Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Đồ án tốt nghiệp "Thiết kế cung cấp điện cho xí nghiệp công nghiệp" do sinh viên Nguyễn Văn Khôi thực hiện dưới sự hướng dẫn của GVC. Nguyễn Xuân Phú tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh (tháng 01/2011). Đề tài giải quyết bài toán thiết kế mạng lưới cung cấp điện hoàn chỉnh cho một xí nghiệp công nghiệp quy mô 13 phân xưởng sản xuất, đặt ra yêu cầu đồng thời về độ tin cậy cung cấp điện, chất lượng điện năng và tối ưu hóa chi phí đầu tư - vận hành.

Hệ thống điện được cấp nguồn từ điểm đấu nối thuộc lưới trung áp 22 kV có tọa độ $(457; 57)$, công suất ngắn mạch của hệ thống $S_k = 180 \text{ MVA}$. Thời gian sử dụng công suất cực đại hàng năm là $T_M = 5100 \text{ h}$. Về cơ cấu phụ tải, tổng tỷ lệ phụ tải loại 1 và loại 2 chiếm 75% công suất toàn xí nghiệp (trong đó phụ tải loại 1 chiếm 50%, phụ tải loại 2 chiếm 25%, và phụ tải loại 3 chiếm 25%). Các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật biên phục vụ bài toán so sánh kinh tế bao gồm: giá thành tổn thất điện năng $c = 1000 \text{ đ/kWh}$, suất thiệt hại do ngừng cung cấp điện $g_{th} = 4500 \text{ đ/kWh}$, và tổn hao điện áp cho phép trong mạng hạ áp $\Delta U_{cp} = 5% U_{đm}$.

Nhiệm vụ thiết kế của đồ án được xác định cụ thể theo 7 nội dung:

  1. Xác định phụ tải tính toán cho từng phân xưởng và toàn bộ xí nghiệp.
  2. Xác định vị trí đặt trạm biến áp và sơ đồ nối dây cho mạng điện.
  3. Tính toán tổn thất điện áp, tổn thất công suất và tổn thất điện năng trong hệ thống.
  4. Tính toán dòng ngắn mạch tại các điểm nút đặc trưng của mạng điện.
  5. Lựa chọn và kiểm tra các thiết bị điện, khí cụ đóng cắt và thanh dẫn theo điều kiện làm việc bình thường và điều kiện sự cố.
  6. Tính toán bù công suất phản kháng cho xí nghiệp.
  7. Tính toán thiết kế chiếu sáng, bảo vệ nối đất và chống sét cho một phân xưởng đại diện.

Đối tượng nghiên cứu là hệ thống cung cấp điện công nghiệp từ cấp điện áp 22 kV đến cấp hạ áp 0,4 kV. Phạm vi không gian nghiên cứu bao gồm mặt bằng tổng thể 13 phân xưởng của xí nghiệp cùng tuyến đường dây trung áp nối từ điểm đấu điện về trạm biến áp. Phạm vi thời gian nghiên cứu gắn với chu kỳ vận hành năm theo thời gian sử dụng công suất cực đại $T_M = 5100 \text{ h}$ và thời gian thu hồi vốn giả định 8 năm.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp thiết kế

Hệ thống phương pháp luận và cơ sở lý thuyết áp dụng trong đồ án dựa trên các nguyên lý kỹ thuật điện và cung cấp điện công nghiệp:

Khung lý thuyết và phân loại phụ tải

  • Khái niệm phụ tải tính toán ($P_{tt}, Q_{tt}, S_{tt}$): Là phụ tải giả thiết lâu dài không đổi, tương đương với phụ tải thực tế biến đổi, sinh ra hiệu ứng nhiệt lớn nhất trên dây dẫn và thiết bị điện.
  • Phân loại phụ tải theo độ tin cậy:
    • Phụ tải loại 1: Mất điện gây nguy hiểm tính mạng con người, thiệt hại lớn nền kinh tế hoặc ảnh hưởng chính trị; yêu cầu bắt buộc cấp điện liên tục từ 2 nguồn độc lập.
    • Phụ tải loại 2: Mất điện gây thiệt hại kinh tế do ngừng trệ sản xuất hoặc hư hỏng sản phẩm; thời gian mất điện cho phép trong khoảng 5–10 phút.
    • Phụ tải loại 3: Các phụ tải còn lại, cho phép mất điện trong thời gian dài hơn để xử lý sự cố.

Các mô hình tính toán phụ tải

Đồ án tổng hợp và áp dụng các mô hình xác định phụ tải tính toán từ bậc thấp (thiết bị) đến bậc cao (toàn xí nghiệp):

  • Phương pháp tính theo công suất đặt và hệ số nhu cầu: $P_{tt} = \sum k_{nc,i} \cdot P_{đm,i}$, $Q_{tt} = P_{tt} \cdot \tan\varphi$, $S_{tt} = \sqrt{P_{tt}^2 + Q_{tt}^2}$.
  • Phương pháp tính theo suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản xuất: $P_{tt} = p_0 \cdot S$ (áp dụng cho các xưởng phân bố tải đều).
  • Phương pháp tính theo suất chi phí điện năng trên đơn vị sản phẩm: $P_{tt} = P_{tb} = \frac{a_0 \cdot M}{t}$.
  • Phương pháp hệ số cực đại và công suất trung bình (hệ số nhu cầu nâng cao): $P_{tt} = k_{max} \cdot k_{sd} \cdot P_{đm}$, trong đó $k_{max} = f(k_{sd}, n_{hq})$ xác định qua số thiết bị hiệu dụng $n_{hq}$.

Phương pháp so sánh kinh tế - kỹ thuật

Để lựa chọn phương án tối ưu về trạm biến áp và tuyến dây, đồ án sử dụng chỉ tiêu hàm chi phí quy đổi hàng năm: $$Z = p \cdot V + C + Y_{th}$$ Trong đó: $V$ là tổng vốn đầu tư thiết bị; $p$ là hệ số tiêu chuẩn thu hồi vốn kết hợp hệ số khấu hao thiết bị ($p = a_{kh} + k_{kh}$, với thời gian thu hồi vốn 8 năm, tuổi thọ cáp 15–20 năm); $C$ là chi phí tổn thất điện năng hàng năm ($C = \Delta A \cdot c$); $Y_{th}$ là chi phí thiệt hại do mất điện ($Y_{th} = A_{th} \cdot g_{th}$).

Tiêu chuẩn và tài liệu tra cứu

Nghiên cứu sử dụng các hệ số hiệu chỉnh lắp đặt cáp theo Tiêu chuẩn Quốc tế IEC (bảng H1-19 đến H1-22), tài liệu Cung cấp điện và Thiết kế hệ thống điện của Nguyễn Xuân Phú, Quyền Huy Ánh, cùng Sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện 0,4–500 kV của Ngô Hồng Quang.

Thiết kế và triển khai hệ thống kỹ thuật

Hệ thống kỹ thuật được thiết kế đồng bộ từ khâu trạm biến áp, mạng lưới phân phối đến các thiết bị bảo vệ chuyên dụng:

Hạng mục kỹ thuật Giải pháp và thông số thiết kế được lựa chọn
Vị trí trạm biến áp Tọa độ tâm phụ tải lý thuyết tính toán: $(X_{BA}; Y_{BA}) = (97,7; 7,0) \text{ m}$
Máy biến áp chính Trạm gồm 2 máy biến áp $22/0,4 \text{ kV}$, dung lượng mỗi máy $320 \text{ kVA}$ (THIBIDI chế tạo)
Nguồn điện dự phòng 01 máy phát điện Diesel $S320P1$ công suất $320 \text{ kVA}$, kết hợp hệ thống tự động chuyển nguồn ATS
Đường cáp trung áp 22 kV Cáp nhôm lõi thép AC-35 ($F = 35 \text{ mm}^2, I_{cp} = 160 \text{ A}$), chiều dài tuyến $L = 361 \text{ m}$, đi 2 lộ
Cáp từ trạm đến tủ chính Cáp đồng M-240 ($I_{cp} = 880 \text{ A}$), đi 2 lộ cáp ngầm
Mạng phân phối hạ áp Tuyến cáp ngầm bẻ góc chạy dọc mép tường nhà xưởng (Phương án 2) cấp điện đến 13 phân xưởng
Bảo vệ phía cao áp 22 kV Cầu chì tự rơi FCO kiểu RH-A hãng CNC ($35 \text{ kV}, 100 \text{ A}, I_{cđm} = 6 \text{ kA}$); Chống sét van LA kiểu PBC-22T1 ($22 \text{ kV}$)
Phân phối và bảo vệ hạ áp Thanh cái đồng kích thước $80 \times 8 \text{ mm}^2$; Sứ cách điện $O-22-375$; Aptomat khối MCCB Mitsubishi NF630-SS ($415 \text{ V}, 630 \text{ A}, 50 \text{ kA}$) và NF250-SS ($660 \text{ V}, 250 \text{ A}, 25 \text{ kA}$) kèm biến dòng BI BD7 ($250/5 \text{ A}$, cấp 0,5)

Nội dung chính theo từng chương

Chương I: Giới thiệu chung về nội dung đề tài

Chương này thiết lập các điều kiện biên và dữ liệu đầu vào của đề tài. Tác giả tổng hợp bảng thống kê phụ tải của 13 phân xưởng thuộc xí nghiệp, xác định điểm đấu nguồn trung áp 22 kV với công suất ngắn mạch $S_k = 180 \text{ MVA}$, thời gian sử dụng công suất cực đại $T_M = 5100 \text{ h}$. Chương I cũng cụ thể hóa các yêu cầu kỹ thuật về độ sụt áp cho phép ($\Delta U_{cp} \le 5%$) và các đơn giá kinh tế phục vụ bài toán so sánh chi phí quy đổi.

Chương II: Xác định phụ tải tính toán của xí nghiệp

Chương II trình bày cơ sở lý thuyết về phụ tải và tính toán cụ thể cho từng phân xưởng.

  • Tại phân xưởng N đại diện: Tổng công suất đặt $\sum P_i = 52,9 \text{ kW}$ (gồm 8 thiết bị), công suất máy lớn nhất $P_{max} = 10 \text{ kW}$, số thiết bị có công suất $P \ge 5 \text{ kW}$ là $n_1 = 6$. Qua tra bảng hàm số xác định được $k_{sd} = 0,5$, $k_{max} = 1,32$, $k_{nc} = 1,792$. Sau khi tính toán phụ tải động lực và phụ tải chiếu sáng, công suất tác dụng tính toán của phân xưởng N là $P_N = 44,03 \text{ kW}$ (hoặc $41,03 \text{ kW}$ sau hiệu chỉnh), công suất phản kháng $Q_N = 41,86 \text{ kVAr}$, công suất biểu kiến $S_N = 58,757 \text{ kVA}$, bán kính biểu diễn đồ thị phụ tải $r = 58,92 \text{ mm}$ (với tỷ lệ xích $m = 5 \text{ kVA/mm}^2$).
  • Tổng hợp toàn bộ 13 phân xưởng: Hệ số sử dụng tổng hợp của xí nghiệp đạt $k_{sd.XN} = 0,71$, hệ số nhu cầu xí nghiệp $k_{nc.XN} = 0,79$. Tổng công suất tính toán toàn xí nghiệp được xác định:
    • Công suất biểu kiến: $S_{XN} = 551 \text{ kVA}$
    • Công suất tác dụng: $P_{XN} = 391,2 \text{ kW}$
    • Công suất phản kháng: $Q_{XN} = 385,7 \text{ kVAr}$

Chương III: Tính chọn trạm biến áp

Chương III thực hiện tính toán tọa độ tâm phụ tải của xí nghiệp để xác định vị trí tối ưu đặt trạm tại điểm $(97,7; 7,0) \text{ m}$. Căn cứ tổng công suất tính toán kể cả tổn hao $S_{\Sigma XN} = 577,3 \text{ kVA}$, công suất trung bình $S_{tb} = 336,3 \text{ kVA}$, và hệ số điền kín đồ thị phụ tải $k_{đk} = 0,7$, tác giả đưa ra và so sánh 3 phương án xây dựng trạm biến áp:

  • Phương án 1: Sử dụng 1 máy biến áp $22/0,4 \text{ kV}$ dung lượng $560 \text{ kVA}$.
  • Phương án 2: Sử dụng 1 máy biến áp $22/0,4 \text{ kV}$ dung lượng $630 \text{ kVA}$.
  • Phương án 3: Sử dụng 2 máy biến áp $22/0,4 \text{ kV}$ dung lượng $2 \times 320 \text{ kVA}$.

Bảng so sánh kinh tế - kỹ thuật theo hàm chi phí quy đổi $Z$:

Phương án Vốn đầu tư $V$ ($10^6$ đ) $p \cdot V$ ($10^6$ đ) Chi phí tổn thất $C$ ($10^6$ đ) Thiệt hại mất điện $Y_{th}$ ($10^6$ đ) Chi phí quy đổi $Z$ ($10^6$ đ)
Phương án 1 ($1 \times 560 \text{ kVA}$) 202,0 — 21,295 687,0 Cao
Phương án 2 ($1 \times 630 \text{ kVA}$) — — 30,632 — Trung bình
Phương án 3 ($2 \times 320 \text{ kVA}$) — — 35,991 23,0 Nhỏ nhất

Phương án 3 được lựa chọn do đảm bảo cấp điện an toàn cho 75% phụ tải loại 1 và loại 2 khi một máy gặp sự cố, đồng thời đạt giá trị chi phí quy đổi $Z$ thấp nhất. Để đảm bảo nguồn liên tục tuyệt đối, xí nghiệp được trang bị thêm 01 máy phát điện Diesel dự phòng $S320P1$ công suất $320 \text{ kVA}$ kết hợp tủ ATS.

Chương IV: Chọn dây dẫn và sơ đồ đi dây

Chương IV tính chọn tuyến cáp cao thế từ điểm đấu nối 22 kV về trạm biến áp với chiều dài $L = 361 \text{ m}$. Dựa trên $T_M = 5100 \text{ h}$, mật độ dòng điện kinh tế được chọn $j_{kt} = 1,2 \text{ A/mm}^2$, tác giả chọn cáp AC-35 ($F = 35 \text{ mm}^2, r_0 = 0,07 , \Omega\text{/km}, I_{cp} = 160 \text{ A}$) và kiểm tra thỏa mãn điều kiện phát nóng ($I_{lvmax} / K = 8,4 / 0,58 \le 160 \text{ A}$). Đoạn cáp từ trạm đến tủ phân phối chính được chọn bằng cáp đồng M-240 ($I_{cp} = 880 \text{ A}$).

Đối với mạng hạ áp, tác giả so sánh sơ bộ 3 cấu trúc đi dây:

  • Phương án 1: Đi dây thẳng trực tiếp từ trạm đến các phân xưởng (chiều dài ngắn nhất nhưng khó thi công và vận hành).
  • Phương án 2: Đi dây bẻ góc dọc theo mép tường và nhà xưởng.
  • Phương án 3: Sử dụng 3 tủ phân phối trung gian cấp nguồn cho các nhóm xưởng.

So sánh kinh tế chi tiết giữa Phương án 2 và Phương án 3:

Chỉ tiêu so sánh Phương án 2 (Đi cáp trực tiếp bẻ góc) Phương án 3 (Sử dụng 3 tủ trung gian)
Vốn đầu tư $V$ ($10^6$ đ) 53,7 Cao hơn
Tổn thất điện năng Thấp hơn Cao hơn
Tổng chi phí quy đổi $Z$ Tối ưu (Thấp hơn) Cao hơn

Tác giả quyết định chọn Phương án 2 làm phương án tối ưu. Tuyến cáp từ tủ phân phối chính đến phân xưởng N được chọn là cáp đồng M-35 ($F = 35 \text{ mm}^2, I_{cp} = 160 \text{ A}$), và dây cấp cho từng động cơ trong xưởng chọn cáp M-6 ($F = 6 \text{ mm}^2, I_{cp} = 50 \text{ A}$).

Chương V: Tính toán điện

Chương này xác định các thông số tổn hao năng lượng trong toàn bộ hệ thống vận hành theo các phương án đã chọn:

  • Tổn hao điện áp:
    • Tổn thất điện áp cực đại trên đường dây phân phối (đoạn $0-K$ xa nhất): $\Delta U_{max} = 14,19 \text{ V}$.
    • Tổn thất điện áp trong máy biến áp: $\Delta U_{BA} = 15,4 \text{ V}$ (với $R_{BA} = 3,42 \cdot 10^{-3} , \Omega$, $X_{BA} = 6,525 \cdot 10^{-3} , \Omega$).
  • Tổn hao công suất:
    • Tổng tổn hao công suất tác dụng trên lưới đường dây: $\Delta P_{dd} = 31,7 \text{ kW}$.
    • Tổn thất công suất trong 2 máy biến áp vận hành song song: $\Delta P_{BA} = 3,9 \text{ kW}$, $\Delta Q_{BA} = 32,8 \text{ kVAr}$.
  • Tổn thất điện năng hàng năm:
    • Tổn thất trên lưới đường dây: $\Delta A_{dd} = 111.071 \text{ kWh}$.
    • Tổn thất trong trạm biến áp: $\Delta A_{BA} = 35.991,5 \text{ kWh}$.
    • Tổng tổn thất điện năng toàn xí nghiệp: $\Delta A_{\Sigma} = 147.062,5 \text{ kWh}$.

Chương VI: Tính toán ngắn mạch

Tác giả thiết lập sơ đồ thay thế trở kháng để tính toán dòng ngắn mạch tại 3 điểm sự cố trọng yếu:

  • Điểm $N_0$ (Phía cao áp 22 kV máy biến áp): Tổng trở $Z_{N0} = j2,75 , \Omega$, dòng ngắn mạch $I_{k0} = 4,75 \text{ kA}$.
  • Điểm $N_1$ (Thanh cái hạ áp $0,4 \text{ kV}$ trạm biến áp): Tổng trở ngắn mạch quy đổi $Z_{k1} = 10,78 \cdot 10^{-3} , \Omega$, dòng ngắn mạch chu kỳ $I_{k1} = 21,78 \text{ kA}$, dòng xung kích $i_{xk1} = 36,35 \text{ kA}$, trị số hiệu dụng dòng xung kích $I_{xk1} = 23,19 \text{ kA}$.
  • Điểm $N_2$ (Tủ phân phối phân xưởng Ă đại diện): Tổng trở ngắn mạch $Z_{k2} = 20,15 \cdot 10^{-3} , \Omega$, dòng ngắn mạch chu kỳ $I_{k2} = 11,4 \text{ kA}$, dòng xung kích $i_{xk2} = 19,45 \text{ kA}$, trị số hiệu dụng dòng xung kích $I_{xk2} = 12,2 \text{ kA}$.

Chương VII: Chọn thiết bị phân phối và bảo vệ

Chương cuối cùng tiến hành lựa chọn và kiểm tra toàn diện các thiết bị phân phối, khí cụ bảo vệ:

  • Phía 22 kV: Lựa chọn cầu chì tự rơi FCO RH-A (CNC, $35 \text{ kV}, 100 \text{ A}, I_{cđm} = 6 \text{ kA} > I_{N} = 4,6 \text{ kA}$) và chống sét van PBC-22T1 ($U_{đm} = 22 \text{ kV}, U_{cplv} = 25 \text{ kV}$).
  • Thanh cái hạ áp: Chọn thanh cái đồng kích thước $80 \times 8 \text{ mm}^2$ ($F = 640 \text{ mm}^2$). Kiểm tra ổn định nhiệt đạt yêu cầu với $S_{ođn} \le 640 \text{ mm}^2$; kiểm tra ổn định động cho thấy ứng suất tính toán $\sigma_{tt} = 70,63 \text{ kG/cm}^2$ nhỏ hơn nhiều so với ứng suất cho phép $\sigma_{cpCu} = 1400 \text{ kG/cm}^2$.
  • Sứ cách điện: Chọn sứ đỡ $O-22-375$ chịu lực cho phép $F_{cp} = 225 \text{ kG} > F_{tt.hc} = 107,93 \text{ kG}$.
  • Thiết bị đóng cắt:
    • Máy cắt tổng trạm biến áp và máy phát: Chọn 03 MCCB Mitsubishi NF630-SS loại 4 cực ($415 \text{ V}, 630 \text{ A}, I_{cu} = 50 \text{ kA}$).
    • Tủ phân phối phân xưởng N: Chọn MCCB Mitsubishi NF250-SS ($660 \text{ V}, 250 \text{ A}, I_{cu} = 25 \text{ kA}$) phối hợp biến dòng BI BD7 tỷ số $250/5 \text{ A}$, cấp chính xác 0,5.
    • Tổng hợp danh mục MCCB NF250-FF/SS và biến dòng BD7 cho toàn bộ 13 phân xưởng trong xí nghiệp.

Kết quả và đóng góp

Kết quả kỹ thuật cụ thể

  • Xác định chính xác tổng công suất biểu kiến tính toán toàn xí nghiệp là $551 \text{ kVA}$ ($P_{XN} = 391,2 \text{ kW}, Q_{XN} = 385,7 \text{ kVAr}$) trên cơ sở phân loại chặt chẽ phụ tải 13 phân xưởng.
  • Xây dựng phương án trạm biến áp gồm 2 máy $2 \times 320 \text{ kVA}$ (THIBIDI) vận hành song song và 01 nguồn máy phát dự phòng Diesel $320 \text{ kVA}$, giải quyết trọn vẹn yêu cầu duy trì liên tục cho $75%$ phụ tải nhóm 1 và 2 khi có sự cố đơn lẻ.
  • Tối ưu hóa sơ đồ mạng điện hạ áp theo phương án đi cáp ngầm trực tiếp bẻ góc (Phương án 2), mang lại chi phí đầu tư $53,7 \cdot 10^6 \text{ đ}$ và giảm thiểu tổn hao công suất.
  • Hoàn thiện bảng tính ngắn mạch tại các điểm nút $N_0, N_1, N_2$ với các giá trị dòng ngắn mạch lớn nhất tại thanh cái hạ thế trạm $I_{k1} = 21,78 \text{ kA}$, làm căn cứ lựa chọn chính xác hệ thống thiết bị đóng cắt MCCB có khả năng cắt dòng ngắn mạch $I_{cu} = 25 - 50 \text{ kA}$.

Đóng góp của đồ án

Đồ án đã chuẩn hóa một quy trình tính toán thiết kế mạng cung cấp điện công nghiệp hoàn chỉnh từ khâu dự báo phụ tải, lựa chọn phương án kinh tế trạm biến áp, tính chọn mạng cáp phân phối đến khâu kiểm nghiệm ổn định nhiệt - lực điện động cho hệ thống thanh cái và khí cụ điện theo các tiêu chuẩn kỹ thuật hiện hành.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế: Các thông số phụ tải và hệ số nhu cầu trong đồ án được xác định chủ yếu dựa trên phương pháp tra bảng định mức và giả định phân bố công suất tĩnh; phần nội dung tính toán bù công suất phản kháng và thiết kế chiếu sáng, chống sét chi tiết cho phân xưởng đại diện chưa được tích hợp đầy đủ trong phần văn bản trích xuất; chưa xét đến chế độ khởi động động học phức tạp khi nhiều động cơ công suất lớn khởi động đồng thời.
  • Hướng phát triển: Tích hợp mô phỏng tính toán lưới điện trên các phần mềm chuyên ngành (như ETAP hoặc PSS/ADEPT); thiết kế hệ thống tụ bù tự động điều khiển theo vi điều khiển để nâng cao hệ số công suất $\cos\varphi > 0,95$; chi tiết hóa mạng lưới nối đất an toàn và hệ thống chống sét lan truyền cho toàn bộ 13 nhà xưởng.

Giá trị tham khảo

Báo cáo đồ án là tài liệu tham khảo hữu ích cho sinh viên các ngành Kỹ thuật Điện, Kỹ thuật Điện - Điện tử, Điện công nghiệp và Hệ thống điện:

  • Phần giá trị tham khảo cao: Phương pháp luận so sánh kinh tế - kỹ thuật theo chỉ tiêu hàm chi phí quy đổi $Z$ trong việc lựa chọn dung lượng máy biến áp và sơ đồ đi dây hạ thế; các bước kiểm tra ổn định nhiệt và ổn định lực điện động đối với thanh cái đồng hạ áp.
  • Khả năng ứng dụng: Quy trình lựa chọn khí cụ đóng cắt (MCCB, FCO) và biến dòng đo lường (BI) có thể áp dụng trực tiếp cho các dự án thiết kế cơ điện (M&E) nhà xưởng công nghiệp quy mô vừa và nhỏ.

Câu hỏi thường gặp

1. Điểm đấu nối nguồn điện và đặc tính phụ tải của xí nghiệp được xác định như thế nào?
Nguồn điện cấp cho xí nghiệp lấy từ lưới trung áp 22 kV tại tọa độ $(457; 57)$ với công suất ngắn mạch $S_k = 180 \text{ MVA}$, thời gian sử dụng công suất cực đại $T_M = 5100 \text{ h}$. Tổng tỷ lệ phụ tải loại 1 và loại 2 chiếm 75% (loại 1 chiếm 50%, loại 2 chiếm 25%, loại 3 chiếm 25%).

2. Vì sao tác giả lựa chọn phương án trạm biến áp gồm 2 máy biến áp $2 \times 320 \text{ kVA}$ thay vì dùng 1 máy $560 \text{ kVA}$ hay $630 \text{ kVA}$?
Phương án 2 máy biến áp $2 \times 320 \text{ kVA}$ đảm bảo tính liên tục cung cấp điện cho các phụ tải loại 1 và loại 2 khi một máy gặp sự cố, đồng thời qua tính toán so sánh kinh tế theo hàm chi phí quy đổi $Z = pV + C + Y_{th}$, phương án này có tổng chi phí quy đổi hàng năm nhỏ nhất nhờ giảm thiểu chi phí thiệt hại do ngừng điện $Y_{th}$.

3. Tuyến cáp trung áp 22 kV từ nguồn về trạm biến áp được tính chọn theo thông số nào?
Tuyến cáp dài $L = 361 \text{ m}$ được chọn theo mật độ dòng điện kinh tế $j_{kt} = 1,2 \text{ A/mm}^2$ (với $T_M = 5100 \text{ h}$), sử dụng cáp nhôm lõi thép AC-35 ($F = 35 \text{ mm}^2, I_{cp} = 160 \text{ A}$) đi ngầm 2 lộ và thỏa mãn điều kiện phát nóng với hệ số hiệu chỉnh môi trường $K = 0,58$.

4. Dòng điện ngắn mạch tính toán tại thanh cái hạ áp của trạm biến áp ($N_1$) đạt giá trị bao nhiêu?
Tại điểm ngắn mạch $N_1$ sau máy biến áp 0,4 kV, dòng ngắn mạch chu kỳ tính toán đạt $I_{k1} = 21,78 \text{ kA}$, dòng điện xung kích cực đại $i_{xk1} = 36,35 \text{ kA}$ và giá trị hiệu dụng dòng xung kích $I_{xk1} = 23,19 \text{ kA}$.

5. Thiết bị đóng cắt chính cho máy biến áp, máy phát và phân xưởng N được lựa chọn là loại nào?
Phía hạ áp tổng trạm và máy phát điện sử dụng 03 MCCB Mitsubishi NF630-SS 4 cực ($415 \text{ V}, 630 \text{ A}, I_{cu} = 50 \text{ kA}$). Tủ phân phối phân xưởng N sử dụng MCCB Mitsubishi NF250-SS ($660 \text{ V}, 250 \text{ A}, I_{cu} = 25 \text{ kA}$) phối hợp biến dòng BI BD7 tỷ số $250/5 \text{ A}$, cấp chính xác 0,5.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp của tác giả Nguyễn Văn Khôi đã hoàn thành thiết kế hệ thống cung cấp điện cho xí nghiệp công nghiệp 13 phân xưởng với tổng công suất biểu kiến tính toán là $551 \text{ kVA}$. Hệ thống đảm bảo độ tin cậy cấp điện cao nhờ giải pháp trạm biến áp $2 \times 320 \text{ kVA}$ kết hợp máy phát Diesel dự phòng $320 \text{ kVA}$ và mạng cáp ngầm bẻ góc tối ưu chi phí. Toàn bộ dây dẫn, thanh cái đồng và thiết bị đóng cắt - bảo vệ (FCO, LA, MCCB, BI) đều được tính toán và kiểm nghiệm chặt chẽ theo các điều kiện phát nóng, sụt áp, ổn định nhiệt và ổn định lực điện động khi xảy ra ngắn mạch.