TRƯỜNG ĐHBK HÀ NỘI THIẾT KẾ MÔN HỌC
BỘ MÔN HỆ THỐNG ĐIỆN HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN
1. Tên đề thiết kế: Thiết kế HTCCĐ cho nhà máy cơ khí trung quy mô
2. Sinh viên thiết kế: Nguyễn Xuân Quỳnh
3. Cán bộ hướng dẫn: PGS.TS Đặng Quốc Thống
NHIỆM VỤ THIẾT KẾ
1. Mở đầu:
1.1. Giới thiệu chung về nhà máy: vị trí địa lý, 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 xưởng và toàn nhà máy
3. Thiết kế mạng điện cao áp cho toàn nhà máy:
3.1. Lựa chọn cấp điện áp truyền tải điện từ hệ thống điện về nhà máy.
3.2. Lựa chọn số lượng, dung lượng và vị trí đặt trạm biến áp trung gian (trạm
biến áp chính) hoặc trạm phân phối trung tâm.
3.3. Lựa chọn số lượng, dung lượng và vị trí đặt các trạm biến áp phân xưởng
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 xưởng Sửa chữa cơ khí
5. Tính toán bù công suất phản kháng để nâng cao cosϕ cho nhà máy
6. Thiết kế hệ thống chiếu sáng chung cho phân xưởng Sửa chữa cơ khí.
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 xưởng Sửa chữa cơ khí.
CÁC SỐ LIỆU VỀ NGUỒN ĐIỆN VÀ NHÀ MÁY
1. Điện áp: tự chọn theo công suất của nhà máy và khoảng cách từ nhà máy đến
TBA khu vực (hệ thống điện).
2. Công suất của nguồn điện: vô cùng lớn.
3. Dung lượng ngắn mạch về phía hạ áp của TBA khu vực: 250MVA.
4. Đường dây nối từ TBA khu vực về nhà máy dùng loại dây AC hoặc cáp XLPE.

Để thiết kế được thì đòi hỏi người kỹ sư phải có tay nghề cao và kinh
nghiệm thực tế ,tầm hiểu biết sâu rộng vì thiết kế là một việc làm khó.Đồ án
môn học chính là một bài kiểm tra khảo sát trình độ sinh viên.
Qua đây em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Đặng Quốc Thống đã
tận tình giúp đỡ để em hoàn thành đồ án này.
Ngày tháng năm
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Xuân Quỳnh
ThiÕt kÕ m«n häc HÖ thèng cung cÊp ®iÖn
NguyÔn Xu©n Quúnh
2
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY
1. Vị trí địa lý và vai trò kinh tế:
Nhà máy cơ khí trung quy mô được xây dựng trên địa bàn tỉnh Vĩnh
Phúc với quy mô khá lớn gồm 9 phân xưởng và nhà làm việc.Do trong
quá trình sản xuất thải ra nhiều khí bụi , đặc biệt là gây ô nhiễm về
tiếng ồn … cho nên nhà máy thường được xây dựng ở xa trung tâm
thành phố và khu vực đông dân cư.
Cơ khí là một ngành quan trọng. Sự phát triển của nó gắn liền với sự
phát triển của nhiều ngành khác.Ngày nay , khi đất nước ta bước vào
nền kinh tế thị trường , thì ngành cơ khí càng được chú trọng phát
triển .Do tầm quan trọng của nhà máy (đối với sự phát triển của nền
kinh tế ) chúng ta xếp nhà máy cơ khí trung quy mô vào hộ loại I , cần
đảm bảo cung cấp điện liên tục và an toàn.
Sơ đồ mặt bằng nhà máy
ThiÕt kÕ m«n häc HÖ thèng cung cÊp ®iÖn
NguyÔn Xu©n Quúnh
3
2. Đặc điểm và phân bố phụ tải:
Nhà máy làm việc theo chế độ ba ca với thời gian sử dụng công suất

10546,88
4
Phân xưởng nén khí
800
3955,08
5
Phân xưởng rèn
1600
10546,88
6
Trạm bơm
450
1582,03
7
Phân xưởng sửa chữa cơ khí
Theo tính
toán
2109,38
8
Phân xưởng gia công gỗ
400
3164,06
9
Ban quản lý nhà máy
120
1845,70
ThiÕt kÕ m«n häc HÖ thèng cung cÊp ®iÖn
NguyÔn Xu©n Quúnh
4
3. Đặc điểm công nghệ:

nc
:
P
tt
= k
nc
. P
đ
Trong đó:
k
nc
– hệ số nhu cầu,tra trong sổ tay kĩ thuật
P
đ
- Công suất đặt của thiết bị hoặc nhóm thiết bị, trong tính toán
có thể xem gần đúng P
đm
= P
đ
( kW ).
ThiÕt kÕ m«n häc HÖ thèng cung cÊp ®iÖn
NguyÔn Xu©n Quúnh
6
2. Xác định PTT T theo hệ số hình dáng của đồ thị phụ tải và công
suất trung bình:
P
tt
= k
hd
. P

tb
- Công suất trung bình của thiết bị hoặcmột nhóm thiết bị ( kW)
4. Xác định PTTT theo công suất trung bình và hệ số cực đại k
max
:
P
tt
= k
max
.P
tb
= k
max
. k
sd
.P
đm
Trong đó:
P
tb
- Công suất trung bình của thiết bị hoặc một nhóm thiết bị ( kW)
P
đm
- Công suất định mức của thiết bị hoặc một nhóm thiết bị ( kW)
K
max
= f(n
hq
, k
sd

P
tt
= P
o
. F
Trong đó:
P
o
- suất trang bị điện trên một đơn vị diện tích ( W/m
2
)
F – diện tích bố trí thiết bị
* Ở đồ án này, với phân xưởng sửa chữa cơ khí ta đã biết vị trí công suất
đặt và chế độ làm việc của từng thiết bị trong phân xưởng nên khi tính
toán PTTT của phân xưởng có thể dùng phương pháp 4 ở trên.Các phân
xưởng còn lại do biết diện tích và công suất đặt nên xác định PTTT để
xác định PTTT của chúng ta dùng phương pháp 1 ở trên.Phụ tải chiếu
sáng của các phân xưởng được xác định theo phương pháp 6 ở trên.
2.2 Xác định phụ tải tính toán của các phân xưởng:
2.2.1 Xác định PTTT của phân xưởng sửa chữa cơ khí:
Phân xưởng sửa chữa cơ khí là phân xưởng số 7 trên sơ đồ mặt bằng
của nhà máy.Trong phân xưởng có 43 thiết bị.Thiết bị có công suất lớn
nhất là 10 kW,thiết bị có công suất nhỏ nhất là 0,6 kW.
Dưới đây là danh sách các thiết bị và công suất của chúng trong phân
xưởng sửa chữa cơ khí.
ThiÕt kÕ m«n häc HÖ thèng cung cÊp ®iÖn
NguyÔn Xu©n Quúnh
8
Danh sách máy cho phân xưởng sửa chữa cơ khí.
Số thứ

736
4.5
8
Máy xọc
1
7A420
2.8
9
Máy mài tròn vạn năng
1
3A130
2.8
10
Máy phay răng
1
5D32t
4.5
11
Máy phay vạn năng
1
5M82
7
12
Máy tiện ren
1
1A62
8.1
13
Máy tiện ren
1

1
XH204
24.2
22
Máy khoan bàn
1
HC12A
0.85
26
Bể dầu tăng nhiệt
1
2.5
27
Máy cạo
1
1
30
Máy mài thô
1
3M634
2.8
Bộ phận hàn hơi
31
Máy ren cắt liên hợp
1
HB32
1.7
33
Máy mài phá
1

1
3
49
Tủ sấy
1
3
ThiÕt kÕ m«n häc HÖ thèng cung cÊp ®iÖn
NguyÔn Xu©n Quúnh
9
50
Máy khoan bàn
1
0.65
52
Máy mài thô
1
HC12A
2.8
53
Bàn thử nghiệm TBĐ
1
3M634
7
Bộ phận đúc đồng
55
Bể khử dầu mỡ
1
4
56
Lò điện để luyện nhôm

Máy hàn điểm
1
MPT-
nb25%
25 KVA
69
Chỉnh lưu salenium
1
BCA5M
0.6
Phân nhóm phụ tải dựa vào các nguyên tắc sau:
-Các thiết bị trong nhóm có cùng chế độ làm việc.
-Các thiết bị trong nhóm ở cùng nhau về vị trí.
-Tổng công suátcủa các nhóm trong phân xưởng chênh lệch ít.
Vì đã biết được khá nhiều thông tin về phụ tải, nên ta quyết định
xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ số cực đại. tra
bảng sổ tay kỹ thuật ta có
K
sd
=0.16 và Cosφ=0.6
Ta có bảng phân chia các nhóm như sau:
Tên nhóm và thiết bị
điện
Số
lượng
Ký
hiệu
trên
mặt
bằng

2.8
0.16
0.6/1.33
ThiÕt kÕ m«n häc HÖ thèng cung cÊp ®iÖn
NguyÔn Xu©n Quúnh
10
Máy bào ngang
1
7
4.5
0.16
0.6/1.33
Máy xọc
1
8
2.8
0.16
0.6/1.33
Cộng theo nhóm 1
7
16.4
0.16
0.6/1.33
Nhóm 2
Máy mài tròn vạn năng
1
9
4.5
0.16
0.6/1.33

Máy tiện ren
1
15
4.5
0.16
0.6/1.33
Máy tiện ren
1
16
10
0.16
0.6/1.33
Máy khoan đứng
1
18
0.85
0.16
0.6/1.33
Cộng theo nhóm 2
9
63.45
0.16
0.6/1.33
Nhóm 3
Máy tiện ren
1
17
20
0.16
0.6/1.33

Máy mài thô
1
30
2.8
0.16
0.6/1.33
Máy nén cắt liên hợp
1
31
1.7
0.16
0.6/1.33
Máy mài phá
1
33
2.8
0.16
0.6/1.33
Quạt lò rèn
1
34
1.5
0.16
0.6/1.33
Máy khoan đứng
1
38
0.85
0.16
0.6/1.33

0.6/1.33
Bể ngâm có tăng nhiệt
1
48
3
0.16
0.6/1.33
Tủ sấy
1
49
3
0.16
0.6/1.33
Máy khoan bàn
1
50
0.65
0.16
0.6/1.33
ThiÕt kÕ m«n häc HÖ thèng cung cÊp ®iÖn
NguyÔn Xu©n Quúnh
11
Máy mài thô
1
52
2.8
0.16
0.6/1.33
Bàn thử nghiệm TBĐ
1

57
10
0.16
0.6/1.33
Lò điện mạ thiếc
1
58
3.3
0.16
0.6/1.33
Quạt lò đúc đồng
1
60
1.5
0.16
0.6/1.33
Máy khoan bàn
1
62
0.65
0.16
0.6/1.33
Máy uốn các tấm mỏng
1
64
1.7
0.16
0.6/1.33
Máy mài phá
1

*cosφ*
%nb
= 25*0.6*
25.0
=7.5
Phụ tải 3 pha tương đương
P
o
=
3.0
*7.5=13
a. phụ tải tính toán của nhóm 1.
Thứ
tự
Tên thiết bị
Số
lượng
Ký hiệu
trên mặt
bằng
P
đm
, kW
I
đm
, A
1 máy
Toàn
bộ
1

7
4.5
4.5
10.63
ThiÕt kÕ m«n häc HÖ thèng cung cÊp ®iÖn
NguyÔn Xu©n Quúnh
12
6
Máy xọc
1
8
2.8
2.8
7.25
Tổng
15.2
37.3
Ta có: n=7, n1=4;
n
*
=n1/n =4/7=0.57
P
*
=P1/P
∑
=
2.8 2.8 4.5 2.8
1 0.65 2.8 2.8 4.5 2.8
  
    

=
2 2
6.98 9.283
=11.61 KVA
I
tt
=
3*
tt
S
U
=
11.61
3*0.22
=17.59A
Với
mm
K
=3
Dòng điện dỉnh nhọn:
dn
I
=
mm
K
*
axdmDm
I
+
dmDi

Máy tiện ren
1
12
8.1
20.45
Máy tiện ren
1
13
10
25.25
Máy tiện ren
1
14
14
35.35
Máy tiện ren
1
15
4.5
11.36
Máy tiện ren
1
16
10
25.25
Máy khoan đứng
1
18
0.85
21.13

max
=2.48
Từ đó tính toán được phụ tải tính toán nhóm 2:
P
tt
=2.48*0.16*63.45=25.18 kW
Q
tt
=25.18*tagφ=25.18*1.33=33.50 KVAr
S
tt
=
2
2
tt
tt
Q
P

=
2 2
25.18 33.50
=41.91 KVA
I
tt
=
3*
tt
S
U

0 KW
I
đm,
A
Máy tiện ren
1
17
20
50.5
Cầu trục
1
19
24.2
61.1
Bàn
1
21
0.85
2.12
Máy khoan bàn
1
22
0.85
2.12
Bể dầu tăng nhiệt
1
26
2.5
6.3
Máy cạo

10
59.05
149.5
Ta có: n=11, n1=2
n
*
=n1/n =2/11=0.18
P
*
=P1/P
∑
=
20 24.2
58.2

=0.75
ThiÕt kÕ m«n häc HÖ thèng cung cÊp ®iÖn
NguyÔn Xu©n Quúnh
14
Tra bảng ta được n
hq*
=0.3 ->n
hq
=0.3*11 =3.3
Tra bảng với k
sd
=0.16 và n
hq
=3.3 ta có K
max

U
=
47.16
3*0.22
=71.45 A
Với
mm
K
=3
Dòng điện dỉnh nhọn:
dn
I
=
mm
K
*
axdmDm
I
+
dmDi
I

=3*61.1+149.5=332.8 A
d. Phụ tải tính toán của nhóm 4.
Nhóm 4
Số
lượng
Ký hiệu trên
mặt bằng
Công suất

Tủ sấy
1
49
3
7.57
Máy khoan bàn
1
50
0.65
1.08
Máy mài thô
1
52
2.8
5.05
Bàn thử nghiệm TBĐ
1
53
7
17.66
Chỉnh lưu seleinu
1
69
0.6
1.5
Cộng theo nhóm 4
10
25.25
75.18
Ta có: n=10, n1=1

Q
tt
=12.12*tagφ=12.12*1.33=16.12KVAr
S
tt
=
2
2
tt
tt
Q
P

=
2 2
12.12 16.12
=20.17KVA
I
ttt
=
3*
tt
S
U
=
20.17
3*0.22
=30.56 A
Với
mm

Tra bảng ta được n
hq*
=0. 53 -> n
hq
=0.53*9 ≈5
Tra bảng với k
sd
=0.16 và n
hq
=5 ta có K
max
=2.87
Từ đó tính toán được phụ tải tính toán nhóm 5:
P
tt
=2.87*0.16*41.15=18.9 kW
Q
tt
=18.9*tagφ=18.44*1.33=25.13 KVAr
Nhóm 5
Số lượng
Ký hiệu trên
mặt bằng
Công suất
đặt, P
0 KW
I
đm,
A
Bể khử dầu mỡ

1
64
1.7
4.28
Máy mài phá
1
65
2.8
7.07
Máy hàn điểm
1
66
13
32.81
Cộng theo nhóm 5
9
41.15
95.02
ThiÕt kÕ m«n häc HÖ thèng cung cÊp ®iÖn
NguyÔn Xu©n Quúnh
16
S
tt
=
2
2
tt
tt
Q
P

dmDi
I

=3*32.81+95.02=193.47 A
2.2.2.Xác định phụ tải tính toán cho toàn phân xưởng sửa chữa cơ
khí.
a. Xác định phụ tải tính toán.
Lấy suất chiếu sáng chung cho toàn xưởng là P
o
=12 w/m
2
chọn loại đèn sợi đốt có cosβ=1. F là diện tích chiếu sáng, tính
theo tỉ lệ trên sơ đồ là 2109,38 m
2.
P
cs
=P
o
*F=12*2109,38=29530 W =29,53 KW
b. Xác định phụ tải tác dụng tính toán cho toàn phân xưởng.
P
x
=K
đt
*
5
1

P
tti

=123,29 KW
Suy ra Cosδ=P
tt
/S
x
=123,29/175,36=0,7
2.2.3 Xác định PTTT của phân xưởng còn lại:
PTTT của các phân xưởng xác định theo công thức:
P
tt
= k
nc
. P
đ
Trong đó:
k
nc
– hệ số nhu cầu,tra trong sổ tay kĩ thuật
P
đ
- Công suất đặt của thiết bị hoặc nhóm thiết bị, trong tính toán
có thể xem gần đúng P
đm
= P
đ
( kW ).
ThiÕt kÕ m«n häc HÖ thèng cung cÊp ®iÖn
NguyÔn Xu©n Quúnh
17
Thông số của các phân xưởng của nhà máy:

0,3
0,5
14
1
Phân xưởng đúc
1800
10546,88
0,6
0,7
14
1
Phân xưởng nén
khí
800
3955,08
0,6
0,7
10
1
Phân xưởng rèn
1600
10546,88
0,5
0,6
15
1
Trạm bơm
450
1582,03
0,6

= P
đl
.tg ϕ = 1500.1 = 1530,31 kVAr
* Công suất tính toán chiếu sáng:
P
cs
= p
0
.S = 15.9843,75 = 147,66 kW
Q
cs
= P
cs
.tg ϕ
cs
= 0
* Công suất tính toán tác dụng của phân xưởng:
ThiÕt kÕ m«n häc HÖ thèng cung cÊp ®iÖn
NguyÔn Xu©n Quúnh
18
P
tt
= P
đl
+ P
cs
= 1500 +147,66 = 1647,66 kW
* Công suất tính toán phản kháng của phân xưởng:
Q
tt

kW
P
tt
,
kW
Q
tt
,
kVAr
S
tt
,
kVA
I
tt
,
A
Phân xưởng KCKL
147,66
1647,66
1530,31
2248,69
3416,53
Phân xưởng lắp ráp cơ
khí
172,27
832,27
1143,15
1414,02
2148,39

448,78
Ban quản lý nhà máy
27,69
123,69
72
143,12
217,44
Phân xưởng sửa chữa
cơ khí
29,53
93,76
124,70
175,36
266,43
ThiÕt kÕ m«n häc HÖ thèng cung cÊp ®iÖn
NguyÔn Xu©n Quúnh
19
Xác định phụ tải tính toán của nhà máy:
* Phụ tải tính toán tác dụng của toàn nhà máy:
P
ttnm
= k
đt
Σ P
tti
= 0,8.5892,9 = 4714,32 kW
( ở đây k
đt
là hệ số đồng thời, k
đt

2.3.1 Tâm phụ tải điện:
Tâm phụ tải điện là điểm thoả mãn điều kiện mômen phụ tải đạt giá trị
cực tiểu
min.
1
→
∑
n
ii
lP
.
Trong đó:
P
i
, l
i
– công suất và khoảng cách của phụ tải thứ i đến tâm phụ tải
Để xác định toạ độ của tâm phụ tải ta có thể sử dụng các biểu thức sau
x
0
=
∑
∑
n
1
i
1
ii
S
.xS

x
0
, y
0
, z
0
– toạ độ tâm phụ tải điện.
x
i
, y
i
, z
i
– toạ độ tâm phụ tải thứ i tính theo một hệ trục toạ độ XYZ
tuỳ chọn
ThiÕt kÕ m«n häc HÖ thèng cung cÊp ®iÖn
NguyÔn Xu©n Quúnh
20
S
i
– công suất phụ tải thứ i.
Trong thực tế người ta ít quan tâm đến toạ độ z. Tâm phụ tải điện là vị
trí tốt nhất để đặt các trạm biến áp, trạm phân phối,tủ phân phối, tủ
động lực nhằm mục đích tiết kiệm chi phí cho đây dẫn và giảm tổn thất
trên lưới điện.
2.3.1 Biểu đồ phụ tải điện:
Biểu đò phụ tải điện là một vòng tròn vẽ trên mặt phẳng, có tâm trùng
với tâm của phụ tải điện,có diện tích tương ứng với công suất của phụ tải
theo tỷ lệ xích nào đó tuỳ chọn.Biểu đồ phụ tải điện cho phép người thiết
kế hình dung được sự phân bố phụ tải trong phạm vi khu vực cần thiết

và α
csi
cho trong bảng sau:
TT
Tên phân
xưởng
P
cs
,
kW
P
tt
,
kW
S
tt
,
kVA
Tâm phụ tải
R,
mm
α
cs
X,mm
Y,mm
1
P/x KCKL
147,66
1647,66
2248,69

4,8
27
5
P/x rèn
158,20
958,20
1433,85
65
33
6,8
59
6
Trạm bơm
15,82
285,82
396,95
77
19
3,6
20
7
P/x sửa chữa
cơ khí
29,53
93,76
175,36
28,5
13,5
2,4
113

= 41,52.
ThiÕt kÕ m«n häc HÖ thèng cung cÊp ®iÖn
NguyÔn Xu©n Quúnh
22
Hình 2.1 Biểu đồ phụ tải
ThiÕt kÕ m«n häc HÖ thèng cung cÊp ®iÖn
NguyÔn Xu©n Quúnh
23
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN CAO ÁP CỦA NHÀ
MÁY
3.1 Dự kiến các phương án cấp điện từ hệ thống điện về nhà máy:
3.1.1 Chọn cấp điện áp cho đường dây truyền tải điện từ hệ thống về nhà
máy:
Biểu thức kinh nghiệm để lựa chọn cấp điện áp truyền tải:
U = 4,34 .
PL .016,0+
Trong đó:
L – khoảng cách từ trạm biến áp trung gian về nhà máy ,km
P – công suất tính toán của nhà máy , kW
Do đó ta có:
U = 4,34 .
32,4714.016,015 +
= 41,27 kV
Từ kết quả trên ta chọn cấp điện áp trung áp 35 kV từ hệ thống cấp cho
nhà máy.
3.1.2 Dự kiến các phương án thiết kế mạng cao áp của nhà máy:
1. Các phương án đặt trạm biến áp phân xưởng:
Các trạm biến áp ( TBA ) được lựa chon trên các nguyên tắc sau:
+ Vị trí đặt TBA phải thoả mãn yêu cầu: gần tâm phụ tải, thuận tiện cho
việc vận chuyển, lắp đặt, vận hành, sửa chữa các TBA an toàn và kinh tế.

qt
– hệ số quá tải sự cố, K
qt
= 1,4 nếu thoản mãn điều kiện MBA vận
hành không quá 5 ngày đêm ,thời gian quá tải trong một ngày đêm
không vượt quá 6 h ,trước khi quá tải MBA vận hành với hệ số tải ≤
0,93.
S
ttsc
– Công suất tính toán sự cố .Khi sự cố một máy biến áp có thể
loại bỏ một số phụ tải không quan trọng để giảm nhẹ dung lượng MBA ,
nhờ vậy có thể giảm nhẹ được vốn đầu tư và tổn thất của trạm trong trạng
thái làm việc bình thường .Giả thiết trong các hộ loại I có 30 % là phụ tải
loại III nên S
ttsc
= 0,7 .S
tt
.
a. Phương án 1:
* Đặt 7 trạm biến áp:
- Trạm biến áp B1 cấp điện cho phân xưởng kết cấu kim loại
- Trạm biến áp B2 cấp điện cho phân xưởng lắp ráp cơ khí
- Trạm biến áp B3 phân xưởng đúc
- Trạm biến áp B4 cấp điện cho phân xưởng nén khí
- Trạm biến áp B5 cấp điện cho phân xưởng rèn
- Trạm biến áp B6 cấp điện cho phân xưởng gia công gỗ và trạm bơm
- Trạm biến áp B7 cấp điện cho phân xưởng sửa chữa cơ khí và Ban quản
lý nhà máy.
* Chọn dung lượng máy biến áp:
- Trạm B1: