đồ án cung cấp điện cho một phân xưởng

Đồ án môn cung cấp điện

LỜI NÓI ĐẦU
Hiện nay, nền kinh tế nước ta đang phát triển mạnh mẽ, đời sống nhân dân
cũng nâng cao nhanh chóng. Nhu cầu về điện năng trong lĩnh vực công nghiệp,
nông nghiệp, dịch vụ và sinh hoạt tăng cường không ngừng. Một lực lượng đông
đảo cán bộ kĩ thuật trong và ngoài ngành điện lực tham gia thiết kế, lắp đặt các
công trình cấp điện. Sự phát triển của ngành điện sẽ thúc đẩy nền kinh tế nước ta
phát triển.
Bên cạnh việc xây dựng các nhà máy điện thì việc truyền tải và sử dụng điện
năng tiết kiệm, hợp lí, đạt hiệu quả cao cũng hết sức quan trọng. Nó góp phần vào
sự phát triển của ngành điện và làm cho kinh tế nước ta phát triển.
Trong ngành điện thì thiết kế hệ thống cung cấp điện là một nội dung hết sức quan
trọng khi xây dựng cơ sở sản xuất, đặc biệt là sản xuất công nghiệp.
Vì vậy khi sinh viên làm đồ án thiết kế hệ thống cung cấp điện là một cơ hội để
sinh viên làm quen với thực tế. Trong phạm vi đồ án này trình bày về thiết kế cung
cấp điện cho một phân xưởng sản xuất công nghiệp.
Đồ án này gồm 8 chương :
Chương 1: Giới thiệu chung về phân xưởng .
Chương 2 : Tính toán chiếu sáng cho phân xưởng.
Chương 3: Tính toán phụ tải điện.
Chương 4: Xác định sơ đồ cấp điện của phân xưởng.
Chương 5: Lựa chọn và kiểm tra các thiết bị của sơ đồ nối điện.
Chương 6: Tính toán chế độ mạng điện.
Chương 7: Tính toán chọn tự bù nâng cao hệ số công suất.
Chương 8: Tính toán nối đất và chống sét.
Chương 9: Dự toán công trình.
Để thực hiện nội dung trên, đồ án phải xử lý các số liệu tính toán thiết kế và lựa
chọn các chỉ tiêu, đặc tính kĩ thuật, vạch các phương án và lựa chọn phương án tối
ưu nhất.
Các tài liệu tham khảo :

- Hệ thống cung cấp điện :Ts. Trần Quang Khánh
- Bài tập cung cấp điện : Ts. Trần Quang Khánh
Đồ án được hoàn thành với sự hướng dẫn của thầy Trần Quang Khánh và các
bài giảng của thầy trong chương trình học.
Em xin chân thành cảm ơn thầy Trần Quang Khánh đã giúp đỡ em hoàn thành
đồ án.
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Hải Lý

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PHÂN XƯỞNG
-------------------Nguyễn Hải Lý – Đ1H3

1

Trường Đại Học Điện Lực


Đồ án môn cung cấp điện

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 ∆U cp =
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 S k,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 g th=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

Tên
Đệm
Họ

số hiệu
L
H
N

3

phương
án
C

Sk, KWh H,m
3,54

L,m

TM,h

73,6

4680

4

Bảng 1.2: phụ tải của phân xưởng sửa chữa cơ khí N03
Số liệu trên sơ Tên thiết bị

Hệ số Ksd cos ϕ
đồ
1,7,10,20,31
Quạt gió
0,35
0,67
ε
=
0,
65
2,3
Máy biến hàn,
0,32
0,58
ε
=
0,
4
4,9,27
Cần cẩu 10t,
0,23
0,65
5,8
Máy khoan đứng
0,26
0,66
6,25,29
Máy mài
0,42
0,62

9,15
Máy tiện ren
0,3
0,58
11,16
Máy bào dọc
0,41
0,63
12,13,14
Máy tiện ren
0,45
0,67
17
Cửa cơ khí
0,37
0,7
18,28
Quạt gió
0,45
0,83
21,22,23,24
Bàn lắp ráp và thử 0,53
0,69
nghiệm
26,30
Máy ép quay
0,35
0,54

công suất đặt P,KW

2,8;5,5;5,5;6;7,5
8;10
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
4;8,5

Sơ đồ mặt bằng phân xưởng:

Nguyễn Hải Lý – Đ1H3

2

Trường Đại Học Điện Lực


Đồ án môn cung cấp điện

A-Nội dung :
1.Tính toán chiếu sáng cho phân xưởng.
Nguyễn Hải Lý – Đ1H3

3

Trường Đại Học Điện Lực


Đồ án môn cung cấp điện
2.Tính toán phụ tải điện :
2.1: Phụ tải chiếu sang.
2.2: Phụ tải thông thoáng.
2.3: Phụ tải động lực.
2.4: Phụ tải tổng hợp.
3.Xác định sơ đồ cấp điện của phân xưởng:
3.1: Xác định vị trí đặt trạm biến áp phân xưởng.
3.2: Chọn công suất và số lượng máy biến áp.
3.3: Lựa chọn sơ đồ nối điện tối ưu (so sánh ít nhất 2 phương án).
4.Lựa chọn và kiểm tra các thiết bị của sơ đồ điện:
4.1: Chọn tiết diện dây dẫn của mạng động lựcvà mạng chiếu sáng.
4.2: Tính toán ngắn mạch.
4.3: Chọn thiết bị bảo vệ và đo lường.
5.Tính toán chế độ mạng điện:
5.1: Xác định hao tổn điện áp trên đường dây và trong máy biến áp.
5.2: Xác định hao tổn công suất.
5.3: Xác định tổn thất điện năng.
6.Tính chọn tụ bù nâng cao hệ số công suất:
6.1: Xác định dung lượng bù cần thiết.
6.2: Lựa chọn vị trí đặt tụ bù.
6.3: Đánh giá hiệu quả bù công suất phản kháng.
7.Tính toán nối đất và chống sét:
7.1: Tính toán nối đất.
7.2: Tính toán chống sét.
8.Dự toán công trình.
8.1: Danh mục các thiết bị.

8.2: Xác định các tham số kimh tế.
B-Bản vẽ:
1.Mặt bằng phân xưởng với sự bố trí của các thiết bị
2.Sơ đồ chiếu sang và sơ đồ nối đất.
3.Sơ đồ nguyên lí của mang điện có chỉ rõ các mã hiệu và các tham số của
các thiết bị được chọn.
4.Sơ đồ trạm biến áp gồm : sơ đồ nguyên lí, sơ đồ mặt bằng, mặt cắt trạm
biến áp.
5.Bảng số liệu tính toán mạng điện.

CHƯƠNG II
TÍNH TOÁN CHIẾU SÁNG CHO PHÂN XƯỞNG
Nguyễn Hải Lý – Đ1H3

4

Trường Đại Học Điện Lực


Đồ án môn cung cấp điện

------------------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.
Chọn độ cao treo đèn: h’ = 0,4m
Chiều cao của mặt bằng làm việc: h2 = 0,9m

Nguyễn Hải Lý – Đ1H3

5

Trường Đại Học Điện Lực


Đồ án môn cung cấp điện
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
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
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:
F=

E yc S .δ dt

ηd k sd

=

50 × 24 × 36 ×1, 2
= 148965,52 lm
0,58 × 0, 60

Nguyễn Hải Lý – Đ1H3

6

Trường Đại Học Điện Lực


Đồ án môn cung cấp điện

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 ksd
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.
24
1.6

4.1

4.1

1.75

Sơ đồ tính toán chiếu sáng

CHƯƠNG III : TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN
--------------------Nguyễn Hải Lý – Đ1H3

7

Trường Đại Học Điện Lực


Đồ án môn cung cấp 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.
3.1 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.
3.2 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
3.3 Phụ tải động lực
3.3.1 Phân nhóm phụ tải
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; ... )

Nguyễn Hải Lý – Đ1H3

8

Trường Đại Học Điện Lực


Đồ án môn cung cấp điện
* 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.
3.3.2 Xác định phụ tải tính toán cho các nhóm phụ tải
3.3.2.1 Xác định phụ tải cho nhóm 1
Bảng 2.1
Ký hiệu
Công
trên
Hệ số
STT
Tên thiết bị
Cos ϕ
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
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 =

Nguyễn Hải Lý – Đ1H3

9

16
= 10.667 > kb
1.5
Trường Đại Học Điện Lực


Đồ án môn cung cấp điện

Vậy nên:

nhd

(∑P)
=
∑P

2

i

2

i

⇒ knc = ksd∑ +

62,32
=
= 7, 056
550, 090
1 − ksd∑

= 0.295 +

nhd

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

i =1

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
= 42.860 kVAr
0.632
Stt
55.289
=
= 84.003 A
3 × 0.38
3 × 0.38

Qtt = Ptt .tan ϕ = 34.927 ×
⇒ Itt=

3.3.2.2 Xác định phụ tải cho nhóm 2
Bảng 2.2
Tên thiết bị

Ký hiệu
trên mặt
bằng
11

16

STT
1
2

Máy bào dọc
Máy bào dọc

Hệ số ksd

Cos ϕ

0,41
0,41

0.63
0.63

Công
suất đặt
P, kW
10
18,5

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

Nguyễn Hải Lý – Đ1H3

10

18.5
= 1.85 < kb
10

Trường Đại Học Điện Lực


Đồ án môn cung cấp điện
⇒ knc = ksd∑ +

1 − ksd∑

= 0.410 +

nhd

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

i =1

i

n

∑P

=

17.955
= 0.63
28.5

i

i =1

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

3.3.2.3 Xác định phụ tải cho nhóm 3
Bảng 2.3
STT

Tên thiết bị

1
2
3
4

Máy tiện ren
Máy tiện ren
Máy tiện ren
Máy tiện ren

Ký hiệu

trên mặt
bằng
12
13
14
15

Hệ số
ksd

Cos ϕ

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

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

Công suất
đặt
P, kW
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
i =1

=

13.125
= 0.423
31.000

i

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

Vậy nên:

nhd = 4

Nguyễn Hải Lý – Đ1H3

11

12
= 2.18 < kb
5.5

Trường Đại Học Điện Lực


Đồ án môn cung cấp điện
⇒ knc = ksd∑ +

1 − ksd∑

= 0.410 +

nhd

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

i =1

i

n

∑P
i =1

=

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 − 0.6542
Qtt = Ptt .tan ϕ = 22.063 ×
= 25.518 kVAr
0.654
Stt
33.733
=
= 51.252 A
⇒ Itt=
3 × 0.38
3 × 0.38

3.3.2.4 Xác định phụ tải cho nhóm 4
Bảng 2.4
STT

Tên thiết bị

1
2
3

Máy tiện ren
Máy tiện ren
Máy tiện ren

Ký hiệu
trên mặt Hệ số ksd
bằng
17
0.37
18
0.45
19
0.23

Cos ϕ
0.7
0.83
0.65

Công suất
đặt
P, kW
3
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 =

Nguyễn Hải Lý – Đ1H3

12

22
= 7.333 > kb
3

Trường Đại Học Điện Lực

Đồ án môn cung cấp điện

Vậy nên:

nhd

(∑P)
=
∑P

2

i

2

i

⇒ knc = ksd∑ +

37 2
=
= 0.782
637000
1 − ksd∑

= 0.313 +

nhd

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

i =1

i

n

∑P

=

26.360
= 0.712
37.000

i

i =1

Công suất biểu kiến
Stt =

Ptt
28.917
=
= 40.589 kVA
cos ϕ 0.712

Công suất phản kháng
1 − 0.7122
= 28.483 kVAr
0.712
Stt
40.589
=
= 61.668 A
3 × 0.38
3 × 0.38

Qtt = Ptt .tan ϕ = 28.917 ×
⇒ Itt=

3.3.2.5 Xác định phụ tải cho nhóm 5
Bảng 2.5
Ký
hiệu

Hệ số
STT
Tên thiết bị
trên
ksd
mặt
bằng
1
Quạt gió
20
0.35
2
Máy ép quay
30
0.35
3
Máy mài
29
0.42
Tổng số thiết bị của nhóm 5 là 3, hệ số sử dụng

Cos ϕ

Công
suất đặt
P, kW

0.67
0.54
0.62

6
8,5
4,5

n

k sd ∑ =

∑ Pk

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 =

Nguyễn Hải Lý – Đ1H3

13

8.5
= 1.889 < kb
4.5

Trường Đại Học Điện Lực


Đồ án môn cung cấp điện
Vậy nên:

nhd = 3
⇒ knc = ksd∑ +

1 − ksd∑

= 0.367 +

nhd

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

i =1

i

n

∑P

=

11.065
= 0.598
18.5

i

i =1

Công suất biểu kiến
Stt =

Ptt

13.551
=
= 22.656 kVA
cos ϕ 0.598

Công suất phản kháng
1 − 0.5982
Qtt = Ptt .tan ϕ = 13.551×
= 18.157 kVAr
0.598
Stt
22.656
=
= 34.422 A
⇒ Itt=
3 × 0.38
3 × 0.38

3.3.2.6 Xác định phụ tải cho nhóm 6
Bảng 2.6
STT

Tên thiết bị

1
2
3
4

Bàn lắp và thử nghiệm

Bàn lắp và thử nghiệm
Máy mài
Máy ép quay

Ký
hiệu
trên
mặt
bằng
21
22
25
26

Hệ số
ksd

Cos ϕ

Công
suất đặt
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 =

Nguyễn Hải Lý – Đ1H3

14

12
= 4.286 > kb
2.8

Trường Đại Học Điện Lực


Đồ án môn cung cấp điện

Vậy nên:

nhd

(∑P)
=
∑P

2

30.82
=

= 3.042
311.840

i

2

i

⇒ knc = ksd∑ +

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=

3.3.2.7 Xác định phụ tải cho nhóm 7
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

Nguyễn Hải Lý – Đ1H3

15

Trường Đại Học Điện Lực


Đồ án môn cung cấp điện
n

∑ Pk

k sd ∑ =

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
= 53.512 kVAr
0.698
Stt
74.680
=
= 113.464 A
3 × 0.38
3 × 0.38

Qtt = Ptt .tan ϕ = 52.091×
⇒ Itt=

3.3.2 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 − ksdΣ

;
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:
Nguyễn Hải Lý – Đ1H3

16

Trường Đại Học Điện Lực


Đồ án môn cung cấp điện

Nhóm phụ tải
∑Pđặt*ksd

1
18.400

2
11.685

3
13.125

∑Pđặt

62.300

28.500

31.000

Ksd∑
cosφtb
Ptt
Stt

0.295
0.632
34.927
55.289

0.410
0.630
23.575
37.421

0.423
0.654
22.063
33.733

Qtt

42.860

29.061

25.518

Itt

84.033

56.855

51.252

4
11.57
0
37.00
0
0.313
0.712
28.917
40.58
9
28.48
3
61.66
8

5
6.790

6
13.136

7
31.940

18.500

30.800

77.000

0.367
0.598
13.551
22.656

0.426
0.606
23.264
38.407

0.415
0.698
52.091
74.680

18.157

30.560

53.512

34.422

58.353

113.464

n

k sd

∑

=

∑ Pk

i sdi

i =1

n

∑P
i =1

=

106.646
= 0.374

285.100

i

1 − ksd Σ
1 − 0.374
= 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 = k sd Σ +

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 2.9 - tổng hợp phụ tải của phân xưởng:
Stt
1
2
3

Phụ tải
Động lực
Chiếu sáng
Làm mát và thông thoáng

Nguyễn Hải Lý – Đ1H3

P (kw)
121.144
14.7
2.84

17

cosϕ
0.658
1
0,8

Trường Đại Học Điện Lực


Đồ án môn cung cấp điện
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

198.387 + 14.7 + 2.84

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

0.683

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

Nguyễn Hải Lý – Đ1H3

18

Trường Đại Học Điện Lực


Đồ án môn cung cấp điện

CHƯƠNG IV
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.
4.1 – 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.

Nguyễn Hải Lý – Đ1H3

19

Trường Đại Học Điện Lực


Đồ án môn cung cấp điện
Đối với phân xưởng sửa chữa cơ khí ta chọn phương án xây dựng trạm biến áp

liền kề với phân xưởng.
4.2 – 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

Nguyễn Hải Lý – Đ1H3

20

Trường Đại Học Điện Lực


Đồ án môn cung cấp điện

∆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

Nguyễn Hải Lý – Đ1H3

21

Trường Đại Học Điện Lực


Đồ án môn cung cấp điện
∆A3 = 0.72 × 8760 + 4.85 × (

192.655 2
) × 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.
4.3 – 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.
Phương án 2: đặt tủ phân phối tại trung tâm phân xưởng, từ đó kéo đường cáp
đến từng tủ động lực.
Nguyễn Hải Lý – Đ1H3

22

Trường Đại Học Điện Lực


Đồ án môn cung cấp điện
4.3.1 – 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

Nguyễn Hải Lý – Đ1H3

23

Trường Đại Học Điện Lực


Đồ án môn cung cấp điện

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:
I=

S
192.655
=
= 292.708( A)
3 ×U
3 × 0.38

Nguyễn Hải Lý – Đ1H3

24

Trường Đại Học Điện Lực


Đồ án môn cung cấp điện
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
Nguyễn Hải Lý – Đ1H3

25

Trường Đại Học Điện Lực