Bài tập lớn hệ thống cung cấp điện THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG SỬA CHỮA CƠ KHÍ Đại học công nghiệp Hà Nội

Đề Tài 7

LỜI MỞ 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 cơ khí”, sau một thời gian làm
đồ án, dưới sự hướng dẫn của thầy Hoàng Mai Quyền và tài liệu tham khảo.
Đến nay, về cơ bản 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, em rất mong được sự
chỉ bảo, châm chước, giúp đỡ của các thầy cô để bài làm này của em được hoàn
thiện hơn.
Đồng thời giúp em nâng cao trình độ chuyên môn, đáp ứng nhiệm vụ công tác sau
này. Em xin chân thành cảm ơn !
Hà nội, ngày 18 tháng 10 năm 2018
Học sinh làm đề tài:
1.
2.
3.
4.
5.

Vũ Hải Anh-1831040080
Nguyễn Gia Lượng-1831040052

Lại Minh Thịnh-1831040043
Nguyễn Anh Quân-1831040002
Nguyễn Thế Nam-1831040050

1
TKHT Cung cấp điện


Đề Tài 7

THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG SỬA CHỮA
CƠ KHÍ
ĐỀ TÀI 7
A.Dữ liệu phục vụ thiết kế:
- Mặt bằng bố chí của phân xưởng:

2
TKHT Cung cấp điện


Đề Tài 7

-Kí hiệu và công suất đặt thiết bị trong nhà xưởng:
Số hiệu trên

Tên thiết bị

Hệ số Ksd Cos

Công suất đặt P, kW

3

TKHT Cung cấp điện


Đề Tài 7

sơ đồ
1; 7; 10; 20;
31; 32
2; 3
4; 19; 27
5; 8
6; 25; 29
9; 15
11; 16
12; 13; 14
17
18; 28
21; 22; 23;
24
26; 30

Quạt gió

0,35

0.67

Máy biến áp hàn,

Cần cẩu 10T,

0.32
0.23

0.58
0.65

6.2; 8.2; 11.3; 12.4;
12.4; 12.4
15.5; 20.6;
14.4; 28.7; 39.1

Máy khoan đứng
Máy mài
Máy tiện ren
Máy bào dọc
Máy tiện ren
Cửa cơ khí
Quạt gió
Bàn lắp ráp và thử
nghiệm
Máy ép quay

0.26
0.42
0.30
0.41
0.45
0.37

0.45
0.53

0.66
0.62
0.58
0.63
0.67
0.70
0.83
0.69

5.8; 11.3
2.3; 4.5; 9.3
5.8; 11.3
20.6; 24.7
13.3; 16.5; 20.6
3.1
15.5; 24.7
20.6; 24.7; 33; 37.1

0.35

0.35

11.3; 15.5

Công suất đặt đã tính theo công thức P*i ( i= 2+/800 )
Nguồn cấp cho nhà xưởng lấy từ đường dây 22kV cách nhà xưởng 200m
Điện trở suất của vùng đất xây dựng nhà xưởng đo được ở mùa khô là Ωm

1.

4
TKHT Cung cấp điện


Đề Tài 7

B.Nhiệm vụ cần thực hiện:
Ⅰ. Thuyết minh
1. Tính phụ tải điện

1.1.
Phụ tải chiếu sáng
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 .
- Tính phụ tải tính toán:
Pcs = Po.S (kW)
Trong đó
Po = 15W/ ( dựa theo bảng 1.9 PL1 trong giáo tình cung cấp điện của trường
đại học công nghiệp Hầ Nội)
S là diện tích phân xưởng → S = 24*36 = 864
→ phụ tải chiếu sáng của phân xưởng:
Pcs = 864*15= 12960 W = 12.96 kW

5
TKHT Cung cấp điện


Đề Tài 7

1.2.

Phụ tải thông thoáng và làm mát.

Đối với 1 phân xưởng sản suất bất kì, hệ thống thông thoáng làm mát luôn có
một vai trò quan trọng. Nó nhằm giảm nhiệt độ trong phân xưởng do trong quá
trình sản xuất các thiết bị động lực, chiếu sáng và nhiệt độ cơ thể người tỏa ra
làm tăng nhiệt độ phòng. Nếu không được trang bị hệ thống thông thoáng và

làm mát sẽ gây ảnh hưởng đến năng suất lao động, sản phẩm, nhất là đến sức
khỏe công nhân làm việc trong phân xưởng.
Lưu lượng gió tươi cần cấp vào xưởng là :
Q = m.V (/h)
n là tỉ số không đổi không khí (l/h) với phân xưởng cơ khí lấy n=6 (l/h)
V là thể tích của phân xưởng ()
V= a.b.h
Với a (m), b(m) chiều rộng và chiều dài theo đề bài và h là chiều cao của
phân xưởng ta lấy bằng 5(m)
Thể tích phân xưởng là : V= 24*26*5 = 4320
Lưu lượng gió tươi cần cấp vào xưởng là Q=6*4320= 25920 /h
Ta chọn quạt theo bảng số liệu sau:
Vậy ta chọn 8 quạt DLHCV40-PG4SF có lượng gió = 4500/h
Theo bảng thông số kĩ thuật của quạt hút công nghiệp có:
Thiế
t bị

Côngsuấ
t (W)

Lượng
gió(/h)

Số
lượn
g

Ks
d

Cos

Quạt
hút

300

4500

8

0.7

0.8

Knc=Ksd+= 0.7+ =0.81
Phụ tải tính toán nhóm phụ tải thông thoáng làm mát:
Plm = Knc*P*10= 0.81*300*8 = 1944(W) = 1.944 kW
Slm = Plm/cos = 1476/ 0.8 = 2430 (VA)
Qlm = = 1458 (Var)
1.3.
Phụ tải động lực, phân nhóm thiết bị, xác định phụ tải từng nhóm, tổng
hợp phụ tải động lực.
Vì phân xưởngcó nhiều thiết bị nằm rải rác ở nhiều khu vực tên mặt bằng phân
xưởng, nên để cho việc tính toán phụ tải được chính xác hơn và làm căn cứ thiết kế
tủ động lực cấp điện cho phân xưởng, ta chia các thiết bị ra từng nhóm nhỏ, đảm
bảo:
6
TKHT Cung cấp điện

Đề Tài 7

- Các thiết bị điện trong cùng 1 nhóm gần nhau
- Nếu có thể, trong cùng 1 nhóm nên bố trí các máy có cùng chế đọ làm việc
- Công suất các nhóm xấp xỉ bằng nhau
Vì vậy, phân xưởng được phân ra làm 4 nhóm (I, II, III, IV) theo 4 phần của phân
xưởng.
dsdasdasd

 Nhóm 1: Bao gồm các phụ tải thuộc phần tư thứ Ⅰ
Số
hiệu

Tên thiết bị

Hệ số ksd

cos

Công
suất(kW)
7

TKHT Cung cấp điện


Đề Tài 7

1

2
3
4

Quạt gió
Máy biến áp hàn
Máy biến áp hàn
Cần cẩu 10T

0.35
0.32
0.32
0.23

0.67
0.58
0.58
0.65

6.2
12.5
16.6
17.5

5
6
7
8
12
13

14

Máy khoan đứng
Máy mài
Quạt gió
Máy khoan đứng
Máy tiện ren
Máy tiện ren
Máy tiện ren

0.26
0.42
0.35
0.26
0.45
0.45
0.45

0.66
0.62
0.67
0.66
0.67
0.67
0.67

5.8
2.3
8.2
11.3

13.3
16.5
20.6

-

Hệ số tổng hợp : Ksd = = 0.36
Số lượng hiệu dụng: nhd = = 9.08 làm tròn thành 9
Hệ số nhu cầu Knc = : Ksd + = 0.57
Tổng công suất phụ tải động lực 1: Pdl1= Knc*

= 0.57*130.8 = 74.56 kW
- Hệ số công suất của phụ tải động lực: Cosφtb1= = 0.65

-

Công suất toàn phần Sđl1 = = 114.7 kVA
Công suất phản kháng Qđl1= = 87.1 kVAr
Iđl1= = = 0.174 kA = 174 A

 Nhóm 2: Bao gồm các phụ tải thuộc phần tư thứ ⅠⅠ
Số hiệu

Tên thiết bị

Hệ số Ksd

Cos

Công suất(kW)

17

Cửa cơ khí

0.37

0.7

15.5

18

Quạt gió

0.45

0.83

3.1

19

Cần cẩu 10T, dm=0.4

0.23

0.65

28.7

21

Bàn lắp ráp và thử nghiệm

0.53

0.69

20.6

22

Bàn lắp ráp và thử nghiệm

0.53

0.69

24.7

23

Quạt gió

0.53

0.67

33

Tính toán tương tự như nhóm 1 ta có kết quả sau:

- Hệ số tổng hợp : Ksd= 0.44
8
TKHT Cung cấp điện


Đề Tài 7

- Số lượng hiệu dụng: nhd = 0.95 lấy tròn là 1
- Hệ số nhu cầu Knc = 1
- Tổng công suất phụ tải động lực 2: Pdl2= 125.6 kW
- Hệ số công suất của phụ tải động lực 2: Cosφtb2 = 0.68

-

Công suất toàn phần Sđl2 = 184.7 kVA
Công suất phản kháng Qđl2 = 135.4 kVAr
Iđl2 =280 A

 Nhóm 3: Bao phồm các phụ tải thuộc phần tư thứ III

Tính toán tương tự như nhóm 1 ta có kết quả sau:

- Hệ số tổng hợp : Ksd= 0.37
- Số lượng hiệu dụng: nhd = 5
- Hệ số nhu cầu Knc = 0.65
Hệ
Tên thiết bị

số
9
Máy tiện ren
10
Quạt gió
3:
11
Máy bào dọc
15
Máy tiện ren
- Hệ
16
Máy bào dọc
20
Quạt gió

Hệ số
ksd
0,3
0,35
0,41
0,3
0,41
0,35

Cos
φ
0,58
0,67
0,63

0,58
0,63
0,67

Công suất
(kW)
5.8
11.3
20.6
11.3
24.7
12.4

Tổng
công suất
phụ tải
động lực
Pdl3= 56
kW
số công
suất của
phụ tải
động lực

3: Cosφtb3 = 0.64

-

Công suất toàn phần Sđl3 = 87.5 kVA

9
TKHT Cung cấp điện


Đề Tài 7

-

Công suất phản kháng Qđl3 = 67.2 kVAr
Iđl3 =133 A

 Nhóm 4: Bao phồm các phụ tải thuộc phần tư thứ

Tính toán tương tự như nhóm 1 ta có kết quả sau:

- Hệ số tổng hợp : Ksd= 0.41
Hệ số
23
24
25
26
27
28
29
30
31
-

Tên thiết bị

Hệ số
ksd
0,53

Cosφ

Công suất
(kW)
33

Bàn lắp ráp và thử
0,69
nghiệm
Bàn lắp ráp và thử
0,53
0,69
37.1
nghiệm
Máy mài
0,42
0,62
4.5
Máy ép quay
0,35
0,54
11.3
Cần cẩu 10T,ε=0,4
0,23
0,65
39.1

Quạt gió
0,45
0,83
24.7
Máy mài
0,42
0,62
9.3
Máy ép quay
0,35
0,54
15.5
Quạt gió
0,35
0,67
12.4
Số lượng hiệu dụng: nhd = 6.7 lấy làm tròn lên 7
Hệ số nhu cầu Knc = 0.63

- Tổng công suất phụ tải động lực 4: Pdl4= 117.8 kW
- Hệ số công suất của phụ tải động lực 4: Cosφtb4 = 0.67

-

Công suất toàn phần Sđl4 = 175.8 kVA
Công suất phản kháng Qđl4 = 130.5 kVAr
Iđl4 = 179 A



Tổng hợp các nhóm phụ tải động lực

10
TKHT Cung cấp điện


Đề Tài 7

Nhóm

Hệ

ksd

Cosφ

Pđl

I

0.36

0.65

74.6

II

0.44

0.68

125.6

III

0.37

0.64

56

IV

0.41

0.67

117.8

số tổng hợp : Ksd

= =0.4
Số lượng hiệu dụng: nhd = = 3.7 lấy làm tròn lên 4
Hệ số nhu cầu Knc = : Ksd + = 0.7
Tổng công suất phụ tải động lực :
Pdl= Knc* = 0.7*374=261.8 kW
Hệ số công suất của phụ tải động lực: Cosφtb= = 0.66
Công suất toàn phần Sđl = = 396.7 kVA

Công suất phản kháng Qđl= = 298 kVAr

Iđl= = = 602

A

1.4.
Tổng hợp phụ tải toàn phân xưởng.
Công suất tác dụng toàn phân xưởng:
Pttpx = kđt*(Pttđl + Pcs + Plm) = 1*(261.8 + 12.96 + 1.944) = 276.7 kW
Hệ số công suất trung bình toàn phân xưởng:
=0.677
Xét thêm tổn thất trong mạng điện 10% và khả năng phát triển phụ tải trong 10 năm,
ta sẽ có số liệu tính toán toàn phân xưởng là:
Pttpx 1.2*Pttpx = 1.2*276.7 = 332.04 kW
11
TKHT Cung cấp điện


Đề Tài 7

S ttpx = = = 490.5 kVA
Qttpx = = 361 kVAr
2. Xác định sơ đồ cấp điện của phân xưởng.

2.1.

Xác định vị trí đặt trạm biến áp phân xưởng

Việc chọn vị trí của trạm biến áp trong một xí nghiệp cân phải tiến hành so sánh

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:
- 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 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= 73,6 m.
2.2.
Các phương án cấp điện cho phân xưởng.
2.2.1 Sơ bộ chọn phương án.
Mỗi một nhóm thiết bị động lực được cấp điện từ một tủ động lực, đặt gần tâm
phụ tải của nhóm thiết bị (gần nhất có thể). Các tủ động lực, tủ chiếu sáng, tủ cấp
cho mạch thông thoáng làm mát được lấy điện từ tủ hạ thế tổng (THT) đặt ở góc

tường trong phân xưởng, gần tâm phụ tải của toàn phân xưởng. Từ đây ta vạch ra
các phương án:
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: 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.
12
TKHT Cung cấp điện


Đề Tài 7

1) Phương án 1:

 Chọn dây dẫn từ trạm biến áp nguồn, cách L 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 12 m
Chọn dây dẫn đến phân xưởng là cáp đồng 3 pha được lắp đặt trong rãnh ngầm.
Ilvmax = =
Vậy tiết diện dây dẫn là F= Ilvmax / Jkt
Ở đây ta chọn Jkt =2.7 => F = 745/ 2.7 = 276 mm2
Ta chọn cáp CV-450/750 V, 300mm2 có r0 = 0.06 Ω/km độ sụt áp 0.19mV
 Cho nhánh cấp điện cho tủ động lực 1 (THT →TĐL1 & TĐL1 – MÁY)

13
TKHT Cung cấp điện


Đề Tài 7

Công suất
Đoạn
dây

S,

A1
A1-1
A1-2
A1-3
A1-4
A1-5
A1-6
A1-7
A1-8
A1-12
A1-13
A1-14

kVA
114.7
9.2
26.7
35.5
34.4
8.8
3.7
12.2
17.1
19.8

24.6
30.7

P, kW

Q,
kVAr

74.6
6.2
15.5
20.6
22.7
5.8
2.3
8.2
11.3
13.3
16.5
20.6

87.1
6.8
21.7
28.9
25.8
6.6
2.9
9.0
12.8

14.7
18.2
22.8

Cosφ
0.65
0,67
0,58
0,58
0,65
0,66
0,62
0,67
0,66
0,67
0,67
0,67

Dò Tiết
ng
diện
I,
F,
A
mm2
174.3
14.0
40.6
53.9
52.3

13.4
5.6
18.5
26.0
30.1
37.4
46.6

64.6
5.2
15
20
19.4
5
2.1
6.9
9.6
11.1
13.9
17.3

Ftc

L,

mm2

m

70

6
16
25
25
6
2.5
10
10
16
16
25

8.0
18.0
15.0
14.0
2.0
7,5
10.0
13.0
10.0
2.0
3.0
8.0

Vì độ dài của dây dẫn là rất ngắn cho nên thành phần trở kháng và điện trở là rất nhỏ
lên ta bỏ qua tổn thất của dây dẫn.
 Cho nhánh cấp điện cho tủ động lực 2 (THT →TĐL2 & TĐL2 – MÁY)

Công suất

Đoạ
n dây

Tiết
diện
F,
mm2

mm2

0.7

280.6 103.9

120

8.0

0.7
0.8
0.7
0.7
0.7
0.7

6.7
28.4
105.9
45.4

54.4
72.7

2.5
16
50
25
25
35

12.0
20.0
1.0
10.0
6.0
10.0

Dòn
cos

g

φ
S, kVA

A2

184.7

A2-17

A2-18
A2-19
A2-21
A2-22
A2-23

4.4
18.7
69.7
29.9
35.8
47.8

P,
Q,
kW kVAr
125.
135.4
6
3.1 3.2
15.5 10.4
45.3 53.0
20.6 21.6
24.7 25.9
33.0 34.6

I, A

2.5
10.5

39.2
16.8
20.1
26.9

Ftc

L,
m

14
TKHT Cung cấp điện


Đề Tài 7



Cho nhánh cấp điện cho tủ động lực 3 (THT →TĐL3 & TĐL3 –
MÁY)
Tiết L, m
Dòn
Ftc
diện
Công suất
cos g
F,
φ
mm2
mm2

I,
A
P,
Q,
S, kVA
kW
kVAr
87.50
56.00
67.23
0.64
132.94 49.24
10
50
20
10.00
5.80
8.15
0.58
15.19 5.63
6
16.87
11.30
12.52
0.67
25.62 9.49 17
10
32.70
20.60
25.39

0.63
49.68 18.40 15
25
19.48
11.30
15.87
0.58
29.60 10.96 13
35
39.21
24.70
30.45
0.63
59.57 22.06
2
70
18.51
12.40
13.74
0.67
28.12 10.41 23
35



Cho nhánh cấp điện cho tủ động lực 4 (THT →TĐL4 & TĐL4 –
MÁY)

Đoạ
n dây

A3
A3-9
A3-10
A3-11
A3-15
A3-16
A3-20

Công suất

Đo
ạn dây

A4
A4-23
A4-24
A4-25
A4-26
A4-27
A4-28
A4-29

Dòn
cos

g

φ
S,

kVA

P, kW

Q,
kVAr

176
48
54
7
21
62
30
15

118
33
37.1
4.5
11.3
40
24.7
9.3

131
35
39
6
18

47
17
12

I, A
0.67
0.69
0.69
0.62
0.54
0.65
0.83
0.62

267.1
72.7
81.7
11.0
31.8
93.5
45.2
22.8

Tiết
diện
F,
mm2

mm

99
27
30
4
12
35
17
8

120
35
35
6
16
35
15
10

Ftc
L, m
2

10
1
6
12
8
3
12
15

15

TKHT Cung cấp điện


Đề Tài 7

A4-30
A4-31

29
19

15.5
12.4

24
14

0.54
0.67

43.6
28.1

16
10

16
10

18
18

2) Phương án 2:

Tính toán tương tự như phương án 1 ta có các nhóm sau
 Cho nhánh cấp điện tủ động lực 1 (TĐL 2 > TĐL 1 VÀ TĐL 1 – MÁY)
Dò Tiết
Ftc
Công suất
L,
ng
diện
Đoạn
I,
F,
dây
S,
Cosφ
mm2
m
Q,
A
mm2
P, kW
kVAr
kVA
A1-A2
114.7

74.6
87.1
0.65
174.3 64.6
70
1.0
A1-1
9.2
6.2
6.8
0,67
14.0
5.2
6
18.0
A1-2
26.7
15.5
21.7
0,58
40.6
15
16
15.0
A1-3
35.5
20.6
28.9
0,58
53.9

20
25
14.0
A1-4
34.4
22.7
25.8
0,65
52.3 19.4
25
2.0
A1-5
8.8
5.8
6.6
0,66
13.4
5
6
7,5
A1-6
3.7
2.3
2.9
0,62
5.6
2.1
2.5
10.0
A1-7

12.2
8.2
9.0
0,67
18.5
6.9
10
13.0
A1-8
17.1
11.3
12.8
0,66
26.0
9.6
10
10.0
A1-12
19.8
13.3
14.7
0,67
30.1 11.1
16
2.0
16
TKHT Cung cấp điện


Đề Tài 7

A1-13
A1-14

MÁY)

24.6
30.7

16.5
20.6

18.2
22.8

0,67
0,67

37.4
46.6

13.9
17.3

16
25

3.0
8.0

Cho nhánh cấp điện cho tủ động lực 2 (THT →TĐL2 & TĐL2 –

Công suất

Đoạ
n dây

Tiết
diện
F,
mm2

mm2

0.7

280.6 103.9

120

8.0

0.7
0.8
0.7
0.7
0.7
0.7

6.7

28.4
105.9
45.4
54.4
72.7

2.5
16
50
25
25
35

12.0
20.0
1.0
10.0
6.0
10.0

Dòn
cos

g

φ
P,
Q,
kW kVAr
125.

135.4
6
3.1 3.2
15.5 10.4
45.3 53.0
20.6 21.6
24.7 25.9
33.0 34.6

S, kVA
A2

184.7

A2-17
A2-18
A2-19
A2-21
A2-22
A2-23

4.4
18.7
69.7
29.9
35.8
47.8

I, A

2.5
10.5
39.2
16.8
20.1
26.9

Ftc

L,
m

 Cho nhánh cấp điện cho tủ động lực 3 (TĐL4 →TĐL3 & TĐL3 – MÁY)

Công suất

Đoạ
n dây

cos

g

φ
S, kVA

A3-A4
A3-9
A3-10
A3-11

A3-15
A3-16
A3-20

Dòn

87.50
10.00
16.87
32.70
19.48
39.21
18.51

P,
kW
56.00
5.80
11.30
20.60
11.30
24.70
12.40

Q,
kVAr
67.23
8.15
12.52
25.39

15.87
30.45
13.74

I, A
0.64
0.58
0.67
0.63
0.58
0.63
0.67

132.94
15.19
25.62
49.68
29.60
59.57
28.12

Tiết
diện
F,
mm2

L, m

49.24
5.63

9.49
18.40
10.96
22.06
10.41

1
20
17
15
13
2
23

Ftc
mm2
50
6
10
25
35
70
35

17
TKHT Cung cấp điện


Đề Tài 7

 Cho nhánh cấp điện cho tủ động lực 4 (THT →TĐL4 & TĐL4 – MÁY)
Tiết
Dòn
Ftc
diện
Công suất
Đo
cos g
F,
L, m
ạn dây
φ
2
2
mm
mm
I, A
S,
Q,
P, kW
kVA
kVAr
A4
A4-23
A4-24
A4-25
A4-26
A4-27
A4-28
A4-29

A4-30
A4-31
2.3.

176
118
48
33
54
37.1
7
4.5
21
11.3
62
40
30
24.7
15
9.3
29
15.5
19
12.4
Đánh giá

131
35
39
6

18
47
17
12
24
14

0.67
0.69
0.69
0.62
0.54
0.65
0.83
0.62
0.54
0.67

267.1
72.7
81.7
11.0
31.8
93.5
45.2
22.8
43.6
28.1

99

27
30
4
12
35
17
8
16
10

120
35
35
6
16
35
16
10
16
10

10
1
6
12
8
3
12
15
18

18

Ta có thể thấy 2 sơ đồ này là khá giống nhau có thể bỏ qua tổn thất về trở kháng và điện
trở vì dây dẫn khá là ngắn tuy nhiên để tiết kiệm dây dẫn và tránh hao phí điện năng do
dây dẫn ta chọn phương án 2 là tối ưu hơn.
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: các tủ ĐL2, ĐL4 được cấp
từ tủ Hệ Thống, các tủ ĐL1, ĐL3 được cấp thông qua tủ ĐL2 và ĐL4.
3. Lựa chọn và kiểm tra các thiết bị điện.

Các thiết bị điện, sứ cách điện và các bộ phận dẫn điện khác của hệ thống điện trong
điều kiện vận hành có thể ở một trong ba chế độ sau:
Chế độ làm việc lâu dài
- Chế độ làm việc quá tải
- Chế độ chịu dòng điện ngắn mạch,
Trong chế độ làm việc lâu dài, các thiết bị điện, sứ cách điện và các bộ phận dẫn
điện khác sẽ làm việc tin cậy nếu chúng được chọn theo đúng điện áp và dòng điện
định mức.
Trong chế độ quá tải, dòng điện qua thiết bị điện và các bộ phận dẫn điện khác lớn
hơn so với dòng điện định mức. Nếu mức quá tải không vượt quá giới hạn cho phép
thì các thiết bị điện vẫn làm việc tin cậy.
Trong tình trạng ngắn mạch, các khí cụ điện, sứ cách điện và các bộ phận dẫn điện
khác vẫn đảm bảo làm việc tin cậy nếu quá trình lựa chọn chúng có các thong số
theo đúng điều kiện ổn định động và ổn định nhiệt. Tất nhiên khi xảy ra ngắn mạch,
để hạn chế tác hại của nó cần phải nhanh chóng loại trừ tình trạng ngắn mạch.
Như vậy, dòng điện ngắn mạch là số liệu quan trọng để chọn và kiểm tra các thiết
18
TKHT Cung cấp điện

Đề Tài 7

bị điện.
Đối với máy cắt, máy cắt phụ tải và cầu chì, khi lựa chọn còn phải kiểm tra khả
năng cắt của chúng.
Tóm lại, việc lựa chọn đúng đắn các thiết bị điện có ý nghĩa quan trọng là đẩm bảo cho
hệ thống cung cấp điện vận hành an toàn tin cậy và kinh tế.
3.1.
Tính toán ngắn mạch
Ngắn mạch là tình trạng sự cố nghiêm trọng và thường xảy ra trong hệ thống cung cấp
điện.
Các dạng ngắn mạch thường xảy ra trong hệ thống cung cấp điện là ngắn mạch ba
pha, hai pha và một pha chạm đất. Trong đó ngắn mạch ba pha là nghiêm trọng
nhất. Vì vậy thường người ta căn cứ vào dòng điện ngắn mạch ba pha để lựa chọn
các thiết bị điện.
Ta tiến hành xác định dòng điện ngắn mạch tại 4 điểm như hình vẽ (điểm N1 tại
thanh cái MBA, điểm N2 tại thanh cái THT, N3 tại thanh cái TĐL2 là tủ gần
nhất, có cáp lớn nhất, N4 tại đầu cực động cơ 19 gần nhất của TĐL có dòng
ngắn mạch lớn nhất).

- Tín ngắn mạch tại N1
Xht =Ucb2 / Sk =0.42 / 12.48 = 0.0125 Ω
Dòng điện ngắn mạch 3 pha
Ik1 = Ucb / *Zk1 = 18.47 kA
Ta có kxk = 1,2 và qxk = 1,09
Dòng xung kích Ixk1= Kxk**Ik1= 31.35 kA
Giá trị hiệu dụng dòng xung kích Ixk1 = Qxk * Ik1 = 20.13 kA
Các điểm tính ngắn mạch khác tương tự. Ta có bảng sau:

Điể

m
ngắn
mạc
h

Tổn
g trở
Z, Ω

Dòng
ngắn
mạch
(Ik, kA)

Dòng
xung Kích
(ixk, kA)

Giá trị
hiệu dụng
(Ixk, kA)

19
TKHT Cung cấp điện


Đề Tài 7

N1
N2

N3
N4

3.2.

0,0125
0,0135
0,0145
0,0152

18,47
17,28
16,05
14,3

31,35
29,325
27,24
24,32

20,13
18,8
17,49
15,6

Chọn thiết bị bảo vệ và đo lường

 Thiết bị cho tủ hạ thể tổng.
Dòng điện làm việc lớn nhất Ilv max= 745 A
Chọ áp tô mát Udm >= U đmLD

I đmAT >= Ilvmax
Icđm >= IN
Chọn loại AT có 3 cực có I đmA = 750A
Chọn áp tô mát nhánh cấp cho các tủ động lực, làm mát, chiếu sáng,…
Tính toán ta được bảng sau:

Tủ

Stt

Itt

Tên
aptomat

Số cực

Idm (A)

Động lực

490.5

745

3VL6780-1SE360AA0

3

800

Chiếu sáng

12.96

19.7

Aptomat
Schneider
EZ9F34320 3P

3

20

Làm mát

1.944

2.95

Aptomat
Schneider
EZ9F34320 3P

3

20

 Chọn thanh cái tổng

Chọn theo điều kiện dòng phát nóng cho phép:
Icp >= A
20
TKHT Cung cấp điện


Đề Tài 7

Trong đó
k1 - Hệ số hiệu chỉnh nếu thanh dẫn đặt đứng k1 = 1
k2 - Hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường, k2= 0,93 Icp - Dòng diện
cho phép chạy qua thanh dẫn khi t = 250C.
Chọn thanh dẫn bằng đồng hình chữ nhật, có sơn kích thước F = 50*6 =
300mm2 mỗi pha đặt một thanh với Icp = 800A.
 Chọn thiết bị cho tủ động lực.
- Chọn áp to mát tổng bảo vệ cho nhóm động cơ.
Uđm ≥UđmLD
IđmAT Ikd = =
Ika >= IN
Trong đó:
UđmA: Điện áp định mức
của áp tô mát. UdmLD:
Điện áp định mức của
lưới điện. IđmA: Dòng điện
định mức của áp tô mát.
Ikd: Dòng điện phụ tải lớn nhất đi
qua áp tô mát. IkA: Dòng điện cắt
định mức của áp tô mát.
IN: Dòng điện ngắn mạch ổn định.

Nhánh

Ikd

Tên
aptomat

Số cực

Idm, A

21
TKHT Cung cấp điện


Đề Tài 7

A2-A1

244

A2

382

A4-A3

186

A4

374

MCCB LS
ABS203c
3VL47401DC36-0AA0

3

250

3

400

MCCB LS
ABN203c
3VL47401DC36-0AA0

3

200

3

400

- Chọn áp tô mát cho từng thiết bị, điều kiện chọn tương tự như áp to mát bảo vệ
nhóm động cơ

Đoạn
dây
A1-1

S, kVA

cosφ

Ilv, A

Ikd

Idm, A

Loại aptomat

Số cực

9.2

0,67

14.0

19.6

20.0

SC68N

3.0

A1-2

26.7

0,58

40.6

56.8

100.0

LS ABN103c

3.0

A1-3
A1-4
A1-5
A1-6
A1-7
A1-8
A1-12
A1-13
A1-14
A2-17
A2-18
A2-19

A2-23
A2-21
A2-22
A3-9
A3-10
A3-11
A3-15
A3-16
A3-20
A4-23
A4-24

35.5
34.4
8.8
3.7
12.2
17.1
19.8
24.6
30.7
4.4
18.7
69.7
29.9
35.8
47.8
10.0
16.9
32.7

19.5
39.2
18.5
48.0
54.0

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

53.9
52.3
13.4
5.6
18.5
26.0
30.1
37.4
46.6
6.7
28.4
105.9
45.4
54.4
72.6
15.2
25.6
49.7
29.6
59.6
28.1
72.9
82.0

75.5
73.2
18.7
7.9
26.0
36.4

42.1
52.3
65.3
9.4
39.8
148.3
63.6
76.1
101.7
21.3
35.9
69.6
41.4
83.4
39.4
102.1
114.9

100.0
100.0
20.0
20.0
50.0
50.0
50.0
100.0
100.0
20.0
50.0
150.0

100.0
100.0
150.0
50.0
50.0
100.0
50.0
100.0
50.0
150.0
150.0

LS ABN103c
LS ABN103c
SC68N
SC68N
EZ9F34350
EZ9F34350
EZ9F34350
LS ABN103c
LS ABN103c
SC68N
EZ9F34350
LS ABN203c
LS ABN103c
LS ABN103c
LS ABN203c
EZ9F34350
EZ9F34350
LS ABN103c

EZ9F34350
LS ABN103c
EZ9F34350
LS ABN203c
LS ABN203c

3.0
3.0
3.0
3.0
3.0
3.0
3.0
3.0
3.0
3.0
3.0
3.0
3.0
3.0
3.0
3.0
3.0
3.0
3.0
3.0
3.0
3.0
3.0

22
TKHT Cung cấp điện


Đề Tài 7
A4-25
A4-26
A4-27
A4-28
A4-29
A4-30
A4-31

7.0
21.0
62.0
30.0
15.0
29.0
19.0

0,62
0,54
0,65
0,83
0,62
0,54
0,67

10.6

31.9
94.2
45.6
22.8
44.1
28.9

14.9
44.7
131.9
63.8
31.9
61.7
40.4

20.0
50.0
150.0
100.0
50.0
100.0
50.0

SC68N
EZ9F34350
LS ABN203c
LS ABN103c
EZ9F34350
LS ABN103c
EZ9F34350

3.0
3.0
3.0
3.0
3.0
3.0
3.0

4. Thiết kế trạm biến áp.

Việc chọn vị trí của trạm biến áp trong một xí nghiệp cân phải tiến hành so sánh
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:


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 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
23
TKHT Cung cấp điện


Đề Tài 7

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= 73,6 m.

Ta có 3 phương án để lắp đặt máy biến áp.


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

Nhận xét:+ Vốn đầu tư ở phương án 2 lớn hơn ở hai phương án kia.
+ Tổn thất ở phương án 1 là lớn nhất .
+ Thiệt hại do mất điện ở phương án 3 là lớn nhất.
+ Phương án 1 có tổng chi phí quy đổi thấp hơn phương án 2 và 3.
+ Phương án 1 có độ tin cậy cung cấp điện cao hơn.
+ Mặt khác 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 tổn 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.
Khi sự cố 1 máy, máy còn lại cho phép quá tải 40% liên tục 6 giờ trong một ngày,
5 ngày trong một tuần.
Công suất MBA được lựa chọn thỏa mãn điều kiện:

 SddmB = 300 kVA

24
TKHT Cung cấp điện


Đề Tài 7

Vậy ta chọn phương án 1 với việc sử dụng 2 máy biến áp làm việc song song, mỗi máy
có công suất S = 630 kVA.

4. Tính toán bù công suất phản kháng nâng cao

4.1.

Ý nghĩa của việc bù công suất phản kháng

Công suất truyền tải và thông số đường dây ảnh hưởng chính tới tổn thất điện áp của
lưới điện.
Trong khi vận hành phải đảm bảo sao cho sự thay đổi điện áp tại từng vị trí trên lưới so
với định mức nằm trong phạm vi điện áp cho phép.
Trong lưới truyền tải điện, chúng ta sử dụng các thiết bị bù (Tụ bù ngang, tụ bù dọc,
kháng bù ngang) nhằm mục đích cải thiện điện áp các nút, ngoài ra việc bù công suất
còn có thêm ý nghĩa:
– Cải thiện tính ổn định của điện áp các nút
– Tăng khả năng tải của đường dây
– Tăng độ dự trữ ổn định của hệ thống
– Giảm tổn thất hệ thống bằng việc phân bố lại công suất phản kháng trong hệ thống
Đây chính là những nguyên lý của tụ bù
4.2.

Tính toán bù công suất phản kháng để cos mong muốn sau khi bù đạt 0.9

Để bù công suất phản kháng cho hệ thống cung cấp điện có thể sử dụng tụ điện
tĩnh, máy bù đồng bộ, động cơ không đồng bộ làm việc ở chế độ quá kích thích …
ở đây ta lựa chọn các bộ tụ tĩnh để làm thiết bị bù cho nhà máy. Sử dụng các bộ tụ
điện có ưu điểm là tiêu hao ít công suất tác dụng. không có phần quay như máy bù
đồng bộ nên lắp ráp, bảo quản và vận hành dễ dàng. Tụ điện được chế tạo thành
từng đơn vị nhỏ, vì thế có thể tuỳ theo sự phát triển của các phụ tải trong quá trình
sản xuất mà chúng ta ghép dần tụ điện vào mạng khiến hiệu suât sử dụng cao và
không phải bỏ vốn đầu tư ngay một lúc. Tuy nhiên, tụ điện cũng có một số nhược
điểm nhất định. Trong thực tế với các nhà máy, xí nghiệp có công suất không thật
lớn thường dùng tụ điện tĩnh để bù công suất phản kháng nhằm mục đích nâng cao
hệ số công suât.
Vị trí đặt các thiết bị bù ảnh hưởng rất nhiều đến hiệu quả bù. Các bộ tụ điện bù có thể
đặt ở THT, thanh cái cao áp, hạ áp của TBAPX, tại các tủ phân phối, tủ động lực hoặc
tại đầu cực các phụ tải lớn. Để xác định chính xác vị trí và dung lượng đặt các thiết bị
bù cần phải tính toán so sánh kinh tế kỹ thuật cho từng phương án đặt bù cho một hệ
25
TKHT Cung cấp điện