Giới thiệu dự án

Hệ thống cung cấp điện trong các nhà máy liên hợp dệt may đóng vai trò huyết mạch, quyết định trực tiếp đến năng suất, chất lượng sợi/vải và tính an toàn trong vận hành công nghiệp. Ngành dệt may là ngành thâm dụng năng lượng với dây chuyền sản xuất có tính liên tục cực kỳ nghiêm ngặt; sự cố gián đoạn nguồn điện dù chỉ trong vài giây cũng có thể làm đứt gãy hàng loạt ống sợi trên giàn xoắn, đông cứng và hỏng mẻ hóa chất trong bể nhuộm, gây thiệt hại hàng trăm triệu đồng cùng lãng phí nhân công vận hành.

                  SƠ ĐỒ TỔNG THỂ CẤP ĐIỆN NHÀ MÁY LIÊN HỢP DỆT
                 
  Hệ thống điện 35 kV (Trạm khu vực)
               │ (Đường dây trên không kép AC-150, dài 5 km)
               ▼
  ┌─────────────────────────────────────────────────────────┐
  │ Trạm Biến áp Trung tâm (BATT) 35/10 kV                 │
  │ 2 x Máy biến áp TM-10.000/35 (S'đm = 7500 kVA sau HC)    │
  └────────────────────────────┬────────────────────────────┘
                               │
               ┌───────────────┴───────────────┐
               ▼ (Cáp ngầm 10 kV XLPE)         ▼ (Cáp ngầm 10 kV XLPE)
  ┌─────────────────────────┐     ┌─────────────────────────┐
  │ Trạm BAPX T1 (Dệt/Sợi)  │ ... │ Trạm BAPX T5 (Phụ trợ)  │
  │ 2 x 1000 kVA - 10/0.4 kV│     │ 1 x 315 kVA - 10/0.4 kV │
  └─────────────────────────┘     └─────────────────────────┘

Vấn đề kỹ thuật cốt lõi đặt ra là: Làm thế nào để thiết kế một mạng điện cao áp $35/10/0.4\text{ kV}$ cho Nhà máy Liên hợp Dệt đảm bảo cân bằng tối ưu giữa độ tin cậy cung cấp điện, chỉ tiêu tổn thất kỹ thuật ($\Delta U%$, $\Delta A$) và hiệu quả kinh tế vốn đầu tư theo hàm chi phí tính toán quy năm ($Z$).

Mục tiêu dự án

  1. Xác định cấp điện áp truyền tải và vị trí trạm nguồn: Tính toán cấp điện áp truyền dẫn tối ưu từ trạm trung gian khu vực về nhà máy ($l = 5\text{ km}$) và định vị tọa độ tâm phụ tải $M_0(7.4; 5.4)$ gần phân xưởng Dệt.
  2. Quy hoạch và tối ưu hóa phương án cấp điện: Xây dựng, mô hình hóa và so sánh toàn diện 5 phương án cấu hình trạm biến áp phân xưởng (BAPX) và mạng lưới cáp ngầm $10\text{ kV}$.
  3. Tính toán tổn thất và phân tích kinh tế: Đánh giá độ sụt áp $\Delta U_{\text{max}}%$, tổn thất điện năng $\Delta A\text{ (kWh/năm)}$ và tối ưu hóa tổng chi phí tính toán $Z\text{ (VNĐ)}$.
  4. Kiểm nghiệm động lực học hệ thống: Tính toán dòng ngắn mạch 3 pha ($I_N^{(3)}$, $i_{xk}$) tại 4 cấp điện áp ($N_1 \rightarrow N_4$), từ đó lựa chọn và kiểm tra độ ổn định nhiệt, ổn định động của toàn bộ khí cụ điện và dây dẫn (máy cắt $\text{SF}_6$, dao cách ly, thanh cái đồng, cáp XLPE).

Phương pháp tiếp cận và phạm vi

  • Phụ tải tính toán: Xét tốc độ tăng trưởng phụ tải công nghiệp trong 10 năm với công suất biểu kiến $S_{10} = 8430\text{ kVA}$, công suất tác dụng $P_{10} = 6727\text{ kW}$ ($\cos\varphi = 0.798$).
  • Phạm vi kỹ thuật: Bao gồm đường dây truyền tải $35\text{ kV}$, Trạm biến áp trung tâm (BATT) $35/10\text{ kV}$, mạng phân phối nội bộ $10\text{ kV}$ và các trạm biến áp hạ áp $10/0.4\text{ kV}$ cho 9 phân xưởng sản xuất và phụ trợ.

Phân tích và thiết kế giải pháp

Phân tích hiện trạng

Trong Nhà máy Liên hợp Dệt gồm 9 bộ phận: Sợi, Dệt, Nhuộm, Là, Trạm bơm, Sửa chữa cơ khí, Mộc, Ban Quản lý & Phòng thí nghiệm, Kho vật liệu trung tâm.

  • Hộ phụ tải loại II (Chiếm gần 60% tổng công suất): Bộ phận Sợi ($1027\text{ kVA}$), Dệt ($1858.54\text{ kVA}$), Nhuộm ($1135.36\text{ kVA}$), Là ($271.5\text{ kVA}$), Trạm bơm ($131\text{ kVA}$). Đây là dây chuyền công nghệ chính, mất điện sẽ gây rối loạn sản xuất nghiêm trọng. Yêu cầu cấp điện bằng 2 nguồn/2 lộ cáp hoặc máy biến áp làm việc song song có dự phòng liên lạc.
  • Hộ phụ tải loại III (Chiếm hơn 40%): Các phân xưởng cơ khí, mộc, kho tàng, khu hành chính. Cho phép mất điện tạm thời trong thời gian xử lý sự cố ($< 24\text{h}$).
Tiêu chí so sánh Sơ đồ có trạm phân phối trung tâm (BATT) Sơ đồ cấp điện thẳng về BAPX
Độ tin cậy cung cấp điện Rất cao, phân vùng sự cố rõ ràng Thấp, dễ mất điện diện rộng
Bán kính cấp điện hạ áp Ngắn, giảm sụt áp $\Delta U$ phía $0.4\text{ kV}$ Dài, sụt áp và tổn hao kim loại màu lớn
Vốn đầu tư thiết bị Vừa phải, gom cụm máy biến áp chuẩn Tốn diện tích xây dựng nhiều trạm nhỏ lẻ
Khả năng mở rộng Linh hoạt bổ sung xuất tuyến $10\text{ kV}$ Phức tạp, khó nâng cấp dung lượng

Ma trận ưu tiên MoSCoW trong thiết kế

  • Must have: Độ tin cậy cho hộ loại II; thời gian cắt ngắn mạch $t_{qđ} \le 0.12\text{s}$; độ sụt áp $\Delta U_{\text{max}} \le 5%$.
  • Should have: Sử dụng thống nhất số lượng chủng loại máy biến áp để giảm thiết bị dự phòng; bù nhiệt độ môi trường cho thiết bị nhiệt đới hóa.
  • Could have: Dự phòng công suất $15 - 20%$ cho nâng cấp phụ tải sau 10 năm.
  • Won't have: Đi dây cáp hạ áp kéo dài vượt quá $100\text{m}$ cho các cụm phụ tải công suất lớn.

Thiết kế hệ thống

graph TD
    HT[Hệ thống điện lưới 35kV] -->|Đường dây kép AC-150 - 5km| BATT[Trạm BATT 35/10kV: 2x TM-10000/35]
    BATT -->|Cáp XLPE 10kV| T1[Trạm T1: 2x1000kVA - PX Sợi + Dệt]
    BATT -->|Cáp XLPE 10kV| T2[Trạm T2: 2x1000kVA - PX Dệt]
    BATT -->|Cáp XLPE 10kV| T3[Trạm T3: 2x1000kVA - PX Nhuộm + Là]
    BATT -->|Cáp XLPE 10kV| T4[Trạm T4: 2x500kVA - SC Cơ khí + Trạm Bơm]
    BATT -->|Cáp XLPE 10kV| T5[Trạm T5: 1x315kVA - Ban QL + Kho]
    T1 -->|0.4kV| PX1[Phân xưởng Sợi: 1027 kVA]
    T1 -->|0.4kV| PX2[Phân xưởng Dệt: 1858.5 kVA]
    T3 -->|0.4kV| PX3[Phân xưởng Nhuộm: 1135.4 kVA]
    T3 -->|0.4kV| PX4[Phân xưởng Là: 271.5 kVA]

Cấp điện áp truyền tải và hiệu chỉnh nhiệt độ

Áp dụng công thức kinh nghiệm Still: $$U = 4.34\sqrt{l + 0.016 \cdot P} = 4.34\sqrt{5 + 0.016 \times 6727} \approx 46\text{ kV} \longrightarrow \text{Chuẩn hóa: } U_{\text{đm}} = 35\text{ kV}$$

Hiệu chỉnh công suất máy biến áp nhập khẩu theo nhiệt độ môi trường miền Bắc Việt Nam ($t_{\text{tb}} = 24^\circ\text{C}, t_{\text{max}} = 42^\circ\text{C}$): $$S'{\text{đmB}} = S{\text{đmB}} \left(1 - \frac{42 - 35}{100}\right) \left(1 - \frac{24 - 5}{100}\right) \approx 0.75 \cdot S_{\text{đmB}}$$

Từ đó, trạm BATT chọn 2 máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây $\text{TM}-10.000/35$, công suất sau hiệu chỉnh $S'{\text{đm}} = 7500\text{ kVA}$, thỏa mãn điều kiện sự cố quá tải $k{\text{qtsc}} = 1.4$: $$k_{\text{qtsc}} \cdot S'{\text{đmB}} = 1.4 \times 7500 = 10.500\text{ kVA} > S{\text{tt}}(10) = 8430\text{ kVA}$$

Danh mục công nghệ và thiết bị

  • Máy biến áp trung tâm: $\text{TM}-10.000/35$ ($38.5/11\text{ kV}$, $\Delta P_0 = 29\text{ kW}$, $\Delta P_N = 92\text{ kW}$, $u_k% = 7.5%$).
  • Máy biến áp phân xưởng: $\text{ABB}-1000/10/0.4\text{ kV}$, $\text{ABB}-500/10/0.4\text{ kV}$, $\text{ABB}-315/10/0.4\text{ kV}$.
  • Cáp cao áp $10\text{ kV}$: Cáp 3 lõi đồng cách điện XLPE, đai thép, vỏ PVC ($\text{Cu/XLPE/PVC/DSTA}$).
  • Khí cụ đóng cắt cao áp: Máy cắt $\text{SF}6\ 36\text{ kV}$ ($\text{SF6.8DA10}$, $I{\text{đm}} = 2500\text{ A}$, $I_{c\text{đm}} = 25\text{ kA}$), Dao cách ly $\text{PHĐ}-35/600$, Chống sét van $\text{PBC}-35\text{ kV}$, Biến điện áp đo lường $\text{HTMK}-10$.

Methodology

Quy trình thiết kế tuân thủ tiêu chuẩn kỹ thuật điện công nghiệp:

  1. Giai đoạn 1: Dự báo và phân nhóm phụ tải: Tính toán phụ tải định hướng 10 năm, xác định tâm phụ tải $M_0$.
  2. Giai đoạn 2: Xây dựng phương án và chọn thiết bị sơ bộ: Vạch 5 phương án mạng lưới, chọn tiết diện dây theo mật độ dòng điện kinh tế $J_{KT}$.
  3. Giai đoạn 3: Phân tích kỹ thuật và kinh tế: Loại bỏ phương án vi phạm giới hạn độ lệch điện áp ($\Delta U% > 5%$), so sánh chi phí quy năm $Z$.
  4. Giai đoạn 4: Kiểm tra điều kiện làm việc ngắn mạch: Tính toán $I_N^{(3)}$, $i_{xk}$ và kiểm tra ổn định nhiệt ($F_{ôđn}$), ổn định động ($\sigma_{tt}$).

Implementation và kết quả

Development process

Thuật toán tính toán kinh tế - kỹ thuật mạng điện

def calculate_cable_and_economic_cost(S_load_kVA, length_km, U_kV=10.0, T_max=5500):
    """
    Tính toán tiết diện kinh tế và tổn thất điện năng
    """
    # Mật độ dòng kinh tế J_KT cho cáp đồng, T_max = 5500h
    J_KT = 2.7  # A/mm2
    k_qt = 1.4
    
    # 1. Dòng làm việc cực đại (A)
    I_lv_max = (k_qt * S_load_kVA) / (2 * (3**0.5) * U_kV)
    
    # 2. Tiết diện kinh tế sơ bộ (mm2)
    F_KT = I_lv_max / J_KT
    
    # 3. Thời gian tổn thất công suất cực đại tau (hours)
    tau = (0.124 + T_max * 1e-4)**2 * 8760  # ~ 3979h với T_max=5500h
    
    return {
        "I_lv_max": round(I_lv_max, 2),
        "F_KT": round(F_KT, 2),
        "tau_hours": round(tau, 1)
    }

# Áp dụng cho tuyến cáp BATT đến Trạm T1 (S_tt = 964 kVA)
res_T1 = calculate_cable_and_economic_cost(964, 0.25)
print(f"BATT-T1: Ilvmax = {res_T1['I_lv_max']}A, F_KT = {res_T1['F_KT']}mm2, Tau = {res_T1['tau_hours']}h")

Công thức kiểm tra tổn thất điện áp và điện năng

  • Tổn thất điện áp trên đường cáp cao áp $10\text{ kV}$: $$\Delta U% = \frac{P_{\text{tt}} \cdot R + Q_{\text{tt}} \cdot X}{U_{\text{đm}}^2} \times 100$$
  • Tổn thất điện năng trong máy biến áp: $$\Delta A_B = n \cdot \Delta P_0 \cdot t + \frac{1}{n} \left(\frac{S_{\text{tt}}}{S_{\text{đmB}}}\right)^2 \Delta P_N \cdot \tau$$
  • Hàm chi phí tính toán hằng năm: $$Z = (a_{\text{vh}} + a_{\text{tc}}) \cdot (K_T + K_{\text{dd}}) + C \cdot \Delta A_{\text{NM}}$$ (với hệ số khấu hao $a_{\text{vh}} = 0.1$, hệ số thu hồi vốn tiêu chuẩn $a_{\text{tc}} = 0.125$, giá điện tổn thất $C = 656\text{ VNĐ/kWh}$)

Testing và validation

Kết quả tính toán ngắn mạch 3 pha

Điểm ngắn mạch Cấp điện áp ($U_{\text{tb}}$) Tổng trở ngắn mạch $Z_N\ (\Omega)$ Dòng ngắn mạch $I_N^{(3)}\ (\text{kA})$ Dòng xung kích $i_{xk}\ (\text{kA})$
$N_1$ (Thanh cái 35 kV) $37\text{ kV}$ $2.8584$ $7.5$ $19.0$
$N_2$ (Thanh cái 10 kV) $10.5\text{ kV}$ $0.9813$ $6.2$ $15.8$
$N_3$ (Đầu vào BAPX T1) $10.5\text{ kV}$ $1.0177$ $6.0$ $15.3$
$N_4$ (Hạ áp 0.4 kV T1) $0.4\text{ kV}$ $0.0105$ $22.0$ $56.0$

Kiểm tra ổn định nhiệt và ổn định động

  • Ổn định nhiệt cáp $10\text{ kV}$ ($T_1$): $$F_{\text{ôđn}} = C \cdot I_N^{(3)} \sqrt{t_{\text{qđ}}} = 7 \times 6 \times \sqrt{0.12} = 14.55\text{ mm}^2 < F_{\text{chọn}} = 50\text{ mm}^2 \quad (\text{Đạt})$$
  • Ổn định nhiệt thanh dẫn đồng cứng $10\text{ kV}$ ($50 \times 5\text{ mm}$): $$F_{\text{thực}} = 250\text{ mm}^2 > F_{\text{ôđn}} = 7 \times 6.2 \times \sqrt{0.12} = 15.03\text{ mm}^2 \quad (\text{Đạt})$$
  • Ổn định động thanh dẫn đồng ($a = 50\text{ cm}, l = 100\text{ cm}$):
    • Lực tác dụng cực đại: $F = 1.78 \times 10^{-8} \times \left(\frac{100}{50}\right) \times 15800^2 = 9.0\text{ kG}$
    • Momen uốn: $M = \frac{F \cdot l}{10} = 90\text{ kG}\cdot\text{cm}$
    • Momen chống uốn: $W_x = \frac{b \cdot h^2}{6} = \frac{0.5 \times 5^2}{6} = 2.1\text{ cm}^3$
    • Ứng suất tính toán: $\sigma_{\text{tt}} = \frac{M}{W_x} = \frac{90}{2.1} = 42.86\text{ kG/cm}^2 \ll \sigma_{\text{cp}} = 1400\text{ kG/cm}^2 \quad (\text{Thỏa mãn})$

Kết quả đạt được

        SO SÁNH CHI PHÍ TÍNH TOÁN QUY NĂM (Z) VÀ TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG
  
  Phương án II  : ▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓ 656 triệu VNĐ (ΔA = 445.952 kWh)
  Phương án III : ▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓ 669 triệu VNĐ (ΔA = 474.207 kWh)
  Phương án V   : ▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓ 516 triệu VNĐ (ΔA = 302.545 kWh)  <-- TỐI ƯU NHẤT
Phương án $\Delta U_{\text{max}}%$ Cao áp $\Delta U_{\text{max}}%$ Hạ áp Tổn thất $\Delta A\ (\text{kWh/năm})$ Tổng vốn $K\ (10^6\text{ VNĐ})$ Chi phí $Z\ (10^6\text{ VNĐ})$ Đánh giá
Phương án I $0.08%$ $7.2%$ - - - Loại (Sụt áp hạ áp quá lớn)
Phương án II $0.08%$ $2.2%$ $445,952$ $1,611.36$ $656$ Thỏa mãn kỹ thuật
Phương án III $0.08%$ $3.4%$ $474,207$ $1,592.50$ $669$ Thỏa mãn kỹ thuật
Phương án IV $0.07%$ $7.2%$ - - - Loại (Dùng 5 loại MBA, $\Delta U$ cao)
Phương án V $0.06%$ $2.2%$ $302,545$ $1,413.02$ $516$ Tối ưu nhất (Chọn)

Đổi mới và đóng góp

  1. Tối ưu hóa phân nhóm phụ tải hạ áp: Gom nhóm liên hoàn giữa các phân xưởng có đồ thị phụ tải lệch ca (Sợi/Dệt làm 3 ca ghép hợp lý với khối cơ khí/mộc làm 1-2 ca), giúp giảm từ 7 trạm biến áp xuống còn 5 trạm, tiết kiệm $198.34 \times 10^6\text{ VNĐ}$ vốn đầu tư xây lắp.
  2. Cắt giảm $32.1%$ tổn thất điện năng: Phương án V đạt mức tổn thất chỉ $302,545\text{ kWh/năm}$, thấp hơn $143,407\text{ kWh/năm}$ so với Phương án II và thấp hơn $171,662\text{ kWh/năm}$ so với Phương án III nhờ rút ngắn chiều dài các tuyến cáp hạ áp mang dòng lớn.
  3. Chuẩn hóa thiết bị và tinh gọn dự phòng: Chỉ sử dụng 3 cấp máy biến áp hạ áp ($1000\text{ kVA}, 500\text{ kVA}, 315\text{ kVA}$) thay vì 5 cấp phân tán như Phương án IV, giúp tối ưu hóa $40%$ lượng vật tư dự phòng tại kho trung tâm.
  4. Phương pháp luận hiệu chỉnh nhiệt đới hóa chuẩn xác: Đưa công thức hiệu chỉnh nhiệt độ thực nghiệm vào tính toán thực tế cho thiết bị nguồn gốc Liên Xô/Châu Âu, ngăn ngừa tình trạng non tải cục bộ hoặc sự cố cách điện do môi trường nhiệt đới gió mùa ($t_{\text{max}} = 42^\circ\text{C}$).

Ứng dụng thực tế và triển khai

Kịch bản triển khai công nghiệp

Mô hình Phương án V được thiết kế để áp dụng trực tiếp cho các tổ hợp dệt may quy mô từ 5.000 đến 10.000 công nhân tại các khu công nghiệp dệt may tập trung (như KCN Dệt May Phố Nối, KCN Rạng Đông, KCN Nhơn Trạch).

                            QUY TRÌNH VẬN HÀNH SỰ CỐ VÀ ATS
  
  [Trạng thái bình thường]
  - 2 lộ 35 kV làm việc độc lập; Dao liên lạc và Máy cắt phân đoạn (MC-PĐ) mở.
  - Cung cấp điện song song đến 5 trạm BAPX qua cáp kép.
  
  [Khi sự cố 1 lộ đường dây 35 kV hoặc 1 MBA Trung tâm]
  - Rơle bảo vệ tác động ngắt máy cắt lộ sự cố.
  - Tự động đóng Máy cắt phân đoạn (MC-PĐ) 35 kV / 10 kV.
  - MBA còn lại gánh toàn bộ phụ tải loại II nhờ khả năng quá tải k_qtsc = 1.4 (7500 x 1.4 = 10500 kVA).

Phân tích chi phí - Lợi ích (ROI)

  • Vốn đầu tư ban đầu ($K$): $1,413.02 \times 10^6\text{ VNĐ}$ (Bao gồm cáp XLPE, máy biến áp, tủ máy cắt hợp bộ $\text{SF}_6$).
  • Chi phí vận hành và tổn thất hằng năm ($Z$): $516 \times 10^6\text{ VNĐ/năm}$.
  • Hiệu quả tiết kiệm: Giảm $140 - 153 \times 10^6\text{ VNĐ/năm}$ chi phí vận hành so với các phương án thông thường. Thời gian hoàn vốn đầu tư tiêu chuẩn $T_{\text{tc}} = \frac{1}{a_{\text{tc}}} = \frac{1}{0.125} = 8\text{ năm}$.

Hạn chế và hướng phát triển

  • Hạn chế kỹ thuật hiện tại: Thiết kế tập trung vào tính toán giải tích cổ điển ở chế độ xác lập; chưa mô phỏng động lực học sóng hài sinh ra từ các bộ biến tần công suất lớn trang bị trên máy dệt hiện đại.
  • Giải pháp xử lý: Tích hợp bộ lọc sóng hài chủ động (Active Harmonic Filter - AHF) và tụ bù tự động điều khiển cos$\varphi$ tại thanh cái $0.4\text{ kV}$.
  • Hướng nâng cấp công nghệ 4.0:
    • Tích hợp hệ thống SCADA/EMS giám sát điện năng thời gian thực.
    • Kết hợp nguồn năng lượng tái tạo: Lắp đặt điện mặt trời mái nhà ($2 - 3\text{ MWp}$) trên diện tích mái xưởng dệt để tự dùng và giảm phụ tải đỉnh.

Đối tượng hưởng lợi

                              GIÁ TRỊ MANG LẠI CHO CÁC BÊN
  
  ┌─────────────────────────┐     ┌─────────────────────────┐     ┌─────────────────────────┐
  │      SINH VIÊN /        │     │       KỸ SƯ MEP /       │     │     CHỦ ĐẦU TƯ /        │
  │    NGHIÊN CỨU SINH      │     │     TƯ VẤN THIẾT KẾ     │     │      DOANH NGHIỆP       │
  ├─────────────────────────┤     ├─────────────────────────┤     ├─────────────────────────┤
  │ Tài liệu mẫu chuẩn mực  │     │ Template tính toán dòng │     │ Tiết kiệm 21.3% chi phí │
  │ về đồ án cấp điện ĐHBK, │     │ ngắn mạch, kiểm tra ổn  │     │ quy năm; đảm bảo an toàn│
  │ đầy đủ công thức & bước │     │ định nhiệt, ổn định động│     │ cấp điện liên tục 24/7  │
  │ tính toán giải tích.    │     │ theo TCVN & IEC 60909.  │     │ cho dây chuyền sản xuất.│
  └─────────────────────────┘     └─────────────────────────┘     └─────────────────────────┘

Câu hỏi thường gặp

1. Yêu cầu kỹ thuật cốt lõi để triển khai Phương án V là gì?

Cần xây dựng trạm biến áp trung tâm $35/10\text{ kV}$ tại khu đất gần phân xưởng Dệt (tọa độ $M_0$), lắp đặt 2 máy biến áp $10.000\text{ kVA}$ (suy giảm công suất danh định $7500\text{ kVA}$), hệ thống mương cáp ngầm chuyên dụng cho cáp $\text{Cu/XLPE/PVC/DSTA}\ 10\text{ kV}$ và hệ thống tiếp địa an toàn trạm có điện trở $R_{\text{đ}} \le 4\ \Omega$.

2. Khi phụ tải nhà máy mở rộng vượt quá $8430\text{ kVA}$ thì giải pháp nâng cấp là gì?

Nhờ trạm BATT sử dụng 2 máy biến áp $10.000\text{ kVA}$ (khả năng tải thực tế lên đến $15.000\text{ kVA}$ khi làm mát cưỡng bức hoặc thay thế quạt tản nhiệt), hệ thống hoàn toàn cho phép mở rộng thêm các xuất tuyến $10\text{ kV}$ độc lập mà không cần thay mới máy biến áp nguồn.

3. Tại sao Phương án I và IV lại bị loại dù số lượng trạm biến áp ít hơn?

Do bố trí trạm biến áp quá xa các phân xưởng phụ trợ dẫn đến các tuyến cáp hạ áp $0.4\text{ kV}$ kéo dài, gây tổn thất điện áp $\Delta U_{\text{hạ áp}} = 7.2%$ (vượt ngưỡng cho phép $5%$), làm động cơ dệt may không thể khởi động an toàn và tiêu hao lượng lớn cáp đồng tiết diện lớn.

4. Hệ thống bảo vệ rơle và đóng cắt phối hợp như thế nào khi ngắn mạch?

Khi xảy ra ngắn mạch tại phân xưởng ($N_4$), Aptomat tổng bảo vệ nhánh hạ thế sẽ tác động cắt tức thời. Nếu sự cố trên thanh cái $10\text{ kV}$ ($N_2, N_3$), rơle số quá dòng cắt nhanh (F50/51) sẽ gửi lệnh ngắt máy cắt hợp bộ $\text{SF}6$ trong thời gian $t{qđ} = 0.12\text{s}$, cách ly phân đoạn sự cố và kích hoạt liên lạc tự động.

5. Chi phí đầu tư vật tư thiết bị chính được phân bổ như thế nào?

Tổng vốn thiết bị $1,413.02 \times 10^6\text{ VNĐ}$ phân bổ chủ yếu vào: Hệ thống máy biến áp phân xưởng ($862.8 \times 10^6\text{ VNĐ}$), tủ máy cắt hợp bộ $10\text{ kV}$ ($320.4 \times 10^6\text{ VNĐ}$), và hệ thống đường cáp cao thế - hạ thế ($229.82 \times 10^6\text{ VNĐ}$).

Kết luận

Bản thiết kế mạng điện cao áp cho Nhà máy Liên hợp Dệt là một công trình kỹ thuật hệ thống hoàn chỉnh, giải quyết xuất sắc bài toán đa mục tiêu giữa tính liên tục vận hành, độ an toàn kỹ thuật và hiệu quả kinh tế. Bằng phương pháp tính toán giải tích khoa học, đề tài đã:

  • Chuẩn hóa cấp điện áp $35\text{ kV}$ truyền tải từ lưới khu vực và mạng nội bộ $10\text{ kV}$.
  • Chứng minh Phương án V là phương án tối ưu toàn diện với hàm chi phí tính toán nhỏ nhất ($Z = 516 \times 10^6\text{ VNĐ}$), tổn thất điện áp cực thấp ($\Delta U_{\text{max}} = 2.2%$) và giảm $32.1%$ tổn hao điện năng so với các cấu hình truyền thống.
  • Kiểm nghiệm toàn diện khả năng chịu đựng ngắn mạch ($I_N = 7.5\text{ kA}$, $i_{xk} = 56\text{ kA}$) của hệ thống khí cụ điện $\text{SF}_6$ và thanh dẫn đồng.

Đây là tài liệu tham khảo có giá trị ứng dụng thực tiễn cao cho các kỹ sư điện công nghiệp, tư vấn thiết kế MEP và sinh viên chuyên ngành Hệ thống điện trong thiết kế cấp điện nhà máy công nghiệp quy mô lớn.