Thiết kế môn học
Hệ thống cung cấp điện
Tên đề tài thiết kế : Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy đ-
ờng
Sinh viên thiết kế : Lê Huy Nam ;Khoa, lớp : HTĐ1 , Khóa: 47
Cán bộ hớng dẫn : Thầy Đặng Quốc Thống

Nhiệm Vụ Thiết Kế
1.Mở đầu:
1.1: giới thiệu chung về nhà máy :vị trí địa lí, kinh tế ,đặc điểm công
nghệ; đặc điểm và phân bố của phụ tải ; phân loại phụ tải điện
1.2: Nội dung tính toán ,thiết kế , các tài liệu tham khảo,
2. Xác định phụ tải tính toán của các phân xởng và toàn nhà máy.
3. Thiết kế mạng điện cao áp cho toàn nhà máy :
3.1. Lựa chọn cấp điện áp truyền tải từ hệ thống điện về nhà máy
3.2 .Lựa chọn số lợng ,dung lợng và vị trí đặt trạm biến áp trung gian
hoặc trạm phân phối trung tâm.
3.3 . Lựa chọn số lợng ,dung lợng và vị trí đặt trạm biến áp phân xởng
3.4 . Lập và lựa chọn sơ đồ cung cấp điện cho nhà máy .
3.5 . Thiết kế chi tiết HTCCĐ theo sơ đồ đã lựa chọn.
4. Thiết kế mạng điện hạ áp cho phân xởng Sửa chữa cơ khí.
5 . Tính toán bù công suất phản kháng để nâng cao cos cho nhà máy.
6. Thiết kế hệ thống chiếu sáng chung cho phân xởng Sửa chữa cơ khí.1
các bản vẽ trên khổ giấy A
0
:
1.Sơ đồ nguyên lý HTCCĐ toàn nhà máy (mạng điện cao áp ).
2. Sơ đồ nguyên lý mạng điện hạ áp của phân xởng Sửa chữa cơ khí.

kinh tế, phải đề ra phơng án cấp điện sao cho không gây quá tải sau vài năm sản
suất và cũng không thể quá d thừa dung lợng mà sau nhiều năm nhà máy vẫn
không khai thác hết dung lợng sông suất dự trữ dẫn đến lãng phí. Theo quy trình
trang bị điện và công nghệ của nhà máy ta thấy khi ngừng cung cấp điện sẽ ảnh h-
ởng đến chất lợng của nhà máy gây thiệt hại về nền kinh tế quốc dân do đó ta xếp
nhà máy vào phụ tải loại II , cần đợc bảo đảm cung cấp điện liên tục và an toàn .
II. Đặc điểm và phân bố phụ tải :
Phụ tải điện trong nhà máy công nghiệp có thể phân ra làm 2 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 là 380/220V , công suất của chúng nằm trong dảitừ 1 đến hàng chục kW và
đợc cung cấp bởi dòng điện xoay chiều tần số f = 50 Hz .
Phụ tải chiếu sáng thờng là phụ tải 1 pha , công suất không lớn . Phụ tải chiếu
sáng bằng phẳng , ít thay đổi và thờng dùng dòng điện xoay chiều tần số f = 50 Hz
Trong nhà máy có : kho than và củ cải đờng, phân xởng sửa chữa cơ khí , kho
thành phẩm là hộ loại III , trạm bơm là hộ loại II , các phân xởng còn lại là hộ loại
I .
Số trên mặt bằng Tên phân xởng
Công suất đặt
(kW) Diện tích
1 Kho củ cải đờng 350 11683
3
2 Px thái nấu cải đờng 700 5092
3 Bộ phận cô đặc 550 4493
4 Phân xởng tinh chế 750 2996
5 Kho thành phẩm 150 5325
6 Px sửa chữa cơ khí Theo tínhtoán
7 Trạm bơm 600 1598

định đợc lớn hơn phụ tải thực tế thì gây ra d thừa công suất , làm ứ đọng vốn đầu t ,
gia tăng tổn thất ,cũng vì vậy đã có nhiều công trình nghiên cứu về phơng pháp
xác định phụ tải tính toán , song cho đến nay vẫn cha có đợc phơng phơng pháp
nào thật hoàn thiện . Những phơng pháp cho kết quả đủ tin cậy thì lại quá phức
tạp , khối lợng tính toán và các thông tin ban đầu về phụ tải lại quá lớn . Ngợc lại
những phơng pháp tính đơn giản lại có kết quả có độ chính xác thấp . sau đây là
một số phơng pháp thờng dùng để xác định phụ tải tính toán khi quy hoạch thiết kế
hệ thống cung cấp điện :
5
Nhà máy
nhiệt
điện
Bộ phận cô đặc
PX tinh chế
PX sửa chữa cơ khí
Trạm bơm
Phụ tải điện cho thị trấn
Kho thành
sản phẩm
1. Phơng 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

P
tb
=
t
dtP
1
0
)t(

=
t
A
3. Phơng pháp xác định PTTT theo công suất trung bình và độ lệch của đồ
thị phụ tải khỏi giá trị trung bình :
P
tt
= P
tb
.
Trong đó :


: là độ lệch của đồ thị phụ tải khỏi giá trị trung bình .


: là hệ số tán xạ của

.
4. Phơng pháp xác định PTTT theo công suất trung bình và hệ số cực đại :
P

5. Phơng 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)
6
6. Phơng pháp xác định PTTT theo suất trang bị điện trên một đơn vị diện
tích:
P
tt
= p
0
. F
Trong đó :
p
0
: là suất trang bị điện trên một đơn vị diện tích , (W/m

: 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 phơng pháp trên , 3 phơng pháp 1 ,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 phơng pháp còn lại đợc 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 , nhng
khối lợng tính toán hơn và phức tạp .
Trong bài tập dài này với phân xởng SCCK ta đã biết vị trí , công suất đặt , và
các chế độ làm việc của từng thiết bị trong phân xởng nên khi tính toán phụ tải
động lực của phân xởng có thể sử dụng phơng pháp xác định phụ tải tính toán
theo công suất trung bình và hệ số cực đại . Các phân xởng còn lại do chỉ biết diện
tích và công suất đặt của nó nên để xác định phụ tải động lực của các phân xởng
này ta áp dụng phơng pháp tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu . Phụ tải
chiếu sáng của các phân xởng đợc xác định theo phơng pháp suất chiếu sáng trên
một đơn vị diện tích sản xuất .
2.2 Xác định phụ tải tính toán cho phân xởng sửa chữa cơ khí :
Phân xởng sửa chữa cơ khí là phân xởng số 6 trong sơ đồ mặt bằng nhà máy
có diện tích bố trí thiết bị là 1730,77 m
2
. Trong phân xởng có 71 thiết bị ,công suất
khác nhau , lớn nhất là 24,2KW song cũng có những thiết bị công suẩt rất nhỏ

Trong đó:
P
dđ
: là công suất danh định của phụ tải. (tổng công suất định mức của nhóm
phụ
tải).
k
sd
: là hệ số sử dụng công suất tác dụng của phụ tải (hệ số sử dụng chung
của nhóm phụ tải có thể đợc xác định từ hệ số sử dụng của từng thiết bị đơn
lẻ trong nhóm).
k
max

: là hệ số cực đại công suất tác dụng của nhóm thiết bị (hệ số này sẽ đợc
xác định theo số thiết bị điện hiệu quả và hệ số sử dụng của nhóm máy).
k
max
=f ( n
hq
, k
sd
)
.
+ Số thiết bị dùng điện hiệu quả: là số thiết bị giả thiết có cùng công suất,
cùng chế độ làm việc gây ra một phụ tải tính toán bằng phụ tải tính toán của nhóm
thiết bị điện thực tế có công suất và chế độ làm việc khác nhau. Số thiết bị điện
hiệu quả có thể xác định đợc theo công thức sau:



hqn
:
Tr ờng hợp 1: Khi
3
=
mindd
maxdd
P
P
m
và
4,0k
sd


Thì
Trong đó: P
dđ max
: là công suất danh định của thiết bị lớn nhất trong nhóm.
P
dđ min
: là công suất danh định của thiết bị nhỏ nhất trong nhóm.
k
sd
: là hệ số sử dụng công suất trung bình của nhóm máy.
8
n
hq
= n
chú ý Khi trong nhóm có n


Tr ờng hợp 3: Khi không có khả năng sử dụng các cách đơn giản để tính
nhanh
hqn
thì có thể sử dụng các đờng cong hoặc bảng tra. Thông thờng các đờng
cong và bảng tra đợc xây dựng quan hệ giữa
*
hqn
(số thiết bị hiệu quả tơng đối) với
các đại lợng n
*
và P
*
. Và khi đã tìm đợc n
*
hq
thì số thiết bị điện hiệu quả của
nhóm máy sẽ đợc tính;
Trong đó:

n
n
n
*
1
=
và
dd
dd
*

=
=
n
i
dditt
PP
1
+ Nếu n > 3 và n
hq
< 4 , phụ tải tính toán đợc tính theo công thức :


=
=
n
i
ddititt
PkP
1
Trong đó :
k
ti
: là hệ số phụ tải của thiết bị thứ i . Nếu không có số liệu chính xác
hệ số phụ tải có thể lấy gần đúng nh sau :
9
n
hq
= n . n
*
hq

ddisdtt
Pk.,P
1
051
+ Đối với thiết bị có đồ thị phụ tải bằng phẳng ( các máy bơm , quạt
nén khí ) phụ tải tính toán có thể lấy bằng phụ tải trung bình :
+ Nếu trong mạng có thiết bị một pha cần phải phân phối đều các thiết
bị cho ba pha của mạng , trớc khi xác định n
hq
phải quy đổi công suất của các phụ
tải 1 pha về 3 pha tơng đơng :
Nếu thiết bị 1 pha đấu vào điện áp pha : P
qđ
= 3.P
pha max
Nếu thiết bị 1 pha đấu vào điện áp dây : P
qđ
=
maxpha
P3
+ Nếu trong nhóm có thiết bị tiêu thụ điện làm việc ở chế độ ngắn hạn
lặp lại thì phải quy đổi về chế độ dài hạn trớc khi xác định n
hq
theo
công thức

dddmqd
P.P
=
Trong đó :

phân xởng Sửa chữa cơ khí thành : nhóm phụ tải . Kết quả phân nhóm phụ tải điện
đợc trình bày ở bảng 2.1 :

10
B¶ng 2.1 - Tæng hîp kÕt qu¶ ph©n nhãm phô t¶i ®iÖn .
TT Tên Thiết Bị
Số
Lượng
Kí hiệu trên mặt
bằng P
dm
(kW) I
dm
(A)
1 Máy
Toàn
bộ
1 2 3 4 5 6 7
Nhóm I :
1 Búa hơi để rèn 2 2 28 56 2*70.9
2 Lò rèn 1 3 4.5 4.5 11.4
3 Lò rèn 1 4 6 6 15.19
4 Máy ép ma sát 1 8 10 10 25.32
5 Lò điện 1 9 15 15 37.98
6 Dầm treo có pâlang điện 1 11 4.85 4.85 12.28
7 Quạt ly tâm 1 13 7 7 17.73
11
8 Máy biến áp 2 17 2.2 4.4 2*5.57
9 Búa hơi để rèn 2 1 10 20 2*25.32
Cộng nhóm I 12 127.75

4 Bàn cưa đại 1 44 4.5 4.5 11.4
5 Maáy bào gỗ 1 46 10 10 17.73
6 Máy cưa tròn 1 47 7 7 17.73
7 Quạt gió trung áp 1 48 9 9 22.79
12
8 Quạt gió số 9.5 1 49 12 12 30.38
9 Quạt số 14 1 50 18 18 45.58
Cộng nhóm V 9 116.2
2.Xác định phụ tải tính toán của các nhóm phụ tải
( Các giá trị k
sd
,cosϕ,n
hq*
và k
max
tra ở phụ lục I.1; I.5; I.6)
a.Tính toán cho nhóm I : Số liệu của phụ tải tính toán của nhóm I cho trong bảng
sau:
TT Tên Thiết Bị
Số
Lượng
Kí hiệu trên mặt
bằng P
dm
(kW) I
dm
(A)
1 Máy
Toàn
bộ

Suy ra n
hq
=
max
1
*2
dm
n
dmi
P
P
∑
= 9.125

Lấy n
hq
= 9
Tra phụ lục I.6 với k
sd
= 0.3, n
hq
=9 tìm được k
max
=1.6
Phụ tải tính toán của nhóm I:
P
tt
= k
max
*k

2.102
=
(A)
a.Tính toán cho nhóm II : Số liệu của phụ tải tính toán của nhóm II cho trong
bảng sau:
TT Tên Thiết Bị
Số
Lượng
Kí hiệu trên mặt
bằng P
dm
(kW) I
dm
(A)
1 Máy Toàn bộ
1 2 3 4 5 6 7
Nhóm II :
1 Lò rèn 1 3 4.5 4.5
2 Quạt lò 1 5 2.8 2.8
3 Quạt thông gió 1 6 2.5 2.5
4 May mài sắc 1 12 3.2 3.2
5 Lò điện 1 20 30 30
6 Lò điện để ram 1 21 36 36
7 Lò điện 1 23 20 20
8 Bể dầu 1 24 4 4
9 Thiết bị để tôi bánh răng 1 25 18 18
10 Bể dầu có tăng nhiệt 1 26 3 3
Cộng nhóm II 10 124
Tra phụ lục I.1 ta tìm được : k
sd

Lấy n
hq
= 7
Tra phụ lục I.5 với k
sd
= 0.3, n
hq
=7 tìm được k
max
=1.72
Phụ tải tính toán của nhóm II:
P
tt
= k
max
*k
sd
*
∑
=
n
i
dmi
P
1
= 1.72*0.3*124 = 63.98(kW)
14
Q
tt
= P

dm
(A)
1 Máy
Toàn
bộ
1 2 3 4 5 6 7
Nhóm III :
1 Lò bằng chạy điện 1 18 30 30
2
Lò điện để hoá cứng
lkiện 1 19 90 90
3 Máy đo độ cứng đầu côn 1 28 0.6 0.6
4 Máy mài sắc 1 31 0.25 0.25
5 Cần trục cánh có pl điện 1 33 1.3 1.3
Cộng nhóm III 5 122.15
Tra phụ lục I.1 ta tìm được : k
sd
= 0.7; cosϕ =0.9
n
hq
=
( )
( )
( )
22222
2
2
1
2
1

tt
=
∑
=
n
i
dmipti
Pk
1
*
= 0.9*122.15=100.94(kW)
Q
tt
= P
tt
*tgϕ =100.94*0.48=48.89 (KVAr)
S
tt
= P
tt
/cosϕ = 100.94/0.96=112.16(KVA)
I
tt
=
3*U
S
tt
=
4.170
3*38.0

hq
=
( )
( )
( )
222
2
2
1
2
1
202380
202380
++
++
=






∑
∑
=
=
n
i
dm
n

/cosϕ = 123/0.7=175.71(KVA)
I
tt
=
3*U
S
tt
=
267
3*38.0
71.175
=
(A)
a.Tính toán cho nhóm V : Số liệu của phụ tải tính toán của nhóm V cho trong bảng
sau:
16
TT Tên Thiết Bị
Số
Lượng
Kí hiệu trên mặt
bằng P
dm
(kW) I
dm
(A)
1 Máy
Toàn
bộ
1 2 3 4 5 6 7
Nhóm V :

=
max
1
*2
dm
n
dmi
P
P
∑
= 5.16

Lấy n
hq
= 5
Tra phụ lục I.6 với k
sd
= 0.7, n
hq
=5 tìm được k
max
=1.26
Phụ tải tính toán của nhóm I:
P
tt
= k
max
*k
sd
*

3. Xác định phụ tải tính toán của toàn phân xưởng :
*Phụ tải tác dụng của phân xưởng:
P
px
=k
dt
*
∑
=
5
1i
dmi
P
= 0.7*(61.32+ 63.98+ 100.94 +123 +102.49) = 316.21(kW)
17
Trong ú :
K
dt
: h s ng thi ca ton phõn xng;ly k
dt
= 0.7
*Ph ti phn khỏng ca phõn xng:
Q
px
= k
dt
*

=
5

cos
px
=
75.0
45.445
)47.1921.316(
11
=
+
=
px
ttpx
S
P

2.3. Xác định phụ tải tính toán cuả các phân xởng còn lại :
Do chỉ biết công suất đặt và diên tích của phân xởng nên ở đây ta sử dụng ph-
ơng pháp xác định PTTT theo công suất đặt và hệ số nhu cầu.
2.3.1.Phơng pháp xác định PTTT theo công suất đặt và hệ số nhu cầu:
Biểu thức tính toán của phơng pháp:
P
tt
= k
nc
.P
đ
Q
tt
= P
tt

Diện tích : F = 11383.14 (m
2
)
Tra bảng PL1.3 ta có :
k
nc
= 0.5 ; cos = 0.75
Tra bảng PL1.7 ta có suất chiếu sáng p
0
= 10
2
m
W
, ở đây sử dụng bóng đèn
sợi đốt nên cos
cs
= 1.
Công suất tính toán động lực :
P
đl
= k
nc
.P
đ
= 0.5ì350 = 175 ( kW )
18
Q
đl
= P
đl

154288 +=+
tttt
QP
= 327.5 (kVA)
I
tt
=
5497
3380
5327
3
.
.
.
.U
S
tt
==
(A)
Tính toán tơng tự cho các phân xởng còn lại ta đợc kết quả nh ở bảng 2.8 :
19
Bảng 2.8. Phụ tải tính toán các phân xởng.
TT
Tên phân xởng
Pđ
(kW)
F
(m2)
k
nc

5 Kho thành phẩm 150 5325.44 0.5 0.75 16 75 85.21 160.2 67.5 173.3 263.3 0.88
6 Phân xởng sửa chữa cơ khí - 1730.77 - 0.696 14 81.69
24.2
3
105.92 109.3 152.2
231.2
4
1.03
7 Trạm bơm 600 1597.63 0.5 0.75 10 300 15.98 316.0 367.27 412.1 626.2 0.88
8 Nhà máy nhiệt điện(12%td) - - - - - - - - - - - 0.88
9 Kho than 350 6490.38 0.5 0.75 10 175 63.90 239 196 285.3 433.4 0.88
10 Phụ tải điện cho thị trấn 5000 - 0.25 0.9 - 1250 - 1250 605.4 1388.9 2110.2 0.48
Tổng 3516.62 2613.7
4193.
6
20
21
2.4. Xác định phụ tải tính của toàn nhà máy :
Phụ tải tính toán tác dụng của toàn nhà máy:

==

10
1
ttidtttnm
PkP
0.8 x 3516.62 = 2813 (kW)
Phụ tải tính toán phản kháng toàn nhà máy :

==

ttnm
ttnm
U.3
S
I
65325
3803
3505
.
.x
=
(A)
2.5. Xác định tâm phụ tải điện và biểu đồ phụ tải :
2.5.1. Tâm phụ tải điện :
Tâm phụ tải điện là điểm qui ớc 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 i

n
1i
i
n
1i
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 xởng i.
x
i
, y
i

2
Góc của phụ tải chiếu sáng của vòng tròn biểu đồ phụ tải bằng:

cs
=
tt
cs
P
P360ì
Kết quả tính toán R
i
và
csi
của biểu đồ phụ tải các phân xởng đợc ghi trong
bảng sau:
Bảng 2.9: Kết quả xác định R
i
và
csi
cho các phân xởng
TT Tên phân xởng
P
cs
kW
P
tt
kW
S
tt
kVA

NHà MáY
70 42
23
class="bi x0 y97 w3c h5e"
Chơng III : Thiết kế mạng điện
cao áp cho toàn nhà máy
3.1. Đặt vấn đề:
Việc lựa chọn sơ đồ cung cấp điện ảnh hởng rất lớn đến các chỉ tiêu kinh tế và
kĩ thuật của hệ thống . Một sơ đồ cung cấp điện đợc coi là hợp lí phải thoả
mãn những yêu cầu sau :
1. Đảm bảo các chỉ tiêu kĩ thuật .
2. Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện .
3. Thuận tiện và lin 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 kinh tế.
Trình tự tính toán thiết kế mạng điện cao áp cho nhà máy bao gồm các b-
ớc sau:
1. Vạch các phơng án cung cấp điện.
2. Lựa chọn vị trí , số lợng , dung lợng của các trạm biến áp và lựa
chọn chủng loại , tiết diện các đờng dây cho các phơng án
3. Tính toán kinh tế kĩ thuật để lựa chọn phơng án hợp lí.
4. Thiết kế chi tiết cho phơng án đợc chọn.
3.2. Vạch các phơng án cung cấp điện:
Để có các phơng án cung cấp điện cụ thể thì cần lựa chọn cấp điện áp truyền
tải điện từ hệ thống điện về nhà máy :
Cấp điện áp truyền tải điện từ hệ thống điện về nhà máy đợc xác định dựa vào
biểu thức kinh nghiệm:
U=4,34.