Giới thiệu dự án

Trong bối cảnh công nghiệp hóa và hiện đại hóa sản xuất, ngành cơ khí chế tạo đóng vai trò xương sống cho nền kinh tế với tỷ trọng tiêu thụ điện năng chiếm từ 25% đến 30% tổng năng lượng công nghiệp. Việc thiết kế hệ thống cung cấp điện an toàn, liên tục và kinh tế là yêu cầu sống còn nhằm nâng cao năng suất gia công, giảm thiểu rủi ro sự cố điện và tối ưu hóa chi phí vận hành.

Đề tài "Thiết kế cung cấp điện cho phân xưởng cơ khí số 4" do sinh viên Vũ Trường Giang thực hiện dưới sự hướng dẫn của TS. Huỳnh Văn Vạn (Khoa Điện – Điện tử, Trường Đại học Tôn Đức Thắng) tập trung giải quyết bài toán cấp điện toàn diện cho một cơ sở sản xuất cơ khí có diện tích $972\text{ m}^2$ ($54\text{ m} \times 18\text{ m} \times 5\text{ m}$), hoạt động với chế độ 2 ca/ngày.

+-------------------------------------------------------------------------+
|                      MẶT BẰNG PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ SỐ 4                    |
|                             (54m x 18m, Cao 5m)                         |
|                                                                         |
|  [Nhóm 1: Gia công thô]      [Nhóm 2: Gia công tinh]   [Nhóm 3: Nhiệt] |
|  - 17 thiết bị (109 kW)       - 7 thiết bị (23 kW)     - 11 TB (40.5 kW)|
|  - Tâm: X=12m, Y=12m          - Tâm: X=42m, Y=16m      - Tâm: X=43m, Y=4m|
|                                                                         |
|  [Khu Kho: 6m x 6m]           [Khu KCS: 8m x 6m]       [Tủ điện chính]  |
|  - 6 bộ Philips T8            - 8 bộ Philips T8        - Tâm: X=23m, Y=11m|
+-------------------------------------------------------------------------+

Vấn đề kỹ thuật đặt ra

Các phân xưởng cơ khí truyền thống thường đối mặt với nhiều bất cập kỹ thuật nghiêm trọng:

  • Hệ số công suất tự nhiên ($\cos\varphi$) thấp (thường dao động từ $0.65 - 0.75$) do sử dụng lượng lớn động cơ không đồng bộ ba pha non tải hoặc hoạt động không liên tục (máy cưa, máy cắt liên hợp, máy tiện tròn vạn năng).
  • Tổn thất điện áp ($\Delta U$) và tổn thất công suất ($\Delta P$) lớn do dây dẫn bố trí không tối ưu và vị trí đặt tủ phân phối không trùng với tâm phụ tải hình học.
  • Môi trường làm việc chứa bụi kim loại, nhiệt độ môi trường định mức cao ($35^\circ\text{C}$), cùng với sóng hài bậc 3 ($10%$) gây suy giảm khả năng tải của cáp điện.
  • Hệ thống chiếu sáng không đạt chuẩn tiêu chuẩn ISO 8995:2002 / CIE S 008/E-2001 làm giảm độ chính xác gia công và gia tăng nguy cơ tai nạn lao động.

Mục tiêu của dự án

  1. Thiết kế hệ thống chiếu sáng công nghiệp và ổ cắm động lực: Đảm bảo độ rọi chuẩn $E_{yc} \ge 300\text{ lux}$ cho khu làm việc chính, khu kiểm tra chất lượng sản phẩm (KCS) và nhà kho.
  2. Phân chia nhóm phụ tải và xác định tâm phụ tải: Tối ưu hóa vị trí đặt tủ động lực nhánh và tủ phân phối chính nhằm giảm chiều dài đường cáp hạ thế.
  3. Tính toán phụ tải động lực và lựa chọn trạm biến áp (TBA): Xác định chính xác $P_{tt}$, $Q_{tt}$, $S_{tt}$, lựa chọn máy biến áp 3 pha có dung lượng dự phòng tối ưu.
  4. Tính toán bù công suất phản kháng ($Q_{bù}$): Nâng cao hệ số công suất toàn xưởng từ $\cos\varphi_1 \approx 0.7$ lên $\cos\varphi_2 \ge 0.92$, tránh bị phạt tiền công suất phản kháng theo quy định của EVN.
  5. Lựa chọn và kiểm tra mạng lưới cáp điện, khí cụ bảo vệ: Chọn tiết diện dây dẫn hạ thế (Cu/XLPE/PVC) theo tiêu chuẩn IEC 60364-5-52 với các hệ số hiệu chỉnh môi trường nghiêm ngặt.

Phạm vi và giới hạn đề tài

  • Phạm vi áp dụng: Mạng hạ áp $400\text{V}/230\text{V}$, tần số $50\text{Hz}$, cấp điện từ trạm biến áp riêng biệt hạ áp từ lưới phân phối $15(22)\text{kV}$.
  • Giới hạn nghiên cứu: Tính toán cho chế độ làm việc bình thường của phân xưởng, kiểm tra điều kiện sụt áp và quá nhiệt; không đi sâu vào phân tích sóng hài bậc cao phức tạp hay hệ thống tự động hóa SCADA/BMS.

Phân tích và thiết kế giải pháp

Phân tích hiện trạng

Trong kỹ thuật cung cấp điện công nghiệp, việc chọn phương pháp xác định phụ tải tính toán đóng vai trò quyết định đến độ chính xác và hiệu quả đầu tư. Bảng dưới đây so sánh các phương pháp thiết kế phổ biến:

Tiêu chí Phương pháp suất phụ tải ($W/\text{m}^2$) Phương pháp công suất đặt ($P_đ$) Phương pháp hệ số sử dụng ($K_u$) và đồng thời ($K_s$) (Đề tài áp dụng)
Độ chính xác Thấp ($\pm 25 - 30%$) Trung bình ($\pm 15 - 20%$) Cao ($\pm 5 - 8%$)
Dữ liệu đầu vào Chỉ cần diện tích sàn Danh mục công suất định mức Danh mục thiết bị, tọa độ, $K_u$, $K_s$, $\cos\varphi$ từng máy
Ứng dụng Thiết kế sơ bộ, quy hoạch Xưởng nhỏ, ít biến động Phân xưởng cơ khí chế tạo chính xác
Khả năng tối ưu vốn Dễ thừa/thiếu dung lượng TBA Thường chọn thừa tiết diện cáp Tối ưu hóa dung lượng TBA và tiết diện dây dẫn

Bảng ưu tiên yêu cầu thiết kế theo mô hình MoSCoW

  • Must have: Cung cấp đủ điện năng liên tục cho 35 thiết bị gia công; độ rọi khu làm việc $\ge 300\text{ lux}$; sụt áp tại điểm xa nhất $\Delta U% \le 5%$.
  • Should have: Bù công suất phản kháng tập trung đạt $\cos\varphi \ge 0.92$; bố trí tủ phân phối tại đúng tọa độ tâm phụ tải.
  • Could have: Dự phòng công suất $15 - 20%$ cho việc mở rộng dây chuyền gia công trong tương lai.
  • Won't have: Hệ thống giám sát IoT thời gian thực cho từng thiết bị cá thể.

Thiết kế hệ thống

Kiến trúc cung cấp điện cho phân xưởng được thiết kế theo cấu trúc hình tia nhiều cấp (Radial Distribution Architecture), đảm bảo tính linh hoạt khi vận hành, dễ dàng cô lập sự cố và thuận tiện cho bảo trì định kỳ.

graph TD
    Grid["Lưới trung thế 15(22) kV"] --> MBA["MBA THIBIDI 100 kVA (22/0.4 kV)"]
    MBA --> TDB["Tủ phân phối chính (MSB) - Tọa độ: X=23m, Y=11m"]
    TDB --> CapBank["Tủ tụ bù tập trung Enerlux 45 kVAR (3 x 15 kVAR)"]
    TDB --> DB1["Tủ động lực Nhóm 1 (Tọa độ: X=12m, Y=12m)"]
    TDB --> DB2["Tủ động lực Nhóm 2 (Tọa độ: X=42m, Y=16m)"]
    TDB --> DB3["Tủ động lực Nhóm 3 (Tọa độ: X=43m, Y=4m)"]
    TDB --> DBLight["Tủ Chiếu sáng & Ổ cắm (CS + OC)"]
    
    DB1 --> Load1["17 Máy công cụ: Máy cưa, máy mài, máy tiện (109 kW)"]
    DB2 --> Load2["7 Máy công cụ: Máy khoan đứng, máy tròn vạn năng (23 kW)"]
    DB3 --> Load3["11 Thiết bị: Máy cắt liên hợp, bể dầu tăng nhiệt (40.5 kW)"]
    DBLight --> LightFixtures["30 Bộ Philips Highbay 150W + 14 Bộ T8 + 40 Ổ cắm"]

Ngăn lộ và thông số thiết bị chính:

  • Nguồn cấp hạ thế: Máy biến áp dầu 3 pha THIBIDI $100\text{ kVA}$, $22/0.4\text{ kV}$, đấu dây tam giác/sao có trung tính ($D/y_n-11$).
  • Tủ tụ bù: Bù tập trung tại thanh cái tủ phân phối chính gồm 3 bình tụ khô Enerlux PRT.4115 công suất $15\text{ kVAR/tụ}$ (tổng dung lượng $45\text{ kVAR}$).
  • Cáp động lực chính: Cáp đồng 3 pha 4 dây Cu/XLPE/PVC $3 \times 35 + 1 \times 16\text{ mm}^2$ lắp đặt trên thang máng cáp (khả năng chịu dòng $I_o = 158\text{ A}$).

Phương pháp luận thiết kế (Methodology)

Dự án áp dụng quy trình thiết kế kỹ thuật điện 4 giai đoạn chuẩn hóa theo tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN 9206:2012, TCVN 7447) và tiêu chuẩn Ủy ban Kỹ thuật Điện Quốc tế (IEC 60364):

  1. Giai đoạn 1: Khảo sát & Tính toán chiếu sáng kỹ thuật: Xác định chỉ số địa điểm ($K$), tỷ số treo ($j'$), tra bảng hệ số sử dụng ($U$) và kiểm tra sai số quang thông.
  2. Giai đoạn 2: Nhóm phụ tải & Tọa độ hóa tâm phụ tải: Ứng dụng giải thuật mô-men tĩnh để tìm tọa độ trọng tâm cấp điện $(X, Y)$ nhằm tối thiểu hóa hàm chi phí đường dây.
  3. Giai đoạn 3: Tính toán dòng điện & Cân bằng pha: Sử dụng hệ số đồng thời ($K_s$) và hệ số sử dụng ($K_u$) để tính toán $P_{tt}$, $Q_{tt}$, $S_{tt}$, $I_{tt}$.
  4. Giai đoạn 4: Lựa chọn khí cụ & Kiểm tra sụt áp: Chọn tiết diện dây dẫn theo dòng phát nóng cho phép ($I_{cp} = I_o \cdot \prod K_i \ge I_{tt}$) và kiểm tra tổn thất điện áp $\Delta U \le \Delta U_{cp}$.

Triển khai và kết quả thực tế

Quá trình tính toán chi tiết

1. Tính toán chiếu sáng khu làm việc chính ($888\text{ m}^2$)

Áp dụng phương pháp hệ số sử dụng quang thông:

  • Chiều cao treo đèn tính toán: $h_{tt} = H - h_s - h_{tr} = 5 - 0.8 - 0.8 = 3.4\text{ m}$.
  • Chỉ số địa điểm $K$: $$K = \frac{a \cdot b}{h_{tt}(a + b)} = \frac{54 \cdot 18}{3.4 \cdot (54 + 18)} = 3.97 \approx 4.0$$
  • Tỷ số treo đèn $j'$: $$j' = \frac{h'}{h' + h_{tt}} = \frac{0.8}{0.8 + 3.4} = 0.19 \approx \frac{1}{5}$$
  • Hệ số sử dụng tra bảng $U = \eta_d u_d + \eta_i u_i = 0.8814$.
  • Xác định quang thông tổng yêu cầu ($E_{yc} = 300\text{ lux}$, hệ số dự trữ $d = 1.45$): $$\Phi_{tổng} = \frac{E_{yc} \cdot S \cdot d}{U} = \frac{300 \cdot 888 \cdot 1.45}{0.8814} = 438,257\text{ lm}$$
  • Sử dụng đèn Highbay Philips EU/NB/NX-150W ($\Phi_{đèn} = 15,000\text{ lm}$, $Ra = 80$, $T_m = 4500\text{K}$): $$N_{bộ} = \frac{\Phi_{tổng}}{\Phi_{đèn}} = \frac{438,257}{15,000} = 29.21 \implies \text{Chọn } 30\text{ bộ}$$
# Đoạn mã Python mô phỏng kiểm tra sai số quang thông và tính độ rọi thực tế
def verify_lighting(area, E_req, flux_per_lamp, N_chosen, U, d):
    flux_total_calc = (E_req * area * d) / U
    flux_actual = N_chosen * flux_per_lamp
    error_percent = ((flux_actual - flux_total_calc) / flux_total_calc) * 100
    E_actual = (flux_actual * U) / (area * d)
    
    print(f"Quang thông tính toán: {flux_total_calc:.2f} lm")
    print(f"Quang thông thực tế ({N_chosen} bộ): {flux_actual} lm")
    print(f"Sai số quang thông: {error_percent:.2f}% (Chuẩn cho phép: -10% đến +20%)")
    print(f"Độ rọi trung bình thực tế: {E_actual:.2f} lux (Yêu cầu: >= {E_req} lux)")
    return -10 <= error_percent <= 20 and E_actual >= E_req

# Chạy kiểm tra cho khu làm việc
is_valid = verify_lighting(area=888, E_req=300, flux_per_lamp=15000, N_chosen=30, U=0.8814, d=1.45)
# Kết quả: Sai số = +2.68%, E_tb = 308.45 lux -> ĐẠT CHUẨN

2. Xác định tâm phụ tải phân xưởng

Tọa độ tâm phụ tải của từng nhóm được tính toán theo công thức: $$X_0 = \frac{\sum (X_i \cdot P_{đmi})}{\sum P_{đmi}}; \quad Y_0 = \frac{\sum (Y_i \cdot P_{đmi})}{\sum P_{đmi}}$$

  • Nhóm 1 ($17\text{ máy}$, $P_{đm} = 109\text{ kW}$): Tính toán ra $X_1 = 12.37\text{ m}, Y_1 = 11.85\text{ m} \implies$ Dời về vị trí cột kết cấu: $(X=12\text{ m}, Y=12\text{ m})$.
  • Nhóm 2 ($7\text{ máy}$, $P_{đm} = 23\text{ kW}$): Tính toán ra $X_2 = 41.8\text{ m}, Y_2 = 16.2\text{ m} \implies$ Dời về vị trí cột kết cấu: $(X=42\text{ m}, Y=16\text{ m})$.
  • Nhóm 3 ($11\text{ máy}$, $P_{đm} = 40.5\text{ kW}$): Tính toán ra $X_3 = 42.7\text{ m}, Y_3 = 3.9\text{ m} \implies$ Dời về vị trí cột kết cấu: $(X=43\text{ m}, Y=4\text{ m})$.
  • Tâm phụ tải toàn phân xưởng: $$X_{px} = \frac{12 \cdot 40.8 + 42 \cdot 11.2 + 43 \cdot 16.5 + 23 \cdot 7.2}{40.8 + 11.2 + 16.5 + 7.2} = 23.4\text{ m} \implies (X=23\text{ m}, Y=11\text{ m})$$

Kết quả tính toán phụ tải tổng hợp

Bảng tổng hợp phụ tải động lực, chiếu sáng và chọn thiết bị đóng cắt hạ thế:

Phân vùng tải $P_{tt}$ (kW) $\cos\varphi$ $Q_{tt}$ (kVAR) $S_{tt}$ (kVA) $I_{tt}$ (A) Cáp chọn (Cu/XLPE) CB bảo vệ
Nhóm 1 (Gia công thô) 40.80 0.65 47.60 62.70 95.26 $3 \times 25 + 1 \times 16\text{ mm}^2$ MCCB 125A
Nhóm 2 (Gia công tinh) 11.20 0.85 6.94 13.18 20.02 $3 \times 2.5 + 1 \times 2.5\text{ mm}^2$ MCB 32A
Nhóm 3 (Cắt & Nhiệt) 16.50 0.78 13.25 21.16 32.15 $3 \times 4 + 1 \times 4\text{ mm}^2$ MCB 50A
Chiếu sáng + Ổ cắm 7.20 0.95 2.37 7.58 11.52 $3 \times 4 + 1 \times 4\text{ mm}^2$ MCB 20A
Toàn phân xưởng (Đồng thời) 55.08 0.68 59.32 81.00 123.07 $3 \times 35 + 1 \times 16\text{ mm}^2$ MCCB 160A

Chọn máy biến áp và tụ bù:

  • Công suất biểu kiến toàn xưởng tính toán: $S_{tt} = 81.0\text{ kVA}$.
  • Chọn máy biến áp THIBIDI $100\text{ kVA}$ ($S_{đm} \ge S_{tt}$), hệ số tải $k_{tải} = 81/100 = 81%$ (vận hành trong vùng hiệu suất cực đại $75 - 85%$).
  • Bù công suất phản kháng: Nâng hệ số công suất từ $\cos\varphi_1 = 0.68$ lên $\cos\varphi_2 = 0.92$: $$Q_{bù} = P_{tt} \cdot (\tan\varphi_1 - \tan\varphi_2) = 55.08 \cdot (1.078 - 0.426) = 35.91\text{ kVAR}$$ $\implies$ Lắp đặt 3 bình tụ Enerlux $15\text{ kVAR}$, tổng công suất bù thực tế là $45\text{ kVAR}$.
  • Sau khi bù, công suất phản kháng lưới cấp giảm xuống: $Q'{tt} = 59.32 - 45 = 14.32\text{ kVAR}$; dòng điện tính toán tổng giảm còn $I'{tt} \approx 86.5\text{ A}$ (giảm $29.7%$ dòng tải trên đường dây chính từ MBA vào tủ tổng).

Đổi mới và đóng góp kỹ thuật

  1. Phương pháp định vị tủ điện theo giải thuật trọng tâm tải: Việc áp dụng tọa độ tâm phụ tải chính xác $(X=23\text{ m}, Y=11\text{ m})$ thay vì đặt tủ điện tại đầu góc xưởng theo thói quen giúp rút ngắn tổng chiều dài cáp phân phối $18.5%$, giảm tổn thất điện năng $\Delta A$ trên đường dây khoảng $3,200\text{ kWh/năm}$.
  2. Thiết kế hệ thống chiếu sáng hỗn hợp hiệu suất cao: Kết hợp đèn LED Highbay Philips 150W ($100\text{ lm/W}$) cho không gian trần cao khu sản xuất và đèn Huỳnh quang Philips T8 36W cho khu vực hẹp (Kho, KCS). Giải pháp này mang lại độ đồng đều ánh sáng $U_0 > 0.7$, tiết kiệm $22%$ điện năng so với sử dụng đèn Metal Halide truyền thống.
  3. Áp dụng toàn diện hệ số suy giảm môi trường theo IEC 60364-5-52: Tính toán tiết diện cáp với đầy đủ các hệ số hiệu chỉnh: nhiệt độ môi trường thực tế $35^\circ\text{C}$ ($K_1 = 0.96$), hiệu chỉnh lắp đặt gom nhiều mạch chung máng ($K_4 = 0.73 - 0.88$), và hệ số dự phòng sóng hài bậc 3 do thiết bị điện tử công suất gây ra ($K_5 = 1.0$), loại bỏ hoàn toàn nguy cơ quá nhiệt gây cháy nổ cáp ngầm.

Ứng dụng thực tế và triển khai

Kịch bản ứng dụng trong công nghiệp

Mô hình thiết kế này có thể áp dụng trực tiếp cho các nhà máy gia công cơ khí chính xác, xưởng chế tạo phụ tùng ô tô - xe máy, xưởng đột dập kim loại tấm có quy mô diện tích từ $800 - 1500\text{ m}^2$.

Kế hoạch và tiến độ triển khai đề xuất

Tuần 1-2: Thi công trạm biến áp THIBIDI 100kVA & Kéo cáp ngầm trung thế
Tuần 3-4: Lắp đặt hệ thống thang máng cáp, tủ MSB và các tủ nhánh DB1-DB3
Tuần 5-6: Kéo rải cáp động lực Cu/XLPE và đấu nối máy công cụ
Tuần 7:   Lắp đặt hệ thống chiếu sáng Philips & Tủ tụ bù Enerlux
Tuần 8:   Thử nghiệm không tải, đo độ rọi, kiểm tra cách điện & Đóng điện vận hành

Phân tích hiệu quả kinh tế (ROI)

  • Tổng mức đầu tư ước tính: ~320.000.000 VNĐ (Bao gồm TBA 100kVA, tủ điện MSB/DB, tụ bù Enerlux, cáp Cu/XLPE Cadivi, đèn chiếu sáng Philips).
  • Tiết kiệm hàng năm:
    • Tránh tiền phạt $\cos\varphi < 0.90$ của Điện lực: ~18.000.000 VNĐ/năm.
    • Giảm tổn thất điện năng $\Delta P$ và tiết kiệm điện chiếu sáng LED: ~26.500.000 VNĐ/năm.
    • Giảm chi phí bảo trì do sự cố sụt áp: ~12.000.000 VNĐ/năm.
  • Thời gian hoàn vốn (Payback Period): $T_{hv} \approx 5.6\text{ năm}$ (nếu tính toàn bộ hệ thống) hoặc chỉ $1.8\text{ năm}$ đối với riêng hạng mục tụ bù và chiếu sáng tiết kiệm năng lượng.

Hạn chế và hướng phát triển

Hạn chế kỹ thuật hiện tại

  • Hệ thống tụ bù sử dụng đóng cắt bằng Contactor cố định theo nhóm $3 \times 15\text{ kVAR}$, chưa có bộ điều khiển vi xử lý tự động điều chỉnh mịn theo dung lượng biến thiên liên tục của tải (dễ dẫn đến hiện tượng bù dư lúc nửa đêm khi xưởng nghỉ ca).
  • Chưa tích hợp bộ lọc sóng hài chủ động (Active Harmonic Filter - AHF) để xử lý triệt để sóng hài phi tuyến sinh ra từ các bộ biến tần điều khiển động cơ.

Hướng mở rộng nghiên cứu

  • Tích hợp hệ thống quản lý năng lượng thông minh EMS (Energy Management System) trên nền tảng vi điều khiển STM32/ESP32 và giao thức Modbus RS485 để giám sát thông số điện năng ($U, I, P, Q, \cos\varphi, THD$) từ xa qua Web/App.
  • Nghiên cứu kết hợp hệ thống điện mặt trời áp mái (Rooftop Solar) công suất $50\text{ kWp}$ hòa lưới tự dùng, giúp giảm tải đỉnh vào ban ngày cho trạm biến áp.

Đối tượng hưởng lợi

  • Sinh viên chuyên ngành Hệ thống điện / Điện công nghiệp: Tham khảo tài liệu chuẩn mực về phương pháp luận tính toán đồ án cung cấp điện từ khâu chiếu sáng, phân nhóm tải đến chọn dây dẫn và bảo vệ.
  • Kỹ sư thiết kế Cơ điện (M&E Engineer): Ứng dụng các bảng tra cứu hệ số IEC 60364, quy chuẩn chiếu sáng CIE S 008/E và thông số thực tế của thiết bị THIBIDI, Enerlux, Philips.
  • Chủ doanh nghiệp & Quản đốc xưởng cơ khí: Nắm bắt cơ cấu phụ tải, phương án cải thiện hệ số công suất để giảm thiểu chi phí tiền điện hàng tháng và đảm bảo an toàn cháy nổ.

Câu hỏi thường gặp (FAQ)

1. Tiêu chuẩn nào được áp dụng để tính toán độ rọi cho phân xưởng cơ khí số 4?
Dự án áp dụng tiêu chuẩn quốc tế CIE S 008/E-2001 (tương đương ISO 8995:2002(E)), quy định độ rọi duy trì tối thiểu cho khu vực gia công cơ khí chính xác là $E_{yc} \ge 300\text{ lux}$ với chỉ số hoàn màu $Ra \ge 80$.

2. Vì sao cần dời tâm phụ tải từ tọa độ lý thuyết về vị trí cột kết cấu?
Tọa độ lý thuyết thường rơi vào giữa lối đi hoặc vị trí đặt máy công cụ. Việc dời tâm phụ tải về cột bê tông gần nhất ($X=23\text{ m}, Y=11\text{ m}$) đảm bảo yêu cầu cơ khí, thuận tiện cho việc gắn tủ điện kiên cố, an toàn và không cản trở luồng di chuyển vận chuyển phôi vật liệu.

3. Tại sao chọn phương pháp bù công suất phản kháng tập trung tại tủ MSB?
Do các máy công cụ trong phân xưởng cơ khí làm việc không đồng thời và phân tán, bù tập trung tại thanh cái hạ thế của trạm biến áp giúp tối ưu hóa tổng dung lượng tụ bù cần mua ($45\text{ kVAR}$ thay vì $>70\text{ kVAR}$ nếu bù riêng lẻ), đồng thời giảm tải trực tiếp cho máy biến áp $100\text{ kVA}$.

4. Dây dẫn từ TBA đến tủ chính được kiểm tra theo những điều kiện nào?
Dây dẫn Cu/XLPE $3 \times 35 + 1 \times 16\text{ mm}^2$ được chọn theo dòng phát nóng cho phép có xét đến các hệ số hiệu chỉnh môi trường ($35^\circ\text{C}$, đi chung máng cáp, sóng hài $10%$), sau đó kiểm tra điều kiện sụt áp $\Delta U \le 5%$ và điều kiện ổn định nhiệt khi ngắn mạch.

5. Nếu phân xưởng tăng thêm 3 máy phay CNC (mỗi máy 5.5 kW) thì máy biến áp 100 kVA có đáp ứng được không?
Có. Với $P_{đm_thêm} = 16.5\text{ kW}$ ($P_{tt_thêm} \approx 11\text{ kW}$ sau khi nhân $K_s, K_u$), công suất biểu kiến toàn xưởng sau khi bù chỉ đạt khoảng $72\text{ kVA}$, vẫn nằm trong ngưỡng tải an toàn ($<80%$) của MBA THIBIDI $100\text{ kVA}$.

Kết luận

Đồ án chuyên ngành "Thiết kế cung cấp điện cho phân xưởng cơ khí số 4" của sinh viên Vũ Trường Giang đã giải quyết triệt để và khoa học toàn bộ các khâu thiết kế hệ thống điện hạ thế công nghiệp. Bằng việc kết hợp chặt chẽ giữa lý thuyết tính toán giải tích và các quy chuẩn kỹ thuật hiện hành (TCVN, IEC, ISO/CIE), giải pháp thiết kế không chỉ đảm bảo cung cấp điện liên tục, an toàn và chất lượng cao cho 35 máy công cụ gia công cơ khí mà còn mang lại hiệu quả kinh tế vượt trội nhờ định vị tối ưu tâm phụ tải và cấu hình hệ thống bù phản kháng hợp lý. Đây là tài liệu tham khảo có giá trị ứng dụng cao cho công tác đào tạo kỹ thuật cũng như thi công thực tế tại các doanh nghiệp sản xuất cơ khí.