Báo cáo tốt nghiệp
THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN
Cung cấp điện GVHD:TS.Phan Đăng Khải 1
9
2
6
5
8
THIẾT KẾ
HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN
vực (hệ thống điện).
2. Công suất của nguồn điện: vô cùng lớn.
3. Dung lượng ngắn mạch về phía hạ áp của TBA khu vực: 250MVA.
4. Đường dây nối từ TBA khu vực về nhà máy dùng loại dây AC hoặc cáp XLPE.
5. Khoảng cách từ TBA khu vực đến nhà máy: 15 km
6. Nhà máy làm việc 3 ca.

Ngày nhận đề: Tháng n
ăm

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN Nhà máy số 8

Từ hệ thống điện đến

Cung cấp điện GVHD:TS.Phan Đăng Khải 2

6 Bộ phận nén ép 450
7 Phân xưởng kết cấu kim loại 230
8 Văn phòng và phòng thiết kế 80
9 Trạm bơm 130
10 Chiếu sáng phân xưởng

Phụ tải điện nhà máy cơ khí công nghiệp địa phương
Danh sách thiết bị phân xưởng sửa chữa cơ khí (Bản vẽ số 2).

Cung cấp điện GVHD:TS.Phan Đăng Khải 3
TT Tên thiết bị Số
lượng
Nhãn
hiệu
PĐM (kW)
1 Máy Toàn bộ
1 2 3 4 5 6
Bộ phận máy
1 Máy tiện ren 1 1616 4,5 4,5
2 Máy tiện tự động 3 TD-IM 5,1 15,3
3 Máy tiện tự động 2 2A-62 14,0 28,0

27 Máy mài phá 1 3M364 3,00 3,00
28 Cưa tay 1 - 1,35 1,35
29 Cưa máy 1 872 1,70 1,70
30 Bàn thợ nguội 7 - - -
Bộ phận nhiệt luyện
31 Lò điện kiểu buồng 1 H-30 30 30
32 Lò điện kiểu đứng 1 S-25 25 25
33 Lò điện kiểu bể 1 B-20 30 30
34 Bể điện phân 1 PB21 10 10
35 Thiết bị phun cát 1 331 - -
36 Thùng xói rửa 1 - - -
37 Thùng tôi 1 - - -
38 Máy nén 2 - - -
39 Tấm kiểm tra 1 - - -
40 Tủ điều khiển lò điện 1 - - -
41 Bể tôi 1 - - -
42 Bể chứa 1 - - -
Bộ phận sữa chữa
43 Máy tiện ren 2 IK620 10,0 20,0
44 Máy tiện ren 1 1A-62 7,0 7,0
45 Máy tiện ren 1 1616 4,5 4,5
46 Máy phay ngang 1 6P80G 2,8 2,8
47 Máy phay vạn năng 1 678 2,8 2,8
48 Máy phay răng 1 5D32 2,8 2,8
49 Máy xọc 1 7417 2,8 2,8
50 Máy bào ngang 2 - 7,6 15,2
51 Máy mài tròn 1 - 7,0 7,0
52 Máy khoan đứng 1 - 1,8 1,8
53 Búa khí nén 1 PB-412 10,0 10
54 Quạt 1 - 3,2 3,2
Cung cp in GVHD:TS.Phan ng Khi

6

Kho phụ tùng v
vật liệu
Phòng
thử nghiệm
11
25
30
43
44
Mặt bằng phân xởng SCCK - Bản vẽ số 2 Tỉ lệ 1:10
28
7
15
24
27
21
30
38
41
32
40
38
36
39

61
56
57
59
50
49
45
60
51
Khu lắp ráp
Bộ phận rèn
Bộ phận sửa chữa điện
Kho
thnh
phẩm
Bộ phận máy công cụ
1
2
22
5
5
3
4
4
14
16
9
9
7
6

LỜI NÓI ĐẦU……………………………………………………………………..8
CHƯƠNG 1:Mở đầu………………………………………………………………9
CHƯƠNG 2:Xác định phụ tải tính toán của các phân xưởng,nhà máy………12
CHƯƠNG 3:Thiết kế mạng cao áp của toàn nhà máy………………………...36
CHƯƠNG 4:Thiết kế mạng hạ áp của phân xưởng sửa chữa cơ khí…………77
CHƯƠNG 5:Tính toán bù công suất phản kháng……………………………..89
CHƯƠNG 6:Thiết kế hệ thống chiếu sáng chung của phân xưởng sửa
chữa cơ khí………………………………………………………….94


Khi xây dựng một nhà máy mới, một khu công nghiệp mới hay một khu dân
cư mới…thì việc đầu tiên phải tính đến là xây dựng một hệ thống cung cấp điện để
phục vụ cho nhu cầu sản xuất và sinh hoạt cho khu vực đó.
Trong công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa, ngành công nghiệp nước ta
đang ngày một khởi sắc, các nhà máy, xí nghiệp không ngừng được xây dựng. Gắn
liền với các công trình đó là hệ
thống cung cấp điện được thiết kế và xây dựng.
Xuất phát từ yêu cầu thực tế đó, cùng với những kiến thức được học tại Trường đại
học Bách Khoa Hà Nội, em đã nhận được đề tài thiết kế môn học : Thiết kế Hệ
Thống Cung Cấp Điện cho Nhà máy cơ khí công nghiệp địa phương. Đây là một
đề tài thiết kế
rất bổ ích, vì thực tế những nhà máy Công nghiệp Địa phương ở nước
ta vẫn còn đang trong giai đoạn phát triển, tìm tòi, hoàn thiện và đi lên.
Trong thời gian làm bài tập dài vừa qua, với sự cố gắng nỗ lực của bản thân,
cùng với sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo hướng dẫn Phan Đăng Khải, em đã
hoàn thành xong bài tập môn học của mình.

Một lần nữa, em xin gửi đến thầy Phan Đăng Khải, cùng các thầy cô giáo
trong bộ môn Hệ Thống Điện lòng biết ơn sâu sắc nhất.

Hà Nội, ngày 25 tháng 11 năm 2005

Sinh viên

Phạm Năng Văn
3 ca.
Như chúng ta đã biết, ngành cơ khí là một ngành sản xuất hết sức quan trọng,
đóng vai trò then chốt trong nền kinh tế quốc dân.Kinh tế càng phát triển thì nhu
cầu cũng như yêu cầu về chất lượng với các máy móc cơ khí càng tăng.Với
nhiệm vụ là nhà máy chế tạo ra các loạ
i máy công cụ, nhà máy cơ khí số I đóng
vai trò rất quan trọng đối với lĩnh vực sản xuất công nghiệp trong cả nước.Do
tầm quan trọng của nhà máy như vậy, nên khi thiết kế cung cấp điện, nhà máy
được xếp vào hộ tiêu thụ loại I, đòi hỏi độ tin cậy cấp điện cao nhất.Trong phạm
vi nhà máy, các phân xưởng tùy theo vai trò và qui trình công nghệ, được xếp
vào hộ tiêu thụ loại I: các phân xưởng quan trọ
ng nằm trong dây chuyền sản
xuất khép kín, hoặc loại II: các phân xưởng phụ, bộ phận hành chính …
Năng lượng điện cung cấp cho nhà máy được lấy từ hệ thống lưới điện quốc
gia thông qua trạm biến áp trung gian cách nhà máy 15km.Về phụ tải điện : do
sản xuất theo dây chuyền, nên hệ thống phụ tải của nhà máy phân bố tương đối
tập trung, đa số phụ tải củ
a nhà máy là các động cơ điện, có cấp điện áp chủ yếu
là 0,4 kV; có một số ít thiết bị công suất lớn làm việc ở cấp điện áp 3 kV: lò
nhiệt, các động cơ công suất lớn …Tương ứng với qui trình và tổ chức sản xuất,
thời gian sử dụng công suất cực đại của nhà máy T
max
=5000 giờ.
Trong chiến lược sản xuất và phát triển, nhà máy sẽ thường xuyên nâng cấp,
cải tiến qui trình kỹ thuật, cũng như linh hoạt chuyển sang sản xuất cả các sản
phẩm phù hợp với nhu cầu của nền kinh tế.Do vậy, trong quá trình thiết kế cung
cấp điện, sẽ có sự chú ý đến yếu tố phát triển, mở rộng trong tương lai gần 2-3
năm cũng như 5-10 nă
m của nhà máy .
Danh sách và công suất lắp đặt của nhà máy cho trong bảng 1.1

Phân xưởng kết cấu kim loại 230
8 Văn phòng và phòng thiết kế 80
9 Trạm bơm 130
10
Chiếu sáng phân xưởng

Bảng 1.1- Danh sách các phân xưởng và nhà làm việc trong nhà máy

II. NỘI DUNG TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CHÍNH.

Hệ thống cung cấp điện hiểu theo nghĩa rộng bao gồm: các khâu phát điện,
truyền tải và phân phối điện năng.Đối với nhà máy đang xét, hệ thống cung cấp
điện hiểu theo nghĩa hẹp là: hệ thống truyền tải và phân phối điện năng, làm nhiệm
vụ cung cấp điện cho một khu vực nhất định.Nguồn của hệ thố
ng cung cấp này lấy
từ hệ thống lưới điện quốc gia với cấp thích hợp ( thường dùng cấp điện áp từ trung
bình trở xuống : 35 kV, 10kV, 6kV).
Việc thiết kế cung cấp điện với mục tiêu cơ bản là : đảm bảo cho hộ tiêu thụ
có đủ lượng điện năng yêu cầu, với chất lượng điện tốt.Các yêu cầu chính đối với
một hệ thống cung cấp điện được thiết kế bao gồm: độ tin cậy cung cấp điện, chất
lượng điện,an toàn cung cấp điện, kinh tế. Tùy theo qui mô của công trình lớn hay
nhỏ, mà các thiết kế có thể phân ra cụ thể hoặc gộp một số bước với nhau. Mỗi giai
đoạn và vị trí thiết kế lại có các phương án riêng phù hợp .
Đối với nhà máy cơ
khí địa phương, các bước thiết kế hệ thống cung cấp
điện gồm:
1.Xác định phụ tải tính toán của các phân xưởng và toàn nhà máy.
2.Thiết kế mạng điện hạ áp cho phân xưởng sửa chữa cơ khí
3.Thiết kế mạng điện cao áp cho toàn nhà máy :
a) Chọn số lượng, dung lượng và vị trí lắp đặt các trạm biến áp


Cung cấp điện GVHD:TS.Phan Đăng Khải


ối
lượng tính toán và các thông tin ban đầu đòi hỏi quá lớn và ngược lại.Có thể đưa ra
đây một số phương pháp thường sử dụng nhiều hơn cả để xác định PTTT khi quy
hoạch và thiết kế hệ thống cung cấp điện:
1. Phương pháp xác định phụ tải tính toán (PTTT) theo công suất đặt và
hệ số nhu cầu k
nc

P
tt
= k
nc
.P
đ

Trong đó :
k
nc
- hệ số nhu cầu, tra trong sổ tay kỹ thuật.
P
đ
- công suất đặt của thiết bị hoặc nhóm thiết bị, trong tính
toán có thể xem gần đúng P
đ
=P
đm
(kW).
2.Phương pháp xác định PTTT theo hình dáng của đồ thị phụ tải và
công suất trung bình :
P


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
βσ±=
tbtt
PTrong đó :
P
tb
-công suất trung bình của thiết bị hoặc nhóm thiết bị (kW)

σ
-độ lệch của đồ thị phụ tải khỏi giá trị trung bình

β
-hệ số tán xạ của
σ

4.Phương pháp xác định PTTT theo công suất trung bình và hệ số cực
đại

tt max sd dm
P k .k .P=

Trong đó :
P
đm

T
max
-thời gian sử dụng công suất lớn nhất (h)
Phương pháp này thường được dùng để xác định PTTT cho các XNCN có số
phụ tải ít, sản xuất tương đối ổn định.
6.Phương pháp xác định PTTT theo suất trang bị điện trên đơn vị diện
tích:
P
tt o
p .F=

Trong đó:
p
o
-suất trang bị điện trên một đơn vị diện tích (W/m
2
).
F -diện tích bố trí thiết bị (m
2
).
7.Phương pháp tính trực tiếp. Cung cấp điện GVHD:TS.Phan Đăng Khải 14

(số 57) là có chế độ ngắn hạn lặp lại. Những đặc điểm này cần được quan tâm khi
phân nhóm phụ tải, xác đị
nh PTTT và lựa chọn phương án thiết kế cung cấp điện
cho phân xưởng.

I.Giới thiệu phương pháp xác định PTTT theo công suất trung bình P
tb
và
k
max
(còn gọi là phương pháp số thiết bị dùng điện hiệu quả n
hq
):
Theo phương pháp này , PTTT được xác định theo biểu thức:
P
n
tt max sd đmi
i1
k.k.P
=
=
∑

Trong đó :
P
đmi
- công suất định mức của thiết bị thứ i trong nhóm .
n - số thiết bị trong nhóm.
k
sd

k
max hq sd
f(n ,k )=

n
hq
- số thiết bị dùng điện hiệu quả.
Số thiết bị dùng điện hiệu quả n
hq
là số thiết bị có cùng công suất, cùng
chế độ làm việc, gây ra một hiệu quả phát nhiệt (hoặc mức độ hủy hoại cách
điện ) đúng bằng phụ tải thực tế (có công suất và chế độ làm việc khác
nhau…) gây ra trong quá trình làm việc, n
hq
được xác định bằng biểu thức
tổng quát sau:

n
2
dmi
i1
hq
n
2
dmi
i1
(P)
n
(P )
=

thì n
.n
hq
=

Chú ý, nếu trong nhóm có n
1
thiết bị mà tổng công suất của
chúng không lớn hơn 5% tổng công suất của cả nhóm thì :

1hq
nnn
−=

Trong đó:
P
maxdd
-công suất danh định của thiết bị có công suất lớn nhất
trong nhóm .
P
mindd
-công suất danh định của thiết bị có công suất nhỏ nhẩt
trong nhóm.

b.Trường hợp m >3 và k
sd
0,2≥

n
hq

=
P
P
P
1
*
=

Trong đó:
n – số thiết bị trong nhóm.
n
1
- số thiết bị có công suất không nhỏ hơn một nửa công suất
của thiết bị có công suất lớn nhất.
P và P
1
:tổng công suất của n và n
1
thiết bị.
Sau khi tính được n
*
và P
*
, tra sổ tay kĩ thuật ta tìm được:
n
hq
f(n ,P )
∗ ∗∗
=


hq
4<

PTTT được tính theo công thức:
P
n
tt pti ddi
1
k.P
=
∑

Trong đó :
k
pti
-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
pti
0,9
=
: đối với thiết bị làm việc dài hạn.
k
pti
0,75
=
: đối với thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại.
• Nếu n>300 và k
sd
0,5≥

định n
hq
, phải qui đổi công suất của các phụ tải một pha
về ba pha tương đương:
-Nếu các thiết bị một pha đấu vào điện áp pha:
P
qđ pha max
3.P=

-Nếu các thiết bị một pha đấu vào điện áp dây:
P
qđ pha max
3.P
=

• Nếu trong nhóm có thiết bị tiêu thụ điện làm việc ở chế
độ ngắn hạn lặp lại thì phải qui đổi về chế độ dài hạn
trước khi xác định n
hq
theo công thức:
P
qđđmdd
.P=ε
Trong đó:
đm
ε
-hệ số đóng điện tương đối phần trăm, cho trong lý lịch
máy.

II.Trình tự xác định PTTT theo phương pháp P

n được trình bày trong bảng 2.1

Cung cấp điện GVHD:TS.Phan Đăng Khải 18

Nhóm III
1

Máy mài dao cắt gọt 1 21 2,80 2,80 7,09
2

Máy mài sắc vạn năng 1 22 0,65 0,65 1,65
3

Máy khoan bàn 2 23 0,65 1,30 2x1,65
4

Máy ép kiểu trục khuỷu 1 24 1,70 1,70 4,30
5

Máy mài phá 1 27 3,00 3,00 7,60

TT

TÊN THIẾT BỊ


Máy tiện tự động 2 4 5,6 11,2 2x14,18
5

Máy tiện tự động 1 5 2,2 2,2 5,57
6

Máy xọc 3 13 8,4 25,2 3x21,70
7

Máy xọc 1 14 2,8 2,8 7,09
8

Máy bào ngang 2 12 9,0 18,0 2x22,90

Cộng nhóm I 15

107,2 272,95
Nhóm II

1

Máy tiện rêvôn ve 1 6 1,70 1,70 4,30
2

Máy phay vạn năng 1 7 3,40 3,40 8,61
3

Máy phay ngang 1 8 1,80 1,80 4,56
4

19
1 2 3 4 5 6 7
6

Cưa tay 1 28 1,35 1,35 3,42
7

Máy phay vạn năng 1 7 3,40 3,40 8,61
8

Máy mài 1 11 2,20 2,20 5,57
9

Máy khoan vạn năng 1 15 4,50 4,50 11,40

Cộng nhóm III 10 20,90 52,94
Nhóm IV

1

Lò điện kiểu buồng 1 31 30 30 47,98
2

Lò điện kiểu đứng 1 32 25 25 39,98
3

Lò điện kiểu bể 1 33 30 30 47,98

Máy bào ngang 2 50 7,6 15,2 2x19,25
9

Máy mài tròn 1 51 7,0 7,0 17,73
10

Máy khoan đứng 1 52 1,8 1,8 4,56
11

Búa khí nén 1 53 10,0 10,0 25,32
12

Quạt 1 54 3,2 3,2 8,10
13

Biến áp hàn 1 57 12,5 12,5 31,58
14

Máy mài phá 1 58 3,2 3,2 8,10
15

Khoan điện 1 59 0,6 0,6 1,52
16

Máy cắt 1 60 1,7 1,7 4,30

Cộng nhóm V 18 97,9 247,91
Nhóm VI

1

đm
cho các thiết bị:
Đối với phân xưởng sửa chữa cơ khí thì hệ số cos
ϕ
=0,6.Từ đó ta có thể tính
được I
đm
của từng thiết bị thông qua công suất của chúng .
Ví dụ:
Tính I
đm
của máy tiện ren có công suất là 4,5kW, điện áp nguồn là 380V.
I
3
đm
đm
P4,5.10
11,40(A)
3.cos .U 3.0,6.380
===
ϕ

Tương tự cho các thiết bị còn lại, ta thu được giá trị dòng điện định mức ở
bảng trên.
2.Xác định PTTT của các nhóm phụ tải.
a.Tính toán cho nhóm I:
TT


Máy tiện tự động 2 3 14,0 28,0 2x35,45
4

Máy tiện tự động 2 4 5,6 11,2 2x14,18
5

Máy tiện tự động 1 5 2,2 2,2 5,57
6

Máy xọc 3 13 8,4 25,2 3x21,70
7

Máy xọc 1 14 2,8 2,8 7,09
8

Máy bào ngang 2 12 9,0 18,0 2x22,90
Cộng nhóm I 15

107,2 272,95
Bảng 2.2-Danh sách các thiết bị thuộc nhóm I.

Với nhóm máy này, ở phân xưởng sửa chữa cơ khí ,có:
k
sd
0,15 & cos 0,6=ϕ=

(Tra trong bảng PL1.1-Thiết kế cấp điện -trang 253)
Ta có :
Tổng số thiết bị trong nhóm I là n = 15

hq*
=0,81
Số thiết bị dùng điện hiệu quả:
n
hq hq
n .n 0,81.15 12,15
∗
== = (lấy n
hq
12= )
Tra bảng PL1.6(TL1) với k
sd hq
0,15 & n 12= = ta tìm được k
max
1, 96=

PTTT của nhóm I:

tt max sd dm
tt tt
tt
tt
tt
tt
dn kd max tt sd dmmax
P k .k .P 0,15.1,96.107,2 31,52(kW)
Q P .tg 31, 52.1, 33 41, 92(kVAr )
P31,52
S52,53(kVA)
cos 0,6

BẰNG

P
đm
(kW)

I
đm
(A)
1máy Toàn bộ
1 2 3 4 5 6 7

Nhóm II

1

Máy tiện rêvôn ve 1 6 1,70 1,70 4,30
2

Máy phay vạn năng 1 7 3,40 3,40 8,61
3

Máy phay ngang 1 8 1,80 1,80 4,56
4

Máy phay đứng 2 9 14,00 28,00 2x35,45
5

Máy phay đứng 1 10 7,00 7,00 17,73
6

77,55 196,37
Bảng 2.3-Danh sách các thiết bị thuộc nhóm II.

Với nhóm máy này, ở phân xưởng sửa chữa cơ khí có k
sd
0,15 & cos 0,6=ϕ=

(tra trong bảng PL1.1-TL1).
Ta có:
Tổng số thiết bị trong nhóm II là n = 14;
Tổng số thiết bị có công suất
≥
2
1
công suất danh định max (14kW) có trong
nhóm là n
1
=5;

1
1
n5
n0,36
n14
P 9.2 14.2 7
P0,683
P 77,55
∗
∗
===

dn kđ max ttnhóm sd ddkd
dn
P k .k .P 2,2.0,15.77,55 25,59(kW)
Q P .tg 25,59.1,33 34,04(kVar)
P25,59
S43(kVA)
cos 0,6
S43
I65,33(A)
U 3 0,38. 3
II I k.I
I 5.35,45 65,33 0,15.35,45 237,26(A)
== =
=ϕ= =
== =
ϕ
== =
=+−
=+− =

Trong đó:
I
kđ max
-dòng điện khởi động của thiết bị có dòng điện lớn nhất trong nhóm.

(A)
1máy Toàn bộ
1 2 3 4 5 6 7
Nhóm III
1

Máy mài dao cắt gọt 1 21 2,80 2,80 7,09
2

Máy mài sắc vạn năng 1 22 0,65 0,65 1,65
3

Máy khoan bàn 2 23 0,65 1,30 2x1,65
4

Máy ép kiểu trục khuỷu 1 24 1,70 1,70 4,30
5

Máy mài phá 1 27 3,00 3,00 7,60
6

Cưa tay 1 28 1,35 1,35 3,42
7

Máy phay vạn năng 1 7 3,40 3,40 8,61
8

Máy mài 1 11 2,20 2,20 5,57
9


===
+++
== =

Tra bảng PL1.5(TL1), tìm được n
hq
0,74
∗
=
Số thiết bị dùng điện hiệu quả:
n
hq hq*
n .n 0,74.10 7,4== = (lấy n
hq
8= )
Tra bảng PL1.6(TL1) với
sd hq max
k0,15&n8k 2,31= =⇒ =

Cung cấp điện GVHD:TS.Phan Đăng Khải 24
PTTT của nhóm II:

tt max sd
tt tt


Bảng 2.5-Danh sách các thiết bị thuộc nhóm IV.

Tra bảng PL1.1(TL1), với nhóm lò điện ta tìm được:
k
sd
0,75 & cos 0,95
=ϕ=

Ta có:

2
hq
2222
(30 25 30 10)
n3,57
30 25 30 10
+++
==
+ ++TT

TÊN THIẾT BỊ SỐ
LƯỢNG