Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong tiến trình công nghiệp hóa và hiện đại hóa, nhu cầu sử dụng điện năng trong lĩnh vực sản xuất công nghiệp gia tăng nhanh chóng. Việc hình thành và mở rộng các khu công nghiệp, khu chế xuất kéo theo yêu cầu cấp thiết về thiết kế hệ thống cung cấp điện an toàn, liên tục và kinh tế ngay từ giai đoạn chuẩn bị hạ tầng kỹ thuật. Hệ thống điện công nghiệp đòi hỏi sự kết hợp đồng bộ giữa kiến thức chuyên ngành cung cấp điện, máy điện, an toàn điện với các đặc thù công nghệ sản xuất, môi trường và mặt bằng bố trí nhà xưởng.

Đồ án tốt nghiệp "Thiết kế cung cấp điện cho phân xưởng ép nhựa Công ty TNHH Fuji Xerox Hải Phòng" do sinh viên Lê Xuân Hòa thực hiện dưới sự hướng dẫn của Th.S Đỗ Thị Hồng Lý (ngành Điện Tự Động Công Nghiệp, Trường Đại học Dân lập Hải Phòng, năm 2018) nhằm giải quyết bài toán thiết kế mạng điện phân phối hạ áp cho một đơn vị sản xuất thực tế tại Khu đô thị, công nghiệp và dịch vụ VSIP Hải Phòng.

Nhiệm vụ và mục tiêu nghiên cứu của đồ án bao gồm:

  1. Thu thập và tổng hợp số liệu về quy mô mặt bằng, phụ tải công nghệ của phân xưởng ép nhựa và tổng thể nhà máy Công ty TNHH Fuji Xerox Hải Phòng.
  2. Xác định phụ tải tính toán động lực và chiếu sáng cho từng nhóm thiết bị cũng như toàn bộ phân xưởng bằng phương pháp khoa học phù hợp.
  3. Xác định tọa độ tâm phụ tải lý thuyết của các nhóm máy và toàn phân xưởng; từ đó lựa chọn vị trí lắp đặt tối ưu cho tủ phân phối chính và các tủ động lực.
  4. Lựa chọn phương án đi dây, sơ đồ mạng điện và phương thức lắp đặt đường dây hạ thế trong nhà xưởng.
  5. Tính toán lựa chọn tiết diện dây dẫn/cáp điện theo điều kiện phát nóng kết hợp lựa chọn khí cụ đóng cắt, bảo vệ (Aptomat/CB) tương thích cho từng tuyến dây.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Hệ thống cung cấp và phân phối điện hạ áp cho các máy ép nhựa, thiết bị sấy và hệ thống chiếu sáng công nghiệp.
  • Không gian nghiên cứu: Phân xưởng ép nhựa hình chữ nhật có kích thước chiều dài 54m, chiều ngang 18m, chiều cao 7m (diện tích mặt bằng $972\text{ m}^2$), kết cấu nền xi măng, trần lợp tôn hai mái, bố trí 4 cửa ra vào.
  • Phạm vi nguồn cấp: Nhận nguồn điện từ Trạm biến áp số 3 của nhà máy (cấp điện áp 22/0,4 kV), khoảng cách từ trạm biến áp đến tủ phân phối chính của phân xưởng là 50m.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Đồ án vận dụng các tiêu chuẩn và công thức tính toán kinh điển trong kỹ thuật cung cấp điện công nghiệp:

  • Khung lý thuyết xác định phụ tải tính toán: Sử dụng Phương pháp số thiết bị hiệu quả ($n_{hq}$) để tính phụ tải động lực. Phương pháp này dựa trên số lượng thiết bị ($n$), tổng công suất định mức ($P$), số thiết bị có công suất $P_i \ge 0,5 P_{max}$ ($n_1$) và tổng công suất tương ứng ($P_1$) để tra hệ số số thiết bị hiệu quả tương đối ($n^*{hq}$), từ đó xác định $n{hq}$. Kết hợp với hệ số sử dụng ($k_{sd} = 0,8$), tác giả tra hệ số cực đại ($k_{max}$) nhằm tính công suất tác dụng tính toán ($P_{tt} = k_{max} \cdot \sum P$). Phụ tải phản kháng và biểu kiến được tính qua hệ số công suất trung bình ($\cos\varphi_{tb} = 0,8 \rightarrow \tan\varphi_{tb} = 0,75$).
  • Phương pháp xác định phụ tải chiếu sáng: Dùng Phương pháp suất phụ tải trên một đơn vị diện tích ($P_o$). Với phân xưởng ép nhựa, suất phụ tải chiếu sáng được chọn $P_o = 15\text{ W/m}^2$, nguồn sáng sử dụng đèn Metal Halide ($\cos\varphi = 0,6$, $\tan\varphi = 1,33$).
  • Phương pháp xác định tâm phụ tải: Ứng dụng công thức tính tọa độ trọng tâm công suất theo hệ trục tọa độ 2D ($X, Y$) trên mặt bằng phân xưởng: $$X = \frac{\sum (x_i \cdot P_i)}{\sum P_i}; \quad Y = \frac{\sum (y_i \cdot P_i)}{\sum P_i}$$
  • Phương pháp lựa chọn dây dẫn và khí cụ bảo vệ:
    • Lựa chọn tiết diện ruột cáp theo Điều kiện phát nóng cho phép ($I_{lvmax} \le I_{cp_hc}$), trong đó dòng điện làm việc cực đại $I_{lvmax} = I_{tt}$.
    • Dòng điện cho phép hiệu chỉnh của dây cáp được tính thông qua hệ số hiệu chỉnh môi trường lắp đặt ngầm trong ống PVC ($K = K_4 \cdot 0,95 = 0,608$).
    • Lựa chọn Aptomat (CB) bảo vệ thỏa mãn điều kiện $I_{đm_CB} \ge I_{lvmax}$ và kiểm tra dòng cho phép hiệu chỉnh của CB ($I_{cphc} = k_r \cdot I_{đm_CB}$).
  • Nguồn dữ liệu tra cứu: Sổ tay Lựa chọn và Tra cứu Thiết bị điện (Ngô Hồng Quang), bảng thông số kỹ thuật cáp điện hạ thế bọc PVC của CADIVI, bảng tra cứu thông số Aptomat của hãng LG.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Giới thiệu Công ty TNHH Fuji-Xerox Hải Phòng

Chương này trình bày tổng quan về doanh nghiệp và hiện trạng phụ tải điện toàn nhà máy:

  • Thông tin doanh nghiệp: Công ty TNHH Fuji Xerox Hải Phòng được thành lập ngày 17/8/2012, liên doanh giữa Fuji Film Holding và Xerox Limited, đại diện pháp luật là ông Michihisa Kiyosawa. Vốn đầu tư 36 triệu USD, quy mô 3.000 lao động, đặt tại số 1, đường số 9, KCN VSIP Hải Phòng, xã An Lư, huyện Thủy Nguyên, Hải Phòng. Ngành nghề chính là sản xuất và xuất khẩu máy in Laser, máy photocopy kỹ thuật số, thiết bị quét ảnh Laser và linh phụ kiện.
  • Danh mục phụ tải điện toàn nhà máy:
STT Hạng mục phụ tải Tổng công suất (kVA) Đặc điểm / Tiêu chuẩn kỹ thuật
1 Hệ thống Chiller 2.600 Làm lạnh trung tâm nhà xưởng
2 Hệ thống AHU (Air Handling Unit) 1.250 Xử lý không khí phòng sạch và sản xuất
3 Hệ thống máy nén khí 450 Cung cấp khí nén cho dây chuyền
4 Hệ thống điều hòa cục bộ 800 Phục vụ khu vực phụ trợ và văn phòng
5 Hệ thống bơm nước sinh hoạt 80 Cung cấp nước sinh hoạt toàn nhà máy
6 Hệ thống bơm nước cứu hỏa 250 Hệ thống PCCC chuyên dụng
7 Hệ thống máy sản xuất (ép nhựa) 3.000 Phụ tải động lực công nghệ chính
8 Hệ thống xử lý nước thải 40 Nước thải đầu ra đạt chuẩn loại A

Chương 2: Xác định phụ tải tính toán phụ tải phân xưởng

Tác giả tiến hành phân chia các thiết bị trong phân xưởng ép nhựa thành 3 nhóm động lực độc lập và tính toán phụ tải chiếu sáng:

  • Tính toán phụ tải động lực Nhóm 1: Gồm 7 máy ép nhựa (mã số 1 đến 7), tổng công suất đặt $\sum P = 141\text{ kW}$. Số thiết bị $n = 7$, $n_1 = 7$, $P_1 = 141\text{ kW} \rightarrow n^* = 1$, $p^* = 1 \rightarrow n^*{hq} = 0,95 \rightarrow n{hq} = 7$. Với $k_{sd} = 0,8$, tra được $k_{max} = 1,09$.

    • $P_{tt_nhóm1} = 123\text{ kW}$
    • $Q_{tt_nhóm1} = 92,25\text{ kvar}$
    • $S_{tt_nhóm1} = 153,75\text{ kVA}$
    • $I_{tt_nhóm1} = 233,6\text{ A}$

  • Tính toán phụ tải động lực Nhóm 2: Gồm 9 máy ép nhựa (mã số 8 đến 16), tổng công suất đặt $\sum P = 134\text{ kW}$. Số thiết bị $n = 9$, $n_1 = 9$, $P_1 = 134\text{ kW} \rightarrow n^* = 1$, $p^* = 1 \rightarrow n^*{hq} = 0,95 \rightarrow n{hq} = 9$. Với $k_{sd} = 0,8$, tra được $k_{max} = 1,08$.

    • $P_{tt_nhóm2} = 115,77\text{ kW}$
    • $Q_{tt_nhóm2} = 86,82\text{ kvar}$
    • $S_{tt_nhóm2} = 144,71\text{ kVA}$
    • $I_{tt_nhóm2} = 219,86\text{ A}$

  • Tính toán phụ tải động lực Nhóm 3: Gồm 12 thiết bị (mã số 17 đến 28, bao gồm các máy ép nhỏ và 1 tải sấy công suất lớn $100\text{ kW}$), tổng công suất đặt $\sum P = 192\text{ kW}$. Do có thiết bị cực đại $P_{max} = 100\text{ kW}$, ta có $n_1 = 1$, $P_1 = 100\text{ kW} \rightarrow n^* = 1/12 = 0,08$, $p^* = 100/192 = 0,52 \rightarrow n^*{hq} = 0,28 \rightarrow n{hq} = 3$. Với $k_{sd} = 0,8$, tra được $k_{max} = 1,16$.

    • $P_{tt_nhóm3} = 178\text{ kW}$
    • $Q_{tt_nhóm3} = 133,5\text{ kvar}$
    • $S_{tt_nhóm3} = 222,5\text{ kVA}$
    • $I_{tt_nhóm3} = 338\text{ A}$

  • Phụ tải tính toán động lực và chiếu sáng toàn phân xưởng:

    • Áp dụng hệ số đồng thời $k_{đt} = 0,9$, phụ tải động lực toàn xưởng là: $P_{ttđlpx} = 0,9 \times (123 + 115,77 + 178) \approx 375\text{ kW}$; $Q_{ttđlpx} = 0,9 \times (92,25 + 86,82 + 133,5) = 281\text{ kvar}$.
    • Phụ tải chiếu sáng ($S = 972\text{ m}^2$, $P_o = 15\text{ W/m}^2$): $P_{cs} = 14,58\text{ kW}$; đèn Metal Halide có $\cos\varphi = 0,6 \rightarrow Q_{ttcs} = 14,58 \times 1,33 = 19,39\text{ kvar}$.
    • Phụ tải tổng hợp toàn phân xưởng: $P_{ttpx} = 375 + 14,58 = 389,58\text{ kW}$; $Q_{ttpx} = 281 + 19,39 = 300,39\text{ kvar}$; $S_{ttpx} = \sqrt{389,58^2 + 300,39^2} = 492\text{ kVA}$; $I_{ttpx} = \frac{492}{\sqrt{3} \times 0,38} = 747,5\text{ A}$.

  • Xác định tâm phụ tải và vị trí đặt tủ điện:

    • Tọa độ tâm lý thuyết Nhóm 1: $X_1 = 13,31\text{ m}; Y_1 = 12,13\text{ m}$ ($\sum P = 141\text{ kW}$).
    • Tọa độ tâm lý thuyết Nhóm 2: $X_2 = 13,26\text{ m}; Y_2 = 2,83\text{ m}$ ($\sum P = 134\text{ kW}$).
    • Tọa độ tâm lý thuyết Nhóm 3: $X_3 = 42,03\text{ m}; Y_3 = 7,43\text{ m}$ ($\sum P = 192\text{ kW}$).
    • Tọa độ tâm lý thuyết toàn phân xưởng: $X = 25,10\text{ m}; Y = 7,52\text{ m}$ ($\sum P = 467\text{ kW}$).
    • Hiệu chỉnh vị trí thực tế: Do tâm lý thuyết nằm ở lòng đường đi giữa xưởng, tác giả đã dịch chuyển các tủ điện áp sát tường bao nhằm đảm bảo lưu thông, an toàn cơ học và mỹ quan công nghiệp:
Tên tủ điện Tọa độ X bố trí (m) Tọa độ Y bố trí (m) Ghi chú vị trí
Tủ phân phối chính (MDB) 25 0 Đặt sát vách tường dọc trục X
Tủ động lực Nhóm 1 (DB1) 13 18 Đặt sát vách tường đối diện
Tủ động lực Nhóm 2 (DB2) 13 0 Đặt sát vách tường gần nhóm máy 2
Tủ động lực Nhóm 3 (DB3) 42 18 Đặt sát vách tường gần nhóm máy 3
Tủ phân phối chiếu sáng 33 0 Đặt sát vách tường dọc trục X

Chương 3: Lựa chọn dây dẫn và khí cụ điện

Chương 3 giải quyết phương án phân phối điện, tuyến đường dây và tính toán lựa chọn thiết bị cụ thể:

  • Phương án đi dây: So sánh giữa sơ đồ hình tia và sơ đồ phân nhánh. Đồ án lựa chọn Sơ đồ hình tia (Radial) cho toàn bộ hệ thống từ tủ MDB đến các tủ DB và từ DB đến từng máy sản xuất. Sơ đồ này đảm bảo mỗi tải có tuyến cấp độc lập, hạn chế ảnh hưởng sự cố dây chuyền, độ tin cậy cung cấp điện cao và vận hành linh hoạt.
  • Phương án lắp đặt cáp: Tuyến cáp từ trạm biến áp hạ thế về tủ MDB (dài 50m), tuyến từ MDB đến các DB và từ DB đến từng thiết bị đều được đặt luồn trong ống nhựa PVC chôn ngầm dưới nền bê tông ở độ sâu 10cm. Giải pháp này giúp bảo vệ cơ học, tăng độ bền cách điện và không cản trở lối đi lại, vận chuyển khuôn mẫu trong nhà xưởng.
  • Tính toán lựa chọn CB và cáp hạ thế (CADIVI ruột đồng bọc PVC, CB LG):
    • Hệ số hiệu chỉnh dòng cho phép của cáp đi ngầm trong ống PVC: $K = 0,608$. Dòng điện cho phép yêu cầu của cáp: $I_{cp} \ge I_{cphc} / K$.
    • Nhánh máy 3, 4, 5, 6, 7 (Nhóm 1 - $P = 20\text{ kW}, \cos\varphi = 0,8$): $I_{lvmax} = 37,98\text{ A} \rightarrow$ Chọn CB LG định mức $40\text{ A}$ ($I_{cphc} = 38\text{ A}$); Dòng yêu cầu $I_{cp} = 62,5\text{ A} \rightarrow$ Chọn cáp CADIVI $10\text{ mm}^2$ ($I_{cp} = 64\text{ A}$, độ sụt áp $3,8\text{ mV}$).
    • Nhánh máy 1 (Nhóm 1 - $P = 16\text{ kW}, \cos\varphi = 0,8$): $I_{lvmax} = 30,38\text{ A} \rightarrow$ Chọn CB LG định mức $40\text{ A}$ ($I_{cphc} = 32\text{ A}$); Dòng yêu cầu $I_{cp} = 52,63\text{ A} \rightarrow$ Chọn cáp CADIVI $6\text{ mm}^2$ ($I_{cp} = 59\text{ A}$, độ sụt áp $6,4\text{ mV}$).
    • Nhánh máy 2 (Nhóm 1 - $P = 25\text{ kW}, \cos\varphi = 0,8$): $I_{lvmax} = 47,47\text{ A} \rightarrow$ Chọn CB LG định mức $50\text{ A}$ ($I_{cphc} = 47,5\text{ A}$); Dòng yêu cầu $I_{cp} = 78,125\text{ A} \rightarrow$ Chọn cáp CADIVI $16\text{ mm}^2$ ($I_{cp} = 79\text{ A}$, độ sụt áp $2,4\text{ mV}$).
    • Nhánh máy 8, 10 (Nhóm 2 - $P = 20\text{ kW}$): Tương tự máy nhóm 1, chọn CB LG $40\text{ A}$, cáp CADIVI $10\text{ mm}^2$.
    • Nhánh máy 9, 11 (Nhóm 2 - $P = 10\text{ kW}, \cos\varphi = 0,8$): $I_{lvmax} = 18,99\text{ A} \rightarrow$ Chọn CB LG định mức $20\text{ A}$ ($I_{cphc} = 19\text{ A}$); Dòng yêu cầu $I_{cp} = 31,25\text{ A} \rightarrow$ Chọn cáp CADIVI $4\text{ mm}^2$ ($I_{cp} = 32\text{ A}$, độ sụt áp $9\text{ mV}$).
    • Nhánh máy 12, 13, 14, 15, 16 (Nhóm 2 - $P = 15\text{ kW}, \cos\varphi = 0,8$): $I_{lvmax} = 28,48\text{ A} \rightarrow$ Chọn CB LG định mức $30\text{ A}$ ($I_{cphc} = 28,5\text{ A}$); Dòng yêu cầu $I_{cp} = 46,8\text{ A} \rightarrow$ Chọn cáp CADIVI $4\text{ mm}^2$ ($I_{cp} = 47\text{ A}$, độ sụt áp $9,5\text{ mV}$).
    • Nhánh máy 17, 18 (Nhóm 3 - $P = 3\text{ kW}, \cos\varphi = 0,8$): $I_{lvmax} = 5,69\text{ A} \rightarrow$ Chọn CB LG định mức $10\text{ A}$ ($I_{cphc} = 8\text{ A}$); Dòng yêu cầu $I_{cp} = 13,15\text{ A} \rightarrow$ Chọn cáp CADIVI $1,5\text{ mm}^2$ ($I_{cp} = 19\text{ A}$, độ sụt áp $24\text{ mV}$).
    • Nhánh máy 19, 21, 26 (Nhóm 3 - $P = 15\text{ kW}$): Chọn tương đương nhóm máy $15\text{ kW}$ (CB LG $30\text{ A}$, cáp CADIVI $4\text{ mm}^2$).
    • Nhánh máy 20 (Nhóm 3 - $P = 5\text{ kW}, \cos\varphi = 0,8$): $I_{lvmax} = 9,49\text{ A} \rightarrow$ Chọn CB LG định mức $10\text{ A}$ ($I_{cphc} = 9,5\text{ A}$); Dòng yêu cầu $I_{cp} = 15,625\text{ A} \rightarrow$ Chọn cáp CADIVI $1,5\text{ mm}^2$ ($I_{cp} = 19\text{ A}$, độ sụt áp $24\text{ mV}$).
    • Nhánh máy 24, 25 (Nhóm 3 - $P = 2\text{ kW}, \cos\varphi = 0,8$): $I_{lvmax} = 3,79\text{ A} \rightarrow$ Chọn CB LG định mức $5\text{ A}$ ($I_{cphc} = 4,25\text{ A}$); Dòng yêu cầu $I_{cp} = 6,99\text{ A} \rightarrow$ Chọn cáp CADIVI $1,5\text{ mm}^2$ ($I_{cp} = 19\text{ A}$, độ sụt áp $2,4\text{ mV}$).

Kết quả và đóng góp

Đồ án đã hoàn thành đầy đủ các nội dung tính toán thiết kế kỹ thuật cung cấp điện hạ thế cho phân xưởng ép nhựa với các kết quả cụ thể:

1. Tổng hợp thông số phụ tải tính toán phân xưởng

Phân nhóm phụ tải Tổng $P_{đm}$ (kW) $P_{tt}$ (kW) $Q_{tt}$ (kvar) $S_{tt}$ (kVA) $I_{tt}$ (A)
Nhóm động lực I (7 máy) 141 123,00 92,25 153,75 233,60
Nhóm động lực II (9 máy) 134 115,77 86,82 144,71 219,86
Nhóm động lực III (12 máy) 192 178,00 133,50 222,50 338,00
Phụ tải chiếu sáng ($972\text{ m}^2$) - 14,58 19,39 - -
Toàn phân xưởng (tổng hợp) 467 389,58 300,39 492,00 747,50

2. Bảng tổng hợp thiết bị đóng cắt và cáp phân phối hạ thế

Nhóm thiết bị Công suất máy ($P_{đm}$) Dòng $I_{lvmax}$ (A) Định mức CB chọn (A) Tiết diện cáp CADIVI ($\text{mm}^2$) Dòng $I_{cp}$ cáp (A)
Máy 1 (Nhóm 1) 16 kW 30,38 40 6 59
Máy 2 (Nhóm 1) 25 kW 47,47 50 16 79
Máy 3, 4, 5, 6, 7 20 kW 37,98 40 10 64
Máy 8, 10 (Nhóm 2) 20 kW 37,98 40 10 64
Máy 9, 11 (Nhóm 2) 10 kW 18,99 20 4 32
Máy 12, 13, 14, 15, 16 15 kW 28,48 30 4 47
Máy 17, 18 (Nhóm 3) 3 kW 5,69 10 1,5 19
Máy 19, 21, 26 (Nhóm 3) 15 kW 28,48 30 4 47
Máy 20 (Nhóm 3) 5 kW 9,49 10 1,5 19
Máy 24, 25 (Nhóm 3) 2 kW 3,79 5 1,5 19

3. Đóng góp kỹ thuật của đồ án

  • Xây dựng phương án cấp điện mạch lạc theo cấu trúc hình tia hai cấp (từ Trạm biến áp $\rightarrow$ Tủ phân phối chính MDB $\rightarrow$ Tủ động lực DB $\rightarrow$ Thiết bị tiêu thụ), nâng cao tính tự chủ vận hành của từng máy.
  • Tính toán chính xác tọa độ tâm phụ tải và xử lý linh hoạt việc dịch chuyển vị trí tủ về phía vách tường ($Y=0\text{ m}$ và $Y=18\text{ m}$), vừa tối ưu hóa chiều dài đường cáp giảm tổn thất công suất, vừa đáp ứng yêu cầu an toàn lối đi trong xưởng công nghiệp.
  • Lựa chọn đồng bộ chủng loại cáp điện CADIVI và khí cụ đóng cắt LG dựa trên các hệ số suy giảm dòng nhiệt thực tế ($K=0,608$).

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế:

    • Phạm vi tính toán của đồ án tập trung chủ yếu vào mạng điện phân phối hạ áp nội bộ phân xưởng (22/0,4 kV); văn bản chưa mở rộng tính toán kiểm tra dòng ngắn mạch ba pha, một pha để kiểm nghiệm khả năng cắt ngắn mạch của CB và độ bền lực điện động của thanh cái.
    • Chưa đi sâu vào tính toán thiết kế trạm biến áp chi tiết (chọn dung lượng máy biến áp cấp nguồn cho TBA số 3) và bài toán bù công suất phản kháng chi tiết bằng tụ bù tĩnh nhằm nâng cao hệ số $\cos\varphi$ từ $0,8$ lên mức tối ưu ($> 0,9$).
    • Trong Nhóm 3 có phụ tải sấy công suất lớn ($100\text{ kW}$) chiếm hơn một nửa công suất nhóm nhưng phần thuyết minh tính chọn dây dẫn cho nhánh này chưa được trình bày chi tiết trong văn bản trích xuất.

  • Hướng nghiên cứu tiếp:

    • Mở rộng tính toán chế độ ngắn mạch mạng hạ áp nhằm kiểm tra độ chọn lọc phối hợp bảo vệ giữa CB nhánh và CB tổng tại tủ MDB/trạm biến áp.
    • Thiết kế hệ thống tủ tụ bù tự động đóng cắt theo bậc tại thanh cái 0,4 kV của tủ MDB để nâng cao chất lượng điện áp và giảm tiền phạt công suất phản kháng.
    • Khảo sát các chế độ khởi động của các động cơ máy ép công suất lớn để kiểm tra sụt áp động học trong quá trình vận hành dây chuyền.

Giá trị tham khảo

  • Đối tượng tham khảo:
    • Sinh viên chuyên ngành Kỹ thuật Điện, Điện Tự động Công nghiệp, Hệ thống Điện làm đồ án môn học Cung cấp điện và đồ án tốt nghiệp đại học.
    • Kỹ sư thiết kế cơ điện (MEP), cán bộ quản lý kỹ thuật cơ điện tại các nhà máy sản xuất linh kiện, thiết bị điện tử trong các khu công nghiệp.
  • Nội dung có giá trị tham khảo cao:
    • Quy trình từng bước áp dụng phương pháp số thiết bị hiệu quả ($n_{hq}$) đối với các nhóm máy thực tế có công suất phân bố không đều.
    • Cách tính toán tọa độ tâm phụ tải hình học và kỹ thuật chuyển đổi vị trí bố trí tủ điện thực tế theo kiến trúc nhà xưởng công nghiệp.
    • Bảng tra và phương pháp hiệu chỉnh dòng phát nóng cho cáp ngầm luồn ống PVC kết hợp chọn Aptomat của các hãng sản xuất phổ biến trên thị trường (CADIVI, LG).

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao đồ án lựa chọn sơ đồ mạng điện hình tia thay vì sơ đồ phân nhánh?

Sơ đồ hình tia được lựa chọn vì tính chất nối dây rõ ràng, mỗi tủ động lực và mỗi máy sản xuất được cấp nguồn từ một tuyến riêng biệt. Điều này giúp các phụ tải ít bị ảnh hưởng lẫn nhau khi xảy ra sự cố, nâng cao độ tin cậy cung cấp điện, dễ dàng bảo trì sửa chữa và thuận lợi trong việc áp dụng các biện pháp bảo vệ tự động hóa, dù chi phí đầu tư ban đầu cao hơn sơ đồ phân nhánh.

2. Ý nghĩa của việc xác định tâm phụ tải và tại sao vị trí tủ điện thực tế lại dời về phía vách tường?

Xác định tâm phụ tải nhằm tìm vị trí đặt tủ phân phối sao cho khoảng cách dẫn điện đến các thiết bị là ngắn nhất, qua đó giảm thiểu tổn thất điện áp ($\Delta U$) và tổn thất công suất ($\Delta P$). Tuy nhiên, tọa độ tâm lý thuyết tính toán ($X=25,10\text{ m}; Y=7,52\text{ m}$) nằm ngay giữa lòng phân xưởng. Để đảm bảo an toàn vận hành, mỹ quan và không gây cản trở lối đi lại vận chuyển máy móc, các tủ điện đã được hiệu chỉnh đặt áp sát vào vách tường ($Y=0\text{ m}$ hoặc $Y=18\text{ m}$).

3. Phụ tải tính toán tổng hợp toàn phân xưởng ép nhựa là bao nhiêu?

Tổng công suất đặt của 28 thiết bị trong xưởng là $467\text{ kW}$. Sau khi tính toán theo phương pháp số thiết bị hiệu quả cho 3 nhóm động lực kết hợp hệ số đồng thời $k_{đt} = 0,9$ và cộng thêm phụ tải chiếu sáng ($14,58\text{ kW}$), phụ tải tính toán toàn xưởng đạt: công suất tác dụng $P_{ttpx} = 389,58\text{ kW}$, công suất phản kháng $Q_{ttpx} = 300,39\text{ kvar}$, công suất biểu kiến $S_{ttpx} = 492\text{ kVA}$ và dòng điện tính toán $I_{ttpx} = 747,5\text{ A}$.

4. Hệ số hiệu chỉnh dòng điện cho phép của cáp $K = 0,608$ được tính toán như thế nào?

Hệ số hiệu chỉnh $K = 0,608$ được xác định dựa trên điều kiện lắp đặt thực tế của dây dẫn: tuyến cáp được đặt luồn trong ống nhựa PVC và chôn ngầm dưới nền đất ở độ sâu 10cm. Công thức xác định là $K = K_4 \times 0,95$, phản ánh tác động giảm khả năng tản nhiệt của môi trường đất và ống bảo vệ so với điều kiện đặt hở trong không khí tiêu chuẩn.

5. Khí cụ đóng cắt bảo vệ và dây dẫn trong đồ án được lựa chọn từ những thương hiệu nào?

Khí cụ đóng cắt và bảo vệ (CB/Aptomat) được lựa chọn từ dòng sản phẩm của hãng LG (với các cấp dòng định mức $5\text{ A}, 10\text{ A}, 20\text{ A}, 30\text{ A}, 40\text{ A}, 50\text{ A}$ tra cứu qua sổ tay Ngô Hồng Quang). Dây dẫn và cáp phân phối hạ áp sử dụng cáp ruột đồng cách điện PVC do hãng CADIVI sản xuất với các tiết diện từ $1,5\text{ mm}^2$ đến $16\text{ mm}^2$.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp của sinh viên Lê Xuân Hòa đã giải quyết bài toán thiết kế cung cấp điện hạ áp cho phân xưởng ép nhựa thuộc Công ty TNHH Fuji Xerox Hải Phòng một cách khoa học và bám sát thực tiễn công nghiệp. Bằng việc áp dụng phương pháp số thiết bị hiệu quả và kỹ thuật xác định tâm phụ tải, tác giả đã tính toán chính xác nhu cầu công suất toàn xưởng ($S_{tt} = 492\text{ kVA}$, $I_{tt} = 747,5\text{ A}$) và định hình vị trí mạng phân phối tối ưu. Hệ thống sơ đồ hình tia kết hợp cáp CADIVI đi ngầm trong ống PVC và khí cụ đóng cắt LG được thiết kế đồng bộ, đảm bảo tính an toàn kỹ thuật, độ tin cậy cung cấp điện và tính thẩm mỹ cao cho môi trường sản xuất hiện đại.