Đồ án Đề Tài:Thiết kế hệ thống cung cấp
điện cho nhà máy

Đồ án tốt nghiệp Trịnh Văn Phương HTĐ - K40
Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy đường
1
LỜI NÓI ĐẦU
Trong sự nghiệp công nghiệp hoá - Hiện đại hoá nước nhà, công nghiệp
Điện Lực giữ một vai trò đặc biệt quan trọng bởi vì điện năng là nguồn năng
lượng được dùng rộng rãi nhất trong các ngành kinh tế quốc dân. Khi xây
dung một nhà máy, một khu kinh tế, khu dân cư, thành phố trước tiên người ta
phải xây dung hệ thống cung cấp điện để cung cấp điện năng cho các máy
móc và nhu cầ
u sinh hoạt của con người. Sự phát triển của các ngành công
nghiệp và nhu cầu sử dụng điện năng đã làm cho sự phát triển không ngừng
của hệ thống điện cả về công suất truyền tải và mức độ phức tạp với sự yêu
cầu về chất lượng, điện năng ngày càng cao, đòi hỏi người làm chuyên môn


Hà Nội, ngày tháng năm 2005.
Sinh viên Trịnh Văn Phương Đồ án tốt nghiệp Trịnh Văn Phương HTĐ - K40
Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy đường
3


của nó. Đứng về mặt sản xuất và tiêu thụ điện năng mà xét thì công nghiệp là
lĩnh vực tiêu thụ nhiều điện năng nhất. Vì vậy việc thiết kế cung cấp điện và
sử dụng điện hợp lý trong lĩnh vực này sẽ có tác dụng trực tiếp đến việc khai
thác khả năng của nhà máy phát đi
ện và sử dụng hiệu quả lượng điện năng
sản xuất ra.
Nhiệm vụ đặt ra là thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy đường
(nhà máy số 4).
Nhà máy bao gồm 09 phân xưởng. Nguồn cung cấp điện cho nhà máy
được lấy từ trạm biến áp trung gian quốc gia, điện áp 10KV, công suất vô
cùng lớn, dung lượng ngắn mạch phía hạ áp là 200MVA, nguồn cách nhà máy
6Km và dùng đường dây lộ kép loại dây AC để
truyền tải điện, nhà máy làm
việc với chế độ 3 ca, thời gian sử dụng công suất cực đại của nhà máy là T
max

= 5000h. Thiết bị trong các phân xưởng đều có công suất nhỏ, nhưng máy
móc trong các phân xưởng tương đối nhiều, các máy móc đều hoạt động ở
mức độ tối đa, tổ chức làm việc hiệu quả và liên tục, do đó biểu đồ phụ tải khá
bằng phẳng hệ số đồng thời của các phụ tải khá cao, khoảng 0,85 - 0,95, hệ số
nhu cầu cũng khá cao. Theo yêu cầu thiết kế nhà máy thì sau khi thiế
t kế
mạng hạ áp của phân xưởng sửa chữa cơ khí, ta thiết kế mạng cao áp cho toàn
bộ nhà máy. Sau đây là bản vẽ mặt bằng toàn nhà máy, số liệu cụ thể của các
phân xưởng và số liệu cụ thể của các thiết bị trong phân xưởng sửa chữa cơ
khí và sơ đồ toàn phân xưởng. Đồ án tốt nghiệp Trịnh Văn Phương HTĐ - K40
Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy đường
9

Đồ án tốt nghiệp Trịnh Văn Phương HTĐ - K40
Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy đường
6
PHỤ TẢI ĐIỆN CỦA NHÀ MÁY ĐƯỜNG

Ký hiệutrên
mặt bằng
Tên phân xưởng Công suất đặt
P
đ
(KW)
Diện
tích
(
2
m
)
1 Kho củ cải đường 350 2100
2 Phân xưởng thái và nấu củ cải
đường
700 1500
3 Bộ phận cô đặc 550 600
4 Phân xưởng tinh chế 750 1000
5 Kho thành phẩm 150 900
6 Phân xưởng sửa chữa cơ khí Theo tính toán 800
7 Trạm bơm 600 600

chú
1
2 3 4 5 6
BỘ PHẬN DỤNG CỤ
1
Máy tiện ren 2 IA616 7,0

2
Máy tiện ren 2 IA62 7,0

3
Máy tiện ren 2 IK62 10,0

4
Máy tiện ren cấp chính
xác cao
1
I
Π 6 Π
1,7

5
Máy doa tốc độ 1 2A450 2,0

6
Máy bào ngang 2 7M36 7,0

7
Máy xọc 1 7A420 2,8


17
Máy mài vạn năng 1 3A64 1,75

18
Máy mài dao cắt gọt 1 3818 0,65

19
Máy mài mũi khoan 1 36652 1,5

20
Máy mài sắc mũi phay 1 3667 1,0

21
Máy mài dao chuốt 1 360 0,65

22
Máy mài mũi khoét 1 3659 2,9

23
Thiết bị để hoá bền kim
loại
1
ΠΠ - 58
0,8

24
Máy dũa 1 2,2

25
Máy khoan bàn 2 HC125 0,65


34
Thiết bị cao tần1ПГ-606 80,0

35
Tủ 1

36
Bàn 1

37
Thiết bị đo bi 1 23,0

38
Tủ đựng bi 1

39
Bàn 1

40
Máy nén khí 1 45

BỘ PHẬN MỘC
41
Máy bào gô 1
C
φ-4
2,0
4,5


48
Quạt gió trung áp 19,0

49
Quạt gió số 9,5 1 12,0

50
Quạt gió số14 1 18,0 ỏn tt nghip Trnh Vn Phng HT - K40
Thit k h thng cung cp in cho nh mỏy ng
9

Mặt bằng mạng điện phân xƯởng sửA CHữA cơ khí
Buồng thông gió
Phòng sinh hoạt
Kho
Kho
Phòng sinh hoạt
2

31
32
28
29
30
22
18
37
45
45
40
47
41
46
42
49
50
48
36
35
45
44
43
38
Bản vẽ số : 3
Tỉ lệ : 1:5000
truờng đại học bách khoa h nội
lớp : hệ thống điện . N1- k40
Trịnh văn phuơng
Sinh viên thực hiện

máy,chế độ vận hành của chúng, quy trình công nghệ sản xuấ
t … Vì vậy xác
định chính xác phụ tải tính toán là một nhiệm vụ khó khăn nhưng rất quan
trọng , vì nếu xác định phụ tải tính toán mà nhỏ hơn phụ tải thực tế thì sẽ làm
giảm tuổi thọ các thiết bị điện, có khi dẫn đến cháy, nổ rất nguy hiểm, còn
nếu phụ tải tính toán lớn hơn phụ tải thực tế nhiều thì các thiết bị điện đượ
c
chọn sẽ quá lớn so với yêu cầu do đó gây lãng phí.
Có nhiều phương pháp xác định phụ tải điện nhưng do tính phức tạp
của phụ tải nên chưa có phương pháp nào hoàn toàn chính xác. Sau đây sẽ
trình bày một số phương pháp tính phụ tải thường dung nhất trong thiết kế hệ
thống cung cấp điện.
1. Xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu.
P
tt
= k
nc .
P
đ
Q
tt
= P
tt
.tgϕ

Đồ án tốt nghiệp Trịnh Văn Phương HTĐ - K40
Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy đường
11
S
tt

F , (kw ); (2.2) (TL1)
Trong đó : p
o
- Suất phụ tải trên 1m
2
diện tích sản xuất ( kW/m
2
)
F - Diện tích sản xuất, m
2
;
Phương pháp này chỉ cho kết quả gần đúng và chỉ áp dụng cho các
phân xưởng có mật độ máy móc sản xuất phân bổ tương đối đều.
3. Xác định phụ tải tính toán theo suất tiêu hao điện năng cho một
đơn vị sản phẩm.
P
tt
=
max
T
MW
o
( 2.3) (TL1)
Trong đó :
M - Số đơn vị sản phẩm được sản xuất ra trong 1 năm( sản lượng)
W
o
-Suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm (kWh/ đơn vị sản
phẩm)
T

- công suất định mức (W).
Phương pháp này cho kết quả tương đối chính xác và thường được
dùng để xác định phụ tải tính toán của nhóm thiết bị có đặc điểm làm việc
tương đối giống nhau.
- Dựa vào danh sách thiết bị của phân xưởng ta phân nhóm các thiết bị
dựa trên nguyên tắc các thiết bị đặt tương đối gần giống nhau, tổng công suất
đặt giữa các nhóm không quá lệch nhau.
- Từ s
ố liệu của các nhóm ta xác định được P
đmmax,
P
đmmin
.
- Từ đó ta tính : m =
min
max
dm
dm
P
P

∗
Nếu m > 3 ta thực hiện tính n
1
là số thiết bị có công suất không nhỏ
hơn một nửa công suất của thiết bị có công suất lớn nhất.
Tính P
1
của n
1


Tra PL 1.4 : n
.*hq
=φ(n
*,
P
*
)
- Tính n
hq
= n.n
hq
*

Tra PL1.5 : k
max
= φ(k
sd
, N
hq
)
Tính P
tt
= k
max .
k
sd
. P
đm
(kW).

S
(kVA) (2.6) ( TL1)
*Nếu n >3 và n
hq
< 4 thì P
tt
được tính như:
P
tt
=
dmi
n
i
pti
PK .
1
∑
=
( 2.7 ) ( TL1 )
Trong đó k
pti
là hệ số phụ tải của thiết bị thứ i, tra trong sổ tay. Nếu
không có số hiệu chính xác thì k
pt
có

thể lấy.
k
pt
= 0.9 với các thiết bị làm việc ở chế độ dài hạn.

tb
=K
sd
. P
đm
(2.9)(TL1)
• Nếu trong mạng có thiết bị 1 pha thì phải cố gắng phân phối đều các
thiết bị đó lên cả 3 pha của mạng.
2. 1. XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CỦA PHÂN XƯỞNG SỮA CHỮA CƠ
KHÍ.
Dựa vào tính chất, vị trí và chế độ làm việc của các thiết bị trong phân
xưởng ta có thể phân các thiết bị của phân xưởng sữa chữa cơ khí thành 5
nhóm. Chi tiết của các nhóm được trình bày trong bảng 1.
1.1Xác định phụ tải tính toán của nhóm 1.

Tên thiết bị
Số
Lượng
Ký hiệu
trên mặt
bằng
P
đm
( kW ) I
đm

(A)
1 máy Toàn bộ
Thiết bị cao tần 1 34 80.0 80.0 202,5
Thiết bị đo bi 1 37 23.0 23.0 58.2

80
=12.3 ⇒ m >3
Tra phụ lục 1.1 . Với phân xưởng sữa chữa cơ khí ta chọn k
sd
= 0.16;
cosϕ =0,6, tgϕ =1,33
Để xác định P
tt
ta dùng phương pháp số thiết bị dùng điện hiệu quả .
Theo bảng của nhóm 1 ta có n
1
= 2.
P
1
=
=
∑
=
n
i
dmi
P
1
80 + 45,0 = 125(kW)
Xác định n
∗
và p
∗
.
n

hq∗
=0,63.
Xác định số n
hq
: n
hq
= n.n
hq∗
= 5.0,63 = 3.15.
Tra phụ lục 1.5 với k
sd
= 0,16 ; n
hq
= 3,15 ta được k
max
= 3,11
- Công suất tác dụng của nhóm 1.
P
tt
=k
max
. k
sd
. P
đm
= 3,11.0.16.161,5 = 80,4(kW).
- Công suất phản kháng của nhóm được xác định theo
P
tt
.

38,0.3
6,133
A=

1.2.Tính toán phụ tải điện cho nhóm 2.

Tên thiết bị
Số
lượng
Ký hiệu
trên mặt
bằng
P
đm
(KW)
I
đm
(A)
1 máy Toàn
bộ
Máy khoan 1 42 4.2 4.2 10.6
Máy cưa đai 1 44 4.5 4.5 11.4
Máy bào gỗ 1 46 10 10 25.3
Quạt gió trung áp 1 48 9 9 22.7
Quạt gia số 9,5 1 49 12.0 12.0 30.4
Quạt số 14 1 50 18 18 45.6
Cộng theo nhóm 2 6 57.7 57.7 146

-Tổng số thiết có trong nhóm n=6.
- Thiết bị có công suất lớn nhất trong nhóm

1
1
kWPP
n
i
dmi
=+++==
∑
=
.
- Tính
.,
∗∗
Pn

,66,0
6
4
1
===
∗
n
n
n

.85,0
7,57
49
1
===

Tra phụ lục 1.5 với
,16,0=
k
sd
n
=
hq
5 ta được
.87,2=
k
MAX

- Công suất tác dụng và phản kháng của nhóm 2.

)(5,267,57.16,0.87,2.. kWPkkP
dmsdMAXtt
===
.

).(2,3533,1.5,26. kVArtgPQ
tttt
===
ϕ

- Công suất toàn phần.

)(06,442,355,26
2222
kVAQPS
tttttt

.
max.
1
1
+=
∑
−
=
(2.10 ) (TL1)
Trong đó :
I
đn
là dòng điện đỉnh nhọn trong nhóm .
k
kđ
: Bội số dòng điện khởi động của thiết bị, chọn k
kđ
= 5.
I
đmmax:
dòng điện định mức của thiết bị có dòng khởi động lớn
nhất trong nhóm .
Đối với nhóm 1 ta có:
=+=
∑
−
=
k
III
kd

2
diện tích sản xuất.
Đối với phân xưởng sửa chữa cơ khí ta có
P
o
= 15W/m
2
= 0,015 kW/m
2
.
S : là diện tích phân xưởng : S = 800 m
2
.
Vậy phụ tải chiếu sáng của phân xưởng là :
P
cs
= 800. 0,015 = 12 (kW).
Từ kết quả ở bảng 1 để cho việc dễ quan sát và tính toán các bước tiếp
theo ta lập bảng sau :
Bảng 2:
Nhóm P
tt
(kW) Q
tt
(kVAr) S
tt
(kVA) I
tt
(A)
1 80.4 106.8 133.6 202.9

P
px
= 0,85. ( 80,4 + 26,5 + 4,82 + 17,26 + 23,19 +12 ) = 139,5 (kW)
Phụ tải phản kháng của phân xưởng.
Q
px
= P
px
* tgϕ = 139,5* 1,33 = 185,5 (kVAr).
Phụ tải toàn phần của phân xưởng kể cả chiếu sáng được tính theo
công thức sau:
()
Q
PP
S
px
cspx
px
2
2
++=
(2-13) (TL1)
=
()
2
2
5,185125,139 ++
= 239,5 (kVA)
)(8,363
38,0*3

đm
(kW)
I
đm
(A)

k
sd

cos
ϕ
/tg
ϕn
hq

k
max
Phụ tải tính toán
I
đn (A)
Một
thiết
bị
Tất cả
thiết bị
P
tt


Nhóm 3
Máy mài dao cắt gọt 1 18 0.65 0.65 1.64 0.16 0.6/1.33
Máy mài mũi khoan 1 19 1.5 1.5 3.80 0.16 0.6/1.33
Máy mài sắc mũi phay 1 20 1.0 1.0 2.53 0.16 0.6/1.33
Máy mài dao chuốt 2 21 0.65 0.65*2 1.64*2 0.16 0.6/1.33

Đồ án tốt nghiệp Trịnh Văn Phương HTĐ - K40
Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy đường
21
Máy mài mũi khoét 1 22 2.9 2.9 7.34 0.16 0.6/1.33
Thiết bị để hoá bền KL 1 23 0.8 0.8 2.02 0.16 0.6/1.33
Máy giũa 1 24 2.2 2.2 5.57 0.16 0.6/1.33
Máy khoan bàn 1 25 0.65 0.65 1.64 0.16 0.6/1.33
Máy để mài tròn 1 26 1.2 1.2 3.03 0.16 0.6/1.33
Máy đo độ cứng đầu côn 1 28 0.6 0.6 1.52 0.16 0.6/1.33
Máy mài sắc 1 31 0.25 0.25 0.63 0.16 0.6/1.33
C. trục cánh có palăng đ 1 33 1.3 1.3 3.29 0.16 0.6/1.33
Cộng nhóm 3 13 13.7 14.35 36.02 0.16 0.6/1.33 10 2.1 4.82 6.41 8.02 12.2 65.65

Nhóm 4
Máy tiện ren 2 1 7.0 7.0 * 2 17.7*2 0.16 0.6/1.33
Máy tiện ren 1 3 10.0 10.0 25.32 0.16 0.6/1.33
Máy doa toạ độ 1 5 2.0 2.0 5.06 0.16 0.6/1.33
Máy bào ngang 1 6 7.0 7.0 17.72 0.16 0.6/1.33
Máy xọc 2 7 2.8 2.8 * 2 7.09*2 0.16 0.6/1.33
Máy phay đứng 1 10 2.8 2.8 7.09 0.16 0.6/1.33
Máy mài phẳng 1 12 2.5 2.5 6.33 0.16 0.6/1.33
Máy khoan đứng 1 14 2.8 2.8 7.09 0.16 0.6/1.33
Cộng nhóm 4 10 36.9 46.7 118.19 0.16 0.6/1.33 8 2.31 17.26 22.95 28.72 43.6 219.47
Cầu chì nhánh
Phụ tải Phụ tải Phụ
tải
Phân xưởng sửa chữa cơ khí lấy điện từ trạm biến áp phân xưởng trạm này đặt
kề với tường phân xưởng và nguồn điện thứ cấp sẽ đưa điện tới một tủ phân phối nằm
trong phân xưởng . Tủ phân phối làm nhiệm vụ cung cấp điện tới 5 tủ động lực. mỗi
tủ động lực s
ẽ cung cấp điện cho một nhóm phụ tải. tủ động lực thường được đặt ở
trung tâm nhóm máy và cạnh tường phân xưởng, do đó sẽ giảm được diện tích đặt tủ
và thuận tiện trong việc sửa chữa và thay thế. Đồ án tốt nghiệp Trịnh Văn Phương HTĐ - K40
Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy đường
23
Đường dây từ tủ phân phối của phân xưởng tới các tủ động lực dùng cáp cao su
lõi đồng, còn đường dây từ tủ động lực tới các máy công cụ dùng dây dẫn cách điện
di trong ống.
Ngoài ra tủ động lực dùng cho chiếu sáng của phân xưởng lấy điện riêng từ
một nhánh đầu ra của tủ phân phối.
Để vận hành và bảo vệ mạng hạ áp của phân xưởng đặt khởi động từ
tại các

đl4
đl3
đl2
đl5
chiếu sáng
Bộ phận quạt
gió
Máy nén
khí
Bộ phận mộc
Bộ phận nhiệt luyện
38
43
44
45
35
36
48
50
49
42
46
41
47
40
45
45
37
18
22

9
2
4
17
17
2
Phòng sinh hoạt
Kho
Kho
Phòng sinh hoạt
Buồng thông gió
Mặt bằng v sơ đồ đi dây của mạng điện phân xƯởng sủa chũa cơ khí
Mặt bằng v sơ đồ đi dây mạng điện
phân xƯởng sửa chữa cơ khí