Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu
Trong quá trình sản xuất công nghiệp, hệ thống cung cấp điện và chiếu sáng đóng vai trò quyết định đến năng suất làm việc, độ an toàn của người lao động cũng như độ tin cậy của toàn bộ dây chuyền thiết bị cơ khí. Đề tài đồ án tập trung giải quyết bài toán thiết kế kỹ thuật cung cấp điện và chiếu sáng cho một phân xưởng sản xuất cơ khí có quy mô công nghiệp, đảm bảo các yêu cầu nghiêm ngặt về chất lượng điện năng, mức độ an toàn và tuân thủ các tiêu chuẩn kỹ thuật hiện hành.
Nhiệm vụ và mục tiêu nghiên cứu của đồ án được xác định cụ thể bao gồm:
- Khảo sát các yêu cầu sử dụng điện đặc thù của phân xưởng và thực hiện phân chia nhóm phụ tải công nghệ.
- Xây dựng cơ sở lý thuyết tính toán chiếu sáng và tính toán phụ tải điện hạ thế dựa trên các tiêu chuẩn kỹ thuật chuyên ngành.
- Thực hiện tính toán thiết kế chi tiết hệ thống chiếu sáng chung đều cho không gian nhà xưởng có diện tích $3.000\text{ m}^2$, xác định số lượng bộ đèn, kiểm tra sai số quang thông và độ rọi trung bình trên bề mặt làm việc.
- Tính toán phụ tải động lực cho từng thiết bị và từng nhóm máy móc cơ khí trong phân xưởng (máy mài, máy khoan, máy doa, máy phay, máy tiện, búa hơi, lò rèn, quạt thông gió, palang điện).
- Xác định phương án đi dây, tính toán dòng điện làm việc, hiệu chỉnh dòng điện theo điều kiện môi trường lắp đặt, từ đó lựa chọn tiết diện dây dẫn và thiết bị bảo vệ đóng cắt cho từng phụ tải, nhóm phụ tải và tủ động lực tổng.
Đối tượng nghiên cứu là hệ thống phân phối điện hạ áp và mạng lưới chiếu sáng công nghiệp. Phạm vi không gian nghiên cứu là mặt bằng phân xưởng sản xuất có kích thước chiều dài $a = 100\text{ m}$, chiều rộng $b = 30\text{ m}$ và chiều cao $H = 6\text{ m}$. Hệ thống điện được thiết kế vận hành ở cấp điện áp hạ thế $380/220\text{ V}$ (hệ thống 3 pha 4 dây, điện áp dây $400\text{ V}$), với điều kiện nhiệt độ môi trường tính toán chuẩn là $40^\circ\text{C}$.
Cơ sở lý thuyết và phương pháp
Đồ án xây dựng các thuật toán và quy trình tính toán dựa trên các tài liệu kỹ thuật chuyên ngành và tiêu chuẩn quốc tế:
- Tiêu chuẩn thiết kế: Tiêu chuẩn thiết kế lắp đặt điện IEC 2018 và tiêu chuẩn IEC 61439 về bảng hệ số đồng thời cho tủ phân phối hạ thế.
- Lý thuyết tính toán chiếu sáng: Áp dụng phương pháp tính toán theo hệ số sử dụng quang thông ($U$), đường cong Kruithof để xác định dải nhiệt độ màu phù hợp với môi trường làm việc, tính toán chỉ số địa điểm ($K$), tỷ số treo ($j$), và hệ số bù suy giảm quang thông ($d$).
- Lý thuyết tính toán phụ tải điện:
- Công suất đặt biểu kiến của từng phụ tải:
$$P_a = \frac{P_n}{\eta \times \cos\varphi}\quad (\text{kVA})$$
Trong đó: $P_n$ là công suất định mức ($\text{kW}$), $\eta$ là hiệu suất làm việc, $\cos\varphi$ là hệ số công suất.
- Công suất biểu kiến yêu cầu:
$$P_{yc} = P_a \times k_{sd}$$
Với $k_{sd}$ là hệ số sử dụng của thiết bị.
- Dòng điện đầy tải của tải 3 pha:
$$I = \frac{P_a \times 10^3}{\sqrt{3} \times 400}\quad (\text{A})$$
- Công suất biểu kiến của nhóm phụ tải:
$$P_a = \sum P_i \times k_{dt}$$
Với $k_{dt}$ là hệ số đồng thời được tra theo tiêu chuẩn IEC 61439.
- Phương pháp lựa chọn dây dẫn và thiết bị bảo vệ:
- Tiết diện cáp được tính toán dựa trên dòng điện tính toán ($I_{tt}$) kết hợp các hệ số hiệu chỉnh môi trường:
$$I'{tt} \ge \frac{I{tt}}{k_1 \times k_2 \times k_3 \times k_4}$$
Trong đó: $k_1$ là hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường ($40^\circ\text{C}$ đối với cách điện PVC), $k_4$ là hệ số suy giảm do đi nhiều mạch chung nhóm.
- Điều kiện kiểm tra phối hợp bảo vệ giữa phụ tải, thiết bị đóng cắt (CB) và khả năng mang dòng cho phép của dây dẫn ($I'{dd}$):
$$I{tt} < I_{CB} < I'{dd}$$
Với $I'{dd} = I_{dd} \times k_{hc}$ ($I_{dd}$ là dòng điện định mức của cáp tra theo catalog nhà sản xuất Cadivi).
Thiết kế và triển khai kỹ thuật
Hệ thống cung cấp điện và chiếu sáng của phân xưởng được thiết kế theo cấu trúc phân cấp mạng hạ thế:
[Nguồn điện hạ thế 3 pha 400V]
Vật tư và thiết bị được lựa chọn bao gồm:
- Chiếu sáng: Đèn Thủy ngân cao áp (TNCA) công suất $250\text{ W}$, chóa nhôm loại RI cấp B, hiệu suất $\eta_d = 0,78$, quang thông định mức $13.000\text{ lm}$, nhiệt độ màu $4.000\text{ K}$, chỉ số hoàn màu $R_a = 42$, sử dụng ballast điện từ.
- Cáp điện: Cáp đồng hạ thế nhiều lõi bọc cách điện PVC của hãng Cadivi, lắp đặt trên máng cáp và luồn trong tủ điện.
- Khí cụ đóng cắt: Aptomat dạng khối (MCCB) các dòng NF125-CV, NF250-CV, NF400-CW, NF630-CW và Aptomat dạng tép (MCB) dòng BH-D6 của hãng Mitsubishi.
Nội dung chính theo từng chương
Chương 1: Tổng quan về cung cấp điện cho phân xưởng
Chương này xác định các đặc điểm phụ tải công nghệ và phân loại các yêu cầu cấp điện trong phân xưởng sản xuất cơ khí:
- Xác định mức độ tin cậy cung cấp điện đối với phân xưởng cơ khí, yêu cầu tính liên tục của nguồn cấp nhằm hạn chế gián đoạn sản xuất.
- Phân nhóm các phụ tải điện dựa trên vị trí không gian mặt bằng và đặc tính công nghệ của các máy gia công cơ khí (máy mài, tiện, phay, bào, doa, máy ép, lò rèn, thiết bị nâng hạ và quạt thông gió).
Chương 2: Lý thuyết tính toán
Trình bày hệ thống công thức toán học và phương pháp luận kỹ thuật:
- Lý thuyết chiếu sáng: Thiết lập trình tự tính toán từ xác định kích thước hình học ($a, b, H$), hệ số phản xạ các bề mặt trần ($\rho_{tr}$), tường ($\rho_{tg}$), sàn ($\rho_{lv}$), xác định độ rọi tiêu chuẩn ($E_{tc}$), chỉ số địa điểm ($K$), tỷ số treo ($j$), hệ số sử dụng ($U$), quang thông tổng ($\Phi_{tổng}$), số lượng bộ đèn ($N_{bộ đèn}$), kiểm tra sai số quang thông ($\Delta\Phi$) trong giới hạn cho phép từ $-20%$ đến $+10%$, và xác định phụ tải tính toán chiếu sáng ($P_{ttcs}, Q_{ttcs}$).
- Lý thuyết tính toán phụ tải động lực: Thiết lập công thức tính công suất đặt biểu kiến ($P_a$), công suất biểu kiến yêu cầu ($P_{yc}$), dòng điện làm việc ($I$) theo tiêu chuẩn IEC 2018, và công thức xác định hệ số đồng thời ($k_{dt}$) theo IEC 61439.
- Phương pháp chọn dây dẫn và khí cụ bảo vệ: Thiết lập quy trình chọn tiết diện dây cáp theo dòng điện hiệu chỉnh ($I'{tt}$) có xét đến nhiệt độ môi trường ($k_1$) và số lượng cáp đi chung ($k_4$), đồng thời kiểm tra điều kiện phối hợp đóng cắt an toàn giữa dòng làm việc của phụ tải, dòng định mức của CB và khả năng tải dòng của cáp dẫn ($I{tt} < I_{CB} < I'_{dd}$).
Chương 3: Tính toán chiếu sáng
Triển khai tính toán thiết kế chiếu sáng chi tiết cho phân xưởng:
- Thông số hình học và phản xạ: Chiều dài $a = 100\text{ m}$, chiều rộng $b = 30\text{ m}$, chiều cao $H = 6\text{ m}$, diện tích $S = 3.000\text{ m}^2$. Hệ số phản xạ trần màu vàng $\rho_{tr} = 0,5$; tường xám sáng $\rho_{tg} = 0,7$; bề mặt làm việc xám đậm $\rho_{lv} = 0,2$.
- Yêu cầu kỹ thuật: Độ rọi yêu cầu $E_{tc} = 450\text{ lx}$, áp dụng hệ thống chiếu sáng chung đều. Khoảng nhiệt độ màu lựa chọn $T_m = 3.200 \div 4.800\text{ K}$ theo đồ thị Kruithof.
- Lựa chọn đèn và chóa: Đèn thủy ngân cao áp $250\text{ W}$, quang thông $13.000\text{ lm}$, nhiệt độ màu $4.000\text{ K}$, $R_a = 42$, hệ số công suất $\cos\varphi = 0,5$. Bộ đèn loại RI chóa nhôm cấp B, hiệu suất trực tiếp $\eta_d = 0,78$, mỗi bộ lắp 1 đèn.
- Thông số lắp đặt: Khoảng cách đèn cách trần $h' = 1\text{ m}$, bề mặt làm việc $h_{lv} = 0,8\text{ m}$, chiều cao treo đèn so với mặt làm việc $h_{tt} = 6 - 1 - 0,8 = 4,2\text{ m}$.
- Chỉ số địa điểm và hệ số sử dụng:
- Chỉ số địa điểm toàn xưởng $K = 5,2$. Để tối ưu phân bố, chia mặt bằng thành 3 phần bằng nhau với chỉ số địa điểm mỗi phần $K_1 = 3,2$.
- Hệ số suy giảm quang thông $\delta_1 = 1$; hệ số bám bụi $\delta_2 = 0,8 \to$ hệ số bù $d = 1,25$. Tỷ số treo $j \approx 0,19$. Hệ số sử dụng $U = 0,44$.
- Số lượng đèn và bố trí:
- Quang thông tổng cho 1 phần diện tích: $\Phi_{tổng_1p} = 733.377\text{ lm}$.
- Số bộ đèn cho 1 phần: $N = 56,4 \to$ chọn 56 bộ. Tổng số bộ đèn cho toàn xưởng là $N_{tổng} = 168\text{ bộ}$.
- Kiểm tra sai số quang thông:
$$\Delta\Phi = \frac{168 \times 13.000 - 3 \times 733.377}{3 \times 733.377} \times 100% = -0,73%$$
Kết quả nằm trong dải sai số cho phép ($-20%$ đến $+10%$), thỏa mãn yêu cầu kỹ thuật.
- Phân bố mặt bằng: Bố trí 24 bộ đèn theo chiều dọc và 7 bộ đèn theo chiều ngang.
- Xác định phụ tải chiếu sáng và lựa chọn thiết bị:
- Tổng công suất tính toán chiếu sáng (tính cả tổn hao ballast $17\text{ W}$, tổng $267\text{ W}$/bộ):
$$P_{ttcs_tổng} = 168 \times 1 \times 267\text{ W} = 45\text{ kW}$$
- Công suất tác dụng mỗi pha: $15\text{ kW}$. Công suất tác dụng mỗi nhóm (7 bộ đèn): $2\text{ kW}$.
- Lựa chọn cáp và CB tổng tủ chiếu sáng: $I_{tt} = 70\text{ A}$, hệ số $k_1 = 0,87$ ($40^\circ\text{C}$), $k_4 = 0,70$ (8 mạch) $\to I'{tt} = 115\text{ A}$. Chọn MCCB-NF125-CV-3(P+N)-100A Mitsubishi và cáp Cadivi hạ áp 2 lõi tiết diện $70\text{ mm}^2$ ($I{dd} = 229\text{ A}$, kiểm tra $I'_{dd} = 162\text{ A} > 100\text{ A}$).
- Lựa chọn cáp và CB cho từng nhóm đèn: $I_{tt_nhóm} = 9,93\text{ A}$, chọn MCB-BH-D6-2P(1+N)-16A Mitsubishi và cáp Cadivi hạ áp 2 lõi tiết diện $6\text{ mm}^2$ ($I_{dd} = 45\text{ A}$, kiểm tra $I'_{dd} = 20\text{ A} > 16\text{ A}$).
Chương 4: Tính toán phụ tải
Chương này thực hiện phân chia và tính toán thông số điện cho 7 nhóm phụ tải động lực trong phân xưởng:
- Phân nhóm phụ tải tiêu biểu (Nhóm 1): Được chia thành 2 nhóm nhỏ gồm 15 máy công cụ:
- Nhóm 1_1 (7 tải): Gồm 2 máy mài sắt ($15\text{ kW}$), 2 máy bơm ($15\text{ kW}$), 3 búa hơi để rèn ($15\text{ kW}$). Hệ số đồng thời $K_{dt1_1} = 0,75$, dòng điện tính toán nhóm $I_{tt1_1} = 139\text{ A}$.
- Nhóm 1_2 (8 tải): Gồm 1 búa hơi rèn ($15\text{ kW}$), 2 lò rèn ($15\text{ kW}$), 4 quạt lò ($10\text{ kW}$), 1 quạt thông gió ($5\text{ kW}$). Hệ số đồng thời $K_{dt1_2} = 0,7$, công suất đặt $P_{N1_2} = 150\text{ kVA}$, dòng điện tính toán nhóm $I_{tt1_2} = 217\text{ A}$.
- Tủ động lực tổng Nhóm 1: Hệ số đồng thời cho tủ phân phối $K_{dt1} = 0,8$, dòng điện tính toán tổng $I_{tt} = 320\text{ A}$.
- Các nhóm phụ tải còn lại: Nhóm 2 (máy khoan đứng, máy khoan hướng tâm, máy doa tọa độ, máy phay đứng, máy tiện ren, palang điện, quạt thông gió); Nhóm 3 (máy mài tròn vạn năng, máy khoan bàn, máy ép tay, máy cắt sắt, quạt thông gió); Nhóm 4 (máy mài sắt, máy bơm, búa hơi, lò rèn, quạt lò, quạt thông gió); Nhóm 5 (máy khoan, máy doa, máy phay đứng, phay ngang, tiện ren, palang điện, quạt thông gió); Nhóm 6 và Nhóm 7 được lập bảng tính toán tương tự.
Chương 5: Chọn dây dẫn và thiết bị bảo vệ
Chương này tính toán lựa chọn chi tiết thiết bị đóng cắt và cáp dẫn cho từng thiết bị và tủ phân phối:
- Phụ tải Nhóm 1:
- Máy mài sắt M1_1, M1_2 ($I_{tt} = 48\text{ A}$): Chọn MCB-BH-D6-3P-63A Mitsubishi, cáp Cadivi 3 lõi $35\text{ mm}^2$ ($I_{dd} = 128\text{ A}$).
- Máy bơm M1_3, M1_4 ($I_{tt} = 27\text{ A}$): Chọn MCB-BH-D6-3P-40A Mitsubishi, cáp Cadivi 3 lõi $16\text{ mm}^2$ ($I_{dd} = 79\text{ A}$).
- Búa hơi rèn M1_5, M1_6, M1_7, M1_8 ($I_{tt} = 45\text{ A}$): Chọn MCB-BH-D6-3P-63A Mitsubishi, cáp Cadivi 3 lõi $35\text{ mm}^2$ ($I_{dd} = 128\text{ A}$).
- Lò rèn M1_9, M1_10 ($I_{tt} = 102\text{ A}$): Chọn MCCB-NF125-CV-3P-125A Mitsubishi, cáp Cadivi 3 lõi $95\text{ mm}^2$ ($I_{dd} = 243\text{ A}$).
- Quạt lò M1_11 đến M1_14 ($I_{tt} = 32\text{ A}$): Chọn MCB-BH-D6-3P-40A Mitsubishi, cáp Cadivi 3 lõi $16\text{ mm}^2$ ($I_{dd} = 79\text{ A}$).
- Quạt thông gió M1_15 ($I_{tt} = 16\text{ A}$): Chọn MCB-BH-D6-3P-20A Mitsubishi, cáp Cadivi 3 lõi $10\text{ mm}^2$ ($I_{dd} = 55\text{ A}$).
- Nhóm 1_1 ($I_{tt} = 139\text{ A}$): Chọn MCCB-NF250-CV-3P-175A Mitsubishi, cáp Cadivi 3 lõi $95\text{ mm}^2$ ($I_{dd} = 243\text{ A}$).
- Nhóm 1_2 ($I_{tt} = 217\text{ A}$): Chọn MCCB-NF400-CW-3P-300A Mitsubishi, cáp Cadivi 3 lõi $240\text{ mm}^2$ ($I_{dd} = 446\text{ A}$).
- Tủ động lực tổng Nhóm 1 ($I_{tt} = 320\text{ A}$): Chọn MCCB-NF400-CW-3P-400A Mitsubishi, cáp Cadivi 3 lõi $2 \times 240\text{ mm}^2$ ($I_{dd} = 2 \times 446 = 892\text{ A}$).
- Phụ tải các Nhóm 2, 3, 4, 5:
- Tủ động lực Nhóm 2: Chọn MCCB-NF630-CW-3P-500A Mitsubishi, cáp Cadivi 3 lõi $2 \times 300\text{ mm}^2$ ($I_{dd} = 1.144\text{ A}$).
- Tủ động lực Nhóm 3: Chọn MCCB-NF400-CW-3P-300A Mitsubishi, cáp Cadivi 3 lõi $400\text{ mm}^2$ ($I_{dd} = 593\text{ A}$).
- Tủ động lực Nhóm 4: Chọn MCCB-NF400-CW-3P-300A Mitsubishi, cáp Cadivi 3 lõi $400\text{ mm}^2$ ($I_{dd} = 593\text{ A}$).
- Các phân nhóm nhỏ và phụ tải máy công cụ của Nhóm 2, 3, 4, 5 được chọn các dòng MCB từ $16\text{A} \div 63\text{A}$, MCCB từ $80\text{A} \div 225\text{A}$ và cáp Cadivi 3 lõi tiết diện từ $4\text{ mm}^2 \div 150\text{ mm}^2$.
Kết quả và đóng góp
Đồ án đã hoàn thành đầy đủ các nội dung tính toán kỹ thuật theo các tiêu chuẩn thiết kế lắp đặt điện công nghiệp:
1. Bảng tổng hợp kết quả tính toán hệ thống chiếu sáng
| Thông số thiết kế |
Giá trị tính toán |
Đơn vị |
Ghi chú / Thiết bị lựa chọn |
| Kích thước phân xưởng ($a \times b \times H$) |
$100 \times 30 \times 6$ |
$\text{m}$ |
Diện tích $S = 3.000\text{ m}^2$ |
| Độ rọi yêu cầu ($E_{tc}$) |
$450$ |
$\text{lx}$ |
Hệ chiếu sáng chung đều |
| Loại bóng đèn |
Thủy ngân cao áp |
- |
$P_đ = 250\text{ W}$, $\Phi = 13.000\text{ lm}$, $T_m = 4.000\text{ K}$ |
| Bộ đèn |
RI chóa nhôm cấp B |
- |
Hiệu suất $\eta_d = 0,78$, 1 bóng/bộ |
| Tổng số bộ đèn bố trí |
$168$ |
Bộ |
Bố trí 24 dọc $\times$ 7 ngang (56 bộ/pha) |
| Sai số quang thông ($\Delta\Phi$) |
$-0,73$ |
$%$ |
Nằm trong phạm vi cho phép ($-20% \div +10%$) |
| Tổng công suất tác dụng chiếu sáng |
$45$ |
$\text{kW}$ |
$267\text{ W}$/bộ (bao gồm tổn hao ballast) |
| Dòng điện tính toán tổng ($I_{tt}$) |
$70$ |
$\text{A}$ |
$I'_{tt} = 115\text{ A}$ (với $k_1=0,87, k_4=0,70$) |
| Thiết bị bảo vệ tủ chiếu sáng |
$100$ |
$\text{A}$ |
MCCB-NF125-CV-3(P+N)-100A Mitsubishi |
| Dây dẫn nguồn tủ chiếu sáng |
$70$ |
$\text{mm}^2$ |
Cáp đồng Cadivi 2 lõi ($I_{dd} = 229\text{ A}$) |
| Thiết bị bảo vệ từng nhóm đèn (7 bộ) |
$16$ |
$\text{A}$ |
MCB-BH-D6-2P(1+N)-16A Mitsubishi |
| Dây dẫn từng nhóm đèn |
$6$ |
$\text{mm}^2$ |
Cáp đồng Cadivi 2 lõi ($I_{dd} = 45\text{ A}$) |
2. Bảng tổng hợp lựa chọn khí cụ và cáp cho các tủ động lực chính
| Tủ phân phối / Nhóm phụ tải |
Dòng điện tính toán ($I_{tt}$) |
Dòng định mức CB ($I_{CB}$) |
Mã hiệu thiết bị đóng cắt (Mitsubishi) |
Tiết diện cáp đồng Cadivi (3 lõi PVC) |
Dòng cho phép định mức ($I_{dd}$) |
| Nhánh 1_1 (7 máy) |
$139\text{ A}$ |
$175\text{ A}$ |
MCCB-NF250-CV-3P-175A |
$95\text{ mm}^2$ |
$243\text{ A}$ |
| Nhánh 1_2 (8 máy) |
$217\text{ A}$ |
$300\text{ A}$ |
MCCB-NF400-CW-3P-300A |
$240\text{ mm}^2$ |
$446\text{ A}$ |
| Tủ động lực Nhóm 1 |
$320\text{ A}$ |
$400\text{ A}$ |
MCCB-NF400-CW-3P-400A |
$2 \times 240\text{ mm}^2$ |
$892\text{ A}$ |
| Nhánh 2_1 |
Tra bảng |
$125\text{ A}$ |
MCCB-NF125-CV-3P-125A |
$70\text{ mm}^2$ |
$197\text{ A}$ |
| Nhánh 2_2 |
Tra bảng |
$225\text{ A}$ |
MCCB-NF250-CV-3P-225A |
$150\text{ mm}^2$ |
$324\text{ A}$ |
| Nhánh 2_3 |
Tra bảng |
$175\text{ A}$ |
MCCB-NF250-CV-3P-175A |
$95\text{ mm}^2$ |
$243\text{ A}$ |
| Tủ động lực Nhóm 2 |
Tra bảng |
$500\text{ A}$ |
MCCB-NF630-CW-3P-500A |
$2 \times 300\text{ mm}^2$ |
$1.144\text{ A}$ |
| Nhánh 3_1 |
Tra bảng |
$150\text{ A}$ |
MCCB-NF250-CV-3P-150A |
$95\text{ mm}^2$ |
$243\text{ A}$ |
| Nhánh 3_2 |
Tra bảng |
$175\text{ A}$ |
MCCB-NF250-CV-3P-175A |
$95\text{ mm}^2$ |
$243\text{ A}$ |
| Tủ động lực Nhóm 3 |
Tra bảng |
$300\text{ A}$ |
MCCB-NF400-CW-3P-300A |
$400\text{ mm}^2$ |
$593\text{ A}$ |
| Nhánh 4_1 |
Tra bảng |
$150\text{ A}$ |
MCCB-NF250-CV-3P-150A |
$95\text{ mm}^2$ |
$234\text{ A}$ |
| Nhánh 4_2 |
Tra bảng |
$175\text{ A}$ |
MCCB-NF250-CV-3P-175A |
$95\text{ mm}^2$ |
$243\text{ A}$ |
| Tủ động lực Nhóm 4 |
Tra bảng |
$300\text{ A}$ |
MCCB-NF400-CW-3P-300A |
$400\text{ mm}^2$ |
$593\text{ A}$ |
| Nhánh 5_1 |
Tra bảng |
$125\text{ A}$ |
MCCB-NF125-CV-3P-125A |
$70\text{ mm}^2$ |
$197\text{ A}$ |
| Nhánh 5_2 |
Tra bảng |
$150\text{ A}$ |
MCCB-NF250-CV-3P-150A |
$95\text{ mm}^2$ |
$234\text{ A}$ |
Đóng góp chính của đồ án là đã chuẩn hóa quy trình tính toán mạng điện công nghiệp hạ áp bằng cách áp dụng nhất quán tiêu chuẩn IEC 2018 và IEC 61439, kết hợp kiểm tra chặt chẽ điều kiện phối hợp bảo vệ $I_{tt} < I_{CB} < I'_{dd}$ và các hệ số suy giảm môi trường thực tế ($40^\circ\text{C}$, đi chung máng cáp) cho toàn bộ hệ thống thiết bị và dây dẫn thuộc các thương hiệu thông dụng (Cadivi, Mitsubishi).
Hạn chế và phạm vi áp dụng
Dựa trên phạm vi dữ liệu và nội dung tính toán được trình bày:
- Đồ án tập trung vào tính toán phụ tải xác định theo phương pháp công suất đặt và hệ số đồng thời/hệ số sử dụng ($k_{sd}, k_{dt}$) tra bảng tiêu chuẩn; chưa đi sâu vào tính toán phân tích trào lưu công suất thực tế theo biểu đồ phụ tải 24 giờ.
- Các nội dung tính toán chỉ giới hạn trong phạm vi tính toán phụ tải, lựa chọn dây dẫn và thiết bị bảo vệ đóng cắt cấp hạ thế; chưa bao gồm các phần tính toán ngắn mạch kiểm tra độ bền nhiệt/điện động, tính toán tụ bù nâng cao hệ số công suất cho toàn trạm, và thiết kế hệ thống nối đất, chống sét bảo vệ công trình.
Giá trị tham khảo
Đồ án là tài liệu tham khảo trực tiếp và hữu ích cho:
- Sinh viên ngành Kỹ thuật Điện, Hệ thống điện, Điện công nghiệp: Tham khảo cấu trúc, các bước tính toán thiết kế mạng điện chiếu sáng công nghiệp và mạng động lực phân xưởng phục vụ đồ án môn học Thiết kế Cung cấp điện hoặc đồ án tốt nghiệp.
- Kỹ sư thiết kế cơ điện (M&E): Tham khảo phương pháp tra cứu, áp dụng hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ ($k_1$), hệ số ghép nhóm cáp ($k_4$) theo IEC và quy trình phối hợp lựa chọn bảo vệ giữa dòng làm việc, Aptomat Mitsubishi và cáp hạ thế Cadivi.
Câu hỏi thường gặp
1. Phân xưởng trong đồ án có quy mô hình học và yêu cầu chiếu sáng như thế nào?
Phân xưởng có kích thước chiều dài $100\text{ m}$, chiều rộng $30\text{ m}$, chiều cao $6\text{ m}$ (diện tích $3.000\text{ m}^2$). Yêu cầu độ rọi tiêu chuẩn là $E_{tc} = 450\text{ lx}$ theo phương thức chiếu sáng chung đều.
2. Loại đèn nào được lựa chọn và tổng số lượng đèn bố trí trong phân xưởng là bao nhiêu?
Đồ án lựa chọn đèn Thủy ngân cao áp (TNCA) công suất $250\text{ W}$ (tổng công suất gồm ballast là $267\text{ W}$), quang thông $13.000\text{ lm}$, lắp trong chóa nhôm RI cấp B. Tổng số lượng bộ đèn được bố trí là 168 bộ (24 bộ theo chiều dọc $\times$ 7 bộ theo chiều ngang), phân đều cho 3 pha (56 bộ/pha), sai số quang thông đạt $-0,73%$.
3. Các tiêu chuẩn kỹ thuật nào được áp dụng chính trong việc tính toán phụ tải và lựa chọn thiết bị?
Đồ án áp dụng Tiêu chuẩn thiết kế lắp đặt điện IEC 2018 cho công thức tính toán dòng điện và chọn tiết diện cáp; Tiêu chuẩn IEC 61439 để tra bảng hệ số đồng thời ($k_{dt}$) cho các nhóm phụ tải và tủ phân phối.
4. Điều kiện phối hợp lựa chọn giữa dòng tải, thiết bị bảo vệ và dây dẫn được áp dụng như thế nào?
Điều kiện bắt buộc được kiểm tra là $I_{tt} < I_{CB} < I'{dd}$, trong đó $I{tt}$ là dòng điện tính toán của phụ tải, $I_{CB}$ là dòng định mức của Aptomat, và $I'{dd} = I{dd} \times k_{hc}$ là khả năng mang dòng hiệu chỉnh của cáp Cadivi sau khi nhân với các hệ số suy giảm môi trường ($k_1 = 0,87$ ở $40^\circ\text{C}$ và $k_4$ theo phương thức đi dây).
5. Cáp điện và thiết bị bảo vệ tổng cho tủ động lực Nhóm 1 được lựa chọn cụ thể ra sao?
Tủ động lực Nhóm 1 có dòng điện tính toán $I_{tt} = 320\text{ A}$. Thiết bị đóng cắt được chọn là MCCB-NF400-CW-3P-400A của hãng Mitsubishi, và dây dẫn nguồn là cáp đồng hạ thế Cadivi 3 lõi bọc PVC gồm 2 sợi chạy song song tiết diện $2 \times 240\text{ mm}^2$ với tổng dòng cho phép định mức $I_{dd} = 892\text{ A}$.
Kết luận
Đồ án "Tổng quan về cung cấp điện cho phân xưởng" đã xây dựng hoàn chỉnh quy trình thiết kế kỹ thuật cung cấp điện và chiếu sáng cho nhà xưởng cơ khí quy mô $3.000\text{ m}^2$. Toàn bộ hệ thống chiếu sáng gồm 168 bộ đèn thủy ngân cao áp $250\text{ W}$ cùng 7 nhóm phụ tải động lực công nghệ đã được tính toán chi tiết, đảm bảo độ rọi và công suất yêu cầu. Các thiết bị đóng cắt MCB/MCCB của Mitsubishi và cáp hạ thế Cadivi được lựa chọn chính xác theo tiêu chuẩn IEC 2018 và IEC 61439, đáp ứng đầy đủ các tiêu chí về an toàn vận hành và độ tin cậy cung cấp điện trong môi trường công nghiệp.
