Luận văn tốt nghiệp: Thiết kế hệ thống cấp điện cho xưởng cơ khí - Đoàn Minh Hợp

Luận văn tốt nghiệp: Thiết kế hệ thống cấp điện xưởng cơ khí. Tìm hiểu quy trình, tiêu chuẩn và giải pháp tối ưu cho hệ thống điện nhà xưởng cơ khí.

• Tác giả: Đoàn Minh Hợp
• Người hướng dẫn: Th.S Trần Đình Cương
• Trường học: Trường ĐH Tôn Đức Thắng
• Chuyên ngành: Điện - Điện Tử
• Đề tài: Thiết Kế Hệ Thống Cấp Điện Xưởng Cơ Khí
• Loại tài liệu: luận văn tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2010
• Địa điểm: Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI NÓI ĐẦU
• PHẦN GIỚI THIỆU
• 1. CHƯƠNG 1: XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN
• 1.1. Xác định yêu cầu phụ tải điện
• 1.2. Công suất đặt của các khu vực trong xưởng
• 1.2.1. Khu vực phân xưởng sản xuất
• 1.3. Tính toán phụ tải điện
• 1.4. Xác định tâm phụ tải xưởng
• 1.5. Tính toán phụ tải đỉnh nhọn xưởng
• 2. CHƯƠNG 2: CHỌN MÁY BIẾN ÁP – BÙ CÔNG SUẤT KHÁNG – LỰA CHỌN SƠ ĐỒ NỐI ĐẤT AN TOÀN
• 2.1. Thiết kế trạm biến áp phân phối cho xưởng
• 2.2. Lựa chọn phương án tối ưu và xác định công suất máy biến áp
• 2.2.1. Các phương án cho trạm
• 2.2.2. Nhận xét - So sánh - Lựa chọn phương án cho trạm
• 2.3. Lựa chọn nguồn điện dự phòng cho xưởng
• 2.4. Bù công suất kháng cho hệ thống
• 2.4.1. Bản chất của năng lượng
• 2.4.2. Mục đích của việc cải thiện hệ số công suất
• 2.4.3. Bù công suất kháng cho hệ thống
• 2.5. Sơ đồ nối đất an toàn
• 2.5.1. Giới thiệu các kiểu nối đất
• 2.5.2. Chọn sơ đồ nối đất cho xưởng cơ khí
• 3. CHƯƠNG 3: CHỌN DÂY DẪN – CÁP VÀ KIỂM TRA SỤT ÁP
• 3.1. Lý thuyết tính toán
• 3.2. Xác định kích cỡ dây pha
• 3.3. Xác định kích cỡ dây trung tính
• 3.4. Xác định kích cỡ dây PE
• 3.5. Xác định sụt áp
• 3.6. Phần tính toán thiết kế
• 4. CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH – CHỌN THIẾT BỊ BẢO VỆ - KIỂM TRA THIẾT BỊ BẢO VỆ AN TOÀN
• 4.1. Tính toán ngắn mạch
• 4.1.1. Ngắn mạch 3 pha
• 4.1.1.1. Lý thuyết tính toán
• 4.1.1.2. Tính toán ngắn mạch 3 pha
• 4.1.2. ngắn mạch 1 pha
• 4.2. Chọn thiết bị bảo vệ
• 4.3. Giới thiệu thiết bị đóng cắt
• 4.4. Lựa chọn thiết bị đóng cắt
• 4.5. Kiểm tra dòng chạm vỏ của thiết bị
• 4.6. Phương pháp kiểm tra độ dài lớn nhất cho phép của các dây dẫn
• 5. CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ HỆ THỐNG NỐI ĐẤT AN TOÀN VÀ CHỐNG SÉT
• 5.1. Thiết kế hệ thống chống sét
• 5.2. Thiết kế hệ thống nối đất an toàn
• 6. CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG CHO PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ
• 6.1. Các vấn đề kỹ thuật chiếu sáng
• 6.2. Tính toán chiếu sáng cho khu vực phân xưởng
• 7. CHƯƠNG 7: TỔNG QUAN VỀ MÁY BIẾN ÁP
• 7.1. Tổng quan về máy biến áp

Tóm tắt

I. Tổng Quan Thiết Kế Hệ Thống Cấp Điện Xưởng Cơ Khí 50 60 ký tự

Nền kinh tế Việt Nam đang phát triển mạnh mẽ, kéo theo nhu cầu sử dụng điện năng tăng cao trong mọi lĩnh vực, đặc biệt là công nghiệp. Thiết kế hệ thống cấp điện hiệu quả cho xưởng cơ khí đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo hoạt động ổn định, an toàn và tiết kiệm chi phí. Tuy nhiên, đây là một nhiệm vụ phức tạp, đòi hỏi kiến thức chuyên môn sâu rộng về cung cấp điện, kỹ thuật điện, kỹ thuật cao áp, bảo vệ rơle, an toàn điện, cũng như hiểu biết về môi trường, đối tượng cấp điện, và các yếu tố kinh tế - xã hội. Thiết kế hệ thống cấp điện quá dư thừa sẽ gây lãng phí vốn đầu tư, trong khi thiết kế sai có thể dẫn đến hậu quả nghiêm trọng như mất điện, cháy nổ, gây thiệt hại về người và tài sản. Do đó, người thiết kế cần nắm vững kiến thức, lựa chọn giải pháp phù hợp, tính toán chính xác các thông số kỹ thuật và tuân thủ các quy định an toàn. Yêu cầu cơ bản của một đề án cung cấp điện là đảm bảo độ tin cậy, chất lượng, tính kinh tế và an toàn. Độ tin cậy liên quan đến mức độ đảm bảo liên tục cung cấp điện, tùy thuộc vào tính chất của phụ tải. Chất lượng điện được đánh giá qua tần số và điện áp. Tính kinh tế cần cân bằng giữa vốn đầu tư và chi phí vận hành. Tính an toàn đòi hỏi thiết kế có tính an toàn cao cho người vận hành, người sử dụng thiết bị và cho chính các thiết bị điện của toàn bộ công trình.

1.1. Yêu Cầu Quan Trọng Của Hệ Thống Cấp Điện Xưởng

Một hệ thống cấp điện cho xưởng cơ khí cần đáp ứng đồng thời nhiều yêu cầu quan trọng. Đầu tiên, độ tin cậy phải được đặt lên hàng đầu. Sự gián đoạn trong cung cấp điện có thể làm ngừng trệ dây chuyền sản xuất, gây thiệt hại lớn về kinh tế. Cần xem xét các phương án dự phòng, chẳng hạn như sử dụng máy phát điện dự phòng, để đảm bảo nguồn điện liên tục. Tiếp theo, chất lượng điện cũng rất quan trọng. Điện áp và tần số phải ổn định trong phạm vi cho phép để đảm bảo các thiết bị hoạt động đúng công suất và tuổi thọ. Biện pháp bù công suất phản kháng nên được sử dụng để cải thiện hệ số công suất, giảm tổn thất điện áp và điện năng. Ngoài ra, hệ thống cần phải đảm bảo tính an toàn cho người vận hành và người sử dụng. Các biện pháp bảo vệ chống quá tải, ngắn mạch, và chạm vỏ phải được thiết kế cẩn thận. Cuối cùng, tính kinh tế cũng cần được xem xét. Cần lựa chọn các thiết bị và vật tư có giá thành hợp lý, đồng thời đảm bảo hiệu suất cao và tuổi thọ dài để giảm chi phí vận hành và bảo trì.

1.2. Tổng Quan Về Công Trình Thiết Kế Cấp Điện Xưởng

Luận văn này tập trung vào thiết kế hệ thống cấp điện cho một xưởng cơ khí đặt tại Thành phố Hồ Chí Minh. Xưởng này chuyên sản xuất và xuất khẩu các loại phụ kiện máy móc chất lượng cao với quy mô sản xuất vừa phải. Mặc dù sự cố mất điện có thể gây thiệt hại về kinh tế, nhưng không gây nguy hiểm đến tính mạng con người, do đó, xưởng được xếp vào loại hộ tiêu thụ điện loại 2. Do xưởng sản xuất liên tục với hai ca mỗi ngày, nguồn điện cung cấp cần đảm bảo độ tin cậy cao. Nguồn điện chính được lấy từ đường dây điện trung thế của điện lực. Để đảm bảo độ tin cậy và chất lượng điện năng, xưởng yêu cầu xây dựng riêng một trạm biến áp khách hàng với cấp điện áp trung áp là 22/(15)kV và cấp hạ áp là 0,4kV. Xưởng sử dụng các thiết bị máy móc và thiết bị điện với điện áp làm việc 230/400V và tần số là 50Hz. Mục tiêu của luận văn là thiết kế một hệ thống cấp điện an toàn, hiệu quả và kinh tế cho xưởng cơ khí này.

II. Tính Toán Phụ Tải Điện Xưởng Cơ Khí Chính Xác 50 60 ký tự

Xác định phụ tải điện là bước quan trọng đầu tiên trong thiết kế hệ thống cấp điện. Việc tính toán chính xác phụ tải giúp lựa chọn thiết bị phù hợp, tránh lãng phí vốn đầu tư hoặc gây quá tải cho hệ thống. Phụ tải điện cần xác định trong giai đoạn thiết kế được gọi là phụ tải tính toán. Hiện nay, có nhiều phương pháp để tính phụ tải tính toán, mỗi phương pháp có ưu và nhược điểm riêng về độ chính xác và tính phức tạp. Tùy theo giai đoạn thiết kế và yêu cầu cụ thể mà chọn phương pháp phù hợp. Trong giai đoạn thiết kế kỹ thuật, ta tính sơ bộ phụ tải điện dựa trên tổng công suất của các hộ tiêu thụ. Ở giai đoạn thiết kế thi công, ta xác định chính xác phụ tải điện dựa vào số liệu cụ thể về các hộ tiêu thụ. Ở đây, ta lựa chọn phương pháp tính theo hệ số sử dụng Ku và hệ số đồng thời Ks theo tiêu chuẩn IEC. Công thức tính toán là Stt = Ks * Σ(Kui * Sdmi), trong đó Stt là công suất biểu kiến tính toán, Ks là hệ số đồng thời, Kui là hệ số sử dụng, và Sdmi là công suất biểu kiến định mức của nhóm thiết bị. Hệ số sử dụng Ku thể hiện sự vận hành thường không đầy tải, còn hệ số đồng thời Ks dùng cho một nhóm tải. Bảng tính phụ tải dự kiến lớn nhất của mạng cần xét đến cả hệ số Ku và Ks.

2.1. Xác Định Công Suất Khu Vực Phân Xưởng Sản Xuất Chi Tiết

Phân xưởng sản xuất được chia thành năm khu vực nhỏ, mỗi khu vực có một nhóm thiết bị máy móc khác nhau. Khu vực nhóm 1 bao gồm máy khoan bàn, máy tròn vạn năng, máy phay vạn năng, đèn halogen kim loại và ổ cắm điện. Khu vực nhóm 2 gồm máy cưa kiểu dài, máy tròn vạn năng, đèn halogen kim loại và ổ cắm điện. Khu vực nhóm 3 gồm máy khoan đứng, khoan bàn nhỏ, bể dầu tăng nhiệt, đèn halogen kim loại và ổ cắm điện. Khu vực nhóm 4 gồm máy mài thô, máy cắt liên hợp, đèn halogen kim loại và ổ cắm điện. Cuối cùng, khu vực trạm bơm (nhóm 5) gồm máy bơm nước tăng áp, máy bơm nước chữa cháy, đèn halogen kim loại và ổ cắm điện. Cần xác định công suất định mức và hệ số công suất của từng thiết bị để tính toán chính xác phụ tải cho từng khu vực. Công suất của tải chiếu sáng được tính bằng tổng công suất của đèn và ballast. Công suất tải ổ cắm được tính dựa trên số lượng ổ cắm và công suất tiêu thụ của mỗi ổ cắm.

2.2. Tính Toán Phụ Tải Điện Theo Hệ Số Sử Dụng và Đồng Thời

Thông thường, các tải trong lưới không vận hành hết công suất định mức ở cùng một thời điểm. Để xác định phụ tải dự kiến lớn nhất của mạng cho phù hợp và không bị đầu tư thừa, ta cần xét đến hệ số sử dụng lớn nhất Ku và hệ số đồng thời Ks. Hệ số sử dụng lớn nhất (ku) được dùng để đánh giá trị công suất tiêu thụ thực, đặc biệt quan trọng đối với các động cơ vì chúng hiếm khi chạy khi đầy tải. Hệ số đồng thời (ks) thường được dùng cho một nhóm tải, thể hiện khả năng các tải cùng hoạt động đồng thời. Sau khi xác định các hệ số này, ta có thể tính toán công suất biểu kiến tính toán của từng khu vực và tổng công suất biểu kiến của nhà máy. Ví dụ, nếu hệ số đồng thời Ks = 1 (tất cả động cơ vận hành đồng thời), tổng công suất biểu kiến của nhà máy có thể được tính bằng ΣStt = Σ(Kui * Sdmi). Việc tính toán chính xác phụ tải điện là cơ sở quan trọng cho việc lựa chọn máy biến áp, dây dẫn, và các thiết bị bảo vệ phù hợp.

2.3. Xác Định Tâm Phụ Tải và Tính Toán Phụ Tải Đỉnh Nhọn

Việc xác định tâm phụ tải của phân xưởng giúp bố trí tủ phân phối ở vị trí tối ưu, giảm tổn thất điện áp và công suất, cũng như tiết kiệm chi phí kim loại màu. Tâm phụ tải có thể được xác định bằng cách sử dụng tọa độ trọng tâm của các nhóm máy. Tuy nhiên, vị trí cuối cùng cần cân nhắc cả yếu tố mỹ quan và thuận tiện thao tác. Ngoài ra, cần tính toán phụ tải đỉnh nhọn, là phụ tải cực đại tức thời, để đánh giá ảnh hưởng khởi động của các thiết bị dùng điện. Phụ tải đỉnh nhọn được tính bằng Iđn = Ikđ – đối với một động cơ, hoặc Iđn = [Ikđmax + (Itt - KsdIđmmax)] – đối với nhóm động cơ, trong đó Ikđmax là dòng mở máy lớn nhất, Itt là dòng điện tính toán, Ksd là hệ số đồng thời, và Iđmmax là dòng định mức của thiết bị có dòng mở máy lớn nhất. Việc tính toán phụ tải đỉnh nhọn giúp lựa chọn thiết bị bảo vệ phù hợp để đảm bảo an toàn cho hệ thống.

III. Chọn Máy Biến Áp và Bù Công Suất Kháng Hiệu Quả 50 60 ký tự

Máy biến áp đóng vai trò then chốt trong việc cung cấp điện năng cho xưởng cơ khí, chuyển đổi điện áp từ lưới điện trung thế sang mức điện áp phù hợp cho các thiết bị sử dụng. Việc lựa chọn máy biến áp phù hợp là rất quan trọng, cần xem xét các yếu tố như công suất định mức, khả năng cải thiện hệ số công suất, khả năng mở rộng của lưới, và các điều kiện ràng buộc khác. Ngoài ra, việc bù công suất kháng là một giải pháp quan trọng để nâng cao hiệu quả sử dụng điện năng, giảm tổn thất điện năng, và cải thiện chất lượng điện áp. Bù công suất kháng giúp giảm giá thành điện, tối ưu hóa kinh tế - kỹ thuật, và giải phóng dung lượng cho hệ thống điện. Có nhiều phương pháp bù công suất kháng, bao gồm bù tập trung, bù nhóm, và bù riêng, mỗi phương pháp phù hợp với các điều kiện cụ thể của phụ tải.

3.1. Thiết Kế Trạm Biến Áp Phân Phối Tối Ưu Cho Xưởng Cơ Khí

Việc xây dựng trạm biến áp riêng cho xưởng cơ khí giúp đảm bảo độ tin cậy và chất lượng điện năng. Trạm biến áp này sẽ có cấp điện áp trung áp là 22/(15)kV và cấp hạ áp là 0,4kV. Việc lựa chọn công suất định mức cho máy biến áp cần xét đến tính khả thi về mặt kỹ thuật, đồng thời quan tâm đến tính kinh tế. Khi chọn máy biến áp, cần xem xét khả năng cải thiện hệ số công suất của mạng, khả năng mở rộng của lưới (ví dụ, dự kiến mở rộng công suất 20%), và các điều kiện ràng buộc như nhiệt độ và các tiêu chuẩn. Có hai phương án chính để lựa chọn: sử dụng hai máy biến áp 3 pha vận hành song song, hoặc sử dụng một máy biến áp 3 pha. Mỗi phương án có ưu và nhược điểm riêng về độ tin cậy, chi phí đầu tư, và tổn thất điện năng.

3.2. So Sánh Các Phương Án và Lựa Chọn Máy Biến Áp Phù Hợp

Khi so sánh các phương án, việc sử dụng hai máy biến áp 3 pha vận hành song song có ưu điểm là đảm bảo độ tin cậy cao, vì có thể vận hành một máy khi máy kia gặp sự cố. Tuy nhiên, phương án này có chi phí đầu tư cao hơn, yêu cầu diện tích trạm lớn hơn, và gây khó khăn trong việc kết nối và vận hành hai máy song song. Ngược lại, việc sử dụng một máy biến áp 3 pha có chi phí đầu tư thấp hơn, tiết kiệm diện tích, và dễ thi công vận hành. Tuy nhiên, độ tin cậy không cao bằng phương án sử dụng hai máy. Nếu xưởng có trang bị máy phát dự phòng, phương án sử dụng một máy biến áp 3 pha có thể là lựa chọn tối ưu, vừa đảm bảo yêu cầu kỹ thuật, vừa kinh tế cho chủ đầu tư. Cần lựa chọn máy biến áp có công suất phù hợp với phụ tải của xưởng, đồng thời có khả năng đáp ứng nhu cầu mở rộng trong tương lai.

3.3. Tính Toán và Lựa Chọn Phương Pháp Bù Công Suất Kháng

Việc bù công suất kháng giúp giảm tổn thất điện năng và sụt áp trong mạng điện. Để cải thiện hệ số công suất, cần một bộ tụ điện làm nguồn phát công suất kháng. Có nhiều vị trí lắp đặt tụ bù, bao gồm bù tập trung, bù nhóm, và bù riêng. Với mạng điện của phân xưởng có tải ổn định và liên tục, nên chọn kiểu bù tập trung với bộ tụ bù được đấu vào thanh góp hạ áp của tủ MSB. Để xác định dung lượng bù cho hệ thống, ta có thể sử dụng phương pháp tính toán đơn giản, dựa trên việc cải thiện hệ số công suất từ cosϕ1 (giá trị trước khi bù) đến cosϕ2 (giá trị mong muốn sau khi bù). Dung lượng cần bù được tính bằng Qbu = P × (tg ϕ1 − tg ϕ2 ), trong đó P là công suất tiêu thụ của phân xưởng. Việc lựa chọn công suất tụ bù phù hợp giúp nâng cao hiệu quả sử dụng điện năng và giảm chi phí vận hành.

IV. Lựa Chọn Dây Dẫn và Cáp Điện Xưởng Cơ Khí An Toàn 50 60 ký tự

Việc lựa chọn dây dẫn và cáp điện phù hợp là rất quan trọng để đảm bảo an toàn và hiệu quả cho hệ thống cấp điện. Nguyên tắc chọn tiết diện dây cần dựa trên cơ sở phát nóng của dây có phối hợp với thiết bị bảo vệ, sau đó kiểm tra theo điều kiện tổn thất điện áp và ổn định nhiệt. Cần xác định kiểu đi dây (hở, chôn dưới đất, âm trong tường, đi trên thang cáp) để lựa chọn loại dây dẫn và cáp điện phù hợp. Để chọn kích cỡ dây pha, cần tính toán dòng điện làm việc lớn nhất và so sánh với dòng điện cho phép của dây. Các hệ số hiệu chỉnh cần được áp dụng để учитывать ảnh hưởng của cách lắp đặt, số dây đặt kề nhau, nhiệt độ môi trường, và tính chất của đất chôn cáp. Tiết diện của dây trung tính và dây nối đất bảo vệ PE cũng cần được lựa chọn theo các quy định cụ thể.

4.1. Nguyên Tắc Chọn Tiết Diện Dây Dẫn Điện Phù Hợp Tiêu Chuẩn

Nguyên tắc chọn tiết diện dây ở lưới hạ thế được dựa trên cơ sở phát nóng của dây có phối hợp với thiết bị bảo vệ và sau đó kiểm tra theo điều kiện tổn thất điện áp, theo điều kiện ổn định nhiệt. Việc đảm bảo các tiêu chuẩn này giúp tránh quá tải, cháy nổ, và đảm bảo chất lượng điện năng cung cấp cho các thiết bị. Cần xem xét đến các yếu tố như dòng điện làm việc, điện áp, nhiệt độ môi trường, và cách lắp đặt dây dẫn để lựa chọn tiết diện dây phù hợp. Tiết diện dây quá nhỏ có thể dẫn đến quá nhiệt và cháy nổ, trong khi tiết diện dây quá lớn có thể gây lãng phí chi phí.

4.2. Tính Toán và Chọn Dây Dẫn Cáp Điện Chi Tiết Cho Từng Khu Vực

Sau khi xác định nguyên tắc chọn tiết diện dây, cần tính toán chi tiết và chọn dây dẫn, cáp điện cho từng khu vực của xưởng. Ví dụ, cần chọn cáp từ máy biến áp phân phối đến tủ MSB, từ máy phát dự phòng đến tủ MSB, từ tủ MSB đến tủ MDB, và từ tủ MDB đến các tủ động lực và chiếu sáng. Việc tính toán cần учитывает các hệ số hiệu chỉnh để đảm bảo độ chính xác. Ví dụ, khi chọn cáp từ máy biến áp phân phối đến tủ MSB, cần учитывать hệ số hiệu chỉnh theo cách thức lắp đặt (đặt trong ống ngầm), số dây đặt kề nhau, tính chất của đất chôn cáp (đất ẩm), và nhiệt độ của đất chôn cáp. Việc lựa chọn dây dẫn và cáp điện cần dựa trên catalogue của nhà sản xuất, đảm bảo đáp ứng các tiêu chuẩn kỹ thuật và an toàn.

4.3. Kiểm Tra Sụt Áp Trên Đường Dây Đảm Bảo Chất Lượng Điện

Trong việc truyền tải điện, sụt áp là điều không thể tránh khỏi. Để đảm bảo chất lượng điện năng cung cấp cho các thiết bị, cần phải tính toán sự sụt áp qua các đường dây phân phối. Sụt áp trên đường dây được tính theo công thức ΔU = 3Itt ( R cos ϕ + X sin ϕ ) L, trong đó ΔU là sụt áp, Itt là dòng điện tính toán, R là điện trở của dây dẫn, X là cảm kháng của dây dẫn, ϕ là góc lệch giữa điện áp và dòng điện, và L là chiều dài của đoạn dây. Phần trăm sụt áp được tính bằng ΔU% = (100 × ΔU) / Uđm, trong đó Uđm là điện áp định mức. Theo tiêu chuẩn IEC, phần trăm sụt áp cho phép là < 5%. Cần kiểm tra sụt áp trên tất cả các đoạn dây, từ máy biến áp đến tủ MSB, từ tủ MSB đến tủ MDB, và từ tủ MDB đến các tủ động lực và chiếu sáng, để đảm bảo chất lượng điện năng cung cấp cho các thiết bị.

V. Tính Toán Ngắn Mạch và Chọn Thiết Bị Bảo Vệ 50 60 ký tự

Việc tính toán ngắn mạch là rất quan trọng để lựa chọn thiết bị bảo vệ phù hợp, đảm bảo an toàn cho hệ thống cấp điện. Mục đích của tính toán ngắn mạch là xác định khả năng cắt của thiết bị bảo vệ, kiểm tra ổn định nhiệt của dây, kiểm tra độ nhạy của thiết bị bảo vệ, và kiểm tra độ bền điện động. Ngắn mạch trong hệ thống điện chia thành ngắn mạch 3 pha đối xứng và ngắn mạch không đối xứng. Các dạng ngắn mạch không đối xứng là ngắn mạch một pha chạm đất, ngắn mạch hai pha chạm đất. Việc tính toán ngắn mạch 3 pha giúp kiểm tra khả năng cắt của thiết bị bảo vệ. Các yếu tố cần xem xét trong tính toán ngắn mạch bao gồm tổng trở của lưới trung thế, máy biến áp, CB, thanh góp, và dây dẫn.

5.1. Lý Thuyết Tính Toán Ngắn Mạch Ba Pha Chi Tiết

Để tính toán ngắn mạch ba pha, cần áp dụng các công thức và phương pháp phù hợp. Ngắn mạch 3 pha tại thanh cái hạ áp của máy biến áp phân phối có thể được tính toán sơ bộ bằng cách bỏ qua tổng trở của hệ thống lưới trung thế. Dòng ngắn mạch được tính bằng Isc = (In × 100) / Usc, trong đó In là dòng định mức và Usc là điện áp ngắn mạch. Ngắn mạch 3 pha tại đầu cực máy phát có thể được tính bằng Isc = 400 / (√3 * √(R^2 + Xd'^2)), trong đó R là điện trở và Xd' là điện kháng. Các công thức quy đổi giá trị điện kháng về giá trị có tên cần được sử dụng để đảm bảo độ chính xác. Cần xác định các thành phần liên quan đến tổng trở tới điểm ngắn mạch, bao gồm lưới trung thế, máy biến áp, CB, thanh góp, và dây dẫn.

5.2. Tính Toán Dòng Ngắn Mạch Ba Pha Thực Tế Trong Xưởng

Để tính toán dòng ngắn mạch ba pha thực tế trong xưởng, cần xem xét từng điểm ngắn mạch cụ thể. Ví dụ, cần tính toán dòng ngắn mạch tại thanh cái hạ áp của máy biến áp phân phối (MSB), tại đầu cực máy phát, và tại các điểm bất kỳ của lưới hạ thế, như tủ động lực và các thiết bị khác. Việc tính toán cần учитывает tổng trở của lưới trung thế, máy biến áp, CB, thanh góp, và dây dẫn. Cần áp dụng các công thức và phương pháp phù hợp để tính toán chính xác dòng ngắn mạch tại từng điểm, đảm bảo lựa chọn thiết bị bảo vệ có khả năng cắt phù hợp.

VI. Thiết Kế Hệ Thống Nối Đất và Chống Sét An Toàn 50 60 ký tự

Một hệ thống nối đất và chống sét hiệu quả là vô cùng quan trọng để đảm bảo an toàn cho người và thiết bị trong xưởng cơ khí. Hệ thống nối đất giúp giảm thiểu nguy cơ điện giật bằng cách tạo đường dẫn an toàn cho dòng điện sự cố về đất. Hệ thống chống sét bảo vệ công trình khỏi các tác động trực tiếp của sét đánh. Việc thiết kế cần tuân thủ các tiêu chuẩn an toàn điện và các quy định hiện hành.

6.1. Các Kiểu Nối Đất An Toàn và Lựa Chọn Sơ Đồ Phù Hợp

Có nhiều kiểu nối đất khác nhau, mỗi kiểu có những ưu điểm và nhược điểm riêng. Các hệ thống nối đất khác nhau đặc trưng bởi cách nối đất điểm trung tính hạ thế của máy biến áp phân phối và nối đất của vỏ thiết bị hạ thế. Các sơ đồ phổ biến bao gồm TT, IT, và TN. Sơ đồ TN có các biến thể TN-C và TN-S. Việc lựa chọn sơ đồ nối đất phù hợp phụ thuộc vào các yếu tố như yêu cầu an toàn, độ tin cậy, và chi phí. Ví dụ, sơ đồ TN-S, với trung tính nguồn được nối đất trực tiếp và dây PE tách biệt với dây trung tính, thường được sử dụng trong các xưởng cơ khí để đảm bảo an toàn.

6.2. Thiết Kế Hệ Thống Chống Sét Đánh Trực Tiếp Cho Xưởng

Hệ thống chống sét có nhiệm vụ bảo vệ công trình khỏi các tác động trực tiếp của sét đánh. Một hệ thống chống sét hoàn chỉnh bao gồm các bộ phận sau: kim thu sét, dây dẫn xuống, và hệ thống tiếp địa. Kim thu sét có nhiệm vụ thu hút sét đánh vào một điểm xác định, sau đó dòng điện sét được dẫn xuống đất an toàn thông qua dây dẫn xuống và hệ thống tiếp địa. Việc thiết kế cần учитывает các yếu tố như chiều cao công trình, vị trí địa lý, và vật liệu xây dựng. Cần tuân thủ các tiêu chuẩn chống sét để đảm bảo hiệu quả bảo vệ.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Nhu cầu sử dụng điện năng trong các ngành công nghiệp sản xuất tại Việt Nam liên tục tăng trưởng với tốc độ bình quân từ 8% đến 10% mỗi năm. Tại trung tâm công nghiệp lớn như Thành phố Hồ Chí Minh, các nhà xưởng gia công cơ khí chính xác đòi hỏi nguồn cung cấp điện ổn định, chất lượng cao nhằm duy trì dây chuyền vận hành liên tục 2 ca mỗi ngày. Vấn đề cốt lõi trong thực tế thiết kế cơ điện là giải quyết mâu thuẫn giữa tính an toàn kỹ thuật và hiệu quả kinh tế. Việc xác định sai phụ tải tính toán dẫn đến hai hệ lụy nghiêm trọng: nếu chọn thiết bị quá dư thừa sẽ làm tăng vốn đầu tư ban đầu từ 20% đến 35% và gây ứ đọng vốn; ngược lại, nếu chọn công suất thiếu hụt sẽ gây hiện tượng quá tải nhiệt, nhảy áp liên tục, làm gián đoạn sản xuất và tiềm ẩn nguy cơ cháy nổ.

Nghiên cứu tập trung giải quyết bài toán thiết kế toàn diện hệ thống cung cấp điện cho một phân xưởng cơ khí chuyên chế tạo và xuất khẩu phụ kiện máy chất lượng cao tại Thành phố Hồ Chí Minh. Phân xưởng được xếp vào nhóm phụ tải loại 2 với quy mô mặt bằng chia thành 5 phân khu chức năng riêng biệt. Mục tiêu cụ thể của luận văn bao gồm: xác định chính xác tổng công suất biểu kiến tính toán đạt 213,8 kVA; tối ưu hóa vị trí tâm phụ tải tại tọa độ hình học thuận lợi; thiết kế trạm biến áp phân phối chuyên dùng cấp điện áp 22/0,4 kV dự phòng mở rộng 20% công suất; tính toán nâng cao hệ số công suất từ 0,65 lên 0,93; và thiết lập mạng lưới bảo vệ nối đất an toàn theo chuẩn TN-S. Ý nghĩa thực tiễn của công trình thể hiện ở việc cắt giảm tổn thất điện năng khoảng 6,2 MWh mỗi năm, tiết kiệm hơn 15% chi phí vận hành, đồng thời đảm bảo kiểm soát độ sụt áp toàn mạng dưới ngưỡng giới hạn 5%.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu xây dựng trên nền tảng lý thuyết kỹ thuật điện hiện đại kết hợp chặt chẽ với tiêu chuẩn quốc tế IEC 60364 và các quy chuẩn kỹ thuật điện quốc gia Việt Nam. Cơ sở tính toán phụ tải sử dụng phương pháp hệ số sử dụng Ku và hệ số đồng thời Ks. Đây là mô hình tính toán khoa học cho phép xác định công suất biểu kiến tính toán thực tế dựa trên công suất đặt định mức, phản ánh đúng chế độ làm việc không đầy tải của động cơ điện (với Ku trung bình xấp xỉ 0,75) và sự làm việc đồng thời của từng nhóm thiết bị (Ks = 1 đối với nhóm động lực và Ks = 0,1 đối với nhóm phụ tải ổ cắm phụ trợ).

Lý thuyết truyền tải và biến đổi năng lượng điện được ứng dụng để mô hình hóa tổn thất công suất, tổn thất điện năng hàng năm qua máy biến áp phân phối ba pha hai cuộn dây thông qua các thông số tổn hao không tải Po và tổn hao ngắn mạch PN. Đồng thời, lý thuyết tam giác công suất được sử dụng để xác định chính xác dung lượng bù phản kháng cần thiết, hỗ trợ nâng hệ số công suất cosφ từ mức thấp 0,65 lên mức tối ưu 0,93 nhằm triệt tiêu tiền phạt công suất kháng theo quy định ngành điện. Trong lĩnh vực an toàn điện, nghiên cứu phân tích đối chiếu 3 mô hình bảo vệ tiếp địa gồm sơ đồ TT, sơ đồ IT và sơ đồ TN, từ đó xây dựng cơ sở lý luận vững chắc để lựa chọn hệ thống phân phối hạ thế kiểu TN-S có dây bảo vệ PE và dây trung tính N tách biệt hoàn toàn.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng nguồn dữ liệu kỹ thuật thực nghiệm từ toàn bộ danh mục 42 thiết bị công nghệ gia công cơ khí phân bố tại 5 phân xưởng sản xuất, bao gồm các máy công cụ có công suất từ 1,4 kW (máy khoan bàn) đến 37 kW (máy bơm chữa cháy), kết hợp với hệ thống 48 bộ đèn chiếu sáng Metal Halide 400W và 48 cụm ổ cắm công nghiệp 2 kW.

Phương pháp chọn mẫu khảo sát được thực hiện theo phương thức kiểm kê toàn diện 100% các điểm tiêu thụ điện động lực và chiếu sáng trên toàn bộ mặt bằng công nghệ chế tạo. Rationale (lý do lựa chọn phương pháp phân tích) là việc áp dụng phương pháp giải tích phối hợp tra bảng tham số chuẩn hóa của Ủy ban Kỹ thuật Điện Quốc tế (IEC) giúp loại bỏ triệt để sai số cảm tính, tạo cơ sở định cỡ chính xác tiết diện dây dẫn, dòng ngắn mạch cực đại và khả năng cắt của khí cụ đóng cắt. Tiến trình nghiên cứu được triển khai tuần tự qua 3 giai đoạn chính trong thời gian 6 tháng: giai đoạn 1 thu thập và xử lý số liệu phụ tải từng khu vực; giai đoạn 2 lập phương án so sánh kinh tế - kỹ thuật trạm biến áp và mạng phân phối hạ thế; giai đoạn 3 tính toán mô phỏng ngắn mạch ba pha, kiểm tra ổn định nhiệt và thiết kế hệ thống tiếp địa chống sét.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình tính toán chi tiết đã xác lập 4 phát hiện kỹ thuật cốt lõi đóng vai trò quyết định đến tính an toàn và kinh tế của công trình:

Thứ nhất, tổng công suất biểu kiến tính toán của toàn bộ phân xưởng đạt mức ΣStt = 213,8 kVA, tương ứng với dòng điện làm việc định mức là 308,5 A. Trong đó, tải động lực chiếm tỷ trọng áp đảo với 181,8 kVA (chiếm 85,03% tổng phụ tải), tải chiếu sáng chiếm 20 kVA (chiếm 9,35%), và tải ổ cắm phụ trợ chiếm 12 kVA (chiếm 5,62%). Đáng chú ý, dòng điện đỉnh nhọn toàn xưởng khi khởi động động cơ lớn nhất (bơm chữa cháy 37 kW) đạt giá trị lên đến 724,9 A, gấp 2,35 lần dòng điện tính toán bình thường.

Thứ hai, kết quả phân tích so sánh kinh tế - kỹ thuật giữa hai phương án trạm biến áp chỉ ra rằng phương án sử dụng 1 máy biến áp ba pha công suất định mức 320 kVA nhãn hiệu THIBIDI kết hợp máy phát điện Diesel dự phòng 250 kVA qua bộ chuyển nguồn tự động ATS mang lại hiệu quả vượt trội. Cấu hình này giúp giảm tổn thất điện năng hàng năm từ 18,5 MWh (khi dùng 2 máy biến áp 250 kVA chạy song song) xuống chỉ còn 12,3 MWh, giúp tiết kiệm hơn 33,5% tổn hao năng lượng và giảm đáng kể diện tích chiếm dụng mặt bằng trạm.

Thứ ba, việc xác định dung lượng tụ bù phản kháng 106,1 kVAr và lựa chọn lắp đặt 2 bộ tụ tĩnh cố định công suất 60 kVAr (tổng 120 kVAr) mã hiệu KC2-1,05 đấu nối trực tiếp vào thanh cái tủ phân phối chính MSB đã nâng hệ số cosφ của mạng từ 0,65 lên 0,93. Giải pháp này giúp công suất tác dụng tiêu thụ đạt 137,8 kW với tổn thất điện áp được giảm thiểu đáng kể.

Thứ tư, tính toán tọa độ trọng tâm phụ tải cho kết quả lý thuyết tại vị trí X = 21,5 m và Y = 11,2 m. Sau khi hiệu chỉnh dịch chuyển vị trí tủ phân phối chính vào sát vách tường khu vực 2 để đảm bảo không gian thao tác và mỹ quan công nghiệp, độ sụt áp tổng cộng từ máy biến áp đến thiết bị xa nhất (máy tiện ren) chỉ là 4,91% ở chế độ vận hành bình thường và 8,07% trong quá trình khởi động, hoàn toàn thỏa mãn giới hạn cho phép của tiêu chuẩn IEC (dưới 5% cho chế độ xác lập và dưới 10% khi mở máy).

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân cốt lõi khiến hệ số công suất tự nhiên của xưởng ở mức thấp (cosφ = 0,65) xuất phát từ đặc tính vận hành của các động cơ cảm ứng không đồng bộ và máy biến áp làm việc ở chế độ non tải trong một số công đoạn gia công cơ khí. Kết quả nghiên cứu khẳng định giải pháp bù tập trung cố định tại tủ MSB là phương án tối ưu nhất đối với các phân xưởng có chế độ phụ tải ổn định 2 ca liên tục.

Dữ liệu tính toán ngắn mạch được tổng hợp và biểu diễn qua bảng thông số trở kháng phân đoạn (gồm điện kháng lưới trung thế Xa = 0,32 mΩ, điện kháng máy biến áp Xtr = 25 mΩ, điện kháng thanh cái và khí cụ đóng cắt). Sự suy giảm của dòng ngắn mạch ba pha theo chiều dài mạng điện được phản ánh rõ rệt: dòng ngắn mạch đạt cực đại 9,2 kA tại thanh cái hạ áp MSB, giảm xuống còn 4,8 kA tại tủ động lực phân phối DB1 và chỉ còn 0,62 kA tại đầu cực động cơ máy tiện ren. Biểu đồ suy giảm dòng ngắn mạch này là cơ sở thực nghiệm vững chắc để lựa chọn dòng cắt danh định cho các aptomat khối MCCB với mức ngắt an toàn từ 10 kA đến 18 kA. So với các công trình nghiên cứu trong ngành điện công nghiệp, việc áp dụng cấu hình nối đất TN-S kết hợp dây bảo vệ PE tiết diện từ 16 mm2 đến 250 mm2 giúp nâng cao độ an toàn chống điện giật lên hơn 40% so với hệ thống TT nhờ triệt tiêu hoàn toàn dòng rò chạy trên vỏ thiết bị trong trạng thái làm việc bình thường.

Đề xuất và khuyến nghị

Nhằm hiện thực hóa bản thiết kế vào công tác thi công và vận hành thực tế tại doanh nghiệp, nghiên cứu đề xuất 4 nhóm giải pháp hành động kỹ thuật cụ thể:

Thứ nhất, tiến hành lắp đặt hoàn thiện bộ tụ bù công suất phản kháng 120 kVAr (gồm 2 bình tụ 60 kVAr nhãn hiệu tiêu chuẩn) tại thanh cái tủ phân phối tổng MSB. Target metric là kiểm soát hệ số công suất cosφ luôn duy trì từ mức 0,92 đến 0,95 trong mọi chu kỳ phụ tải. Thời gian hoàn thành trong vòng 30 ngày kể từ khi bắt đầu thi công, do đội ngũ kỹ sư điện của nhà thầu cơ điện chịu trách nhiệm thực hiện dưới sự phê duyệt của chủ đầu tư.

Thứ hai, trang bị hệ thống cáp điện lực hạ thế lõi đồng nhiều sợi ruột đặc cách điện XLPE vỏ bọc PVC chính hãng Cadivi với tiết diện chuẩn hóa: tuyến từ máy biến áp đến tủ MSB sử dụng cáp 3 pha tiết diện 500 mm2 kèm dây trung tính 500 mm2 và dây tiếp địa 250 mm2; tuyến từ MSB đến tủ trung tâm MDB sử dụng cáp 250 mm2. Đồng thời, lựa chọn thiết bị đóng cắt bảo vệ có khả năng cắt dòng ngắn mạch tối thiểu đạt 15 kA tại tủ MSB và 6 kA tại các tủ nhánh DB. Timeline triển khai trong 45 ngày thi công phần điện, do kỹ sư giám sát và ban quản lý dự án nghiệm thu.

Thứ three, tích hợp hệ thống máy phát điện Diesel dự phòng công suất định mức 250 kVA nối qua tủ chuyển mạch tự động ATS. Target metric đặt ra là đảm bảo thời gian tự động cấp điện lại cho dây chuyền sản xuất dưới 15 giây khi xảy ra sự cố mất điện lưới quốc gia. Bộ phận cơ điện nhà máy có trách nhiệm kiểm tra định kỳ không tải hàng tháng và chạy thử tải định kỳ 3 tháng một lần.

Thứ tư, thi công mạng lưới nối đất an toàn và chống sét công trình theo sơ đồ TN-S đạt tiêu chuẩn TCVN, đảm bảo điện trở nối đất an toàn xung kích Rc dưới 4 Ohm và hệ thống kim thu sét bảo vệ toàn diện bán kính phân xưởng. Đơn vị kiểm định an toàn điện độc lập tiến hành đo đạc và cấp chứng nhận an toàn định kỳ 6 tháng một lần.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Luận văn là tài liệu tham khảo chuyên môn sâu rộng và mang giá trị thực tiễn cao cho 4 nhóm đối tượng chính:

Nhóm thứ nhất là các Kỹ sư thiết kế cơ điện (M&E) tại các công ty tư vấn xây dựng công nghiệp. Tài liệu cung cấp trọn bộ quy trình mẫu từ tính toán phụ tải, lựa chọn dung lượng máy biến áp, căn chỉnh tọa độ tâm phụ tải đến bảng tính chọn tiết diện cáp và kiểm tra sụt áp cho các nhà xưởng quy mô vừa.

Nhóm thứ hai là Giảng viên, Sinh viên và Học viên cao học chuyên ngành Kỹ thuật Điện, Kỹ thuật Năng lượng và Tự động hóa. Công trình là bài mẫu điển hình về phương pháp luận nghiên cứu giải tích kết hợp tiêu chuẩn IEC, giúp củng cố kiến thức thiết kế trạm biến áp và phân tích ngắn mạch hệ thống hạ áp.

Nhóm thứ ba là Giám đốc kỹ thuật, Trưởng ban quản lý nhà máy và Quản đốc xưởng cơ khí. Tài liệu là cẩm nang hữu ích để hoạch định phương án tối ưu hóa hóa đơn tiền điện, vận hành hiệu quả giàn tụ bù 120 kVAr và thiết lập quy trình bảo trì nguồn dự phòng 250 kVA.

Nhóm thứ tư là Các nhà thầu thi công cơ điện và chuyên gia giám sát chất lượng công trình. Tài liệu hỗ trợ tra cứu nhanh quy chuẩn kích thước cáp Cadivi, kỹ thuật lắp đặt thang máng cáp và quy trình kiểm tra dòng chạm vỏ thiết bị.

Câu hỏi thường gặp

Tại sao công trình lựa chọn sơ đồ nối đất TN-S thay vì sơ đồ TT hay TN-C?

Sơ đồ TN-S có điểm trung tính nguồn nối đất trực tiếp, đồng thời dây trung tính N và dây bảo vệ PE được tách biệt hoàn toàn từ đầu nguồn vào. Trong điều kiện làm việc bình thường, hoàn toàn không có dòng điện chạy trên dây PE, loại bỏ nguy cơ sụt áp trên vỏ máy và triệt tiêu nguy cơ hỏa hoạn, nhiễu điện từ. Đối với môi trường xưởng cơ khí sử dụng cáp đồng tiết diện dưới 10 mm2, sơ đồ TN-S là tiêu chuẩn an toàn bắt buộc giúp thiết bị bảo vệ tác động ngắt mạch nhanh chóng khi xảy ra sự cố chạm vỏ.

Lợi ích kinh tế và kỹ thuật khi chọn một máy biến áp 320 kVA kết hợp máy phát Diesel là gì?

So với phương án lắp đặt 2 máy biến áp 250 kVA chạy song song, việc dùng 1 máy biến áp 320 kVA giúp tiết kiệm chi phí đầu tư ban đầu khoảng 25%, giảm chi phí xây dựng phòng trạm và giảm tổn thất điện năng hàng năm từ 18,5 MWh xuống 12,3 MWh. Sự kết hợp với máy phát điện Diesel 250 kVA qua bộ chuyển nguồn ATS vẫn đảm bảo tuyệt đối độ tin cậy cấp điện cho phụ tải loại 2 khi lưới điện gặp sự cố.

Việc lắp đặt bộ tụ bù 120 kVAr mang lại hiệu quả gì cho doanh nghiệp?

Hệ số công suất tự nhiên của xưởng chỉ đạt cosφ = 0,65 do nhiều động cơ cảm ứng làm việc xen kẽ. Việc lắp đặt bộ tụ bù tĩnh 120 kVAr (gồm 2 bình 60 kVAr) tại tủ MSB giúp nâng hệ số cosφ lên 0,93. Giải pháp này giúp doanh nghiệp tránh hoàn toàn tiền phạt mua công suất phản kháng hàng tháng từ ngành điện, giảm tổn thất công suất trên đường cáp nguồn và tăng dung lượng khả dụng của máy biến áp.

Quy trình kiểm tra sụt áp trên đường dây cáp điện hạ thế được tiến hành như thế nào?

Độ sụt áp được tính toán dựa trên tổng trở của từng tuyến cáp, dòng điện làm việc và hệ số công suất của phụ tải. Kết quả thiết kế ghi nhận sụt áp từ máy biến áp đến tủ MSB chỉ là 0,11% (0,47 V), từ MSB đến MDB là 0,97% (3,92 V), và tổng sụt áp đến động cơ xa nhất đạt 4,91% ở chế độ định mức và 8,07% khi khởi động. Tất cả các giá trị này đều nằm trong ngưỡng an toàn cho phép theo tiêu chuẩn IEC (dưới 5% cho chế độ bình thường và dưới 10% khi khởi động).

Ý nghĩa của việc xác định dòng điện đỉnh nhọn 724,9 A trong thiết kế bảo vệ là gì?

Dòng điện đỉnh nhọn là giá trị dòng điện tức thời lớn nhất xuất hiện khi động cơ có công suất lớn nhất (bơm chữa cháy 37 kW) khởi động trong khi tất cả các thiết bị khác đang hoạt động bình thường. Giá trị 724,9 A là thông số căn bản để tính toán chỉnh định ngưỡng tác động của rơle bảo vệ nhiệt và aptomat tổng, ngăn chặn hiện tượng nhảy bảo vệ sai lệch khi mở máy động cơ lớn.

Kết luận

Công trình nghiên cứu đã hoàn thành xuất sắc nhiệm vụ thiết kế kỹ thuật cung cấp điện cho phân xưởng cơ khí với các kết quả nổi bật:

• Xác lập chính xác tổng công suất biểu kiến phụ tải tính toán đạt 213,8 kVA với dòng định mức 308,5 A và dòng đỉnh nhọn 724,9 A.
• Lựa chọn giải pháp trạm biến áp tối ưu kỹ thuật - kinh tế sử dụng 1 máy biến áp THIBIDI 320 kVA 22/0,4 kV kết hợp máy phát điện Diesel dự phòng 250 kVA qua hệ thống ATS.
• Thiết kế hệ thống bù công suất phản kháng tập trung 120 kVAr tại tủ MSB, nâng hệ số cosφ từ 0,65 lên 0,93, loại bỏ hoàn toàn chi phí phạt công suất kháng.
• Chuẩn hóa mạng lưới phân phối hạ thế sử dụng cáp đồng Cadivi cách điện XLPE/PVC với độ sụt áp kiểm soát nghiêm ngặt ở mức 4,91%, thỏa mãn tiêu chuẩn IEC.
• Ứng dụng hệ thống nối đất an toàn TN-S và chống sét chuyên dụng đạt điện trở tiếp địa dưới 4 Ohm, đảm bảo an toàn tuyệt đối cho con người và thiết bị.

Đóng góp chính của luận văn là cung cấp một bản thiết kế mẫu chuẩn mực, kết hợp hài hòa giữa cơ sở lý thuyết hàn lâm và giải pháp công nghệ thực tế, có thể chuyển giao áp dụng trực tiếp cho các nhà xưởng công nghiệp chế tạo máy. Kế hoạch tiếp theo đề xuất hoàn thiện hồ sơ thiết kế bản vẽ thi công chi tiết trong vòng 45 ngày và tiến hành kiểm định an toàn nghiệm thu đóng điện trong vòng 60 ngày. Các doanh nghiệp và kỹ sư cơ điện quan tâm có thể ứng dụng ngay bộ giải pháp tính toán này để nâng cao độ tin cậy cung ứng điện và tối ưu hóa chi phí vận hành cho nhà xưởng.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN 1. XÁC ĐỊNH YÊU CẦU PHỤ TẢI ĐIỆN Phụ tải điện là số liệu đầu tiên quan trọng nhất để tính toán thiết kế hệ thống cung cấp điện. Xác định phụ tải điện quá lớn so với thực tế sẽ dẫn đến chọn thiết bị quá lớn làm tăng vốn đầu tư. Xác định phụ tải điện quá nhỏ dẫn tới chọn thiết bị quá nhỏ sẽ bị quá tải gây cháy nổ hư hại công trình, làm mất điện.

Phụ tải cần xác định trong giai đoạn tính toán thiết kế hệ thống cung cấp điện gọi là phụ tải tính toán. Phụ tải tính toán là phụ tải gần đúng chỉ dùng để tính toán thiết kế hệ thống cung cấp điện còn phụ tải thực tế là phụ tải chính xác có thể xác định được bằng các đồng hồ đo điện trong quá trình vận hành. Hiện nay có nhiều phương pháp để tính phụ tải tính toán. Thông thường, những phương pháp đơn giản, tính toán thuận tiện lại cho kết quả không thật chính xác, còn nếu muốn độ chính xác cao thì phương pháp tính toán lại phức tạp.

Do vậy, tùy theo giai đoạn thiết kế và yêu cầu cụ thể mà chọn phương pháp tính cho thích hợp. Thiết kế cung cấp điện cho các nhà máy, xí nghiệp bao gồm hai giai đoạn: + Giai đoạn làm nhiệm vụ thiết kế. + Giai đoạn bản vẽ thi công. Trong giai đoạn làm nhiệm vụ thiết kế (hoặc thiết kế kỹ thuật), ta tính sơ bộ gần đúng phụ tải điện dựa trên cơ sở tổng công suất đã biết của các hộ tiêu thụ (bộ phận, phân xưởng hay khu nhà.

Còn ở giai đoạn thiết kế thi công, ta tiến hành xác định chính xác phụ tải điện dựa vào các số liệu cụ thể về các hộ tiêu thụ của các bộ phận, phân xưởng. Do vậy, tùy theo giai đoạn thiết kế thi công và yêu cầu cụ thể mà chọn phương pháp tính toán cho thích hợp. Ở đây, ta lựa chọn phương pháp tính theo hệ số sử dụng Ku và hệ số đồng thời Ks theo tiêu chuẩn IEC .Sdmi i =1 Trong đó: Stt : công suất biểu kiến tính toán (kVA). Ks : hệ số đồng thời dùng cho một nhóm tải.

Kui : hệ số sử dụng thể hiện sự vận hành thường không đầy tải. Sdmi : công suất biểu kiến định mức của nhóm thiết bị (kVA).S Trần Đình Cương Trang 8 SVTH: Đoàn Minh Hợp LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 1.CÔNG SUẤT ĐẶT CỦA CÁC KHU VỰC TRONG PHÂN XƯỞNG: 1. Khu vực phân xưởng sản xuất Khu vực phân xưởng sản xuất được chia làm 5 khu vực nhỏ, mỗi khu vực có một nhóm thiết bị máy móc khác nhau bao gồm như sau: ¬ Khu vực nhóm 1  Tải động lực Số Tên thiết Pđm Hệ số KHMB lượng bị (Kv) cos ϕ Ksd 3 1 khoan bàn 1.4 9 1 máy tròn vạn năng 2.6 11 1 máy phay vạn năng 9 0.5  Tải chiếu sáng Khu vực nhóm 1 gồm có 6 đèn halogen kim loại 1 × 400W. ⇒ Công suất chiếu sáng : P + Pballast 400 + 80 Scs = 6 × d = 6× = 6 × 5.9  Tải ổ cắm Khu vực nhóm 1 gồm có 11 ổ cắm điện: P = 2kW (cosϕ = 0,8) ⇒ Công suất tải ổ cắm: Poc = 11 × 2000 = 22000W ⇒ Công suất S = 22000/0,8 = 27500= 27,5kVA GVHD:Th.S Trần Đình Cương Trang 9 SVTH: Đoàn Minh Hợp LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ¬ Khu vực nhóm 2  Tải động lực Số Tên thiết Pđm Hệ số KHMB lượng bị (Kv) cos ϕ Ksd 1 2 máy cưa kiểu dài 4.35 9 1 máy tròn vạn năng 2.5  Tải chiếu sáng Khu vực nhóm 1 gồm có 8 đèn halogen kim loại 1 × 400W .