Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong các công trình xây dựng dân dụng quy mô lớn như trụ sở cơ quan và tòa nhà văn phòng, hệ thống cung cấp điện đóng vai trò huyết mạch trong việc duy trì hoạt động liên tục, đảm bảo tiện nghi, hiệu quả năng lượng và an toàn vận hành. Đồ án chuyên ngành 1 với đề tài thiết kế hệ thống điện cho công trình trụ sở được thực hiện nhằm giải quyết bài toán thiết kế kỹ thuật tổng thể từ khâu tính toán chiếu sáng, xác định phụ tải, mô phỏng mạng hạ thế đến phương án bảo vệ và các hệ thống phụ trợ.

Nhiệm vụ nghiên cứu và thiết kế kỹ thuật trong đồ án được xác lập theo các nội dung cụ thể:

  1. Nghiên cứu tổng quan kiến trúc, công năng và các tiêu chuẩn kỹ thuật hiện hành áp dụng cho công trình xây dựng dân dụng.
  2. Thiết kế hệ thống chiếu sáng nhân tạo và mạng lưới ổ cắm điện cho từng khu vực chức năng, áp dụng phương pháp giải tích kết hợp công cụ mô phỏng chuyên dụng.
  3. Xác định và tổng hợp phụ tải tính toán cho toàn bộ công trình, bao gồm khối văn phòng, khối phụ tải động lực (thang máy, bơm nước, hệ thống quạt thông gió, phòng cháy chữa cháy) và hệ thống điều hòa không khí.
  4. Xây dựng sơ đồ phân phối điện và mô phỏng mạng điện hạ áp trên phần mềm chuyên ngành SIMARIS design 25 của Siemens; thực hiện đối chiếu, đánh giá sai số giữa phương pháp giải tích và phần mềm mô phỏng.
  5. Tính chọn và kiểm tra các thiết bị đóng cắt bảo vệ (ACB, MCCB, MCB) cùng hệ thống dây dẫn, cáp điện hạ áp theo tiêu chuẩn quốc tế IEC 60364.
  6. Thiết kế các hệ thống kỹ thuật liên quan gồm thông gió - làm mát, hệ thống chống sét trực tiếp và mạng tiếp địa an toàn.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đồ án:

  • Đối tượng nghiên cứu: Hệ thống cung cấp điện hạ thế, hệ thống chiếu sáng, phụ tải động lực, mạng lưới bảo vệ và hệ thống chống sét nối đất của tòa nhà.
  • Phạm vi không gian: Công trình trụ sở xây dựng tại đường Huỳnh Thúc Kháng, phường Phước Tiến, thành phố Nha Trang, tỉnh Khánh Hòa. Công trình có tổng diện tích sàn là $25.476\text{ m}^2$, diện tích xây dựng khối nhà chính là $8.016\text{ m}^2$, quy mô gồm 1 tầng trệt và 11 tầng nổi.
  • Thời gian thực hiện: Báo cáo hoàn thành vào tháng 11 năm 2024 tại Khoa Điện - Điện tử, Trường Đại học Giao thông Vận tải.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Đồ án vận dụng hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật quốc gia và quốc tế trong thiết kế điện công trình, bao gồm:

  • Tiêu chuẩn thiết kế lắp đặt: TCVN 9206:2012 (Tiêu chuẩn lắp đặt thiết bị điện trong nhà ở và công trình công cộng) và TCXD 27:1991 (Tiêu chuẩn thiết kế lắp đặt thiết bị điện trong nhà).
  • Quy chuẩn và tiêu chuẩn hiệu quả năng lượng: QCVN 09:2013/BXD, QCVN 09:2017/BXD (Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về các công trình xây dựng sử dụng năng lượng hiệu quả) và TCVN 8784:2011 (Hiệu quả năng lượng cho hệ thống chiếu sáng).
  • Tiêu chuẩn chiếu sáng: TCVN 7114-1:2008 / ISO 8995-1:2002 (Chiếu sáng nơi làm việc trong nhà) và TCVN 8256:2009 (Ánh sáng tự nhiên trong công trình xây dựng dân dụng).
  • Tiêu chuẩn an toàn và đóng cắt quốc tế: IEC 60364 (Quy chuẩn lắp đặt điện hạ thế).

Phương pháp tính toán và thiết kế kỹ thuật áp dụng trong công trình:

  • Phương pháp tính toán chiếu sáng: Sử dụng phương pháp suất phụ tải $p_0$ ($\text{W/m}^2$) kết hợp tính toán quang thông tổng để xác định số lượng bộ đèn huỳnh quang và thực hiện quy đổi sang đèn LED tiết kiệm năng lượng.
  • Phương pháp tính toán phụ tải điện: Ứng dụng phương pháp hệ số sử dụng ($K_u$), hệ số đồng thời ($K_s$) kết hợp phương pháp hệ số công suất cực đại ($K_{max}$) và công suất trung bình (xác định số thiết bị hiệu quả $n_{hq}$).
  • Phương pháp tính chọn dây dẫn và thiết bị bảo vệ: Tính toán tiết diện dây dẫn theo dòng điện cho phép ($I = S \cdot J$), kiểm tra độ sụt áp ($\le 5%$) và tính chọn theo mật độ dòng điện kinh tế ($S = I / j_{kt}$). Lựa chọn thiết bị bảo vệ (Aptomat/CB) dựa trên các điều kiện về điện áp định mức ($U_{đmA} \ge U_{đmLD}$), dòng điện định mức ($I_{đmA} \ge I_{tt}$) và dòng cắt ngắn mạch định mức ($I_{cđmA} \ge I_N$).
  • Phương pháp mô phỏng số: Ứng dụng phần mềm DIALux để kiểm tra phân bố độ rọi và phần mềm SIMARIS design 25 để xây dựng sơ đồ đơn tuyến, tính toán trào lưu công suất, dòng ngắn mạch và lựa chọn thiết bị bảo vệ hạ áp.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1. Giới thiệu tổng quan công trình

Chương 1 trình bày đặc điểm kiến trúc, quy mô xây dựng và các yêu cầu kỹ thuật cơ sở của công trình trụ sở tại thành phố Nha Trang. Khối công trình có tổng diện tích sàn $25.476\text{ m}^2$, diện tích khối nhà chính $8.016\text{ m}^2$, được cơ cấu phân tầng chức năng cụ thể:

Tầng Chức năng sử dụng
Tầng trệt Hệ thống bãi đỗ xe và các phòng kỹ thuật (máy bơm, máy phát, điện)
Tầng 1 Hệ thống bãi đỗ xe và khu vực kỹ thuật phụ trợ
Tầng 2 – 10 Khu văn phòng làm việc, phòng họp, phòng tiếp dân, lưu trữ hồ sơ
Tầng 11 Khu phòng đa năng phục vụ hội nghị và sinh hoạt chung

Về tiêu chuẩn thiết kế chiếu sáng, công trình áp dụng các chỉ tiêu độ rọi $E$ theo TCVN 7114-1:2008:

  • Khu vực làm việc trên máy tính: $300 - 500\text{ lux}$.
  • Khu vực làm việc giấy tờ chi tiết: $500 - 750\text{ lux}$.
  • Phòng họp, hội thảo: $300 - 500\text{ lux}$.
  • Khu vực hành lang, sảnh đón tiếp: $100 - 200\text{ lux}$.
  • Khu vực lưu trữ, sao chép tài liệu: $200\text{ lux}$.
  • Chỉ số hoàn màu $CRI \ge 80$; nhiệt độ màu lựa chọn $3500 - 4000\text{ K}$ tạo ánh sáng trắng tự nhiên.

Quy trình thiết kế chiếu sáng được xác lập qua các bước: chọn thiết bị chiếu sáng theo môi trường và yêu cầu giảm chói; chọn nguồn sáng theo biểu đồ Kruithof; lựa chọn hệ thống chiếu sáng chung hoặc hỗn hợp; chọn độ rọi tiêu chuẩn và tính toán hệ số bù $d$ (hệ số dự trữ $k$) nhằm bù đắp sự suy giảm quang thông do bụi bẩn và già hóa nguồn sáng trong vận hành.

Chương 2. Thiết kế chiếu sáng công trình

Chương 2 trình bày các bước tính toán chi tiết công suất chiếu sáng và phụ tải ổ cắm. Công suất chiếu sáng được tính theo công thức $P_{cs} = p_0 \cdot S$, từ đó xác định số lượng bóng đèn cơ sở $n = P_{cs} / P_đ$ và thực hiện quy đổi tổng quang thông sang bóng đèn LED.

Tại khu vực để xe tầng trệt với diện tích $S = 246\text{ m}^2$, chọn suất công suất $p_0 = 3\text{ W/m}^2$ theo QCVN 09:2017/BXD, công suất chiếu sáng tính toán $P_{cs} = 738\text{ W}$. Khi sử dụng đèn neon $1{,}2\text{ m}$ công suất $40\text{ W}$, số bóng tính toán là $18{,}45$, làm tròn chọn $19$ bóng.

Chi tiết lựa chọn thiết bị chiếu sáng tại các phòng chức năng tầng trệt được tổng hợp trong thiết kế:

  • Khu để xe: Đèn CorePro $1{,}2\text{ m}$ ($P_đ = 40\text{ W}$, quang thông $\Phi = 3700\text{ lm}$).
  • Lối vào và ra ($48\text{ m}^2$): Đèn LED ốp trần CL254 ($P_đ = 12\text{ W}$, $\Phi = 1100\text{ lm}$), bố trí 5 bộ đèn.
  • Phòng WC ($3{,}5\text{ m}^2$): Đèn Downlight DN029B G2 chống ẩm ($P_đ = 12\text{ W}$, $\Phi = 1078\text{ lm}$).
  • Phòng máy bơm và máy phát: Đèn Downlight chống ẩm công suất $12\text{ W}$.
  • Phòng kỹ thuật điện: Đèn CorePro $1{,}2\text{ m}$ ($P_đ = 18\text{ W}$, $\Phi = 1800\text{ lm}$).
  • Khu vực cầu thang: Đèn LED ốp trần ($P_đ = 12\text{ W}$, $\Phi = 1080\text{ lm}$).

Phụ tải ổ cắm được tính toán theo tiêu chuẩn TCXD 27:1991 với công suất một ổ cắm đơn $P_{1oc} = 300\text{ W}$, ổ cắm đôi $P_{ocđ} = 600\text{ W}$, hệ số sử dụng $K_{sd} = 0{,}3 - 1{,}0$. Kết quả công suất tính toán ổ cắm tại một số khu vực tiêu biểu:

  • Tầng trệt: Khu để xe có diện tích $246\text{ m}^2$, công suất ổ cắm $9840\text{ W}$ ($16{,}6\text{ kW}$ tính toán).
  • Tầng 1: Khu để xe có diện tích $380\text{ m}^2$, công suất ổ cắm $15200\text{ W}$ ($25{,}8\text{ kW}$ tính toán).
  • Tầng 2: Sảnh tầng $41\text{ m}^2$ ($1640\text{ W}$), phòng làm việc 1 diện tích $19\text{ m}^2$ ($760\text{ W}$), khu vực khách đợi $120\text{ m}^2$ ($4800\text{ W}$), phòng tiếp nhận và quản lý hồ sơ $58\text{ m}^2$ ($2320\text{ W}$).

Phương án bố trí chiếu sáng không gian văn phòng áp dụng các giải pháp cụ thể:

  • Khu làm việc chung: Sử dụng đèn LED panel bố trí dạng lưới kết hợp đèn downlight cách nhau $1{,}5\text{ m}$.
  • Phòng họp: Đèn thả trần đặt phía trên bàn họp, bổ trợ bằng đèn LED panel xung quanh.
  • Hành lang và lối đi: Bố trí đèn downlight cách nhau $1{,}5 - 2\text{ m}$ hoặc đèn tường lắp ở cao độ $1{,}8 - 2\text{ m}$.
  • Khu lễ tân và tiếp khách: Sử dụng đèn thả trần tạo điểm nhấn kết hợp đèn LED dây trang trí.

Chương 3: Thiết kế chiếu sáng trên Dialux

Chương 3 xây dựng mô hình không gian 3D của các phòng ban và mặt bằng tổng thể trên phần mềm DIALux. Sau khi nhập các thông số về kích thước phòng, tính chất phản xạ của trần, tường, sàn và dữ liệu trắc quang của đèn, phần mềm xuất ra sơ đồ bố trí đèn cùng kết quả phân bố đường cong đẳng độ rọi nhằm xác nhận mức độ thỏa mãn các yêu cầu chiếu sáng theo tiêu chuẩn TCVN 7114-1:2008.

Chương 4: Tính Toán Phụ Tải Và Thiết Kế Hệ Thống Cung Cấp Điện Bằng Phần Mềm Simaris

Chương 4 thực hiện tính toán công suất phụ tải cho từng phân khối chức năng trong tòa nhà và mô phỏng trên phần mềm SIMARIS design 25 của Siemens.

Công suất tính toán của các khối văn phòng và khu chức năng:

  • Tầng trệt: $P_{tt} = 12{,}36\text{ kW}$, $Q_{tt} = 7{,}67\text{ kVAr}$, $S_{tt} = 14{,}55\text{ kVA}$.
  • Tầng 1: $P_{tt} = 13{,}72\text{ kW}$, $Q_{tt} = 8{,}51\text{ kVAr}$, $S_{tt} = 16{,}14\text{ kVA}$.
  • Tầng 2: $P_{tt} = 12{,}99\text{ kW}$, $Q_{tt} = 8{,}05\text{ kVAr}$, $S_{tt} = 15{,}28\text{ kVA}$.
  • Tầng 3 – 6: $P_{tt} = 11{,}60\text{ kW}$, $Q_{tt} = 7{,}19\text{ kVAr}$, $S_{tt} = 13{,}65\text{ kVA}$.
  • Tầng 7 – 10: $P_{tt} = 13{,}86\text{ kW}$, $Q_{tt} = 8{,}59\text{ kVAr}$, $S_{tt} = 16{,}31\text{ kVA}$.
  • Tầng 11: $P_{tt} = 8{,}46\text{ kW}$, $Q_{tt} = 5{,}24\text{ kVAr}$, $S_{tt} = 9{,}95\text{ kVA}$.

Công suất tính toán của khối phụ tải động lực và các hệ thống kỹ thuật:

Hạng mục phụ tải $P_{tt}\text{ (kW)}$ $Q_{tt}\text{ (kVAr)}$ $S_{tt}\text{ (kVA)}$
Thang máy 25,00 15,50 29,40
Quạt tăng áp cầu thang 15,00 9,30 17,60
Quạt cấp khí tươi 20,00 12,40 23,50
Quạt hút khói hành lang 40,00 24,80 47,10
Bơm nước sinh hoạt 15,00 9,30 17,60
Bơm xử lý nước thải 10,00 6,20 11,80
Bơm tăng áp 5,00 3,10 5,90
Bơm chữa cháy 20,00 12,40 23,50
Hệ thống điều hòa 76,80 47,62 90,37
Hệ thống báo cháy 2,00 1,24 2,35
Hệ thống điện nhẹ 2,00 1,24 2,35
Phụ tải công cộng 18,93 11,74 22,27
Tổng phụ tải toàn tòa nhà 388,68 240,98 457,25

Thiết lập thông số mô phỏng trong SIMARIS design 25:

  • Phía trung thế: Điện áp $22\text{ kV}$, công suất ngắn mạch lớn nhất $500\text{ MVA}$, công suất ngắn mạch nhỏ nhất $10\text{ MVA}$, tiết diện cáp trung thế $25 - 300\text{ mm}^2$.
  • Phía hạ thế: Điện áp $380/220\text{ V} - 50\text{ Hz}$, nhiệt độ môi trường thiết kế $45^\circ\text{C}$, giới hạn sụt áp mạng điện $5%$, tiết diện cáp hạ thế $1{,}5 - 800\text{ mm}^2$.

So sánh kết quả tính toán giải tích (phương pháp $K_u, K_s$) với kết quả mô phỏng SIMARIS:

Vị trí tủ điện Đại lượng Tính theo $K_u, K_s$ Phần mềm SIMARIS Sai số tương đối
Tủ tầng trệt $\cos\varphi$ 0,85 0,85 0
$P_{tt}\text{ (kW)}$ 12,36 12,10 0,020
$Q_{tt}\text{ (kVAr)}$ 7,67 7,10 0,070
$S_{tt}\text{ (kVA)}$ 14,55 14,00 0,040
$I_{tt}\text{ (A)}$ 22,10 21,00 0,050
Tủ tầng 1 $\cos\varphi$ 0,85 0,85 0
$P_{tt}\text{ (kW)}$ 13,72 13,70 0,020
$Q_{tt}\text{ (kVAr)}$ 8,51 7,90 0,070
$S_{tt}\text{ (kVA)}$ 16,14 15,50 0,040
$I_{tt}\text{ (A)}$ 24,52 23,30 0,050
Tủ tầng 2 $\cos\varphi$ 0,85 0,85 0
$P_{tt}\text{ (kW)}$ 12,99 12,90 0,020
$Q_{tt}\text{ (kVAr)}$ 8,05 7,60 0,050
$S_{tt}\text{ (kVA)}$ 15,28 15,00 0,018
$I_{tt}\text{ (A)}$ 23,21 22,10 0,048
Tủ tầng 3–6 $\cos\varphi$ 0,85 0,85 0
$P_{tt}\text{ (kW)}$ 11,60 11,50 0,008
$Q_{tt}\text{ (kVAr)}$ 7,19 6,80 0,050
$S_{tt}\text{ (kVA)}$ 13,65 13,40 0,018
$I_{tt}\text{ (A)}$ 20,73 19,70 0,049
Tủ tầng 7–10 $\cos\varphi$ 0,85 0,85 0
$P_{tt}\text{ (kW)}$ 13,86 13,80 0,007
$Q_{tt}\text{ (kVAr)}$ 8,59 8,10 0,050
$S_{tt}\text{ (kVA)}$ 16,31 16,00 0,018
$I_{tt}\text{ (A)}$ 24,77 23,50 0,048
Tủ tầng 11 $\cos\varphi$ 0,85 0,85 0
$P_{tt}\text{ (kW)}$ 8,46 8,20 0,020
$Q_{tt}\text{ (kVAr)}$ 5,24 4,80 0,070
$S_{tt}\text{ (kVA)}$ 9,95 9,60 0,040
$I_{tt}\text{ (A)}$ 15,11 14,40 0,050

Đồ án cũng tính toán lắp đặt hệ thống tủ tụ bù hạ thế tại máy biến áp nhằm nâng cao hệ số công suất và giảm tổn thất điện năng.

CHƯƠNG 5: Lựa chọn và kiểm tra thiết bị bảo vệ ,dây dẫn hạ áp

Chương 5 phân nhóm phụ tải thành 02 nhóm động lực chính qua các tủ phân phối nhánh (DB) và 01 tủ phân phối chính (MDB), đồng thời cấp nguồn riêng cho tủ chiếu sáng và ổ cắm (LDB).

Thiết bị bảo vệ được tính chọn theo các điều kiện:

  • Điện áp định mức: $U_{đmCB} \ge U_{đmLD}$.
  • Dòng điện định mức: $I_{đmCB} \ge I_{tt}$.
  • Dòng cắt định mức: $I_{cu} \ge I_N$ (với $I_{cu}$ là dòng cắt ngắn mạch giới hạn định mức, kết hợp kiểm tra dòng cắt thao tác $I_{cs}$).

Lựa chọn thiết bị bảo vệ cụ thể cho các tuyến phụ tải công cộng:

  • Tủ điện chiếu sáng hành lang tổng: Chọn MCCB 3P - 63A - 18kA.
  • Các lộ chiếu sáng hành lang tầng 2, kỹ thuật tầng 3-6, tầng 7-10, tầng 11: Chọn MCB 2P - 16A - 6kA.
  • Ổ cắm sảnh tầng trệt và tầng 1: Chọn MCB 2P - 30A - 6kA.
  • Ổ cắm sảnh tầng 2 và tầng 3-6: Chọn MCB 2P - 16A - 6kA.
  • Ổ cắm sảnh tầng 7-10: Chọn MCB 1P - 25A - 6kA.
  • Ổ cắm sảnh tầng 11: Chọn MCB 1P - 40A - 6kA.
  • Chiếu sáng cầu thang: Chọn MCB 1P - 10A - 6kA hoặc 2P - 16A - 6kA.
  • Đầu vào tủ hạ thế tổng: Lựa chọn thiết bị đóng cắt ACB 3P - 63A - 18kA (theo định mức phân đoạn công trình).

Tính toán lựa chọn dây dẫn:

  • Áp dụng công thức cường độ dòng điện và mật độ dòng điện $I = S \cdot J$ hoặc theo mật độ dòng kinh tế $S = I / j_{kt}$.
  • Ví dụ tính toán cho phụ tải 3 pha công suất $10\text{ kW}$, điện áp $380\text{ V}$: Dòng điện tính toán $I = 10000 / 380 = 26{,}3\text{ A}$. Tiết diện tính toán $S = 26{,}3 / 6 = 4{,}4\text{ mm}^2$, lựa chọn dây dẫn tiêu chuẩn có tiết diện $5\text{ mm}^2$.

CHƯƠNG 6 :Thông gió , làm mát

Chương 6 xác định công suất cho hệ thống thông gió và làm mát tòa nhà. Nội dung bao gồm việc tính toán lưu lượng thông gió cho các không gian tầng hầm và khu vệ sinh, tính chọn hệ thống quạt tăng áp cho buồng thang bộ thoát hiểm, quạt hút khói hành lang và quạt cấp khí tươi khi xảy ra sự cố hỏa hoạn, cùng quy trình lắp đặt hệ thống quạt thông gió.

CHƯƠNG 7: Chống sét và nối đất

Chương 7 trình bày giải pháp bảo vệ chống sét trực tiếp và hệ thống tiếp địa an toàn cho công trình:

  • Hệ thống chống sét: Sử dụng kim thu sét phát tia tiên đạo sớm (đầu thu sét), tính toán bán kính bảo vệ bao phủ toàn bộ mặt bằng mái và khối nhà cao tầng.
  • Hệ thống nối đất: Thiết kế mạng lưới cọc tiếp địa bằng thép mạ đồng liên kết với dây dẫn đồng trần, thực hiện nối đất an toàn điện và nối đất chống sét đảm bảo giá trị điện trở tiếp địa theo quy chuẩn kỹ thuật.

Thiết kế và triển khai hệ thống kỹ thuật

Kiến trúc mạng phân phối điện hạ áp của tòa nhà được thiết kế theo cấu trúc hình tia nhiều cấp:

  • Nguồn cấp: Nguồn trung thế $22\text{ kV}$ cấp đến trạm biến áp hạ thế của tòa nhà, chuyển đổi về cấp điện áp $380/220\text{ V}$ - 3 pha 4 dây, tần số $50\text{ Hz}$.
  • Tủ phân phối tổng (MDB): Đặt tại phòng kỹ thuật điện tầng trệt, trang bị máy cắt không khí ACB và hệ thống tủ tụ bù tự động.
  • Mạng phân phối thứ cấp: Từ tủ MDB, các lộ cáp hạ thế dẫn tới các tủ phân phối tầng (DB) của khối văn phòng (Tầng 2 đến Tầng 11), tủ điện bãi đỗ xe (Trệt, Tầng 1), tủ điều khiển động lực (bơm nước sinh hoạt, bơm cứu hỏa, quạt hút khói, quạt tăng áp) và tủ cấp nguồn cho hệ thống điều hòa không khí trung tâm.
  • Sơ đồ nối đất: Áp dụng các cấu hình nối đất TN-S/TN-C theo tiêu chuẩn IEC 60364 nhằm đảm bảo an toàn cho con người và thiết bị.

Phần mềm SIMARIS design 25 được sử dụng để số hóa toàn bộ sơ đồ đơn tuyến, kiểm tra khả năng chịu dòng ngắn mạch tại các thanh cái và xác nhận tính chọn lọc (selectivity) giữa các cấp bảo vệ từ ACB tổng đến MCCB và MCB nhánh.

Kết quả và đóng góp

Đồ án đã đạt được các kết quả kỹ thuật định lượng cụ thể:

  1. Hoàn thành bảng tổng hợp phụ tải chi tiết của công trình: Tổng công suất tác dụng tính toán $P_{tt} = 388{,}68\text{ kW}$, tổng công suất phản kháng $Q_{tt} = 240{,}98\text{ kVAr}$, và tổng công suất biểu kiến $S_{tt} = 457{,}25\text{ kVA}$.
  2. Kiểm chứng độ tin cậy của phương pháp tính toán: Sai số giữa phương pháp giải tích ($K_u, K_s$) và phần mềm mô phỏng SIMARIS design 25 ở mức rất thấp (sai số công suất tác dụng $P_{tt}$ chỉ từ $0{,}007$ đến $0{,}02$; sai số công suất biểu kiến $S_{tt}$ từ $0{,}018$ đến $0{,}04$; sai số dòng điện $I_{tt}$ từ $0{,}048$ đến $0{,}05$).
  3. Thiết lập hệ thống chiếu sáng đạt chuẩn TCVN 7114-1:2008 và QCVN 09:2017/BXD bằng việc chuyển đổi sang thiết bị đèn LED và đèn huỳnh quang hiệu suất cao, bố trí chi tiết cho từng loại phòng chức năng.
  4. Lập danh mục và thông số kỹ thuật đầy đủ cho hệ thống thiết bị đóng cắt bảo vệ (ACB, MCCB, MCB) và tiết diện cáp phân phối.
  5. Hoàn thiện các giải pháp kỹ thuật phụ trợ gồm hệ thống quạt thông gió, tạo áp hút khói và hệ thống chống sét đầu thu phát tia tiên đạo kèm mạng tiếp địa an toàn.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế trong phạm vi tài liệu:

  • Việc phân nhóm phụ tải động lực chi tiết của một số máy móc phân xưởng phải phân chia dựa trên công suất phân bố đều do hồ sơ thiết kế đầu vào chưa cung cấp chi tiết thông số đặc tính cơ học của từng chủng loại máy.
  • Các kết quả trắc quang 3D của DIALux và bảng tọa độ chi tiết của hệ thống tiếp địa được thể hiện chủ yếu ở các bản vẽ đính kèm.

Hướng nghiên cứu và phát triển tiếp theo:

  • Nghiên cứu tích hợp hệ thống điện mặt trời áp mái (Rooftop Solar PV) kết hợp bộ lưu trữ năng lượng (BESS) để cung cấp cho khối phụ tải ưu tiên.
  • Ứng dụng hệ thống quản lý năng lượng tòa nhà (BMS/EMS) nhằm tự động giám sát, điều khiển chiếu sáng và điều hòa theo kịch bản thời gian thực.

Giá trị tham khảo

Báo cáo đồ án là tài liệu tham khảo hữu ích cho sinh viên các ngành Kỹ thuật điện, Hệ thống điện, Cơ điện công trình (M&E) và Kỹ thuật công trình xây dựng. Các nội dung có giá trị tham khảo ứng dụng cao gồm:

  • Bảng dữ liệu định mức công suất và quy trình tính toán phụ tải cho tòa nhà hỗn hợp cao 11 tầng.
  • Quy trình quy đổi quang thông và tính chọn đèn chiếu sáng theo các quy chuẩn hiện hành (QCVN 09:2017/BXD, TCVN 7114-1:2008).
  • Phương pháp luận và các bước thiết lập dự án trên phần mềm SIMARIS design 25 theo tiêu chuẩn IEC 60364.
  • Phương pháp phối hợp tính chọn thiết bị bảo vệ đóng cắt và dây dẫn điện 3 pha.

Câu hỏi thường gặp

1. Công trình thiết kế trong đồ án có quy mô và diện tích sàn như thế nào?
Công trình là tòa nhà trụ sở đặt tại đường Huỳnh Thúc Kháng, phường Phước Tiến, thành phố Nha Trang, tỉnh Khánh Hòa. Tổng diện tích sàn của công trình là $25.476\text{ m}^2$, diện tích xây dựng khối nhà chính là $8.016\text{ m}^2$, gồm 1 tầng trệt (bãi đỗ xe và phòng kỹ thuật), tầng 1 (bãi đỗ xe), tầng 2 đến 10 (khu văn phòng làm việc) và tầng 11 (khu phòng đa năng).

2. Tổng công suất điện tính toán của toàn bộ tòa nhà là bao nhiêu?
Theo kết quả tính toán tổng hợp, toàn bộ công trình có tổng công suất tác dụng tính toán $P_{tt} = 388{,}68\text{ kW}$, tổng công suất phản kháng $Q_{tt} = 240{,}98\text{ kVAr}$ và tổng công suất biểu kiến $S_{tt} = 457{,}25\text{ kVA}$.

3. Các thông số đầu vào được thiết lập khi mô phỏng trên phần mềm SIMARIS design 25 gồm những gì?
Phần mềm SIMARIS design 25 được thiết lập với lưới trung thế $22\text{ kV}$, công suất ngắn mạch lớn nhất $500\text{ MVA}$, nhỏ nhất $10\text{ MVA}$, cáp trung thế $25 - 300\text{ mm}^2$. Mạng hạ thế có điện áp $380/220\text{ V} - 50\text{ Hz}$, nhiệt độ môi trường $45^\circ\text{C}$, độ sụt áp cho phép $5%$, dải tiết diện cáp $1{,}5 - 800\text{ mm}^2$, tuân thủ tiêu chuẩn IEC 60364.

4. Mức độ sai lệch giữa phương pháp tính giải tích ($K_u, K_s$) và phần mềm SIMARIS là bao nhiêu?
Kết quả so sánh cho thấy mức độ sai lệch rất nhỏ: hệ số công suất $\cos\varphi$ đồng nhất ở mức $0{,}85$ (sai số bằng 0); sai số công suất tác dụng $P_{tt}$ dao động từ $0{,}007$ đến $0{,}02$; sai số công suất phản kháng $Q_{tt}$ từ $0{,}05$ đến $0{,}07$; sai số công suất biểu kiến $S_{tt}$ từ $0{,}018$ đến $0{,}04$; và sai số dòng điện tính toán $I_{tt}$ từ $0{,}048$ đến $0{,}05$.

5. Tiêu chuẩn độ rọi chiếu sáng cho các phòng chức năng văn phòng được chọn là bao nhiêu?
Theo TCVN 7114-1:2008, độ rọi khu vực làm việc trên máy tính là $300 - 500\text{ lux}$, khu làm việc giấy tờ chi tiết là $500 - 750\text{ lux}$, phòng họp là $300 - 500\text{ lux}$, hành lang và sảnh là $100 - 200\text{ lux}$, khu lưu trữ tài liệu là $200\text{ lux}$, với chỉ số hoàn màu $CRI \ge 80$ và nhiệt độ màu $3500 - 4000\text{ K}$.

Kết luận

Đồ án chuyên ngành 1 của nhóm sinh viên Khoa Điện - Điện tử, Trường Đại học Giao thông Vận tải đã xây dựng một phương án thiết kế hệ thống cung cấp điện hoàn chỉnh và chi tiết cho công trình trụ sở 11 tầng tại thành phố Nha Trang. Bằng việc kết hợp chặt chẽ giữa cơ sở lý thuyết tính toán phụ tải theo tiêu chuẩn Việt Nam và công cụ mô phỏng hiện đại như DIALux, SIMARIS design 25, nghiên cứu đã đưa ra các thông số kỹ thuật chuẩn xác cho hệ thống chiếu sáng, phân phối nguồn điện hạ thế và thiết bị đóng cắt bảo vệ. Công trình đáp ứng đầy đủ các yêu cầu về an toàn điện, độ tin cậy cung cấp điện, tiết kiệm năng lượng và là tài liệu kỹ thuật có giá trị thực tiễn cao cho sinh viên cùng kỹ sư ngành điện công trình.