Thiết kế đồ án cung cấp điện

Đồ án tốt nghiệp

LỜI NÓI ĐẦU

Nước ta đang trong giai đoạn phát triển nhanh chóng. Do yêu cầu phát triển của đất
nước thì điện năng cũng phát triển để theo kịp nhu cầu về điện. Để có thể đưa điện năng tới
các phụ tải cần xây dựng các hệ thống cung cấp điện cho các phụ tải này. Lĩnh vực cung
cấp điện hiện là một lĩnh vực đang có rất nhiều việc phải làm. Để đáp ứng nhu cầu ngày
càng tăng của sản xuất, truyền tải điện năng nói chung và thiết kế cung cấp điện nói riêng,
trường ĐH SPKT Vinh đang đào tạo một đội ngũ đông đảo các kỹ sư kỹ thuật điện.
Trong nhiệm vụ thiết kế đồ án tốt nghiệp, em được phân công về phần thiết kế cung
cấp điện. Được sự hướng dẫn, giảng dạy nhiệt tình của các thầy, cô giáo trong bộ môn và
đặc biệt là của thầy Lương Thanh Bình và cô giáo Nguyễn Minh Thư, em đã hoàn thành
nhiệm vụ được giao. Mặc dù đã rất cố gắng nhưng kiến thức và kinh nghiệm còn hạn chế
nên bản đồ án của em có thể còn nhiều sai sót, em rất mong được sự chỉ bảo của các thầy,
cô.
Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Lương Thanh Bình, cô giáo Nguyễn Minh Thư
cùng các thầy cô giáo khác trong khoa Điện.
Sinh viên
Lê Quốc Hưng

-1-


Đồ án tốt nghiệp

MỤC LỤC
trang
Lời nói đầu

1

Mục lục

2

Danh mục các từ viết tắt

6

Nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp

7

Phần I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY CƠ KHÍ VÀ YÊU CẦU
CUNG CẤP ĐIỆN CHO HỘ PHỤ TẢI
1.1. Vị trí địa lí và vai trò kinh tế

9
9

1.1.1. Phân xưởng cơ điện

10

1.1.2. Phân xưởng cơ khí 1,2

10

1.1.3. Phân xưởng đúc thép, đúc gang

10

1.1.4. Phân xưởng kiểm nghiệm

10

1.1.5. Phân xưởng lắp ráp

10

1.1.6. Phân xưởng rèn đập

11

1.1.7. Phân xưởng mộc mẫu

11

1.2. Một số yêu cầu khi thiết kế cung cấp điện

11

1.2.1. Độ tin cậy cung cấp điện

11

1.2.2. Chất lượng điện

11

1.2.3. An toàn điện

12

1.2.4. Kinh tế

12

Phần II: XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI CHO PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ SỐ2
2.1. Xác định phụ tải cho phân xưởng cơ khí só 2

14
14

2.1.1. Phân nhóm phụ tải

14

2.1.2. Các phương pháp xác định phụ tải tính toán

16

2.1.3. Tính toán phụ tải từng nhóm

20

2.1.4. Phụ tải chiếu sáng cho phân xưởng cơ khí số2

22

2.1.5. Phụ tải tính toán toàn phân xưởng cơ khí

22

2.2. Tính toán phụ tải của toàn nhà máy
Phần III: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CHO PHÂN
-2-

23
25


Đồ án tốt nghiệp

XƯỞNG VÀ TOÀN NHÀ MÁY
A. Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho phân xưởng cơ khí

25

3.1. Đặt vấn đề

25

3.2. Chọn sơ đồ cấp điện cho phân xưởng cơ khí

26

3.3. Chọn thiết bị bảo vệ cho từng máy

27

3.3.1. Chọn dây chảy bảo vệ cho từng nhóm máy

27

3.3.2. Chọn dây dẫn cung cấp cho các thiết bị

30

3.3.3. Chọn dây chảy bảo vệ cho từng nhóm máy

33

3.3.4. Chọn cáp dẫn cung cấp cho từng nhóm máy

33

3.3.5. Chọn tủ phân phối

34

3.3.6. Chọn tủ động lực

34

3.3.7. Chọn aptomat bảo bảo vệ cho các phân xưởng

35

B. Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy cơ khí

36

3.1. Đặt vấn đề

36

3.1.1. Về mặt kinh tế

37

3.1.2. Về kĩ thuật

37

3.2. Chọn phương án cấp điện cho nhà máy

37

3.2.1. Chọn sơ đồ cung cấp điện

37

3.2.2. Chọn dung lượng và số lượng máy biến áp phân xưởng

38

3.2.3. So sánh cá phương án

40

3.3. Phụ tải của nhà máy kể cả tổn thất công suất

45

3.3.1. Xác định tổn thát trong các MBA

45

3.3.2. Vị trí đặt các tram biến áp phân xưởng

46

3.3.3. Chọn các Thiết bị trong mạng điện nhà máy

47

A. Chon thiệt bị hạ áp

47

B. Chon thiết bị cao áp

51

Phần IV: TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH VÀ KIỂM TRA THIẾT BỊ TRONG
MẠNG ĐIỆN
4.1. Tính toán ngắn mạch

57

57

4.1.1. Đặt vấn đề

57

4.1.2. Mục đích của việc tính toán ngắn mạch

57

4.1.3. Chọn điểm tính ngắn mạch

57
-3-


Đồ án tốt nghiệp

A. Tính ngắn mạch 3 pha ở mạng điện cao áp 22(kV)

59

B. Tính ngắn mạch 3 pha ở mạng điện áp thấp 0,4(kV)

59

C. Tính ngắn mạch 2 pha

63

D. Tính ngắn mạch 1pha

64

4.2. Kiểm tra thiết bị

66

4.2.1. Kiểm tra thiết bị điện cao áp

66

4.2.2. Kiểm tra thiết bị điện hạ áp

71

Phần V: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG CHUNG CỦA PHÂN
XƯỞNG SỬA CHỮA CƠ KHÍ

77

5.1. Đặt vấn đề

77

5.2. Lựa chọn số lượng và công suất của hệ thống đèn chiếu sáng chung

77

5.2.1. Các hình thức chiếu sáng

77

5.2.2. Chọn hệ thống chiếu sáng

78

5.2.3. Chọn loại đèn chiếu sáng

78

5.2.4. Chọn độ rọi cho các bộ phận

79

5.3. Tính toán chiếu sáng

79

5.4. Thiết kế chiếu sáng

81

Phần VI: TÍNH TOÁN BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG ĐỂ NÂNG CAO
HỆ SỐ CÔNG SUẤT CHO NHÀ MÁY

84

6.1. Đặt vấn đề

84

6.2. Chọn vị trí đặt và thiết bị bù

85

6.3. Xác định và phân bố dung lượng bù

85

6.3.1. Xác định dung lượng bù

85

6.3.2. Phân bố dung lượng bù cho các tram biến áp phân xưởng

86

Phần VII: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐO LƯỜNG TRẠM BIẾN ÁP

89

7.1. Chọn các thiết bị trong sơ đồ

89

7.1.1. Chọn máy biến dòng cho các đồng hồ đo lường

89

7.1.2. Chọn các ampemét

90

7.1.3. Chọn Vônmét

90

7.1.4. Chọn oátmét và VARmét

90
-4-


Đồ án tốt nghiệp

7.1.5. Chọn công tơ tác dụng và công tơ phản kháng
7.2. Kiểm tra máy biến dòng đo lường

90
91

7.2.1. Kểm tra phụ tải thứ cấp của máy biến dòng với cấp chính xác

91

7.2.2. Kiểm tra ổn đình động

92

Kết luận

93
Danh muc các từ viết tắt:

MBA: Máy Biến áp
BA: Biến áp
TBA: Trạm biến áp
HTCCĐ: Hệ thống cung cấp điện
CCĐ: Cung cấp điện
ST LCVTCTB 0,4-500kV: Sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện từ 0,4- 500kV
ATM: Aptomat
NM: Nhà máy
PX: Phân xưởng
MCLL: Máy cắt liên lạc
CC: Cầu chì
CD: Cầu dao
TPP: Tủ phân phối
TĐL: Tủ động lực
Danh mục các hình vẽ
trang
- Sơ đồ nối dây hình tia và sơ đồ nối dây phân nhánh

25

- Sơ đồ nguyên lý cho phân xưởng cơ khí số 2

26

- Sơ đồ nguyên lý cho nhà máy cơ khí

38

- Sơ đồ nguyên lý và sơ đồ thay thế khi tính toán ngắn mạch

58

- Sơ đồ tính tổn thất

75

- Sơ đồ tính toán chiếu sáng

80
-5-


Đồ án tốt nghiệp

BỘ LAO ĐỘNG.TB&XH

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

- Sơ đồ nguyên lý chiếu sáng phân xưởng cơ khí số 2

83

- Sơ đồ thay thế mạng cao áp để phân bố dung lượng bù

86

- Sơ đồ đi dây cung cấp điện cho phân xưởng cơ khí số 2 và nhà máy

94-96

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

TRƯỜNG ĐHSPKT VINH
------------------

------------------

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên: Lê Quốc Hưng

Hệ đào tạo: ĐH liên thông chính quy

Lớp

: ĐH LT Điện K2B

Ngành

Khoa

: Điện

: Công nghệ kỹ thuật Điện

I. Tên đề tài:

Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho phân xưởng Cơ khí số 2 và nhà máy Cơ khí Bộ
Quốc Phòng
II.Các số liệu cơ bản:
-6-


Đồ án tốt nghiệp

-

Mặt bằng bố trí thiết bị của phân xưởng và nhà máy

-

Số liệu phụ tải của phân xưởng và của nhà máy.

-

Số liệu nguồn Uđm = 22(kV); SNM = 300(MVA)

III. Nội dung thuyết minh và tính toán :
1. Phân tích yêu cầu CCĐ cho hộ phụ tải
2. Xác định phụ tải tính toán cho phân xưởng cơ khí
3. Xác định phụ tải tính toán của toàn nhà máy.
4. Thiết kế hệ thống CCĐ cho phân xưởng và toàn nhà máy
5. Chọn và kiểm tra các thiết bị trong mạng điện
6. Thiết kế hệ thống chiếu sáng cho phân xưởng cơ khí
7. Tính toán tụ bù nâng cao hệ số công suất cosϕ toàn nhà máy lên 0,95
8. Thiết kế hệ thống đo lường cho Trạm biến áp
IV. Các bản vẽ thiết kế (Giấy A0)

1. Sơ đồ mặt bằng và đi dây phân xưởng
2. Sơ đồ mặt bằng và đi dây nhà máy
3. Sơ đồ nguyên lý CCĐ nhà máy
4. Sơ đồ mặt bằng chiếu sáng phân xưởng
5. Sơ đồ đo lường Trạm biến áp

V. Thời gian thực hiện
Ngày giao: Ngày ... tháng ... năm 2011
Ngày nộp: Ngày ... tháng ... năm 2011

Trưởng bộ môn

Giáo viên hướng dẫn chính

(Ký và ghi rõ họ tên)

(Ký và ghi rõ họ tên)

Nguyễn Minh Thư.
-7-


Đồ án tốt nghiệp

Nội dung Đồ án tốt nghiệp đã được Hội đồng thi tốt nghiệp của khoa thông qua.
Ngày ... tháng ... năm 2011
Chủ tịch Hội đồng
(Ký và ghi rõ họ tên)

Sinh viên hoàn thành và nộp bản Đồ án tốt nghiệp cho Hội đồng thi.

Ngày …. tháng … năm 2011.
Sinh viên

Lê Quốc Hưng.

PHẦN I

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY CƠ KHÍ VÀ YÊU CẦU
CUNG CẤP ĐIỆN CHO HỘ PHỤ TẢI
1.1. VỊ TRÍ ĐỊA LÍ VÀ VAI TRÒ KINH TẾ.
Trong công nghiệp ngày nay ngành cơ khí là một ngành công nghiệp then chốt của
nền kinh tế quốc dân tạo ra các sản phẩm cung cấp cho các nhành công nghiệp khác cũng
như nhiều lĩnh vực trong kinh tế và sinh hoạt. Đáp ứng nhu cầu của sự phát triển kinh tế,
các nhà máy cơ khí chiếm một số lượng lớn và phân bố rộng khắp cả nước.
Nhà máy đang xem xét đến là nhà máy cơ khí Bộ quốc phòng sản xuất các thiết bị
cung cấp cho các nhà máy công nghiệp. Nhà máy có 15 hộ phụ tải, quy mô với 10 phân
xưởng sản xuất và các nhà điều hành.
Bảng 1-1: Bảng phân bố công suất của nhà máy cơ khí
-8-


Đồ án tốt nghiệp

Stt

Tên phân xưởng

1
2
3

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

Cơ điện
Cơ khí số 2
Cơ khí số 1
Rèn, dập
Đúc thép
Đúc gang
Dụng cụ
Mộc mẫu
Lắp ráp
Nhiệt luyện
Kiểm nghiệm
Trạm bơm
Kho 1 (Sản phẩm)
Kho 2( Vật tư)
Nhà hành chính

Ptt

(kW)
180
Ptt
150
160
190
250
175
80
90
185
85
25
70
50
80

Qtt
(kWAr)
140
Qtt
120
130
150
205
100
60
65
145
60

19
40
25
55

Loại hộ
2
1
2
1
1
1
2
2
2
1
2
2
2
2
1

Do tầm quan trọng của tiến trình CNH – HĐH đất nước đòi hỏi phải có nhiều thiết bị,
máy móc. Vì thế nhà máy có tầm quan trọng rất lớn. Là một nhà máy sản xuất các thiết bị
công nghiệp vì vậy phụ tải của nhà máy đều làm việc theo dây chuyền, có tính chất tự
động hóa cao. Phụ tải của nhà máy chủ yếu là phụ tải loại 1 và loại 2 (tùy theo vai trò quy
trình công nghệ).
Nhà máy cần đảm bảo được cấp điện liên tục vần toàn. Do đó nguồn điện cấp cho nhà
máy được lấy từ hệ thống điện quốc gia thông qua trạm biến áp trung gian.
1.1.1. Phân xưởng cơ điện.

Có nhiệm vụ sửa chữa, bảo dưỡng các thiết bị máy móc cơ điện của nhà máy. Phân
xưởng này cũng trang bị nhiều máy móc vạn năng có độ chính xác cao nhằm đáp ứng yêu
cầu sửa chữa phức tạp của nhà máy. Mất điện sẽ gây lãng phí lao động, ta xếp phân xưởng
này vào hộ tiêu thụ loại 2.
1.1.2. Phân xưởng cơ khí 1, 2.
Có nhiệm vụ sản xuất nhiều sản phẩm cơ khí đảm bảo yêu cầu kinh tế kỹ thuật. Quá
trình thực hiện trên máy cắt gọt kim loại khá hiện đại với dây chuyền tự động cao. Nếu
điện không ổn định, hoặc mất điện sẽ làm hỏng các chi tiết đang gia công gây lãng phí lao
động. Phân xưởng này ta xếp vào hộ tiêu thụ loại 1 hoặc 2.
-9-


Đồ án tốt nghiệp

1.1.3. Phân xưởng đúc thép, đúc gang.
Đây là hai loại phân xưởng mà đòi hỏi mức độ cung cấp điện cao nhất. Nếu ngừng
cấp điện thì các sản phẩm đang nấu trong lò sẽ trở thành phế phẩm gây ảnh hưởng lớn về
mặt kinh tế. Ta xếp vào hộ tiêu thụ loại 1.
1.1.4. Phân xưởng kiểm nghiệm.
Có nhiệm vụ khiểm tra chất lượng sản phẩm và chỉ tiêu kỹ thuật của sản phẩm. trong
phân xưởng sử dụng nhiều thiết bị đo đếm có cao chính xác cao, do vậy mức độ ổn định là
quan trọng nhất. Xếp vào hộ tiêu thụ loại 2.
1.1.5. Phân xưởng lắp ráp.
Phân xưởng thực hiện khâu cuối cùng của việc chế tạo thiết bị, đó là đồng bộ hóa các
chi tiết máy. Máy móc có đảm bảo chính xác về mặt kỹ thuật, hoàn chỉnh cũng như an toàn
về mặt khi vận hành hay không là phụ thuộc vào mức độ liên tục cung cấp điện. Xếp vào
hộ tiêu thụ loại 2.
1.1.6. Phân xưởng rèn, dập.
Phân xưởng được trang bị các máy móc và lò rèn để chế tạo ra phôi và các chi tiết
khác đảm bảo độ bền và cứng.. xếp vào hộ tiêu thụ loại 1.

1.1.7. Phân xưởng mộc mẫu.
Có nhiệm vụ tạo ra các loại khuôn mẫu, các chi tiết chủ yếu phục vụ cho sản xuất. Do
chức năng như vậy nên phân xưởng này xếp vào hộ tiêu thụ loại 2.
1.2. MỘT SỐ YÊU CẦU KHI THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN.
Điện năng là một dạng năng lượng có ưu điểm như: Dễ dàng chuyễn thành các dạng
năng lượng khác (nhiệt năng, quang năng, cơ năng…), dễ truyền tải và phân phối. Chính vì
vậy điện năng được dùng rất rộng rãi trong mọi lĩnh vực hoạt động của con người. Điện
năng nói chung không tích trữ được, trừ một vài trường hợp cá biệt và công suất như như
pin, ắc quy, vì vậy giữa sản xuất và tiêu thụ điện năng phải luôn luôn đảm bảo cân bằng.
Quá trình sản xuất điện năng là một quá trình điện từ. Đặc điểm của quá trình này xẩy
ra rất nhanh. Vì vậy đễ đảm bảo quá trình sản xuất và cung cấp điện an toàn, tin cậy, đảm
bảo chất lượng điện phải áp dụng nhiều biện pháp đồng bộ như điều độ, thông tin, đo
lường, bảo vệ và tự động hóa ...vv
- 10 -


Đồ án tốt nghiệp

Điện năng là nguồn năng lượng chính của các ngành công nghiệp, là điều kiện quan
trọng để phát triển các khu đô thị, khu dân cư….Vì lý do đó khi lập kế hoạch phát triển
kinh tế xã hội, kế hoạch phát triển điện năng phải đi trước một bước, nhằm thỏa mãn nhu
cầu điện năng không những trong giai đoạn trước mắt mà còn dự kiến cho sự phát triển
trong tương lai 5 năm 10 năm hoặc có khi lâu hơn nữa. Khi thiết kế CCĐ cần phải đảm bảo
các yêu cầu sau:
1.2.1. Độ tin cậy cung cấp điện.
Độ tin cậy cung cấp điện tùy thuộc vào hộ tiêu thụ loại nào. Trong điều kiện cho phép
ta cố gắng chọn phương án cung cấp điện có độ tin cậy càng cao càng tốt.
Theo quy trình trang bị điện và quy trình sản xuất của nhà máy cơ khí thì việc ngừng cung
cấp điện sẽ ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm gây thiệt hại về kinh tế do đó ta xếp nhà
máy cơ khí vào hộ phụ tải loại 2.

1.2.2. Chất lượng điện.
Chất lượng điện đánh giá bằng hai tiêu chuẩn tần số và điến áp. Chỉ tiêu tần số do cơ
quan điều khiển hệ thống điều chỉnh. Chỉ có những hộ tiêu thụ lớn mới phải quan tâm đến
chế độ vận hành của mình sao cho hợp lý để góp phần ổn định tần số của hệ thống lưới
điện.
Vì vậy người thiết kế cung cấp điện thường phải chỉ quan tâm đến chất lượng điện áp cho
khách hàng. Nói chung điện áp ở lưới trung áp và hạ áp cho phép dao động quanh giá trị
5% điện áp định mức. Đối với phụ tải có yêu cầu cao về chất lượng điện áp như các máy
móc thiết bị điện tử, cơ khí có độ chính xác vv… điện áp chỉ cho phép dao động trong
khoảng 2,5%.
1.2.3. An toàn điện.
Hệ thống cung cấp điện phải được vận hành an toàn đối với người và thiết bị. Muốn
đạt được yêu cầu đó, người thiết kế phải chọn được sơ đồ cung cấp điện hợp lý, mạch lạc
để tránh nhầm lẫn trong vận hành, các thiết bị phải được chọn đúng loại đúng công suất.
Công tác xây dựng lắp đặt phải được tiến hành đúng, chính xác cẩn thận. Cuối cùng việc
vận hành, quản lý hệ thống điện có vai trò hết sức quan trọng, người sử dụng tuyệt đối phải
chấp hành những quy định về an toàn sử dụng điện.
1.2.4. Kinh tế.
Khi đánh giá so sánh các phương án cung cấp điện chỉ tiêu kinh tế chỉ được xét đến
khi các chỉ tiêu kỹ thuật trên được đảm bảo chỉ tiêu kinh tế được đánh giá qua tổng số vốn
- 11 -


Đồ án tốt nghiệp

đầu tư, chi phí vận hành, bảo dưỡng và thời gian thu hồi vốn đầu tư. Việc đánh giá chỉ tiêu
kinh tế phải thông qua tính toán và so sánh giữa các phương án từ đó mới lựa chọn được
các phương pháp, phương án cung cấp điện tối ưu.
Tuy nhiên trong quá trình thiết kế hệ thống ta phải biết vận dụng, lồng ghép các yêu
cầu trên vào nhau để tiết kiệm được thời gian và chi phí trong quá trình thiết kế.

Bảng 1-2 : Danh sách thiết bị của phân xưởng sửa chữa cơ khí
TT

Tên thiết bị

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20

Máy khoan
Máy doa
Máy doa

Máy tiện
Máy mài tròn
Máy phay
Máy chuốt
M áy sọc
M áy sọc
Máy tiện
Máy tiện
Máy doa
Máy tiện
Máy tiện
Máy bào
Máy bào
Máy phay
Máy phay
Máy mài tròn
Máy doa

Ký
hiệu
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.

11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.

Công suất (kW)

cosϕ

Ksd

10
15
8
12,5
9
9
15
8,5
14
12
15
10
10

15
8
8
7
8
6
12

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

0,2

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

- 12 -


Đồ án tốt nghiệp

21
22
23
24
25

Máy cưa thép
Máy cưa thép
Máy bào
Máy tiện
Tủ sấy 3 pha
Máy BA hàn 1 pha
26
380/65V
27
Máy doa
28
Cầu trục

21.
22.
23.
24.
25.

7
7
8,5
12
12

0,65
0,7
0,65
0,65

0,7

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

26.

20kVA( ε dm = 36% )

0,65

0,15

27.
28.

14

0,65
0,65

0,15
0,16

15kVA( ε dm = 49% )

PHẦN II

XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI CHO PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ SỐ 2 VÀ
TOÀN NHÀ MÁY
2.1. XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI CHO PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ SỐ 2.
2.1.1. Phân nhóm phụ tải.
- Để phân nhóm phụ tải ta dựa theo nguyên tắc sau:
+ Các thiết bị trong nhóm nên có cùng một chế độ làm việc.
+ Các thiết bị trong nhóm nên gần nhau tránh chồng chéo và giảm chiều dài dây dẫn
hạ áp.
+ Công suất các nhóm cũng nên không quá chênh lệch nhóm nhằm giảm chủng loại
tủ động lực.
- Căn cứ vào vị trí, công suất của các máy công cụ bố trí trên mặt bằng phân xưởng ta
chia ra làm 4 nhóm thiết bị phụ tải trong bảng 2-1:
Bảng 2-1: Phân nhóm các thiết bị trong Phân xưởng cơ khí số 2
TT
ss

Tên thiết bị

Ký hiệu

Số lượng

Công suất Pdm(kW)

cosϕ

Ksd

0,65

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

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

Nhóm 1
1
2
3
4
5
6

Máy khoan
Máy doa
Máy doa
Máy tiện
Máy mài tròn
Máy phay

1
2

3
4
5
6

1
1
1
1
1
1
- 13 -

10
15
8
12,5
9
9


Đồ án tốt nghiệp

7
8

Máy tiện
Máy phay

11

18

Tổng nhóm 1

TT
ss

Tên thiết bị

Ký hiệu

1
1

15
8

0,7
0,8

0,17
0,15

n=8

86,5

Số lượng

Công suất Pdm(kW)

cosϕ

Ksd

8
8.5
12
14
10,5
53

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

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

15
8,5
14
12
10
6

65,5

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

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

Nhóm 2
1
2
3
4
5

Máy bào
Máy bào
Máy tiện
Máy doa
Cầu trục
Tổng nhóm 2

16
23
24
27
28

1
1
1
1
1
N=5
Nhóm 3

1
2
3
4
5
6

Máy chuốt
Máy sọc
Máy sọc
Máy tiện
Máy doa
Máy mài tròn
Tổng nhóm 3

7

8
9
10
12
19

1
1
1
1
1
1
n=6
Nhóm 4

1
2
3
4
5
6
7
8
9

Máy tiện
Máy tiện
Máy bào
Máy phay
Máy doa

Máy cưa thép
Máy cưa thép
Tủ sấy 3 pha
Máy BA hàn 1
pha 380/65V
Tổng nhóm 4

13
14
15
17
20
21
22
25

1
1
1
1
1
1
1
1

10
15
8
7
12

7
7
12

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

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

26

1

7,8

0,65

0,15

n=9

85.8

- 14 -


Đồ án tốt nghiệp

Trong đó:
Với máy biến áp hàn:
Pđm = Sđm .cos ϕ. e % = 20.0, 65. 36% = 7,8(kW)

Giả sử máy biến áp hàn được mắc vào hai pha A, B quy đổi về thiết bị 3 pha có công
suất tương đương, ta có:
PfaA = p(ab)a.PAB = 0,85.7,8 = 6,63(kW)
PfaB = p(ab)b.PAB = 0,15.7,8 = 1,17(kW).
PfaC = 0
∆P = Pmax – Pmin = 7,8 – 1.17= 6.63

ΔP% = ΔP.

100
6,63.100
=
= 9,2%
72
∑ P3pha

Ta thấy ∆Pkcb = 9,2% < ∆Pcb = 15% ⇒ Ptt3fa = Ptt1fa. Tức là công suất thiết bị 1 pha coi
như thiết bị điện 3 pha
Đối với cầu trục:

Pđm = Sđm . ε% = 15. 49% = 10,5(kW)
2.1.2. Các phương pháp xác định phụ tải tính toán.
Hiện nay đã có nhiều nghiên cứu về các phương pháp xác định phụ tải tính toán,
nhưng các phương pháp được dùng chủ yếu là:
a. Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu
Một cách gần đúng có thể lấy Pđ = Pđm
n

Ptt = k nc .∑ Pđm
i =1

Q tt = Ptt .tg φ
S tt = Ptt2 + Q 2tt =

Ptt
cos φ

Khi đó:
n

Ptt = k nc .∑ Pđmi .
i =1

Trong đó:
- Pđi; Pđmi: công suất đặt và công suất định mức của thiết bị thứ i (kW)

- Ptt; Qtt; Stt: công suất tác dụng, phản kháng và toàn phần tính toán của nhóm thiết bị
(kW; kVAR; kVA).
- n : số thiết bị trong nhóm
- Knc : hệ số nhu cầu của nhóm hộ tiêu thụ đặc trưng tra trong sổ tay tra cứu
- 15 -


Đồ án tốt nghiệp

Phương pháp này có ưu điểm là đơn giản, thuận tiện. Nhược điểm của phương pháp
này là kém chính xác. Bởi hệ số nhu cầu tra trong sổ tay là một số liệu cố định cho trước,
không phụ thuộc vào chế độ vận hành và số thiết bị trong nhóm.
b. Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản
xuất
Công thức tính:

Ptt = p o .F
Trong đó:
- po: suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản xuất (W/m 2). Giá trị po đươc tra trong
các sổ tay.
- F: diện tích sản xuất (m2)
Phương pháp này chỉ cho kết quả gần đúng khi có phụ tải phân bố đồng đều trên diện
tích sản xuất, nên nó được dùng trong giai đoạn thiết kế sơ bộ, thiết kế chiếu sáng.
c.Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị
thành phần :
Công thức tính toán:

Ptt =

M.W0

Tmax

Trong đó :
M: Số đơn vị sản phẩm được sản xuất ra trong một năm
Wo: Suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm (kWh)
Tmax: Thời gian sử dụng công suất lớn nhất (giờ )
Phương pháp này được dùng để tính toán cho các thiết bị điện có đồ thị phụ tải ít biến
đổi như: quạt gió, máy nén khí, bình điện phân… Khi đó phụ tải tính toán gần bằng phụ tải
trung bình và kết quả tính toán tương đối chính xác.
d. Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ số cực đại
Công thức tính:
n

Ptt = K max. .K sd. ∑ Pdmi
i =1

Trong đó:
n : Số thiết bị điện trong nhóm.
Pđmi : Công suất định mức thiết bị thứ i trong nhóm.
Kmax : Hệ số cực đại tra trong sổ tay theo quan hệ.
Kmax = f ( nhq, Ksd ).
- 16 -


Đồ án tốt nghiệp

nhq : số thiết bị sử dụng điện có hiệu quả là số thiết bị giả thiết có cùng công suất và
chế độ làm việc, chúng đòi hỏi phụ tải bằng phụ tải tính toán của nhóm phụ tải thực tế
(Gồm có các thiết bị có công suất và chế độ làm việc khác nhau).
Công thức để tính nhq như sau:

 n

P
 ∑ dmi ÷

n hq = n i=1
2
P
∑ dmi
i=1

(

2

)

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

m=

Pdmmax
≤3
Pdmmin

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

 n

 2∑ Pdmi 
n hq =  i= 1 
Pdmmax
 Khi m > 3 và Ksd < 0,2 thì nhq được xác định theo trình tự như sau:
Tính n1 - số thiết bị có công suất ≥ 0,5Pđm max
Tính P1- tổng công suất của n1 thiết bị kể trên:
n1

Pl = ∑ P dmi
i=1

Tính

n* =

n1
;
n

P* =

P1

P

P: tổng công suất của các thiết bị trong nhóm:
- 17 -


Đồ án tốt nghiệp

n

P = ∑ P dmi
i=1

Dựa vào n*; P* tra bảng xác định được nhq* = f (n*;P* )
Tính nhq = nhq*.n
Cần chú ý là nếu trong nhóm có thiết bị tiêu thụ điện làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp
lại thì phải quy đổi về chế độ dài hạn khi tính nhq theo công thức:

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

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

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

công suất danh định của nhóm thiết bị đó:
n

Ptt = ∑ Pdmi
i=1

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

Ptt = ∑ K ti .P dmi
i=1

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

Ptt 2 + Q tt 2
- 18 -


Đồ án tốt nghiệp

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

∫P

dt

Ptb =

0

T

=

A
T

Ptb : công suất trung bình của nhóm thiết bị khảo sát
A : điện năng tiêu thụ của một nhóm hộ tiêu thụ trong khoảng thời gian T.
f. Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và độ lệch trung bình
bình phương:
Công thức tính: Ptt = Ptb ± β.δ
Trong đó:
β : hệ số tán xạ
δ : độ lệch của đồ thị phụ tải khỏi giá trị trung bình.
Phương pháp này thường được dùng để tính toán phụ tải cho các nhóm thiết bị của
phân xưởng hoặc của toàn bộ nhà máy. Tuy nhiên phương pháp này ít được dùng trong
tính toán thiết kế mới vì nó đòi hỏi khá nhiều thông tin về phụ tải mà
chỉ phù hợp với hệ thống đang vận hành.

g. Xác định phụ tải đỉnh nhọn của nhóm thiết bị:
Theo phương pháp này thì phụ tải đỉnh nhọn của nhóm thiết bị sẽ xuất hiện khi thiết
bị có dòng khởi động lớn nhất mở máy còn các thiết bị khác trong nhóm làm việc bình
thường và được tính theo công thức sau :
Iđn = Ikđ max + Itt – Ksd.Iđm max
Trong đó :
Ikđ max - dòng khởi động của thiết bị có dòng khởi động lớn nhất trong nhóm.
Itt - dòng tính toán của nhóm máy .
Iđm max - dòng định mức của thiết bị đang khởi động.
Ksd - hệ số sử dụng của thiết bị đang khởi động.
2.1.3. Tính toán phụ tải từng nhóm.
Tính toán cho nhóm 1
TT
ss
1
2
3
4
5
6

Tên thiết bị

Ký hiệu

Máy khoan
Máy doa
Máy doa
Máy tiện
Máy mài tròn

Máy phay

1
2
3
4
5
6

Số
lượng
1
1
1
1
1
1
- 19 -

Công suất
Pdm(kW)
10
15
8
12,5
9
9

cosϕ

Ksd

Iđm (A)

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

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

23,4
32,6
15,2
23,7
19,5
21


Đồ án tốt nghiệp

7
8

Máy tiện
Máy phay
Tổng nhóm 1

11
18

1
1
n=8

15
8
86,5

0,7
0,8
0,72

0,17
0,15
0,17

32,6
15,2

Số thiết bị trong nhóm n = 8
Số thiết bị làm việc hữu ích n1= 8

ta có n*= n/n1 = 1

Tổng công suất của nhóm P = 86,5(kW)
Công suất của các thiết bị hữu ích P1 = 70,5(kW). suy ra P*= P/P1=1
Tra bảng 3-3 sách “ HTCCĐ tác giả - Nguyễn Công Hiền trang 33 ”
ta được n*hq= 0,95
Số thiết bị làm việc có hiệu quả nhq= 0,95.8 = 7,6 lấy bằng 8
Tra bảng 3-2 sách “ HTCCĐ tác giả - Nguyễn Công Hiền trang 30 ”
Ta được Kmax= 1,99
Vì hệ số công suất cosϕ của các thiết bị trong nhóm là không giống nhau nên ta phải
tính hệ số công suất trung bình theo công thức:
cos φ TB =

=

P1 . cosφ1 + P2 . cosφ 2 + P3 . cosφ 3 + .... + P8 . cosφ 8
P1 + P2 + P3 + ...... + P8

10.0,65 + 15.0,7 + 8.0,8 + 12,5.0,8 + 9.0,7 + 9.0,65 + 15.0,7 + 8.0,8
= 0,72
86,5

⇒

tgϕ = 0,96.
8

K sdTB =

∑ (P

. K sdi )

dmi

1

6

∑P

dmi

1

=

10.0,2 + 15.0,17 + 8.0,15 + 12,5.0,17 + 9.0,2 + 9.0,17 + 15.0,17 + 8.0,15
= 0,17
86,5

Phụ tải tính toán của nhóm 1 được xác định:
Ptt = Kmax.Ksd.P = 1,99. 0,17.86,5 = 29,26 (kW)
Qtt=Ptt.tgϕ = 29,26.0,96 = 28,1(kW).
S tt = Ptt2 + Q 2tt = 29,26 2 + 28,12 = 40,57 (kVA).

Suy ra dòng điện tính toán của nhóm 1 là:
- 20 -

Đồ án tốt nghiệp

I tt =

S tt
3. U đm

=

40,57
3.0,38

= 61,64(A)

Đối với một nhóm máy, dòng điện đỉnh nhọn xuất hiện khi máy có dòng điện mở máy
lớn nhất trong nhóm mở máy, còn các máy khác làm việc bình thường. Do đó công thức
tính như sau:
Iđn = Imm(max) + Itt - Ksd .Iđmmax = 5.32,6 + 61,64 - 0.17.32,6 = 219,1(A)
Tính toán tương tự với 3 nhóm còn lại ta có bảng tính toán các thông số ở bảng 2-2:
Bảng 2-2: Bảng tính toán cho các nhóm máy P.X cơ khí số 2
Nhóm

∑Pđmnh

cosϕTBnh

Ksdnh

kmaxnh

Pttnh

Qttnh

Sttnh

Itt

Iđn.n

1

86,5

0,72

0,17

1,99

29,26

28,1

40,57

61,64

219,1

2

53

0,67

0,165

2,7

23,6

26,16

35,23

53,53 211,63

3

65,5

0,69

0,17

2,6

28,95

30,1

41,75

63,43 221,37

4

85,8

0,7

0,16

2,2

30,2

31,14

43,38

65,91 203,85

2.1.4. Phụ tải chiếu sáng cho phân xưởng cơ khí số 2.
Ta có công suất chiếu sáng toàn phân xưởng
Pcs=Po.F. Ta

ta lấy Po=7(W/m2)

Pcs= 7.1500= 11035(W) = 11(kW).
2.1.5. Phụ tải tính toán toàn phân xưởng cơ khí
 Phụ tải tính toán của phân xưởng được tính theo công thức sau :
2

S ttpcCK

 4
  4

= K dt .  ∑ Pttnhi + PttCS  +  ∑ Q ttnhi 
 1
  1


2

Với Kđt là hệ số đang xét tới sự làm việc đồng thời giữa các nhóm máy trong phân
xưởng và Kđt = 0,8 – 0,85
2

S ttpcCK

2

 4
  4

2
= K dt .  ∑ Pttnhi + PttCS  +  ∑ Q ttnhi  = 0,8 (112,01 + 11) + 115,5 2

 1
  1


S ttpcCK = 134,992(kVA).

PttPX = SttPX .cosϕTB = 134,992.0,74 = 99,89(kW).
- 21 -


Đồ án tốt nghiệp

2
Q ttPX = S 2ttPX − PttPX
= 134,992 2 − 99,89 2 = 90,8(kVAr).

 Dòng điện tính toán của toàn phân xưởng:
I ttPX =

S ttPX
3. U đm

=

134,992
3.0,38

= 205,1 (A).

2.2. TÍNH TOÁN PHỤ TẢI CỦA TOÀN NHÀ MÁY.

Phụ tải chiếu sáng cho phần đất trống toàn nhà máy
Pcs=Po.F

ta lấy Po=0.6(W/m2)

Pcs= 0,6.30000= 18000(W) = 18(kW).
Phụ

tải

của

toàn

S ttNM = K đt . K pt .

nhà

máy

được

xác

( ∑P ) + ( ∑Q )
ttPX

định

theo

công

thức:

2

ttPX

Trong đó:
Kđt là hệ số đồng thời xét đến khả năng phụ tải lớn nhất của phân xưởng K đt = 0,85
Kpt là hệ số kể đến khả năng phát triển thêm phụ tải trong tương lai của nhà máy : Kpt
= 1,05 - 1,15.
∑PttNM = 180 + 99,89 + 150 + 160 + 190 + 250 + 175 + 80 + 90 + 185 + 85 + 25 + 70
+ 50 + 80+18= 1887,89(kW).
∑QttNM = 140 + 90,8+ 120 + 130 + 150 + 205 + 100 + 60 + 65 + 145 + 60 + 19 + 40 +
25 + 55 = 1404,8(kVAr).
S ttNM = K đt . K pt .

(∑ P ) + (∑ Q )
ttNM

ttNM

2

= 0,85.1,1. 1887,89 2 + 1404,8 2 = 2200,25 (kVA).

- 22 -

Đồ án tốt nghiệp

Bảng 2 –3: Bảng phụ tải tính toán của nhà máy
Ptt

Qtt

(kW)

(kWAr)

Cơ điện

180

140

2

2

Cơ khí số 2

99,89

90,8

1

3

Cơ khí số 1

150

120

2

4

Rèn, dập

160

130

1

5

Đúc thép

190

150

1

6

Đúc gang

250

205

1

7

Dụng cụ

175

100

2

8
9

Mộc mẫu
Lắp ráp

80
90

60

65

2
2

10

Nhiệt luyện

185

145

1

11
12
13

Kiểm nghiệm
Trạm bơm
Kho 1 (Sản phẩm)

85
25
70

60
19
40

2
2
2

14

Kho 2( Vật tư)

50

25

2

15

Nhà hành chính

80

55

1

1912,86

1427,5

Stt

Tên phân xưởng

1

Toàn nhà máy

PHẦN III

- 23 -

Loại hộ


Đồ án tốt nghiệp

THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG
VÀ TOÀN NHÀ MÁY
A. THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ.
3.1. ĐẶT VẤN ĐỀ.
Mạng điện phân xưởng dùng để cung cấp và phân phối điện năng cho phân xưởng nó
phải đảm bảo các yêu cầu về kinh tế, kỹ thuật như: Đơn giản, tiết kiệm về vốn đầu tư,
thuận lợi khi vận hành và sữa chửa, dể dàng thực hiện các biện pháp bảo vệ và tự động
hóa, đảm bảo chất lượng điện năng, giảm đến mức nhỏ nhất các tổn thất phụ.
Sơ đồ nối dây của phân xưởng có 3 dạng cơ bản :
- Sơ đồ nối dây hình tia: Ưu điểm là việc nối dây đơn giản, độ tin cậy cao, dễ thực
hiện các biện pháp bảo vệ và tự động hóa, dễ vận hành, bảo quản sửa chửa nhưng có
nhược điểm là vốn đầu tư lớn. thường được dùng ở các hộ loại I và loại II

- Sơ đồ nối dây phân nhánh: Ưu điểm của sơ đồ này là tốn ít cáp, chủng loại cáp cũng

ít. Nó thích hợp với các phân xưởng có phụ tải nhỏ, phân bố không đồng đều. Nhược điểm
là độ tin cậy cung cấp điện thấp thường dùng cho các hộ loại III .

- 24 -


Đồ án tốt nghiệp

- Sơ đồ nối dây hỗn hợp: Có nghĩa là phối hợp các kiểu sơ đồ trên tuỳ theo các yêu
cầu riêng của từng phụ tải hoặc của cấc nhóm phụ tải.
Từ những ưu khuyết điểm trên ta dùng sơ đồ hỗn hợp của hai dạng sơ đồ trên để cấp
điện cho phân xưởng, cụ thể là:
- Tủ phân phối của phân xưởng: Đặt 1 áptômát tổng phía từ trạm biến áp về và 5
áptômát nhánh cấp điện cho 4 tủ động lực và 1 tủ chiếu sáng.
- Các tủ động lực: Mỗi tủ được cấp điện từ thanh góp tủ phân phối của phân xưởng
bằng một đường cáp ngầm hình tia, phía đầu vào đặt áptômát hoặc cầu dao và cầu chì làm
nhiệm vụ đóng cắt, bảo vệ quá tải và ngắn mạch cho các thiết bị trong phân xưởng. Các
nhánh ra cũng đặt các cầu dao, cầu chì nhánh để cung cấp trực tiếp cho các phụ tải, thường
các tủ động lực có tối đa 8:12 đầu ra vì vậy đối với các nhóm có số máy lớn sẽ nối chung
các máy có công suất bé lại với nhau cùng một đầu ra của tủ động lực.
- Trong một nhóm phụ tải: Các phụ tải có công suất lớn thì được cấp bằng đường cáp
hình tia còn các phụ tải có công suất bé và ở xa tủ động lực thì có thể góp thành nhóm và
được cung cấp bằng đường cáp trục chính.

3.2. CHỌN SƠ ĐỒ CẤP ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ.
Qua phân tích ở trên đối với phân xưởng cơ khí ta dùng sơ đồ hỗn hợp để cung cấp
điện cho phân xưởng: Sơ đồ nguyên lý như hình vẽ :

- 25 -