Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong hệ thống cơ sở hạ tầng của các cơ sở giáo dục đại học, điện năng là nguồn năng lượng thiết yếu phục vụ công tác giảng dạy, nghiên cứu khoa học và vận hành các trang thiết bị phục vụ học tập. Tòa nhà A2 thuộc Trường Đại học Vinh là công trình giảng đường tập trung với mật độ người sử dụng cao, đòi hỏi hệ thống cấp điện phải vận hành liên tục, ổn định và đáp ứng các tiêu chuẩn kỹ thuật nghiêm ngặt. Xuất phát từ nhu cầu thực tiễn đó, đồ án môn học với đề tài "Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho tòa nhà A2 Đại học Vinh" do sinh viên ngành Công nghệ Kỹ thuật Điện – Điện tử, Viện Kỹ thuật và Công nghệ thực hiện dưới sự hướng dẫn của PGS.TS. Nguyễn Tiến Dũng.

Mục tiêu tổng quát của đồ án là xây dựng một phương án thiết kế hệ thống cung cấp điện hạ áp hoàn chỉnh, tối ưu hóa công suất tiêu thụ, đảm bảo an toàn vận hành và hiệu quả kinh tế cho công trình giảng đường A2. Cụ thể, các nhiệm vụ kỹ thuật được văn bản xác định và phân công bao gồm:

  1. Tìm hiểu đối tượng thiết kế và khảo sát thông số mặt bằng thực tế của công trình.
  2. Xác định phụ tải tính toán cho các phòng học to, phòng học nhỏ, phòng nghỉ giáo viên, khu vệ sinh và khu vực chiếu sáng chung (hành lang, cầu thang).
  3. Thiết kế mạng lưới phân phối điện hạ áp cho toàn bộ 4 tầng của tòa nhà.
  4. Lựa chọn thiết bị đóng cắt và bảo vệ (aptomat/CB) từ tủ điện phân phối tổng đến tủ điện tầng và các phòng chức năng.
  5. Lựa chọn và kiểm tra tiết diện dây dẫn, cáp truyền tải điện theo các tiêu chuẩn kỹ thuật.
  6. Thiết kế hệ thống nối đất bảo vệ an toàn cho thiết bị và con người.
  7. Thiết kế hệ thống chống sét cho công trình.
  8. Đề xuất các dụng cụ sửa chữa thiết bị điện và các biện pháp tiết kiệm điện năng trong quá trình vận hành hàng ngày.
  9. Xây dựng hệ thống bản vẽ thiết kế mặt bằng kỹ thuật trên phần mềm CAD.

Về đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Hệ thống mạng lưới điện hạ áp, hệ thống bảo vệ đóng cắt, hệ thống tiếp địa và chống sét cho công trình dân dụng công cộng.
  • Phạm vi không gian: Tòa nhà giảng đường A2 với quy mô 4 tầng, kích thước hình học gồm chiều dài 80 m, chiều ngang 10 m, bao gồm hệ thống các phòng học lớn ($10 \times 8\text{ m}$), phòng học nhỏ ($7{,}6 \times 4\text{ m}$), phòng nghỉ giáo viên ($5 \times 2{,}5\text{ m}$), khu vệ sinh ($7 \times 4\text{ m}$) và hành lang ($128\text{ m}^2/\text{tầng}$).
  • Phạm vi thời gian: Đồ án được thực hiện và hoàn thành nghiệm thu vào ngày 30 tháng 12 năm 2024.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết và phân loại hộ tiêu thụ

Thiết kế hệ thống cung cấp điện dựa trên các nguyên lý kỹ thuật điện hạ áp, lý thuyết phụ tải điện và các quy chuẩn kỹ thuật an toàn điện (tiêu chuẩn quốc gia TCVN và tiêu chuẩn quốc tế IEC). Hệ thống phân loại hộ tiêu thụ điện được tác giả viện dẫn để xác định yêu cầu độ tin cậy cấp điện:

  • Hộ loại 1: Các phụ tải đặc biệt quan trọng (bệnh viện, khu quân sự, trung tâm điều hành), việc mất điện gây nguy hiểm đến tính mạng hoặc thiệt hại lớn về chính trị, kinh tế; yêu cầu cấp điện từ ít nhất hai nguồn độc lập và có hệ thống tự động đóng nguồn dự phòng (SATS).
  • Hộ loại 2: Các phụ tải công nghiệp, cơ sở giáo dục đại học, việc mất điện gây đình trệ sản xuất hoặc ảnh hưởng đến quy trình làm việc; cho phép mất điện trong thời gian đóng nguồn dự trữ bằng thao tác tay.
  • Hộ loại 3: Các khu dân cư, nhà kho, trường học quy mô nhỏ; cho phép mất điện trong thời gian xử lý sự cố hoặc sửa chữa thiết bị nhưng không quá 1 ngày đêm, không bắt buộc bố trí nguồn dự phòng.

Chất lượng điện năng được chuẩn hóa với tần số định mức duy trì ở mức $50 \pm 0{,}5\text{ Hz}$ và điện áp danh định hạ áp $220\text{ V}$ (1 pha) / $380\text{ V}$ (3 pha).

Các phương pháp xác định phụ tải tính toán

Văn bản tổng hợp và trình bày cơ sở lý thuyết của 7 phương pháp xác định phụ tải tính toán:

  1. Phương pháp xác định theo công suất đặt và hệ số nhu cầu ($K_{nc}$): Áp dụng công thức $P_{tt} = K_{nc} \cdot \sum P_{đmi}$.
  2. Phương pháp theo suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản xuất ($P_0$): Tính theo $P_{tt} = P_0 \cdot F$, áp dụng trong giai đoạn thiết kế sơ bộ hoặc tính toán phụ tải chiếu sáng.
  3. Phương pháp theo suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm ($w_0$): Tính theo $P_{tt} = (M \cdot w_0) / T_{max}$, dùng cho các thiết bị có đồ thị phụ tải ổn định (quạt gió, máy nén khí).
  4. Phương pháp theo công suất trung bình và hệ số cực đại ($K_{max}$): Dựa vào số thiết bị hiệu quả ($n_{hq}$) và công suất trung bình để xác định công suất tính toán qua công thức $P_{tt} = K_{max} \cdot \sum P_{đmi}$.
  5. Phương pháp theo công suất trung bình và hệ số hình dạng ($K_{hd}$): Tính theo $P_{tt} = K_{hd} \cdot P_{tb}$.
  6. Phương pháp theo công suất trung bình và độ lệch trung bình bình phương: Tính theo $P_{tt} = P_{tb} \pm \beta\delta$, áp dụng cho phân xưởng trong các nhà máy đang vận hành.
  7. Phương pháp xác định phụ tải đỉnh nhọn ($I_{đn}$): Tính dòng điện khởi động cực đại khi động cơ lớn nhất mở máy: $I_{đm} = I_{kđ max} + I_{tt} - K_{sd} \cdot I_{đm max}$.

Phương pháp tính toán chiếu sáng và lựa chọn khí cụ điện

  • Tính toán chiếu sáng: Áp dụng phương pháp tính gần đúng công suất trên diện tích với loại đèn ống huỳnh quang 36 W (quang thông 3000 lm, điện áp 220 V, chiều dài 1,2 m do Điện Quang sản xuất). Độ rọi yêu cầu được chọn ở mức $E_{yc} = 150\text{ lx}$ theo tài liệu hướng dẫn chuyên ngành.
  • Lựa chọn thiết bị đóng cắt (Aptomat): Dựa trên các điều kiện về điện áp định mức ($U_{đm} \ge U_{mạng}$), dòng điện định mức ($I_{đm} \ge I_{tt}$), khả năng cắt dòng ngắn mạch ($I_{cắt đm} \ge I_N$) và điều kiện phối hợp chọn lọc ($I_{đmAT} \ge 1{,}5 \cdot I_{đm nhánh}$).
  • Lựa chọn dây dẫn và cáp: Áp dụng 3 phương pháp kiểm tra gồm lựa chọn theo mật độ dòng điện kinh tế ($J_{kt}$), lựa chọn theo độ sụt áp cho phép ($\Delta U_{cp} \le 5% U_{đm}$) và lựa chọn theo dòng điện phát nóng cho phép kết hợp hệ số hiệu chỉnh môi trường ($k_1 \cdot k_2 \cdot I_{cp} \ge I_{tt}$).

Nguồn dữ liệu tra cứu

Nghiên cứu sử dụng số liệu từ bản vẽ kiến trúc mặt bằng tòa nhà A2 kết hợp các bảng tra cứu kỹ thuật từ giáo trình Sách bài tập Cung cấp điện của TS. Trần Quang Khánh, sổ tay kỹ thuật thiết bị điện hạ áp và catalogue kỹ thuật của các nhà sản xuất thiết bị đóng cắt Nhật Bản, cáp điện LENS.

Thiết kế kỹ thuật và tính toán hệ thống

Phân bố không gian kiến trúc và danh mục thiết bị

Tòa nhà A2 có kết cấu 4 tầng với công năng bố trí như sau:

  • Tầng 1: 3 phòng học to ($80\text{ m}^2$), 1 phòng học nhỏ ($30{,}4\text{ m}^2$), 1 khu vệ sinh ($28\text{ m}^2$), 1 hành lang ($128\text{ m}^2$).
  • Tầng 2: 1 phòng nghỉ giáo viên ($12{,}5\text{ m}^2$), 3 phòng học to, 1 phòng học nhỏ, 1 khu vệ sinh, 1 hành lang.
  • Tầng 3: 4 phòng học to, 1 khu vệ sinh, 1 hành lang.
  • Tầng 4: 2 phòng học to, 3 phòng học nhỏ, 1 khu vệ sinh, 1 hành lang.

Các thiết bị sử dụng điện chính trong mỗi phòng bao gồm: đèn huỳnh quang 36 W, đèn bán cầu hành lang và cầu thang 45 W, quạt trần 75 W, máy chiếu 230 W và các ổ cắm công suất tính toán 300 W.

Khu vực / Phòng chức năng Diện tích ($m^2$) Số lượng đèn huỳnh quang (36 W) Số lượng quạt trần (75 W) Số máy chiếu (230 W) Số ổ cắm (300 W)
Phòng học to 80,0 12 6 1 5
Phòng học nhỏ 30,4 6 4 1 3
Phòng nghỉ giáo viên 12,5 2 (thiết kế phòng có 3) 2 1 3
Phòng vệ sinh 28,0 3 0 0 2
Hành lang mỗi tầng 128,0 8 (đèn bán cầu 45 W) - - -
Cầu thang bộ - 4 (đèn bán cầu 45 W) - - -

Kết quả tính toán phụ tải theo từng tầng

Phụ tải tính toán của từng tầng được xác định bằng cách tổng hợp công suất chiếu sáng và công suất thiết bị động lực/tiêu thụ, kết hợp hệ số đồng thời $K_{đt} = 0{,}8$:

$$\begin{aligned} P_{ttt1} &= 0{,}8 \cdot (7670\text{ W} + 1476\text{ W}) = 7316\text{ W} \ P_{ttt2} &= 0{,}8 \cdot (8220\text{ W} + 1548\text{ W}) = 7814\text{ W} \approx 7{,}8\text{ kW} \ P_{ttt3} &= 0{,}8 \cdot (7520\text{ W} + 1836\text{ W}) = 7484\text{ W} \approx 7{,}5\text{ kW} \ P_{ttt4} &= 0{,}8 \cdot (7550\text{ W} + 1026\text{ W}) = 6860\text{ W} \approx 6{,}86\text{ kW} \end{aligned}$$

Phân vùng cấp điện Công suất chiếu sáng $P_{cs}$ (W) Công suất thiết bị $\sum P_{di}$ (W) Công suất tác dụng tính toán $P_{tt}$ (kW)
Tầng 1 1476 7670 7,316
Tầng 2 1548 8220 7,814
Tầng 3 1836 7520 7,484
Tầng 4 1026 7550 6,860
Toàn tòa nhà A2 - - 29,47

Các thông số tổng hợp toàn tòa nhà A2:

  • Công suất tác dụng tính toán: $P_{tt} = 29{,}47\text{ kW}$.
  • Công suất phản kháng tính toán: $Q_{tt} = 18{,}28\text{ kVAr}$.
  • Công suất biểu kiến tính toán: $S_{tt} = 34{,}68\text{ kVA}$.
  • Dòng điện tính toán toàn phần: $I_{tt} = 44{,}47\text{ A}$.

Lựa chọn khí cụ bảo vệ và dây dẫn cáp điện

Dựa trên các chỉ tiêu phát nóng, sụt áp và khả năng cắt dòng sự cố ngắn mạch, hệ thống thiết bị đóng cắt và cáp dẫn được lựa chọn như sau:

Vị trí lắp đặt Chủng loại Aptomat $U_{đm}$ (V) $I_{đm}$ (A) $I_N$ (kA) Số cực Loại cáp dẫn lựa chọn Thông số dòng cho phép $I_{cp}$ (A) Tổn thất điện áp tính toán $\Delta U_{max}$
Tủ tổng cấp về nhà A2 (L = 300 m) EA54-G 380 45 5 3 Cáp đồng 3 lõi LENS PVC (3x50) 192 $10{,}17\text{ V} < 19\text{ V}$ ($\Delta U_{cp} = 5%$)
Tủ tầng 1, 2, 3, 4 (L = 16 m đến tầng 4) EA53-G 380 15 5 2 Cáp đồng LENS PVC (3x1,5) 37 $2{,}37\text{ V} < 19\text{ V}$ ($\Delta U_{cp} = 5%$)
Tủ phòng chức năng EA52-G 380 10 5 2 Dây dẫn phân nhánh từng phòng - Đảm bảo theo $I_{tt} < 10\text{ A}$

Kiểm tra điều kiện chọn lọc giữa aptomat tổng và aptomat nhánh lớn nhất:

$$\frac{I_{đmAT}}{I_{đm nhánh}} = \frac{500}{300} = 1{,}67 > 1{,}5 \quad (\text{Thỏa mãn điều kiện tác động chọn lọc})$$

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Giới thiệu hệ thống cung cấp điện tòa nhà A2 Đại học Vinh

Chương 1 khái quát cấu trúc của một hệ thống cung cấp điện tiêu chuẩn từ nguồn phát điện (nhiệt điện, thủy điện, điện hạt nhân, năng lượng tái tạo) qua hệ thống đường dây truyền tải cao áp (110 kV, 220 kV, 500 kV), trạm biến áp, đến mạng lưới phân phối trung áp (6 kV, 22 kV) và hạ áp (220 V, 380 V). Tác giả thiết lập hệ thống các yêu cầu kỹ thuật và an toàn, yêu cầu kinh tế - môi trường, khả năng vận hành, bảo trì và tính tuân thủ pháp lý theo TCVN và IEC.

Chương này cũng phân tích rõ đặc điểm của mạng điện sinh hoạt và chiếu sáng công cộng: sử dụng lưới hạ áp $220\text{ V}/50\text{ Hz}$, tính chất tải không tuyến tính (thiết bị điện tử, đèn LED) và tải nhiệt, hệ số công suất tương đối thấp khi chưa bù công suất phản kháng. Cuối chương là bản mô tả sơ bộ mặt bằng 4 tầng của tòa nhà A2 tại trung tâm khuôn viên Đại học Vinh và danh mục phân chia phòng học phục vụ cho các bước tính toán tiếp theo.

Chương 2: Xác định phụ tải tính toán

Nội dung chương 2 tập trung giải quyết bài toán cốt lõi của thiết kế cung cấp điện. Mở đầu bằng việc phân tích 3 nhóm hộ tiêu thụ và các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật (tối ưu hóa hàm chi phí tính toán hàng năm nhỏ nhất $\Delta A \rightarrow \min$). Tác giả trình bày chi tiết công thức và phạm vi ứng dụng của 7 phương pháp tính toán phụ tải.

Phần tính toán thực nghiệm của đồ án áp dụng phương pháp tính toán theo diện tích và suất phụ tải cho hệ thống chiếu sáng chung hành lang ($N = 8\text{ bóng bán cầu } 45\text{ W/tầng}$), chiếu sáng cầu thang bộ ($4\text{ bóng } 45\text{ W} = 0{,}18\text{ kW}$). Tiếp theo, phương pháp tính toán gần đúng theo quang thông và diện tích chuẩn ($S_0 = 9{,}4\text{ m}^2$) được triển khai để xác định số lượng đèn huỳnh quang 36 W cho phòng học to (12 bóng), phòng học nhỏ (6 bóng), phòng nghỉ giáo viên (2 bóng) và nhà vệ sinh (3 bóng). Dựa trên bảng thống kê chi tiết số lượng ổ cắm, máy chiếu, quạt trần, tác giả tính toán công suất tác dụng, công suất phản kháng và dòng điện tính toán cho từng tầng và toàn bộ tòa nhà A2 ($P_{tt} = 29{,}47\text{ kW}$, $S_{tt} = 34{,}68\text{ kVA}$, $Q_{tt} = 18{,}28\text{ kVAr}$, $I_{tt} = 44{,}47\text{ A}$).

Chương 3: Lựa chọn thiết bị cho tòa nhà A2

Chương 3 trình bày quy trình lựa chọn khí cụ đóng cắt và dây dẫn truyền tải. Tác giả phân tích ưu điểm của aptomat so với cầu chì trong việc bảo vệ quá tải, ngắn mạch và khả năng tự động hóa đóng cắt 3 pha. Hệ thống bảng thông số đã xác định việc sử dụng aptomat 3 cực EA54-G ($45\text{ A}$, $5\text{ kA}$) cho nhánh cấp nguồn tổng về nhà A2, aptomat 2 cực EA53-G ($15\text{ A}$, $5\text{ kA}$) cho các tầng và EA52-G ($10\text{ A}$, $5\text{ kA}$) cho từng phòng, đồng thời kiểm tra tính chọn lọc đạt tỷ số $1{,}67 > 1{,}5$.

Đối với việc chọn dây dẫn, văn bản phân tích lý thuyết 3 phương pháp ($J_{kt}$, $\Delta U_{cp}$, $I_{cp}$). Áp dụng tính toán thực tế cho đoạn cáp $300\text{ m}$ từ tủ phân phối tổng về nhà A2, tác giả chọn cáp đồng 3 lõi LENS PVC(3x50) ($I_{cp} = 192\text{ A}$) với độ sụt áp tính toán $\Delta U_{max} = 10{,}17\text{ V} < \Delta U_{cp} = 19\text{ V}$. Tuyến cáp trục đứng từ tủ tổng nhà A2 lên tầng 4 ($16\text{ m}$) sử dụng cáp đồng LENS PVC(3x1,5) ($I_{cp} = 37\text{ A}$) với $\Delta U_{max} = 2{,}37\text{ V} < 19\text{ V}$, thỏa mãn các tiêu chuẩn kỹ thuật phát nóng và ổn định điện áp.

Chương 4: Chọn thiết bị chống sét

Chương 4 hoàn thiện các giải pháp an toàn vận hành công trình. Nội dung bao gồm việc phân tích hiện tượng phóng điện sét, tác hại của dòng sét lan truyền và trực tiếp đối với kết cấu xây dựng và thiết bị điện tử. Tác giả trình bày các giải pháp nối đất an toàn: mục đích nối đất bảo vệ, kỹ thuật nối đất hình lưới, nối đất lặp lại và phương pháp tính toán điện trở tiếp địa. Chương này cũng đưa ra danh mục các dụng cụ an toàn, bảo hộ sửa chữa điện (găng tay cách điện cao áp 26,5 kV – 30 kV, các thiết bị kiểm tra điện áp) và các giải pháp sử dụng điện tiết kiệm, hiệu quả trong môi trường giảng đường đại học.

Kết quả và đóng góp

Kết quả kỹ thuật định lượng

Đồ án đã xây dựng hoàn chỉnh bản thiết kế kỹ thuật cung cấp điện cho tòa nhà A2 Trường Đại học Vinh với các thông số định lượng cụ thể:

  1. Xác định chính xác tổng công suất tính toán toàn công trình đạt $P_{tt} = 29{,}47\text{ kW}$, công suất biểu kiến $S_{tt} = 34{,}68\text{ kVA}$, dòng điện tính toán $I_{tt} = 44{,}47\text{ A}$.
  2. Thiết lập cấu hình chiếu sáng chuẩn hóa theo độ rọi $E_{yc} = 150\text{ lx}$, tối ưu hóa số lượng bóng đèn huỳnh quang 36 W (12 bóng cho phòng $80\text{ m}^2$, 6 bóng cho phòng $30{,}4\text{ m}^2$) và đèn bán cầu 45 W tại các khu vực phụ trợ.
  3. Lựa chọn đồng bộ hệ thống aptomat bảo vệ theo phân cấp của nhà sản xuất Nhật Bản (EA54-G $45\text{ A}$, EA53-G $15\text{ A}$, EA52-G $10\text{ A}$) đảm bảo điều kiện làm việc và độ tin cậy chọn lọc.
  4. Xác định quy cách cáp nguồn ngầm LENS PVC(3x50) cho tuyến cấp điện chính $300\text{ m}$ và cáp LENS PVC(3x1,5) cho trục phân phối đứng, đảm bảo độ sụt áp luôn nằm trong giới hạn cho phép $\Delta U \le 5%$.

Giải pháp và kiến nghị

  • Sử dụng phương án đi dây ngầm và bố trí dây dẫn trong hộp gen kỹ thuật nhằm đảm bảo an toàn điện và mỹ quan công trình giáo dục.
  • Bố trí hệ thống nối đất hình lưới kết hợp nối đất bảo vệ thiết bị và tiếp địa chống sét nhằm giảm thiểu rủi ro điện áp bước và điện áp chạm.
  • Khuyến nghị trang bị đầy đủ phương tiện bảo hộ lao động đạt chuẩn (găng tay cách điện $26{,}5\text{ kV} - 30\text{ kV}$) và áp dụng các biện pháp kiểm soát tiêu thụ điện tại giảng đường.

Đóng góp thực tiễn của đồ án

Tác giả đã gắn kết lý thuyết tính toán cung cấp điện với một đối tượng công trình thực tế đang vận hành tại Trường Đại học Vinh. Đồ án tạo ra tài liệu tính toán có hệ thống, cung cấp cơ sở kỹ thuật có thể tham khảo trực tiếp cho công tác cải tạo, nâng cấp mạng điện nội bộ của tòa nhà A2 hoặc các dãy giảng đường có kết cấu tương đương.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế: Theo tự nhận xét của tác giả trong lời mở đầu, do phạm vi đồ án môn học và sự hiểu biết ban đầu về các hệ thống điều khiển thông minh, đồ án chủ yếu tập trung vào tính toán phụ tải theo phương pháp giải tích truyền thống; chưa tích hợp sâu các thuật toán tự động hóa điều khiển thông minh trong phân phối điện năng. Ngoài ra, việc xác định một số hệ số đồng thời ($K_{đt}$) và hệ số tải ($K_t$) còn dựa vào bảng tra kinh nghiệm tiêu chuẩn mà chưa có dữ liệu đo đạc thực tế theo chuỗi thời gian liên tục.
  • Hướng nghiên cứu tiếp: Mở rộng nghiên cứu bằng việc tích hợp hệ thống quản lý năng lượng tự động (BMS/EMS), ứng dụng công tơ điện tử đo đếm thông minh để giám sát phụ tải thời gian thực, và nghiên cứu giải pháp lắp đặt nguồn năng lượng mặt trời áp mái hòa lưới nhằm nâng cao tính chủ động và tiết kiệm năng lượng cho tòa nhà A2.

Giá trị tham khảo

Bản thuyết minh đồ án là tài liệu tham khảo hữu ích cho:

  • Sinh viên ngành Kỹ thuật Điện, Công nghệ Kỹ thuật Điện – Điện tử: Tham khảo toàn bộ quy trình thực hiện đồ án môn học Thiết kế Cung cấp điện, từ việc tiếp nhận mặt bằng kiến trúc, lập danh mục phụ tải, tính toán chiếu sáng theo phương pháp giải tích, đến việc tra cứu catalogue chọn aptomat, tính chọn tiết diện cáp và kiểm tra độ sụt áp.
  • Cán bộ kỹ thuật quản lý vận hành tòa nhà: Sử dụng các bảng tổng hợp công suất và sơ đồ phân phối phụ tải để kiểm tra định mức chịu tải của đường dây hiện hữu, lập kế hoạch bảo trì khí cụ đóng cắt và nâng cấp hệ thống điện khi có sự gia tăng thiết bị giảng dạy.

Câu hỏi thường gặp

1. Tòa nhà A2 Đại học Vinh có quy mô mặt bằng và công năng sử dụng như thế nào trong đồ án?
Tòa nhà A2 là dãy nhà 4 tầng phục vụ công tác giảng dạy với kích thước tổng thể chiều dài 80 m, chiều ngang 10 m. Tầng 1 gồm 3 phòng học to ($80\text{ m}^2$), 1 phòng học nhỏ ($30{,}4\text{ m}^2$) và 1 nhà vệ sinh ($28\text{ m}^2$). Tầng 2 gồm 1 phòng nghỉ giáo viên ($12{,}5\text{ m}^2$), 3 phòng học to, 1 phòng học nhỏ và 1 nhà vệ sinh. Tầng 3 gồm 4 phòng học to và 1 nhà vệ sinh. Tầng 4 gồm 2 phòng to, 3 phòng nhỏ và 1 nhà vệ sinh. Mỗi tầng đều có hành lang diện tích $128\text{ m}^2$.

2. Tổng phụ tải tính toán của toàn bộ tòa nhà A2 đạt các thông số kỹ thuật nào?
Sau khi tổng hợp phụ tải chiếu sáng và phụ tải thiết bị của cả 4 tầng kết hợp hệ số đồng thời, kết quả tính toán toàn tòa nhà A2 là: công suất tác dụng $P_{tt} = 29{,}47\text{ kW}$, công suất phản kháng $Q_{tt} = 18{,}28\text{ kVAr}$, công suất biểu kiến $S_{tt} = 34{,}68\text{ kVA}$ và dòng điện tính toán toàn phần $I_{tt} = 44{,}47\text{ A}$.

3. Các loại aptomat nào được lựa chọn để bảo vệ cho hệ thống điện tòa nhà A2?
Hệ thống sử dụng các dòng aptomat do Nhật Bản chế tạo có điện áp định mức 380 V, dòng cắt ngắn mạch $I_N = 5\text{ kA}$, cụ thể:

  • Tuyến từ tủ điện tổng đến tủ điện nhà A2: Aptomat 3 cực mã hiệu EA54-G, dòng định mức $I_{đm} = 45\text{ A}$.
  • Tuyến từ tủ điện nhà A2 đến các tầng: Aptomat 2 cực mã hiệu EA53-G, dòng định mức $I_{đm} = 15\text{ A}$.
  • Tuyến từ tủ tầng đến từng phòng chức năng: Aptomat 2 cực mã hiệu EA52-G, dòng định mức $I_{đm} = 10\text{ A}$.

4. Dây cáp cấp nguồn từ tủ tổng đến tòa nhà A2 được lựa chọn với quy cách và thông số gì?
Tuyến cáp nguồn chính có chiều dài 300 m được chọn là loại cáp đồng 3 lõi cách điện PVC do hãng LENS chế tạo, ký hiệu PVC(3x50), có dòng điện lâu dài cho phép $I_{cp} = 192\text{ A}$, trở kháng đơn vị $Z_0 = 0{,}4 + j0{,}06\ \Omega/\text{km}$. Tuyến cáp này đáp ứng điều kiện phát nóng ($192\text{ A} > I_{tt} = 44{,}47\text{ A}$) và độ sụt áp tối đa tính được là $10{,}17\text{ V}$, nhỏ hơn sụt áp cho phép $19\text{ V}$ ($\Delta U_{cp} = 5%$).

5. Phương pháp nào được tác giả áp dụng để tính toán số lượng đèn chiếu sáng cho các phòng học?
Tác giả áp dụng phương pháp tính gần đúng công suất theo diện tích với loại đèn ống huỳnh quang Điện Quang 36 W (quang thông 3000 lm, độ rọi chuẩn $E_{đm} = 100\text{ lx}$, diện tích chuẩn $S_0 = 9{,}4\text{ m}^2$, hệ số suy giảm cuộn cản 1,25). Kết quả xác định phòng học to bố trí 12 bóng đèn, phòng học nhỏ bố trí 6 bóng đèn, phòng nghỉ giáo viên bố trí 2 bóng đèn, phòng vệ sinh bố trí 3 bóng đèn và hành lang mỗi tầng bố trí 8 bóng đèn bán cầu 45 W.

Kết luận

Đồ án "Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho tòa nhà A2 Đại học Vinh" đã hoàn thành trọn vẹn mục tiêu tính toán thiết kế mạng điện hạ áp cho một công trình giảng đường đại học quy mô 4 tầng. Thông qua việc áp dụng có hệ thống các phương pháp giải tích phụ tải, tính toán quang thông chiếu sáng, lựa chọn thiết bị đóng cắt aptomat và kiểm tra độ sụt áp dây dẫn, tác giả đã đưa ra phương án kỹ thuật khả thi, đảm bảo các tiêu chuẩn an toàn và ổn định điện năng. Đây là tài liệu đồ án môn học chuẩn mực, phản ánh đầy đủ quy trình tính toán kỹ thuật cung cấp điện công trình dân dụng trong chương trình đào tạo ngành Công nghệ Kỹ thuật Điện – Điện tử.