Đồ Án Môn Học 2 GVHD:Th.s Vũ Thị Ngọc
SVTH:Trần Phước Lập LỜI MỞ ĐẦU

Trong thời đại ngày nay, khi mà sức lao động của con người dần được thay thế, tự động hóa bằng
những hệ thống máy móc từ đơn giản đến hiện đại nhất, khi mà tiện nghi cuộc sống con người ngày càng
được nâng cao thì vấn đề năng lượng ngày càng trở nên quan trọng.

Bên cạnh các nguồn năng lượng truyền thống như than, dầu, khí đốt … thì năng lượng điện ngày
càng chiếm tỷ trọng lớn trong tổng nhu cầu năng lượng. Năng lượng điện có nhiều ưu điểm nổi bật như:
sản xuất từ nhiều nguồn khác nhau, dễ dàng biến đổi thành nhiều dạng năng lượng khác, truyền tải đường
xa dễ dàng, tổn hao thấp … và quan trọng là không gây ô nhiễm môi trường. Do đó, việc nghiên cứu về
năng lượng điện, hệ thống điện năng ngày càng được quan tâm nhiều hơn, và tất nhiên nó trở thành một
chuyên ngành ngày càng phát triển ở các trường đại học.

Việc nghiên cứu, học tập lý thuyết ở lớp cũng như các giờ học thực tập giúp cho sinh viên có
điều kiện củng cố, phát triển, thực tế hóa các kiến thức đã học. Và đồ án môn học chính là một cuộc khảo
sát nhỏ, giúp sinh viên tự tổng hợp lý thuyết, tìm hiểu tiếp cận thực tế, phân tích giải quyết tình huống để
bước đầu làm quen với công việc trong tương lai. Đây chính là lý do em và các bạn được giao thực hiện
Đồ án môn học 2: cung cấp điện cho phân xưởng sản xuất.

Do thời gian có hạn, kiến thức còn nhiều hạn chế, cùng với kinh nghiệm còn ít nên tập đồ án này
còn rất nhiều thiếu sót. Rất mong được sự chỉ dạy của quý thầy (cô) để em có thể khắc phục và hoàn thành
các đồ án sau tốt hơn.

Trong quá trình làm đồ án, em xin chân thành cảm ơn cô Vũ Thị Ngọc đã hướng dẫn tận tình,
giúp em có thể hoàn thành tập đồ án này. Hy vọng em sẽ còn cơ hội được cô hướng dẫn trong các đồ án
tiếp theo.


…………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………
……………………………………………… Thành phố Hồ Chí
Minh, ngày … , tháng … , năm 2009 Đồ Án Môn Học 2 GVHD:Th.s Vũ Thị Ngọc
SVTH:Trần Phước Lập

MỤC LỤC Chương 1: Tổng Quan Về Phân Xưởng
Chương 2: Phân Nhóm Và Tính Toán Phụ Tải Phân Xưởng
Chương 3: Chọn Phương Án Đi Dây
Chương 4: Chọn Dây Dẫn Và Khí Cụ Điện Bảo Vệ
Chương 5: Thiết Kế Hệ Thống Nối Đất Và Chống Sét Lan Truyền

CHƯƠNG 1:

TỔNG QUAN VỀ PHÂN XƯỞNG

Đây là một phân xưởng sản xuất với kích thước là 30 x 40 x 7 m.
Phân xưởng có một cửa ra vào chính, hai cửa sau, được lợp bằng mái tôn,
tường xây bằng gạch và được quét vôi trắng.Phân xưởng chỉ có một phòng
với 34 thiết bị 3 pha các loại được phân bố như sơ đồ mặt bằng trang bên
cạnh.
Phân xưởng hoạt động theo hai ca với thời gian hoạt động tương đối lớn.
Dự kiến phân xưởng sẽ được cung cấp điện bởi một máy biến áp 15/0.4 kV.

Công việc của ta sẽ là:
· Phân nhóm phụ tải , xác định phụ tải tính toán
· Chọn hình thức mạng phân phối theo tiêu chuẩn IEC
· Trình bày cấu trúc mạng điện : nổi hay ngầm , các thanh dẫn , các tủ
phân phối…
· Chọn dung lượng máy biến áp chính , và dung lượng dự phòng , sơ đồ
đổi nối nguồn dự phòng
· Chọn dây dẫn và thiết bị đóng cắt, bảo vệ
· Thiết kế hệ thống nối đất
· Thiết kế chống sét lan truyền
· Tính toán chọn đèn , bố trí đèn và kiểm tra độ rọi
· Tính toán chọn thiết bị bảo vệ mạng chiếu sáng

Thông số phụ tải
Ký hiệu thiết bị

Số lượng
Cos j

SVTH:Trần Phước Lập CHƯƠNG 2:

PHÂN NHÓM VÀ TÍNH TOÁN
PHỤ TẢI PHÂN XƯỞNG

2.1. Khái niệm về phụ tải tính toán:
Khi thiết kế cung cấp điện cho một nhà máy, xí nghiệp hay hộ tiêu thụ
thì một trong những công việc rất quan trọng mà ta phải làm đó là tiến hành
xác định phụ tải tính toán cho nhà máy.
- Phụ tải tính toán: Phụ tải tính toán theo điều kiện phát nóng (được gọi
tắt là phụ tải tính toán) là phụ tải giả thiết không đổi lâu dài của các phần tử
trong hệ thống cung cấp điện, tương đương với phụ tải thực tế biến đổi theo
điều kiện tác dụng nhiệt nặng nề nhất. Nói cách khác, phụ tải tính toán cũng
làm dây dẫn phát nóng tới nhiệt độ bằng với nhiệt độ lớn nhất do phụ tải
thực tế gây ra. Do vậy, về phương diện phát nóng nếu ta chọn các thiết bị
điện theo phụ tải tính toán có thể đảm bảo an toàn cho các thiết bị đó trong
mọi trạng thái vận hành bình thường.
2.2. Mục đích xác định phụ tải tính toán:
Xác định phụ tải tính toán là một công đoạn rất quan trọng trong thiết kế
cung cấp điện, nhằm làm cơ sở cho việc:
- Lựa chọn tiết diện dây dẫn cho lưới cung cấp và phân phối.
- Lựa chọn số lượng và công suất máy biến áp trong trạm.
- Lựa chọn tiết diện thanh dẫn của thiết bị phân phối.
- Lựa chọn các thiết bị chuyển mạch và bảo vệ.

Số lượng
Cos j
sd
K
đm
P (KW)

3 2 0.63 0.8 1.1

4 4 0.71 0.8 1.5
I
5 2 0.73 0.8 7.5

6 6 0.73 0.8 11

9 1 0.75 0.8 18.5
TỔNG 15 107.7

1 2 0.73 0.8 2
II
7 2 0.76 0.8 2.2
Đồ Án Môn Học 2 GVHD:Th.s Vũ Thị Ngọc
SVTH:Trần Phước Lập

8 3 0.75 0.8 22.5

12 2 0.74 0.8 5.5
TỔNG 9 86.9

2 3 0.74 0.8 15

=
=
=
n
i
dm
n
i
TB
sd
P
P
k
1
1
(2.3)
Hệ số sử dụng nói lên mức sử dụng, mức độ khai thác công suất của
thiết bị trong khoảng thời gian cho xem xét.
- Hệ số đồng thời k
đt
: là tỉ số giữa công suất tác dụng tính toán cực đại
tại nút khảo sát của hệ thống cung cấp điện với tổng các công suất tác dụng
tính toán cực đại của các nhóm hộ tiêu thụ riêng biệt (hoặc các nhóm thiết
bị) nối vào nút đó.
Hệ số đồng thời phản ánh khả năng xuất hiện phụ tại cực đại trong
khoảng thời gian khảo sát của các nhóm thiết bị, hay giữa các phân xưởng
trong một xí nghiệp…
å
=
=

(2.5)
Hệ số cực đại thường được tính với ca làm việc có phụ tải lớn nhất.
Hệ số k
max
phụ thuộc vào số thiệt bị hiệu quả n
hq
(hoặc N
hq
), vào hệ số
sử dụng (k
sd
) và hàng loạt các yếu tố khác đặc trưng cho chế độ làm việc của
các thiết bị điện trong nhóm. Trong thực tế khi tính toán thiết kế người ta
chọn k
max
= f(k
sd
,n
hq
), hoặc tra trong các bảng cẩm nang tra cứu.
- Số thiết bị hiệu quả n
hq
: giả thiết có một nhóm gồm n thiết bị có công
suất và chế độ làm việc khác nhau. Khi đó ta định nghĩa n
hq
là một số quy
đổi gồm có n
hq
thiết bị có công suất định mức và chế độ làm việc như nhau,
Đồ Án Môn Học 2 GVHD:Th.s Vũ Thị Ngọc

tt
đm
tt
nc
kk
P
P
P
P
P
P
k ´=´==
(2.7)
2.4.2 Các phương pháp xác định phụ tải tính toán
Hiện nay có rất nhiều phương pháp để tính toán phụ tải tính toán , dựa
trên cơ sở khoa học để tính toán phụ tải điện và được hoàn thiện về phương
diện lý thuyết trên cơ sở quan sát các phụ tải điện ở xí nghiệp đang vận
hành.
Thông thường những phương pháp tính toán đơn giản, thuận tiện lại cho
kết quả không thật chính xác, còn muốn chính xác cao thì phải tính toán lại
phức tạp. Do vậy tùy theo giai đoạn thiết kế thi công và yêu cầu cụ thể mà
chọn phương pháp tính toán cho thích hợp.
Nguyên tắc chung để tính phụ tải tính toán của hệ thống là tính từ thiết
bị điện ngược trở về nguồn, tức là được tiến hành từ bậc thấp đến bậc cao
của hệ thống cung cấp điện, và ta chỉ cần tính toán tại các điểm nút của hệ
thống điện.
Mục đích của việc tính toán phụ tải điện tại các nút nhằm:
- Chọn tiết diện dây dẫn của lưới cung cấp và phân phối điện áp từ dưới
1000V trở lên.
- Chọn số lượng và công suất máy biến áp.

tính theo công thức sau:
maxlvmaxlv
0
tt
T
A
T
W
MP =´=
(2.9)
Với T
lvmax
[giờ]: thời gian sử dụng công suất lớn nhất trong năm.
2.4.4. Xác định phụ tải tính toán theo suất phụ tải tính trên một đơn vị diện
tích sản xuất:
Nếu phụ tải tính toán xác định cho hộ tiêu thụ có diện tích F (m
2
), suất
phụ tải trên một đơn vị diện tích là p
0
(W/m
2
) thì:
P
tt
= p
0
x F (kW) (2.10)
p
0

k
nc
: hệ số nhu cầu, tra sổ tay kỹ thuật theo các số liệu thống kê của các
xí nghiệp, phân xưởng tương ứng.
Đồ Án Môn Học 2 GVHD:Th.s Vũ Thị Ngọc
SVTH:Trần Phước Lập
cosφ: hệ số công suất tính toán tra sổ tay kỹ thuật từ đó tính được. Nếu
hệ số cosφ của các thiết bị trong nhóm không giống nhau thì ta phải tính hệ
số cosφ trung bình của nhóm theo công thức sau:
å
å
=
=
´j
=j
n
1i
i
n
1i
ii
P
PCos
Cos
(2.12)
Phương pháp này có ưu điểm là đơn giản, tính toán thuận tiện nên nó
thường được dùng khi đã có thiết kế nhà xưởng của xí nghiệp nhưng chưa có
thiết kế chi tiết bố trí các máy móc, thiết bị trên mặt bằng. Lúc này chỉ biết
một số liệu duy nhất là công suất đặt của từng phân xưởng.
Tuy nhiên nó cũng có nhược điểm là kém chính xác vì k

(2.13)
hay P
tt
= k
nc
x P
đm

Các bước tính toán:
- Tính số thiết bị hiệu quả
- Tính hệ số sử dụng của nhóm thiết bị
- Xét các trường hợp:
+ Nếu n
hq
< 4 và n < 4 :
å
=
=
n
i
đmitt
PP
1

+ Nếu n
hq
< 4 và n > 4 :
pti
n
1i

max
x k
sd
x ∑P
đm

Hay P
tt
= k
max
x P
tb

Q
tt
= 1.1 x Q
tb
(Nếu n < 10)
Q
tt
= Q
tb
(Nếu n >10) .
Trong đó P
tb
và Q
tb
là công suất tác dụng và công suất phản kháng
trung bình của nhóm: P
tb

å
=
´=
n
1i
dmidtttpx
QkQ

ttpx
2
ttpx
2
ttpx
QPS +=

Trong đó k
dt
là hệ số đồng thời, chọn theo số nhóm đi vào tủ. Nếu có
phụ tải chiếu sáng đi vào tủ thì phải cộng thêm các giá trị và Q
cs
, P
cs
, vào P
tt

và Q
tt
trong các công thức trên.
- Dòng điện tính toán:
j´´

-
+
=
(đối với nhiều thiết bị)
(2.18)
Trong đó : k
mm
là hệ số mở máy của thiết bị
I
kdmax
, k
sd
là dòng khởi động và hệ số sử dụng của thiết bị có
dòng khởi động lớn nhất trong nhóm.
I
tt
là dòng điện tính toán của nhóm.
2.5. Xác định phụ tải tính toán cho phân xưởng sản xuất
Để xác định phụ tải động lực tính toán cho phân xưởng thì có rất nhiều
phương pháp khác nhau, nhưng ở đây ta sẽ xác định phụ tải tính toán cho
phân xưởng theo phương pháp công suất đặt và hệ số nhu cầu của thiết bị
hay còn gọi là phương pháp số thiết bị có hiệu quả. Vì phương pháp này cho
kết quả tương đối chính xác do khi xác định số thiết bị có hiệu quả N
hq
thì
chúng ta đã xét đến hàng loạt các yếu tố quan trọng như ảnh hưởng của số
lượng thiết bị trong nhóm, số thiết bị có công suất lớn nhất cũng như sự khác
nhau về chế độ làm việc của chúng…
2.5.1. Xác định phụ tải tính toán của các nhóm phụ tải
· Xác định số thiết bị hiệu quả của nhóm I:

7.107
5.18116
P
P
*P
N
i
dmi
1N
1i
dmi
=
+´
==
å
å
=

Đồ Án Môn Học 2 GVHD:Th.s Vũ Thị Ngọc
SVTH:Trần Phước Lập
(Tra bảng 3-3 trang 31, sách cung cấp điện của thầy Nguyễn Xuân Phú),
ta tìm được N
*
hq
= 0.67, vậy số thiết bị hiệu quả của nhóm là:
N
hq
= N
´
N

= k
nc
x ∑P
idm
=0.856 x 107.7= 92.2 (KW)
Cos
tbI
j
=
å
å
=
=
´j
n
1i
dmi
dmi
n
1i
i
P
Pcos
=
73.0
7
.
107
75.05.1873.011673.05.7271.05.1463.01.12
=

=
j
´
=

)A(3.182
34.0
3.126
3U
S
I
đm
ttdlI
ttdlI
=
´
=
´
=

· Xác định số thiết bị hiệu quả của nhóm II:
+ Số thiết bị trong nhóm II là 9 thiết bị.
Vì số thiết bị trong nhóm II > 4 nên: k
nc
= k
max
x k
sd,
với k
max

1N
1i
dmi
=
´
==
å
å
=

(Tra bảng 3-3 trang 31, sách cung cấp điện của thầy Nguyễn Xuân Phú),
ta tìm được N
*
hq
= 0.45, vậy số thiết bị hiệu quả của nhóm là:
Đồ Án Môn Học 2 GVHD:Th.s Vũ Thị Ngọc
SVTH:Trần Phước Lập
N
hq
= N
´
N
*
hq
= 9
´
0.45 = 4.05 , vậy N
hq
= 4 thiết bị.
Từ N

=
å
å
=
=
´j
n
1i
dmi
dmi
n
1i
i
P
Pcos
= 748.0
9
.
86
029.65
=
)KVA(95.105
748.0
25.79
cos
P
S
tbII
ttdlII
ttdlII

= k
max
x k
sd,
với k
max
= f (k
sd
,n
hq
).
+ Số thiết bị N
1
có P
dmi
≥ P
dmmax
/ 2 = 7.5 (kW) là 7 thiết bị.
7.0
10
7
N
N
*N
1
=== và
9182.0
110
144153
P

hq
=8 thiết bị.
Từ N
hq
= 8 và k
sd
= 0.8, (tra bảng 3.2 trang 29,sách cung cấp điện của
thầy Nguyễn Xuân Phú) ta được: k
max
= 1.08, vậy ta tính được hệ số nhu cầu
của nhóm III như sau:
Đồ Án Môn Học 2 GVHD:Th.s Vũ Thị Ngọc
SVTH:Trần Phước Lập
k
nc
= k
max

´
k
sd
= 1.08
´
0.8 = 0.864
- Phụ tải động lực tính toán của nhóm III
P
ttdl III
= k
nc
x ∑P

tbIII
ttdlIII
ttdlIII
==
j
=

)KVar(31.83gtanPQ
tbdlIIttdlIIttdlII
=
j
´
=

)A(41.182
34.0
38.126
3U
S
I
dm
ttdlII
ttdlII
=
´
=
´
=

2.5.2. Xác định phụ tải tính toán toàn phân xưởng

Đồ Án Môn Học 2 GVHD:Th.s Vũ Thị Ngọc
SVTH:Trần Phước Lập
Vậy công suất tác dụng cho toàn phân xưởng :
)239.841(KW) 95.04 79.25 92.2(9.0PKP
3
1i
ttdliđtttdl
=++´==
å
=

Cos
tb
j
=
å
å
=
=
´j
n
1i
ttdli
ttdli
n
1i
tbi
P
Pcos
= 743.0

=

)KVar(05.216841.2398.322PSQ
222
ttdl
2
ttdlttdl
=-=-=
)A(98.465
34.0
841.322
3U
S
I
đm
ttdl
ttdl
=
´
=
´
=

2.6. Xác định phụ tải chiếu sáng của phân xưởng.
Đây là phân xưởng sản xuất cho nên việc thiết kế chiếu
sáng ta phải quan tâm đến loại đèn dùng trong phân xưởng . Với chiều cao
phân xưởng là 7m ( chưa tính mái tôn ) do yêu cầu sự chính xác và tạo điều
kiện thuận lợi cho người làm việc thì ta nên chọn loại đèn cao áp ánh sáng
trắng 250W . Vì là phân xưởng sản xuất nên đòi hỏi độ sáng phải cao nên ta
chọn độ sáng sơ bộ là 12W/

W
12P =

Þ )KW(4.14)W(14400120012P
ttcs
=
=
´
=

Ta lấy: cos j = 0.85
)KVA(17)VA(18.16941
85.0
14400
cos
P
S
ttcs
ttcs
»==
j
=

Þ

)KVar(03.94.1417PSQ
222
ttcs
2
ttcsttcs


)A(82.519
34.0
14.360
3U
S
I
đm
ttpx
ttpx
=
´
=
´
=

2.8. Xác định tâm phụ tải
2.8.1 Mục đích:
Việc xác định tâm phụ tải nhằm xác định vị trí hợp lý nhất để đặt các tủ
phân phối, tủ động lực hay máy biến áp. Vì khi ta đặt tủ phân phối, tủ động
lực hay trạm biến áp tại vị trí đó thì sẽ đảm bảo được việc cung cấp điện với
tổn thất điện áp và tổn thất công suất nhỏ, chi phí kim loại màu là hợp lý
nhất. Tuy nhiên, việc lựa chọn vị trí cuối cùng còn phụ thuộc vào các yếu tố
khác như: đảm bảo tính mĩ quan, thuận tiện và an toàn trong lắp đặt, vận
hành v.v…
Xác định tâm phụ tải cho nhóm thiết bị (để định vị trí đặt tủ động lực),
cho các phân xưởng của xí nghiệp (để xác định vị trí đặt tủ phân phối).
Nhưng để đơn giản công việc tính toán thì ta chỉ cần xác định tâm phụ tải
cho các vị trí đặt tủ phân phối. Còn vị trí đặt tủ động lực thì chỉ cần xác định
một cách tương đối bằng ước lượng sao cho vị trí đặt tủ nằm cân đối trong

ii
P
YP
Y
(2.1)
Đồ Án Môn Học 2 GVHD:Th.s Vũ Thị Ngọc
SVTH:Trần Phước Lập
Ý nghĩa các thông số trong công thức (2.1) thay đổi tùy thuộc vào việc
xác định tâm phụ tải cho nhóm máy hay cho phân xưởng.

Các thông số Tâm phụ tải nhóm
máy
Tâm phụ tải phân xưởng

(X,Y): Toạ độ tâm phụ
tải
Của nhóm máy Của phân xưởng
P
i
: Công suất định mức Của thiết bị thứ i Của nhóm thiết bị thứ i
(x
i
, y
i
): Tọa độ Của thiết bị thứ i Của nhóm thiết bị thứ i

2.8.3. Xác định tâm phụ tải cho phân xưởng
Trước tiên, ta sẽ quy ước chọn gốc toạ độ chuẩn của mỗi phân xưởng tại
vị trí góc dưới bên trái của mỗi phân xưởng.
Để tiện lợi cho việc tính toán tâm phụ tải theo công thức (2.1), ta sẽ lập

6F 9 22.5 11 99 247.5
9 6 19 18.5 111 351.5
TỔNG 107.7 741.8 2176.2
Đồ Án Môn Học 2 GVHD:Th.s Vũ Thị Ngọc
SVTH:Trần Phước Lập Thay vào công thức ta có
88.6
7.107
8.741
Pi
PX
X
N
1i
N
1i
ii
I
==
´
=
å
å
=
=

i
Y
i
P
ii
PX ´
ii
PY ´
1A 32 24 2 64 48
1B 36 24 2 72 48
7A 25.5 5.5 2.2 56.1 12.1
7B 25.5 10 2.2 56.1 22
8A 16.5 25 22.5 371.25 562.5
8B 21 25 22.5 472.5 562.5
8C 25 25 22.5 562.5 562.5
12A 17 19.5 5.5 93.5 107.25
12B 29 19.5 5.5 159.5 107.25
TỔNG 86.9 1907.45 2032.1

Thay vào công thức ta có
95.21
9.86
45.1907
Pi
PX
X
N
1i
N
1i


· Xác định tâm phụ tải cho nhóm III:
Đồ Án Môn Học 2 GVHD:Th.s Vũ Thị Ngọc
SVTH:Trần Phước Lập
Bảng 2.3: số liệu tính toán tâm phụ tải nhóm III

Ký hiệu
thiết bị
i
X
i
Y
i
P
ii
PX ´
ii
PY ´
2A 30.5 19 15 457.5 285
2B 34 19 15 510 285
2C 37 19 15 555 285
10A 31 12 3 93 36
10B 31 8 3 93 24
10C 31 5 3 93 15
11A 34 11 14 476 154
11B 37.5 11 14 525 154
11C 34 6 14 476 84
11D 37.5 6 14 525 84
TỔNG 110 3803.5 1406


ii
III
==
´
=
å
å
=
=

2.8.4. Xác định tâm phụ tải cho toàn phân xưởng
· Tâm phụ tải chiếu sáng:
Giả sử phụ tải chiếu sáng được phân bố đều trong phân xưởng . Như vậy ,
ta có tâm phụ tải chiếu sáng được tính như sau: