Thiết kế cấp điện: Đồ án tốt nghiệp

Phần này nhấn mạnh vai trò cực kỳ quan trọng của việc tính toán phụ tải trong thiết kế hệ thống cung cấp điện. Phụ tải tính toán chính xác là cơ sở để lựa chọn các thiết bị điện phù hợp như máy biến áp (MBA), dây dẫn, thiết bị đóng cắt và bảo vệ. Kết quả tính toán phụ tải giúp xác định các tổn thất điện áp, công suất và năng lượng, từ đó lựa chọn được thiết bị bù phù hợp. Tuy nhiên, việc xác định phụ tải chính xác rất khó khăn do phụ thuộc vào nhiều yếu tố như công suất, số lượng thiết bị, chế độ vận hành và quy trình công nghệ. Nếu phụ tải tính toán thấp hơn thực tế, tuổi thọ thiết bị giảm và có nguy cơ cháy nổ do thiết bị bảo vệ không hoạt động hiệu quả. Ngược lại, nếu phụ tải tính toán cao hơn thực tế sẽ dẫn đến lãng phí vốn đầu tư.

Để xác định phụ tải động lực, đồ án sử dụng phương pháp số thiết bị hiệu quả, cho kết quả tương đối chính xác dựa trên sơ đồ mặt bằng, cách bố trí máy móc, và công suất từng thiết bị. Phương pháp này được lựa chọn do tính khả thi và độ chính xác của nó trong bối cảnh của đồ án. Kết quả tính toán cụ thể được thể hiện qua công thức: ttđlnhóm = 0,9.(92,25 + 86,82 + 133,5) = 281 (kvar). Con số này đại diện cho phụ tải động lực của một nhóm thiết bị cụ thể trong phân xưởng. Việc phân tích chi tiết từng thiết bị và nhóm thiết bị giúp đảm bảo tính chính xác của kết quả tính toán phụ tải động lực, là một phần quan trọng trong việc thiết kế hệ thống cung cấp điện an toàn và hiệu quả.

Phụ tải chiếu sáng được tính toán dựa trên phương pháp suất phụ tải trên một đơn vị diện tích. Đối với phân xưởng ép nhựa, suất phụ tải nằm trong khoảng (12 – 16) W/m². Đồ án chọn giá trị trung bình Po = 15 (W/m²) và hệ số cosα = 1 để tính toán công suất chiếu sáng. Việc xác định tâm phụ tải cũng được đề cập đến, nhằm tối ưu vị trí đặt tủ phân phối và trạm biến áp, giảm tổn thất điện áp và công suất, góp phần vào hiệu quả kinh tế và kỹ thuật của dự án. Tìm vị trí tâm phụ tải tối ưu giúp giảm thiểu tổn thất điện năng và nâng cao hiệu quả hoạt động của hệ thống chiếu sáng. Sự lựa chọn này dựa trên các tiêu chí kỹ thuật và kinh tế.

Sau khi tính toán riêng biệt phụ tải động lực và chiếu sáng, đồ án sẽ tổng hợp các kết quả để có được tổng phụ tải của phân xưởng ép nhựa. Tổng hợp này bao gồm cả phần công suất hoạt động và công suất phản kháng. Việc tính toán tổng hợp này là bước quan trọng để thiết kế hệ thống cung cấp điện đầy đủ và chính xác. Kết quả tổng hợp phụ tải sẽ được sử dụng làm cơ sở để thiết kế hệ thống điện, bao gồm việc chọn máy biến áp, dây dẫn, thiết bị bảo vệ và các thiết bị khác. Sự chính xác của quá trình tổng hợp này có ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả và độ an toàn của toàn bộ hệ thống.

Phần này đề cập đến các yêu cầu quan trọng đối với hệ thống đi dây trong phân xưởng, bao gồm đảm bảo chất lượng điện năng, an toàn vận hành, tính kinh tế và tính thẩm mỹ. Một hệ thống đi dây tốt cần linh hoạt trong xử lý sự cố và thuận tiện cho việc sửa chữa. Đồ án phân tích hai phương án chính: sơ đồ hình tia và sơ đồ phân nhánh. Sơ đồ hình tia có ưu điểm là độ tin cậy cao, dễ bảo vệ và tự động hóa, nhưng nhược điểm là vốn đầu tư lớn. Sơ đồ phân nhánh lại tiết kiệm hơn nhưng độ tin cậy thấp hơn, phù hợp với phụ tải nhỏ và không yêu cầu độ tin cậy cao. Việc lựa chọn phương án tối ưu phụ thuộc vào đặc điểm của phụ tải và yêu cầu của hệ thống.

Sau khi phân tích ưu nhược điểm của các phương án, đồ án chọn phương án kết hợp, sử dụng sơ đồ hình tia từ tủ phân phối chính (MDB) đến các tủ động lực (DB), và tiếp tục sử dụng sơ đồ hình tia từ các tủ động lực đến các thiết bị. Lựa chọn này nhằm cân bằng giữa độ tin cậy và chi phí. Mô tả cụ thể về cách bố trí tủ phân phối trong phân xưởng: một tủ phân phối chính và bốn tủ phân phối phụ (một cho chiếu sáng và ba cho động lực). Phân xưởng được cấp điện từ trạm biến áp hạ thế cách 50m, với đường dây ngầm trong ống PVC chôn dưới đất 10cm. Đây là giải pháp đảm bảo an toàn và tính thẩm mỹ cho hệ thống.

Đồ án trình bày nhiều phương pháp chọn dây dẫn, bao gồm phương pháp mật độ dòng điện kinh tế, mật độ dòng điện không đổi, tổn thất điện áp và điều kiện phát nóng cho phép. Tuy nhiên, đối với mạng điện hạ áp của phân xưởng ép nhựa, để đảm bảo an toàn và liên tục cung cấp điện, đồ án chọn phương pháp điều kiện phát nóng cho phép. Loại cáp được chọn là cáp cách điện PVC do CADIVI sản xuất. Việc chọn dây dẫn được thực hiện chi tiết cho từng nhánh, dựa trên công suất định mức của từng máy và kết hợp với cầu dao tự động (CB) của LG. Các giá trị dòng điện cho phép của CB được tính toán và lựa chọn cẩn thận.

Phần này tập trung vào việc lựa chọn cầu dao tự động (CB) phù hợp cho từng nhánh dây dẫn. Dựa trên bảng 3.1 (trang 146) của sổ tay thiết bị điện của Ngô Hồng Quang, đồ án chọn CB do LG sản xuất. Tuy nhiên, dòng điện cho phép của CB cần được hiệu chỉnh bằng hệ số kr (hệ số hiệu chỉnh của CB). Các giá trị hệ số hiệu chỉnh được sử dụng trong tính toán (ví dụ: kr = 0.95 hoặc kr = 0.8) để đảm bảo an toàn và tính toán chính xác dòng điện thực tế. Việc lựa chọn CB và áp dụng hệ số hiệu chỉnh đảm bảo sự phù hợp giữa CB và tải, tránh trường hợp quá tải hoặc thiếu bảo vệ.

Để đảm bảo an toàn và hoạt động liên tục của hệ thống, việc lựa chọn dây dẫn được thực hiện dựa trên điều kiện phát nóng cho phép. Đồ án sử dụng cáp cách điện PVC do CADIVI sản xuất. Việc lựa chọn tiết diện dây dẫn được thực hiện cho từng nhánh riêng biệt, dựa trên công suất định mức của các thiết bị (máy móc) được cấp điện từ nhánh đó. Ví dụ, các máy có cùng công suất định mức sẽ được chọn cùng một tiết diện dây. Quá trình lựa chọn này dựa trên các bảng tra cứu và tính toán kỹ thuật để đảm bảo dây dẫn không bị quá tải và an toàn trong quá trình vận hành.

Phần này tổng hợp lại quá trình lựa chọn các thiết bị điện và thiết bị bảo vệ. Dữ liệu được sử dụng bao gồm công suất định mức của các máy móc (ví dụ: Pđm = 10kW, cosφ = 0.8; Pđm = 3kW, cosφ = 0.8), từ đó tính toán dòng điện và lựa chọn CB phù hợp (ví dụ: 𝐼đ𝑚CB = 40A, 𝐼đ𝑚CB = 30A, 𝐼đ𝑚CB = 5A). Việc chọn thiết bị đảm bảo đáp ứng nhu cầu năng lượng của từng thiết bị, đồng thời đảm bảo sự an toàn và hoạt động ổn định của toàn bộ hệ thống điện. Sự lựa chọn này dựa trên các tiêu chuẩn kỹ thuật và kinh nghiệm thực tế.

Kết luận khẳng định việc hoàn thành đồ án “Thiết kế cung cấp điện cho phân xưởng ép nhựa Cty TNHH Fuji Xerox Hải Phòng” sau 3 tháng, dưới sự hướng dẫn của ThS Đỗ Thị Hồng Lý. Sinh viên đánh giá cao sự phù hợp của đề tài với kiến thức đã học, đồng thời thừa nhận những hạn chế về kinh nghiệm thực tiễn và khó khăn trong việc thu thập tài liệu. Mặc dù đồ án có thể còn thiếu sót, nhưng sinh viên đã nỗ lực hết sức và mong nhận được sự góp ý từ giảng viên để hoàn thiện hơn.

Đồ án mang lại giá trị học thuật và thực tiễn đáng kể. Qua quá trình thiết kế hệ thống cung cấp điện, sinh viên đã hiểu rõ hơn kiến thức đã được học trong suốt thời gian qua. Đồ án cung cấp một ví dụ cụ thể về ứng dụng kiến thức lý thuyết vào thực tiễn, từ việc tính toán phụ tải, lựa chọn thiết bị, đến thiết kế hệ thống dây dẫn và bảo vệ. Đây là nền tảng quan trọng cho công việc sau này của sinh viên.

Sinh viên bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến ThS Đỗ Thị Hồng Lý vì sự hướng dẫn tận tình trong suốt quá trình thực hiện đồ án. Sự hướng dẫn này đã giúp sinh viên hoàn thành tốt nhiệm vụ tốt nghiệp. Cuối cùng, phần kết luận nêu rõ các tài liệu tham khảo được sử dụng trong quá trình nghiên cứu, bao gồm sách “Thiết kế cấp điện” của Ngô Hồng Quang – Vũ Văn Tẩm (2001) và “Sổ tay và lựa chọn tra cứu thiết bị điện từ 0,4 – 500kV” của Ngô Hồng Quang (2002).