Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong quá trình công nghiệp hóa và hiện đại hóa, yêu cầu trang bị hạ tầng kỹ thuật cho các cơ sở sản xuất công nghiệp đòi hỏi hệ thống cung cấp điện phải vận hành liên tục, ổn định và an toàn. Việc thiết kế hệ thống điện nhà máy đóng vai trò quan trọng trong việc bảo đảm hiệu quả kinh tế, giảm thiểu tổn thất điện năng và bảo vệ tính mạng con người cũng như thiết bị máy móc. Đồ án "Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy Santomas VSIP Bắc Ninh" được thực hiện nhằm giải quyết các yêu cầu kỹ thuật thực tế cho một nhà máy sản xuất công nghiệp phụ trợ.

Dự án nhà máy Santomas Bắc Ninh tọa lạc tại số 8, đường Hữu Nghị, Khu công nghiệp VSIP Bắc Ninh, thị xã Từ Sơn, tỉnh Bắc Ninh. Công trình có diện tích nhà xưởng là 4.608 m² trên tổng diện tích mặt bằng 17.000 m². Hệ thống điện của công trình chịu trách nhiệm cung ứng nguồn năng lượng chính xác cho các dây chuyền gia công cơ khí chính xác, máy móc sản xuất, hệ thống điều hòa không khí, thông gió, bơm nước, phòng cháy chữa cháy và chiếu sáng.

Mục đích nghiên cứu của đề tài bao gồm 4 mục tiêu cụ thể:

  1. Tìm ra phương án cung cấp điện tối ưu cho nhà máy, bảo đảm tính liên tục của nguồn điện.
  2. Tạo dựng môi trường làm việc an toàn và đạt hiệu quả vận hành cao trong quá trình sản xuất.
  3. Củng cố kiến thức chuyên môn đã học và áp dụng vào bài toán thiết kế kỹ thuật thực tế.
  4. Tích lũy kinh nghiệm thiết kế công trình công nghiệp dưới sự hướng dẫn của giảng viên chuyên môn.

Nhiệm vụ nghiên cứu được phân định thành 7 nội dung trọng tâm:

  1. Xác định phụ tải tính toán của toàn bộ nhà máy.
  2. Tính toán và chọn trạm biến áp phân phối (22kV/0,4kV và 22kV/0,21kV).
  3. Lựa chọn dây dẫn và hệ thống thanh dẫn (busway) cho công trình.
  4. Lựa chọn các phần tử đóng cắt và bảo vệ phía trung thế và hạ thế.
  5. Thiết kế hệ thống chiếu sáng từng khu vực chức năng.
  6. Thiết kế hệ thống chống sét trực tiếp và nối đất an toàn.
  7. Lập dự toán vật tư và lựa chọn thiết bị cho các tủ điện chính.

Phạm vi và giới hạn của đề tài tập trung vào thiết kế kỹ thuật cung cấp điện cho nhà xưởng sản xuất và khu phụ trợ văn phòng; không đi sâu vào chi tiết thiết kế thi công hệ thống đường dây trung thế bên ngoài ranh giới dự án (do Điện lực địa phương quản lý) mà tiếp nhận điểm đấu nối 22kV cáp ngầm vào trạm hạ thế đặt trong nhà.

Cơ sở lý thuyết, quy chuẩn và phương pháp thiết kế

Thiết kế hệ thống điện công nghiệp dựa trên các quy chuẩn xây dựng, tiêu chuẩn kỹ thuật điện quốc gia (TCVN, TCN) và tiêu chuẩn quốc tế (IEC, NFPA, NFC):

Lĩnh vực thiết kế Tiêu chuẩn và quy chuẩn áp dụng
Hệ thống hạ áp & phụ tải IEC 60364-2009, TCVN 7447-2010, TCVN 9206-2012, QCXDVN 01-2008/BXD, TCVN 5699-2007
Máy biến áp phân phối IEC 60076-2011, TCVN 8525-2015, TCVN 6306-1:2015, 11TCN-20-2006
Hệ thống tụ bù công suất IEC 60831-2014, TCVN 8083-2013
Dây dẫn và thanh cái TCVN 9207-2012, TCVN 9208:2012, IEC 60364-5-52-2012, TCVN 7447-5-52-2010, TCVN 6610-2007, TCVN 5935-2013, ANSI UL 857-2009, IEC 61439-6-2012
Khí cụ đóng cắt & tủ điện TCVN 6592-2009 (IEC 60947:2009), TCVN 6434-2008 (IEC 60898:2002), TCVN 6950:2007 (IEC 61008:2006), IEC 61439-1:2011, IEC 60529-2013, TCVN 4255:2008
Thiết bị đo lường IEC 60044-2003, IEC 60051-2002, IEC 62052-2003, TCVN 7691-2007, TCVN 7697
Chiếu sáng công nghiệp TCXD 16-1996, TCVN 3743, TCVN 7114-2008, TCVN 4400-1987, IEC 62471-2006
Nối đất an toàn TCVN 9358-2012, TCVN 7447-5-54-2015, TCN 68-174-2006
Hệ thống chống sét TCXDVN 9385-2012, NFPA 780, NFC 17-102-2011
Trung thế và RMU IEC 62271-2017, TCVN 8096-2010, TCVN 6612-2007, TCVN 6483-1999

Về mặt lý thuyết và phương pháp tính toán:

  • Xác định phụ tải tính toán: Sử dụng phương pháp hệ số đồng thời kết hợp hệ số sử dụng: $$S_{tt} = k_s \sum_{i=1}^n k_{ui} \cdot P_i$$ Trong đó, hệ số đồng thời $k_s$ cho tủ phân phối từ 2 đến 3 mạch lấy bằng 0,9; mạch sưởi và máy lạnh lấy bằng 1; ổ cắm lấy bằng 0,4; động cơ công suất lớn nhất lấy bằng 1, động cơ lớn thứ hai lấy bằng 0,75.
  • Tính toán bù công suất phản kháng: Dung lượng bù $Q_b$ được xác định theo biểu thức: $$Q_b = P_{tt} (\tan \varphi_1 - \tan \varphi_2)$$ Hệ số công suất trước bù là $\cos\varphi_1 = 0,8$, hệ số sau bù đạt $\cos\varphi_2 = 0,95$.
  • Tính chọn cáp và dây dẫn: Xác định dòng phát nóng cho phép $I_z \ge I_n / k$ kết hợp kiểm tra độ sụt áp 3 pha: $$\Delta U = \sqrt{3} \cdot I_B \cdot (R\cos\varphi + X\sin\varphi) \cdot L$$
  • Hệ thống nối đất: Tính toán theo công thức điện trở cọc đơn, điện trở cáp nối và ghép song song hệ thống cọc - cáp với điện trở suất tính toán $\rho_{tt}$.
  • Hệ thống chống sét: Áp dụng tiêu chuẩn NFC 17-102 tính toán bán kính bảo vệ $R_p$ của kim thu sét phóng điện sớm ESE theo cấp bảo vệ Cấp cao ($I = 6\text{ kA}$, xác suất bảo vệ 98%).
  • Nguồn dữ liệu: Hồ sơ bản vẽ kiến trúc - mặt bằng công nghệ nhà máy Santomas VSIP Bắc Ninh, catalog thông số kỹ thuật của các hãng Schneider Electric, THIBIDI, Epcos, Cadivi, Philips, Powerwell, EMIC.

Thiết kế và triển khai hệ thống kỹ thuật

Đồ án là công trình thiết kế kỹ thuật cung cấp điện công nghiệp, bao gồm các cấu phần hệ thống sau:

1. Kiến trúc cấp nguồn trung áp và trạm biến áp

  • Nguồn điện: Tiếp nhận từ lưới điện lực 22kV 3 pha 50Hz của khu công nghiệp thông qua tuyến cáp ngầm trung thế 24kV 3C-185mm² (và tuyến nội bộ 3C-120mm²) Cu/XLPE/PVC/DSTA/PVC luồn ống xoắn HDPE DN160/DN150 chôn ngầm.
  • Tủ trung thế RMU: Đặt tại phòng điện tầng 1, sử dụng tủ RMU Schneider RM6 NE-DIDI 24kV gồm 4 ngăn (1 ngăn dao cắt phụ tải lộ vào, 1 ngăn đo lường, 2 ngăn máy cắt 200A bảo vệ máy biến áp). Tủ có cấp bảo vệ IP65 cho thùng chứa khí và IP2X cho vỏ tủ, khả năng chịu dòng ngắn mạch 20kA/3s.
  • Trạm biến áp phân phối: Đặt trong nhà, trang bị 2 máy biến áp loại khô của THIBIDI, công suất mỗi máy 800kVA, tổ đấu dây Dyn11, bối dây bằng đồng, làm mát tự nhiên:
    • Máy biến áp 1 (800kVA - 22/0,4kV): Cấp nguồn cho tủ phân phối tổng MSB1, phục vụ các phụ tải sản xuất 3 pha 400V, tải 1 pha 230V, hệ thống HVAC, chiếu sáng, phụ tải tiện ích.
    • Máy biến áp 2 (800kVA - 22/0,21kV): Cấp nguồn cho tủ phân phối tổng MSB2, chuyên dùng cho các thiết bị công nghệ sản xuất nhập khẩu sử dụng lưới điện đặc thù 3 pha 210V.

2. Hệ thống phân phối hạ áp, Busway và phân cấp bảo vệ

  • Hệ thống Busway: Nối từ đầu ra thứ cấp máy biến áp đến tủ tổng:
    • Tuyến MBA1 sang MSB1: Thanh dẫn Busway nhôm 4W + 50%E, định mức 1.250A.
    • Tuyến MBA2 sang MSB2: Thanh dẫn Busway nhôm 4W + 50%E, định mức 2.000A.
  • Phân cấp bảo vệ 4 tầng:
    • Tầng 1: Tủ điện chính (MSB1 và MSB2).
    • Tầng 2: Hệ thống Busway dẫn lên tầng 1 và tầng 2 của nhà xưởng.
    • Tầng 3: Các tủ điện tầng/tủ phân phối khu vực (DB-PRO, DB-SER, DB-AHU, DB-VRV, DB-200 PRO1..4).
    • Tầng 4: Tủ điện phòng máy và các nhóm thiết bị công nghệ chuyên dụng.
  • Khí cụ đóng cắt: Máy cắt không khí ACB Schneider MVS12N (400A - 2.000A, dòng cắt $I_{cu} = 50\text{ kA}$) bảo vệ đầu vào tủ chính; MCCB Schneider dòng định mức 50A - 630A bảo vệ các lộ ra; MCB và RCCB (dòng rò 30mA) bảo vệ các mạch chiếu sáng, ổ cắm và thiết bị đầu cuối.

3. Hệ thống bù công suất phản kháng và giám sát năng lượng

  • Trang bị 2 bộ tụ bù tự động khô Epcos MKD440-D-25.0 lắp đặt tại thanh cái tủ MSB1 và MSB2. Mỗi máy biến áp được bù 250 kVAr, chia làm 5 bước đóng cắt (mỗi bước 50 kVAr), điều khiển ứng động duy trì hệ số công suất $\cos\varphi \ge 0,95$.
  • Hệ thống đo đếm sử dụng công tơ 3 pha EMIC MV3E4 phối hợp biến dòng đo lường và đồng hồ kỹ thuật số đa năng Schneider PM5100 đo lường V, A, Hz, kW, kVAr, kWh, kVAh, $\cos\varphi$ với cấp chính xác 0,5%.

4. Hệ thống chiếu sáng công nghiệp

  • Tính toán theo phương pháp hệ số sử dụng quang thông và kiểm tra bằng phần mềm chuyên dụng Dialux/Visual.
  • Đèn LED Highbay Philips 120W trang bị cho khu vực sản xuất (đạt độ rọi $E \ge 300\text{ Lux}$); Highbay 100W cho khu vực lắp khuôn Mould assy & Fitting; Highbay 85W cho kho nguyên liệu và kho thành phẩm; máng đèn V-Shape LED 2x18W cho khu văn phòng ($E \ge 400\text{ Lux}$); đèn LED âm trần Downlight 7W và 11W tại sảnh đón. Đèn chiếu sáng khẩn cấp tích hợp pin sạc Ni-Cd duy trì tối thiểu 2 giờ khi xảy ra sự cố nguồn.

5. Hệ thống chống sét trực tiếp và tiếp địa an toàn

  • Chống sét: Kim thu sét phát xạ sớm ESE đặt trên trụ kim loại cách điện bằng ống sợi thủy tinh trên đỉnh mái nhà máy, liên kết cáp đồng trần $2 \times 70\text{ mm}^2$ luồn ống uPVC đi xuống lưới đẳng thế thép D10 đặt trong cột bê tông và hệ thống băng thép chống sét đánh ngang (khoảng cách 10m).
  • Tiếp địa an toàn & trung tính: Trạm biến áp xây dựng bãi tiếp địa mạch vòng với các cọc thép bọc đồng đường kính $\Phi 16\text{ mm}$, dài 2,4m, cáp đồng trần $70\text{ mm}^2$ nối bằng mối hàn hóa nhiệt CADWELD, đạt điện trở $R_{yc} \le 4,\Omega$.
  • Tiếp địa chống sét: Bãi cọc cấu hình hình tia/hình sao có điện trở $R_{yc} \le 10,\Omega$. Hai hệ thống được liên kết thông qua van cân bằng đẳng thế (kích hoạt nối tắt khi chênh lệch điện áp vượt 350V, khả năng chịu dòng sét 100kA).

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Mở đầu

Chương này nêu lý do chọn đề tài xuất phát từ nhu cầu thiết kế cung cấp điện hiện đại, an toàn và kinh tế cho các nhà máy công nghiệp. Đồ án xác lập mục tiêu nghiên cứu, phạm vi công việc, giới hạn thiết kế và giới thiệu tổng quan dự án nhà máy Santomas Bắc Ninh tại KCN VSIP Bắc Ninh có diện tích nhà xưởng 4.608 m². Yêu cầu kỹ thuật đặt ra là bảo đảm cung cấp điện liên tục, tiết kiệm năng lượng, thuận tiện bảo trì và an toàn cho người vận hành.

Chương 2: Phương pháp thiết kế

Trình bày cấu trúc và phương án kỹ thuật tổng thể:

  • Nguồn cấp từ lưới 22kV 3 pha 50Hz, dùng tủ RMU 4 ngăn tạo mạch vòng cấp cho 2 máy biến áp 800kVA khô.
  • Hệ thống phân phối hạ thế dùng thanh dẫn Busway nhôm 4W+50%E loại 1.250A (MSB1) và 2.000A (MSB2).
  • Mạch cấp điện hạ áp dạng 3 pha 4 dây có dây nối đất riêng biệt (PE).
  • Thiết lập nguyên lý bảo vệ chọn lọc 4 cấp hạ thế từ tủ tổng, thanh cái tầng đến các tủ nhánh và thiết bị.

Chương 3: Thiết kế hệ thống điện

Nội dung cốt lõi của đồ án tập trung vào tính toán và tiêu chuẩn lựa chọn kỹ thuật:

  • Tính toán phụ tải theo hệ số đồng thời $k_s$ và hệ số sử dụng $k_{ui}$.
  • Chọn 2 máy biến áp 800kVA dựa trên điều kiện $S_T \ge S_{tt}$.
  • Tính chọn dung lượng bù phản kháng 250 kVAr cho mỗi trạm hạ áp để nâng hệ số công suất từ 0,8 lên 0,95.
  • Chọn cáp CXV (Cu/XLPE/PVC) và CV (Cu/PVC/PVC) của Cadivi theo điều kiện dòng cho phép $I_z$ và kiểm tra độ sụt áp $\Delta U \le 5%$; xác định tiết diện dây bảo vệ PE theo tiết diện dây pha $S_{ph}$.
  • Lựa chọn thiết bị đóng cắt ACB, MCCB, MCB, RCCB phù hợp dòng tải và dòng cắt ngắn mạch.
  • Thiết kế chiếu sáng bằng phương pháp quang thông cho từng phòng ban, xưởng sản xuất.
  • Tính toán hệ thống nối đất an toàn ($R \le 4,\Omega$) và chống sét ($R \le 10,\Omega$) sử dụng cọc $\Phi 16\text{ mm} \times 2,4\text{ m}$, cáp đồng trần $70\text{ mm}^2$, kim thu sét ESE.
  • Thiết kế phân đoạn tủ trung thế RMU Schneider RM6 NE-DIDI.

Chương 4: Kết quả tính toán

Chương này tổng kết toàn bộ kết quả tính toán dưới dạng hồ sơ bản vẽ kỹ thuật:

  • Bản vẽ ghi chú và ký hiệu chung.
  • Phần động lực: Sơ đồ nguyên lý tủ điện trung thế RMU 24kV, sơ đồ nguyên lý tủ điện chính MSB1 (400V), sơ đồ nguyên lý tủ điện chính MSB2 (210V), sơ đồ nguyên lý các tủ phân phối 200V và 380V.
  • Mặt bằng bố trí tủ điện và hệ thống thang máng cáp tầng 1 và tầng 2.
  • Phần chiếu sáng: Bản vẽ mặt bằng bố trí hệ thống chiếu sáng tầng 1 và tầng 2.
  • Phần nối đất và chống sét: Bản vẽ mặt đứng bố trí kim thu sét ESE, mặt bằng hệ thống kim và thanh thu dẫn sét, mặt bằng bố trí bãi cọc nối đất an toàn và chống sét.

Chương 5: Thông số kỹ thuật thiết bị

Chương này cung cấp 18 bảng thông số kỹ thuật chi tiết của các thiết bị được lựa chọn cho dự án:

  • Bảng 5.1: Tủ trung thế RMU 24kV Schneider RM6 NE-DIDI (cấp bảo vệ IP65/IP2X, dòng ngắn mạch 20kA/3s, thanh cái 630A).
  • Bảng 5.2: Máy biến áp THIBIDI 800kVA (tổ Dyn11, tổn hao ngắn mạch $P_{k75} < 6.920\text{ W}$, tổn hao không tải $< 880\text{ W}$, khối lượng 2.580 kg).
  • Bảng 5.3: Tụ bù Epcos MKD440-D-25.0 loại khô 50 kVAr, 440V, tổn thất $< 0,35\text{ W/kVAr}$.
  • Bảng 5.4: Máy cắt không khí ACB Schneider MVS12N (400/2.000A, $I_{cu} = 50\text{ kA}$, $U_e = 690\text{ V}$, $U_i = 1.000\text{ V}$, $U_{imp} = 12\text{ kV}$).
  • Bảng 5.5: Cáp CXV 1 lõi Cadivi 0,6/1kV ruột đồng cách điện XLPE (tiết diện 6 đến 240 mm²).
  • Bảng 5.6: Cáp CV 1 lõi Cadivi 0,6/1kV ruột đồng cách điện PVC (tiết diện 1.5 đến 10 mm²).
  • Bảng 5.7: Đồng hồ đo đa năng Schneider PM5100 đo V, A, Hz, kW, kVAr, kWh, $\cos\varphi$, cấp chính xác 0,5%.
  • Bảng 5.8: Aptomat khối MCCB Schneider EZCV250H dòng định mức 50A - 630A ($I_{cu} = 15 - 36\text{ kA}$).
  • Bảng 5.9: Aptomat tép MCB Schneider Acti 9 (16A - 63A, dòng cắt 6 - 10 kA).
  • Bảng 5.10: Aptomat chống dòng rò RCCB Schneider Easy9 (25A - 100A, dòng rò 30mA).
  • Bảng 5.11: Công tơ điện tử EMIC MV3E4 3 pha đấu nối gián tiếp qua biến dòng.
  • Bảng 5.12: Vỏ tủ điện hạ thế Powerwell Form 1 đến Form 4b, bảo vệ IP43 - IP55.
  • Bảng 5.13 đến 5.18: Thông số kỹ thuật đèn Philips (đèn chống thấm TCW060 2x18W, Downlight 7W và 11W, Highbay LED 100W, 120W) và kim thu sét phát xạ sớm ESE.

Chương 6: Lập bảng dự toán cho công trình

Chương này thực hiện bóc tách khối lượng vật tư và thiết bị điện, tính toán chi phí đầu tư cho các tủ điện chính trong hệ thống phân phối của nhà máy Santomas Bắc Ninh.

Chương 7: Tổng kết

Tổng kết toàn diện các nội dung kỹ thuật đã hoàn thành trong đề tài, thẳng thắn nhìn nhận những điểm còn tồn tại do hạn chế thời gian và đề ra các hướng phát triển kỹ thuật cho công trình.

Kết quả và đóng góp kỹ thuật

1. Các kết quả kỹ thuật chính

Hệ thống cung cấp điện nhà máy Santomas VSIP Bắc Ninh được thiết kế hoàn chỉnh với các thông số định lượng cụ thể:

Hạng mục kỹ thuật Giá trị / Giải pháp thực tế trong văn bản
Công suất trạm biến áp 02 máy biến áp khô THIBIDI 800kVA (1 máy cấp điện áp 400V, 1 máy cấp điện áp 210V)
Hệ thống tủ trung thế Tủ Schneider RM6 NE-DIDI 24kV, chịu ngắn mạch 20kA/3s, thanh cái 630A
Hệ thống thanh dẫn Busway Nhôm 4W+50%E: Tuyến 1.250A nối MSB1, Tuyến 2.000A nối MSB2
Hệ thống tụ bù công suất Bù tập trung 250 kVAr cho mỗi MBA (5 bước $\times$ 50 kVAr), nâng hệ số $\cos\varphi$ lên 0,95
Độ rọi thiết kế chiếu sáng Khu sản xuất: 300 Lux (LED Highbay 120W); Văn phòng: 400 Lux (LED V-Shape 2x18W); Hành lang: 150 Lux; Khẩn cấp: 5-10 Lux duy trì 2h
Điện trở hệ thống tiếp địa Nối đất an toàn và trung tính: $R \le 4,\Omega$; Nối đất chống sét: $R \le 10,\Omega$
Công nghệ chống sét trực tiếp Kim phóng điện sớm ESE cấp bảo vệ Cao (dòng sét 6kA, xác suất 98%), van cân bằng đẳng thế chịu sét 100kA

2. Giải pháp kỹ thuật đặc thù

  • Thiết kế hệ thống phân phối đồng thời hai cấp điện áp thứ cấp riêng biệt (400V và 210V) giải quyết bài toán cấp nguồn cho các thiết bị công nghệ gia công cơ khí chính xác đặc thù của doanh nghiệp FDI mà không cần trang bị thêm biến áp hạ áp cục bộ phân tán.
  • Triển khai cấu trúc bảo vệ chọn lọc 4 cấp hạ thế phối hợp liên động giữa máy cắt không khí ACB, aptomat khối MCCB và aptomat nhánh MCB/RCCB, hạn chế sự cố lan truyền và bảo đảm tính liên tục cấp điện cho các dây chuyền sản xuất khác khi xảy ra ngắn mạch hoặc rò điện cục bộ.

3. Đóng góp của đề tài

Tác giả đã hoàn thiện bộ hồ sơ thiết kế kỹ thuật từ khâu tính toán lý thuyết phụ tải, tính chọn thiết bị đến lập hệ thống bản vẽ nguyên lý - mặt bằng phân phối và bóc tách dự toán vật tư cho các tủ điện chính, bám sát các quy chuẩn xây dựng và tiêu chuẩn ngành điện Việt Nam cũng như quốc tế.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

1. Hạn chế của đồ án

Do điều kiện thời gian thực hiện có hạn, đồ án bộc lộ một số giới hạn được tác giả ghi nhận:

  • Mới chỉ tập trung giải quyết các bài toán thiết kế kỹ thuật chính (nhu cầu phụ tải, chọn MBA, chọn khí cụ đóng cắt bảo vệ, chiếu sáng, chống sét và nối đất).
  • Phần lập bảng dự toán chi phí mới chỉ dừng lại ở việc bóc tách khối lượng cho một số tủ điện chính, chưa bao quát toàn bộ tổng mức đầu tư của toàn dự án.
  • Chưa đi sâu vào thiết kế chi tiết đường dây trung thế 22kV bên ngoài công trình do phụ thuộc vào quy hoạch và thẩm quyền thi công của cơ quan Điện lực địa phương.

2. Hướng nghiên cứu tiếp

  • Hoàn thiện chi tiết bảng dự toán cho toàn bộ mạng điện nhà máy bao gồm cáp động lực, thang máng cáp và phụ kiện lắp đặt.
  • Nghiên cứu tích hợp hệ thống giám sát năng lượng và điều khiển tự động hóa tòa nhà (SCADA/BMS) để theo dõi các thông số vận hành của trạm biến áp và tủ hạ thế từ xa.
  • Tính toán phương án mở rộng công suất phụ tải và tích hợp nguồn điện năng lượng tái tạo (điện mặt trời áp mái) khi nhà máy mở rộng quy mô sản xuất.

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu tham khảo hữu ích cho:

  • Sinh viên chuyên ngành Kỹ thuật Điện, Hệ thống Điện, Điện công nghiệp và Kỹ thuật Công trình làm đồ án tốt nghiệp hoặc đồ án môn học thiết kế cung cấp điện cho nhà máy công nghiệp.
  • Kỹ sư thiết kế cơ điện (M&E) tham khảo phương pháp tính toán phụ tải phân xưởng, phối hợp hai cấp điện áp hạ thế (400V và 210V) và lựa chọn thanh dẫn Busway.
  • Tài liệu có giá trị thực hành cao ở phần thông số kỹ thuật chi tiết của các thiết bị công nghiệp (tủ RMU, MBA khô, ACB, MCCB, Busway, tụ bù) và hệ thống bảng tra tiêu chuẩn TCVN/IEC phục vụ bóc tách thiết kế kỹ thuật.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao hệ thống điện của nhà máy Santomas VSIP Bắc Ninh lại sử dụng đồng thời 2 máy biến áp 800kVA với hai cấp điện áp thứ cấp khác nhau?
Nhà máy có các dây chuyền sản xuất và thiết bị gia công nhập khẩu vận hành ở cấp điện áp 210V 3 pha, song song với các thiết bị tiện ích, chiếu sáng, HVAC và động lực phổ thông vận hành ở cấp 400V 3 pha / 230V 1 pha. Thiết kế trang bị 1 máy biến áp 800kVA (22/0,4kV) cấp cho tủ MSB1 và 1 máy biến áp 800kVA (22/0,21kV) cấp cho tủ MSB2 giúp tối ưu hóa việc phân phối, không cần lắp thêm các biến áp đổi nguồn cục bộ phân tán.

2. Hệ thống phân phối hạ thế từ máy biến áp đến các tủ điện chính sử dụng giải pháp dẫn điện nào?
Hệ thống sử dụng thanh dẫn Busway nhôm 4W + 50%E. Trong đó, tuyến từ MBA1 sang tủ MSB1 sử dụng Busway dòng định mức 1.250A, và tuyến từ MBA2 sang tủ MSB2 sử dụng Busway dòng định mức 2.000A.

3. Dung lượng bộ tụ bù và mục tiêu nâng cao hệ số công suất của nhà máy được xác định như thế nào?
Mỗi máy biến áp được trang bị một hệ thống tụ bù tự động khô 250 kVAr lắp đặt tại thanh cái tủ chính, chia làm 5 bước đóng cắt (mỗi tụ 50 kVAr do Epcos sản xuất). Hệ thống này điều khiển đóng cắt ứng động nhằm nâng hệ số công suất tổng từ $\cos\varphi_1 = 0,8$ lên $\cos\varphi_2 = 0,95$.

4. Cấu hình bảo vệ phân cấp của mạng hạ thế trong công trình được tổ chức ra sao?
Phụ tải điện được tổ chức bảo vệ 4 cấp theo thứ tự: Tủ điện chính (MSB1, MSB2) $\rightarrow$ Tuyến Busway dẫn đến tầng 1 và tầng 2 $\rightarrow$ Tủ điện tầng $\rightarrow$ Tủ điện phòng (nhóm thiết bị). Thiết bị đóng cắt gồm ACB Schneider MVS12N (tủ chính), MCCB Schneider EZCV250H (tủ tầng/nhánh), và MCB kết hợp RCCB 30mA (mạch ổ cắm, chiếu sáng và thiết bị đầu cuối).

5. Yêu cầu kỹ thuật và giải pháp liên kết giữa hệ thống nối đất an toàn và nối đất chống sét là gì?
Hệ thống nối đất an toàn và trung tính máy biến áp có điện trở yêu cầu $R_{yc} \le 4,\Omega$ (cấu hình mạch vòng/lưới). Hệ thống nối đất chống sét có điện trở $R_{yc} \le 10,\Omega$ (cấu hình hình tia/sao). Hai hệ thống được liên kết đẳng thế thông qua van cân bằng đẳng thế; ở trạng thái bình thường van hở mạch, khi xuất hiện quá áp do sét hoặc sự cố vượt quá 350V, van đóng kín mạch tức thì để cân bằng điện thế đất, khả năng chịu dòng sét đạt 100kA.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy Santomas VSIP Bắc Ninh" đã hoàn thành trọn vẹn nhiệm vụ tính toán và thiết kế kỹ thuật cho toàn bộ mạng điện trung áp, trạm biến áp hạ thế, mạng động lực, chiếu sáng, chống sét và tiếp địa an toàn. Việc áp dụng giải pháp trạm biến áp kép 400V/210V kết hợp hệ thống thanh dẫn Busway và bảo vệ 4 cấp giúp đáp ứng chính xác yêu cầu công nghệ sản xuất đặc thù của nhà máy. Công trình tuân thủ chặt chẽ hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật TCVN và IEC, mang lại giá trị thực tiễn cao cho công tác thiết kế và thi công hệ thống cơ điện công nghiệp.