Đồ án tốt nghiệp thiết kế hệ thống cung cấp điện

Báo cáo tốt nghiệp



Thiết kế hệ thống cung cấp điện

PHẦN I:
THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CHO
PHÂN XƯỞNG CHẾ BIẾN THỨC ĂN GIA SÚC

CHƯƠNG 1
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PHÂN XƯỞNG CHẾ BIẾN THỨC
ĂN GIA SÚC
Ngành chế biến thức ăn gia súc đã từ lâu là một trong những nghành
tương đối quan trọng của nền kinh tế quốc dân. Với nhiệm vụ sản xuất chế
biến thức ăn chăn nuôi đáp ứng nhu cầu của sự phát triển kinh tế trong
nông nghiệp nói chung. Ngày nay, cùng với sự phát triển của các ngành
công nghiệp khác, chế biến thức ăn gia súc cũng không ngừng phát triển cả
về số lượng và chất lượng . Phân xưởng có tổng diện tích 6375m2 với các
máy có cơng suất đặt cho trong bảng 1-1.
Bảng 1-1: Tên và công suất đặt của máy trong phân xưởng.
Ký hiệu trên
mặt bằng
1
2
3
4

Tên máy
Đóng bao
Nghiền bột

Lị hơi
Quạt thơng gió

Số lượng
3
16
6
4

Công suất
đặt(KW)
5KW
12KW
20KW
2KW

1


Báo cáo tốt nghiệp



Thiết kế hệ thống cung cấp điện

CHƯƠNG 2
XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TỐN
Khi thiết kế cung cấp điện cho một cơng trình (cụ thể là phân xưởng
ta đang thiết kế) thì nhiệm vụ đầu tiên của người thiết kế là phải xác định
được nhu cầu điện của phụ tải cơng trình đó (hay là cơng suất đặt của phân

xưởng...).
Tuỳ theo quy mơ của cơng trình (hay của phân xưởng...) mà phụ tải
điện phải được xác định theo phụ tải thực tế hoặc còn phải kể đến khả năng
phát triển trong tương lai. Cụ thể là muốn xác định phụ tải điện cho một
phân xưởng thì chủ yếu dựa vào các máy móc thực tế đặt trong các phân
xưởng phải kể đến tương lai xa. Như vậy, việc xác định nhu cầu điện là giải
bài toán dự báo phụ tải ngắn hạn (đối với các xí nghiệp, nhà máy cơng
nghiệp) cịn dự báo phụ tải dài hạn (đối với thành phố, khu vực...). Nhưng
ở đây ta chỉ xét đến dự báo phụ tải ngắn hạn vì nó liên quan trực tiếp đến
công việc thiết kế cung cấp điện phân xưởng ta.
Dự báo phụ tải ngắn hạn là xác định phụ tải của cơng trình ngay sau
khi cơng trình đi vào sử dụng. Phụ tải này thường được gọi là phụ tải tính
tốn. Người thiết kế cần phải biết phụ tải tính tốn để chọn các thiết bị điện
như: máy biến áp, dây dẫn, các thiết bị đóng, cắt, bảo vệ... để tính các tổn
thất cơng suất, tổn thất điện áp, để lựa chọn các thiết bị bù... Chính vì vậy,
phụ tải tính tốn là một số liệu quan trọng để thiết kế cung cấp điện. Phụ tải
điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: công suất và số lượng các thiết bị
điện, chế độ vận hành của chúng, quy trình cơng nghệ của phân xưởng ,
trình độ vận hành của cơng nhân v.v... Vì vậy, xác định chính xác phụ tải
tính tốn là một nhiệm vụ khó khăn nhưng lại rất quan trọng. Bởi vì, nếu
phụ tải tính toán được xác định nhỏ hơn phụ tải thực tế thì sẽ làm giảm tuổi
thọ của các thiết bị điện, có khả năng dẫn đến đến cháy nổ rất nguy hiểm.
Nếu phụ tải tính tốn lớn hơn phụ tải thực tế nhiều thì các thiết bị điện
được chọn sẽ quá lớn so với u cầu, gây lãng phí và khơng kinh tế.
Do tính chất quan trọng như vậy, nên đã có nhiều cơng trình nghiên
cứu và có nhiều phương pháp tính tốn phụ tải điện.

2

Báo cáo tốt nghiệp



Thiết kế hệ thống cung cấp điện

Nhưng vì phụ tải điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố như đã trình bày ở
trên và sự biến động theo thời gian nên thực tế chưa có phương pháp nào
tính tốn chính xác và tiện lợi phụ tải điện. Nhưng hiện nay đang áp dụng
một số phương pháp sau để xác định phụ tải tính tốn:
+ Phương pháp tính theo công suất đặt và hệ số nhu cầu.
+ Phương pháp tính theo hệ số cực đại và cơng suất trung bình.
+ Phương pháp tính theo suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị
sản phẩm.
+ Phương pháp tính theo suất phụ tải trên một đơn vị diện tích
sản xuất.
Trong quá trình chuẩn bị thiết kế thì tuỳ theo quy mơ, đặc điểm của
cơng trình (nhà máy, xí nghiệp...) tuỳ theo giai đoạn thiết kế là sơ bộ hay
kỹ thuật thi cơng mà chọn phương pháp tính tốn phụ tải cho thích hợp.
Sau đây sẽ trình bày một số đại lượng, hệ số tính tốn và các phương pháp
tính phụ tải tính tốn.
I. Các đại lượng cơ bản và các hệ số tính tốn
1. Cơng suất định mức Pđm:
Cơng suất đinh mức của các thiết bị tiêu thụ điện thường được các
nhà chế tạo ghi sẵn trên nhãn hiệu máy hoặc trong các lý lịch máy. Đối với
động cơ, công suất định mức ghi trên nhãn hiệu máy chính là cơng suất cơ
trên trục động cơ. Công suất đặt là công suất đầu vào của động cơ, vậy
công suất đặt trên trục động cơ được tính như sau:
Pđ =

Pdm
ηdc

(2.1)

Trong đó:
Pđ : Công suất đặt của động cơ (kW).
Pđm : Công suất định mức của động cơ (kW).
ηdc : Hiệu suất định mức của động cơ.
Trên thực tế, hiệu suất của động cơ tương đối cao (ηdc= 0,85ữ0,95)
nên ta có thể xem Pđ ≈ Pđm.
- Đối với các thiết bị chiếu sáng: Công suất đặt là công suất được ghi
trên đèn. Công suất này bằng công suất tiêu thụ của đèn khi điện áp trên
mạng điện là định mức.
3




Báo cáo tốt nghiệp

Thiết kế hệ thống cung cấp điện

- Đối với các thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại (như cầu
trục, máy hàn v.v...) khi tính tốn phụ tải điện của chúng, ta phải quy đổi về
công suất định mức ở chế độ làm việc dài hạn.
Có nghĩa là quy đổi về chế độ làm việc có hệ số tiếp điện ε% =
100%. Cơng thức quy đổi như sau:
+ Đối với động cơ:

P'đm = Pđm. ε%

(2.2)

+ Đối với máy biến áp hàn: P'đm = Sđm.cos ϕ . ε%

(2.3)

Trong đó:
P'đm là cơng suất định mức đã quy đổi về chế độ làm việc dài hạn.
2. Phụ tải trung bình Ptb:
Phụ tải trung bình là một đặc trưng tĩnh của phụ tải trong một
khoảng thời gian nào đó. Tổng phụ tải trung bình của các thiết bị cho ta căn
cứ để đánh giá giới hạn dưới của phụ tải tính tốn. Trong thực tế, phụ tải
trung bình được tính tốn theo cơng thức sau:
ΔP
t
Trong đó:

ptb =

;

qtb =

ΔQ
t

(2.4)

ΔP , ΔQ : Điện năng tiêu thụ trong khoảng thời gian khảo sát, kW,

kVAr.
t: thời gian khảo sát, h.
* Phụ tải trung bình cho cả nhóm thiết bị:
Ptb =

n

∑ p tbi ;
i =1

Qtb =

n

∑ q tbi

(2.5)

i =1

Biết được phụ tải trung bình ta có thể đánh giá được mức độ sử dụng
thiết bị, xác định phụ tải tính tốn và tính tổn hao điện năng.
3. Phụ tải cực đại Pmax:
Phụ tải cực đại là phụ tải trung bình lớn nhất được tính trong khoảng
thời gian tương đối ngắn (từ 5ữ30 phút). Thông thường lấy thời gian là 30
phút ứng với ca làm việc có phụ tải lớn nhất trong ngày.
Phụ tải cực đại để tính tổn thất cơng suất lớn nhất, để chọn các thiết
bị điện, các dây dẫn và dây cáp theo mật độ kinh tế.

4. Phụ tải đỉnh nhọn:

4


Báo cáo tốt nghiệp



Thiết kế hệ thống cung cấp điện

Phụ tải đỉnh nhọn (Pđnh) là phụ tải cực đại xuất hiện trong khoảng
thời gian rất ngắn (1÷ 2s). Thường xảy ra khi mở máy động cơ.
Phụ tải này được dùng để kiểm tra độ dao động điện áp, điều kiện tự
khởi động động cơ, chọn dây chảy cầu chì, tính dòng khởi động của rơle
bảo vệ.
Phụ tải đỉnh nhọn còn làm ảnh hưởng đến sự làm việc của các thiết
bị khác trong cùng một mạng điện.
5. Phụ tải tính tốn Ptt:
Phụ tải tính tốn được tính theo điều kiện phát nóng cho phép, là phụ
tải giả thiết lâu dài khơng đổi của các phần tử trong hệ thống cung cấp điện
(máy biến áp, đường dây) tương đương với phụ tải thực tế biến đổi theo
điều kiện tác dụng lớn nhất. Nói cách khác phụ tải tính tốn cũng làm nóng
dây dẫn lên tới nhiệt độ lớn nhất do phụ tải thực tế gây ra.
Do vậy để đảm bảo an toàn trong mọi trạng thái vận hành, trong thực
tế thiết kế ta chỉ sử dụng phụ tải tính tốn theo cơng suất tác dụng.
Ptb ≤ Ptt ≤ Pmax
6. Hệ số sử dụng ksd:
Hệ số sử dụng là tỉ số giữa phụ tải tác dụng trung bình với cơng suất
định mức của thiết bị.

+ Đối với một thiết bị:

ksd =

p tb
p dm

(2.6)
n

P
+ Đối với nhóm thiết bị: ksd = tb =
Pdm

∑ p tbi
i =1
n

∑ p dmi

(2.7)

i =1

Nếu có đồ thị phụ tải thì hệ số sử dụng được tốn như sau:
ksd =

P1 t 1 + P2 t 2 + ... + Pn t n
Pdm (t 1 + t 2 + ... + t n )

(2.8)

Hệ số sử dụng nói lên mức độ sử dụng, mức độ khai thác công suất
của thiết bị điện trong một chu kỳ làm việc và là số liệu để tính phụ tải tính
tốn.
7. Hệ số phụ tải kPt:

5


Báo cáo tốt nghiệp



Thiết kế hệ thống cung cấp điện

Hệ số phụ tải (còn gọi là hệ số mang tải) là tỉ số giữa công suất thực
tế với công suất định mức. Thường ta phải xét đến hệ số phụ tải trong
khoảng thời gian nào đó.
n

P
P
Nên: kpt = th−ctÕ = tb =
Pdm
Pdm

∑ p tbi
i =1
n

(2.9)

∑ p dmi
i =1

Nếu có đồ thị phụ tải thì hệ số sử dụng được tính như công thức (2.8)
sau:
kpt =

P1 t 1 + P2 t 2 + ... + Pn t n
Pdm (t 1 + t 2 + ... + t n )

Hệ số phụ tải nói lên mức độ sử dụng, mức độ khai thác công suất
của thiết bị điện trong khoảng thời gian đang xét.
8. Hệ số cực đại kmax: k max ≥ 1
Hệ số cực đại là tỉ số giữa phụ tải tính tốn và phụ tải trung bình
trong khoảng thời gian đang xét:
kmax =

Ptt
Ptb

(2.10)

Hệ số cực đại phụ thuộc vào nhiều yếu tố, chủ yếu là số thiết bị hiệu
quả nhq và hệ số sử dụng ksd và hàng loạt các yếu tố đặc trưng cho chế độ
làm việc của các thiết bị trong nhóm làm rất phức tạp nên khi tính tốn
thường tra theo đường cong: kmax = f(nhq, ksd).
9. Hệ số nhu cầu knc:

Hệ số nhu cầu là tỉ số giữa phụ tải tính tốn và cơng suất định mức.
knc =

Ptt
P P
= tt . tb = kmax.ksd
Pdm Ptb Pdm

(2.11)

Hệ số nhu cầu thường được dùng tính cho phụ tải tác dụng. Trong
thực tế hệ số nhu cầu thường do kinh nghiệm vận hành tổng kết lại.
10. Hệ số thiết bị hiệu quả nhq:
Hệ số thiết bị hiệu quả là số thiết bị giả thiết có cùng cơng suất và
chế độ làm việc. Chúng đòi hỏi phụ tải bằng phụ tải tính tốn của nhóm
phụ tải thực tế (gồm các thiết bị có chế độ làm việc khác nhau):

6




Báo cáo tốt nghiệp

⎛ n
⎞
⎜ ∑ Pdmi ⎟
⎠
nhq = ⎝ni=1
∑ (Pdm )2

Thiết kế hệ thống cung cấp điện

2

(2.12)

i =1

Khi số thiết bị dùng điện trong nhóm lớn hơn 5 (n >5), thì tính nhq
theo cơng thức trên khá phức tạp nên người ta tìm nhq theo bảng hoặc
đường cong.
Trình tự tính như sau:
Trước hết tính: n* =

n1
;
n

P* =

P1
P

(2.13)

Trong đó:
n: Số thiết bị trong nhóm.
n1: Số thiết bị có cơng suất khơng nhỏ hơn một nữa cơng suất của
thiết bị có cơng suất lớn nhất trong nhóm.

P, P1 là tổng cơng suất ứng với n và n1 thiết bị.
Sau khi tính được n* và P* tra bảng hoặc đường cong tìm được n*hq,
từ đó tính nhq theo cơng thưc sau:
nhq = n.n*hq
(2.14)
Số thiết bị hiệu quả là một trong những số liệu quan trọng để xác
định phụ tải tính tốn.
II. Các phương pháp tính phụ tải tính tốn.
Hiện nay, có nhiều phương pháp để tính phụ tải tính tốn. Những
phương pháp đơn giản, tính tốn thuận tiện thường kết quả khơng chính
xác. Ngược lại, nếu độ chính xác được nâng cao thì phương pháp tính phức
tạp. Vì vậy tuỳ theo giai đoạn thiết kế, tuỳ theo yêu cầu cụ thể mà chọn
phương pháp tính cho thích hợp, sau đây là một số phương pháp xác định
phụ tải tính tốn thường dùng nhất.
1. Xác định phụ tải tính tốn theo cơng suất đặt và hệ số nhu cầu:
Cơng thức tính:
n

Ptt =knc. ∑ Pdi

(2.13)

i =1

7




Báo cáo tốt nghiệp

Qtt = Ptt.tg ϕ
Stt = P 2 tt + Q 2 tt =

Thiết kế hệ thống cung cấp điện
(2.14)

Ptt
cosϕ

(2.15)

Một cách gần đúng có thể lấy Pđ = Pđm nên:
Ptt = knc.

n

∑ p dmi

(2.16)

i =1

Trong đó:
: Cơng suất đặt, công suất định mức của thiết bị thứ i
Pđi, Pđmi
(kW).
Ptt, Qtt, Stt : Công suất tác dụng, công suất phản kháng, cơng suất
tồn phần tính tốn của nhóm có n thiết bị, (kW, kVAr, kVA).
n : Số thiết bị trong nhóm.
knc: Hệ số nhu cầu, tra ở sổ tay kỹ thuật.

tg ϕ : ứng với cos ϕ đặc trưng cho nhóm thiết bị, tra ở sổ tay kỹ thuật.
Nếu hệ số công suất cos ϕ của các thiết bị trong nhóm khơng giống
nhau thì phải tính hệ số cơng suất trung bình theo cơng thức sau:

cosϕ tb =

P1 cosϕ 1 + P2 cosϕ 2 + ... + Pn cosϕ n
P1 + P2 + ... + Pn

(2.17)

Hệ số nhu cầu của các máy khác nhau thường được cho trong các sổ
tay.
¾. Phương pháp này có ưu điểm là đơn giản, tính tốn thuận tiện.
Tuy nhiên, nhược điểm chủ yếu của phương pháp này là độ chính xác
khơng cao. Bởi vì hệ số nhu cầu knc tra trong các sổ tay là cố định cho trước
không phụ thuộc vào chế độ vận hành và số thiết bị trong nhóm. Trong lúc
đó, theo cơng thức trên ta có
knc = kmax.ksd, có nghĩa là hệ số nhu cầu phụ thuộc nhiều yếu tố kể
trên.
2. Xác định phụ tải tính tốn theo suất phụ tải trên một đơn vị diện
tích.
Cơng thức tính:
Ptt = p0.F
Trong đó:

(2.18)

8

Báo cáo tốt nghiệp



Thiết kế hệ thống cung cấp điện

p0: Suất phụ tải trên 1m2 đơn vị diện tích sản xuất (kW/m2).
F : Diện tích sản xuất (m2).
Giá trị p0 được cho sẵn trong bảng, phụ thuộc vào tính chất của phụ
tải phân tích theo số liệu thống kê.
¾. Phương pháp này chỉ cho kết quả gần đúng. Nó được dùng để
tính các phụ tải, các phân xưởng có mật độ máy móc sản xuất phân bố
tương đối đều nên chỉ áp dụng trong giai đoạn thiết kế sơ bộ.
3. Xác định phụ tải tính tốn theo suất tiêu hao điện năng cho một
đơn vị sản phẩm.
Cơng thức tính:
Ptt =

M.w 0
Tmax

(2.19)

Trong đó:
M: Số đơn vị sản phẩm sản xuất ra trong 1 năm (sản lượng).

w 0 : Suất tiêu hao điện năng cho 1 đơn vị sản phẩm (kWh/đơn vị
sản phẩm).
Tmax: Thời gian sử dụng cơng suất lớn nhất (h).

¾. Phương pháp này thường dùng để tính tốn cho các thiết bị điện
có đồ thị phụ tải ít biến đổi hay khơng thay đổi như: quạt gió, máy nén
khí... khi đó phụ tải tính tốn gần bằng phụ tải trung bình và kết quả tương
đối chính xác.
4. Xác định phụ tải tính tốn theo hệ số cực đại và cơng suất trung
bình.(phương pháp số thiết bị hiệu quả):
Khi khơng có các số liệu cần thiết để áp dụng các phương pháp
tương đối đơn giản đã nêu ở trên hoặc khi cần nâng cao độ chính xác của
phụ tải tính tốn thì nên dùng phương pháp này.
Cơng thức tính:
(2.20)
Ptt = kmax.ksd.Pđm
Trong đó:
Pđm: Cơng suất định mức (kW).
ksd : Hệ số sử dụng, tra trong sổ tay kỹ thuật.
kmax: Hệ số cực đại, tra trong sổ tay kỹ thuật theo quan hệ:
kmax = f(nhq, ksd).
9




Báo cáo tốt nghiệp

Thiết kế hệ thống cung cấp điện

¾. Phương pháp này cho kết quả tương đối chính xác vì khi xác định
số thiết bị hiệu quả nhq, chúng ta đã xét tới hàng loạt các yếu tố quan trọng
như ảnh hưởng của số lượng thiết bị trong nhóm, số thiết bị có cơng suất
lớn nhất cũng như sự khác nhau về chế độ làm việc của chúng.

Trình tự tính tốn như sau:
+ Trước tiên dựa vào sổ tay tra các số liệu ksd, cos ϕ của nhóm, sau
đó từ số liệu đã cho xác định Pđmmax và Pđmmin. Tính:
m=

Pdmmax
Pdmmin

(2.21)

Trong đó:
Pdmmax: Cơng suất định mức của thiết bị có cơng suất lớn nhất trong
nhóm.
Pdmmin: Cơng suất định mức của thiết bị có cơng suất nhỏ nhất trong
nhóm.
+ Sau đó kiểm tra điều kiện:
a. Trường hợp : m ≤ 3 và k sd ≥ 0,4 thì nhq = n.
Chú ý, nếu trong nhóm có n1 thiết bị mà tổng cơng suất của chúng
không lớn hơn 5% tổng công suất của cả nhóm thì: nhq = n - n1.
b. Trường hợp : m > 3 và k sd ≥ 0,2 , nhq sẽ được xác định theo biểu
thức:
n

nhq =

2.∑ p dmi
i =1

(2.22)

p dmmax

c. Khi không áp dụng được các trường hợp trên, việc xác định nhq
phải được tiến hành theo trình tự:
Trước hết tính:

n* =

n1
;
n

P* =

P1
P

Trong đó:
n: Số thiết bị trong nhóm.
n1: Số thiết bị có cơng suất khơng nhỏ hơn một nửa cơng suất của
thiết bị có cơng suất lớn nhất.
P và P1: Tổng công suất của n và của n1 thiết bị.
10


Báo cáo tốt nghiệp



Thiết kế hệ thống cung cấp điện

Sau khi tính được n* và P* tra theo sổ tay kỹ thuật ta tìm được n*hq =
f(n*, P*) PL1.4 (TL1). Từ đó xác định được số thiết bị hiệu quả: nhq =
n*hq.n.
* Tra bảng kmax = f(ksd, nhq) PL1.5 (TL1). Thay các số liệu trên vào
công thức: Ptt = kmax.ksd.Pđm, ta sẽ suy ra được Ptt, Qtt, Stt.
Khi xác định phụ tải tính tốn theo phương pháp số thiết bị dùng
điện hiệu quả nhq, trong một số trường hợp cụ thể có thể dùng các cơng
thức gần đúng sau:
* Nếu n ≤ 3 và n hq < 4 , thì phụ tải tính tốn được tính theo cơng
thức:
Ptt =

n

∑ Pdmi

( 2.23)

i =1

Đối với thiết bị làm việc với chế độ ngắn hạn lặp lại thì:

Ptt =

Pdm . ε
0,875

(2.24)

* Nếu n > 3 và n hq < 4 , thì phụ tải tính tốn được tính theo cơng
thức:
Ptt =

n

∑ k pti .Pdmi

(2.25)

i =1

Trong đó:
kpti: Hệ số phụ tải của thiết bị thứ i.
Nếu khơng có số liệu chính xác, hệ số phụ tải có thể lấy gần đúng:
kpt = 0,9 đối với các thiết bị làm việc ở chế độ dài hạn.
kpt = 0,75 đối với các thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại.
* Nếu nhq > 300 và ksd < 0,5 thì:
kmax sẽ lấy giá trị ứng với nhq = 300
* Nếu nhq > 300 và ksd ≥ 0,5 thì:
Ptt = 1,05.ksd.Pđm

(2.26)

11


Báo cáo tốt nghiệp

Thiết kế hệ thống cung cấp điện

* Đối với thiết bị có đồ thị phụ tải bằng phẳng (các máy bơm, máy
nén khí) thì phụ tải tính tốn có thể lấy bằng phụ tải trung bình:
Ptt = Ptb = ksd.Pđm
(2.27)
* Nếu trong mạng có các thiết bị một pha thì cần phải phân phối đều
các thiết bị cho 3 pha của mạng, trước khi xác định nhq phải quy đổi công
suất của các phụ tải 1 pha về phụ tải 3 pha tương đương:
Nếu thiết bị 1 pha đấu vào điện áp pha của mạng: Pqđ = 3.P1pha max
Nếu thiết bị 1 pha đấu vào điện áp dây của mạng: Pqđ = 3. P1pha max
5. Hướng dẫn cách chọn các phương pháp xác định phụ tải tính
tốn.
Tuỳ theo số liệu và đầu bài mà ta chọn phương pháp xác định phụ tải
tính tốn cho hợp lý.
¾. Khi xác định phụ tải tính tốn cho từng nhóm máy ở điện áp thấp
(U < 1000 V) nên dùng phương pháp tính theo hệ số cực đại kmax
(tức là phương pháp tính theo hệ số hiệu quả) bởi vì phương pháp
này có kết quả tương đối chính xác.
¾. Khi phụ tải phân bố tương đối đều trên diện tích sản xuất hoặc có
số liệu chính xác suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm thì có
thể dùng phương pháp suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm để
tính phụ tải
tính tốn. Các phương pháp trên cũng thường được áp dụng cho giai
đoạn tính tốn sơ bộ để ước lượng phụ tải cho hộ tiêu thụ.
¾. Trong giai đoạn thiết kế sơ bộ thường cần phải đánh giá phụ tải
chung của các hộ tiêu thụ (phân xưởng, xí nghiệp, khu vực, thành phố ...)
trong trường hợp này nên dùng phương pháp hệ số nhu cầu knc.
III. Xác định phụ tải tính tốn cho phân xưởng chế biến thức ăn

gia súc :
Trong một phân xưởng thường có nhiều loại thiết bị có cơng suất và
chế độ làm việc rất khác nhau, muốn xác định phụ tải tính tốn được chính
xác cần phải phân nhóm thiết bị điện. Việc phân nhóm thiết bị điện cần
tuân theo các nguyên tắc sau:

12


Báo cáo tốt nghiệp



Thiết kế hệ thống cung cấp điện

¾. Các thiết bị điện trong cùng một nhóm nên ở gần nhau để giảm
chiều dài đường dây hạ áp nhờ vậy có thể tiết kiệm được vốn đầu tư và tổn
thất trên các đường dây hạ áp trong phân xưởng.
¾. Chế độ làm việc của các nhóm thiết bị trong cùng một nhóm nên
giống nhau nhờ đó việc xác định phụ tải tính tốn được chính xác hơn và
thuận tiện cho việc lựa chọn phương thức cung cấp điện cho nhóm.
¾. Tổng cơng suất các nhóm nên xấp xỉ nhau để giảm chủng loại tủ
động lực cần dùng trong phân xưởng. Số thiết bị trong cùng một nhóm
khơng nên q nhiều bởi số đầu ra của các tủ động lực không nhiều thường
từ 8 đến 12 đầu ra.
Tuy nhiên thường thì rất khó thoả mãn cùng một lúc cả 3 nguyên tắc
trên, do vậy người thiết kế cần phải lựa chọn cách phân nhóm sao cho hợp
lý nhất.
Dựa vào bảng danh sách thiết bị, vị trí và chế độ làm việc của các
thiết bị ta có thể chia các thiết bị trong phân xưởng thành nhóm để từ đó

xác định phụ tải tính tốn cho từng nhóm thiết bị theo phương pháp hệ số
cực đại kmax.
1. Xác định phụ tải chiếu sáng cho phân xưởng chế biến thức ăn
gia súc :
Phân xưởng có diện tích là 6375 m2, với cơng suất đặt là
1036800kW.
Tra bảng PL 1.3 (TL.1) với phân xưởng chế biến có:
knc = 0,3
cos ϕ / tg ϕ = 0,6/ 1,33
Tra bảng PL 1.7 (TL.1) ta được suất chiếu sáng p0 = 14 W/ m2
Cơng suất tính tốn động lực:
Pđl = knc.Pđ = 0,3.1036800 = 311040 (kW)
Qđl = Pđl.tg ϕ =311040.1,33 = 413683,2 (kVAr)
Vì phụ tải chiếu sáng có tính chất phân bố tương đối đều và tỷ lệ với
diện tích nên phụ tải chiếu sáng của phân xưởng chế biến thức ăn gia súc
được xác định theo công thức: Pcs = p0.F
Trong đó:
F: Diện tích khu vực sản xuất trong phân xưởng, (m2).
13


Báo cáo tốt nghiệp



Thiết kế hệ thống cung cấp điện

Diện tích phân xưởng: F = 6375 m2
p0: Suất phụ tải chiếu sáng trên một đơn vị diện tích, (kW/ m2). Đối
với phân xưởng chế biến có p0 = 0,015 (kW/m2), đèn chiếu sáng trong phân

xưởng là đèn sợi đốt có cos ϕ = 1.
Vậy phụ tải chiếu sáng cho phân xưởng chế biến thức ăn gia súc là:
Pcs = 0,015.6375 = 95,625 (kW).
Qcs = Pcs.tg ϕ cs = 0 (kVAr).
Công suất tính tốn tác dụng của phân xưởng:
Ptt = Pđl + Pcs = 311040 + 95,625 = 311135,625 (kW)
Công suất tính tốn phản kháng của phân xưởng:
Qtt = Qđl + Qcs = 413683,2 + 0 = 413683,2 (kVAr)
Cơng suất tính tốn tồn phần của phân xưởng:
P 2 tt + Q 2 tt =313873 (kVA)

Stt =

Dịng điện tính tốn của phân xưởng:
Itt =

S tt
= 477010 (A)
3.U dm

Phụ tải tính tốn tác dụng tồn phân xưởng:
9

Pttnm = kđt. ∑ Ptti
i =1

Trong đó:
kđt: Hệ số đồng thời lấy bằng 0,8.
Pttnm = 0,8. 311135,625 = 248908,5(kW)
Phụ tải tính tốn phản kháng tồn phân xưởng

9

Qttnm = kđt. ∑ Q tti
i =1

Trong đó:
kđt: Hệ số đồng thời lấy bằng 0,8.
Qttnm = 0,8. 413683,2 = 330946,56(kVAr)
Phụ tải tính tốn tồn phần của phân xưởng
Sttnm =

P 2 ttnm + Q 2 ttnm = 2510989 (kVA)

Hệ số công suất của phân xưởng
cos ϕ =

Pttnm
=0,9
S ttnm
14


Báo cáo tốt nghiệp



Thiết kế hệ thống cung cấp điện

CHƯƠNG 3
THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN HẠ ÁP CHO PHÂN XƯỞNG

CHẾ BIẾN THỨC ĂN GIA SÚC
I. Sơ đồ cung cấp điện của phân xưởng chế biến thức ăn gia súc
Sơ đồ nối dây mạng hạ áp có hai dạng cơ bản là mạng hình tia và
mạng phân nhánh.
¾. Sơ đồ hình tia: Có ưu điểm là nối dây dể dàng, mỗi hộ được cung
cấp điện từ một đường dây, do đó chúng ít ảnh hưởng lẫn nhau, độ tin cậy
cung cấp điện tương đối cao, dễ thực hiện các biện pháp bảo vệ và tự động
hoá, dễ vận hành bảo quản. Khuyết điểm của sơ đồ này là vốn đầu tư lớn
nên sơ đồ nối dây hình tia thường được dùng khi cung cấp điện cho các hộ
tiêu thụ loại 1 và 2.
Sơ đồ hình tia dùng để cung cấp điện cho các phụ tải phân tán. Từ
thanh cái trạm biên áp có các đường dây dẫn đến các tủ phân phối động
lực. Từ tủ phân phối động lực có các đường dây dẫn đến phụ tải. Loại sơ đồ
này có độ tin cậy tương đối cao, thường được dùng trong các thiết bị phân
tán trên diện tích rộng như phân xưởng cơ khí, lắp ráp, dệt v.v...
¾. Sơ đồ phân nhánh: Có ưu khuyết điểm ngược lại so với sơ đồ
hình tia. Vì vậy, loại sơ đồ này thường được dùng cho các hộ tiêu thụ loại 2
và 3.
Để cấp điện cho toàn phân xưởng chế biền thức ăn gia súc ta đặt
một tủ phân phối ở gần trạm biến áp phân xưởng. Tủ phân phối nhận điện
từ trạm biến áp phân xưởng có nhiệm vụ cấp điện cho 5 tủ động lực và một
tủ chiếu sáng cho toàn phân xưởng. Trong mỗi tủ phân phối đặt 6 áptômát
ở mỗi đầu ra và một áptomát tổng ở đầu vào.
Mỗi tủ động lực cấp điện cho một nhóm phụ tải. Đầu vào và đầu ra
của tủ động lực đều đặt áptômát. Mỗi tủ động lực có 8 đầu ra do vậy với
nhóm nào có q 8 thiết bị thì một số máy có cơng suất nhỏ, có vị trí gần
nhau sẽ phải đấu chung ở đầu ra. Mỗi động cơ của máy cơng cụ được đóng
cắt bằng khởi động từ, được bảo vệ quá tải bằng rơle nhiệt và bảo vệ ngắn
mạch bằng áptômát đặt trên đường dây ra của các tủ động lực.

15


Báo cáo tốt nghiệp



Thiết kế hệ thống cung cấp điện

Do khoảng cách từ tủ hạ áp trạm biến áp phân xưởng về tủ phân phối
phân xưởng và khoảng cách từ tủ phân phối đến tủ động lực ngắn nên để
nâng cao độ tin cậy cung cấp điện, để dễ thuận tiện trong thao tác và sửa
chữa ta sử dụng đường dây cáp chôn ngầm dưới đất trong nền nhà phân
xưởng và sơ đồ nối điện hình tia.

• Chọn cáp từ trạm biến áp phân xưởng về tủ phân phối phân
xưởng:
Như đã nhận xét ở trên, khoảng cách từ tủ hạ áp trạm biến áp phân
xưởng về tủ phân phối ngắn nên ta chọn cáp ở mạch hạ áp theo điều kiện
phát nóng cho phép mà khơng cần phải kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp
cho phép.
Tiết diện dây cáp chọn theo điều kiện phát nóng phải thoả mãn:
khc .Icp ≥ Itt
Trong đó:
Itt: Dịng tính tốn của tồn phân xưởng, A
Icp: Dòng điện cho phép ứng với dây dẫn chọn, A
khc: Hệ số hiệu chỉnh kể tới nhiệt độ môi trường đặt dây.
Tra bảng phụ lục ứng với nhiệt độ mơi trường 200C và nhiệt độ tiêu
chuẩn là 150C có được khc = 0,96.
Dịng điện tính tốn của phân xưởng

Itt =

S tt
144,47
= 219,5 A.
=
3.U dm
3.0,38

Ta chọn cáp đồng 4 lõi cách điện bằng PVC do hãng LENS sản xuất
đặt trong nhà, U < 1 kV, có tiết diện F = 95 mm2 với dịng cho phép: Icp =
301 A.
Ta có: khc.Icp = 0,96.301 = 288,96 A > Itt = 219,5 A.
Vậy cáp đã chọn thoả mãn điều kiện.
1. Tủ phân phối.
Tủ phân phối nhận điện từ trạm BAPX cung cấp cho các tủ động lực
thông qua đường cáp. Để cung cấp điện cho 5 tủ động lực và tủ chiếu sáng
cho toàn phân xưởng chế biến thức ăn gia súc ta chọn 1 tủ phân phối hạ áp
đặt tại thanh cái của trạm biến áp phân xưởng do hãng SAREL của Pháp
chế tạo. Tủ có sơ đồ:
16




Báo cáo tốt nghiệp

Thiết kế hệ thống cung cấp điện

AT

A1 A2

A3

A4

A5 A6

ĐL1 ĐL2 ĐL3 ĐL4 ĐL5 CS

17




Báo cáo tốt nghiệp

Thiết kế hệ thống cung cấp điện

Hình 3 - 1: Sơ đồ tủ phân phối.
1.1. Chọn áptômát:
Chọn áptômát cho 5 tủ động lực và một áptômát tổng. Các áptômát
này được chọn theo điều kiện làm việc lâu dài (hay là dịng điện tính tốn).
Điều kiện chọn áptơmát là:
IđmA ≥ Ilvmax = Itt =

S tt
3.U dm

Uđm ≥ Uđmmđ

Trong đó:
Uđmmđ: điện áp định mức mạng điện
Uđmmđ = 380 V với áptômát 3 pha
Uđmmđ = 220 V với áptômát 1 pha
Với dịng tính tốn Itt đã xác định được trong chương II và tổng kết
trong bảng 3-1, ta chọn các áptơmát của hãng Merlin Gerin có các thơng số
cơ bản sau:
Bảng 3-1: Thơng số áptơmát trong tủ phân phối
Tên lộ

Ittnhóm (A)

Loại

Uđm (V)

Iđm (A)

I N (kA)

A1
A2
A3
A4
A5
A- CS

25

C60N
440
63
6
54,3
C60N
440
63
6
48,3
C60N
440
63
6
73,5
NC100H
440
100
6
47,5
C60N
440
63
6
13,67
C60H
440
63
10
Đối với áptômát tổng ta chọn theo dịng tính tốn của tồn phân

xưởng:
18




Báo cáo tốt nghiệp
Itt =

Thiết kế hệ thống cung cấp điện

S tt
144,47
=
= 219,5 A
3.U dm
3.0,38

Ta chọn áptômát của hãng Merlin Gerin có các thơng số:
Bảng 3-3: Thơng số của áptơmát tổng.
Áptômát
Loại
Uđm (V)
AT
NS400L
690

Iđm (A)
400

IN (kA)
50

1.2. Chọn thanh dẫn.
Chọn thanh dẫn của tủ phân phối là thanh dẫn bằng đồng, có tiết dịên
được chọn theo điều kiện phát nóng cho phép:
k1.k2.Icp ≥ Itt
Trong đó:
k1 = 0,95: hệ số hiệu chỉnh khi thanh dẫn đặt nằm ngang.
k2 = 0,9: hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ.
Itt = 219,5 A: dịng điện tính tốn của phân xưởng.
Từ đó Icp ≥

I ttpx
k 1 .k 2

=

219,5
= 256,7 A
0,95.0,9

Vậy ta chọn thanh dẫn có tiết diện F = 75 mm2 với Icp = 340 A.
Tủ phân phối với các thiết bị:

NS400L

C60N C60N C60N NC100H C60N C60N
ĐL1

ĐL2

ĐL3

ĐL4

ĐL5

CS

Hình 3-2: Sơ đồ tủ phân phối của phân xưởng.
2. Lựa chọn cáp từ tủ phân phối đến các tủ động lực.
Ta chọn cáp theo điều kiện phát nóng, nhưng ở đây là mạng hạ áp
bảo vệ bằng áptômát, để thoả mãn điều kiện phát nóng thì ngồi điều kiện:
19




Báo cáo tốt nghiệp

Thiết kế hệ thống cung cấp điện

khc.Icp ≥ Ilvmax
ta còn phải phối hợp điều kiện bảo vệ:
khc.Icp ≥

I kdnhiƯt
1,5

Trong đó:
khc = 1: Hệ số hiệu chỉnh cho cáp chơn dưới đất theo từng tuyến.
Icp: Dịng điện phát nóng lâu dài cho phép, A
Ilvmax: Dịng điện tính tốn có thể cho 1 động cơ, nhóm động cơ hoặc
cho cả phân xưởng tuỳ theo vị trí dây được chọn.
Ikđnhiệt = 1,25.IđmA: Dòng điện khởi động của thiết bị cắt mạch bằng
nhiệt của áptômát.
Áp dụng các điều kiện trên ta chọn cáp từ tủ phân phối tới tủ động
lực ta chọn loại cáp đồng cách điện bằng PVC do hãng LENS sản xuất.
• Chọn cáp từ tủ phân phối tới tủ động lực 1.

Dịng điện tính tốn nhóm 1 là: Ittn1 = 25 A
Dịng điện định mức của áptơmát A1 là: IđmA1 = 63 A
khc.Icp ≥ Ilvmax = Ittn1 = 25 A
khc.Icp ≥

I kdnhiÖt
1,5

=

1,25.I dmA1
1,25.63
=
= 52,5 A
1,5
1,5

Vậy với khc = 1 thì dịng cho phép thoả mãn:
Icp ≥ 25 A

Icp ≥ 52,5 A
Ta chọn cáp có tiết diện F = 10 mm2 với Icp = 87 A.
• Chọn cáp tới các tủ động lực còn lại.

Ta chọn cáp tương tự như chọn cáp từ tủ phân phối tới tủ động lực
1.Kết quả ghi trong bảng 3- 4.
Bảng 3- 4: Kết quả chọn cáp từ tủ phân phối tới các tủ động lực.
Fcáp, mm2
Icp, A
Tuyến cáp
Itt, A
Tủ PP - ĐL1
25
4G10
87
Tủ PP - ĐL2
53,4
4G10
87
Tủ PP - ĐL3
48,3
4G10
87
Tủ PP - ĐL4
73,5
4G10
87
Tủ PP - ĐL5
47,5
4G10

87

20


Báo cáo tốt nghiệp



Thiết kế hệ thống cung cấp điện

21




Báo cáo tốt nghiệp

Thiết kế hệ thống cung cấp điện

3. Chọn tủ động lực.
Chọn tủ động lực cho các nhóm phụ tải cùng một loại, do hãng
SAREL của Pháp chế tạo. Tủ động lực có 8 đầu ra và 1 đầu vào có các lỗ
gá hàn sẵn để lắp đặt các áptơmát.
Sơ đồ của tủ động lực:

Hình 3- 3: Sơ đồ tủ động lực
4. Chọn các thiết bị cho các tủ động lực.
Ta chọn các áptômát trong tủ động lực và dây dẫn từ tủ động lực tới
các động cơ, các máy cơng cụ có trong phân xưởng.

4.1. Chọn áptơmát.
- Chọn áptômát tổng: chọn áptômát tổng của tủ động lực giống với
áptômát nhánh ở tủ phân phối cấp cho tủ động lực.
- Chọn áptômát nhánh: Chọn theo 2 điều kiện:
IđmA ≥ Ilvmax = Itt =

Pdmdc
3.U dm .cosϕ

UđmA ≥ Uđmmđ
Nếu áptômát bảo vệ cho một nhóm động cơ thì:
IđmA ≥

∑ I dmdc

UđmA ≥ Uđmmđ
4.2. Chọn dây dẫn.

22




Báo cáo tốt nghiệp

Thiết kế hệ thống cung cấp điện

Dây dẫn được chọn theo điều kiện phát nóng và kiểm tra theo điều
kiện kết hợp với thiết bị bảo vệ là áptômát.
Điều kiện chọn dây: khc.Icp ≥ Ilvmax = Itt

Kiểm tra với điều kiện kết hợp thiết bị bảo vệ là áptơmát:
khc.Icp ≥

I kdnhiƯt
1,5

=

1,25.I dmA
1,5

Tất cả dây dẫn trong phân xưởng chọn loại dây cáp hạ áp với 4 lõi,
cách điện bằng PVC do hãng LENS chế tạo đặt trong ống sắt kích thước 3/
4'' và hệ số hiệu chỉnh khc = 0,95.
4.3. Đối với tủ động lực 1:
4.3.1. Chọn áptơmát:
• áptơmát tổng:

Ta chọn áptơmát loại C60N giống áptơmát ở đầu ra của tủ phân phối
• áptơmát nhánh:

Các áptơmát nhánh chọn do hãng Merlin Gerin chế tạo.

¾. Chọn cáp hạ áp từ TBA đến các phân xưởng:
Cáp hạ áp được chọn theo điều kiện phát nóng cho phép. Đoạn
đường cáp ở đây cũng rất ngắn, tổn thất điện áp không đáng kể, nên có thể
bỏ qua khơng kiểm tra lại theo điều kiện ΔU cp .
b. Sơ đồ các trạm biến áp phân xưởng.
Các trạm biến áp phân xưởng đều đặt hai máy biến áp do ABB sản
xuất tại Việt Nam. Vì các trạm biến áp phân xưởng đặt rất gần trạm phân

phối trung tâm nên phía cao áp chỉ cần đặt dao cách ly và cầu chì. Dao cách
ly dùng để cách ly máy biến áp khi cần sửa chữa. Cầu chì dùng để bảo vệ
ngắn mạch và quá tải cho máy biến áp. Phía hạ áp đặt áptơmát tổng và các
áptômát nhánh, thanh cái hạ áp được phân đoạn bằng áptơmát phân đoạn.
Để hạn chế dịng ngắn mạch về phía hạ áp của trạm và làm đơn giản việc
bảo vệ ta lựa chọn phương thức cho hai máy biến áp làm việc độc lập
(áptômát phân đoạn của thanh cái hạ áp thường ở trạng thái cắt). Chỉ khi
nào một máy biến áp bị sự cố mới sử dụng áptômát phân đoạn để cấp điện
cho phụ tải của phân đoạn đi với máy biến áp bị sự cố.
Để tiện lợi cho việc lắp đặt, vận hành và sửa chữa ta sử dụng chung
một loại dao cách ly cho tất cả các trạm biến áp phân xưởng.
23




Báo cáo tốt nghiệp

Thiết kế hệ thống cung cấp điện

Dòng điện tính tốn cho trạm có cơng suất lớn nhất là:
IttB1 =

S B1
1593,87
=
= 92,02 (A).
3.U dm
3 .10

Chọn tủ hợp bộ loại 8DH10 của hãng Siemens, dao cách ly 3 vị trí,
cách điện bằng SF6, khơng phải bảo trì.
Bảng 4-16: Thơng số kỹ thuật của tủ đầu vào 8DH10
Loại tủ

Uđm, (kV)

Iđm (A)

8DH10

12

200

Uchịu đựng
(kV)
25

IN chịu đựng 1s (kA)
25

Các máy biến áp đã chọn ở chương III là do hãng ABB sản xuất tại
Việt Nam đã có hiệu chỉnh về nhiệt độ.
Thơng số kỹ thuật của các máy biến áp như sau:
Bảng 4-17: Thông số kỹ thuật của các máy biến áp do ABB sản
xuất.
SđmB (kVA)

UC (kV)

UH (kV)

ΔP0 (W)

ΔPN (W)

UN %

1000

10

0,4

1750

13000

5,5

800

10

0,4

1400

10500

5,5

500

10

0,4

1000

7000

4,5

Phía hạ áp đặt các áptômát tổng và các áptômát nhánh do hãng
MerlinGeirn (Pháp) sản xuất đặt trong vỏ tủ tự tạo, số áptômát tuỳ thuộc
vào số máy biến áp đặt trong trạm.
Với trạm đặt hai máy biến áp thì đặt 5 tủ: 2 tủ áptômát tổng, 1 tủ
áptômát phân đoạn và 2 tủ áptơmát nhánh. Sơ đồ đấu nối các trạm có hai
máy biến áp:

24




Báo cáo tốt nghiệp

Tđ cao ¸p 8DH-10

M¸y biÕn ¸p 10/ 0,4

Tđ A tỉng

Tđ A nh¸nh

Thiết kế hệ thống cung cấp in

Tủ A phân đoạn

Tủ A nhánh

Tủ A tổng

Máy biến áp 10/ 0,4

c. Lựa chọn và kiểm tra áptômát.
áptômát tổng, áptômát phân đoạn và áptômát nhánh đều chọn dùng
các áptômát do hãng Merlin Gerin chế tạo.
áptômát được chọn theo các điều kiện sau:
* Đối với áptômát tổng và áptômát phân đoạn.
Điện áp định mức: Uđm.A ≥ Uđm.m = 0,38 kV
Dòng điện định mức: Iđm.A ≥ Ilvmax
Với Ilvmax =

k qtbt .S dm.BA
3.U dm.m

c. Lựa chọn và kiểm tra cầu chì cao áp trạm BAPX.

¾. Chọn cầu chì.
Cầu chì là khí cụ điện dùng để bảo vệ mạch điện khi ngắn mạch hoặc
quá tải. Thời gian cắt của cầu chì phụ thuộc vào vật liệu làm dây chảy.
Cầu chì được chọn theo các điều kiện:
Điện áp định mức: Uđm CC ≥ Uđm.m
Dòng điện định mức: Iđm CC ≥ Icb
Dòng điện cắt định mức: Iđm C ≥ IN
Trong đó Icb là dịng điện cưỡng bức được xác định tuỳ thuộc vào số
máy biến áp trong trạm.
Nếu trạm một máy biến áp thì Icb = 1,25.Iđm B
Nếu trạm hai máy biến áp thì Icb = 1,4. Iđm B

25

Tđ cao ¸p 8DH-10