Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho 1 phân xưởng cơ khí (TKHTCCĐ HaUi)

BÀI TẬP LỚN: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN
Sinh viên
Lớp
: GVHD
Đề tài NX1 : THIẾT KẾ CẤP ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG
SỬA CHỮA CƠ KHÍ
Dữ kiện.
Nguồn cấp điện 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 ρ đ =
100Ωm
Thiết bị trên sơ đồ mặt
bằng
1; 8
2; 9
3; 4; 5
6; 7
10; 11; 19; 20; 29; 30

Tên thiết bị

Hệ số ksd

Máy mài nhẵn trịn
Máy mài nhẵn phẳng
Máy tiện bu lơng
Máy phay
Máy khoan

0,35
0,32
0,3

0,26
0,27

12; 13; 14; 15;16; 24; 25

Máy tiện bu long

0,30

17
18; 21
22; 23
26; 39
27; 31
28; 34
32 ; 33
35; 36; 37; 38
40; 43
41; 42; 45
44

Máy ép
Cẩn trục
Máy ép nguội
Máy mài
Lị gió
Máy ép quay
Máy xọc, (đục)
Máy tiện bu lông
Máy hàn

Máy quạt
Máy cắt tôn

0,41
0,25
0,47
0,45
0,53
0,45
0,4
0,32
0,46
0,65
0,27

Sơ đồ mặt bằng phân xưởng

27

Công suất đặt (kW)
3+ 10
1,5+ 4
0,6+2,2+ 4
1,5+2,8
0,6+0,8+0,8+
0,8+1,2+1,2
1,2+2,8+2,8+3+
7,5+10+13
10
4+13

40+55
2+4,5
4+5,5
22+30
4+5,5
1,5+2,8+4,5+5,5
28+28
5,5+7,5+7,5
2,8

Cosφ
0,67
0,68
0,65
0,56
0,66
0,58
0,63
0,67
0,70
0,63
0,9
0,58
0,60
0,55
0,82
0,78
0,57

A

6000mm

C

B

160
00
m
m

27

28

34

24000 mm

E

D

17

8

1

19
9

9

2

2

20
3
36
00
0m
m

35
36

4

37

10

29
9
22

30
00
0

4

12

32

23
13

21
38

5

24

33

25

39

6

3

11
18

40

26

44

41
45

42
43

31

7

A. Nhiệm vụ cần thực hiện

14

5

6

15
16

7


I. Thuyết minh
1. Tính tốn phụ tải điện
1.1. Phụ tải chiếu sáng
1.2. Phụ tải thơng thống và làm mát
1.3. Phụ tải động lực: phân nhóm thiết bị, xác định phụ tải từng nhóm, tổng hợp
phụ tải động lực
1.4. Tổng hợp phụ tải của toàn phân xưởng
1.5. Nhận xét và đánh giá
2. Xác định sơ đồ cấp điện của phân xưởng
2.1. Xác định vị trí đặt trạm biến áp phân xưởng
2.2. Các phương án cấp điện cho phân xưởng
(3 đến 4 phương án, sơ bộ chọn tiết dây dẫn, tính tốn các loại tổn thất trong
mạng điện)
2.3. Đánh giá lựa chọn sơ đồ nối điện tối ưu
3. Lựa chọn và kiểm tra các thiết bị điện
3.1. Tính tốn ngắn mạch
3.2. Chọn và kiểm tra dây dẫn
3.3. Chọn và kiểm thiết bị trung áp (dao cách ly, cầu chảy, chống sét van, v.v…)
3.4. Chọn thiết bị hạ áp (loại tủ phân phối, thanh cái, sử đỡ, thiết bị chuyển mạch
bằng tay và tự động đóng/cắt nguồn tự động, aptomat/cầu chảy, khởi động từ v.v…)
3.5. Chọn thiết bị đo lường: máy biến dòng, ampe mét, vol mét, công tơ v.v.
3.6. Kiểm tra chế độ mở máy động cơ
3.7. Nhận xét và đánh giá
4. Thiết kế trạm biến áp
4.1. Tổng quan về trạm biến áp
4.2. Chọn phương án thiết kế xây dựng trạm biến áp
4.3. Tính tốn nối đất cho trạm biến áp

4.4. Sơ đồ nguyên lý, mặt bằng, mặt cắt của trạm biến áp và sơ đồ nối đất của TBA
4.5. Nhận xét
5. Tính bù cơng suất phản kháng nâng cao hệ số công suất
5.1. Ý nghĩa của việc bù công suất phản kháng
5.2. Tính tốn bù cơng suất phản kháng để cosφ mong muốn sau khi bù đạt 0,9
5.3. Đánh giá hiệu quả bù công suất phản kháng


5.4. Nhận xét và đánh giá
6. Tính tốn nối đất và chống sét
6.1. Tính tốn nối đất
6.2. Tính chọn thiết bị chống sét
6.3. Nhận xét và đánh giá
Kết luận
II. Bản vẽ
1. Sơ đồ mạng điện trên mặt bằng phân xưởng với sự bố trí của các tủ phân phối,
các thiết bị;
2. Sơ đồ nguyên lý của mạng điện có chỉ rõ các mã hiệu và các tham số của thiết bị
được chọn;
3. Sơ đồ trạm biến áp gồm: sơ đồ nguyên lý, sơ đồ mặt bằng và mặt cắt trạm biến áp;
4. Sơ đồ tủ phân phối, sơ đồ chiếu sáng và sơ đồ nối đất;
5. Bảng số liệu tính toán mạng điện: phụ tải, so sánh các phương án; giải tích chế độ
xác lập của mạng điện; dự tốn cơng trình.


CHƯƠNG 1 : TINH TOAN CHIÊU SANG CHO PHÂN XƯƠNG
Tính toán lựa chọn đèn.

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 chiếu sáng đối với thị giác. Ngoài độ rọi, hiệu quả

của chiếu sáng cịn phụ thuộc vào quang thơng, màu sắc ánh sáng, sự lựa chọn hơp
lý cùng sự bố trí chiếu sáng vừa đảm bảo tính kinh tế và mỹ quan của hoàn cảnh.
Thiết kế chiếu sáng phải đảm bảo các yêu cầu sau:
 Khơng lóa do phản xạ.
 Khơng có bóng tối.
 Phải có độ rọi đồng đều.
 Phải đảm bảo độ sáng định đủ và ổn.
 Phải tạo ra được ánh sáng giống ánh sáng ban ngày.
Hiện tại, đèn chiếu sáng tại các nhà xưởng thường dùng đèn compact, đèn tuýp
huỳnh quang hay đèn cao áp. Đèn LED công nghiệp đang dần thay thế vì kinh tế,
tiết kiệm hơn, bền bỉ hơn, độ sáng lớn hơn và quy mô chiếu sáng linh hoạt hơn. Vì
vậy ở đây chúng ta sử dụng đèn LED cơng nghiệp.
Việc bố trí đèn khá đơn giản, thường được bố trí theo các góc của hình vng
hoặc hình chữ nhật .
Sở bộ về các kích thước của phân xưởng như sau :
- Phân xưởng có kích thước DxRxH = 36x24x7m .
Độ rọi yêu cầu cho 1 phân xưởng sửa chữa cơ khí là : Eyc = 500 lux.
Chọn độ cao treo đèn là h1 = 1 m .
- Chiều cao mặt bằng làm việc h2 = 1 m .
- Do đó khoảng cách từ đèn đến mặt công tác là h = H - h 1- h2 = 7 -1- 1 = 5 m
.

Hình 1.1 : Bố trí đèn theo mặt đứng


Ta có: Diện tích tồn phân xưởng STP= 36x24=864 m2 . Độ rọi yêu cầu cho 1 phân
xưởng sửa chữa cơ khí là : E yc = 500 lux ta chọn bóng LED HMS-HBL155W, cơng
suất 155W có quang thơng 15600lm, đèn âm trần.
Vậy ta sử dụng 36 bộ đèn 155W, khoảng cách giữa các đèn theo chiều dài là 6m,
theo chiều ngang là 4m.

Ngoài ra ta trang bị thêm cho 2 phòng thay đồ và 2 phòng vệ sinh, mỗi phịng có 1
bóng 60W.
Tổng cơng suất đèn là Pcs = 36.155 + 4.60 = 5820 W =5,82 kW
Chọn cáp cho hệ thống chiếu sáng
Chọn cáp từ tủ phân phối đến tủ chiếu sáng.
I lv max 

Pcs
5,82

9,3 ( A) (với đèn LED cos  =0,95)
3 U đm Cos
3 0,38 0,95

Với :Tmax =4500h
Ta có: jkt = 2,7mm2
Vậy tiết diện dây cần tìm là :
F=

I lv max 9,3

3,44 mm 2
jkt
2,7

Vậy ta chon dây dẫn bằng đồng có có F = 4 mm2 (các thông số r0 = 4,95(Ω/km)).
Chọn dây dẫn từ áp tô mát nhánh tới các nhóm đèn.

Tiến hành phân nhóm đèn theo diện tích.
Bóng đèn được chia thành 6 nhóm, mỗi nhóm sẽ có 6 bóng, cơng suất mỗi bóng là

155W.
Tổng cơng suất 1 nhóm : P = 6.155 =930W =0,93 kW.
I lv max 

Suy ra:

0,93
4,23 A
0,22

F

I lv max 4,23

1,5 mm 2
jkt
2,7

Vậy ta chọn dây dẫn bằng đồng có F =1,5mm2 ( thơng số r0 = 12(Ω/km) ).
Các nhóm khác cũng có cùng số lệu như nhóm 1 nên kết quả giống như nhóm 1.
Từ kết quả tính tốn trên ta được bảng số liệu thông số dây dẫn mạch chiếu sáng
như sau:


Vị trí

Ucp
F, mm2

Cáp tổng

cs

4

Dây nhánh

1,5

450/75
0
450/75
0

r0
(Ω/km)ở
200C
4,95
12

Chọn áp tơ mát

Chọn áp tơ mát tổng
Ilvmax = 9,3 A, ta chọn Áp tô mát tổng Iđm =20A, 3P

Chọn áp tô mát nhánh.
+ Nhánh cung cấp điện cho 6 bóng:
I lv max 

0,93
4,23 A , ta chọn áp tô mát Iđm = 10 A, 2 cực, do LG chế tạo.

0,22

+ Các nhánh khác cũng dùng áp tô mát Iđm = 10 A cùng loại.
CHƯƠNG 2 : TÍNH TỐN PHỤ TẢI ĐIỆN
Có nhiều phương pháp tính toán phụ tải điện như phương pháp hệ số nhu
cầu , hệ số tham gia cực đại . Đối với việc thiết kế cung cấp điện cho phân xưởng
sửa chữa cơ khí , vì đã có các thơng tin chính xác về mặt bằng bố trí thiết bị , biết
đựoc cơng suất và q trình cơng nghệ của từng thiết bị nên sử dụng phương pháp
hệ số nhu cầu để tổng hợp nhóm phụ tải động lực . Nội dung chính của phưong
pháp như sau :
- Thực hiện phân nhóm các thiết bị có trong xưởng, mỗi nhóm đó sẽ được cung
cấp điện từ 1 tủ động lực riêng , lấy điện từ 1 tủ phân phối chung . Các thiết bị
trong nhóm nên chọn có vị trí gần nhau trên mặt bằng phân xưởng, có chế độ làm
việc và công suất tương tự nhau.
Xác định hệ số sử dụng tổng hợp của mỗi nhóm thiết bị theo biểu thức sau :

k sd =

Pi .k sdi
( 2.1 )
Pi

- Xác định số lượng thiết bị hiệu dụng của mỗi nhóm nhd :
 Pi  2
nhd =
( 2.2 )
Pi2
- Hệ số nhu cầu của nhóm sẽ được xác định theo biểu thức sau :

1  k sd
knc = k +
( 2.3 )
n hd

sd

- Phụ tải tính tốn của mỗi nhóm là :
Ptt = knc. Pi ( 2.4 )
Hệ số công suất của phụ tải mỗi nhóm :
Cos tb 

 P Cos
P
i

(2.5).

i

2.1. Phụ tải tính tốn nhóm chiếu sáng.
Từ kết quả thiết kế chiếu sáng ta tính được phụ tải chiếu sáng tính tốn của toàn
phân xưởng.
Pcs = kđt .N .Pđ = 1.(36.155 +4.60) = 5820 W =5,82 kW.
Trong đó:
kđt : hệ số đồng thời của nhóm phụ tải chiếu sáng.
N : số bóng đèn cần thiết.
Pđ : công suất của mỗi đèn được lựa chọn.
Vì dùng đèn LED nên hệ số cos của nhóm chiếu sáng là 0,95. Do đó, ta có cơng
suất tồn phần của nhóm chiếu sáng là:

Pcs

5,82

Scs = cos   0,95 6,13kVA ,Qcs = 0 kVAr.
2.2. Phụ tải tính tốn nhóm thơng thống và làm mát
 Q trình tính tốn cho nhóm làm mát:
Nhóm làm mát gồm 5 thiết bị động lực như bảng sau :
Số hiệu trên sơ
đồ
Tên thiết bị
Hệ số ksd
27
Lị gió
0,53
31
Lị gió
0,53
41
Máy quạt
0,65
42
Máy quạt
0,65
45
Máy quạt
0,65
Bảng 2.2 :Số liệu các thiết bị nhóm 1.

cosφ

0,9
0,9
0,78
0,78
0,78

Cơng suất đặt
P,KW
4
5,5
5,5
7,5
7,5


- Hệ số sử dụng tổng hợp :
5

 P k
i

k sd  

sd

18,36

0,612
30

i 1

5

P
i

i 1

- Số lượng hiệu dụng:
2

nhd

 5 
  Pi 
2

30
i 1


 5

4,76
189
2
 Pi
i 1

- Hệ số nhu cầu:
k nc  k sd  i 

1  k sd  i
nhd 1

0,612 

1  0,612
0,79
4,76

- Tổng công suất phụ tải làm mát thơng thống:
n

Plm k nc  Pi 0,79.30 23,7 kW 
i 1

- Hệ số công suất của phụ tải làm mát thơng thống:
5

 P Cos
i

Cos tb 

1

i



9

P

24,54
0,818
30

i

1

- Cơng suất tồn phần
S lm 

Plm
23,7

28,97 kVA 
Cos tb 0,818

- Công suất phản kháng:
Q lm  S12m  P12m  28,97 2  23,7 2 16,66 kVAR 


Chọn cáp cho hệ thống thơng thống làm mát
Chọn cáp từ tủ phân phối đến tủ làm mát.
I lv max 

Plm
23,7

44,02 ( A)
3 U đmCos
3 0,38 0,818

Với :Tmax =4500h
Ta có: jkt = 2,7mm2
Vậy tiết diện dây cần tìm là :
F=

I lv max 44,02

16,3 mm 2
jkt
2,7

Vậy ta chon dây dẫn bằng đồng có có F = 24 mm2 (4x6).
Chọn dây dẫn từ áp tơ mát nhánh tới các thiết bị.

Lị gió KH 27 : P = 4 kW.
I lv max 

4
18,18 A
0,22

F

Suy ra:

I lv max 18,18

6,7 mm 2
jkt
2,7

Vậy ta chọn dây dẫn bằng đồng có F = 8mm2 (2x4).
Từ kết quả tính tốn trên ta được bảng số liệu thơng số dây dẫn mạch làm mát

như

sau:

Số hiệu trên sơ đồ
27
31
41
42
45

Tiết diện tính tốn
(mm2)
6,7
9,25
9,25
12,62
12,62

Chọn áp tơ mát

Chọn áp tơ mát tổng
Ilvmax = 44,02 A, ta chọn Áp tô mát tổng Iđm =63A, 3P

Chọn áp tô mát nhánh.
+ Nhánh cung cấp điện cho lị gió KH 27:

Tiết diện chọn
(mm2)
8
12
12
20
20

Loại cáp
Cu.XLPE/PVC 2x4
Cu.XLPE/PVC 2x6
Cu.XLPE/PVC 2x6
Cu.XLPE/PVC 2x10
Cu.XLPE/PVC 2x10


I lv max 

4
18,18A , ta chọn áp tô mát Iđm = 20 A, 3P.
0,22

sau:
Số hiệu trên sơ đồ

Dòng điện làm việc
max (A)

Loại áp tơ mát
chọn (A)

Số cực
3

27
18,18
20
31
25
63
3
2.3.
41
25
63
3
P
42
34,09
63
3

h
45
34,09
63
3
ụ tải tính tốn nhóm động lực
Vì phân xưởng có rất nhiều thiết bị nằm rải rác ở nhiều khu vực trên mặt bằng
phân xưởng, nên để cho việc tính tốn phụ tải 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:
- Các thiết bị điện trong cùng một nhóm gần nhau;
- Nếu có thể, trong cùng một nhóm nên bố trí các máy có cùng chế độ làm
việc;
- Cơng suất các nhóm xấp xỉ bằng nhau.
Căn cứ vào các thiết bị và diện tích mặt bằng phân xưởng ,ta chia các thiêt bị động
lực ra thành 3 nhóm và tính tốn cho từng nhóm như sau:

- Q trình tính tốn cho nhóm 1:
Nhóm 1 gồm có 12 thiết bị động lực sau:
Số hiệu trên
sơ đồ
17
8
1
19
20
9
2
10
22

11
3
18

Tên thiết bị
Máy ép
Máy mài nhẵn tròn
Máy mài nhẵn tròn
Máy khoan
Máy khoan
Máy mài nhẵn
phẳng
Máy mài nhẵn
phẳng
Máy khoan
Máy ép nguội
Máy khoan
Máy tiện bu lông
Cần cẩu

Hệ số ksd
0,41
0,35
0,35
0,27
0,27

Cosφ
0,63
0,67

0,67
0,66
0,66

Công suất đặt P,kW
10
10
3
0,8
0,8

0,32

0,68

4

0,32
0,27
0,47
0,27
0,3
0,25

0,68
0,66
0,7
0,66
0,65
0,67

1,5
0,6
40
0,8
0,6
4


Bảng :Số liệu các thiết bị nhóm 1.
- Hệ số sử dụng tổng hợp :
12

 P k
i

k sd 1 

sdi

1



12

P

31,2
0,41

76,1

i

1

- Số lượng hiệu dụng :
2

nhd 1

 12 
  Pi 
2

76,1
1


 12

3,14
1845,89
2
 Pi
1

- Hệ số nhu cầu :
k nc 1 k sd 1 

1  k sd 1
nhd 1

0,41 

1  0,41
0,74
3,14

- Tổng công suất phụ tải động lực :
12

Pđl1 k nc 1  Pi 0,74 .76,1 56,31 kW 
1

- Hệ số công suất của phụ tải động lực :
12

 P Cos
i

Cos tb1 

i

1



12

P

51,8
0,68
76,1,1

i

1

- Cơng suất tồn phần:
S đl1 

Pđl1
56,31

82,8 kVA 
Cos tb1
0,68

- Công suất phản kháng :
Qđl1  S đl2 1  Pđl21  82,82  56,312 60,7 kVAR 

- Q trình tính tốn cho nhóm 2:
Nhóm 2 gồm 11 thiết bị động lực như sau:


Số hiệu trên
sơ đồ

4
12
23
24
25
14
15
6
7
16
26

Tên thiết bị
Máy tiện bu lông
Máy tiện bu lông
Máy ép nguội
Máy tiện bu lông
Máy tiện bu lông
Máy tiện bu lông
Máy tiện bu lông
Máy phay
Máy phay
Máy tiện bu lơng
Máy mài

Hệ số ksd
0,3
0,3
0,47
0,3

0,3
0,3
0,3
0,26
0,26
0,3
0,45

Cosφ
0,65
0,58
0,7
0,85
0,58
0,58
0,58
0,56
0,56
0,58
0,63

Bảng :Số liệu các thiết bị nhóm 2.
- Hệ số sử dụng tổng hợp :
11

 P k
i

k sd  2 

sdi

1



11

P

40,018
0,4
101

i

1

- Số lượng hiệu dụng :
2

nhd 2

 11 
  Pi 
101 2 3,01
  111  
3387,46
 Pi 2
1

- Hệ số nhu cầu :
k nc  2 k sd  2 

1  k sd  2
nhd 2

0,4 

1  0,4
0,745
3,01

- Tổng công suất phụ tải động lực :
11

Pđl 2 k nc  2  Pi 0,745 101 75,245 kW 
1

- Hệ số công suất của phụ tải động lực :

Công suất đặt
P,kW
2,2
1,2
55
10
13
2,8
3

1,5
2,8
7,5
2


11

 P Cos
i

Cos tb 2 

1

i



11

P

68,048
0,67
101

i

1

- Cơng suất tồn phần:
S đl 2 

Pđl 2
75,245

112,3 kVA 
Cos tb 2
0,67

- Công suất phản kháng :
Qđl 2  S đl2 2  Pđl2 2  112,32  75,2452 83,36 kVAR 

- Quá trình tính tốn cho nhóm 3 :
Nhóm 3 gồm 10 thiết bị động lực như sau :
Số hiệu trên
sơ đồ
38
39
33
40
44
43
34
28
35
29
36
30

37
32
21

Tên thiết bị
Máy tiện bu lông
Máy mài
Máy xọc (đục)
Máy hàn
Máy cắt tôn
Máy hàn
Máy ép quay
Máy ép quay
Máy tiện bu lông
Máy khoan
Máy tiện bu lông
Máy khoan
Máy tiện bu lông
Máy xọc (đục)
Cẩn trục

Hệ số ksd
0,32
0,45
0,4
0,46
0,27
0,46
0,45
0,45

0,32
0,27
0,32
0,27
0,32
0,4
0,25

Cosφ
0,55
0,63
0,6
0,82
0,57
0,82
0,58
0,58
0,55
0,66
0,55
0,66
0,55
0,6
0,67

Bảng 2.4 :Số liệu các thiết bị nhóm 3.

- Hệ số sử dụng tổng hợp :

Công suất đặt

P,kW
5,5
4,5
5,5
28
2,8
28
30
22
1,5
1,2
2,8
1,2
4,5
4
13


15

 P k
i

k sd  3 

sdi

1



15

P

64,215
0,42
154,5

i

1

- Số lượng hiệu dụng :
2

nhd 3

 15 
  Pi 
2

154,5
1


 15

7,32
3258,81

2
 Pi
1

- Hệ số nhu cầu :
k nc  3 k sd  3 

1  k sd  3
nhd 3

0,42 

1  0,42
0,63
7,32

- Tổng công suất phụ tải động lực :
15

Pđl 3 k nc  3  Pi 0,63 154,5 97,335 kW 
1

- Hệ số công suất của phụ tải động lực :
15

 P Cos
i

Cos tb3 

1

i



10

P

92,408
0,6
154,5

i

1

- Cơng suất tồn phần:
S đl 3 

Pđl 3
97,335

162,225 kVA 
Cos tb 3
0,6

- Công suất phản kháng :
Qđl 3  Sđl2 3  Pđl23  162,2252  97,3352 129,78 kVAR 

Từ các tính tốn cụ thể trên của các nhóm ta có bảng kết quả tổng hợp như sau :
Nhóm

ksd∑

knc∑

Ptt.đl;kW

Cosφ tbđl

Sttđl;kVA

Qttđl;kVAR

1

0,41

0,74

56,31

0,68

82,8

60,7

2
3

0,4
0,42

0,745
0,63

75,245
97,335

0,67
0,6

112,3
162,225

83,36
129,78

Bảng 2.6 :Số liệu tính tốn cụ thể của từng nhóm.
Tổng hợp các nhóm phụ tải động lực như sau :
- Hệ số sử dụng tổng hợp :
3

P

đlj

k sd  

k sd  j

1



3

P

94,0658
0,41
228,89

đlj

1

- Hệ số nhu cầu :
k nc  k sd  

1  k sd 
N

0,41 

1  0,41

0,75
3

- Tổng công suất phụ tải động lực :
3

Ptt .đl k nc   Pđlj 0,75 228,89 171,6675 kW 
1

- Hệ số công suất của phụ tải động lực :
3

P

đlj

Cos tbđb 

cos  tbj

1



3

P

147,11
0,643

228,89

đlj

1

- Cơng suất tồn phần :
S ttđt 

Pttđt
171,6675

266,98 (kVA),
Cos tbđb
0,643

- Công suất phản kháng :
2
2
Qttđt  Sttđt
 Pttđt
 266,982  171,66752 204,47 kVAR 


2.4. Phụ tải tổng hợp tồn phân xưởng.
Cơng suất tác dụng toàn phân xưởng:
Pttpx k đt  Ptt .đl  Pcs  Plm  1 171,67  5,82  23,7  201,19 kW 

Với kdt=1
Hệ số cơng suất trung bình toàn phân xưởng:

cos 

 Pi . cos i Ptt .đl cos  tb.đl  Pcs cos  tbcs  Ptlm cos tblm

 Pi
Ptt .đl  Pcs  Plm


S ttpx 

171,67 0,643  5,82 0,95  23,7 0,818
0,672
201,19

Pttpx
cos  tbpx



201,19
299,39 kVA 
0,672

2
2
Qttpx  S ttpx
 Pttpx
 299,39 2  201,19 2 221,71 kVAR 

CHƯƠNG 3 :XÁC ĐỊNH SƠ ĐỒ CẤP ĐIỆN CỦA PHÂN XƯỞNG

3.1. Xác định vị trí đặt trạm biến áp phân xưởng

Vị trí của trạm biến áp cần phải thỏa mãn các yêu cầu cơ bản sau :
- 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
Căn cứ vào sơ đồ bố trí các thiết bị trong phân xưởng thấy rằng các phụ tải
được bố trí với mật độ cao trong nhà xưởng nên khơng thể bố trí máy biến áp trong
nhà . Vì vậy nên đặt máy phía ngồi nhà xưởng, khoảng cách từ trạm tới phân
xưởng là 200 m.
3.2. Lựa chọn phương án cấp điện trong phân xưởng
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 thơng thống 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 thơng thống làm mát được cấp
điện bằng một mạch riêng.
Phương án 2: Tủ chiếu sáng, tủ thơng thống làm mát được cấp điện từ các các
mạch riêng. Các tủ động lực, tủ ở xa được cấp điện thơng qua tủ ở gần.

Tính tốn lựa chọn phương án tối ưu
1) Phương án 1:

 Chọn dây dẫn từ trạm biến áp nguồn, cách L=200 m, tới tủ hạ thế tổng
(THT) là cáp đồng 3 pha 4 dây được đặt trong rãnh kín.
Dịng điện làm việc chạy trong dây dẫn là :
I lv max 

S ttpx
3.U đm



299,39
454,88 A 
3 0,38

Mật độ dòng kinh tế của cáp đồng ứng với TM = 4500 h là jkt = 2,7 (A/mm2).
Vậy tiết diện dây cáp là :
F

I
454,88

168,5mm 2 
jkt
2,7

Vậy ta sẽ chọn cáp có F = 185 (mm2) có ro = 0,099(Ω/km) và xo= 0,059 (Ω/km).
Hao tổn điện áp thực tế:


U N  0 

Pttpx .roN  Q.ttpx xoN
U đm

. LN  0 

201,9 0,099  221,71 0,059
200 10 3 17,404V 
0,38

(LN-0 là chiều dài từ trạm tới THT)
Tổn thất điện năng: AN-0 =

S tt2. px
2
U đm

.rN  0 .LN  0 . [kWh]

Với  (0,124  Tmax .10  4 ).8760 0,124  4500 10  4  8760 3421,875 h
2

299,392
0,099 200 10 3 3421,875 10 3 42056,8  kWh 
Suy ra : : AN-0 =
2
0,38

Chọn dây dẫn từ THT đến các tủ động lực, tủ chiếu sáng, tủ thơng thống làm mát
theo điều kiện phát nóng của dây dẫn.

- Cho nhánh cấp điện cho tủ động lực 1 (THT →TĐL1)
Sttđl1 = 82,8 (kVA)
Chọn LD-1 = 36 m
Chọn dây dẫn đến phân xưởng là cáp đồng 3 pha được lắp đặt trong rãnh ngầm.
Dòng điện chạy trên đường dây:
I1 

S ttđt1
82,8

125,8  A
3 U
3 0,38

Mật độ dòng kinh tế của cáp đồng ứng với TM = 4500 h là jkt = 2,7 (A/mm2).
Vậy tiết diện dây cáp là :
F

I
125,8

46,5mm 2 
jkt
2,7

Ta chọn cáp có F = 95mm2 có r0 = 0,194 Ω/km, x0 = 0,06 Ω/km.
Hao tổn điện áp thực tế :
U 0 1 

Pttđt1 .ro1  Q.ttđt1 xo1

56,31 0,194  60,7 0,06
.L0 1 
36 10  3 1,37 V 
U đm
0,38

S tt2.đl1
Tổn thất điện năng: A0-1 = 2 .ro1 .L0 1 . [kWh]
U đm

Với  (0,124  Tmax .10  4 ).8760 0,124  4500 10  4  8760 3421,875 h
2

82,82
0,37 36 10  3 3421,875 10  3 2164,02  kWh  .
Suy ra : : A0-1 =
2
0,38

- Cho nhánh cấp điện cho tủ động lực 2 (THT →TĐL2)
Sttđl2 = 112,3 (kVA)
Chọn LD-2 = 12 m
Chọn dây dẫn đến phân xưởng là cáp đồng 3 pha được lắp đặt trong rãnh ngầm.


Dòng điện chạy trên đường dây:
I2 

S ttđt 2
112 ,3


170,6  A
3 U
3 0,38

Mật độ dòng kinh tế của cáp đồng ứng với TM = 4500 h là jkt = 2,7 (A/mm2).
Vậy tiết diện dây cáp là :
F

I
170,6

63,2mm 2 
jkt
2,7

Ta chọn cáp F = 95mm2 có r0 = 0,194 Ω/km, x0 = 0,06 Ω/km.
Hao tổn điện áp thực tế :
U 0 2 

Pttđt 2 .ro 2  Q.ttđt 2 xo 2
75,245 0,194  83,36 0,06
.L0 2 
12 10 3 0,62V 
U đm
0,38

S tt2.đl 2
Tổn thất điện năng: A0-2 = 2 .ro 2 .L0 2 . [kWh]
U đm

Với  (0,124  Tmax .10  4 ).8760 0,124  4500 10  4  8760 3421,875 h
2

Suy ra : : A0-2 =

112,32
0,194 12 10 3 3421,875 10 3 695,7  kWh  .
2
0,38

- Cho nhánh cấp điện cho tủ động lực 3 (THT →TĐL3)
Sttđl3 = 162,225 (kVA)
Chọn LD-3 = 54 m
Chọn dây dẫn đến phân xưởng là cáp đồng 3 pha được lắp đặt trong rãnh ngầm.
Dòng điện chạy trên đường dây:
I3 

S ttđt 3
162,225

246,4  A
3 U
3 0,38

Mật độ dòng kinh tế của cáp đồng ứng với TM = 4500 h là jkt = 2,7 (A/mm2).

Vậy tiết diện dây cáp là :
F

I
246,4

91,3mm 2 
jkt
2,7

Ta chọn cáp có F = 95 mm2 có r0 = 0,194 Ω/km, x0 = 0,06Ω/km.
Hao tổn điện áp thực tế :
U 0 3 

Pttđt 3 .ro 3  Q.ttđt 3 xo 3
97,335 0,194  129,78 0,06
.L0 3 
54 10 3 3,8V 
U đm
0,38

S tt2.đl 3
Tổn thất điện năng: A0-3 = 2 .ro 3 .L0 3 . [kWh]
U đm


Với  (0,124  Tmax .10  4 ).8760 0,124  4500 10  4  8760 3421,875 h
2

Suy ra : : A0-3 =

162,2252
0,194 54 10 3 3421,875 10  3 6533,2  kWh 

0,382

Kết quả tính tốn của phương án 1 được tổng kết trong bảng sau :
Các thông số:
Đoạn
N-0
0-1
0-2
0-3

P, kW
201,19
56,31
75,245
97,335

Cơng suất
Q,
kVAR
221,71
60,7
83,36
129,78

Dịng
S, kVA
299,39
82,8
112,3
162,225

I, A
454,88
125,8
170,6
246,4

Tiết diện,
mm2
Dài
Thơng số
F
L,
F tính chọn m
R0
X0
168,5 185 200 0,0198 0,0118
46,5
95
36 0,0069 0,0002
63,2
95
12 0,0023 0,0007
91,3
95
54
0,01 0,0032

Bảng 3.2 : Các thông số của dây dẫn
Các thông số về kỹ thuật và kinh tế :

Đoạn
N-0
0-1
0-2
0-3

Hao tổn
∆U,V ∆A,kWh
17,404 42056,8
1,37
2164,02
0,62
695,7
3,8
6533,2

Bảng 3.3 : Các thông số về kỹ thuật của đường dây.
Hao tổn điện áp cực đại :
U max1 U N 0  max U i  17,404  3,8 21,204  kV 

2) Phương án 2:
Tủ chiếu được cấp điện từ các mạch riêng. Tủ làm mát sẽ cấp điện qua TĐL3 ,
TĐL2 cấp điện qua TĐL1. THT vẫn không thay đổi so với phương án 1.


 Chọn dây dẫn từ trạm biến áp nguồn, cách L=200 m, tới tủ hạ thế tổng (THT)
là cáp đồng 3 pha 4 dây được đặt trong rãnh kín.
Dịng điện làm việc chạy trong dây dẫn là :
I lv max 

S ttpx
3.U đm



299,39
454,9 A 
3 0,38

Mật độ dòng kinh tế của cáp đồng ứng với TM = 4500 h là jkt = 2,7 (A/mm2).
Vậy tiết diện dây cáp là :
F

I
454,9

168,2mm 2 
jkt
2,7

Vậy ta sẽ chọn cáp có F = 185 (mm2) có ro = 0,099(Ω/km) và xo= 0,059 (Ω/km).
Hao tổn điện áp thực tế:
U N  0 

Pttpx .roN  Q.ttpx xoN
U đm

. LN  0 

201,19 0,099  221,71 0,059

200 10  3 17,4V 
0,38

(LN-0 là chiều dài từ trạm tới THT)
Tổn thất điện năng: AN-0 =

S tt2. px
2
U đm

.rN  0 .LN  0 . [kWh]

Với  (0,124  Tmax .10  4 ).8760 0,124  4500 10  4  8760 3421,875 h
2

299,39 2
0,099 200 10  3 3421,875 10  3 42056  kWh
Suy ra : : AN-0 =
2
0,38

Chọn dây dẫn từ THT đến các tủ động lực, tủ chiếu sáng, tủ thơng thống làm mát
theo điều kiện phát nóng của dây dẫn.
- Cho nhánh cấp điện cho tủ 1 (THT →T1)
S0-1 = Sttđl1 + Sttđl2 = 82,8+112,3 = 195,1 (kVA)
P0-1 = Pttđl1 + Pttđl2 = 56,31 + 75,245 = 131,6 (kW)
Q0-1 = Qttddl1+Qttđl2 = 60,7+ 83,36 = 144,1 (kVAR)
Chọn LD-1 = 36 m
Chọn dây dẫn đến phân xưởng là cáp đồng 3 pha được lắp đặt trong rãnh ngầm.
Dòng điện chạy trên đường dây:

I1 

S 0 1
195,1

296,4  A
3 U
3 0,38

Mật độ dòng kinh tế của cáp đồng ứng với TM = 5010 h là jkt = 2,7 (A/mm2).
Vậy tiết diện dây cáp là :
F

I
296,4

109,8mm 2 
jkt
2,7

Ta chọn cáp có F = 150mm2 có r0 = 0,122 Ω/km, x0 = 0,059 Ω/km.


Hao tổn điện áp thực tế :
U 0  1 

P0 1 .ro1  Q.0 1 xo1
131,6 0,122  144,1 0,059
. L0 1 
36 10  3 2,3V 

U đm
0,38

Tổn thất điện năng: A0-1 =

S 02 1
.ro1 .L0 1 . [kWh]
2
U đm

Với  (0,124  Tmax .10  4 ).8760 0,124  5010 10  4  8760 3421,875 h
2

195,12
0,122 36 10  3 3421,875 10 3 3961,6 kWh 
Suy ra : : A0-1 =
0,382

- Cho nhánh cấp điện cho tủ 2 (THT →T2)
S0-3 = Sttđl3 + Slm = 162,225+28,97 = 191,2(kVA)
P0-3 = Pttđl3 + Plm =97,335 + 23,7 = 121(kW)
Q0-3 = Qttđl3 +Qlm = 129,78+ 16,66= 146,4 (kVAR)
Chọn LD-2 = 12 m
Chọn dây dẫn đến phân xưởng là cáp đồng 3 pha được lắp đặt trong rãnh ngầm.
Dòng điện chạy trên đường dây:
I2 

S 0 2
191,2


290,5  A
3 U
3 0,38

Mật độ dòng kinh tế của cáp đồng ứng với TM = 5010 h là jkt = 2,7 (A/mm2).
Vậy tiết diện dây cáp là :
F

I
290,5

107,6mm 2 
jkt
2,7

Ta chọn cáp có F = 120mm2 có r0 =0,153 Ω/km, x0 = 0,06 Ω/km.
Hao tổn điện áp thực tế :
U 0  3 

P0 3 .ro 3  Q.0 3 xo 3
121 0,153  146,4 0,06
.L0 3 
12 10  3 0,86 V 
U đm
0,38

S02 3
Tổn thất điện năng: A0-2 = 2 .ro 3 .L0 3 . [kWh]
U đm

Với  (0,124  Tmax .10  4 ).8760 0,124  5010 10  4  8760 3421,875 h
2

191,2 2
0,153 12 10  3 3421,875 10  3 1590,5  kWh 
Suy ra : : A0-3 =
2
0,38

- Cho nhánh cấp điện cho tủ động lực 2 (T1 →TĐL2)
Sttđl2 = 112,3 (kVA)
Chọn L1-2 = 18 m
Chọn dây dẫn đến phân xưởng là cáp đồng 3 pha được lắp đặt trong rãnh ngầm.
Dòng điện chạy trên đường dây:


I

S ttđt 2
112 ,3

170,6  A
3 U
3 0,38

Mật độ dòng kinh tế của cáp đồng ứng với TM = 4500 h là jkt = 2,7 (A/mm2).
Vậy tiết diện dây cáp là:
F

I

170,6

63,2mm 2 
jkt
2,7

Ta chọn cáp có F = 95 mm2 có r0 = 0,194 Ω/km, x0 = 0,06 Ω/km
Hao tổn điện áp thực tế :
U1 2 

Pttđt 2 .r12  Q.ttđt 2 x12
75,245 0,194  83,36 0,06
.L1 2 
18 10  3 0,9V 
U đm
0,38

Stt2.đl 2
Tổn thất điện năng: A1-2 = 2 .r12 .L1 2 . [kWh]
U đm

Với  (0,124  Tmax .10  4 ).8760 0,124  4500 10  4  8760 3421,875 h
2

Suy ra : : A1-2 =

112,32
0,194 18 10  3 3421,875 10  3 1043,6  kWh 
0,382

.
- Cho nhánh cấp điện cho tủ làm mát (T2 →TLM)
Slm = 28,97 (kVA)
Chọn L3-4 = 12 m
Chọn dây dẫn đến phân xưởng là cáp đồng 3 pha được lắp đặt trong rãnh ngầm.
Dòng điện chạy trên đường dây:
I4 

S lm
28,97

44  A
3 U
3 0,38

Mật độ dòng kinh tế của cáp đồng ứng với TM = 5000 h là jkt = 2,7 (A/mm2).
Vậy tiết diện dây cáp là :
F

I
44

16,3mm 2 
jkt 2,7

Ta chọn cáp có F = 95mm2 có r0 = 0,194 Ω/km, x0 = 0,06 Ω/km
Hao tổn điện áp thực tế :
U 3 4 

Plm .r34  Q.lm x34

23,7.0,194  16,66 0,06
.L3 4 
12 10  3 0,2V 
U đm
0,38

2
S ttlm
Tổn thất điện năng: A3-4 = 2 .r34 .L3 4 . [kWh]
U đm

Với  (0,124  Tmax .10  4 ).8760 0,124  5010 10  4  8760 3421,875 h
2


23,7 2
0,194 12 10  3 3421,875 10  3 30,9  kWh 
Suy ra : : A3-4 =
2
0,38

Kết quả tính tốn của phương án 2 được tổng kết trong bảng sau :

Cơng suất

Dịng

Đoạn
P, kW

Q,
kVAR

S, kVA

I, A

N-0

201,19

221,71

299,39

454,9

0-1

131,6

144,1

195,1

296,4

0-3
1-2
3-4

121
75,245
23,7

146,4
83,36
16,66

191,2
112,3
28,97

290,5
170,6
44

Tiết diện,
mm2
Dài
Thơng số
F
chọ L,
F tính
n
m
R0
X0
20
0,006

168,2
185 0 0,011
5
0,004 0,002
109,8
150 36
4
1
0,001 0,000
107,6
120 12
8
7
63,2
95 18 0,194 0,06
16,3
95 12 0,194 0,06

Bảng 3.4 : Các thông số của các đoạn dây.
Hao tổn
Đoạn
∆U,V ∆A,kWh
N-0
17,4
42056
0-1
2,3
3961,6
0-3
0,86

1590,5
1-2
0,9
1043,6
3-4
0,2
30,9
Bảng 3.5 : Các thông số về kinh tế và kỹ thuật của đường dây.
Hao tổn điện áp cực đại :
U max 2 U N 0  max U i  17,4  2,3 19,7  kV 

Vậy các dây dẫn đã chọn là hợp lý.
CHƯƠNG 4 : LỰA CHỌN VÀ KIỂM TRA CÁC THIẾT BỊ CỦA SƠ ĐỒ
4.1.Chọn dây dẫn mạng động lực :
Chọn dây dẫn đến động cơ là cáp đồng 3 pha được lắp đặt trong rãnh ngầm, đi dây
theo các đường vng góc.