LỜI NÓI ĐẦU
- Điện năng là một dạng năng lượng có nhiều ưu điểm như: dễ dàng chuyển
thành các dạng năng lượng khác (nhiệt, cơ, hoá...), dễ truyền tải và phân phối.
Chính vì vậy điện năng được dùng rất rộng rãi trong mọi lĩnh vực hoạt động của
con người.
- Điện năng là nguồn năng lượng chính của các ngành công nghiệp, là điều
kiện quan trọng để phát triển đô thị và các khu vực dân cư. Vì lý do đó khi lập
kế hoạch 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 sự phát triển trong tương lai.
- Ngày nay, nền kinh tế nước ta đang từng bước phát triển, đời sống nhân dân
đang ngày càng được nâng cao. Cùng với sự phát triển đó thì nhu cầu về điện
năng trong các lĩnh vực công nghiệp, nông nghiệp, dịch vụ và sinh hoạt cũng
tăng trưởng không ngừng. Đặc biệt với chủ trương kinh tế mở của nhà nước, vốn
đầu tư nước ngoài tăng lên làm các nhà máy, xí nghiệp mới mọc lên càng nhiều.
Do đó đòi hỏi phải có hệ thống cung cấp điện an toàn, tin cậy để sản xuất và
sinh hoạt. Để làm được điều này thì nước ta cần phải có một đội ngũ đông đảo
và tài năng có thể thiết kế, đưa ứng dụng công nghệ điện vào trong đời sống.
Sinh viên khoa điện trong tương lai không xa sẽ đứng trong đội ngũ này. Chính
vì vậy đồ án môn học cung cấp điện là một yêu cầu cấp thiết cho mỗi sinh viên
của khoa. Nó là bài kiểm tra khảo sát kiến thức tổng hợp của mỗi sinh viên, và
cũng là điều kiện để cho sinh viên tự tìm hiểu và nghiên cứu kiến thức về ngành
điện để hỗ trợ cho trình độ chuyên môn của mình.
Mặc dù vậy, với sinh viên năm thứ tư còn đang ngồi trong ghế nhà trường
thì kinh nghiệm thực tế còn chưa có nhiều, do đó cần phải có sự hướng dẫn giúp
đỡ của thầy giáo. Qua đây em xin được gửi lời cảm ơn tới thầy cô đã tận tình
hướng dẫn, giúp em hoàn thành tốt đồ án môn học này.
1
CHƯƠNG 1
GIỚI THIỆU NGÀNH NGHỀ VÀ QUI MÔ SẢN XUẤT CỦA NHÀ MÁY

tế, phải đề ra phương án cấp điện sao cho không gây quá tải sau vài năm sản
xuất và không để quá dư thừa dung lượng mà sau vài năm nhà máy vẫn
không khai thác hết dung lượng công suất dự trữ dẫn đến lãng phí.
1.2. Giới thiệu phụ tải điện của toàn nhà máy
1.2.1 . Các đặc điểm của phụ tải điện
2
Phụ tải điện trong nhà máy công nghiệp có thể chia ra làm hai loại phụ tải
- Phụ tải động lực
- Phụ tải chiếu sáng
Phụ tải động lực và phụ tải chiếu sáng thường làm việc ở chế độ dài hạn, điện
áp yêu cầu trực tiếp tới thiết bị là 380/ 220 V ở tần số công nghiệp f=50 Hz.
1.2.2. Các yêu cầu về cung cấp điện của nhà máy
- Các yêu cầu cung cấp điện phải dựa vào phạm vi và mức độ quan trọng của
các thiết bị để từ đó vạch ra phương thức cấp điện cho từng thiết bị cũng như
trong các phân xưởng trong nhà máy, đánh giá tổng thể toàn nhà máy ta thấy tỉ
lệ (%) của phụ tải loại I lớn hơn tỉ lệ (%) của phụ tải loại II và III, do đó nhà
máy được đánh giá là hộ phụ tải loại I, vì vậy yêu cầu cung cấp điện phải được
đảm bảo liên tục.
3
CHƯƠNG 2
XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CÁC PHÂN XƯỞNG VÀ TOÀN NHÀ
MÁY
2.1. Giới thiệu các phương pháp xác định phụ tải tính toán cho khu vực
công nghiệp
2.1.1. Khái niệm về phụ tải tính toán ( phụ tải điện )
Phụ tải tính toán ( hay còn gọi là phụ tải điện ) là phụ tải không có thực,
nó cần thiết cho việc chọn các trang thiết bị cung cấp điện (CCĐ) trong mọi
trạng thái vận hành của hệ thống CCĐ. Phụ tải tính toán không phải là tổng công
suất đặt của các thiết bị điện, việc sử dụng điện là không có qui luật.Trong thực
tế vận hành ở chế độ dài hạn người ta muốn rằng phụ tải thực tế không gây ra

Từ các thông tin trên ta xác định phụ tải tính toán theo suất phụ tải trên
một đơn vị diện tích sản xuất.
S
tt
= s
0
.D ( 2-1 )
Trong đó:
s
0
( kVA/ ha ) – suất phụ tải trên một đơn vị diện tích.
D ( ha ) – diện tích sản xuất có bố trí các thiết bị dùng điện.
Để xác định s
0
ta dựa vào kinh nghiệm:
- Đối với các ngành công nghiệp nhẹ ( dệt, may, giầy dép, bánh kẹo,... )
ta lấy s
0
= ( 100 ÷ 200 ) kVA/ ha.
- Đối với các ngành công nghiệp nặng ( cơ khí, hoá chất, dầu khí, luyện
kim, xi măng,... ) ta lấy s
0
= ( 300 ÷ 400 ) kVA/ ha.
Nếu khu chế xuất đó là một xí nghiệp và biết được sản lượng thì ta xác
định phụ tải tính toán cho khu chế xuất theo suất tiêu hao điện năng trên một
đơn vị sản phẩm và tổng sản lượng.
max
0
.
T

max
theo bảng sau:
Các xí nghiệp Nhỏ hơn 3000 h Trong khoảng
3000 ÷ 5000 h
Lớn hơn 5000 h
Xí nghiệp 1 ca X - -
Xí nghiệp 2 ca - X -
Xí nghiệp 3 ca - - X
Trong đó:
X – là ô ta chọn.
- – là ô ta không chọn.
Từ đó ta có:
ϕ
cos
22
tt
tttttt
P
QPS
=+=
( 2-4 )
b) Trong giai đoạn xây dựng nhà xưởng:
Thông tin mà ta biết được là diện tích nhà xưởng D ( m
2
) và công suất đặt
P
đ
( kW ) của các phân xưởng và phòng ban của nhà máy. Mục đích là:
- Xác định phụ tải tính toán cho các phân xưởng.
- Chọn biến áp cho phân xưởng.

( 2-7 )
Từ đó ta xác định được phụ tải tính toán của phân xưởng ( px ) như sau:
P
ttpx
= P
đl
+ P
cs
( 2-8 )
Q
ttpx
= Q
đl
+ Q
cs
( 2-9 )
Vì phân xưởng dùng đèn sợi đốt nên đối với phụ tải chiếu sáng thì ϕ= 0
( cosϕ= 1 ), ta có Q
cs
= P
cs
.tg
ϕ
= 0. Chú ý nếu dùng đèn tuýp hoặc quạt thì ta có
6
cosϕ= 0.8, nếu dùng 2 quạt ( cosϕ= 0.8 ) và 1 đèn sợi đốt ( cosϕ=1 ) thì ta lấy
chung cosϕ= 0.9
Trong các công thức trên:
k
nc

=
=
m
i
ttpxidtttXN
PkP
1
.
( 2-10 )
∑
=
=
m
i
ttpxidtttXN
QkQ
1
.
( 2-11 )
Từ đó ta có:
22
ttXNttXNttXN
QPS
+=
( 2-12 )
ttXN
ttXN
ttXN
S
P

tgPQ
tttt
.
=
( 2-15 )
dm
tt
tt
U
S
I
.3
=
Trong đó:
n – số máy trong một nhóm.
P
tb
- công suất trung bình của nhóm phụ tải trong ca máy tải lớn nhất (
∑
=
=
n
i
dmisdtb
PkP
1
.
).
P
đm

nửa công suất của thiết bị có công suất lớn nhất.
- Bước 2: xác định
∑
=
=
I
n
i
dmiI
PP
1
( 2-16 )
- Bước 3: xác định
n
n
n
I
=
*
( 2-17 )
8
P
P
P
I
=
*
( 2-18 )
Trong đó:
P – tổng công suất của các thiết bị trong nhóm thiết bị ( nhóm phụ tải )

%.
ddmqd
kPP
=
( 2-32 )
Trong đó k
d
% - hệ số đóng điện phần trăm lấy theo thực tế.
Ví dụ:
1 cầu trục 14 kW có k
d
%=36% thì
4.8%36.14
==
qd
P
kW
1 biến áp hàn 10 kW có k
d
%=25% thì
66.8%25.3.10
==
qd
P
kW
Từ đó ta tính được phụ tải tính toán của cả phân xưởng theo các công thức sau:
∑
=
=
nm

nên
0
=
cs
Q

Vậy ta tính được:
csdlpx
PPP
+=
( 2-37 )
csdlpx
QQQ
+=
( 2-38 )
dlpx
QQ
=
( do Q
cs
= 0 ) ( 2-39 )
22
pxpxpx
QPS
+=
( 2-40 )
px
px
px
S

,... ).
d) Trong giai đoạn phát triển tương lai của nhà máy:
Trong tương lai, dự kiến nhà máy sẽ được mở rông và thay thế, lắp đặt
các máy móc hiện đại hơn.
Công thức tính toán:
S
NM
(t)= S
ttNM
(1+
α
t) ( 2-42 )
Với 0<t<T
Trong đó:
S
NM
(t) – là phụ tải tính toán của nhà máy sau t năm.
10
S
ttNM
– là phụ tải tính toán của nhà máy ở thời điểm khởi động.
α
- hệ số phát triển hàng năm của phụ tải cực đại (
α
thường lấy từ 0.0595 ÷
0.0685 , tra sổ tay ) .
t – thời gian dự kiến trong tương lai.
2.2. Xác định phụ tải tính toán cho phân xưởng sửa chữa cơ khí
2.2.1. Phân loại và phân nhóm phụ tải cho phân xưởng
 Nhận xét: Các thiết bị đều làm việc ở chế độ dài hạn.

k
sd
= 0.16 ; cos
ϕ
= 0.6 ⇒ tg
ϕ
= 1.33
Bảng 2-2: Bảng số liệu nhóm 1
ST
T
Tên thiết bị Số
lượn
g
Công suất định
mức ( kW )
Ký hiệu trên
mặt bằng
Nhãn hiệu
1 Máy bào ngang 2 9 12 7A35
2 Máy xọc 3 8.4 13 S3A
3 Máy xọc 1 1.7 14 7417
4 Máy tiện tự
động
2 5.8 4 I815M
5 Máy tiện tự
động
2 14 3 2A- 62
6 Máy tiện tự
động
1 3.4 5 I615M

2.103
2.71
*
===
P
P
P
I

Tra bảng n
hq
* ( n*

, P*

) ta được n
hq
* = 0.82 ;
 số thiết bị dùng điện hiệu quả của nhóm 1 là :
n
hq
= n.n
hq
* =14* 0.82 = 11.48= 11 ;
Tra bảng k
max
theo k
sd
và n
hq

1
===
ϕ
Dòng điện tính toán của cả nhóm :
A
U
S
I
dm
tt
tt
56.83
38.0*3
55
.3
1
1
===
b) Xác định phụ tải tính toán cho nhóm 2
Tra sổ tay ta được
k
sd
= 0.16 ; cos
ϕ
= 0.6 ⇒ tg
ϕ
= 1.33
Bảng 2-3: Bảng số liệu nhóm 2
ST
T

= 6;
Suy ra P
I
=7+2*10+7+12+9= 55 kW ;

46.0
13
6
*
===
n
n
n
I

72.0
15.76
55
*
===
P
P
P
I

Tra bảng n
hq
* ( n*

, P*

kVArtgPQ
tttt
03.3433.1*59.25.
22
===
ϕ
kVA
P
S
tt
tt
65.42
6.0
59.25
cos
2
2
===
ϕ
Dòng điện tính toán của cả nhóm :
A
U
S
I
dm
tt
tt
8.64
38.0*3
65.42

7 Máy xọc 1 4.5 49 7417
8 Máy bào ngang 2 7.6 50 M20
9 Máy mài tròn 1 10 51 Z435
Các thiết bị đều làm việc ở chế độ dài hạn nên ta không cần phải qui đổi.
Số thiết bị trong nhóm là n=11.
Tổng công suất P= 67.2 kW
Công suất lớn nhất của thiết bị là P
đmmax
= 10 kW;
Số thiết bị có công suất ≥ 0.5 *P
đmmax
là n
I
= 6;
Suy ra P
I
=10+2*7+2*7.6+10= 49.2 kW ;

55.0
11
6
*
===
n
n
n
I

73.0
2.67

max
= 2.2 ;
⇒ PTTT của nhóm 3 là:
kWPkkP
i
dmisdtt
65.232.67*16.0*2.2..
11
1
max3
===
∑
=
kVArtgPQ
tttt
45.3133.1*65.23.
33
===
ϕ
kVA
P
S
tt
tt
42.39
6.0
65.23
cos
3
3

lượng
Công suất định
mức ( kW )
Ký hiệu trên
mặt bằng
Nhãn hiệu
1 Búa khí nén 1 10 53 MH76
2 Quạt 1 3.2 54 YT2
15
3 Máy mài dao cắt gọt 1 2.8 21 3628
4 Máy mài phá 1 4.5 27 3M634
5 Máy mài 1 2.2 11 4Z53
6 Máy khoan vạn năng 1 7 15 A135
7 Máy phay vạn năng 1 3.4 7 578M
8 Máy khoan bàn 2 0.55 23 HC-12A
9 Máy ép 1 1.7 24 K113
Các thiết bị đều làm việc ở chế độ dài hạn nên ta không cần phải qui đổi.
Số thiết bị trong nhóm là n=10.
Tổng công suất P= 35.9 kW
Công suất lớn nhất của thiết bị là P
đmmax
= 10 kW;
Số thiết bị có công suất ≥ 0.5 *P
đmmax
là n
I
= 2;
Suy ra P
I
=10+7= 17 kW ;

 số thiết bị dùng điện hiệu quả của nhóm 4 là :
n
hq
= n.n
hq
* =10* 0.69 =6. 9= 7 ;
Tra bảng k
max
theo k
sd
và n
hq
ta được k
max
= 2.48 ;
⇒ PTTT của nhóm 4 là:
kWPkkP
i
dmisdtt
25.149.35*16.0*48.2..
10
1
max4
===
∑
=
kVArtgPQ
tttt
95.1833.1*25.14.
44

e) Xác định phụ tải tính toán cho nhóm 5
Tra sổ tay ta được
k
sd
= 0.8 ; cos
ϕ
= 0.9 ⇒ tg
ϕ
= 0.48
Bảng 2-6: Bảng số liệu nhóm 5
ST Tên thiết bị Số Công suất định Ký hiệu trên Nhãn hiệu
16
T lượng mức ( kW ) mặt bằng
1 Lò điện kiểu buồng 2 30 31 H-30
2 Lò điện kiểu đứng 1 25 32 S-25
3 Lò điện kiểu bể 1 30 33 B-20
4 Bể điện phân 1 10 34 PB21
Các thiết bị đều làm việc ở chế độ dài hạn nên ta không cần phải qui đổi.
Số thiết bị trong nhóm là n=5.
Tổng công suất P= 125 kW
Công suất lớn nhất của thiết bị là P
đmmax
= 30 kW;
Số thiết bị có công suất ≥ 0.5 *P
đmmax
là n
I
= 4;
Suy ra P
I

* = 0.89 ;
 số thiết bị dùng điện hiệu quả của nhóm 5 là :
n
hq
= n.n
hq
* =5* 0.89 = 4.45= 4 ;
Tra bảng k
max
theo k
sd
và n
hq
ta được k
max
= 1.14 ;
⇒ PTTT của nhóm 5 là:
kWPkkP
i
dmisdtt
114125*8.0*14.1..
5
1
max5
===
∑
=
kVArtgPQ
tttt
72.5448.0*114.

===
**) Từ các kết quả tính toán của 5 nhóm thiết bị trên ta lập được bảng sau:
Nhóm n P
đm

( kW )
n
I
k
max
P
tt

( kW )
Q
tt

( kVAr )
S
tt

( kVA )
I
tt

( A )
1 14 103.2 7 2 33.02 43.91 55 83.56
2 13 76.15 6 2.1 25.59 34.03 42.65 64.8
3 11 67.2 6 2.2 23.65 31.45 39.42 59.89
17

đl
= 0.85*(43.91+34.03+31.45+18.95+54.72)= 155.6 kVAr
b) Phụ tải chiếu sáng toàn bộ phân xưởng:
Áp dụng các công thức ( 2-34 ) và ( 2-36 ) ta có:
DPP
cs
.
0
=
cscscs
tgPQ
ϕ
.
=
Tra sổ tay trang 253 sách THIẾT KẾ CẤP ĐIỆN ta có P
0
= 15 W/m
2
Suy ra: P
cs
= 15*200 = 3000 W = 3 kW
Các phân xưởng của các nhà máy trong thực tế thường dùng đèn sợi đốt nên
0
=
cs
Q

Vậy ta tính được:
csdlpx
PPP

S
P
=
ϕ
cos
76.0
39.239
93.181
cos
==
px
ϕ
A
U
S
I
dm
px
ttpx
72.363
38.0*3
39.239
.3
===
2.3. Xác định phụ tải tính toán cho các phân xưởng khác và toàn nhà máy
2.3.1. Phụ tải tính toán của các phân xưởng
Vì các phân xưởng khác chỉ biết công suất đặt do đó phụ tải tính toán được xác
định theo phương pháp hệ số nhu cầu ( k
nc
)

= 975+3 = 978 kW
Công suất tính toán phản kháng của phân xưởng:
Q
ttpx
= Q
đl
=P
đl
.tg
ϕ
= 975*1.33 = 1296.75 kVAr
Công suất tính toán toàn phần của phân xưởng:
kVAQPS
ttpxttpxttpx
162475.1296978
2222
=+=+=
A
U
S
I
dm
ttpx
ttpx
4.2467
38.0*3
1624
.3
===
Tính toán tương tự cho các phân xưởng khác ta có bảng kết quả sau:

( A )
1 Phân xưởng kết cấu kim 975 3 978 1296.7 1624 2467.
19
loại 5 4
2 Phân xưởng lắp ráp cơ
khí
720 9 729 957.6 1204 1829.
3
3 Phân xưởng đúc 840 6 846 630 1055 1602.
9
4 Phân xưởng nén khí 560 3 563 420 702 1066.
6
5 Phân xưởng rèn 720 3 723 734.5 1031 1566.
4
6 Trạm bơm 512 2 514 681 853 1296
7 Phân xưởng sửa chữa cơ
khí
179 3 182 155.6 239 363.7
8 Phân xưởng gia công gỗ 225 7 232 229 326 495.3
9 Bộ phận hành chính và
ban quản lý
64 8 72 31 78 118.5
10 Bộ phận thử nghiệm 296 4 300 222 373 566.7
11 Phụ tải chiếu sáng các
phân xưởng
2.3.2. Phụ tải tính toán của toàn bộ nhà máy ( xí nghiệp )
∑
=
=
m

P
=
ϕ
cos
= 0.7
A
U
S
I
TA
ttXN
ttXN
6.165
22.3
6310
.3
===
Khi kể đến sự phát triển tương lai của nhà máy:
20
S
XN
(t)= S
ttXN
(1+
α
t)
Lấy
α
= 0.06 ; t = 10 năm ta có: S
XN

.
∏
=
21
Trong đó:
R
pxi
( mm ) – bán kính vòng tròn phụ tải của phân xưởng i
S
ttpxi
( kVA ) – phụ tải tính toán của phân xưởng i
m ( kVA/mm
2
) – tỉ lệ xích mà ta lựa chọn
Góc của phụ tải chiếu sáng nằm trong
biểu đồ phụ tải:
ttpxi
cspxi
cspxi
P
P.360
=
α
Trong đó:
a
cspxi
( độ ) – góc của phụ tải chiếu sáng phân xưởng i
P
cspxi
( kW ) – phụ tải chiếu sáng của phân xưởng i

cspx
( độ )
1 Phân xưởng kết cấu kim
loại
3 978 1624 13 1.1
2 Phân xưởng lắp ráp cơ
khí
9 729 1204 11 4.4
3 Phân xưởng đúc 6 846 1055 11 2.6
4 Phân xưởng nén khí 3 563 702 7 1.9
5 Phân xưởng rèn 3 723 1031 10 1.5
6 Trạm bơm 2 514 853 10 1.4
7 Phân xưởng sửa chữa cơ
khí
3 182 239 5 5.9
8 Phân xưởng gia công gỗ 7 232 326 6 10.9
9 Bộ phận hành chính và
ban quản lý
8 72 78 3 40
10 Bộ phận thử nghiệm 4 300 373 6 4.8
22
11 Phụ tải chiếu sáng các
phân xưởng
2.4.2. Xác định trọng tâm phụ tải của toàn xí nghiệp
a) Ỳ nghĩa của trọng tâm phụ tải trong thiết kế cấp điện
Trọng tâm phụ tải của nhà máy là một vị trí quan trọng giúp người thiết
kế tìm điểm đặt trạm biến áp, trạm phân phối nhằm giảm tối đa tổn thất năng
lượng. Ngoài ra trọng tâm phụ tải còn có thể giúp nhà máy trong việc quy
hoạch và phát triển sản xuất trong tương lai nhằm có các sơ đồ cung cấp điện
hợp lý, tránh lãng phí và đạt được các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật tốt nhất.

ittpxi
S
YS
y
1
1
0
.
Trong đó:
X
i
,Y
i
: toạ độ của phân xưởng i
n: số phân xưởng có phụ tải điện trong xí nghiệp.
Thay số vào công thức trên ta được:
7485
6*3732*782.8*326
6*2395.5*8535.5*10314.4*7027.8*10558.1*12047.3*1624
0
+++
+++++++
=
x
x
0
= 5
7485
8.1*3738.0*785.4*326
2.5*2398.0*8534*10312.1*7027.1*10555*12042.5*1624

3.1.2. Phương pháp cung cấp điện cho nhà máy
a) Phân loại và đánh giá hộ tiêu thụ điện trong nhà máy .
Nguyên tắc chung để đánh giá hộ tiêu thụ điện trong nhà máy là ta dựa vào
tầm quan trọng của phân xưởng đó đối với nhà máy tức là khi ta ngừng cung cấp
thì mức độ ảnh hưởng của nó tới hoạt động của toàn nhà máy là cao hay thấp ,
từ đó ta có thể xác định được loại phụ tải và sơ đồ cấp điện hợp lý cho các phân
xưởng trong toàn nhà máy .
Khi đã xác định được các hộ tiêu thụ điện trong nhà máy ta sẽ căn cứ vào số
phần trăm loại hộ tiêu thụ để đánh giá toàn nhà máy . Với nhà máy cơ khí địa
phương ta có số hộ tiêu thụ loại hai là 7 hộ với các phân xưởng : Phân xưởng kết
cấu kim loại, phân xưởng lắp rắp cơ khí, phân xưởng đúc, phân xưởng nén khí,
phân xưởng rèn, phân xưởng gia công gỗ, trạm bơm. Còn phân xưởng sửa chữa
cơ khí, bộ phận hành chính và ban quản lý, bộ phận thử nghiệm có thể xếp loại
hộ tiêu thụ loại 3 . Tổng kết lại ta có số % hộ tiêu thụ loại 2 khoảng 80% nên
đánh giá toàn nhà máy là hộ tiêu thụ loại 2 .
Kiểu sơ đồ cung cấp điện phù hợp với điện áp truyền tải đã chọn : Do điều
kiện thiết kế đã cho trạm biến áp trung gian 110/22 kV, ta chỉ cần đưa cáp
truyền tải 22 kV vào trạm PPTT đặt ở tâm phụ tải của nhà máy. Sau đó từ cáp
truyền tải 22 kV này, điện năng sẽ được dẫn tới từng trạm biến áp phân
xưởng .Tuỳ theo sự phân loại ở trên mỗi trạm biến áp chứa một hoặc hai
MBA.Tại đây điện áp được hạ xuống còn 0,4 kV và được dẫn tới từng phân
xưởng.
Nhiệm vụ của chúng ta là thiết kế :
25