Giới thiệu dự án

Trong bối cảnh công nghiệp hóa và hiện đại hóa sản xuất tại Việt Nam, ngành công nghiệp cơ khí chế tạo đóng vai trò xương sống cho nền kinh tế. Theo số liệu thống kê từ Bộ Công Thương, ngành sản xuất và chế tạo máy móc chiếm hơn 18% tổng sản lượng công nghiệp toàn quốc nhưng đồng thời cũng tiêu thụ khoảng 22–26% tổng lượng điện năng trong khối công nghiệp. Một hệ thống cung cấp điện không ổn định, tổn thất điện áp cao hoặc chọn dung lượng trạm biến áp không hợp lý sẽ dẫn đến lãng phí hàng trăm triệu đồng tiền điện mỗi năm, gia tăng nguy cơ sự cố dừng dây chuyền gây thiệt hại kinh tế nghiêm trọng.

Đồ án tập trung giải quyết bài toán thiết kế kỹ thuật thực tế: "Thiết Kế Hệ Thống Cung Cấp Điện Cho Phân Xưởng Dụng Cụ Và Nhà Máy Cơ Khí Long Thành". Đề tài giải quyết các thách thức vận hành điện công nghiệp đặc thù gồm: phụ tải biến thiên liên tục, nhiều thiết bị công suất lớn đóng cắt không chu kỳ, thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại (máy hàn, máy mài), cùng yêu cầu khắt khe về độ tin cậy cung cấp điện đối với hộ phụ tải loại 1 và loại 2.

graph TD
    A[Lưới điện Trung thế 22kV - S_n = 400MVA] --> B[Trạm Biến Áp Trung Tâm Nhà Máy]
    B --> C[TBA 2 x 1250kVA - 22/0.4kV]
    C --> D[Tủ Phân Phối Tổng MSB 0.4kV]
    D --> E[Phân xưởng Cơ điện - 240kW]
    D --> F[Phân xưởng Tôi luyện - 450kW]
    D --> G[Phân xưởng Cơ khí - 400kW]
    D --> H[Phân xưởng Lắp ráp & Sửa chữa]
    D --> I[Phân Xưởng Dụng Cụ - 74kW]
    I --> J[Tủ Phân Phối Phân Xưởng - TPP]
    J --> K[Tủ Động Lực 1 - Nhóm 1]
    J --> L[Tủ Động Lực 2 - Nhóm 2]
    J --> M[Tủ Động Lực 3 - Nhóm 3]
    J --> N[Hệ Thống Chiếu Sáng Phân Xưởng]

Mục tiêu kỹ thuật cụ thể của đồ án:

  1. Xác định chính xác phụ tải tính toán cho 23 thiết bị tại Phân xưởng Dụng cụ bằng phương pháp công suất trung bình và hệ số cực đại ($n_{hq}, K_{max}, K_{sd}$), xử lý quy đổi thiết bị một pha và chế độ ngắn hạn lặp lại.
  2. Tổng hợp phụ tải toàn bộ 8 phân xưởng của Nhà máy Cơ khí Long Thành với tổng diện tích mặt bằng $34,606\text{ m}^2$, tính toán phụ tải chiếu sáng phân xưởng và chiếu sáng ngoại vi đường giao thông bãi trống ($P_0 = 1\text{ W/m}^2$).
  3. Xác định tọa độ trung tâm phụ tải bằng phương pháp mômen tĩnh, tối ưu vị trí đặt Trạm Biến Áp (TBA) nhằm giảm bán kính cấp điện và sụt áp.
  4. Lập và so sánh kinh tế - kỹ thuật 2 phương án trạm biến áp (Phương án 1: 2 MBA 1250 kVA; Phương án 2: 3 MBA 800 kVA), lựa chọn cấu hình máy cắt trung thế và hệ thống đóng cắt hạ áp tối ưu.
  5. Thiết kế chi tiết mạng điện hạ áp phân xưởng: chọn dây dẫn, cáp ngầm, thanh cái đồng, tính chọn Áptômát (MCCB/MCB) bảo vệ chọn lọc và kiểm tra sụt áp cho phép ($\Delta U_{cp} \le 5%$).

Phân tích và thiết kế giải pháp

Phân tích hiện trạng và phương pháp luận

Để thiết kế mạng điện công nghiệp, việc lựa chọn phương pháp xác định phụ tải tính toán quyết định trực tiếp đến dung lượng thiết bị, vốn đầu tư ban đầu và độ an toàn vận hành. Dưới đây là bảng phân tích so sánh các phương pháp tính phụ tải:

Phương pháp tính toán Ưu điểm Nhược điểm Phạm vi ứng dụng thực tế
Theo công suất đặt & Hệ số nhu cầu ($K_{nc}$) Đơn giản, tra bảng nhanh chóng Bỏ qua số lượng thiết bị và độ chênh lệch công suất, sai số lớn Giai đoạn thiết kế sơ bộ hoặc mạng điện chiếu sáng đơn giản
Theo suất tiêu hao trên đơn vị diện tích ($P_0$) Tính toán cực nhanh trên bản vẽ mặt bằng Không phản ánh được công nghệ và đặc tính động lực Tính toán phụ tải chiếu sáng chung, khu hành chính, kho bãi
Theo suất tiêu hao điện năng ($W_0$) Phù hợp với nhà máy sản xuất ổn định theo mẻ Yêu cầu số liệu sản lượng $M$ và thời gian $T_{max}$ chính xác Thiết bị tải tĩnh: quạt gió lò hơi, trạm bơm cấp thoát nước
Theo hệ số cực đại $K_{max}$ và công suất TB ($P_{tb}$) Độ chính xác cao nhất, xét đến thiết bị có công suất lớn nhất ($n_{hq}$), chế độ làm việc chu kỳ Quy trình tính toán phức tạp, yêu cầu quy đổi tải 1 pha và ngắn hạn Thiết kế phân xưởng cơ khí, gia công cắt gọt kim loại

Đồ án ứng dụng mô hình ưu tiên yêu cầu kỹ thuật theo chuẩn MoSCoW:

  • Must-have (Bắt buộc): Cung cấp điện liên tục cho phụ tải loại 1 (PX Tôi luyện, PX Cơ điện) ngay cả khi sự cố 1 MBA; $\Delta U \le 5%$; bảo vệ ngắn mạch $S_N = 400\text{ MVA}$.
  • Should-have (Cần có): Cấu trúc phân phối hình tia (Radial) từ tủ MSB đến các tủ động lực; sử dụng thanh cái đồng định hình $30 \times 3\text{ mm}$ và $30 \times 4\text{ mm}$.
  • Could-have (Khuyến nghị): Lắp đặt tủ tụ bù hạ áp tự động APFC để nâng hệ số công suất $\cos\phi$ từ $0.81$ lên $\ge 0.95$.
  • Won't-have (Chưa triển khai): Hòa lưới máy phát điện Diesel tự động khẩn cấp do nguồn cấp đã sử dụng 2 lộ đường dây 22kV độc lập.
+-------------------------------------------------------------------------+
|                SƠ ĐỒ CUNG CẤP ĐIỆN VÀ PHÂN NHÓM PHỤ TẢI                 |
+-------------------------------------------------------------------------+
| Nguồn Lưới 22kV -----> [Máy Cắt Hợp Bộ Schneider 24GI-E25, 630A, 25kA]  |
|                                     |                                   |
|                        [2x MBA 1250kVA 22/0.4kV]                        |
|                                     |                                   |
|             [Tủ Tổng Phân Xưởng Dụng Cụ - MCCB EA203-G 160A]            |
|               /                     |                    \              |
|   [Nhóm I: MCCB 50A]       [Nhóm II: MCCB 60A]      [Nhóm III: MCCB 80A]|
|   - Máy mài phẳng (2x10kW) - Máy cưa (12kW)         - Máy tiện TĐ (3x10)|
|   - Máy doa tọa độ (3.2kW) - Máy cắt (14kW)         - Máy hàn 1 pha     |
|   - Máy tiện ren (4.5kW)   - Máy mài tròn (3x7kW)   - Bào ngang, Xẻ rãnh|
|   Cáp 4G6 (66A)            Cáp 4G6 (66A)            Cáp 4G16 (113A)     |
+-------------------------------------------------------------------------+

Thiết kế hệ thống và thông số kỹ thuật

Hệ thống cung cấp điện được thiết kế với cấu trúc kỹ thuật tiêu chuẩn:

  • Tiêu chuẩn áp dụng: TCVN 7447:2010 (Hệ thống lắp đặt điện hạ áp), IEC 60364, IEC 60909 (Tính toán dòng ngắn mạch).
  • Điện áp danh định: Trung thế $22\text{ kV} \pm 5%$, hạ áp $380/220\text{ V}$, tần số $50\text{ Hz}$, sơ đồ nối đất TN-S.
  • Công nghệ đóng cắt: Máy cắt trung thế hợp bộ chân không Schneider 24GI-E25 (24kV, 630A, dòng cắt định mức 25kA, dòng cắt đỉnh 63kA, xung sét 150kV).
  • Hạ áp phân xưởng: Aptomat dạng khối MCCB Mitsubishi EA series (EA203-G, EA103-G), tủ phân phối 3C Electric đạt cấp bảo vệ IP54.
  • Cáp dẫn động lực: Cáp đồng 4 lõi cách điện cao su tổng hợp chịu nhiệt RUBBER-ICEA.

Implementation và kết quả

Quy trình tính toán và thuật toán áp dụng

Quy trình xác định phụ tải tính toán và lựa chọn thiết bị được cụ thể hóa thông qua thuật toán tính thiết bị hiệu quả $n_{hq}$ và công suất cực đại:

import math

def calculate_effective_devices(p_list):
    """
    Tính số thiết bị dùng điện có hiệu quả nhq
    p_list: Danh sách công suất định mức của các thiết bị trong nhóm (kW)
    """
    n = len(p_list)
    p_total = sum(p_list)
    p_max = max(p_list)
    
    # Tìm số thiết bị có công suất >= 0.5 * p_max
    n1_devices = [p for p in p_list if p >= 0.5 * p_max]
    n1 = len(n1_devices)
    p1 = sum(n1_devices)
    
    n_star = n1 / n
    p_star = p1 / p_total
    
    return n, p_total, p_max, n_star, p_star

def convert_single_phase_to_three_phase(p_1phase, p_3phase_total):
    """
    Quy đổi tải 1 pha sang 3 pha và kiểm tra điều kiện không cân bằng
    """
    delta_p = p_1phase
    ratio = delta_p / p_3phase_total
    is_balanced = ratio < 0.15
    return ratio, is_balanced

# Nhóm 1: 1 máy doa (3.2kW), 2 mài phẳng (10kW), 4 tiện ren (4.5kW) -> n=7
p_group1 = [3.2, 10.0, 10.0, 4.5, 4.5, 4.5, 4.5]
n, p_total, p_max, n_star, p_star = calculate_effective_devices(p_group1)
# Kết quả: n=7, p_total=41.2kW, n1=2 (2 máy 10kW), n*=0.28, p*=0.48 -> n_hq*=0.8 -> nhq=5.6

Chi tiết tính toán 3 nhóm động lực Phân xưởng Dụng cụ:

  1. Quy đổi phụ tải đặc biệt:
    • Máy hàn 1 pha ($P_{đm} = 13\text{ kW}, \varepsilon_{đm} = 40%$): Quy đổi về chế độ làm việc dài hạn: $$P'{đm} = P{đm} \cdot \sqrt{\varepsilon_{đm}} = 13 \cdot \sqrt{0.4} = 8.22\text{ kW}$$
    • Quạt công nghiệp 1 pha ($2.2\text{ kW}$): Tỷ số bất đối xứng $\Delta P / P_{3\text{pha}} = 2.2 / 51.5 = 0.04 < 0.15$, tải coi như phân bố đều 3 pha.
  2. Tổng hợp phụ tải các nhóm:
    • Nhóm I ($n=7$): $P_{tt1} = 18.44\text{ kW}; Q_{tt1} = 20.42\text{ kVAr}; S_{tt1} = 27.52\text{ kVA}; I_{tt1} = 41.81\text{ A}; \cos\phi = 0.67$.
    • Nhóm II ($n=7$): $P_{tt2} = 22.23\text{ kW}; Q_{tt2} = 25.33\text{ kVAr}; S_{tt2} = 33.77\text{ kVA}; I_{tt2} = 51.30\text{ A}; \cos\phi = 0.66$.
    • Nhóm III ($n=9$): $P_{tt3} = 27.86\text{ kW}; Q_{tt3} = 28.42\text{ kVAr}; S_{tt3} = 39.80\text{ kVA}; I_{tt3} = 60.46\text{ A}; \cos\phi = 0.70$.
  3. Phụ tải chiếu sáng và toàn phân xưởng:
    • Chiếu sáng: $F_{px} = 1598\text{ m}^2 \times 15\text{ W/m}^2 = 23.97\text{ kW}$.
    • Toàn phân xưởng ($K_{đt} = 0.8$): $P_{ttpx} = 74.00\text{ kW}; Q_{ttpx} = 59.33\text{ kVAr}; S_{ttpx} = 94.85\text{ kVA}; I_{ttpx} = 144.10\text{ A}$.
+---------------------------------------------------------------------------------------+
|                 BẢNG TỔNG HỢP PHỤ TẢI TÍNH TOÁN TOÀN NHÀ MÁY CƠ KHÍ                   |
+----+-----------------------+------------+------------+------------+-------------------+
| STT| Phân xưởng            | P_tt (kW)  | Q_tt (kVAr)| S_tt (kVA) | Hộ phụ tải        |
+----+-----------------------+------------+------------+------------+-------------------+
| 1  | Phân xưởng cơ điện    | 240.00     | 160.00     | 288.44     | Loại 1            |
| 2  | Phân xưởng lắp ráp    | 300.00     | 220.00     | 372.02     | Loại 2            |
| 3  | Phân xưởng sửa chữa   | 120.00     | 90.00      | 150.00     | Loại 2            |
| 4  | Phân xưởng tôi luyện  | 450.00     | 300.00     | 540.83     | Loại 1            |
| 5  | Phân xưởng nguội      | 200.00     | 150.00     | 250.00     | Loại 2            |
| 6  | Phân xưởng cơ khí     | 400.00     | 290.00     | 494.07     | Loại 2            |
| 7  | Phân xưởng dụng cụ    | 68.53      | 74.17      | 100.98     | Loại 2            |
| 8  | Khu hành chính & ĐS   | 112.55     | 53.98      | 124.81     | Loại 2            |
+----+-----------------------+------------+------------+------------+-------------------+
|    | TỔNG NHÀ MÁY (K_dt=0.8)| 1,663.51   | 1,177.57   | 2,038.12   | Cos_phi = 0.81    |
+----+-----------------------+------------+------------+------------+-------------------+

Xác định tọa độ trung tâm phụ tải

Tọa độ trung tâm phụ tải tối ưu được xác định theo mômen công suất: $$X_0 = \frac{\sum P_i \cdot x_i}{\sum P_i} = 14.4\text{ cm}; \quad Y_0 = \frac{\sum P_i \cdot y_i}{\sum P_i} = 10.62\text{ cm}$$ Vị trí thực tế được hiệu chỉnh đặt liền kề trục giao thông nội bộ chính của nhà máy, đảm bảo khoảng cách an toàn điện, thuận tiện kéo tuyến cáp 22kV và tuyến cáp hạ thế 0.4kV tới các phân xưởng nặng tải nhất (Tôi luyện 450kW, Cơ khí 400kW).

Đổi mới và đóng góp

So sánh kinh tế - kỹ thuật chuyên sâu giữa các phương án

Điểm đổi mới cốt lõi của đồ án là việc lượng hóa toàn diện các chỉ tiêu chi phí tính toán quy đổi hàng năm ($C_{tt}$), kết hợp giữa vốn đầu tư ban đầu và tổn thất điện năng thực tế trong suốt vòng đời vận hành 5 năm ($T_{dm} = 5$ năm, $K_{tc} = 0.2, K_{vh} = 0.1$).

                      SO SÁNH CHI PHÍ TÍNH TOÁN HÀNG NĂM (C_tt)
    Phương án 1 (2x1250kVA):  [Vốn: 1,350 tr] --> C_tt = 542.86 tr/năm  (TỐI ƯU - TIẾT KIỆM 34.5%)
    Phương án 2 (3x800kVA):   [Vốn: 2,166 tr] --> C_tt = 829.26 tr/năm
Tiêu chí so sánh kỹ thuật & kinh tế Phương án 1: Trạm 2 MBA 1250 kVA (Đông Anh) Phương án 2: Trạm 3 MBA 800 kVA (ABB) Mức độ tối ưu của Phương án 1
Công suất lắp đặt trạm $2 \times 1250 = 2500\text{ kVA}$ $3 \times 800 = 2400\text{ kVA}$ Đảm bảo dư tải 18.5% cho mở rộng
Khả năng quá tải khi sự cố 1 MBA $1.4 \times 1250 = 1750\text{ kVA} > S_{sc} (729.76\text{ kVA})$ $1.4 \times 2 \times 800 = 2240\text{ kVA} > S_{sc}$ Cả 2 đều vượt mức an toàn loại 1
Số lượng máy cắt 24kV 2 bộ Schneider 24GI-E25 3 bộ Schneider 24GI-E25 Tiết kiệm 1 lộ xuất tuyến trung thế
Tổng vốn đầu tư thiết bị ($V$) 1,350 triệu VNĐ 2,166 triệu VNĐ Tiết kiệm 816 triệu VNĐ (giảm 37.7%)
Tổn thất điện năng hàng năm ($\Delta A$) 88,657.13 kWh/năm 115,408.90 kWh/năm Giảm 26,751.77 kWh (tiết kiệm 23.2%)
Chi phí tổn thất điện năng ($C$) 137.86 triệu VNĐ/năm 179.46 triệu VNĐ/năm Tiết kiệm 41.6 triệu VNĐ/năm
Chi phí tính toán quy đổi ($C_{tt}$) 542.86 triệu VNĐ/năm 829.26 triệu VNĐ/năm Tiết kiệm 286.40 triệu VNĐ/năm (34.5%)

Đóng góp kỹ thuật nổi bật

  1. Tối ưu hóa phân bố cáp động lực: Thiết kế 3 nhánh đi dây hình tia độc lập với chiều dài ngắn nhất, cáp 4G6 và 4G16 thỏa mãn đồng thời 2 điều kiện phát nóng liên tục $I_{cp1}$ và dòng khởi động/bảo vệ nhiệt $I_{cp2} \ge I_{kdnhiet} / (1.5 \cdot K_1 K_2 K_3)$.
  2. Nâng cao tính chọn lọc của hệ thống bảo vệ: Thiết lập phối hợp bảo vệ phân cấp: Máy cắt trung áp 24kV (630A, 25kA) $\rightarrow$ MCCB tổng trạm 0.4kV $\rightarrow$ MCCB tổng phân xưởng EA203-G (160A) $\rightarrow$ MCCB nhánh động lực EA103-G (50A, 60A, 80A), loại trừ hoàn toàn nguy cơ nhảy cắt lan truyền khi xảy ra chạm chập cục bộ tại đầu máy.

Ứng dụng thực tế và triển khai

Kịch bản triển khai vận hành thực tế

Hệ thống được thiết kế đồng bộ cho mô hình nhà máy gia công cơ khí chính xác với 3 ca sản xuất liên tục ($T_{max} = 5500\text{ h/năm}$).

+----------------------------------------------------------------------------+
|                  LỘ TRÌNH TRIỂN KHAI THI CÔNG HỆ THỐNG                     |
+----------------------------------------------------------------------------+
| Tuần 1 - 2: Xây dựng móng trạm biến áp, hố thu dầu sự cố và mương cáp ngầm|
| Tuần 3 - 4: Lắp đặt 2 MBA Đông Anh 1250kVA, tủ trung thế Schneider 24kV   |
| Tuần 5 - 6: Kéo rải cáp ngầm hạ thế RUBBER-ICEA 4G16/4G6, lắp tủ MSB và TPP|
| Tuần 7:     Thử nghiệm cao áp, đo điện trở tiếp địa trạm (R_nd <= 4 Ohm)  |
| Tuần 8:     Đóng điện không tải, cân pha tải thực tế và nghiệm thu bàn giao|
+----------------------------------------------------------------------------+

Yêu cầu thi công và phân tích hiệu quả kinh tế (ROI)

  • Mặt bằng lắp đặt: Trạm biến áp kiểu xây kín hoặc trạm kios hợp bộ ngoài trời đặt tại tọa độ $(14.4; 10.62)$, nền trạm cao hơn cốt ngập lụt tối thiểu $0.5\text{ m}$.
  • Hệ thống nối đất và chống sét: Điện trở nối đất an toàn và làm việc $R_{đ} \le 4\ \Omega$; trang bị chống sét van lan truyền trung thế CS-22kV tại đầu cực MBA.
  • Thời gian hoàn vốn: Nhờ giảm được 816 triệu VNĐ chi phí đầu tư ban đầu và tiết kiệm 41.6 triệu VNĐ tiền điện tổn thất mỗi năm so với phương án dùng 3 MBA nhỏ, dự án đạt hiệu quả thu hồi vốn phụ ngay trong chu kỳ $T_{dm} = 5$ năm theo đúng định mức kinh tế ngành điện.

Hạn chế và hướng phát triển

Hạn chế kỹ thuật hiện tại

  • Đồ án sử dụng phương pháp tra bảng hệ số $K_{max}, n_{hq}$ từ sổ tay thiết kế tiêu chuẩn, có thể dẫn đến hiện tượng chọn dư công suất nhẹ so với chu kỳ phụ tải thực tế được đo đếm bằng đồng hồ điện tử đa năng thông minh.
  • Chưa tích hợp hệ thống quản lý năng lượng tự động SCADA/EMS (Energy Management System) để giám sát thời gian thực dạng sóng và sóng hài phát sinh từ các bộ biến tần của máy tiện tự động và máy hàn hồ quang.

Hướng nâng cấp và phát triển mở rộng

  1. Tích hợp bộ bù tự động thông minh (APFC): Lắp đặt dàn tụ bù dung lượng $Q_{bù} = 450\text{ kVAr}$ chia 6 cấp tại thanh cái 0.4kV để nâng hệ số công suất từ $0.81$ lên $0.96$, loại bỏ hoàn toàn tiền phạt mua công suất phản kháng theo quy định của EVN.
  2. Hệ thống giám sát điện năng IoT: Ứng dụng đồng hồ đa năng chuẩn Modbus-RTU/RS485 kết nối về trung tâm điều hành qua giao thức MQTT, phục vụ dự báo phụ tải bằng thuật toán Machine Learning.
  3. Tích hợp nguồn năng lượng tái tạo: Tận dụng $9,269\text{ m}^2$ diện tích mái của 8 phân xưởng để lắp đặt hệ thống điện mặt trời áp mái công suất khoảng $800\text{ kWp}$, hòa lưới hạ áp tự dùng ban ngày.

Đối tượng hưởng lợi

+-----------------------------------------------------------------------------+
|                      GIÁ TRỊ MANG LẠI CHO CÁC ĐỐI TƯỢNG                     |
+-----------------------------------------------------------------------------+
| SINH VIÊN KỸ THUẬT:                                                         |
| - Làm tài liệu mẫu chuẩn mực về tính toán phụ tải động lực theo n_hq, K_max |
| - Nắm vững phương pháp so sánh kinh tế kỹ thuật chọn dung lượng trạm MBA    |
|                                                                             |
| KỸ SƯ THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN:                                               |
| - Cung cấp biểu mẫu tính toán cáp, thanh cái, chọn MCCB/MCB theo TCVN/IEC    |
| - File code script mẫu để tự động hóa tính toán phụ tải cho xí nghiệp cơ khí|
|                                                                             |
| DOANH NGHIỆP & CHỦ ĐẦU TƯ:                                                  |
| - Tiết kiệm ngay 37.7% vốn thiết bị trạm và 23.2% điện năng tổn thất        |
| - Đảm bảo hệ thống vận hành liên tục 24/7, an toàn phòng chống cháy nổ điện |
+-----------------------------------------------------------------------------+

Câu hỏi thường gặp

1. Yêu cầu kỹ thuật cốt lõi để đấu nối nguồn điện 22kV cho nhà máy là gì?

Hệ thống yêu cầu nguồn cấp trung thế 3 pha 22kV với công suất ngắn mạch tại điểm đấu $S_N = 400\text{ MVA}$, tỷ số $R_q/X_q = 0.1$. Máy cắt đầu vào phải đạt dòng cắt ngắn mạch tối thiểu $I_{N} \ge 25\text{ kA}$, mức chịu điện áp xung sét $\ge 125–150\text{ kV}$.

2. Khi một trong hai máy biến áp 1250kVA gặp sự cố, hệ thống xử lý như thế nào?

Máy biến áp còn lại sẽ tự động làm việc ở chế độ quá tải cho phép ($K_{qt} = 1.4$), cung cấp công suất lên tới $1.4 \times 1250 = 1750\text{ kVA}$. Mức công suất này hoàn toàn đáp ứng đủ toàn bộ hộ phụ tải loại 1 quan trọng của toàn nhà máy ($S_{pt1} = 729.76\text{ kVA}$) mà không gây gián đoạn sản xuất.

3. Tại sao chọn sơ đồ mạng điện phân xưởng dạng hình tia thay vì phân nhánh?

Sơ đồ hình tia giúp mỗi nhóm máy và tủ động lực được cấp bằng một đường cáp riêng biệt, nối dây rõ ràng, độ tin cậy cung cấp điện cao, sự cố tại một máy không làm ảnh hưởng đến các thiết bị khác, đồng thời rất thuận lợi cho việc lắp đặt bảo vệ tự động và bảo trì định kỳ.

4. Chi phí bảo dưỡng và kiểm định định kỳ cho trạm biến áp bao gồm những gì?

Cần định kỳ 6–12 tháng kiểm tra thí nghiệm dầu máy biến áp (điện áp đánh thủng $\ge 35\text{ kV}$), đo điện trở cách điện cuộn dây, bảo dưỡng tiếp điểm máy cắt hợp bộ 24kV, đo kiểm tra điện trở tiếp địa trạm biến áp ($R_{đ} \le 4\ \Omega$) và kiểm tra nhiệt độ các đầu cosse tiếp xúc bằng camera nhiệt.

5. Cơ sở lựa chọn phương án 2 MBA 1250kVA thay vì 3 MBA 800kVA?

Phương án 2 MBA 1250kVA giúp tiết kiệm 816 triệu VNĐ vốn đầu tư thiết bị (giảm 1 máy cắt trung thế và chi phí xây dựng trạm), đồng thời giảm tổn thất điện năng hàng năm $26,751.77\text{ kWh}$, mang lại tổng chi phí tính toán quy đổi hàng năm $C_{tt} = 542.86\text{ triệu/năm}$ so với $829.26\text{ triệu/năm}$ của phương án 3 MBA (tiết kiệm 34.5%).

Kết luận

Bản đồ án "Thiết Kế Hệ Thống Cung Cấp Điện Cho Phân Xưởng Dụng Cụ Và Nhà Máy Cơ Khí Long Thành" đã giải quyết hoàn chỉnh và khoa học toàn bộ các yêu cầu đặt ra từ bài toán thực tế:

  • Hoàn thành tính toán phụ tải động lực và chiếu sáng chi tiết cho 23 thiết bị phân xưởng dụng cụ và 8 phân xưởng toàn nhà máy với tổng công suất biểu kiến $S_{ttnm} = 2038.12\text{ kVA}$.
  • Xác định chính xác tọa độ đặt trạm biến áp trung tâm tối ưu tại $(14.4; 10.62)$, rút ngắn chiều dài đường dây hạ thế và đảm bảo độ sụt áp $\Delta U \le 5%$.
  • Chứng minh tính vượt trội về kinh tế và kỹ thuật của phương án trang bị 2 máy biến áp 1250kVA – 22/0.4kV chế tạo tại Việt Nam (Đông Anh) kết hợp máy cắt hợp bộ Schneider 24GI-E25, giúp giảm 37.7% vốn đầu tư và 23.2% tổn thất điện năng.
  • Hoàn thiện hồ sơ tính chọn thiết bị bảo vệ MCCB, cáp ngầm 4 lõi RUBBER-ICEA và thanh cái đồng định hình theo đúng tiêu chuẩn quy phạm trang bị điện Việt Nam và quốc tế.

Hệ thống thiết kế mang tính khả thi ứng dụng cao, sẵn sàng phục vụ thi công thực tế cho các nhà máy cơ khí quy mô vừa và lớn, đồng thời là tài liệu tham khảo giá trị cho sinh viên và kỹ sư ngành Kỹ thuật Điện.