I. Giới Thiệu Về Đồ Án Cung Cấp Điện Nhà Máy Cơ Khí
Đồ án cung cấp điện nhà máy cơ khí là một công trình học thuật quan trọng trong lĩnh vực kỹ thuật điện. Công nghiệp điện lực đóng vai trò đặc biệt quan trọng trong sự nghiệp công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước. Điện năng là nguồn năng lượng được sử dụng rộng rãi nhất trong các ngành kinh tế quốc dân. Khi xây dựng một nhà máy, khu kinh tế hoặc khu dân cư, việc xây dựng hệ thống cung cấp điện là yêu cầu tiên quyết để cấp điện năng cho các máy móc và nhu cầu sinh hoạt. Sự phát triển không ngừng của ngành công nghiệp đã làm tăng nhu cầu sử dụng điện năng, đồng thời nâng cao yêu cầu về chất lượng điện năng. Điều này đòi hỏi những chuyên gia nắm vững kiến thức cơ bản và hiểu biết sâu rộng về hệ thống điện để thiết kế các giải pháp cung cấp điện hiệu quả.
1.1. Tầm Quan Trọng Của Hệ Thống Cung Cấp Điện
Cung cấp điện là nền tảng của mọi hoạt động công nghiệp hiện đại. Hệ thống điện phải đảm bảo cung cấp đủ công suất, ổn định và an toàn cho toàn bộ nhà máy. Việc thiếu hoặc chất lượng điện kém sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất sản xuất và an toàn lao động. Do đó, thiết kế một hệ thống cung cấp điện tối ưu là nhiệm vụ không thể bỏ qua trong quá trình lập kế hoạch xây dựng nhà máy cơ khí.
1.2. Mục Đích Của Đồ Án
Mục đích chính của đồ án cung cấp điện nhà máy cơ khí là áp dụng các kiến thức kỹ thuật điện vào thực tế, tính toán phụ tải điện, thiết kế mạng lưới phân phối điện, lựa chọn các thiết bị bảo vệ và điều khiển phù hợp. Đồ án giúp sinh viên nắm rõ quy trình từ phân tích nhu cầu điện đến hoàn thiện hệ thống cung cấp điện cho toàn bộ nhà máy.
II. Các Chương Chính Của Đồ Án Cung Cấp Điện
Đồ án cung cấp điện nhà máy cơ khí bao gồm tám chương chính, mỗi chương đều có ý nghĩa riêng trong quá trình thiết kế hệ thống điện. Chương I tập trung vào phân tích yêu cầu cung cấp điện cho các hộ phụ tải. Chương II xác định phụ tải tính toán cho phân xưởng cơ khí bằng nhiều phương pháp khác nhau. Chương III mở rộng phạm vi để xác định phụ tải tính toán của toàn nhà máy. Các chương IV và V tập trung vào thiết kế mạng điện cho cả phân xưởng và toàn nhà máy. Chương VI và VII dành cho việc lựa chọn và kiểm tra các thiết bị bảo vệ trong mạng điện. Cuối cùng, chương VIII tính toán tụ bù nhằm nâng cao hệ số công suất của toàn nhà máy, đảm bảo hiệu quả kinh tế.
2.1. Tính Toán Phụ Tải Điện
Tính toán phụ tải là bước quan trọng nhất trong thiết kế hệ thống cung cấp điện. Đồ án sử dụng nhiều phương pháp khác nhau như tính theo công suất về hệ số nhu cầu, suất phụ tải trên một đơn vị sản xuất, công suất tiêu hao điện năng, và công suất trung bình kết hợp với hệ số bình đẳng. Mỗi phương pháp có ứng dụng riêng tùy theo đặc điểm của phân xưởng cơ khí.
2.2. Thiết Kế Mạng Lưới Phân Phối
Thiết kế mạng điện bao gồm việc lựa chọn sơ đồ cung cấp điện, xác định vị trí máy biến áp, chọn lựa các thiết bị bảo vệ như aptomat và cáp dẫn. Đồ án cung cấp những sơ đồ nguyên lý chi tiết và sơ đồ đi dây cụ thể cho từng phân xưởng.
III. Các Bản Vẽ Thiết Kế Kèm Theo Đồ Án
Đồ án cung cấp điện nhà máy cơ khí được hỗ trợ bởi bốn bản vẽ thiết kế chi tiết, giúp người đọc có cái nhìn trực quan về hệ thống điện. Bản vẽ thứ nhất là sơ đồ mặt bằng và đi dây phân xưởng, thể hiện chi tiết vị trí các thiết bị điện trong phân xưởng cơ khí. Bản vẽ thứ hai là sơ đồ mặt bằng và đi dây nhà máy, cho thấy toàn bộ cấu trúc hệ thống điện của nhà máy. Bản vẽ thứ ba là sơ đồ nguyên lý trạm biến áp toàn nhà máy, giúp hiểu rõ cách hoạt động của trạm biến áp chính. Bản vẽ thứ tư là sơ đồ nguyên lý trạm biến áp phân xưởng, chi tiết hóa hệ thống điện cấp phân xưởng. Các bản vẽ này được thiết kế theo các tiêu chuẩn kỹ thuật quốc tế.
3.1. Sơ Đồ Mặt Bằng Phân Xưởng
Sơ đồ mặt bằng phân xưởng thể hiện vị trí chính xác của các máy móc, tủ điều khiển, và đường dây cấp điện. Bản vẽ này giúp các kỹ sư hiểu rõ bố trí không gian và khoảng cách giữa các thiết bị, từ đó tính toán độ dài cáp và chọn lựa các vật liệu phù hợp. Sơ đồ đi dây chi tiết là cơ sở cho lắp đặt hệ thống điện thực tế.
3.2. Sơ Đồ Nguyên Lý Hệ Thống
Sơ đồ nguyên lý biểu diễn các kết nối điện giữa các thiết bị, bao gồm máy biến áp, aptomat, thiết bị đo lường, và các thiết bị bảo vệ khác. Sơ đồ nguyên lý giúp các kỹ sư lắp đặt và bảo trì hiểu rõ cách hoạt động của toàn bộ hệ thống điện, từ đó thực hiện các công việc bảo dưỡng và sửa chữa một cách chính xác.
IV. Lựa Chọn Thiết Bị Bảo Vệ Và Tối Ưu Hóa Hệ Thống
Một phần quan trọng của đồ án cung cấp điện nhà máy cơ khí là lựa chọn các thiết bị bảo vệ và tối ưu hóa hệ thống. Việc chọn aptomat (cắt ngắn mạch tự động) phù hợp là rất quan trọng để bảo vệ các máy móc khỏi quá tải và chập mạch. Ngoài ra, cần chọn dây dẫn (cáp điện) có tiết diện phù hợp với công suất dòng điện, đảm bảo không gây tổn thất điện năng quá lớn. Chương VIII của đồ án tập trung vào tính toán tụ bù để nâng cao hệ số công suất của toàn nhà máy lên gần bằng 1. Điều này giảm dòng điện phản kháng, tiết kiệm điện năng và giảm chi phí điện năng hàng tháng. Việc chống sét cũng được cân nhắc để bảo vệ hệ thống khỏi các tác động của điện tích tĩnh và sét đánh.
4.1. Lựa Chọn Aptomat Và Dây Dẫn
Aptomat bảo vệ được lựa chọn dựa trên dòng điện danh định của mỗi máy móc và nhóm máy. Mỗi aptomat phải có dòng bảo vệ ngắn mạch phù hợp để tránh cháy nổ. Dây dẫn được chọn với tiết diện theo tiêu chuẩn kỹ thuật, đảm bảo an toàn điện và tối ưu hóa chi phí. Việc lựa chọn đúng các thiết bị này là nền tảng cho an toàn hệ thống điện.
4.2. Tối Ưu Hóa Hệ Số Công Suất
Hệ số công suất thấp dẫn đến tổn thất điện năng lớn và chi phí cao. Sử dụng tụ bù là phương pháp hiệu quả để nâng cao hệ số công suất. Đồ án tính toán dung lượng tụ cần thiết dựa trên công suất phản kháng hiện tại, giúp nhà máy tiết kiệm điện năng một cách đáng kể và tuân thủ các quy định về chất lượng điện.
