LỜI MỞ ĐẦU
Trong công cuộc xây dựng đất nước hiện nay thì ngành công nghiệp điện luôn
giữ một vai trò hết sức quan trọng, trở thành ngành không thể thiếu trong nền kinh tế
quốc dân và thiết kế cung cấp điện là việc đầu tiên phải làm.
Khi các nhà máy và xí nghiệp không ngừng được xây đựng thì các hệ thống
cung cấp điện cũng cần phải được thiết kế và xây dựng. Đồ án môn học Cung cấp
điện là bước khởi đầu giúp cho sinh viên ngành Hệ thống điện hiểu được một cách
tổng quát những công việc phải làm trong việc thiết kế một hệ thống cung cấp điện và
về chuyên ngành Cung cấp điện.
Nội dung của đồ án là Thiết kế cung cấp điện cho một phân xưởng sửa chữa cơ
khí. Đồ án bao gồm các phần chính sau:
1. Tính toán chiếu sáng cho phân xưởng
2. Tính toán phụ tải điện
3. Lựa chọn thiết bị, thiết kế mạng điện của phân xưởng
4. Tính toán ngắn mạch, kiểm tra thiết bị đã chọn
5. Tính chọn tụ bù nâng cao hệ số công suất
6. Tính toán nối đất, chống sét
7. Dự toán công trình
Do kiến thức còn hạn chế nên đồ án này của em không tránh khỏi những thiếu
sót, em rất mong thầy cô trong bộ môn góp ý để bản đồ án của em được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn của thầy Trần Quang Khánh đã giúp
em hoàn thành đồ án môn học này.
Hà Nội, ngày 27 tháng 06 năm 2009
Sinh viên: Hoàng Minh Hiển
1

PHẦN A: ĐỀ BÀI
Thiết kế mạng điện cung cấp cho một phân xưởng với số hiệu 4, phương án C.
Tỷ lệ phụ tải điện loại I & II là 85%. Hao tổn điện áp cho phép trong mạng điện hạ áp
∆U

0
4
Số hiệu trên
sơ đồ
Tên thiết bị
Hệ số
k
sd
cosϕ
Công suất đặt P (kW)
Phương án C
1; 2; 3; 19;
20; 26; 27
Máy tiện ngang bán tự động 0,35 0,67 12 + 17 + 22
4; 5; 7; 8; 24 Máy tiện xoay 0,32 0,68 1,5 + 3 + 7,5 + 12
6 Máy tiện xoay 0,30 0,65 8,5 + 18
11 Máy khoan đứng 0,26 0,56 3 + 5,5
9; 10; 12 Máy khoan đứng 0,37 0,66 2x5,5 + 8,5
13 Máy khoan định tâm 0,30 0,58 3
14; 15; 16; 17 Máy tiện bán tự động 0,41 0,63 2,8 + 4,5 + 2x7,5
18 Máy mài nhọn 0,45 0,67 3
21; 22; 23; 28;
29; 30; 31
Máy tiện ren 0,47 0,70 3x2,8 + 2x4,5 + 8,5 + 10
25; 32; 33 Máy doa 0,45 0,63 4 + 5,5 + 7,5
34 Máy hàn hồ quang 0,53 0,90 40
35
Máy biến áp hàn ε = 0,4
0,45 0,58 35
36 Máy tiện ren 0,40 0,60 18

Độ đồng đều của chiếu sáng phụ thuộc vào: khoảng cách giữa các đèn L; hệ số
phản xạ của trần, tường và nền; loại đèn.
Ta chọn L/H phụ thuộc vào cách bố trí đèn và nơi chiếu sáng, ở đây là phân
xưởng nên lấy L/H = 1,5 (Tra bảng 2.11 - trang 43 sách BHLĐ & KTATĐ)
Khoảng cách giữa các đèn là : L = 1,5.3 = 4,5 (m)
Căn cứ vào kích thước của nhà xưởng ta chọn khoảng cách giữa các đèn là
L
d
= 3 (m), L
ng
= 4 (m)
Ta kiểm tra theo 2 điều kiện :
≤ q ≤

và ≤ p ≤
Với:
p: khoảng cách từ tường đến vị trí bố trí đèn theo chiều dọc, chọn p = 2 (m)
q: khoảng cách từ tường đến vị trí bố trí đèn theo chiều ngang, chọn q = 1,5 (m)
Theo cách bố trí trong bài thì sẽ có 8 dãy đèn theo chiều dọc và 9 dãy đèn theo
chiều ngang.
Ta có : ≤ 1,5 ≤ (thỏa mãn)
≤ 2 ≤ (thỏa mãn)
Vậy số lượng đèn tối thiểu là : 8.9 = 72 (đèn).
Hệ số không gian là : k
kg
= = ≈ 4,8
Coi hệ số phản xạ của nhà xưởng trần : tường : sàn là 70 : 50 : 30.
Hệ số lợi dụng ánh sáng tương ứng với k
kg
= 4,8 là k

 Tổng công suất chiếu sáng chung là:
P
cs.ch
= k
đt
.N.P
đ
= 1.72.200 = 14400 (W)
 Công suất các đèn chiếu sáng cục bộ là:
P
cs.cb
= 75.43 = 3225 (W)
 Tổng công suất chiếu sáng là:
∑P
cs
= 14400 + 3225 = 17625 (W) = 17,625 (kW)
Vì ta sử dụng đèn sợi đốt nên hệ số cosφ của nhóm phụ tải chiếu sáng bằng 1
2. Phụ tải thông thoáng và làm mát:
Phân xưởng có diện tích là 24 x 36 (m
2
) sẽ được trang bị 60 quạt trần công suất
120 (W/quạt), và 11 quạt hút công suất (80W/quạt)
 Tổng công suất thông thoáng và làm mát là:
∑P
lm
= 60.120 + 11.80 = 8080 (W) = 8,08 (kW)
Các hệ số của nhóm phụ tải thông thoáng và làm mát là: k
sd
= 0,65; cosφ = 0,75
(Tra bảng 13.pl - sách Hệ thống CCĐ)

Bảng 2.1: Phân nhóm thiết bị điện của phân xưởng sửa chữa cơ khí
STT Tên thiết bị Số hiệu
trên sơ đồ
Hệ số
k
sd
cosϕ
Công suất
P (kW)
NHÓM 1
1 Máy tiện ngang bán tự động 1 0,35 0,67 12,00
2 Máy tiện ngang bán tự động 2 0,35 0,67 17,00
3 Máy tiện xoay 6 0,30 0,65 8,50
4 Máy tiện xoay 7 0,32 0,68 7,50
5 Máy tiện xoay 8 0,32 0,68 12,00
6 Máy khoan định tâm 13 0,30 0,58 3,00
7 Máy tiện bán tự động 14 0,41 0,63 2,80
8 Máy tiện bán tự động 15 0,41 0,63 4,50
Tổng 67,3
NHÓM 2
1 Máy tiện ngang bán tự động 3 0,35 0,67 22,00
2 Máy tiện xoay 4 0,32 0,68 1,50
3 Máy tiện xoay 5 0,32 0,68 3,00
4 Máy khoan đứng 9 0,37 0,66 5,50
5 Máy khoan đứng 10 0,37 0,66 5,50
6 Máy khoan đứng 11 0,26 0,56 3,00
7 Máy khoan đứng 12 0,37 0,66 8,50
8 Máy tiện bán tự động 16 0,41 0,63 7,50
9 Máy tiện bán tự động 17 0,41 0,63 7,50
10 Máy mài nhọn 18 0,45 0,67 3,00

Tổng 47,10
NHÓM 5
1 Máy hàn hồ quang 34 0,53 0,90 40,00
2
Máy biến áp hàn hồ quang ε = 0,4
35 0,45 0,58 22,14
3 Máy tiện ren 36 0,40 0,60 18,00
4 Máy hàn xung 37 0,32 0,55 20,00
5 Máy chỉnh lưu hàn 38 0,46 0,62 30,00
6 Máy chỉnh lưu hàn 39 0,46 0,62 30,00
Tổng 160,14
3.2. Xác định phụ tải tính toán cho các nhóm phụ tải động lực:
3.2.1. Xác định phụ tải tính toán cho Nhóm 1 : (Số liệu phụ tải cho trong bảng 2.1)
 Hệ số sử dụng tổng hợp của Nhóm 1 là:
k =
=
≈ 0,34
 Số lượng hiệu dụng của Nhóm 1 là:
n = =
≈ 6,1
 Hệ số nhu cầu của Nhóm 1 là:
k
nc
= k
sd
∑
+ = 0,34 +
≈ 0,61
 Phụ tải tính toán của Nhóm 1 là:
9

sd
P
2
(kW)
P.cosϕ k
sd
∑
n
hd
k
nc
P
tt
(kW)
cosϕ
tb
NHÓM 1
1 Máy tiện ngang bán tự động 1 0,35 0,67 12,0 4,20 144,00 8,04
0,34 6,1 0,61 40,84 0,662
2 Máy tiện ngang bán tự động 2 0,35 0,67 17,0 5,95 289,00 11,39
3 Máy tiện xoay 6 0,30 0,65 8,5 2,55 72,25 5,53
4 Máy tiện xoay 7 0,32 0,68 7,5 2,40 56,25 5,10
5 Máy tiện xoay 8 0,32 0,68 12,0 3,84 144,00 8,16
6 Máy khoan định tâm 13 0,30 0,58 3,0 0,90 9,00 1,74
7 Máy tiện bán tự động 14 0,41 0,63 2,8 1,15 7,84 1,76
8 Máy tiện bán tự động 15 0,41 0,63 4,5 1,85 20,25 2,84
Tổng 67,3 22,8 742,6 44,6
NHÓM 2
1 Máy tiện ngang bán tự động 3 0,35 0,67 22,0 7,70 484,00 14,74
0,37 5,9 0,63 42,05 0,654

trên sơ đồ
NHÓM 3
1 Máy tiện ngang bán tự động 19 0,35 0,67 12,0 4,20 144,00 8,04
0,36 4,5 0,66 46,52 0,673
2 Máy tiện ngang bán tự động 20 0,35 0,67 17,0 5,95 289,00 11,39
3 Máy tiện ren 21 0,47 0,70 2,8 1,32 7,84 1,96
4 Máy tiện ngang bán tự động 26 0,35 0,67 22,0 7,70 484,00 14,74
5 Máy tiện ngang bán tự động 27 0,35 0,67 12,0 4,20 144,00 8,04
6 Máy tiện ren 28 0,47 0,70 4,5 2,12 20,25 3,15
Tổng 70,3 25,5 1089,1 47,3
NHÓM 4
1 Máy tiện ren 22 0,47 0,70 2,80 1,32 7,84 1,96
2 Máy tiện ren 23 0,47 0,70 2,80 1,32 7,84 1,96
3 Máy tiện xoay 24 0,32 0,68 1,50 0,48 2,25 1,02
4 Máy doa 25 0,45 0,63 4,00 1,80 16,00 2,52
5 Máy tiện ren 29 0,47 0,70 4,50 2,12 20,25 3,15
6 Máy tiện ren 30 0,47 0,70 8,50 4,00 72,25 5,95
7 Máy tiện ren 31 0,47 0,70 10,00 4,70 100,00 7,00
8 Máy doa 32 0,45 0,63 5,50 2,48 30,25 3,47
9 Máy doa 33 0,45 0,63 7,50 3,38 56,25 4,73
Tổng 47,10 21,57 312,93 31,75
NHÓM 5
1 Máy hàn hồ quang 34 0,53 0,90 40,00 21,20 1600 36,00
0,45 5,6 0,68 109,59 0,673
2
Máy biến áp hàn ε = 0,4
35 0,45 0,58 22,14 9,96 490 12,84
3 Máy tiện ren 36 0,40 0,60 18,00 7,20 324 10,80
4 Máy hàn xung 37 0,32 0,55 20,00 6,40 400 11,00
5 Máy chỉnh lưu hàn 38 0,46 0,62 30,00 13,80 900 18,60

 Hệ số nhu cầu tổng của các nhóm phụ tải động lực là:
k
nc.t
= k
sd.t
+ = 0,66 +
≈ 0,812
 Hệ số công suất trung bình của các nhóm phụ tải động lực là:
cosφ
đl
= =
≈ 0,67
 Công suất tính toán của các phụ tải động lực là:
P
đl
= k
nc.t
.∑P = 0,812.270,16
= 219,37 (kW)
4. Phụ tải tổng hợp:
Ta thấy các nhóm phụ tải có tính chất khác nhau, vì vậy ta chọn phương pháp số
gia để tổng hợp phụ tải giữa các nhóm. Ta có 3 nhóm phụ tải: phụ tải động lực, phụ
tải chiếu sáng, phụ tải thông thoáng và làm mát (TT & LM).
Bảng 2.4: Kết quả tính toán phụ tải điện
Loại phụ tải P
tt
(kW) k
sd
cosφ
Động lực 219,37 0,83 0,67

≈ 232,97
 Vậy sau khi tổng hợp ta có phụ tải tính toán của phân xưởng là:
P
tt.px
= P
2
= 232,97 (kW)
 Hệ số công suất của toàn phân xưởng là:
cosϕ
px
=
=
≈ 0,696
⇒ tgφ
px
≈ 1,032
 Công suất tính toán phản kháng của phân xưởng là:
Q
tt.px
= P
tt.px
. tgφ
px
= 232,97.1,032
= 240,43 (kVAR)
 Công suất tính toán của toàn phân xưởng là :
S
tt.px
=
= ≈ 334,79 (kVA)

4 Máy tiện xoay 7 0,68 7,5 11,03 11,800 24,200 130,147 266,912
5 Máy tiện xoay 8 0,68 12,0 17,65 11,775 22,450 207,794 396,176
6 Máy khoan định tâm 13 0,58 3,0 5,17 10,750 25,250 55,603 130,603
7 Máy tiện bán tự động 14 0,63 2,8 4,44 10,720 23,330 47,644 103,689
8 Máy tiện bán tự động 15 0,63 4,5 7,14 10,720 22,500 76,571 160,714
Tổng 67,3 101,8 1232,9 2440,9
NHÓM 2
1 Máy tiện ngang bán tự động 3 0,67 22,0 32,84 12,900 21,035 423,582 690,701
2 Máy tiện xoay 4 0,68 1,5 2,21 12,920 18,720 28,500 41,294
3 Máy tiện xoay 5 0,68 3,0 4,41 12,800 16,495 56,471 72,772
4 Máy khoan đứng 9 0,66 5,5 8,33 11,685 21,180 97,375 176,500
5 Máy khoan đứng 10 0,66 5,5 8,33 11,650 20,500 97,083 170,833
6 Máy khoan đứng 11 0,56 3,0 5,36 11,671 18,911 62,523 101,309
7 Máy khoan đứng 12 0,66 8,5 12,88 11,820 17,023 152,227 219,236
8 Máy tiện bán tự động 16 0,63 7,5 11,90 10,730 21,440 127,738 255,238
9 Máy tiện bán tự động 17 0,63 7,5 11,90 10,680 20,500 127,143 244,048
10 Máy mài nhọn 18 0,67 3,0 4,48 10,600 19,505 47,463 87,336
Tổng 67 102,64 1220,1 2059,3
16

STT Tên thiết bị
Số hiệu
trên sơ đồ
cosϕ
P (kW) S (kVA) X Y S.X S.Y
NHÓM 3
1 Máy tiện ngang bán tự động 19 0,67 12,0 17,91 9,250 25,500 165,672 456,716
2 Máy tiện ngang bán tự động 20 0,67 17,0 25,37 9,125 23,275 231,530 590,560
3 Máy tiện ren 21 0,70 2,8 4,00 9,361 21,340 37,444 85,360
4 Máy tiện ngang bán tự động 26 0,67 22,0 32,84 7,740 25,500 254,149 837,313

Ta có tọa độ tâm của các nhóm phụ tải và tâm phân xưởng:
Bảng 3.2. Tâm của các nhóm phụ tải và tâm phân xưởng
Nhóm
∑S (kVA) ∑S.X ∑S.Y X
nhóm
Y
nhóm
X
px
Y
px
1 101,80 1232,90 2440,90 12,11 23,98
8,26 21,44
2 102,64 1220,10 2059,30 11,89 20,06
3 104,50 877,90 2522,90 8,40 24,14
4 70,05 565,00 1150,30 8,07 16,42
5 245,75 1267,10 5218,60 5,16 21,24
Tổng 624,74 5163 13392
Tọa độ thực tế của tâm nhóm phụ tải và tâm phân xưởng (so với trục tọa độ
XOY như hình vẽ)
Bảng 3.3: Tọa độ thực tế của tâm nhóm phụ tải và tâm phân xưởng
Nhóm
X
nhóm
(m) Y
nhóm
(m) X
px
(m) Y
px

dựa trên công suất tính toán toàn phần của phân xưởng và một số tiêu chuẩn khác : ít
chủng loại máy, khả năng làm việc quá tải, đồ thị phụ tải
 Điều kiện chọn MBA:
n.k
hc
.S
đmB
≥ S
tt
Kiểm tra theo điều kiện sự cố một máy biến áp (đối với trạm có nhiều hơn 1 MBA)
(n – 1).k
hc
.k
qt
.S
đmB
≥ S
tt.sc
Trong đó :
n: Số máy biến áp trong trạm
k
hc
: Hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường, ta chọn loại máy chế tạo
ở Việt Nam nên không cần hiệu chỉnh nhiệt độ, lấy k
hc
= 1.
k
qt
: Hệ số quá tải sự cố, k
qt

k
% I
0
%
Vốn đầu tư
MBA (.10
6
đ)
Vốn đầu tư
TBA (.10
6
đ)
400 10/0,4 0,84 5,75 4,5 6,0 67,2
99,1
(Phụ lục B - bảng 10.pl & 12.pl)
 Tổn thất điện năng trong TBA:
∆A
TBA
= n.∆P
0
.t + .∆P
k
. .τ (kWh)
Trong đó: n: số lượng MBA, n = 1
t: thời gian TBA vận hành, t = 8760 (giờ)
τ: thời gian tổn thất công suất lớn nhất (giờ)
τ = (0,124 + T
M
.10
-4

tc
+ k
kh
Với: a
tc
=
i: hệ số chiết khấu (i = 10%)
T
h
: tuổi thọ của công trình, lấy T
h
= 25 (năm)
⇒ a
tc
= ≈ 0,11
k
kh
= 0,064 (Phụ lục B - bảng 5.pl.a)
⇒ p
TBA
= 0,11 + 0,064 = 0,174
V
TBA
: vốn đầu tư cho TBA, V
MBA
= 99,1.10
6
(đ)
C
TBA

tt.px
.t
f

Với: g
th
: suất thiệt hại do mất điện, g
th
= 4500 (đ/kWh)
t
f
: thời gian mất điện, với TBA tiêu thụ t
f
= 24 (giờ/năm)
⇒ Y = 4500.232,97.24
≈ 25,16.10
6
(đ/năm)
⇒ Z
TBA
= 0,174.99,1.10
6
+ 20,62.10
6
+ 25,16.10
6
≈ 63,024.10
6
(đ)
2.2.2. Phương án 2 : Chọn 2 MBA, mỗi máy có công suất 250 kVA, do ABB chế tạo

%
Vốn đầu tư
MBA (.10
6
đ)
Vốn đầu tư
TBA (.10
6
đ)
2 x 250 10/0,4 0,64 4,1 4,5 7 117,6 150,25
(Phụ lục B - bảng 10.pl & 12.pl)
 Tổn thất điện năng trong TBA:
∆A
TBA
= n.∆P
0
.t + .∆P
k
. .τ (kWh)
Trong đó: n: số lượng MBA, n = 2
t: thời gian TBA vận hành, t = 8760 (giờ)
τ: thời gian tổn thất công suất lớn nhất, τ = 3291,74 (giờ)
⇒ ∆A
TBA
= 2.0,64.8760 + .4,1. . 3291,74
22

= 23314,44 (kWh/năm)
 Chi phí quy đổi của TBA:
Z

6
(đ/năm)
Y: thiệt hại do mất điện (đ/năm)
Y = g
th
.P
th
.t
f
= g
th
.0,15.P
tt.px
.t
f

= 4500.0,15.232,97.24
≈ 3,774.10
6
(đ/năm)
⇒ Z
TBA
= 0,174.150,25.10
6
+ 23,32.10
6
+ 3,774.10
6
≈ 53,24.10
6

hc
.I
cp
Trong đó:
I
sc
: Dòng điện khi xảy ra sự cố đứt 1 cáp, I
sc
= 2.I
lv.max
I
cp
: dòng điện lớn nhất cho phép chạy trên dây cáp, I
cp
= 82 (A)
k
hc
= k
1
.k
2
(Phụ lục B - bảng 41.pl & 42.pl)
k
1
: hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ, k
1
= 0,96
k
2
: hệ số hiệu chỉnh về số dây cáp cùng đặt trong một hào cáp, k

kh
Với: a
tc
= 0,11
k
kh
= 0,036 (Phụ lục B - bảng 5.pl.a)
⇒ p
dây
= 0,11 + 0,036 = 0,146
V
dây
: vốn đầu tư cho đường dây: V
dây
= v
0
.L
Với: v
0
= 69,76.10
6
(đ/km) (Phụ lục B - bảng 7.pl)
L = 68 + 4,72 = 72,72 (m) ≈ 0,073 (km)
⇒ V
dây
= 69,76.10
6
.0,073.1,6 ≈ 8,15.10
6
(đ)

≥ U
đm.mạng
= 10 (kV)
 Dòng điện định mức: I
đm.DCL
≥ I
lv.max
= = ≈ 19,33 (A)
Chọn dao cách ly PBP(3)-10/2500
Bảng 3.6: Thông số Dao cách ly của dây dẫn Nguồn – TBA
DCL
PBP(3)-10/2500
Số
lượng
U
đm.DCL
(kV)
I
đm.DCL
(A)
I
ôđ
/s
(kA/s)
I
xk
(kA)
Đơn giá
(.10
3

Đơn giá
(.10
3
/bộ)
2 10 30 12 1200
(Phụ lục A - bảng 20.d.pl.BT & Phụ lục B – bảng 30.pl)
4.3. Chọn sứ đỡ cao áp:
Sứ đỡ phần cao áp gồm sứ đỡ phần trong nhà dùng đỡ dao cách ly, cầu chảy
Chọn sứ đỡ loại OΦ-10-750
Bảng 3.8: Thông số Sứ đỡ cao áp
Sứ đỡ
OΦ-10-750
Số lượng
U
đm.sứ
(kV)
U
ph,khô
(kV)
Lực phá
(kg)
Đơn giá
(.10
3
/cái)
2 10 47 750 50
(Phụ lục A – bảng 20.a.pl.BT & Phụ lục B – bảng 34.pl)
4.4. Thanh góp hạ áp của TBA:
Thanh góp hạ áp của TBA được chọn theo điều kiện dòng điện phát nóng cho phép
25