Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong tiến trình công nghiệp hóa và hiện đại hóa, sự phát triển nhanh chóng của các khu công nghiệp, khu chế xuất và nhà máy sản xuất kéo theo nhu cầu tiêu thụ điện năng tăng cao. Hệ thống cung cấp điện đóng vai trò huyết mạch trong việc duy trì hoạt động sản xuất liên tục, an toàn và hiệu quả kinh tế. Đối với các cơ sở sản xuất có dây chuyền công nghệ hiện đại, mật độ phụ tải cao và tính chất phụ tải phức tạp như ngành sản xuất sơn và bao bì màng mỏng, việc tính toán, thiết kế một hệ thống cung cấp điện đồng bộ từ trạm biến áp, mạng hạ áp đến hệ thống bảo vệ, chống sét là yêu cầu kỹ thuật bắt buộc.

Đề tài "Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho phân xưởng sản xuất sơn của Công ty Cổ phần SIVICO" do sinh viên Trần Anh Nam (Lớp DC2101, Ngành Điện Tự động công nghiệp, Trường Đại học Quản lý và Công nghệ Hải Phòng) thực hiện dưới sự hướng dẫn của ThS. Phạm Đức Thuận. Các mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu được xác lập bao gồm:

  1. Khảo sát tổng mặt bằng, công nghệ sản xuất và đặc điểm phụ tải của nhà máy sản xuất sơn và bao bì SIVICO tại Khu công nghiệp Nam Đình Vũ, Hải Phòng.
  2. Xác định phụ tải tính toán của toàn bộ nhà máy, bao gồm phụ tải chiếu sáng và phụ tải động lực theo các khu vực chức năng.
  3. Lựa chọn cấp điện áp, tính toán dung lượng và số lượng máy biến áp, đồng thời lựa chọn nguồn máy phát điện dự phòng phù hợp với phân loại hộ tiêu thụ.
  4. Thiết kế sơ đồ nguyên lý mạng điện phân phối hạ áp, lựa chọn phương thức đi dây và cấu trúc cấp nguồn hình tia.
  5. Tính toán bù công suất phản kháng nhằm nâng cao hệ số công suất $\cos\varphi$, tính toán dòng ngắn mạch, tổn thất điện áp để lựa chọn tiết diện dây dẫn, cáp điện và khí cụ đóng cắt bảo vệ.
  6. Thiết kế hệ thống chống sét trực tiếp và hệ thống nối đất an toàn cho toàn bộ công trình theo các quy chuẩn kỹ thuật hiện hành.

Đối tượng nghiên cứu là hệ thống cung cấp điện tổng thể cho nhà máy sản xuất sơn và bao bì màng mỏng của Công ty Cổ phần SIVICO. Phạm vi không gian là khuôn viên nhà máy có tổng diện tích $21.000\text{ m}^2$ tại Khu công nghiệp Nam Đình Vũ (Hải Phòng), nhận nguồn trung thế từ lưới điện quốc gia $22\text{ kV}$. Thời gian thực hiện đồ án từ ngày 06/04/2021 đến ngày 03/07/2021.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Để thực hiện đồ án thiết kế kỹ thuật, tác giả đã áp dụng hệ thống tiêu chuẩn, quy phạm ngành và các phương pháp tính toán chuyên ngành điện:

  • Hệ thống quy chuẩn và tiêu chuẩn áp dụng:

    • TCVN 9206-2012: Tiêu chuẩn lắp đặt thiết bị điện trong nhà ở và công trình công cộng.
    • TCVN 9207-2012: Tiêu chuẩn đặt đường dẫn điện trong nhà ở và công trình công cộng.
    • TCXDVN 46-2007: Chống sét cho công trình xây dựng – Hướng dẫn thiết kế, kiểm tra và bảo trì hệ thống.
    • 11 TCN 18-2006, 11 TCN 19-2006, 11 TCN 20-2006: Quy phạm trang bị điện (Phần I: Quy định chung; Phần II: Hệ thống đường dẫn điện; Phần III: Trang bị phân phối và trạm biến áp).
    • QCXDVN 09:2013 / QCXDVN 09:2017: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về các công trình xây dựng sử dụng năng lượng hiệu quả.
    • Sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện từ $0,4$ đến $500\text{ kV}$ của tác giả Ngô Hồng Quang.

  • Phương pháp tính toán kỹ thuật:

    • Phương pháp xác định phụ tải tính toán: Sử dụng phương pháp suất phụ tải trên một đơn vị diện tích ($P_0 - \text{W/m}^2$) để xác định phụ tải chiếu sáng và phụ tải sinh hoạt/văn phòng; sử dụng phương pháp công suất đặt kết hợp hệ số nhu cầu ($K_{nc}$), hệ số đồng thời ($K_{đt}$), hệ số cực đại ($K_{max}$) và số thiết bị dùng điện hiệu quả ($n_{hq}$) để xác định phụ tải động lực của từng dây chuyền sản xuất.
    • Phương pháp tính chọn máy biến áp: Dựa trên tổng công suất tính toán toàn phần ($S_{tt}$), hệ số quá tải cho phép ($K_{qt} = 1,4$ theo TCVN hoặc $1,3$ theo IEC) và phân loại hộ tiêu thụ loại II để chọn trạm biến áp một máy kết hợp máy phát dự phòng.
    • Phương pháp bù công suất phản kháng: Xác định dung lượng bù ($Q_{bù}$) nhằm nâng hệ số công suất từ $\cos\varphi_1 = 0,8$ lên giá trị tối ưu, phân chia theo các cấp bù tự động.
    • Phương pháp tính toán ngắn mạch và sụt áp: Áp dụng giải tích mạng hạ áp để tính toán dòng ngắn mạch lớn nhất/nhỏ nhất phục vụ việc kiểm tra độ bền nhiệt, khả năng cắt định mức của máy cắt (ACB/MCCB) và kiểm tra độ sụt áp ($\Delta U%$) trên các tuyến cáp dẫn.
    • Phương pháp thiết kế chống sét: Sử dụng phương pháp bán kính bảo vệ của đầu thu sét phát tia tiên đạo sớm (ESE - Early Streamer Emission) kết hợp kim thu sét Franklin cổ điển.

  • Nguồn dữ liệu thực tế: Bản vẽ mặt bằng tổng thể tỷ lệ 1:1000 nhà máy SIVICO; danh mục công suất thiết bị dây chuyền sản xuất sơn và công nghệ sản xuất bao bì màng mỏng chuyển giao từ tập đoàn DPI (Malaysia).

Thiết kế và triển khai

Hệ thống cung cấp điện cho nhà máy SIVICO được thiết kế hoàn chỉnh từ khâu tiếp nhận nguồn trung thế đến các tủ phân phối phụ tải:

  • Kiến trúc mạng điện:

    • Nguồn điện chính được lấy từ lưới trung thế $22\text{ kV}$ của khu vực đưa về trạm biến áp hạ áp $22/0,4\text{ kV}$ đặt ngoài trời trong khuôn viên nhà máy.
    • Hệ thống phân phối hạ áp sử dụng cấu trúc mạng hình tia (radial distribution) xuất phát từ tủ phân phối tổng MSB (Main Switchboard) cấp điện trực tiếp đến các tủ phân phối trung gian MDB và các tủ động lực (DB), tủ chiếu sáng từng phân xưởng. Cấu trúc hình tia đảm bảo độ tin cậy cao, dễ vận hành, cô lập sự cố và bảo trì thuận tiện cho hộ tiêu thụ loại II.

  • Lựa chọn thiết bị nguồn:

    • Trạm biến áp: Lắp đặt 01 máy biến áp 3 pha ngâm dầu của hãng THIBIDI, công suất định mức $1800\text{ kVA}$, điện áp $22 \pm 2 \times 2,5% / 0,4\text{ kV}$, tổ đấu dây Dyn-11, tần số $50\text{ Hz}$, cuộn dây đồng, làm mát tự nhiên kiểu ONAN.
    • Nguồn dự phòng: Lắp đặt 01 máy phát điện dự phòng Diesel của hãng Perkins công suất liên tục $1800\text{ kVA}$ (công suất dự phòng $2035\text{ kVA}$), model động cơ GP2000, điện áp $380\text{V}/50\text{ Hz}$, dòng định mức $3200\text{A}$, kết nối qua tủ chuyển đổi nguồn tự động (ATS) để cấp điện cho các phụ tải ưu tiên khi mất lưới.

  • Giải pháp cáp và tủ bảng điện:

    • Tuyến cáp xuất hạ thế: Sử dụng 6 sợi cáp 3 pha 4 dây cấu hình $6 \times (3P+4N)$ đồng cách điện XLPE vỏ PVC ($\text{Cu/XLPE/PVC } 1 \times 240\text{ mm}^2$) từ máy biến áp về thanh cái $1600\text{A}$ tủ MSB.
    • Lắp đặt tuyến dây: Tuyến cáp từ trạm biến áp về tủ tổng bố trí trong mương cáp ngầm có nắp đậy bê tông. Tuyến cáp từ tủ động lực đến các động cơ máy sản xuất sử dụng cáp đồng luồn ống thép chôn ngầm dưới sàn nhà xưởng ở độ sâu $30\text{ cm}$.
    • Thiết bị đóng cắt bảo vệ: Tủ tổng MSB trang bị máy cắt không khí ACB khung $2600\text{A}$ ($I_r = 2300\text{A}$, 3P, khả năng cắt dòng ngắn mạch $85\text{ kA} / 100\text{ kA}$); các nhánh phân phối sử dụng Aptomat khối MCCB và Aptomat tép MCB phân cấp theo trị số dòng tính toán.

  • Hệ thống bù công suất và chống sét:

    • Lắp đặt tủ tụ bù tự động 9 bước với tổng dung lượng $450\text{ kVAR}$ ($9 \times 50\text{ kVAR}$), sử dụng bộ điều khiển Mikro PFR60.
    • Hệ thống chống sét trực tiếp sử dụng kim thu sét phát tia tiên đạo sớm ESE Prevectron kết hợp cáp thoát sét đồng bọc ERICORE dẫn xuống mạng tiếp địa cọc - thanh liên kết.

Nội dung chính theo từng chương

Chương I: Tổng quan về hệ thống cung cấp điện và phân xưởng sản xuất sơn

Chương I hệ thống hóa các yêu cầu chung về thiết kế cung cấp điện công nghiệp, các chỉ tiêu kỹ thuật (độ tin cậy cung cấp điện theo 3 loại hộ tiêu thụ, chất lượng điện áp và tần số, an toàn điện và tính kinh tế tối ưu). Tác giả phân tích quy mô Công ty Cổ phần SIVICO – đơn vị thành lập ngày 28/03/2002 chuyên sản xuất sơn giao thông nhiệt dẻo phản quang (công suất giai đoạn I: 5.000 tấn/năm, giai đoạn II: 10.000 tấn/năm theo công nghệ tập đoàn DPI - Malaysia) và nhà máy bao bì màng mỏng phức hợp (công suất 6,5 triệu túi/tháng).

Mặt bằng tổng thể nhà máy có diện tích $21.000\text{ m}^2$, cơ cấu sử dụng đất gồm: đất xây dựng công trình $12.600\text{ m}^2$ ($60%$), đất giao thông sân bãi $4.200\text{ m}^2$ ($20%$), đất cây xanh $4.000\text{ m}^2$ ($20%$). Các hạng mục chính gồm:

Ký hiệu Hạng mục công trình Diện tích ($\text{m}^2$)
01 Sảnh tòa nhà 250
02 Khu văn phòng 3 tầng 587
03 Khu xưởng bao bì 8.224
04 Khu xưởng sơn 3.104
05 Cổng chính 50
06 Nhà thường trực 12
07 Trạm biến áp 40
08 Nhà nghỉ ca + Xưởng cơ điện 203,5
09 Kho chất thải rắn + sinh hoạt 28
10 Kho chất thải nguy hại 35
11 Kho nguyên liệu 70
12 Kho dung môi 247
13 Chỗ để xe kết hợp cây xanh 1.000
14 Tháp giải nhiệt chiller 200
- Bể nước Dung tích $480\text{ m}^3$

Do tính chất liên tục của dây chuyền sản xuất hóa chất và bao bì, nếu mất điện sẽ gây hỏng sản phẩm và thiệt hại kinh tế lớn, nhà máy được xếp vào phụ tải loại II.

Chương II: Xác định phụ tải tính toán

Chương II trình bày cơ sở lý thuyết các phương pháp xác định phụ tải (theo công suất đặt và hệ số nhu cầu, theo công suất trung bình và thiết bị hiệu quả $n_{hq}$, theo suất phụ tải trên diện tích $P_0$, theo suất tiêu hao trên đơn vị sản phẩm).

Tác giả thực hiện tính toán chi tiết cho hai nhóm phụ tải của nhà máy:

  • Phụ tải chiếu sáng: Sử dụng suất phụ tải chiếu sáng $P_0 = 1,5\text{ W/m}^2$ cho các phân xưởng sản xuất (theo QCXDVN 09). Lựa chọn bóng đèn LED High Bay $150\text{W}$ của Rạng Đông (model D HB01L cho xưởng sơn: 30 bộ $= 4,5\text{ kW}$; model D HB03L cho xưởng bao bì: 84 bộ $= 12,6\text{ kW}$). Tổng hợp phụ tải chiếu sáng toàn nhà máy:
Khu vực Diện tích ($\text{m}^2$) Suất phụ tải ($P_0$ - $\text{W/m}^2$) Công suất 1 bộ (W) Số lượng bộ đèn Công suất đặt (kW)
Khu văn phòng 587 24 90 150 13,50
Khu xưởng bao bì 8.224 1,5 150 84 12,60
Khu xưởng sơn 3.104 1,5 150 30 4,50
Nhà thường trực 12 10 30 4 0,12
Nhà nghỉ ca, xưởng cơ điện 203,5 30 90 60 5,40
Sinh hoạt 28 10 25 10 0,25
Kho 352 5 50 35 1,75
Ngoài trời - - 150 23 3,45

Tổng công suất tính toán chiếu sáng toàn nhà máy: $P_{ttcs} = 40,97\text{ kW}$ (với $\cos\varphi = 1 \Rightarrow Q_{ttcs} = 0$).

  • Phụ tải động lực: Thống kê công suất đặt các thiết bị máy móc:
    • Xưởng sơn (máy trộn, đóng nắp, dán bao): $75,5\text{ kW}$.
    • Xưởng bao bì: Dây chuyền in số 1 ($330\text{ kW}$), Dây chuyền in số 2 ($720\text{ kW}$), Máy ghép dung môi ($184\text{ kW}$), Máy thổi màng Ấn Độ ($184\text{ kW}$), Máy dán phòng LAB ($145\text{ kW}$), Máy xẻ phòng LAB ($100\text{ kW}$), Máy thổi màng Trung Quốc ($85\text{ kW}$), Máy xẻ xưởng ($60\text{ kW}$), Máy ghép không dung môi ($50\text{ kW}$), Máy dán xưởng ($45\text{ kW}$), Tháp nhiệt & làm lạnh ($32\text{ kW}$), Máy nén khí ($30\text{ kW}$), Máy tái chế ($30\text{ kW}$).
    • Khu vực phụ trợ: Văn phòng ($14,675\text{ kW}$), Nhà thường trực ($0,3\text{ kW}$), Nhà nghỉ ca & cơ điện ($8,14\text{ kW}$), Sinh hoạt ($1,68\text{ kW}$), Kho ($3,52\text{ kW}$).
    • Tổng phụ tải động lực tính toán: $P_{ttđl} = 1259,2\text{ kW}$ (với $\cos\varphi = 0,8 \Rightarrow \tan\varphi = 0,75 \Rightarrow Q_{ttđl} = 944,4\text{ kVAR}$).

Tổng công suất toàn phần tính toán của toàn nhà máy sau khi tính thêm hệ số phát triển tương lai $K_{pt} = 10%$ công suất định mức là: $S_{tt} = 1767,6\text{ kVA}$.

Chương III: Máy biến áp và phương án cung cấp điện

Chương III lựa chọn cấu hình trạm biến áp và nguồn cấp điện:

  • Lựa chọn máy biến áp: Dựa vào điều kiện $S_{đmB} \ge S_{tt} = 1767,6\text{ kVA}$, tác giả chọn 01 máy biến áp dầu 3 pha của THIBIDI công suất $1800\text{ kVA}$, cấp điện áp $22/0,4\text{ kV}$, tổn hao không tải $P_0 < 2850\text{W}$, tổn hao ngắn mạch $P_k < 18000\text{W}$, điện áp ngắn mạch $U_k% = 4 \div 6%$, khối lượng $5775\text{ kg}$, đặt ngoài trời sát vách phân xưởng để giảm tổn thất truyền tải.
  • Lựa chọn máy phát điện dự phòng: Chọn 01 máy phát điện Diesel Perkins 3 pha công suất liên tục $1800\text{ kVA}$ (dự phòng $2035\text{ kVA}$), model GP2000, $380\text{V}/50\text{ Hz}$, dòng định mức $3200\text{A}$, kích thước $8300 \times 2460 \times 3060\text{ mm}$, khối lượng $18.000\text{ kg}$.
  • Chế độ vận hành hệ thống:
    • Chế độ bình thường: Toàn bộ nhà máy nhận điện từ lưới qua máy biến áp $1800\text{ kVA}$, máy phát ở chế độ chờ.
    • Chế độ mất điện lưới: Bộ chuyển nguồn tự động ATS gửi tín hiệu khởi động máy phát Perkins, cấp nguồn cho thanh cái ưu tiên và tự động sa thải các phụ tải không thiết yếu đã định trước.
    • Chế độ báo cháy: Khi có tín hiệu báo cháy, hệ thống tự động cắt máy cắt ACB tổng của các khu vực bị ảnh hưởng, riêng tủ điện bơm chữa cháy luôn được duy trì nguồn điện liên tục trong mọi tình huống.
  • Cấu trúc mạng hạ áp: Lựa chọn sơ đồ hình tia từ tủ MSB đến các tủ phân phối và tủ động lực chuyên biệt cho từng phân xưởng.

Chương IV: Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy sản xuất sơn SIVICO

Chương IV giải quyết bài toán nâng cao hệ số công suất, tính chọn cáp và thiết bị bảo vệ:

  • Bù công suất phản kháng: Phân tích lợi ích của việc nâng cao $\cos\varphi$ (giảm tổn thất điện năng, tránh bị phạt tiền công suất phản kháng khi vượt quá $40%$ năng lượng tác dụng, giảm dòng điện tải $I = \frac{P}{\sqrt{3}U\cos\varphi}$ từ đó giảm tiết diện dây dẫn). Tính toán và lựa chọn tủ tụ bù công suất phản kháng hạ áp tổng dung lượng $450\text{ kVAR}$, chia làm 9 cấp bù tự động ($9 \times 50\text{ kVAR}$), sử dụng bộ điều khiển Mikro PFR60.
  • Lựa chọn dây dẫn và cáp ngầm: Tuyến xuất từ máy biến áp sang tủ MSB sử dụng 6 xuất cáp 3 pha 4 dây $\text{Cu/XLPE/PVC } 1 \times 240\text{ mm}^2$. Các tuyến cáp nội bộ được tính chọn theo điều kiện phát nóng cho phép ($I_{cp} \ge I_{tt}$), kiểm tra theo điều kiện sụt áp cho phép ($\Delta U \le \Delta U_{cp}$) và độ bền nhiệt khi ngắn mạch.
  • Lựa chọn thiết bị bảo vệ: Tủ phân phối tổng sử dụng máy cắt không khí ACB 3P $2600\text{A}$ ($I_r = 2300\text{A}$, $I_{cu} = 85\text{ kA} / 100\text{ kA}$); các xuất tuyến động lực sử dụng MCCB và MCB 3 pha với dòng cắt ngắn mạch phù hợp theo vị trí phân cấp.

Chương V: Tính toán chống sét và nối đất an toàn

Chương V tính toán hệ thống bảo vệ công trình trước tác động của sét và thiết kế nối đất:

  • Chống sét: Căn cứ tiêu chuẩn TCXDVN 46-2007, áp dụng công nghệ thu sét phát tia tiên đạo sớm (kim thu sét ESE Prevectron) kết hợp kim Franklin cổ điển. Tính toán bán kính bảo vệ $R_p$ theo cấp bảo vệ công trình và độ cao đặt kim; sử dụng cáp thoát sét bọc đồng chuyên dụng ERICORE đi thẳng xuống hệ thống cọc tiếp địa.
  • Hệ thống nối đất: Thiết kế hệ thống nối đất an toàn kết hợp chống sét và nối đất làm việc của máy biến áp hạ thế. Áp dụng công thức tính toán điện trở nối đất cọc tiếp địa bằng thép mạ đồng chôn sâu, có tính đến hệ số thay đổi điện trở suất của đất theo mùa ($K_m$) để đảm bảo trị số điện trở nối đất tổng hợp $R_{nđ} \le 4,\Omega$ cho hệ thống điện và $R_{nđ} \le 10,\Omega$ cho chống sét trực tiếp.

Kết quả và đóng góp

Đồ án đã hoàn thành toàn bộ khối lượng thiết kế kỹ thuật cung cấp điện cho nhà máy sản xuất sơn và bao bì SIVICO với các kết quả định lượng cụ thể:

Hạng mục kỹ thuật Giá trị / Thiết bị lựa chọn Ghi chú kỹ thuật
Tổng diện tích mặt bằng $21.000\text{ m}^2$ (Xây dựng: $12.600\text{ m}^2$) KCN Nam Đình Vũ, Hải Phòng
Công suất tính toán chiếu sáng ($P_{ttcs}$) $40,97\text{ kW}$ ($\cos\varphi = 1$) Đèn LED High Bay Rạng Đông 150W
Công suất tính toán động lực ($P_{ttđl}$) $1259,2\text{ kW}$ ($\cos\varphi = 0,8$) $Q_{ttđl} = 944,4\text{ kVAR}$
Tổng công suất tính toán toàn phần ($S_{tt}$) $1767,6\text{ kVA}$ Đã tính $10%$ dự phòng tương lai
Máy biến áp chính 01 máy THIBIDI $1800\text{ kVA} - 22/0,4\text{ kV}$ Kiểu ONAN, tổ Dyn-11
Máy phát điện dự phòng 01 máy Perkins $1800\text{ kVA}$ ($380\text{V} - 3200\text{A}$) Động cơ GP2000, tích hợp tủ ATS
Tủ tụ bù công suất phản kháng $450\text{ kVAR}$ ($9 \text{ bước} \times 50\text{ kVAR}$) Bộ điều khiển Mikro PFR60
Cáp xuất hạ thế trạm biến áp $6 \times (3P+4N)\text{ Cu/XLPE/PVC } 1 \times 240\text{ mm}^2$ Thanh cái MSB 1600A
Thiết bị đóng cắt tổng (MSB) ACB 3P $2600\text{A}$ ($I_r = 2300\text{A}$, $I_{cu} = 85/100\text{ kA}$) Kèm hệ thống bảo vệ quá tải, ngắn mạch
Giải pháp chống sét & nối đất Kim ESE Prevectron + cáp ERICORE Đạt chuẩn TCXDVN 46-2007

Về mặt giải pháp và đóng góp:

  • Xây dựng phương án cấp điện hình tia hạ thế tối ưu cho nhà máy công nghiệp sản xuất hóa chất và bao bì màng mỏng, đảm bảo phân tách rõ ràng giữa phụ tải động lực công suất lớn và phụ tải điều hành/chiếu sáng.
  • Thiết lập bảng thống kê và tính toán chi tiết từng nhóm thiết bị dây chuyền in, máy thổi màng, máy ghép màng và xưởng sơn, làm cơ sở chính xác để chọn lựa dung lượng trạm biến áp $1800\text{ kVA}$ và hệ thống tụ bù $450\text{ kVAR}$, tránh lãng phí vốn đầu tư ban đầu hoặc non tải máy biến áp.
  • Thiết kế hoàn chỉnh các chế độ vận hành liên động gồm chế độ điện lưới, chế độ chuyển đổi máy phát tự động khi mất điện qua ATS và chế độ sa thải tải khi xảy ra sự cố cháy.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế: Bản thuyết minh đồ án chủ yếu dừng lại ở các bước tính toán thiết kế kỹ thuật sơ bộ theo tiêu chuẩn quy phạm và phương pháp giải tích truyền thống; chưa thực hiện mô phỏng số kiểm tra phân bố sóng hài (harmonic analysis) bậc cao sinh ra từ các bộ biến tần công suất lớn của hai dây chuyền in ($330\text{ kW}$ và $720\text{ kW}$) và các máy ghép màng.
  • Hướng nghiên cứu tiếp:
    • Tính toán, đo đạc và thiết kế bổ sung các bộ lọc sóng hài chủ động hoặc thụ động (Active/Passive Harmonic Filters) tại tủ phân phối xưởng bao bì để bảo vệ tụ bù và nâng cao chất lượng điện năng.
    • Nghiên cứu tích hợp hệ thống giám sát và quản lý năng lượng tự động (SCADA / BMS) nhằm đo lường trực tuyến các thông số điện năng và điều khiển tối ưu hóa vận hành nhà máy theo thời gian thực.

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu tham khảo chuyên môn phù hợp cho sinh viên, học viên và kỹ sư thuộc các ngành Điện tự động công nghiệp, Hệ thống điện, Kỹ thuật điện và Kỹ thuật công trình (M&E).

Các nội dung có giá trị ứng dụng cao bao gồm:

  • Phương pháp thống kê và phân nhóm phụ tải thực tế cho một nhà máy sản xuất công nghiệp kết hợp giữa công nghệ hóa chất (sơn nhiệt dẻo) và công nghệ cơ khí màng mỏng (bao bì phức hợp).
  • Quy trình tính toán thực tế lựa chọn trạm biến áp $1800\text{ kVA}$, máy phát dự phòng $1800\text{ kVA}$, tủ bù 9 cấp $450\text{ kVAR}$ và cấu hình tuyến cáp ngầm $1 \times 240\text{ mm}^2$.
  • Giải pháp thiết kế phối hợp bảo vệ bằng máy cắt ACB/MCCB và hệ thống chống sét kim phát tia tiên đạo sớm (ESE) theo tiêu chuẩn TCXDVN 46-2007.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao nhà máy sản xuất sơn SIVICO được xếp vào hộ tiêu thụ loại II và giải pháp cấp nguồn dự phòng được lựa chọn như thế nào?
Nhà máy SIVICO sở hữu các dây chuyền sản xuất sơn và bao bì màng mỏng liên tục; nếu xảy ra mất điện đột ngột sẽ làm hỏng bán thành phẩm, đóng cứng dung môi, tổn hại thiết bị và gây thiệt hại kinh tế lớn. Do đó, nhà máy được xếp vào hộ tiêu thụ loại II. Để đảm bảo tính liên tục cấp điện, đồ án lựa chọn giải pháp sử dụng 01 máy biến áp lưới $1800\text{ kVA}$ kết hợp 01 máy phát điện dự phòng Diesel Perkins $1800\text{ kVA}$ liên động qua hệ thống tủ chuyển nguồn tự động ATS.

2. Tổng công suất tính toán toàn phần $S_{tt} = 1767,6\text{ kVA}$ của nhà máy được tổng hợp từ những thành phần nào?
Công suất toàn phần được tính từ tổng phụ tải chiếu sáng $P_{ttcs} = 40,97\text{ kW}$ ($\cos\varphi = 1, Q_{ttcs} = 0$), tổng phụ tải động lực $P_{ttđl} = 1259,2\text{ kW}$ ($Q_{ttđl} = 944,4\text{ kVAR}$, $\cos\varphi = 0,8$), đồng thời nhân thêm hệ số dự phòng phát triển phụ tải trong tương lai $K_{pt} = 10%$ công suất định mức.

3. Thông số kỹ thuật chính của máy biến áp được lựa chọn trong đồ án là gì?
Tác giả chọn máy biến áp ngâm dầu 3 pha của hãng THIBIDI, kiểu ONAN-1800, công suất định mức $1800\text{ kVA}$, cấp điện áp $22 \pm 2 \times 2,5% / 0,4\text{ kV}$, tổ đấu dây Dyn-11, tần số $50\text{ Hz}$, cuộn dây bằng đồng, tổn hao không tải $P_0 < 2850\text{W}$, tổn hao ngắn mạch $P_k < 18000\text{W}$, $U_k% = 4 \div 6%$, tổng khối lượng $5775\text{ kg}$, chế tạo theo tiêu chuẩn IEC 76 và Quyết định 2608/QĐ-EVN SPC.

4. Hệ thống bù công suất phản kháng được thiết kế với dung lượng và cấu hình như thế nào?
Để nâng cao hệ số công suất $\cos\varphi$, giảm tổn thất điện năng và tránh bị phạt tiền công suất phản kháng, hệ thống trang bị tủ tụ bù tự động tổng dung lượng $450\text{ kVAR}$ gồm 9 bước bù (mỗi bước $50\text{ kVAR}$), sử dụng bộ điều khiển tự động Mikro PFR60 kết nối tại thanh cái hạ thế tủ MSB.

5. Phương án đi dây từ trạm biến áp đến tủ phân phối và từ tủ động lực đến các máy móc được quy định ra sao?
Đoạn từ trạm biến áp về tủ tổng MSB sử dụng 6 tuyến cáp 3 pha 4 dây $\text{Cu/XLPE/PVC } 1 \times 240\text{ mm}^2$ đặt trong mương cáp ngầm có nắp đậy bê tông. Đoạn từ các tủ động lực đến từng thiết bị máy móc sử dụng cáp 3 pha 4 lõi bọc cách điện tăng cường, luồn trong ống thép chôn ngầm dưới nền nhà xưởng ở độ sâu $30\text{ cm}$.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp của sinh viên Trần Anh Nam đã giải quyết hoàn chỉnh bài toán thiết kế kỹ thuật cung cấp điện cho nhà máy sản xuất sơn và bao bì SIVICO tại Khu công nghiệp Nam Đình Vũ với quy mô mặt bằng $21.000\text{ m}^2$. Các tính toán kỹ thuật từ việc xác định phụ tải ($S_{tt} = 1767,6\text{ kVA}$), lựa chọn trạm biến áp THIBIDI $1800\text{ kVA}$, máy phát dự phòng Perkins $1800\text{ kVA}$, hệ thống tụ bù $450\text{ kVAR}$ đến giải pháp mạng phân phối hình tia và chống sét ESE đều bám sát các quy chuẩn, tiêu chuẩn ngành hiện hành. Công trình đảm bảo đầy đủ các tiêu chí về độ tin cậy cung cấp điện, an toàn vận hành và hiệu quả kinh tế cho cơ sở sản xuất công nghiệp.