Trường CĐCN Thành Đô Đồ Án Môn Học CC Điện
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
Xác định phụ tải tính toán, thiết kế mạng
điện cao áp, hạ áp
Nguyễn Huy Dũng – Nguyễn Đăng Tùng – Lê Đức Anh – Nguyễn Văn Hà
1
Trường CĐCN Thành Đô Đồ Án Môn Học CC Điện
LỜI NÓI ĐẦU
Công nghiệp luôn là khách hàng tiêu thụ điện lớn nhất. Trong tình hình
kinh tế thị trường hiện nay, các xí nghiệp lớn nhỏ, các tổ hợp sản xuất đều phải
hoạch toán kinh doanh trong cuộc cạnh tranh quyết liệt về chất lượng và giá cả
sản phẩm. Điện năng thực sự đóng góp một phần quan trọng vào lỗ lãi của xí
nghiệp. Nếu 1 tháng xảy ra mất điện 1, 2 ngày xí nghiệp không có lãi, nếu mất
điện lâu hơn xí nghiệp sẽ thua lỗ. Chất lượng điện xấu(chủ yếu là điện áp thấp )
ảnh hưởng lớn đến chất lượng sản phẩm. Chất lượng điện áp thực sụ quan trọng
với xí nghiệp may, xí nghiệp hoá chất, xí nghiệp lắp đặt chế tạo cơ khí, điện tử
chính xác. Vì thế, đảm bảo độ tin cậy cấp điện áp và nâng cao chất lượng điện
năng là mối quan tâm hàng đầu của đề án thiết kế cấp điện cho khu xí nghiệp.
Nhằm hệ thống hoá và vân dụng những kiến thức đã được học tập trong
những năm ở trường để giải quyết những vấn đề thực tế, em đã được giao thực
hiện đề tài thiết kế môn học với nội dung: Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho
khu liên hiệp xí nghiệp.
Khu liên hiệp xí nghiệp có 7 phân xưởng cần cung cấp một lượng điện
tương đối lớn nguồn điện được lấy từ nguồn cao áp qua các trạm biến áp trung
gian về nhà máy cung cấp đến các phân xưởng. Đồ án giới thiệu chung về nhà
máy, vị trí địa lý, đặc điểm công nghệ, phân bố phụ tải . . . Đồng thời đồ án
cũng xác định phụ tải tính toán, thiết kế mạng điện cao áp, hạ áp . . .
Để hoàn thành tốt đồ án này, em đã được sự giúp đỡ tận tình của các thầy
cô trong môn hệ thống điện, đặc biệt là của cô giáo Nguyễn Thị Anh.
Do kiến thức và thời gian có hạn, bản đồ án không tránh khỏi sai sót,
kính mong các thầy ,cô góp ý kiến để bản đồ án được hoàn thiện hơn.

1/ Giới thiệu chung
Trong nhà máy cơ khí có nhiều hệ thống máy móc khác nhau rất đa
dạng, phong phú và phức tạp. Các hệ thống máy móc này có tính công nghệ
cao và thiện đại. Do vậy mà việc cung cấp điện cho nhà máy phải đảm bảo chất
lượng và độ tin cậy cao.
Đứng về mặt cung cấp điện thì việc thiết kế điện phải đảm bảo sự gia
tăng phụ tải trong tương lai; về mặt kỹ thuật và kinh tế phải đề ra phương án
cấp điện sao cho không gây quá tải sau vài năm sản xuất và cũng không gây
quá dư thừa dung lượng công suất dự trữ.
Nhà máy có 7 phân xưởng, các phân xưởng này được xây dựng tương
đối gần nhau được cho trong bảng sau:
Kí
hiệu
Tên phân xưởng P
đặt
( kW ) Hệ số nhu cầu
k
nc
Hệ số công suất
1 Phân xưởng 1 560 0,4 0,7
2 Phân xưởng 2 700 0,45 0,65
3 Phân xưởng 3 520 0,32 0,6
4 Phân xưởng
SCCK
Theo tính toán
5 Phân xưởng 5 600 0,19 0,7
6 Kho hàng 130 0,3 0,8
7 Nhà hành chính 120 0,7 0,8
Theo quy trình trang bị điện và công nghệ của nhà máy ta thấy khi ngừng
cung cấp điện sẽ ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm của nhà máy gây thiệt hại

… tính toán tổn thất công suất, tổn thất điện năng, tổn thất điện áp; lựa chọn
dung lượng bù công suất phản kháng … phụ tải tính toán phụ thuộc vào nhiều
yếu tố như: công suất, số lượng, chế độ làm việc của các thiết bị điện, trình độ
và phương thức vận hành hệ thống … Nếu phụ tải tính toán xác định được nhỏ
hơn phụ tải thực tế thì sẽ làm giảm tuổi thọ của thiết bị điện, ngược lại nếu phụ
tải tính toán xác định được lớn hơn phụ tải thực tế thì gây ra dư thừa công suất,
làm ứ đọng vốn đầu tư, gia tăng tổn thất… cũng vì vậy đã có nhiều công trình
nghiên cứu về phương pháp xác định phụ tải tính toán, song cho đến nay vẫn
chưa có được phương phương pháp nào thật hoàn thiện. Những phương pháp
cho kết quả đủ tin cậy thì lại quá phức tạp, khối lượng tính toán và các thông
tin ban đầu về phụ tải lại quá lớn. Ngược lại những phương pháp tính đơn giản
lại có kết quả có độ chính xác thấp.
2/ Các phương pháp xác định phụ tải tính toán
a/ Phương pháp xác định phụ tải tính toán (PTTT) theo công suất đặt và hệ
số nhu cầu:
P
tt
= k
nc
.P
đ
Trong đó :
k
nc
: là hệ số nhu cầu , tra trong sổ tay kĩ thuật .
Nguyễn Huy Dũng – Nguyễn Đăng Tùng – Lê Đức Anh – Nguyễn Văn Hà
6
Trường CĐCN Thành Đô Đồ Án Môn Học CC Điện
P
đ

tb
σβ± .
Trong đó :
σ
: là độ lệch của đồ thị phụ tải khỏi giá trị trung bình .
β
: là hệ số tán xạ của
σ
.
d/ Phương pháp xác định PTTT theo suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị
sản phẩm :
P
tt
=
max
0
T
M.a
Trong đó :
a
0
: là suất chi phí điện năng cho một đơn vị sản phẩm, kWh/đvsp.
M: là số sản phẩm sản suất trong một năm .
T
max
: là thời gian sử dụng công suất lớn nhất , (h)
e/ Phương pháp xác định PTTT theo suất trang bị điện trên một đơn vị diện
tích:
P
tt

+ (I
tt
- k
sd
. I
đm (max)
)
Trong đó:
I
kđ (max)
: là dòng khởi động của thiết bị có dòng khởi động lớn nhất
trong nhóm máy.
I
tt
: là dòng điện tính toán của nhóm máy.
I
đm (max)
: là dòng định mức của thiết bị đang khởi động.
k
sd
: là hệ số sử dụng của thiết bị đang khởi động.
Trong các phương pháp trên, 3 phương pháp 4,5,6 dựa trên kinh nghiệm
thiết kế và vận hành để xác định PTTT nên chỉ cho các kết quả gần đúng tuy
nhiên chúng khá đơn giản và tiện lợi. Các phương pháp còn lại được xây dựng
trên cơ sở lý thuyết xác suất thống kê có xét đến nhiều yếu tố do đó có kết quả
chính xác hơn, nhưng khối lượng tính toán hơn và phức tạp.
Trong bài tập dài này với phân xưởng SCCK ta đã biết vị trí, công suất
đặt, và các chế độ làm việc của từng thiết bị trong phân xưởng nên khi tính toán
Nguyễn Huy Dũng – Nguyễn Đăng Tùng – Lê Đức Anh – Nguyễn Văn Hà
8

. k
sd
.
∑
n
i
P
đmi
Trong đó :
P
đmi
: công suất định mức của thiết bị
k
sd
:hệ số sử dụng của nhóm thiết bị. tra sổ tay
n: Số thiết bị trong nhóm.
k
max
: Hệ số cực đại, tra trong sổ tay kĩ thuật theo quan hệ:
k
max
= f(n
hq
, k
sd
)
n
hq
: Số thiết bị dùng điện hiệu quả.
Nguyễn Huy Dũng – Nguyễn Đăng Tùng – Lê Đức Anh – Nguyễn Văn Hà

=
ΣP
P1
Trong đó :
n : tổng số thiết bị trong nhóm
P
∑
: tổng công suất mỗi nhóm , P
∑
=
∑
n
i
P
đmi
 Từ n
*
và P
*
tra bảng ta được n
hp*
+ Khi n
hq
≥ 4
→ Tra bảng với n
hq
và k
sd
được k
max

tt
. tgφ
Trong đó
Cosφ : hệ số công suất tính toán của nhóm thiết bị, tra sổ tay
Nguyễn Huy Dũng – Nguyễn Đăng Tùng – Lê Đức Anh – Nguyễn Văn Hà
10
Trường CĐCN Thành Đô Đồ Án Môn Học CC Điện
cosφ
tb
=
∑
Σ
dmi
dmi
P
P
φ
cos.
2/ Phụ tải tính toán động lực của các nhóm
Số liệu tính toán nhóm 1
Tên thiết bị Số lượng Công suất đặt
P
đm
(kW)
Hệ số sử dụng
k
sd
Hệ số công
suất
1 máy 2 máy

15,48
75,44
= 0,93
• Tra bảng với n
*
và P
*
ta được n
hq*
= 0,63
→ n
hp
= n
hq*
. n = 0,63 . 8 = 5.04
k
sdtb
=
54321
5544332211.
PPPPP
kPkPkPkPkP
++++
++++

↔ k
sdtb
=
15,48
14,0.2,113,0.2,612,0.6,613,0.2,214,0.95,31 ++++

tgφ = 1,3
Q
tt
= P
tt
. tgφ = 18,7 . 1,3 = 24,31 kVAr
S
tt
=
φ
cos
ttP
=
=
6,0
7,18
31,2 kVA
I
tt
=
A
U
S
dm
tt
1,47
38,0.3
2,31
.3
.

= 28,65 kW
→ n
*
=
n
n
1
=
6
2
= 0,33
P
*
=
ΣP
P1
=
8,41
65,28
= 0,69
• Tra bảng với n
*
và P
*
ta được n
hq*
= 0,62
Nguyễn Huy Dũng – Nguyễn Đăng Tùng – Lê Đức Anh – Nguyễn Văn Hà
12
Trường CĐCN Thành Đô Đồ Án Môn Học CC Điện

max
= 1,87
⇒
P
tt
= k
max
. k
sd
.
∑
n
i
P
đmi

= 1,87.0,45.41,8 =35,17 kW
cosφ
tb
=
654321
665544332211 cos.coscoscoscoscos.
PPPPPP
PPPPPP
+++++
+++++
ϕϕϕϕϕϕ

cosφ
tb

ttP
2,73
38,0.3
18,48
.3 .
==
Số liệu tính toán nhóm 3
Tên thiết bị Số
lượng
Công suất đặt
P
đm
(kW)
Hệ số sử
dụng k
sd
Hệ số công
suất
1 máy 2 máy
Máy tiện ren 1 7 7 0,16 0,65
Máy tiện ren 1 7 7 0,16 0,6
Máy tiện ren 1 3 3 0,12 0,6
Máy khoan bàn 3 0,65 1,95 0,14 0,65
Máy mài tròn 2 1,2 2,4 0,13 0,6
Nguyễn Huy Dũng – Nguyễn Đăng Tùng – Lê Đức Anh – Nguyễn Văn Hà
13
Trường CĐCN Thành Đô Đồ Án Môn Học CC Điện
Máy mài thô 1 2,8 2,8 0,14 0,6
Máykhoan đứng 3 4,5 13,5 0,14 0,55
Tổng 12 37,65

*
ta được n
hq*
= 0,69
→ n
hp
= n
hq*
. n = 0,69 . 12 = 8.2
k
sdtb
=
7654321
77665544332211
pPPPPPP
kPkPkPkPkPkPkP
++++++
++++++

k
sdtb
=
65,37
14,0.5,1314,0.8,213,0.4,214,0.95,112,0.716,0.716,0.7 ++++++
→ k
sdtb
= 0,15
• Từ n
hq
và k

cosφ
tb
=
65,37
55,0.5,136,0.8,26,0.4,265,0.95,16,0.395,0.795,0.7 ++++++
→ cosφ
tb
= 0,6
+ Ta có cosφ = 0,6
⇒
tgφ = 0,55
Nguyễn Huy Dũng – Nguyễn Đăng Tùng – Lê Đức Anh – Nguyễn Văn Hà
14
Trường CĐCN Thành Đô Đồ Án Môn Học CC Điện
Q
tt
= P
tt
. tgφ = 13 . 1,3 = 16,9 kVAr
S
tt
=
φ
cos
ttP
=
6,0
13
= 22 kVA
I

• Số thiết bị trong nhóm : n = 7
• Thiết bị công suất lớn nhất : Tiện công suất 18,65 kW
→ Số thiết bị có công suất ≥ 11 : n
1
= 3
• Công suất của các thiết bị đó : P
1
= 31,5 kW
→ n
*
=
n
n
1
=
7
3
= 0,43
P
*
=
ΣP
P1
=
5,46
5,31
= 0,68
• Tra bảng với n
*
và P

15
Trường CĐCN Thành Đô Đồ Án Môn Học CC Điện
• Từ n
hq
và k
sd
tra bảng ta được k
max
= 2,87
⇒
P
tt
= k
max
. k
sd
.
∑
n
i
P
đmi

= 2,87.0,13.46,5 =17,35 kW
cosφ
tb
=
654321
665544332211 cos.coscoscoscoscos.
PPPPPP

35,17
28,9 kVA
I
tt
=
A
Udm
ttS
9,43
38,0.3
9,28
.3 .
==
Bảng phụ tải điện của phân xưởng sửa chữa cơ khí
Tên nhóm và
thiết bị
Số
lượng
P
đm
(kW)
K
sd
Cosφ
Tgφ
P
tt
kW
Q
tt

Máy mài tròn 2 1,2 0,13 0,6
Máy mài thô 1 2,8 0,14 0,6
Máy K đứng 3 4,5 0,14 0,55
Tổng nhóm 3 12 37,65 0,15 0,6
1,3
13 16,9 22 33,4
Nhóm 4
Máy hút bụi 1 4 0,13 0,65
Tiện 1 10 0,14 0,6
Tiện T616 1 11 0,13 0,65
Tiện SV18 1 10,05 0,14 0,55
Tiện 2 4 0,12 0,65
Quạt gió 1 3 0,13 0,6
Tổng nhóm 4 46,5 0,13 0,6
1,3
17,35 22,5 28,9 43,9
3/ Phụ tải tính toán phân xưởng SCCK
a/ Phụ tải tính toán hiệu dụng
P
tt
= k
đt
.∑P
ttnhóm
Trong đó :
Kđt : hệ số đồng thời, xét khả năng phụ tải các phân xưởng không
đồng thời cực đại. Có thể tạm lấy.
K
đt
= 0,9 ÷ 0,95 khi số phân xưởng n = 2 ÷ 4

=
22
3,8272 +
= 109,3 kVA
I
ttpx
=
166
38,0.3
3,109
.3
==
dm
ttpx
U
S
A
II /XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CHO CÁC PHÂN XƯỞNG KHÁC
1) Phương pháp hệ số nhu cầu
Khi xí nghiệp đã có thiết kế nhà xưởng, chưa có thiết kế chi tiết, bố trí
các máy móc, thiết bị trên mặt bằng. Lúc này mới chỉ biết công suất đặt nên ta
sử dụng phương pháp hệ số nhu cầu để tính phụ tải tính toán các phân xưởng.
2) Phụ tải tính toán động lực của mỗi phân xưởng
P
tt
= k
nc
. P
đ
Q

Q
cs
= Pcs . tgφ
Nếu phân xưởng có động cơ → dùng đèn sợi đốt
→ cosφ
cs
= 1 → tgφ
cs
= 0 → Q
cs
= P
cs
. tgφ
cs
= 0
Nếu phân xưởng không có động cơ → dùng đèn hùynh quang
→ cosφ
cs
= 0,6 ÷ 0,8
4 / Phụ tải tính toán toàn phần của mỗi phân xưởng
a) Phụ tải tính toán tác dụng
P
ttpx
= P
tt
+ P
cs
b) Phụ tải tính toán phản kháng
Q
ttpx

6 Kho hàng 130 0,3 0,8
7 Nhà hành chính 120 0,7 0,8
 Phụ tải tính toán cho phân xưởng 1
+ Phụ tải động lực tác dụng
P
tt
= k
nc
. P
đ
= 0,4 . 560 = 224 (kW)
+ Phụ tải động lực phản kháng
Ta có : cosφ = 0,7 → tgφ = 1,02
Q
tt
= P
tt
. tgφ = 224 . 1,02 = 228,5 kVAr
+ Phụ tải tính toán toàn phần
S
tt
=
9,3195,228224
2222
=+=+ tttt QP
kVA
+ Phụ tải chiếu sáng
- Phụ tải chiếu sáng tác dụng
P
cs

=340,76 kVA
 Tương tự như vậy ta tính được Phụ tải tính toán cho các phân xưởng còn
lại
 Sau khi tính toán ta lập được bảng sau:
Nguyễn Huy Dũng – Nguyễn Đăng Tùng – Lê Đức Anh – Nguyễn Văn Hà
20
Trường CĐCN Thành Đô Đồ Án Môn Học CC Điện
Nguyễn Huy Dũng – Nguyễn Đăng Tùng – Lê Đức Anh – Nguyễn Văn Hà
S
ttpx
340,76
511,8
288,55
116
173,4
55,73
120
1606,2
Q
ttpx
228,5
365,4
216,32
82,3
116,28
34,97
75,26
1119
P
ttpx

Q
tt
kVAr
228,5
365,4
216,3
82,3
116,3
29,3
63
P
tt
kW
224
315
166,4
72
114
39
84
CosφTgφ
0,7/1,02
0,65/1,16
0,6/1,3
0,7/1,02
0,8/0,75
0,8/0,75
SttkW
340,76
482,4

= k
đt
∑
p
ttpxi
i
P
Trong đó
P
ttpxi
: Phụ tải tính toán tác dụng của phân xưởng i , kW
P : số phân xưởng trong nhà máy
K
đt
: hệ số đồng thời , xét khả năng phụ tải các phân xưởng không đồng
thời cực đại
K
đt
= 0,9 ÷ 0,95 khi số phân xưởng n = 2 ÷ 4
K
đt
= 0,8 ÷ 0,85 khi số phân xưởng n = 5 ÷ 10
Vì nhà máy có 7 phân xưởng nên chọn k
đt
= 0,85
→ P
ttXN
= k
đt
.

c/ Phụ tải tính toán toàn phần xí nghiệp
S
ttXN
=
ttXNttXN QP
22
+
Nguyễn Huy Dũng – Nguyễn Đăng Tùng – Lê Đức Anh – Nguyễn Văn Hà
22
Trường CĐCN Thành Đô Đồ Án Môn Học CC Điện
=
44,14192,95158,1053
22
=+
kVA
d/ Hệ số công suất nhà máy
cosφ =
74,0
44,1419
58,1053
==
ttXN
ttXN
S
P
IV/ BIỂU ĐỒ PHỤ TẢI CÁC PHÂN XƯỞNG TRONG NHÀ MÁY
Việc xác định biểu đồ phụ tải trên mặt bằng nhà máy có mục đích là để
phân phối hợp lý các trạm biến áp trong phạm vi nhà máy, chọn các vị trí đặt
máy biến áp sao cho đạt chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật cao nhất .
Biểu đồ phụ tải của mỗi phân xưởng là một vòng tròn có diện tích bằng

=
o
ttpxi
csi
S
P
360
3/ Tính toán cho các phân xưởng
Nguyễn Huy Dũng – Nguyễn Đăng Tùng – Lê Đức Anh – Nguyễn Văn Hà
23
Trường CĐCN Thành Đô Đồ Án Môn Học CC Điện
• Tính toán phân xưởng 1
Phân xưởng 1 có S
ttpx
= 340,76 kVA , P
cs
= 28,5 kW
+ Bán kính vòng tròn phụ tải
R
pxi
=
m
Sttpxi
.
π
=
cm6
3.`
76,340
=

3 Phân xưởng 3 24,57 288,55 5,5 30,7
4 Phân xưởng SCCK 9,83 116,1 3,5 30,5
5 Phân xưởng 5 14,65 173,4 4,3 30,4
6 Kho hàng 4,4 55,73 2,4 28,4
7 Nhà hành chính 9,45 120 3,6 28,35
V/ XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TRỌNG TÂM NHÀ MÁY
Tâm phụ tải điện là điểm quy ước nào đấy sao cho :

∑
=
n
1i
ii l.P
→ min
Trong đó :
P
i
, l
i
: là công suất tác dụng và khoảng cách từ điểm tâm phụ tải
điện đến phụ tải thứ i.
Nguyễn Huy Dũng – Nguyễn Đăng Tùng – Lê Đức Anh – Nguyễn Văn Hà
24
Trường CĐCN Thành Đô Đồ Án Môn Học CC Điện
Tâm qui ước của phụ tải xí nghiệp được xác định bởi một điểm M có toạ
độ (theo hệ trục độ tuỳ chọn) được xác định bằng các biểu thức sau: M(x
0
, y
0
,

ii
S
y.S
; z
0
=
∑
∑
=
=
n
1i
i
n
1i
ii
S
z.S
Trong đó: S
i
: là phụ tải tính toán của phân xưởng i.
x
i
, y
i
, z
i
: là toạ độ của phân xưởng i theo hệ trục toạ độ tuỳ chọn.
n: là số phân xưởng có phụ tải điện trong xí nghiệp.
Thực tế ta bỏ qua toạ độ z. Tâm phụ tải điện là vị trí tốt nhất để đặt các

ttpxi
, kVA S
ttpxi
, x
i
S
ttpxi
, y
i
1 500 800 340,76 168050 268880
2 1250 1000 511,8 639750 511800
3 500 700 288,55 144275 201985
4 1500 800 116,1 174150 92880
5 1750 600 173,4 303450 104040
6 750 600 55,73 41797,5 33438
7 750 1000 120 90000 120000
Tổng 1601,68 1561472,5 1333023
25