Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong quá trình công nghiệp hóa và hiện đại hóa, điện năng đóng vai trò là nguồn động lực chủ yếu cho các ngành sản xuất công nghiệp, đồng thời là điều kiện tiên quyết phục vụ phát triển hạ tầng và đô thị. Việc lập kế hoạch và nâng cấp hệ thống cung cấp điện luôn phải đi trước một bước nhằm đáp ứng nhu cầu tăng trưởng phụ tải liên tục. Đối với các nhà máy sản xuất và xí nghiệp công nghiệp, một hệ thống cung cấp điện hạ áp đạt chuẩn kỹ thuật phải đảm bảo tính liên tục, độ tin cậy cung cấp điện, chất lượng điện áp và hiệu quả kinh tế - kỹ thuật trong vận hành.

Đồ án tốt nghiệp "Thiết kế cung cấp điện cho phân xưởng sửa chữa cơ khí" do sinh viên Nguyễn Văn Cảnh thực hiện dưới sự hướng dẫn của GS.TSKH Thân Ngọc Hoàn tại Trường Đại học Dân lập Hải Phòng (năm 2016) tập trung giải quyết bài toán thiết kế mạng điện phân phối hạ áp cho một cơ sở gia công, chế tạo và sửa chữa cơ khí.

Các nhiệm vụ cụ thể được xác lập trong đồ án gồm có:

  1. Nghiên cứu cơ sở lý luận và các phương pháp xác định phụ tải tính toán trong mạng điện công nghiệp; phân nhóm và tính toán phụ tải cho toàn bộ các thiết bị công nghệ trong phân xưởng cơ khí.
  2. Thiết kế mạng điện hạ áp cho phân xưởng: lựa chọn sơ đồ cấp điện, lựa chọn tủ phân phối, tủ động lực, tính chọn các phần tử dẫn điện (cáp ngầm, dây dẫn) và các khí cụ đóng cắt, bảo vệ (aptomat, cầu chì).
  3. Phân tích tổn thất điện năng trong hệ thống, nghiên cứu các giải pháp nâng cao hệ số công suất và tính toán, lựa chọn thiết bị bù công suất phản kháng cho phân xưởng.

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là hệ thống thiết bị dùng điện tại phân xưởng cơ khí chuyên sản xuất bánh răng, hộp số, hộp tốc độ và các chi tiết máy, với mặt bằng phân xưởng có diện tích $1000\text{ m}^2$. Phạm vi nghiên cứu bao gồm mạng điện phân phối hạ áp nhận nguồn từ trạm biến áp hạ áp (lấy điện từ lưới trung gian $35\text{ kV}$) đưa về cấp điện cho các nhóm máy công cụ và hệ thống chiếu sáng của phân xưởng.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Đồ án sử dụng khung lý thuyết chuẩn của kỹ thuật cung cấp điện công nghiệp để mô hình hóa và tính toán mạng điện:

  • Khái niệm phụ tải tính toán ($P_{tt}, Q_{tt}, S_{tt}, I_{tt}$): Là phụ tải giả thiết lâu dài không đổi, tương đương với phụ tải biến đổi thực tế về mặt hiệu ứng nhiệt độ phát nóng lớn nhất trên dây dẫn. Việc chọn thiết bị và dây dẫn theo phụ tải tính toán đảm bảo an toàn nhiệt trong mọi chế độ vận hành.
  • Các phương pháp xác định phụ tải tính toán được tổng hợp trong lý thuyết:
    • Phương pháp xác định theo công suất đặt và hệ số nhu cầu: Áp dụng trong giai đoạn thiết kế sơ bộ khi chỉ biết công suất đặt của nhà xưởng, sử dụng các công thức: $$P_{tt} = K_{nc} \cdot P_{\text{đặt}}$$ $$S_{tt} = \sqrt{(P_{tt} + P_{cs})^2 + (Q_{tt} + Q_{cs})^2}$$
    • Phương pháp xác định theo công suất trung bình và hệ số cực đại ($K_{max}$): Áp dụng khi đã có thiết kế công nghệ chi tiết và mặt bằng bố trí máy. Phụ tải nhóm thiết bị ($n \ge 4$) được tính theo công thức: $$P_{tt} = K_{max} \cdot k_{sd} \cdot \sum_{i=1}^{n} P_{\text{đmi}}$$ Trong đó, hệ số cực đại $K_{max}$ được tra cứu dựa vào hệ số sử dụng $k_{sd}$ và số thiết bị dùng điện hiệu quả $n_{hq}$.
    • Phương pháp xác định theo suất phụ tải trên một đơn vị diện tích: Sử dụng diện tích mặt bằng $F$ và suất phụ tải $p_o$ ($P_{cs} = p_o \cdot S$).
    • Phương pháp xác định theo suất tiêu hao điện năng trên một đơn vị sản phẩm: Áp dụng cho các thiết bị có đồ thị phụ tải ít biến đổi (quạt gió, bơm nước, máy nén khí) dựa trên sản lượng $M$, suất tiêu hao $W_o$ và thời gian sử dụng công suất cực đại $T_{max}$: $$P_{tt} = \frac{M \cdot W_o}{T_{max}}$$

Phương pháp nghiên cứu thực tế trong đồ án là phương pháp tính toán thiết kế kỹ thuật kết hợp tra cứu số liệu định mức từ sổ tay kỹ thuật điện:

  • Phân chia nhóm phụ tải dựa trên nguyên tắc bố trí không gian, chế độ làm việc và cân bằng công suất.
  • Xác định số thiết bị hiệu quả $n_{hq}$ thông qua tỷ lệ số lượng $n_1/n$ và tỷ lệ công suất $P_1/P_{\sum}$ của các thiết bị có công suất lớn hơn hoặc bằng một nửa công suất máy lớn nhất trong nhóm.
  • Tính chọn dây dẫn và cáp theo điều kiện phát nóng cho phép ($k_1 \cdot k_2 \cdot I_{cp} \ge I_{tt}$), có hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường ($k_1$) và số lượng cáp đi chung rãnh ($k_2$), sau đó kiểm tra điều kiện phối hợp với khí cụ bảo vệ (cầu chì, aptomat).
  • Tính toán dung lượng bù công suất phản kháng dựa trên phương trình cân bằng công suất để nâng cao hệ số $\cos\varphi$ từ giá trị tự nhiên lên mức yêu cầu.

Nguồn dữ liệu tính toán được trích xuất trực tiếp từ danh mục thiết bị công nghệ của phân xưởng cơ khí và các bảng tra cứu thông số kỹ thuật tiêu chuẩn (cáp điện PVC, dây $\Pi PTO$, aptomat, cầu chì, tủ điện P-9262 và tụ bù KC2).

Thiết kế và triển khai

Hệ thống cung cấp điện hạ áp cho phân xưởng cơ khí được thiết kế theo cấu trúc mạng phân phối hỗn hợp nhằm tối ưu hóa độ tin cậy và chi phí đầu tư:

[Nguồn trung gian 35 kV]
  [Trạm biến áp hạ áp] (Aptomat tổng Ixg = 957,2 A)
   (5 tuyến cáp ngầm 5PVC 3x50+1x50 mm²)
   [Tủ phân phối chính P-9262] (1 đầu vào, 6 đầu ra)

  1. Cấu trúc mạng hạ áp:

    • Điện năng được lấy từ thanh cái $35\text{ kV}$ qua máy biến áp hạ áp đưa về tủ phân phối chính của xưởng.
    • Từ tủ phân phối trung tâm đến 5 tủ động lực và 1 tủ chiếu sáng sử dụng sơ đồ hình tia để thuận tiện cho việc vận hành, bảo trì và cô lập sự cố.
    • Từ mỗi tủ động lực đến các máy công cụ sử dụng sơ đồ hỗn hợp: các phụ tải có công suất lớn và vị trí quan trọng nhận điện trực tiếp từ thanh cái tủ động lực; các phụ tải công suất bé được ghép nhóm nhận điện theo sơ đồ liên thông.

  2. Lựa chọn thiết bị phân phối và bảo vệ:

    • Tủ phân phối tổng: Chọn loại tủ P-9262 do Liên Xô chế tạo, bao gồm 1 đầu vào và 6 lộ ra (5 lộ cấp cho 5 tủ động lực và 1 lộ cấp cho tủ chiếu sáng).
    • Aptomat đầu nguồn: Đặt tại trạm biến áp hạ áp để bảo vệ tuyến lộ tổng, với dòng cắt định mức tính toán $I_{xg} = 957.2\text{ A}$.
    • Hệ thống cầu chì: Lựa chọn bảo vệ cho từng động cơ riêng lẻ và bảo vệ tổng cho từng tủ động lực. Cầu chì được tính toán thỏa mãn điều kiện làm việc định mức, điều kiện mở máy động cơ lồng sóc ($k_{mm} = 5, \alpha = 2.5$) và điều kiện chọn lọc (dòng định mức dây chảy cầu chì tổng lớn hơn ít nhất 2 cấp so với cầu chì nhánh lớn nhất).

  3. Lựa chọn cáp và dây dẫn:

    • Tuyến cáp nguồn từ trạm biến áp về tủ phân phối: Sử dụng 5 nhánh cáp ngầm loại 5PVC ($3 \times 50 + 1 \times 50\text{ mm}^2$), dòng điện tính toán phân nhánh là $172.5\text{ A}$ mỗi nhánh.
    • Tuyến cáp từ tủ phân phối về các tủ động lực: Sử dụng cáp đồng 4 lõi cách điện PVC chôn ngầm trực tiếp dưới đất, tiết diện $120\text{ mm}^2$, có dòng cho phép $I_{cp} = 343\text{ A}$ (với $k_1 = 1, k_2 = 1$). Do nhà xưởng đặt cách xa trạm biến áp, đồ án không thực hiện tính toán dòng ngắn mạch để kiểm tra cáp và aptomat.
    • Dây dẫn từ tủ động lực đến từng máy: Toàn bộ sử dụng cáp đồng 4 lõi vỏ PVC mã hiệu $\Pi PTO$, luồn trong ống thép bảo vệ đường kính $\Phi 3/4''$ chôn dưới nền xưởng. Tiết diện dây dẫn được chọn trong dải từ $2.5\text{ mm}^2$ đến $95\text{ mm}^2$ tùy theo công suất máy, đồng thời thỏa mãn điều kiện phối hợp với dòng chảy cầu chì ($0.85 \cdot I_{cp} \ge I_{dc} / \alpha$).

  4. Hệ thống tụ bù công suất phản kháng:

    • Lắp đặt bộ tụ điện tĩnh 3 pha tại thanh cái hạ áp trạm biến áp.
    • Chủng loại tụ: KC2-0.38-40-3Y1 (điện áp $0.38\text{ kV}$, dung lượng định mức $40\text{ kVAr}$/bình), số lượng 4 bình tụ mắc song song, nâng hệ số công suất của toàn xưởng từ $\cos\varphi = 0.75$ lên $\cos\varphi = 0.95$.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Các phương pháp xác định phụ tải tính toán

Chương này trình bày cơ sở lý thuyết về các phương pháp xác định phụ tải điện trong công nghiệp và tiến hành phân nhóm, tính toán cụ thể cho phân xưởng cơ khí:

  • Phân xưởng gồm 50 thiết bị sản xuất chính, được phân chia thành 5 nhóm phụ tải theo nguyên tắc tương đồng về vị trí mặt bằng và chế độ làm việc:
    • Nhóm 1: Bộ phận rèn và phụ trợ gồm 8 thiết bị (búa hơi $2 \times 10\text{ kW}$, búa hơi $2 \times 28\text{ kW}$, lò rèn $2 \times 4.5\text{ kW}$, lò rèn $6\text{ kW}$, dầm treo palăng $4.8\text{ kW}$, quạt ly tâm $7\text{ kW}$, lò điện $15\text{ kW}$, máy biến áp $2 \times 2.6\text{ kW}$). Với $k_{sd} = 0.2$, tra được $n_{hq} = 7, K_{max} = 2.1$, tính ra dòng tính toán $I_{tt} = 129.96\text{ A}$.
    • Nhóm 2: Bộ phận nhiệt luyện và mài gồm 6 thiết bị (lò điện hóa cứng kim loại $90\text{ kW}$, máy mài sắc $3.6\text{ kW}$, quạt thông gió $2.5\text{ kW}$, lò điện $20\text{ kW}$, máy ép ma sát $10\text{ kW}$, tổng công suất đặt $128.3\text{ kW}$). Tra được $n_{hq} = 6, K_{max} = 2.24$, dòng tính toán $I_{tt} = 145.3\text{ A}$.
    • Nhóm 3: Bộ phận tôi cao tần gồm 3 thiết bị (thiết bị tôi cao tần $80\text{ kW}$, thiết bị đo bi $23\text{ kW}$, lò điện $30\text{ kW}$, tổng công suất đặt $133\text{ kW}$). Do số lượng $n = 3 \le 3$ và $n_{hq} < 4$, phụ tải tính toán lấy bằng tổng công suất định mức: $P_{tt} = 133\text{ kW}$, $I_{tt} = 202.33\text{ A}$.
    • Nhóm 4: Bộ phận lò nhiệt luyện và bể tôi gồm 9 thiết bị (lò điện $36\text{ kW}$, lò điện rèn $30\text{ kW}$, lò điện $30\text{ kW}$, bể dầu $4\text{ kW}$, máy tôi bánh răng $18\text{ kW}$, máy đo độ cứng $0.25\text{ kW}$, cầu trục $1.3\text{ kW}$, bể dầu tăng nhiệt $3\text{ kW}$, tổng công suất $123.15\text{ kW}$). Tra được $n_{hq} = 5.22, K_{max} = 2.42$, dòng tính toán $I_{tt} = 123.72\text{ A}$.
    • Nhóm 5: Bộ phận mộc, khí nén và quạt gồm 9 thiết bị (máy nén khí $45\text{ kW}$, các máy bào gỗ, máy cưa tròn, các quạt gió công nghiệp, tổng công suất $109\text{ kW}$). Tra được $n_{hq} = 7, K_{max} = 2.1$, dòng tính toán $I_{tt} = 113.33\text{ A}$.
  • Phụ tải chiếu sáng toàn xưởng ($S = 1000\text{ m}^2$) được xác định bằng phương pháp suất phụ tải diện tích, cho kết quả $P_{cs} = 12\text{ kW}$.
  • Tổng hợp phụ tải toàn phân xưởng với hệ số đồng thời $K_{\text{đt}} = 0.95$:
    • Phụ tải tác dụng tính toán: $P_{ttpx} = 341.2\text{ kW}$.
    • Phụ tải phản kháng tính toán: $Q_{ttpx} = 453.82\text{ kVAr}$.
    • Phụ tải toàn phần tính toán: $S_{ttpx} = 567.8\text{ kVA}$.
    • Hệ số công suất tự nhiên: $\cos\varphi = 0.70 \div 0.75$.

Chương 2: Thiết kế mạng hạ áp cho phân xưởng cơ khí

Chương 2 thực hiện các bước tính toán và lựa chọn chi tiết các phần tử của mạng điện hạ áp:

  • Xác định sơ đồ nối dây tổng thể từ trạm biến áp về tủ phân phối P-9262 và phân nhánh tới 5 tủ động lực và 1 tủ chiếu sáng.
  • Chọn cáp lộ vào từ trạm biến áp: Dòng điện tổng $I_{xg} = 957.2\text{ A}$ được phân làm 5 nhánh cáp 5PVC ($3 \times 50 + 1 \times 50\text{ mm}^2$).
  • Chọn cáp cấp điện từ tủ phân phối đến 5 tủ động lực: Sử dụng cáp đồng 4 lõi tiết diện $120\text{ mm}^2$ ($I_{cp} = 343\text{ A}$).
  • Chọn khí cụ bảo vệ và dây dẫn nhánh cho từng máy công cụ:
    • Động cơ công suất lớn như lò điện hóa cứng kim loại $90\text{ kW}$ dùng cáp $\Pi PTO$ tiết diện $95\text{ mm}^2$, bảo vệ bằng cầu chì $500/600\text{ A}$.
    • Thiết bị tôi cao tần $80\text{ kW}$ dùng cáp $\Pi PTO$ tiết diện $95\text{ mm}^2$, bảo vệ bằng cầu chì $430/600\text{ A}$.
    • Máy nén khí $45\text{ kW}$ dùng cáp $\Pi PTO$ tiết diện $16\text{ mm}^2$, bảo vệ bằng cầu chì $260/350\text{ A}$.
    • Các máy công cụ công suất nhỏ ($< 10\text{ kW}$) dùng cáp $\Pi PTO$ tiết diện $2.5\text{ mm}^2 \div 4\text{ mm}^2$, luồn ống thép $\Phi 3/4''$, bảo vệ bằng cầu chì $45/60\text{ A} \div 100/200\text{ A}$.

Chương 3: Tính bù công suất phản kháng

Chương 3 đi sâu vào bài toán tổn thất điện năng và giải pháp kỹ thuật nâng cao hệ số công suất:

  • Phân tích cơ cấu tổn thất điện năng trong hệ thống điện cho thấy cấp điện áp hạ áp và trung áp thấp ($0.1 \div 10\text{ kV}$) chiếm tới $64.4%$ tổng tổn thất điện năng toàn hệ thống (trong đó tổn thất trên đường dây chiếm $47.8%$, máy biến áp chiếm $16.6%$).
  • Làm rõ 4 ý nghĩa kỹ thuật của việc bù công suất phản kháng: giảm tổn thất công suất $\Delta P(Q)$, giảm tổn thất điện áp $\Delta U(Q)$, tăng khả năng truyền tải của dây dẫn và máy biến áp mà không làm tăng phát nóng, giảm chi phí kim loại màu.
  • So sánh kinh tế - kỹ thuật giữa máy bù đồng bộ và tụ điện tĩnh:
    • Máy bù đồng bộ có tổn thất công suất tác dụng lớn ($1.33 \div 3.2%$ công suất định mức), chi phí đầu tư theo dung lượng nhỏ rất cao, cấu tạo phức tạp có phần quay và chổi than dễ gây sự cố.
    • Tụ điện tĩnh tiêu thụ rất ít công suất tác dụng ($0.3 \div 0.5%$), giá thành trên mỗi kVA ổn định, vận hành tĩnh an toàn, linh hoạt lắp đặt phân tán.
  • Tính toán dung lượng bù: Để nâng hệ số công suất của phân xưởng từ $\cos\varphi_1 = 0.75$ ($\tan\varphi_1 = 0.88$) lên $\cos\varphi_2 = 0.95$, tổng dung lượng phản kháng cần bù được tính theo biểu thức $Q_b = P_{ttpx} \cdot (\tan\varphi_1 - \tan\varphi_2)$.
  • Lựa chọn thiết bị: Đồ án chọn 4 bình tụ bù hạ áp KC2-0.38-40-3Y1 ($40\text{ kVAr}$/bình, tổng dung lượng bù đặt $160\text{ kVAr}$) lắp đặt tập trung tại thanh cái hạ áp của trạm biến áp.

Kết quả và đóng góp

Đồ án đã hoàn thành đầy đủ các nội dung tính toán thiết kế kỹ thuật cho mạng hạ áp của phân xưởng sửa chữa cơ khí với các kết quả cụ thể:

Hạng mục thông số Giá trị tính toán / Chủng loại thiết bị
Diện tích phân xưởng $1000\text{ m}^2$
Số lượng nhóm phụ tải 5 nhóm động lực + 1 hệ thống chiếu sáng ($P_{cs} = 12\text{ kW}$)
Tổng phụ tải tác dụng ($P_{ttpx}$) $341.2\text{ kW}$
Tổng phụ tải phản kháng ($Q_{ttpx}$) $453.82\text{ kVAr}$
Tổng phụ tải toàn phần ($S_{ttpx}$) $567.8\text{ kVA}$
Hệ số công suất tự nhiên ($\cos\varphi$) $0.70 \div 0.75$
Hệ số công suất sau khi bù $0.95$
Aptomat tổng trạm biến áp $I_{xg} = 957.2\text{ A}$
Cáp nguồn TBA về tủ PP 5 tuyến cáp 5PVC ($3 \times 50 + 1 \times 50\text{ mm}^2$), $I_{tt} = 172.5\text{ A}$/nhánh
Tủ phân phối chính Tủ P-9262 (Liên Xô chế tạo, 1 lộ vào, 6 lộ ra)
Cáp từ tủ PP về các tủ động lực Cáp đồng 4 lõi PVC tiết diện $120\text{ mm}^2$ ($I_{cp} = 343\text{ A}$)
Dây dẫn nhánh cấp máy Cáp đồng 4 lõi $\Pi PTO$ ($2.5 \div 95\text{ mm}^2$) luồn ống thép $\Phi 3/4''$
Thiết bị bù công suất phản kháng 4 bình tụ tĩnh KC2-0.38-40-3Y1 ($0.38\text{ kV} - 40\text{ kVAr}$)

Giải pháp kỹ thuật do tác giả đề xuất mang tính hệ thống: áp dụng sơ đồ hình tia kết hợp liên thông giúp giảm thiểu chiều dài cáp, tăng độ linh hoạt trong cấp điện; đồng thời việc đi dây trong ống thép ngầm dưới sàn nhà xưởng đảm bảo an toàn cơ học trong môi trường sửa chữa cơ khí có va đập và rung động.

Đóng góp của đồ án thể hiện ở việc áp dụng chuẩn xác phương pháp số thiết bị dùng điện hiệu quả ($n_{hq}$) và hệ số cực đại ($K_{max}$) theo tài liệu quy chuẩn vào bài toán thực tế của 50 thiết bị máy công cụ đa dạng công suất, đưa ra phương án chọn khí cụ bảo vệ phối hợp chặt chẽ với khả năng mang tải của cáp.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Căn cứ trên phạm vi và nội dung được trình bày trong thuyết minh đồ án, một số điểm hạn chế và hướng mở rộng kỹ thuật được ghi nhận:

  • Hạn chế về tính toán ngắn mạch: Do phân xưởng đặt cách xa trạm biến áp nguồn, đồ án đã giản lược việc tính toán dòng ngắn mạch ba pha, ngắn mạch một pha để kiểm tra độ ổn định nhiệt, lực điện động của hệ thống cáp dẫn và khả năng cắt của aptomat.
  • Hạn chế về chất lượng điện năng và sóng hài: Phân xưởng có các phụ tải phi tuyến công suất lớn (như thiết bị tôi cao tần $80\text{ kW}$, các lò điện công nghiệp), tuy nhiên đồ án chưa khảo sát hiện tượng biến dạng sóng hài dòng điện và điện áp tác động lên tụ bù.
  • Hướng phát triển tiếp theo:
    1. Bổ sung tính toán ngắn mạch chi tiết tại các thanh cái tủ phân phối và tủ động lực nhằm kiểm tra độ chọn lọc bảo vệ của rơ le nhiệt, aptomat và cầu chì.
    2. Thực hiện tính toán kiểm tra độ sụt áp ($\Delta U%$) trên các tuyến cáp có chiều dài lớn đến các máy công cụ ở xa.
    3. Khảo sát thành phần sóng hài bậc cao do lò tôi cao tần sinh ra để thiết kế bổ sung cuộn kháng lọc sóng hài bảo vệ cho dàn tụ bù KC2.

Giá trị tham khảo

Tài liệu đồ án có giá trị tham khảo ứng dụng thực hành cho:

  • Sinh viên chuyên ngành: Sinh viên các ngành Kỹ thuật Điện, Điện Công nghiệp, Tự động hóa công nghiệp tham khảo phương pháp luận và các bước tính toán thiết kế hệ thống cung cấp điện phân xưởng.
  • Người làm đồ án môn học và đồ án tốt nghiệp: Cung cấp quy trình mẫu về cách lập bảng phân nhóm phụ tải, kỹ thuật tra bảng số thiết bị hiệu quả $n_{hq}$, quy trình tính toán phối hợp bảo vệ giữa cầu chì và dòng cho phép của dây dẫn ngầm trong ống thép.
  • Nội dung tham khảo trọng tâm: Bảng tổng hợp phụ tải chi tiết của 5 nhóm máy công cụ (Chương 1), bảng thông số chọn cáp $\Pi PTO$ và cầu chì bảo vệ (Chương 2), cùng phương pháp tính toán dung lượng và phân tích hiệu quả của tụ bù hạ áp (Chương 3).

Câu hỏi thường gặp

1. Phân xưởng cơ khí trong đồ án có diện tích bao nhiêu và gồm những bộ phận sản xuất nào?
Phân xưởng có tổng diện tích mặt bằng là $1000\text{ m}^2$, bao gồm các bộ phận chính: bộ phận rèn, bộ phận nhiệt luyện, bộ phận mộc và bộ phận quạt gió/khí nén với tổng số 50 thiết bị máy móc chuyên dùng để gia công bánh răng, hộp số, hộp tốc độ và chi tiết máy.

2. Phương pháp chính nào được sử dụng để xác định phụ tải tính toán cho các nhóm máy trong xưởng?
Đồ án sử dụng phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình kết hợp hệ số cực đại ($K_{max}$) và số thiết bị dùng điện hiệu quả ($n_{hq}$). Đối với các nhóm có số lượng máy $n \le 3$ và $n_{hq} < 4$ (như Nhóm 3), phụ tải tính toán được lấy bằng tổng công suất định mức của các thiết bị.

3. Tổng phụ tải tính toán và hệ số công suất tự nhiên của toàn phân xưởng là bao nhiêu?
Phụ tải tính toán tác dụng toàn xưởng là $P_{ttpx} = 341.2\text{ kW}$ (đã bao gồm $12\text{ kW}$ phụ tải chiếu sáng), phụ tải phản kháng $Q_{ttpx} = 453.82\text{ kVAr}$, phụ tải toàn phần $S_{ttpx} = 567.8\text{ kVA}$, và hệ số công suất tự nhiên ban đầu của xưởng là $\cos\varphi = 0.70 \div 0.75$.

4. Tuyến cấp nguồn từ trạm biến áp về tủ phân phối chính được thiết kế như thế nào?
Tuyến cấp nguồn hạ áp sử dụng 5 nhánh cáp ngầm loại 5PVC ($3 \times 50 + 1 \times 50\text{ mm}^2$) tương ứng với dòng điện phân nhánh $172.5\text{ A}$/nhánh, nhận điện từ aptomat tổng đầu nguồn tại trạm biến áp có dòng cắt định mức $I_{xg} = 957.2\text{ A}$ đưa về tủ phân phối loại P-9262.

5. Đồ án lựa chọn thiết bị bù công suất phản kháng nào và hiệu quả nâng cao $\cos\varphi$ ra sao?
Đồ án lựa chọn lắp đặt 4 bình tụ điện tĩnh 3 pha hạ áp loại KC2-0.38-40-3Y1 (dung lượng $40\text{ kVAr}$/bình, tổng dung lượng $160\text{ kVAr}$) đặt tại thanh cái hạ áp của trạm biến áp, nâng hệ số công suất của phân xưởng từ $\cos\varphi_1 = 0.75$ lên $\cos\varphi_2 = 0.95$.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Thiết kế cung cấp điện cho phân xưởng sửa chữa cơ khí" đã giải quyết hoàn chỉnh bài toán thiết kế hệ thống điện phân phối hạ áp từ khâu xác định phụ tải tính toán, lựa chọn cấu trúc lưới điện, tính chọn khí cụ đóng cắt - bảo vệ, dây dẫn luồn ống thép ngầm cho đến giải pháp bù công suất phản kháng. Các kết quả tính toán số liệu được xây dựng chặt chẽ dựa trên các phương pháp kỹ thuật điện tiêu chuẩn, đảm bảo tính an toàn vận hành và hiệu quả kinh tế cho nhà xưởng. Đây là tài liệu mẫu điển hình phục vụ học tập, nghiên cứu và tham khảo chuyên môn cho sinh viên ngành Điện Công nghiệp và Tự động hóa.