QUANGANHCONS · ĐIỆN NHÀ MÁY 22/0,4 kV
Thiết kế trạm kiosk 2500kVA cho nhà máy phải kiểm tra cả chuỗi cấp điện: điểm đấu nối 22 kV, đo đếm, RMU, máy biến áp, MSB, các MDB, nguồn máy phát, cáp và tiếp địa. Ví dụ dưới đây dùng phụ tải tính toán 1.800 kW, PF = 0,90; một MBA 2.500 kVA cấp toàn nhà máy, còn máy phát chỉ dự phòng cho nhóm tải thiết yếu. Các bảng giúp lập đầu bài thiết kế và yêu cầu chào kỹ thuật, với số lượng vật tư sơ bộ có thể kiểm tra lại.
| Kết quả chính | Giá trị của ví dụ | Cần hiểu đúng |
|---|---|---|
| MBA và dòng định mức | 2.500 kVA; 22/0,4 kV; 65,61 A / 3.608,44 A | Công suất phụ tải là 2.000 kVA trước bù, bằng 80% định mức MBA. |
| MSB và đường dẫn chính | Thanh cái/busway 4.000 A; máy cắt khung 4.000 A | Định mức sử dụng phải còn đủ sau hiệu chỉnh môi trường; khả năng chịu sự cố kiểm tra riêng. |
| Máy phát ứng viên | 800 kVA / 640 kW hữu dụng tại địa điểm lắp | Chỉ cấp nhóm thiết yếu 450 kW, dự kiến tăng lên 495 kW; cần mô phỏng bước tải và khởi động. |
| Phân phối | MDB-A 600 kW; B 500 kW; C 250 kW; E 450 kW | MDB-E đã nằm trong tổng 1.800 kW, không cộng hai lần. |
| Bù phản kháng | Tính được 280,15 kvar; xem xét bộ bù 300 kvar thực tại 400 V | Đặt ở MSB phía lưới; điều khiển theo tải và kiểm tra sóng hài. |
| Mức độ hoàn thiện | Ví dụ tính toán + cấu hình ứng viên + BOQ sơ bộ | Chưa phải bản vẽ được duyệt hay danh mục đặt mua cho một nhà máy cụ thể. |
Mục lục — chọn phần cần đọc
- Đầu bài và phụ tải
- Sơ đồ nguồn và phân phối
- TCVN, IEC và phạm vi
- Chọn MBA và kiểm tra nhiệt
- Đấu nối, đo đếm và RMU
- Ngắn mạch, MSB và bảo vệ
- Chọn cáp đến các MDB
- Máy phát và ATS
- Điện động lực và động cơ
- Bù phản kháng
- Tiếp địa, PE và SPD
- Bảng vật tư sơ bộ
- Hồ sơ, thử nghiệm và bàn giao
- Hỏi đáp và nguồn
1. Chốt đầu bài trước khi chọn thiết bị
Bốn nhóm dưới đây là phụ tải đã xét nhu cầu và tính đồng thời. Không lấy tổng này nhân thêm một hệ số nhu cầu tùy ý. PF giả định bằng nhau để minh họa; với tải thực khác nhau, cần cộng riêng P và Q rồi mới tính S.
| Nhóm | P tính toán | PF | S = P/PF | Vận hành mất lưới |
|---|---|---|---|---|
| MDB-A | 600 kW | 0,90 | 666,67 kVA | Dừng hoặc chuyển về trạng thái an toàn |
| MDB-B | 500 kW | 0,90 | 555,56 kVA | Dừng hoặc chuyển về trạng thái an toàn |
| MDB-C | 250 kW | 0,90 | 277,78 kVA | Dừng hoặc chuyển về trạng thái an toàn |
| MDB-E | 450 kW | 0,90 | 500,00 kVA | Được cấp qua ATS |
QΣ = Σ[Pi tan(arccos PFi)] = 871,78 kvar
SΣ = √(PΣ² + QΣ²) = 2.000 kVA
| Đầu vào bổ sung | Giả định minh họa / thông tin cần xác nhận |
|---|---|
| Nguồn và vận hành | 22 kV, 50 Hz; phía hạ áp 400 V, ba pha; một MBA, không hòa song song lưới–máy phát, không có PV/BESS. |
| Ngắn mạch lưới | S″k tại điểm đấu nối = 500 MVA chỉ là giả định. Phải lấy số liệu cực đại/cực tiểu, R/X, chế độ nối đất và thời gian bảo vệ từ đơn vị cấp điện. |
| Máy biến áp | MBA khô đúc nhựa, AN, Dyn11, uₖ = 6%; P₀ = 4 kW, Pₖ = 25 kW là số liệu giả định, chưa gắn hãng hoặc model. |
| Tuyến chính | Cáp MV điểm đấu nối–RMU 300 m, RMU–MBA 15 m; busway MBA–MSB 8 m. |
| Tuyến hạ áp | MSB–A 100 m; MSB–B 120 m; MSB–C 80 m; MSB–ATS/MDB-E 60 m; máy phát–ATS 30 m. Chiều dài một chiều. |
| Môi trường cáp | 40°C; cáp nhiều lõi Cu/XLPE/PVC 0,6/1 kV, ba dây pha mang tải, N toàn tiết diện; mỗi nhóm feeder trên tuyến máng riêng, một lớp. |
| Các dữ kiện chưa có | Mặt bằng, danh sách động cơ, sóng hài, khảo sát đất, yêu cầu điện lực, cấp tin cậy, phụ tải an toàn/PCCC và hồ sơ hãng. Không coi tải thiết yếu trong ví dụ là toàn bộ tải an toàn theo quy định. |
2. Sơ đồ cấp điện: tách rõ tải thường và tải thiết yếu
Nguồn 22 kV tại điểm đấu nốiBảo vệ đầu nguồn và đo đếm theo thỏa thuận điện lực
Cáp MV 300 m → RMU 2L1V → cáp MV 15 mDao tiếp địa, liên động, chỉ thị điện áp và rơle bảo vệ
MBA 2.500 kVA → busway 8 m → MSB 4.000 A
MDB-A · MDB-B · MDB-CTải sản xuất thông thường; bộ bù đặt tại MSB phía lưới
Ngõ LƯỚI của ATSNgõ còn lại nhận từ máy phát 800 kVA qua CB riêngATS 4P → MDB-E → tải thiết yếu
Đây là sơ đồ khối chức năng. Bản vẽ đơn tuyến thi công phải thể hiện thêm mã thiết bị, CT/VT, N/PE, nối đất vỏ và màn chắn cáp, cáp điều khiển, bảo vệ, liên động, điểm phân định sở hữu và trạng thái thường mở/thường đóng.
Chọn ATS chuyển nguồn hở, có liên động cơ và điện để ngăn hai nguồn cùng đóng. Với phương án trung tính của ví dụ, ATS chuyển cả N bằng 4 cực; PE luôn liên tục. Máy phát không cấp ngược vào MSB phía lưới. UPS cho tải không cho phép gián đoạn phải được xét riêng vì máy phát và ATS vẫn có thời gian khởi động/chuyển nguồn.
3. Dùng TCVN và IEC đúng phiên bản, đúng phạm vi
Hồ sơ thiết kế cần một danh mục tiêu chuẩn được dự án lựa chọn, đồng thời đáp ứng quy chuẩn và yêu cầu pháp lý đang áp dụng. Không thể ghi chung “chuẩn IEC” rồi coi mọi phép tính hoặc thiết bị đã được chứng nhận.
| Hạng mục | Tài liệu cần đối chiếu | Cách sử dụng trong bài |
|---|---|---|
| MBA | TCVN 6306-1:2015; IEC 60076-11:2018 cho MBA khô[1][2] | Đặc tính và thử nghiệm; kiểm tra catalogue cụ thể trước khi chốt thông số giả định. |
| Trạm kiosk / phần MV | TCVN 8096-202:2017; IEC 62271-202:2022; IEC 61936-1:2021[3][4][5] | TCVN nêu trên tương đương IEC 2014, không phải IEC 2022. Phạm vi IEC 61936-1 không bao trùm mặc nhiên đường dây giữa các công trình điện riêng biệt. |
| Ngắn mạch | IEC 60909-0:2016[6] | Tính cực đại/cực tiểu, nguồn đóng góp, hệ số điện áp, dòng đỉnh và thời gian. Bài chỉ trình bày mô hình minh họa trước bước nghiên cứu đầy đủ. |
| Bảo vệ / cáp | TCVN 7447-4-43:2010; TCVN 7447-5-52:2010[7][8] | Các bản tương đương IEC lần lượt năm 2008 và 2009. Bảng dòng tải dưới đây lấy từ hướng dẫn kỹ thuật Schneider, nêu rõ cách lắp. |
| MSB / MDB | TCVN 13724-1:2023 và TCVN 13724-2:2023[9][10] | Xác minh cả cụm tủ, nhiệt và chịu ngắn mạch; không chỉ đọc Icu trên máy cắt. |
| ATS | IEC 60947-6-1:2026[11] | Bản IEC công bố năm 2026 đã thay bản 2021. Cần hồ sơ loại ATS và thiết bị bảo vệ kết hợp, không mặc định hai CB có liên động là bộ ATS đã được thử nghiệm. |
| Tiếp địa / kiểm tra | TCVN 7447-5-54:2015; TCVN 9358:2012; TCVN 7447-6:2011[12][13][14] | Phân biệt nối đất, PE và kiểm tra xác nhận. TCVN 7447-6:2011 tương đương IEC 60364-6:2006, không tự đổi thành bản IEC mới hơn. |
Các trang VSQI/IEC công khai được dùng để kiểm tra số hiệu, phiên bản và phạm vi, không thay cho toàn văn tiêu chuẩn. Công thức và bảng tra vận dụng bên dưới có nguồn hướng dẫn kỹ thuật riêng; bài không gán số điều khoản chưa được đọc.
4. MBA 2.500 kVA: dòng điện và điều kiện nhiệt
Với phụ tải 2.000 kVA, mức tải tính toán của MBA là 2.000/2.500 = 80%. Đây là kết quả của ví dụ, không phải quy định mọi MBA chỉ được chạy 80%.
I22 kV = 2.500/(√3 × 22) = 65,61 A
I0,4 kV = 2.500/(√3 × 0,4) = 3.608,44 A
Itải = 1.800/(√3 × 0,4 × 0,90) = 2.886,75 A
Ở đây S dùng kVA và U dùng kV nên kết quả trực tiếp là A. Công thức dòng theo S không nhân thêm PF. Dòng danh định 3.608 A là cơ sở xem xét thanh cái/busway 4.000 A; vẫn phải kiểm tra nhiệt độ trong kiosk, cấp bảo vệ vỏ, độ cao, sóng hài và hệ số giảm tải của từng thiết bị.
Ước lượng nhiệt thải để trao đổi với nhà chế tạo kiosk
V̇ ≈ Pnhiệt/(ρ × cp × ΔT) × 3.600
V̇ ≈ 20.000/(1,2 × 1.005 × 10) × 3.600 ≈ 5.970 m³/h
β là mức tải; ρ = 1,2 kg/m³, cp = 1.005 J/(kg·K), ΔT = 10 K là giả định cân bằng năng lượng. Kết quả chưa gồm nhiệt tủ/busway, tổn thất qua vách, tổn áp cửa gió, lọc bụi hoặc nhiệt độ điểm nóng. Không chọn quạt chỉ theo 5.970 m³/h: nhà chế tạo phải kiểm tra thông gió, đường gió, cấp nhiệt và khả năng mang tải của cả cụm kiosk.
5. Từ điểm mua điện đến RMU và máy biến áp
Trước thiết kế, cần thống nhất với đơn vị cấp điện: vị trí điểm đấu nối, cấp điện áp, công suất đăng ký, vị trí CT/VT và công tơ, ranh giới sở hữu/vận hành, điều khiển từ xa nếu yêu cầu, phối hợp bảo vệ và số liệu ngắn mạch. Vị trí đo đếm không được tự chọn chỉ vì thuận tiện thi công.
Spha,tối thiểu = I × √t/k = 13.121,60 × √1/143 = 91,76 mm²
Với giả định thời gian cắt 1 s và hệ số k = 143 A·√s/mm² cho ruột đồng XLPE từ 90°C đến 250°C, cáp pha 120 mm² vượt yêu cầu chịu nhiệt đoạn nhiệt này.[19] Điều đó chưa chứng minh cáp MV 120 mm² đã đạt toàn bộ thiết kế: vẫn cần kiểm tra tải dòng theo tuyến chôn/ống thực tế, sụt áp, màn chắn kim loại theo dòng chạm đất, thời gian bảo vệ thực và phụ kiện đầu cáp.
| Thiết bị ứng viên | Thông số RFQ sơ bộ | Điểm bắt buộc xác nhận |
|---|---|---|
| RMU 2L1V | Cấp thiết bị 24 kV, thanh cái 630 A; ứng viên chịu ngắn mạch 20 kA/1 s; ngăn MBA dùng VCB | 2L là hai ngăn lộ, 1V là ngăn VCB. Nếu lưới cấp hình tia, ngăn dự phòng giữ trạng thái được duyệt; không tự đóng thành vòng. |
| Bảo vệ MBA | Rơle quá dòng pha/chạm đất, chức năng 50/51 và 50N/51N phù hợp; nhận tín hiệu nhiệt MBA | CT, ngưỡng và thời gian từ nghiên cứu phối hợp với điện lực, dòng xung kích MBA, cáp và bảo vệ hạ áp; không lấy 65,61 A làm dòng chỉnh định rơle trực tiếp. |
| Cáp MV | Cu/XLPE, 3C × 120 mm², cấp 12,7/22(24) kV, hai đoạn 300 m và 15 m | Xác nhận cấp U₀/U theo chế độ nối đất và thời gian tồn tại sự cố lưới; giáp/màn chắn, bán kính uốn, tuyến ống và dòng chạm đất theo thiết kế. |
| Đầu cáp và đo đếm | Bốn bộ đầu ba pha cho hai đoạn cáp; CT/VT/công tơ theo cấu hình được chấp thuận | Tổng tương đương 12 đầu một pha; đầu separable/đầu trong nhà phải đúng interface RMU/MBA, điện áp và tiết diện. Không áp một loại đầu cho mọi vị trí. |
6. Ngắn mạch hạ áp: chọn MSB và CB bằng nhiều điều kiện
Ước lượng nhanh tại đầu cực MBA
Con số 60,14 kA giả thiết nguồn phía trên đủ mạnh và bỏ qua trở kháng đường dẫn. Nó không phải kết quả cực đại/cực tiểu đầy đủ theo IEC 60909. Không dùng phép tính này để kết luận một máy cắt 65 kA chắc chắn đạt: hệ số điện áp, dung sai MBA, động cơ đang quay và các nguồn khác có thể làm kết quả thay đổi.
Mô hình trở kháng để thấy sự khác nhau giữa các vị trí
Rt = Pₖ/(3In²); Xt = √(Zt² − Rt²)
Z′MV = ZMV × (0,4/22)²
I″k ≈ U/[√3 × √((ΣR)² + (ΣX)²)]
Công thức quy đổi dùng V, VA, W, A và Ω nhất quán.[18] Bài giả định R/X của nguồn = 0,1; cáp MV có X = 0,10 Ω/km; busway 8 m có R = X = 0,015 mΩ/m; ruột đồng lấy điện trở gần đúng ở 90°C. Tại MSB nhận được ΣR = 0,8124 mΩ, ΣX = 4,2351 mΩ. Các giá trị này phải được thay bằng hồ sơ hãng/nguồn thực.
| Vị trí | Dòng ba pha của mô hình minh họa | Giới hạn |
|---|---|---|
| MSB | 53,55 kA | Hệ số điện áp c = 1; chưa tính đóng góp động cơ; chưa phải I″k,max/min được duyệt. |
| MDB-A / MDB-B | 17,90 / 15,78 kA | Đã cộng trở kháng feeder trong ví dụ, không thay việc tính sự cố L–N/L–PE. |
| MDB-C / MDB-E | 18,03 / 23,94 kA | Đổi chiều dài, cách đi cáp, nhiệt độ hay nguồn thì phải tính lại. |
CB nhánh đặt tại MSB chịu dòng sự cố tại MSB, không được chọn Icu theo dòng thấp hơn ở cuối cáp MDB. Hồ sơ chào kỹ thuật có thể bắt đầu với ACB chính 4.000 A và cấp khả năng cắt 85 kA tại điện áp sử dụng để có phương án so sánh. Đây là ứng viên: nhà chế tạo vẫn phải chứng minh Icu/Ics của CB, Icw theo thời gian trễ và Ipk của cả tủ/busway đủ so với nghiên cứu ngắn mạch cuối cùng.
Nghiên cứu bảo vệ cần lập đường cong thời gian–dòng điện cho bảo vệ điện lực, RMU, ACB MSB, CB nhánh, MDB và động cơ; kiểm tra chọn lọc, giới hạn nhiệt cáp, dòng khởi động và dòng sự cố nhỏ nhất. Chỉ dùng bảo vệ dự phòng/cascading khi có bảng phối hợp đúng cặp thiết bị và đúng điện áp của hãng.
7. Tính chọn cáp từ MSB đến MDB: tải dòng, sụt áp, chịu nhiệt
7.1. Điều kiện tra bảng và hiệu chỉnh
Ví dụ dùng cáp nhiều lõi 4C, đồng XLPE, ba pha mang tải và N toàn tiết diện, đặt một lớp trên máng không đục lỗ theo phương pháp C. Các tuyến feeder được tách về nhiệt; trong mỗi tuyến, các sợi cáp song song nằm thành một lớp. Bảng G21, cột C/XLPE/ba dây mang tải, cho 150 mm² = 371 A; 185 mm² = 424 A; 240 mm² = 500 A tại điều kiện tham chiếu. Bảng G22 cho hệ số nhóm tương ứng 2/3/4 cáp là 0,85/0,80/0,75.
Tại 40°C, dùng kT = 0,91 cho XLPE theo bảng G12.[16] Nếu gom nhiều feeder lên cùng máng, đi nhiều lớp, đổi sang ống/chôn đất hoặc có sóng hài làm N mang tải đáng kể, phép tra này không còn giữ nguyên. Điện trở và cấu tạo có thể đối chiếu catalogue CXV của CADIVI, nhưng dòng tải lắp đặt không suy ra chỉ từ tên CXV.[25]
IZ,tổng = n × Ibảng × kT × knhóm
Ví dụ MDB-A: IZ = 3 × 500 × 0,91 × 0,80 = 1.092 A
962,25 A ≤ 1.000 A ≤ 1.092 A
IB là dòng tải, Ir là mức chỉnh bảo vệ quá tải, IZ là khả năng tải sau hiệu chỉnh; I₂ lấy từ đặc tính bảo vệ. Cáp song song phải đồng nhất vật liệu, tiết diện, chiều dài, tuyến và đầu nối; xác minh chia dòng và bố trí pha. AF trong bảng là cỡ khung CB, không đồng nghĩa dòng chỉnh định.
| Tuyến | Cáp pha + N ứng viên | I_B / I_Z tổng | CB: AF / I_r minh họa | Chiều dài |
|---|---|---|---|---|
| MDB-A | 3 × (4C × 240 mm²) | 962,25 / 1.092,00 A | 1.250 / 1.000 A | 100 m |
| MDB-B | 3 × (4C × 240 mm²) | 801,88 / 1.092,00 A | 1.000 / 900 A | 120 m |
| MDB-C | 2 × (4C × 150 mm²) | 400,94 / 573,94 A | 630 / 500 A | 80 m |
| MDB-E | 3 × (4C × 185 mm²) | 721,69 / 926,02 A | 1.000 / 800 A | 60 m |
| GEN-ATS | 4 × (4C × 240 mm²) | 1.154,70 / 1.365,00 A | 1.250 / 1.250 A | 30 m |
Hàng GEN–ATS được kiểm tra theo 800 kVA/640 kW, PF = 0,8 của tổ máy; các hàng MDB theo PF = 0,9. Các mức Ir phải có thật trên trip unit chọn mua và phối hợp được với bảo vệ phía sau; bảng chỉ đã kiểm tra bất đẳng thức tải dòng. Riêng mức 1.250 A trên nhánh máy phát minh họa bảo vệ cáp, không thay bảo vệ quá tải/nhiệt của tổ máy: giới hạn công suất và đặc tính bảo vệ máy phát phải lấy theo hãng, không cho phép tổ máy mang 1.250 A liên tục chỉ vì CB có mức đó.
7.2. Kiểm tra sụt áp
Req ≈ 23,7/(nS) Ω/km; L tính bằng km một chiều
ΔU% = 100 × ΔU/400
23,7 là hệ số điện trở gần đúng cho đồng XLPE ở nhiệt độ làm việc cao. Ví dụ giả định Xeq = 0,08 Ω/km cho toàn feeder; không tự chia điện kháng cho số cáp song song vì còn ảnh hưởng bố trí và hỗ cảm. Giá trị này là đầu vào minh họa, cần thay bằng thông số của cấu hình cáp thực.[17]
| Tuyến | Sụt áp trên đoạn cáp | Tỷ lệ tại 400 V |
|---|---|---|
| MDB-A | 10,75 V | 2,69% |
| MDB-B | 10,75 V | 2,69% |
| MDB-C | 5,89 V | 1,47% |
| MDB-E | 5,50 V | 1,37% |
| GEN-ATS | 4,06 V | 1,02% |
Ví dụ dành ngân sách ≤3% cho từng feeder trên; đó là mục tiêu thiết kế của ví dụ, không phải khẳng định mọi tuyến theo TCVN đều có cùng giới hạn 3%. Cần cộng sụt áp MBA/busway và mạch cuối, kiểm tra riêng khi khởi động động cơ và khi chạy máy phát.[28]
7.3. Chịu nhiệt ngắn mạch không được bỏ qua
Cu/XLPE, k = 143: 240 mm² → 1,178 × 10⁹ A²s
185 mm² → 6,999 × 10⁸ A²s; 150 mm² → 4,601 × 10⁸ A²s
So sánh các giới hạn này với năng lượng cho qua/thời gian cắt của CB thực tại dòng sự cố tương ứng.[19] Với sự cố trong một cáp thuộc nhóm song song, không tự chia tổng dòng ngắn mạch cho số cáp rồi tuyên bố đạt: đường cấp từ hai phía và phân bố dòng phải được mô hình hóa. Kết quả tải dòng và sụt áp đạt không thay được bước chịu nhiệt, vòng sự cố và phối hợp bảo vệ.
8. Máy phát 800 kVA và ATS cho tải thiết yếu
8.1. Chọn công suất theo cả kW và kVA
Tải thiết yếu 450 kW đã nằm trong phụ tải nhà máy. Giả định cần thêm 10% dự kiến mở rộng, nhận 495 kW với PF = 0,9. Nếu mục tiêu vận hành ổn định không quá 80% công suất tổ máy và máy có tỷ lệ kW/kVA = 0,8, cần thỏa đồng thời hai điều kiện:
Ứng viên: 800 kVA / 640 kW; In = 800/(√3 × 0,4) = 1.154,70 A
Công suất trên phải là công suất hữu dụng tại nhiệt độ/độ cao lắp đặt, với chế độ PRP/ESP phù hợp thời gian vận hành. Không lấy nhãn công suất dự phòng trong điều kiện chuẩn thay cho công suất thực. Mức tải, bước đóng tải, UPS/VFD, méo hài, điện áp/tần số sụt cho phép và động cơ lớn nhất cần nhập vào công cụ chọn máy của hãng.[26]
8.2. ATS, tủ tải thiết yếu và trung tính
Chọn ứng viên ATS 1.600 A, 4P, chuyển nguồn hở, kết hợp CB đầu máy phát khung 1.250 A và CB nguồn lưới khung 1.000 A/chỉnh 800 A. MDB-E dùng thanh cái 1.600 A và bảo vệ tải chung khung 1.000 A/chỉnh 800 A; với 495 kW, PF = 0,9, dòng dự kiến khoảng 794 A, cần kiểm tra dung sai và hệ số giảm tải thực tế trước khi chốt mức chỉnh.
Đoạn ATS–MDB-E dài giả định 2 m có thể dùng kết nối thanh cái/busway trong cụm tủ đã xác minh, định mức phù hợp ít nhất 1.600 A trong cấu hình đề xuất. Cần kiểm tra khả năng chịu ngắn mạch của ATS và bảo vệ kết hợp ở cả hai ngõ; dòng sự cố nguồn lưới thường là trường hợp nặng hơn về khả năng chịu/cắt.
Trong phương án nguồn có điểm N–PE riêng tại MBA và máy phát, ATS chuyển N để tách hai trung tính nguồn; các điểm nối đất nguồn quy về hệ đẳng thế chung. Sau các điểm được thiết kế, N và PE đi riêng; không nối lại N–PE tại từng MDB. Đây là một phương án phải thiết kế thống nhất, không phải quy tắc mọi máy phát luôn dùng cùng một cấu hình nối đất.
8.3. Bảo vệ khi chạy máy phát là một bài toán riêng
Nếu giả định x″d = 0,15 pu: I″k ≈ 1.154,70/0,15 = 7,70 kA
7,70 kA là giá trị siêu quá độ minh họa, không tồn tại cố định trong toàn thời gian tác động bảo vệ. Sau đó dòng giảm theo đặc tính máy phát, kích từ và AVR.[20] Phải kiểm tra CB cuối tuyến vẫn tác động đủ nhanh ở chế độ nguồn máy phát yếu; ngưỡng tức thời chọn theo nguồn lưới có thể không đáp ứng. Nghiên cứu phải xét cả sự cố pha và chạm đất, đường cong suy giảm dòng, dòng khởi động và khả năng chọn lọc.[21]
9. Từ MDB đến máy sản xuất: ví dụ động cơ 75 kW
Công suất động cơ trên nhãn thường là công suất cơ đầu trục. Với động cơ 75 kW, hiệu suất giả định η = 0,94 và PF = 0,86, dòng điện không được tính như tải điện 75 kW bỏ qua hiệu suất.
Imotor = 75/(√3 × 0,4 × 0,94 × 0,86) = 133,91 A
Nếu giả định Ikhởi động = 6 In: Istart ≈ 803,46 A
Sstart ≈ √3 × 0,4 × 803,46 = 556,66 kVA
Ví dụ dòng khởi động này cho thấy tổ máy đủ kW tĩnh vẫn có thể sụt áp khi động cơ lớn khởi động. Hệ số 6 chỉ là giả định; lấy dòng khởi động, thời gian tăng tốc, tải cơ và giới hạn điện áp từ nhà chế tạo. Với biến tần, chọn bảo vệ/cáp phía vào theo dòng vào và hướng dẫn VFD, không chỉ dòng động cơ.
Với một tuyến riêng theo cùng điều kiện C/XLPE ở 40°C, cáp pha 50 mm² có dòng bảng 179 A và sau hiệu chỉnh 162,89 A; có thể đưa vào phương án cùng bảo vệ quá tải phù hợp dòng động cơ và CB khung 160 A. Đây mới là kiểm tra tải dòng: còn chiều dài tuyến, sụt áp khởi động, đường cong cắt, chịu nhiệt và phối hợp với khởi động từ. PE đồng 25 mm² là điểm xuất phát theo phương pháp bảng cho pha 50 mm², chưa thay kiểm tra đoạn nhiệt/vòng sự cố.
Một bộ nhánh động lực phải xét CB/cầu chì bảo vệ ngắn mạch, khởi động từ loại sử dụng phù hợp (ví dụ AC-3), bảo vệ quá tải/mất pha, VFD hoặc khởi động mềm nếu cần, cách ly tại máy, điều khiển, liên động công nghệ và dừng khẩn theo đánh giá rủi ro máy. Không tự chọn khởi động sao–tam giác khi chưa biết sơ đồ cuộn dây và tải cơ. Số nhánh, công suất MCC và danh mục dây điều khiển chỉ chốt được khi có danh sách máy và mặt bằng.
10. Bù phản kháng tại MSB, kiểm tra cả sóng hài
Xem xét bộ bù tự động khoảng 300 kvar đầu ra thực ở 400 V, chia cấp phù hợp biểu đồ tải, ví dụ 12 cấp ×25 kvar nếu cấu hình bộ điều khiển cho phép. Chọn đóng cắt tụ, bảo vệ, điện trở xả và cuộn kháng theo nghiên cứu sóng hài/cộng hưởng; không mặc định mọi nhà máy đều dùng cùng tỷ lệ kháng.[27]
300 kvar ghi tại 440 V → 300 × (400/440)² ≈ 247,93 kvar tại 400 V
Với bộ có cuộn kháng, phải dùng công suất đầu ra của cả bộ theo thiết kế hãng, không áp máy móc phép đổi trên cho tổ hợp. Trong sơ đồ này bộ bù nằm trên MSB phía lưới, không ở MDB-E; khi chạy máy phát, bộ bù không tự đi theo tải thiết yếu. Nếu thiết kế cho phép bù khi chạy máy phát thì phải có đánh giá và điều khiển riêng để tránh bù dư/dẫn.
11. Tiếp địa, dây PE, liên kết đẳng thế và SPD
11.1. Một hệ thống nối đất phải được kiểm tra nhiều tiêu chí
Phương án hạ áp của ví dụ là TN-S: có thanh tiếp địa chính (MET), PE riêng tới MSB/MDB và vỏ máy; liên kết vỏ RMU, MBA, vỏ kiosk, busway, máng kim loại và tổ máy phát theo thiết kế. Màn chắn cáp MV phải có sơ đồ nối đất và kiểm tra dòng chạm đất riêng.
Điện trở nối đất nhỏ chưa tự chứng minh an toàn. Cần đo điện trở suất đất, xác định dòng chạm đất đi vào lưới đất, thời gian cắt, điện thế nâng của lưới đất, điện áp bước/chạm, liên kết đẳng thế và chuyển điện thế sang hệ thống khác.
Vòng sự cố TN: Zs × Ia ≤ U₀
Nếu U₀ = 230 V và Ia = 2.000 A thì Zs ≤ 0,115 Ω
Ia là dòng bảo đảm tác động trong thời gian yêu cầu theo đặc tính bảo vệ, không phải dòng ghi trên vỏ CB. EPR cũng không đồng nhất với điện áp chạm tại mọi vị trí. Vì vậy không áp một con số “điện trở phải dưới 4 Ω” cho mọi phần của hệ trung–hạ thế.
11.2. Chọn PE bằng bảng và kiểm tra đoạn nhiệt
Giả sử Cu/XLPE, k = 143; 60 kA trong 0,2 s → SPE ≥ 187,64 mm²
Cũng 0,2 s nhưng 85 kA → SPE ≥ 265,83 mm²
Theo phương pháp bảng cùng vật liệu, pha lớn hơn 35 mm² cho điểm xuất phát SPE = Spha/2; ví dụ 240→120 mm², 185→95 mm² khi làm tròn. Tuy nhiên phải kiểm tra điều kiện áp dụng và năng lượng sự cố thực.[24] Ví dụ đoạn nhiệt phía trên cho thấy PE 240 mm² có thể vượt yêu cầu 60 kA/0,2 s nhưng không đạt 85 kA/0,2 s với cùng giả định. Không dùng một tiết diện PE nhỏ cố định cho mọi tuyến.
Đoạn nối MBA–MSB nằm trước ACB hạ áp phải xét tác động của bảo vệ phía trung áp cho sự cố tại đoạn này; ACB phía sau không tự bảo vệ được phần ở phía nguồn của nó.[23] Với dây đồng trần chôn đất, không dùng nguyên hệ số k = 143 của cáp Cu/XLPE ở trên: phải chọn nhiệt độ đầu/cuối, vật liệu, môi trường và điều kiện cơ học/ăn mòn phù hợp.
11.3. Khối lượng lưới đất và chống quá điện áp
Để minh họa bóc khối lượng, một lưới 20 ×30 m, ô 5 m có 5 tuyến dài 30 m và 7 tuyến dài 20 m, tổng 290 m dây ngang; nếu dùng 12 cọc dài 3 m thì thêm 36 m cọc. Đây chỉ là hình học dự toán, chưa chứng minh điện trở nối đất hoặc điện áp bước/chạm đạt. Tiết diện dây, loại cọc, mối nối và chống ăn mòn phải chốt từ thiết kế nối đất thực.
SPD được chọn theo hệ nối đất, Uc, Up, khả năng chịu xung và phối hợp với thiết bị bảo vệ. Khi đánh giá chống sét yêu cầu Type 1 tại đầu nguồn, cần phối hợp tiếp với các cấp phía sau; không mặc định lắp một SPD bất kỳ ở MSB là bảo vệ toàn nhà máy. Tải điều khiển/PLC, đường tín hiệu và liên kết giữa các nhà xưởng cũng phải được xét.
12. Bảng vật tư sơ bộ để lập yêu cầu chào kỹ thuật
Bảng dưới đây là BOQ mức hệ thống cho phương án minh họa. Chiều dài cáp đã cộng 10% dự trù do giả định của bài, không phải tỷ lệ bắt buộc; khi có bản vẽ cần bóc theo tuyến, cao độ, bán kính uốn và chiều dài đấu nối. Không dùng bảng này đặt hàng trước khi hoàn tất các kiểm tra còn mở.
| Nhóm | Vật tư / cấu hình ứng viên | Khối lượng sơ bộ / hồ sơ còn cần |
|---|---|---|
| Đấu nối và đo đếm | Ngăn/thiết bị đầu nguồn; CT, VT, công tơ; bảo vệ, truyền thông và niêm phong theo điện lực | 01 bộ theo thỏa thuận, gồm ranh giới sở hữu/vận hành và trách nhiệm thử nghiệm. |
| Trung thế | RMU 24 kV, 630 A, 2L1V; VCB/rơle; dao tiếp địa, liên động và chỉ thị điện áp | 01 bộ; cấp chịu sự cố ứng viên 20 kA/1 s, kiểm tra cả dòng đỉnh và hồ sơ thử nghiệm. |
| Cáp MV | Cu/XLPE 3C×120 mm², cấp điện áp được duyệt | (300 +15)×1,10 = 346,5 m, dự trù khoảng 350 m; 04 bộ đầu ba pha. Ống/hố kéo cáp, cảnh báo, giá đỡ và màn chắn đi kèm theo tuyến. |
| Máy biến áp | MBA khô AN 2.500 kVA, 22/0,4 kV, Dyn11; theo dõi nhiệt và liên động bảo vệ | 01 máy; uₖ/tổn hao/nấc điều chỉnh, kích thước, đầu nối, môi trường từ catalogue được phê duyệt. |
| Vỏ và nền trạm | Kiosk, cửa/louver, thông gió, chiếu sáng–ổ cắm phụ trợ, kết cấu, nền, thoát nước, ngăn côn trùng, giải pháp cháy | 01 hệ; kiểm tra nhiệt, tiếp cận bảo trì, khoảng cách, thoát áp hồ quang và yêu cầu địa điểm. |
| Liên kết MBA–MSB | Busway 4.000 A, N/PE theo cấu hình đã xác minh; đầu nối và giá đỡ | 08 m tuyến + phụ kiện thực tế; kiểm tra Icw/Ipk và bảo vệ đoạn trước ACB. |
| MSB | Thanh cái 4.000 A; ACB chính khung 4.000 A; CB nhánh A/B/C/E; đo lường, CT, SPD và điều khiển | 01 tủ/cụm tủ; yêu cầu chứng cứ khả năng cắt CB và chịu ngắn mạch/nhiệt của cả cụm. |
| MDB thường | MDB-A thanh cái 1.250 A; MDB-B 1.000 A; MDB-C 630 A | 03 tủ; số nhánh ra/MCC/điều khiển bổ sung từ danh sách máy, không suy ra từ tổng kW. |
| Tải thiết yếu | ATS 4P 1.600 A; MDB-E thanh cái 1.600 A, bảo vệ tải chung 1.000 AF/Iᵣ 800 A; kết nối giữa hai cụm | 01 ATS +01 MDB-E; khoảng 02 m liên kết; kiểm tra phối hợp ngắn mạch của cả cụm và hai nguồn. |
| Máy phát | 800 kVA/640 kW hữu dụng; CB 1.250 A; khởi động, sạc ắc quy, nhiên liệu, xả, làm mát, tiêu âm, đế chống rung | 01 tổ; dung tích bồn theo số giờ yêu cầu và đường cong nhiên liệu, không tự gán một thể tích cố định. |
| Bù | Khoảng 300 kvar đầu ra tại 400 V; bộ điều khiển, cấp tụ, bảo vệ, đóng cắt và cuộn kháng theo nghiên cứu | 01 bộ; đặt phía lưới, đo hài và kiểm tra cộng hưởng. |
| Cáp LV 4C×240 | A: 330 m; B: 396 m; GEN–ATS: 132 m | Tổng 858 m, cộng số mét cáp của tất cả nhánh song song; không nhân thêm 4 lõi. |
| Cáp LV 4C×150 / 4C×185 | MDB-C: 176 m / MSB–ATS: 198 m | Tương ứng 2 và 3 cáp song song, đã có dự trù 10%. |
| Đầu cáp LV | 15 sợi cáp nhiều lõi song song cộng các tuyến, hai đầu/sợi, bốn lõi/sợi | 120 đầu cos pha+N và 30 bộ siết/gland nếu cấu tạo tủ yêu cầu; PE, dây điều khiển và dự phòng tính riêng. |
| PE, đẳng thế, lưới đất | Dây PE từng tuyến, MET/thanh PE, liên kết vỏ/máng, dây lưới đất, cọc, hố kiểm tra và mối nối | Chiều dài đường PE theo năm hành lang cáp: (100+120+80+60+30)×1,10 =429 m nếu dùng một đường mỗi hành lang; số đường và tiết diện phải được tính. Lưới đất minh họa 290 m +12 cọc×3 m. |
| Máng và hạ tầng | Các tuyến riêng theo giả định tải dòng; giá đỡ, co/tee, ngăn cháy xuyên tường, biển cáp và nhãn thiết bị | 390 m tuyến chính, dự trù 429 m; chiều rộng, tải cơ và tách tuyến phải từ mặt bằng. Không gom lại một máng mà giữ nguyên hệ số cáp đã tính. |
| Động lực và phụ trợ | MCC/nhánh động cơ, VFD/khởi động, isolator, E-stop, liên động, cáp ra máy và điều khiển; nguồn DC/UPS điều khiển bảo vệ nếu cấu hình cần | Bóc theo load list và sơ đồ điều khiển; chưa đủ dữ liệu để nêu số lượng từng motor feeder hoặc toàn bộ dây cuối tuyến. |
Hãng MBA, RMU, ACB/MCCB, cáp, ATS và tổ máy được so sánh bằng hồ sơ đúng model, điện áp và cấu hình. Không thể kết luận LS, Mitsubishi, Schneider hoặc một hãng khác tương đương hoàn toàn chỉ vì cùng dòng A; cần so Icu/Ics/Icw, trip unit, phụ kiện, bảng phối hợp và hồ sơ thử nghiệm.
13. Hồ sơ và kiểm tra trước khi cho phép đóng điện
| Giai đoạn | Đầu ra cần có |
|---|---|
| Thiết kế | Thỏa thuận đấu nối/đo đếm; load list; mặt bằng; SLD; nguồn và ngắn mạch max/min; phối hợp bảo vệ cả lưới và máy phát; tính cáp, nhiệt, nối đất, sụt áp và khởi động; BOQ và danh mục tiêu chuẩn áp dụng. |
| Duyệt vật tư / FAT | Catalogue đúng mã, bản vẽ chế tạo, sơ đồ N/PE, chứng cứ xác minh cụm tủ/kiosk, nhiệt và chịu sự cố; bảng cài đặt dự kiến; điều kiện thử nghiệm và ngoại lệ kỹ thuật. |
| Lắp đặt / kiểm tra | Chất lượng đầu cáp, liên tục PE/đẳng thế, cách điện theo loại thiết bị, tỷ số/cực tính CT–VT, liên động và thứ tự pha; thử cáp MV theo phương pháp được hãng/điện lực chấp thuận, không tự áp một điện áp thử chung. |
| Bảo vệ / chuyển nguồn | Thử rơle và mạch cắt; xác nhận setting; mô phỏng mất/khôi phục lưới, lỗi máy phát, chống đóng đồng thời; kiểm tra trung tính, tải từng bước và khả năng cấp tải thiết yếu. |
| Nghiệm thu / bàn giao | Đo nối đất cùng đánh giá tiêu chí an toàn; biên bản kiểm tra phù hợp TCVN 7447-6 trong phạm vi áp dụng; bản vẽ hoàn công, setting cuối, hồ sơ nguồn, hướng dẫn vận hành/bảo trì và danh sách tồn tại phải xử lý. |
| Theo dõi có tải | Đo tải từng pha/N, PF và hài, nhiệt đầu nối, điện áp cuối tuyến; cập nhật đánh giá khi thay đổi máy, tăng công suất hoặc thêm PV/BESS. |
Công tác thử nghiệm, chỉnh định, thao tác và đóng điện do người có năng lực thực hiện theo phương án được phê duyệt. Bài viết cung cấp logic tính và các điểm đối chiếu, không cung cấp lệnh thao tác thiết bị đang mang điện.
14. Những câu hỏi dễ dẫn đến chọn sai
MBA 2.500 kVA có cấp được 2.500 kW không?
Không thể đồng nhất kVA với kW. Với PF = 0,9, 2.500 kVA tương ứng 2.250 kW về quan hệ công suất ở điều kiện định mức; còn giới hạn nhiệt, sóng hài và môi trường phải kiểm tra. Ví dụ này chỉ dùng tải tính toán 1.800 kW trước bù.
Có thể dùng máy phát 800 kVA cấp toàn bộ nhà máy không?
Không trong đầu bài này: tải toàn nhà máy là 1.800 kW, trong khi tổ máy ứng viên chỉ 640 kW tại điều kiện được xác nhận. Máy phát chỉ cấp MDB-E; tải thường phải được tách hoặc sa thải theo phương án.
Vì sao không chốt một model CB và tiết diện PE duy nhất?
Model và chỉnh định phụ thuộc dòng sự cố lớn nhất/nhỏ nhất, thời gian cắt, chọn lọc, điều kiện lắp và nguồn máy phát. Bảng trong bài đã cho cấu hình ứng viên và số liệu kiểm tra, nhưng chưa có dữ liệu nguồn/đất/thiết bị để phê duyệt đặt hàng.
Có thể đổi sang 1.600 kVA hoặc 3.200 kVA bằng cách nhân tỷ lệ không?
Không nên. Phải cập nhật phụ tải, uₖ/tổn hao MBA, dòng sự cố, nhánh dự phòng, chiều dài, cách lắp và thiết bị thực rồi tính lại toàn chuỗi. Tham khảo thêm công thức tính chọn trạm kiosk/trạm trụ thép và ví dụ 1.000 kVA.
Cần gửi gì để chuyển bài mẫu thành hồ sơ cho nhà máy?
Cần mặt bằng, điểm đấu nối, thông tin điện lực, danh sách máy và biểu đồ vận hành, tải thiết yếu, động cơ lớn nhất, chiều dài/cách lắp cáp, yêu cầu dự phòng, khảo sát đất và tiêu chí nghiệm thu. Khi so báo giá, đối chiếu thêm phạm vi vỏ trạm, trạm tích hợp và gói hoàn thiện để xác định rõ phần đo đếm, cáp ngoài trạm, MSB, máy phát và thử nghiệm.
Trao đổi đầu bài với Quang Anh: 0919 75 81 91
Tài liệu đối chiếu
Ưu tiên cơ quan tiêu chuẩn và tài liệu kỹ thuật của nhà sản xuất. Nguồn dưới đây phục vụ kiểm tra kỹ thuật; các giá trị giả định và phép tính của ví dụ được nhận diện trong từng phần.
- VSQI — TCVN 6306-1:2015, Máy biến áp điện lực, quy định chung; danh mục xác nhận tương đương IEC 60076-1:2011.
- IEC — IEC 60076-11:2018, Dry-type transformers; phạm vi máy biến áp khô.
- VSQI — TCVN 8096-202:2017; trạm lắp sẵn, tương đương IEC 62271-202:2014.
- IEC — IEC 62271-202:2022, trạm biến áp lắp sẵn cao áp/hạ áp.
- IEC — IEC 61936-1:2021, lắp đặt điện trên 1 kV AC; áp dụng trong phạm vi được tiêu chuẩn quy định.
- IEC — IEC 60909-0:2016, tính dòng ngắn mạch hệ thống xoay chiều ba pha.
- VSQI — TCVN 7447-4-43:2010, bảo vệ chống quá dòng; tương đương IEC 60364-4-43:2008.
- VSQI — TCVN 7447-5-52:2010, hệ thống đi dây; tương đương IEC 60364-5-52:2009.
- VSQI — TCVN 13724-1:2023, cụm đóng cắt và điều khiển hạ áp, quy tắc chung.
- VSQI — TCVN 13724-2:2023, cụm đóng cắt và điều khiển nguồn điện lực.
- IEC — IEC 60947-6-1:2026, Transfer switching equipment; bản 2026 thay bản 2021.
- VSQI — TCVN 7447-5-54:2015, bố trí nối đất và dây bảo vệ.
- VSQI — TCVN 9358:2012, lắp đặt hệ thống nối đất thiết bị cho công trình công nghiệp.
- VSQI — TCVN 7447-6:2011, kiểm tra xác nhận; tương đương IEC 60364-6:2006.
- Schneider Electric, Electrical Installation Guide — Recommended simplified approach for cable sizing, Figure G21 và G22: cột phương pháp C, XLPE, ba dây mang tải; hệ số nhóm.
- Schneider Electric, Electrical Installation Guide — General method for cable sizing, Figure G12: hiệu chỉnh nhiệt độ môi trường.
- Schneider Electric, Electrical Installation Guide — Calculation of voltage drop in steady load conditions.
- Schneider Electric, Electrical Installation Guide — 3-phase short-circuit current at any point within a LV installation: mô hình trở kháng nguồn, MBA và đường dẫn.
- Schneider Electric, Electrical Installation Guide — Verification of the withstand capabilities of cables under short-circuit conditions: I²t và hệ số k.
- Schneider Electric, Electrical Installation Guide — Generator protection: dòng sự cố thay đổi theo thời gian và đặc tính máy phát.
- Schneider Electric, Electrical Installation Guide — Downstream LV network protection: phối hợp bảo vệ với nguồn máy phát.
- Schneider Electric — When to Separately Ground a Backup Generator: quan hệ nối đất nguồn và chuyển mạch trung tính.
- Schneider Electric, Electrical Installation Guide — Protective conductor between MV/LV transformer and the Main Low Voltage Switchboard: bảo vệ đoạn trước máy cắt hạ áp.
- Schneider Electric, Electrical Installation Guide — Sizing of protective earthing conductor: bảng tiết diện và phương pháp đoạn nhiệt.
- CADIVI — CXV 0,6/1 kV: kết cấu cáp, điện trở ruột dẫn và giới hạn nhiệt độ. Không dùng trang này để suy ra mọi dòng tải lắp đặt.
- Cummins — PowerSuite: công cụ của hãng để kiểm tra chọn tổ máy theo phụ tải và ứng dụng.
- Schneider Electric, Electrical Installation Guide — How to determine the optimum level of compensation? Công thức bù phản kháng.
- Schneider Electric, Electrical Installation Guide — Maximum voltage drop limit: phân biệt giới hạn của tiêu chuẩn và ngân sách sụt áp của dự án.
Biên soạn với hỗ trợ AI, đối chiếu nguồn công khai và tính lại bằng bảng tính chương trình. Chưa ghi nhận thẩm tra thiết kế cho một công trình cụ thể. Ảnh là tư liệu có sẵn của website; không dùng ảnh làm bằng chứng cho công suất, chứng nhận hoặc kết quả tính toán trong ví dụ.