Nguyễn Văn Nhân
Bài tập dài hệ thống cung cấp điện
Họ tên sinh viên : Nguyễn Văn Nhân
Lớp : ĐK-TĐH 1 K55
MSSV : 20101962
A. Đề bài
I. Các số liệu ban đầu
1. Phụ tải điện của nhà máy ( hình 1, bảng 1).
2. Phụ tỉa điện của phân xưởng sửa chữa cơ khí ( hình 2, bảng 2).
3. Điện áp nguồn : U
đm
=22kV
4. Dung lượng ngắn mạch về phía hạ áp của trạm biến áp khu vực :
250MVA
5. Đường dây cung cấp điện cho nhà máy : Dùng dây nhôm lõi thép treo
trên không .
6. Khoảng cách từ nguồn đến nhà máy : 10km.
7. Công suất của nguồn điện : vô cùng lớn .
8. Nhà máy làm việc ba ca, T
max
=150(20+n) giờ ( n là số thứ tự trong danh
sách sinh viên).
II. Nội dung các phần thuyết minh và tính toán
1. Xác định phụ tỉa tính toán của phân xưởng sửa chữa cơ khí và của toàn nhà
máy.
2. Thiết kế mạng điện cao áp cho toàn nhà máy.
3. Thiết kế mạng điện hạ áp cho phân xưởng sửa chữa cơ khí .
4. Bù công suất phản kháng nâng cao cosɸ của nhà máy.
B. Bài làm
1. Tính toán phụ tải phân xưởng sửa chữa cơ khí
a, Phân loại và tính toán nhóm phụ tải :

=0.65 kW, P
đm nhóm
=48 kW
m=10:0.65 >3
n
hq
=2*48:10=9.6 =7 thiết bị
tra sổ tay ta được K
max
=2.1
P
tt
=K
max
*K
sd
*P
đm nhóm
= 20.16 kW
Qtt=Ptt*tan =20.16*1.33 =26.81 kW
Stt= Ptt : cos = 20.16 : 0.6= 33.6 kVA
Itt=Stt : U=51.05 A
Nhóm 2 :
ST
T
Tên thiết bị mã P
đm
Số lượng P
đm nhóm
1 Máy tiện ren 1 7 2 14

max
=2*52:10 = 10 thiết bị
Tra sổ tay ta được hệ số K
max
=1.84
Ptt=1.84*0.2*55.8= 20.53 kW
Qtt=27.31 kW
2
MSSV : 20101962 ĐK-TĐH 1- K55
Nguyễn Văn Nhân
Stt =34.21 kVA
Itt=52 A
Nhóm 3 :
Tính toán phụ tải:
Tổng số thiết bị : 4
N
hq
=4, K
max
=2.64
Ptt = 2.64*0.2*42.4=22.39 kW
Qtt= 29.78 kW
Stt=37.32 kVA
Itt=56.7 A
Nhóm 4:
ST
T
Tên thiết bị P
đm
Số lượng P

Số lượng P
đm nhóm
1 Máy tiện ren 1 7 1 7
2 Máy tiện ren 3 3.2 1 3.2
3 Máy cưa 11 2.8 1 2.8
4 Máy mài hai phía 12 2.8 1 2.8
5 Bàn thợ nguội 15 8
Nguyễn Văn Nhân
Ptt=1.34*0.4*95.55=51.21 kW
Qtt=51.21*1.33=68.11 kW
Stt= 85.35 kVA
Itt =Stt : ( U )=129.98 A
Nhóm 5:
ST
T
Tên thiết bị mã P
đm
Số lượng P
đm nhóm
1 Máy phay vạn năng 5 7 2 14
2 Máy phay ngang 6 4.5 1 4.5
3 Máy bào ngang 7 5.62 1 5.62
4 Máy khoan hướng tâm 8 7 2 14
5 Máy phay chép hình 9 1 1 1
6 Máy phay chép hình 11 3 1 3
7 Máy bào ngang 12 7 2 14
8 Máy xọc 14 7 2 14
9 Máy khoan hướng tâm 15 4.5 1 4.5
10 Máy khoan đứng 16 4.5 1 4.5
11 Máy mài tròn vạn năng 18 2.8 1 2.8

Stt Tên phân xưởng CS đặt Knc cosɸ Po Pcs Ptt Qtt Stt
4
MSSV : 20101962 ĐK-TĐH 1- K55
Nguyễn Văn Nhân
1 Phòng thí nghiệm 120 0.8 0.8 30 38.88 134.88 72 168.6
2 Phân xưởng số 1 3500 0.6 0.8 20 60.48 2160.48 2100 2700
3 Phân xưởng số 2 4000 0.6 0.8 20 59.54 2459.54 2400 3074.4
4 Phân xưởng số 3 3000 0.6 0.8 20 45.36 1845.36 1800 2306.7
5 Phân xưởng số 4 2500 0.6 0.8 20 45.36 1545.36 1500 1931.7
6 Phân xưởng SCCK Tính toán 0.6 20 20.16 188.1 223.4 313.5
7 Lò ga 400 0.6 0.8 20 20.16 260.16 240 325.2
8 Phân xưởng rèn 1600 0.6 0.7 20 33.12 993.16 840 1418.8
9 Bộ phận nén ép 600 0.6 0.8 20 14.58 374.58 360 468.2
10 Trạm bơm 150 0.6 0.8 10 20.16 110.16 90 137.7
10071.78 9625.4
Lấy hệ số đồng thời của nhà máy là 0.8
Công suất tác dụng toàn nhà máy :
Pttnm=Kđt*∑Ptt= 0.8*10071.78=8057.42 kW
Công suất phản kháng toàn nhà máy :
Qttnm= Kđt*∑Qtt= 0.8 *9625.4= 7700.3 kW
Công suất toàn phần của nhà máy:
3. Xác định tâm phụ tải và biểu đồ phụ tải.
a, Biểu đồ phụ tải .
Bán kính phụ tải được xác định theo công thức R= với m=300 kVA/cm
2
Góc chiếu sáng của phụ tải α
Tâm phụ tải được tính theo công thức
X
0
== = 59.7

PTN
PX1
I
B2 2 PX2 I
B3 2 PX3 I
B4 2 PX4 I
B5 1
PXSCCK
Lò Ga
Trạm bơm
III
I
III
B6 2
PX Rèn
Bộ Phận nén
I
I
2
B1 2
PTN
PX1
I
B2 2 PX2 I
B3 2 PX3 I
B4 2 PX4 I
B5 1
PXSCCK
Lò Ga
III

≥
S
đmB
≥
Chọn dùng MBA 1600 – 35/0,4 có S
đm
= 1600 kVA
7
MSSV : 20101962 ĐK-TĐH 1- K55
Nguyễn Văn Nhân
- Trạm biến áp B3: Cấp điện cho PX 3
Đặt 2 MBA làm việc song song
Chọn dung lượng MBA:
S
đmB
≥
S
đmB
≥
Chọn dùng MBA1200 – 35/0,4 có S
đm
= 1200 kVA,
- Trạm biến áp B4: Cấp điện cho PX4
Đặt 2 MBA làm việc song song
Chọn dung lượng MBA:
S
đmB
≥
S
đmB

SđmB≥ Ssc=0.7 *319.4=223.5 kVA
Chọn biến áp MBA 320 có Sđm=320 KVA
- Trạm biến áp B6: Cấp điện cho phân xưởng rèn
SđmB=Stt=1418 kVA
Chọn biến áp có Sđm=1450 kVA
- Trạm biến áp B7 : Cấp điện cho bộ phận nén ép và trạm bơm
SđmB=Stt=606 kVA
Chọn biến áp có Sđm=610 kV
Sơ đồ mạng điện cao áp cho nhà máy:
8
MSSV : 20101962 ĐK-TĐH 1- K55
Nguyễn Văn Nhân
9
MSSV : 20101962 ĐK-TĐH 1- K55
Nguyễn Văn Nhân
TÍNH TOÁN BÙ HỆ SỐ CÔNG SUẤT
Hệ số công suất cosφ là một trong các chỉ tiêu để đánh giá xí nghiệp dùng điện có hợp lý và
tiết kiệm hay không. Nâng cao hệ số công suất cosφ là một chủ trương lâu dài gắn liền với
mục đích phát huy hiệu quả cao nhất quá trình sản xuất, phân phối và sử dụng điện năng.
Mục tiêu là nâng hệ số công suất lên cosφ = 0,95.
1.1 Ý nghĩa của việc nâng cao hệ số công suất cosφ
Phần lớn các thiết bị tiêu dùng điện đều tiêu thụ công suất tác dụng P và công suất phản
kháng Q.
Công suất tác dụng là công suất được biến thành cơ năng hoặc nhiệt năng trong các thiết bị
dùng điện, còn công suất phản kháng Q là công suất từ hóa trong các máy điện xoay chiều và
không sinh ra công.
Quá trình trao đổi công suất Q giữa máy phát và hộ tiêu dùng điện là một quá trình dao động.
Mỗi chu kỳ của dòng điện, Q đổi chiều 4 lần, giá trị trung bình của Q trong 1/2 chu kỳ của
dòng điện bằng không. Việc tạo ra công suất Q không đòi hỏi tiêu tốn năng lượng của động
cơ sơ cấp quay máy phát điện. Mặt khác công suất Q cung cấp cho hộ tiêu dùng điện không

Nguyễn Văn Nhân
Q giảm → ∆P
(Q)
giảm → ∆P giảm.
+ Giảm tổn thất điện năng:
Tổn thất điện năng
∆A = ∆P.t
Q giảm → ∆P giảm → ∆A giảm.
+ Giảm tổn thất điện áp:
Tổn thất điện áp
(P) (Q)
P.R Q.X P.R Q.X
U U U
U U U
+
∆ = = + = ∆ = ∆
Q giảm → ∆U
(Q)
giảm → ∆U giảm.
+ Tăng khả năng truyền tải của đường dây và máy biến áp:
Khả năng truyền tải của đường dây và MBA phụ thuộc vào điều kiện phát nóng, tức là phụ
thuộc vào dòng điện cho phép của chúng. Dòng điện chạy trên dây dẫn và MBA:
2 2
P Q
I
3U
+
=
Q giảm → I giảm.
Ngoài ra việc nâng cao cosφ còn làm giảm chi phí kim loại màu, góp phần làm ổn định điện

TBAPX để giảm nhẹ vốn đầu tư và thuận lợi cho công tác quản lý, vận hành.
Hình 4.1 – Sơ đồ nguyên lý phân bố dung lượng bù
12
MSSV : 20101962 ĐK-TĐH 1- K55
Nguyễn Văn Nhân
0,4kV
B
6
0,4kV 0,4kV 0,4kV 0,4kV 0,4kV
35kV
MCLL
B
5
B
4
B
3
B
2
B
1
TPPTT
Q
b6
Q
b5
2
Q
b5
2

+ Q
b
: Tổng dung lượng công suất phản kháng cần bù
+ P
ttnm
: Phụ tải tác dụng tính toán của nhà máy
+ φ
1
: Góc ứng với hệ số công suất trung bình của NM trước khi bù.
Theo tính toán ở chương 1, cosφ
1
= 0,66 → tgφ
1
= 1,14
+ φ
2
: Góc ứng với hệ số công suất bắt buộc
13
MSSV : 20101962 ĐK-TĐH 1- K55
Nguyễn Văn Nhân
Mục tiêu cosφ
2
=0,95 → tgφ
2
= 0,33
+ α: Hệ số xét tới khả năng nâng cao cosφ bằng những phương pháp không đòi
hỏi thiết bị bù, chọn α = 1.
Thay vào công thức (3.2)
Q
b

b6
Q
b6
R
B6
Q
b1
Q
b1
R
B1
TPPTT
R
C2
R
C3
R
C4
R
C5
R
C6
Công thức tính công suất bù của mạng hình tia:
Q
bi
= Q
i
– (Q
Σ
- Q

i
= R
Bi
+ R
ci
+ R
Bi,
R
ci
: điện trở của MBA và cáp nhánh thứ i
Công thức tính điện trở MBA: R
B
=
2
3
N dm
2
dm
P .U
.10
n.S
∆

Bảng 4.1 - Điện trở các TBAPX
TBA
Qtt
(kVAr)
Sđm
(kVA)
∆PN

C
(Ω)
TPPTT-B1 2XLPE(3x50) 98.44 0.494 2 0.024
TPPTT-B2 2XLPE(3x50) 95.32 0.494 2 0.024
TPPTT-B3 2XLPE(3x50) 87.96 0.494 2 0.0217
15
MSSV : 20101962 ĐK-TĐH 1- K55
Nguyễn Văn Nhân
TPPTT-B4 2XLPE(3x50) 150.56 0.494 2 0.0372
TPPTT-B5 2XLPE(3x50) 276.84 0.494 2 0.0684
TPPTT-B6 XLPE(3x50) 98.2 0.494 1 0.0485
16
MSSV : 20101962 ĐK-TĐH 1- K55
Nguyễn Văn Nhân
Bảng 4.3 – Kết quả tính điện trở nhánh
B1 B2 B3 B4 B5 B6
R
Bi
(Ω)
6.13 6.13 17.61 10.68 23.21 21.37
R
Ci
(Ω) 0.024 0.024 0.022 0.037 0.068 0.049
R
i
(Ω) 6.154 6.154 17.632 10.717 23.278 21.42
R
tđ
=
1

Bảng 4.4 – Kết quả tính toán dung lượng bù
TBA Qtt (kVAr)
R
i
(Ω) Q
bi
(kVAr)
B1
1114.6 6.154 953.65
B2
934.56 6.154 773.61
B3
441.76 17.632 385.59
B4
516.72 10.717 424.30
B5 390
23.278 347.45
B6 299.96
21.42 253.72
17
MSSV : 20101962 ĐK-TĐH 1- K55
Nguyễn Văn Nhân
1.3.3 Chọn tụ bù
Tra (bảng 6.8 - TL2) chọn tụ bù cosφ điện áp 380V do DAE YEONG chế tạo.
Bảng 4.5 - Kết quả chọn số lượng và loại tụ bù
TBA Q
b
(kVAr) Loại tụ Số pha Q
tụ
(kVAr) Số lượng

Vậy sau khi đặt tụ bù cho lưới hạ áp của nhà máy, hệ số công suất cosφ của nhà máy đã đạt
yêu cầu cần bù.
Hình 4.3 – Sơ đồ lắp đặt tủ cosφ trạm 2 MBA
18
MSSV : 20101962 ĐK-TĐH 1- K55
Nguyễn Văn Nhân
Tñ
aptomat
tæng
Tñ ph©n
phèi cho
c¸c PX
Tñ bï
Tñ
aptomat
ph©n
®o¹n
Tñ
aptomat
tæng
Tñ bï
Tñ ph©n
phèi cho
c¸c PX
19
MSSV : 20101962 ĐK-TĐH 1- K55
Nguyễn Văn Nhân
CHƯƠNG 2
THIẾT KẾ MẠNG HẠ ÁP PHÂN XƯỞNG SỬA CHỮA CƠ KHÍ
Phân xưởng sửa chữa cơ khí có tổng diện tích 1344 m

S
162,99
247,64
3U 3.0,38
= =
A
Chọn aptomat NS250H có các thông số kỹ thuật sau:
Bảng 5.1 - Kết quả chọn số lượng và loại tụ bù
Loại U
đm
(V) I
đm
(A) I
Nmax
(kA)
NS250H 690 250 8
2.1.2 Chọn cáp từ trạm B2 về tủ phân phối
Cáp được chọn theo điều kiện phát nóng cho phép.
Dùng cáp đồng hạ áp 3 lõi + trung tính, cách điện PVC của hãng LENS Pháp chế tạo.
20
MSSV : 20101962 ĐK-TĐH 1- K55
Nguyễn Văn Nhân
I
ttpx
=
ttpx
dm
S
162,99
247,64

A3
A2 A4
A6
TÐ1 TÐ2
TÐ3 CS
TÐ4
A5
TÐ5
2.1.3.1 Chọn aptomat tổng
Điều kiện lựa chọn:
U
đmA
≥ U
mạng
= 0,38 kV
I
đmA
≥ I
max
= 247,64 A
Chọn aptomat loại NS250H do Merlin Gerin chế tạo có các thông số như trong bảng 5.1
2.1.3.2 Chọn aptomat nhánh
Điều kiện lựa chọn:
U
đmA
≥ U
mạng
= 0,38 kV
I
đmA

2.1.3.3 Chọn thanh góp cho tủ phân phối
Chọn theo công thức:
I
cp
≥ I
tt
=
ttpx
dm
S
162,99
247,64
3U 3.0,38
= =
A
Chọn thanh góp bằng đồng, kích thước 25x3 mm, có I
cp
= 340 A
2.1.3.4 Chọn cáp từ tủ phân phối đến các tủ động lực
Các đường cáp từ TPP đến các TĐL được đi trong rãnh cáp nằm dọc tường phía trong và bên
cạnh lối đi lại của phân xưởng.
Cáp được chọn theo điều kiện phát nóng cho phép:
k
hc
.I
cp
≥ I
tt
(k
hc

2.1.3.5 Chọn thanh góp cho các TĐL
Chọn theo điều kiện phát nóng cho phép:
I
cp
≥ I
tt
=
tt
dm
S
3U
Chọn thanh góp bằng đồng, ta có kết quả như bảng 5.4
Bảng 5.4 – Chọn thanh góp cho các TĐL
TĐL I
tt
(kVA) Thanh góp I
cp
(A)
TĐL1 16,89 25x3 mm 340
TĐL2 87,30 25x3 mm 340
TĐL3 96,45 25x3 mm 340
TĐL4 23,03 25x3 mm 340
TĐL5 44,58 25x3 mm 340
TCS 30,63 25x3 mm 340
2.1.3.6 Chọn cáp và aptomat từ TĐL đến các thiết bị
Tra (PL IV.18 - TL1) chọn TĐL do Siemens chế tạo có kích thước: dài 2200 mm, rộng 1000
mm, sâu 1000 mm, có sẵn CD-CC và KĐT, mỗi tủ có 8 đầu ra.
24
MSSV : 20101962 ĐK-TĐH 1- K55
Nguyễn Văn Nhân

1,5 1,5
=
Chọn cáp đồng hạ áp 4 lõi cách điện PVC do LENS - Pháp chế tạo, tra (bảng 4.24 - TL2).
25
MSSV : 20101962 ĐK-TĐH 1- K55