ĐỒ ÁN MÔN CUNG CẤP ĐIỆN
MỞ ĐẦU
Trong bối cảnh của nền kinh tế đa thành phần cùng với sự hội nhập
quốc tế, do vậy đòi hỏi nhiều tiêu chuẩn, quy định, phương pháp, quy trình
công nghệ…để đáp ứng được sự phát triển phụ tải ngày càng đa dạng. Việc
áp dụng những thành tựu khoa học kỹ thuật, các công nghệ hiện đại là hết
sức quan trọng cho sự phát triển của đất nước.
Điện năng là nguồn năng lượng chính của các ngành công nghiệp, là
điều kiện quạn trọng để phát triển các đô thị và khu dân cư. Vì lí do đó khi
lập kế hoạc phát triển kinh tế xã hội, kế hoạch phát triển điện năng phải đi
trước một bước, nhằm thoả mãn nhu cầu điện năng không những trong giai
đoạn trước mắt mà còn dự kiến cho phát triển trong tương lai. Điều này đòi
hỏi phải có hệ thống cung cấp điện an toàn, tin cậy để sản xuất và sinh
hoạt.
Đặc biệt hiện nay theo thống kê sơ bộ điện năng tiêu thụ bởi các xí
nghiêp chiếm tỉ lệ cao.Điều đó chứng tỏ việc thiết kế hệ thống cung cấp
điện cho nhà máy, xí nghiệp là một bộ phận của hệ thống điện khu vực và
quốc gia, nằm trong hệ thống năng lượng chung phát triển theo quy luật
của nền kinh tế quốc dân. Ngày nay do công nghiệp ngày càng phát triển
nên hệ thống cung cấp điện xí nghiệp, nhà máy càng phức tạp bao gồm các
lưới điện cao áp (35-500kV), lưới điện phân phối (6-22kV), và lưới điện hạ
áp trong phân xưởng (220-380-600V).
Một phương án cung cấp điện hợp lý là phải kết hợp một cách hoài
hoà các yêu cầu về kinh tế kỹ thuật hiện đại, độ tin cậy cung cấp điện, độ
an toàn cao, đồng thời phải đảm bảo tính liên tục cung cấp điện, tiện lợi
cho việc vận hành, sửa chữa khi hỏng hóc và phải đảm bảo được chất
lượng điện năng nằm trong phạm vi cho phép. Hơn nữa phải thuận lợi cho
việc mở rộng và phát triển trong tương lai.
Để thiết kế được thì đòi hỏi người kĩ sư phải có tay nghề cao và kinh
nghiệm thực tế, tầm hiểu biết sâu rộng vì thế thiết kế là một việc làm khó.
Đồ án môn học chính là một bài kiểm tra khảo sát trình độ sinh viên và
B'78]>-3#5?2%B)
B'78#0[AB)
B' ?8]>-3#5?#0[56#!95!#B)
+@ ?8+:#0[?-R^?56#25!#>'BB
+@ ?"2-_?'BB
B'781?0`]>56#!95!#B/
B)'78]>-3#5?`0B
BB78?#??6^?56#2!*+,B(
B/78?56#2B.
B(789a]?/
Bb78#02+cdYe/)
B.78#021f/B
BgT3#5?#,#0^?@//
7DEFGH/'/
IGDJKGYh7iGHjkDlGTDKGHGmGH7WJ/
DMjn7iGHjk7Jjo/
/72A3!?A9PO/
GVHD: …………………………… SV: …………………………
ĐỒ ÁN MÔN CUNG CẤP ĐIỆN
/782%2p/(
/A/(
/02p42/(
/)@-P42VP1!0_O+:42/(
/)R%5\2%2p/b
7DEFGH'IGDJKGGnLk/b
e9O/b
7DEFGH('Dq7DJKG7iGH7DrGDg
(A-s2%g
(76P5t
.,Ω
ρ
R
nt
,
.Ω
P 3 1 400
T 5400 284,45 A
T 247 216
Đông
nam
GVHD: …………………………… SV: …………………………
)
ĐỒ ÁN MÔN CUNG CẤP ĐIỆN
Bảng dữ liệu thiết kế cung cấp điện cho xí nghiệp, nhà máy sửa chữa thiết bị
Tên phân xưởng và phụ tải
Số lượng
thiết bị điện
Tổng công suất
đặt, KW
Hệ số nhu
cầu, K
nc
cos
ϕ
1 Phân xưởng trạm từ 280 500 0,34 0,68
2 Phân xưởng vật liệu hàn 200 800 0,35 0,56
3
Phân xưởng nhựa tổng hợp
plasmace
phương án
1;8 Máy mài nhẵn tròn 0,35 0,67 3+10
2;9 Máy mài nhẵn phẳng 0,32 0,68 1,5+4,5
3;4;5 Máy tiện bu lông 0,3 0,65 0,6+2,2+4
6;7 Máy phay 0,26 0,56 1,5+2,8
10;11;19;20;29;30 Máy khoan 0,27 0,66 0,6+0,8+0,8+0,8+1,2+1,2
12;13;14;15;16;24;
25
Máy tiện bu lông 0,30 0,58
1,2+2,8+2,8+3+
7,5+10+13
17 Máy ép 0,41 0,63 10
GVHD: …………………………… SV: …………………………
B
ĐỒ ÁN MÔN CUNG CẤP ĐIỆN
18;21 Cần cẩu 0,25 0,67 4+13
22;23 Máy ép nguội 0,47 0,70 40+55
26;39 Máy mài 0,45 0,63 2+4,5
27;31 Lò gió 0,53 0,9 4+5,5
28;34 Máy ép quay 0,45 0,58 22+30
32;33 Máy xọc, (đục) 0,40 0,60 4+5,5
35;36;37;38 Máy tiện bu lông 0,32 0,55 1,5+2,8+4,5+5,5
40;43 Máy hàn 0,46 0,82 28+28
41;42;45 Máy quạt 0,65 0,78 5,5+7,5+7,5
44 Máy cắt tôn 0,27 0,57 2,8
Sơ đồ mặt bằng nhà máy thiết bị điện :
Phụ tải tính toán là phụ tải giả thiết lâu dài không đổi, tương đương
với phụ tải thực tế ( biến đổi ) về mặt hiệu quả phát nhiệt hoặc mức độ huỷ
hoại cách điện. Nói cách khác, phụ tải tính toán cũng đốt nóng thiết bị lên
tới nhiết độ tương tự như phụ tải thực tế gây ra, vì vậy chọn các thiết bị
2
)
Thay vào công thức ta được : P
cs
= p
o
.S = 15.864.
3
10
−
= 12,96 kW
1.2. Tính toán phụ tải động lực
1.2.1. Phân nhóm phụ tải
Để phân nhóm phụ tải ta dựa vào nguyên tắc sau :
+ 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 chiều dài đường dây hạ áp
nhờ vậy có thể giảm tổn thất điện năng và vốn đầu tư ).
+ Các thiết bị trong nhóm nên có cùng chế độ làm việc để xác định phụ tải
được chính xác hơn và điều này sẽ thuận tiện cho việc tính toán và cung cấp điện
sau này, ví dụ nếu nhóm thiết bị có cùng chế độ làm việc, tức có cùng đồ thị phụ
tải vậy ta có thể tra chung được k
sd
, k
nc
, cosϕ
+ Các thiết bị trong các nhóm nên được phân bổ để tổng công suất của các
nhóm ít chênh lệch nhất (điều này nếu thực hiện được sẽ tạo ra tính đồng loạt cho
các trang thiết bị cung cấp điện.
+ Ngoài ra số thiết bị trong cùng một nhóm cũng không nên quá nhiều vì số
lộ ra của một tủ động lực cũng bị không chế (thông thường số lộ ra lớn nhất của
tt
n
P
P
Với nhóm tiêu thụ điện bất kỳ thì hệ số nhu cầu được xác định như sau:
K
nc
= ksdΣ+
1
sd
hd
k
n
Σ
−
=
Trong đó :
sd
k
∑
là hệ số sử dụng tổng hợp của nhóm thiết bị, được xác định theo
biểu thức:
1
1
n
ni sdi
i
( )
n
ni
i
n
ni
i
P
P
=
=
∑
∑
Bảng 1.1: Điều kiện để xác định n
hd
k
sdΣ
0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 > 0,8
k
b
3 3,5 4 5 6,5 8 10 K0
g.hạn
Từ hệ số sử dụng K
sd
ta chọn được K
b
, so sánh với giá trị của tỉ số
ax
min
K
∑
< 0,2 thì việc xác định nhq phải được tiến hành theo trình tự:
Tính n*=
n
n
1
; P*=
P
P
1
Xác định n
hq
*=f(n*,P*)
Trong đó: + n : số thiết bị của nhóm,
+ n
1
: số thiết bị có công suất không nhỏ hơn 1/2 công
suất của thiết bị có công suất lớn nhất,
GVHD: …………………………… SV: …………………………
b
ĐỒ ÁN MÔN CUNG CẤP ĐIỆN
+ P, P
1
là tổng công suất của n và n
1
thiết bị,
Sau khi tính được n* và P*, tra sổ tay kỹ thuật, ta tìm ta tìm được :
n
hq
∑
=
=
∑
=
Công suất biểu kiến:
cos
P
tt
S
tt
ϕ
=
Công suất phản kháng:
.tanQ P
tt tt
ϕ
=
Từ các yêu cầu trên ta phân làm 5 nhóm thiết bị (phụ tải) :
1.2.2.1. Xác định phụ tải cho nhóm 1:
Bảng 1.2:
STT Tên thiết bị
Ký hiệu trên
mặt bằng
Ksd cos
ϕ
Công suất
đặt P, KW
1 Máy ép quay 34, 28 0,45 0,58 22+30
9
1
.
i
i
sdi
i
i
P
kP
=
89
25,0.133,0.6,032,0.154,0.427,0.2,127,0.2,153,0.245,0.3045,0.22
++++++++
=
89
94,34
= 0.39
Trong đó: k
b
= 3,9
Tỷ số giữa công suất lớn nhất và bé nhất là: k =
6,0
30
= 50
Ta thấy k > k
b
, vậy nên n
hd
= n ( Số thiết bị trong nhóm)
=
=
n
i
i
n
i
ii
P
P
1
1
cos.
ϕ
=
89
67,0.1365,0.6,055,0.5,16,0.466,0.4,24,0.258,0.3058,0.22
+++++++
=
89
86,44
= 0.5
Công suất biểu kiến: S
tt
=
ϕ
cos
tt
P
=
Ksd cos
ϕ
Công suất
đặt P, KW
1 Máy mài nhẵn tròn 8,1 0,35 0,67 3+10
2 Máy Tiện Bu-Lông 17 0,41 0,63 10
3 Máy khoan 19,20 0,27 0,66 0,8+0,8
4 Máy mài nhẵn phẳng 2,9 0,32 0,68 1,5+4
5 Máy khoan 10 0,27 0,66 0,6
Tổng số thiết bị của nhóm 2 là 9 thiết bị
Ta có:
∑
=
n
i
i
P
1
= 3+10+10+0,8+0,8+1,5+4+0,6 = 30,7 (kW)
Hệ số sử dụng:
K
sd
∑
=
∑
∑
=
=
9
1
= k
sd
∑
+
hd
sd
n
k
∑
−1
= 0,36 +
8
36,01−
= 0.59
GVHD: …………………………… SV: …………………………
ĐỒ ÁN MÔN CUNG CẤP ĐIỆN
Công suất tính toán là: P
tt
= k
nc
.
∑
Pi= 0,59.30,7 = 18,113 (kW)
Hệ số công suất trung bình là:
cos
ϕ
=
∑
∑
Công suất phản kháng: Q
tt
= P
tt
.tg
ϕ
= 18,113.1,13 = 20,6 (kVAR)
⇒
I
tt
=
)(6,41
38,0.3
4,27
38,0.3
A
S
tt
==
1.2.2.3. Xác định phụ tải cho nhóm 3:
Bảng
STT Tên thiết bị
Ký hiệu trên
mặt bằng
Ksd cos
ϕ
Công suất
đặt P, KW
1 Máy khoan 11 0,27 0,66 0,8
2 Máy tiện Bu-Lông 3,4,5 0,3 0,65 0,6+2,2+4
i
i
P
kP
=
6,110
47,0).5540(25,0.43,0).8,22,1(3,0).42,26,0(27,0.8,0
++++++++
= 0,44
Trong đó: k
b
= 4.4
GVHD: …………………………… SV: …………………………
ĐỒ ÁN MÔN CUNG CẤP ĐIỆN
Tỷ số giữa công suất lớn nhất và bé nhất là: k =
6,0
55
= 91
Ta thấy k > k
b
, vậy nên n
hd
= n ( Số thiết bị trong nhóm)
Hệ số nhu cầu:
k
nc
= k
sd
∑
i
ii
P
P
1
1
cos.
ϕ
=
6,110
7,0).5540(67,0.458,0).8,22,1(65,0).42,26,0(66,0.8,0
++++++++
= 0,69
Công suất biểu kiến: S
tt
=
ϕ
cos
tt
P
=
69,0
57,68
= 99,3 (kVA)
Công suất phản kháng: Q
tt
= P
tt
.tg
ϕ
∑
=
n
i
i
P
1
= 1,5+2,8+2,8+3+7,5+10+13+2 = 42,6 (kW)
Hệ số sử dụng:
GVHD: …………………………… SV: …………………………
)
ĐỒ ÁN MÔN CUNG CẤP ĐIỆN
K
sd
∑
=
∑
∑
=
=
9
1
9
1
.
i
i
sdi
i
i
= 0,3 +
8
3,01−
= 0,55
Công suất tính toán là: P
tt
= k
nc
.
∑
Pi= 0,55.42,6 = 23,43 (kW)
Hệ số công suất trung bình là:
cos
ϕ
=
∑
∑
=
=
n
i
i
n
i
ii
P
P
1
1
cos.
3,40
38,0.3
A
S
tt
==
1.2.2.5. Xác định phụ tải cho nhóm 5:
Bảng
STT Tên thiết bị
Ký hiệu trên
mặt bằng
K
sd
cos
ϕ
Công suất
đặt P, KW
1 Máy tiện Bu-Lông 38 0,32 0,55 5,5
2 Máy xọc, đục 33 0,4 0,6 5,5
3 Máy mài 39 0,45 0,63 4,5
4 Máy hàn 40,43 0,46 0,82 28+28
GVHD: …………………………… SV: …………………………
B
ĐỒ ÁN MÔN CUNG CẤP ĐIỆN
5 Máy Quạt 41,42,45 0,65 0,78 5,5+7,5+7,5
6 Máy sắt tôn 44 0,27 0,57 2,8
7 Lò gió 31 0,53 0,9 5,5
Tổng số thiết bị của nhóm 5 là 10 thiết bị
Ta có:
∑
53,0.5,527,0.8,265,0)5,75,75,5(46,0)2828(45,0.5,44,0.5,532,0.5,5
+++++++++
= 0.48
Trong đó: k
b
= 4,8
Tỷ số giữa công suất lớn nhất và bé nhất là: k =
8,2
28
= 10
Ta thấy k>k
b,
vậy nên n
hd
=n ( Số thiết bị trong nhóm)
Hệ số nhu cầu:
k
nc
= k
sd
∑
+
hd
sd
n
k
∑
−1
= 0,48 +
cos.
ϕ
=
=
3,100
9,0.5,557,0.8,278,0)5,75,75(82,0).2828(63,0.5,46,0.5,555,0.5,5
+++++++++
= 0,77
Công suất biểu kiến: S
tt
=
ϕ
cos
tt
P
=
77,0
19,64
= 83,4 (kVA)
Công suất phản kháng: Q
tt
= P
tt
.tg
ϕ
= 64,19.0,83 = 53,27 (kVAR)
⇒
I
tt
=
có :
Hệ số sử dụng tổng hợp :
K
sd
∑
=
∑
∑
=
=
5
1
5
1
.
i
i
sdi
i
tti
P
kP
=
7,227
36,89
= 0,39
Hệ số nhu cầu tổng hợp là :
k
nc
= k
∑
=
=
n
i
tti
n
i
itti
P
P
1
1
cos.
ϕ
=
7,227
98,148
= 0,654
Công suất biểu kiến tổng :
GVHD: …………………………… SV: …………………………
ĐỒ ÁN MÔN CUNG CẤP ĐIỆN
S
tt
∑
=
tb
P
tt
2 27,4 20,6 18,11 0,66 0,36
3 99,3 71,3 68,57 0,69 0,44
4 40,3 32,9 23,43 0,58 0,3
5 83,4 53,27 64,19 0,77 0,48
Tổng 227,7
Tổng hợp phụ tải động lực của 5 nhóm theo phương pháp hệ số nhu cầu ta
có :
Hệ số sử dụng tổng hợp :
K
sd
∑
=
∑
∑
=
=
5
1
5
1
.
i
i
sdi
i
tti
P
kP
=
7,227
Hệ số công suất phụ tải động lực :
cos
tb
ϕ
=
∑
∑
=
=
n
i
tti
n
i
itti
P
P
1
1
cos.
ϕ
=
7,227
98,148
= 0,654
Công suất biểu kiến tổng :
GVHD: …………………………… SV: …………………………
(
ĐỒ ÁN MÔN CUNG CẤP ĐIỆN
S
phân xưởng.
Phân xưởng có diện tích 864 m
2
, ta trang bị 24 quạt trần, mỗi quạt
công suất 120W và 15 quạt hút, mỗi quạt 320W; hệ số công suất trung bình của
nhóm là 0,8. Vậy, tổng công suất thông thoáng và làm mát:
P
lm
=24.120+15.32=7680W
1.2.5. Tổng hợp phụ tải của toàn phân xưởng
Bảng 1.9
TT Phu tải P, kW cos
ϕ
1 Động lực 227,7 0.654
2 Chiếu sáng 12,96 1
3 Làm mát thông thoáng 7,68 0,8
Tổng hợp hai nhóm phụ tải thông thoáng và làm mát:
P
cs-lm
=P
cs
+k
lm
.P
lm
= 12,96+0,607.7,68=17,622 (KW)
K
lm
= (
5
- 0,41=(
5
66,17
)
0,04
-0,41=0,642
Hệ số công suất tổng hợp: cos
∑
ϕ
=
=
++
++
68,796,127,227
8,0.68,71.96,12654,0.7,227
0,68
GVHD: …………………………… SV: …………………………
b
ĐỒ ÁN MÔN CUNG CẤP ĐIỆN
⇒
tan
∑
ϕ
= 1,07
Công suất phản kháng:
∑
Q
=P. tan
∑
ϕ
cs
=P
0
.S=15.234.10
-3
=3,51(KW)
Với mặt bằng phân xưởng 234m
2
ta trang bị 7 quạt trần 4 quạt hút, hệ số
công suất chung của nhóm là 0,8.
Công suất làm mát và thông thoáng là:
P
lm
=7.120+4.320=2120(W)
P
cs-lm
=P
cs
+P
lm
.k
lm
=3,51+2,12.0,56=4,7(KW)
Với K
lm
= (
5
lm
P
)
=
12,251,3170
8,0.12,21.51,3170.56,0
++
++
=0,572
tan
ϕ
=1,434
Công suất phản kháng:
∑
Q
=
∑
P
. tan
ϕ
=172,77.1,434=247,75(kVAR)
Công suất biểu kiến: S=
∑
P
/ cos
∑
ϕ
= 302,05(KVA)
Bán kính tỉ lệ của biểu đồ phụ tải: Chọn m=5
⇒
r =
m
S
1
Phân xưởng
trạm từ
0,68 8 5 170 4,2 2,56 173,4 242,7 4,37 280
2
Phân xưởng vật
liệu hàn
0,56 7 5 280 3,51 2,44 282,9 407,34 5,63 234
3
Phân xưởng
nhựa tổng hợp
plasmace
0,67 7 4 407 3,38 2,12 409,7 606,31 6,82 225
4
Phân xưởng tiêu
chuẩn
0,78 5 3 95 2,31 1,56 96,81 143,27 3,32 154
5
Phân xưởng khí
cụ điện
0,72 5 3 259 2,31 1,56 260,8 396,43 5,5 154
6 Phân xưởng dập 0,67 6 4 296 3,15 2 298,5 441,76 5,83 210
7
Phân xưởng xi
măng amiang
0,72 3 2 340 1,35 1 341 545,66 6,4 90
8
Kho thành
phẩm
0,87 3 2 40,8 1,2 1 41,75 63,456 2,2 80
0
1 0,72 1 96 0,27 0,12 96,16 190,39 3,68 18
GVHD: …………………………… SV: …………………………
g
ĐỒ ÁN MÔN CUNG CẤP ĐIỆN
1.4. Tính toán phụ tải toàn xí nghiệp
Do các phân xưởng có tính chất khác nhau, nên khi tổng hợp phụ tải toàn
nhà máy ta tiến hành áp dụng phương pháp số gia, phụ tải tổng hợp hai nhóm
được xác định bằng cách cộng giá trị phụ tải lớn với số gia phụ tải bé:
P
1-2
=P
max
+
∆
P
1
)(.
21221
PPPkP >+
∑
P
=
)(.
21112
PPPkP <+
Hệ số k
i
được xác định: k
∑
)2(
p
K
(3)
∑
)3(
p
K
(4)
∑
)4(
p
∑
)5(
p
Px1 173,4
0,742 411,6
0,78 716,05
0,8
1
128
7
0,81
7
1967,5 2076,7
Px2 282,9
Px3 409,7
0,716 390,1
Px4 96,81
Px18 25,34
Px19 15,91
0,637 106,3
Px20 96,16
Công suất tác dụng toàn xí nghiệp là: 2076,7KW
Hệ số công suất trung bình toàn xí nghiệp: cos
XN
ϕ
=0,71; tan
ϕ
=0,99
Tổng công suất tính toán của nhà máy: S
tt
=
71,0
7,2076
cos
=
ϕ
XN
P
=2925(KVA)
Q
tt
=P
xn
. tan
ϕ
=2056(KVAR)
S=2076,7+j2056
GVHD: …………………………… SV: …………………………
ĐỒ ÁN MÔN CUNG CẤP ĐIỆN
Mỗi phân xưởng có một biểu đồ phụ tải tâm của đường tròn biểu đồ phụ
tải trùng với tâm phụ tải phân xưởng.
Các trạm biến áp được đặt đúng gần sát tâm phụ tải điện
Bảng 1.13
Tọa độ,
M
X Y
Px 1 80 120
Px 2 20 140
Px 3 160 120
Px 4 170 120
Px 5 150 120
Px 6 150 50
Px7 60 60
Px 8 80 60
Px 9 80 20
Px10 100 190
Px11 190 60
Px 12 160 20
Px 13 140 20
Px 14 60 20
Px 15 195 120
Px 16 190 30
Px17 180 20
Px 18 195 180
Px 19 90 20
Px20 120 20
chất ăn mòn kim loại …trạm biến áp cũng có thể đặt ngoài trời nhưng cần tránh
nguy hiểm cho phân xửng và người sản xuất.
Vị trí đặt trạm biến áp phải đảm bảo gần trung tâm phụ tải, như vậy độ dài
trạm phân phối cao áp, hạ áp sẽ được rút ngắn, các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của sơ
đồ cung cấp điện được đảm bảo tốt hơn.
Xác định vị trí trạm phân phối trung tâm nhà máy:
Để giảm chi phí đầu tư cho dây dẫn và giảm tổn thất điện năng hay là đảm
bảo về tiêu chuẩn kinh tế thì trạm phân phối trung tâm nhà máy đặt ở trung tâm
phụ tải của toàn nhà máy.
Trên mặt bằng nhà máy ta gắn một hệ trục tọa độ XOY ta xác định tâm phụ
tải điện O (xo,yo) của toàn nhà máy theo công thức.
Tọa độ của trạm phân phối trung tâm được xác định theo công thức:
X=
∑
∑
i
ii
S
XS .
và Y=
∑
∑
i
ii
S
YS .
Trong đó: S
i
là công suất của phân xưởng thứ i
X
Copyright: Tài liệu đại học ©