Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong hệ thống công nghiệp nặng, nhà máy luyện kim đen là tổ hợp sản xuất có quy mô tiêu thụ điện năng đặc biệt lớn với tính chất phụ tải phức tạp và yêu cầu liên tục nghiêm ngặt. Phần lớn dây chuyền công nghệ chính như luyện gang, luyện thép qua lò Martin, cán nóng, cán nguội và trạm bơm thuộc hộ tiêu thụ điện loại I — nhóm phụ tải đòi hỏi độ tin cậy cung cấp điện ở mức cao nhất, bởi bất kỳ sự cố gián đoạn nguồn điện nào cũng có thể gây thiệt hại nặng nề về kinh tế, hư hại thiết bị nhiệt luyện và đe dọa an toàn lao động. Bài tập lớn chuyên ngành "Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho một nhà máy luyện kim đen" của tác giả Hoàng Văn Đại (ngành Kỹ thuật Điều khiển & Tự động hóa, Trường Điện - Điện tử, Đại học Bách khoa Hà Nội) giải quyết bài toán thiết kế mạng điện cấp nguồn hoàn chỉnh từ lưới điện khu vực về nhà máy và phân phối chi tiết đến từng phân xưởng.

Đề tài đặt ra ba nhiệm vụ và mục tiêu tính toán cụ thể được đánh số theo văn bản:

  1. Xác định phụ tải tính toán của Phân xưởng sửa chữa cơ khí (PXSCCK) và tổng hợp phụ tải tính toán của toàn bộ nhà máy.
  2. Thiết kế mạng điện cao áp cho toàn nhà máy, xây dựng và so sánh kinh tế - kỹ thuật giữa các phương án phân phối điện để chọn ra giải pháp tối ưu.
  3. Thiết kế mạng điện hạ áp động lực chi tiết cho Phân xưởng sửa chữa cơ khí, lựa chọn thiết bị phân phối và bảo vệ chống ngắn mạch.

Về phạm vi nghiên cứu:

  • Phạm vi không gian: Khảo sát tổng mặt bằng nhà máy luyện kim đen gồm 10 hạng mục phân xưởng và công trình phụ trợ, điểm đấu nối nhận điện từ trạm biến áp khu vực qua tuyến đường dây truyền tải dài 9 km, cùng không gian phân xưởng sửa chữa cơ khí gồm 70 cụm máy công cụ, thiết bị nhiệt luyện và sửa chữa điện.
  • Phạm vi thời gian và chế độ vận hành: Nhà máy vận hành liên tục 3 ca/ngày, thời gian sử dụng công suất lớn nhất trong năm đạt $T_{max} = 3000$ giờ, thời gian tổn thất công suất cực đại tương ứng $\tau = 1575$ giờ.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp tính toán

Đề tài áp dụng các nguyên lý tiêu chuẩn trong kỹ thuật cung cấp điện công nghiệp, kết hợp giữa phương pháp giải tích phụ tải, mô hình tối ưu hóa kinh tế - kỹ thuật và lý thuyết phân tích ngắn mạch:

Khung lý thuyết và mô hình xác định phụ tải 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 tính toán sơ bộ và các phân xưởng có công suất lớn nhưng chưa có danh mục thiết bị chi tiết ($P_{tt} = K_{nc} \sum P_{đmi}$, $S_{tt} = \sqrt{P_{tt}^2 + Q_{tt}^2}$).
  • Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo hệ số cực đại ($K_{max}$) và công suất trung bình ($P_{tb}$): Sử dụng xác định phụ tải cho từng nhóm thiết bị của PXSCCK. Phương pháp dựa trên khái niệm số thiết bị có hiệu quả ($n_{hq}$), tra cứu $K_{max} = f(n_{hq}, K_{sd})$.
  • Công thức quy đổi công suất thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại về chế độ dài hạn: $P_{qđ} = P_{đm}\sqrt{K_d%}$ (với $K_d%$ là hệ số đóng điện tương đối).
  • Phương pháp xác định tâm phụ tải điện: Xác định tọa độ vị trí đặt trạm biến áp trung tâm nhằm giảm thiểu tổn thất truyền tải trên mặt bằng nhà máy.

Phương pháp so sánh kinh tế - kỹ thuật: Đánh giá phương án tối ưu dựa trên chỉ tiêu hàm chi phí tính toán quy đổi hàng năm ($Z$): $$Z = (k_{vh} + k_{tc})V + C \cdot \Delta A$$ Trong đó: $V$ là tổng vốn đầu tư thiết bị (triệu đồng); hệ số vận hành $k_{vh} = 0,1$; hệ số tiêu chuẩn thu hồi vốn $k_{tc} = 0,2$; đơn giá tổn thất điện năng $C = 2000$ đồng/kWh; $\Delta A$ là tổng tổn thất điện năng hàng năm của máy biến áp và đường dây.

Phương pháp tính toán ngắn mạch và kiểm nghiệm thiết bị: Áp dụng mô hình tính ngắn mạch ba pha xa nguồn ($I'' = I_{\infty}$), nguồn hệ thống được xem như có công suất vô cùng lớn với dung lượng ngắn mạch phía hạ áp trạm trung gian là $S_N = 270$ MVA ở cấp điện áp trung bình $U_{tb} = 36,75$ kV. Thiết bị đóng cắt, thanh dẫn và cáp được kiểm nghiệm theo điều kiện phát nóng dài hạn, dòng điện quá tải sự cố ($I_{sc} = 2 I_{lvmax}$), tổn thất điện áp cho phép, khả năng ổn định nhiệt ($F \ge F_{ođn} = \alpha \sqrt{T_{qđ}}$) và ổn định động ($I_{odd} \ge i_{xk}$).

Nguồn dữ liệu thực tế: Hồ sơ thiết kế sử dụng bảng phụ tải 10 phân xưởng, danh mục 70 máy móc tại PXSCCK, thông số điện áp nguồn định mức 35 kV, cự ly cấp nguồn 9 km và các bảng tra cứu khí cụ điện chuẩn (Schneider, ABB, Cooper, LENS).

Thiết kế kỹ thuật và phương án cung cấp điện

Nội dung trọng tâm của đề tài là việc lập 4 phương án thiết kế mạng cao áp cung cấp điện cho toàn nhà máy nhằm tìm kiếm phương án tối ưu về cả kỹ thuật vận hành lẫn hiệu quả kinh tế:

Tiêu chí so sánh Phương án 1 Phương án 2 Phương án 3 Phương án 4
Cấu trúc trạm chính Trạm biến áp trung tâm (TBATT 35/10 kV) Trạm phân phối trung tâm (TPPTT 35 kV) Trạm biến áp trung tâm (TBATT 35/10 kV) Trạm phân phối trung tâm (TPPTT 35 kV)
Số lượng TBA phân xưởng 6 TBAPX (cấp 10/0,4 kV) 6 TBAPX (cấp 35/0,4 kV) 7 TBAPX (cấp 10/0,4 kV) 7 TBAPX (cấp 35/0,4 kV)
Tổng số lượng MBA 2 MBA 35/10 kV (7500 kVA) + 12 MBAPX 12 MBAPX 35/0,4 kV 2 MBA 35/10 kV (7500 kVA) + 14 MBAPX 14 MBAPX 35/0,4 kV
Số lượng máy cắt cao áp 3 MC 36 kV, 12 MC 12 kV 15 MC 36 kV 3 MC 36 kV, 14 MC 12 kV 17 MC 36 kV
Tổn thất điện năng MBA ($\Delta A_{MBA}$) 660.096,08 kWh 433.523,69 kWh 666.558,95 kWh 439.983,95 kWh
Tổn thất điện năng đường dây ($\Delta A_{dây}$) 226.581,54 kWh 162.249,33 kWh 170.070,24 kWh 110.546,00 kWh
Tổng tổn thất điện năng ($\sum \Delta A$) 886.677,62 kWh 595.773,02 kWh 836.629,19 kWh 550.529,95 kWh

Mặc dù các phương án sử dụng trạm phân phối trung tâm (PA2 và PA4) đòi hỏi vốn đầu tư ban đầu cao hơn do sử dụng toàn bộ máy cắt và máy biến áp cấp điện áp 35 kV, Phương án 4 có tổng tổn thất điện năng hàng năm thấp nhất (550.529,95 kWh, thấp hơn PA1 tới 336.147,67 kWh). Do nhà máy luyện kim vận hành lâu dài 3 ca liên tục, mức tiết kiệm tổn thất điện năng tạo ưu thế vượt trội về kinh tế vận hành. Vì vậy, tác giả lựa chọn Phương án 4 (TPPTT + 7 TBA phân xưởng) làm phương án thiết kế kỹ thuật chính thức.

Thông số kỹ thuật chi tiết của mạng điện Phương án 4:

  • Tuyến không cấp nguồn từ hệ thống về TPPTT: Chiều dài 9 km, cấp điện áp 35 kV, thiết kế lộ kép sử dụng dây nhôm lõi thép AC-95 treo trên không. Mật độ dòng điện kinh tế $j_{kt} = 1,3$ A/mm², dòng làm việc bình thường $I_{lvmax} = 100$ A, dòng sự cố đứt một mạch $I_{sc} = 200$ A $< I_{cp} = 335$ A, tổn thất điện áp $\Delta U = 1750$ V thỏa mãn yêu cầu cho phép.
  • Trạm phân phối trung tâm (TPPTT): Sử dụng sơ đồ một hệ thống thanh góp có phân đoạn với máy cắt liên lạc hợp bộ. Mỗi phân đoạn lắp đặt một chống sét van Cooper AZLP501B36 ($U_{đm} = 36$ kV), một máy biến điện áp BU 4MR66 (loại 3 pha 5 trụ có cuộn tam giác hở báo chạm đất một pha) và biến dòng điện BI 4ME16. Máy cắt bảo vệ là dòng Schneider 36GI. Thanh cái được chọn loại kích thước $25 \times 3$ mm.
  • Mạng hạ áp PXSCCK: Cấp nguồn từ trạm B6 (trạm dùng chung cho PX tôn và PXSCCK). Tuyến cáp tổng hạ áp nối từ máy biến áp về tủ phân phối chính (TPP) sử dụng cáp đồng đơn lõi do LENS sản xuất, tiết diện $F = 630$ mm² ($3 \times 1 \times 630$ mm² mỗi pha + 1 dây trung tính, dòng cho phép hiệu chỉnh $I_{cp} = 2774$ A $> I_{sc} = 2525,9$ A). Tủ phân phối TPP trang bị aptomat tổng loại M40 ($I_{đm} = 4000$ A, $U_{đm} = 690$ V), cấp điện cho 6 tủ động lực nhánh (ĐL1 - ĐL6) và 1 tủ chiếu sáng qua hệ thống aptomat và cáp nhôm chuyên dụng.

Nội dung chính theo từng chương

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO NHÀ MÁY LUYỆN KIM ĐEN

Chương 1 thiết lập toàn bộ cơ sở dữ liệu đầu vào cho dự án thiết kế. Tác giả trình bày mặt bằng nhà máy gồm 10 đơn vị phụ tải:

  • Hộ loại I: Phân xưởng luyện gang (4000 kW), Phân xưởng lò Martin (3500 kW), Phân xưởng máy cán phôi tấm (2000 kW), Phân xưởng cán nóng (2800 kW), Phân xưởng cán nguội (3000 kW), Phân xưởng tôn (2500 kW), Trạm bơm (1000 kW).
  • Hộ loại III: Phân xưởng sửa chữa cơ khí (xác định qua tính toán chi tiết), Ban Quản lý và Phòng Thí nghiệm (320 kW), cùng hệ thống chiếu sáng phân xưởng tính theo diện tích mặt bằng.

Chương này cũng cung cấp bảng thống kê chi tiết 70 thiết bị của Phân xưởng sửa chữa cơ khí, phân bổ thành 4 bộ phận chức năng: bộ phận máy công cụ (30 thiết bị: máy tiện, phay, mài, xọc, doa, khoan...), bộ phận nhiệt luyện (12 thiết bị: lò điện buồng, lò đứng, lò bể, bể điện phân, thùng tôi...), bộ phận sửa chữa (22 thiết bị: máy tiện ren, máy phay răng, búa khí nén, máy biến áp hàn CTЗ24...), và bộ phận sửa chữa điện (6 thiết bị: bàn thí nghiệm 15 kW, tủ sấy, bể tẩm...). Thông số lưới cấp nguồn xác định ở cấp điện áp 35 kV, cự ly nguồn 9 km và công suất ngắn mạch trạm khu vực 270 MVA.

CHƯƠNG 2. XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CỦA PHÂN XƯỞNG SỬA CHỮA CƠ KHÍ VÀ TOÀN NHÀ MÁY

Chương 2 thực hiện tính toán định lượng nhu cầu năng lượng. Đối với PXSCCK, tác giả phân chia 70 thiết bị thành 6 nhóm phụ tải, xác định hệ số sử dụng $K_{sd}$, tính toán số thiết bị sử dụng điện có hiệu quả $n_{hq}$, tra hệ số cực đại $K_{max}$ và quy đổi công suất máy hàn CTЗ24 (24 kVA) từ chế độ ngắn hạn lặp lại về dài hạn.

Phụ tải tính toán của 9 phân xưởng còn lại được xác định theo phương pháp hệ số nhu cầu $K_{nc}$ và suất phụ tải. Trên cơ sở tọa độ mặt bằng từng phân xưởng, tác giả tính toán tọa độ tâm phụ tải điện toàn nhà máy, xây dựng biểu đồ phụ tải với tổng công suất biểu kiến tính toán toàn nhà máy xác định là $S_{tt} \approx 12.122,7$ kVA. Kết quả này là căn cứ trực tiếp để lựa chọn cấp điện áp và dung lượng máy biến áp nguồn.

CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN CAO ÁP CHO TOÀN NHÀ MÁY

Chương 3 là phần nội dung kỹ thuật trọng tâm nhất của văn bản. Tác giả đề xuất 4 phương án mạng cao áp:

  • PA1: TBATT (2 MBA 35/10 kV - 7500 kVA) + 6 TBA phân xưởng (10/0,4 kV).
  • PA2: TPPTT 35 kV + 6 TBA phân xưởng (35/0,4 kV).
  • PA3: TBATT (2 MBA 35/10 kV - 7500 kVA) + 7 TBA phân xưởng (10/0,4 kV).
  • PA4: TPPTT 35 kV + 7 TBA phân xưởng (35/0,4 kV).

Sau khi sơ bộ chọn công suất máy biến áp (các cấp 1000 kVA, 1250 kVA, 1600 kVA) theo điều kiện làm việc bình thường và điều kiện quá tải sự cố ($k_{qt} = 1,4$), tác giả tính toán chọn tiết diện cáp theo mật độ dòng kinh tế $j_{kt} = 1,3$ A/mm², tính tổn thất điện năng $\Delta A$ trong MBA và trên đường dây, tính vốn đầu tư và lập hàm chi phí $Z$. Phương án 4 được chọn làm giải pháp tối ưu.

Tiếp đó, tác giả tính toán chi tiết cho Phương án 4: chọn dây dẫn nguồn AC-95, thiết kế sơ đồ thanh góp phân đoạn cho TPPTT, chọn máy cắt Schneider 36GI-E16, thanh cái $25 \times 3$ mm, biến điện áp BU 4MR66, biến dòng BI 4ME16, chống sét van Cooper AZLP501B36. Tác giả lập sơ đồ thay thế tính toán dòng ngắn mạch ba pha tại các điểm nút $N_1$ (thanh cái TPPTT), $N_2$ (phía cao áp TBAPX) và $N_3$ (hạ áp TBAPX, quy đổi về cấp 0,4 kV đạt giá trị $I_{N31} = 83,67$ kA), từ đó kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt và ổn định động của cáp trung áp, máy cắt, cầu dao cách ly NPS 36 A, cầu chì 3GD1 và aptomat tổng M20.

CHƯƠNG 4. THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN HẠ ÁP CHO PHÂN XƯỞNG SỬA CHỮA CƠ KHÍ

Chương 4 hoàn thiện thiết kế kỹ thuật ở cấp điện áp phân phối 0,4 kV bên trong phân xưởng cơ khí. Nguồn điện được lấy từ trạm B6 (trạm chung của PX tôn và PXSCCK). Mạng hạ áp được thiết kế theo sơ đồ hình tia, xuất phát từ tủ phân phối chính TPP qua 7 xuất tuyến aptomat cấp cho 6 tủ động lực (ĐL1 - ĐL6) và 1 tủ chiếu sáng.

Tác giả tính toán chọn tuyến cáp tổng hạ áp từ MBA trạm B6 về TPP sử dụng cáp đồng đơn lõi LENS $630$ mm² ($3 \times 1 \times 630$ mm² mỗi pha + 1 dây trung tính), phối hợp với aptomat tổng M40 ($I_{đm} = 4000$ A). Tuyến từ B6 đến TPP chọn cáp nhôm 3 lõi 120 mm² và aptomat M08. Cuối chương, tác giả xây dựng sơ đồ thay thế mạng hạ áp, tính dòng ngắn mạch hạ áp tại các tủ động lực nhằm kiểm tra khả năng cắt và độ bền nhiệt của cáp dẫn và aptomat bảo vệ nhánh.

Kết quả và đóng góp

Báo cáo hoàn thành đầy đủ khối lượng tính toán thiết kế của một hệ thống cung cấp điện công nghiệp quy mô lớn với các kết quả định lượng cụ thể:

  • Xác định chính xác tổng công suất tính toán toàn nhà máy luyện kim đen là $S_{tt} \approx 12.122,7$ kVA, làm cơ sở khoa học cho toàn bộ việc phân bổ trạm và chọn dung lượng máy biến áp.
  • Chứng minh tính ưu việt của mô hình Trạm phân phối trung tâm 35 kV kết hợp 7 trạm biến áp phân xưởng (Phương án 4). Dù vốn đầu tư thiết bị cao hơn phương án dùng điện áp trung gian 10 kV, phương án này cắt giảm tổn thất điện năng hàng năm xuống mức 550.529,95 kWh, mang lại hiệu quả kinh tế vận hành dài hạn.
  • Xác lập cấu hình thiết bị cấp nguồn cao áp hoàn chỉnh: Tuyến dây không AC-95 lộ kép dài 9 km thỏa mãn tiêu chuẩn phát nóng sự cố ($I_{sc} = 200$ A $\le 335$ A) và tổn thất điện áp ($\Delta U = 1750$ V); hệ thống bảo vệ gồm 17 máy cắt 36 kV Schneider, biến dòng 4ME16, biến áp đo lường 4MR66 và chống sét van Cooper AZLP501B36.
  • Đưa ra giải pháp cấp nguồn hạ áp ổn định cho PXSCCK với cấu hình cáp đồng LENS $3 \times (1 \times 630)$ mm²/pha chịu dòng tải sự cố 2525,9 A và aptomat bảo vệ M40 (4000 A).
  • Đóng góp kỹ thuật tự thân của đồ án thể hiện ở quy trình tính toán phụ tải tỉ mỉ từ danh mục 70 thiết bị thực tế, phương pháp kết hợp số thiết bị hiệu quả $n_{hq}$ với việc quy đổi tải ngắn hạn lặp lại, cùng việc kiểm tra nghiêm ngặt thiết bị điện qua phân tích ngắn mạch chi tiết cả hai phía cao áp và hạ áp.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế từ phạm vi và giả định tính toán trong văn bản:

  • Phụ tải của 9 phân xưởng sản xuất lớn (luyện gang, lò Martin, cán thép...) mới dừng ở mức tính gần đúng theo hệ số nhu cầu $K_{nc}$, chưa có danh mục thiết bị chi tiết để phân tích theo phương pháp $K_{max} - n_{hq}$ như đã thực hiện tại PXSCCK.
  • Trong tính toán mạng cáp nội bộ nhà máy, tác giả bỏ qua thành phần tổn thất điện áp do giả định cự ly truyền tải giữa các phân xưởng tương đối ngắn.
  • Hệ số điều chỉnh công suất máy biến áp theo nhiệt độ môi trường ($k_{hc}$) được giả định bằng 1 với lý do sử dụng MBA chế tạo trong nước, chưa xét đến các dao động nhiệt độ cực trị trong môi trường luyện kim.
  • Đồ án chưa tính toán hệ thống bù công suất phản kháng để nâng cao hệ số công suất $\cos\varphi$ cho toàn trạm.

Hướng mở rộng nghiên cứu:

  • Tính toán lựa chọn dung lượng và vị trí đặt tụ bù công suất phản kháng tối ưu (bù tập trung phía cao áp hoặc bù riêng rẽ tại các tủ hạ áp phân xưởng).
  • Thiết kế chi tiết mạng điện hạ áp động lực và mạng điều khiển chiếu sáng cho các phân xưởng công nghệ chính (PX luyện gang, PX lò Martin, PX cán phôi tấm).
  • Xây dựng sơ đồ phối hợp bảo vệ rơ-le số toàn diện (bảo vệ quá dòng, so lệch MBA, bảo vệ chạm đất cuộn tam giác hở) và tích hợp hệ thống đo lường, giám sát điều khiển SCADA cho trạm phân phối trung tâm.

Giá trị tham khảo

Văn bản bài tập lớn là tài liệu tham khảo có giá trị chuyên môn cao cho:

  • Sinh viên chuyên ngành Kỹ thuật Điện, Hệ thống điện, Kỹ thuật Điều khiển & Tự động hóa khi thực hiện đồ án môn học Cung cấp điện, đồ án tốt nghiệp kỹ sư hoặc bài tập thiết kế trạm biến áp và lưới điện xí nghiệp công nghiệp.
  • Kỹ sư thiết kế điện công nghiệp cần biểu mẫu và quy trình tính toán phụ tải chi tiết theo phương pháp nhóm thiết bị hiệu quả $n_{hq}$, quy đổi máy hàn, lập bảng so sánh kinh tế - kỹ thuật giữa TBATT và TPPTT, cũng như kiểm tra ổn định thiết bị sau tính toán ngắn mạch.

Nội dung tham khảo giá trị nhất nằm ở Bảng danh mục 70 thiết bị cơ khí - nhiệt luyện (Chương 1), thuật toán xác định $n_{hq}$ theo quan hệ $m$ và $K_{sd}$ (Chương 2), và hệ thống bảng tính so sánh kinh tế - kỹ thuật 4 phương án cao áp (Chương 3).

Câu hỏi thường gặp

1. Vì sao tác giả lựa chọn Phương án 4 (TPPTT + 7 TBAPX) thay vì Phương án 1 (TBATT + 6 TBAPX) có chi phí mua sắm thiết bị thấp hơn?
Phương án 1 sử dụng Trạm biến áp trung tâm biến đổi điện áp hai lần (từ 35 kV xuống 10 kV rồi từ 10 kV xuống 0,4 kV), dẫn tới tổng tổn thất điện năng hàng năm qua 2 cấp biến áp và đường dây lên tới 886.677,62 kWh. Trong khi đó, Phương án 4 dùng trạm phân phối 35 kV cấp thẳng tới các máy biến áp phân xưởng 35/0,4 kV giúp giảm tổng tổn thất điện năng xuống còn 550.529,95 kWh (tiết kiệm hơn 336.000 kWh mỗi năm). Với đơn giá điện năng 2000 đồng/kWh và chu kỳ vận hành lâu dài, chi phí tiết kiệm điện năng vượt trội hoàn toàn phần chênh lệch vốn đầu tư thiết bị ban đầu.

2. Tuyến đường dây truyền tải điện 35 kV từ hệ thống về nhà máy được thiết kế với các thông số kỹ thuật nào?
Tuyến đường dây dài 9 km, sử dụng dây nhôm lõi thép AC-95 lộ kép treo trên không, khoảng cách trung bình hình học $D_{tb} = 2$ m ($r_0 = 0,37\ \Omega/\text{km}, x_0 = 0,35\ \Omega/\text{km}$). Dây dẫn được lựa chọn theo mật độ dòng kinh tế $j_{kt} = 1,3$ A/mm² ứng với $T_{max} = 3000$ giờ ($I_{lvmax} = 100$ A, tiết diện kinh tế tính toán $76,91\text{ mm}^2$). Tuyến dây thỏa mãn điều kiện sự cố khi đứt 1 mạch với $I_{sc} = 200\text{ A} \le I_{cp} = 335$ A và tổn thất điện áp $\Delta U = 1750$ V nằm trong giới hạn cho phép.

3. Thiết bị máy hàn CTЗ24 trong Phân xưởng sửa chữa cơ khí được xử lý tính toán phụ tải như thế nào?
Máy biến áp hàn CTЗ24 (công suất định mức 24 kVA) làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại. Trước khi đưa vào thuật toán tính phụ tải nhóm và số máy hiệu quả $n_{hq}$, công suất của máy hàn bắt buộc phải quy đổi về chế độ dài hạn theo công thức chuẩn $P_{qđ} = P_{đm}\sqrt{K_d%}$ (với $K_d%$ là hệ số đóng điện tương đối phần trăm), đảm bảo phản ánh chính xác tác động phát nóng liên tục lên mạng phân phối hạ áp.

4. Thiết bị bảo vệ và đóng cắt chính tại tủ phân phối tổng (TPP) của Phân xưởng sửa chữa cơ khí được chọn loại nào?
Tại tủ TPP của PXSCCK, tuyến cáp tổng hạ áp được kéo từ trạm biến áp B6 bằng cáp đồng đơn lõi LENS tiết diện 630 mm² ($3 \times 1 \times 630$ mm² mỗi pha + 1 dây trung tính, chịu dòng $I_{cp} = 2774$ A). Thiết bị đóng cắt bảo vệ tổng của tủ TPP là aptomat hạ áp loại M40 có dòng điện định mức $I_{đm} = 4000$ A và điện áp định mức $U_{đm} = 690$ V.

5. Hệ thống thanh cái và chống sét tại trạm phân phối trung tâm TPPTT sử dụng thiết bị gì?
TPPTT sử dụng sơ đồ thanh góp phân đoạn với thanh cái loại $25 \times 3$ mm, máy biến điện áp BU loại 4MR66 (3 pha 5 trụ có cuộn tam giác hở báo chạm đất 1 pha), máy biến dòng BI loại 4ME16, 17 máy cắt trung áp Schneider 36GI và chống sét van Cooper AZLP501B36 có điện áp định mức 36 kV đặt trên các phân đoạn để bảo vệ xung sét lan truyền từ đường dây không vào trạm.

Kết luận

Bài tập lớn của tác giả Hoàng Văn Đại đã giải quyết trọn vẹn và nhất quán bài toán thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy luyện kim đen với tổng công suất hơn 12 MVA. Bằng việc kết hợp phương pháp xác định phụ tải chi tiết từ 70 thiết bị công nghệ với mô hình so sánh kinh tế - kỹ thuật đa phương án, công trình đã luận chứng thuyết phục giải pháp lựa chọn Trạm phân phối trung tâm 35 kV kết hợp 7 trạm biến áp phân xưởng. Các kết quả tính toán ngắn mạch, kiểm nghiệm khí cụ điện và thiết kế mạng hạ áp động lực cho phân xưởng cơ khí thể hiện tính khoa học, chuẩn mực kỹ thuật và có giá trị ứng dụng thực tiễn rõ rệt.