W
và 4 quạt hút mỗi quạt 80 W, hệ số công suất cos

trung bình của nhóm

là 0,8;
Tổng công suất chiếu sáng và làm mát là:P lm = 12.120 +4.80 = 1760 W
=1,76(KW)
2.3. Phụ tải động lực.
Trước hết ta xác định : Hệ số sử dụng tổng hợp

K

∑

sd

∑ Pi .K i sd (*)
=

∑ Pi

Trong đó : Pi công suất định mức của thiết bị thứ i
Kisd hệ số sử dụng của thiết bị thứ i
Tacó
15

∑p

i=

i =1

3,5+3,8+4+3+2,4+1+0,65+0,85+6+2,8+3,5+4,5+2,8+3=41,8Kw(

10)
15

∑ p .K
i

i =1

i
sd

=3,5.0,35+3,8.0,32+4.0,3+3.0,36+2,4.0,57+1.0,60+0,65.0,51

+0,85.0,55+6.0,62+2,8.0,45+3,5.0,53+4,5.0,45+2,8.0,4+3.0,46=18,81(K
W) , với

i
k sd

tra ở bảng ( tra trong bảng 1.3 trang 366 )

Thay (1) (2) vào (*) ta được
K ∑ sd =

18,81
= 0, 45
41,8
15

Xác định hiệu số hiệu dụng : nhdn1 =

(∑ Pi ) 2
i =1
15

∑
i =1

Pi 2

15

Trong đó :

∑p

i =1

15

∑p
i =1

2
i

i

= 41,8( Kw) ,

=(3,5)2+(3,8)2+42+32+(2,4)2+1+(0,65)2+(0,85)2+(6)2+(2,8)2+(3,5)2+(

4,5)2+ (2,8)2+32 = 147,015( Kw)

8


Suy ra : nhdn1 =

(41,8) 2
= 11,88
147, 015

Hệ số nhu cầu :
K nc = K ∑ sd +

1 − K ∑ sd
nhd

= 0, 45 +

1 − 0, 45
= 0, 61
11,88

Vậy tổng công suất phụ tải động lực :
15

P ∑ đl = K nc .∑ Pi = 0, 61.41,8 = 25, 498Kw
i =1

Hệ số công suất của phụ tải động lực :
15

Cosϕth =

∑
i =1

Pi .Cosϕi
15

∑
i =1

=

Pi

36, 016
= 0,862
41,8

2.4.Xác định phụ tải động lực:
Vì phân xưởng có nhiều thiết bị được bố trí khác nhau nên ta tiến hành
phân nhóm thiết bị để cung cấp điện từ tủ phân phối đến từng thiết bị
được tốt hơn chứ không thể từ tủ phân phối đi dây đến tất cả các thiết bị
được. Phân nhóm tuân theo một số nguyên tắc như sau:
* Các thiết bị trong cùng một nhóm nên ở gần nhau để giảm chiều
dài đường dây hạ áp nhờ vậy có thể tiết kiệm được vốn đầu tư và tổn thất
trên các đường dây hạ áp trong phân xưởng.
* Chế độ làm việc của các thiết bị trong cùng một nhóm nên giống
nhau để việc xác định PTTT được chính xác hơn và thuận lợi cho việc lựa
chọn phương thức cung cấp điện cho nhóm.
* Tổng công suất các nhóm nên xấp xỉ nhau để giảm chủng loại tủ
động lực cần dùng trong phân xưởng và toàn nhà máy. Số thiết bị trong
một nhóm cũng không nên quá nhiều bởi số đầu ra của các tủ động lực
thườn ≤ (8÷12 ).
Tuy nhiên thường thì rất khó thoả mãn cùng một lúc cả 3 nguyên tắc
trên, do vậy người thiết kế cần phải lựa chọn cách phân nhóm sao cho hợp
lý nhất.

9


Dựa theo nguyên tắc phân nhóm phụ tải điện đã nêu ở trên và căn cứ

vào vị trí, công suất của các thiết bị bố trí trên mặt bằng phân xưởng có
thể chia các thiết bị trong phân xưởng Sửa chữa cơ khí thành 6 nhóm như
sau:
P,k
số hiệu trên sơ đồ
1
8
2
9
10
17
19
20
27
22
3
4
5
11
18
12
13
23
6
7
14
15
16
24
25

26
31
44
45

tên thiết bị
Nhóm I
máy mài nhẵn tròn
máy mài nhẵn tròn
máy mài nhẵn phẳng
máy mài nhẵn phẳng
máy khoan
máy ép
máy khoan
máy khoan
lò gió
máy ép nguội
∑tổng
Nhóm II
máy tiện bu lông
máy tiện bu lông
máy tiện bu lông
máy khoan
cần cẩu
máy tiện bu lông
máy tiện bu lông
máy ép nguội
∑tổng
Nhóm III
máy phay

máy phay
máy tiện bu lông
máy tiện bu lông
máy tiện bu lông
máy tiện bu lông
máy tiện bu lông
máy mài
∑tổng
Nhóm IV
lò gió
máy cắt tôn
máy quạt

cosφ

W

ksd

0.67
0.67
0.68
0.68
0.66
0.63
0.66
0.66
0.9
0.7

3
10
1.5
4
0.6
10
0.8
0.8
4
40
74.7

0.35
0.35
0.32
0.32
0.27
0.41
0.27
0.27
0.53
0.47

0.65
0.65
0.65
0.66
0.67
0.58
0.58

0.7

0.6
2.2
4
0.8
4
1.2
2.8
55
70.6

0.3
0.3
0.3
0.27
0.25
0.3
0.3
0.47

0.56
0.56
0.58
0.58
0.58
0.58
0.58
0.63

1.5
2.8
2.8
3
7.5
10
13
2
42.6

0.26
0.26
0.3
0.3
0.3
0.3
0.3
0.45

0.9
0.57
0.78

5.5
2.8
7.5

0.53
0.27
0.65

10


40
43
41
42

máy hàn
máy hàn
máy quạt
máy quạt
∑tổng
Nhóm V
máy khoan
máy khoan
máy xọc (đục)
máy xọc (đục)
máy tiện bu lông
máy tiện bu lông
máy tiện bu lông
máy tiện bu lông
cần cẩu
máy mài
∑tổng
Nhóm VI
máy ép quay
máy ép quay
∑tổng

29
30
32
33
35
36
37
38
21
39
28
34

0.82
0.82
0.78
0.78

28
28
5.5
7.5
84.8

0.46
0.46
0.65
0.65

0.66
0.66
0.6
0.6
0.55
0.55
0.55
0.55
0.67
0.63

1.2
1.2
4
5.5
1.5
2.8
4.5
5.5
13
4.5
43.7

0.27
0.27
0.4
0.4
0.32
0.32
0.32

0.32
0.25
0.45

0.58
0.58

22
30
52

0.45
0.45

Tính toán cho nhóm phụ tải I ta có:
Hệ số sử dụng :
P k
31,92
k sd ∑ = ∑ dli sdi =
= 0,43
∑ Pdli 74,7
Số lượng hiệu dụng:
n hd

( ∑P )
=
∑P

2

74,7 2
=
= 3,02
1844,89

i

2

i

Hệ số nhu cầu:

k nc = k sd +

1 − k sd
n hd

= 0, 43 +

1 − 0,43
= 0,76
3,02

Vậy công suất phụ tải động lực nhóm I là:
Pdl.I= knc.ΣP = 0,76.74,7 = 56,52 kW
Hệ số công suất của phụ tải động lực nhóm I là:
cos ϕ =

∑ P .cos ϕ

∑P
i

i

i

=

51,8
= 0, 69
74, 7

Công suất biểu kiến
11


Sdl =

Pdl
56,52
=
= 81,5 kVA
cos ϕ 0,69

Công suất phản kháng
Q = Sdl.sinφ = 81,5. 1 − 0,692 = 58,72 kVAr
Tính toán tương tự đối với các nhóm còn lại ta được kết quả như trong
bảng sau:
Tính toán trên excel ta có bảng giá trị:

số hiệu trên
sơ đồ
1
8
2
9
10
17
19
20
27
22

P
tên thiết bị

máy mài nhẵn tròn
máy mài nhẵn tròn
máy mài nhẵn phẳng
máy mài nhẵn phẳng
máy khoan
máy ép
máy khoan
máy khoan
lò gió
máy ép nguội
∑tổng
ksd∑
0.43

3
4
5
11
18
12
13
23

máy tiện bu lông
máy tiện bu lông
máy tiện bu lông
máy khoan
cần cẩu
máy tiện bu lông
máy tiện bu lông
máy ép nguội
∑tổng
ksd∑
0.43

P*cos

cosφ

kW ksd
Pi*ksdi P*P
φ
Nhóm I
0.67

3 0.35
1.05
9.00
2.01
0.67
10 0.35
3.50
100.00
6.70
0.68 1.5 0.32
0.48
2.25
1.02
0.68
4 0.32
1.28
16.00
2.72
0.66 0.6 0.27
0.16
0.36
0.40
0.63
10 0.41
4.10
100.00
6.30
0.66 0.8 0.27
0.22
0.64

0.53
0.66 0.8 0.27
0.22
0.64
0.53
0.9
4 0.53
2.12
16.00
3.60
0.7
40 0.47 18.80 1600.00
28.00
74.
7

nhd

knc Pdl
0.7

3.02
6 56.52
Nhóm II
0.65 0.6
0.3
0.65 2.2
0.3
0.65
4

0.3
0.66 0.8 0.27
0.67
4 0.25
0.58 1.2
0.3
0.58 2.8
0.3
0.7
55 0.47
70.
6
nhd
1.62

knc Pdl
0.8
8 61.94

31.92 1844.89
51.80
cosφth Sdl
Qdl
0.69

81.50

58.72

0.18

0.66
1.20
0.22
1.00
0.36
0.84
25.85

0.36
4.84
16.00
0.64
16.00
1.44
7.84
3025.00

0.39
1.43
2.60
0.53
2.68
0.70
1.62
38.50

30.31 3072.12
48.45
cosφth Sdl
Qdl

0.69

90.26

65.65
12


6
7
14
15
16
24
25
26

máy phay
máy phay
máy tiện bu lông
máy tiện bu lông
máy tiện bu lông
máy tiện bu lông
máy tiện bu lông
máy mài
∑tổng
ksd∑
0.30

31

44
45
40
43
41
42

lò gió
máy cắt tôn
máy quạt
máy hàn
máy hàn
máy quạt
máy quạt
∑tổng
ksd∑
0.50

29
30
32
33
35
36
37
38
21
39

máy khoan

máy khoan
máy xọc (đục)
máy xọc (đục)
máy tiện bu lông
máy tiện bu lông
máy tiện bu lông
máy tiện bu lông
cần cẩu
máy mài
∑tổng
ksd∑
0.33

Nhóm III
0.56 1.5 0.26
0.56 2.8 0.26
0.58 2.8
0.3
0.58
3
0.3
0.58 7.5
0.3
0.58
10
0.3
0.58
13
0.3
0.63

2 0.45
42.
6
nhd

knc Pdl
0.6

5.10
1 26.06
Nhóm IV
0.9 5.5 0.53
0.57 2.8 0.27
0.78 7.5 0.65
0.82
28 0.46
0.82
28 0.46
0.78 5.5 0.65
0.78 7.5 0.65
84.
8
nhd

knc Pdl
0.7

4.11

5 63.49

Nhóm V
0.66 1.2 0.27
0.66 1.2 0.27
0.6
4
0.4
0.6 5.5
0.4
0.55 1.5 0.32
0.55 2.8 0.32
0.55 4.5 0.32
0.55 5.5 0.32
0.67
13 0.25
0.63 4.5 0.45
43.

0.39
0.73
0.84
0.90
2.25
3.00
3.90
0.90

2.25
7.84
7.84
9.00

56.25
100.00
169.00
4.00

0.84
1.57
1.62
1.74
4.35
5.80
7.54
1.26

12.91
356.18
24.72
cosφth Sdl
Qdl
0.58

44.91

36.57

2.92
0.76
4.88
12.88
12.88

3.58
4.88

30.25
7.84
56.25
784.00
784.00
30.25
56.25

4.95
1.60
5.85
22.96
22.96
4.29
5.85

42.76 1748.84
68.46
cosφth Sdl
Qdl
0.81

78.65

46.42

0.32

0.32
1.60
2.20
0.48
0.90
1.44
1.76
3.25
2.03

1.44
1.44
16.00
30.25
2.25
7.84
20.25
30.25
169.00
20.25

0.79
0.79
2.40
3.30
0.83
1.54
2.48
3.03
8.71

2.84

7

14.30
298.97
26.69
nhd
knc Pdl
cosφth Sdl
Qdl
6.39 0.59 25.93
0.61
42.45
33.61

13


Nhóm VI
0.58
22 0.45
9.90
484.00
12.76
0.58
30 0.45 13.50
900.00
17.40
52

23.40 1384.00
30.16
nhd
knc Pdl
cosφth Sdl
Qdl
0.8

28 máy ép quay
34 máy ép quay
∑tổng
ksd∑
0.45

1.95

4 43.86

0.58

75.62

61.60

Từ đó ta có bảng tổng hợp phụ tải động lực như sau:
Nhóm
I
II
III
IV

V
VI
Tổng

Pdl,kW
56.52
61.94
26.06
63.49
25.93
43.86
277.81

cosφth
0.69
0.69
0.58
0.81
0.61
0.58

Pdl*cosφth
39.195
42.505
15.125
51.253
15.841
25.439
189.36

Hệ số sử dụng tổng hợp:
P k
118,87
k sd ∑ = ∑ dli sdi =
= 0,43
∑ Pdli 277,81
Số lượng hiệu dụng:
n hd

( ∑P )
=
∑P

2

dli

2

dli

277,812
=
= 5,38
14337,6

Hệ số nhu cầu:

k ncΣ = k sd Σ +

1 − k sd Σ
n hd

= 0,43 +

1 − 0, 43
= 0,67
5,38

Vậy tổng công suất phụ tải động lực là:
Pdl.Σ= knc∑.ΣPdl = 0,67.277,81 = 186,13 kW
Hệ số công suất của phụ tải động lực:
∑ Pdli .cos ϕi = 189,36 = 0,68
cos ϕ =
277,81
∑ Pdli
Ta có bảng kết quả tính toán phụ tải như sau:
TT
1
2
3

Phụ tải
Chiếu sáng
Làm mát thông thoáng
Động lực

P,kW
15,1
3,2

186,13

cosφ
1
0,8
0,68

Tổng công suất của 2 nhóm phụ tải chiếu sáng và làm mát là:
14


3, 2 0,04
) − 0, 41].3, 2 = 16,93 kW
5
2.4.Phụ tải tổng hợp:
16,93 0,04
) − 0, 41].16,93 = 196,97
P∑ = 186,13 + [(
5
Hệ số công suất tổng hợp:

Pcs-lm = 15,1 + [(

cos ϕ∑ =

∑ P .cos ϕ
∑P
i

i

S∑ =

i

=

kW

186,13.0, 68 + 3, 2.0,8 + 15,1.1
= 0, 7 05
186,13 + 3, 2 + 15,1

P∑
196,97
=
= 279,39
cos ϕ∑ 0, 705

kVA

Q∑ = S∑.sinφ∑ = 279,39.0,709 = 198,15 kVAr

Chương III
XÁC ĐỊNH SƠ ĐỒ CẤP ĐIỆN
CỦA PHÂN XƯỞNG
3.1.Xác định vị trí dặt trạm biến áp(TBA)phân xưởng:
Hệ số điền kín đồ thị có thể được xác định theo biểu thức
Như vậy máy biến áp có thể làm việc quá tải 40% trong khoảng thời
gian cho phép không quá 6 giờ .

Do các phụ tải được bố trí với mật độ cao trong nhà xưởng nên không
thể bố trí máy biến áp trong nhà . Vì vậy ta đật máy phía ngoài nhà xưởng
ngay sát tường như minh hoạ dưới đây .
3.2.Chọn công suất và số lượng máy biến áp(MBA):
Ta chọn công suất và số lượng máy biến áp 22/0.4 kV theo 3 phương
án sau :
Phương án 1 : dùng 2 máy 2x180 kVA .
Phương án 2 : dùng 1 máy 315 kVA .
Phương án 3 : dùng 1 máy 400 kVA .
Bảng tham số MBA do ABB chế tạo như sau:
15


SBa , kVA
2x180
315
400

∆P0
0,5
0,72
0,84

∆Pk
2,95
4,85
5,75

Vốn đầu tư , 106đ
152,7

106,9
112,7

Trong đó ΔP0 và ΔPk – là hao tổn công suất không tải và hao tổn công
suất ngắn mạch của MBA.
Dưới góc độ an toàn kĩ thuật , các phương án không ngang nhau về độ
tin cậy cung cấp điện . Đối với phương án 1 , khi có sự cố xảy ra ở 1
trong hai máy biến áp , máy còn lại sẽ phải gánh toàn bộ phụ tải loại I và
II của phân xưởng , đối với phương án 2 và 3 sẽ phải ngừng cung cấp
điện cho toàn phân xưởng . Để đảm bảo tương đồng về kỹ thuật của các
phương án cần phải xét đến thành phần thiệt hại do mất điện khi có sự cố
xảy ra trong các máy biến áp .
Phụ tải trong thời gian sự cố 1 máy biến áp bao gồm phụ tải loại I và
loại II :
Ssc = S∑.mI,II = 279,39.0,85 = 237,48 kVA
Hệ số quá tải :
Ssc 237,48
=
= 1,32 < 1,4
kqt =
Sn
180
thỏa mãn điều kiện làm việc quá tải. Như vậy MBA có thể làm việc được.
Ta tiến hành so sánh 3 phương án theo chỉ tiêu chi phí qui đổi :
Z = pBA.V + C + Yth

đ/năm .

Trong đó:
C : thành phần chi phí do tổn thất . C = ∆A.c∆ .

Với c∆ : giá thành tổn thất điện năng và = 1000 đ/kWh.
Hệ số tiêu chuẩn sử dụng vốn đầu tư :
i(1 + i)Th
0,1(1 + 0,1) 25
=
= 0,11
atc =
(1 + i)Th − 1 (1 + 0,1) 25 − 1
với Th là tuổi thọ của trạm biến áp lấy bằng 25 năm .
Hệ số khấu hao của trạm biến áp thể lấy bằng 6,4 % ( tra bảng 31.pl)
[ tài liệu 2 ] :
Do đó : pBA = atc + kkh = 0,11 + 0,064 = 0,174 .

16


Khi so sánh thiệt hại do mất điện chỉ cần xét đến phụ tải loại I và loại
II thôi , vì có thể coi phụ tải loại III ở các phương án là như nhau :
Phương án 1 :
dùng 2 MBA có công suất mỗi máy 180 kVA
Tổn thất trong máy biến áp là:


∆Pk1 S2∑
=
2.
∆
P
.8760
+

× 2 ×τ ÷
∆A 
01
2 SBA1 

τ – thời gian tổn thất công suất cực đại,ta có:

(

τ = 0,124 + TM .10 −4

)

2

.8760 = (0,124 + 4480.10−4 ) 2 .8760 = 3259,6 h

thay số vào ta có:


2,95 279,392
×
×3259,6 ÷ = 20343,32 kWh
∆A =  2.0,5.8760 +
2
2
180


Chi phí cho tổn thất là :

C = ∆A.103 = 20343,32.103 = 20,343.106 đồng
Công suất thiếu hụt Pth = 0 vì khi 1MBA gặp sự cố thì MBA còn lại vẫn
có thể đáp ứng được yêu cầu của phụ tải.
→ Yth = 0
Vậy tổng chi phí qui đổi của phương án :
ZI = (0,174.152,7+ 20,343).106 = 46,9128.106 đ/năm .
Phương án 2 :
dùng 1 máy công suất 315 kVA
Tổn thất trong máy biến áp là :

 

S2∑
279,392
=
∆
P
.8760
+
∆
P
×
×τ
=
0,72.8760
+
4,85
×
×3259,6 ÷
∆A  02

÷ 
k2
2
2
SBA2  
315


= 18743,94 kW
Chi phí cho tổn thất là:
C = ∆A.c∆ = 18743,94.1000 = 18,744.106 đồng
Công suất thiếu hụt khi mất điện bằng công suất của phụ tải loại I và II:
Pth = mI,II.P∑ = 0,85.196,97 = 167,42 kW
Thiệt hại do mất điện :
Yth = Ath.gth = Pth.tf.gth = 167,42.24.7500 = 18,082.106 đồng
Tổng chi phí qui đổi của phương án là :
ZII = (0,174.106,9 + 18,744 + 18,082).106 = 55,4266.106 đ/năm .
17


Phương án 3 :
dùng 1 máy công suất 400 kVA .
Tổn thất trong máy biến áp là :

 

S2∑
279,392
=
∆

P
.8760
+
∆
P
×
×τ
=
0,84.8760
+
5,75
×
×
3259,6
∆A  03
÷
k3

÷
S2BA3  
400 2


= 16502,35 kW
Chi phí cho tổn thất là:
C = ∆A.c∆ = 16502,35.1000 = 16,502.106 đồng
Công suất thiếu hụt khi mất điện bằng công suất của phụ tải loại I và II:
Pth = mI,II.P∑ = 0,85.196,97 = 167,42 kW
Thiệt hại do mất điện :
Yth = Ath.gth = Pth.tf.gth = 167,42.24.7500 = 18,082.106 đồng

Tổng chi phí qui đổi của phương án là :
ZIII = (0,174.112,7 + 16,502 + 18,082).106 = 54,1938.106 đ/năm .
Từ đó ta có bảng tính toán chọn MBA như sau:
TT
1
2
3
4
5

Các tham số

Phương án

Phương án

Phương án

Công suất trạm biến áp,kVA
Tổng vốn đầu tư,triệu đồng
Chi phí tổn thất,triệu đồng
Thiệt hại do mất điện,triệu đồng
Tổng chi phí qui đổi

1
2x180
152,7
20,343
0
46,9128

2
315
106,9
18,744
18,082
55,4266

3
400
112,7
16,502
18,082
54,1938

triệu đồng/năm
Ta thấy phương án 1 là phương án có tổng chi phí quy đổi trên năm
nhỏ nhất do vậy ta chọn phương án 1 tức là chọn 2MBA có công suất
180kVA.
3.3.Lựa chọn sơ đồ nối điện tối ưu(so sánh ít nhất 2 phương án):
3.3.1.Sơ bộ phân bố vị trí các thiết bị trong xưởng
Trên cơ sở phân bố thiết bị ta so sánh 2 phương án nối điện:
Phương án 1: Đặt tủ phân phối tại góc xưởng và kéo đường cáp đến
từng nhóm thiết bị điện.

18


Phương án 2: Đặt tủ phân phối tại trung tâm xưởng và từ đó kéo điện
đến từng nhóm thiết bị.

3.3.2.Tính toán lựa chọn phương án tối ưu
Phương án 1 :
Ta có sơ đồ nối dây phương án 1 như sau:

Chọn dây dẫn từ máy biến áp đến tủ phân phối là cáp đồng 3 pha đặt
trong rãnh . Dòng điện chạy trong dây dẫn là :
S∑

279,39
= 424,49 A
3.U
3.0,38
Mật độ dòng kinh tế ứng với TM = 4480h của cáp đồng là jkt = 3,1A/mm2
I=

=

( bảng 9.pl.BT ) vậy tiết diện dây cáp là :
I 641,12
=
= 136,93 mm 2
jkt
3,1
Ta chọn cáp XLPE.150 có r0 = 0,13 và x0 = 0,06 Ω /km ( bảng 24.pl )
F=

[ tl II ] .
Giả sử đặt MBA bên ngoài xưởng cách TPP 3m khi đó ta có:
Tổn thất điện áp:
P∑ .r0 + Q ∑ .x 0

196,97.0,13 + 198,15.0,06
×L =
×0.003 = 0,3 V
∆U =
Un
0.38
Tổn thất điện năng :

19


P∑2 + Q ∑2
196,97 2 + 198,152
r0 .L.τ =
×0,13.0,003.3259,6.10−3
∆A =
2
2
Un
0,38
= 687,2 kWh/năm
Chi phí cho tổn thất điện năng :
C = ∆A .c∆ = 687,2.1000 = 0,69.106 đ/năm
Hệ số tiêu chuẩn sử dụng vốn đầu tư :
i(1 + i)Th
1,2(1 + 1,2) 25
=
= 0,11
atc =
(1 + i)Th − 1 (1 + 1,2) 25 − 1

Hệ số khấu hao của đường dây kkh = 3,6% ( bảng 31.pl ) [ tl 2 ] .
Nên hệ số tiêu chuẩn sử dụng vốn và khấu hao là :
p = atc + kkh = 0,11 + 0,036 = 0,146 .
Tra bảng ( 32.pl ) [ tl 2 ] , có a = 156,14 , b = 8,19 . Do đó vốn đầu tư cho
đoạn dây là :
V = (a + b.F).L = (156,14 + 8,19.150).0,003 = 4,15.106 đồng
Chi phí qui đổi :
Z = p.V + C = (0,146.4,15 + 0,69).106 = 1,29.106 đồng
Xác định tiết diện của dây dẫn từ tủ phân phối đến các tủ động lực:
Tính đoạn TPP-DL1:
Công suất tác dụng và công suất phản kháng bằng công suất tác dụng và
phản kháng tính cho nhóm phụ tải 1 . Do đó ta có dòng làm việc của dây
dẫn là :
S
81,5
=
= 123,83 A
3.U
3.0,38
Tiết diện kinh tế của dây là :
I 123,83
= 39,95 mm 2
Fkt = =
jkt
3,1
Vậy ta chọn dây XLPE.50 có r0 = 0,4 Ω /km và x0 = 0,06 Ω /km ( bảng
I=

24.pl ) [ tl II ] .
Xác định hao tổn điện áp cho phép :

P.r0 + Q.x 0
56,52.0,4 + 58,72.0,06
×L =
×0,027 = 1,86 V
∆U =
Un
0.38
Tổn thất điện năng :
P2 + Q2
56,522 + 58,722
=
r
.L.
τ
=
×0,4.0,027.3259,6 .10-3
∆A
0
2
2
Un
0,38

20


= 1619,47 kWh/năm
Chi phí cho tổn thất điện năng :
C = ∆A .c∆ = 1619,47.1000 = 1,62.106 đ/năm
Tra bảng ( 32.pl ) [ tl 2 ] , có a = 156,14 , b = 8,19 . Do đó vốn đầu tư cho

đoạn dây là :
V = (a + b.F).L = (156,14 + 8,19.50).0,027 = 15,27.106 đồng
Chi phí qui đổi cho đoạn dây là :
Z = p.V + C = (0,146.15,27 + 1,62).106 = 3,85.106 đ/năm .
Tính toán tương tự như trên cho các đoạn dây còn lại ta có kết quả như
sau:
đoạn dây
BA-TPP
TPP-DL1
TPP-DL2
TPP-DL3
TPP-DL4
TPP-DL5
TPP-DL6
Tổng

công suất
dòng
P
Q
S
I
196.97 198.15 279.39 424.49
56.52 58.72 81.50 123.83
61.94 64.35 89.32 135.71
26.06 36.57 44.91 68.23
63.49 46.42 78.65 119.49
25.93 33.61 42.45 64.50
43.86 61.60 75.62 114.90

tiết diện
F
Fc
136.93 150
39.95 50
43.78 50
22.01 25
38.55 50
20.81 25
37.06 50

L
3
27
18
9
18
42
54

điện trở
r0
x0
0.13 0.06
0.40 0.06
0.40 0.06
0.80 0.07
0.40 0.06
0.80 0.07
0.40 0.06

hao tổn
ΔU
ΔA
0.30 687.20
1.86 1619.47
1.36 1296.64
0.55 327.80
1.33 1005.33
2.55 1366.93
3.02 2788.40

chi phí
V
C
Z
4.15 0.69 1.29
15.27 1.62 3.85
10.18 1.30 2.78
3.25 0.33 0.80
10.18 1.01 2.49
15.16 1.37 3.58
30.54 2.79 7.25
22.05

Tính toán cho phương án 2 khi đặt tủ phân phối chính giữa xưởng và từ
đó đi dây tới các tủ động lực. Khi đó ta cũng có LBA-TPP = 3+12+18 = 33m
Ta có sơ đồ cho phương án 2 như sau:

21

Tính toán tương tự trên ta có bảng số liện như sau:
đoạn dây
BA-TPP
TPP-DL1
TPP-DL2
TPP-DL3
TPP-DL4
TPP-DL5
TPP-DL6
Tổng

công suất
dòng tiết diện
P
Q
S
I
F
Fc
196.97 198.15 279.39 424.49 136.93 150
56.52 58.72 81.50 123.83 39.95 50
61.94 64.35 89.32 135.71 43.78 50
26.06 36.57 44.91 68.23 22.01 25
63.49 46.42 78.65 119.49 38.55 50
25.93 33.61 42.45 64.50 20.81 25
43.86 61.60 75.62 114.90 37.06 50

L

33
21
12
21
24
12
24

điện trở
r0
x0
0.13 0.06
0.40 0.06
0.40 0.06
0.80 0.07
0.40 0.06
0.80 0.07
0.40 0.06

hao tổn
ΔU
ΔA
3.26 7559.21
1.44 1259.59
0.90 864.43
1.29 764.86
1.78 1340.44
0.73 390.55
1.34 1239.29

chi phí
V
C
Z
45.69 7.56 14.23
11.88 1.26 2.99
6.79 0.86 1.86
7.58 0.76 1.87
13.58 1.34 3.32
4.33 0.39 1.02
13.58 1.24 3.22
28.52

Rõ ràng ta thấy 2 phương án trên về chỉ tiêu kĩ thuật thì tương đương
nhau còn về kinh tế ta thấy phương án 1 chiếm ưu thế hơn.vậy ta chọn
phương án đi dây theo phương án 1.

22


Chương IV
LỰA CHỌN VÀ KIỂM TRA CÁC THIẾT BỊ
CỦA SƠ DỒ NỐI ĐIỆN
4.1.Chọn tiết diện dây dẫn của mạng động lực, dây dẫn của mạng
chiếu sáng
4.1.1 . Chọn tiết diện dây cho mạng động lực :
Tiết diện dây cho đoạn từ nguồn tới trạm biến áp chính được chọn
theo phương pháp mật độ dòng điện kinh tế :
Dòng điện làm việc của dây là :
S

279,39
=
= 7,33 A
I=
3.U
3.22
Tiết diện kinh tế của dây là :
I 7,33
=
= 2,36 mm 2
F=
jkt
3,1
Tiết diện tối thiểu cho phép của dây cáp 22 kV là 25mm2 . Vậy ta chọn
dây AC – 25 cho đoạn này. Tra bảng 22.pl [tl-2] ta có r0 = 1,28 Ω /km
x0 = 0,426 Ω /km
Vì khoảng cách từ nguồn đến trung tâm phân xưởng là 113m nên ta có
khoảng cách từ nguồn đến trạm biến áp là L = 113-12-18 = 83m

23


ta có tổn thất điện áp là:
P∑ .r0 + Q ∑ .x 0
196,97.1,28 + 198,15.0,426
×L =
×0.083 = 1,27 V
∆U =
Un
22

Tổn thất điện năng:
P∑2 + Q ∑2
196,97 2 + 198,152
r0 .L.τ =
×1,28.0,083.3259,6.10−3
∆A =
2
2
Un
22
= 55,85 kWh/năm.
Tiết diện của dây dẫn từ trạm biến áp tới tủ phân phối và từ tủ phân
phối đến các tủ động lực đã được chọn sơ bộ như trên. Bây giờ chúng ta
tiến hành kiểm tra theo điều kiện dòng điện cho phép :
Ta sẽ cho cáp treo trên trần , tường , được lắp trên khay . Như vậy :
Theo phương thức lắp đặt cáp tra trong bảng 15pl - 16pl - 17pl [ tl I ] , ta
xác định được các hệ số hiệu chỉnh : k1 = 0,95 , k2 = 1 , k3 = 1
Ta tiến hành kiểm tra cho dây từ trạm biến áp tới tủ phân phối : theo
trên ta dùng dây XLPE.150 , có dòng điện cho phép ở điều kiện chuẩn là :
Icpn = 350 A . Dòng điện hiệu chỉnh cho phép :
Icp = k1.k2.k3.Icpn = 0,95.1.1.350 = 332,5A < 424,49 = IM là dòng làm
việc chạy trên dây . Nên tiết diện dây này là không thoả mãn . Ta chọn
lên dây có tiết diện là 240 mm2 . Tra bảng ta có Icpn = 470 A
Icp = k1.k2.k3.Icpn = 0,95.1.1.470 = 446,5 > IM . Ta tính lại hao tổn điện
áp . Với dây XLPE.240 tra bảng ta có r0 = 0,08 , x0 = 0,06 Ω /km
Nên :

P∑ .r0 + Q ∑ .x 0
196,97.0,08 + 198,15.0,06
×L =

×0,003 = 0,22 V
Un
0,38
Ta kiểm tra tương tự cho các nhánh còn lại
∆U =

Đối với các nhánh từ tủ phân phối tới các động cơ , ta chọn phương
thức lắp đặt trong ống nhựa chôn ngầm dưới đất, đi theo đường bẻ góc
. Cũng theo phương thức lắp đặt mà ta tra ra các hệ số hiệu chỉnh như
sau : k1 =1 ,k2 = 0,75 , k3 = 1 coi nhiệt độ xưởng trung bình là 30oC
Ta tính toán cho đoạn dây từ tủ động lực 1 tới thiết bị 1. Các dây khác
chọn tương tự , ghi trong bảng 4.2 :
Dòng điện làm việc của dây là :

24


Sdl1−1 P / cosϕ 3 / 0,67
=
=
= 6,8 A
3.U
3.0,38
3.0,38
Tiết diện kinh tế của dây là :
I 6,8
=
= 2,19 mm 2
F=
jkt 3,1

Vậy ta chọn dây XLPE.2,5 có r0 = 8 Ω /km và x0 = 0,09 Ω /km ( bảng
I=

24.pl ) [ tl II ] .
Xác định hao tổn điện áp cho phép :
P.r0 + Q.x 0
3.8 + 3,32.0,09
×L =
×0,009 = 0,58 V
∆U =
Un
0,38
Tổn thất điện năng :
P2 + Q2
32 + 3,322
=
r
.L.
τ
=
×8.0,009.3259,6.10−3 = 32,54 kWh/năm
∆A
0
2
2
Un
0,38
Chi phí cho tổn thất điện năng :
C = ∆A.c∆ = 32,54.1000 = 0,033.106 đồng/năm
Tra bảng ( 32.pl ) [ tl 2 ] , có a = 156,14 , b = 8,19 . Do đó vốn đầu tư cho

đoạn dây là :
V = (a + b.F).L = (156,14 + 8,19.2,5).0,009 = 1,59.106 đồng
Chi phí qui đổi cho đoạn dây là :
Z = p.V + C = (0,146.1,59 + 0,033).106 = 0,27.106 đ/năm .
Tính toán tương tự như trên cho các đoạn dây còn lại ta có kết quả như
sau:
đoạn

Công suất

dây
DL1-1
DL1-8
DL1-2
DL1-9
DL2-3
DL2-4
DL2-5
DL3-6
DL3-7
DL1-10
DL2-11
DL1-19
DL1-20
DL5-29
DL5-30
DL2-12
DL2-13
DL3-14

P
3
10
1.5
4
0.6
2.2
4
1.5
2.8
0.6
0.8
0.8
0.8
1.2
1.2
1.2
2.8
2.8

Dòng

Q
S
I
3.32 4.48 6.80
11.08 14.93 22.68
1.62 2.21 3.35
4.31 5.88 8.94
0.70 0.92 1.40

2.57 3.38 5.14
4.68 6.15 9.35
2.22 2.68 4.07
4.14 5.00 7.60
0.68 0.91 1.38
0.91 1.21 1.84
0.91 1.21 1.84
0.91 1.21 1.84
1.37 1.82 2.76
1.37 1.82 2.76
1.69 2.07 3.14
3.93 4.83 7.33
3.93 4.83 7.33

Tiết diện
F
2.19
7.32
1.08
2.88
0.45
1.66
3.02
1.31
2.45
0.45
0.59
0.59
0.59
0.89

0.89
1.01
2.37
2.37

Điện trở

Fc
L
r0
2.5 9.00 8.00
10.0 12.00 2.00
2.5 4.00 8.00
4.0 7.00 5.00
2.5 6.00 8.00
2.5 3.00 8.00
4.0 8.00 5.00
2.5 4.00 8.00
2.5 5.00 8.00
2.5 9.00 8.00
2.5 8.00 8.00
2.5 11.00 8.00
2.5 13.00 8.00
2.5 13.00 8.00
2.5 10.00 8.00
2.5 6.00 8.00
2.5 10.00 8.00
2.5 9.00 8.00

x0

0.09
0.08
0.08
0.09
0.09
0.09
0.09
0.09
0.09
0.09
0.09
0.09
0.09
0.09
0.09
0.09
0.09
0.09

Tổn thất
ΔU
0.58
0.66
0.13
0.38
0.08
0.14
0.43
0.13
0.30

0.12
0.14
0.19
0.22
0.33
0.26
0.15
0.60
0.54

ΔA
32.59
120.69
3.51
27.34
0.92
6.21
34.19
5.18
22.57
1.34
2.12
2.92
3.45
7.76
5.97
4.64
42.09
37.88

Chi phí
V
1.59
2.86
0.71
1.32
1.06
0.53
1.51
0.71
0.88
1.59
1.41
1.94
2.30
2.30
1.77
1.06
1.77
1.59

C
0.03
0.12
0.00
0.03
0.00
0.01
0.03
0.01

0.02
0.00
0.00
0.00
0.00
0.01
0.01
0.00
0.04
0.04

Z
0.26
0.54
0.11
0.22
0.16
0.08
0.25
0.11
0.15
0.23
0.21
0.29
0.34
0.34
0.26
0.16
0.30
0.27

25