C
ấp điện cho phân xưởng cơ khí
Trang 1
Sinh viên: Nguyễn Mạnh Tuấn
Đ7LT – ĐCN5A ĐH Điện Lực
ĐỒ ÁN MÔN HỌC
Tên đề tài
: Thiết cung cấp điện cho một phân xưởng sản xuất công
nghiệp
GV hướng dẫn
:
Sinh viên
: Nguyễn Mạnh Tuấn A
Lớp
: Đ7LT- ĐCN5A
Thời gian thực hiện
: Tháng 3 – 2013
Thiết kế cấp điện cho phân xưởng sửa chữa cơ khí, tên người thiết kế:
- Tỷ lệ phụ tải loại I là 70 % .
- Hao tổn điện áp cho phép trong mạng điện hạ áp là
cp
U 3,5% 
.
- H
ệ số công
su
ất cần nâng lên là cos
φ = 0,90.
- Hệ số chiết khấu i = 12%
- Th
ời gian tồn tại dòng ngắn mạch t

ưởng H=4,7m
- Kho
ảng cách từ nguồn điện đến phân
xư
ởng L= 150m
- Các tham kh
ảo lấy trong phụ lục và sổ tay thiết kế cung cấp điện
C
ấp điện cho phân xưởng cơ khí
Trang 2
Sinh viên: Nguyễn Mạnh Tuấn
Đ7LT – ĐCN5A ĐH Điện Lực
Bảng 1.2: Số liệu các phụ tải tính toán của phân xưởng
Số hiệu trên
sơ đồ
Tên thiết bị
Hệ số k
sd
Cos

Công suất đặt P , kW
1 ; 8
Máy mài nhẵn tròn
0,35
0,67
2+7,5
2 ; 9
Máy mài nhẵn phẳng
0,32
0,68

0,25
0,67
4,5+12
22;23
Máy ép nguội
0,47
0,70
30+55
26;39
Máy mài
0,45
0,63
2,8+5,5
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)
0,4
0,60
4,5+7,5
35;36;37;38
Máy tiện bu lông

 Không có bóng tối hoặc bị sấp bóng
 Độ rọi đồng đều
 Đảm bảo đủ độ sáng và ánh sáng ổn định
 Ánh sáng tạo ra giống ánh sáng ban ngày.
Do tính chất công việc cần độ chính xác cao, các thiết bị cần chiếu sáng
không tạo ra các bóng tối… nên phân xưởng thường thiết kế hệ thống chiếu sáng
theo kiểu kết hợp (kết hợp giữa chiếu sáng cục bộ và chiếu sáng chung).
Có 2 loại bóng đèn sử dụng trong thiết: bóng đèn sợi đốt và bóng đèn huỳnh
quang. Các phân xưởng thường ít dùng đèn huỳnh quang vì loại đèn này có tần số
dao động là 50Hz, thường gây ra ảo giác không quay ở 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
khá đơn giản, thường được bố trí theo các góc của hình vuông hoặc hình chữ nhật.
Thiết kế chiếu sáng cho phân xưởng cơ khí – sửa chữa có kích thước a.b.H
là 36x24x4.7 m. Coi trần nhà màu trắng , tường màu vàng , sàn nhà màu xám (đây
là màu sơn đặc trưng của phân xưởng); độ rọi yêu cầu là E
yc
= 50 lux. Vì xư
ởng
s
ử
a ch
ữa có nhiều máy điện quay n
ên ta dùng đèn sợi đốt với công suất là 200
W
với quang thông l
à F= 3000 lumen
. ( b
ảng 4
5.pl)

3,8 0,5
h
j
h h
  
 
<
3
1
thỏa mãn yêu cầu
Với loại đèn dùng để chiếu sáng cho phân xưởng sản xuất khoảng cách giữa các đèn
được xác định theo tỷ lệ
h
L
= 1,5, ( bảng 14,2)
Tức là: L = 1,5 × h = 1,5 × 3,8 = 5,7 m
Căn cứ vào kích thước của nhà xưởng tao chọn khoảng các giữa các đèn là: L
d
= 4
m; L
n
= 4 m; p=2 m; q=2 m
Kiểm tra điều kiện:
≤ ≤ à ≤ ≤ hay
2
4
2
3
4


Coi hệ số phản xạ của nhà xưởng là: Trần 0,5; Tường: 0,3
Xác định hệ số lợi dụng ánh sáng tương ứng với hệ số không gian 3,25 là: k
sd
= 0,59
(bảng 47,pl), Lấy hệ số dự trữ là:

dt
= 1,2; Hệ số hiệu dụng của đèn là

= 0,58, Xác
định tổng quang thông cần thiết:
F=
35,151490
59,058,0
2,1362450
.





sd
dtyc
k
SE


lm
Số lượng đèn cần thiết đảm bảo độ rọi yêu cầu:
N =

ứng đủ yêu cầu về độ rọi, đảm bảo ánh sáng
đủ và ổn định không gây lóa mắt cho công nhân trong phân xưởng, Ngoài chiếu sáng
chung, cần trang bị thêm cho :
- Mỗi máy 1 đèn công suất 100W để chiếu sáng cục bộ,
C
ấp điện cho phân xưởng cơ khí
Trang 6
Sinh viên: Nguyễn Mạnh Tuấn
Đ7LT – ĐCN5A ĐH Điện Lực
Phần 2. TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN
Phụ tải là số liệu ban đầu trong việc giải quyết những vấn đề tổng hợp về
kinh tế, kỹ thuật phức tạp xuất hiện khi thiết kế cung cấp điện cho các phân xưởng
công nghiệp hiện đại. Xác định phụ tải là giai đoạn đầu tiên của công tác thiết kế
hệ thống cung cấp điện, nhằm mục đích lựa chọn kiểm tra các thiết bị, đảm bảo các
yêu cầu về độ bền nhiệt, tiết diện dây dẫn phù hợp, các thiết bị bảo vệ hợp lý và
các chỉ tiêu kinh tế
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
d
= 1.54.200 = 10800 W
- Chiếu sáng cục bộ :
P
cb

đường dây hạ áp. Nhờ vậy có thể tiết kiệm được vốn đầu tư và tổn thất trên
các 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 cho việc lựa chọn
phương thức cung cấp điện cho nhóm.
 Tổng công suất của các nhóm nên xấp xỉ nhau để giảm chủng loại tủ động
lực cần dùng trong phân xưởng và toàn nhà máy. Số thiết bị trong một nhóm
C
ấp điện cho phân xưởng cơ khí
Trang 7
Sinh viên: Nguyễn Mạnh Tuấn
Đ7LT – ĐCN5A ĐH Điện Lực
c
ũng không nên quá nhi
ều bởi số đầu ra của các tủ động lực thường từ 8 đến
12 đầu.
Tuy nhiên thường rất khó thoả mãn tất cả các nguyên tắc trên. Do vậy người
thiết kế phải tuỳ thuộc vào điều kiện cụ thể của phụ tải để lựa chọn ra phương án
tối ưu phù hợp nhất trong các phương án có thể.
Dựa vào nguyên tắc phân nhóm điện ở trên và căn cứ vào vị trí, công suất
của các thiết bị được bố trí trên mặt bằng phân xưởng, có thể chia các thiết bị trong
phân xưởng thành 6 nhóm (Hình 2.1).
- Hệ số sử dụng tổng hợp của nhóm thiết bị được xác định theo biểu thức sau :
i sdi
sd
i
P.k
k
P


hd
theo công thức sau :
 
2
i
hd
2
i
P
n
P



- Hệ số nhu cầu của nhóm được xác định theo công thức sau :
sd
nc sd
hd
1 k
k k
n



 
- Phụ tải tính toán của cả nhóm :
tt nc i
P k . P 
* Nhóm phụ tải 1:
- Hệ số sử dụng nhóm 1:

2 2
i
hdn1
i
( P ) 39,10
n 5,61
272,71
P

  

- H
ệ số nhu cầu nhóm 1:
sdn1
ncn1 sdn1
hdn1
1 k 1 0,37
k k 0,37 0,64
n 5,61
 
    
- T
ổng công suất
tính toán c
ủa
ph
ụ tải nhóm 1:
ttn1 ncn1 i
P k . P 0,64.39,1 25,02kW   
- H

Sinh viên: Nguy
ễn Mạnh Tuấn
Đ7LT – ĐCN5A ĐH Đi
ện Lực
C
ấp điện cho phân xưởng cơ khí
Trang 12
Sinh viên: Nguy
ễn Mạnh Tuấn
Đ7LT – ĐCN5A ĐH Đi
ện Lực
* Tổng hợp nhóm phụ tải động lực
Bảng 2.2: Bảng thông số của các nhóm phụ tải động lực
- Hệ số sử dụng phụ tải động lực:
ttni sdni
sddl
ttni
(P .k ) 114,71
k 0,41
P 276,91

  

- H
ệ số nhu cầu phụ tải động lực:
sddl
ncdl sddl
1 k 1 0,41
k k 0,41 0,65
N 6

- Tổng công suất tính toán của 2 nhóm phụ tải chiếu sáng và làm mát:
0,04
cs,lm
3,68
P 15,7 0,41 .3,68 17,83 kW
5
 
 
   
 
 
 
 
 
- T
ổng công suất tác dụng tính toán toàn phân xưởng:
0,04
17,83
P 180,93 0,41 .17,83 192,37kW
5

 
 
   
 
 
 
 
 
- Hệ số công suất tổng hợp:

    
C
ấp điện cho phân xưởng cơ khí
Trang 15
Sinh viên: Nguy
ễn Mạnh Tuấn
Đ7LT – ĐCN5A ĐH Đi
ện Lực
Hình 2.1. Phân nhóm phụ tải động lực
C
ấp điện cho phân xưởng cơ khí
Trang 16
Sinh viên: Nguyễn Mạnh Tuấn
Đ7LT – ĐCN5A ĐH Điện Lực
Phần: III: XÁC ĐỊNH SƠ ĐỒ CẤP ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG
3.1. Xác định vị trí đặt trạm biến áp phân xưởng
Vị trí của trạm biến áp cần phải thỏa mãn các yêu cầu cơ bản sau :
 An toàn và liên tục cấp điện
 Gần trung tâm phụ tải, thuận tiện cho nguồn cung cấp đi tới.
 Thao tác, vận hành, quản lý dễ dàng.
 Tiết kiệm vốn đầu tư và chi phí vận hành nhỏ
 Bảo đảm các điều kiện khác như cảnh quan môi trường, có khả năng điều chỉnh
cải tạo thích hợp, đáp ứng được khi khẩn cấp
 Tổng tổn thất công suất trên các đường dây là nhỏ nhất
** Căn cứ vào sơ đồ bố trí các thiết bị trong phân xưởng, thấy rằng các phụ tải được bố
trí với mật độ cao trong nhà xưởng, nên không thể bố trí máy biến áp trong nhà. Vì vậy ta
đặt máy phía ngoài nhà xưởng. Mặt khác, tổng công suất của nhà xưởng không quá lớn
nên ta xem xét đến khả năng xây dựng trạm biến áp kiểu treo, vừa gọn gàng, vừa tiết
kiệm chi phí xây dựng.
3.2. Chọn công suất và số lượng máy biến áp

2,95
150,6
2.180
0,53
3,15
152,7
1 .315
0,72
4,85
106,9
Ở phương diện kỹ thuật, các phương án không tương đương nhau về độ tin cậy cung
cấp điện. Đối với phương án 1 và phương án 2, khi có sự cố xảy ra ở 1 trong 2 máy biến áp,
C
ấp điện cho phân xưởng cơ khí
Trang 17
Sinh viên: Nguyễn Mạnh Tuấn
Đ7LT – ĐCN5A ĐH Điện Lực
máy còn lại sẽ phải gánh toàn bộ phụ tải loại I của phân xưởng, đối với phương án 3 sẽ phải
ngừng cung cấp điện cho toàn phân xưởng. Để đảm bảo tính tương đồng của các phương án
cần phải xét đến thiệt hại kinh tế nếu xảy ra sự cố tại các máy biến áp.
Xác định chi phí quy đổi của các phương án
Hàm chi phí quy đổi cho từng phương án:
Z = pV + C + Y
* V: vốn đâu tư trạm biến áp
* p : hằng số tiêu chuẩn sử dụng vốn và khấu hao thiết bị, và được tính là:
p = a
tc
+ k
kh
atc: hệ số tiêu chuẩn sử dụng vốn đầu tư:

kh
= 0,113 + 0,064= 0,194;
* C: thành phần chi phí bù do tổn thất
C = c
∆
×
∆A
Với c
∆
: giá thành tổn thất điện năng,
∆A: tổn thất điện năng trong máy biến áp
2
0
( )
k
n
P
S
A n P t
n S


      
Trong đó n là số máy biến áp

= (0,124 + 10
-4
× T
max
)

= 8000đ/kWh
P
th
– Công suất thiếu hụt khi mất điện
T
f
- thời gian mất điện đẳng trị, T
f
= 24 h với mạng điện hạ áp
Xét từng phương án
Phương án 1: có n =2
Phụ tải trong thời gian sự cố 1 máy biến áp phụ tải loại I
S
sc
= S
tt
× m
1
= 274,26 ×0,7 = 191,98 ( kVA )
Hệ số quá tải:
191,98
1,2 1,4
160
sc
qt
dmB
S
K
S
   

C
ấp điện cho phân xưởng cơ khí
Trang 19
Sinh viên: Nguyễn Mạnh Tuấn
Đ7LT – ĐCN5A ĐH Điện Lực
Chi phí quy đổi
Z
1
= (0,194 . 150,6+ 31,91)10
6
= 61,13×10
6
đ
Phương án 2 có n=2
Phụ tải trong thời gian sự cố 1 máy biến áp bao gồm phụ tải loại I
S
sc
= S
tt
×
1
m
= 274,26×0,7 = 191,98 ( kVA )
Hệ số quá tải:
191,98
1,06 1,4
180
sc
qt
dmB

C
2
= 1500 × 18241,34= 27,36 × 10
6
đ/năm
Chi phí quy đổi
Z
2
= 0,175×152,7×10
6
+ 27,36×10
6
= 54,08× 10
6
đ
Phương án 3, có n =1
Tổn thất điện năng trong máy biến áp
2
3 03 k3
2
mBA3
S
A P 8760 P
S
        
C
ấp điện cho phân xưởng cơ khí
Trang 20
Sinh viên: Nguyễn Mạnh Tuấn
Đ7LT – ĐCN5A ĐH Điện Lực

×g
th
×t
f
= 125,58 ×8000×24 = 24,11×10
6
đ
Chi phí quy đổi
Z
3
= 0,175 × 106,9× 10
6
+22,96×10
6
+24,11×10
6
=65,77×10
6
đ
Bảng 4.2
STT
Các tham số
P/A 1
P/A 2
P/A 3
1
Công suất tram BA,kVA
2× 160
2×180
315

Tổng chi phí quy đổi,
× 10
6
đ/năm
55,42
54,08
65,77
Nhận xét: Phương án 2 có tổng chi phí quy đổi nhỏ nhất,đồng thời việc lựa chọn
phương án dùng 2 máy biến áp còn có lợi là có thể cắt bớt một máy khi phụ tải quá nhỏ,
C
ấp điện cho phân xưởng cơ khí
Trang 21
Sinh viên: Nguyễn Mạnh Tuấn
Đ7LT – ĐCN5A ĐH Điện Lực
điều đó tránh cho máy biến áp phải làm việc non tải, do đó giảm được tổn thất và nâng
cao chất lượng điện, Với cách chọn máy biến áp như thế ở những năm cuối của chu kỳ
thiết kế máy có thể làm việc quá tải trong một khoảng thời gian nhất định mà không làm
ảnh hưởng đến tuổi thọ của máy,
Vậy ta chọn phương án 2 với việc sử dụng 2 máy biến áp làm việc song song, mỗi
máy có công suất S = 180 kVA,
3.3. Lựa chọn sơ đồ nối điện tối ưu
Áp dụng sơ đồ nối dây hình tia vì các thiết bị điện trong phân xưởng được
đặt khá tập trung .
Để cấp điện cho các thiết bị động lực, dự kiến đặt trong phân xưởng 1 tủ
phân phối chung, nhận điện từ trạm biến áp về và cấp điện cho 6 tủ động lực, mỗi
tủ động lực cấp điện cho các nhóm phụ tải ở trên. Trên thực tế, do các tủ động lực
có kích cỡ mỏng, và chỉ được gắn cố định với nền nhà bởi 4 đai ốc ở 4 chân, cho
nên ở các phương án ta sẽ đặt tủ ở sát tường nhà xưởng hoặc cạnh mép cột tường.
Đặt như thế sẽ có 2 thuận tiện lớn sau:
- Các tủ động lực có điểm tựa, thêm phần vững chắc;

10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39

kt
= 1,1
A/mm
2
. Tiết diện dây dẫn cần thiết:
2
kt
I 7,02
F 6,38 mm
j 1,1
  
Đối với đường dây cao áp, tiết diện tối thiểu không nhỏ hơn 35mm
2
nên ta chọn
loại dây AC - 35 nối từ nguồn vào trạm biến áp.
- Xác định tổn hao thực tế:
3
0 0
caoáp
P.r Q.x 189,75.0,92 188,66.0,414
U .L .73,6.10 0,84 V
U 22

 
   
- Tổn thất điện năng:
2 2
3 3
0
2 2

h
=15 năm, hệ số khấu hao k
kh
=3,6 % - bảng
31.pl.GTCCĐ):
h
h
T
15
kh
T
15
i.(1 i) 0,1.(1 0,1)
p k 0,036 0,167
(1 i) 1 (1 0,1) 1
 
    
   
- Chi phí quy đổi:
Z=pV+C = (0,167.16,04+0,031).10
6
= 2,71.10
6
đ/năm
b) Đoạn dây dẫn từ trạm biến áp đến tủ phân phối:
- Dòng
đi
ện chạy trong dây dẫn từ trạm biến áp đến tủ phân phối:
S 267,57
I 406,54 A

0 0
h.áp
P.r Q.x 189,75.0,13 188,66.0,06
U .L .27.10 2,56 V
U 0,38

 
   
- Tổn thất điện năng:
2 2
3 3
0
2 2
S 267,57
A .r .L. .0,13.27.10 .3070.10 5342,79 kWh
U 0,38
 
    
 Chi phí tổn thất điện năng:
C = ΔA.c
Δ
= 5342,79.1000 = 5,34.10
6
đ/năm
 Vốn đầu tư đường dây: Tra bảng 32.pl.GTCCĐ ta có suất vốn đầu tư đường
dây v
0
= 2007.10
6
đ/km, vậy:

2
Ta chọn cáp XLPE.25 có r
0
=0,8 và x
0
= 0,07

/km
- Xác định tổn hao thực tế:
3
0 0
P.r Q.x 22,85.0,8 24,24.0,07
U .L .24.10 1,26 V
U 0,38

 
   
- Tổn thất điện năng:
2 2
-3 -3
0
2 2
h.ap
S 33,32
ΔA= .r .L.τ= .0,8.24.10 .3070.10 =453,15
U 0,38
kWh
 Chi phí tổn thất điện năng:
C
ấp điện cho phân xưởng cơ khí

- Dòng
đi
ện chạy trong dây dẫn từ tủ động lực 1 đến máy 1:
4,48
I 6,8
3.0,38
 
A
- Tiết diện dây cáp là:
kt
I 6,8
F= = =2,19
j 3,1
mm
2
Ta chọn cáp XLPE.2,5 có r
0
=8 và x
0
= 0,09

/km (bảng 24.pl.GTCCĐ)
- Xác định tổn hao thực tế:
-3
3.8+3,32.0,09
ΔU= .7.10 =0,45
0,38
V
- Tổn thất điện năng:
2

= 0,23.10
6
đ/năm
Tính toán tương tự cho các đoạn dây khác của phương án 1, ta có kết quả thể
hiện trong bảng số liệu sau: