Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Đồ án môn học "Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy luyện kim đen" được thực hiện bởi sinh viên Tạ Doãn Khải (MSSV: 20202410, Lớp: 141882) dưới sự hướng dẫn của TS. Nguyễn Thị Anh thuộc Trường Điện – Điện tử, Đại học Bách khoa Hà Nội (năm 2023), trong khuôn khổ học phần Hệ thống cung cấp điện (Mã học phần: EE3426).

Luyện kim đen là ngành công nghiệp nặng giữ vai trò nền tảng trong nền kinh tế quốc dân, đặc trưng bởi dây chuyền sản xuất phức tạp, quy mô tiêu thụ điện năng lớn và yêu cầu rất nghiêm ngặt về tính liên tục của nguồn cung cấp điện. Sự cố gián đoạn cung cấp điện trong các khâu luyện gang, lò Martin hay cán thép không chỉ gây thiệt hại kinh tế nặng nề do hư hỏng sản phẩm và thiết bị công nghệ mà còn tiềm ẩn nguy cơ mất an toàn lao động nghiêm trọng. Do đó, việc xây dựng một hệ thống cung cấp điện đảm bảo các chỉ tiêu kỹ thuật, độ tin cậy cung cấp điện, tính linh hoạt trong vận hành và tối ưu hóa về mặt kinh tế là yêu cầu kỹ thuật bắt buộc.

Nhiệm vụ nghiên cứu và thiết kế trong đồ án được xác định gồm hai nội dung chính:

  1. Xác định phụ tải tính toán của phân xưởng sửa chữa cơ khí (tính toán chi tiết từ danh mục thiết bị) và phụ tải tính toán của toàn bộ nhà máy luyện kim đen.
  2. Thiết kế mạng điện cao áp cho toàn nhà máy, bao gồm việc xác định cấp điện áp liên kết nguồn, vạch các phương án cung cấp điện, tính toán so sánh kinh tế – kỹ thuật để lựa chọn phương án tối ưu và thiết kế chi tiết cho sơ đồ được chọn.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Hệ thống cung cấp điện tổng thể cho nhà máy luyện kim đen gồm 9 phân xưởng và khu chức năng: Phân xưởng Luyện gang, Phân xưởng Lò Martin, Phân xưởng Máy cán phôi tấm, Phân xưởng Cán nóng, Phân xưởng Cán nguội, Phân xưởng Tôn, Phân xưởng Sửa chữa cơ khí, Trạm bơm, Ban Quản lý và Phòng Thí nghiệm.
  • Phạm vi không gian và thời gian: Toàn bộ mặt bằng nhà máy và tuyến đường dây liên kết từ trạm biến áp khu vực về nhà máy với cự ly 10 km (khoảng cách tính toán hình học tuyến cáp nội bộ từ 8 km); chế độ làm việc của nhà máy là 3 ca liên tục, thời gian sử dụng công suất cực đại $T_{max} = 4500\text{ giờ/năm}$.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Đồ án áp dụng các nguyên lý và phương pháp tính toán tiêu chuẩn trong kỹ thuật cung cấp điện công nghiệp, bao gồm:

Khung lý thuyết và công thức tính toán

  • Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt ($P_đ$) và hệ số nhu cầu ($k_{nc}$): Áp dụng cho các phân xưởng ở giai đoạn thiết kế sơ bộ khi chưa có bảng liệt kê chi tiết từng thiết bị: $$P_{tt} = k_{nc} \cdot P_đ$$ $$Q_{tt} = P_{tt} \cdot \tan\varphi$$
  • Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình ($P_{tb}$) và hệ số cực đại ($k_{max}$): Áp dụng cho phân xưởng sửa chữa cơ khí đã có thiết kế chi tiết mặt bằng bố trí và thông số máy móc, thông qua việc xác định số thiết bị dùng điện hiệu quả ($n_{hq}$): $$P_{tt} = k_{max} \cdot k_{sd} \cdot \sum P_{đm}$$
  • Quy đổi công suất thiết bị một pha và chế độ ngắn hạn lặp lại: Chuyển đổi các máy biến áp hàn một pha làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại về công suất định mức ba pha dài hạn: $$P_{qđ} = \sqrt{3} \cdot S_{đm} \cdot \sqrt{k_đ} \cdot \cos\varphi$$
  • Phương pháp tính phụ tải chiếu sáng: Tính toán dựa trên công suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích ($P_0$ từ $15\text{ W/m}^2$ đến $20\text{ W/m}^2$): $$P_{cs} = P_0 \cdot S$$
  • Xác định tâm phụ tải điện và biểu đồ phụ tải: Xác định tọa độ lý thuyết $M(x_0, y_0)$ nhằm tối thiểu hóa mô men phụ tải $\sum (S_i \cdot l_i)$, kết hợp dựng vòng tròn phụ tải bán kính $r_i = \sqrt{S_i / (\pi \cdot m)}$ với tỷ lệ xích diện tích $m = 24\text{ kVA/mm}^2$ và góc phân bổ công suất chiếu sáng $\alpha_{cs} = 360^\circ \cdot (P_{cs} / P_{tt})$.
  • Công thức kinh nghiệm xác định cấp điện áp truyền tải: $$U = 4,34 \cdot \sqrt{L + 16P}$$
  • Phương pháp so sánh kinh tế – kỹ thuật: Đánh giá hàm chi phí tính toán quy đổi hàng năm $Z$: $$Z = (a_{vh} + a_{tc}) \cdot K + c \cdot \Delta A$$ Trong đó: $a_{vh} = 0,1$ (hệ số khấu hao vận hành); $a_{tc} = 0,2$ (hệ số tiêu chuẩn thu hồi vốn đầu tư tại Việt Nam); $K$ là vốn đầu tư các hạng mục khác nhau giữa các phương án; $c$ là giá tiền một đơn vị tổn thất điện năng; $\Delta A$ là tổn thất điện năng hàng năm trong máy biến áp và đường dây.

Phương pháp nghiên cứu và nguồn dữ liệu

  • Phương pháp thực hiện: Tính toán giải tích kết hợp phương pháp tra cứu bảng chuẩn kỹ thuật; tổng hợp và phân nhóm phụ tải; mô hình hóa tọa độ mặt bằng; so sánh chỉ tiêu kinh tế – kỹ thuật giữa các phương án phân phối điện.
  • Nguồn dữ liệu: Mặt bằng tổng thể nhà máy luyện kim đen; danh mục 70 thiết bị công nghệ của phân xưởng sửa chữa cơ khí; các thông số kỹ thuật từ sổ tay tra cứu chuyên ngành ("Thiết kế cấp điện" của Ngô Hồng Quang – Vũ Văn Tẩm, NXB Khoa học và Kỹ thuật; "Sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện từ 0–500 kV").

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Xác định phụ tải tính toán

Chương này tập trung tính toán phụ tải cho từng phân xưởng và toàn bộ nhà máy, chia thành hai phần chính: phân xưởng sửa chữa cơ khí (tính chi tiết) và các phân xưởng còn lại (tính theo hệ số nhu cầu).

Tại Phân xưởng Sửa chữa cơ khí, 70 thiết bị thuộc 4 bộ phận (máy công cụ, luyện nhiệt, sửa chữa cơ khí, sửa chữa điện) được chia thành 6 nhóm phụ tải động lực theo nguyên tắc gần nhau về mặt bằng, tương đồng về chế độ vận hành và cân bằng công suất. Máy biến áp hàn $S_{đm} = 24\text{ kVA}$ (1 pha, ngắn hạn lặp lại với $k_đ = 0,65$, $\cos\varphi = 0,35$) được quy đổi về chế độ dài hạn ba pha đạt $P_{qđ} = 13,13\text{ kW}$.

Nhóm phụ tải Tổng công suất đặt $P_đ$ (kW) Hệ số nhu cầu $k_{nc}$ $\cos\varphi$ Công suất tác dụng $P_{tt}$ (kW) Công suất phản kháng $Q_{tt}$ (kVAr)
Nhóm I 75,00 0,30 0,60 22,50 30,00
Nhóm II 70,00 0,30 0,60 21,00 28,00
Nhóm III 62,00 0,30 0,60 18,60 24,80
Nhóm IV 71,00 0,30 0,60 21,30 28,40
Nhóm V 74,00 0,30 0,60 22,20 29,60
Nhóm VI 69,13 0,30 0,60 20,74 27,65

Diện tích phân xưởng sửa chữa cơ khí đo đạc theo tỷ lệ 1:4500 đạt $S = 1195\text{ m}^2$, với suất chiếu sáng $P_0 = 15\text{ W/m}^2$, công suất chiếu sáng là $P_{cs} = 17,93\text{ kW}$. Áp dụng hệ số đồng thời nội bộ phân xưởng $k_{đt} = 0,8$, các thông số tổng hợp của phân xưởng sửa chữa cơ khí đạt được:

  • Công suất tác dụng tính toán: $P_{ttpx} = 101,07\text{ kW}$
  • Công suất phản kháng tính toán: $Q_{ttpx} = 134,76\text{ kVAr}$
  • Công suất biểu kiến toàn phần: $S_{ttpx} = \sqrt{(101,07 + 17,93)^2 + 134,76^2} = 179,78\text{ kVA}$
  • Hệ số công suất tự nhiên: $\cos\varphi \approx 0,66$; Dòng điện tính toán: $I_{tt} = 273,15\text{ A}$

Đối với các phân xưởng còn lại trong nhà máy, phụ tải được xác định qua diện tích, suất chiếu sáng và công suất đặt:

STT Tên phân xưởng Loại hộ $P_đ$ (kW) $P_{đl}$ (kW) $Q_{đl}$ (kVAr) $P_{cs}$ (kW) $P_{tt}$ (kW) $Q_{tt}$ (kVAr) $S_{tt}$ (kVA)
1 PX Luyện gang I 4000 2000 2667 27 2027 2667 3350
2 PX Lò Martin I 3500 1400 1050 24 1424 1050 1769
3 PX Máy cán phôi tấm I 2000 1000 750 13 1013 750 1260
4 PX Cán nóng I 2800 1400 1050 30 1430 1050 1774
5 PX Cán nguội I 3000 1500 1125 15 1515 1125 1887
6 PX Tôn I 2500 1250 938 37 1287 938 1593
7 PX Sửa chữa cơ khí III Theo tính 101,1 134,8 17,9 119 135 180
8 Trạm bơm I 1000 600 450 9 609 450 757
9 Ban QL & Phòng TN III 320 224 168 16 240 180 300
Tổng Toàn nhà máy (chưa xét $k_{đt}$) 9664 8344

Tổng hợp toàn nhà máy với hệ số đồng thời $k_{đt} = 0,85$ (cho 9 phân xưởng):

  • $P_{ttnm} = 0,85 \times 9664 = 8214,8\text{ kW}$
  • $Q_{ttnm} = 0,85 \times 8344 = 7092,5\text{ kVAr}$
  • $S_{ttnm} = \sqrt{8214,8^2 + 7092,5^2} = 10853\text{ kVA}$
  • Hệ số công suất toàn nhà máy: $\cos\varphi = 8214,8 / 10853 \approx 0,76$

Dựa trên tọa độ phân bố và công suất từng phân xưởng, đồ án xác định được tọa độ trọng tâm phụ tải và lập biểu đồ phụ tải dạng vòng tròn với bán kính tương ứng (dao động từ $r = 2\text{ mm}$ đối với Phòng thí nghiệm đến $r = 6,66\text{ mm}$ đối với Phân xưởng Luyện gang) nhằm làm căn cứ bố trí các trạm biến áp phân xưởng.

Chương 2: Thiết kế mạng cao áp cho nhà máy

Dựa trên công suất tính toán tác dụng $P = 8,214\text{ MW}$ và cự ly đường dây $L = 8\text{ km}$, cấp điện áp kinh tế được xác định theo công thức kinh nghiệm: $$U = 4,34 \cdot \sqrt{8 + 16 \times 8,214} = 51,2\text{ kV}$$ Từ kết quả này, mạng điện trung/cao áp được lựa chọn ở cấp điện áp chuẩn hóa $35\text{ kV}$.

Đồ án khảo sát và đề xuất 4 phương án cấu trúc mạng điện cao áp:

  • Phương án 1: Xây dựng Trạm biến áp trung tâm (TBATT) $35/10\text{ kV}$ gồm 2 máy biến áp $S_{đm} = 5600\text{ kVA}$, phân phối về 6 trạm biến áp phân xưởng (TBA PX) cấp điện áp $10/0,4\text{ kV}$ bằng mạng cáp hình tia lộ kép.
  • Phương án 2: Xây dựng TBATT $35/10\text{ kV}$ gồm 2 máy biến áp $5600\text{ kVA}$, phân phối về 7 TBA PX $10/0,4\text{ kV}$ theo sơ đồ liên thông.
  • Phương án 3: Sử dụng Trạm phân phối trung tâm (TPPTT) $35\text{ kV}$, kéo cáp $35\text{ kV}$ trực tiếp đến các TBA PX $35/0,4\text{ kV}$ theo sơ đồ hình tia.
  • Phương án 4: Sử dụng TPPTT $35\text{ kV}$, cấp điện cho các TBA PX $35/0,4\text{ kV}$ theo sơ đồ liên thông.

Trong việc lựa chọn dung lượng máy biến áp phân xưởng, do phần lớn là phụ tải loại I nên mỗi trạm đều bố trí 2 máy biến áp vận hành song song. Công suất định mức được chọn đảm bảo cấp đủ phụ tải khi bình thường và đáp ứng điều kiện quá tải sự cố với $k_{qt} = 1,4$ khi cho phép cắt giảm 30% phụ tải loại III ($S_{ttsc} = 0,7 S_{tt}$):

Trạm biến áp Phân xưởng cấp điện $S_{tt}$ (kVA) Số lượng MBA $S_{đm}$ chọn (kVA) Cấp điện áp (kV)
B1 PX Luyện gang + Trạm bơm 3913,5 2 2000 10/0,4
B2 PX Lò Martin 1769,3 2 1000 10/0,4
B3 PX Máy cán phôi tấm 1260,0 2 630 10/0,4
B4 PX Cán nóng 1774,1 2 1000 10/0,4
B5 PX Cán nguội + Ban QL & P.TN 2187,2 2 1250 10/0,4
B6 PX Tôn + PX SCCK 1768,5 2 1000 10/0,4

Thiết kế và triển khai

Hệ thống cung cấp điện được thiết kế chi tiết về mặt kỹ thuật cho mạng cao áp và phân phối nội bộ nhà máy:

Cấu trúc đường dây và lựa chọn cáp

  • Đường dây cấp nguồn chính: Sử dụng đường dây trên không lộ kép dây nhôm lõi thép (ACSR) dài 10 km nối từ trạm biến áp khu vực về nhà máy, đáp ứng công suất ngắn mạch phía hạ áp trạm nguồn $S_N = 250\text{ MVA}$.
  • Cáp ngầm cao áp nội bộ ($10\text{ kV}$): Sử dụng cáp đồng 3 lõi cách điện XLPE, bọc giáp đai thép, vỏ PVC của hãng FURUKAWA. Tiết diện cáp được lựa chọn theo mật độ dòng kinh tế $J_{kt} = 3,1\text{ A/mm}^2$ (ứng với $T_{max} = 4500\text{ h}$), sau đó kiểm tra theo điều kiện phát nóng trong chế độ sự cố đứt một lộ cáp ($I_{sc} = 2 I_{max}$), kiểm tra độ sụt áp ($\Delta U < 5%$) và điều kiện ổn định nhiệt dòng ngắn mạch. Tuyến cáp từ TBATT đến trạm B1 được chọn cáp tiết diện $2 \times \text{XLPE}(3 \times 70\text{ mm}^2)$, dòng cho phép $I_{cp} = 245\text{ A}$.
  • Cáp phân phối hạ áp ($0,38/0,22\text{ kV}$): Sử dụng cáp đồng 4 lõi cách điện PVC hoặc cáp đơn 1 lõi do LENS sản xuất. Tuyến cáp hạ áp từ trạm B1 đến Trạm bơm chọn cáp đơn 1 lõi $F = 630\text{ mm}^2$ ($I_{cp} = 945\text{ A}$); tuyến từ trạm B5 đến Ban Quản lý chọn cáp 1 lõi $F = 240\text{ mm}^2$ ($I_{cp} = 538\text{ A}$); tuyến từ B6 đến PX SCCK chọn cáp 4 lõi $4\text{G}95\text{ mm}^2$ ($I_{cp} = 298\text{ A}$). Toàn bộ cáp trong khuôn viên nhà máy được đặt trong hào và hầm cáp xây dựng dọc theo các tuyến đường giao thông nội bộ.

Bố trí thiết bị đóng cắt và bảo vệ

  • Trạm biến áp trung tâm (TBATT): Phía $35\text{ kV}$ bố trí 2 máy cắt tổng $35\text{ kV}$ (đơn giá 160 triệu đồng/chiếc). Phía $10\text{ kV}$ sử dụng hệ thống thanh góp phân đoạn có máy cắt liên lạc, gồm 2 máy cắt đầu cực hạ áp máy biến áp, 1 máy cắt phân đoạn thanh góp $10\text{ kV}$ và 12 máy cắt lộ ra cấp điện cho 6 tuyến cáp kép đến các TBA phân xưởng (đơn giá máy cắt $10\text{ kV}$ là 120 triệu đồng/chiếc). Tổng số lượng máy cắt tại trạm trung tâm là 15 máy cắt $10\text{ kV}$ và 2 máy cắt $35\text{ kV}$.

Kết quả và đóng góp

Kết quả tính toán kỹ thuật và kinh tế

Đồ án đã lượng hóa đầy đủ các chỉ tiêu kỹ thuật và kinh tế cho các phương án thiết kế hệ thống cung cấp điện:

Hạng mục so sánh Phương án 1 (6 TBA PX, sơ đồ tia) Phương án 2 (7 TBA PX, sơ đồ liên thông)
Số lượng máy biến áp 2 MBA trung gian + 12 MBA phân xưởng (14 MBA) 2 MBA trung gian + 14 MBA phân xưởng (16 MBA)
Vốn đầu tư MBA ($K_B$) 8.644.000.000 VNĐ 9.120.000.000 VNĐ
Vốn đầu tư cáp ($K_D$) 809.300.000 VNĐ Được tính toán theo cự ly liên thông
Vốn đầu tư máy cắt ($K_{MC}$) 2.120.000.000 VNĐ (15 MC 10kV + 2 MC 35kV) Xác định theo sơ đồ nối dây
Tổng vốn đầu tư ($K$) 11.573.300.000 VNĐ Cao hơn do tăng số lượng trạm và MBA
Tổn thất điện năng MBA ($\Delta A_B$) 814.850 kWh/năm 817.106 kWh/năm
Độ tin cậy và vận hành Rất cao, sơ đồ hình tia lộ kép độc lập Thấp hơn sơ đồ hình tia khi sự cố đoạn trục

Đóng góp kỹ thuật của đồ án

  • Xây dựng được mô hình phụ tải tính toán chuẩn xác cho nhà máy luyện kim công suất lớn ($S_{tt} = 10,85\text{ MVA}$), kết hợp linh hoạt giữa phương pháp tính toán chi tiết theo thiết bị công nghệ và phương pháp hệ số nhu cầu theo mặt bằng sản xuất.
  • Đề xuất cấu hình phân phối điện hình tia lộ kép từ TBATT $35/10\text{ kV}$ về các trạm biến áp phân xưởng $10/0,4\text{ kV}$, đảm bảo nguồn điện kép độc lập cho các hộ tiêu thụ loại I, hạn chế tối đa nguy cơ ngừng sản xuất khi có sự cố trên một phân đoạn thanh cái hoặc tuyến cáp ngầm.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế: Hệ số công suất tự nhiên toàn nhà máy sau tính toán chỉ đạt $\cos\varphi \approx 0,76$ (chưa đạt tiêu chuẩn vận hành của lưới điện quốc gia quy định $\cos\varphi \ge 0,90$). Đồ án chưa triển khai bước tính toán dung lượng bù công suất phản kháng ($Q_{bù}$) và vị trí lắp đặt tụ bù tại các thanh cái hạ áp. Bên cạnh đó, các phân xưởng chính chưa có bảng kê chi tiết từng động cơ mà phải sử dụng hệ số kinh nghiệm $k_{nc}$.
  • Hướng phát triển tiếp:
    1. Tính toán dung lượng và vị trí đặt các bộ tụ bù tự động (tụ bù tĩnh hoặc điều khiển vi xử lý) để nâng hệ số công suất toàn nhà máy lên $\cos\varphi \ge 0,92 \div 0,95$, giảm tổn thất công suất và tổn thất điện áp.
    2. Tính toán ngắn mạch chi tiết tại các điểm nút đặc trưng trên lưới $10\text{ kV}$ và $0,4\text{ kV}$ để lựa chọn và kiểm tra độ bền điện động, độ bền nhiệt của toàn bộ khí cụ điện (dao cách ly, thanh cái, biến dòng, biến điện áp).
    3. Xây dựng sơ đồ bảo vệ rơle và tự động hóa (bảo vệ quá dòng, so lệch, tự động đóng nguồn dự phòng ATS).

Giá trị tham khảo

Tài liệu là nguồn tư liệu học thuật và kỹ thuật thực tế hữu ích cho:

  • Đối tượng: Sinh viên các ngành Kỹ thuật Điện, Hệ thống điện, Thiết bị điện, Tự động hóa xí nghiệp công nghiệp tại các trường đại học kỹ thuật khi thực hiện đồ án môn học Hệ thống cung cấp điện hoặc đồ án tốt nghiệp.
  • Nội dung tham khảo giá trị:
    • Quy trình và bảng biểu phân nhóm thiết bị công cụ, phương pháp quy đổi máy biến áp hàn ngắn hạn một pha sang dài hạn ba pha ở phân xưởng cơ khí.
    • Phương pháp xây dựng biểu đồ phụ tải hình tròn và xác định tọa độ tâm phụ tải hình học.
    • Các bước tính toán lựa chọn tiết diện dây dẫn theo mật độ dòng kinh tế kết hợp kiểm tra điều kiện phát nóng sự cố và tổn thất điện áp.

Câu hỏi thường gặp

1. Phụ tải tính toán toàn bộ nhà máy luyện kim đen trong đồ án đạt giá trị bao nhiêu?
Phụ tải tính toán tổng hợp toàn nhà máy (với hệ số đồng thời $k_{đt} = 0,85$ cho 9 phân xưởng) là: Công suất tác dụng $P_{ttnm} = 8214,8\text{ kW}$, công suất phản kháng $Q_{ttnm} = 7092,5\text{ kVAr}$, công suất biểu kiến $S_{ttnm} = 10853\text{ kVA}$, và hệ số công suất tự nhiên $\cos\varphi \approx 0,76$.

2. Cấp điện áp liên kết giữa trạm biến áp khu vực và nhà máy được lựa chọn như thế nào?
Căn cứ vào khoảng cách truyền tải $L = 8\text{ km}$ và công suất tác dụng $P = 8,214\text{ MW}$, công thức kinh nghiệm $U = 4,34\sqrt{L + 16P}$ cho ra giá trị $51,2\text{ kV}$. Tác giả đã chuẩn hóa và chọn cấp điện áp vận hành $35\text{ kV}$ cho tuyến đường dây cấp điện về nhà máy.

3. Phân xưởng sửa chữa cơ khí được tính toán công suất bằng phương pháp nào?
Phân xưởng sửa chữa cơ khí gồm 70 thiết bị được chia thành 6 nhóm phụ tải động lực. Công suất được tính toán theo phương pháp hệ số nhu cầu ($k_{nc} = 0,3$; $\cos\varphi = 0,6$) kết hợp quy đổi máy hàn điện một pha về ba pha dài hạn, cộng với phụ tải chiếu sáng $P_{cs} = 17,93\text{ kW}$ ($P_0 = 15\text{ W/m}^2$, diện tích $1195\text{ m}^2$), cho ra công suất toàn phân xưởng là $S_{ttpx} = 179,78\text{ kVA}$.

4. Vì sao đồ án lại lựa chọn cấu hình 2 máy biến áp cho hầu hết các trạm biến áp phân xưởng?
Các phân xưởng sản xuất chính của nhà máy luyện kim đen (luyện gang, lò Martin, cán nóng, cán nguội, tôn, trạm bơm) đều thuộc hộ tiêu thụ loại I. Việc trang bị 2 máy biến áp vận hành song song đảm bảo khi một máy gặp sự cố hoặc bảo dưỡng, máy còn lại với khả năng quá tải sự cố ($k_{qt} = 1,4$) và cắt bớt 30% phụ tải loại III vẫn cung cấp điện an toàn và liên tục cho toàn bộ dây chuyền công nghệ loại I.

5. Tiết diện cáp cao áp $10\text{ kV}$ trong nhà máy được lựa chọn và kiểm tra theo những tiêu chuẩn nào?
Cáp cao áp (cáp 3 lõi XLPE của FURUKAWA) được lựa chọn sơ bộ theo mật độ dòng điện kinh tế ($J_{kt} = 3,1\text{ A/mm}^2$ với $T_{max} = 4500\text{ h}$), sau đó kiểm tra điều kiện phát nóng khi đứt một lộ cáp ($I_{sc} = 2 I_{max} \le k_1 \cdot k_2 \cdot I_{cp}$), kiểm tra độ sụt áp cho phép ($\Delta U \le 5%$) và kiểm tra ổn định nhiệt theo dòng ngắn mạch.

Kết luận

Bài tập lớn của tác giả Tạ Doãn Khải đã giải quyết hoàn chỉnh bài toán thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy luyện kim đen quy mô $10,85\text{ MVA}$ tại Đại học Bách khoa Hà Nội. Bản thiết kế đã kết hợp chặt chẽ giữa tính toán lý thuyết và lựa chọn thiết bị công nghiệp thực tế từ máy biến áp, cáp điện XLPE/PVC đến hệ thống máy cắt phân phối $35\text{ kV}$ và $10\text{ kV}$. Kết quả đồ án cung cấp giải pháp cấp điện có độ tin cậy cao, kết cấu mạch hình tia lộ kép rõ ràng, đảm bảo an toàn vận hành và tối ưu hóa chi phí đầu tư cho cơ sở sản xuất công nghiệp nặng.