ĐỒ ÁN MÔN HỌC CUNG CẤP ĐIỆN CHO MỘT PHÂN XƯỞNG

ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN
A. Đề bài
Thiết kế mạng điện cung cấp cho một phân xưởng với số liệu cho trong bảng
1.1, lấy theo vần alphabê theo chữ cái đầu tiên của họ và tên người thiết kế. Tỷ lệ
phụ tải điện loại I và II là 85%. Hao tổn điện áp cho phép trong mạng điện hạ áp
∆Ucp = 3,5%. Hệ số công suấtcần nâng lên là cos ϕ =0,92. Hệ số chiết khấu i=10%.
Thời gian sử dụng công suất cực đại TM, h. Công suất ngắn mạch tại điểm đấu điện
Sk,MVA. Thời gian tồn tại của dòng ngắn mạch t k=2,5s. Khoảng cách từ nguồn điện
đến trung tâm của phân xưởng L, m, chiều cao nhà xưởng H,m. Giá thành tổn thất
điện năng C ∆ =1000đ/KMh. suất thiệt hại do mất điện gth=4500đ/KWh. Các tham số
khác lấy trong phụ lục và sổ tay thiết kế cung cấp điện
Bảng 1.1: số liệu thiết kế cung cấp điện cho phân xưởng
alphabê số hiệu
phương Sk, KWh H,m
L,m
án
L
2
C
H
3,54
4
N
73,6
Bảng 1.2: phụ tải các phân xưởng sửa chữa cơ khí N03
Số liệu trên sơ Tên thiết bị
Hệ số cos ϕ
đồ
Ksd
1,7,10,20,31
Quạt gió

0,35
0,67
2,3
Máy
biến
hàn, 0,32
0,58
ε = 0, 65

4,9,27
5,8
6,25,29
9,15
11,16
12,13,14
17
18,28
21,22,23,24
26,30

Cần cẩu 10t, ε = 0, 4
Máy khoan đứng
Máy mài
Máy tiện ren
Máy bào dọc
Máy tiện ren
Cửa cơ khí
Quạt gió
Bàn lắp ráp và thử
nghiệm

Máy ép quay

TM,h

4680

công suất đặt P,KW
2,8;5,5;5,5;6;7,5
8;10

0,23
0,26
0,42
0,3
0,41
0,45
0,37
0,45
0,53

0,65
0,66
0,62
0,58
0,63
0,67
0,7
0,83
0,69

16;22;22
4,5;5,5
1,5;2,8;4,5
3,5;5,5
10;18,5
5,5;8;12
3
12;11,5
12;12;18;18

0,35

0,54

4;8,5

B. Nội dung
- Tính toán chiếu sáng cho phân xưởng
1


-

Tính toán phụ tải điện
Xác định sơ đồ cấp điện của phân xưởng
Lựa chọn và kiểm tra các thiết bị của sơ đồ điện
Tính toán chế độ mạng điện
Tính chọn tụ bù nâng cao hệ số công suất
Tính toán nối đất và chống sét
Dự toán công trình.

2


3


CHƯƠNG I
TÍNH TOÁN CHIẾU SÁNG CHO PHÂN XƯỞNG
------------------Trong thiết kế chiếu sáng, vấn đề quan trọng nhất phải quan tâm là đáp ứng các
yêu cầu về độ rọi và hiệu quả của chiếu sáng đối với thị giác. Ngoài độ rọi, hiệu quả
của chiếu sáng còn phụ thuộc vào quang thông, màu sắc ánh sáng, sự lựa chọn hợp lý
cùng sự bố trí chiếu sáng vừa đảm bảo tính kinh tế và mỹ quan hoàn cảnh. Thiết kế
chiếu sáng phải đảm bảo các yêu cầu sau:
- Không bị loá mắt
- Không loá do phản xạ
- Không có bóng tối
- Phải có độ rọi đồng đều
- Phải đảm bảo độ sáng đủ và ổn định
- Phải tạo ra được ánh sáng giống ánh sáng ban ngày.
Các hệ thống chiếu sáng bao gồm chiếu sáng chung, chiếu sáng cục bộ và chiếu
sáng kết hợp. Do yêu cầu thị giác cần phải làm việc chính xác, nơi mà các thiết bị
cần chiếu sáng mặt phẳng nghiêng và không tạo ra các bóng tối sâu thiết kế cho phân
xưởng thường sử dụng hệ thống chiếu sáng kết hợp.
Chọn loại bóng đèn chiếu sáng: gồm 2 loại: bóng đèn sợi đốt và bóng đèn huỳnh
quang. Các phân xưởng sản xuất thường ít dung đèn huỳnh quang vì đèn huỳnh
quang có tần số là 50Hz thường gây ra ảo giác không quay cho các động cơ không
đồng bộ, nguy hiểm cho người vận hành máy, dễ gây ra tại nạn lao động. Do đó
người ta thường sử dụng đèn sợi đốt cho các phân xưởng sửa chữa cơ khí.
Việc bố trí đèn khá đơn giản, thường được bố trí theo các góc của hình vuông

hoặc hình chữ nhật.
Khái quát chung về phân xưởng sửa chữa cơ khí:
Độ rọi yêu cầu chiếu sáng phân xưởng Eyc = 50 lux.
Hệ thống làm mát và thông thoáng bằng quạt trần và quạt hút. Hao tổn điện áp
cho phép từ nguồn đến đầu vào của các thiết bị dùng điện ∆Ucp = 3.5%
Tỷ lệ phụ tải loại I và loại II là 85%
Hệ số công suất cần nâng lên là cos ϕ = 0.92
Kích thước của nhà xưởng: a×b×H (rộng,dài,cao) là: 24×36 ×4 m
Điểm đấu điện cách nhà xưởng: L = 73,6 m
Thời gian hoàn vốn: T = 8 năm.
Hệ số khấu hao thiết bị: kkh = 6.5%
Thời gian sử dụng công suất cực đại: TM = 4680h
Công suất ngắn mạch tại điểm đấu điện: Sk = 3,54 MVA
Thời gian tồn tại của dòng ngắn mạch tk = 2,5s
Vì xưởng sửa chữa có nhiều máy điện quay nên ta chọn đèn sợi đốt với công
suất 200W và quang thông F = 3000 lumen.
4


Chọn độ cao treo đèn: h’ = 0,4m
Chiều cao của mặt bằng làm việc: h2 = 0,9m
Chiều cao tính toán: h = H - h2 = 4 – 0,9 = 3,1m.
h'

.
H

h

h2

Tỷ số treo đèn:
h'
0, 4
=
= 0,114
h + h ' 0, 4 + 3,1
Với loại đèn dùng để chiếu sáng cho phân xưởng sản xuất khoảng cách giữa các
j=

đèn được xác định theo tỷ lệ

L
= 1,5.
h

Tức là: L = 1,5 × h = 1.5 × 3,1 = 4,65 m
Căn cứ vào kích thước của nhà xưởng tao chọn khoảng các giữa các đèn là: L d =
4,1m; Ln = 4,1m
Kiểm tra điều kiện:
4.1
4 .1
4.1
4.1
< 1.6 <
< 1.75 <
và
3
2
3

2

5


24
1.6

4.1

4.1

1.75

Sơ đồ tính toán chiếu sáng

Như vậy bố trí đèn là hợp lý.
Số lượng đèn tối thiểu để đảm bảo độ đồng đều của chiếu sáng là
Nmin = 6 ×9 = 54 đèn.
Xác định hệ số không gian:
a.b
24.36
=
= 4, 65
kkg =
h(a + b) 3,1.(24 + 36)
Coi hệ số phản xạ của nhà xưởng là: Trần 0.5; Tường: 0.3

6

Xác định hệ số lợi dụng ánh sáng tương ứng với hệ số không gian 4,65 là: k sd =
0,60 (bảng 47.pl). Lấy hệ số dự trữ là: δ dt = 1,2; Hệ số hiệu dụng của đèn là η =
0,58. Xác định tổng quang thông cần thiết:
E yc S .δ dt 50 × 24 × 36 ×1, 2
=
= 148965,52 lm
F=
ηd k sd
0,58 × 0, 60
Số lượng đèn cần thiết đảm bảo độ rọi yêu cầu:
F
148965,52
= 49, 66 đèn < Nmin = 54 đèn.
N= ∑ =
Fd
3000
Như vậy sơ đồ tính toán chiếu sáng trên là hợp lý.
Độ rọi thực tế:
E=

Fd Nη k sd
a.b.δ dt

=

3000 × 54 × 0,58 × 0, 60
= 54,375 lx
24 × 36 × 1, 2

Ngoài chiếu sáng chung, cần trang bị thêm cho :
- Mỗi máy 1 đèn công suất 100W để chiếu sáng cục bộ.

7


CHƯƠNG II
TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN
---------------------Khi thiết kế điện cho một công trình nào đó, nhiệm vụ đầu tiên của chúng ta là
xác định phụ tải điện của công trình ấy. Tùy theo quy mô của công trình mà phụ tải
điện phải được xác định theo phụ tải thực tế hoặc còn phải kể đến khả năng phát triển
của công trình trong tương lai. Phụ tải điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố như công suất
và số lượng các máy, chế độ vận hành của chúng, quy trình sản xuất,... Vì vậy, việc
xác định chính xác phụ tải là một nhiệm vụ khó khăn nhưng rất quan trọng.
Một số phương pháp tính phụ tải thường dùng nhất trong thiết kế hệ thống cung
cấp điện:
- Phương pháp tính theo hệ số nhu cầu
- Phương pháp tính theo công suất chung bình
- Phương pháp tính theo suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản
phẩm.
- Phương pháp tính theo suất phụ tải trên đơn vị diện tích sản xuất.
Trên thực tế, tùy theo quy mô và đặc điểm của công trình, tùy theo giai đoạn
thiết kế là sơ bộ hay kỹ thuật thi công mà chọn phương pháp tính toán phụ tải điện
thích hợp.
Trong đồ án này với phân xưởng sản xuất cơ khí ta đã biết vị trí, công suất đặt,
và các chế độ làm việc của từng thiết bị trong phân xưởng nên khi tính toán phụ tải
động lực của phân xưởng có thể sử dụng phương pháp xác định phụ tải tính toán
theo hệ số nhu cầu.
2.1
Phụ tải chiếu sáng:

Tổng công suất chiếu sáng chung (coi hệ số đồng thời là 1)
Pcs.ch=kdt.N.Pd = 1×54 × 200 = 10800 W
Trong phân xưởng cơ khí có 39 máy.
Chiếu sáng cục bộ: Pcb = 39 × 100 = 3900 W
Vậy tổng công suất chiếu sáng là: 10800 + 3900 = 14700 W = 14,7kW
Vì dùng đèn sợi đốt nên hệ số cos ϕ của nhóm chiếu sáng bằng 1.
2.2
Phụ tải thông thoáng và làm mát
Căn cứ vào diện tích phân xưởng, phân xưởng sẽ được trang bị 21 quạt trần mỗi
quạt 120 W và 4 quạt hút mỗi quạt 80 W; công suất trung bình của nhóm là 0,8.
Tổng công suất thông thoáng và làm mát :
Plm = 21.120 + 4.80 = 2840 W
2.3
Phụ tải động lực
2.3.1 Phân nhóm phụ tải
8


Để phân nhóm phụ tải ta dựa vào nguyên tắc sau:
* Các thiết bị trong 1 nhóm phải có vị trí gần nhau trên mặt bằng (điều này sẽ
thuận tiện cho việc đi dây tránh chồng chéo, giảm tổn thất ...).
* Các thiết bị trong nhóm nên có cùng chế độ làm việc (điều này sẽ thuận tiện
cho việc tính toán và CCĐ sau này ví dụ nếu nhóm thiết bị có cùng chế độ làm việc,
tức có cùng đồ thị phụ tải vậy ta có thể tra chung được ksd, knc; cosϕ; ... )
* Các thiết bị trong các nhóm nên được phân bổ để tổng công suất của các
nhóm ít chênh lệch nhất (điều này nếu thực hiện được sẽ tạo ra tính đồng loạt cho các
trang thiết bị CCĐ.
* Ngoài ra số thiết bị trong cùng một nhóm cũng không nên quá nhiều vì số lộ
ra của một tủ động lực cũng bị không chế (thông thường số lộ ra lớn nhất của các tủ
động lực được chế tạo sẵn cũng không quá 8). Tất nhiên điều này cũng không có

nghĩa là số thiết bị trong mỗi nhóm không nên quá 8 thiết bị. Vì 1 lộ ra từ tủ động lực
có thể chỉ đi đến 1 thiết bị, nhưng nó cũng có thể được kéo móc xích đến vài thiết bị,
(nhất là khi các thiết bị đó có công suất nhỏ và không yêu cầu cao về độ tin cậy CCĐ
). Tuy nhiên khi số thiét bị của một nhóm quá nhiều cũng sẽ làm phức tạp hoá trong
vận hành và làm giảm độ tin cậy CCĐ cho từng thiết bị.
* Ngoài ra các thiết bị đôi khi còn được nhóm lại theo các yêu cầu riêng của
việc quản lý hành chính hoặc quản lý hoạch toán riêng biệt của từng bộ phận trong
phân xưởng.
Dựa theo nguyên tắc phân nhóm phụ tải điện đã nêu ở trên và căn cứ vào vị trí,
công suất thiết bị bố trí trên mặt bằng phân xưởng có thể chia các thiết bị trong phân
xưởng Sửa chữa cơ khí thành 5 nhóm phụ tải.
2.3.2 Xác định phụ tải tính toán cho các nhóm phụ tải
2.3.2.1 Xác định phụ tải cho nhóm 1
Bảng 2.1
Ký hiệu
Công
trên
Hệ số
ϕ
STT
Tên thiết bị
Cos
suất đặt
mặt
ksd
P, kW
bằng
1 Quạt gió
1
0.35

0,67
2,8
2 Máy biến hàn
2
0.32
0,58
8
3 Máy biến hàn
3
0.32
0,58
10
4 Cần cẩu
4
0.23
0,65
16
5 Máy khoan đứng
5
0.26
0,66
4,5
6 Máy mài
6
0.42
0,62
1,5
7 Quạt gió
7
0.35

0,67
5,5
8 Máy khoan đứng
8
0.26
0,66
5,5
9 Máy tiện ren
9
0,3
0,58
3
10 Quạt gió
10
0,35
0,67
5,5
Tổng số thiết bị của nhóm 1 là 10, hệ số sử dụng
9


n

k sd

∑

∑ Pk

=

i sdi

i =1

=

n

∑P
i =1

18, 4
= 0, 295
62,3

i

Do đó kb = 3
Tỷ số giữa công suất lớn nhất và bé nhất là: k =
Vậy nên:

nhd

(∑P)
=
∑P

2

i

2

=

i

⇒ knc = ksd∑ +

16
= 10.667 > kb
1.5

62,32
= 7, 056
550, 090

1 − ksd∑
nhd

= 0.295 +

1 − 0.295
= 0.561
7.056

Công suất tính toán là:
Ptt = knc × ∑ Pi = 0.561× 62.3 = 34.927 kW
Hệ số công suất trung bình là:

n

cos ϕ =

∑ P cos ϕ
i =1

i

n

∑P
i =1

i

=

39.356
= 0.623
62.3

i

Công suất biểu kiến
Stt =

Ptt
34.927
=

= 55.289 kVA
cos ϕ 0.632

Công suất phản kháng
1 − 0.6322
Qtt = Ptt .tan ϕ = 34.927 ×
= 42.860 kVAr
0.632
Stt
55.289
=
= 84.003 A
⇒ Itt=
3 × 0.38
3 × 0.38

2.3.2.2 Xác định phụ tải cho nhóm 2
Bảng 2.2
STT

Tên thiết bị

Ký hiệu
trên mặt
10

Hệ số ksd

Cos ϕ

Công
suất đặt


1
2

bằng
11
16

Máy bào dọc
Máy bào dọc

0,41
0,41

P, kW
10
18,5

0.63
0.63

Tổng số thiết bị của nhóm 2 là 2, hệ số sử dụng
n

k sd

∑

∑ Pk

=

i sdi

i =1

n

∑P
i =1

=

11.685
= 0.410
28.500

i

Do đó kb = 4
Tỷ số giữa công suất lớn nhất và bé nhất là: k =
Vậy nên:

nhd = 2
⇒ knc = ksd∑ +

1 − ksd∑

nhd

= 0.410 +

18.5
= 1.85 < kb
10

1 − 0.410
= 0.827
2

Công suất tính toán là:
Ptt = knc × ∑ Pi = 0.827 × 28.5 = 23.575 kW
Hệ số công suất trung bình là:
n

cos ϕ =

∑ P cos ϕ
i =1

i

n

∑P
i =1

i

=

17.955
= 0.63
28.5

i

Công suất biểu kiến
Stt =

Ptt
23.575
=
= 37.421 kVA
cos ϕ 0.630

Công suất phản kháng
1 − 0.632
Qtt = Ptt .tan ϕ = 23.575 ×
= 29.061 kVAr
0.63
Stt
37.421
=
= 56.855 A
⇒ Itt=
3 × 0.38
3 × 0.38

2.3.2.3 Xác định phụ tải cho nhóm 3
Bảng 2.3

STT

Tên thiết bị

Ký hiệu
trên mặt
bằng
11

Hệ số
ksd

Cos ϕ

Công suất
đặt
P, kW


1
2
3
4

Máy tiện ren
Máy tiện ren

Máy tiện ren
Máy tiện ren

12
13
14
15

0,45
0,45
0,45
0,3

0,67
0,67
0,67
0,58

5,5
8
12
5,5

Tổng số thiết bị của nhóm 3 là 4, hệ số sử dụng
n

k sd

∑ Pk

=

∑

i sdi

i =1

n

∑P

=

13.125
= 0.423
31.000

i

i =1

Do đó kb = 4
Tỷ số giữa công suất lớn nhất và bé nhất là: k =
Vậy nên:

nhd = 4
⇒ knc = ksd∑ +

1 − ksd∑

nhd

= 0.410 +

12
= 2.18 < kb
5.5

1 − 0.410
= 0.712
4

Công suất tính toán là:
Ptt = knc × ∑ Pi = 0.712 × 31.000 = 22.063 kW
Hệ số công suất trung bình là:
n

cos ϕ =

∑ P cos ϕ
i =1

i

n

∑P
i =1

i

=

20.275
= 0.654
31.000

i

Công suất biểu kiến
Stt =

Ptt
22.063
=
= 33.733 kVA
cos ϕ 0.654

Công suất phản kháng
1 − 0.654 2
= 25.518 kVAr
0.654
Stt
33.733
=
= 51.252 A
3 × 0.38
3 × 0.38

Qtt = Ptt .tan ϕ = 22.063 ×

⇒ Itt=

2.3.2.4 Xác định phụ tải cho nhóm 4
Bảng 2.4
Ký hiệu
STT
Tên thiết bị
trên mặt Hệ số ksd
bằng
1
Máy tiện ren
17
0.37
12

Cos ϕ
0.7

Công suất
đặt
P, kW
3


2
3

Máy tiện ren
Máy tiện ren

18
19

0.45
0.23

0.83
0.65

12
22

Tổng số thiết bị của nhóm 4 là 3, hệ số sử dụng
n

k sd ∑ =

∑ Pk

i sdi

i =1

n

∑P
i =1

=

11.570
= 0.313
37.000

i

Do đó kb = 3.5
Tỷ số giữa công suất lớn nhất và bé nhất là: k =
Vậy nên:

nhd

(∑P)
=
∑P

2

i

2

i

⇒ knc = ksd∑ +

22
= 7.333 > kb
3

37 2
=
= 0.782
637000
1 − ksd∑
nhd

= 0.313 +

1 − 0.313
= 0.782
2.149

Công suất tính toán là:
Ptt = knc × ∑ Pi = 0.782 × 37.000 = 28.917 kW
Hệ số công suất trung bình là:
n

cos ϕ =

∑ P cos ϕ
i =1

i

i

n

∑P

i =1

=

26.360
= 0.712
37.000

i

Công suất biểu kiến
Stt =

Ptt
28.917
=
= 40.589 kVA
cos ϕ 0.712

Công suất phản kháng
1 − 0.712 2
Qtt = Ptt .tan ϕ = 28.917 ×
= 28.483 kVAr
0.712
Stt
40.589
=
= 61.668 A
⇒ Itt=
3 × 0.38

3 × 0.38

2.3.2.5 Xác định phụ tải cho nhóm 5
Bảng 2.5
STT
Tên thiết bị

Ký
13

Hệ số

Cos ϕ

Công


1
2
3

hiệu
trên
mặt
bằng
20
30
29

Quạt gió

Máy ép quay
Máy mài

suất đặt
P, kW

ksd
0.35
0.35
0.42

0.67
0.54
0.62

6
8,5
4,5

Tổng số thiết bị của nhóm 5 là 3, hệ số sử dụng
n

∑ Pk

k sd ∑ =

i sdi

i =1

n

∑P
i =1

=

6.790
= 0.367
18.5

i

Do đó kb = 3.5
Tỷ số giữa công suất lớn nhất và bé nhất là: k =
Vậy nên:

nhd = 3
⇒ knc = ksd∑ +

1 − ksd∑
nhd

= 0.367 +

8.5
= 1.889 < kb
4.5

1 − 0.367

= 0.732
3

Công suất tính toán là:
Ptt = knc × ∑ Pi = 0.732 ×18.5 = 13.551 kW
Hệ số công suất trung bình là:
n

cos ϕ =

∑ P cos ϕ
i =1

i

n

∑P
i =1

i

=

11.065
= 0.598
18.5

i

Công suất biểu kiến
Stt =

Ptt
13.551
=
= 22.656 kVA
cos ϕ 0.598

Công suất phản kháng
1 − 0.5982
= 18.157 kVAr
0.598
Stt
22.656
=
= 34.422 A
3 × 0.38
3 × 0.38

Qtt = Ptt .tan ϕ = 13.551×
⇒ Itt=

2.3.2.6 Xác định phụ tải cho nhóm 6
Bảng 2.6
STT
Tên thiết bị

Ký
hiệu

14

Hệ số
ksd

Cos ϕ

Công
suất đặt


1
2
3
4

trên
mặt
bằng
21
22
25
26

Bàn lắp và thử nghiệm
Bàn lắp và thử nghiệm
Máy mài
Máy ép quay

P, kW

0.53
0.53
0.42
0,35

0.69
0.69
0.62
0,54

12
12
2,8
4

Tổng số thiết bị của nhóm 6 là 4, hệ số sử dụng
n

k sd ∑ =

∑ Pk

i sdi

i =1

n

∑P
i =1

=

13.136
= 0.426
30.800

i

Do đó kb = 4
Tỷ số giữa công suất lớn nhất và bé nhất là: k =
Vậy nên:

nhd

(∑P)
=
∑P

2

i

2

i

⇒ knc = ksd∑ +

12

= 4.286 > kb
2.8

30.82
=
= 3.042
311.840
1 − ksd∑
nhd

= 0.426 +

1 − 0.426
= 0.755
3.042

Công suất tính toán là:
Ptt = knc × ∑ Pi = 0.755 × 30.800 = 23.264 kW
Hệ số công suất trung bình là:
n

cos ϕ =

∑ P cos ϕ
i =1

i

n

∑P
i =1

i

=

18.656
= 0.606
30.800

i

Công suất biểu kiến
Stt =

Ptt
23.264
=
= 38.407 kVA
cos ϕ 0.606

Công suất phản kháng
1 − 0.6062
= 30.560 kVAr
0.606
Stt
38.407
=
= 58.353 A

3 × 0.38
3 × 0.38

Qtt = Ptt .tan ϕ = 23.264 ×
⇒ Itt=

2.3.2.7 Xác định phụ tải cho nhóm 7
15


Bảng 2.7
STT

Tên thiết bị

1
2
3
4
5

Bàn lắp và thử nghiệm
Bàn lắp và thử nghiệm
Cần cẩu
Quạt gió
Quạt gió

Ký
hiệu
trên

mặt
bằng
23
24
27
28
31

Hệ số
ksd

Cos ϕ

Công
suất đặt
P, kW

0,53
0,53
0,23
0,45
0,35

0.69
0.69
0.65
0,83
0,67

18

18
22
11,5
7,5

Tổng số thiết bị của nhóm 7 là 5 , hệ số sử dụng
n

k sd ∑ =

∑ Pk

i sdi

i =1

n

∑P
i =1

=

31.940
= 0.415
77.000

i

Do đó kb = 4

Tỷ số giữa công suất lớn nhất và bé nhất là: k =
Vậy nên:

nhd = 5
⇒ knc = ksd∑ +

1 − ksd∑
nhd

= 0.415 +

22
= 2.933 < kb
7.5

1 − 0.415
= 0.677
5

Công suất tính toán là:
Ptt = knc × ∑ Pi = 0.677 × 77.000 = 52.091 kW
Hệ số công suất trung bình là:
n

cos ϕ =

∑ P cos ϕ
i =1

i

n

∑P
i =1

i

=

53.710
= 0.698
77.000

i

Công suất biểu kiến
Stt =

Ptt
52.091
=
= 74.680 kVA
cos ϕ 0.698

Công suất phản kháng
1 − 0.6982
Qtt = Ptt .tan ϕ = 52.091×
= 53.512 kVAr
0.698

16


Stt
74.680
=
= 113.464 A
3 × 0.38
3 × 0.38

⇒ Itt=

2.3.2 Xác định phụ tải tính toán của toàn phân xưởng:
Tổng hợp phụ tải của 7 nhóm bằng phương pháp hệ số nhu cầu:
Phụ tải tổng hợp của các nhóm thiết bị cũng có thể được xác định theo biểu
thức:
Ptt.Σ= kncΣPtt.i
Trong đó:
k ncΣ - hệ số nhu cầu tổng hợp của các nhóm thiết bị, được xác định theo
biểu thức:
kncΣ = k sdΣ +

1 − k sdΣ
;
N

Với N là số nhóm và ksd∑. là hệ số sử dụng tổng hợp chung của nhóm:
Bảng 2.8 Bảng tổng hợp phụ tải tính toán của7 nhóm:
Nhóm phụ

tải
∑Pđặt*ksd
∑Pđặt
Ksd∑
cosφtb
Ptt
Stt
Qtt
Itt

1

2

3

4

5

6

7

18.400
62.300
0.295
0.632
34.927
55.289

42.860
84.033

11.685
28.500
0.410
0.630
23.575
37.421
29.061
56.855

13.125
31.000
0.423
0.654
22.063
33.733
25.518
51.252

11.570
37.000
0.313
0.712
28.917
40.589
28.483
61.668

6.790
18.500
0.367
0.598
13.551
22.656
18.157
34.422

13.136
30.800
0.426
0.606
23.264
38.407
30.560
58.353

31.940
77.000
0.415
0.698
52.091
74.680
53.512
113.464

n

k sd

1 − ksd Σ

∑

=

∑ Pk

i sdi

i =1

n

∑P
i =1

=

106.646
= 0.374
285.100

i

1 − 0.374
= 0.611
N
7

Vậy phụ tải tổng hợp của 7 nhóm phụ tải là:
Ptt.Σ= kncΣPtt.i = 0.611 × 198.387= 121.144kW

Vậy : kncΣ = ksd Σ +

= 0.374 +

17


n

cos ϕ =

∑P
i =1

tti

n

∑P
i =1

Qtt ∑

Stt ∑

cos ϕi

=

130.478
= 0.658
198.387

tti

1 − 0.6582
= Ptt ∑ * tgϕtb = 121.144*
= 227.220(kVAr )
0.658
P
121.144
= tt ∑ =
= 301.369(kVA)
cosϕtb
0.658

Bảng 2.7 - tổng hợp phụ tải của phân xưởng:
Stt
Phụ tải
P (kw)
1
Động lực
121.144
2
Chiếu sáng
14.7
3

Làm mát và thông thoáng
2.84

cosϕ
0.658
1
0,8

Tổng công suất tính toán của 2 nhóm phụ tải chiếu sáng và làm mát:
 2.84 0.04

Pcs −lm = 14.7 + 
−
0.41
 × 2.84 = 16.312kW
÷
 5 

Tổng công suất tính toán của toàn phân xưởng :
 16.312 0.04

P∑ = 121.144 + 
−
0.41
 ×16.312 = 131.558kW
÷
 5 

Hệ số công suất tổng hợp
∑ Pc

198.387 × 0.658 + 14.7 ×1 + 2.84 × 0.8
i osϕi
cos ϕ∑ =
=
= 0.683
∑ Pi

SΣ =

198.387 + 14.7 + 2.84

P∑
131.558
=
= 192.655(kVA)
cos ϕ∑
0.683

1 − 0.6832
Q∑ = Ptt ∑ * tgϕtb = 131.558*
= 140.742(kVAr )
0.683

18


CHƯƠNG III
XÁC ĐỊNH SƠ ĐỒ CẤP ĐIỆN CỦA PHÂN XƯỞNG
-----------------------------Trạm biến áp là một trong những phần tử quan trọng nhất của hệ thống cung
cấp điện. Trạm biến áp dùng để biến đổii điện năng từ cấp điện áp này sang cấp điện

áp khác. Các trạm biến áp, trạm phân phối, đường dây tải điện cùng với các nhà máy
phát điện làm thành một hệ thống phát và truyền tải điện năng thống nhất.
Dung lượng của các máy biến áp, vị trí, số lượng của các trạm biến áp có ảnh
hưởng lớn đến các chỉ tiêu về kinh tế - kỹ thuật của hệ thống cung cấp điện. Vì vậy,
việc lựa chọn các trạm biến áp bao giờ cũng phải gắn liền với việc lựa chọn phương
án cung cấp điện.
3.1 – Vị trí của trạm biến áp
Việc chọn vị trí của trạm biến áp trong một xí nghiệp cân fphair tiến hành so
sánh kinh tế - kỹ thuật. Muốn tiến hành so sánh kinh tế - kỹ thuật cân fphari sợ bộ
xác định phương án cung cấp điện trong nội bộ xí nghiệp. Trên cơ sở các phương án
đã được chấp thuận mới có thể tiến hành so sánh kinh tế - kỹ thuật để chọn vị trí số
lượng trạm biến áp trong xí nghiệp.
Vị trí của trạm biến áp cần phải thỏa mãn các yêu cầu cơ bản
- An toàn và liên tục cấp điện
- Gần trung tâm phụ tải, thuận tiện cho nguồn cung cấp đi tới.
- Thao tác, vận hành, quản lý dễ dàng.
- Tiết kiệm vốn đầu tư và chi phí vận hành nhỏ
- Bảo đảm các điều kiện khác như cảnh quan môi trường, có khả năng
điều chỉnh cải tạo thích hợp, đáp ứng được khi khẩn cấp...
- Tổng tổn thất công suất teen các đường dây là nhỏ nhất
Vị trí trạm biến áp thường được đặt ở liền kề, bên ngoài hoặc ở bên trong phân
xưởng.
Trạm biến áp đặt ở bên ngoài phân xưởng, hay còn gọi là trạm độc lập, được
dùng khi trạm cung cấp cho nhiều phân xưởng, khi cần tránh các nơi, bụi bặm có khí
ăn mòn hoặc rung động, hoặc khi không tìm được vị trí thích howpjbeen trong hoặc
cạnh phân xưởng.
Trạm xây dựng liền kề được dùng phổ biến hơn cả vì tiết kiệm về xây dựng và
ít ảnh hưởng tới các công trình khác.
Trạm xây dựng bên trong được dùng khi phân xưởng rộng có phụ tải lớn. Khi
sử dụng trạm này cần đảm bảo tốt điều kiện phòng nổ, phòng cháy cho trạm.

19


Đối với phân xưởng sửa chữa cơ khí ta chọn phương án xây dựng trạm biến áp
liền kề với phân xưởng.
3.2 – Công suất và số lượng máy biến áp
Căn cứ vào số liệu tính toán, ta thiết lập 3 phương án sau:
- P/A 1: chọn 2 máy biến áp có công suất 2×180 kVA
- P/A 2: chọn 1 máy biến áp có công suất là 250 kVA
- P/A 3: chọn 1 máy biến áp có công suất là 315 kVA
Các tham số của máy biến áp như sau
Bảng 3.1
Sđm, kVA ∆P0 , kW ∆Pk. kW
2× 180
250
315

0.53
0.64
0.72

3.15
4.1
4.85

Vốn đầu tư
× 106 VNĐ
152.7
96.4
106.9

Xét về kỹ thuật, các phương án không ngang nhau về độ tin cậy cung cấp điện.
Đối với phương án 1, khi có sự cố ở một trong hai máy biến áp, máy biến áp còn lại
sẽ gánh toàn bộ phụ tải loại I và II của phân xưởng. Đối với phương án 2 và 3, khi sự
cố xảy ra, sẽ ngừng cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ.
Để đảm bảo sự tương đồng về mặt kỹ thuật của các phương án cầ xét đếnt hành
phần thiệt hại do mất điện khi có sự cố xảy ra trong các máy biến áp. Trước hết ta
cần kiểm tra khả năng quá tải của máy biến áp khi có sự cố
Xét 2 máy biến áp làm việc song song, khi xảy ra sự cố một trong 2 máy biến áp
phụ tải bao gồm loại I và II:
Ssc = Stt × m1-2 = 192.655 × 0.85 = 163.756 (kVA)
Trong đó, m1-2 là tỷ lệ phụ tải điện loại I và II ( =85%)
Khi đó, hệ số quá tải

kqt =

163.756
= 0.519 < 1.4
315

Như vậy, máy có thể chịu được quá tải trong thời gian sự cố.
Xác định chi phí quy đổi của các phương án
- Đối với phương án 1: coi thiệt hại bằng 0, Y= 0.
- Đối với phương án 2 và 3
Y2,3 = gth × Pth × tf
Trong đó: gth – suất thiệt hại do mất điện, gth = 4500đ/kWh
Pth – công suất tác dụng trong thời gian sự cố.
tf - thời gian mất điện đẳng trị. Tf = 24 với mạng điện hạ áp
Khi đó Y2,3 = 4500 × 242.7 × 0.92 × 24 = 24.115× 106 ( đ/năm)
Tổn thất điện năng trong máy biến áp

20


∆A = n × ∆P0 × t +

∆Pk
S
× ( )2 ×τ
n
Sn

Trong đó n là số máy biến áp
τ = (0,124 + 10-4 × Tmax)2 × 8760 ,được gọi là thời gian tổn thất công suất
lớn nhất. Thay Tmax = 4680 h, ta tính được τ có giá trị như sau:
τ = ( 0,124 + 10-4 × 4680)2 × 8760 =3070 (h)
• Tính chi phí bù tổn thất C = c∆ × ∆A
• Tính chi phí quy đổi của các phương án
Z = pV + C + Y
Trong đó p là hằng số tiêu chuẩn sử dụng vốn và khấu hao thiết bị, và được tính
là:
p = atc + kkh
Hệ số tiêu chuẩn sử dụng vốn đầu tư:

i(1 + i )Th
0,1(1 + 0,1) 25
atc =
=
= 0,11
(1 + i)Th − 1 (1 + 0,1) 25 − 1

Hệ số khấu hao trạm biến áp tra theo bảng 3.1,sách bài tập có giá trị là k kh =
0,065;
Như vậy hệ số
pb = atc + kkh = 0.11 + 0.065 = 0.175;
Xét từng phương án
Phương án 1: có n =2
Tổn thất điện năng trong máy biến áp
3.15 192.655 2
∆A1 = 2 × 0.53 × 8760 +
×(
) × 3070 = 14824.6398kWh
2
180
Chi phí bù tổn thất
C = 1000 × 14824.6398 = 14.825 × 106 đ/năm
Chi phí quy đổi
Z= 0.175 × 152.7 × 106 + 14.825× 106 + 0 = 41.5475 × 106 đ
Phương án 2 có n=1
Tổn thất điện năng trong máy biến áp
192.655 2
∆A2 = 0.64 × 8760 + 4.1× (
) × 3070 = 13081.255kWh
250
Chi phí bù tổn thất
C2 = 1000 × 13081.255= 13.081 × 106 đ/năm
Chi phí quy đổi
Z2 = 0.175 × 96.4 × 106 + 13.081 × 106 + 24,115× 106
= 54.066 × 106 đ
Phương án 3, có n =1
Tổn thất điện năng trong máy biến áp

21


192.655 2
∆A3 = 0.72 × 8760 + 4.85 × (
) × 3070 = 11876.743kWh
315

Chi phí bù tổn thất
C3 = 1000 × 11876.743 = 11.8767 × 106 đ/năm
Chi phí quy đổi
Z3 = 0.175 × 106.9× 106+ 11.8767 × 106 + 24,115× 106
= 54.6992× 106 đ
Bảng 3.2
STT
Các tham số
1
Công suất tram BA,kVA
2
Vốn đầu tư MBA,× 106đ
Tổn thất điện năng,× 106
3
kWh/năm
Chi phí bù tổn thất,× 106
4
đ/năm
Thiệt hại do mất điện, ×
5
106 đ/năm
Tổng chi phí quy đổi, ×

6
106 đ/năm

P/A 1
2× 180
152.7

P/A 2
250
96.4

P/A 3
315
106.9

14.825

13.081

11.8767

14.825

13.081

11.8767

0

24.115

24.115

41.5475

54.066

54.6992

Nhận xét: Phương án 1 có tổng chi phí quy đổi thấp hơn 2 phương án 2 và 3. Rõ ràng
nếu không xét đến độ tin cậy cung cấp điện thì ta rất dễ chọn nhầm phương án vì cả
vốn đàu từ và cả tổn thất ở phương án 1 đều lớn hơn ở hai phương án kia. Việc lựa
chọn phương án dùng 2 máy biến áp còn có lợi là có thể cắt bớt một máy khi phụ tải
quá nhỏ, điều đó tránh cho máy biến áp phải làm việc non tải, do đó giảm được toorn
thất và nâng cao chất lượng điện. Với cách chọn máy biến áp như thế ở những năm
cuối của chu kỳ thiết kế máy có thể làm việc quá tải trong một khoảng thời gian nhất
định mà không làm ảnh hưởng đến tuổi thọ của máy.
Vậy ta chọn phương án 1 với việc sử dụng 2 máy biến áp làm việc song song,
mỗi máy có công suất S = 180kVA.
3.3 – Tính toán từng phương án.
Để cung cấp cho động cơ máy công cụ, trong xưởng dự định đặt một tủ phân
phối nhận điện từ trạm biến áp về và cấp điện cho 7 tủ động lực đặt rải rác cạnh
tưởng phân xưởng, mỗi tủ động lực cấp điện cho 1 nhóm phụ tải.
Đặt tại tủ phân phối của trạm biến áp một aptomat tổng và 6 aptomat nhánh cấp
điện cho 7 tủ động lực và 1 tủ chiếu sáng và làm mát.
Ta có 2 phương án
Phương án 1: đặt tủ phân phối tại góc xưởng và từ đó kéo đường cáp đến từng
tủ động lực.

22

Phương án 2: đặt tủ phân phối tại trung tâm phân xưởng, từ đó kéo đường cáp
đến từng tủ động lực.
3.3.1 – Tính toán chọn dây dẫn từ nguồn điện đến trạm biến áp
Ta có, khoảng cách từ nguồn điện đến trung tâm phân xưởng là 73.6m
Theo sơ đồ mặt bằng phân xưởng cơ khí-sử chữa N 0 3
chọn vị trí máy biến áp đặt tủ phân phối như hình vẽ.
Chọn khoảng cách từ MBA
đền tâm phân xưởng là :21.63(m)
Khoảng cách từ máy biến áp đến tủ phân phối chính của toàn phân xưởng
là:L=3m

23


Chọn dây dẫn từ máy biến áp đến tủ phân phối là cáp đồng 3 pha được lắp đặt
trong rãnh ngầm.
Dòng điện chạy trên dây dẫn:
S
192.655
I=
=
= 292.708( A)
3 ×U
3 × 0.38
24


Mật độ dòng điện kinh tế ứng với TM = 4680 của cáp đồng là 3,1 A/mm2 (bảng

9A.pl.BT)
Vậy tiết diện dây cáp là:
I
292.7089
F=
=
= 94.422 mm2
jKT
3,1
Đối với đường dây 22(kV) tiết diện tối thiểu không nhỏ hơn 35mm2 nên:
Ta chọn cáp XLPE.95 có r0 = 0,21 và x0 = 0,06 Ω /km ( bảng 24.pl ) [ tl II]
Xác định hao tổn điện áp thực tế
∆U =

P.r0 + Q.x0
131.558 × 0.21 + 140.742 × 0.06
×L =
× 0.003 = 0.285V
Un
0.38

Tổn thất điện năng:

P2 + Q2
∆A =
.r0 L.τ
U n2
131.5582 + 140 2
× 0.21× 0.003 × 3070.07 ×10−3
2

0.38
= 497.142kWh / nam
=

τ: thời gian tổn thất lớn nhất, phụ thuộc vào phụ tải (đồ thị phụ tải) và tính chất
của phụ tải và được tính bằng công thức:
τ = (0.124 + Tmax×10-4)2×8760 h
Với Tmax: thời gian sử dụng phụ tải lớn nhất và lấy bằng Tmax = 4680 h
→
τ = (0.124 + 4680 × 10-4)2×8760 = 3070.07 h
Chi phí tổn thất điện năng
C = ∆A×c∆ = 497× 1000 = 0.497×106 đ/năm
Vốn đầu tư của đoạn dây
V = v0×L = 1319× 106× 0.003= 3.957×106 đ
Chi phí quy đổi
Z = p × V + C = (atc + kkh) × V + C
Trong đó, hệ số tiêu chuẩn sử dụng vốn đầu tư:
i (1 + i)Th
0,1(1 + 0,1) 25
atc =
=
= 0,11
(1 + i )Th − 1 (1 + 0,1) 25 − 1
kkh= 6.5% = 0.065
Do đó, chi phí quy đổi là
Z=(0.11+0.065)× 3.957×106 +0.497×106 =1.190×106 đ
Phương án 1
3.3.2. Lựa chọn cáp từ trạm biến áp về tủ phân phối

25