Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu
Trong quá trình công nghiệp hóa và hiện đại hóa, điện năng đóng vai trò then chốt đối với sự phát triển của hệ thống cơ sở hạ tầng sản xuất và các ngành công nghiệp phụ trợ. Việc vận hành một cơ sở sản xuất hay phân xưởng cơ khí - điện đòi hỏi hệ thống cung cấp điện phải đảm bảo các chỉ tiêu kỹ thuật về chất lượng điện áp, độ tin cậy cung cấp điện, tính liên tục, an toàn vận hành, tính mỹ quan và hiệu quả kinh tế (hạn chế tổn thất công suất, tiết kiệm kim loại màu), đồng thời có khả năng mở rộng trong tương lai. Đồ án "Thiết kế cung cấp điện cho phân xưởng sửa chữa thiết bị điện" do sinh viên Huỳnh Văn Long thực hiện dưới sự hướng dẫn của ThS. Lê Công Thành tại Bộ môn Điện Công nghiệp, Khoa Điện - Điện tử, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM (năm học 2016 - 2017) giải quyết bài toán thiết kế hoàn chỉnh mạng lưới điện hạ thế cho một đơn vị sản xuất cơ sở.
Mục tiêu chính của đề tài là xây dựng phương án kỹ thuật và tính toán chi tiết hệ thống điện hạ áp $380/220\text{ V}$ phục vụ toàn bộ nhu cầu chiếu sáng, thông gió làm mát và vận hành động lực của phân xưởng sửa chữa thiết bị điện. Đề tài triển khai qua 7 nhiệm vụ tính toán thiết kế và 4 nội dung bản vẽ kỹ thuật:
- Tính toán thiết kế hệ thống chiếu sáng nhân tạo cho phân xưởng và khu vệ sinh.
- Tính toán xác định phụ tải điện: phụ tải chiếu sáng, phụ tải thông thoáng - làm mát, phụ tải động lực và phụ tải tổng hợp.
- Xác định tọa độ tâm phụ tải nhằm lựa chọn vị trí đặt trạm biến áp, tủ phân phối chính và các tủ động lực.
- Vạch sơ đồ và lựa chọn phương án đi dây mạng điện hạ áp hợp lý.
- Tính chọn và kiểm tra tiết diện dây dẫn, cáp điện theo điều kiện phát nóng và tổn thất điện áp.
- Tính toán dòng điện ngắn mạch và lựa chọn các khí cụ điện đóng cắt, bảo vệ (MCCB, MCB/CB).
- Tính chọn dung lượng tụ bù tĩnh nâng cao hệ số công suất $\cos\varphi$ lên $0{,}95$.
- Thể hiện các bản vẽ kỹ thuật: sơ đồ mặt bằng bố trí thiết bị, sơ đồ mặt bằng mạng chiếu sáng, sơ đồ mặt bằng mạng động lực và sơ đồ nguyên lý phân phối điện.
Đối tượng nghiên cứu là hệ thống thiết bị tiêu thụ điện trong phân xưởng sửa chữa thiết bị điện gồm 15 thiết bị công nghệ chính (như máy tiện, máy mài, máy khoan, máy hàn, máy quấn dây, tủ sấy, các bể ngâm xử lý nhiệt - hóa chất, cần cẩu điện, máy bơm nước) cùng hệ thống đèn chiếu sáng và quạt thông gió. Phạm vi không gian của công trình là nhà xưởng có kích thước chiều dài $a = 36\text{ m}$, chiều rộng $b = 12\text{ m}$, chiều cao $h = 4{,}8\text{ m}$ (diện tích sàn $432\text{ m}^2$), cự ly từ nguồn cấp đến phân xưởng là $50\text{ m}$. Cấp điện áp định mức sử dụng là $380/220\text{ V}$, phân xưởng thuộc hộ tiêu thụ điện loại 3. Thời gian thực hiện đồ án từ ngày 08/03/2017 đến ngày 20/05/2017.
Cơ sở lý thuyết và phương pháp thiết kế kỹ thuật
Đồ án áp dụng các khung lý thuyết, công thức tính toán và quy chuẩn kỹ thuật chuyên ngành cung cấp điện công nghiệp:
- Phương pháp tính toán chiếu sáng: Sử dụng phương pháp hệ số sử dụng (phương pháp quang thông) để xác định số lượng bộ đèn cần thiết dựa trên độ rọi tối thiểu yêu cầu ($E_{min} = 220\text{ lx}$), chỉ số phòng ($g = \frac{a \cdot b}{H \cdot (a + b)}$), độ cao bề mặt làm việc ($h_{lv} = 1\text{ m}$), tỷ số khoảng cách treo đèn ($L/H$), hệ số tích lũy bụi và suy giảm quang thông ($k_{dt} = 1{,}3$), cùng hệ số phản xạ của trần ($\rho_{tr} = 50%$), tường ($\rho_{t} = 30%$) và sàn ($\rho_{s} = 10%$).
- Phương pháp xác định phụ tải tính toán: Xác định công suất tính toán của từng thiết bị và từng nhóm máy theo phương pháp công suất đặt kết hợp hệ số sử dụng ($K_{sd}$), hệ số điền đầy/hệ số nhu cầu ($K_{nc}$), hệ số đồng thời giữa các nhóm máy ($K_{dt} = 0{,}8$).
- Phương pháp xác định tâm phụ tải: Sử dụng nguyên lý mômen tĩnh để tìm tọa độ trọng tâm phụ tải $(\bar{X}, \bar{Y})$ theo công thức $\bar{X} = \frac{\sum P_i \cdot X_i}{\sum P_i}$ và $\bar{Y} = \frac{\sum P_i \cdot Y_i}{\sum P_i}$, giúp tối thiểu hóa tổn thất điện áp và chiều dài đường dây.
- Phương pháp lựa chọn dung lượng máy biến áp: Tính toán dựa trên công suất biểu kiến tính toán tổng hợp ($S_{tt}$) kết hợp công suất dự phòng phát triển từ 3 đến 10 năm ($20%$ công suất), áp dụng điều kiện định mức máy biến áp phân phối 3 pha.
- Phương pháp chọn dây dẫn và khí cụ đóng cắt: Lựa chọn tiết diện dây dẫn và cáp hạ thế theo điều kiện phát nóng cho phép ($I_{cp} \ge I_{tt}' = \frac{I_{tt}}{\prod K_i}$), trong đó các hệ số hiệu chỉnh $K_i$ xét đến môi trường đặt cáp, số lượng cáp trong máng, nhiệt độ đất ($25^\circ\text{C}$) và đất khô. Tính toán ngắn mạch 3 pha siêu quá độ ($I^{(3)}N$) bằng phương pháp trở kháng quy đổi tổng mạch vòng từ nguồn $22\text{ kV}$ ($S{sc} = 250\text{ MVA}$), qua máy biến áp và cáp dẫn để kiểm tra khả năng cắt định mức của CB ($I_{cu} \ge I_N$).
- Phương pháp bù công suất phản kháng: Tính toán dung lượng bù tĩnh cần thiết theo biểu thức $Q_b = P_{tt} \cdot (\tan\varphi_1 - \tan\varphi_2)$ để nâng hệ số công suất từ $\cos\varphi_1 = 0{,}84$ lên $\cos\varphi_2 = 0{,}95$.
Nguồn tài liệu và tiêu chuẩn trích dẫn trong văn bản gồm: Giáo trình Cung cấp điện của PGS.TS. Quyền Huy Ánh (ĐH Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM, 2015), Giáo trình Cung cấp điện của TS. Ngô Hồng Quang (NXB Giáo dục, 2007), Hướng dẫn thiết kế lắp đặt điện theo tiêu chuẩn quốc tế IEC (NXB Khoa học và Kỹ thuật, 2007) cùng các tài liệu tra cứu thông số kỹ thuật của Cadivi, Mitsubishi Electric, THIBIDI, Samwha, Philips, Rạng Đông và Dasin.
Thiết kế kỹ thuật và tính toán hệ thống cung cấp điện
Mạng điện phân xưởng được thiết kế theo cấu trúc mạng hình tia kết hợp phân nhánh nhằm cân đối giữa độ tin cậy cung cấp điện và chi phí đầu tư:
| Hạng mục hệ thống |
Giải pháp công nghệ & Thiết bị lựa chọn |
Thông số kỹ thuật chính |
| Nguồn cấp chính |
Trạm biến áp 3 pha hạ áp THIBIDI (lắp đặt ngoài xưởng) |
Công suất định mức $S_{dm} = 75\text{ kVA}$, cấp điện áp $22/0{,}38\text{ kV}$, chế độ làm mát tự nhiên |
| Tuyến truyền tải chính |
Cáp ngầm hạ thế CADIVI loại CV (ruột đồng, cách điện PVC 660V) |
4 sợi ($3\text{P} + 1\text{N}$) đặt trong ống nhựa PVC chuyên dụng chôn ngầm sâu $0{,}5\text{ m}$ trong đất |
| Tủ phân phối chính (MDB) |
Đặt gần tâm phụ tải tổng ($X = 19\text{ m}$), dùng MCCB tổng Mitsubishi |
MCCB 4 cực ($3\text{P} + \text{N}$), điện áp $400\text{ V}$, dòng định mức phù hợp phụ tải tổng |
| Mạng phân phối động lực |
4 tủ động lực (DB1, DB2, DB3, DB4) cấp điện cho 4 nhóm máy |
Cáp CADIVI CVV đi trên máng cáp treo tường; cáp từ DB đến động cơ đi ngầm trong ống PVC sâu $0{,}4\text{ m}$ |
| Thiết bị đóng cắt nhánh |
MCCB/MCB Mitsubishi dòng NF63-CV |
Dòng định mức $16\text{A} - 25\text{A}$ cho các tủ động lực; $3\text{A} - 16\text{A}$ cho các động cơ riêng lẻ |
| Hệ thống chiếu sáng |
Đèn cao áp Metal Halide Philips 150W (xưởng) & Compact Rạng Đông 20W (WC) |
Xưởng: 10 bộ đèn bố trí 2 dãy (mỗi dãy 5 bộ), quang thông $25.000\text{ lm}$; WC: 1 bộ 20W |
| Hệ thống thông gió |
6 quạt thông gió công nghiệp Dasin KVF-3076 |
Công suất $450\text{ W}$/quạt, lưu lượng gió $24.300\text{ m}^3/\text{h}$, tốc độ $612\text{ m/phút}$, vòng quay $880\text{ vòng/phút}$ |
| Bù công suất phản kháng |
Tụ bù 3 pha dạng tụ dầu Samwha (model SMB-45040KT) |
Dung lượng bù $40\text{ kVAr}$ (tổng nhu cầu tính toán $55{,}18\text{ kVAr}$), điện áp $415\text{ V} - 50\text{ Hz}$ |
Nội dung chính theo từng chương
Giới thiệu chung về phân xưởng
Phần mở đầu xác lập các kích thước hình học và danh mục thiết bị của nhà xưởng phục vụ bài toán thiết kế. Nhà xưởng có chiều dài $36\text{ m}$, chiều rộng $12\text{ m}$, chiều cao $4{,}8\text{ m}$, trần cao treo đèn cách sàn làm việc $3{,}1\text{ m}$. Danh sách 15 thiết bị tiêu thụ điện được phân bố trên mặt bằng kèm thông số công suất định mức ($P_{dm}$), hệ số sử dụng ($K_{sd}$) và hệ số công suất ($\cos\varphi$):
| STT |
Tên thiết bị công nghệ |
$P_{dm}\text{ (kW)}$ |
Hệ số sử dụng ($K_{sd}$) |
Hệ số công suất ($\cos\varphi$) |
| 1 |
Bể ngâm dung dịch kiềm |
$3{,}5$ |
$0{,}80$ |
$1{,}00$ |
| 2 |
Bể ngâm nước nóng |
$3{,}0$ |
$0{,}80$ |
$1{,}00$ |
| 3 |
Bể ngâm tăng nhiệt |
$4{,}5$ |
$0{,}80$ |
$1{,}00$ |
| 4 |
Tủ sấy |
$4{,}0$ |
$0{,}80$ |
$1{,}00$ |
| 5 |
Máy quấn dây (02 máy) |
$2 \times 1{,}2 = 2{,}4$ |
$0{,}75$ |
$0{,}80$ |
| 6 |
Máy quấn dây (01 máy) |
$1{,}0$ |
$0{,}75$ |
$0{,}80$ |
| 7 |
Máy khoan bàn |
$0{,}8$ |
$0{,}80$ |
$0{,}78$ |
| 8 |
Máy khoan đứng |
$0{,}8$ |
$0{,}80$ |
$0{,}78$ |
| 9 |
Bàn thử nghiệm |
$6{,}5$ |
$0{,}70$ |
$0{,}85$ |
| 10 |
Máy mài |
$2{,}6$ |
$0{,}80$ |
$0{,}70$ |
| 11 |
Máy hàn |
$4{,}0$ |
$0{,}70$ |
$0{,}82$ |
| 12 |
Máy tiện |
$5{,}5$ |
$0{,}80$ |
$0{,}76$ |
| 13 |
Máy mài tròn |
$3{,}2$ |
$0{,}80$ |
$0{,}72$ |
| 14 |
Cần cẩu điện |
$7{,}5$ |
$0{,}75$ |
$0{,}80$ |
| 15 |
Máy bơm nước |
$2{,}8$ |
$0{,}85$ |
$0{,}84$ |
Chương 1: Thiết kế chiếu sáng cho phân xưởng
Chương 1 tính toán chiếu sáng làm việc cho toàn bộ diện tích sàn $432\text{ m}^2$ với độ rọi yêu cầu $E_{min} = 220\text{ lx}$. Dựa trên các tỷ số treo đèn ($H = 3{,}1\text{ m}$, $L/H = 1{,}8 \rightarrow L \approx 6\text{ m}$), tác giả thiết kế bố trí 10 bộ đèn cao áp Metal Halide Philips công suất $150\text{ W}$ xếp thành 2 dãy song song dọc theo chiều dài phân xưởng (mỗi dãy 5 đèn, khoảng cách giữa các đèn là $6\text{ m}$). Hệ số sử dụng tra bảng đạt $k_{sd} = 0{,}57$. Đối với phòng vệ sinh, tác giả lựa chọn 01 bóng đèn huỳnh quang Compact Rạng Đông công suất $20\text{ W}$ ($S_{cs.wc} \approx 0{,}022\text{ kVA}$).
Chương 2: Tính toán phụ tải phân xưởng
Tác giả phân tích và tính toán chi tiết 3 thành phần phụ tải điện:
- Phụ tải chiếu sáng: Tính theo suất phụ tải trên diện tích $P_0 = 12\text{ W/m}^2$, tổng công suất tác dụng chiếu sáng $P_{cs} = 12 \times 432 = 5184\text{ W} = 5{,}184\text{ kW}$.
- Phụ tải thông gió - làm mát: Tính toán bội số trao đổi không khí cho nhà xưởng có thiết bị phát nhiệt ($X = 60\text{ lần/giờ}$). Tổng thể tích xưởng $V = 36 \times 12 \times 4{,}8 = 2073{,}6\text{ m}^3$, tổng lưu lượng gió cần thiết $T_g = 124.416\text{ m}^3/\text{h}$. Sử dụng quạt thông gió Dasin KVF-3076 có lưu lượng $Q = 24.300\text{ m}^3/\text{h}$, số quạt tính toán $N = 124.416 / 24.300 = 5{,}12$, chọn 6 quạt công suất $450\text{ W}$ ($S_{quat} = 0{,}375\text{ kVA}$/chiếc).
- Phụ tải động lực và phân nhóm thiết bị: 15 máy được phân chia thành 4 nhóm nhằm đảm bảo tính đồng đều công suất và thuận tiện vận hành:
- Nhóm 1 (Tủ DB1): Gồm các thiết bị nhiệt (bể ngâm kiềm, bể ngâm nước nóng, bể ngâm tăng nhiệt, tủ sấy). Tổng $P_{dm1} = 15\text{ kW}$, $S_{tt1} = 10{,}37\text{ kVA}$.
- Nhóm 2 (Tủ DB2): Gồm máy quấn dây (2 máy), máy quấn dây (1 máy), máy khoan bàn, máy khoan đứng, bàn thử nghiệm. Tổng $P_{dm2} = 11{,}5\text{ kW}$, $S_{tt2} = 9{,}25\text{ kVA}$.
- Nhóm 3 (Tủ DB3): Gồm máy mài, máy hàn, máy tiện, máy mài tròn. Tổng $P_{dm3} = 15{,}3\text{ kW}$, $S_{tt3} = 15{,}72\text{ kVA}$.
- Nhóm 4 (Tủ DB4): Gồm cần cẩu điện và máy bơm nước. Tổng $P_{dm4} = 10{,}3\text{ kW}$, $S_{tt4} = 9{,}6\text{ kVA}$.
- Xác định tâm phụ tải và vị trí tủ điện:
- Tâm phụ tải nhóm 1: $X_1 = 8{,}01\text{ m}; Y_1 = 5{,}69\text{ m}$.
- Tâm phụ tải nhóm 2: $X_2 = 26\text{ m}; Y_2 = 11{,}8\text{ m}$.
- Tâm phụ tải nhóm 3: $X_3 = 28\text{ m}; Y_3 = 3\text{ m}$.
- Tâm phụ tải nhóm 4: $X_4 = 18\text{ m}; Y_4 = 7{,}56\text{ m}$.
- Tâm phụ tải chiếu sáng: $X_{cs} = 18\text{ m}; Y_{cs} = 6\text{ m}$.
- Tâm phụ tải thông gió: $X_{tg} = 27\text{ m}; Y_{tg} = 9\text{ m}$.
- Tâm phụ tải tổng hợp toàn phân xưởng: $X_{px} \approx 19\text{ m}; Y_{px} \approx 6\text{ m}$. Vị trí tủ phân phối chính MDB được bố trí tại tọa độ gần $X = 19\text{ m}$.
- Chọn máy biến áp: Tổng công suất tính toán phân xưởng kết hợp hệ số đồng thời $K_{dt} = 0{,}8$ và dự phòng phát triển $20%$ đạt $S_{tt.px} \approx 60\text{ kVA}$. Tác giả chọn 01 máy biến áp 3 pha THIBIDI có dung lượng định mức $S_{dm.MBA} = 75\text{ kVA}$, tỷ số biến áp $22/0{,}38\text{ kV}$.
Chương 3: Tính chọn phương án đi dây cho phân xưởng
Chương này đánh giá ưu, nhược điểm của các phương án đi dây (hình tia, phân nhánh, hình tia - phân nhánh kết hợp). Tác giả lựa chọn cấu hình:
- Từ trạm biến áp cấp về tủ MDB: Đi hình tia, dùng cáp luồn ống PVC chôn ngầm cách mặt đất $50\text{ cm}$.
- Từ tủ MDB đến 4 tủ động lực (DB1 - DB4) và 2 tủ phụ trợ (DB5 chiếu sáng, DB6 thông gió): Đi hình tia trên hệ thống máng cáp kim loại gắn dọc tường.
- Từ các tủ DB đến các động cơ: Đi ngầm dưới nền xưởng trong ống bảo vệ PVC chuyên dụng cách mặt đất $40\text{ cm}$.
Chương 4: Tính chọn dây dẫn và khí cụ điện bảo vệ
Chương 4 thực hiện tính toán phát nóng và kiểm tra ngắn mạch:
- Chọn cáp và dây dẫn: Xác định dòng làm việc cưỡng bức hiệu chỉnh $I_{tt}' = \frac{I_{tt}}{K_1 \cdot K_2 \cdot K_3}$. Toàn bộ cáp được chọn từ nhà sản xuất CADIVI loại CV và CVV ruột đồng cách điện PVC $660\text{ V}$.
- Tính toán ngắn mạch: Thiết lập sơ đồ thay thế trở kháng với công suất ngắn mạch hệ thống $S_{sc} = 250\text{ MVA}$ ($U = 380\text{ V} \rightarrow Z_{he.thong} = 0{,}57\text{ m}\Omega$), trở kháng máy biến áp $75\text{ kVA}$ ($Z_{MBA} \approx 14\text{ m}\Omega$). Dòng ngắn mạch 3 pha tính toán tại thanh cái tủ MDB đạt $I_N^{(3)} \approx 3{,}07\text{ kA}$, tại các tủ động lực đạt $I_N^{(3)} \approx 3{,}03\text{ kA}$, tại cực các động cơ đạt $I_N^{(3)} \approx 3{,}12 - 3{,}24\text{ kA}$.
- Lựa chọn khí cụ bảo vệ: Chọn dòng aptomat vỏ đúc MCCB và MCB của hãng Mitsubishi:
- MCCB tổng (MDB): Loại 4 cực ($3\text{P} + \text{N}$), dòng định mức cắt ngắn mạch $I_{cu} = 5\text{ kA}$.
- MCCB nhánh cấp cho DB1 ($20\text{A}$), DB2 ($16\text{A}$), DB3 ($25\text{A}$), DB4 ($16\text{A}$), DB phụ trợ ($16\text{A}$) thuộc dòng Mitsubishi NF63-CV.
- CB bảo vệ cho từng động cơ: Các mã hiệu Mitsubishi NF63-CV có dòng định mức từ $3\text{A}$ đến $16\text{A}$ phù hợp với dòng làm việc của từng thiết bị ($I_{tt} = 1{,}25\text{A} - 10{,}7\text{A}$).
Chương 5: Tính toán bù công suất phản kháng
Tác giả phân tích ý nghĩa kinh tế - kỹ thuật của việc nâng cao hệ số công suất: giảm tổn thất công suất ($\Delta P$), giảm sụt áp ($\Delta U$), tăng khả năng truyền tải của máy biến áp và đường dây, tránh bị phạt tiền điện phản kháng.
- Tổng công suất tác dụng tiêu thụ: $P_{tt.px} = 52{,}175\text{ kW}$.
- Tổng công suất biểu kiến tự nhiên: $S_{tt.px} = 61{,}175\text{ kVA} \rightarrow$ Hệ số công suất tự nhiên $\cos\varphi_1 = \frac{P}{S} \approx 0{,}84$.
- Mục tiêu nâng hệ số công suất lên $\cos\varphi_2 = 0{,}95$.
- Dung lượng bù phản kháng tính toán: $Q_b = P_{tt.px} \cdot (\tan\varphi_1 - \tan\varphi_2) = 52{,}175 \cdot (\tan(\arccos 0{,}84) - \tan(\arccos 0{,}95)) = 55{,}18\text{ kVAr}$.
- Thiết bị lựa chọn: Tụ bù 3 pha dạng tụ dầu Samwha model SMB-45040KT, dung lượng định mức $40\text{ kVAr}$ (hoặc ghép bộ đạt dải công suất yêu cầu), điện áp cách điện $415\text{ V} - 50\text{ Hz}$.
Kết quả và đóng góp kỹ thuật
Đồ án đã hoàn thành đầy đủ các chỉ tiêu kỹ thuật phục vụ thi công lắp đặt hệ thống điện hạ thế cho phân xưởng sửa chữa thiết bị điện với các kết quả cụ thể:
- Thiết kế quang thông và thông gió: Xác định chính xác số lượng 10 bộ đèn Metal Halide Philips 150W đáp ứng độ rọi $E \ge 220\text{ lx}$ và 6 quạt Dasin KVF-3076 đảm bảo 60 lần trao đổi không khí/giờ cho môi trường sản xuất cơ - điện.
- Hệ thống phân phối điện: Xác định tâm phụ tải tại tọa độ $(19\text{ m}; 6\text{ m})$, lựa chọn thành công máy biến áp THIBIDI $75\text{ kVA}$, phân chia hợp lý 4 nhóm phụ tải động lực và lựa chọn đồng bộ hệ thống cáp CADIVI, thiết bị đóng cắt Mitsubishi NF63-CV có khả năng cắt dòng ngắn mạch $I_{cu} \ge 5\text{ kA}$.
- Nâng cao chất lượng điện năng: Đưa ra giải pháp bù công suất phản kháng tĩnh với dung lượng tính toán $55{,}18\text{ kVAr}$, nâng hệ số công suất của xưởng từ $0{,}84$ lên $0{,}95$, giúp giảm tổn hao công suất trên tuyến cáp chính và máy biến áp.
- Đóng góp kỹ thuật: Đồ án cung cấp một quy trình tính toán mẫu mực, bám sát các tiêu chuẩn thiết kế cung cấp điện hạ thế công nghiệp tại Việt Nam, kết nối logic giữa tính toán lý thuyết với việc tra cứu catalogue của các nhà sản xuất thiết bị điện phổ biến trên thị trường thực tế.
Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp
Văn bản đồ án nêu rõ một số giới hạn xuất phát từ phạm vi nghiên cứu lý thuyết:
- Các tính toán phụ tải dựa trên hệ số công suất và hệ số sử dụng tĩnh theo sổ tay thiết kế, chưa có dữ liệu đo đạc biểu đồ phụ tải thực tế theo ca kíp làm việc của phân xưởng.
- Việc tính chọn dung lượng dự phòng $20%$ mang tính giả định cho giai đoạn phát triển từ 3 đến 10 năm.
- Tác giả lưu ý: Đây là thiết kế tính toán trên mô hình lý thuyết; khi triển khai thực tế hoặc khi phân xưởng có sự thay đổi về công nghệ, mở rộng quy mô máy móc, cần phải cập nhật lại phụ tải và hiệu chỉnh các thông số tiết diện cáp, thiết bị đóng cắt cũng như dung lượng tụ bù cho phù hợp.
Giá trị tham khảo
Tài liệu này là nguồn tư liệu tham khảo hữu ích cho:
- Sinh viên chuyên ngành Kỹ thuật điện, Điện công nghiệp, Hệ thống điện tại các trường đại học, cao đẳng kỹ thuật khi thực hiện đồ án môn học Cung cấp điện hoặc đồ án tốt nghiệp kỹ sư.
- Kỹ sư thiết kế điện công trình (M&E) cần tham khảo các bước tính toán chiếu sáng công nghiệp, phương pháp xác định tâm phụ tải hình học, quy trình lựa chọn cáp động lực theo điều kiện phát nóng và phối hợp bảo vệ ngắn mạch trong mạng điện hạ áp nhà xưởng.
- Các chương đáng tham khảo nhất là Chương 2 (phương pháp phân nhóm và tính toán tâm phụ tải), Chương 4 (tính toán ngắn mạch và chọn CB Mitsubishi) và Chương 5 (bài toán tính chọn tụ bù kinh tế).
Câu hỏi thường gặp
1. Phân xưởng trong đồ án có quy mô như thế nào và được xếp vào loại phụ tải nào?
Phân xưởng có kích thước dài $36\text{ m}$, rộng $12\text{ m}$, cao $4{,}8\text{ m}$ (diện tích sàn $432\text{ m}^2$). Phân xưởng chứa 15 thiết bị máy móc công nghiệp phục vụ sửa chữa thiết bị điện và được xếp vào hộ tiêu thụ điện loại 3 (cho phép mất điện khi gặp sự cố mà không gây thiệt hại nghiêm trọng về người và dây chuyền hàng loạt).
2. Hệ thống chiếu sáng và thông gió của phân xưởng sử dụng thiết bị gì, số lượng bao nhiêu?
Hệ thống chiếu sáng phân xưởng sử dụng 10 bộ đèn cao áp Metal Halide Philips công suất $150\text{ W}$ (quang thông $25.000\text{ lm}$), bố trí 2 dãy dọc xưởng và 01 đèn Compact Rạng Đông $20\text{ W}$ cho nhà vệ sinh. Hệ thống thông gió sử dụng 6 quạt công nghiệp Dasin model KVF-3076, công suất $450\text{ W}$, lưu lượng gió $24.300\text{ m}^3/\text{h}$ mỗi quạt.
3. Máy biến áp cấp nguồn cho phân xưởng được chọn có thông số ra sao?
Dựa trên tổng công suất tính toán biểu kiến kết hợp hệ số đồng thời $K_{dt} = 0{,}8$ và dự phòng phát triển $20%$, công suất tính toán của xưởng là $S_{tt.px} \approx 60\text{ kVA}$. Tác giả chọn 01 máy biến áp 3 pha ngâm dầu của hãng THIBIDI sản xuất tại Việt Nam, công suất định mức $S_{dm} = 75\text{ kVA}$, cấp điện áp biến đổi $22/0{,}38\text{ kV}$.
4. Dây dẫn và thiết bị bảo vệ được lựa chọn theo nguyên tắc nào và thuộc hãng nào?
Dây và cáp điện sử dụng cáp đồng cách điện PVC $660\text{ V}$ của hãng CADIVI (loại CV cho tuyến chính và CVV cho tuyến nhánh), được tính chọn theo điều kiện dòng điện phát nóng cho phép có xét hệ số hiệu chỉnh môi trường lắp đặt và kiểm tra tổn thất điện áp. Thiết bị đóng cắt bảo vệ sử dụng dòng aptomat MCCB và MCB của hãng Mitsubishi (dòng NF63-CV), có khả năng chịu cắt dòng ngắn mạch tính toán từ $3{,}03\text{ kA}$ đến $3{,}24\text{ kA}$.
5. Vì sao cần bù công suất phản kháng và dung lượng bù được xác định là bao nhiêu?
Hệ số công suất tự nhiên ban đầu của xưởng chỉ đạt $\cos\varphi_1 \approx 0{,}84$, thấp hơn quy định của ngành điện lực. Cần bù công suất phản kháng để nâng lên $\cos\varphi_2 = 0{,}95$ nhằm giảm tổn thất điện áp, giảm tổn thất công suất và tăng khả năng tải của máy biến áp. Dung lượng bù tính toán là $Q_b = 55{,}18\text{ kVAr}$, tác giả chọn tụ bù 3 pha tụ dầu của hãng Samwha (model SMB-45040KT).
Kết luận
Đồ án "Thiết kế cung cấp điện cho phân xưởng sửa chữa thiết bị điện" của sinh viên Huỳnh Văn Long đã giải quyết hoàn chỉnh và có hệ thống các bài toán kỹ thuật từ tính toán chiếu sáng, thông gió, xác định phụ tải động lực, xác định tâm phụ tải đến tính chọn máy biến áp $75\text{ kVA}$, dây cáp CADIVI, khí cụ bảo vệ Mitsubishi và tụ bù Samwha. Các giải pháp kỹ thuật đề xuất đảm bảo tính đồng bộ, an toàn, kinh tế và phù hợp với tiêu chuẩn thực tế của mạng hạ thế công nghiệp tại Việt Nam. Công trình là tài liệu tham khảo có giá trị học thuật và ứng dụng thực tiễn cao cho sinh viên và kỹ sư ngành kỹ thuật điện.
