ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN
"Thiết kế cung cấp điện cho một phân xưởng sản xuất công nghiệp"
Giáo viên hướng dẫn: T.S PHẠM MẠNH HẢI
Sinh viên thực hiện: Tạ Văn Bắc - D7DCN2
Đại Học Điện Lực, Tp. HN
Tháng 12 năm 2014
SVTH: Tạ Văn Bắc-D7DCN2 GVHD: TS.PHẠM MẠNH HẢI
Đồ án Cung Cấp Điện 2
Mục lục
0.1 Dữ kiện . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
0.2 Thuyết minh . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
0.2.1 Tính toán phụ tải điện . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
0.2.2 Xác định sơ đồ cấp điện của phân xưởng . . . . . . . . . . . . . . 7
0.2.3 Lựa chọn và kiểm tra các sơ đồ nối điện . . . . . . . . . . . . . . 7
0.2.4 Tính toán chế độ mạng điện . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
0.2.5 Tính chọn tụ bù nâng cao hệ số công suất . . . . . . . . . . . . . 7
0.3 Bản vẽ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1 Tính toán phụ tải điện 11
1.1 Tính toán phụ tải chiếu sáng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
1.2 Tính toán phụ tải động lực . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
1.2.1 Phân chia nhóm thiết bị . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
1.2.2 Xác định phụ tải tính toán cho các nhóm phụ tải động lực: . . . 14
1.3 Phụ tải tính toán tổng hợp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
2 Xác định sơ đồ cấp điện của phân xưởng 21
2.1 Xác định vị trí đặt trạm biến áp (TBA) phân xưởng . . . . . . . . . . . . 21
2.1.1 Xác định tâm các nhóm phụ tải của phân xưởng . . . . . . . . . 21
2.1.2 Vị trí đặt TBA phân xưởng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
2.2 Chọn công suất và số lượng máy biến áp . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
2.2.1 Chọn số lượng máy biến áp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
2.2.2 Chọn công suất máy biến áp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
2.2.3 Chọn máy biến áp cho phân xưởng . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

các ngành kinh tế quốc dân.
Nhu cầu điện ngày càng tăng. Vì vậy, việc nâng cao chất lượng điện, an toàn trong
việc sử dụng và trang bị những kiến thức về hệ thống cung cấp điện nhằm phục vụ
cho nhu cầu thiết yếu của con người trong sinh hoạt và sản xuất, cung cấp điện năng
cho cá khu vực kinh tế trọng điểm, các khu chế xuất, các xí nghiệp nhà máy là rất
cần thiết. Do đó, việc thiết kế một hệ thống cung cấp điện cho một ngành nghề cụ
thể cần đem lại hiệu quả thực tiễn cao, đáp ứng nhu cầu hiện tại và tương lai. Trong
số đó “Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho phân xưởng sản xuất công nghiệp” là
một đề tài có tính thiết thực cao. Nếu giải quyết được vấn đề này sẽ góp phần không
nhỏ trong công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa của đất nước.
Đồ án môn học “Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho phân xưởng sửa chữa cơ
khí” giúp cho các sinh viên nghành hệ thống điện làm quen với các hệ thống cung
cấp điện. Công việc làm đồ án giúp cho sinh viên vận dụng kiến thức đã học để
nghiên cứu thực hiện một nhiệm vụ tương đối toàn diện về lĩnh vực sản xuất, truyền
tải và phân phối điện năng.
Với sự giúp đỡ nhiệt tình của thầy TS.Phạm Mạnh Hải cùng các thầy cô trong trường
đến nay bản đồ án môn học của em đã hoàn thành. Vì là lần đầu tiên em làm đồ án,
kinh nghiệm năng lực còn hạn chế nên bản đồ án không tránh khỏi những thiếu sót.
Em kính mong được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô trong khoa, nhà trường để
bản đồ án của em hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
3
SVTH: Tạ Văn Bắc-D7DCN2 GVHD: TS.PHẠM MẠNH HẢI
Đồ án Cung Cấp Điện 4
Thiết kế cung cấp điện cho một phân
xưởng sản xuất công nghiệp
0.1 Dữ kiện
Thiết kế mạng điện cung cấp cho một phân xưởng với số liệu cho trong bảng số
liệu thiết kế cấp điện phân xưởng. Tỷ lệ phụ tải điện loại I là 60%. Hao tổn điện
áp cho phép trong mạng điện hạ áp U

0.2 Thuyết minh
0.2.1 Tính toán phụ tải điện
• Phụ tải chiếu sáng
• Phụ tải động lực
• Phụ tải tổng hợp
0.2.2 Xác định sơ đồ cấp điện của phân xưởng
• Xác định vị trí đặt trạm biến áp phân xưởng
• Chọn công suất và số lượng máy biến áp
• Lựa chọn sơ đồ nối điện tối ưu (so sánh ít nhất 2 phương án)
0.2.3 Lựa chọn và kiểm tra các sơ đồ nối điện
• Chọn dây dẫn của mạng động lực
• Tính toán ngắn mạch
• Chọn thiết bị bảo vệ
0.2.4 Tính toán chế độ mạng điện
• Xác định hao tổn điện áp trên đường dây và trong máy biến áp
• Xác định hao tổn công suẩt
• Xác định hao tổn điện năng
0.2.5 Tính chọn tụ bù nâng cao hệ số công suất
• Xác định dung lượng bù cần thiết
• Lựa chọn vị trí đặt tụ bù
• Đánh giá hiệu quả bù công suất phản kháng
• Phân tích kinh tế tài chính bù công suất phản kháng
0.3 Bản vẽ
• Sơ đồ mạng điện trên mặt bằng phân xưởng với sự bố trí của các tủ phân phối,
các thiết bị
• Sơ đồ nguyên lí của mạng điện có chỉ rõ các mã hiệu và các tham số của thiết
bị được chọn
Đồ án Cung Cấp Điện 7
SVTH: Tạ Văn Bắc-D7DCN2 GVHD: TS.PHẠM MẠNH HẢI
• Sơ đồ trạm biến áp gồm: sơ đồ nguyên lý, sơ đồ mặt bằng, mặt cắt trạm biến áp

chính xác phụ tải tính toán là một nhiệm vụ khó khăn nhưng rất quan trọng
Từ trước tới nay đã có nhiều công trình nghiên cứu và có nhiều phương pháp tính
toán phụ tải điện. Song vì phụ tải điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố như đã trình bày
ở trên nên cho đến nay vẫn chưa có phương pháp nào hoàn toàn chính xác và tiện
lợi. Những phương pháp đơn giản thuận tiện cho việc tính toán thì lại thiếu chính
xác, còn nếu nâng cao được độ chính xác, kể đến ảnh hưởng của nhiều yếu tố thì
phương pháp tính lại phức tạp.
Sau đây là một số phương pháp tính toán phụ tải thường dùng nhất trong thiết
kế hệ thống cung cấp điện:
• Phương pháp tính theo hệ số nhu cầu và công suất đặt
• Phương pháp tính theo hệ số k
M
và công suất trung 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
Trong thực tế tuỳ theo quy mô và đặc điểm của công trình, tuỳ theo giai đoạn thiết
kế sơ bộ hay kỹ thuật thi công mà chọn phương pháp tính toán phụ tải điện thích
hợp.
1.1 Tính toán phụ tải chiếu sáng
Phụ tải chiếu sáng của phân xưởng cơ khí sửa chữa được xác định theo phương pháp
suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích:
P
cs
= P
0
.S = P
0
.a.b (W)
Trong đó:
- P

1.2.1 Phân chia nhóm thiết bị
Trong một phân xưởng thường có nhiều thiết bị có công suất và chế độ làm việc khác
nhau, muốn xác định phụ tải tính toán được chính xác cần phải phân nhóm thiết bị
điện. Việc phân nhóm phụ tải tuân theo các nguyên tắc sau:
• Các thiết bị điện trong cùng một nhóm nên ở gần nhau để giảm chiều dài
đường dây hạ áp. Nhờ vậy có thể tiết kiệm được vốn đầu tư và tổn thất trên
đường dây hạ áp trong phân xưởng.
• Chế độ làm việc của các thiết bị điện trong nhóm nên giống nhau để xác định
phụ tải tính toán được chính xác hơn và thuận tiện trong việc lựa chọn phương
thức cung cấp điện cho nhóm.
• Tổng công suất của các nhóm thiết bị nên xấp xỉ nhau để giảm chủng loại tủ
động lực cần dùng trong phân xưởng và trong toàn nhà máy. Số đầu ra của tủ
động lực không nên quá nhiều để dễ dàng thao tác và sửa chữa.
Tuy nhiên thường rất khó khăn để thỏa mãn cả 3 điều kiện trên, vì vậy khi thiết kế
phải tùy thuộc vào điều kiện cụ thể của phụ tải để lựa chọn phương án tối ưu nhất
trong các phương án có thể.
Dựa vào nguyên tắc phân nhóm ở trên và căn cứ vào vị trí, công suất của các thiết
bị được bố trí trên mặt bằng phân xưởng, ta có thể chia các phụ tải thành 4 nhóm.
Kết quả phân nhóm phụ tải được trình bày ở bảng sau
Đồ án Cung Cấp Điện 12
SVTH: Tạ Văn Bắc-D7DCN2 GVHD: TS.PHẠM MẠNH HẢI
STT Tên thiết bị Số hiệu Hệ số cos ϕ Công suất
trên sơ đồ P (kW)
NHÓM 1
1 Quạt gió 1 0,35 0,67 3
2 Máy biến áp hàm 2 0,32 0,58 6
3 Máy biến áp hàm 3 0,32 0,58 12
4 Cần cẩu 10 T 4 0,23 0,65 18
5 Máy khoan đứng 5 0,26 0,66 2,8
6 Máy mài 6 0,42 0,62 1,5

4 Máy ép quay 30 0,35 0,54 7,5
9 Quạt gió 31 0,35 0,67 7,5
Tổng 96,7
Bảng 1.1: Phân nhóm phụ tải cho xưởng cơ khí sửa chữa N
0
- 3.
Đồ án Cung Cấp Điện 13
SVTH: Tạ Văn Bắc-D7DCN2 GVHD: TS.PHẠM MẠNH HẢI
1.2.2 Xác định phụ tải tính toán cho các nhóm phụ tải động lực:
1.2.2.1 Xác định phụ tải cho nhóm 1
a, Xác định hệ số sử dụng tổng hợp k
sd

Hệ số sử dụng tổng hợp được xác định theo công thức:
k
sd

=

P
i
.k
sdi

P
i
Trong đó
- k
sdi
là hệ số sử dụng của thiết bị


n
∗
=
n
1
n
p
∗
=
P
1
P
Trong đó
- n
1
: Số thiết bị có công suất lớn hơn
1
2
.P
nmax
- P
1
: Tổng công suất của các thiết bị có công suất lớn hơn
1
2
.P
nmax
(kW)
- n : Số thiết bị trong nhóm

∗
hq
.n
Nhìn từ bảng số liệu của nhóm 1 ở bảng 1.1 ta thấy:
- P
nmax
= 18 (kW)
- P = 68,8 (kW)
- n
1
= 2
- n = 10
- P
1
= 12+18=30 (kW)
⇒ n
∗
=
2
10
= 0,2; p
∗
=
30
68,8
= 0,43
thay số vào ta có:
n
∗
hq

Thay số vào ta có
k
M
= 1+1,3

1−0,319
7.0,319+2
= 1,49
Phụ tải tính toán của nhóm 1:
P
tt1
= k
M
.k
sd
.

10
i=1
P
i
= 1, 49.0, 319.68, 8 = 32, 7(kW)
Hệ số công suất trung bình của nhóm 1:
cos
ϕtb
=

P
i
. cos

n
∗
hq
n
hq
(kW) (kW) (kW) (kW)
1 18 9 2 30 10 68,8 0,2 0,436 0,71 7
2 18 9 3 40 7 62,7 0,43 0,638 0,8 6
3 20 10 3 47 6 69,8 0,5 0,673 0,85 5
4 30 15 2 47 9 96,7 0,22 0,486 0,68 6
Bảng 1.2: Bảng số thiết bị hiệu quả của nhóm
Với số thiết bị hiệu quả đã tính được, ta có bảng phụ tải tính toán cho các nhóm
trong bảng sau:
Đồ án Cung Cấp Điện 16
SVTH: Tạ Văn Bắc-D7DCN2 GVHD: TS.PHẠM MẠNH HẢI
STT Tên thiết bị Số hiệu k
sd
cosϕ Công suất P.k
sd
P.cosϕ k
sd

n
hq
k
M
P
tt
cosϕtb
P (kW)

1 Bàn lắp ráp và thử nghiêm 23 0,53 0,69 15 7,95 10,35
2 Bàn lắp ráp và thử nghiêm 24 0,53 0,69 17 9,01 11,73
3 Máy mài 25 0,42 0,62 2,2 1,144 1,364
4 Máy ép quay 26 0,35 0,54 4 1,4 2,16 0,388 6 1,49 55,97 0,661
5 Cần cẩu 10 T 27 0,23 0,65 30 6,9 19,5
6 Quạt gió 28 0,45 0,83 8 3,6 6,64
7 Máy mài 29 0,42 0,62 5,5 2,31 3,14
8 Máy ép quay 30 0,35 0,54 7,5 2,625 4,05
9 Quạt gió 31 0,35 0,67 7,5 2,625 5,025
Tổng 96,7 37,56 63,96
Bang 1.3 :Bảng phụ tải tính toán của các nhóm
Đồ án Cung Cấp Điện 17
SVTH: Tạ Văn Bắc-D7DCN2 GVHD: TS.PHẠM MẠNH HẢI
Nhóm P
tt
(kW) cosϕtb P
tt
.cosϕtb k
dt
1 32,717 0,633 20,71
2 36,157 0,601 21,73
3 44,024 0,699 30,77 0,9
4 55,97 0,661 36,99
Tổng 168,87 110,21
Bảng 1.4: Bảng tổng hợp phụ tải tính toán các nhóm
• Phụ tải tính toán động lực của phân xưởng:
P
ttdlpx
= k
dt

P
tti
. cos
ϕi

P
tti
=
110,21
168,87
= 0,653
1.3 Phụ tải tính toán tổng hợp
• Công suất tác dụng tính toán của toàn phân xưởng:
P
ttpx
= P
cs
+ P
ttđlpx
= 12,6+151,98 = 164,58 (kW)
• Công suất phản kháng tính toán của toàn phân xưởng:
3
Tham khảo giáo trình Cung cấp điện - Trần Quang Khánh
Đồ án Cung Cấp Điện 18
SVTH: Tạ Văn Bắc-D7DCN2 GVHD: TS.PHẠM MẠNH HẢI
Loại phụ tải P
tt
(kW) cosϕtb
Động lực 151,98 0,653
Chiếu sáng 12,6 1


164, 58
2
+ 176, 3
2
= 241,18(kVA)
• Hệ số công suất trung bình của phân xưởng là:
cosϕ
px
=
P
ttpx
S
ttpx
=
164, 58
241, 18
= 0,768
Đồ án Cung Cấp Điện 19
SVTH: Tạ Văn Bắc-D7DCN2 GVHD: TS.PHẠM MẠNH HẢI
Đồ án Cung Cấp Điện 20
Chương 2
Xác định sơ đồ cấp điện của phân
xưởng
2.1 Xác định vị trí đặt trạm biến áp (TBA) phân xưởng
2.1.1 Xác định tâm các nhóm phụ tải của phân xưởng
Tâm qui ước của các nhóm phụ tải của phân xưởng được xác định bởi một điểm M
có toạ độ được xác định : M(X
nh
, Y


n
i=1
S
i
(m)
Trong đó:
- X
nh
, Y
nh
: toạ độ của tâm các nhóm phụ tải điện của phân xưởng (m)
- x
i
, y
i
: toạ độ của phụ tải thứ i tính theo hệ trục toạ độ xOy đã chọn (m)
- S
i
: công suất của phụ tải thứ i (kVA)
Ta có bảng công suất và tọa độ của các phụ tải trong phân xưởng trên hệ tọa độ xOy
21
SVTH: Tạ Văn Bắc-D7DCN2 GVHD: TS.PHẠM MẠNH HẢI
STT Tên thiếtbị Số hiệu cosϕ P S x y S.x S.y
trên sơ đồ (kW) (kVA) (m) (m)
NHÓM 1
1 Quat gió 1 0,67 3 4,48 16,034 33,933 71,794 151,937
2 Máy biến áp hàm 2 0,58 6 10,34 5,172 34,294 53,500 354,770
3 Máy biến áp hàm 3 0,58 12 20,69 5,887 34,266 121,806 708,956
4 Cần cẩu 10 T 4 0,65 18 27,69 6,106 27,745 169,089 768,315

6 Quat gió 28 0,83 8 9,64 17,949 1,437 173,003 13,853
7 Máy mài 29 0,62 5,5 8,87 22,419 14,065 198,878 124,771
8 Máy ép quay 30 0,54 7,5 13,89 22,866 16,523 317,586 229,479
9 Quat gió 31 0,67 7,5 11,19 22,545 11,310 252,367 126,606
Tổng 96,7 147,08 2618,806 1264,480
Bang 2.1: Bảng công suất và tọa độ của các phụ tải trong phân xưởng trên hệ tọa độ
xOy
Đồ án Cung Cấp Điện 22