Thiết kế hệ thống điện nhà máy

Mục tiêu chính là xác định tâm phụ tải để đặt tủ động lực hoặc tủ phân phối điện sao cho tổn thất điện áp và công suất là nhỏ nhất, từ đó tối ưu hóa chi phí. Tuy nhiên, vị trí đặt tủ cũng cần xem xét các yếu tố khác như tính thẩm mỹ và sự thuận tiện trong quá trình vận hành và bảo trì. Việc lựa chọn vị trí tối ưu này đòi hỏi sự cân bằng giữa hiệu quả kỹ thuật và các yếu tố thực tiễn. Tìm kiếm vị trí lý tưởng này sẽ giúp giảm thiểu chi phí vận hành lâu dài và đảm bảo hiệu suất hoạt động của hệ thống điện. Đặt tủ đúng vị trí sẽ góp phần đáng kể vào việc tăng độ bền và tuổi thọ của thiết bị, giảm thiểu rủi ro hư hỏng không đáng có. Thêm vào đó, vị trí thuận tiện còn giúp cho việc bảo trì và sửa chữa được dễ dàng hơn, tiết kiệm thời gian và chi phí.

Tài liệu trình bày việc xác định tâm phụ tải cho từng nhóm thiết bị riêng lẻ, được đánh số từ 1 đến 8. Đối với mỗi nhóm, tâm phụ tải được tính toán dựa trên một công thức cụ thể, chưa được nêu rõ trong tài liệu. Sau khi tính toán, vị trí của tủ động lực cho mỗi nhóm có thể được điều chỉnh để phù hợp với các yếu tố về mỹ quan và thuận tiện thao tác. Ví dụ, nhóm 1 điều chỉnh tủ động lực 1 về tọa độ X = 0 (m); Y = 29.9 (m), nhóm 2 có thông số máy dệt kim: 36 máy, 8.7 kW/máy, K_sd = 0.7, cosφ = 0.67, tọa độ (83.1m, 46.8m) … và các nhóm khác cũng được thực hiện tương tự. Quá trình này đảm bảo sự phân bổ tải hợp lý và hiệu quả cho toàn bộ hệ thống.

Ngoài việc xác định tâm phụ tải cho từng nhóm thiết bị, tài liệu cũng trình bày phương pháp xác định tâm phụ tải cho tủ phân phối chính. Công suất của tủ phân phối chính (P_px) được cho là 2630.6 kW. Vị trí đặt tủ phân phối chính cũng được điều chỉnh để đảm bảo tính thẩm mỹ và thuận tiện trong vận hành, được chọn tại tọa độ X = 0 (m); Y = 55 (m). Việc xác định vị trí này dựa trên tổng hợp dữ liệu từ các nhóm thiết bị khác nhau, đảm bảo sự cân bằng tải và hiệu quả cung cấp điện cho toàn bộ hệ thống. Sự lựa chọn vị trí này thể hiện sự tối ưu hóa không gian và hiệu quả hoạt động của toàn bộ hệ thống điện.

Cuối cùng, tài liệu tổng hợp vị trí của các tủ động lực và tủ phân phối chính sau khi điều chỉnh. Ví dụ, nhóm 8 điều chỉnh tủ động lực 7 về tọa độ X = 83.1 (m); Y = 0 (m). Việc tổng hợp này cho thấy sự phân bố các tủ động lực và tủ phân phối chính dựa trên tính toán tâm phụ tải, được điều chỉnh để đảm bảo tính thực tiễn, cân bằng tải và tối ưu hóa hiệu quả hoạt động của hệ thống điện. Quá trình xác định vị trí này cho thấy sự kết hợp giữa các yếu tố kỹ thuật và thực tiễn nhằm đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định và hiệu quả. Kết quả cuối cùng là một bản đồ phân bổ thiết bị điện hợp lý, dựa trên các tính toán kỹ thuật chính xác và các yếu tố về mỹ quan và thuận tiện trong vận hành.

Phần này nhấn mạnh việc xác định hệ số sử dụng (K_sd) và hệ số công suất (cosφ) cho từng nhóm thiết bị. Thông tin này được lấy từ Bảng A.2 của sách “Hướng Dẫn ĐAMH Thiết Kế Cung Cấp Điện”. Việc xác định chính xác các hệ số này là rất quan trọng vì chúng ảnh hưởng trực tiếp đến tính toán công suất và lựa chọn thiết bị điện. Hệ số sử dụng phản ánh mức độ hoạt động của thiết bị trong một khoảng thời gian nhất định, trong khi hệ số công suất thể hiện hiệu quả sử dụng năng lượng điện. Dữ liệu này thường được thu thập từ thực tế vận hành hoặc từ các tài liệu tham khảo chuyên ngành. Sự chính xác của các hệ số này sẽ đảm bảo tính chính xác của các bước tính toán tiếp theo, giúp cho việc lựa chọn thiết bị và thiết kế hệ thống điện được tối ưu hơn. Một sự sai lệch nhỏ trong các hệ số này có thể dẫn đến sự sai lệch lớn trong kết quả cuối cùng, gây ảnh hưởng đến hiệu quả và sự an toàn của toàn bộ hệ thống điện.

Dựa trên hệ số sử dụng (K_sd) và công suất định mức (P_đm) của từng nhóm thiết bị, công suất tác dụng trung bình (P_tb) được tính toán theo công thức: P_tb = K_sd × P_đm. Đây là bước quan trọng để xác định nhu cầu công suất thực tế của từng nhóm thiết bị. Ví dụ, với một nhóm thiết bị có tổng công suất định mức là 313.2 kW và hệ số sử dụng là 0.7, công suất tác dụng trung bình sẽ là 219.24 kW. Tương tự, với nhóm thiết bị khác có tổng công suất định mức 368 kW và hệ số sử dụng 0.55, công suất tác dụng trung bình là 202.4 kW. Công suất tác dụng trung bình này sẽ được sử dụng trong các bước tính toán tiếp theo để thiết kế hệ thống điện sao cho đáp ứng được nhu cầu sử dụng và đảm bảo độ tin cậy của hệ thống. Kết quả tính toán này đóng vai trò quyết định trong việc lựa chọn các thiết bị điện có công suất phù hợp.

Phần này đề cập đến việc thiết kế hệ thống chiếu sáng cho một khu vực cụ thể với các thông số: chiều dài 32.5m, chiều rộng 30m, chiều cao 4m, diện tích 975m². Màu sơn của trần là trắng (hệ số phản xạ 0.75), tường vàng nhạt (hệ số phản xạ 0.50), và sàn xanh sậm (hệ số phản xạ 0.20). Độ rọi yêu cầu là 300 lx. Dựa trên các thông số này, công suất chiếu sáng được tính toán, bao gồm cả công suất của ballast. Kết quả tính toán cho thấy tổng công suất chiếu sáng là 69120W (57600W + 11520W). Việc lựa chọn hệ số công suất cosφ = 0.96 dựa trên việc sử dụng ballast điện tử (tham khảo sách Hướng dẫn thiết kế lắp đặt điện theo tiêu chuẩn IEC, trang B25). Thiết kế này đảm bảo đáp ứng được yêu cầu về độ rọi và hiệu quả sử dụng năng lượng.

Phần này tập trung vào việc tính toán bù công suất cho phân xưởng và lựa chọn máy biến áp (MBA) phù hợp. Công suất của tủ phân phối chính được xác định. Theo tiêu chuẩn IEC 439, hệ số đồng thời K_đt = 0.9 được chọn khi số tủ phân phối nhỏ hơn hoặc bằng 3 (tham khảo sách Hướng dẫn thiết kế lắp đặt điện, trang B35). Công suất biểu kiến của tủ phân phối chính (S_ttpx) được tính toán là 2436.96 kVA. Để cải thiện hệ số công suất, cần sử dụng bộ tụ điện để bù công suất phản kháng. Việc chọn loại cáp cũng được đề cập, ví dụ cáp đồng 1 pha cách điện PVC hoặc cáp đồng 3 lõi cách điện PVC tùy thuộc vào cách thức đi dây (trên máng cáp hoặc chôn trong đất). Hệ số hiệu chỉnh (K) được tính toán để xem xét các yếu tố ảnh hưởng đến việc lựa chọn dây dẫn, đảm bảo sự an toàn và hiệu quả của hệ thống điện.

Phần này trình bày việc lựa chọn dây dẫn dựa trên tính toán sụt áp. Các yếu tố như khoảng cách, loại cáp (cáp đồng 3 lõi cách điện PVC), cách thức lắp đặt (chôn trong đất, trên máng cáp), và hệ số hiệu chỉnh (K) được xem xét. Hệ số hiệu chỉnh K được tính toán dựa trên nhiều yếu tố: K₄ (0.8 cho cáp lắp trong ống), K₅ (1 vì chỉ có 1 cáp 3 pha), K₆ (1.05 cho đất ẩm), K₇ (1 tương ứng nhiệt độ đất 20°C). Kết quả tính toán sụt áp được sử dụng để xác định tiết diện dây dẫn phù hợp. Ví dụ, với một số trường hợp, dây 3G 2.5mm² (I_cp = 41A) hoặc dây 3G 1.5mm² (I_cp = 31A) được chọn. Việc tính toán sụt áp đảm bảo rằng điện áp cung cấp đến thiết bị vẫn đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật và không gây ra hiện tượng sụt áp quá mức ảnh hưởng đến hoạt động của thiết bị. Lựa chọn dây dẫn phù hợp là rất quan trọng để đảm bảo an toàn và hiệu quả của hệ thống điện.

Phần này nhấn mạnh đến các biện pháp bảo vệ an toàn điện nhằm ngăn ngừa nguy cơ điện giật do chạm điện trực tiếp hoặc gián tiếp. Các biện pháp bảo vệ chống chạm điện trực tiếp bao gồm việc sử dụng các phần dẫn điện có điện trở cách điện phù hợp với cấp điện áp, lắp đặt các phần mang điện ở vị trí cao, ngoài tầm với hoặc được che chắn cẩn thận. Đối với bảo vệ chống chạm điện gián tiếp, các biện pháp an toàn được thực hiện nhằm cắt thiết bị chạm vỏ hoặc báo tín hiệu khi có dòng rò xuống đất lớn, tuân thủ theo tiêu chuẩn Việt Nam và IEC. Việc nối đất vỏ kim loại thiết bị điện và sử dụng thiết bị bảo vệ phù hợp được đề cập. Tài liệu cũng đề cập đến điện áp tiếp xúc cho phép tại các môi trường khác nhau (khô ráo, ẩm ướt, đặc biệt nguy hiểm) theo tiêu chuẩn Việt Nam, IEC, Liên Xô, Đức và Mỹ. Việc tuân thủ nghiêm ngặt các tiêu chuẩn này là cần thiết để đảm bảo an toàn cho người sử dụng.

Cuối cùng, tài liệu trình bày việc kiểm tra tính toán an toàn điện. Cụ thể, chế độ dòng chạm vỏ tối thiểu được xem xét khi sụt áp từ nguồn đến điểm chạm vỏ là 5% và thời gian cắt nhỏ hơn thời gian cho phép theo điện áp cho phép. Việc tính toán dòng chạm vỏ cho từng nhóm thiết bị được thực hiện, chỉ xét thiết bị xa nhất trong nhóm để đảm bảo tính an toàn. Kết quả tính toán giúp kiểm tra xem các thiết bị bảo vệ (ví dụ: CB) đã chọn có đáp ứng được yêu cầu an toàn hay không. Các thông số như điện trở (R), điện kháng (X) của dây dẫn được sử dụng trong tính toán. Quá trình này đảm bảo rằng hệ thống điện được thiết kế và vận hành an toàn, tuân thủ các quy chuẩn và tiêu chuẩn kỹ thuật.