Website: Email : Tel : 0918.775.368
đề tài:
thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy cơ khí
công nghiệp địa phơng
nhiệm vụ thiết kế:
I. Mở đầu.
I.1.Giới thiệu chung về nhà máy:vị trí địa lý,kinh tế;đặc điểm công nghệ;đặc
điểm
và phân phối phụ tải.
I.2.Nội dung tính toán thiết kế;các tài liệu tham khảo
II. Xác định phụ tải tính toán của các phân xởng và toàn nhà máy.
III. Thiết kế mạng điện hạ áp cho phân xởng Sửa chữa cơ khí.
IV. Thiết kế mạng điện cao áp cho toàn nhà máy.
IV.1. Chọn số lợng,dung lợng và vị trí đặt các trạm biến áp phân xởng.
IV.2. Chọn số lợng,dung lợng và vị trí đặt các trạm biến áp trung gian.
(TBA xí nghiệp hoặc trạm phân phối trung tâm)
IV.3. Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho Nhà máy.
V. Tính toán bù công suất phản kháng cho hệ thống cung cấp điện của Nhà
máy.
VI. Thiết kế chiếu sáng cho phân xởng sửa chữa cơ khí.
Các bản vẽ trên khổ a0
I. Sơ đồ nguyên lý mạng điện phân xởng Sửa chữa cơ khí.
II. Sơ đồ nguyên lý hệ thống cung cấp điện của toàn Nhà máy.
Các số liệu về nguồn điện và nhà máy.
1.Điện áp:tự chọn theo công suất của Nhà máy và khoảng cách từ nguồn đến
Nhà máy.
2.Công suất của nguồn điện :vô cùng lớn.
3.Dung lợng ngắn mạch về phía hạ áp của TBA khu vực:250 MVA.
4.Đờng dây cung cấp điện cho nhà máy dùng loại dây AC.
5.Khoảng cách từ nguồn đến Nhà máy: 15 km.
6.Nhà máy làm việc 3 ca.

6 Máy khoan đứng 1 2,8 2,8
7 Máy bào ngang 1 4,5 4,5
8 Máy xọc 1 2,8 2,8
9 Máy mài tròn vạn năng 1 2,8 2,8
10 Máy phay răng 1 4,5 4,5
11 Máy phay vạn năng 1 7,0 7,0
12 Máy tiện ren 1 8,1 8,1
13 Máy tiện ren 1 10,0 10,0
14 Máy tiện ren 1 14,0 14,0
15 Máy tiện ren 1 4,5 4,5
16 Máy tiện ren 1 10,0 10,0
17 Máy tiện ren 1 20,0 20,0
bộ phận lắp ráp
18 Máy khoan đứng 1 0,85 0,85
19 Cầu trục 1 24,2 24,2
20 Bàn lắp ráp 1 0,45 0,45
21 Bàn 1 0,85 0,85
22 Máy khoan bàn 1

23 Máy đo cân bằng tĩnh 1

24 Bàn 1

25 Máy ép tay 1

26 Bể dầu có tăng nhiệt 1 2,5 2,5
27 Máy cạo 1 1,0 1,0
28 Bể ngâm nớc nóng 1

29 Bể ngâm natri hiđrôxit 1

46 Máy cuốn dây 1 1,2 1,2
47 Máy cuốn dây 1 1,0 1,0
48 Bể ngâm tẩm có băng nhiệt 1 3,0 3,0
49 Tủ xấy 1 3,0 3,0
50 Máy khoan bàn 1 0,65 0,65
51 Máy để cân bằng tĩnh 1

52 Máy mài thô 1 2,8 2,8
53 Bàn thử nghiệm thiết bị điện 1 7,0 7,0
bộ phận đúc đồng
54 Dao cắt có tay đòn 1

55 Bể khử dầu mỡ 1 3,0 3,0
56 Lò điện để luyện khuôn 1 5,0 5,0
57 Lò điện để nấu chảy babit 1 10,0 10,0
58 Lò điện để mạ thiếc 1 3,5 3,5
59 Đá lát để đổ babit 1

60 Quạt lò đúc đồng 1 1,5 1,5
61 Bàn 1

62 Máy khoan bàn 1 0,65 0,65
63 Bàn nắn 1

64 Máy uốn các tấm mỏng 1 1,7 1,7
65 Máy mài phá 1 2,8 2,8
66 Máy hàn điểm 1 25,0 25,0
buồng nạp điện
4
Website: Email : Tel : 0918.775.368

các thiết bị máy móc hiện đại hơn. Đứng về mặt cung cấp điện thì việc thiết kế
cấp điện phải đảm bảo sự gia tăng phụ tải trong tơng lai về mặt kỹ thuật và kinh
tế, phải đề ra phơng pháp cấp điện sao cho không gây quá tải sau vài năm sản
xuất và cũng không để quá d thừa dung lợng mà sau nhiều năm xí nghiệp vẫn
không khai thác hết dung lợng công suất dự trữ dẫn đến lãng phí.
2 . Quy trình công nghệ sản xuất của nhà máy:
- Theo quy trình trang bị điện và quy trình công nghệ sản xuất của nhà
máy, thì việc ngừng cung cấp điện sẽ ảnh hởng đến chất lợng sản phẩm, gây
6
Website: Email : Tel : 0918.775.368
thiệt hại về kinh tế, do đó ta xếp xí nghiệp vào phụ tải loại II. vì vậy yêu cầu
cung cấp điện phải đợc đảm bảo liên tục.
- Để quy trình sản xuất của xí nghiệp đảm bảo vận hành tốt thì phải đảm
bảo chất lợng điện năng và độ tin cậy cung cấp điện cho toàn xí nghiệp và cho
các phân xởng quan trọng trong xí nghiệp.
3. Phạm vi đề tài.
- Đây là một đề tài thiết kế môn học, nhng do thời gian có hạn nên việc
tính toán chính xác và tỷ mỉ cho công trình là một khối lợng lớn, đòi hỏi thời
gian dài, do đó ta chỉ tính toán chọn cho những hạng mục quan trọng của công
trình.
- Sau đây là những nội dung chính mà bản thiết kế sẽ đề cập đến:
I. Mở đầu.
I.1.Giới thiệu chung về nhà máy:vị trí địa lý,kinh tế;đặc điểm công nghệ;đặc
điểm
và phân phối phụ tải.
I.2.Nội dung tính toán thiết kế;các tài liệu tham khảo
II. Xác định phụ tải tính toán của các phân xởng và toàn nhà máy.
III. Thiết kế mạng điện hạ áp cho phân xởng Sửa chữa cơ khí.
IV. Thiết kế mạng điện cao áp cho toàn nhà máy.
IV.1. Chọn số lợng,dung lợng và vị trí đặt các trạm biến áp phân xởng.

T
MAX
=5000 h , các thiết bị làm việc với công suất tải gần định mức. Các phân x-
ởng rèn và đúc luôn đòi hỏi nhiều điện năng hơn cả. Các phân xởng này đều là
hộ tiêu thụ loại I. Phân xởng sửa chữa cơ khí cùng ban quản lý và phòng thí
nghiêm đều là hộ tiêu thụ loại III .
Nhà máy đợc cấp điện từ trạm biến áp trung gian cách nhà máy 15 Km,
bằng đờng dây trên không lộ kép, dung lợng ngắn mạch về phía hạ áp của trạm
biến áp khu vực là S
N
=250 MVA.
8
Website: Email : Tel : 0918.775.368
Chơng II.xác định phụ tải tính toán
2.1.Đặt vấn đề.
Phụ tải tính toán là phụ tải giả thiết lâu dài không đổi,tơng đơng 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 đốt nóng thiết bị lên tới nhiệt độ tơng tự
nh phụ tải thực tế gây ra,vì vậy chọn các thiết bị theo phụ tải tính toán sẽ đảm
bảo an toàn thiết bị về mặt phát nóng.
Phụ tải tính toán đợc sử dụng để lựa chọn và kiểm tra các thiết bị trong hệ
thống cung cấp điện nh : máy biến áp,dây dẫn,các thiết bị đóng cắt, bảo vệ
tính toán tổn thất công suất,tổn thất điện năng,tổn thất điện áp,lựa chọn dung l-
ợng bù công suất phản kháng
Phụ tải tính toán phụ thuộc vào nhiều yếu tố nh:công suất,số lợng ,chế độ
làm việc của các thiết bị điện,trình độ và phơng thức vận hành hệ thống Nếu
phụ tải tính toán xác định đợc nhỏ hơn phụ tải thực tế thì sẽ làm giảm tuổi thọ
của các thiết bị điện,có khả năng dẫn đến cháy nổ Ng ợc lại các thiết bị đợc
chọn d thừa công suất làm ứ đọng vốn đầu t,gia tăng tổn thất
Cũng vì vậy có nhiều công trình nghiên cứu về phơng pháp xác định phụ tải

=
n
i
dmi
P
1

Trong đó:
Pdi , Pdmi :công suất đặt và công suất định mức của thiết bị thứ i.
Ptt :phụ tải tính toán.
Knc :hệ số nhu cầu,tra trong sổ tay kĩ thuật.
Phơng pháp này có u điểm là đơn giản,tính toán thuận tiện.
Nhợc điểm của phơng pháp là kém chính xác.
2.Xác định phụ tải tính toán theo xuất phụ tải trên một đơn vị sản phẩm.
Công thức:
9
Website: Email : Tel : 0918.775.368
P
tt
=p
0
.F
Trong đó:
p
0
:suất phụ tải trên 1m
2
diện tích sản xuất (kw/m
2
)

Ptb.
(còn gọi là phơng pháp trung bình hiệu quả n
hq
)
Khi không có các số liệu cần thiết để có thể áp dụng các phơng pháp tơng đối
đơn giản đã nêu ở trên,hoặc khi cần nâng cao độ chính xác của PTTT thì nên
dùng phơng pháp này.
Công thức:
P
tt
= k
max
.k
sd
.

=
n
i 1
P
dmi

Trong đó:
P
dmi
:công suất định mức của thiết bị thứ i trong nhóm (w).
k
max
.k
sd

=


=
=
n
i
dm
n
i
dm
P
P
1
2
2
1
)(
)(

Khi n lớn thì việc xác định n
hq
theo biểu thức trên khá phiền phức nên có thể
xác định n
hq
theo phơng pháp gần đúng với sai số nhỏ trong khoảng

10%.
a.Trờng hợp m=
min

dm
P
P
>3 và k
sd

0,2 , n
hq
sẽ đợc xác định theo biểu thức:
n
hq
=
max
1
.2
dm
n
i
dmi
P
p

=

n
c.Khi không áp dụng đợc các trờng hợp trên ,việc xác định n
hq
phải tiến hành
theo trình tự:
Trớc hết tính:

*
, P
*
),từ
đó tính n
hq
theo công thức:
n
hq
=n
*hq
.n
Khi xác định phụ tải tính toán theo phơng pháp số thiết bị dùng điện hiệu quả
n
hq
,trong một số trờng hợp cụ thể có thể dùng công thức gần đúng nh sau:
*Nếu n

3 và n
hq
<4 ,phụ tải tính toán đợc tính theo công thức:
P
tt
=

=
n
i
dm
P

*Nếu n>300 và k
sd

0,5 ,phụ tải tính toán đợc tính theo công thức:
P
tt
=1,05.k
sd
.

=
n
i
dmi
P
1
*Đối với thiết bị có đồ thị phụ tải bằng phẳng (các máy bơm,quạt nén
khí )phụ tải tính toán có thể lấy bằng phụ tải trung bình:
P
tt
=P
tb
=k
sd
.

=
n
i
dmi

dm

:hệ số đóng điện tơng đối phần trăm,cho trong lí lịch máy.
2.2.Trình tự xác định pTTT theo ph ơng pháp P
tb
và k
max
:
1.Phân nhóm phụ tải:
Trong mỗi phân xởng thờng có nhiều thiết bị có công suất và chế độ làm
việc rất khác nhau ,muốn xác định phụ tải tính toán đợc chính xác cần phải
phân nhóm thiết bị điện.Việc phân nhóm thiết bị điện cần tuân theo các nguyên
tắc sau:
-Các thiết bị trong cùng một nhóm nên ở gần nhau để giảm chiều dài đờng dây
hạ áp nhờ vậy có thể tiết kiệm đợc vốn đầu t và tổn thất trên các đờng dây hạ áp
trong phân xởng.
-Chế độ của các thiết bị trong cùng một nhóm nên giống nhau để việc xác định
phụ tải tính toán đợc chính xác hơn và thuận lợi cho việc lựa chọn phơng thức
cung cấp điện cho nhóm.
-Tổng công suất của nhóm nên xấp xỉ nhau để giảm chủng loại tủ động lực cần
dùng trong phân xởng và toàn nhà máy.Số thiết bị trong một nhóm không nên
quá nhiều bởi số đầu ra của các tủ động lực thờng

8
ữ
12.
12
Website: Email : Tel : 0918.775.368
Tuy nhiên thờng thì khó thoả mãn cùng lúc cả ba nguyên tắc trên,do vậy ngời
thiết kế cần phải lựa chọn cách phân nhóm sao cho hợp lý nhất.

2 Bàn 1 21 0,45 0,45 1,14
3 Máy khoan bàn 1 22 0,85 0,85 2,15
4 Bể dầu có tăng nhiệt 1 26 2,5 2,5 6,33
5 Máy cạo 1 27 1 1 2,53
6 Máy mài thô 1 30 2,8 2,8 7,09
13
Website: Email : Tel : 0918.775.368
7 Máy nén cắt liên hợp 1 31 1,7 1,7 4,3
8 Máy mài phá 1 33 2,8 2,8 7,09
9 Máy khoan đứng 1 38 0,85 0,85 2,15
nhóm 41 Quạt lò rèn 1 34 1,5 1,5 3,26
2 Bể ngâm dung dịch kiềm 1 41 3 3 6,51
3 Bể ngâm nớc nóng 1 42 3 3 6,51
4 Máy cuốn dây 1 46 1,2 1,2 2,6
5 Máy cuốn dây 1 47 1,0 1,0 2,17
6 Bể ngâm tẩm có tăng nhiệt 1 48 3 3 6,51
7 Tủ xấy 1 49 3 3 6,51
8 Bàn thử nghiệm TBĐ 1 53 7,0 7,0 15,19
9 Quạt lò đúc đồng 1 60 1,5 1,5 3,26
nhóm 5
1 Lò điện để luyện khuôn 1 56 5 5 8,44
2 Lò điện để nấu chảy babit 1 57 10 10 16,88
3 Lò điện để mạ thiếc 1 58 3,5 3,5 5,91
4 Máy hàn điểm 1 66 25 25 32,92
1 Máy khoan bàn 1 50 0,65 0,65 1,55
2 Máy mài thô 1 52 2,8 2,8 7,09
3 Bể khử dầu mỡ 1 55 3 3 7,6


= 0,6
n*=
n
n1

p*=
p
p1
Trong đó:
n: số thiết bị trong nhóm.
n1: số thiết bị công suất có công suất không nhỏ hơn một nửa công
suất của thiết bị có công suất lớn nhất.
P,p1:tổng công suất ứng với n và n1 thiết bị.ở đây
Pmax = 4,5
0,5 Pmax = 2,25
Do vậy n=8 và n1=6.
n*=
8
6
=0,75
p*=
85,21
8,28,25,48,25,4
++++
=
85,21
2,20
=0,9245.
Từ các số liệu n*=0.75 và p*=0,9245 ta tra bảng PL 1.4 (p323) đợc :

Ptt
=
6,0
1282,8
13,547 (kw)
Itt=
3u
Stt
=
3.38,0
547,13
=20,58 (A).
áp dụng công thức :
Iđn = Ikđmax+kđt(Itt - ksd.Iddkd)
Trong đó:
Iđn:dòng điện đỉnh nhọn xuất hiện ứng với Pđn.
Ikđmax:dòng điện khởi động của thiết bị có dòng khởi động lớn nhất
trong nhóm.
Ikđmax=ksd.Iddkđ.
Kkđ: động cơ không đồng bộ kkđ=57
động cơ đồng bộ kkđ=2--3
Iddkđ:là dòng danh định của thiết bị khởi động điện.
Kđt:hệ số đồng thời
Kđt=0,80,85
áp dụng công thức Pđm=
3
.Uđm.Iđm.cos

ta tính đợc.
Iđm=

n1

p*=
p
p1
Pmax = 20
0,5 Pmax = 10
Do vậy n=8 và n1=4.
n*=
8
4
=0,5
p*=
45,74
20101410
+++
=
45,74
54
=0,7253.
Từ các số liệu n*=0.5 và p*=0,7253 ta tra bảng PL 1.4 (p323) đợc : nhq*=0,76.
Số thiết bị dùng điện hiệu quả là :
nhq=nhq*.n=0,76.8=6,08.
Tra bảng phụ lục PL 1.5 với :
ksd=0,15
nhq=6
đợc kmax=2,64
Phụ tải tính toán nhóm 2:
Ptt = kmax.ksd.


= 50,64 + 0,8 .(74,65 - 0,15.50,64)
=104,28 (A)
17
Website: Email : Tel : 0918.775.368
Tính toán nhóm 3:
1 Cầu trục 1 19 24,2 24,2 61,28
2 Bàn 1 21 0,45 0,45 1,14
3 Máy khoan bàn 1 22 0,85 0,85 2,15
4 Bể dầu có tăng nhiệt 1 26 2,5 2,5 6,33
5 Máy cạo 1 27 1 1 2,53
6 Máy mài thô 1 30 2,8 2,8 7,09
7 Máy nén cắt liên hợp 1 31 1,7 1,7 4,3
8 Máy mài phá 1 33 2,8 2,8 7,09
9 Máy khoan đứng 1 38 0,85 0,85 2,15
Tổng công suất: Ptổng = 37,15 (kw)
Tra phụ lục I.1 đợc : ksd = 0,140,2
cos

= 0,5 0,6
Ta chọn ksd = 0,15
cos

= 0,6
n*=
n
n1

p*=
p
p1

= 0,6 nên tg

=1,33
Stt=

cos
Ptt
=
6,0
33,17
= 28,88 (kw)
18
Website: Email : Tel : 0918.775.368
Itt=
3u
Stt
=
3.38,0
88,28
= 43,88 (A).

Iđn = Ikđmax + kđt.( Itt - ksd.Iddkd)
= 61,28+0,8.(43,88-0,15. 61,28)
=89,03 (A).

Tính toán nhóm 4:
1 Quạt lò rèn 1 34 1,5 1,5 3,26
2 Bể ngâm dung dịch kiềm 1 41 3 3 6,51
3 Bể ngâm nớc nóng 1 42 3 3 6,51
4 Máy cuốn dây 1 46 1,2 1,2 2,6

7
= 0,29.
Từ các số liệu n*=0.11 và p*=0,29 ta tra bảng PL 1.4 (p323) đợc : nhq*=0,66.
Số thiết bị dùng điện hiệu quả là :
nhq=nhq*.n=0,66.9=5,94.
Tra bảng phụ lục PL 1.5 với :
Ksd =0,7.
19
Website: Email : Tel : 0918.775.368
Nhq =6.
đợc kmax=1,23.
Phụ tải tính toán nhóm 4:
Ptt=kmax.ksd.

=
n
i 1
Pdmi=1,23.0,7.24,2 = 20,84 (kw)
Qtt=Ptt.tg

= 20,84.1,02 = 21,26 (VAr).
Trong đó do cos

= 0,7 nên tg

= 1,02.
Stt=

cos
Ptt

.
dm

.Pđm
=
3
.
25,0
.25.0,9
= 19,5 (kw)
Tổng công suất: Ptổng = 38 (kw).
Tra phụ lục I.1 đợc : ksd = 0,7 0,8
cos

= 0,9 0,95.
Ta chọn ksd = 0,8.
cos

= 0,9.
n*=
n
n1

20
Website: Email : Tel : 0918.775.368
p*=
p
p1
Pmax = 19,5.
0,5 Pmax = 9,75.


= 34,2.0,48
= 16,42 (kVAr).
Trong đó do cos

= 0,9 nên tg

= 0,48.
Stt=

cos
Ptt
=
9,0
2,34
=38 (kVA)
Itt=
3u
Stt
=
3.38,0
38
= 57,74 (A).

Iđn = Ikđmax + kđt.( Itt - ksd.Iddkd)
= 32,92 + 0,8 (57,74 0,8.32,92 )
= 58,04 (A).
Tính toán nhóm 6:
1 Máy khoan bàn 1 50 0,65 0,65 1,55
2 Máy mài thô 1 52 2,8 2,8 7,09

= 0,57.
p* =
2,12
3,10
= 0,84.
Từ các số liệu n*=0.57 và p*=0,84 ta tra bảng PL 1.4 (p323) đợc : nhq*=0,69.
Số thiết bị dùng điện hiệu quả là :
nhq=nhq*.n=0,69.7=4,83.
Tra bảng phụ lục PL 1.5 với :
Ksd =0,15.
Nhq =5.
đợc kmax= 2,87.
Phụ tải tính toán nhóm 6:
Ptt = kmax.ksd.

=
n
i 1
Pdmi
= 2,87.0,15.12,2
= 5,25 (kw)
Qtt = Ptt.tg

= 5,25.1,33
= 7 (VAr).
Trong đó do cos

= 0,15 nên tg

= 1,33.

+ P
0
: Suất phụ tải chiếu sáng trên đơn vị diện tích (W/m
2
)
+ F : Diện tích cần đợc chiếu sáng (m
2
)
Diện tích chiếu sáng toàn phân xởng F = 336 (m
2
)
Trong phân xởng sửa chữa cơ khí,hệ thống chiếu sáng sử dụng đèn sợi
đốt,tra phụ lục I.2 tìm đợc P0 =14 (W/m2).
Phụ tải chiếu sáng của phân xởng:
P
cs
= P
0
. F
= 14.336
= 0,462 (kw)
4 . Phụ tải tính toán toàn phân x ởng :
Phụ tải tác dụng của phân xởng:
Ppx = kdt.

=
n
i
Ptt
1

.3
=
3.38,0
14,132
=200,8 (A).
cos
px

=
Sttpx
Pttpx
=
14,132
)462,02,92(
+
=0,7.
Từ các kết quả trên ta có bảng tổng hợp kết quả xác định phụ tải tính toán cho
phân xởng sửa chữa cơ khí:

Ptổng Ksd cos n nhq kmax Ptt Qtt Stt Itt Iđn
Nhóm 1 21,85 0,15 0,6 8 6,56 2,48 81,282 10,81 13,547 20,85 26,5
Nhóm 2 74,45 0,15 0,6 8 6,08 2,64 29,48 39,2 49,13 74,65 104,28
Nhóm 3 37,15 0,15 0,6 9 1,98 3,11 17,33 23,04 28,88 43,88 89,03
Nhóm 4 24,2 0,7 0,7 9 5,64 1,23 20,84 21,26 29,77 45,23 42,88
Nhóm 5 38 0,8 0,9 4 2,8 1,14 34,2 16,42 38 57,74 58,04
Nhóm 6 12,2 0,15 0,6 7 4,83 2,87 5,25 7 8,75 13,29 17,32
2.3.xác định PTTT cho các phân x ởng còn lại.
Theo bài ra ta biết trớc công suất đặt và diện tích của các phân xởng (theo tỉ
lệ kích thớc đã cho trong đầu bài) nên ở đây ta sử dụng phơng pháp xác định
phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu.

nPnPP
+++
+++

2.3.2.xác định PTTT của các phân x ởng :
24
Website: Email : Tel : 0918.775.368
Các thông số knc,po,cos

,cos

cs tra ở phụ lục I.2 và I.3 tài liệu I.
Số trên mặt
bằng Tên phân xởng Công suất đặt (kw) Diện tích(m2)
1 Phân xởng cơ khí chính 1200 988
2 Phân xởng lắp ráp 800 780
3 Phân xởng sửa chữa cơ khí theo tính toán 336
4 Phân xởng rèn 600 480
5 Phân xởng đúc 400 336
6 Bộ phận nén ép 450 308
7 Phân xởng kết cấu kim loại 230 588
8 Văn phòng và phòng thiết kế 80 504
9 Trạm bơm 130 256
10 Chiếu sáng phân xởng
xác định theo diện
tích

1.Phân x ởng cơ khí chính .
Công suất đặt :Pd = 1200 (kw).
Diện tích : S = 988(m2)

= 480*1,73 = 830,4 (kVAR)
Trong đó do cos

=0,5 nên tg

=1,73.
25