Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Đồ án tốt nghiệp với đề tài "Đồ án Cung cấp điện" được thực hiện bởi hai sinh viên Ngô Việt Dũng (MSSV: 21142507) và Nguyễn Viết Thuận (MSSV: 21142188), thuộc lớp PRES316845_26CLC, Khoa Điện – Điện tử, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh, dưới sự hướng dẫn của TS. Nguyễn Nhân Bổn vào tháng 12 năm 2023.

Bối cảnh thực tiễn của đề tài xuất phát từ yêu cầu thiết kế hệ thống cung cấp điện an toàn, liên tục và tối ưu hóa chi phí cho một cơ sở sản xuất công nghiệp cụ thể là phân xưởng may. Trong môi trường nhà máy may công nghiệp, mạng lưới phân phối điện giữ vai trò quyết định đến năng suất làm việc của hệ thống máy móc, mức độ an toàn phát nhiệt của dây dẫn cũng như việc đáp ứng điều kiện làm việc của công nhân kỹ thuật.

Nhiệm vụ nghiên cứu và tính toán kỹ thuật của đồ án được triển khai theo các mục tiêu cụ thể sau:

  1. Khảo sát danh mục phụ tải công nghệ, tiến hành phân chia nhóm phụ tải hợp lý và tính toán phụ tải tính toán (công suất tác dụng, phản kháng, biểu kiến và dòng điện tính toán) cho từng nhóm máy móc, hệ thống chiếu sáng và hệ thống máy bơm phòng cháy chữa cháy (PCCC).
  2. Xác định tọa độ tâm phụ tải hình học của từng nhóm tải và của toàn phân xưởng, làm cơ sở khoa học để định vị tối ưu tủ phân phối chính và các tủ động lực.
  3. Thiết kế kỹ thuật hệ thống chiếu sáng nhà xưởng theo tiêu chuẩn chiếu sáng công nghiệp, tính chọn chủng loại đèn LED chuyên dụng và phân bổ tải đều trên các pha.
  4. Lựa chọn số lượng, vị trí, dung lượng máy biến áp trạm hợp bộ và tính chọn các thiết bị đo lường, bảo vệ cao áp, trung áp đi kèm (biến dòng, biến điện áp, cầu chì tự rơi FCO).
  5. Phân tích so sánh các cấu trúc lưới phân phối hạ thế, đề xuất phương án đi dây và xác lập phương pháp tính chọn tiết diện dây dẫn theo điều kiện phát nóng có hiệu chỉnh môi trường.

Đối tượng nghiên cứu là hệ thống cung cấp và phân phối điện hạ áp 380/220V cho dây chuyền thiết bị may công nghiệp. Phạm vi nghiên cứu về mặt không gian là một phân xưởng may có kích thước chiều dài 54 m, chiều rộng 18 m, chiều cao 6 m, tổng diện tích mặt bằng đạt 972 m2. Kết cấu xây dựng của xưởng gồm tường cách âm bề dày 50 cm sơn màu xám nhạt, trần thạch cao trắng, nền bê tông chịu lực sáng màu, có 5 cửa ra vào (1 cửa lớn và 4 cửa nhỏ). Nguồn điện trung thế cấp tới xưởng là lưới 22 kV từ trạm biến áp khu vực. Về thời gian và chế độ vận hành, phân xưởng hoạt động 1 ca làm việc (8 giờ/ngày, tương đương 14.600 giờ sau 5 năm), nhiệt độ môi trường trung bình dao động từ 25°C đến 30°C, môi trường ít bụi bẩn; độ tuổi lao động từ 20 đến 35 tuổi.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp tính toán thiết kế

Hệ thống tính toán kỹ thuật trong đồ án được xây dựng dựa trên các tiêu chuẩn kỹ thuật chuyên ngành và các phương pháp giải tích kỹ thuật điện truyền thống:

  • Hệ thống quy chuẩn, tiêu chuẩn kỹ thuật áp dụng:

    • Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7114:2008 về Ecgônômi – Chiếu sáng nơi làm việc trong nhà, quy định độ rọi yêu cầu tối thiểu $E_{min} = 750\text{ lux}$ cho phân xưởng may.
    • Tiêu chuẩn quốc tế IEC 60044-1 và IEC 60044-2: 2003 áp dụng cho việc tính chọn máy biến dòng (CT) và máy biến điện áp (BU).
    • Tiêu chuẩn ANSI C37 và IEC 61109 áp dụng cho cầu chì tự rơi trung thế (FCO); tiêu chuẩn ANSI C37.42 áp dụng cho dây chì cầu chì trung thế.
    • Các tiêu chuẩn IEC quy định hệ số điều chỉnh dòng phát nóng của cáp điện lực chôn ngầm và đi trong không khí.

  • Phương pháp tính toán thực tế:

    • Phương pháp xác định phụ tải động lực: Áp dụng phương pháp số thiết bị dùng điện có hiệu quả ($n_{hq}$). Quy đổi $n$ thiết bị thực tế thành $n_{hq}$ thiết bị chuẩn có cùng công suất định mức và chế độ làm việc. Kết hợp hệ số sử dụng trung bình ($K_{sdtb}$) và tra bảng để xác định hệ số cực đại ($K_{max}$), từ đó tính ra công suất tác dụng tính toán $P_{tt} = K_{max} \cdot K_{sdtb} \cdot \sum P_{dm}$, công suất phản kháng $Q_{tt} = P_{tt} \cdot \tan\varphi$, công suất biểu kiến $S_{tt} = \sqrt{P_{tt}^2 + Q_{tt}^2}$ và dòng điện tính toán $I_{tt} = S_{tt} / (\sqrt{3} \cdot U_{dm})$.
    • Phương pháp xác định tâm phụ tải: Dựa trên mô-men tĩnh để tìm tọa độ trọng tâm công suất $X = (\sum P_i \cdot x_i) / \sum P_i$ và $Y = (\sum P_i \cdot y_i) / \sum P_i$. Bán kính biểu diễn vòng tròn phụ tải xác định theo công thức $R = \sqrt{S_{tt} / (\pi \cdot m)}$ với tỉ lệ xích $m = 0,01$.
    • Phương pháp tính toán chiếu sáng: Áp dụng phương pháp hệ số sử dụng (Zonal Cavity / lumen method), tính toán chỉ số phòng ($i$), tra hệ số sử dụng ($CU$), xác định hệ số bảo trì $MF = LLMF \times LSF \times LMF \times RMF$ dựa trên tuổi thọ bóng đèn LED để tính tổng số bộ đèn cần bố trí: $n = (L \cdot W \cdot E_{min}) / (F \cdot CU \cdot MF)$.
    • Phương pháp chọn dung lượng máy biến áp: Dựa trên điều kiện phụ tải cực đại toàn phân xưởng có xét đến hệ số đồng thời giữa các nhóm tải: $S_{dm MBA} \ge S_{ttpx}$.
    • Phương pháp chọn dây dẫn: Chọn tiết diện theo điều kiện phát nóng lâu dài cho phép: $I'{cp} = K \cdot I{cp} \ge I_{lvmax}$, trong đó hệ số hiệu chỉnh $K$ tích hợp các yếu tố môi trường: $K = K_4 \cdot K_5 \cdot K_6 \cdot K_7$.

  • Nguồn dữ liệu sử dụng:

    • Thông số công suất định mức, hệ số công suất $\cos\varphi$ và hệ số sử dụng $K_{sd}$ của 12 danh mục máy móc gia công may trong nhà xưởng.
    • Tài liệu thông số kỹ thuật (Catalogue) bộ đèn LED Highbay Philips BY121P G5 LED200S/865 PSU WB.
    • Catalogue máy biến áp 3 pha ngâm dầu kiểu hở của Công ty Cổ phần Chế tạo Thiết bị điện Đông Anh.
    • Bản vẽ mặt bằng công nghệ và bố trí kiến trúc phân xưởng may lập trên phần mềm AutoCAD.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tính toán phân chia phụ tải

Trong chương này, tác giả khảo sát 12 nhóm thiết bị điện 3 pha điện áp 380V (trong đó thiết bị 11 có số lượng bằng 0). Để đảm bảo công suất phân bố đồng đều và tiện lợi cho việc vận hành theo dây chuyền, hệ thống phụ tải động lực được chia làm 4 nhóm, phục vụ bởi 4 tủ động lực và 1 tủ phân phối chính. Đồng thời, chương 1 tính toán riêng cho hệ thống chiếu sáng và cụm máy bơm PCCC (gồm 2 bơm 5,5 kW - 7 HP hoạt động ở chế độ dự phòng sự cố).

Nhóm phụ tải Tổng $P_{dm}$ (kW) $K_{sdtb}$ $K_{max}$ $P_{tt}$ (kW) $\cos\varphi_{tb}$ $Q_{tt}$ (kVAr) $S_{tt}$ (kVA) $I_{tt}$ (A)
Nhóm động lực 1 108,00 0,50 1,45 78,30 0,88 42,28 89,00 135,22
Nhóm động lực 2 114,00 0,57 1,57 102,02 0,91 46,93 112,30 170,62
Nhóm động lực 3 132,00 0,60 1,23 97,42 0,89 49,68 109,35 166,14
Nhóm động lực 4 124,00 0,60 1,30 96,72 0,91 44,49 106,46 161,75
Hệ thống chiếu sáng 5,65 - - 5,95 0,95 1,87 5,95 9,04
Hệ thống bơm PCCC 44,00 0,80 - 28,51 0,89 14,44 31,96 48,56
Toàn phân xưởng ($K_{dt}=0,9$) 527,65 - - 368,03 0,90 179,72 409,34 622,22

Phụ tải chiếu sáng toàn xưởng được phân phối đều trên 3 pha: Nhóm 1 cấp 9 đèn ($P_1 = 1413\text{ W}$ qua MCB43), Nhóm 2 cấp 12 đèn ($P_2 = 1884\text{ W}$ qua MCB44), Nhóm 3 cấp 9 đèn ($P_3 = 1413\text{ W}$ qua MCB45). Đối với cụm PCCC gồm 4 nhóm máy bơm, tác giả áp dụng hệ số sử dụng $K_u = 0,8$, hệ số đồng thời cụm $K_s = 0,9$ và hệ số đồng thời toàn xưởng $K_{dt} = 0,9$.

Kết quả tính toán tọa độ tâm phụ tải và bán kính vòng tròn phụ tải được xác định như sau:

  • Nhóm 1: $X_1 = 10.740\text{ mm}$, $Y_1 = 15.360\text{ mm}$, bán kính $R_1 = 53,24\text{ mm}$.
  • Nhóm 2: $X_2 = 11.200\text{ mm}$, $Y_2 = 3.740\text{ mm}$, bán kính $R_2 = 60,00\text{ mm}$.
  • Nhóm 3: $X_3 = 43.700\text{ mm}$, $Y_3 = 13.800\text{ mm}$, bán kính $R_3 = 59,00\text{ mm}$.
  • Nhóm 4: $X_4 = 39.240\text{ mm}$, $Y_4 = 5.740\text{ mm}$, bán kính $R_4 = 58,00\text{ mm}$.
  • Tâm phụ tải toàn phân xưởng: Tọa độ trọng tâm $X = 26.820\text{ mm}$, $Y = 10.300\text{ mm}$, bán kính $R = 114,9\text{ mm}$.

Dựa trên tọa độ tâm phụ tải, tác giả định vị các tủ điện gần tâm tải của từng khu vực, bố trí gần lối đi thuận tiện cho thao tác đóng cắt, không gây cản trở lưu thông và thoáng mát.

Chương 2: Thiết kế chiếu sáng

Chương 2 thực hiện thiết kế mạng chiếu sáng nhân tạo cho diện tích $972\text{ m}^2$. Với đặc thù phân xưởng may đòi hỏi độ chính xác cao trong thao tác may và ráp nối chi tiết, độ rọi yêu cầu được chọn là $E_{min} = 750\text{ lux}$ (TCVN 7114:2008). Chiều cao treo đèn thực tế là $h_{tt} = 4,6\text{ m}$ (trần cao 6 m, trừ chiều cao bề mặt làm việc $h_{lv} = 0,5\text{ m}$ và khoảng cách treo đèn cách trần $h_d = 0,9\text{ m}$).

Thông số quang học và hình học Giá trị tính toán / Tiêu chuẩn
Mã bộ đèn lựa chọn Philips BY121P G5 LED200S/865 PSU WB
Công suất bộ đèn ($P$) 157 W (kể cả tổn hao driver/ballast điện tử)
Quang thông bộ đèn ($F$) 25.000 lm; Nhiệt độ màu: 6500 K; Chỉ số hoàn màu: Ra > 80
Cấp bảo vệ cơ học IP65; Tuổi thọ đèn: 50.000 giờ (chuẩn L85)
Hệ số phản xạ trần, tường, sàn $\rho_t = 80%$ (trần thạch cao), $\rho_{tr} = 50%$ (tường xám nhạt), $\rho_s = 30%$ (nền bê tông sáng)
Chỉ số phòng ($i$) và Hệ số sử dụng ($CU$) $i = 4,93$ (theo công thức) / tra bảng quy ước $i = 3$; $CU = 1,12$
Hệ số bảo trì ($MF$) $MF = LLMF \times LSF \times LMF \times RMF = 0,96 \times 1 \times 0,96 \times 0,94 = 0,866304$
Số lượng bóng đèn tính toán ($n$) $n = (54 \times 18 \times 750) / (25.000 \times 1,12 \times 0,866304) = 30,1$ bộ đèn

Tác giả chọn chính thức 30 bộ đèn LED Highbay 157W, bố trí thành 3 dãy chạy dọc nhà xưởng, mỗi dãy gồm 10 bộ đèn lắp đặt cách đều để đảm bảo tính đồng đều của độ rọi trên toàn bộ mặt phẳng làm việc.

Chương 3: Chọn máy biến áp

Phân xưởng may được xếp vào hộ tiêu thụ điện loại 2, cho phép sử dụng trạm biến áp trang bị 1 máy biến áp. Điện áp nguồn sơ cấp là 22 kV, điện áp thứ cấp là 0,4 kV (380/220V). Với công suất biểu kiến tính toán toàn xưởng $S_{ttpx} = 409,34\text{ kVA}$, tác giả quyết định chọn máy biến áp 3 pha ngâm dầu dung lượng định mức $S_{dm MBA} = 400\text{ kVA}$ do Công ty Thiết bị điện Đông Anh sản xuất. Mặc dù công suất định mức 400 kVA nhỏ hơn phụ tải tính toán $409,34\text{ kVA}$ một lượng nhỏ ($9,34\text{ kVA}$), tác giả lập luận lựa chọn mức này dựa trên tính khả dụng của dải công suất thương mại và định hướng lắp đặt hệ thống tụ bù kinh tế về sau để nâng cao hệ số $\cos\varphi$, giảm công suất phản kháng lấy từ lưới.

Thông số kỹ thuật Giá trị quy chuẩn
Hãng sản xuất / Kiểu làm mát Đông Anh (Việt Nam) / Tuần hoàn dầu tự nhiên (ONAN)
Công suất định mức / Tỉ số biến áp 400 kVA / 22/0,4 kV
Tổn hao không tải ($\Delta P_0$) / Tổn hao ngắn mạch ($\Delta P_N$) 900 W / 4500 W
Dòng điện không tải ($I_0$) / Điện áp ngắn mạch ($U_N$) $I_0 = 1,5%$ / $U_N = 4%$
Phạm vi điều chỉnh điện áp không tải $\pm 2 \times 2,5%$
Kích thước bao ($L \times W \times H$) / Khối lượng $1520 \times 1060 \times 1700\text{ mm}$ / Dầu: 396 kg, Toàn bộ: 1600 kg
Kiểu trạm và vị trí lắp đặt Trạm hợp bộ (kiosk) đặt ngoài trời, cách cửa chính 2,5 m và cách tường 1 m

Hệ thống thiết bị đo lường và bảo vệ trung thế của trạm biến áp được tính chọn cụ thể:

  • Máy biến dòng đo lường (CT/TI): Cấp điện áp 24 kV, dòng sơ cấp định mức 650 A, cấp chính xác 0,5, sai số $\pm 1%$, công suất mạng 400 kVA.
  • Máy biến điện áp đo lường (BU/TU): Sản xuất theo IEC 60044-1/2: 2003, cách điện polymer 1 pha, tần số 50 Hz, điện áp 22 kV, cấp chính xác 1, sai số $\pm 1%$.
  • Cầu chì tự rơi (FCO): Tiêu chuẩn ANSI C37 và IEC 61109, điện áp danh định 24 kV, dòng cắt ngắn mạch 10-12 kA, điện áp chịu đựng xung BIL 150 kV, chiều dài dòng rò 635 mm, cách điện silicone rubber polymer.
  • Dây chì FCO: Chọn theo tiêu chuẩn ANSI C37.42. Dòng định mức tính toán: $I_{n,FCO} = 1,4 \cdot [400 / (\sqrt{3} \cdot 22)] = 14,7\text{ A}$, tác giả chọn dây chì tiêu chuẩn loại 15 A.

Chương 4: Chọn dây dẫn – Chọn khí cụ điện

Chương này phân tích, so sánh các phương án cấp điện hạ áp cho phân xưởng: sơ đồ hình tia, sơ đồ phân nhánh và sơ đồ kết hợp tia - phân nhánh. Tác giả lựa chọn sơ đồ hình tia để thiết kế mạng điện phân xưởng. Cấu trúc mạng điện là hệ thống 3 pha 4 dây có trung tính nối đất, cấp điện áp 380/220V.

Phương án đi dây Ưu điểm ghi nhận trong văn bản Nhược điểm ghi nhận trong văn bản
Sơ đồ hình tia (Được chọn) Sơ đồ đơn giản; độ tin cậy cung cấp điện cao; dễ lắp đặt bảo trì; độ sụt áp trên đường dây thấp. Chi phí vốn đầu tư cao; sơ đồ phức tạp khi có nhiều tải; sự cố cáp từ tủ chính đến tủ tập trung gây mất điện nhóm.
Sơ đồ phân nhánh Tiết kiệm chi phí đầu tư; giảm số tuyến dây từ nguồn; phân phối dây đồng đều. Vận hành và sửa chữa phức tạp; sụt áp lớn ở cuối đường dây; độ tin cậy cung cấp điện thấp.
Sơ đồ tia phân nhánh Khi có sự cố chỉ nhánh sự cố mất điện; đảm bảo chất lượng điện năng; dễ mở rộng; số dây giảm dần về cuối. Sự cố trên tuyến cáp chính khiến toàn bộ các nhánh phía sau mất điện.

Quy cách lắp đặt cơ khí cho các tuyến dây dẫn trong phân xưởng được phân định rõ:

  • Tuyến từ máy biến áp đến tủ phân phối chính: Cáp đơn luồn trong ống đơn tuyến, chôn ngầm trực tiếp dưới đất xuyên qua tường ở độ sâu 0,8 m.
  • Tuyến từ tủ phân phối chính đến các tủ động lực nhóm: Cáp đơn xếp hàng ngang, đi trên hệ thống thang cáp (cable ladder) cố định sát tường.
  • Tuyến từ tủ động lực đến các cụm động cơ: Cáp nhiều lõi đi trên khay cáp có đục lỗ (perforated cable tray) thả rẽ nhánh xuống thiết bị.
  • Tuyến từ tủ chiếu sáng đến các bộ đèn: Dây dẫn luồn trong ống ruột gà cách điện gắn cố định vào tường và hệ xà gồ mái.

Về phương pháp chọn tiết diện dây dẫn, tác giả áp dụng điều kiện phát nóng: $I'{cp} = K \cdot I{cp} \ge I_{lvmax}$. Trong đó, hệ số hiệu chỉnh $K$ của cáp chôn ngầm được tính từ các hệ số thành phần theo IEC:

  • $K_4$: Hệ số phương pháp đặt cáp ($K_4 = 0,8$ khi đặt trong ống ngầm/rãnh đúc; $K_4 = 1$ cho các trường hợp khác).
  • $K_5$: Hệ số hiệu chỉnh theo số lượng cáp đặt kề nhau chôn ngầm (tra bảng từ 1 đến 20 cáp, kết hợp hệ số nhân 0,8 cho 2 hàng, 0,73 cho 3 hàng, 0,7 cho 4-5 hàng).
  • $K_6$: Hệ số phụ thuộc tính chất của đất (rất ướt: 1,21; ướt: 1,13; ẩm: 1,05; khô: 1,00; rất khô: 0,86).
  • $K_7$: Hệ số ảnh hưởng của nhiệt độ đất từ 10°C đến 45°C đối với cách điện PVC hoặc XLPE/EPR.

Kết quả và đóng góp kỹ thuật

  • Kết quả tính toán kỹ thuật chính:

    • Xác định chính xác tổng công suất tác dụng tính toán toàn phân xưởng may là $P_{ttpx} = 368,03\text{ kW}$, công suất phản kháng $Q_{ttpx} = 179,72\text{ kVAr}$, công suất biểu kiến $S_{ttpx} = 409,34\text{ kVA}$, hệ số công suất tự nhiên đạt $\cos\varphi = 0,90$, dòng điện tính toán toàn phần $I_{ttpx} = 622,22\text{ A}$.
    • Định vị chính xác tâm phụ tải toàn xưởng tại tọa độ hình học thực tế $(X = 26.820\text{ mm}; Y = 10.300\text{ mm})$, làm căn cứ bố trí tủ phân phối chính và 4 tủ động lực nhóm tại các vị trí tối ưu về sụt áp và tiết kiệm chiều dài dây dẫn.
    • Thiết kế hoàn chỉnh mạng chiếu sáng công nghiệp gồm 30 bộ đèn LED Highbay Philips 157W phân bố đều trên 3 pha, đảm bảo độ rọi chuẩn $E_{min} = 750\text{ lux}$ với tổng công suất chiếu sáng tính toán $P_{ttcs} = 5,652\text{ kW}$.
    • Chọn lựa thành công máy biến áp 400 kVA - 22/0,4 kV Đông Anh kiểu trạm hợp bộ đặt ngoài xưởng, đi kèm hệ thống biến dòng 650A (cấp 0,5), biến điện áp 22kV (cấp 1) và cầu chì tự rơi FCO 24kV với dây chì trung thế 15A.

  • Giải pháp kỹ thuật tác giả đề xuất:

    • Lựa chọn cấu trúc đi dây hình tia độc lập từ tủ phân phối chính đến các tủ động lực nhóm và tủ PCCC, nâng cao tính liên tục trong cung cấp điện và độ an toàn vận hành cho xưởng may.
    • Tách riêng hệ thống cấp nguồn chiếu sáng 1 pha phân đều trên lưới 3 pha qua các MCB độc lập, kết hợp sử dụng ballast điện tử nhằm ngăn chặn triệt để hiệu ứng hoạt nghiệm gây nguy hiểm cho công nhân thao tác máy may tốc độ cao.
    • Phân tầng phương thức lắp đặt cơ khí cho cáp điện: chôn ngầm đối với tuyến nguồn vào (độ sâu 0,8 m), sử dụng thang cáp gắn tường cho tuyến phân phối chính và khay đục lỗ cho các nhánh phụ tải máy may, đảm bảo tính linh hoạt khi cần dịch chuyển hoặc bảo dưỡng dây chuyền sản xuất.

  • Đóng góp của đồ án:

    • Đồ án cung cấp quy trình tính toán thiết kế đồng bộ cho mạng điện hạ áp công nghiệp, kết nối chặt chẽ giữa tính toán giải tích lý thuyết (phụ tải, chiếu sáng, tọa độ tâm phụ tải) với việc lựa chọn thiết bị thương mại sẵn có trên thị trường Việt Nam (thiết bị Philips, Đông Anh).

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế kỹ thuật tồn tại trong đồ án:

    • Máy biến áp được chọn có dung lượng định mức $S_{dm} = 400\text{ kVA}$, thấp hơn phụ tải tính toán cực đại của phân xưởng ($S_{ttpx} = 409,34\text{ kVA}$). Mặc dù tác giả đã đưa ra định hướng sẽ lắp đặt tụ bù công suất phản kháng để giảm tải cho máy biến áp, đồ án chưa thực hiện phần tính toán chi tiết dung lượng tụ bù cần thiết ($Q_{bu}$), chưa xác định vị trí đặt tụ bù (bù tập trung tại thanh cái hạ áp hay bù phân tán tại các tủ nhóm) và chưa đánh giá hiệu quả kinh tế - kỹ thuật của giải pháp bù.
    • Đồ án chưa thu thập được đồ thị phụ tải thực tế theo thời gian trong ngày của nhà máy may mà phải giả định chế độ phụ tải cực đại thông qua hệ số đồng thời ($K_{dt} = 0,9$) và phương pháp số thiết bị hiệu quả.
    • Sơ đồ đi dây hình tia được chọn đòi hỏi chi phí đầu tư ban đầu lớn về vật tư cáp điện và không gian lắp đặt thang máng cáp so với sơ đồ phân nhánh.
    • Nội dung Chương 4 trong văn bản chỉ dừng lại ở bước lập luận nguyên lý, nêu công thức và các bảng tra hệ số hiệu chỉnh $K$ theo tiêu chuẩn IEC; chưa có bảng tổng hợp tính chọn cụ thể mã hiệu tiết diện từng tuyến cáp, chưa thực hiện bước kiểm tra tổn thất điện áp ($\Delta U%$) và kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt khi có sự cố ngắn mạch.

  • Hướng nghiên cứu tiếp:

    • Bổ sung tính toán thiết kế chi tiết giàn tụ bù tự động hạ thế để nâng cao hệ số $\cos\varphi$ lên trên 0,95, giúp máy biến áp 400 kVA vận hành non tải an toàn và tránh bị phạt tiền công suất phản kháng.
    • Triển khai đầy đủ bảng tính chọn tiết diện cáp và kiểm tra sụt áp cho từng tuyến dây từ tủ động lực đến từng động cơ may trên phần mềm thiết kế chuyên dụng.

Giá trị tham khảo

  • Đối tượng sử dụng tài liệu:

    • Sinh viên đại học và cao đẳng ngành Công nghệ Kỹ thuật Điện - Điện tử, Hệ thống điện, Kỹ thuật Cơ điện công trình (MEP) đang thực hiện đồ án môn học Cung cấp điện hoặc đồ án tốt nghiệp thiết kế điện nhà máy.
    • Kỹ sư thiết kế điện công nghiệp tham khảo các bước tính toán thực tế cho phân xưởng dệt may hoặc các cơ sở sản xuất có đặc thù phân bố thiết bị mật độ cao.

  • Các nội dung có giá trị tham khảo cao:

    • Quy trình từng bước xác định phụ tải tính toán theo phương pháp số thiết bị hiệu quả ($n_{hq}$, tra $K_{max}$) áp dụng cho các nhóm động cơ có công suất không đồng đều.
    • Phương pháp giải tích xác định tâm phụ tải hình học và bán kính phụ tải trên bản vẽ mặt bằng nhà xưởng.
    • Mẫu tính toán thiết kế chiếu sáng công nghiệp chi tiết theo TCVN 7114:2008, đặc biệt là cách tính hệ số duy trì quang thông ($MF$) từ thông số suy giảm của đèn LED và chu kỳ bảo trì phòng.
    • Trình tự tính chọn và phối hợp thông số kỹ thuật cho trạm biến áp hạ thế dạng hợp bộ (MBA, CT, BU, FCO).

Câu hỏi thường gặp

1. Phân xưởng may trong đồ án có các thông số mặt bằng và điều kiện môi trường như thế nào?
Phân xưởng may có kích thước chiều dài 54 m, chiều rộng 18 m, chiều cao 6 m, tổng diện tích mặt bằng là 972 m2. Tường xưởng dày 50 cm cách âm sơn màu xám nhạt, trần thạch cao trắng, nền bê tông chịu lực. Phân xưởng hoạt động 1 ca (8 giờ/ngày), môi trường ít bụi, nhiệt độ trung bình từ 25°C đến 30°C.

2. Tổng phụ tải tính toán của toàn bộ phân xưởng may được xác định là bao nhiêu?
Toàn bộ phân xưởng (bao gồm 4 nhóm phụ tải động lực, hệ thống chiếu sáng và cụm máy bơm PCCC) với hệ số đồng thời $K_{dt} = 0,9$ có công suất tác dụng tính toán $P_{ttpx} = 368,03\text{ kW}$, công suất phản kháng $Q_{ttpx} = 179,72\text{ kVAr}$, công suất biểu kiến $S_{ttpx} = 409,34\text{ kVA}$, hệ số công suất $\cos\varphi = 0,90$ và dòng điện tính toán $I_{ttpx} = 622,22\text{ A}$.

3. Tại sao tác giả chọn máy biến áp 400 kVA khi phụ tải tính toán lên đến 409,34 kVA?
Tác giả lựa chọn máy biến áp ngâm dầu 3 pha 400 kVA của hãng Đông Anh vì mức dung lượng định mức này có sẵn trong dải sản phẩm tiêu chuẩn thương mại, chỉ nhỏ hơn công suất tính toán một lượng nhỏ ($9,34\text{ kVA}$), đồng thời tác giả đã định hướng sẽ lắp đặt thêm hệ thống tụ bù công suất phản kháng trong các giai đoạn vận hành tiếp theo để hạ thấp công suất biểu kiến tiêu thụ từ lưới.

4. Hệ thống chiếu sáng xưởng may sử dụng loại đèn gì và bố trí như thế nào?
Hệ thống sử dụng 30 bộ đèn LED Highbay Philips BY121P G5 công suất 157W, quang thông 25.000 lm, IP65, tuổi thọ 50.000 giờ. Đèn được phân bố thành 3 dãy chạy dọc xưởng, mỗi dãy 10 bộ đèn, chia thành 3 nhóm cấp nguồn bảo vệ bởi các MCB độc lập (MCB43 cấp 9 đèn, MCB44 cấp 12 đèn, MCB45 cấp 9 đèn) phân bổ đều trên 3 pha để đạt độ rọi chuẩn 750 lux và triệt tiêu hiệu ứng hoạt nghiệm.

5. Các tuyến cáp điện hạ thế trong phân xưởng được tác giả lựa chọn phương thức lắp đặt cơ khí như thế nào?
Đoạn từ máy biến áp đến tủ phân phối chính sử dụng cáp đơn luồn trong ống chôn ngầm dưới đất ở độ sâu 0,8 m; đoạn từ tủ phân phối chính đến các tủ động lực đi cáp đơn xếp hàng ngang trên thang cáp gắn sát tường; đoạn từ tủ động lực xuống máy may đi cáp nhiều lõi trên máng cáp đục lỗ; đường dây chiếu sáng luồn trong ống ruột gà gắn vào tường và xà gồ mái.

Kết luận

Đồ án "Cung cấp điện" của sinh viên Ngô Việt Dũng và Nguyễn Viết Thuận đã hoàn thành đầy đủ các nhiệm vụ tính toán thiết kế hệ thống cung cấp điện cho một phân xưởng may công nghiệp có diện tích 972 m2. Công trình thể hiện sự chuẩn xác trong việc áp dụng các tiêu chuẩn kỹ thuật hiện hành (TCVN 7114:2008, IEC 60044, ANSI C37) để tính toán phụ tải động lực, chiếu sáng, định vị tâm phụ tải và lựa chọn thiết bị trạm biến áp hợp bộ 400 kVA cùng hệ thống khí cụ bảo vệ đồng bộ. Mặc dù còn hạn chế ở việc chưa cụ thể hóa phương án tụ bù và bảng chọn tiết diện cáp chi tiết, đồ án vẫn là tài liệu tham khảo có giá trị học thuật và thực tiễn cao cho sinh viên chuyên ngành kỹ thuật điện.