Đồ án Tốt nghiệp Cung Cấp Điện
Phần I
Thiết kế cung cấp điện
cho nhà máy chế tạo bơm nông nghiệp
Chơng I
Giới thiệu chung về xí nghiệp
1. Loại ngành nghề, quy mô và năng lực của xí nghiệp
1.1. Loại ngành nghề:
Ngày nay, nền kinh tế nớc ta đang phát triển mạnh mẽ, đời sống nhân
dân cũng đợc nâng cao nhanh chóng. Trong quá trình công nghiệp hoá, hiện
đại hoá đất nớc thì các loại hình doanh nghiệp Nhà nớc nói chung và nhà máy
bơm nông nghiệp nói riêng là những mục tiêu hàng đầu trong việc sản xuất ra
sản phẩm và phát triển nền kinh tế quốc dân.
- Nhà máy chế tạo bơm nông nghiệp ra đời nhằm góp phần phục vụ cho
nghành nông nghiệp trong quá trình công nghiệp nghành nông nghiệp. Nhà
máychế tạo bơm nông nghiệpthuộc loại hình xí nghiệp cơ khí , sản xuất chủ
yếu là các loại máy bơm phục vụ cho tới tiêu ,xả nớc đọng góp phần nâng
cao hiệu quả sản xuất nông nghiệp.
Để thực hiện tốt nhiệm vụ sản xuất chiến lợc của mình, không những chỉ
đòi hỏi về tính chất công nghệ mà còn yêu cầu đảm bảo chất lợng và độ tin
cậy cao trong lĩnh vực cung cấp điện cho nhà máy.
1.2. Quy mô, năng lực của xí nghiệp:
- Xí nghiệp có tổng diện tích là 28025m
2
nhà xởng, bao gồm 12 phân x-
ởng, đợc xây dựng tập trung tơng đối gần nhau, với tổng công suất dự kiến
phát triển sau 10 năm sau là 12MVA.
- Dự kiến trong tơng lai xí nghiệp sẽ đợc mở rộng và đợc thay thế, lắp đặt
các thiết bị máy móc hiện đại hơn. Đứng về mặt cung cấp điện thì việc thiết kế
cấp điện phải đảm bảo sự gia tăng phụ tải trong tơng lai về mặt kỹ thuật và
kinh tế, phải đề ra phơng pháp cấp điện sao cho không gây quá tải sau vài năm

3 . Giới thiệu phụ tải điện của toàn xí nghiệp.
3.1. Các đặc điểm của phụ tải điện.
- Phụ tải điện trong xí nghiệp công nghiệp có thể phân ra làm hai loại
phụ tải:
+ Phụ tải động lực
+ Phụ tải chiếu sáng.
- Phụ tải động lực thờng có chế độ làm việc dài hạn, điện áp yêu cầu trực
tiếp đến thiết bị với độ lệch điện áp cho phép U
Cf
= 5% U
đm
. Công suất của
chúng nằm trong dải từ một đến hàng chục kw, và đợc cấp bởi tần số f=50Hz.
Trần Thái Trờng HTĐ K4 - UB
2
Đồ án Tốt nghiệp Cung Cấp Điện
- Phụ tải chiếu sáng thờng là phụ tải một pha, công suất không lớn. Phụ
tải chiếu sáng bằng phẳng, ít thay đổi và thờng dùng dòng điện tần số f =
50Hz. Độ lệch điện áp trong mạng điện chiếu sáng U
Cf
= 2,5%.
3.2 . Các yêu cầu về cung cấp điện của xí nghiệp.
- Các yêu cầu cung cấp điện phải dựa vào phạm vi và mức độ quan trọng
của các thiết bị để từ đó vạch ra phơng thức cấp điện cho từng thiết bị cũng
nh cho các phân xởng trong xí nhiệp, đánh giá tổng thể toàn xí nghiệp cơ khí
ta thấy tỷ lệ (%) của phụ tải loại II là 67%. Phụ tải loại II lớn gấp 2 lần phụ tải
loại III, do đó xí nghiệp đợc đánh giá là hộ phụ tải loại II, vì vậy yêu cầu cung
cấp điện phải đợc đảm bảo liên tục.
4. Phạm vi đề tài.
- Đây là một đề tài thiết kế tốt nghiệp, nhng do thời gian có hạn nên việc

+ Nhóm 5 : 35:34:31:32:37:30:40:
+ Nhóm 6 : 33:39:38:43:36:42:41:
Bảng 2-1: Bảng công suất đặt tổng của các nhóm.
Nhóm phụ tải 1 2 3 4 5 6
Công suất tổng (kw) 15,3 9,95 38,7 27,53 44,5 49,55
Số lợng máy 8 8 13 7 11 15
1.2 . Xác định phụ tải động lực tính toán của phân xởng.
a. Các phơng pháp xác định phụ tải tính toán
- Theo công suất trung bình và hệ số cực đại.
- Theo công suất trung bình và độ lệch của phụ tải khỏi giá trị trung bình.
- Theo công suất trung bình và hệ số hình dáng của đồ thị phụ tải
- Theo công suất đặt và hệ số nhu cầu.
Trần Thái Trờng HTĐ K4 - UB
4
Đồ án Tốt nghiệp Cung Cấp Điện
Vì đã có thông tin chính xác về mặt bằng bố trí máy móc thiết bị, biết đ-
ợc công suất và quá trình công nghệ của từng thiết bị, nên ta xác định phụ tải
tính toán theo công suất trung bình và hệ số cực đại .
b. Xác định phụ tải tính toán của nhóm 1
Bảng 2-2: Bảng số liệu nhóm 1.
TT Tên thiết bị Số lợng Kí hiệu Công suất (kw)
1 Máy giữa 1 24 2,2
2 Máy mài sắc mũi phay 1 20 1,0
3 Máy mài mũi khoan 1 19 1,5
4 Máy mài dao chuốt 1 21 0,65
5 Máy vạn năng 1 17 1,75
6 Máy mài mũi khoét 1 22 2,9
7 Máy khoan đứng 1 15 4,5
8 TB để hoá bền kim loại 1 23 0,8
Tổng 8 15,3

và n
hq
.
+ n
hq
: số thiết bị dùng điện hiệu quả
- Ta thấy với nhóm máy công cụ có K
sd
=0,16; từ cos=0,6
tg = 1,33.
Trình tự xác định n
hq
nh sau :
- Xác định n
1
: số thiết bị có công suất lớn hơn hay bằng 1/2 công suất
của thiết bị có công suất lớn nhất trong nhóm.
Trần Thái Trờng HTĐ K4 - UB
5
Đồ án Tốt nghiệp Cung Cấp Điện
Với nhóm 1, ta có n
1
= 2 ; n = 8
- Xác định P
1
tổng công suất định mức của n
1
thiết bị trên.
Ta có


1
* ====n
- Từ các giá trị n* = 0,25 và p* = 0,3 tra bảng (PL: 1.5: TKCĐ] đợc n
hq
*=
0,93, vậy ta có n
hq
= n . n
hq
* = 8 . 0,93 = 7,44
Từ K
sd
= 0,16 và n
hq
= 7,44 tra bảng [PL: 1.6 TKCĐ] đợc K
max
= 2,48
vào công thức (2-1) tính đợc:
P
tt
= 2,48 . 0,16 (2,2+1+1,5+0,65+1,75+2,9+4,5+0,8) = 6,07(kw)
Q
tt
= P
tt
. tg = 6,07.1,33 = 8,07 (KVAR)
)(09,1007,807,6
2222
KVAQPS
tttttt

n
1
i
n
1
i
i
tb
p
p
k
K
dm
dm
.
sd
sd
. (2-3)
- Hệ số công suất trung bình:



=
n
1
dmi
n
1
dmi
tb

(kW)
Hệ số
sử dụng
K
sd
cos tang
Số TB
hiệu
quả N
hq
Hệ số
cực đại
K
max
I
đm
(A)
Phụ tải tính toán
P
tt
(kW)
Q
tt
(kVAr)
S
tt
(kVA)
I
tt
(A)

kí
hiệu
Công
suất đạt
P
đm
(kW)
Hệ số
sử dụng
K
sd
cos tang
Số TB
hiệu
quả N
hq
Hệ số
cực đại
K
max
I
đm
(A)
Phụ tải tính toán
P
tt
(kW)
Q
tt
(kVAr)

Trần Thái Trờng HTĐ K4 - UB
10
Đồ án Tốt nghiệp Cung Cấp Điện
Tên TB và nhóm TB
Số
l-
ợng
kí
hiệu
Công
suất đạt
P
đm
(kW)
Hệ số
sử dụng
K
sd
cos tang
Số TB
hiệu
quả N
hq
Hệ số
cực đại
K
max
I
đm
(A)

1.3. Xác định phụ tải chiếu sáng toàn phân xởng:
Phụ tải chiếu sáng đợc tính theo công suất chiếu sáng trên một đơn vị
diện tích. Công thức tính :
P
cs
=P
0
. F (2-6)
Trong đó :
+ P
0
: Suất phụ tải chiếu sáng trên đơn vị diện tích (W/m
2
)
+ F : Diện tích cần đợc chiếu sáng (m
2
)
- Diện tích chiếu sáng toàn phân xởng F = 2250 (m
2
)
- Suất phụ tải chiếu sáng chung cho phân xởng sửa chữa cơ khí
P
o
=14 (W/m
2
)
Thay vào công thức (2-6) đợc :
P
cs
=14.2250 = 31,5 (Kw).

tt.nhi
, Q
tt.nhi
: công suất tác dụng, phản kháng tính toán của nhóm thứ i.
Thay các giá trị tính toán đợc ở trên vào công thức ( 2-7) đợc:
P
ttpx
= 0,85 .(6,07+4,98+16,59+11,8+20,43+24,65) + 31,5=71,84 (kw)
Phụ tải phản kháng của phân xởng.
Q
ttpx
=0,85.(8,07+15,59+22,07+15,7+27,17+32,79) = 103,18 (KVAR)
Phụ tải toàn phần của phân xởng kể cả chiếu sáng.
Trần Thái Trờng HTĐ K4 - UB
13
Đồ án Tốt nghiệp Cung Cấp Điện
S
tt.px
=
)(
22
KVAQttpxPcs)(Pttpx ++
S
tt.px
=
)(03,14618,103)5,3184,71(
22
KVA=++
I
ttpx

= k
nc
. P
đ
Q
đl
= Q
tt
= P
tt
. tg

=+=
cos
p
Q
p
S
tt
2
tt
2
tt
tt
(2-8)
Trong đó :
+ P
đ
: Công suất đặt của phân xởng (kw)
+ k

tt
= P
tt
. tg = (P
đl
+ P
cs
) . tg = 929,75 . 1,02 = 948,34 (KVAR)
+ Công thức tính toán chiếu sáng:
P
cs
= P
0
. F = 14 . 2125 = 29,75 (kw)
+ Công suất tính toán tác dụng của phân xởng:
P
tt
= P
đl
+ P
cs
= 900 +29,75 = 929,75 (kw)
+Công suất tính toán toàn phần của phân xởng

34,94875,929
22
+=+= QttPttS
tt
=1328(KVA)
6,2017

đl
kw
P
tt
kw
Q
tt
KVAR
S
tt
KVA
PX. Kết cấu kim loại 1500 0,6 0,7 1,02 2125 15 29,75 900 929,75 948,34 1328
PX. Lắp ráp cơ khí 2500 0,4 0,6 1,33 2750 16 44 1000 1044 1388,52 1740
PX. Đúc 1000 0,7 0,8 0,75 2250 10 22,5 700 722,5 541,8 903,12
PX. Nén khí 800 0,7 0,8 0,75 1250 15 18,75 560 578,75 434,06 723,43
PX. Rèn 2500 0,6 0,7 1,02 2750 15 41,25 1500 1541,25 1572 2201,78
Trạm bơm 460 0,7 0,75 0,88 1250 15 18,75 323 341,75 300,74 455,66
PX. CSCK 2250 14 31,5 71,84 103,18 146,03
PX. Gia công gỗ 400 0,5 0,7 1,02 2850 14 39,9 200 239,9 28,78 342,71
Bộ phận HC và X-
ởng TK
50 0,7 0,8 0,75 3050 15 45,75 35 80,75 60,65 100,93
Bộ phận KCS&KHO 520 0,7 0,7 1,02 3125 20 62,5 364 426,5 435,03 609,28
Khu nhà xe 4375 15 65,62 65,62
Trần Thái Trờng HTĐ K4 - UB
15
Đồ án Tốt nghiệp Cung Cấp Điện
Tổng 9730 28025 420,27 5976,99 5813,1 8550,6
2.2. Xác định phụ tải tính toán của toàn xí nghiệp:
- Phụ tải tính toán tác dụng của toàn xí nghiệp:

71,0
7087
5500
===
ttXN
ttXN
x
S
P
Cos

2.3. Tính sự tăng trởng của phụ tải trong 5 năm sau:
- Công thức xét đến sự gia tăng của phụ tải trong tơng lai:
S
(t)
= S
tt
(1 +
1
t); trong 262 sách tra cứu CCĐXNCN.
Trong đó:
S
tt
- Công suất tính toán của xí nghiệp ở thời điểm hiện tại.

1
- Hệ số phát triển hàng năm của phụ tải: (
1
= 0,083 - 0,101) (trang
262 sách CCDXNCN)

ttPXi
i

=
( 2-10 )
Trong đó :
+ S
ttPXi
: Phụ tải tính toán của phân xởng thứ i, (KVA)
+ R
i
: Bán kính vòng tròn biểu đồ phụ tải của phân xởng thứ i, mm
+ m : tỉ lệ xích KVA/mm
2
Góc chiếu sáng của biểu đồ phụ tải :

p
p
tt
cs
cs
.360
=

Để xác định biểu đồ phụ tải, chọn tỷ lệ xích 3 KVA/mm.
Bảng tính kết quả R và
cs
:
Bảng 2-5
Ký

4 7,58 11,66
Trần Thái Trờng HTĐ K4 - UB
17
Đồ án Tốt nghiệp Cung Cấp Điện
5 Phân xởng rèn 41,25
1541,25 2201,78
4 13,23 9,63
6 Trạm bơm 18,75
341,75 455,66
4 6,02 19,75
7 PX sửa chữa cơ khí 31,5
71,84 146,03
4 3,40 157,85
8 Phân xởng gia công gỗ 39,9
239,9 342,71
4 5,22 59,87
9 Bộ phận hành chính & thiết
kế
45,75
80,75 100,93
4 2,83 203,96
10 Bộ phận KCS& kho 62,5
426,5 609,28
4 6,96 52,75
11 Khu nhà xe 65,62
65,62
4 2,28 360
3.2 . Biểu đồ xác định tâm phụ tải.
Trên sơ đồ mặt bằng xí nghiệp vẽ một hệ toạ độ xoy, có vị trí toạ độ trọng
tâm của các phân xởng là ( x

0
n
1
i
n
1
ii
0
s
y
s
y
s
xs
x
;
.
6,8550
5,1.66,4555,9.78,22016,20.43,7239,3.12,9039,19.174016.1328
0
+++++
=
x

6,12
6,8550
8,3.62,658,9.28,6093,9.93,1009,9.71,3429,10.03,146
=
+++++
6,8550

Việc la trọn sơ đồ cung cấp điện ảnh hởng rất lớn đến các chỉ tiêu kinh tế
và kỹ thuật của hệ thống. Một sơ đồ cung cấp điện đợc coi là hợp lý phải thoả
mãn những yêu cầu kinh tế sau:
1. Đảm bảo các chỉ tiêu kỷ thuật.
2. Đảm bảo độ tin cậy cung cấp.
3.Thuận tiện và linh hoạt trong vận hành.
4. An toàn cho ngời và thiết bị.
5. Dễ dàng phát triển để đáp ứng yêu cầu tăng trởng của phụ tải điện
6. Đảm bảo các chỉ tiêu về mặt kinh tế.
Trình tự tính toán thiết kế mạng điện cao áp cho nhà máy bao gồm các bớc:
1. Vạch các phơng án cung cấp điện.
2. Lựa trọn vị tri, số lợng, dung lợng của các trạm biến áp và trọn chủng
loại, tiết diện các đờng dây cho các phơng án.
3. Tính toán kinh tế kỹ thuật để lựa trọn phơng án hợp lý.
4. Thiết kế chi tiết cho phơng án lựa trọn.
* 3.2. Vạch các phơng án cung cấp điện:
Trớc khi vạch ra các phơng án cụ thể cần lựa trọn cấp điện áp hợp lý cho
đờng dây tải điện từ hệ thống về nhà máy. Biểu thức kinh nghiệm để lựa trọn
cấp điện áp truyền tải:
U =
Pl .016,034,4 +
<1>
U = 16
lP.
<2>
U = 17
P
l
+
16

đm
= 35 (KV).
* Các phơng án cung cấp điện cho nhà máy:
-Phân loại các hộ dùng điên trong nhà máy:
Căn cứ vào tính năng và mức độ quan trọng của từng phân xởng trong
nhà máy có thể phân ra làm hai loại phụ tải sau:
Phụ tải loại II gồm:
+ Phân xởng kết cấu kim loại : (1328 KVA).
+ Phân xởng lắp ráp cơ khí : (1740 KVA).
+ Phân xởng đúc : (903,12 KVA).
+ Phân xởng khí nén : (723,43 KVA).
+ Phân xởng rèn : (2201,78 KVA).
+ Trạm bơm: (455,66 KVA).
+Bộ phận hành chính và sởng thiết kế : (100,93KVA)
+ Phân xởng gia công gỗ: (342,71 KVA).
Phụ tải loại II gồm:
+ Phân xởng sử chữa cơ khí : (146,03 KVA).
+Bộ phận KCS và kho thành phẩm: (609,28KVA)
+Khu nhà xe: (65,62KVA)
Vậy phụ tải loại II trong nhà máy chiếm một tỷ lệ là:
Phụ tải loại II/ tổng phụ tải =7795,6/8550,6 = 0,91=91%.
Tỷ lệ phần trăm này đợc áp dụng chung cho xí nghiệp và cho tờng phân
xởng khi chọn dung lợng MBA.
- Các kiểm sơ đồ cung cấp điện phù hợp với điện áp truyền tải đã chọn
(35kv):
Với điện áp truyền tải chọn đợc từ trạm khu vực tới ta có các phơng án
cung cấp điện cho nhà amý nh sau:
+ Phơng án I: Dùng sơ đồ dẫn sâu hình (3-1a).
Trần Thái Trờng HTĐ K4 - UB
20

cung cấp điện không cao. Các TBA cung cấp cho hệ loại I và loại II. Chỉ nên
đặt 2 MBA, hộ loại III có thể chỉ đặt 1 MBA.
3. Dung lợng các MBA đợc chọn theo điều kiện:
n. K
hc
.S
đmB
S
tt
.
Và kiểm tra theo điều kiện sự cố một MBA (trong trạm bơm có nhiếu
hơn 1 MBA).
(n -1). K
qt
. S
đmB
S
ttsc
.
Trong đó:
N: Số máy biến áp có trong TBA.
K
hc
: Hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trờng, ta chọn loại máy biến áp
chế tạo ở Việt Nam nên không cần hiệu chỉnh nhiệt độ, K
hc
=1.
K
qt
: Hệ số quá tải sự cố, K

S
tt
= 1328KVA.
S
đmB

.664
2
KVA
S
tt
=
Chọn máy biến áp tiêu chuẩn S
đm
= 1000 KVA.
Kiểm tra lại dung lợng máy biến áp đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố
S
ttsc
lúc này chính là công suất tính toán cuả phân xởng cơ khí chính sau khi
cắt bớt một số phụ tải không quan trọng trong phân xởng con kho vật t là phụ
tải loại III nên khi sự cố ngừng cung cấp điện.
(n -1).k
qt
.S
đmB
S
ttsc
= 0,91.S
tt
.


KVA
S
tt
7,1231
2
=
Chọn máy biến áp tiêu chuẩn S
đm
= 1600 KVA.
Kiểm tra lại dung lợng MBA đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố: S
ttsc
lúc này chính là công suất tính toán của phân xởng lắp ráp và trạm bơm sau
khi cắt bớt một số phụ tải không quan trọng trong phân xởng.
(n -1).k
qt
.S
đmB
S
ttsc
= 0,91.S
tt
.
S
đmB

.1131
4,1
)43,72343,2463.(91,0
KVA=

5 Phân xởngRèn 2201,78 2 1216 B
4
7 Phân xởng sửa chữa cơ khí 146,03 1 180 B
5
8 Phân xởng gia công gỗ 342,71 2 180 B
6
10 Bộ phận KCS-Nhà kho 609,28
2 630 B
7
9 Bộ phận Hành chính +Thiết kế 100,93
6 trạm bơm 455,66
PAII:
PAI:
Kí hiệu PX
Tên PX S
tt
(KVA) Số máy S
đmB
(KVA)
Tên trạm
5 Phân xởngRèn 2201,78
2 1216 B
1
3 Phân xởngĐúc 903,12
11 Khu nhà Xe 65,62
2 Phân xởnglắp ráp cơ khí 1740 2 1216 B
2
4 Phân xởngnén khí 723,43
1 Phân xởngkết cấu kim loại 1328 2 1000 B
3

-Xác định vị trí trạm biến áp B
1
(phơng án 1) cung cấp điện cho phân x-
ởng cơ khí chính và kho vật t:
X
o1
=
16
1328
16.1328
.
1
1
==


=
=
n
i
n
i
Si
XiSi
Y
o1
=
3
1328
3.1328

=
=
n
i
n
i
Si
XiSi
Y
o1
=
7,14
66,45593,10028,609
5,14.66,4553,15.93,1009,14.28,609
.
1
1
=
++
++
=


=
=
n
i
n
i
Si

B
1
7,8 3,2
B
2
20 6,1
Trần Thái Trờng HTĐ K4 - UB
25
Đồ án Tốt nghiệp Cung Cấp Điện
B
3
16 3
B
4
10,9 6,7
B
5
9,9 12,8
B
6
6,5 14
3.2.3. Phơng án cung cấp điện cho các trạm biến áp phân xởng:
1. Các phơng án cung cấp điện cho các trạm biến áp phân xởng:
a, Phơng án sử dụng sơ đồ dẫn sâu:
Đa đờng dây 35kv vào sâu trong nhà máy đến tận các trạm biến áp phân
xởng. Nhờ đa điện trực tiếp vào các trạm biến áp phân xởng sẽ giảm đợc vốn
đầu t xây dựng trạm biến áp trung gian hoặc trạm phân phối trung tâm, giảm
đợc tổn thất và nâng cao lực truyền tải của mạng.
Tuy nhiên nhợc điểm của sơ đồ này là tin cậy cung cấp điện không cao.
Các thiết bị sử dụng trong sơ đồ giá thành đắt và yêu cầu trình độ vận hành

= 6300KVA.
Công suất định mức sau khi hiệu chỉnh S
/
đm
=0,76.6300 = 4788 KVA.
Kiểm tra dung lợng MBA đã chọn theo sự cố:
(n -1).k
qt
S
đmB
S
ttsc
S
đmB

5,4606
4,1
7087.91,0
KVA=
Thông số kỹ thuật của m áy biến áp trung gian:
Trần Thái Trờng HTĐ K4 - UB
26
Đồ án Tốt nghiệp Cung Cấp Điện
Loại S
đm
KVA U
c
(KV) U
H
(KV)

Do tính chất quan trọng của các phân xởng nên ở mạng cao áp trong nhà
máy ta sử dụng sơđồ hình tia, lộ hép. Sơ đồ này có u điểm là sơ đồ nối dây rõ
ràng, các trạm biến áp phân xởng đều đợc cấp điện từ một đờng dây riêng nên
ít ảnh hởng lẫn nhau, độ tin cậy cung cấp điện tơng đối cao, dễ thực hiện các
biện pháp bảo vệ, tự động hoá và dễ vận hành. Để đảm bảo mỹ quan và an
toàn, các đờng cao áp trong nhà máy đều đợc đặt trong hoà cáp xây dọc theo
cáctuyến giao thông nội bộ. Từ những phân tích trên có thể đa ra 3 phơng án
thiết kế mạng cao áp đợc trình bày trên các hình 3-1.
Vẽ Hình:
3.3. Tính toán kinh tế Kỹ thuật lựa chọn phơng án hợp lý:
Để so sánh và lựa chọn phơng án hợp lý ta sử dụng hàm chi phí tính toán
Z và chỉ xét đến những phần khác nhau trong các phơng án để giảm khối lợng
tính toán.
Trần Thái Trờng HTĐ K4 - UB
27