Đồ án môn học Cung cấp Điện
Nội dung Trang
I. Tính toán
§1. Tính toán chiếu sáng cho phân xưởng 8
§2. Tính toán phụ tải điện 12
2.1. Phụ tải chiếu sang 13
2.2. Phụ tải thống thoáng và làm mát 13
2.3. Phụ tải động lực 14
2.4. Tổng hợp phụ tải toàn phân xưởng 21
§3. Xác định sơ đồ cấp điện phân xưởng 23
3.1. Xác định vị trí đặt trạm biến áp. 23
3.2. Chọn công suất và số lượng máy biến áp 23
3.3. Lựa chọn sơ đồ nối điện tối ưu 27
§4. Lựa chọn và kiểm tra các thiêt bị của mạng điện 45
4.1. Tính toán ngắn mạch. 45
4.2. Chọn và kiểm tra thiết bị 48
4.2.1. Thiết bị phân phối cao áp 48
4.2.2. Thiết bị phân phối hạ áp 48
4.2.3. Cáp động lực và cáp chiếu sáng 50
4.2.4. Thiết bị đóng cắt bảo vệ 55
4.2.5. Thiết bị đo lường 62
4.3. Nhận xét 62
§5. Tính toán chế độ xác lập của mạng điện 63
1
Đồ án môn học Cung cấp Điện
5.1. Xác định hao tổn điện áp trên đường dây và trong máy biến áp 63
5.2. Xác định hao tổn công suất 66
5.3. Xác định hao tổn điện năng 68
5.4. Nhận xét và đánh giá 71
§6. Bù nâng cao hệ số công suất 72
6.1. Xác định dung lượng bù cần thiết 73

Hệ thống điện. Quá trình thực hiện đồ án sẽ giúp chúng ta có những hiểu biết tổng quan
nhất về hệ thống điện cũng như các thiết bị trong thiết kế hệ thống điện.
Sau một thời gian thực hiện, với sự hướng dẫn của thầy giáo ThS. Phạm Anh Tuân,
đến nay, về cơ bản em đã hoàn thành nội dung đồ án môn học này. Do thời gian có hạn
nên không thể tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong được sự chỉ bảo, giúp đỡ của các
thầy cô để đồ án này được hoàn thiện hơn. Đồng thời giúp em nâng cao trình độ chuyên
môn, đáp ứng nhiệm vụ công tác sau này.
Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo TS.Trần Quang Khánh đã giúp em hoàn thành
đồ án này.
Hà Nội, năm 2013
Sinh viên thực hiện
Hoàng Thị Hương
3
Đồ án môn học Cung cấp Điện
ĐỒ ÁN MÔN HỌC CUNG CẤP ĐIỆN
Đồ án 3:
“Thiết kế cung cấp điện cho một phân xưởng sản xuất công nghiệp”
Họ và tiên sinh viên : Hoàng Thị Hương.
Lớp : Đ6H4.
A. Đề bài:
Thiết kế mạng điện cung cấp cho một phân xưởng với số liệu cho trong bảng dl.3,
lấy theo vần alphabe theo chữ cái đầu tiên của họ gồm các số liệu: số hiệu phân xưởng
(cột 2), chiều cao nhà xưởng H,m (cột 3), tỷ lệ phụ tải điện loại I & II là k
I&II
, % (cột 4);
tên đệm gồm: Công suất ngắn mạch tại điểm đấu điện S
k
, MVA (cột 5), khoảng cách từ
nguồn điện đến phân xưởng L,m (cột 6), hệ số công suất cần nâng lên là cosφ
2

Thời gian sử dụng công suất cực đại
T
M
,h 5050
Phương án lấy phụ tải
C
4
Đồ án môn học Cung cấp Điện
Điện trở suất của đất
ρ
đ
214
Điện trở của hệ thống nối đất tự nhiên
R
tn
167
Một số tham số khác:
Tổng hao tổn điện áp cho phép
trong mạng hạ áp
ΔU
cp
5%
Hệ số chiết khấu i 10%
Thời gian tồn tại của dòng ngắn mạch t
k
5 s
Giá thành tổn thất điện năng c
Δ
1500 đ/kWh
Suất thiệt hại do mất điện g

Số hiệu trên sơ đồ Tên thiết bị
Hệ số
k
sd
cosφ Công suất đặt P, kW
1; 2; 3; 19; 20; 26;
27
Máy tiện ngang bán tự
động
0,35 0,67
12+17+22+12+18+18,5+18,
5
4; 5; 7; 8; 24 Máy tiện xoay 0,32 0,68 1,5+3+7,5+12+10
6 Máy tiện xoay 0,30 0,65 8,5
11 Máy khoan đứng 0,26 0,56 3
9; 10; 12 Máy khoan đứng 0,37 0,66 5,5+8,5+6,3
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+5,5+7,5
18 Máy máy mài nhọn 0,45 0,67 3
21; 22; 23; 28; 29;
30; 31
Máy tiện ren 0,47 0,70
2,8+2,8+2,8+5,5+4,5+8,5+1
0
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

• Chiếu sáng kết hợp (kết hợp giữa cục bộ và chung).
Do yêu cầu thị giác cần phải làm việc chính xác, nơi mà các thiết bị cần chiếu sáng
mặt phẳng nghiêng và không tạo ra các bóng tối sâu thiết kế cho phân xưởng thường sử
dụng hệ thống chiếu sáng kết hợp.
Có 2 loại bóng đèn chiếu sáng:
• Bóng đèn sợi đốt
• Bóng đèn huỳnh quang.
Các phân xưởng thường ít dung đèn huỳnh quang vì đèn huỳnh quang có tần số là
50Hz thường gây ra ảo giác không quay cho các động cơ không đồng bộ, nguy hiểm cho
người vận hành máy, dễ gây ra tai nạn lao động.
Do đó người ta thường sử dụng đèn sợi đốt cho các phân xưởng sửa chữa cơ khí.
Việc bố trí đèn thường được bố trí theo các góc của hình vuông hoặc hình chữ nhật .
1.1 Tính toán chiếu sáng cho phân xưởng:
Thông số phân xưởng như sau:
8
Đồ án môn học Cung cấp Điện
1 Kích thước a x b x H 36 x 24 x 4 (m)
2 Độ rọi yêu cầu E
yc
50 (lx)
3 Màu sắc
Trần nhà Trắng
Tường Vàng
Sàn nhà Xám
4
Nhiệt độ cần thiết cho môi trường ánh
sáng tiện nghi. (ứng với E = 60lux)
θ
m
3000 (

= 4 m
• Khoảng cách từ tường đến đèn gần nhất theo 2 chiều: q= p=2 m;
9
Đồ án môn học Cung cấp Điện
Hình 1.2: Sơ đồ bố trí đèn chiếu sáng cho phân xưởng
Kiểm tra điều kiện:
và

2
4
2
3
4
≤<
và
2
4
2
3
4
≤<
=> thỏa mãn
Như vậy việc bố trí đèn là hợp lý.
Vậy số lượng đèn tối thiểu để đảm bảo đồng đều chiếu sáng là:
N
min
= 54 (bóng)
Hệ số không gian:
= = = 4,645
Căn cứ vào đặc điểm của nội thất, tra số liệu trong các bảng phụ lục, ta có:

 Mỗi máy 1 đèn công suất 100W để chiếu sáng cục bộ.
 2 phòng thay đồ và 2 phòng vệ sinh, mỗi phòng 1 bóng 100W.
§2. TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN

Tính toán phụ tải điện là công việc bắt buộc và đầu tiên trong mọi công trình cung
cấp điện , giúp cho việc thiết kế lưới điện về sau của người kĩ sư . Phụ tải tính toán có
giá trị tương đương với phụ tải thực tế về mặt hiệu ứng nhiệt , do đó việc chọn dây dẫn
hay các thiết bị bảo vệ cho nó sẽ được đảm bảo .
Một số phương pháp tính phụ tải dùng nhất trong thiết kế hệ thống cung cấp điện:
 Phương pháp tính theo hệ số nhu cầu
 Phương pháp tính theo công suất chung bình
 Phương pháp tính theo suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm.
 Phương pháp tính theo suất phụ tải trên đơn vị diện tích sản xuất.
11
Đồ án môn học Cung cấp Điện
Trên thực tế, tùy theo quy mô và đặc điểm của công trình, tùy theo giai đoạn thiết
kế là sơ bộ hay kỹ thuật thi công mà chọn phương pháp tính toán phụ tải điện thích
hợp.
Trong đồ án này với phân xưởng sản xuất cơ khí ta đã biết vị trí, công suất đặt, và
các chế độ làm việc của từng thiết bị trong phân xưởng nên khi tính toán phụ tải động
lực của phân xưởng có thể sử dụng phương pháp xác định phụ tải tính toán theo hệ số
nhu cầu. Nội dung chính của phưong pháp như sau :
 Thực hiện phân nhóm các thiết bị có trong xưởng ,mỗi nhóm đó sẽ được cung cấp
điện từ 1 tủ động lực riêng ,lấy điện từ 1 tủ phân phối chung. Xác định hệ số sử dụng
tổng hợp của nhóm thiết bị theo biểu thức sau :
=
 Xác định số lượng thiết bị hiệu dụng của mỗi nhóm n
hd
bằng cách so sánh tỷ số
k

P
tt
= k
nc
.
Phụ tải tính toán là phụ tải giả thiết lâu đài không đổi, tương đương với phụ tải thực tế
(biến đổi) về mặt hiệu quả phát nhiệt hoặc mức độ hủy hoại cách điện. Nói cách khác phụ
tải tính toán cũng đột nóng thiết bị lên tới nhiệt độ tương tự như phụ tải thực tế gây ra, vì
vậy chọn các thiết bị theo phụ tải tính toán sẽ đảm bảo an toàn cho thiết bị về mặt phát
nóng. Phụ tải tính toán được sử dụng để lựa chọn và kiểm tra các thiết bị trong hệ thống
cung cấp điện.
2.1. Phụ tải chiếu sáng:
Tổng công suất chiếu sáng chung (coi hệ số đồng thời k
đt
=1):
P
cs chung
= k
đt
. N . P
đ
= 1.54.200 = 10800 (W).
Chiếu sáng cục bộ: (39 bóng đèn cho mỗi máy, 2 bóng đèn phòng thay đồ, 2 bóng đèn
phòng vệ sinh).
12
Đồ án môn học Cung cấp Điện
P
cb
= N . P
đ

Lắp đặt 26 quạt trần, công suất 150W/cái, lưu lượng 116m
3
/h.
Nhóm thông thoáng, làm mát lấy k
sd
=0,7 và cosφ=0,8 trung bình cho cả nhóm.
Hệ số nhu cầu:
k
nc
= k
sd
+ = 0,7 + = 0,81
Phụ tải tính toán nhóm phụ tải thông thoáng - làm mát:
P
ttlm
= 0,81 (375.8 + 150. 26) = 5,6 (kW)
S
ttlm
= = = 7 (kVA)
Q
ttlm
= = = 4,2 (kVAr)
2.3. Phụ tải động lực:
Để phân nhóm phụ tải ta dựa vào nguyên tắc sau:
13
Đồ án môn học Cung cấp Điện
• Các thiết bị trong 1 nhóm phải có vị trí gần nhau trên mặt bằng (điều này sẽ thuận tiện
cho việc đi dây tránh chồng chéo, giảm tổn thất ).
• Các thiết bị trong nhóm nên có cùng chế độ làm việc (điều này sẽ thuận tiện cho việc
tính toán và CCĐ sau này ví dụ nếu nhóm thiết bị có cùng chế độ làm việc, tức có cùng

11,390 5,950
3 Máy tiện xoay 6 0,30 0,65 8,5
72,25 5,525 2,550
4 Máy tiện xoay 7 0,32 0,68 7,5 56,25 5,100 2,400
5 Máy tiện xoay 8 0,32 0,68 12
144,0
0
8,160 3,840
6 Máy khoan định tâm 13 0,30 0,58 3 9,00 1,740 0,900
7 Máy tiện bán tự động 14 0,41 0,63 2,8
7,84 1,764 1,148
8 Máy tiện bán tự động 15 0,41 0,63 4,5 20,25 2,835 1,845
Tổng
67,
3
742,5
9
44,55
4
22,833
14
Đồ án môn học Cung cấp Điện
• Số lượng hiệu dụng nhóm 1:
n
hd1
= = = 6,009.
• Hệ số sử dụng nhóm 1:
= = = 0,339.
• Hệ số nhu cầu nhóm 1:
k

6,3 39,69 4,158 2,331
8 Máy tiện bán tự động 16 0,41 0,63 5,5 30,25 3,465 2,255
9 Máy tiện bán tự động 17 0,41 0,63
7,5 56,25 4,725 3,075
10 Máy mài nhọn 18 0,45 0,67 3 9,00 2,010 1,350
Tổng
65,
8
741,9
4 43,078
24,11
1
15
Đồ án môn học Cung cấp Điện
• Số lượng hiệu dụng nhóm 2:
n
hd2
= = = 5,836.
• Hệ số sử dụng nhóm 2:
= = = 0,366.
• Hệ số nhu cầu nhóm 2:
k
nc2
= + = 0,366 + = 0,629.
• Tổng công suất tính toán phụ tải nhóm 2:
P
tt2
= k
nc2
. = 0,629 . 65,8 = 41,369 (kW).

0,67
18,
5
342,2
5
12,395 6,475
4
M.tiện ngang bán
tđộng
27
0,3
5
0,67
18,
5
342,2
5
12,395 6,475
5 Máy hàn hồ quang 34
0,5
3
0,90 40 1600 36 21,2
6 Máy biến áp hàn 35
0,4
5
0,58 35 1225 20,3 15,75
Tổng
14
2
3977,

2
P.Cosφ P.k
sd
1 Máy tiện ren 21 0,47 0,7 2,8 7,84 1,960 1,316
2 Máy tiện ren 22 0,47 0,7 2,8 7,84 1,960 1,316
3 Máy tiện ren 28 0,47 0,7
5,5 30,25 3,850 2,585
4 Máy tiện ren 29 0,47 0,7 4,5 20,25 3,150 2,115
5 Máy tiện ren 36 0,4 0,6 18 324,00 10,800 7,200
6 Máy hàn xung 37 0,32 0,55
20 400,00 11,000 6,400
7 Máy chỉnh lưu hàn 38 0,46 0,62 30 900,00 18,600 13,800
Tổng
83,
6
1690,1
8
51,320
34,73
2
17
Đồ án môn học Cung cấp Điện
• Số lượng hiệu dụng nhóm 4:
n
hd4
= = = 4,135.
• Hệ số sử dụng nhóm 4:
= = = 0,415.
• Hệ số nhu cầu nhóm 4:
k

Tổng
68,
3
782,5
9
44,820
30,06
1
• Số lượng hiệu dụng nhóm 5:
n
hd5
= = = 5,961.
• Hệ số sử dụng nhóm 5:
18
Đồ án môn học Cung cấp Điện
= = = 0,44.
• Hệ số nhu cầu nhóm 5:
k
nc5
= + = 0,44 + = 0,669.
• Tổng công suất tính toán phụ tải nhóm 5:
P
tt5
= k
nc5
. = 0,669 . 68,3 = 45,723 (kW).
• Hệ số công suất của phụ tải nhóm 5:
= = = 0,656.
Tổng hợp kết quả trong bảng sau:
BẢNG 2.6: Bảng tổng hợp phụ tải động lực của các nhóm:

18262,49
4
183,616 114,658
• Số lượng hiệu dụng:
n
hd
= = = 4,396.
• Hệ số sử dụng phụ tải động lực:
= = = 0,405.
• Hệ số nhu cầu phụ tải động lực:
k
nc∑
= + = 0,405 + = 0,689.
19
Đồ án môn học Cung cấp Điện
• Tổng công suất phụ tải động lực:
P
dl∑
= k
nc∑
. = 0,689 . 283,335 = 195,11 (kW).
• Hệ số công suất trung bình của phụ tải tổng hợp:
= = = 0,648.
2.4. Phụ tải tổng hợp
BẢNG 2.7: Kết quả tính toán phụ tải:
Số thứ tự Phụ tải P ; KW
1 Chiếu sáng 15,1 1
2 Thông thoáng, làm mát 5,6 0,8
3 Động lực 195,11 0,648
Xác định phụ tải tổng hợp theo phương pháp số gia:

§3. XÁC ĐỊNH SƠ ĐỒ CẤP ĐIỆN PHÂN XƯỞNG

3.1. Xác định vị trí đặt trạm biến áp phân xưởng:
Hệ số điền kín đồ thị có thể được xác định theo biểu thức:
k
đk
= k
qt
= = = 0,5765 < 0,75
Như vậy máy biến áp có thể làm việc quá tải 40% trong khoảng thời gian cho phép
không quá 6 giờ.
Ta có thể đặt trạm biến áp ở bên trong, ngay sát tường nhà xưởng, tiết kiệm được dây
dẫn của mạng hạ áp.
3.2. Chọn công suất và số lượng máy biến áp :
Ta chọn công suất và số lượng máy biến áp 22/0,4 kV theo 3 phương án sau:
 Phương án 1: dùng 2 máy 2 x 160 kVA.
 Phương án 2: dùng 2 máy 2 x 180 kVA.
 Phương án 3: dùng 1 máy 315 kVA.
21
Đồ án môn học Cung cấp Điện
BẢNG 3.1. Bảng số liệu các máy biến áp:
S
B
, kVA
0
P
∆
; kW
k
P

T
25
T
25
i(1 i) 0,1(1 0,1)
0,11
(1 i) 1 (1 0,1) 1
+ +
= =
+ − + −
Trong đó:
T
h
:tuổi thọ của trạm biến áp lấy bằng 25 năm.
Hệ số khấu hao của trạm biến áp, lấy bằng 6,4 % (tra bảng 31.pl, TL1)
Do đó :
p
BA
= a
tc
+ k
kh
= 0,11 + 0,064 = 0,174
22
Đồ án môn học Cung cấp Điện
Khi so sánh thiệt hại do mất điện chỉ cần xét đến phụ tải loại I và loại II, vì có thể coi
phụ tải loại III ở các phương án là như nhau:
* Phương án 1:
Phụ tải trong thời gian sự cố 1 máy biến áp bao gồm phụ tải loại I và loại II
S

2
.8760 = 3465,81 (h)
Tổn thất trong máy biến áp được xác định theo biểu thức:
ΔA
1
= 2.ΔP
01
.8760 + τ
= 2.0,5.8760 + .3465,81
= 27444 (kWh)
Chi phí cho thành phần tổn thất là:
C = 27444.1500 = 41,166.10
6
(đồng)
Công suất thiếu hụt khi mất điện bằng 18% công suất của phụ tải loại III là:
P
th1
= 0,18.206,971 = 37,255 (kW)
Do đó thiệt hại do mất điện là:
Y
th1
= P
th1
.g
th
.t
f
= 37,255.7500.24 = 6,705.10
6
đ,

Tổn thất trong máy biến áp được xác định theo biểu thức:
ΔA
2
= 2.ΔP
02
.8760 + τ
= 2.0,53.8760 + .3465,81
= 25049 (kWh)
Chi phí cho thành phần tổn thất là:
C = 25049.1500 = 37,57.10
6
(đồng)
Công suất thiếu hụt khi mất điện bằng 18% công suất của phụ tải loại III là:
P
th2
= 0,18.206,971 = 37,255 (kW)
Do đó thiệt hại do mất điện là:
Y
th2
= P
th2
.g
th
.t
f
= 37,255.7500.24 = 6,705.10
6
đ,
Vậy tổng chi phí qui đổi của phương án :
Z

= P
th3
.g
th
.t
f
= 206,971.7500.24 = 37,25.10
6
đ ,
Vậy tổng chi phí qui đổi của phương án:
Z
3
= (0,174.106,9 + 33,237 +37,25 ) = 89,0876.10
6
đ
Các kết quả tính toán được trình bày trong bảng sau:
Bảng 3.2. Bảng kết quả các phương án chọn MBA.
TT Các tham số PA 1 PA 2 PA 3
1 Công suất trạm biến áp S
BA
, kVA 2x160 2x180 315
2 Tổng vốn đầu tư V, 10
6
đ 78,4 152,7 106,9
3
Tổn thất điện năng
A
∆
, 10
3