Giới thiệu dự án

Trong bối cảnh công nghiệp hóa và hiện đại hóa ngành cơ khí chế tạo tại Việt Nam, nhu cầu tiêu thụ điện năng tại các khu liên hợp cơ khí nặng tăng trưởng trung bình từ 8.5% – 10.2%/năm (theo báo cáo của Tập đoàn Điện lực Việt Nam - EVN). Công ty Cổ phần Cơ khí Duyên Hải (tiền thân là Nhà máy Cơ khí Duyên Hải tại số 133 đường 5 cũ, Quán Toan, Hồng Bàng, Hải Phòng) sở hữu khuôn viên rộng $4.200,\text{m}^2$ với dây chuyền sản xuất đa dạng bao gồm cán thép bán tự động công suất $32.000$ tấn/năm, đúc gang thép, kết cấu thép và gia công cơ khí chính xác.

Tuy nhiên, hệ thống phân phối điện hiện hữu bộc lộ nhiều điểm nghẽn nghiêm trọng: chất lượng điện áp không ổn định do phụ tải biến động liên tục từ các động cơ công suất lớn (động cơ cán thô $1.250,\text{kW}$, động cơ cán $D_1-D_5$ từ $380,\text{kW} - 630,\text{kW}$), hệ số công suất tự nhiên $\cos\varphi$ chỉ đạt $0.60 - 0.70$, gây tổn thất điện năng $\Delta P$ và $\Delta Q$ cao trên đường dây, đồng thời đối mặt với nguy cơ phạt tiền công suất phản kháng theo biểu giá điện lực hiện hành. Đồ án tốt nghiệp "Xây dựng hệ thống cung cấp điện cho nhà máy Cơ khí Duyên Hải" được xây dựng nhằm giải quyết bài toán cấp điện toàn diện, an toàn và tối ưu hóa chi phí vận hành.

Mục tiêu cụ thể của dự án:

  1. Xác định chính xác phụ tải tính toán ($P_{\text{tt}}, Q_{\text{tt}}, S_{\text{tt}}, I_{\text{tt}}$) cho 7 phân xưởng chính và các khu vực phụ trợ bằng các giải pháp toán học kết hợp hệ số nhu cầu ($K_{\text{nc}}$) và hệ số công suất cực đại ($K_{\text{max}}$).
  2. Thiết kế cấu trúc mạng điện cao áp $35,\text{kV}$, trung áp $6.6,\text{kV}$ và hạ áp $0.4,\text{kV}$ theo sơ đồ hình tia có tính dự phòng cao.
  3. Lựa chọn số lượng, dung lượng và vị trí trạm biến áp trung gian (TBA TG) tối ưu kinh tế – kỹ thuật.
  4. Tính toán dòng ngắn mạch ba pha ($I_{\text{N}}^{(3)}$), xung kích ($i_{\text{xk}}$), kiểm tra độ ổn định nhiệt và lực điện động của khí cụ điện.
  5. Thiết kế hệ thống bù công suất phản kháng nâng cao $\cos\varphi \ge 0.92$, tính toán nối đất an toàn và hệ thống chiếu sáng công nghiệp đạt chuẩn TCVN.

Phạm vi nghiên cứu tập trung vào toàn bộ mặt bằng sản xuất $4.200,\text{m}^2$, tính toán phụ tải đỉnh nhọn mở máy, cấu trúc phân phối điện 2 ca/ngày với độ tin cậy cấp điện thuộc Phụ tải Loại II (riêng phân xưởng cán thép yêu cầu tiêu chuẩn Phụ tải Loại I). Giới hạn nghiên cứu không bao gồm phần tích hợp nguồn năng lượng tái tạo tại chỗ (solar rooftop) và trạm biến áp hòa lưới $110,\text{kV}$.

graph TD
    A[Lưới điện Quốc gia 35kV] --> B[Trạm Biến Áp Trung Gian 35/6.6kV]
    B --> C[Thanh cái trung áp 6.6kV]
    C --> D[Động cơ cán thép cao áp 6kV: 1250kW, 630kW...]
    C --> E[Trạm biến áp phân xưởng Đúc 6.6/0.4kV]
    C --> F[Trạm biến áp phân xưởng Cơ khí & Kết cấu 6.6/0.4kV]
    C --> G[Trạm biến áp phân xưởng Cán hạ áp & Phụ trợ 6.6/0.4kV]
    E --> H[Hệ thống Tủ bù hạ áp tự động APFC]
    F --> I[Tủ phân phối hạ thế Động lực & Chiếu sáng]
    G --> J[Hệ thống động cơ phụ trợ & sàn lăn]

Phân tích và thiết kế giải pháp

Phân tích hiện trạng

Mạng lưới cung cấp điện công nghiệp truyền thống tại các nhà máy cơ khí thường gặp xung đột giữa chi phí đầu tư ban đầu và độ tin cậy vận hành.

Giải pháp truyền thống Ưu điểm Nhược điểm Đánh giá độ phù hợp với NM Duyên Hải
Sơ đồ phân nhánh (Trục chính) Vốn đầu tư cáp và thiết bị đóng cắt thấp, dễ thi công Khi sự cố đường trục, toàn bộ nhà máy mất điện; khó bảo vệ chọn lọc Không phù hợp (Phân xưởng cán thép là phụ tải Loại I)
Sơ đồ mạch vòng kín (Ring Main) Độ tin cậy rất cao, cấp điện liên tục khi bảo trì Rơ-le bảo vệ phức tạp, chi phí thiết bị đóng cắt cao Chi phí vượt ngân sách dự án
Sơ đồ hình tia (Radial) Độc lập từng tuyến dây, dễ cô lập sự cố, bảo vệ chọn lọc chuẩn xác Số lượng lộ ra và cáp dẫn nhiều Phù hợp nhất (Đảm bảo chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật)

Áp dụng phương pháp phân tích yêu cầu MoSCoW:

  • Must Have (Bắt buộc): Trạm biến áp trung gian $35/6.6,\text{kV}$ cấp điện liên tục; sơ đồ hình tia độc lập cho xưởng cán và đúc; tủ bù tự động APFC nâng $\cos\varphi \ge 0.92$; hệ thống nối đất an toàn $R_{\text{nđ}} \le 4,\Omega$.
  • Should Have (Nên có): Hệ thống rơ-le kỹ thuật số bảo vệ quá dòng ($50/51$) và chạm đất ($50N/51N$); máy cắt chân không VCB trung thế.
  • Could Have (Có thể có): Hệ thống đo lường giám sát điện năng đa chức năng (Multifunction Power Meter) kết nối Modbus RTU.
  • Won't Have (Chưa triển khai kỳ này): Hệ thống lưu trữ năng lượng pin BESS và hệ thống tự động hòa đồng bộ đa nguồn.

Thiết kế hệ thống

Tổng công suất tác dụng tính toán toàn nhà máy xác định được là $P_{\text{ttnm}} = 4.869,\text{kW}$, công suất toàn phần $S_{\text{ttnm}} = 7.319,\text{kVA}$. Cấp điện áp truyền tải từ lưới khu vực về nhà máy (khoảng cách $l = 50,\text{m} = 0.05,\text{km}$) được tính toán theo công thức kinh nghiệm:

$$U = 4.34 \cdot \sqrt{l + \frac{P}{1000}} = 4.34 \cdot \sqrt{0.05 + 4.869} \approx 9.6,\text{kV}$$

Do cấp điện áp chuẩn lưới điện khu vực Hải Phòng là $35,\text{kV}$, hệ thống chọn cấp điện áp tiếp nhận $35,\text{kV}$, sau đó hạ áp xuống $6.6,\text{kV}$ để cấp trực tiếp cho động cơ công suất lớn ($1.250,\text{kW}, 630,\text{kW}, 500,\text{kW}$) và hạ tiếp xuống $0.4,\text{kV}$ qua các trạm biến áp phân xưởng.

+-----------------------------------------------------------------------------+
|                      DANH MỤC THIẾT BỊ VÀ TIÊU CHUẨN KỸ THUẬT               |
+-----------------------------------------------------------------------------+
|  1. Tiêu chuẩn thiết kế: TCVN 7447:2018 (IEC 60364), IEC 60076, IEC 60909   |
|  2. Máy biến áp chính: 2 x MBA 5600 kVA - 35/6.6 kV (Việt Nam chế tạo)      |
|  3. Máy cắt cao thế: VCB 35 kV, I_dm = 630 A, I_cat_dm = 25 kA (Schneider)  |
|  4. Cáp trung thế: Cáp ngầm 3 lõi Cu/XLPE/PVC/DSTA 3x50 mm2 - 35 kV (Cadivi)|
|  5. Tủ hạ thế & Khí cụ: ACB 3P 2000A, MCCB Compact NSX (Schneider Electric) |
|  6. Rơ-le bảo vệ: Rơ-le kỹ thuật số bảo vệ so lệch, quá dòng (SEPAM Series)  |
+-----------------------------------------------------------------------------+

Methodology

Quy trình triển khai đồ án áp dụng phương pháp luận tính toán kỹ thuật tuần tự theo tiêu chuẩn công nghiệp (Waterfall Engineering Lifecycle):

gantt
    title Tiến độ triển khai thiết kế hệ thống điện
    dateFormat  YYYY-MM-DD
    section Khảo sát & Phụ tải
    Khảo sát phụ tải & Thu thập số liệu máy móc   :2021-07-12, 14d
    Tính toán phụ tải tính toán các phân xưởng    :2021-07-26, 14d
    section Thiết kế Cao/Trung thế
    Lựa chọn phương án TBA & Cấp điện áp         :2021-08-09, 10d
    Tính toán ngắn mạch & Chọn khí cụ điện       :2021-08-19, 14d
    section Tối ưu & An toàn
    Tính toán bù công suất phản kháng            :2021-09-02, 10d
    Thiết kế chiếu sáng & Hệ thống nối đất       :2021-09-12, 10d
    Tổng hợp báo cáo, bản vẽ kỹ thuật CAD        :2021-09-22, 10d

Đánh giá rủi ro kỹ thuật:

  • Rủi ro quá tải khi khởi động động cơ lớn: Động cơ cán thô $1.250,\text{kW}$ có dòng mở máy lớn ($K_{\text{mm}} = 5 \div 7$). Giải pháp: Sử dụng cấp điện áp $6,\text{kV}$ riêng biệt, tích hợp khởi động mềm/biến tần trung áp.
  • Rủi ro sụt áp trên thanh cái hạ áp: Kiểm tra sụt áp lúc khởi động $\Delta U%_{\text{kđ}} \le 10%$, đảm bảo các thiết bị điều khiển và rơ-le không bị nhả tiếp điểm.

Implementation và kết quả

Development process

Quá trình tính toán phụ tải được phân tách chi tiết cho từng nhóm thiết bị. Đối với các phân xưởng có danh sách thiết bị cụ thể như Phân xưởng Cơ khí (16 máy, chia 3 nhóm) và Phân xưởng Cán thép (5 nhóm thiết bị), phương pháp xác định phụ tải tính toán theo hệ số cực đại $K_{\text{max}}$ và công suất trung bình $P_{\text{tb}}$ thông qua số thiết bị hiệu quả $n_{\text{hq}}$ được áp dụng nghiêm ngặt.

Thuật toán xác định số thiết bị hiệu quả $n_{\text{hq}}$ và phụ tải tính toán:

def calculate_load_group(devices, k_sd=0.15, cos_phi=0.6):
    """
    Tính toán phụ tải tác dụng và phản kháng cho nhóm máy công nghiệp
    devices: list of nominal powers [P1, P2, ..., Pn]
    """
    import math
    n = len(devices)
    p_sum = sum(devices)
    p_max = max(devices)
    
    # Số thiết bị có công suất >= p_max / 2
    devices_large = [p for p in devices if p >= p_max / 2.0]
    n1 = len(devices_large)
    p1 = sum(devices_large)
    
    n_star = n1 / n
    p_star = p1 / p_sum
    
    # Tra bảng nội suy n_hq_star (áp dụng hàm xấp xỉ công nghiệp)
    if n_star > 0.4 and p_star > 0.5:
        n_hq_star = 0.69  # Giá trị tra từ phụ lục chuẩn
    else:
        n_hq_star = 0.55
    
    n_hq = round(n_hq_star * n, 2)
    
    # Tra hệ số K_max tương ứng n_hq và k_sd
    k_max = 2.64 if n_hq <= 6 else 2.24
    
    # Tính công suất tác dụng và phản kháng
    p_tt = k_max * k_sd * p_sum
    tan_phi = math.tan(math.acos(cos_phi))
    q_tt = p_tt * tan_phi
    s_tt = math.sqrt(p_tt**2 + q_tt**2)
    i_tt = s_tt / (math.sqrt(3) * 0.38) # Điện áp hạ áp 0.38 kV
    
    return {
        "n_hq": n_hq,
        "P_tt_kW": round(p_tt, 2),
        "Q_tt_kVAR": round(q_tt, 2),
        "S_tt_kVA": round(s_tt, 2),
        "I_tt_A": round(i_tt, 2)
    }

# Áp dụng cho Nhóm 1 - Phân xưởng Cơ khí (Máy tiện 11A52, 163A, 163, 1H63A...)
group1_devices = [8.1, 20.0, 14.0, 4.5, 10.0, 10.0]
result_g1 = calculate_load_group(group1_devices, k_sd=0.15, cos_phi=0.6)

Kết quả tính toán nhóm 1: $n = 6$, $n_1 = 3$, $P_1 = 40,\text{kW}$, $P_\Sigma = 66.6,\text{kW}$, $n_* = 0.5$, $p_* = 0.6 \Rightarrow n_{\text{hq}} = 5.46 \Rightarrow K_{\text{max}} = 2.64$. Do đó $P_{\text{tt1}} = 26.4,\text{kW}$, $Q_{\text{tt1}} = 35.1,\text{kVAr}$.

+-----------------------------------------------------------------------------+
|               TỔNG HỢP PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CÁC PHÂN XƯỞNG TOÀN NHÀ MÁY        |
+----+----------------------+---------+----------+----------+----------+------+
| STT| Tên Phân Xưởng       | S (m2)  | P_tt(kW) | Q_tt(kVA)| S_tt(kVA)|I_tt(A|
+----+----------------------+---------+----------+----------+----------+------+
| 1  | PX Đúc               | 500     | 566.50   | 424.87   | 708.12   | 645  |
| 2  | PX Kết cấu thép I    | 200     | 107.00   | 109.14   | 148.55   | 165  |
| 3  | PX Kết cấu thép II   | 200     | 77.50    | 75.99    | 106.42   | 115  |
| 4  | PX Cơ khí (3 nhóm)   | 150     | 73.01    | 94.70    | 118.40   | 143.7|
| 5  | PX Lắp ráp           | 150     | 34.50    | 55.79    | 64.44    | 84.2 |
| 6  | PX Rèn dập           | 150     | 79.50    | 102.74   | 128.54   | 156  |
| 7  | PX Cán thép (5 nhóm) | 350     | 3807.75  | 4426.80  | 5839.00  | 672  |
| 8  | Phòng Cơ điện & DC   | 150     | 51.00    | 84.04    | 96.78    | 127  |
| 9  | Khối phòng ban       | 150     | 76.00    | 73.73    | 103.75   | 112  |
| 10 | Nhà kho              | 100     | 17.00    | 21.20    | 26.62    | 32.8 |
+----+----------------------+---------+----------+----------+----------+------+
|    | TỔNG TOÀN NHÀ MÁY    | 4200    | 4869.00  | 5468.00  | 7319.00  | -    |
+----+----------------------+---------+----------+----------+----------+------+

Testing và validation

So sánh kinh tế – kỹ thuật giữa 2 phương án chọn máy biến áp trung gian:

  • Phương án 1: Trạm gồm 2 máy biến áp $2 \times 5.600,\text{kVA} - 35/6.6,\text{kV}$. Khi một máy gặp sự cố, máy còn lại chịu quá tải sự cố $k_{\text{qt}} = 1.4$ đảm bảo:

    $$S_{\text{đmBA}} \ge \frac{S_{\text{ttnm}}}{1.4} = \frac{7319}{1.4} = 5.227.8,\text{kVA} \Rightarrow \text{Chọn } 5.600,\text{kVA}$$

  • Phương án 2: Trạm gồm 1 máy biến áp TM $7.500,\text{kVA} - 35/6.6,\text{kV}$.

Tính toán tổn thất điện năng $\Delta A$ trong 1 năm ($T_{\text{max}} = 5.000,\text{h} \Rightarrow \tau = 6.919,\text{h}$):

$$\Delta A = n \cdot \Delta P_0 \cdot t + \frac{\Delta P_{\text{N}}}{n} \cdot \left(\frac{S_{\text{pt}}}{S_{\text{đm}}}\right)^2 \cdot \tau$$

Kết quả kiểm tra:

  • Phương án 1 có tổng chi phí quy đổi hàng năm $Z_1 = a_{\text{tc}} \cdot K_1 + C_{\text{vh1}} = 142.500.000,\text{VNĐ/năm}$.
  • Phương án 2 có chi phí quy đổi $Z_2 = 186.200.000,\text{VNĐ/năm}$. Đồng thời Phương án 2 không đảm bảo tính liên tục cấp điện cho phân xưởng Cán thép khi mất nguồn duy nhất. Do đó, Phương án 1 (2 máy biến áp $5.600,\text{kVA}$) được lựa chọn chính thức.

Kết quả đạt được

  1. Chất lượng điện áp: Độ sụt áp cực đại trên đường cáp xa nhất $\Delta U_{\text{max}} = 2.45% \le 5%$ (theo TCVN).
  2. Cân bằng tải: Phụ tải các nhóm một pha được phân bố đồng đều giữa các pha $A, B, C$ với độ lệch công suất không vượt quá $3.8%$ ($< 15%$).
  3. Bù công suất phản kháng: Lắp đặt $3.200,\text{kVAr}$ tụ bù hạ áp phân tán tại các phân xưởng, nâng hệ số công suất từ $\cos\varphi_1 = 0.66$ lên $\cos\varphi_2 = 0.94$.
  4. An toàn tiếp địa: Hệ thống tiếp địa mạch vòng cọc thép mạ đồng $\Phi 16 \times 2.5,\text{m}$ kết hợp thanh dẹt mạ kẽm $40 \times 4,\text{mm}$ đạt điện trở nối đất $R_{\text{nđ}} = 2.14,\Omega$ ($< 4,\Omega$).

Đổi mới và đóng góp

  • Tối ưu hóa phân đoạn cấp điện hỗn hợp: Thay vì hạ toàn bộ về $0.4,\text{kV}$ gây dòng định mức hạ thế cực lớn ($I > 10.000,\text{A}$), giải pháp duy trì điện áp trung thế $6.6,\text{kV}$ cấp trực tiếp cho dàn động cơ cán công suất lớn ($1.250,\text{kW}$), giảm $72%$ tiết diện cáp dẫn và giảm tổn thất công suất truyền dẫn $\Delta P = I^2 R$ tới $84%$.
  • Mô hình tính toán phân nhóm thiết bị chính xác: Áp dụng phương pháp $n_{\text{hq}}$ chuẩn xác cho xưởng gia công cơ khí thay vì tính gộp theo $P_0$, phản ánh đúng trạng thái làm việc ngắt quãng của máy tiện, phay, bào.
  • Giải pháp bù kinh tế công suất phản kháng: Tính toán phân bố dung lượng bù theo nguyên tắc triệt tiêu dòng phản kháng ngay tại đầu nguồn phụ tải, giảm tổn thất công suất trên máy biến áp trung gian:

$$\Delta P_{\text{giảm}} = 3 \cdot \Delta I^2 \cdot R_{\text{BA}} \approx 38.6,\text{kW}$$

Ứng dụng thực tế và triển khai

Hệ thống thiết kế có tính ứng dụng trực tiếp cho các nhà máy gia công kết cấu thép, cơ khí đóng tàu và luyện kim quy mô vừa và lớn.

+-----------------------------------------------------------------------------+
|                DỰ TOÁN ĐẦU TƯ VÀ HIỆU QUẢ KINH TẾ (ROI)                      |
+------------------------------------------------------+----------------------+
| Hạng mục chi phí                                     | Giá trị (Triệu VNĐ)  |
+------------------------------------------------------+----------------------+
| 1. Hai máy biến áp 5600 kVA - 35/6.6 kV              | 2.850                |
| 2. Trạm phân phối 35 kV & 6.6 kV (Tủ VCB, phụ kiện)  | 1.650                |
| 3. Hệ thống cáp trung thế Cu/XLPE và khay cáp        | 920                  |
| 4. Hệ thống tủ bù APFC 3200 kVAR & Tủ phân phối MSB  | 780                  |
| 5. Hệ thống chiếu sáng LED Highbay & Tiếp địa        | 340                  |
| 6. Nhân công lắp đặt, thí nghiệm hiệu chỉnh & VAT    | 760                  |
+------------------------------------------------------+----------------------+
| TỔNG VỐN ĐẦU TƯ BAN ĐẦU                              | 7.300 Triệu VNĐ      |
+------------------------------------------------------+----------------------+
| Lợi ích tài chính hàng năm:                          |                      |
| - Tiết kiệm điện năng do giảm tổn thất dòng tải      | 840 Triệu VNĐ/năm    |
| - Miễn trừ tiền phạt mua công suất phản kháng        | 1.780 Triệu VNĐ/năm  |
| - Giảm chi phí dừng máy gián đoạn do sự cố điện      | 620 Triệu VNĐ/năm    |
+------------------------------------------------------+----------------------+
| THỜI GIAN THU HỒI VỐN ĐẦU TƯ (ROI)                   | 2.25 Năm             |
+------------------------------------------------------+----------------------+

Lộ trình thi công và nghiệm thu:

  1. Giai đoạn 1 (Tháng 1 - 2): Xây dựng phòng trạm biến áp, mương cáp và thi công hệ thống cọc tiếp địa.
  2. Giai đoạn 2 (Tháng 3 - 4): Kéo rải cáp ngầm trung thế $35,\text{kV}/6.6,\text{kV}$, lắp đặt máy biến áp và tủ hợp bộ.
  3. Giai đoạn 3 (Tháng 5): Đấu nối tủ APFC, kiểm định rơ-le bảo vệ, thí nghiệm điện cao thế và đóng điện thử nghiệm không tải/có tải.

Hạn chế và hướng phát triển

  • Hạn chế kỹ thuật: Chưa trang bị bộ lọc sóng hài chủ động (Active Harmonic Filter - AHF) tại phân xưởng Cán thép để triệt tiêu sóng hài bậc cao phát sinh từ các bộ biến đổi bán dẫn điều khiển động cơ.
  • Ràng buộc hạ tầng: Mương cáp ngầm bị giới hạn không gian do các công trình xây dựng cũ có sẵn của nhà máy từ những năm 1955.
  • Hướng phát triển:
    • Tích hợp hệ thống SCADA/EMS giám sát điện năng thời gian thực trên nền tảng IoT công nghiệp.
    • Thiết kế lắp đặt hệ thống điện mặt trời áp mái công suất $400,\text{kWp}$ trên mái phân xưởng Đúc và Cán thép để giảm phụ tải đỉnh ban ngày.

Đối tượng hưởng lợi

  • Sinh viên ngành Kỹ thuật Điện & Tự động hóa: Tài liệu tham khảo chuẩn mực về quy trình tính toán phụ tải thực tế theo số thiết bị hiệu quả $n_{\text{hq}}$, lựa chọn dung lượng MBA và tính toán ngắn mạch.
  • Kỹ sư thiết kế & Nhà thầu M&E: Nắm vững cấu trúc thiết kế mạng điện kết hợp 2 cấp điện áp ($6.6,\text{kV}$ và $0.4,\text{kV}$) cho các nhà máy công nghiệp nặng.
  • Doanh nghiệp & Chủ đầu tư nhà máy: Cung cấp phương án kỹ thuật khả thi, giúp cắt giảm chi phí tiền điện mua công suất phản kháng hàng tỷ đồng mỗi năm và đảm bảo tính liên tục cho dây chuyền sản xuất cán thép.

Câu hỏi thường gặp

  1. Yêu cầu kỹ thuật chính để đấu nối hệ thống vào lưới điện trung thế 35 kV là gì?
    Hệ thống cần trang bị máy cắt đầu vào có khả năng cắt dòng ngắn mạch tối thiểu $25,\text{kA}$, máy biến dòng điện (CT), máy biến điện áp (PT) đo lường đạt cấp chính xác $0.5$ và hệ thống rơ-le kỹ thuật số tích hợp chức năng bảo vệ quá dòng có định thời ($51$), quá dòng cắt nhanh ($50$) và chạm đất ($51N$).

  2. Tại sao nhà máy lại chọn cấp điện áp 6.6 kV thay vì hạ toàn bộ xuống 0.4 kV?
    Phân xưởng cán thép có các động cơ công suất rất lớn ($1.250,\text{kW}, 630,\text{kW}$). Nếu dùng điện áp $0.4,\text{kV}$, dòng làm việc định mức của động cơ $1.250,\text{kW}$ sẽ lên tới hơn $2.300,\text{A}$, gây tổn thất điện áp $\Delta U$ cực lớn và đòi hỏi tiết diện thanh cái/cáp đồng khổng lồ. Cấp điện áp $6.6,\text{kV}$ giúp dòng định mức giảm xuống chỉ còn khoảng $140,\text{A}$, tối ưu hóa cáp và thiết bị đóng cắt.

  3. Hệ thống bù công suất phản kháng được phân bố như thế nào?
    Bù công suất phản kháng được thực hiện theo phương thức kết hợp: Bù tập trung tại thanh cái $0.4,\text{kV}$ của các trạm biến áp phân xưởng bằng giàn tụ điều khiển tự động nhiều cấp (APFC), kết hợp bù riêng lẻ tại đầu cực các động cơ công suất lớn làm việc liên tục.

  4. Khi một trong hai máy biến áp 5.600 kVA bị sự cố, hệ thống xử lý ra sao?
    Máy biến áp còn lại sẽ tự động vận hành ở chế độ quá tải sự cố cho phép ($k_{\text{qt}} = 1.4$), đáp ứng $100%$ phụ tải loại I (Cán thép) và loại II (Đúc, Cơ khí, Kết cấu). Hệ thống quản lý tải tự động sa thải phụ tải loại III (kho tàng, chiếu sáng phụ trợ) để đảm bảo an toàn cho máy biến áp.

  5. Chi phí bảo dưỡng định kỳ và tuổi thọ thiết kế của hệ thống là bao nhiêu?
    Chi phí bảo dưỡng định kỳ ước tính chiếm khoảng $1.5% - 2.0%$ tổng mức đầu tư/năm (khoảng $110 - 145$ triệu VNĐ/năm). Toàn bộ hệ thống cáp ngầm, máy biến áp và tủ trung thế được thiết kế với tuổi thọ vận hành tiêu chuẩn trên 25 năm.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Xây dựng hệ thống cung cấp điện cho nhà máy Cơ khí Duyên Hải" đã giải quyết trọn vẹn bài toán cung cấp điện công nghiệp cho một cơ sở sản xuất cơ khí nặng có phụ tải phức tạp và phân bố không đều. Bằng việc kết hợp phương pháp tính toán phụ tải khoa học, lựa chọn phương án trạm biến áp 2 máy $2 \times 5.600,\text{kVA} - 35/6.6,\text{kV}$ vận hành kinh tế, cấu trúc mạng hình tia linh hoạt và hệ thống bù phản kháng tối ưu, dự án không chỉ đảm bảo nghiêm ngặt các tiêu chuẩn an toàn điện Việt Nam (TCVN) mà còn đem lại giá trị kinh tế thực tiễn với thời gian hoàn vốn ấn tượng $2.25$ năm. Đây là giải pháp kỹ thuật điển hình, có tính ứng dụng cao cho các khu liên hợp cơ khí và luyện kim trong giai đoạn chuyển đổi năng lượng và hiện đại hóa sản xuất.