do an cung cap dien(Xuong co khi)

Đồ án Hệ thống cấp điện

Lời nói đầu

Trong công cuộc công nghiệp hoá - hiện đại hoá đất nớc ở nớc ta hiện nay, nhu cầu về điện
năng là rất lớn. Trong đó các xí nghiệp công nghiệp là khách hàng tiêu thụ điện nhiều nhất.
Theo thống kê 70% điện năng sản xuất ra cung cấp cho xí nghiệp công nghiệp, điện năng
thực sự là yếu tố quan trọng vào tổng doanh thu của xí nghiệp. Vì vậy, đảm bảo cấp điện liên
tục cho các xí nghiệp công nghiệp tức là bảo đảm cho nghành kinh tế quan trọng hoạt động
liên tục. Vì là khách hàng tiêu thụ điện lớn nhất nên việc thiết kế hệ thống cấp điện hợp lý
đồng thời kết hợp với việc sử dụng điện hiệu quả sẽ có tác dụng trực tiếp đến khai thác khả
năng của nhà máy, tiết kiệm điện, nâng cao doanh thu chung của xí nghiệp.
Đặc điểm của các xí nghiệp công nghiệp nói chung là:
Thiết bị dùng điện tập chung với mật độ cao.
Làm việc liên tục trong năm, ít có tính chất mùa vụ.
Quá trình công nghệ của từng nhà máy khác nhau nên có những đặc điểm riêng .. ..
Trong số các xí nghiệp công nghiệp then chốt của nền kinh tế quốc dân hiện nay thì nhà máy
cơ khí là một nghành sản suất quan trọng. Sản phẩm của nhà máy có mặt ở hầu hết các lĩnh
vực của đời sống nh máy móc phục vụ sản suất trong nông nghiệp, công nghiệp, xe cộ ... Đặc
điểm riêng của nhà máy loại này là có số lợng phân xởng nhiều và cần mặt bằng sản xuất
rộng, dây chuyền công nghệ lớn. Nhà máy sản xuất máy kéo cũng là một trong những nhà
máy cơ khí quan trọng, sản xuất ra các đầu máy kéo phục vụ nông nghiệp, vận tải và nhiều
nghành kinh tế khác.
Để có một phơng án cấp điện hợp lý cho nhà máy cơ khí nói chung cũng nh nhà máy sản xuất
máy kéo nói riêng trớc hết ta phân tích quy mô tổng thể toàn nhà máy, rồi đến từng phân xởng
kèm theo đặc điểm công nghệ cụ thể.
Giới thiệu nhà máy sản suất máy kéo.
Nhà máy sản xuất máy kéo đợc xây dựng trên mặt bằng rộng khoảng 50000m2 (50 ha),
nhà máy có 10 phân xởng chính và ngoài ra còn có các phòng ban, kho tàng bến bãi. Sản
phẩm của nhà máy là các loại máy kéo phục vụ mọi nhu cầu khác nhau của các lĩnh vực, tuy
nhiên sản phẩm chính là máy kéo nông nghiệp và máy kéo đầu máy toa xe.

1


Đồ án Hệ thống cấp điện
Dới đây là mặt bằng và công suất đặt của từng phân xởng (riêng phân xởng sửa chữa cơ
khí thì tính toán sau).

5

8

10

9
6

1
Khuôn viên xí nghiệp

7

11

4

3

2

Bảng dới đây liệt kê chi tiết phụ tải của nhà máy sản xuất máy kéo, bao gồm số l ợng
phân xởng và công suất đặt của từng phân xởng.
Số trên
mặt bằng

Tên phân xởng

Công suất đặt (kW)

1.

Ban quản lý và phòng thiết kế

800 (cha kể chiếu sáng)

2.

Phân xởng cơ khí số 1

1800

3.

Phân xởng cơ khí số 2

2000

4.

Phân xởng luyện kim mầu

1210

5.

Phân xởng luyện kim đen

1700

6.

Phân xởng sửa chữa cơ khí

Theo tính toán

7.

Phân xởng rèn

850

8.

Phân xởng nhiệt luyện

750

9.

Bộ phận nén khí

550

10.

Kho vật t

60

11.

Phân xởng đúc

750

Sơ bộ qua bảng phụ tải của các phân xởng của nhà máy ta thấy rằng đây là một nhà máy khá
lớn. Một số phân xởng có công suất đặt lớn nh phân xởng cơ khí, phân xởng luyện kim .

2


Đồ án Hệ thống cấp điện
1. Nguồn điện lấy về nhà máy:
Nhà máy đợc lấy điện từ trạm biến áp trung gian gần nhất cách nhà máy 2,4km, cấp điện
bằng đờng dây trên không (ĐDK).
2. Sơ bộ về cấp điện cho nhà máy
Nh trên đã phân tích, vì đây là một nhà máy có quy mô khá lớn nên dự định sẽ đặt một
trạm phân phối trung tâm (PPTT) cho nhà máy. Điện lấy từ trạm BATG kéo về đây, rồi từ
PPTT cấp điện cho từng trạm biến áp phân xởng (BAPX). Để tăng độ tin cậy cung cấp điện,
nhà máy sẽ dùng hai đờng dây và do đó thanh cái của trạm PPTT đợc phân đoạn.

Các trạm BAPX cấp điện cho các phân xởng có thiết bị quan trọng nh: lò luyện thép, lò
tôi cao tần, các máy gia công chính xác, các máy nén khí dự kiến đặt hai máy biến áp lấy
từ hai phân đoạn của trạm PPTT. Các trạm một máy BA thì lấy điện từ một phân đoạn của
PPTT.
Mạng trong nhà máy dùng cáp, nh vậy sẽ tăng độ tin cậy và bảo đảm mỹ quan và không
cản trở giao thông lại an toàn.
Những phân xởng chính nh gia công cắt gọt, rèn, dập, hàn, lắp ráp có mật độ phụ tải
lớn & máy móc thiết bị phân bố tơng đối đều trên mặt bằng sản xuất , vì vậy mạng phân xởng
dùng sơ đồ máy biến áp đờng dây trục chính.
Những phân xởng nh: đúc, nhiệt luyện, các trạm khí nén có số máy móc thiết bị
không nhiều nhng công suất lại lớn nh các loại lò nấu kim loại, lò hồ quang, lò tôi, các loại
động cơ, quạt ở những phân xởng này ta dùng sơ đồ hình tia.
Những phân xởng không quan trọng của nhà máy nh phân xởng sửa chữa cơ khí, kho
tàng thì có thể dùng sơ đồ phân nhánh hoặc sơ đồ hình tia.
Những thiết kế chi tiết sẽ trình bày ở phần sau.

3


Đồ án Hệ thống cấp điện

Lời cảm ơn
Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Ngô Hồng Quang , ngời đã trực
tiếp tận tình giúp đỡ em hoàn thành đồ án này. Cảm ơn thầy đã cung cấp cho em
những kiến thức cần thiết, có hệ thống của môn học này. Kính chúc thầy luôn
dồi dào sức khoẻ.
Xin chân thành cảm ơn thầy!
Sinh viên thực hiện đồ án.
Trần Bình Dơng

4


Đồ án Hệ thống cấp điện

Chơng I

Xác định phụ tải tính toán của nhà máy

I. Xác định PTTT của phân xởng sửa chữa cơ khí.
1. Phân nhóm phụ tải.
Căn cứ vào vị trí, công suất và tính chất của từng loại máy bố trí trên mặt bằng phân xởng,
quyết định chia làm 5 nhóm phụ tải. Mỗi nhóm ta bố trí đặt một tủ phân phối (TPP) để cấp
điện cho các động cơ kéo máy sản xuất.
Xác định PTTT cho từng nhóm.
Vì thông tin nhận đợc là khá chi tiết về phụ tải, vị trí các máy, số lợng và công suất của

Ptt=Kmax.Ptb=Kmax.Ksd.Pđmi
Qtt=Ptt.tg
máy nên ta xác định PTTT của từng nhóm phụ tải theo phơng pháp tính hệ số cực đại.
Tra sổ tay với các nhóm máy cơ khí ta có:
Ksd=0,16

;

cos=0,6.

a. Nhóm 1:
TT

Tên thiết bị

Số lợng

Ký hiệu trên mặt Pđm,kW
bằng
1 máy

Iđm,A
Toàn
bộ

1.

Máy tiện ren (SC)

2

1

7

14

2.

Máy tiện ren (SC)

1

2

7

7

3.

Máy tiện ren (SC)

2

3

4,5

9

4.

Máy tiện ren (SC)

1

4

7

7

5


Đồ án Hệ thống cấp điện
5.

Máy khoan đứng

1

5

2,8

2.8

6.

Máy khoan đứng

1

6

4,5

4.5

7.

Máy phay vạn năng

1

7

4,5

4.5

8.

Máy bào ngang

1

8

5,8

5.8

9.

Máy mài tròn vạn 1
năng

9

2,8

2.8

9

4

4

10. Máy mài phẳng

1

Tổng cộng

61.40

(Chú thích: Các máy thuộc nhóm này đều thuộc bộ phận sửa chữa cơ khí).
Từ bảng trên ta có: n=12; n1=10 n* =

P* =

n1 10
=
= 0.83
n 12

P1
14 + 7 + 9 + 7 + 4.5 + 4.5 + 5.8 + 4
55.8

=
=
= 0.91
P
14 + 7 + 9 + 7 + 5.6 + 4.5 + 4.5 + 5.8 + 2.8 + 4 61.4


Tra bảng cho trong sổ tay đợc : nhq*=0,93 nhq=0,93.12=11,16 > 4.
Tra bảng với ksd=0,16 và nhq=11,16 Kmax=1,96
Ptt=1,96.0,16.61,4=19.26 kW.
Qtt=19,26.1.33=25,61 kVAr.
Stt= Ptt 2 + Qtt 2 = 19,26 2 + 25,612 = 32,04kVA

Itt=

S tt
3.U dm

=

32,04
3.0,38

= 48.68 A

Các nhóm khác tính toán tơng tự, kết quả ghi trong bảng B3.

6

Đồ án Hệ thống cấp điện
Tên nhóm
và thiết bị điện

Số lợng Ký hiệu Công
trên mặt suất

1
Nhóm 1
Máy tiện ren

2

3

4

2

1

Máy tiện ren

1

2

Iđm.,A

Hệ số sử cos

Số thiết Hệ số

Phụ tải tính toán

thiết bị

Dụng Ksd tg

bị hiệu

Ptt,kW

Qtt,

Stt, kVA Itt, A

9

10

kVAr
11

12

13

1.96

19.26

25.61

32.04

48.68

5

6

7

8

14

0.16

0.6

/

7

0.16

1.33
0.6

/
/

Máy tiện ren

2

3

9

0.16

1.33
0.6

Máy tiện ren

1

4

7

0.16

1.33
0.6

/
/

Máy khoan đứng

1

5

2.8

0.16

1.33
0.6

Máy khoan đứng

1

6

4.5

0.16

1.33
0.6

/

/

Máy phay vạn năng

1

7

4.5

0.16

1.33
0.6

Máy bào ngang

1

8

5.8

0.16

1.33
0.6

/
/

Máy mài tròn vạn năng

1

9

2.8

0.16

1.33
0.6

Máy mài phẳng

1

10

4

0.16

1.33
0.6

/

0.16

1.33
0.6

/ 11

Cộng theo nhóm 1

12

`

61.4

1.33

7

cực đại


§å ¸n HÖ thèng cÊp ®iÖn
Nhãm 2
M¸y tiÖn ren

4

1

40

0.16

0.6

/

M¸y doa ngang

1

4

4.5

0.16

1.33
0.6

/
/

M¸y mµi s¾c

1

24

2.8

0.16

1.33
0.6

M¸y giòa

1

27

1

0.16

1.33
0.6

/

4.5

0.16

1.33
0.6

/

52.8

0.16

1.33
0.6

/6

2.64

22.30

29.66

37.11

7

2.48

15.61

20.77

25.98

M¸y mµi dao

1

Céng theo nhãm 2

8

28

1.33

56.38

Nhãm 3
M¸y tiÖn ren
M¸y phay chÐp h×nh
M¸y mµi trßn
M¸y mµi ph¼ng
M¸y mµi s¾c
M¸y khoan ®Ó bµn
Céng theo nhãm 3

4
1
1
1
1
1
9

2
10

17
20
24
22

2
1
1
1
2
1
2

5
6
7
11
12
13
14

28
0.6
4.5
2.8
2.8
0.65
39.35

0.16

0.16
0.16
0.16
0.16
0.16
0.16

0.6 / 1.33
0.6 / 1.33
0.6 / 1.33
0.6 / 1.33
0.6 / 1.33
0.6 / 1.33
0.6 / 1.33

14
4.5
5.62
3
14
10
9

0.16
0.16
0.16
0.16
0.16
0.16
0.16

0.6 / 1.33
0.6 / 1.33
0.6 / 1.33
0.6 / 1.33
0.6 / 1.33
0.6 / 1.33
0.6 / 1.33

Nhãm 4
M¸y phay v¹n n¨ng
M¸y phay ngang
M¸y phay chÐp h×nh
Phay chÐp h×nh
M¸y bµo ngang
M¸y bµo giêng mét trôc
M¸y xäc

8

39.47


Đồ án Hệ thống cấp điện
Máy khoan hớng tâm
Máy khoan đứng
Cộng theo nhóm 4

1
1

12

15
16

1
2
1
1
1
1
1
2
2
12

3
8
9
18
19
21
11
12
13

7
4.5
71.62

0.16
0.16
0.16

0.6 / 1.33
0.6 / 1.33
0.6 / 1.33

8

2.72

31.17

41.45

51.87

78.81

7
9
1.7
2.8
10
4.5
4.5
5.6
1.3
46.4

0.16
0.16
0.16
0.16
0.16
0.16
0.16
0.16
0.16
0.16

0.6 / 1.33
0.6 / 1.33
0.6 / 1.33
0.6 / 1.33
0.6 / 1.33
0.6 / 1.33
0.6 / 1.33
0.6 / 1.33
0.6 / 1.33
0.6 / 1.33

9

2.2

16.33

21.72

27.18

41.3

Nhóm 5
Máy doa toạ độ
Máy phay đứng
Máy phay chép hình
Máy mài tròn vạn năng
Máy mài phẳng có trục đứng
Máy ép thuỷ lực
Máy ca
Máy mài hai phía
Máy khoan bàn
Cộng theo nhóm 5

9


Đồ án Hệ thống cấp điện

2. Tính toán PTTT cho chiếu sáng phân xởng.
Tra bảng với phân xởng cơ khí ta có suất chiếu sáng chung cho cả xởng là: p0=15
W/m2.
Diện tích phân xởng sửa chữa cơ khí là : S=1300 m2.
Vậy: Pcs=15.1300=19500 W=19,5 kW; Qcs=0 (Vì ta dùng đèn sợi đốt chứ
không dùng đèn ống).
3. PTTT của phân xởng.
n

Sử dụng công thức: Ppxck = K dt Ptti + Pcs . ta có:
1

Ppxck=0.85(19,25+22,3+15,6+31,17+16,3)+19,5=108 kW.
Qpxck=Qtt=Ppxck.tg=108.1.33=144 kVAr.
2





2

S pxck = Ppx + Q px = 108 2 + 144 2 = 180kVA

cos px =

Ppx
S px

=

108
= 0.6
180

II. Xác định PTTT của các phân xởng khác.
Vì các phân xởng còn lại chỉ biết công suất đặt nên PTTT của các phân xởng này đợc
xác định theo công suất đặt và hệ số nhu cầu.

Ptt=Knc.Pđ
Qtt=Ptt.tg

10


Đồ án Hệ thống cấp điện
1. Phân xởng cơ khí số 1:


Công suất đặt: Pđ=1800 kW.



Diện tích phân xởng: S=612,5 m2.



Tra bảng phụ lục ta có: Knc=0,31; cos=0,6; p0=14 W/m2.



Công suất tính toán động lực: Ptt=Knc.Pđ=0,31.1800=558 kW.



Công suất tính toán chiếu sáng: Pcs=p0.S=14.612,5=9 kW.

Công suất tính toán tác dụng của phân xởng: Ppx=Ptt+Pcs=558+9=567 kW.



Công suất tính toán phản kháng của phân xởng:
Qpx=Qtt=Ptt.tg=558.1,33=744 kVAr.
2

2

Spx= Ppx + Q px = 567 2 + 744 2 = 935kVA

và

cospx=

Ppx
S px

= 0,6

2. Ban quản lý và phòng thiết kế:
Pđ= 80 kW ; S=525m2; knc=0,8; cos=0,8; p0=15 W/m2.
Ptt=0,8.80=64 kW; Qtt=Ptt.tg=64.0,75=48 kVAr
và :Pcs=p0.S=15.525=8000 W =8 kW. Với phòng ban quản lý ta dùng đèn tuýp
(Huỳnh quang) nên: Qcs=Pcs.tg =8*0,75=6 kVAr.
Ppx=Ptt+Pcs=64+8=72 kW; Qpx=Qtt+Qcs=48+6=54 kVAr.
Spx= 72 2 + 54 2 = 90kVA
Các phân xởng còn lại tính tơng tự, kết quả đợc tổng kết dới bảng sau:

11


Đồ án Hệ thống cấp điện
III. PTTT toàn nhà máy:
1.

STT

Bảng tổng kết các PTTT của từng phân xởng:

Tên phân xởng

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

S, m2

P.x sửa chữa cơ khí
P.x cơ khí số 1
P.x cơ khí số 2

P.x luyện kim mầu
P.x luyện kim đen
P.x rèn
P.x nhiệt luyện
Bộ phận nén khí
Kho vật t
P.x đúc
Ban quản lý &

11

phòng thiết kế.
Tổng cộng

2.

Pđ, kW Knc

1300
612.5
532
738
950
700
844
375
788
350

1800

2000
1210
1700
850
750
550
60
750

525

80

cos P0,

0.31
0.31
0.8
0.8
0.5
0.8
0.7
0.7
0.6

0.6
0.6
0.6
0.85
0.85

0.6
0.85
0.7
0.7
0.8

W/m
15
14
14
15
15
15
15
12
10
13

0.8

0.8

15

Ptt, kW Pcs, kW Ppx, kW

Qpx,

Spx,

104.62
558
620
968
1360
425
600
385
42
450

19.5
9
7
11
14
10.5
12
4.5
8
4.5

108
567
627
979
1374
435.5
612
389.5

50
454.5

kVAr
144
744
827
600
843
567
372
393
43
338

kVA
180
935
1038
1148
1612
715
716
553
66
566

64

8

72

56

90

5669

4925

7620

2

PTTT toàn nhà máy:
PNM=Kđt. Ppxi=0,8.5669=4535 kW
QNM=Kđt.Qpxi=0.8.4925=3940 kVAr
SNM= Pnm 2 + Qnm 2 = 6007kVA

cosNM=
3.

Pnm 4535
=
= 0,75
S nm 6007

Vẽ biều đồ phụ tải:
Chọn tỷ lệ xích: m=5 kVA/ mm2.

S
S=m.R R=
m
2

và cs =

360 0.Pcs
Ptt

Kết quả tính toán bán kính R và góc cs của biểu đồ phụ tải cho trong bảng sau:

12


Đồ án Hệ thống cấp điện
TT

Tên các phân xởng

Pcs, kW

Ppx, kW Spx, kVA R, mm cs0

1
2
3
4
5
6

7
8
9
10
11

P.x sửa chữa cơ khí
P.x cơ khí số 1
P.x cơ khí số 2
P.x luyện kim mầu
P.x luyện kim đen
P.x rèn
P.x nhiệt luyện
Bộ phận nén khí
Kho vật t
P.x đúc
Ban quản lý & phòng TK

19.5
9
7
11
14
10.5
12
4.5
8
4.5
8

108
567
627
980
1374
435
612
390
50
455
72

180
935
1038
1150
1612
715
716
553
66
566
90

3.4
7.7
8.1
8.6
10.1
6.7

6.8
5.9
2.1
6.0
2.4

65.0
5.7
4.0
4.0
3.7
8.7
7.1
4.2
57.6
3.6
40.0

Từ bảng trên ta vẽ đợc biểu đồ phụ tải toàn xí nghiệp:

H2.1- Biểu đồ phụ tải của nhà máy sản xuất máy kéo.

Khuôn viên XN

Chơng II: Thiết kế mạng cao áp nhà máy

13


Đồ án Hệ thống cấp điện

I. Phơng án cấp điện:
Nh trên đã phân tích, nhà máy sản xuất máy kéo là một nhà máy có quy mô lớn, có vị
trí rất quan trọng trong nền kinh tế quốc dân, nên ta xếp nó vào hộ loại 1.
Do phụ tải toàn nhà máy là lớn nên ta sẽ đặt một trạm phân phối trung tâm (PPTT)
nhận điện từ trạm biến áp trung gian rồi phân phối về cho các trạm biến áp phân xởng
(TBAPX).
Dới đây sẽ tính toán chi tiết cho mạng cao áp nhà máy bao gồm việc đặt vị trí trạm
PPTT, việc lựa chọn dung lợng máy BA cho từng phân xởng, việc đa ra sơ đồ cấp điện hợp
lý cho nhà máy cùng với việc tính toán để lựa chọn thiết bị lắp đặt.
1. Xây dựng trạm PPTT:
Để đặt trạm PPTT đợc tối u nhất ta phải xác định vị trí trung tâm của nhà máy. Trên
sơ đồ mặt bằng nhà máy, vẽ một hệ toạ độ XOY, có vị trí trọng tâm các phân xởng là (xi,yi)
sẽ xác định đợc vị trí tối u M(x,y) để đặt trạm nh sau:
x=

x S
S
i

i

i

;

y=

y S
S
i

i

i

Thay số cụ thể ta đợc:
0,7.91 + 1,4.935 + 9,5.1038 + 6,5.1150 + 8,2.1612 + 2,1.180 + 4,1.715 + 5,5.716 + 4.553
+
7620
1,8.66 + 8,8.566
+
= 6,1.
7620
x=

4,1.91 + 0,6.935 + 0,8.1038 + 1.1150 + 5,8.1612 + 5,2.180 + 1,1.716 + 5,5.553 + 6,2.66
+
7620
4,1.566
+
= 4.
7620
y=

Vậy vị trí tối u đặt trạm PPTT là (6,1;4).

II. Xác định vị trí và số lợng, công suất các trạm biến áp phân xởng (BAPX)

14

Đồ án Hệ thống cấp điện
Căn cứ vào vị trí và công suất tính toán của các phân xởng, quyết định đặt 9 trạm
BAPX. Trong đó cụ thể các trạm cấp điện nh sau:
Trạm B1 cấp điện cho PX sửa chữa cơ khí, kho vật t và ban quản lý+ phòng thiết
kế.
Trạm B2 cấp điện cho PX cơ khí số 1.
Trạm B3 cấp điện cho PX cơ khí số 2.
Trạm B4 cấp điện cho PX luyện kim mầu.
Trạm B5 cấp điên cho PX luyện kim đen.
Trạm B6 cấp điện cho PX rèn.
Trạm B7 cấp điện cho PX nhiệt luyện.
Trạm B8 cấp điện cho Bộ phận nén khí.
Trạm B9 cấp điện cho PX đúc.
Các trạm BA B2, B3, B4, B5, B6, B7, B8, B9 cấp điện cho các phân xởng quan trọng
(xếp loại 1), cần đặt hai máy biến áp.
Trạm B1 cấp cho hộ loại 3 nên chỉ cần đặt một máy biến áp.
Chọn dung lợng MBA:
Trạm B1: Vì trạm này cấp điện cho các hộ loại 3 nên ta chỉ cần đặt một máy biến áp.
Do đó:

SđmB Stt=90+180+66=336 kVA.

Từ đó ta chọn một máy biến áp đặt cho trạm có dung lợng SđmB = 400 kVA22kV/0,4kV.
Trạm B2: Vì đã quyết định đặt hai máy biến áp cho trạm, nên:
S dmB

S tt 935
=
= 668kVA

1,4 1,4

15


Đồ án Hệ thống cấp điện
Chọn dùng hai máy biến áp 800kVA-22/0,4 có S đmB=800 kVA. Đối với các trạm
khác chọn tơng tự, kết quả ghi trong bảng dới đây:
TT
1

Tên phân xởng
Ban quản lý & phòng thiết kế

Stt , kVA

Số máy
biến áp

SđmB ,
kVA

Tên trạm

336

1

400

B1

Phân xởng sửa chữa cơ khí
Kho vật t
2

Phân xởng cơ khí số 1

935

2

800

B2

3

Phân xởng cơ khí số 2

1038

2

800

B3

4

Phân xởng luyên kim mầu

1150

2

1000

B4

5

Phân xởng luyện kim đen

1612

2

1600 đặt)

B5

6

Phân xởng rèn

715

2

630

B6

7

Phân xởng nhiệt luyện

716

2

630

B7

8

Phân xởng khí nén

553

2

400

B8

9

Phân xởng đúc

566

2

400

B9

III. Vạch hai phơng án cấp điện.
Nh đã phân tích ở phần đầu, nhà máy sản xuất máy kéo là nhà máy có vị trí quan
trọng, ta đã xếp nó vào hộ loại 1 nên để đảm bảo độ tin cậy cao & an toàn ta sẽ dùng đ ờng
dây trên không, lộ kép dẫn điện từ trạm BATG về trạm PPTT của nhà máy. Mặt khác, để
đảm bảo tính mỹ quan và an toàn, mạng cao áp nhà máy sẽ đi cáp ngầm. Từ trạm PPTT đến
B1 ta dùng cáp không lộ đơn (vì cấp cho hộ loại 3), còn đến các trạm biến áp còn lại cấp
điện cho các phân xởng chính ta dùng cáp không lộ kép.
Căn cứ vào vị trí các trạm biến áp phân xởng và trạm PPTT trên mặt bằng, ta có thể
đề ra 2 phơng án khả thi đi dây mạng cao áp nh sau:
Phơng án 1: Các trạm biến áp đợc cấp trực tiếp tự trạm PPTT (tơng ứng với sơ đồ
mạng hình tia).
Phơng án 2: Các trạm biến áp xa trạm PPTT đợc lấy điện liên thông qua các trạm
ở gần trạm PPTT.

16


Đồ án Hệ thống cấp điện

5

8

10

9
6

1
11

PPTT

Khuôn viên xí nghiệp

7

4

3

2

5

8

10

9

6

1
PPTT

Khuôn viên xí nghiệp

7

4

11

3

2

Sau đây là việc tính toán chi tiết bao gồm tất cả công việc từ thiết kế phơng án khả thi
đi dây cao áp đến việc lựa chọn cáp thích hợp.
1. Tính toán lựa chọn dây dẫn từ BATG về trạm PPTT.
Đờng dây cung cấp kéo từ trạm BATG về trạm PPTT của nhà máy dài 2,4km, sử
dụng đờng dây trên không là dây nhôm lõi thép lộ kép. Vì đờng dây cao áp 22kV cấp
cho nhà máy có khoảng cách ngắn nh vậy, nên tiết diện dây dẫn đợc chọn theo điều
kiện kinh tế.

17


Đồ án Hệ thống cấp điện
Tra cẩm nang, ta có đợc thời gian sử dụng công suất lớn nhất ứng với mhà máy

sản xuất máy kéo là Tmax= 4200h. Với giá trị của Tmax, dây dẫn AC ta tra bảng có đợc:
Jkt= 1,1 A/mm2 ( mật độ dòng kinh tế). Từ đó:
I ttnm =

S ttnm
2 3.U dm

Fkt =

=

6007
2 3.22

= 79 A

I ttnm 79
=
= 72mm 2
J kt
1,1

Vậy ta chọn dây nhôm, lõi thép tiết diện 70mm2 (2ìAC-70).
Sau đây ta sẽ kiểm tra dây đã chọn theo điều kiện dòng sự cố (phát nóng) và điều
kiện tổn thất điện áp (U).
Theo điều kiện phát nóng: Tra bảng dây AC-70 có Icp=280 A (đặt ngoài trời).
Khi xảy ra sự cố, tức là khi đứt một đờng dây thì đờng dây còn lại sẽ chuyển
tải toàn bộ công suất đến nhà máy, do vậy:
Isc=2.Itt=2.93=186 A.
Vậy Isc < Icp Điều kiện phát nóng thoả mãn.

Theo điều kiện tổn thất điện áp: Tra bảng với dây AC-70 ta đợc r0=0,46 /
km;

x0=0,4

/

km



Tổng

trở

trên

đoạn

dây

này

là:

Z=(r0.l+jx0.l)/2=0,55+j0,48. Do đó:
U =

PR + QX 4535.0,55 + 3940.0,48
=

= 199(V ) < U cp = 5%.22kV = 1100(V )
Udm
22

Nh vậy việc chọn loại dây AC-70 dùng để đa điện từ BATG về trạm PPTT là
thoả mãn các điều kiện về độ an toàn và tổn thất cho phép.
2. Tính toán lựa chọn cáp từ PPTT đến các trạm BAPX.
Dự định thiết kế hai phơng án đều có chung những đặc điểm sau:


Đờng dây cung cấp từ BATG về PPTT



Số trạm biến áp và số máy biến áp trên một trạm là nh nhau ở cả hai phơng
án.

18


Đồ án Hệ thống cấp điện
Vì vậy khi so sánh kinh tế kỹ thuật hai phơng án ta chỉ tiến hành so sánh kinh tế
kỹ thuật của mạng cao áp hai phơng án.
Dự định dùng cáp đồng, đai thép, cách điện XLPE của hãng FURUKAWA của
Nhật Bản có các thông số kỹ thuật nh sau:
Phơng án 1:
-

Chọn cáp từ PPTT đến B1:

Vì đờng dây này dùng cáp lộ đơn chuyên tải công suất đến 3 nơi nên;

Imax=

(46,2 + 108 + 72) 2 + (47 + 144 + 54) 2
3.22

= 8,75 A

Với cáp đồng & Tmax=4200h Jkt=3,1 A/mm2
Fkt =



8,75
= 2,8mm 2
3,1

Vậy ta chọn cáp XLPE có tiết diện tối thiểu 35 mm2 XLPE(3ì35).
-

Chọn cáp từ PPTT đến B2:

Vì trên đờng dây này ta dùng cáp không lộ kép nên:
Imax=

935
2 3.22

= 12,26 A

Fkt =

12,26
= 4mm 2
3,1

Vậy trên tuyến này ta chọn cáp có tiết diện 35 mm2 2ìXLPE(3ì35).
Các đờng cáp khác chọn tơng tự, kết quả ghi vào bảng sau:
Đờng cáp

F, mm2

L, m

Đơn giá (đ/m)

Thành tiền (đ)

PPTT B1

35

80

105.000

8.400.000

PPTT B2

35

130

105.000

13.650.000

PPTT B3

35

100

105.000

10.500.000

PPTT B4

35

75

105.000

7.875.000

19

Đồ án Hệ thống cấp điện
PPTT B5

35

40

105.000

4.200.000

PPTT B6

35

80

105.000

8.400.000

PPTT B7

35

30

105.000

3.150.000

PPTT B8

35

50

105.000

5.250.000

PPTT B9

35

50

105.000

5.250.000

Cộng:

K1=66.675.000đ

Vậy vốn đầu t cho mạng cao áp ở phơng án 1 là K1=66,675 triệu đồng.
Tiếp đó ta xác định tổng tổn thất điện năng trên mạng cao áp nhà máy, theo công thức
sau:

A= Pmax.= (

2

2

Pi + Qi
.Ri ).
U2

Trong đó:
-

Pi,Qi là công suất tác dụng và công suất phản kháng chuyên tải trên tuyến
dây i, có điện trở Ri.

-

là thời gian tổn thất công suất lớn nhất.

+ Tổn thất trên đoạn cáp PPTT B1:
S1=72+j54=90 0,8 kVA

PPTT


S6=108+j144=180 0,6

kVA

XLPE(3ì35)
S10=46,2+j47= 66 0,7

P =

P=

S2
U dm

.R.10 3 =
2

S2
U dm

2

kVA

.r0 .l.10 6 ; Với [S]=kVA, [U]=kV, [r0]=/km, [l]=km.

(72 + 108 + 46,2) 2 + (54 + 144 + 47) 2
.0,668.80.10 6 = 0,014kW
22 2

+ Tổn thất trên đoạn cáp PPTT B2: Đoạn này dùng cáp lộ kép,nên: R =
P=

r0 .l

2

935 2 0,668.130 6
.
.10 = 0,09kW
2
22 2

Các đờng dây còn lại tính tơng tự, kết quả ghi vào bảng sau:

20


Đồ án Hệ thống cấp điện

Đờng cáp

F, mm2

L, m

R0, /km

R,

P, kW

PPTT B1

35

90

0,668

0,06

0,014

PPTT B2

35

130

0,668

0,043

0,09

PPTT B3

35

100

0,668

0,033

0,075

PPTT B4

35

75

0,668

0,025

0,068

PPTT B5

35

40

0,668

0,013

0,08

PPTT B6

35

80

0,668

0,027

0,028

PPTT B7

35

30

0,668

0,01

0,011

PPTT B8

35

50

0,668

0,017

0,01

PPTT B9

35

50

0,668

0,017

0,01
P1=0,386 kW

Cộng

Từ Tmax=4200h ta tính thời gian tổn thất công suất lớn nhất theo công thức:
=(0,124+10-4.Tmax)2.8760 =2600h.
Lấy avh=0,1 (vì là đờng dây cáp); atc=0,2; c=1000 đ/kWh.
Chi phí tính toán hàng năm của phơng án 1 là:
Z1=(0,1+0,2).66675000
=21.000.000đ.

+

1000.0,386.2600=20002500

+

1003600

Phơng án 2:
-

Chọn cáp từ PPTT B8:

Do tuyến này cung cấp cho cả trạm B1 & B8 nên:

Imax=

(46,2 + 108 + 72 + 387) 2 + (47 + 144 + 54 + 395) 2
2 3.22

= 11,6 A

21


Đồ án Hệ thống cấp điện
Fkt =



11,6
= 3,75mm 2
3,1

Vậy ta chọn cáp tiết diện là 35 mm2. Vì đã chọn vợt cấp nhiều so với tiết diện

tính toán nên ta không cần tiến hành kiểm tra U và Icp.
-

Chọn cáp từ B8 B1 :

Vì từ B8 B1 ta dùng cáp không lộ đơn nên:
Imax=

S1
3.U dm

=

318
3.22

= 8,3 A

Fkt =



8,3
= 2,7 mm 2
3,1

Vậy ta chọn cáp tiết diện 35 mm2 XLPE(3ì35).
-

Chọn cáp từ PPTT B6: Tuyến này cấp điện cho cả B 6 & B2 . Do cả hai

phân xởng đều có cos=0,6 nên:

I=Imax=

S2 + S6
2 3.U dm
Fkt =



=

935 + 715
2 3.22

= 21,65 A

21,65
= 7 mm 2
3,1

Chọn loại cáp có tiết diện 35mm2 2XLPE(3ì35).
-

Chọn cáp từ B6 - B2:

Imax=

935
2 3.22

= 12,2 A Fkt =

12,2
= 3,9mm 2 .
3,1

Chọn loại cáp có tiết diện 35 mm2 2XLPE(3ì35).
Các tuyến cáp giống phơng án 1 không phải chọn lại. Các tuyến còn lại tính tơng tự, kết quả ghi vào bảng sau:
Đờng cáp

F, mm2

L, m

Đơn giá (đ/m)

Thành tiền (đ)

22


Đồ án Hệ thống cấp điện
PPTT B8

35

50

105.000

5.250.000

B8 B1

35

45

105.000

4.725.000

PPTT B6

35

80

105.000

8.400.000

B6 B2

35

80

105.000

8.400.000

PPTT B4

35

75

105.000

7.875.000

B4 B3

35

70

105.000

7.350.000

PPTT B5

35

40

105.000

4.200.000

PPTT B7

35

30

105.000

3.150.000

PPTT B9

35

50

105.000

5.250.000

Cộng:

K2=54.600.000đ

Tơng tự nh phơng án 1, ta còn phải xác định tổn thất năng lợng của toàn mạng dây cao
áp ở phơng án 2:
-

Tổn thất trên đoạn cáp PPTT B8:
10

PPTT

9

66 0,7

6
180 0,6

553 0,7

90 0,8
1



P=

(387 + 108 + 46,2 + 72) 2 + (282 + 144 + 54 + 33,6) 2 0,668.50 6
.
.10 = 0,027 kW .
2
22 2
- Tổn thất trên đoạn B8 B1:
P =

336 2
.0,668.45.10 6 = 0,003kW
22 2

- Tổn thất trên đoạn PPTT B6:
P =

(935 + 715) 2 0,668.80 6
.
.10 = 0,15kW
2
22 2

23


Đồ án Hệ thống cấp điện
- Tổn thất trên đoạn B6 B2:
P =

935 2 0,668.80 6
.
.10 = 0,048kW
2
22 2

Tính tơng tự cho các đoạn còn lại, kết quả ghi vào bảng dới đây:

Đờng cáp

F, mm2

L, m

R0, /km

R,

P, Kw

PPTT B8

35

50

0,668

0,017

0,027

B8 B1

35

45

0,668

0,03

0,003

PPTT B6

35

80

0,668

0,027

0,15

B6 B2

35

80

0,668

0,027

0,048

PPTT B4

35

75

0,668

0,025

0,24

B4 B3

35

70

0,668

0,023

0,064

PPTT B5

35

40

0,668

0,013

0,15

PPTT B7

35

30

0,668

0,01

0,011

PPTT B9

35

50

0,668

0,017

0,01
P2=0,7 kW

Cộng

Tơng tự nh phơng án 1, ta có chi phí tính toán phơng án 2 là:
Z2=(0,1+0,2).54600000+1000.0,7.2600=16.380.000 + 1.820.000 = 18.200.000đ.
Sau đây là bảng so sánh kinh tế hai phơng án:
Phơng án

K ì106 , đ

Y A ì106, đ

Z ì106, đ

PA1

66,675

1

21

PA2

54,6

1,82

18,2

Từ bảng trên ta kiểm tra thấy rằng:
Z1 > Z2. Nhng hai phơng án này chỉ chênh lệch nhau không nhiều (13%), nghĩa là có

thể coi chúng là đồng kinh tế. Vì vậy mặc dù phơng án 1 có chi phí lớn hơn, nhng chúng lại
có điểm nổi bật về chỉ tiêu kỹ thuật nh lại dễ vận hành sửa chữa, dễ tự động hoá trong vận
hành, lại có độ tin cậy cao hơn.

24


Đồ án Hệ thống cấp điện
IV. Sơ đồ nguyên lý của phơng án tối u.
1. Sơ đồ trạm PPTT.
Vì xí nghiệp sản xuất máy kéo có công suất tính toán rất lớn (S tt=6000kVA) & có ý
nghĩa rất quan trọng nên nếu dự phòng bằng máy phát sẽ không có lợi bằng việc cấp
điện từ hai đờng dây trung áp kéo từ trạm BATG gần nhất (cách nhà máy 2,4km). Ta
chọn dùng sơ đồ một hệ thống thanh góp có phân đoạn cho trạm PPTT. Tại mỗi tuyến
dây vào, ra khỏi thanh góp và liên lạc giữa hai phân đoạn thanh góp đều dùng máy cắt
hợp bộ. Vì đờng dây kéo từ trạm BATG là đờng dây trên không (ĐDK), loại lộ kép nên
cần thiết phải đặt chống sét van bảo vệ tại mỗi phân đoạn thanh góp. Vì mạng cao áp
nhà máy ở cấp trung áp 22kV (hệ thống có trung tính nối đất trực tiếp) nên ta đặt máy
biến áp đo lờng loại 2 cuộn dây trên mỗi phân đoạn thanh góp.
Sơ đồ nguyên lý của trạm PPTT nhà máy :

25