Đồ án môn học Cung Cấp Điện

ĐỒ ÁN MÔN HỌC CUNG CẤP ĐIỆN
THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO MỘT PHÂN XƯỞNG SẢN XUẤT CÔNG
NGHIỆP
Sinh viên : Đỗ Thị Cơ
Lớp

: Đ3H1

GVHD

: Thầy Nguyễn Phúc Huy

Tên đồ án : Thiết kế cung cấp điện cho phân xưởng cơ khí
A. Dữ kiện :

Tỷ lệ phụ tải điện loại I&II là 85%.
Hao tổn điện áp cho phép trong mạng điện hạ áp ∆Ucp = 3,5%.
Hệ số công suất cần nâng lên là cos ϕ = 0,90.
Hệ số chiết khấu: i= 12%
Thời gian sử dụng công suất cực đại: TM = 5010h
Công suất ngắn mạch tại điểm đấu điện: Sk = 7,79 MVA
Thời gian tồn tại của dòng ngắn mạch tk = 2,5s
Khoảng cách từ nguồn điện đến trung tâm của phân xưởng: L = 110 m
Chiều cao nhà xưởng H = 4,12 m
Giá thành tổn thất điện năng C∆ = 1000đ/kWh.
Suất thiệt hại do mất điện gth = 7500đ/kWh.
Đơn giá tụ bù là : 200.103đ/kVAr.
Chi phí vận hành tụ bằng 2% vốn đầu tư.
Suất tổn thất trong tụ ∆Pb = 0,0025 kW/kVAr.

Giá điện trung bình g = 1000đ/kWh.
Điện áp lưới phân phối là 22kV.

SV : Đỗ Thị Cơ – Đ3H1

Page 1


Đồ án môn học Cung Cấp Điện

Phụ tải của phân xưởng cơ khí - sửa chữa:

Số hiệu trên sơ
đồ

Tên thiết bị

1; 8

Máy mài nhẵn tròn

2; 9

Hệ số

cos ϕ

Công suất đặt P
(kW)


0,35

0,67

3; 12

Máy màn nhẵn phẳng

0,32

0,68

1,5; 4,5

3; 4; 5

Máy tiện bu lông

0,3

0,65

0,8; 2,2; 4,5

6; 7

Máy phay

0,26


0,56

1,5; 2,8

10; 11; 19; 20;
29; 30

Máy khoan

0,27

0,66

0,8; 1,2; 0,8; 0,8;
1,2; 1,5

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

Máy tiện bu lông

0,30

0,58

1,5; 2,8; 3; 3; 5,5;
10; 10

17


Máy ép

0,41

0,63

13

18; 21

Cần cẩu

0,25

0,67

4,5; 13

22; 23

Máy ép nguội

0,47

0,70

30; 45

26; 39


Máy mài

0,45

0,63

2,8; 4,5

27; 31

Lò gió

0,53

0,9

4; 5,5

28; 34

Máy ép quay

0,45

0,58

22; 30

32; 33


Máy xọc, (đục)

0,4

0,6

4; 5,5

35; 36; 37; 38

Máy tiện bu lông

0,32

0,55

2,2; 2,8; 4,5; 5,5

40; 43

Máy hàn

0,46

0,82

30; 28

41; 42; 45


Máy quạt

0,65

0,78

4,5; 5,5; 7,5

SV : Đỗ Thị Cơ – Đ3H1

Ksd

Page 2


24
Đồ án môn học Cung Cấp Điện

25
26

44

7
Máy cắt tôn

0,27

0,57


2,8

6

31

Sơ đồ mặt bằng phân xưởng:
14
16

15

5

13

4

12

23

32
33
39

40

44
41


42
43
SV : Đỗ Thị Cơ – Đ3H1
27

45

Page 3

3
38
21

3376


Đồ án môn học Cung Cấp Điện

LỜI NÓI ĐẦU
Đất nước ta đang trong công cuộc công nhiệp hoá , hiện đại hoá . Nhu cầu điện năng
trongcác lĩnh vực công nghiệp , nông nghiệp , dịch vụ và sinh hoạt tăng trưởng không
ngừng đi cùngvới quá trình phát triển kinh tế . Do đó đòi hỏi rất nhiều công trình cung
cấp điện . Đặc biệt rất cần các công trình có chất lượng cao, đảm bảo cung cấp điện liên
tục, phục vụ tốt cho sự phát triển của các nghành trong nền kinh tế quốc dân .
Trong đó có lĩnh vực công nghiệp là 1 trong các ngành kinh tế trọng điểm của đất
nước , được Nhà nước và Chính phủ ưu tiên phát triển vì có vai trò quan trọng trong kế
hoạch đưa nước ta trở thành nước công nghiệp vào năm 2020 . Thiết kế cung cấp điện
cho nghành này vì thế là 1 công việc khó khăn , đòi hỏi sự cẩn thận cao . Phụ tải của
ngành phần lớn là phụ tải hộ loại 1 , đòi hỏi độ tin cậy cung cấp điện cao . Một phương

án cung cấp điện hợp lý là 1 phương án kết hợp hài hòa được các chỉ tiêu kinh tế , kĩ
thuật , đảm bảo đơn giản trong sửa chữa và vận hành thuận tiện , đảm bảo chất lượng
điện năng . Hơn nữa cần áp dụng các thiết bị cùng các thiết kế hiện đại và có khả năng
mở rộng trong tương lai .
Dưới sự hướng dẫn của thầy Nguyễn Phúc Huy, em được nhận đề tài Thiết kế cung
cấp điện cho 1 phân xưởng sửa chữa cơ khí . Đồ án bao gồm 1 số phần chính như chọn
máy và vị trí đặt trạm biến áp , chọn dây và các phần tử bảo vệ , hạch toán công trình .
Việc làm đồ án đã giúp chúng em điều kiện áp dụng những kiến thức đã học và tích lũy
thêm được nhiều kinh nghiệm . Đây là 1 đồ án có tính thực tiễn rất cao , chắc chắn sẽ
giúp ích cho em rất nhiều trong công tác sau này .
Trong quá trình thực hiện đồ án , em đã nhận được sự chỉ bảo rất tận tình của thầy
Nguyễn Phúc Huy cùng các thầy cô trong khoa Hệ Thống Điện . Do trình độ còn hạn chế
nên việc thực hiện đồ án còn nhiều thiếu xót . Em rất mong nhận thêm được nhiều sự chỉ
dẫn của thầy cô để hoàn thiện hơn cho đồ án .
Em xin chân thành cảm ơn .
Sinh viên thực hiện
SV : Đỗ Thị Cơ – Đ3H1

Page 4


Đồ án môn học Cung Cấp Điện

Đỗ Thị Cơ
Hà Nội tháng 5 năm 2011.

CHƯƠNG 1 : TÍNH TOÁN CHIẾU SÁNG CHO PHÂN XƯỞNG
1.1. 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 còn phụ thuộc vào quang thông, 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:
Không lóa do phản xạ.
Không có bóng tối.
Phải có độ rọi đồng đều.
Phải đảm bảo độ sáng đủ và ổn định.
Phải tạo ra được ánh sáng giống ánh sáng ban ngày.
Chọn loại bóng đèn chiếu sáng , gồm 2 loại: bóng đèn sợi đốt và bóng đèn huỳnh
quang. Các phân xưởng thường ít dùng đèn huỳnh quang vì đèn huỳnh quang có tần số là
50Hz thường gây ra ảo giác không quay cho các động cơ không đồng bộ, gây nguy hiểm
cho người vận hành máy, dễ gây ra tai nạn lao động. Do đó người ta thường sử dụng đèn
sợi đốt cho các phân xưởng sửa chữa cơ khí.
Việc bố trí đèn khá đơn giản, thường được bố trí theo các góc của hình vuông hoặc
hình chữ nhật .
Sở bộ về các kích thước của phân xưởng như sau :
- Phân xưởng có kích thước axbxH = 36x24x4,12m .
Độ rọi yêu cầu cho 1 phân xưởng sửa chữa cơ khí là từ 50 ÷ 100 lux, độ rọi được
chọn là : Eyc = 100 lux.
Chọn độ cao treo đèn là h1 = 0,5 m .
- Chiều cao mặt bằng làm việc h2 = 0,8 m .
Do đó khoảng cách từ đèn đến mặt công tác là h = H - h1- h2 = 4,12 -0,7- 0,8 = 2,62 m .

SV : Đỗ Thị Cơ – Đ3H1

Page 5


Đồ án môn học Cung Cấp Điện


34
Hình 1.1 : Bố trí đèn theo mặt đứng
Với H : chiều cao nhà xưởng , tính bằng m , đã cho ở đầu bài
Tra bảng với bóng đèn sợi đốt vạn năng L/h=1,5÷1,8.
Suy ra : L=1,8.h = 1,8.2,62 =4,716 m.
Căn cứ vào kích thước nhà xưởng ta chọn khoảng cách giữa các đèn là:
Ld = 4,5 m, (đèn gần tường nhất p~2,25m) và Ln = 4 m (đèn gần tường nhất q~2m).
Trong đó :
Ld :là khoảng cách giữa các đèn theo chiều dài phân xưởng ,m.
Ln : là khoảng cách giữa các đèn theo chiều rộng phân xưởng ,m.
Như vậy tổng cộng có 8 hàng đèn, mỗi hàng có 6 bóng.
Kiểm tra mức độ đồng đều về ánh sáng:

6000mm

Ln
L
4
4
≤q≤ n ⇔ ≤2=
3
2
3
2
Ld
L
4,5
4,5
≤ p≤ d ⇔
≤ 2,25 =

3
2
3
2

Như vậy việc bố trí đèn là hợp lý.
Số lượng đèn tối thiểu để đảm bảo độ chiếu sáng đồng đều là : Nmin = 48 bóng.
Sơ đồ bố trí chiếu sáng như hình vẽ minh họa dưới đây :
2m
Ln=4m
Ld=4,5m

SV : Đỗ Thị Cơ – Đ3H1

Page 6

36000mm

2,25m


Đồ án môn học Cung Cấp Điện

Hình vẽ 1.2 : Sơ đồ minh họa chiếu sáng đơn giản
Xác định chỉ số phòng :
ϕ=

a ⋅b
24 ⋅ 36
=

≈ 5,496
h ⋅ ( a + b ) 2,62 ⋅ ( 24 + 36)
.

σ
Coi hệ số phản xa của trần và tường lần lượt là là : σ tran =50 % và tuong =30 % kết hợp với
chỉ số phòng ta tra bảng được hệ số sử dụng là: K sd = 0,59 (đèn sợi đốt chiếu sâu_bảng
47.plBT).
Lấy hệ số dự trữ k=1,3 và hệ số tính toán Z=1,1 xác định được quang thông của mỗi đèn
như sau:
Fyc =

k .E yc .S .Z
n.k sd

=

1,3 ⋅ 100 ⋅ 24 ⋅ 36 ⋅ 1,1
= 4362,7
48 ⋅ 0,59
(lumen).

Dựa vào Fyc ta chọn loại đèn sợi đốt Halogen có Pđ = 300 W, F = 6300 lm
(tra bảng PL VIII.2 –Ngô Hồng Quang)
Ngoài ra ta trang bị thêm cho 2 phòng thay đồ và 2 phòng vệ sinh, mỗi phòng có 1 bóng
60W.
Tổng công suất đèn là Pcs = 48.300 + 4.60 = 146400 W = 14,64 kW
1.2. Chọn cáp cho hệ thống chiếu sáng
•


I lv max =

Chọn cáp từ tủ phân phối đến tủ chiếu sáng.
Pcs

3 ⋅ U đm Cosϕ

=

14,64
3 ⋅ 0,38 ⋅ 1

= 22,243 ( A)

(với đèn sợi đốt cos ϕ =1)
Tmax = 5010h ( tra bảng 9pl – SBT) suy ra jkt = 2,7mm2
Vậy tiết diện dây cần tìm là :
I lv max 22,243
=
= 8,238 mm 2
2,7
F = j kt

Vậy ta chọn dây dẫn bằng đồng có F =10mm2 (các thông số r0 = 1,83(Ω/km),
x0 =0,073(Ω/km).(tra bảng pl V.12- Ngô Hồng Quang )
•

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 8 bóng, công suất mỗi bóng là
300W.
- Nhóm 1:
Tổng công suất nhóm 1 : P = 8.300 =2400 W =2,4 kW.
I lv max =

2,4
= 10,9 A
0,22

SV : Đỗ Thị Cơ – Đ3H1

Page 7


Đồ án môn học Cung Cấp Điện

F=

I lv max 10,9
=
= 4,037 mm 2
j kt
2,7

Suy ra:
Vậy ta chon dây dẫn bằng đồng có có F = 4 mm2 (các thông số r0 = 4,61(Ω/km),
x0 =0,09 (Ω/km).( tra bảng pl V.12- Ngô Hồng Quang )
Các nhóm khác cũng có cùng số lệu như nhóm 1 nên kết quả giống như nhóm 1.
Từ kết quả tính toán trên ta được bảng số liệu thông số dây dẫn mạch chiếu sáng như sau:

r0
Vị trí
F,
Icp
(Ω/km)ở
2
mm
200C
Cáp tổng
cs
10
87
1,83
Dây
nhánh
4
53
4,61
• Chọn áp tô mát
-

Chọn áp tô mát tổng.

Ilvmax = 22,243 A, ta chọn áp tô mát tổng Iđm= 40 A, 3 cực, do LG chế tạo.
-

Chọn áp tô mát nhánh.

+ Nhánh cung cấp điện cho 8 bóng:
I lv max =


2,4
= 10,9 A
0,22
, ta chọn áp tô mát Iđm = 20 A, 2 cực, do LG chế tạo.

+ Các nhánh khác cũng dùng áp tô mát Iđm = 20 A cùng loại.
Bảng 1.2: Thông số Át-tô-mát được lựa chọn
Vị trí
Áp tô mát tổng

Loại

Kiểu

Udm(V)

Số cực Idm(A)

50AF

ABE 53a

600

3

40

Áp tô mát nhánh 50AF


ABE 53a

600

2

20

• Kiểm tra điều kiện chọn dây kết hợp với áp tô mát
Điều kiện kiểm tra:
I cp ≥
-

1,25.I đmA
1,5.k1 .k 2 .k 3

Mạch chiếu sáng tổng dùng dây10 mm2, bảo vệ bằng áp tô mát kiểu 50AF:

SV : Đỗ Thị Cơ – Đ3H1

Page 8


Đồ án môn học Cung Cấp Điện

I cp = 87 A ≥
-

1,25.I đmA

1,25.40
=
= 35,08 A
1,5.k1 .k 2 .k 3 1,5.0,95.1.1

Các mạch nhánh dùng dây 4mm2 , bảo vệ bằng áp tô mát kiểu 50AF:
I cp = 53 A ≥

1,25.I đmA
1,25.20
=
= 25 A
1,5.k1 .k 2 .k 3 1,5.0,95.0,7.1

Thỏa mãn điều kiện.
+ Không cần kiểm tra độ sụt áp của của đường dây vì đường dây ngắn, các dây đều
được chọn vượt cấp.

CHƯƠNG 2 : TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN
Tính toán phụ tải điện là công việc bắt buộc và đầu tiên trong mọi công trình cung cấp
điện . Việc này sẽ cung cấp các số liệu phục vụ cho việc thiết kế lưới điện về sau của
người kĩ sư . Phụ tải tính toán có giá trị tương đương với phụ tải thực tế về mặt hiệu ứng
nhiệt , do đó việc chọn dây dẫn hay các thiết bị bảo vệ cho nó sẽ được đảm bảo .
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 thông tin chính xác về mặt bằng bố trí thiết bị , biết đựoc công suất và quá
trình công 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 :
ΣPi .k sdi
k = ΣPi ( 2.1 )
Σ
sd

- Xác định số lượng thiết bị hiệu dụng của mỗi nhóm nhd :
SV : Đỗ Thị Cơ – Đ3H1

Page 9


Đồ án môn học Cung Cấp Điện

( ΣP )

2

i

nhd = ΣPi ( 2.2 )
- Hệ số nhu cầu của nhóm sẽ được xác định theo biểu thức sau :
2

Σ

knc = k s d +
- Phụ tải tính toán của mỗi nhóm là :


1 − k sΣd
n hd

( 2.3 )

Ptt = knc. ΣPi ( 2.4 )
Hệ số công suất của phụ tải mỗi nhóm :
∑ Pi ⋅ Cosϕ
Cosϕ tb =
∑ Pi
(2.5).
Đi vào tính toán cụ thể
2.1. Phụ tải tính toán nhóm chiếu sáng.
Từ kết quả thiết kế chiếu sáng ta tính được phụ tải chiếu sáng tính toán của toàn phân
xưởng.
Pcs = kđt .N .Pđ = 1.(48.300 +4.60) = 14640 W =14,64 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 sợi đốt nên hệ số cosϕ của nhóm chiếu sáng là 1. Do đó, ta có công suất toàn
phần của nhóm chiếu sáng là:
Pcs
14,64
=
= 14,64 kVA
1
Scs = cos ϕ


Qcs = 0 kVAr.
1.3.

Phụ tải tính toán nhóm thông thoáng và làm mát

Lưu lượng gió tươi cần cấp vào xưởng là:

(

Q = n.V m 3 / h

)

n – tỉ số đổi không khí (1/h)_ với phân xưởng cơ khí lấy n = 6 (1/h)
V – thể tích của phân xưởng (m3) V = a.b.H
SV : Đỗ Thị Cơ – Đ3H1

Page 10


Đồ án môn học Cung Cấp Điện

với a (m), b (m), chiều rộng – dài phân xưởng (đo theo đề bài)
H (m)– chiều cao của phân xưởng;

(

Q = 6 ⋅ 24 ⋅ 36 ⋅ 4,12 = 21,358 ⋅ 10 3 m 3 / h

Suy ra :


)

Chọn quạt hút công nghiệp có q = 2200 / h, với số lượng là 10 quạt .
Bảng 2 .1 : Thông số kỹ thuật của quạt hút công nghiệp
Thiết bị

Công suất.W

Lượng gió
(m3/h)

Số lượng

ksd

cosϕ

Quạt hút

215

2200

10

0,7

0,8


Hệ số nhu cầu của quạt hút là:

k ncqh = k sd +

1 − k sd
1 − 0,7
= 0,7 +
= 0,795
n
10
.

Trong đó : n là tổng số thiết bị trong nhóm.
Phụ tải tính toán nhóm phụ tải thông thoáng-làm mát:

Plm = k
S lm =
Qlm =
1.4.

qh
nc

n

∑P
i =1

đmqi


= 0,795 ⋅10 ⋅ 215 = 1709,25W = 1,709kW
.

Plm
1,709
=
= 2,136kVA
cos ϕ
0,8
S lm2 − Plm2 = 2,136 2 + 1,709 2 = 2,736

kVAr

Phụ tải tính toán 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 toán 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;

-

Công 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 4 nhóm và tính toán cho từng nhóm như sau:
•

Quá trình tính toán cho nhóm 1:

Nhóm 1 gồm 9 thiết bị động lực như bảng sau :
SV : Đỗ Thị Cơ – Đ3H1

Page 11


Đồ án môn học Cung Cấp Điện

Số hiệu trên sơ
đồ
Tên thiết bị
34
Máy ép quay
28
Máy ép quay
35
Máy tiện bu lông
29
Máy khoan
36
Máy tiện bu lông
30
Máy khoan
37

Máy tiện bu lông
32
Máy xọc (đục)
21
Cần cẩu
- Hệ số sử dụng tổng hợp :

Hệ số ksd
0.45
0.45
0.32
0.27
0.32
0.27
0.32
0.4
0.25

Công suất đặt
P,KW
30
22
2.2
1.2
2.8
1.5
4.5
4
13


cosφ
0.58
0.58
0.55
0.66
0.55
0.66
0.55
0.6
0.67

9

k sd ∑1 =

∑P ⋅k
i

i =1

=

9

∑P

32,019
= 0,394
81,2


i

i =1

-

sd

Số lượng hiệu dụng:
2

n hd1

 9 
 ∑ Pi 
( 81,2) 2 = 4,106
=  i =91  =
1605,62
∑ Pi 2
i =1

-

Hệ số nhu cầu:
k nc ∑ 1 = k sd ∑ i +

-

1 − k sd ∑ i
n hd1


= 0,394 +

1 − 0,394
4,106

= 0,693

Tổng công suất phụ tải động lực:
n

Pđl1 = k ncΣ1 ∑ Pi = 0,693 ⋅ 81,2 = 56,272( kW )
i =1

-

Hệ số công suất của phụ tải động lực:
9

Cosϕ tb1 =

∑ P ⋅ Cosϕ
i

i

1

9


∑P

i

1

-

Công suất toàn phần

SV : Đỗ Thị Cơ – Đ3H1

Page 12

=

48,277
= 0,595
81,2


Đồ án môn học Cung Cấp Điện

S đl1 =
-

Pđl1
56,272
=
= 94,575( kVA)

Cosϕ tb1
0,595

Công suất phản kháng:
Q đl1 = S đl2 1 − Pđl21 = 94,575 2 − 56,272 2 = 76,012( kVAR )
•

Quá trình tính toán cho nhóm 2:

Nhóm 2 gồm có 13 thiết bị động lực sau:
Số hiệu trên
sơ đồ
Tên thiết bị
27
Lò gió
17
Máy ép
8
Máy mài nhẵn tròn
1
Máy mài nhẵn tròn
19
Máy khoan
20
Máy khoan
9
Máy mài nhẵn phẳng
2
Máy mài nhẵn phẳng
10

Máy khoan
22
Máy ép nguội
11
Máy khoan
3
Máy tiện bu lông
18
Cần cẩu
- Hệ số sử dụng tổng hợp :

Hệ số ksd
0.53
0.41
0.35
0.35
0.27
0.27
0.32
0.32
0.27
0.47
0.27
0.3
0.25

Cosφ
0.9
0.63
0.67

0.67
0.66
0.66
0.68
0.68
0.66
0.7
0.66
0.65
0.67

Công suất đặt P,kW
4
13
12
3
0.8
0.8
4.5
1.5
0.8
30
1.2
0.8
4.5

13

k sd ∑ 2 =


∑P ⋅k
i

sdi

1

13

∑P

=

31,057
= 0,404
76,9

i

1

-

Số lượng hiệu dụng :
2

n hd 2

 13 
 ∑ Pi 

2
1
 = ( 76,9 ) = 4,603
=  13
1284 ,75
∑ Pi 2
1

-

Hệ số nhu cầu :
k nc ∑ 2 = k sd ∑ 2 +

SV : Đỗ Thị Cơ – Đ3H1

1 − k sd ∑ 2
n hd 2

= 0,404 +

Page 13

1 − 0,404
4,603

= 0,682


Đồ án môn học Cung Cấp Điện
-


Tổng công suất phụ tải động lực :
13

Pđl 2 = k nc ∑ 2 ⋅ ∑ Pi = 0,682 ⋅ 76,9 = 52,446( kW )
1

-

Hệ số công suất của phụ tải động lực :
13

Cosϕ tb2 =

∑ P ⋅ Cosϕ
i

i

1

13

∑P

=

52,831
= 0,687
76,9


i

1

-

Công suất toàn phần:
S đl 2 =

-

Pđl 2
52,446
=
= 76,341( kVA)
Cosϕ tb2
0,687

Công suất phản kháng :
Qđl 2 = S đl2 2 − Pđl2 2 = 76,3412 − 52,4462 = 55,474( kVAR)
•

Quá trình tính toán cho nhóm 3 :

Nhóm 3 gồm 10 thiết bị động lực như sau :
Số hiệu trên sơ
đồ
38
39

33
40
41
44
42
43
45
31
-

Tên thiết bị
Máy tiện bu lông
Máy mài
Máy xọc (đục)
Máy hàn
Máy quạt
Máy cắt tôn
Máy quạt
Máy hàn
Máy quạt
Lò gió

Hệ số ksd
0.32
0.45
0.4
0.46
0.65
0.27
0.65

0.46
0.65
0.53

Cosφ
0.55
0.63
0.6
0.82
0.78
0.57
0.78
0.82
0.78
0.9

Hệ số sử dụng tổng hợp :
10

k sd ∑ 3 =

∑P ⋅k
i

1

10

∑P


sdi

=

i

1

-

Số lượng hiệu dụng :

SV : Đỗ Thị Cơ – Đ3H1

Page 14

44,711
= 0,48
99,3

Công suất đặt
P,kW
5.5
4.5
5.5
30
4.5
2.8
5.5
28

7.5
5.5


Đồ án môn học Cung Cấp Điện
2

n hd 3

 10 
 ∑ Pi 
2
1
 = ( 99,3) = 5,164
=  10
1909,59
∑ Pi 2
1

-

Hệ số nhu cầu :
k nc ∑ 3 = k sd ∑ 3 +

-

1 − k sd ∑ 3
n hd 3

= 0,48 +


1 − 0,48
5,164

= 0,709

Tổng công suất phụ tải động lực :
10

Pđl 3 = k nc ∑ 3 ⋅ ∑ Pi = 0,709 ⋅ 99,3 = 70,404( kW )
1

-

Hệ số công suất của phụ tải động lực :
10

Cosϕ tb3 =

∑ P ⋅ Cosϕ
i

i

1

10

∑P


=

76,916
= 0,775
99,3

i

1

-

Công suất toàn phần:
S đl 3 =

-

Pđl 3
70,404
=
= 90,844( kVA)
Cosϕ tb3
0,775

Công suất phản kháng :
Qđl 3 = S đl2 3 − Pđl23 = 90,844 2 − 70,4042 = 57,41( kVAR )
•

Quá trình tính toán cho nhóm 4:


Nhóm 4 gồm 13 thiết bị động lực như sau:
Số hiệu trên sơ
đồ
4
12
23
13
5
24
25
14
SV : Đỗ Thị Cơ – Đ3H1

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 tiện bu lông

Hệ số ksd
0.3
0.3
0.47
0.3
0.3
0.3

0.3
0.3
Page 15

Cosφ
0.65
0.58
0.7
0.58
0.65
0.58
0.58
0.58

Công suất đặt
P,kW
2.2
1.5
45
2.8
4.5
10
10
3


Đồ án môn học Cung Cấp Điện

15
6

7
16
26
-

Máy tiện bu lông
Máy phay
Máy phay
Máy tiện bu lông
Máy mài

0.3
0.26
0.26
0.3
0.45

0.58
0.56
0.56
0.58
0.63

3
1.5
2.8
5.5
2.8

Hệ số sử dụng tổng hợp :

13

k sd ∑ 4 =

∑P ⋅k
i

sdi

1

13

∑P

=

36,278
= 0,383
94,6

i

1

-

Số lượng hiệu dụng :
2


n hd 4

 13 
 ∑ Pi 
2
1
 = ( 94,6) = 3,847
=  13
2326,36
∑ Pi 2
1

-

Hệ số nhu cầu :
k nc ∑ 4 = k sd ∑ 4 +

-

1 − k sd ∑ 4

= 0,383 +

n hd 4

1 − 0,383
3,847

= 0,698


Tổng công suất phụ tải động lực :
13

Pđl 4 = k nc ∑ 4 ⋅ ∑ Pi = 0,698 ⋅ 94,6 = 66,031( kW )
1

-

Hệ số công suất của phụ tải động lực :
13

Cosϕ tb4 =

∑ P ⋅ Cosϕ
i

i

1

13

∑P

=

60,791
= 0,643
94,6


i

1

-

Công suất toàn phần:
S đl 4 =

-

Pđl 4
66,031
=
= 102,692( kVA)
Cosϕ tb 4
0,643

Công suất phản kháng :
Qđl 4 = S đl2 4 − Pđl2 4 = 102,692 2 − 66,0312 = 78,648( kVAR )

SV : Đỗ Thị Cơ – Đ3H1

Page 16


Đồ án môn học Cung Cấp Điện

Từ các tính toán 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

0.394

0.693

56.272

0.595

94.575

76.012

2

0.404


0.682

52.446

0.687

76.341

55.474

3

0.48

0.709

70.404

0.775

90.844

57.41

4

0.383

0.698


66.031

0.643

102.692

78.648

Tổng hợp các nhóm phụ tải động lực như sau :
-

Hệ số sử dụng tổng hợp :
4

k sd ∑ =

∑P

đlj

⋅ k sd ∑ j

1

4

∑P

=


102,443
= 0,418
245,153

đlj

1

-

Hệ số nhu cầu :
k nc ∑ = k sd ∑ +

-

1 − k sd ∑

= 0,418 +

N

1 − 0,418
4

= 0,709

Tổng công suất phụ tải động lực :
4


Ptt.đl = k nc ∑ ⋅ ∑ Pđlj = 0,709 ⋅ 245,153 = 173,813 ( kW )
1

-

Hệ số công suất của phụ tải động lực :
4

Cosϕ tbđb =

∑P

đlj

⋅ cos ϕ tbj

1

4

∑P

=

166,533
= 0,679
245,153

đlj


1

-

Công suất toàn phần :
S ttđt =

-

Pttđt
173,813
=
= 255,984
Cosϕ tbđb
0,679
(kVA)

Công suất phản kháng :
2
2
Qttđt = S ttđt
− Pttđt
= 255,984 2 − 173,813 2 = 187 ,928( kVAR )

1.5.

Phụ tải tổng hợp toàn phân xưởng.

SV : Đỗ Thị Cơ – Đ3H1


Page 17


Đồ án môn học Cung Cấp Điện

Công suất tác dụng toàn phân xưởng:
Pttpx = k đt ( Ptt.đl + Pcs + Plm ) = 1 ⋅ (173,813 + 14,64 + 1,709) = 190,162( kW )

Với kdt=1
Hệ số công suất trung bình toàn phân xưởng:
cos ϕ =

∑ Pi . cos ϕ i Ptt.đl cos ϕ tb.đl + Pcs cos ϕ tbcs + Ptlm cos ϕ tblm
=
∑ Pi
Ptt.đl + Pcs + Plm

=

173,813 ⋅ 0,679 + 14,64 ⋅ 1 + 1,709 ⋅ 0,8
= 0,705
190,162
.

Xét thêm tổn thất trong mạng điện (10%) và khả năng phát triển phụ tải trong 10 năm
(10%), ta sẽ có số liệu tính toán phụ tải toàn phân xưởng là:
PttpxΣ = 1,2.Pttpx = 1,2 ⋅ 190,162 = 228,194( kW )

S ttpx =


PttpxΣ
cos ϕ tbpx

=

228,194
= 323,679( kVA)
0,705

2
2
Qttpx = S ttpx
− Pttpx
= 323,679 2 − 228,194 2 = 229,555( kVAR )

SV : Đỗ Thị Cơ – Đ3H1

Page 18


Đồ án môn học Cung Cấp Điện

CHƯƠNG 3 :
XÁC ĐỊNH SƠ ĐỒ CẤP ĐIỆN CỦA PHÂN XƯỞNG
3.1 . Lựa chọn công suất và số lượng máy biến áp.
3.1.1. 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 không thể bố trí máy biến áp trong nhà . Vì
vậy nên đặt máy phía ngoài nhà xưởng, khoảng cách từ trạm tới phân xưởng là 110 m.
3.1.2. Phương án trạm biến áp

Do phụ tải có 85% phụ tải loại I&II nên ta chọn các phương án cấp điện, có thể như sau:
SV : Đỗ Thị Cơ – Đ3H1

Page 19


Đồ án môn học Cung Cấp Điện
1) Phương án 1: trạm có hai máy biến áp làm việc song song.

Hệ số điền kín của phụ tải:
k đk =

Ptb
T
5010
= max =
= 0,5719
Pmax 8760 8760
≤ 0,75 thì khi sự cố 1 máy, máy còn lại cho phép quá

tải 40% liên tục 6 giờ trong một ngày, 5 ngày trong một tuần.

Công suất MBA được lựa chọn thỏa mãn điều kiện:
S dmB1 ≥

Ta có :
Và :

S đmB1 ≥

S đmB1 ≥

S ttpx
2

=

0,85 ⋅ S ttpx
1,4

S ttpx
2

và

S dmB1 ≥

0,85 ⋅ S ttpx
1,4

323,679
= 161,84 ( kVA)

2

=

0,85 ⋅ 323,679
= 196,519( kVA)
1,4
.

Vậy phương án này ta sẽ dùng 2 MBA có công suất định mức là S n = 200 kVA để cấp
điện cho phân xưởng.2MBA này có ∆P o = 0,53( kW ) và ∆PN = 3,45( kW ) .
(tra bảng PL II.2-Ngô Hồng Quang)
Từ đó ta tính được hàm chi phí quy dẫn của phương án như sau :
Z B1 = p BV B1 + ∆AB1 .c ∆ + Yth

Trong đó :
p B = atc + k kh = 0,127 + 0,065 = 0,192

Hệ số tiêu chuẩn sử dụng vốn đầu tư:
i ⋅ (1 + i ) h
0,12 ⋅ (1 + 0,12 )
=
= 0,127
Th
(1 + i ) − 1 (1 + 0,12) 25 − 1
T

a tc =

25


i là hệ số chiết khấu. Đề bài cho i = 12%

T h là tuổi thọ trung bình của trạm biến áp lấy bằng 25 năm.
k kh = 6,5% là hệ số khấu hao của trạm biến áp

(tra theo bảng 3.1 SGT-Trần Quang Khánh))
Vốn đầu tư trạm biến áp :

SV : Đỗ Thị Cơ – Đ3H1

Page 20


Đồ án môn học Cung Cấp Điện
VB1 = 1,6 ⋅ ( m + n ⋅ S n ) = 1,6 ⋅ ( 24,18 + 0,18 ⋅ 200 ) ⋅ 10 6 = 96,228 ⋅ 10 6

đ

m,n là hệ số kinh tế cố định và thay đổi của trạm biến áp, đ và đ/kVA
(tra bảng 3.2 SGT-Trần Quang Khánh)
Tổn thất điện năng trong MBA:
2

2

∆P  S ttpx 
3,45  323,679 
 τ + 2.∆P01 t =
∆AB1 = N 1 


 ⋅ 3421,875 + 2 ⋅ 0,53 ⋅ 8760 = 24746,056( kWh )
2  S đmB1 
2  200 

Trong đó :
∆PN 1 = 3,45( kW ) là tổn thất công suất ngắn mạch trong MBA
∆Po1 = 0,53( kW ) là tổn thất công suất không tải trong MBA

τ = ( 0,124 + TM ⋅ 10 − 4 ) ⋅ 8760 = ( 0,124 + 5010 ⋅ 10 −4 ) ⋅ 8760 = 3421,875 h là thời gian tổn
2

2

thất cực đại.
t là thời gian vận hành MBA,thường lấy là 1 năm nên t =8760h.
Giá thành tổn thất điện năng :
c ∆ = 1000( đ / kWh )

Thiệt hại do mất điện khi sự cố:
Yth1 = 0,25.S ttpx . cos ϕ .t f .g th = 0,25 ⋅ 323,679 ⋅ 0,705 ⋅ 24 ⋅ 7500 = 10,269 ⋅ 10 6 đ

Trong đó :
Cosφ =0,705 là hệ số công suất trung bình toàn phân xưởng.
tf = 24h là thời gian mất điện sự cố.
gth=7500 đ/kWh là suất thiệt hại do mất điện đầu bài cho.
Vậy hàm chi phí quy dẫn của phương án 1 là :
Z B1= 0,192 ⋅ 96,228 ⋅ 10 6 + 24746,056 ⋅ 1000 + 10,269 ⋅ 10 6 = 53,491⋅ 10 6 đ
2) Phương án 2: trạm có 1 máy biến áp và 1 máy phát diesel dự phòng


Công suất MBA được lựa chọn thỏa mãn điều kiện:
S đmB 2 ≥ S ttpx = 323,679( kVA)

Và máy phát điện thỏa mãn
SV : Đỗ Thị Cơ – Đ3H1

S đmMF ≥ 0,85 .S tt. px = 0,85 ⋅ 323,731 = 275,127( kVA)

Page 21


Đồ án môn học Cung Cấp Điện

Vậy ta sẽ chọn máy biến áp có công suất định mức Sn = 400 kVA, có ∆Po = 0,84 ( kW ) ,
∆PN = 5,75( kW ) (tra bảng PL II.2-Ngô Hồng Quang) và máy phát diesel dự phòng có công

suất định mức là 300 kVA.
Hàm chi phí quy dẫn của phương án là :
Z B 2 = p B (V B 2 + 1,1.VMF ) + ∆AB 2 .c ∆ + Yth2

Trong đó :
p B = atc + k kh = 0,127 + 0,065 = 0,192

Hệ số tiêu chuẩn sử dụng vốn đầu tư:
i ⋅ (1 + i ) h
0,12 ⋅ (1 + 0,12 )
=
= 0,127
Th
(1 + i ) − 1 (1 + 0,12) 25 − 1

T

a tc =

25

i là hệ số chiết khấu. Đề bài cho i = 12%

T h là tuổi thọ trung bình của trạm biến áp lấy bằng 25 năm.
k kh = 6,5% là hệ số khấu hao của trạm biến áp(tra theo bảng 3.1 SGT)

Vốn đầu tư trạm biến áp :
V B 2 = ( m + n ⋅ S n ) = ( 24,18 + 0,18 ⋅ 400) ⋅ 10 6 = 96,18 ⋅ 10 6 đ

m,n là hệ số kinh tế cố định và thay đổi của trạm biến áp, đ và đ/kVA
(tra bảng 3.2 SGT-Trần Quang Khánh)
Vốn đầu tư cho máy phát dự phòng :

(

VMF = 1,95.S MF = 1,95 ⋅ 300 = 585 10 6 đ

)

Tổn thất điện năng trong MBA:
∆AB 2

 S ttpx
= ∆PN 2 
 S đmB2


2

2


323,679 
 τ + ∆P02 t = 5,75
 ⋅ 3421,875 + 0,84 ⋅ 8760 = 20242,113( kWh )
 400 


Trong đó :
∆PN 2 = 5,75( kW ) là tổn thất công suất ngắn mạch trong MBA
∆Po 2 = 0,84 ( kW ) là tổn thất công suất không tải trong MBA

SV : Đỗ Thị Cơ – Đ3H1

Page 22


Đồ án môn học Cung Cấp Điện

τ = ( 0,124 + TM ⋅ 10 − 4 ) ⋅ 8760 = ( 0,124 + 5010 ⋅ 10 −4 ) ⋅ 8760 = 3421,875 h là thời gian tổn
2

2

thất cực đại.
t là thời gian vận hành MBA,thường lấy là 1 năm nên t =8760h.

(bỏ qua tổn thất trong Máy phát điện và coi MPĐ như một phần tử của trạm biến áp)
Giá thành tổn thất điện năng :
c ∆ = 1000( đ / kWh )

Thiệt hại do mất điện khi sự cố:
Yth2 = 0,25.S ttpx . cos ϕ .t f .g th = 0,25 ⋅ 323,679 ⋅ 0,705 ⋅ 24 ⋅ 7500 = 10,269 ⋅ 10 6 đ

Trong đó :
Cosφ =0,705 là hệ số công suất trung bình toàn phân xưởng.
tf = 24h là thời gian mất điện sự cố.
gth=7500 đ/kWh là suất thiệt hại do mất điện đầu bài cho.
Vậy hàm chi phí quy dẫn của phương án 2 là :

(

)

Z B 2 = 0,192 ⋅ 96,18 ⋅ 10 6 + 1,1 ⋅ 585 ⋅ 10 6 + 20242,113 ⋅ 1000 + 10,269 ⋅ 10 6 = 172,53 ⋅ 10 6 đ
3) Phương án 3: trạm có 1 máy biến áp

Công suất MBA được lựa chọn thỏa mãn điều kiện:
S đmB2 ≥ S tt. px = 323,679( kVA)

Vậy ta sẽ chọn máy biến áp có công suất 400 kVA, có ∆P0 = 0,84 ( kW ) , và ∆PN = 5,75( kW )
.(tra bảng PL II.2-Ngô Hồng Quang)
Hàm chi phí quy dẫn của phương án 3 sẽ được tính theo công thức :
Z B 3 = p BVB 3 + ∆AB 3 .c ∆ + Yth3

Trong đó :
p B = atc + k kh = 0,127 + 0,065 = 0,192


Hệ số tiêu chuẩn sử dụng vốn đầu tư:
i ⋅ (1 + i ) h
0,12 ⋅ (1 + 0,12 )
=
= 0,127
Th
(1 + i ) − 1 (1 + 0,12) 25 − 1
T

a tc =

25

i là hệ số chiết khấu. Đề bài cho i = 12%

SV : Đỗ Thị Cơ – Đ3H1

Page 23


Đồ án môn học Cung Cấp Điện
T h là tuổi thọ trung bình của trạm biến áp lấy bằng 25 năm.
k kh = 6,5% là hệ số khấu hao của trạm biến áp(tra theo bảng 3.1 SGT)

Vốn đầu tư trạm biến áp :
VB 3 = ( m + n ⋅ S đmB3 ) = ( 24,18 + 0,18 ⋅ 400) ⋅ 10 6 = 96,18 ⋅ 10 6 đ

m,n là hệ số kinh tế cố định và thay đổi của trạm biến áp, đ và đ/kVA
(tra bảng 3.2 SGT-Trần Quang Khánh)

Tổn thất điện năng trong MBA:
∆AB 3

 S ttpx
= ∆PN 3 
 S đmB2

2

2


323,679 
 τ + ∆P03 t = 5,75
 ⋅ 3421,875 + 0,84 ⋅ 8760 = 20242,113( kWh )
400




Trong đó :
∆PN 2 = 5,75( kW ) là tổn thất công suất ngắn mạch trong MBA
∆Po 2 = 0,84 ( kW ) là tổn thất công suất không tải trong MBA

τ = ( 0,124 + TM ⋅ 10 − 4 ) ⋅ 8760 = ( 0,124 + 5010 ⋅ 10 −4 ) ⋅ 8760 = 3421,875 h là thời gian tổn
2

2

thất cực đại.

t là thời gian vận hành MBA,thường lấy là 1 năm nên t =8760h.
Giá thành tổn thất điện năng :
c ∆ = 1000( đ / kWh )

Thiệt hại do mất điện khi sự cố hỏng MBA :
Yth3 = S ttpx . cos ϕ .t f .g th = 323,679 ⋅ 0,705 ⋅ 24 ⋅ 7500 = 41,075 ⋅ 10 6 đ

Trong đó :
Cosφ =0,705 là hệ số công suất trung bình toàn phân xưởng.
tf = 24h là thời gian mất điện sự cố.
gth=7500 đ/kWh là suất thiệt hại do mất điện đầu bài cho.
Vậy hàm chi phí quy dẫn của phương án 3 là :
Z B 2 = 0,192 ⋅ 96,18 ⋅ 10 6 + 20242,113 ⋅ 1000 + 41,075 ⋅ 10 6 = 79,784 ⋅ 10 6 đ

Từ kết quả tính toán cụ thể cho từng phương án ta có bảng tổng hợp các kết quả cho từng
phương án như sau:
SV : Đỗ Thị Cơ – Đ3H1

Page 24


Đồ án môn học Cung Cấp Điện

Vốn đầu tư, 106 đ

Chi phí hao tổn, 106 Thiệt hại, 106 đ Z, 106 đ
đ
Phương án 1
96,228
24,476

10,269
53,491
Phương án 2
739,68
20,242
10,269
172,53
Phương án 3
96,18
20,242
41,075
79,784
Từ bảng tổng hợp kết quả tính toán trên ta thấy phương án 1 là phương án có hàm chi phí
nhỏ nhất,(Zmin). Vậy ta sẽ chọn phương án 1, gồm 2 MBA có công suât mỗi máy là 200
KVA để cấp điện cho phân xưởng.
3.2.

Lựa chọn phương án cấp điện trong phân xưởng

3.2.1. Sơ bộ chọn phương án

Mỗi một nhóm thiết bị động lực được cấp điện từ một tủ động lực, đặt gần tâm phụ tải
của nhóm thiết bị (gần nhất có thể). Các tủ động lực, tủ chiếu sáng, tủ cấp cho mạch
thông thoáng làm mát được lấy điện từ tủ hạ thế tổng (THT) đặt ở góc tường trong phân
xưởng, gần tâm phụ tải của toàn phân xưởng. Từ đây ta vạch ra các phương án:
Phương án 1: Mỗi tủ động lực, tủ chiếu sáng, tủ thông thoáng làm mát được cấp điện
bằng một mạch riêng.
Phương án 2: Tủ chiếu sáng, tủ thông thoáng làm mát được cấp điện từ các các mạch
riêng. Các tủ động lực, tủ ở xa được cấp điện thông qua tủ ở gần.
3.2.2. Tính toán lựa chọn phương án tối ưu

1) Phương án 1:
•

Chọn dây dẫn từ trạm biến áp nguồn, cách L=110 m, tới tủ hạ thế tổng
(THT) là cáp đồng 3 pha 4 dây được đặt trong rãnh kín.

Dòng điện làm việc chạy trong dây dẫn là :
I lv max =

S ttpx
3.U đm

=

323,679
3 ⋅ 0,38

= 491,779( A )

Mật độ dòng kinh tế của cáp đồng ứng với TM = 5010 h là jkt = 2,7 (A/mm2).
(tra bảng 9.pl.BT –Trần Quang Khánh)
Vậy tiết diện dây cáp là :
F=

I
491,779
=
= 182 ,14( mm 2 )
j kt
2,7


Vậy ta sẽ chọn cáp có F = 185 (mm2) có ro = 0,099(Ω/km) và xo= 0,059 (Ω/km).(bảng 18pl SBT ).
SV : Đỗ Thị Cơ – Đ3H1

Page 25