Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Điện năng là nguồn năng lượng cốt lõi phục vụ sản xuất và đời sống xã hội, trong đó khu vực công nghiệp chiếm khoảng 70% tổng sản lượng điện năng sản xuất. Đảm bảo việc cung cấp điện liên tục, ổn định và an toàn cho các cơ sở công nghiệp đóng vai trò then chốt trong việc duy trì tăng trưởng kinh tế và nâng cao hiệu quả khai thác công suất của các nguồn phát điện. Một hệ thống cung cấp điện công nghiệp đạt chuẩn phải giải quyết hài hòa mối quan hệ giữa các tiêu chí: độ tin cậy cung cấp điện, tính kinh tế trong đầu tư - vận hành, đảm bảo chất lượng điện áp, thuận tiện trong vận hành, bảo trì và khả năng linh hoạt mở rộng trong tương lai.

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư ngành Điện của tác giả Phạm Viết Chính (MSSV: 0851030008), dưới sự hướng dẫn của TS. Nguyễn Hoàng Việt tại Khoa Xây dựng và Điện, Trường Đại học Mở TP.HCM, thực hiện nhiệm vụ thiết kế toàn diện hệ thống cung cấp điện cho nhà máy công nghiệp với trọng tâm là phân xưởng cơ khí.

Nhiệm vụ nghiên cứu và thiết kế kỹ thuật của đề tài bao gồm các nội dung cụ thể:

  1. Xác định phụ tải tính toán cho từng phân xưởng và toàn bộ nhà máy.
  2. Tối ưu hóa vị trí đặt các tủ phân phối và tủ động lực thông qua phương pháp xác định tâm phụ tải.
  3. Thiết kế hệ thống chiếu sáng công nghiệp và dân dụng cho các khu vực chức năng.
  4. Lựa chọn dung lượng trạm biến áp, thiết bị bù công suất phản kháng và máy phát điện dự phòng.
  5. Lựa chọn tiết diện dây dẫn và cáp truyền tải điện trong mạng hạ áp.
  6. Thiết kế hệ thống nối đất an toàn và nối đất làm việc.
  7. Kiểm tra tổn thất điện áp (sụt áp) trong chế độ làm việc định mức và chế độ mở máy.
  8. Tính toán dòng ngắn mạch ba pha, một pha và lựa chọn thiết bị đóng cắt, bảo vệ (aptomat/CB).
  9. Thiết kế hệ thống chống sét bảo vệ công trình.

Đối tượng nghiên cứu là hệ thống cung cấp điện hạ áp và trung áp của cơ sở sản xuất công nghiệp, với phạm vi không gian gồm: Xưởng sửa chữa cơ khí (diện tích $1167\text{ m}^2$), Phân xưởng lắp ráp ($800\text{ kW}$, diện tích $150\text{ m}^2$), Phòng thí nghiệm ($200\text{ kW}$, diện tích $150\text{ m}^2$), và Khu phòng hành chính - sinh hoạt ($812{,}5\text{ m}^2$).

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Đồ án áp dụng hệ thống lý thuyết chuyên ngành cung cấp điện và các phương pháp tính toán kỹ thuật tiêu chuẩn:

  • Lý thuyết xác định phụ tải tính toán:
    • Phương pháp tính theo công suất trung bình và hệ số cực đại ($K_{\max}$, $P_{\text{tb}}$): Áp dụng cho nhóm thiết bị phân xưởng cơ khí đã biết rõ vị trí, số lượng, công suất định mức và quy trình công nghệ; kết hợp xác định số thiết bị hiệu quả ($n_{\text{hq}}$) và hệ số sử dụng ($K_{\text{sd}}$).
    • Phương pháp hệ số nhu cầu ($K_{\text{nc}}$): Áp dụng cho phân xưởng lắp ráp và phòng thí nghiệm (nơi chỉ biết tổng công suất đặt và diện tích mặt bằng).
    • Phương pháp quy đổi công suất thiết bị một pha làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại: Quy đổi máy biến áp hàn một pha về công suất ba pha làm việc dài hạn tương đương thông qua hệ số đóng điện tương đối ($\varepsilon$) và hệ số công suất ($\cos\varphi$).
  • Lý thuyết tối ưu hóa tâm phụ tải: Sử dụng mô hình tọa độ không gian hai chiều $(X, Y)$ lấy trọng số theo công suất định mức thiết bị để xác định vị trí đặt tủ động lực, tủ phân phối nhằm giảm thiểu chiều dài đường dây và tổn thất công suất.
  • Lý thuyết thiết kế kỹ thuật chiếu sáng: Áp dụng phương pháp hệ số sử dụng quang thông, phương pháp chỉ số địa điểm ($K$), tỷ số treo ($j$) và phương pháp độ rọi điểm kết hợp đường cong Kruithof để chọn nhiệt độ màu thích hợp cho từng môi trường làm việc.
  • Tiêu chuẩn và tài liệu tham khảo kỹ thuật: Áp dụng các hệ số đồng thời ($K_{\text{đt}}$) theo tiêu chuẩn quốc tế IEC (bảng B.16), tài liệu hướng dẫn thiết kế cấp điện của Vũ Văn Tầm - Ngô Hồng Quang và tài liệu hướng dẫn đồ án của Phan Thị Thanh Bình - Dương Lan Hương.
  • Nguồn dữ liệu: Mặt bằng kiến trúc công trình, danh mục 51 vị trí máy công cụ gia công cơ khí, thiết bị nhiệt luyện và thông số dây chuyền phụ tải.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan

Chương này tổng quan về vai trò của điện năng và các yêu cầu kỹ thuật trong thiết kế lưới điện nhà máy. Tác giả phân tích các nguyên tắc cân bằng giữa chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật, xác lập 6 bước thiết kế hệ thống cung cấp điện công nghiệp. Về mặt kiến trúc mạng điện, nguồn cấp được lấy từ lưới điện quốc gia $22\text{ kV}$ qua máy biến áp hạ áp xuống cấp điện áp $0{,}4\text{ kV}$ ($380/220\text{ V}$), toàn bộ cáp phân phối từ trạm biến áp đến tủ phân phối chính và tủ động lực được thiết kế đi ngầm trong ống bảo vệ dưới đất.

Khu vực chức năng Công suất đặt ($P_{\text{đm}}$) Diện tích ($S$) Ghi chú
Phân xưởng lắp ráp $800\text{ kW}$ $150\text{ m}^2$ Xác định theo hệ số nhu cầu
Phòng thí nghiệm $200\text{ kW}$ $150\text{ m}^2$ Xác định theo hệ số nhu cầu
Xưởng sửa chữa cơ khí $571{,}4\text{ kW}$ (tổng đặt 51 máy) $1167\text{ m}^2$ Tính toán chi tiết 6 nhóm máy
Khu hành chính và sinh hoạt Xác định theo thiết kế $812{,}5\text{ m}^2$ Chiếu sáng và phụ tải sinh hoạt

Chương 2: Xác định phụ tải tính toán

Tác giả thực hiện phân nhóm phụ tải theo vị trí trên mặt bằng cho 51 máy của xưởng cơ khí thành 6 nhóm động lực riêng biệt. Biến áp hàn ($24\text{ kW}$, $\cos\varphi = 0{,}35$, $\varepsilon = 0{,}25$) được quy đổi công suất về giá trị $P_{\text{qđ}} = 7{,}3\text{ kW}$.

Tọa độ tâm phụ tải lý thuyết và vị trí thực tế sau điều chỉnh để đảm bảo mỹ quan và thao tác vận hành được xác định như sau:

  • Nhóm 1: Gồm 13 thiết bị (tiện ren, tiện tự động, xọc, doa ngang, mài phẳng, mài tròn, cưa tay), $\sum P_{\text{đm}} = 121{,}45\text{ kW}$. Tọa độ đặt tủ TĐL1: $X = 32\text{ m}$, $Y = 37\text{ m}$.
  • Nhóm 2: Gồm 9 thiết bị (bào ngang, xọc, khoan hướng tâm, phay đứng, phay ngang, mài trong, cưa máy, phay vạn năng), $\sum P_{\text{đm}} = 104{,}8\text{ kW}$. Tọa độ đặt tủ TĐL2: $X = 20{,}5\text{ m}$, $Y = 20\text{ m}$.
  • Nhóm 3: Gồm 7 thiết bị (mài, khoan vạn năng, mài dao cắt gọt, khoan bàn, ép trục khuỷu, mài phá, phay vạn năng), $\sum P_{\text{đm}} = 69{,}25\text{ kW}$. Tọa độ đặt tủ TĐL3: $X = 9\text{ m}$, $Y = 48\text{ m}$.
  • Nhóm 4: Gồm 4 thiết bị nhiệt điện (lò điện kiểu buồng, lò điện kiểu đứng, lò điện kiểu bể, bể điện phân), $\sum P_{\text{đm}} = 95\text{ kW}$. Tọa độ đặt tủ TĐL4: $X = 0\text{ m}$, $Y = 39\text{ m}$.
  • Nhóm 5: Gồm 13 thiết bị (tiện ren, phay ngang, phay vạn năng, phay răng, xọc, bào ngang, mài tròn, khoan đứng, biến áp hàn, mài phá, khoan điện), $\sum P_{\text{đm}} = 133{,}2\text{ kW}$. Tọa độ đặt tủ TĐL5: $X = 0\text{ m}$, $Y = 14\text{ m}$.
  • Nhóm 6: Gồm 10 thiết bị (búa khí nén, quạt, bàn nguội, máy cuốn dây, bàn thí nghiệm, bể tẩm đốt nóng, tủ sấy, khoan bàn), $\sum P_{\text{đm}} = 47{,}7\text{ kW}$. Tọa độ đặt tủ TĐL6: $X = 15\text{ m}$, $Y = 21\text{ m}$.
Nhóm phụ tải $\sum P_{\text{đm}}\text{ (kW)}$ $n_{\text{hq}}$ $K_{\max}$ $P_{\text{tt}}\text{ (kW)}$ $Q_{\text{tt}}\text{ (kVAR)}$ $S_{\text{tt}}\text{ (kVA)}$ $I_{\text{tt}}\text{ (A)}$ $I_{\text{đn}}\text{ (A)}$
Nhóm 1 $121{,}45$ 11 $1{,}96$ $38{,}10$ $50{,}66$ $63{,}39$ $96{,}31$ $274{,}40$
Nhóm 2 $104{,}80$ 6 $2{,}64$ $41{,}50$ $55{,}20$ $69{,}06$ $104{,}93$ $367{,}75$
Nhóm 3 $69{,}25$ 5 $2{,}87$ $29{,}81$ $39{,}65$ $49{,}61$ $73{,}38$ $251{,}47$
Nhóm 4 $95{,}00$ $3{,}57$ - $85{,}50$ $28{,}00$ $89{,}97$ $136{,}70$ $393{,}13$
Nhóm 5 $133{,}20$ 12 $1{,}96$ $39{,}16$ $52{,}08$ $65{,}16$ $99{,}00$ $290{,}58$
Nhóm 6 $47{,}70$ 6 $2{,}64$ $18{,}89$ $25{,}12$ $37{,}85$ $57{,}51$ $241{,}72$

Tổng hợp phụ tải động lực toàn phân xưởng cơ khí với hệ số đồng thời $K_{\text{đt}} = 0{,}7$:

  • Công suất tác dụng tính toán: $P_{\text{px}} = 215{,}271\text{ kW}$
  • Công suất phản kháng tính toán: $Q_{\text{đl}} = 213{,}100\text{ kVAR}$
  • Công suất biểu kiến toàn phần: $S_{\text{px}} = 302{,}910\text{ kVA}$
  • Hệ số công suất tự nhiên: $\cos\varphi = 0{,}70$
  • Vị trí tủ phân phối phân xưởng cơ khí (TPPPX-1): $X = 15\text{ m}$, $Y = 13\text{ m}$ (dời từ tọa độ tâm $X = 15\text{ m}, Y = 23\text{ m}$).
  • Vị trí tủ phân phối chính toàn nhà máy (TPPC): $X = 32\text{ m}$, $Y = 7\text{ m}$.

Đối với các khu vực phụ trợ:

  • Phân xưởng lắp ráp ($P_{\text{đ}} = 800\text{ kW}, K_{\text{nc}} = 0{,}3, \cos\varphi = 0{,}7$): $P_{\text{đl}} = 240\text{ kW}$; $Q_{\text{px}} = 244{,}85\text{ kVAR}$.
  • Phòng thí nghiệm ($P_{\text{đ}} = 200\text{ kW}, K_{\text{nc}} = 0{,}7, \cos\varphi = 0{,}8$): $P_{\text{đl}} = 140\text{ kW}$; $Q_{\text{px}} = 105\text{ kVAR}$.

Chương 3: Thiết kế chiếu sáng

Chương này thực hiện thiết kế chiếu sáng chung đều cho từng không gian chức năng bằng phương pháp hệ số sử dụng quang thông:

  • Khối văn phòng (10 phòng, mỗi phòng $6\text{ m} \times 5\text{ m} \times 4\text{ m}, S = 30\text{ m}^2$): Yêu cầu độ rọi $E = 300\text{ lux}$, sử dụng bộ đèn huỳnh quang Philips TL-D 36W/840 ($3250\text{ lm}$), hệ số bù $d = 1{,}25$, số lượng 5 bộ đèn/phòng.
  • Phòng ăn ($22\text{ m} \times 12\text{ m} \times 4\text{ m}, S = 264\text{ m}^2$): Yêu cầu độ rọi $E = 300\text{ lux}$, sử dụng đèn huỳnh quang Philips TL-D 36W/840 dạng bộ đôi (2 bóng/bộ), hiệu suất bộ đèn $90%$.
  • Xưởng sửa chữa cơ khí:
    • Dãy 1 ($55\text{ m} \times 15\text{ m} \times 7\text{ m}, S = 825\text{ m}^2$): Yêu cầu độ rọi $E = 200\text{ lux}$, chọn đèn cao áp hơi Natri 250MH công suất $250\text{ W}$ ($15000\text{ lm}$, cấp D, treo cách trần $1{,}5\text{ m}$, $h_{\text{tt}} = 4{,}7\text{ m}$).
    • Dãy 2 ($25\text{ m} \times 12\text{ m} \times 7\text{ m}, S = 330\text{ m}^2$): Yêu cầu độ rọi $E = 300\text{ lux}$, chọn đèn cao áp hơi Natri 250MH công suất $250\text{ W}$, treo cách trần $2{,}5\text{ m}$.
  • Phòng lắp ráp ($12{,}5\text{ m} \times 12\text{ m} \times 4{,}5\text{ m}, S = 150\text{ m}^2$): Yêu cầu độ rọi $E = 300\text{ lux}$, sử dụng bộ đèn đôi huỳnh quang Philips TL-D 36W/840.
  • Tính toán phụ tải tủ chiếu sáng:
    • Tủ chiếu sáng xưởng cơ khí (TCS1): Cấp nguồn cho 47 bộ đèn cao áp, 20 ổ cắm công nghiệp ($10\text{ A} - 220\text{ V}$) và 56 quạt trần (dãy 1 bố trí 35 quạt, dãy 2 bố trí 21 quạt).
    • Tủ chiếu sáng phòng lắp ráp và thí nghiệm (TCS2): Cấp nguồn cho 18 bộ đèn công suất $90\text{ W}$ và 20 ổ cắm ($10\text{ A} - 220\text{ V}$).

Chương 4: Chọn máy biến áp, máy phát dự phòng

Nội dung chương trình bày lý thuyết và phương pháp tính toán bù công suất phản kháng để nâng cao hệ số công suất $\cos\varphi$, xác định dung lượng tụ bù kinh tế và vị trí đặt bộ tụ bù. Từ tổng phụ tải tính toán toàn phần sau bù của xưởng cơ khí, phân xưởng lắp ráp, phòng thí nghiệm và phụ tải chiếu sáng, tiến hành lựa chọn cấp điện áp $22/0{,}4\text{ kV}$, số lượng và công suất định mức của máy biến áp phân phối, đồng thời tính chọn công suất máy phát điện diesel dự phòng nhằm đảm bảo cung cấp điện khi xảy ra sự cố lưới điện quốc gia.

Chương 5: Lựa chọn dây dẫn

Chương 5 tính chọn chủng loại và tiết diện dây cáp dẫn điện cho các phân đoạn trong hệ thống phân phối:

  • Đoạn 1: Tuyến cáp hạ áp từ thanh cái thứ cấp máy biến áp đến tủ phân phối chính (TPPC).
  • Đoạn 2: Tuyến cáp từ TPPC đến tủ phân phối xưởng cơ khí (TPP1).
  • Đoạn 3: Tuyến cáp từ TPPC đến tủ phân phối chiếu sáng (TPPCS).
  • Đoạn 4: Tuyến cáp từ TPP1 đến tủ động lực số 1 (TĐL1).
  • Đoạn 5: Tuyến cáp từ TPPCS đến tủ chiếu sáng phân xưởng (TCS1).
  • Đoạn 6: Tuyến cáp từ tủ động lực TĐL1 đến thiết bị tiêu thụ trực tiếp (máy tiện ren).

Chương 6: Nối đất

Tác giả thiết lập cơ sở tính toán an toàn điện trong mạng hạ áp $380/220\text{ V}$ trung tính nối đất trực tiếp. Phân tích cấu trúc hệ thống nối đất tự nhiên và nối đất nhân tạo (sử dụng hệ cọc thép mạ đồng và thanh liên kết chôn ngầm), tính toán điện trở nối đất làm việc cho trạm biến áp ($R_{\text{đ}} \le 4\ \Omega$) và hệ thống nối đất lặp lại dọc theo các tủ phân phối của phân xưởng.

Chương 7: Tính toán sụt áp

Nội dung chương tập trung kiểm tra tổn thất điện áp trên các tuyến cáp động lực trong phân xưởng cơ khí:

  • Kiểm tra sụt áp trong điều kiện vận hành làm việc bình thường ($\Delta U% \le \Delta U_{\text{cp}}%$).
  • Kiểm tra sụt áp trong điều kiện mở máy (khởi động) của động cơ có công suất lớn nhất hoặc dòng khởi động lớn nhất trong phân xưởng, nhằm đảm bảo điện áp tại cực động cơ không bị sụt giảm quá mức gây tác động sai thiết bị bảo vệ hoặc không khởi động được.

Chương 8: Tính toán ngắn mạch chọn thiết bị bảo vệ

Chương 8 thực hiện tính toán các giá trị dòng ngắn mạch cưỡng bức phục vụ chọn và kiểm tra khí cụ điện:

  • Tính toán ngắn mạch ba pha ($I^{(3)}_N$):
    1. Ngắn mạch tại thanh cái hạ áp của máy biến áp.
    2. Ngắn mạch tại thanh cái tủ phân phối chính TPPC ($I^{(3)}_{N1}$).
    3. Ngắn mạch tại thanh cái tủ phân phối TPP1 ($I^{(3)}_{N2}$).
    4. Ngắn mạch tại thanh cái tủ động lực TĐL1 ($I^{(3)}_{N3}$).
    5. Ngắn mạch tại điểm đấu nối thiết bị máy tiện ren ($I^{(3)}_{N4}$).
  • Tính toán ngắn mạch một pha chạm đất ($I^{(1)}_N$): Xác định dòng ngắn mạch một pha tại TPPC, TPP1, TĐL1 và tại đầu cực máy tiện ren.
  • Lựa chọn thiết bị bảo vệ: Chọn dòng định mức, dòng cắt ngắn mạch định mức ($I_{\text{cu}}$) cho Aptomat (CB) tổng toàn công trình, CB lộ phân phối TPPC – TPP1, CB lộ TPP1 – TĐL1 và CB nhánh cấp nguồn cho máy tiện ren.

Chương 9: Thiết kế chống sét

Tác giả phân tích cơ chế phóng điện sét và phân cấp mức độ bảo vệ chống sét cho công trình công nghiệp (Cấp 1, Cấp 2, Cấp 3). Đề tài so sánh giữa thiết bị kim thu sét thụ động cổ điển (Franklin) và hệ thống kim thu sét phát tia tiên đạo sớm hiện đại (ESE - Early Streamer Emission). Lựa chọn thiết bị kim thu sét chủ động Prevectron-2, phân tích cấu tạo và tính toán bán kính bảo vệ bao phủ toàn bộ mặt bằng nhà máy.

Thiết kế và triển khai hệ thống kỹ thuật

Hệ thống cung cấp điện được thiết kế theo cấu trúc mạng phân phối hình tia kết hợp phân cấp, đảm bảo tính chọn lọc trong bảo vệ và độ tin cậy vận hành:

[Lưới điện Quốc gia 22 kV] 
[Tủ Phân Phối Chính - TPPC] (X = 32m, Y = 7m)

Giải pháp lắp đặt thực tế được quy định: toàn bộ đường cáp động lực và chiếu sáng đi ngầm dưới nền phân xưởng trong ống cách điện chịu lực nhằm đảm bảo an toàn cơ học, phòng chống cháy nổ và đảm bảo mỹ quan công nghiệp. Các vị trí tủ điện phân phối và tủ động lực được dời về các cột hoặc vách tường gần nhất so với tọa độ tâm phụ tải tính toán để thuận tiện cho thao tác đóng cắt và bảo trì.

Kết quả và đóng góp

Đồ án đã hoàn thành đầy đủ các nội dung tính toán kỹ thuật theo quy trình thiết kế cung cấp điện công nghiệp chuẩn:

  1. Xác định chính xác phụ tải tính toán: Phân nhóm 51 thiết bị cơ khí và quy đổi chính xác phụ tải đặc thù (biến áp hàn một pha làm việc ngắn hạn lặp lại). Tổng hợp công suất xưởng cơ khí đạt $P_{\text{px}} = 215{,}271\text{ kW}$, $Q_{\text{đl}} = 213{,}1\text{ kVAR}$, $S_{\text{px}} = 302{,}91\text{ kVA}$. Xác định phụ tải phân xưởng lắp ráp ($P_{\text{tt}} = 240\text{ kW}$) và phòng thí nghiệm ($P_{\text{tt}} = 140\text{ kW}$).
  2. Tối ưu hóa vị trí mạng điện: Xác định tọa độ tâm phụ tải cho 6 tủ động lực, 1 tủ phân phối phân xưởng và tủ phân phối chính, giúp cực tiểu hóa tổn thất truyền tải và chi phí đầu tư cáp hạ áp.
  3. Thiết kế hệ thống chiếu sáng công nghiệp toàn diện: Tính toán quang thông, chọn chủng loại đèn huỳnh quang Philips TL-D 36W cho văn phòng/lắp ráp và đèn cao áp hơi Natri 250MH cho không gian sản xuất xưởng cơ khí, kiểm tra độ rọi trung bình đạt tiêu chuẩn thiết kế ($200 - 300\text{ lux}$).
  4. Đảm bảo các yêu cầu bảo vệ và an toàn: Hoàn thành tính toán dòng ngắn mạch ba pha và một pha tại 5 cấp phân phối, lựa chọn thiết bị bảo vệ CB có khả năng cắt dòng ngắn mạch phù hợp; thiết kế nối đất an toàn và hệ thống chống sét bán kính bảo vệ diện rộng sử dụng đầu thu Prevectron-2.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế trong văn bản: Các khu vực như phân xưởng lắp ráp và phòng thí nghiệm chưa có bảng thống kê chi tiết từng chủng loại máy móc thiết bị mà chỉ tính toán sơ bộ dựa trên suất công suất đặt và hệ số nhu cầu ($K_{\text{nc}}$); số liệu đồ án tập trung vào tính toán lý thuyết thiết kế, chưa có dữ liệu đo đạc thực tế sau thi công.
  • Hướng phát triển mở rộng: Khảo sát chi tiết biểu đồ phụ tải thực tế của từng dây chuyền tự động hóa khi đi vào vận hành; nghiên cứu tích hợp hệ thống giám sát năng lượng SCADA/EMS và giải pháp lọc sóng hài bậc cao sinh ra từ các thiết bị biến tần, lò hàn điện.

Giá trị tham khảo

Tài liệu này là tài liệu tham khảo hữu ích cho:

  • Sinh viên các ngành Kỹ thuật Điện, Hệ thống Điện, Tự động hóa và Điện công nghiệp khi thực hiện đồ án môn học Thiết kế Cung cấp điện hoặc Khóa luận tốt nghiệp kỹ sư.
  • Kỹ sư thiết kế điện công nghiệp tham khảo phương pháp tính toán phụ tải kết hợp ($K_{\max}$, $n_{\text{hq}}$ và $K_{\text{nc}}$), quy đổi phụ tải một pha không đối xứng, phương pháp định vị tâm phụ tải và quy trình tính toán ngắn mạch chọn CB bảo vệ nhiều cấp.

Câu hỏi thường gặp

1. Đồ án xử lý tính toán công suất cho máy biến áp hàn một pha làm việc ngắn hạn lặp lại như thế nào?
Tác giả thực hiện quy đổi công suất biểu kiến một pha của máy hàn ($P_{\text{đm}} = 24\text{ kW}$, $\cos\varphi = 0{,}35$, hệ số đóng điện $\varepsilon = 0{,}25$) sang công suất ba pha tương đương làm việc ở chế độ dài hạn theo công thức:
$$P_{\text{qđ}} = \sqrt{3} \cdot P_{\text{đm}} \cdot \cos\varphi \cdot \sqrt{\varepsilon} = \sqrt{3} \cdot 24 \cdot 0{,}35 \cdot \sqrt{0{,}25} \approx 7{,}3\text{ kW}$$

2. Phương pháp xác định phụ tải tính toán nào được áp dụng cho từng khu vực trong nhà máy?

  • Xưởng sửa chữa cơ khí: Áp dụng phương pháp tính theo hệ số cực đại ($K_{\max}$) kết hợp công suất trung bình ($P_{\text{tb}}$) và số thiết bị hiệu quả ($n_{\text{hq}}$) do đã biết rõ danh mục 51 máy và chế độ vận hành.
  • Phân xưởng lắp ráp và phòng thí nghiệm: Áp dụng phương pháp tính theo công suất đặt ($P_{\text{đ}}$) và hệ số nhu cầu ($K_{\text{nc}}$) do giai đoạn thiết kế chỉ có số liệu tổng công suất và diện tích.

3. Tọa độ tâm phụ tải của các tủ động lực và tủ phân phối được xác định nhằm mục đích gì?
Xác định tâm phụ tải theo công thức lấy trọng số tọa độ nhân công suất định mức ($\sum P_i X_i / \sum P_i$ và $\sum P_i Y_i / \sum P_i$) nhằm tìm vị trí đặt tủ điện tối ưu nhất về mặt kỹ thuật, giúp giảm thiểu tổn thất điện áp, giảm tổn thất công suất và tiết kiệm chiều dài dây dẫn cáp điện. Sau khi tính toán lý thuyết, vị trí tủ được dời về cột hoặc tường gần nhất (ví dụ TĐL1 dời về $X=32\text{ m}, Y=37\text{ m}$; TPPC dời về $X=32\text{ m}, Y=7\text{ m}$) để đảm bảo an toàn và mỹ quan.

4. Chủng loại đèn chiếu sáng nào được chọn cho khối văn phòng và xưởng cơ khí?

  • Khối văn phòng: Sử dụng bóng đèn huỳnh quang Philips TL-D 36W/840 (quang thông $3250\text{ lm}$, nhiệt độ màu $3000\text{ K}$, chỉ số hoàn màu $R_a = 83$) lắp áp trần để đạt độ rọi $E = 300\text{ lux}$.
  • Xưởng sửa chữa cơ khí: Sử dụng đèn cao áp hơi Natri 250MH công suất $250\text{ W}$ (quang thông $15000\text{ lm}$, cấp D) treo cách trần $1{,}5 - 2{,}5\text{ m}$ để đạt độ rọi đồng đều từ $200 - 300\text{ lux}$.

5. Giải pháp chống sét bảo vệ cho toàn bộ công trình nhà máy được lựa chọn như thế nào?
Đồ án lựa chọn thiết bị kim thu sét phát tia tiên đạo sớm hiện đại Prevectron-2 (hoạt động theo nguyên lý chủ động tạo ion dẫn đường sét) thay thế cho kim Franklin cổ điển, giúp mở rộng bán kính bảo vệ an toàn bao phủ toàn bộ diện tích nhà xưởng và các công trình phụ trợ.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Thiết kế Cung Cấp Điện Nhà Máy Công Nghiệp" của tác giả Phạm Viết Chính là công trình thiết kế kỹ thuật hoàn chỉnh, bám sát các quy chuẩn và tiêu chuẩn kỹ thuật điện hiện hành. Đề tài giải quyết tuần tự và chi tiết các bài toán kỹ thuật từ phân nhóm phụ tải, xác định tâm phụ tải, thiết kế mạng chiếu sáng đến lựa chọn trạm biến áp, tính toán ngắn mạch, sụt áp và bảo vệ an toàn hệ thống. Toàn bộ các giải pháp tính toán và bố trí thiết bị đảm bảo tính khả thi cao, đáp ứng đồng thời các tiêu chí kinh tế, kỹ thuật và an toàn trong vận hành công nghiệp.