1

Tên đề tài thiết kế
: Thiết kế hệ thống cung cấp điện
cho nhà máy đường
Nhiệm Vụ Thiết Kế
1.Mở đầu:
1.1: giới thiệu chung về nhà máy :vị trí địa lí, kinh tế ,đặc điểm công
nghệ; đặc điểm và phân bố của phụ tải ; phân loại phụ tải điện...
1.2: Nội dung tính toán ,thiết kế , các tài liệu tham khảo,...
2. Xác định phụ tải tính toán của các phân xưởng và toàn nhà máy.
3. Thiết kế mạng điện cao áp cho toàn nhà máy :
3.1. Lựa chọ
n cấp điện áp truyền tải từ hệ thống điện về nhà máy
3.2 .Lựa chọn số lượng ,dung lượng và vị trí đặt trạm biến áp trung gian
hoặc trạm phân phối trung tâm.
3.3 . Lựa chọn số lượng ,dung lượng và vị trí đặt trạm biến áp phân
xưởng
3.4 . Lập và lựa chọn sơ đồ cung cấp điện cho nhà máy .
3.5 . Thiết kế chi tiết HTCCĐ theo sơ đồ
đã lựa chọn.
4. Thiết kế mạng điện hạ áp cho phân xưởng Sửa chữa cơ khí.
5 . Tính toán bù công suất phản kháng để nâng cao cosϕ cho nhà máy.
6. Thiết kế hệ thống chiếu sáng chung cho phân xưởng Sửa chữa cơ khí.


Lời mở đầu ………………………………………………………………………

Chương I: Giới thiệu chung về nhà máy
Chương II: Xác định phụ tải tính toán các phân xưởng và toàn nhà máy
Chương III: Thiết kế mạng điện cao áp cho toàn nhà máy
Chương IV: Thiết kế mạng hạ áp phân x
ưởng Sửa chữa cơ khí
Chương V : Tính toán bù công suất phản kháng để nâng cao cosϕ cho nhà máy.
ChươngVI: Thiết kế hệ thống chiếu sáng chung cho phân xưởng Sửa chữa cơ khí.

Chương I : GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY

I. Vị trí địa lý và vai trò kinh tế :
Nhà máy Đường nằm trên địa bàn tỉnh Phú Thọ . Nhà máy có quy mô khá
lớn với 9 phân xưởng sản xuất và nhà làm việc với một nhà máy nhiệt điện .

3
Nhà máy có nhiệm vụ sản xuất và cung cấp một khối lượng đường lớn cho
nhu cầu trong nước và cho xuất khẩu . Hiện tại nhà máy làm việc 3 ca với thời
gian làmviệc tối đa T
max
= 5500h và công nghệ khá hiện đại. Tương lai nhà máy sẽ
mở rộng lắp đặt các máy móc thiết bị hiện đại hơn. Đứng về mặt cung cấp điện thì

Số trên mặt bằng Tên phân xưởng
Công suất đặt
(kW) Diện tích
1 Kho củ cải đường 350 11683

4
2 Px thái nấu cải đường 700 5092
3 Bộ phận cô đặc 550 4493
4 Phân xưởng tinh chế 750 2996
5 Kho thành phẩm 150 5325
6 Px sửa chữa cơ khí Theo tínhtoán
7 Trạm bơm 600 1598
8 Nhà máy nhiệt điện Theo tínhtoán
9 Kho than 350 6490
10 Phụ tải điện cho thị trấn 5000 5000
11 Chiếu sáng phân xưởng Xđ theodtích
5

Chương II : XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN

6
thực tế thì sẽ làm giảm tuổi thọ của thiết bị điện , ngược lại nếu phụ tải tính toán
xác định được lớn hơn phụ tải thực tế thì gây ra dư thừa công suất , làm ứ đọng
vốn đầu tư , gia tăng tổn thất ,…cũng vì vậy đã có nhiều công trình nghiên cứu về
phương pháp xác định phụ tải tính toán , song cho đến nay vẫn chư
a có được
phương phương pháp nào thật hoàn thiện . Những phương pháp cho kết quả đủ tin
cậy thì lại quá phức tạp , khối lượng tính toán và các thông tin ban đầu về phụ tải
lại quá lớn . Ngược lại những phương pháp tính đơn giản lại có kết quả có độ
chính xác thấp . sau đây là một số phương pháp thường dùng để xác định phụ tải
tính toán khi quy hoạch thiết kế hệ thống cung cấ
p điện :

1. Phương pháp xác định phụ tải tính toán (PTTT) theo công suất đặt và hệ
số nhu cầu :
P
tt
= k
nc
.P
đ

Trong đó :
k
nc
: là hệ số nhu cầu , tra trong sổ tay kĩ thuật .
P
đ
: là công suất đặt của thiết bị hoặc nhóm thiết bị , trong tính toán
có

dtP
1
0
)t(
∫
=
t
A

3. Phương pháp xác định PTTT theo công suất trung bình và độ lệch của đồ
thị phụ tải khỏi giá trị trung bình :
P
tt
= P
tb
σβ± .

Trong đó :

σ
: là độ lệch của đồ thị phụ tải khỏi giá trị trung bình .

β
: là hệ số tán xạ của
σ
.
4. Phương pháp xác định PTTT theo công suất trung bình và hệ số cực đại :
P
tt
= k

n
: là số thiết bị dùng điện hiệu quả .5. Phương pháp xác định PTTT theo suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị
sản phẩm :
P
tt
=
max
0
T
M.a

Trong đó :
a
0
: là suất chi phí điện năng cho một đơn vị sản phẩm ,
(kWh/đvsp) .
M : là số sản phẩm sản suất trong một năm .
T
max
: là thời gian sử dụng công suất lớn nhất , (h)
6. Phương pháp xác định PTTT theo suất trang bị điện trên một đơn vị diện
tích:
P
tt
= p
0
. F

sd
. I
đm (max)
)
Trong đó:
I
kđ (max)
: là dòng khởi động của thiết bị có dòng khởi động lớn nhất
trong nhóm máy.
I
tt
: là dòng điện tính toán của nhóm máy.
I
đm (max)
: là dòng định mức của thiết bị đang khởi động.
k
sd
: là hệ số sử dụng của thiết bị đang khởi động.
Trong các phương pháp trên , 3 phương pháp 1 ,5,6 dựa trên kinh nghiệm thiết
kế và vận hành để xác định PTTT nên chỉ cho các kết quả gần đúng tuy nhiên
chúng khá đơn giản và tiện lợi . Các phương pháp còn lại được xây dựng trên cơ
sở lý thuyết xác suất thống kê có xét đến nhiều yếu tố do đó có kết quả chính xác
hơn , nhưng kh
ối lượng tính toán hơn và phức tạp .

8
Trong bài tập dài này với phân xưởng SCCK ta đã biết vị trí , công suất đặt , và
các chế độ làm việc của từng thiết bị trong phân xưởng nên khi tính toán phụ tải
động lực của phân xưởng có thể sử dụng phương pháp xác định phụ tải tính toán
theo công suất trung bình và hệ số cực đại . Các phân xưởng còn lại do chỉ biết

P
tt
= k
max
. P
tb
= k
max
. k
sd
. P
dđTrong đó:
P
dđ
: là công suất danh định của phụ tải. (tổng công suất định mức của nhóm
phụ
tải).
k
sd
: là hệ số sử dụng công suất tác dụng của phụ tải (hệ số sử dụng chung
của nhóm phụ tải có thể được xác định từ hệ số sử dụng của từng thiết bị
đơn lẻ trong nhóm).
k
max
: là hệ số cực đại công suất tác dụng của nhóm thiết bị (hệ số này sẽ
được xác định theo số thiết bị điện hiệu quả và hệ số sử dụng của nhóm
máy).

1
2
2
1

trong đó :
P
đmi
Công suất định mức của thiết bị thứ i
n _ Số thiết bị trong nhóm
Khi n lớn thì việc xác định n
hq
theo biểu thức trên khá phiền phức nên có thể xác
định theo phương pháp gần đúng với sai số tính toán nằm trong khoảng
≤
±10%
+ Các trường hợp riêng để xác định gần đúng
hq
n
:

Trường hợp 1:
Khi
3≤=
mindd
maxdd
P
P
m
và

i
ddi
S%S
11
5
1
thì n
hq
= n - n
1

Trường hợp 2:
Khi m > 3 và K
sd
≥ 0,2
thì n
hq
= n

Trường hợp 3:
Khi không có khả năng sử dụng các cách đơn giản để tính
nhanh
hq
n

hq
P
P.
n
∑
=
=
1
2 10
Trong đó:

n
n
n
*
1
=
và
dd
dd
*
P
P
P
1
=


1

+ Nếu n > 3 và n
hq
< 4 , phụ tải tính toán được tính theo công thức :

∑
=
=
n
i
ddititt
PkP
1

Trong đó :
k
ti
: là hệ số phụ tải của thiết bị thứ i . Nếu không có số liệu chính xác
hệ số phụ tải có thể lấy gần đúng như sau :
k
ti
= 0,9 đối với thiết bị làm việc ở chế độ dài hạn
k
ti
= 0,75 đối với các thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại .
+ Nếu n > 300 và k
sd
≥ 0,5 phụ tải tính toán được tính theo công thức :


hq
theo
công thức

dddmqd
P.P ε=

Trong đó : ε
đm
- hệ số đóng điện tương đối phần trăm , cho trong lí lịch máy .
2.2.2 Trình tự xác định phụ tải tính toán theo phương pháp P
tb
và k
max
:

11
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 để giảm chiều
dài đường dây hạ áp,do đó có thể giảm vốn đầu tư và tổn thất trên đường dây hạ
áp trong phân xưởng.
+ Các thiết bị trong nhóm nên có cùng chế độ làm việc (điều này sẽ thuận tiện
cho việc tính toán và CCĐ sau này ví dụ nếu nhóm thiết bị có cùng ch
ế độ làm
việc, tức có cùng đồ thị phụ tải vậy ta có thể tra chung được k
sd
, k
nc
; cosϕ; ...).
12 TT Tên Thiết Bị
Số
Lượng
Kí hiệu trên mặt
bằng P
dm
(kW) I
dm
(A)
1 Máy
Toàn
bộ
1 2 3 4 5 6 7

10 124

Nhóm III :

1 Lò bằng chạy điện 1 18 30 30 75.97

13
2
Lò điện để hoá cứng
lkiện 1 19 90 90 227.9
3 Máy đo độ cứng đầu côn 1 28 0.6 0.6 1.52
4 Máy mài sắc 1 31 0.25 0.25 0.63
5 Cần trục cánh có pl điện 1 33 1.3 1.3 3.29

Cộng nhóm III
5 122.15 Nhóm IV :

1 Thiết bị cao tần 1 34 80 80 220.58
2 Thiết bị đo bi 1 37 23 23 58.24
3 Lò điện 1 22 20 20 50.64

Cộng nhóm IV
3 123

Nhóm V :

1 Máy nén khí 1 40 40.5 40.5 113.95

dm
(A)
1 Máy
Toàn
bộ
1 2 3 4 5 6 7

Nhóm I :

1 Búa hơi để rèn 2 2 28 56 2*70.9
2 Lò rèn 1 3 4.5 4.5 11.4
3 Lò rèn 1 4 6 6 15.19

14
4 Máy ép ma sát 1 8 10 10 25.32
5 Lò điện 1 9 15 15 37.98
6 Dầm treo có pâlang điện 1 11 4.85 4.85 12.28
7 Quạt ly tâm 1 13 7 7 17.73
8 Máy biến áp 2 17 2.2 4.4 2*5.57
9 Búa hơi để rèn 2 1 10 20 2*25.32

Cộng nhóm I
12 127.75

Tra phụ lục I.1 ta tìm được : k
sd
= 0.3; cosϕ =0.6
Ta có k
sd
= 0.3 > 0.2

sd
= 0.3, n
hq
=9 tìm được k
max
=1.6
Phụ tải tính toán của nhóm I:
P
tt
= k
max
*k
sd
*
∑
=
n
i
dmi
P
1
= 1.6*0.3*127.75 = 61.32(kW)
Q
tt
= P
tt
*tgϕ =61.32*1.33 = 81.76(KVAr)
S
tt
= P

1 2 3 4 5 6 7

Nhóm II :

1 Lò rèn 1 3 4.5 4.5
2 Quạt lò 1 5 2.8 2.8
3 Quạt thông gió 1 6 2.5 2.5
4 May mài sắc 1 12 3.2 3.2

15
5 Lò điện 1 20 30 30
6 Lò điện để ram 1 21 36 36
7 Lò điện 1 23 20 20
8 Bể dầu 1 24 4 4
9 Thiết bị để tôi bánh răng 1 25 18 18
10 Bể dầu có tăng nhiệt 1 26 3 3

Cộng nhóm II
10 124
Tra phụ lục I.1 ta tìm được : k
sd
= 0.3; cosϕ =0.6
Ta có k
sd
= 0.3 > 0.2
m =
4.14

hq
=7 tìm được k
max
=1.72
Phụ tải tính toán của nhóm II:
P
tt
= k
max
*k
sd
*
∑
=
n
i
dmi
P
1
= 1.72*0.3*124 = 63.98(kW)
Q
tt
= P
tt
*tgϕ =63.98*1.33 = 85.31(KVAr)
S
tt
= P
tt
/cosϕ = 63.98/0.6=106.63(KVA)

1 2 3 4 5 6 7

Nhóm III :

1 Lò bằng chạy điện 1 18 30 30
2 Lò điện để hoá cứng 1 19 90 90

16
lkiện
3 Máy đo độ cứng đầu côn 1 28 0.6 0.6
4 Máy mài sắc 1 31 0.25 0.25
5 Cần trục cánh có pl điện 1 33 1.3 1.3

Cộng nhóm III
5 122.15
Tra phụ lục I.1 ta tìm được : k
sd
= 0.7; cosϕ =0.9

n
hq
=
()
()
()
22222
2

hq
< 4 nên phụ tải tính toán của nhóm III được tính theo công thức :

P
tt
=
∑
=
n
i
dmipti
Pk
1
*
= 0.9*122.15=100.94(kW)
Q
tt
= P
tt
*tgϕ =100.94*0.48=48.89 (KVAr)
S
tt
= P
tt
/cosϕ = 100.94/0.96=112.16(KVA)
I
tt
=
3*U
S

3 Lò điện 1 22 20 20

Cộng nhóm IV
3 123

17
Tra phụ lục I.1 ta tìm được : k
sd
= 0.5; cosϕ =0.7

n
hq
=
()
()
()
222
2
2
1
2
1
202380
202380
++
++
=

i
dmi
P
1
= 123(kW)
Q
tt
= P
tt
*tgϕ =123*1.02=125.49 (KVAr)
S
tt
= P
tt
/cosϕ = 123/0.7=175.71(KVA)
I
tt
=
3*U
S
tt
=
267
3*38.0
71.175
=
(A)

8 Quạt gió số 9.5 1 49 12 12
9 Quạt số 14 1 50 18 18

18

Cộng nhóm V
9 116.2

Tra phụ lục I.1 ta tìm được : k
sd
= 0.7; cosϕ =0.8
Ta có k
sd
= 0.7 > 0.2
m =
06.14
2.3
45
min
max
==
dm
dm
P
P
>3
Suy ra n
hq
=
max

n
i
dmi
P
1
= 1.26*0.7*116.2 = 102.49(kW)
Q
tt
= P
tt
*tgϕ =102.49*0.75 = 76.87(KVAr)
S
tt
= P
tt
/cosϕ = 102.49/0.8=128.11(KVA)
I
tt
=
3*U
S
tt
=
12.189
3*38.0
11.128
=
(A)
dmi
Q
= 0.7*(81.76 + 85.31 +48.89 +125.49 +76.87)=
292.82(KVAr)
*Phụ tải toàn phần của phân xưởng:
S
tt
=
( )()
()()
2222
82.29247.1921.316 ++==+
pxcspx
QPP
=445.45(KVA)

I
ttpx
=
)(79.676
3*38.0
45.445
3*
A
U
S
ttpx
==
tt
= P
tt
.tg
ϕ

S
tt
=
2
tt
2
tt
QP +

Trong đó:
P
đ
: là công suất đặt của thiếtbị trong phân xưởng .
k
nc
: là hệ số nhu cầu của thiết bị hoặc nhóm thiết bị ,tra trong sổ tay kỹ
thuật
tg
ϕ
: Tương ứng với Cos
ϕ
đặc trưng cho nhóm hộ tiêu thụ

2.3.2. Xác định phụ tải tính toán của các phân xưởng:

đl
= P
đl
.tgϕ = 175 × tg(arccos0.8) = 154.3 (kVAr)
Công suất tính toán chiếu sáng :
P
cs
= p
0
.F

= 10 × 11300 = 113000(W) = 113 (kW)
Công suất tính toán tác dụng của toàn phân xưởng :
P
tt
= P
đl
+ P
cs
= 175 + 113 = 288 (kW)
Công suất tính toán phản kháng của toàn phân xưởng :
Q
tt
= Q
đl
+ Q
cs
= 154 + 0 = 154 (kVAr)
Công suất tính toán của toàn phân xưởng :
S


21
Bảng 2.8. Phụ tải tính toán các phân xưởng. TT
Tên phân xưởng
Pđ
(kW)
F
(m2)
k
nc

cosϕ
Po
(W/m2)
P
dl
(kW)
Pcs
22
2.4. Xác định phụ tải tính của toàn nhà máy :
Phụ tải tính toán tác dụng của toàn nhà máy:

==
∑
10
1
ttidtttnm
PkP
0.8 x 3516.62 = 2813 (kW)
Phụ tải tính toán phản kháng toàn nhà máy :

==
∑
10
1
ttidtttnm
QkQ
0.8 x 2613.7 = 2091 (kVAr)
Phụ tải tính toán toàn phần của nhà máy:
350520912813
222
2
=+=+=

=
(A)

2.5. Xác định tâm phụ tải điện và biểu đồ phụ tải :
2.5.1. Tâm phụ tải điện :
Tâm phụ tải điện là điểm qui ước nào đấy sao cho :

∑
=
n
1i
ii
l.P
→ min
Trong đó :
P
i
, l
i
: là công suất tác dụng và khoảng cách từ điểm tâm phụ tải
điện
đến phụ tải i
Tâm qui ước của phụ tải xí nghiệp được xác định bởi một điểm M có toạ độ
(theo hệ trục độ tuỳ chọn) được xác định bằng các biểu thức sau: M(x
0
, y
0
, z
0
) .

; z
0
=
∑
∑
=
=
n
1i
i
n
1i
ii
S
z.S

Trong đó: S
i
: là phụ tải tính toán của phân xưởng i.
x
i
, y
i
, z
i
: là toạ độ của phân xưởng i theo hệ trục toạ độ tuỳ chọn.
n : là số phân xưởng có phụ tải điện trong xí nghiệp.
Thực tế ta bỏ qua toạ độ z .Tâm phụ tải điện là vị trí tốt nhất để đặt các trạm biến
áp, trạm phân phối, tủ phân phối,tủ động lực nhằm mục đích tiết kiệm chi phí cho
dây dẫn và giảm t

α
cs
=
tt
cs
P
P360× Kết quả tính toán R
i
và α
csi
của biểu đồ phụ tải các phân xưởng được ghi trong
bảng sau:
Bảng 2.9: Kết quả xác định R
i
và α
csi
cho các phân xưởng

T
T
Tên phân xưởng
P
cs

kW
P
tt

Nhà máy nhiệt điện
tự dùng (12%)
- - - - - - -
9 Kho than 103.8 219.34 245.66 11.5 66.5 2.8 170
10
Phụ tải điện cho thị
trấn
- - - - -
NHÀ MÁY 70 42
24 CHƯƠNG III : THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN
CAO ÁP CHO TOÀN NHÀ MÁY 3.1. Đặt vấn đề: