Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho phân xưởng sửa chữa cơ khí

LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay, trong xu thế hội nhập, quá trình công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước
đang diễn ra một cách mạnh mẽ. Trong quá trình phát triển đó, điện năng đóng vai trò
rất quan trọng. Nó là một dạng năng lượng đặc biệt, có rất nhiều ưu điểm như: dễ
chuyển hóa thành các dạng năng lượng khác( như cơ năng, hóa năng, nhiệt năng…),
dễ dàng truyền tải và phân phối… Do đó ngày nay điện năng được sử dụng rộng rãi
trong hầu hết các lĩnh vực của đời sống, Cùng với xu hướng phát triển mạnh mẽ của
nền kinh tế, đời sống xã hội ngày càng được nâng cao, nhu cầu sử dụng điện năng
trong các lĩnh vực công nghiệp, nông nghiệp, dịch vụ,… tăng lên không ngừng. Để
đảm bảo những nhu cầu to lớn đó, chúng ta phải có một hệ thống cung cấp điện an
toàn và tin cậy.
Với: “Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho phân xưởng sửa chữa cơ khí”, sau một
thời gian làm đồ án, dưới sự hướng dẫn của thầy TS Đặng Hoàng Anh và tài liệu
tham khảo
-

Hệ thống cung cấp điện : Ts. Trần Quang Khánh
Bài tập cung cấp điện : Ts. Trần Quang Khánh
Thiết kế cấp điện :Ts Vũ Văn Tẩm-Ts Ngô Hồng Quang
Giáo trình cung cấp điện: Ninh Văn Nam (chủ biên)- Hà Văn Chiến –Nguyễn
Quang Thuấn.

Đến nay, về cơ bản chúng em đã hoàn thành nội dung đồ án môn học này. Do trình độ
và thời gian có hạn nên không thể tránh khỏi những thiếu sót, chúng em rất mong được
sự chỉ bảo, giúp đỡ của các thầy cô để bài làm này của chúng em được hoàn thiện hơn.
Đồng thời giúp chúng em nâng cao trình độ chuyên môn, đáp ứng nhiệm vụ công tác
sau này. Chúng em xin chân thành cảm ơn !
Hà Nội, ngày 21 tháng 3 năm 2016
Sinh viên thực hiện:
Nhóm 1:Trần Việt Hoàng; Phạm Văn Lợi; Nguyễn Xuân Long.

1


1. Tính toán phụ tải điện
1.1. Phụ tải chiếu sáng
1.1.1. Thiết kế 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 ( kết hợp giữa cục bộ và chung ). 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 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 tai 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 .
Xác định kích thước của phân xưởng
Phân xưởng có kích thước như sau : rộng a=24m, dài b=36m, cao h=7m
Tham khảo bảng hệ số phản xạ (GT cung cấp điện _TS Quyền Huy Ánh bảng 10.5
trang 159 về công nghiệp nhẹ), ta xác định được các hệ số phản xạ của trần, tường
và sàn lần lượt là 50%, 30% và 10%.
Ta chọn loại đèn Metal Halide có hiệu suất sáng lớn và chỉ số hoàn màu cao, phù
hợp với chiếu sáng công nghiệp. Chọn loại đèn có thông số như sau:

2


P = 150W, quang thông Φ = 11250 lm, loại chóa chiếu sâu, vỏ nhôm, mỗi bộ có một
bóng

Chọn chiều cao treo đèn (khoảng cách từ trần đến đèn) là 1m, chiều cao làm việc là
0,8m, ta tính được độ cao treo đèn tính toán là:
Htt = 7-1-0,8 = 5,2m
Ta tính được chỉ số phòng i:
I=

∗

∗(

)

=

∗

, ∗(

)

= 2,8 ≈ 3

Từ đây tham khảo GT cung cấp điện_TS Quyền Huy Ánh bảng 10.4. Đặc tuyến
phân bố cường độ sáng một số đèn thông dụng trang 149 ta xác định được hệ số sử
dụng CU = 92%
Ta chọn được : Môi trường sử dụng trung bình và chế độ bảo trì là 12 tháng
Hệ số mất mát ánh sáng: LLF = 0,61 ( Trang 161 GT cung cấp điện_Quyền Huy
Ánh)
Hệ số mất mát ánh sáng được xác định theo biểu thức:
LLF = LLD.LDD.BF.RSD

ở đây: LLD là hệ số suy hao quang thông theo thời gian sử dụng, LDD là hệ số suy
hao quang thông do bụi, BF là hệ số cuộn chấn lưu, RSD là hệ số suy hao phản xạ
của phòng do bụi.
Độ rọi yêu cầu: Eyc = 150lx (phân xưởng lắp ráp cơ khí chi tiết trung bình – nhỏ) ·
Tính số bộ đèn sử dụng
=

∗

∗

∗

∗

=

150 ∗ 24 ∗ 36
≈ 20 ộ
11250 ∗ 0.92 ∗ 0.61

Phân bố đèn: ta chọn 20 bộ đèn phân bố theo diện tích phân xưởng thành 4 hàng và
5 cột như sau:

3


Hình 1: Sơ đồ phân bố đèn trong phân xưởng
Kiểm tra độ rọi đồng đều: ta kiểm tra theo hai chỉ số α và β

=

β=

ả

ả

á

á

ả

Theo chiều rộng ta tính được:

ữ

ữ

á

đè

ã đè

Phụ tải nhóm chiếu sáng

à ườ

ữ

=
Theo chiều dài ta tính được

= 0,8 → 1,8
đè

(đèn HID – trần cao)

= 0,3 → 0,5

6,67
= 1,28
5,2

=

2
= 0,3
6,67

=

6,2
= 1,44
5,2

Từ kết quả thiết kế chiếu sáng ta tính được phụ tải chiếu sáng tính toán của phân
xưởng.

Trong đó:

P =k

∗ N ∗ Pđ = 1 ∗ 20 ∗ 150 = 3000(W) = 3(kW)
4


kđt : hệ số đồng thời của phụ tải chiếu sáng
N : số bóng cần thiết
Pđ : công suất mỗi bóng đèn được lựa chọn.
Vì dùng loại đèn Metal Halide nên hệ số cosφ= 1. Do đó, ta có công suất toàn phần
của nhóm chiếu sáng là:

S

= = 3(

=

);

Qcs = 0 (kVAr)

1.2. Phụ tải thông gió làm mát
a) Phụ tải thông gió
Lưu lượng gió tươi cần cấp vào xưởng là: Q= n*V= 6*24*36*7= 36288 (m3)
Trong đó: n là số lần làm tươi trên 1h, V là thể tích khí.
Với số liệu cho: MODEL : DLHCV40-PG4SF có lượng gió 4500 (m3/h)
Ta chọn q= 4500 m3/h => số quạt: Nq = 9 quạt

Bảng 1: Thông số quạt hút
Thiết bị
Quạt hút
Uđm=380(V);

Lượng
Số lượng Ksd
gió
3/h) 9
(m
4500
0,7

Công suất (W)
300
iđm=0,57(A);

cosφ
0,8

ilvmax=0,7(A)

Hệ số nhu cầu: (áp dụng công thức 2.34 trang 29 sách giáo trình cung cấp điện)
=

+

1−

√

= 0,7 +

1 − 0,7
√9

= 0,8

Phụ tải tính toán nhóm phụ tải thông gió và làm mát:Nếu chưa biết hiệu suất của
động cơ nên ta lấy gần đúng Pđ=Pđm
(áp dụng công thức 2.41 chương 2 sách giáo trình cung cấp điện)
P

=

Q

Pđ

=

S

S

= 0,8 ∗ 300 ∗ 9 = 2160( ) = 2,16(
=

P

−P



=

=

2,160
= 2,7(
0,8

)

2,7 − 2,16 = 1,62(

)

)
5


Trong đó:

Pđmi là 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:là số thiết bị trong nhóm; knc : hệ số nhu cầu;
b) Phụ tải làm mát














Để đảm bảo cho không gian làm việc thông thoáng mát mẻ ta chọn 15 quạt
đứng công nghiệp có thông số như sau: Model SLS650
Kiểu: Đứng
Công suất(W): 225
Sải cánh (mm): 650
Lượng gió (m3/min): 220
Cấp độ gió: 3 cấp độ
Tần số (Hz): 50
Độ ồn (Db): 68
Tốc độ (Rpm): 1400
Điện áp (V): 220
Ksd=0,7;cosφ =0,8;
Hãng sản xuất: Điện cơ Hà Nội giá bán 1.480.000 VNĐ
Tính tương tự như làm mát ta được
Knc=0,77; Pttlm= 2,598 (kW) ; Qttlm=1,95(kVAr); Sttlm=3,248 (kVA)

c) Tổng hợp phụ tải thông gió và làm mát

Công suất tác dụng: Ptttglm=Ptttg+Pttlm=2,16+2,598=4,578 (kW)
Công suất phản kháng: Qtttglm=Qtttg+Qttlm=1,62+1,95=3,57(kVAr)
Công suất toàn phần : Stttglm=Stttg+Sttlm=2,7+3,248=5,948(kVA)
Dựa vào TCVN 5687 -2010 thông gió,điều hòa không khí tiêu chuẩn thiết kế.
1.3. Phụ tải động lực: phân nhóm thiết bị, xác định phụ tải từng nhóm, tổng
hợp phụ tải động lực
Bảng 2: Phụ tải động lực
TT Tên thiết bị

Ký
hiệu

Nhóm 1
1 Máy mài nhẵn tròn
1
2 Máy mài nhẵn phẳng 2

Số
Công suất Cosφ
lượng Pdm(kw)

Ksd

1
1

0.35
0.32

6

3

0.67
0.68

6


3
4
5
6
7
8
9

Máy mài nhẵn tròn
Máy mài nhẵn phẳng
Máy khoan
Máy ép
Máy khoan
Máy khoan
Lò gió
Tổng nhóm 1
Nhóm 2
1 Máy tiện bu lông
2 Máy tiện bu lông
3 Máy tiện bu lông
4 Máy khoan
5 Máy tiện bu lông

6 Máy tiện bu lông
7 Cần trục
8 Máy ép nguội
9 Máy ép nguội
Tổng nhóm 2
Nhóm 3
1 Máy phay
2 Máy phay
3 Máy tiện bu lông
4 Máy tiện bu lông
5 Máy tiện bu lông
6 Máy tiện bu lông
7 Máy tiện bu lông
8 Máy mài
Tổng nhóm 3
Nhóm 4
1 Lò gió
2 Máy xọc,(đục)
3 Máy tiện bu lông
4 Máy mài
5 Máy hàn
6 Máy quạt
7 Máy quạt
8 Máy hàn
9 Máy cắt tôn
10 Máy quạt

8
9
10

17
19
20
27

1
1
1
1
1
1
1
n=9

6
8
1.2
20
1.6
1.6
8
55.4

0.67
0.68
0.66
0.63
0.66
0.66
0.9

0.69

0.35
0.32
0.27
0.41
0.27
0.27
0.53
0.38

3
4
5
11
12
13
18
22
23

1
1
1
1
1
1
1
1
1

n=9

1.2
4.4
8
1.6
2.4
5.6
8
80
110
221.2

0.65
0.65
0.65
0.66
0.58
0.58
0.67
0.7
0.7
0.69

0.3
0.3
0.3
0.27
0.3
0.3

0.25
0.27
0.47
0.37

6
7
14
15
16
24
25
26

1
1
1
1
1
1
1
1
n=8

3
5.6
5.6
6
15
20

26
4
85.2

0.56
0.56
0.58
0.58
0.58
0.58
0.58
0,63
0.58

0.26
0.26
0.3
0.3
0.3
0.3
0.3
0.45
0.3

31
33
38
39
40
41

42
43
44
45

1
1
1
1
1
1
1
1
1
1

11
11
11
9
56
11
15
56
5.6
15

0.9
0.6
0.55

0.63
0.82
0.78
0.78
0.82
0.57
0.78

0.53
0.4
0.32
0.45
0.46
0.65
0.65
0.46
0.27
0.65
7


Tổng nhóm 4
Nhóm 5
1 Cần trục
2 Máy ép quay
3 Máy khoan
4 Máy khoan
5 Máy xọc,(đục)
6 Máy ép quay
7 Máy tiện bu lông

8 Máy tiện bu lông
9 Máy tiện bu lông
Tổng nhóm 5

21
28
29
30
32
34
35
36
37

n=10

200.6

0.77

0.48

1
1
1
1
1
1
1
1

1
n=9

26
44
2.4
2.4
8
60
3
5.6
9
160.4

0.67
0.58
0.66
0.66
0.6
0.58
0.55
0.55
0.55
0.59

0.25
0.45
0.27
0.27
0.4

0.45
0.32
0.32
0.32
0.39

Tính toán phụ tải từng nhóm:
Bảng 3: Tính toán cho nhóm 1
TT Tên thiết bị
Nhóm 1
1 Máy mài nhẵn tròn
2 Máy mài nhẵn
phẳng
3 Máy mài nhẵn tròn
4 Máy mài nhẵn
phẳng
5 Máy khoan
6 Máy ép
7 Máy khoan
8 Máy khoan
9 Lò gió
Tổng nhóm 1

Ký Số
Công
suất Cosφ Ksd
hiệu lượng Pdm(kw)

Idm
(A)

1
2

13,6

8
9
10
17
19
20
27

1
1
1
1
1
1
1
1
1
n=9

6
3
6
8
1.2

20
1.6
1.6
8
55.4

0.67
0.68
0.67
0.68
0.66
0.63
0.66
0.66
0.9
0.69

0.35
0.32
0.35
0.32
0.27
0.41
0.27
0.27
0.53
0.38

6,7
13,6

17,8
2,7
48,2
3,6
3,6
13,5

 Hệ số sử dụng trung bình:
Ksd =

∑

∑

.

= 0,38làm tròn 0,4

 Số thiết bị hiệu quả :
8


nhq =

(∑

∑

)

= 4,98 làm tròn bằng 5.

 Hệ số nhu cầu :
Knc = Ksd*Kmax = 0,7
Trong đó Kmax = 1,76 (tra bảng).
 Công suất tính toán :
Ptt = Knc*∑ = 0,7*55,4 = 38,78 (kW).
 Hệ số công suất trung bình :
∑ ∗
Cosφ = ∑
= 0,69
 Công suất toàn phần :
Stt =
= 56,2 (kVA).

 Công suất phản kháng:
Qtt = √ 2 − 2
=40,67 (kVAr).
 Dòng điện tính toán:
Itt =
= 85,38 (A).
√ ∗

Làm tương tự với 4 nhóm còn lại ta được bảng sau:
Bảng 4 Tính toán phụ tải cho các nhóm còn lại
Nhóm
2
Nhóm
3
Nhóm

4
Nhóm
5

Ksd
0.4

nhq
3

Kmax
0

Ptt
cos
199.08 0.69

Stt
Qtt
288.52 208.8

Itt
438.5

0.4

5

2

68.16

0.58

117.5

95.7

178.6

0.5

5

1,57

157.47 0.77

204.5

130.47 310.8

0.4

4

1.87

119.97 0.59

203.3

164

308.9

Đối với nhóm có số thiết bị hiệu quả <4 thì ta xác định theo công thức:
Ptt = Kt*Pdm
Với Kt = 0,9 với thiết bị làm việc dài hạn.
Kt = 0,75 với thiết bị làm việc ngắn hạn lặp lại.
Đối với nhóm 2 ta chọn Kt = 0,9.
9


Bảng 5:Phụ tải động lực toàn phân xưởng
Ptt
583.5

Qtt
870

Stt
639.64

Itt
1322.1

Cos
0.68

1.4. Tổng hợp phụ tải của toàn phân xưởng.
Công suất tác dụng toàn phân xưởng:P ∑ = k đ ∑ P
Trong đó: P ∑ -công suất tính toán tổng của các hộ dùng điện,kW
P – công suất tính toán của nhóm phụ tải thứ I,kW
k đ -hệ số đồng thời

Pttpx= kđt (Pttđl+ Pcs +Ptttglm)=1(583,5+3+4,578)=591,1(kW); Với kdt=1
Hệ số công suất trung bình toàn phân xưởng,
=

∑P
∑P

=

P

∗

+P ∗
+P
P +P +P

∗

= 0,68

Xét thêm tổn thất trong mạng điện (10%) và khả năng phát triển phụ tải trong 10
năm (10%), ta sẽ có số liệu tính toán phụ tải toàn phân xưởnglà:
P

= 1,2 ∗ P , = 1,2 ∗ 591,1 = 709,3(
)
∑
S

Q

=

=

∑

S

=

−P

,

,

= 1043,1(

=

)

1043,1 − 709,3 = 764,8(

)

1.5. Nhận xét và đánh giá.
Phân xưởng sửa chữa có đặc điểm hầu hết là các máy có cuộn dây nên hệ số
toàn phân xưởng thấp

2. Xác định sơ đồ cấp điện của phân xưởng
2.1. Xác định vị trí đặt trạm biến áp phân xưởng
 Vị trí đặt trạm biến áp
Việc chọn vị trí của trạm biến áp trong một xí nghiệp cân phải tiến hành so sánh
10


kinh tế - kỹ thuật. Muốn tiến hành so sánh kinh tế - kỹ thuật cân phải 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:
1. An toàn và liên tục cấp điện.
2. Gần trung tâm phụ tải, thuận tiện cho nguồn cung cấp đi tới.
3. Thao tác, vận hành, quản lý dễ dàng.
4. Tiết kiệm vốn đầu tư và chi phí vận hành nhỏ.
5. 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,...
6. Tổng tổn thất công suất trên 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 hợp bên

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.
Đối với phân xưởng sửa chữa cơ khí ta chọn phương án. Xây dựng trạm biến áp liền
kề với phân xưởng. Gần tâm phụ tải phía trái phân xưởng, khoảng cách từ trạm tới
phân xưởng là L= m.
2.2. Các phương án cấp điện cho phân xưởng
2.2.1. Các phương án chọn lắp đặt máy biến áp
Ta xét 3 phương án sau:


Phương án 1: 2 máy biến áp



Phương án 2: Trạm có 1 máy biến áp và 1 máy phát diesel dự phòng



Phương án 3: Trạm có 1 máy biến áp

Phương án trạm biến áp
a) Phương án 1: Trạm có hai máy biến áp làm việc song song:
Công suất MBA được lựa chọn thỏa mãn điều kiện:
1043,1
≥
=
= 745,1(

đ
1,4
1,4
Nên ta lựa chon MBA có Sdm =800 (kVA)

)

11


Bảng 6: thông số máy biến áp

Công suất
kVA
800

Điện áp
kV
22/0,4

Po
W
1400

 Pn
W
10500

Un
%

5

Tổn thất 2 máy biến áp là (tính toán sơ bộ )
Pb = 0,02*Sđm = 0,02*800 = 16 (kW)
Qb = 0,105*Sđm = 0,105*800 = 84 (kW)
Ab = n*P0*t + (1/n)* Pn*(Spt/Sđm)*2*‫ح‬
với Tmax của xưởng cơ khí chọn =5000h ta tính được tô = 5466 ,n= 2
suy ra Ab = 49185,7 (kW)
b) Phương án 2:Trạm có 1 máy biến áp và 1 máy phát diesel dự phòng
Ta có Stttpx = 1043,1(
)

Chọn máy biến áp có công suất định mức bằng 1250 (kva) do công ty thiết bị điện
Đông Anh chế tạo
Bảng 7: Thông số kĩ thuật máy biến áp
Công
suất
MBA(kVA)
1250

Tổn hao(W)
Không tải
1720

Có tải
19210

Và máy phát điện thỏa mãn: SđmMF ≥ 0,85* SđmMF
Suy ra ta chọn máy phát điện có Sđm = 1500(kVA)
c) Phương án 3: Trạm có 1 máy biến áp

Công suất MBA được lựa chọn thỏa mãn điều kiện:
SđmB3 ≥ Sttpx Vì vậy, ta chọn máy biến áp SđmB3 = 1250(kVA)

12


Bảng 8: Thông số kĩ thuật máy biến áp
Sđm(kVA) Uđm(kV) P0(W)
không tải

1250

22/0,4

1720

Dòng điện
Pn(W) Un(%)
Có tải
Điện áp không tải
ngắn
I0(%)
mạch
12910
5,5
1,2

Vì xưởng làm 3 ca liên tục nên ta chọn Tmax=5000h∗
××
×

‫( = ح‬0,124+10-4 *Tmax)2 *8760 (h)= (0,124 + 10-4 *5000) *8760=5466(h)
Tổn thất điện năng máy biến áp:
Ab3=P0*8760+PN (

đ

) =1,72*8760+12,91* (

,

) ∗5466 = 63802
(kWh)

Tổn thất công suất trong máy biến áp bao gồm tổn thất không tải (tổn thất sắt) và
tổn thất có tải (tổn thất đồng).
Tổn thất công suất tác dụng và phản kháng trong máy biến áp được tính theo công
thức sau:
Pb=P0+Pn(

đ

)

Trong đó : -P0, Pn là tổn thất công suất tác dụng không tải và ngắn mạch của máy
biến áp cho trong thông số của máy,kW ;
- t là thời gian vận hành thực tế của máy biến áp ,h. Bình thường máy biến áp
vận hành suốt một năm nên lấy t=8760h ;
-

‫ح‬Thời gian tổn thất công suất lớn nhất

2.2.2. Các phương án cấp điện cho phân xưởng
 Phương án 1: Mỗi tủ động lực, tủ chiếu sáng, tủ thông thoáng làm mát được
cấp điện bằng một mạch riêng.
 Phương án 2: phương án gộp chung các nhóm phụ tải động lực với nhau để
cấp điện từ tủ tổng tới, nhóm 1 với 2 một tủ, nhóm 3 một tủ, và nhóm 4,5
một tủ, hệ thống chiếu sáng và làm mát có một tủ điều khiển riêng ."
 Phương án 3: Tủ chiếu sáng, tủ thông thoáng làm mát được cấp điện từ
các các mạch riêng, Các tủ động lực, tủ ở xa được cấp điện thông qua
tủ ở gần.

13


Tính toán sơ bộ:
a) Phương án 1
Tính toán tổn thất điện cho mạng
=( ∗ + ∗ )/U với AA1 có: P=55,4(kW); Q=58,12(kVAr);
R=12,88(m Ω); X=4,312 (m Ω);

Ta tính được tổn hao điện áp:
=( ∗ + ∗ )/U = 2,5 (V)
Tương tự ta tính toán sơ bộ dây dẫn từ tủ phân phối tổng tới các tủ động
lực nhóm, ta chọn đường dây cáp dài nhất và phụ tải có công suất lớn nhất để
tính toán sơ bộ cho toàn phân xưởng ta có bảng tổn hao như sau:
Bảng 9:Tổn hao điện áp sơ bộ cho phương án 1
Đường
dây
AA2
A29

Ptt(kW)

Qtt (kW)

221,2
110

231,26
112,2

Chiều dài
R(Ω)
(m)
4
2,56.10-3
1
4,610-4

X(Ω)
1,18.10-3
2,3310-4

ΔU
(V)
2,213186
0,82

b) Phương án 2:
- Tính toán sơ bộ đường dây cho phân xưởng

Phương án đặt máy biến áp:
Đặt một máy biến áp và một máy phát dự phòng
Ưu điểm: vận hành đơn giản,đảm bảo cung cấp điện.
Nhược điểm: ồn lúc hoạt động,chi phí đầu tư lớn.
Ta có Stttpx = 1043,1(

)

Chọn máy biến áp có công suất định mức bằng 1250 (kVA) do công ty thiết bị điện
Đông Anh chế tạo
Bảng 10:Tổn hao sơ bộ cho phương án 2
Công
suất Tổn hao(W)
MBA(Kva)
Không tải
1250
1720

Có tải
19210

14


Và máy phát điện thỏa mãn: SđmMF ≥ 0,85× SđmMF
Suy ra ta chọn máy phát điện có Sđm = 1500(kVA)
 Hệ số sử dụng trung bình:
Ksd =

∑

.

∑

= 0,38 làm tròn 0,4

 Số thiết bị hiệu quả :
nhq =

(∑

)

∑

= 5,04 làm tròn bằng 5.

 Hệ số nhu cầu :
Knc = Ks*Kmax = 0,7
Trong đó Kmax = 1.76 (tra bảng).
 Công suất tính toán :
Ptt = Knc.∑ = 0,7*276,6 = 193,62 (kW).
 Hệ số công suất trung bình :
∑ .
Cosφ = ∑
= 0,69
 Công suất toàn phần :
Stt =
= 280,6 (kVA).

 Công suất phản kháng:
Qtt = √ 2 − 2
=203,37 (kW).
 Dòng điện tính toán:
Itt =
= 426,3 (A).
√ ,

Từ dòng tính toán ta tính được tiết diện dây cáp đi từ tủ phân phối chính tới tủ động
lực thứ nhất là:
F=

=

,

,

=137,5

Chọn cáp cách điện giấy lõi đồng loại BS 6840 do DELTA chế tạo có F = 185
Xo = 0,111 và Ro = 0,162
Khoảng cách từ tủ chính tớ tủ 1 là 6(m)
Ta có ∆U =

∗

∗

=

,

∗ ,

∗ ∗

,

,

∗ ,

∗ ∗

= 0,85(v)
15


Nhận xét thấy nhóm thứ nhất này có máy ép nguội là có công suất định mức lớn
nhất lên ta sẽ chọn sơ bộ đường dây theo máy ép nguội.
Iđm = 238,8 (mmA) suy ra tiết diện của dây tính được bằng 77,03 (mm2) chọn dây
A-70 với các thông số Xo = 0,233 Ro = 0,46 suy ra tổn thất trên đường dây là 3,64(V)
Tính toán một cách hoàn toàn tương tự, tủ thứ 2 gồm nhóm phụ tải thứ 3
F=

=

,

,

=57,6

Nhận xét thấy nhóm thứ hai này có máy tiện bulong là có công suất định mức lớn
nhất lên ta sẽ chọn sơ bộ đường dây theo máy ép nguội.
Iđm= 68,1 (mmA) suy ra tiết diện của dây tính được bằng 28,97 (mm2) chọn dây A25với các thông số Xo = 0,319 Ro = 1,28 suy ra tổn thất trên đường dây là 1,66(v)
Với nhóm phụ tải thứ thư và thứ năm gần nhau ta sẽ đặt chung một tủ động lực
Cuối cùng là 2 nhóm phụ tải động lực cuối, với dòng tính toán được bằng 794,9(A)
ta chọn được cáp là :
Chọn cáp cách điện giấy nõi đồng loại BS 6840 do DELTA chế tạo có F = 300
Xo = 0,104 và Ro = 0,127
Khoảng cách từ tủ chính tớ tủ 1 là 30(m)
∗

∗

,

∗ ,

∗

∗

, ∗ ,

∗

∗

Ta có ∆U =
=
= 5,23 (v)
,
Nhóm này có máy ép quay có công suất lớn nhất, có dòng định mức bằng 157,2 (A)
ta chọn dây A-50 với các thông số F = 63,6(mm2) ;Xo= 0,297 và Ro = 0,64
c) Phương án 3: Trạm có 1 máy biếnáp
Công suất MBA được lựa chọn thỏa mãn điều kiện:
SđmB3 ≥ Sttpx Vì vậy, ta chọn máy biến áp SđmB3 = 1250(kVA)
Bảng 11: thông số máy biến áp cho phương án 3
Sđm(kVA) Uđm(kV) P0(W)
không tải

1250

22/0,4

1720

Dòng điện
Pn(W) Un(%)
Có tải
Điện áp không tải
ngắn
I0(%)
mạch
12910
5,5

1,2

Vì xưởng làm 3 ca liên tục nên ta chọn Tmax=5000h
‫( =ح‬0,124+10-4×Tmax)2 × 8760 (h) = (0,124 + 10-4×5000)2×8760=3410,9(h)
16


Tổn thất điện năng máy biến áp:
Ab3=P0*8760+PN (

đ

,

) =1,72*8760+12,91* (

) ∗3410,9=45479,8

(kWh)
Tổn thất công suất trong máy biến áp bao gồm tổn thất không tải (tổn thất sắt) và
tổn thất có tải (tổn thất đồng).
Tổn thất công suất tác dụng và phản kháng trong máy biến áp được tính theo công
thức sau:
Pb=P0+Pn( )

đ

Trong đó : -P0, Pn là tổn thất công suất tác dụng không tải và ngắn mạch của máy
biến áp cho trong thông số của máy,kW ;
- t là thời gian vận hành thực tế của máy biến áp ,h. Bình thường máy biến áp

vận hành suốt một năm nên lấy t=8760h ;
-‫ح‬
n nhấtthời gian tổn thất công suất lớ
Phương án 3 : Chọn dây dẫn từ trạm biến áp nguồn, cách 20 m, tới tủ hạ thế
tổng(THT).
 Ta có, khoảng cách từ trạm biến áp đến trung tâm phân xưởng (tới tủ hạ
thế tổng (THT) là 20m
Chọn dây dẫn đến phân xưởng là cáp đồng 3 pha được lắp đặt đi trên không.
Ilvmax = Sttpx/(√3 ∗

) = 1038,2/(√3 ∗ 0,38) = 1577,4 (A)

Tiết diện dây F = Ilvmax/Jkt = 1577,4 /3,1 = 508,8 (mm2 )

Ta chọn dây cáp đồng của CADIVI sản xuất tiết diện 630 mm2, ro = 0,102
(Ω/km) , xo = 0,095 (Ω/km) suy ra R=2,04.10-3(Ω);X=1,9.10-3(Ω)
Ta tính được tổn hao điện áp:
ΔU =( P ∗ R + Q ∗ X)/U = 7,6(V)
Tính toán sơ bộ dây dẫn từ tủ phân phối tổng tới các tủ động lực nhóm,ta chọn
đường dây cáp dài nhất và phụ tải có công suất lớn nhất để tính toán sơ bộ cho
toàn phân xưởng
Bảng 12: Tổn hao sơ bộ cho phương án 3
Đường
dây

Ptt
(kW)

Qtt
(kVAr)

Chiều
dài (m)

R
Ω

X
Ω

(KWh)

C7

110

112.2

2.5

1.2

0.58

(V)
518.62

C

444.4

459.6

8.5

1.4

2.15

4237.63 21661033.21

1121510.7

17


Bảng 13:Tính lựa chọn dây dẫn cho tủ động lực nhóm 1
TT

Tên thiết bị Ký Công Stt
Qtt
Cosφ
hiệu suất (kVA) (kVAr
Pdm
)
(kw)

A11

Máy mài

nhẵn tròn
Máy mài
nhẵn phẳng
Máy mài
nhẵn tròn
Máy mài
nhẵn phẳng
Máy khoan

A12
A13
A14
A15

1

6

17

20

A17

Máy khoan

19

1.6

A18

Máy khoan

20

1.6

27

Nhóm 1

8.62

17.8

1.8

1.36

31.74

24.65

2.42

1.82

0.63
0.66

2.76

0.89

48.23

15.55

3.68

1.18

8

3.68
13.5

58.12

5.94

0.999

A16

3

5.94

0.999

A16

2

3.96

0.666

A16

1

1.98

0.333

A16

3

5.94

0.999

A16

4

7.92

1.332

A16

2

3.96

0.666

A16

4

7.92

1.332

A16

5

9.9

1.665

A35

14

12.88 4.312

4.35

55.4
80.28

3

1.18

0.9
3.87

A16

5.76

0.66
1.82

R
X
(mΩ) (mΩ)

4.38

0.66

8.88
AA1

13.6

Chiều
dài
L(m)

2.16

0.68

2.42
Lò gió

6.64

1.2

Máy ép

6.7

Loại
dây

4.38

0.67

8

A16

A19

3.23

6

11.76
10

13.6
0.68

8.95
9

6.64

3
4.4

8

Tiết
diện

F

0.67
8.95

2

Dòng
I(A)

121.99 39.35
18


Bảng 14:Tính lựa chon dây dẫn cho tủ động lực nhóm 2
TT

A21
A22
A23
A24
A25
A26
A27
A28
A29
AA2

Tên thiết bị Ký Công Stt
hiệu suất (kVA)

Pdm
(kw)
Máy tiện bu 3
1.2
1.84
lông
Máy tiện bu 4
4.4
6.76
lông
Máy tiện bu 5
8
12.3
lông
Máy khoan 11
1.6
2.42
Máy tiện bu 12
lông
Máy tiện bu 13
lông
Cần trục
18
Máy
nguội
Máy
nguội

Qtt
Cosφ

(kVAr
)

Dòng
I(A)

1.4

2.8

0.65

Tiết
diện
F(m
m)
0.9

Loại
dây

Chiều
dài
L(m)

A16

7

5.14

0.65

10.28

3.31

A16

3.5

9.35

0.65

18.69

6.03

A16

5.5

R
X
(mΩ) (mΩ)

2.331
13.86
6.93

1.16
1.83

10.89
1.82

0.66

3.68

1.18

A16

6

1.99

2.4

4.13

3.37

0.58

6.28

2.02

A16

1.5

11.88
2.97

5.6

9.65

7.86

0.58

14.66

4.73

A16

3

5.94

8

11.94

8.86

0.67

18.14

5.85

A16

5.5

0.999
1.83

ép 22

80

114.28 81.61

0.7

173.63 56.01 A50

1

10.89
0.64

ép 23

110

157.14 112.2

0.7

238.75 77

1

0.46

0.233

486.21 156.8 A150 4
4

2.56

1.188

221.2 320

231.26

A70

0.297

19


Bảng 15:Tính lựa chon dây dẫn cho tủ động lực nhóm 3

TT

A31
A32
A33
A34
A35
A36
A37
A38
AA3

Tên thiết bị Ký Công Stt
hiệu suất (kVA)
Pdm
(kw)
Máy phay 6
3
5.35
Máy phay 7
5.6
10
Máy tiện 14
5.6

bu lông
9.65
Máy tiện 15
6
bu lông
10.34
Máy tiện 16
15
bu lông
25.86
Máy tiện 24
20
bu lông
34.48
Máy tiện 25
26
bu lông
44.82
Máy mài
26
4
6.34
85.2 146.8

Qtt
Cosφ
(kVAr)

4.43
8.28

0.56
0.56
0.58

7.86

Dòng
I(A)

Tiết
Loại
diện
dây
F(mm)

8.14
15.19

2.62
4.9

14.66

4.73

0.58
8.4

15.7

39.29
52.39

3
3
2

5.94
5.94
3.96

0.999
0.999
0.666

A16

2

3.96

0.666

A16

3

5.94

0.999

A16

3

5.94

0.999

A25

1

1.28

0.319

A16
A70

2
8

3.96
3.68

0.666
1.864

16.9

0.58
36.5
0,63
4.93
119.56

A16
A16
A16

12.67

0.58
28.09

R
X
(mΩ) (mΩ)

5.07

0.58
21.06

Chiều
dài
L(m)

68.1

21.97
9.64
3.11
223.05 71.95

20


Bảng 16:Tính lựa chon dây dẫn cho tủ động lực nhóm 4

TT

A41
A42
A43
A44
A45
A46
A47
A48
A49
A410
AA4

Tên thiết Ký Công Stt
bị
hiệu suất (kVA)
Pdm
(kw)
Lò gió

31
11
12.22
Máy
33
11
xọc,(đục)
18.33
Máy tiện 38
11
bu lông
20
Máy mài 39
9
14.28
Máy hàn
40
56
68.29
Máy quạt 41
11
14.1
Máy quạt 42
15
19.2
Máy hàn
43
56
68.29
Máy cắt 44

5.6
tôn
9.8
Máy quạt 45
15
19.23
200.6 259.22

Qtt
Cosφ
(kVAr
)
5.32

0.9
0.6

14.66

Dòng
I(A)

18.56

Tiết
diện
F(mm
)
5.99

27.85

8.98

0.55
16.7
11.09
39.08
8.82
12
39.08

0.63
0.82
0.78
0.78
0.82
0.57

8.07
12.03 0.78
164.19

30.38
21.7
103.7
21.42
29.2
103.6

9.8
7
33.47
6.91
9.42
33.47

Loại
dây

Chiều
dài
L(m)

R
X
(mΩ) (mΩ)

A16
A16

7
3

13.86 2.331
5.94 0.999

A16

3

5.94

0.999

A16
A35
A16
A16
A35
A16

2
2
4
6
6
3

3.96
1.84
7.92
11.88
5.52
5.94

0.666
0.616
1.332
1.998

1.848
0.999

9.9
3.24

1.665
2.44

14.9
4.815
A16 5
29.2
9.42
393.85 127.05 A120 12

21


Bảng 17:Tính lựa chon dây dẫn cho tủ động lực nhóm 5

TT

A51
A52
A53
A54
A55
A56
A57

A58
A59
AA5

Tên thiết bị Ký Công Stt
hiệu suất (kVA)
Pdm
(kw)
Cần trục
21
26
38.8
Máy
ép 28
44
quay
75.86
Máy khoan 29
2.4
3.63
Máy khoan 30
2.4
3.63
Máy
32
8
xọc,(đục)
13.33
Máy
ép 34

60
quay
103.44
Máy tiện bu 35
3
lông
5.45
Máy tiện bu 36
5.6
lông
10.18
Máy tiện bu 37
9
16.363
lông
64
160.4 269.72

Qtt
Cosφ
(kVAr
)
28.8
61.79
2.73
2.73

0.67
0.58
0.66

0.66
0.6

10.66

Dòng
I(A)

58.95

Tiết
diện
F(mm
)
19.01

Loại
dây

Chiều
dài
L(m)

R
X
(mΩ) (mΩ)

A16
A35

3
6

5.94
5.52

0.999
1.848

115.2
5.5
5.5

37.18
1.78
1.78

A16
A16
A16

3
2
2

5.94
3.96
3.96

0.999

0.666
0.666

20.25

6.53
A50

7

4.48

2.079

A16

2

3.96

0.666

A16

1

1.98

0.333

A16

2

3.96

0.666

24.86 8.01
409.79 132,19 A120 4

1.08

0.816

0.58
84.27

157.1

50.7

0.55
4.55
0.55
8.5
13.666 0.55
33
216.84

8.28
2.67
15.469
67
4.9

Tính toán tổn thất trên đường dây :
DentaU = ( P.R+Q.X )/ Udm
22


Ta tính toán trên đường dây có phụ tải công suất lớn nhất để tính tổn thất.
Bảng 18: Tổn thất trên đường dây có phụ tải công suất lớn nhất
Đường dây R(Ω)

X(Ω)

2,56.10-3
4,6.10-4

AA2
A29

1,18.10-3
2,33.10-4

ΔU
(V)
2,2
0,82

ΔA
(kWh)
9924089
429893,5

2.2.3. Đánh giá lựa chọn phương án cung cấp điện cho phân xưởng :
Lựa chọn phương án 1 vì các lý do sau :
Ưu điểm:, vận hành đơn giản,dễ dàng cho người sử dụng ,hiệu suất sử dụng cao hơn
phương án 2,đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện tốt nhất ,dễ dàng thay thế và bảo
dưỡng các thiết bị trong phân xưởng.
Nhược điểm:chi phí đầu tư ban đầu lớn.
3. Lựa chọn và kiểm tra các thiết bị điện
3.1. Tính toán ngắn mạch
Ta tiến hành xác định dòng điện ngắn mạch tại 6 điểm (điểm N1 tại thanh cái
MBA,N2 tại thanh cái TĐL1 , N3 tại thanh cái TĐL2,N4 tại thanh cái TĐL3,N5
tại thanh cái TĐL4,N6 tại thanh cái TĐL5)
 Tổng trở MBA
Zb =RB+jXB; với RB =

=

=

%∗ đ
đ

= 2,625 ∗ 10

đ

∗

∗ 10 thay số ta có:

10,5 ∗ 0,4
10 = 2,625 ∗ 10
800

10 thay số ta có :

=

∗ ,

(Ω)

∗ 10 = 0,012

+ 0,012(Ω) suy ra Zb=0,0123(Ω)

Tính toán ngắn mạch tại điểm N1
IN =

√

=

√

,

∗ ,
,

= 19,7(

)

Tương tự với các điểm còn lại ta được bảng sau
23


Bảng 19: Tính toán ngắn mạch
Điể
m
ngắn
mạc
hN1
N2
N3
N4
N5
N6

Tổn
g trở
Z,Ω

Dòng

ngắn mạch
(Ik, kA)

0,0147
0,026
0,015
0,016
0,016
0,014

Dòng
xung Kích
(ixk, kA)

16,5
9,32
16,16
15,15
15,15
17,32

42
23,72
41,13
38,56
38,56
44,1

3.2. Chọn và kiểm tra dây dẫn
Lựa chọn thanh dẫn:

- Thanh dẫn chỉnh đổi phân phối tới tủ phụ tải:

=

=

1578
= 751,43(
2,1

)

Ilv=1578(A); Jkt =2,1 ứng với Tmax=5000(h) chất liệu bằng đồng.
3.3. Chọn và kiểm tra thiết bị trung áp
- Chọn tủ Với tủ 2,3,4,5,6

=

=

,

,

=

,

(

)

Tủ phân phối của phân xưởng:đặt một ATM tổng từ trạm biến áp về và đặt 6 ATM
nhánh cấp cấp điện cho tủ động lực.
Tủ động lực mỗi tủ được cấp điện từ thanh góp của tủ phân phối của phân xưởng
bằng một đường cáp ngầm hình tia. Phía đầu vào đặt ATM 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 cấp điện trực tiếp cho
các phụ tải.
- Chọn thiết bị chống sét van: UđmCSV ≥Uđmlưới≥22kV chọn chống sét van do
Siemens chế tạo có thông số như sau:
Bảng 20: chọn thiết bị chống sét van

Loại
3EA1

Vật liệu
SiC

Uđm kV
24

Dòng điện
5

Vật liệu vỏ
Nhựa

24

- Chọn cầu chì: điều kiện để chọn cầu chì cho mạng cao áp

+UđmCC ≥Uđmmạng=22(kV); +IđmCC ≥ Ilvmax=

√

∗ đ
đ

=

, ∗

√ ∗

=29,4(A);

Tra bảng B.3.6 trang 277 thông số kĩ thuật cầu chì cao áp do Siemens chế tạo sách
giáo trình thiết kế cung cấp điện ta có bảng sau
Bảng 21: Chọn cầu chì cao áp
Loại cầu Uđm(kV)
chì

Iđm(A)

Icắt N (kA) Icăt min(A)

3GD1
406-3B

32

31.5

24

270

Tổn hao Số lượng
công suất
(W)
50
2

Chọn dao cách ly: dao cách ly có tác dụng cách ly giữa phần không mang
điện và phần mang điện đồng thời tạo ra khe hở để cho người sửa chữa yên tâm sửa
chữa. Dao cách ly không có bộ phận dập hồ quang nên tuyệt đối không sử dụng
đóng cắt khi có tải.
Điều kiện chọn dao cách ly: +UđmDCL ≥Uđmmạng=22(kV);

+IđmDCL ≥ Ilvmax=

√

∗ đ
đ

=

. ∗

= 29,4( )

√ ∗

Tra bảng 2.30 trang 126 sổ tay lựa chọn thiết bị tác giả Ngô Hồng Quang, dao cách
ly trung áp đặt trong nhà do công ty thiết bị Đông Anh chế tạo.
Bảng 22: Chọn dao cách ly cao áp
Loại

Điện
(kV)

DT24/200

24

áp Dòng điện Dòng ngắn Dòng điện Số lượng
(A)
mạch (kA) ổn
định
nhiệt(kA)
200
20
8
2

Máy căt liên lạc: Chọn máy căt liên lạc trên thanh cái 22kV. Dòng qua MCLL
là dòng cung cấp cho phụ tải phân đoạn khi thanh cái bị mất điện. Dòng qua MCLL

trong điều kiện nặng nề nhất là trường hợp mất điện một nguồn,đường dây còn lại
sẽ cung cấp điện cho thanh cái đó đồng thời các MBA và thiết bị cao áp nói vào
thanh cái đó phải làm việc trong chế độ quá tải.
Điều kiện chọn MCLL +UđmDCL ≥Uđmmạng=22(kV);
IđmDCL ≥ Ilvmax=

∗(

√

đ

)

=

, ∗(

√ ∗

)

= 58,78( )

Tra bảng ta chọn máy cắt chân không trung áp đặt trong nhà do siemens chế tạo
bảng 5.20 trang 314 sổ tay lựa chọn thiết bị tác giả Ngô Hồng Quang
Bảng 23: Chọn máy cắt liên lạc

25