Thiết kế Cung cấp điện cho nhà máy Liên hợp Dệt

MỤC LỤC
MỤC LỤC.................................................................................................................. i
DANH MỤC BẢNG................................................................................................iv
DANH MỤC HÌNH.................................................................................................vi
LỜI NĨI ĐẦU........................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY................................................2
1.1. Loại hình ngành nghề, quy mô và năng lực của nhà máy...................................2
1.1.1 Loại hình ngành nghề.......................................................................................2
1.1.2. Quy mơ và năng lực của nhà máy....................................................................2
1.2. Giới thiệu quy trình cơng nghệ của nhà máy......................................................2
1.3. Bản vẽ tóm tắt quy trình cơng nghệ của nhà máy liên hợp dệt............................4
1.4. Mức độ tin cậy cung cấp điện từ quy trình cơng nghệ nhà máy..........................4
1.5. Giới thiệu phụ tải điện của nhà máy...................................................................5
1.5.1. Đặc điểm của phụ tải điện................................................................................5
1.6. Phạm vi đề tài.....................................................................................................7
CHƯƠNG 2 XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TỐN CỦA TỪNG PHÂN XƯỞNG
VÀ TỒN NHÀ MÁY..............................................................................................8
2.1. Tổng quan về các phương pháp xác định phụ tải tính tốn.................................8
2.1.1. Khái niệm về phụ tải tính tốn.........................................................................8
2.1.2. Phân loại và phân nhóm phụ tải.......................................................................8
2.2. Các phương pháp xác định phụ tải tính tốn.....................................................10
2.2.1. Xác đinh phụ tải tính tốn theo suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản
phẩm........................................................................................................................10
2.2.2. Xác định phụ tải tính tốn theo công suất đặt và hệ số nhu cầu knc................10
2.2.3. Xác định phụ tải tính tốn theo suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản
xuất.......................................................................................................................... 12
2.2.4. Xác định phụ tải tính tốn theo cơng suất trung bình và hệ số cực đại...........12
2.3. Xác định phụ tải tính tốn của các phân xưởng................................................15
2.3.1. Tính tốn phụ tải cho phân xưởng sửa chữa cơ khí........................................15
2.3.2. Xác định phụ tải tính tốn cho các phân xưởng khác trong nhà máy.............21
1

2.3.3 Xác định phụ tải tính tốn tồn nhà máy.........................................................27
2.4. Xác định biểu đồ phụ tải điện...........................................................................28
2.4.1. Tâm phụ tải điện............................................................................................28
2.4.2. Biểu đồ phụ tải...............................................................................................29
CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN CAO ÁP CỦA NHÀ MÁY LIÊN HỢP
DỆT......................................................................................................................... 31
3.1 Vạch ra phương án cung cấp điện......................................................................31
3.1.1 Phương án về các trạm biến áp.......................................................................32
3.1.2 Lựa chọn phương án đi dây............................................................................34
3.2 Tính tốn kinh tế kỹ thuật cho các phương án...................................................38
3.2.1 Phương án 1....................................................................................................38
3.2.2 Phương án 2....................................................................................................46
3.2.3 Phương án 3....................................................................................................49
3.2.4 Phương án 4....................................................................................................53
3.3 Thuyết minh và vận hành sơ đồ.........................................................................56
3.3.1 Khi vận hành bình thường..............................................................................56
3.3.2 Khi có sự cố....................................................................................................56
3.3.3 Khi sửa chữa định kỳ......................................................................................57
3.4 Tính tốn ngắn mạch, chọn và kiểm tra thiết bị.................................................57
3.4.1 Mục đích tính ngắn mạch................................................................................57
3.4.2 Chọn điểm ngắn mạch và tính tốn các thơng số của sơ đồ............................58
3.4.3 Tính dòng ngắn mạch...................................................................................60
3.4.4 Chọn và kiểm tra thiết bị.............................................................................63
3.4.5 Kết luận..........................................................................................................69
CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ CẤP MẠNG HẠ ÁP CHO PHÂN XƯỞNG SỬA CHỮA CƠ
KHÍ..........................................................................................................................71
4.1 Đánh giá các phụ tải..........................................................................................71
4.2 Lựa chọn sơ đồ cung cấp điện.......................................................................71

4.2.2. Phân tích và chọn sơ đồ thích hợp..............................................................72
4.2.3. Chọn vị trí tủ động lực và phân phối..........................................................72
4.2.5 Chọn tủ phân phối và tủ động lực...............................................................74
2


4.2.6. Chọn dây dẫn cho mạng điện hạ áp phân xưởng sửa chữa cơ khí..........80
CHƯƠNG 5 THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG CHO MẠNG ĐIỆN PHÂN XƯỞNG SỬA
CHỮA CƠ KHÍ........................................................................................................89
5.1 Mục đích và tầm quan trọng của chiếu sáng.................................................89
5.2 Hệ thống chiếu sáng........................................................................................89
5.2.1. Giới thiệu các hệ thống chiếu sáng............................................................89
5.2.2. Chọn hệ thống chiếu sáng..........................................................................90
5.3. Chọn loại đèn chiếu sáng...............................................................................90
5.4. Chọn độ rọi cho các bộ phận.........................................................................90
5.5. Tính tốn chiếu sáng.......................................................................................91
5.5.1. Các phương pháp tính....................................................................................................91
5.5.2. Phương pháp hệ số sử dụng quang thơng.................................................91
5.6. Tính tốn chiếu sáng cho tồn bộ phân xưởng SCCK...................................92
5.6.1. Tính tốn chiếu sáng cho khu vực máy, cơng cụ........................................92
5.6.2. Thiết kế mạng điện chiếu sáng..................................................................93
CHƯƠNG 6 BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG CHO MẠNG ĐIỆN XÍ
NGHIỆP.................................................................................................................. 95
6.1. Xác định dung lượng bù..................................................................................95
6.1.1. Tính hệ số Costb của tồn xí nghiệp........................................................95
6.1.2. Tính dung lượng bù tổng của tồn xí nghiệp.............................................96
6.2. Chọn vị trí đặt và thiết bị bù..........................................................................96
6.2.1. Chọn thiết bị bù...........................................................................................96
6.3. Tính tốn phân phối dung lượng bù..............................................................97
6.3.1. Phân phối dung lượng bù trong cùng một cấp điện áp.............................99

6.3.2 Phân phối dung lượng bù về phía cao và hạ áp của trạm biến áp...........99
6.4. Chọn tụ và sơ đồ đấu...................................................................................101
TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................103

3


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Phụ tải của nhà máy...............................................................................3
Bảng 1.2 Danh sách thiết bị của phân xưởng sửa chữa cơ khí.............................5
Bảng 2.1 Phân loại phụ tải các phân xưởng trong mặt bằng nhà máy.............10
Bảng 2.2.Danh sách thiết bị nhóm 1.....................................................................15
Bảng 2.3.Danh sách thiết bị nhóm 2.....................................................................16
Bảng 2.4.Danh sách thiết bị nhóm 3.....................................................................17
Bảng 2.5.Danh sách thiết bị nhóm 4.....................................................................18
Bảng 2.6. Danh sách thiết bị nhóm 4....................................................................19
Bảng 2.7 Kết quả phụ tải cho từng nhóm thiết bị..............................................20
Bảng 2.8. Thống kê vật tư.......................................................................................................26
Bảng 2.9 Tổng kết các kết quả tính tốn phụ tải.........................................................27
Bảng 2.10 Bán kính R và góc chiếu sáng của biểu đồ phụ tải phân xưởng......30
Bảng 3.1 Thông số MBA trung gian......................................................................33
Bảng 3.2 Kết quả chọn MBA trong phương án 1................................................39
Bảng 3.3 Kết quả tính tốn tổn thất điện năng TBA cho phương án 1.............40
Bảng 3.4 Kết quả chọn cáp cao áp của phương án 1..........................................42
Bảng 3.5 Kết quả chọn cáp hạ áp của phương án 1...........................................43
Bảng 3.6 Tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây của phương án 1............44
Bảng 3.7 Vốn đầu tư mua máy cắt điện của phương án 1.................................45
Bảng 3.8 Các thông số của MBA trong phương án 2...........................................46
Bảng 3.9 Kết quả tính tốn tổn thất điện năng TBA cho phương án 2.............47
Bảng 3.10 Kết quả chọn cáp cao áp của phương án 2........................................47

Bảng 3.11 Kết quả chọn cáp hạ áp của phương án 2.........................................47
Bảng 3.12 Tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây của phương án 2 48
Bảng 3.13 Vốn đầu tư máy cắt cao áp cho phương án 2....................................48
Bảng 3.14 Các thông số của MBA trong phương án 3.........................................50
Bảng 3.15 kết quả tính tốn tổn thất điện năng TBA cho phương án 3...........50
Bảng 3.16 Kết quả chọn cáp cao áp của phương án 3........................................50
Bảng 3.17 Kết quả chọn cáp hạ áp của phương án 3.........................................51
Bảng 3.18 Tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây của phương án 3 51
4


Bảng 3.19 Vốn đầu tư máy cắt cao áp cho phương án 3....................................52
Bảng 3.20 Các thông số của MBA trong phương án 4.........................................53
Bảng 3.21 Kết quả tính tốn tổn thất điện năng TBA cho phương án 4...........54
Bảng 3.22 Kết quả chọn cáp cao áp của phương án 4........................................54
Bảng 3.23 Kết quả chọn cáp hạ áp của phương án 4.........................................54
Bảng 3.24 Tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây của phương án 4 55
Bảng 3.25 Vốn đầu tư máy cắt cao áp cho phương án 4....................................55
Bảng 3.26 Tổng hợp chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật cho các phương án....................56
Bảng 3.27 Bảng tính các thơng số đường dây.....................................................59
Bảng 3.28 Tính toán tổng trở máy biến áp phân xưởng.....................................60
Bảng 3.29 Bảng tính tốn ngắn mạch tại điểm N3............................................62
Bảng 3.30 Bảng tính tốn ngắn mạch tại N4......................................................63
Bảng 3.31 Thơng số máy cắt SF6..........................................................................63
Bảng 3.32 Thông số máy cắt 10kV.......................................................................64
Bảng 3.33 Thông số dao cách ly 3DC....................................................................65
Bảng 3.34 Thông số của tủ cao áp hợp bộ...........................................................65
Bảng 3.35 Thông số đường cáp............................................................................66
Bảng 3.36 Kết quả chọn aptomat tổng sau MBA................................................67
Bảng 3.37 Chọn thanh cái........................................................................................................68

Bảng 3.38 Chọn chống sét van..............................................................................69
Bảng 3.39 Thông số BI..........................................................................................69
Bảng 3.40 Thơng số BU.........................................................................................69
Bảng 4.1 Vị trí tủ phân phối và tủ động lực.........................................................73
Bảng 4.2 Kết quả tính tốn dịng điện cho các nhóm phụ tải............................75
Bảng 4.3 Kết quả chọn ATM.................................................................................75
Bảng 4.4 Kết quả chọn tủ động lực.....................................................................79
Bảng 4.5 Chọn cáp từ tủ phân phối đến các tủ động lực...................................82
Bảng 4.6 Chọn cáp và cầu dao cho từng thiết bị.................................................84
Bảng 6.1 Điện trở tương đương của các nhánh..................................................98
Bảng 6.2 Công suất bù cho từng nhánh...............................................................99
Bảng 6.3 Công suất bù hạ áp tối ưu cho từng nhánh........................................101
Bảng 6.4 Chọn tụ bù............................................................................................101

5


6


DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Sơ đồ mặt bằng tồn nhà máy.................................................................3
Hình 1.2. Sơ đồ quy trình cơng nghệ của nhà máy liên hợp dệt..........................4
Hình 2.1. Biểu đồ phụ tải tồn nhà máy..............................................................30
Hình 3.1 Sơđồ đi dây mạng cao áp phương án 1.................................................34
Hình 3.2 Sơ đồ đi dây mạng cao áp phương án 2................................................35
Hình 3.3 Sơ đồ đi dây mạng cao áp phương án 3................................................35
Hình 3.4 Sơ đồ đi dây mạng cao áp phương án 4................................................36
Hình 3.5 Sơ đồ đi dây phương án 1......................................................................38

Hình 3.6 Sơ đồ nối dây phương án 2....................................................................46
Hình 3.7 Sơ đồ đi dây mạng cao áp phương án 3................................................49
Hình 3.8 Sơ đồ đi dây mạng cao áp phương án 4................................................53
Hình 3.9 Sơ đồ trạm 2 MBA..................................................................................67
Hình 3.10. Sơ đồ nguyên lý mạng cao áp..............................................................70
Hình 4.1. Các dạng sơ đồ chính cung cấp điện cho phân xưởng........................71
Hình 4.2. Sơ đồ nguyên lý tủ phân phối...............................................................75
Hình 4.3 Sơ đồ đi cấp điện trên mặt bằng phân xưởng sửa chữa cơ khí..........87
Hình 5.1 Mặt bằng bố trí chiếu sáng phân xưởng sửa chữa cơ khí ...................94
Hình 6.1 Sơ đồ thay thế mạng cao áp xí nghiệp dùng để tính tốn cơng suất
bù............................................................................................................................98
Hình 6.2 Sơ đồ bố trí tụ bù trong trạm đặt 1 máy biến áp...............................102
Hình 6.3 Sơ đồ bố trí tụ bù trong trạm đặt 2 MBA...........................................102

7


LỜI NĨI ĐẦU
Trong cơng cuộc xây dựng và phát triển đất nước theo hướng cơng
nghiệp hố, hiện đại hố, ngành cơng nghiệp điện lực gi ữ vai trị đặc bi ệt
quan trọng. Bởi vì điện năng là nguồn năng lượng được sử dụng rộng rãi nhất
trong nền kinh tế quốc dân.
Khi xây dựng nhà máy, khu dân cư, thành phố… trước tiên phải xây d ựng
hệ thống cung cấp điện cho máy móc và phục vụ sinh hoạt cho con người.
Ngày nay ngành công nghiệp nước ta đang trên đà phát tri ển mạnh mẽ,
các nhà máy, xí nghiệp, khu cơng nghiệp khơng ngừng được xây d ựng. Từ đó
giúp nền kinh tế nước ta có những bước phát triển vượt bậc, hội nhập với
khu vực và thế giới. Ngoài ra cịn có nhiều cơng trình khác xu ất hi ện, đ ặc bi ệt
là các cơng trình nhà cao tầng, khu chung cư… Để đáp ứng đ ược nhu c ầu nói
trên thì hệ thống điện phải được thiết kế theo nhu cầu của xã hội. đề tài:

“THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CHO
NHÀ MÁY LIÊN HỢP DỆT”.
Trong thời gian làm đồ án vừa qua, với sự tìm tòi và n ỗ l ực của b ản thân,
cùng sự giúp đỡ nhiệt tình của các thầy cơ giáo trong bộ môn Cung C ấp Đi ện,
đặc biệt là sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo, em đã hoàn thành đ ồ án thi ết k ế
tốt nghiệp của mình. Mặc dù đã rất cố gắng, xong do hạn chế về ki ến th ức và
kinh nghiệp thực tế, nên bản đồ án của em không tránh kh ỏi nh ững thi ếu sót.
Em kính mong nhận được những ý kiến góp ý, chỉ bảo tận tình của các th ầy cô
để bản đồ án của em được hoàn chỉnh hơn. Em xin trân thành c ảm ơn th ầy
giáo và các thầy cô giáo trong bộ môn Cung Cấp Đi ện đã giúp đ ỡ em hoàn
thành bản thiết kế đồ án này.

1


CHƯƠNG 1
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY
1.1. Loại hình ngành nghề, quy mô và năng lực của nhà máy
1.1.1 Loại hình ngành nghề
Ngành cơng nghiệp nhẹ nói chung và ngành cơng nghiệp dệt may nói
riêng là một ngành sản xuất quan trọng trong nền kinh tế qu ốc dân của n ước
ta, có nhiệm vụ cung cấp các sản phẩm ngành hàng tiêu dùng, d ệt may, đ ặc
biệt là các sản phẩm may mặc thời trang phục vụ cho nhu cầu tiêu dùng trong
nước và xuất khẩu. Nhìn chung ngành cơng nghiệp dệt có mức độ phát tri ển
rất nhanh và đưa lại hiệu quả to lớn đối với kinh tế trong nước.
Trong nhà máy liên hợp dệt có nhiều hệ th ống máy móc, trang thi ết b ị
khác nhau, rất đa dạng phong phú và phức tạp. Các hệ th ống máy móc này có
tính cơng nghệ cao và hiện đại. Do vậy, việc cung cấp đi ện cho nhà máy đòi
hỏi phải đảm bảo về chất lượng, tính liên tục và độ tin cậy cao.
1.1.2. Quy mơ và năng lực của nhà máy

Nhà máy có tổng diện tích lên tới 187.000 m2, trong đó có 9 phân x ưởng
sản xuất, các phân xưởng được xây dựng tương đối li ền nhau và phân b ố đ ều
trên mặt bằng sử dụng của nhà máy với tổng công suất dự kiến là 5680 kW.
Dự kiến trong tương lai nhà máy sẽ xây dựng, mở rộng thêm m ột s ố phân
xưởng vàlắp đặt, thay thế các thiết bị máy móc mới hiện đại hơn đẻ sản xu ất
ra nhiều sản phẩm chất lượng cao đáp ứng nhu cầu trong và ngoài nước.
Đứng về mặt cung cấp điện, việc thiết kế điện phải đảm bảo sự gia tăng
phụ tải trong tương lai. Về mặt kinh tế và kỹ thuật phải đưa ra phương án cấp
điện sao cho không gây ra quá tải sau vài năm s ản xuất, và cũng không gây quá
dư thừa dung lượng mà sau nhiều năm nhà máy cũng không s ử d ụng h ết cơng
suất dự trữ dẫn đến lãng phí.
1.2. Giới thiệu quy trình cơng nghệ của nhà máy
Phụ tải điện của khu công nghiệp được cấp điện từ nguồn hệ thống có
khoảng cách 15 km qua đường dây trên khơng nhôm lõi thép (dây AC) đ ặt treo

2


trên khơng. Dung lượng ngắn mạch về phía hạ áp của trạm bi ến áp khu v ực là
300MVA. Phụ tải điện của nhà máy tương đối tập trung, nguồn đi ện phục v ụ
sản xuất trong phân xưởng chủ yếu là 0,4 kV. Nhà máy làm việc 3 ca, s ản xu ất
theo dây truyền với thời gian sử dụng công suất lớn nhất là 3300 giờ.
Bảng 1.1. Phụ tải của nhà máy
TT
1
2
3
4

Tên phân xưởng

PX kéo sợi
PX dệt vải
PX nhuộm và in hoa
PX giặt là và đóng gói thành

phẩm
5 PX sửa chữa cơ khí
6 PX mộc
7 Trạm bơm
8 Ban quản lý và phòng thiết kế
9 Kho vật liệu trung tâm
10 Chiếu sáng phân xưởng

Cơng suất đặt

Loại hộ

Diện

(kW)
1400
2500
1200

tiêu thụ
I
I
I

tích

1688
1625
1500

600

I

500

265
150
100
Theo tính tốn
50
Theo diện tích

III
III
III
III
III

325
750
437
787,5
1513

Hình 1.1 Sơ đồ mặt bằng tồn nhà máy

3


1.3. Bản vẽ tóm tắt quy trình cơng nghệ của nhà máy liên hợp dệt

Hình 1.2. Sơ đồ quy trình công nghệ của nhà máy liên hợp d ệt
Sản xuất vải là quá trình liên quan đến dệt thoi và dệt kim, c ấy lông
nhung và khôngdệt. Đối với vải dệt có thành phần đi từ nguyên liệu polyester,
thành phần PET có thể lêntới 100%…với kiểu dệt rất phong phú được dùng
trong thể thao và cả trong sinh hoạt. Vải được dệt từ sợi pha xơ, có th ể pha
hai hoặc nhiều loại xơ. Vải dệt thoi là sản phẩm dạng tấm, do hai hệ th ống
sợi đan thẳng góc nhau tạo thành. Hệ thống nằm dọc theo chi ều dài t ấm v ải
gọi là sợi dọc, hệ thống kia gọi là s ợi ngang.Vải dệt kim là m ột lo ại s ản ph ẩm
dệt được hình thành bởi các vịng sợi móc nối nhau. Cấu trúc vải dệt kim được
xác định bởi dạng và kích thước vịng, quy cách sợi, ki ểu đan, m ật đ ộ vòng, đ ộ
chứa đầy.
1.4. Mức độ tin cậy cung cấp điện từ quy trình cơng nghệ nhà máy
Để cho q trình sản xuất của nhà máy được đảm bảo tốt thì vi ệc cung
cấp điện chonhà máy và các bộ phận quan trọng trong nhà máy như các phân
xưởng sợi, dệt, nhuộm,là … phải đảm bảo chất lượng đi ện năng, tính liên tục
và độ tin cậy cao.

4


Theo quy trình cơng nghệ sản xuất của nhà máy thì vi ệc ngừng cung c ấp
điện sẽ ảnhảnh rất lớn đến số lượng, chất lượng của sản phẩm, gây thi ệt hại
rất lớn về kinh tế. Vì vậy, theo “Quy phạm trang bị đi ện” nhà máy được xếp
vào phụ tải loại I.

1.5. Giới thiệu phụ tải điện của nhà máy
1.5.1. Đặc điểm của phụ tải điện
Phụ tải điện của nhà máy liên hợp dệt có th ể phân ra làm 2 lo ại ph ụ t ải
như sau:
+ Phụ tải động lực.
+ Phụ tải chiếu sáng.
Phụ tải động lực thường có chế độ làm việc dài hạn, điện áp yêu cầu
trực tiếp đến thiết bị là 380/220V, công suất của chúng n ằm trong kho ảng từ
1 cho tới vài chục kW và được cung cấp b ởi nguồn đi ện xoay chi ều có tần s ố
cơng nghiệp là 50 Hz.
Phụ tải chiếu sáng thường là phụ tải 1 pha công suất không l ớn. Ph ụ t ải
chiếu sáng thường bằng phẳng, ít thay đổi và thường dùng dịng đi ện xoay
chiều có tần số 50 Hz. Độ lệch điện áp trong mạng chiếu sáng là Ucp.
1.5.2. Các yêu cầu cung cấp điện của nhà máy
Căn cứ theo quy trình cơng nghệ sản xuất của nhà máy và đ ặc đi ểm c ủa
các thiết bị, máy móc trong các phân xưởng, ta thấy tỷ lệ phần trăm ph ụ tải
loại I lớn hơn phụ tải loại III, do đó nhà máy được đánh giá là h ộ phụ tải lo ại I
và việc cung cấp điện yêu cầu phải được đảm bảo liên tục.
Bảng 1.2 Danh sách thiết bị của phân xưởng sửa chữa cơ khí
TT

Tên phân xưởng

SL

Pđm (kW)
1 máy
Tồn bộ

BỘ PHẬN DỤNG CỤ

1
2
3
4
5
6
7

Máy tiện ren
Máy tiện ren
Máy tiện ren
Máy tiện ren cấp chính xác cao
Máy doa tọa độ
Máy bào ngang
Máy xọc

2
2
2
1
1
2
1

5

7
7
10
1,7

2
7
2,8

14
14
20
1,7
2
14
2,8


8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23

Máy phay vạn năng
Máy phay ngang
Máy phay đứng
Máy mài tròn
Máy mài phẳng
Máy mài tròn
Máy khoan đứng
Máy khoan đứng
Máy cắt mép
Máy mài vạn năng
Máy mài dao cắt gọt
Máy mài mũi khoan
Máy mài sắc mũi phay
Máy mài dao chốt
Máy mài mũi khoét
Thiết bị để hóa bền kim loại

2
1
2
2
1
1
1
1
1
1
1
1
1

1
1
1

TT

Tên phân xưởng

SL

24
25
26
27
28
29
30

Máy dũa
Máy khoan bàn
Máy mài trịn
Máy ép tay kiểu vít
Máy mài thơ
Bản đánh dấu
Bàn thợ nguội

1
2
1
1

1
1
10

7
14
7
7
2,8
5,6
4,5
9
2,8
2,8
2,8
2,8
2,8
2,8
4,5
4,5
4,5
4,5
1,75
1,75
0,65
0,65
1,5
1,5
1
1

0,65
0,65
2,9
2,9
0,8
0,8
Pđm (kW)
1 máy
Toàn bộ
2,2
2,2
0,65
1,3
1,2
1,2
2,8
2,8
-

BỘ PHẬN SỬA CHỮA
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40

41
42
43

Máy tiện ren
Máy tiện ren
Máy tiện ren
Máy tiện ren
Máy tiện ren
Máy khoan đứng
Máy khoan hướng tâm
Máy bào ngang
Máy bào ngang
Máy mài phá
Bàn
Máy khoan bào
Máy biến áp hàn

3
1
1
3
1
2
1
1
1
1
8
1

1

4,5
7
7
10
14
4,5
4,5
2,8
10
4,5
0,65
24,6

1.6. Phạm vi đề tài
Sau đây là những nội dung chính mà bản thiết kế đề cập đến:
+ Xác định phụ tải tính tốn của các phân xưởng và toàn nhà máy
6

13,5
7
7
30
14
9
4,5
2,8
10
4,5

0,65
24,6


+ Thiết kế mạng điện cao áp của nhà máy
+ Thiết kế mạng điện hạ áp của phân xưởng sữa chữa cơ khí
+ Tính tốn bù cơng suất phản kháng để nâng cao hệ số công suất
+ Thiết kế nối đất cho trạm biến áp phân xưởng.

7


CHƯƠNG 2
XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TỐN
CỦA TỪNG PHÂN XƯỞNG VÀ TOÀN NHÀ MÁY
2.1. Tổng quan về các phương pháp xác định phụ tải tính tốn
2.1.1. Khái niệm về phụ tải tính tốn
Phụ tải tính tốn là một số liệu rất cơ bản dùng để thi ết kế hệ th ống
cung cấp điện (CCĐ).
Phụ tải tính tốn là phụ tải giả thiết lâu dài không đổi, tương đ ương v ới
phụ tải thực tế(biến đổi) về mặt hiệu ứng nhiệt lớn nhất. Nó cần thiết cho
việc chọn các trang thiết bị CCĐ trong mọi trạng thái vận hành h ệ th ống CCĐ.
Trong thực tế, vận hành ở chế độ dài hạn người ta muốn rằng phụ tải thực tế
không gây ra những phát nóng các trang thi ết bị CCĐ. Ngoài ra, ở các ch ế đ ộ
ngắn hạn thì nó khơng gây tác động cho các thi ết bị b ảo v ệ. Nh ư v ậy, ph ụ t ải
tính tốn thực chất là phụ tải giả thiết tương đương với phụ tải th ực tế v ề
một vài phương diện nào đó. Nói một cách khác, phụ tải tính tốn cũng làm
nóng vật dẫn lên tới nhiệt độ bằng nhiệt độ lớn nhất do phụ tải th ực t ế gây
ra. Như vậy nếu chọn các thiết bị điện theo phụ tải tính tốn thì có th ể đảm
bảo an tồn về mặt phát nóng cho các thiết bị đó trong mọi tr ạng thái v ận

hành.
2.1.2. Phân loại và phân nhóm phụ tải
Việc thực hiện phân loại và phân nhóm phụ tải để thuận tiện cho việc
tính tốn và thiết kế.
2.1.2.1. Phân loại phụ tải
Cần phân tích quy trình cơng nghệ có trong phân xưởng hoặc dựa vào tên
thiết bị, cơng suất và vai trị của nó trong dây truy ền cơng ngh ệ, mà phân tích
xem các thiết bị này có u cầu khác thường nào đó v ề CCĐ hay khơng? (VD có
nhóm thiết bị yêu cầu tần số 50 Hz, có nhóm yêu cầu ngu ồn 1 chi ều, ngu ồn 1
pha…). Trong các trường hợp này, khi thiết kế CCĐ chúng ta cần ph ải tính
chọn các thiết bị đầu cho chúng như bộ biến tần, bộ nguồn ch ỉnh l ưu MBA,

8


v.v…và khi đó cơng suất tính tốn phải được lấy bằng công suất tiêu th ụ của
các thiết bị đầu vào có kể đến tổn hao cơng su ất c ủa chúng. Ngồi ra, các
nhóm thiết bị này cịn có thể có u cầu khác thường về tính liên tục CCĐ.
Tóm lại, chúng ta cần phải vạch ra được những thi ết bị ho ặc nhóm thi ết
bị có yêu cầu CCĐ khác nhau, đánh giá chúng thu ộc h ộ tiêu th ụ lo ại nào (h ộ
loại I, II hay loại III). Với phân xưởng sửa chữa cơ khí nếu chỉ xét về chức năng
chung trong dây truyền cơng nghệ của tồn bộ nhà máy, thì thơng th ường ch ỉ
được xét vào hộ loại III. Tuy nhiên, nếu có thêm các thi ết b ị ho ặc nhóm thi ết
bị đặc biệt có yêu cầu cao về tính liên tục CCĐ thì cũng có th ể xét vào h ộ lo ại
II.
2.1.2.2. Phân nhóm phụ tải
Việc phân các thiết bị trong phân xưởng thành từng nhóm riêng rẽ sẽ tạo
điều kiện thuậnlợi cho việc tính tốn và thiết kế CCĐ sau này. Mỗi nhóm thi ết
bị thơng thường sẽ được CCĐ từ một tủ động lực riêng bi ệt và vì vậy, ngun
tắc chung để phân nhóm các thiết bị như sau:

- Các thiết bị trong một nhóm phải có vị trí gần nhau trên mặt bằng
(điều này sẽ thuận tiện cho việc đi dây tránh chồng chéo, gi ảm tổn thất…).
- Các thiết bị trong một nhóm lên có cùng m ột ch ế độ làm vi ệc (đi ều này
sẽ thuận tiện cho tính tốn và CCĐ sau này, và nếu chúng có cùng cơng su ất thì
số thiết bị điện làm việc hiệu quả đúng bằng s ố thi ết bị thực tế). Do đó, vi ệc
xác định phụ tải cho các nhóm thiết bị này sẽ dễ dàng.
- Các thiết bị trong các nhóm được phân bố để tổng cơng suất của các
nhóm ít chênh lệch nhất (điều này nếu thực hiện được sẽ tạo ra tính đ ồng
loạt cho các trang thiết bị CCĐ).
- Số thiết bị trong cùng một nhóm cũng khơng nên q nhi ều, vì s ố l ộ ra
của một tủ đông lực cũng bị khống chế.

9


- Ngồi ra, các thiết bị đơi khi cịn được nhóm l ại theo các yêu c ầu riêng
của quản lý hành chính hoặc của quản lý hoạch tốn riêng bi ệt của từng b ộ
phận trong phân xưởng.
Căn cứ vào vị trí, cơng suất đặc tính của máy móc thi ết bị đi ện trên m ặt
bằng các phân xưởng, ta có bảng phân loại phụ tải
Bảng 2.1 Phân loại phụ tải các phân xưởng trong mặt bằng nhà máy
TT

Tên phân xưởng

Cơng suất

Loại hộ

Diện

tiêu thụ
I
I
I
I

tích
1688
1625
1500

III
III
III
III
III

325
750
437
787,5
1513

1
2
3
4

PX kéo sợi

PX dệt vải
PX nhuộm và in hoa
PX giặt là và đóng gói thành

đặt (kW)
1400
2500
1200
600

5
6
7
8
9
10

phẩm
PX sửa chữa cơ khí
PX mộc
Trạm bơm
Ban quản lý và phòng thiết kế
Kho vật liệu trung tâm
Chiếu sáng phân xưởng

265
150
100
20,2848
50

Theo diện

500

tích
2.2. Các phương pháp xác định phụ tải tính tốn
Hiện nay, có nhiều nghiên cứu về các phương pháp xác định phụ t ải tính
tốn, nhưng các phương pháp thường được dùng chủ yếu là
2.2.1. Xác đinh phụ tải tính toán theo suất tiêu hao điện năng cho
một đơn vị sản phẩm
Ta có:

Ptt 

M ca .W0
Tca

Trong đó: M: Số đơn vị sản phẩm được sản xuất trong một năm
W0: Suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản ph ẩm
(kWh/đvsp)
Tmax: Thời gian sử dụng công suất lớn nhất (h)

10


Phương pháp này được sử dụng cho tính tốn các thi ết bị đi ện có đồ th ị
phụ tải biến đổi như: quạt gió, bơm nước, máy nén khí… Khi đó tải tính tốn
gần bằng phụ tải trung bình và kết quả tương đối chính xác.
2.2.2. Xác định phụ tải tính tốn theo cơng suất đặt và hệ số nhu c ầu
knc

Thông tin mà ta biết được là diện tích nhà xưởng F (m 2) và cơng suất đặt
Pđcủa các phân xưởng và phịng ban của cơng ty.
Phụ tải tính tốn của một phân xưởng được xác định theo công su ất p đ và
hệ số nhu cầu knc

Pdl  knc .Pd
Pcs  P0 .F
Qdl  Pdl .tg
Qcs  Pcs .tg
Từ đó xác định được phụ tải tính tốn của các phân xưởng như sau:
Pttpx  Pdl  Pcs
Qttpx  Qdl  Qcs
pttpx 2  Qttpx 2

Sttpx 

Nếu hệ số công suất cos  của các thiết bị trong nhóm khác nhau thì ta
tính hệ số cơng suất cos  trung bình

cos  

�Pi .cos 
�Pi

Trong đó:
Knc: Hệ số nhu cầu
Pđ: Công suất đặt (kW)
n: Số động cơ
P0: Suất phụ tải chiếu sáng (W/m2)
Pđl, Qđl: Các phụ động lực của phân xưởng

Pcs, Qcs: Các phụ tải chiếu sáng của phân xưởng
Vậy phụ tải tính tốn của cả cơng ty là:

11


n

PttXN  kdt .�Pttpxi
i 1
n

QttXN  kdt .�Qttpxi
i 1

Từ đó ta có:
SttXN  P 2ttXN .Q 2ttXN
P
cos ttXN  ttXN
QttXN

Trong đó:
kdt: Hệ số đồng thời (thường có giá trị từ 0,85 - 1)
n: Số phân xưởng và phịng ban, nhóm thiết bị.
Phương án này cóưu điểm là đơn giản, tiện lợi nên được ứng dụng, ti ện
lợi nên được ứng dụng rộng rãi trong tính tốn. Phương pháp này cho kết qu ả
khơng chính xác lắm, tuy vậy lại đơn giản và có th ể nhanh chóng cho k ết qu ả,
cho nên nó thường được dùng để tính phụ tải tính tốn cho các phân x ưởng,
cho tồn xí nghiệp khi khơng có nhiều các thơng tin v ề các ph ụ t ải ho ặc khi
tính tốn sơ bộ phục vụ cho việc quy hoạch...

2.2.3. Xác định phụ tải tính tốn theo suất phụ tải trên m ột đơn v ị
diện tích sản xuất
Ta có
Ptt  P0 .F
Trong đó :
P0: Suất phụ tải tính tốn cho một đơn vị diện tích sản xuất.
F: Diện tích sản xuất có bố trí các thiết bị dùng điện.
Phương pháp này thường chỉ được dùng để ước tính phụ tải điện vì nó
cho kết quả khơng chính xác. Tuy vậy, nó vẫn có th ể được dùng cho m ột s ố
phụ tải đặc biệt mà chỉ tiêu thụ điện phụ thuộc vào diện tích hoặc có s ự phân
bố phụ tải khá đồng đều trên diện tích sản xuất.

12


2.2.4. Xác định phụ tải tính tốn theo cơng suất trung bình và hệ số
cực đại
Thơng tin mà ta biết khá chi tiết. ta bắt đầu thực hiện việc phân nhóm
các thiết bị máy móc (từ 8 - 12 máy/nhóm). Sau đó ta xác định phụ t ải tính
tốn của một nhóm n máy theo cơng suất trung bình

Ptb

và hệ số cực đại kmax

theo các công thức sau.
n

Ptt  kmax .Ptb  kmax .k sd .�Pdmi
i 1

Qtt  Ptt .tg
Trong đó:

Ptb: Suất trung bình của phụ tải trong ca mang tải lớn nhất.
Pđm: Công suất định mức của phụ tải.
Ksd: Hệ số sử dụng công suất của phụ tải.
kmax:Hệ số cực đại công suất (theo trị số ksd và nhq, tra ở bảng
1.11 - PLI.6, trang 256, thiết kế cấp điện của Ngô Hồng Quang
và Vũ Văn Tẩm, NXB khoa học và kỹ thuật, Hà nội - 1998)
Các phương pháp tính Nhq đơn giản:
- Khi số thiết bị trong nhóm thực tế lơn hơn hoặc bằng 4 cho phép l ấy
P
m  dm max �3
Pdm min
nhq = n khi

Khi xác định nhq có thể loại trừ một số thiết bị trong nhóm nếu tổng cơng
suất định mức của chúng khơng vượt q 5% tổng cơng suất của cả nhóm P dm
(khi đó các thiết bị đã bị loại ra khơng được tính vào giá trị của n.
- Khi m = 3 và Ksdtd = 0,5 cho phép lấy nhq = n và khơng được tính số thiết
bị có cơng suất nhỏ đã bị loại ra vào giá trị của n
- Khi m > 3 và K sdtd �0, 2 có thể tính số thiết bị hiệu quả theo cơng thức:
n

2�Pdm

nhq  i 1
Pdm max

13


- Khi Ksdtd< 0,2 không sử dụng được các phương pháp tính đơn giản nêu
trên nhq được xác định theo các đường cong hoặc các s ố liệu ghi trong bảng giá
trị tương đối
Các bước xác định Nhq
- Bước 1: Xác định n1 là số thiết bị có cơng suất lớn hơn hoặc bằng một
nửa cơngsuất của thiết bị có công suất lớnnhất.
- Bước 2: Xác định
n1

P1  �Pdmi
i 1

- Bước 3: Xác định

n
n*  1
n
p
p*  1
p
Trong đó:
P: Tổng cơng suất các thiết bị trong nhóm phụ tải đang xét
- Bước 4: Tra bảngđể xác định n*hq
- Bước 5: Tính nhq = n.n*hq
Từ đó ta tính được phụ tải tính tốn của cả phân xưởng theo các cơng
thức sau:
m

Pdl  kdt .�Pdli
i 1

Pcs  P0 .F
m

Qdl  kdt .�Qdli
i 1

Qcs  Pcs .tg
Vậy ta tính được:

14


pttpx  Pdl  Pcs
Qttpx  Qdl  Qcs
Sttpx 

pttpx 2  Qttpx 2

cos  px 

pttpx
Qttpx

Trong đó:
m: Số nhóm phụ tải
kdt: Hệ số đông thời (thường cố giá tri từ 0,85 - 1)

Nếu trong mạng có các thiết bị một pha thì phải cố gắng phân ph ối đ ều
các thiết bị đó lên ba pha của mạng
Phương pháp này thường được dùng để tính phụ tải tính tốn cho một
nhóm thiết bị, cho các tủ động lực trong tồn bộ phân xưởng. Nó cho m ột k ết
quả chính xác nhưng lại địi hỏi một lượng thơng tin khá đầy đủ về các phụ
tải như chế độ làm việc của từng phụ tải, công suất đặt của từng phụ tải, s ố
lượng thiết bị trong nhóm (Ksdi; Pđmi; cos  ;….).
2.3. Xác định phụ tải tính tốn của các phân xưởng
2.3.1. Tính tốn phụ tải cho phân xưởng sửa chữa cơ khí
2.3.1.1 Phân loại và phân nhóm phụ tải
- Các thiết bị đều làm việc ở chế độ dài hạn. Chỉ có phụ tải máy bi ến áp
hàn là làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại sử dụng đi ện áp dây. Do đó c ần quy
đổi về chế độ làm việc dài hạn:
P*dm  Pqd  3.Pdm . kd %  3.24,6. 0, 25  21,3( kW )

- Để phân nhóm phụ tải, ta dựa theo nguyên tắc sau:
+ Các thiết bị trong nhóm nên có cùng một chế độ làm việc.
+ Các thiết bị trong nhóm nên gần nhau tránh chồng chéo và gi ảm chi ều
dài dây dẫn hạ áp
+ Công suất các nhóm cũng khơng q chênh l ệch nh ằm gi ảm ch ủng lo ại
tủ động lực.
- Căn cứ vào vị trí của các thiết bị trên mặt bằngphân xưởng. Ta phân
nhóm phụ tải như sau:
15


2.3.1.2. Xác địnhphụ tải tính tốn cho từng nhóm ph ụ tải trong phân
xưởng sửa chữa cơ khí
Nhóm 1:
Bảng 2.2.Danh sách thiết bị nhóm 1

TT

Vị trí

Tên phân xưởng

SL

Pđm (kW)
Tồn
1 máy
bộ

NHĨM 1
1
2
3
4
5
6
7
8

1
2
3
4
5
6
7

8

Máy tiện ren
2
7
14
Máy tiện ren
2
7
14
Máy tiện ren
2
10
20
Máy tiện ren cấp chính xác cao
1
1,7
1,7
Máy doa tọa độ
1
2
2
Máy bào ngang
2
7
14
Máy xọc
1
2,8
2,8

Máy phay vạn năng
1
7
7
Cộng theo nhóm 1
12
75,5
Tra B1.1 - Giáo trình “thiết kế cấp điện - Ngơ Hồng Quang” ta tìm được

ksd = 0,2; cos   0, 6 ; tg  1,3
- Xác định số thiết bị dùng điện hiệu quả (n hq). Ta sử dụng bảng giá trị
tương đối
+ Ta có: n = 12, n1 = 9

n
9
n*  1   0,75
n 12
p 14  14  20  14  7
p*  1 
 0,9
p
75,5
+ Tra B1.5 PL1 - Thiết kế cấp điện ta tìm được n*hq = 0,85
+ Số thiết bị hiệu quả nhq = n*hq. n = 0,85.12 = 10,2
+ Tra B1.6 PL1 - Thiết kế cấp điện với k sd = 0,2 và nhq = 10,2 ta tìm được
kmax = 1,84
- Phụ tải tính tốn nhóm 1:

16

n

Ptt  kmax .k sd .�Pdmi  1,84.0, 2.75,5  27,784( kW )
i 1

Qtt  Ptt .tg  27,784.1,3  36,1192( kVAr )
Stt  P 2tt  Q 2tt  27,7842  36,11922  45,57( kVA)
Nhóm 2:
Bảng 2.3.Danh sách thiết bị nhóm 2
Vị
trí

TT

Tên phân xưởng

SL

Pđm (kW)
Tồn
1 máy
bộ

NHĨM 2
9
10
11
12

13
14
15
16
17

9
10
14
15
16
23
24
25
26
Tra B1.1

ksd = 0,2

Máy phay ngang
1
7
7
Máy phay đứng
2
2,8
5,6
Máy khoan đứng
1
2,8

2,8
Máy khoan đứng
1
4,5
4,5
Máy cắt mép
1
4,5
4,5
Thiết bị để hóa bền kim loại
1
0,8
0,8
Máy dũa
1
2,2
2,2
Máy khoan bàn
2
0,65
1,3
Máy mài trịn
1
1,2
1,2
Cộng theo nhóm 2
11
29,9
- Giáo trình “thiết kế cấp điện - Ngơ Hồng Quang” ta tìm được

cos   0, 6 ; tg  1, 3

- Xác định số thiết bị dùng điện hiệu quả (nhq)
+ m > 3 và Ksdtd = 0,2 nên tính nhq theo cơng thức:
n

2�Pdm

2.29,9
nhq  i 1

 8,54
Pdm max
7
+ Tra B1.6 PL1 - Thiết kế cấp điện với k sd = 0,2 và nhq = 8,54 ta tìm được
kmax = 2,1
- Phụ tải tính tốn nhóm 2:

17


n

Ptt  kmax .k sd .�Pdmi  2,1.0, 2.29,9  12,558( kW )
i 1

Qtt  Ptt .tg  12,558.1,3  16,3254( kVAr )
Stt  P 2tt  Q 2tt  12,5582  16,32542  20,5964( kVA)
Nhóm 3:
Bảng 2.4.Danh sách thiết bị nhóm 3

TT

Vị trí

Tên phân xưởng

SL

Pđm (kW)
Tồn
1 máy
bộ

NHĨM 3
18
19
20
21
22
23
24

31
32
33
34
35
37
38

Tra B1.1

Máy tiện ren
Máy tiện ren
Máy tiện ren
Máy tiện ren
Máy tiện ren
Máy khoan hướng tâm
Máy bào ngang
Cộng theo nhóm 3

3
1
1
3
1
1
1
11

4,5
7
7
10
14
4,5
2,8

13,5
7

7
30
14
4,5
2,8
78,8

- Giáo trình “thiết kế cấp điện - Ngơ Hồng Quang” ta tìm được

ksd = 0,2; cos   0,6 ; tg  1,3
- Xác định số thiết bị dùng điện hiệu quả (n hq). Máy bào ngang có cơng
suất định mức khơng vượt q 5% tổng cơng suất tồn nhóm nên loại bỏ
+Ta có

P
10
m  dm max 
 2, 2 �3
Pdm min 4,5

+ Vậy nhq = n = 10 (khơng tính thiết bị đã loại ra)
+ Tra B1.6 PL1 - Thiết kế cấp điện với k sd = 0,2 và nhq = 10 ta tìm được
kmax = 1,84
- Phụ tải tính tốn nhóm 3:

18