Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu
Trong tiến trình công nghiệp hóa và hiện đại hóa, điện năng đóng vai trò thiết yếu phục vụ các hoạt động sản xuất tại các nhà máy, khu chế xuất và phân xưởng cơ khí. Một hệ thống cung cấp điện đạt tiêu chuẩn kỹ thuật không chỉ dừng lại ở việc đáp ứng nhu cầu vận hành thông thường mà còn phải đảm bảo các chỉ tiêu: cung cấp điện an toàn, liên tục, giảm thiểu tổn thất công suất và điện năng, thuận tiện cho công tác quản lý, vận hành và sửa chữa.
Đồ án môn học Cung cấp điện với đề tài "Thiết kế cung cấp điện cho phân xưởng sửa chữa cơ khí số 1" được sinh viên Trương Kim Quốc Bảo (lớp 19DC111, Khoa Cơ điện – Điện tử, Trường Đại học Lạc Hồng) thực hiện dưới sự hướng dẫn của Th.s Nguyễn Công Chương vào tháng 10 năm 2021 tại Đồng Nai.
Nhiệm vụ và mục tiêu nghiên cứu của đồ án bao gồm:
- Phân tích đặc điểm phụ tải và phân nhóm các thiết bị công nghệ trong phân xưởng cơ khí.
- Xác định công suất tính toán cho từng nhóm thiết bị động lực, hệ thống chiếu sáng và tổng công suất tính toán của toàn phân xưởng.
- Xác định tọa độ tâm phụ tải hình học và vị trí đặt các tủ điện phân phối (tủ chính MDB, các tủ phụ DB1, DB2 và tủ chiếu sáng LDB).
- Lựa chọn cấp điện áp, số lượng và dung lượng định mức của máy biến áp cấp nguồn từ lưới điện trung thế.
- Tính chọn tiết diện cáp dẫn điện cho các tuyến chính và tuyến nhánh theo điều kiện phát nóng có xét đến hệ số hiệu chỉnh môi trường lắp đặt ($K$), đồng thời kiểm tra tổn thất điện áp cho phép ($\Delta U% \le 5%$).
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
- Đối tượng: Phân xưởng sửa chữa cơ khí số 1 (Đề số 1) gồm 12 loại thiết bị máy công cụ 3 pha với tổng cộng 38 máy móc sản xuất.
- Không gian: Mặt bằng nhà xưởng có kích thước chiều rộng $20\text{ m} \times$ chiều dài $40\text{ m}$ (diện tích sàn $800\text{ m}^2$).
- Điều kiện nguồn: Nhận điện từ lưới điện trung thế cấp điện áp $22\text{ kV}$, hạ áp xuống cấp điện áp $380/220\text{ V}$ phục vụ các phụ tải động lực và chiếu sáng.
Cơ sở lý thuyết và phương pháp
Đồ án áp dụng các nguyên lý và quy trình thiết kế mạng lưới cung cấp điện công nghiệp, dựa trên tài liệu chuyên môn chính là giáo trình Cung cấp điện của Th.s Nguyễn Công Chương cùng các tiêu chuẩn kỹ thuật điện áp dụng tại Việt Nam (TCVN, IEC).
1. Khung lý thuyết và công thức tính toán
- Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo hệ số cực đại ($k_{\max}$) và số thiết bị hiệu quả ($n_{\text{hq}}$):
- Xác định số thiết bị hiệu quả $n_{\text{hq}}$ thông qua các đại lượng tương đối $n_$ và $P_$: $$n_* = \frac{n_1}{n}, \quad P_* = \frac{\sum P_{\text{đm}1}}{\sum P_{\text{đm}}}$$ $$n_{\text{hq}} = \frac{0{,}95}{\frac{(P_)^2}{n_} + \frac{(1 - P_)^2}{1 - n_}} \implies n_{\text{hq}} = n \times n_{\text{hq}}$$
- Xác định hệ số sử dụng bình quân $k_{\text{sd}}$ của nhóm: $$k_{\text{sd}} = \frac{\sum (P_{\text{đm}i} \times k_{\text{sd}i})}{\sum P_{\text{đm}i}}$$
- Tra đồ thị/bảng quan hệ giữa $n_{\text{hq}}$ và $k_{\text{sd}}$ để tìm $k_{\max}$, từ đó tính công suất tác dụng tính toán $P_{\text{tt}} = k_{\max} \times k_{\sd} \times \sum P_{\text{đm}}$.
- Phương pháp tính toán chiếu sáng: Xác định công suất chiếu sáng theo phương pháp suất phụ tải trên một đơn vị diện tích mặt bằng: $$P_{\text{ttCS}} = P_0 \times S$$ Trong đó $S = 800\text{ m}^2$, suất phụ tải chiếu sáng lựa chọn $P_0 = 15\text{ W/m}^2$.
- Phương pháp xác định tâm phụ tải: Sử dụng công thức trọng tâm hình học theo mô-men tĩnh của công suất tác dụng: $$X = \frac{\sum (P_i \times x_i)}{\sum P_i}, \quad Y = \frac{\sum (P_i \times y_i)}{\sum P_i}$$
- Phương pháp lựa chọn và kiểm tra dây dẫn:
- Chọn tiết diện theo điều kiện dòng điện phát nóng lâu dài cho phép: $$I_{\text{cpđm}} \ge \frac{I_{\text{lvmax}}}{K}$$ Với $K = K_4 \times K_5 \times K_6 \times K_7$ là hệ số hiệu chỉnh theo điều kiện lắp đặt thực tế.
- Kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp: $$\Delta U = \sqrt{3} \times I_{\text{lvmax}} \times (r_0 \cos\varphi + x_0 \sin\varphi) \times L$$ $$\Delta U% = \frac{\Delta U}{U_{\text{đm}}} \times 100% \le \Delta U_{\text{cp}}% = 5%$$
2. Nguồn dữ liệu
- Bảng danh mục thiết bị và thông số kỹ thuật (công suất $P_{\text{đm}}$, hệ số sử dụng $k_{\text{sd}}$, hệ số công suất $\cos\varphi$) của Đề số 1.
- Bảng tra thông số cáp đồng hạ thế cách điện PVC (cáp 1 lõi, 4 lõi) của hãng CADIVI.
- Bảng thông số kỹ thuật máy biến áp 3 pha ngâm dầu của hãng THIBIDI.
Nội dung chính theo từng chương
Chương 1: Xác định công suất tính toán và tâm phụ tải
Chương này tập trung thống kê phụ tải, chia nhóm làm việc, áp dụng thuật toán giải tích để xác định phụ tải đỉnh và định vị tọa độ phân phối nguồn.
1. Thống kê phụ tải ban đầu của phân xưởng
Phân xưởng bao gồm 12 nhóm thiết bị với các thông số định mức được cho trong bảng sau:
| TT | Ký hiệu thiết bị | Số lượng | $P_{\text{đm}}$ (kW) | $k_{\text{sd}}$ | $\cos\varphi$ |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | Nhóm 1 | 4 | 7 | 0,6 | 0,70 |
| 2 | Nhóm 2 | 6 | 4 | 0,6 | 0,70 |
| 3 | Nhóm 3 | 4 | 5 | 0,6 | 0,80 |
| 4 | Nhóm 4 | 3 | 7 | 0,4 | 0,80 |
| 5 | Nhóm 5 | 3 | 9 | 0,7 | 0,80 |
| 6 | Nhóm 6 | 4 | 4 | 0,6 | 0,75 |
| 7 | Nhóm 7 | 3 | 4 | 0,4 | 0,75 |
| 8 | Nhóm 8 | 1 | 11 | 0,6 | 0,80 |
| 9 | Nhóm 9 | 1 | 17 | 0,6 | 0,60 |
| 10 | Nhóm 10 | 2 | 4 | 0,7 | 0,60 |
| 11 | Nhóm 11 | 2 | 5 | 0,6 | 0,70 |
| 12 | Nhóm 12 | 3 | 8 | 0,5 | 0,80 |
2. Kết quả tính toán công suất theo từng nhóm động lực
Toàn bộ thiết bị được chia thành 2 nhóm động lực chính:
- Nhóm I: Tổng cộng 20 thiết bị, tổng công suất đặt $\sum P_{\text{đm}1} = 112\text{ kW}$.
- Số thiết bị hiệu quả tính được: $n_{\text{hq}} = 17{,}64$.
- Hệ số sử dụng trung bình: $k_{\text{sd}} = 0{,}57$.
- Hệ số cực đại tra được: $k_{\max} = 1{,}245$.
- Công suất tác dụng tính toán: $P_{\text{ttN1}} = 79{,}48\text{ kW}$.
- Hệ số công suất trung bình: $\cos\varphi_{\text{tb}1} = 0{,}739$.
- Công suất biểu kiến: $S_{\text{ttN1}} = 108{,}04\text{ kVA}$.
- Công suất phản kháng: $Q_{\text{ttN1}} = 134{,}339\text{ kVAr}$.
- Nhóm II: Tổng cộng 18 thiết bị, tổng công suất đặt $\sum P_{\text{đm}2} = 122\text{ kW}$.
- Số thiết bị hiệu quả: $n_{\text{hq}} = 15{,}408$.
- Hệ số sử dụng trung bình: $k_{\text{sd}} = 0{,}225$.
- Hệ số cực đại: $k_{\max} = 1{,}6$.
- Công suất tác dụng tính toán: $P_{\text{ttN2}} = 43{,}92\text{ kW}$.
- Hệ số công suất trung bình: $\cos\varphi_{\text{tb}2} = 0{,}69$ (và đoạn tính phụ tải $0{,}60$).
- Công suất biểu kiến: $S_{\text{ttN2}} = 63{,}65\text{ kVA}$ (và công suất nhánh động lực cực đại đạt $160{,}879\text{ kVA}$).
- Công suất phản kháng: $Q_{\text{ttN2}} = 46{,}07\text{ kVAr}$.
3. Công suất tính toán tổng hợp và chiếu sáng
- Phụ tải động lực đồng thời: Với số nhóm $n = 2$, hệ số đồng thời chọn $k_{\text{đt}} = 0{,}9$:
- $P_{\text{ttđtpx}} = 0{,}9 \times (79{,}48 + 43{,}92) = 111{,}06\text{ kW}$.
- $Q_{\text{ttđtpx}} = 0{,}9 \times (108{,}04 + 63{,}65) = 171{,}69\text{ kVAr}$ (trong tính toán mở rộng có kể đến $242{,}027\text{ kVAr}$).
- $S_{\text{ttđtpx}} = \sqrt{111{,}06^2 + 171{,}69^2} = 172{,}05\text{ kVA}$.
- Phụ tải chiếu sáng:
- Mặt bằng: $S = 20\text{ m} \times 40\text{ m} = 800\text{ m}^2$, $P_0 = 15\text{ W/m}^2 \implies P_{\text{ttCS}} = 12\text{ kW}$.
- Lựa chọn chủng loại đèn: Đèn LED pha Highbay mã hiệu HB-100W-WW có tích hợp bộ chuyển đổi AC/DC, hệ số công suất $\cos\varphi = 0{,}98$.
- Tổng công suất toàn phân xưởng: $S_{\text{ttpx}} = 196{,}3\text{ kVA}$.
4. Xác định tâm phụ tải và vị trí đặt tủ điện
Dựa trên kết quả tính toán mô-men tĩnh của phụ tải kết hợp với yêu cầu thực tế về mỹ quan, không gian lối đi và an toàn thao tác:
- Tủ DB1 (Nhóm 1): Tọa độ tính toán ban đầu là $(21{,}75\text{ m}; 11{,}2\text{ m})$, được dịch chuyển về vị trí vách tường $(25\text{ m}; 1\text{ m})$.
- Tủ DB2 (Nhóm 2): Tọa độ tính toán ban đầu là $(15{,}85\text{ m}; 8{,}9\text{ m})$, được dịch chuyển về vị trí vách tường $(1\text{ m}; 10\text{ m})$.
- Tủ phân phối chính MDB: Tọa độ tính toán là $(18{,}68\text{ m}; 9{,}95\text{ m})$, dời về vị trí bức tường phía trước bên phải cửa chính có tọa độ $(1\text{ m}; 9\text{ m})$.
- Tủ chiếu sáng LDB: Tâm chiếu sáng lý thuyết tại tâm nhà xưởng $(20\text{ m}; 10\text{ m})$, bố trí thực tế tại bức tường phía trước bên trái cửa chính tọa độ $(15\text{ m}; 3\text{ m})$.
Chương 2: Xác định công suất trạm biến áp
Chương 2 trình bày cơ sở lựa chọn cấp điện áp và dung lượng máy biến áp phục vụ sản xuất.
- Phân loại cấp điện áp và đặc tính trạm:
- Phân xưởng nhận nguồn trung thế $22\text{ kV}$ từ lưới điện khu vực và chuyển đổi thành lưới hạ áp $380/220\text{ V}$.
- Do phụ tải phân xưởng cơ khí thuộc loại hộ tiêu thụ loại 3 (không yêu cầu khắt khe về nguồn cấp song song liên tục), hệ thống được thiết kế sử dụng trạm 1 máy biến áp.
- Tính chọn dung lượng máy biến áp:
- Tổng công suất tính toán toàn xưởng: $S_{\text{ttpx}} = 196{,}3\text{ kVA}$.
- Dự phòng phát triển công suất từ $30%$ đến $40%$: $$S_{\text{đmMBA}} \ge S_{\text{ttpx}} + (30% \div 40%) \times S_{\text{ttpx}} = 255{,}2 \div 274{,}8\text{ kVA}$$
- Lựa chọn máy biến áp tiêu chuẩn 3 pha ngâm dầu dung lượng $320\text{ kVA}$ của hãng THIBIDI (cấp điện áp $22/0{,}4\text{ kV}$).
- Thông số kỹ thuật của máy biến áp THIBIDI 320 kVA:
- Tổn hao không tải ($P_0$): $720\text{ W}$.
- Dòng điện không tải ($I_0%$): $2%$.
- Tổn hao ngắn mạch ở $75^\circ\text{C}$ ($P_k$): $3900\text{ W}$.
- Điện áp ngắn mạch ($U_k%$): $4%$.
- Kích thước hình học ($L \times W \times H$): $1055\text{ mm} \times 940\text{ mm} \times 1545\text{ mm}$.
- Trọng lượng: Dầu cách điện $309\text{ kg}$, ruột máy $775\text{ kg}$, tổng trọng lượng $1380\text{ kg}$.
Chương 3: Chọn dây dẫn và kiểm tra tổn thất điện áp
Chương 3 trình bày các bước tính toán chi tiết việc lựa chọn cáp dẫn điện cho từng tuyến hạ áp từ máy biến áp về tủ chính, từ tủ chính đến các tủ phụ và từ tủ phụ đến từng thiết bị công tác.
1. Điều kiện môi trường và phương pháp lắp đặt cáp
- Cáp điện được luồn trong ống đơn tuyến và chôn ngầm trong nền đất.
- Hệ số hiệu chỉnh môi trường lắp đặt được xác định: $$K = K_4 \times K_5 \times K_6 \times K_7 = 0{,}8 \times 1 \times 1 \times 0{,}89 = 0{,}712$$ (Trong đó: $K_4 = 0{,}8$ do đặt trong ống chôn ngầm; $K_5 = 1$ cho 1 mạch cáp; $K_6 = 1$ cho đất khô; $K_7 = 0{,}89$ tương ứng nhiệt độ đất $30^\circ\text{C}$ với cách điện PVC).
2. Lựa chọn cáp cho các tuyến phân phối chính
| Tuyến dây | Chiều dài ($L$) | $I_{\text{lvmax}}$ (A) | $I_{\text{cpđm}}$ yêu cầu (A) | Chủng loại cáp CADIVI lựa chọn | $I_{\text{đm}}$ cáp (A) | Tổn thất điện áp tuyến $\Delta U$ (V) | Tổn thất điện áp tích lũy $\Delta U%$ | Đánh giá ($\Delta U% \le 5%$) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| MBA $\to$ MDB | $20\text{ m}$ | 486,18 | 682,8 | CVV-1x240 $\text{mm}^2$ (2 sợi/pha) | $463 \times 2 = 926$ | 1,80 | 0,48% | Đạt |
| MDB $\to$ DB1 | $33\text{ m}$ | 164,00 | 230,3 | CVV-4x120 $\text{mm}^2$ | 260 | 1,56 | 0,88% | Đạt |
| MDB $\to$ DB2 | $23\text{ m}$ | 244,40 | 343,26 | CVV-4x150 $\text{mm}^2$ | 375 | 1,33 | 0,69% | Đạt |
| MDB $\to$ LDB | $10\text{ m}$ | 19,18 | 26,9 | CVV-4x2,5 $\text{mm}^2$ | 29 | 2,41 | 1,11% | Đạt |
| MDB $\to$ Tụ bù | $1\text{ m}$ | 198,20 | 198,2 | CVV-1x120 $\text{mm}^2$ ($Q_{\text{bù}} = 88{,}7\text{ kVAr}$) | 260 | 0,06 | 0,0496% | Đạt |
Ghi chú về dây trung tính tuyến MBA $\to$ MDB: Theo quy chuẩn chọn tiết diện dây trung tính $\ge 50%$ tiết diện pha, đồ án bố trí 1 sợi cáp đơn CVV-1x240 $\text{mm}^2$ làm dây trung tính.
3. Lựa chọn cáp cho các nhánh phụ tải từ tủ DB1 (Nhóm I)
- Nhánh 1 (Cấp cho máy 1A, 1B, 2A, 2B): $I_{\text{lvmax}} = 60{,}7\text{ A}$; $I_{\text{cpđm}} \ge 85{,}3\text{ A}$. Chọn cáp CVV-4x25 $\text{mm}^2$ ($I_{\text{đm}} = 107\text{ A}$, $r_0 = 0{,}727\ \Omega/\text{km}$). Tổng tổn thất điện áp $\Delta U_{\text{MBA-2B}} = 4{,}21\text{ V}$ ($\Delta U% = 1{,}1% < 5%$).
- Nhánh 2 (Cấp cho máy 1C, 1D, 2C): $I_{\text{lvmax}} = 50{,}6\text{ A}$; $I_{\text{cpđm}} \ge 71{,}1\text{ A}$. Chọn cáp CVV-4x16 $\text{mm}^2$ ($I_{\text{đm}} = 83\text{ A}$, $r_0 = 1{,}15\ \Omega/\text{km}$). Tổng tổn thất điện áp $\Delta U_{\text{MBA-2C}} = 4{,}03\text{ V}$ ($\Delta U% = 1{,}06% < 5%$).
- Nhánh 3 (Cấp cho máy 8, 10A, 10B): $I_{\text{lvmax}} = 82{,}8\text{ A}$; $I_{\text{cpđm}} \ge 116{,}4\text{ A}$. Chọn cáp CVV-4x35 $\text{mm}^2$ ($I_{\text{đm}} = 129\text{ A}$, $r_0 = 0{,}524\ \Omega/\text{km}$). Tổng tổn thất điện áp $\Delta U_{\text{MBA-8B}} = 5{,}16\text{ V}$ ($\Delta U% = 1{,}35% < 5%$).
- Nhánh 4 (Cấp cho máy 5A, 5B, 5C): $I_{\text{lvmax}} = 34{,}2\text{ A}$; $I_{\text{cpđm}} \ge 48\text{ A}$. Chọn cáp CVV-4x6 $\text{mm}^2$ ($I_{\text{đm}} = 48\text{ A}$, $r_0 = 3{,}08\ \Omega/\text{km}$). Tổng tổn thất điện áp $\Delta U_{\text{MBA-5C}} = 5{,}03\text{ V}$ ($\Delta U% = 1{,}32% < 5%$).
- Nhánh 5 (Cấp cho máy 6A, 6B, 6C): $I_{\text{lvmax}} = 32{,}5\text{ A}$; $I_{\text{cpđm}} \ge 45{,}7\text{ A}$. Chọn cáp CVV-4x6 $\text{mm}^2$ ($I_{\text{đm}} = 48\text{ A}$, $r_0 = 3{,}08\ \Omega/\text{km}$). Tổng tổn thất điện áp $\Delta U_{\text{MBA-6C}} = 5{,}20\text{ V}$ ($\Delta U% = 1{,}36% < 5%$).
4. Lựa chọn cáp cho các nhánh phụ tải từ tủ DB2 (Nhóm II)
- Nhánh 1 (Cấp cho máy 3D, 3C, 3B, 3A, 2E, 2D): $I_{\text{lvmax}} = 57{,}5\text{ A}$; $I_{\text{cpđm}} \ge 80{,}7\text{ A}$. Chọn cáp CVV-4x16 $\text{mm}^2$ ($I_{\text{đm}} = 83\text{ A}$, $r_0 = 1{,}15\ \Omega/\text{km}$). Tổng tổn thất điện áp $\Delta U_{\text{MBA-2D}} = 4{,}06\text{ V}$ ($\Delta U% = 1{,}0% < 5%$).
- Nhánh 2 (Cấp cho máy 4C, 4B, 4A, 2F): Tiếp tục quy trình xác định $\cos\varphi_{\text{tb}} = 0{,}77$ và dòng điện làm việc lớn nhất để chọn cáp hạ áp tương thích.
Thiết kế và triển khai
Hệ thống cung cấp điện cho phân xưởng sửa chữa cơ khí được tổ chức theo cấu trúc hình tia phân cấp rõ ràng:
- Cấu trúc mạng cung cấp điện:
- Nguồn điện từ đường dây trung thế $22\text{ kV}$ được đưa tới Trạm biến áp hạ áp treo/đặt ngoài trạm có máy biến áp THIBIDI $320\text{ kVA}$ ($22/0{,}4\text{ kV}$).
- Từ tủ hạ áp của trạm biến áp, nguồn động lực chính được dẫn ngầm về Tủ phân phối tổng MDB đặt sát cửa ra vào của phân xưởng.
- Tại tủ MDB, hệ thống phân tách thành 3 tuyến độc lập:
- Tuyến cấp nguồn cho Tủ phân phối phụ số 1 (DB1) điều khiển các nhóm máy gia công cắt gọt, tiện, phay khu vực 1.
- Tuyến cấp nguồn cho Tủ phân phối phụ số 2 (DB2) điều khiển các máy khu vực 2.
- Tuyến cấp nguồn cho Tủ chiếu sáng (LDB) điều khiển toàn bộ giàn đèn LED Highbay.
- Bộ tụ bù công suất phản kháng dung lượng $Q_{\text{bù}} = 88{,}7\text{ kVAr}$ tích hợp tại MDB giúp nâng cao hệ số công suất và giảm dòng tải phản kháng qua máy biến áp.
- Quy cách vật tư và thi công:
- Toàn bộ cáp truyền tải sử dụng loại cáp đồng bọc cách điện PVC, vỏ PVC có giáp bảo vệ (mã hiệu CVV, CVV/DTA, CVV/WA của CADIVI).
- Tuyến cáp được đặt luồn trong ống bảo vệ chôn ngầm dưới nền bê tông của nhà xưởng, hạn chế tối đa nguy cơ va đập cơ học do các phương tiện nâng hạ hoặc công nhân di chuyển trong xưởng cơ khí.
Kết quả và đóng góp
Đồ án đã giải quyết toàn diện bài toán thiết kế kỹ thuật cung cấp điện hạ thế cho phân xưởng cơ khí với các kết quả cụ thể:
- Xác định chính xác phụ tải: Đưa ra bảng tính phụ tải chi tiết cho 38 thiết bị công nghệ với tổng công suất tính toán toàn phân xưởng là $S_{\text{ttpx}} = 196{,}3\text{ kVA}$.
- Lựa chọn thiết bị nguồn tối ưu: Tính toán dự phòng mở rộng hợp lý ($30% - 40%$) để quyết định chọn máy biến áp THIBIDI 3 pha công suất $320\text{ kVA}$ ($22/0{,}4\text{ kV}$), vừa đảm bảo an toàn cấp điện vừa tránh lãng phí chi phí đầu tư ban đầu.
- Quy hoạch mạng lưới truyền dẫn đồng bộ: Tính chọn đầy đủ các cấp cáp ngầm CADIVI từ $2{,}5\text{ mm}^2$ đến $240\text{ mm}^2$. Mọi tuyến dây đều thỏa mãn điều kiện phát nóng ($I_{\text{cpđm}} \ge I_{\text{lvmax}}/K$) và có mức sụt áp tối đa chỉ $1{,}36%$, thấp hơn nhiều so với ngưỡng quy chuẩn cho phép ($5%$).
- Tối ưu hóa vị trí tủ điện: Phương pháp tính toán tâm phụ tải giúp giảm thiểu tổn thất điện năng và tiết kiệm chiều dài dây dẫn thi công.
Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp
- Hạn chế:
- Phần tính toán các tuyến cáp nhánh thuộc Nhóm II (từ tủ DB2 đến các thiết bị 4C, 4B, 4A, 2F) trong văn bản mới dừng ở khâu xác định dòng điện làm việc mà chưa trình bày hết kết quả kiểm tra sụt áp cuối cùng.
- Nội dung trích xuất chưa bao gồm phần tính toán dòng ngắn mạch hạ áp và tính chọn các thiết bị đóng cắt, bảo vệ (như máy cắt không khí ACB, khối Aptomat MCCB, MCB, rơ le nhiệt và contactor).
- Hướng hoàn thiện:
- Hoàn tất bảng tính cho các nhánh tải còn lại của tủ DB2.
- Bổ sung chương tính toán dòng ngắn mạch $I_{\text{N}}$ tại các thanh cái MDB, DB1, DB2 để kiểm tra khả năng cắt dòng ngắn mạch ($I_{\text{cu}}$) của các khí cụ đóng cắt bảo vệ.
Giá trị tham khảo
Báo cáo đồ án môn học này là tài liệu tham khảo cho sinh viên các chuyên ngành:
- Kỹ thuật Điện, Điện công nghiệp, Kỹ thuật Cơ điện – Điện tử tại các trường đại học, cao đẳng kỹ thuật.
- Người làm đồ án môn học Cung cấp điện hoặc thiết kế mạng điện nhà máy, phân xưởng cơ khí.
Nội dung có giá trị tham khảo nổi bật bao gồm:
- Quy trình chuẩn xác định phụ tải động lực theo phương pháp hệ số cực đại $k_{\max}$ và số thiết bị hiệu quả $n_{\text{hq}}$.
- Phương pháp lập bảng ma trận tọa độ để tính toán tâm phụ tải và hiệu chỉnh vị trí đặt tủ điện thực tế.
- Bảng thông số tra cứu kỹ thuật tiêu chuẩn của cáp CADIVI và máy biến áp THIBIDI.
Câu hỏi thường gặp
1. Phân xưởng trong đồ án có quy mô mặt bằng và số lượng thiết bị như thế nào?
Phân xưởng có kích thước $20\text{ m} \times 40\text{ m}$ (diện tích $800\text{ m}^2$), vận hành 38 thiết bị máy công cụ 3 pha $380\text{ V}$ được phân thành 12 nhóm máy với các công suất định mức từ $4\text{ kW}$ đến $17\text{ kW}$.
2. Tổng công suất tính toán toàn phân xưởng và dung lượng máy biến áp được chọn là bao nhiêu?
Tổng công suất tính toán toàn phân xưởng $S_{\text{ttpx}}$ đạt $196{,}3\text{ kVA}$. Tác giả đã chọn 1 máy biến áp 3 pha ngâm dầu THIBIDI công suất $320\text{ kVA}$ (cấp điện áp $22/0{,}4\text{ kV}$) với hệ số dự phòng mở rộng $30% - 40%$.
3. Tuyến cáp chính từ máy biến áp về tủ phân phối tổng MDB sử dụng loại cáp nào?
Tuyến cáp chính (dài $20\text{ m}$) sử dụng cáp đồng 1 lõi CADIVI CVV-1x240 $\text{mm}^2$ đi 2 sợi/pha, dây trung tính đi 1 sợi $240\text{ mm}^2$, chôn ngầm trong đất qua ống bảo vệ, có mức tổn thất điện áp là $1{,}8\text{ V}$ ($0{,}48%$).
4. Hệ số hiệu chỉnh môi trường $K$ để tính chọn cáp ngầm được xác định như thế nào?
Hệ số $K$ được tính theo công thức $K = K_4 \times K_5 \times K_6 \times K_7 = 0{,}8 \times 1 \times 1 \times 0{,}89 = 0{,}712$, tương ứng với điều kiện cáp đặt trong ống đi ngầm trong đất khô, nhiệt độ đất $30^\circ\text{C}$ và vỏ cách điện bằng nhựa PVC.
5. Giải pháp chiếu sáng cho phân xưởng được thiết kế ra sao?
Chiếu sáng phân xưởng được tính theo suất phụ tải $P_0 = 15\text{ W/m}^2$, tổng công suất chiếu sáng $P_{\text{ttCS}} = 12\text{ kW}$. Phân xưởng sử dụng đèn LED pha Highbay (HB-100W-WW) có hệ số công suất cao $\cos\varphi = 0{,}98$.
Kết luận
Đồ án môn học Cung cấp điện của sinh viên Trương Kim Quốc Bảo đã hoàn thành việc thiết kế kỹ thuật hệ thống cấp điện cho phân xưởng cơ khí diện tích $800\text{ m}^2$ nhận nguồn từ lưới $22\text{ kV}$. Các tính toán từ phân nhóm phụ tải, xác định công suất tính toán bằng phương pháp $k_{\max}$, xác định tâm phụ tải, đến việc lựa chọn máy biến áp $320\text{ kVA}$ và hệ thống cáp ngầm CADIVI đều bám sát cơ sở lý thuyết và tiêu chuẩn ngành. Kết quả tính toán đảm bảo tính liên tục, an toàn vận hành và độ sụt áp luôn nằm trong giới hạn cho phép.