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: Nguyễn Quang Chương - D7DCN2
Đại Học Điện Lực, Tp. HN
Tháng 1 năm 2015
SVTH: Nguyễn Quang Chương -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

đại hóa đất nước. Điện năng là nguồn năng lượng được sử dụng rộng rãi nhất trong
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 củaconngườitrongsinhhoạt 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: Nguyễn Quang Chương -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

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: Nguyễn Quang Chương -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
• Sơ đồ nối điện

Phụ tải tính toán phụ thuộc vào các yếu tố như: công suất, số lượng, chế độ làm việc
của các thiết bị điện, trình độ và phương thức vận hành hệ thống Vì vậy xác định
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)

= 0 (kVAr)
1.2 Tính toán phụ tải động lực
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: Nguyễn Quang Chương -D7DCN2 GVHD: TS.PHẠM MẠNH HẢI
STT Tên thiếtbị Số hiệu Hệ số cos ϕ Công suất
trên sơ đồ P (kW)
NHÓM 1
1 Máy tiện ngang bán tự động 26 0,35 0,67 12
2 Máy tiện ngang bán tự động 27 0,35 0,67 18
3 Máy hàn hồ quang 34 0,53 0,9 33
4 Máy biến áp 35 0,45 0,58 40

5 Máy khoan đứng 10 0,37 0,66 8,5
6 Máy khoan đứng 11 0,26 0,56 2,8
7 Máy khoan đứng 12 0,37 0,66 5
8 Máy tiện bán tự động 16 0,41 0,63 4,5
9 Máy tiện bán tự động 17 0,41 0,63 8,5
10 Máy mài nhọn 18 0,45 0,67 2,8
11 Máy tiện xoay 24 0,32 0,68 10
12 Máy doa 25 0,45 0,63 4
13 Máy tiện ren 31 0,47 0,70 7,5
14 Máy doa 32 0,45 0,63 5,5
15 Máy doa 33 0,45 0,63 8
Tổng 93,1
Bảng 1.1: Phân nhóm phụ tải cho xưởng cơ khí sửa chữa.
Đồ án Cung Cấp Điện 13
SVTH: Nguyễn Quang Chương -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

trong nhóm.
• Gọi P
nmax
là công suất của thiết bị có công suất lớn nhất trong nhóm.
Ta có :



n
∗
=
n
1
n
p
∗
=
P
1
P
Trong đó
- n
1
: Số thiết bị có công suất lớn hơn hoặc bằng
1
2
.P
nmax
- P
1

Giáo trình Cung cấp điện - Trần Quang Khánh trang 37
Đồ án Cung Cấp Điện 14
SVTH: Nguyễn Quang Chương -D7DCN2 GVHD: TS.PHẠM MẠNH HẢI
Từ đó ta có:
n
hq
= n
∗
hq
.n
Nhìn từ bảng số liệu của nhóm 1 ở bảng 1.1 ta thấy:
- P
nmax
= 40 (kW)
- P = 103 (kW)
- n
1
= 2
- n = 4
- P
1
= 33 + 40 = 73 (kW)
⇒ n
∗
=
2
4
= 0,5; p
∗
=


n
hq
.k
sd

+2
Thay số vào ta có
k
M
= 1+1,3

1−0,447
3,23.0,447+2
= 1,52
Phụ tải tính toán của nhóm 1:
P
tt1
= k
M
.k
sd

.

4
i=1
P
i
= 1, 52.0, 447.103 = 69, 982(kW)

P
1
n P

n
∗
p
∗
n
∗
hq
n
hq
(kW) (kW) (kW) (kW)
1 40 20 2 73 4 103 0,5 0,71 0,81 3,23
2 22 11 5 81 10 103,7 0,5 0,78 0,72 7,2
3 24 12 5 90 10 111,3 0,5 0,81 0,69 6,9
4 18 9 2 28 15 93,1 0,13 0,3 0,21 3,15
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: Nguyễn Quang Chương -D7DCN2 GVHD: TS.PHẠM MẠNH HẢI
STT Tên thiết bị Số hiệu k
sd
cosϕ Công suất P.k
sd
P.cosϕ k
sd


4 Máy tiện ren 28 0,4 7 0,7 4 1,88 2,8
5 Máy tiện ren 29 0,47 0,7 7,5 3,525 5,25
6 Máy tiện ren 30 0,47 0,7 12 5,64 8,4 0,43 6,9 1,44 68,92 0,628
7 Máy tiện ren 36 0,4 0,6 12 4,8 7,2
8 Máy hàn xung 37 0,32 0,55 22 7,04 12,1
9 Máy chỉnh lưu hàn 38 0,46 0,62 24 11,04 14,88
10 Máy chỉnh lưu hàn 39 0,46 0,62 20 9,2 12,4
Tổng 111,3 47,73 69,89
NHÓM 4
1 Máy tiện ngang bán tự động 3 0,35 0,67 18 6,3 12,06
2 Máy tiện xoay 4 0,32 0,68 1,2 0,384 0,816
3 Máy tiện xoay 5 0,32 0,68 2,8 0,896 1,904
4 Máy khoan đứng 9 0,37 0,66 4 1,48 2,64
5 Máy khoan đứng 10 0,37 0,66 8,5 3,145 5,61
6 Máy khoan đứng 11 0,26 0,56 2,8 0,728 1,568
7 Máy khoan đứng 12 0,37 0,66 5 1,85 3,3
8 Máy tiện bán tự động 16 0,41 0,63 4,5 1,845 2,835 0,386 3,15 1,56 56,118 0,656
9 Máy tiện bán tự động 17 0,41 0,63 8,5 3,485 5,355
10 Máy mài nhọn 18 0,45 0,67 2,8 1,26 1,876
11 Máy tiện xoay 24 0,32 0,68 10 3,2 6,8
12 Máy doa 25 0,45 0,63 4 1,8 2,52
13 Máy tiện ren 31 0,47 0,70 7,5 3,525 5,25
14 Máy doa 32 0,45 0,63 5,5 2,475 2,465
15 Máy doa 33 0,45 0,63 8 3,6 5,04
Tổng 93,1 35,973 61,039
Bảng 1.3: Bảng phụ tải tính toán của các nhóm
Đồ án Cung Cấp Điện 17
SVTH: Nguyễn Quang Chương -D7DCN2 GVHD: TS.PHẠM MẠNH HẢI
Nhóm P
tt

3
- P
tti
: Công suất tác dụng tính toán nhóm thứ i (kW)
- n : Số nhóm
• Với n = 4, thay các số liệu ở bảng 1.4 vào công thức trên ta có
Phụ tải tính toán động lực toàn phân xưởng là :
P
ttđlpx
= 0,9.248,685 = 223,817(kW)
• Hệ số công suất trung bình của các nhóm phụ tải động lực là:
cos
ϕtb
=

P
tti
. cos
ϕi

P
tti
=
165,470
248,685
= 0,665
1.3 Phụ tải tính toán tổng hợp
Loại phụ tải P
tt
(kW) cosϕtb

.tanϕ
cs
= 236,777.0,64 + 12,96.0 = 151,537
(kVAr)
• Công suất tính toán toàn phân xưởng là:
S
ttpx
=

P
2
ttpx
+ Q
2
ttpx
=

236, 777
2
+ 151, 537
2
= 281,117(kVA)
• Hệ số công suất trung bình của phân xưởng là:
cosϕ
px
=
P
ttpx
S
ttpx


n
i=1
S
i
Y
nh
=

n
i=1
S
i
.y
i

n
i=1
S
i
Trong đó:
- X
nh
, Y
nh
: toạ độ của tâm các nhóm phụ tải điện của phân xưởng (m)
- x
i
, y
i

3 Máy tiện ren 23 0,7 3 4,286 13,018 15,706 55,791 67,311
4 Máy tiện ren 28 0,7 4 5,714 9,077 23,649 51,869 135,137
5 Máy tiện ren 29 0,7 7,5 10,714 9,157 19,756 98,111 211,671
6 Máy tiện ren 30 0,7 12 17,143 9,157 15,751 156,977 270,017
7 Máy tiện ren 36 0,6 12 20,000 5,659 22,483 113,180 449,660
8 Máy hàn xung 37 0,55 22 40,000 4,017 23,058 160,680 922,320
9 Máy chỉnh lưu hàn 38 0,62 24 38,710 3,105 18,974 120,194 734,477
10 Máy chỉnh lưu hàn 39 0,62 20 32,258 3,466 13,755 111,161 443,710
Tổng 111,3 178,539 994,423 3435,574
NHÓM 4
1 Máy tiện ngang bán tự động 3 0,67 18 26,866 20,989 22,510 563,884 604,746
2 Máy tiện xoay 4 0,68 1,2 1,765 21,141 17,767 37,308 31,354
3 Máy tiện xoay 5 0,68 2,8 4,118 21,209 12,978 87,331 53,439
4 Máy khoan đứng 9 0,66 4 6,061 18,502 23,328 112,113 141,382
5 Máy khoan đứng 10 0,66 8,5 12,879 18,457 21,213 237,704 273,198
6 Máy khoan đứng 11 0,56 2,8 5,000 18,300 17,759 91,500 88,795
7 Máy khoan đứng 12 0,66 5 7,576 19,084 13,940 144,576 105,606
8 Máy tiện bán tự động 16 0,63 4,5 7,143 16,082 23,830 114,871 170,214
9 Máy tiện bán tự động 17 0,63 8,5 13,492 16,082 21,043 216,979 283,913
10 Máy mài nhọn 18 0,67 2,8 4,179 15,905 19,100 66,469 79,821
11 Máy tiện xoay 24 0,68 10 14,706 13,182 12,901 193,853 189,721
12 Máy doa 25 0,63 4 6,349 13,295 8,599 84,413 54,343
13 Máy tiện ren 31 0,70 7,5 10,714 9,157 13,062 98,111 139,950
14 Máy doa 32 0,63 5,5 8,730 9,231 10,393 80,588 90,733
15 Máy doa 33 0,63 8 12,698 9,239 7,106 117,321 90,235
Tổng 93,1 142,275 2247,040 2397,449
Bảng 2.1: Bảng công suất và tọa độ của các phụ tải trong phân xưởng trên hệ tọa độ
xOy
Tọa độ tâm nhóm 1 là:
X

S
i
=
4779,886
15,408
= 31,78 (m)
Đồ án Cung Cấp Điện 22