Đồ Án Tốt Nghiệp Ngành Điện Tự Động Công Nghiệp Tại Trường Đại Học Quản Lý Và Công Nghệ Hải Phòng

Đồ án nghiên cứu tốt nghiệp điện tự động công nghiệp thiết kế cung cấp điện cho tòa nhà hỗn hợp văn phòng căn hộ 12, áp dụng công nghệ tiên tiến, tối ưu giải pháp kỹ thuật cho bài

• Trường học: Trường Đại Học Hải Phòng
• Chuyên ngành: Điện Tự Động Công Nghiệp
• Đề tài: Đồ Án Tốt Nghiệp Ngành Điện Tự Động Công Nghiệp Tại Hải Phòng
• Loại tài liệu: Đồ án tốt nghiệp
• Địa điểm: Hải Phòng

Mục lục chi tiết

• 1. CHƯƠNG I: GIỚI THỆU TỔNG QUAN VỀ TOÀ NHÀ 93 TRẦN PHÚ (12 Tầng)
• 1.1. GIỚI THIỆU CHUNG
• 1.2. YÊU CẦU CUNG CẤP ĐIỆN CHO TOÀ NHÀ

Tóm tắt

I. Tổng quan đồ án tốt nghiệp điện tự động công nghiệp Hải Phòng

Các đồ án tốt nghiệp ngành Điện Tự động Công nghiệp tại Hải Phòng đóng vai trò cầu nối quan trọng giữa lý thuyết và thực tiễn, phản ánh năng lực của sinh viên và sự phát triển của ngành tại địa phương. Một ví dụ tiêu biểu là đề tài “Thiết kế cung cấp điện cho Toà nhà hỗn hợp Văn phòng, Căn hộ 12 tầng tại 93 Trần Phú - Hải Phòng” do sinh viên Nguyễn Minh Hiếu thực hiện dưới sự hướng dẫn của ThS. Nguyễn Văn Dương tại Trường Đại học Quản lý và Công nghệ Hải Phòng. Đồ án này tập trung vào việc xây dựng một hệ thống cung cấp điện hoàn chỉnh, từ khâu xác định phụ tải, lựa chọn thiết bị đến thiết kế các hệ thống bảo vệ an toàn. Mục tiêu chính là đảm bảo cung cấp điện liên tục, an toàn và kinh tế cho một công trình phức hợp, đáp ứng các tiêu chuẩn kỹ thuật hiện hành. Đề tài không chỉ hệ thống hóa kiến thức chuyên ngành mà còn giải quyết một bài toán thực tế, góp phần nâng cao chất lượng hạ tầng đô thị tại Hải Phòng, một thành phố cảng đang không ngừng phát triển. Việc hoàn thành các đồ án như thế này chứng tỏ khả năng áp dụng kiến thức vào các dự án kỹ thuật phức tạp, một yêu cầu thiết yếu đối với kỹ sư Điện Tự động Công nghiệp trong bối cảnh hiện đại hóa.

1.1. Giới thiệu đề tài thiết kế cung cấp điện cho tòa nhà 93 Trần Phú

Công trình được lựa chọn cho đồ án tốt nghiệp ngành Điện Tự động Công nghiệp là tòa nhà hỗn hợp 12 tầng tại số 93 Trần Phú, quận Ngô Quyền, thành phố Hải Phòng. Đây là một công trình có quy mô lớn với tổng diện tích sàn 3840 m2, bao gồm 1 tầng hầm và 12 tầng nổi, tích hợp cả văn phòng cho thuê và căn hộ. Sự phức hợp về công năng đòi hỏi một hệ thống cung cấp điện được thiết kế tỉ mỉ, đáp ứng nhu cầu đa dạng của các khu vực khác nhau, từ không gian làm việc chuyên nghiệp đến sinh hoạt gia đình. Đề tài tập trung giải quyết các nhiệm vụ cốt lõi như: xác định phụ tải tính toán, chọn công suất máy biến áp, máy phát điện dự phòng, lựa chọn dây dẫn và các thiết bị bảo vệ. Ngoài ra, các yếu tố an toàn như thiết kế chống sét và tính toán nối đất cũng là những nội dung không thể thiếu, đảm bảo an toàn tuyệt đối cho người sử dụng và tài sản.

1.2. Yêu cầu cốt lõi của một đồ án ngành điện tự động công nghiệp

Một đồ án tốt nghiệp ngành Điện Tự động Công nghiệp chất lượng phải đáp ứng đồng thời bốn yêu cầu cơ bản. Thứ nhất, độ tin cậy cấp điện phải cao, đảm bảo nguồn điện liên tục cho các phụ tải quan trọng, đặc biệt là phải có phương án sử dụng máy phát dự phòng khi có sự cố lưới điện. Thứ hai, chất lượng điện năng, thể hiện qua sự ổn định của tần số và điện áp, phải nằm trong giới hạn cho phép theo tiêu chuẩn. Thứ ba, tính an toàn là ưu tiên hàng đầu; hệ thống phải được thiết kế để bảo vệ con người, thiết bị và toàn bộ công trình khỏi các nguy cơ chập, cháy, sét đánh. Cuối cùng, yếu tố kinh tế cũng cần được cân nhắc kỹ lưỡng, tìm ra phương án tối ưu giữa vốn đầu tư ban đầu và chi phí vận hành lâu dài. Việc cân bằng các yếu tố này thể hiện tầm nhìn và năng lực của người kỹ sư trong việc thiết kế hệ thống cung cấp điện hiện đại.

II. Thách thức khi tính toán phụ tải điện cho công trình phức hợp

Việc xác định phụ tải tính toán là bước nền tảng và cũng là thách thức lớn nhất trong bất kỳ dự án thiết kế điện nào, đặc biệt với các công trình phức hợp như tòa nhà văn phòng kết hợp căn hộ. Một đồ án tốt nghiệp ngành Điện Tự động Công nghiệp tại Hải Phòng phải thể hiện được sự am hiểu sâu sắc về các phương pháp tính toán để đưa ra kết quả chính xác. Nếu phụ tải được tính toán quá thấp, hệ thống sẽ bị quá tải, gây nguy cơ chập cháy và giảm tuổi thọ thiết bị. Ngược lại, nếu tính toán quá cao sẽ dẫn đến lãng phí vốn đầu tư cho các thiết bị có công suất lớn không cần thiết. Thách thức nằm ở việc lựa chọn phương pháp tính toán phù hợp với từng giai đoạn thiết kế và đặc thù của từng loại phụ tải, từ chiếu sáng, ổ cắm, điều hòa, thang máy đến các hệ thống bơm. Đồ án phải phân tích và áp dụng linh hoạt các phương pháp khác nhau để đảm bảo kết quả cuối cùng phản ánh đúng nhất nhu cầu sử dụng điện thực tế của toàn bộ công trình, tạo cơ sở vững chắc cho các bước thiết kế tiếp theo.

2.1. Tổng hợp các phương pháp xác định phụ tải tính toán phổ biến

Trong lĩnh vực thiết kế điện, có nhiều phương pháp để xác định phụ tải tính toán, mỗi phương pháp có ưu và nhược điểm riêng. Tài liệu đồ án đã giới thiệu bốn phương pháp chính: 1) Tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu (knc), đây là phương pháp đơn giản nhưng độ chính xác không cao. 2) Tính toán theo suất phụ tải trên một đơn vị diện tích (p0), thường dùng cho các phân xưởng có mật độ thiết bị đồng đều. 3) Tính toán theo suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm, phù hợp với các thiết bị có biểu đồ phụ tải ít biến đổi như bơm, quạt. 4) Phương pháp theo hệ số cực đại (kmax) và công suất trung bình, đây là phương pháp cho kết quả chính xác cao hơn vì xét đến nhiều yếu tố như số lượng và chế độ làm việc của thiết bị. Việc lựa chọn phương pháp nào phụ thuộc vào dữ liệu đầu vào có sẵn và yêu cầu độ chính xác của giai đoạn thiết kế.

2.2. Phân tích yêu cầu cấp điện đặc thù của tòa nhà 93 Trần Phú

Công trình tòa nhà 93 Trần Phú là một hộ tiêu thụ điện loại I, đòi hỏi độ tin cậy cung cấp điện rất cao. Phụ tải của tòa nhà bao gồm nhiều thành phần đa dạng: hệ thống chiếu sáng cho văn phòng và căn hộ, hệ thống ổ cắm cho các thiết bị sinh hoạt và văn phòng, hệ thống điều hòa không khí, hai thang máy, hệ thống bơm nước và cứu hỏa, cùng các hệ thống điện nhẹ như camera và âm thanh. Mỗi loại phụ tải có chế độ vận hành khác nhau, đòi hỏi việc áp dụng các hệ số đồng thời (Kđt) và hệ số sử dụng (Ku) một cách hợp lý. Đặc biệt, các phụ tải ưu tiên như hệ thống cứu hỏa, thang máy, và chiếu sáng sự cố cần được cấp nguồn liên tục từ máy phát điện dự phòng. Bài toán đặt ra cho đồ án là phải bóc tách, thống kê chi tiết và tính toán chính xác cho từng nhóm phụ tải trước khi tổng hợp lại để có con số phụ tải toàn phần cho công trình.

III. Hướng dẫn xác định phụ tải chiếu sáng trong đồ án điện

Một phần quan trọng trong các đồ án tốt nghiệp ngành Điện Tự động Công nghiệp là trình bày chi tiết phương pháp tính toán phụ tải cho từng khu vực cụ thể. Đề tài thiết kế cho tòa nhà 93 Trần Phú đã minh họa rõ ràng quy trình này thông qua việc phân tích và tính toán cho các tầng điển hình, từ tầng văn phòng đến tầng căn hộ. Việc này không chỉ cho thấy khả năng áp dụng lý thuyết vào thực tế mà còn giúp người đọc hiểu rõ cách một kỹ sư điện tiếp cận bài toán. Nội dung này tập trung vào hai mảng chính: tính toán chiếu sáng theo tiêu chuẩn và thống kê, tính toán tổng công suất cho các thiết bị điện khác. Bằng cách áp dụng phương pháp hệ số sử dụng cho chiếu sáng và các hệ số đồng thời cho ổ cắm, điều hòa, bình nóng lạnh, đồ án đã đưa ra được công suất tính toán cho từng căn hộ và từng tầng, làm cơ sở để lựa chọn aptomat và tiết diện dây dẫn phù hợp, đảm bảo cả về kỹ thuật lẫn kinh tế. Đây là một ví dụ thực tiễn cho sinh viên ngành điện công nghiệp Hải Phòng tham khảo.

3.1. Cách tính công suất phụ tải cho các tầng căn hộ tầng 8 11

Để xác định phụ tải tính toán cho khối căn hộ từ tầng 8 đến tầng 11, đồ án đã tiến hành bóc tách chi tiết từng thiết bị. Ví dụ, với một căn hộ điển hình, tải điện bao gồm: hệ thống đèn LED âm trần (10 bộ x 7W), ổ cắm (9 bộ x 220W), bếp từ (3000W), bình nước nóng (2500W), và điều hòa (2500W). Tổng công suất lắp đặt cho một căn hộ có thể lên tới 10484W. Tuy nhiên, không phải tất cả các thiết bị đều hoạt động cùng lúc. Do đó, việc áp dụng hệ số đồng thời (Kđt) là cực kỳ quan trọng. Theo trích dẫn từ “hướng dẫn thiết kế cung cấp điện theo tiêu chuẩn IEC”, với 5 căn hộ trên một tầng, Kđt-tầng được chọn là 0.78. Nhờ đó, công suất tính toán cho cả tầng sẽ giảm xuống, ví dụ với tầng 8, tổng công suất lắp đặt là 48804W nhưng công suất tính toán chỉ còn khoảng 23299W, giúp tối ưu hóa kích thước thiết bị bảo vệ và dây dẫn.

3.2. Phương pháp tính toán chiếu sáng theo hệ số sử dụng hiệu quả

Phương pháp hệ số sử dụng là một trong những kỹ thuật phổ biến nhất để tính toán chiếu sáng trong các đồ án. Quy trình bắt đầu bằng việc xác định độ rọi yêu cầu theo tiêu chuẩn TCVN 7114-2008 cho từng khu vực (ví dụ: phòng khách 300 lux, phòng ngủ 100 lux). Tiếp theo, cần tính "Chỉ số địa điểm phòng" (K) dựa trên kích thước phòng và chiều cao treo đèn. Công thức được áp dụng là: K = (a*b) / (htt*(a+b)). Từ chỉ số K và hệ số phản xạ của trần, tường, sàn, ta tra bảng để tìm ra hệ số sử dụng (U). Quang thông tổng cần thiết được tính bằng công thức: фtổng = (Etc * S * d) / U, trong đó 'd' là hệ số bù (thường là 1.3). Cuối cùng, chia quang thông tổng cho quang thông của một bóng đèn để ra số lượng đèn cần lắp. Phương pháp này đảm bảo độ sáng đồng đều và tiết kiệm năng lượng.

IV. Bí quyết thiết kế hệ thống bảo vệ an toàn điện cho tòa nhà

An toàn là yếu tố không thể xem nhẹ trong bất kỳ hệ thống cung cấp điện nào. Một đồ án tốt nghiệp ngành Điện Tự động Công nghiệp phải thể hiện được năng lực thiết kế các giải pháp bảo vệ toàn diện, bao gồm chống sét và nối đất. Đối với một tòa nhà cao tầng như công trình 93 Trần Phú tại Hải Phòng, nơi có mật độ sét cao, việc thiết kế một hệ thống chống sét hiệu quả là bắt buộc. Hệ thống này không chỉ bao gồm kim thu sét trực tiếp mà còn phải có các thiết bị chống sét lan truyền trên đường dây cấp nguồn để bảo vệ các thiết bị điện tử nhạy cảm bên trong. Song song đó, hệ thống nối đất bảo vệ đóng vai trò then chốt trong việc đảm bảo an toàn cho con người khi có sự cố rò rỉ điện ra vỏ thiết bị. Việc tính toán điện trở nối đất và lựa chọn phương án thi công cọc nối đất phù hợp với điều kiện địa chất là một phần quan trọng, thể hiện sự cẩn trọng và chuyên môn của người thiết kế.

4.1. Giải pháp chống sét lan truyền từ đường dây và trạm biến áp

Trong thiết kế chống sét, ngoài việc bảo vệ khỏi sét đánh thẳng bằng kim thu sét, việc chống sét lan truyền cũng cực kỳ quan trọng. Sét có thể lan truyền theo đường dây điện hạ thế và trung thế vào công trình, gây hư hỏng hàng loạt thiết bị. Đồ án đã đề cập đến các giải pháp bảo vệ hiệu quả, trong đó chống sét van (MOV - Metal Oxide Varistor) là thiết bị phổ biến nhất. Các thiết bị này được lắp đặt tại tủ điện tổng (MSB) và các tủ phân phối (DB) để cắt các xung điện áp cao do sét gây ra xuống đất trước khi chúng kịp lan đến các thiết bị cuối. Việc lựa chọn chống sét van phải dựa trên cấp điện áp của lưới điện và dòng cắt sét danh định (In). Đây là một hạng mục đầu tư nhỏ nhưng mang lại hiệu quả bảo vệ lớn, đặc biệt cho các thiết bị điện tử đắt tiền trong văn phòng và căn hộ.

4.2. Quy trình tính toán hệ thống nối đất bảo vệ thiết bị chi tiết

Hệ thống nối đất là mạng lưới an toàn cuối cùng cho người sử dụng điện. Mục đích của việc tính toán nối đất là đảm bảo điện trở của hệ thống nối đất (Rđ) đủ nhỏ để dòng điện sự cố có thể chạy xuống đất một cách an toàn, làm cho các thiết bị bảo vệ (aptomat, cầu chì) tác động nhanh chóng. Quy trình tính toán bắt đầu bằng việc xác định điện trở suất của đất (ρ) tại khu vực xây dựng. Dựa vào đó, người thiết kế sẽ lựa chọn loại điện cực (cọc, thanh, lưới) và bố trí chúng. Số lượng cọc và chiều dài cọc cần thiết được tính toán để đạt được giá trị điện trở yêu cầu (thường là ≤ 4Ω theo quy phạm). Đồ án phân biệt rõ hai loại nối đất: nối đất tự nhiên (tận dụng kết cấu móng thép của công trình) và nối đất nhân tạo (sử dụng cọc và dây dẫn chôn trong đất). Sự kết hợp cả hai phương pháp giúp tăng cường hiệu quả và độ bền của hệ thống.

V. Kết quả ứng dụng từ đồ án cung cấp điện thực tiễn tại Hải Phòng

Giá trị của một đồ án tốt nghiệp ngành Điện Tự động Công nghiệp tại Hải Phòng không chỉ nằm ở các phân tích lý thuyết mà còn ở những kết quả tính toán cụ thể có thể ứng dụng vào thực tế. Sau khi hoàn thành việc thống kê và tính toán chi tiết cho từng tầng, đồ án đã tổng hợp được bức tranh toàn cảnh về nhu cầu năng lượng của tòa nhà 93 Trần Phú. Tổng công suất tính toán cho toàn bộ công trình là một con số cụ thể, đóng vai trò là dữ liệu đầu vào quan trọng nhất để lựa chọn các thiết bị trung tâm của hệ thống cung cấp điện, bao gồm công suất máy biến áp và dung lượng máy phát điện dự phòng. Việc đưa ra những con số cuối cùng và đề xuất phương án cấp điện tối ưu thể hiện sự thành công của quá trình nghiên cứu, chứng minh rằng các phương pháp lý thuyết đã được áp dụng một cách chính xác và hiệu quả, tạo ra một giải pháp kỹ thuật khả thi và đáng tin cậy cho một công trình hiện hữu.

5.1. Thống kê tổng phụ tải điện tính toán cho toàn bộ công trình

Sau khi tính toán chi tiết phụ tải cho từng tầng, từ tầng hầm, khối văn phòng, khối căn hộ, đến tầng tum và các phụ tải chung như thang máy, điều hòa trung tâm, đồ án đã tổng hợp được phụ tải toàn phần. Theo kết quả tính toán, tổng công suất tác dụng tính toán là ∑Ptt = 317,242 kW. Với hệ số công suất trung bình được chọn là Cosφ = 0,8, công suất biểu kiến toàn phần của công trình được xác định là ∑Stt = 396,6 kVA. Đây là thông số cốt lõi để quyết định quy mô của hệ thống cung cấp điện. Con số này là kết quả của một quá trình phân tích tỉ mỉ, áp dụng các hệ số đồng thời và hệ số sử dụng khác nhau cho từng nhóm phụ tải, phản ánh chính xác nhu cầu điện năng ở trạng thái hoạt động cao nhất của tòa nhà.

5.2. Lựa chọn phương án cấp điện tối ưu và dung lượng trạm phát

Dựa trên tổng phụ tải tính toán là 396,6 kVA, đồ án đề xuất lựa chọn một máy biến áp có công suất phù hợp, thường sẽ lớn hơn con số này từ 20-30% để dự phòng phát triển trong tương lai và đảm bảo máy vận hành ở hiệu suất tốt nhất. Một máy biến áp 560kVA hoặc 630kVA sẽ là lựa chọn hợp lý. Đồng thời, để đảm bảo độ tin cậy cấp điện cho các phụ tải ưu tiên khi mất điện lưới, việc lựa chọn dung lượng máy phát điện là rất cần thiết. Công suất máy phát sẽ được tính toán dựa trên tổng công suất của các phụ tải quan trọng như bơm cứu hỏa, thang máy, chiếu sáng thoát hiểm, hệ thống an ninh và một phần phụ tải sinh hoạt thiết yếu. Việc đưa ra phương án cấp điện cụ thể cùng với việc lựa chọn công suất thiết bị chính là kết quả ứng dụng thực tiễn giá trị nhất của đồ án.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Lý do chọn đề tài
Trong bối cảnh đô thị hoá nhanh chóng, nhu cầu cung cấp điện cho các công trình hỗn hợp (văn phòng – căn hộ) ngày càng tăng. Tòa nhà 12 tầng tại số 93 Trần Phú, Hải Phòng – một dự án quy mô lớn với tổng diện tích sàn 3 840 m² – là ví dụ điển hình cho việc tích hợp các hệ thống điện công nghiệp, dân dụng và an toàn. Việc thiết kế hệ thống cung cấp điện cho tòa nhà này không chỉ đáp ứng yêu cầu kỹ thuật mà còn phải cân nhắc về độ tin cậy, hiệu quả kinh tế và an toàn cháy nổ.

Mục tiêu và câu hỏi nghiên cứu

1. Xác định và tính toán phụ tải điện cho từng tầng, từng khu vực (văn phòng, căn hộ, khu chung, thang máy, hệ thống chiếu sáng, thiết bị bảo vệ).
2. Lựa chọn thiết bị điện (máy biến áp, máy phát điện, thiết bị bảo vệ, hệ thống chống sét, hệ thống nối đất) phù hợp với tải tính toán và quy chuẩn Việt Nam (TCVN 7114‑2008, TCVN 7115‑2008).
3. Xây dựng sơ đồ điện tổng thể, bao gồm bố trí bảng điện, dây cấp, thiết bị bảo vệ và hệ thống chiếu sáng.

Các câu hỏi nghiên cứu chính:

• Phương pháp tính toán phụ tải nào phù hợp cho công trình có đa dạng loại tải và cấu trúc tầng?
• Hệ số đồng thời và hệ số sử dụng (Kđt, Ku) được chọn như thế nào để phản ánh thực tế vận hành?
• Các tiêu chuẩn thiết kế chiếu sáng và chống sét cần áp dụng như thế nào để đảm bảo chất lượng ánh sáng và an toàn?

Đối tượng, phạm vi nghiên cứu

• Đối tượng: Tòa nhà hỗn hợp Văn phòng – Căn hộ 12 tầng tại 93 Trần Phú, Hải Phòng, bao gồm khu hầm, tầng trệt, các tầng văn phòng, căn hộ, khu sinh hoạt chung (bể bơi, bar, khu vườn), và mái.
• Phạm vi thời gian: Thực hiện trong năm 2022, từ tháng 1 đến tháng 12.
• Phạm vi không gian: Toàn bộ hệ thống điện nội tại tòa nhà, bao gồm lưới cấp điện trung áp, mạng cáp truyền tải, bảng điện, hệ thống chiếu sáng, hệ thống bảo vệ quá tải, chống sét và nối đất.

---

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết, khái niệm, văn bản pháp luật

Nội dung	Tham chiếu
Điện công nghiệp – quy chuẩn thiết kế	TCVN 7114‑2008 (điện công nghiệp – hệ thống cung cấp điện)
Điện dân dụng – quy chuẩn chiếu sáng	TCVN 7115‑2008 (điện dân dụng – chiếu sáng)
Bảo vệ quá tải, bảo vệ ngắn mạch	IEC 60364‑4‑42
Hệ thống chống sét	IEC 62305‑3, quy chuẩn Việt Nam về bảo vệ khỏi sét
Nối đất	TCVN 9115‑2004 (hệ thống nối đất công nghiệp)

Các khái niệm quan trọng được áp dụng:

• Phụ tải tính toán (Ptt): Tổng công suất điện cần thiết cho một khu vực sau khi áp dụng hệ số nhu cầu (knc), hệ số đồng thời (Kđt) và hệ số sử dụng (Ku).
• Hệ số đồng thời Kđt: Tỷ lệ phản ánh khả năng các tải không đồng thời hoạt động ở mức tối đa. Đối với tòa nhà này, Kđt được chọn 0,8 cho hầu hết các khu vực, 0,9 cho mái.
• Hệ số sử dụng Ku: Được đặt bằng 1 để tính toán mức công suất thực tế khi các thiết bị hoạt động đồng thời.

Phương pháp nghiên cứu thực tế đã dùng

Phương pháp	Mô tả
Phân tích‑tổng hợp	Thu thập dữ liệu từ bản vẽ kiến trúc, bảng quy hoạch, và bảng thông số thiết bị; tổng hợp các tải theo nhóm và tính toán phụ tải.
Khảo sát现场	Kiểm tra thực tế các thiết bị hiện có (đèn, thiết bị HVAC, thang máy…) để xác định công suất thực tế.
Tính toán bằng công thức	Sử dụng các công thức chính: • ( P_{tt}=k_{nc}\cdot \sum P_{đm}) (phụ tải theo công suất đặt và hệ số nhu cầu) • ( P_{tt}=k_{max}\cdot P_{đm}) (phương pháp hệ số cực đại)
Mô phỏng sơ đồ điện	Dùng phần mềm AutoCAD Electrical để vẽ sơ đồ bố trí bảng điện, dây cấp và thiết bị bảo vệ.
Kiểm tra chiếu sáng	Áp dụng phương pháp hệ số sử dụng và tiêu chuẩn độ rọi (lux) cho các loại phòng (phòng ngủ, phòng khách, bếp, hành lang).

Nguồn dữ liệu

• Bản vẽ kiến trúc: Diện tích mỗi tầng, chiều cao trần, vị trí phòng chức năng.
• Bảng thiết bị: Công suất máy bơm, máy lạnh, máy phát điện, thiết bị chiếu sáng (LED D110, D250).
• Chuẩn quốc gia: TCVN 7114‑2008, TCVN 7115‑2008, IEC 60364, IEC 62305.

---

Nội dung chính theo từng chương

Chương I – Giới thiệu tổng quan về tòa nhà

• Giới thiệu chung: Tòa nhà hỗn hợp 12 tầng, tổng diện tích sàn 3 840 m², vị trí tại số 93 Trần Phú, Quận Ngô Quyền, Hải Phòng. Chủ đầu tư: Công ty Cổ phần Xây dựng GM‑Posts.
• Mục tiêu đề tài: Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho tòa nhà, bao gồm tính toán tải, lựa chọn thiết bị, và xây dựng bản vẽ điện chi tiết.

Chương II – Xác định phụ tải tính toán

1. Phương pháp tính phụ tải: Đánh giá ba nhóm chính – công suất đặt (knc), suất trên diện tích (p₀·f), và hệ số cực đại (kmax).
2. Bảng tính tải theo tầng (một phần tiêu biểu, các chi tiết đầy đủ trong bản gốc):

Tầng	Phụ tải (W)	Ghi chú
Hầm	12 040	Kđt = 0,8, Ku = 1
Tầng 1	7 267	Văn phòng, khu chung
Tầng 2	10 572	Văn phòng, khu chung
Tầng 3	12 275	Văn phòng, khu chung
…	…	…
Tầng 8	23 299	Bao gồm khu bar, bể bơi
Tầng 9‑11	24 117 mỗi tầng	Căn hộ cao cấp
Tầng 12	14 248	Phòng khách, bếp, khu sinh hoạt
Mái	94 950	Chiếu sáng, thiết bị phục vụ mái
Tổng	317 242 kW	Tổng phụ tải toàn dự án

3. Tính toán công suất máy biến áp: Dựa trên tổng phụ tải, lựa chọn máy biến áp 400 kVA (đáp ứng 317 kW với hệ số công suất 0,9).

Chương III – Phương án cung cấp điện

• Lựa chọn phương án cấp điện: Sử dụng máy biến áp trung áp 400 kVA, máy phát điện dự phòng 2 500 kW, và hệ thống dự phòng (UPS cho phòng máy chủ).
• Xác định dung lượng trạm phát điện: Dựa trên tải cực đại tại các tầng cao và khu bar, dung lượng trạm được tính 2 500 kW.
• Sơ đồ cấp điện: Bao gồm các mạch chính (T1‑T12), bảng điện trung cấp (TĐ‑T3…TĐ‑T12), và bảng điện hầm (TĐ‑TH).

Chương IV – Thiết kế chống sét

• Các loại chống sét: Chống sét lan truyền (đường dây dẫn, kim thu), chống sét ống, chống sét van.
• Thiết kế bảo vệ: Tính toán độ cao phơi nhiễm, lựa chọn kim thu 25 kA, hệ thống tiếp đất 3 tạ, theo tiêu chuẩn IEC 62305‑3.

Chương V – Thiết kế nối đất

• Hệ thống nối đất tự nhiên: Dây dẫn 35 mm², sâu 2 m, kháng trở đất ≤ 10 Ω.
• Hệ thống nối đất nhân tạo: Lưới nối đất 10 mm², phủ đồng 2 mm, kết nối với khung kim loại tòa nhà.

Chương VI – Kết luận và đề xuất

• Tổng hợp các kết quả tính toán, lựa chọn thiết bị, và bản vẽ sơ đồ điện.
• Đánh giá khả năng đáp ứng tải, độ tin cậy và chi phí đầu tư.

---

Kết quả và đóng góp

Nội dung	Kết quả chính
Phụ tải tính toán	Tổng phụ tải 317 242 kW, với phân bổ hợp lý theo tầng và chức năng.
Lựa chọn thiết bị	Máy biến áp 400 kVA, máy phát điện 2 500 kW, hệ thống bảo vệ quá tải 30 kA, chống sét 25 kA.
Bản vẽ điện	Sơ đồ bố trí 15 bảng điện trung cấp, 3 bảng điện hầm, hệ thống dây cấp UB‑CU 4 mm² – 35 mm².
Chiếu sáng	Độ rọi đáp ứng tiêu chuẩn: 100 lux (phòng ngủ, toilet), 300 lux (phòng khách, văn phòng), 500 lux (phòng bếp).
An toàn	Hệ thống chống sét và nối đất đạt độ an toàn yêu cầu, kháng trở đất < 10 Ω.
Đóng góp	- Áp dụng đồng thời các phương pháp tính phụ tải (kₙc, p₀·f, kmax) để tăng độ chính xác. - Đưa ra giải pháp dự phòng toàn diện (máy phát điện, UPS). - Cung cấp bản vẽ điện chi tiết chuẩn IEC, hỗ trợ công tác thi công và bảo trì.

---

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

• Hạn chế:

  • Các dữ liệu về tải thực tế chỉ dựa trên thông số thiết bị chuẩn; chưa đo thực địa sau khi đưa vào vận hành.
  • Không xem xét ảnh hưởng của năng lượng tái tạo (như PV) trong thiết kế hiện tại.

• Hướng nghiên cứu tiếp:

  1. Kiểm tra tải thực tế sau khi tòa nhà hoạt động, cập nhật mô hình tải và tối ưu hoá thiết bị bảo vệ.
  2. Tích hợp hệ thống năng lượng mặt trời để giảm tải cho máy biến áp và tăng tính bền vững.
  3. Nghiên cứu hiệu suất năng lượng của các thiết bị chiếu sáng LED mới, tối ưu hoá hệ thống quản lý ánh sáng thông minh (DALI).

---

Giá trị tham khảo

• Đối tượng người dùng: Sinh viên ngành Điện Tự Động Công Nghiệp, kỹ sư thiết kế hệ thống điện, nhà thầu thi công, và các nhà quản lý dự án xây dựng hỗn hợp.
• Phần nào đáng tham khảo:
  • Phương pháp tính phụ tải đa dạng, hữu ích cho các dự án có nhiều loại tải.
  • Các bảng tính tải chi tiết cho từng tầng, cung cấp dữ liệu thực tế cho việc lựa chọn máy biến áp và bảo vệ.
  • Thiết kế chống sét và nối đất chi tiết, phù hợp với tiêu chuẩn quốc gia và IEC.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Câu hỏi: Làm sao xác định hệ số nhu cầu (knc) cho các tải công nghiệp trong tòa nhà?
   Trả lời: Hệ số nhu cầu được lấy từ sổ tay thiết bị hoặc các tài liệu chuẩn (ví dụ: khối máy bơm, máy nén, máy lạnh). Ví dụ, cho máy bơm nước, knc = 0,7 được áp dụng trong bảng tính tải tầng 8‑11.

2. Câu hỏi: Tại sao chọn Kđt = 0,8 cho hầu hết các khu vực, nhưng Kđt = 0,9 cho mái?
   Trả lời: Mái chứa ít thiết bị hoạt động đồng thời (chiếu sáng, hệ thống chống sét), do đó mức đồng thời cao hơn so với các tầng có nhiều thiết bị điện (văn phòng, căn hộ).

3. Câu hỏi: Máy biến áp 400 kVA có đáp ứng đủ tải toàn dự án không?
   Trả lời: Tổng phụ tải tính toán là 317 242 kW (≈ 317 kVA). Với hệ số công suất 0,9, máy biến áp 400 kVA cung cấp công suất dư khoảng 30 kVA, đáp ứng an toàn cho các điều kiện tải đỉnh.

4. Câu hỏi: Làm sao tính độ rọi chiếu sáng cho mỗi loại phòng?
   Trả lời: Dựa trên tiêu chuẩn TCVN 7115‑2008, độ rọi yêu cầu (lux) được xác định (phòng ngủ = 100 lux, phòng khách = 300 lux, bếp = 500 lux). Sử dụng công thức (\Phi = E·A·K) (với E = độ rọi, A = diện tích, K = hệ số bù 1,3) để tính số lượng đèn cần thiết.

5. Câu hỏi: Hệ thống chống sét được thiết kế theo tiêu chuẩn nào?
   Trả lời: Áp dụng IEC 62305‑3 và quy chuẩn VN, lựa chọn kim thu 25 kA, dây dẫn 35 mm² và thiết kế kim thu phân bố đều trên mái để giảm điện áp đạt tới kiến trúc tòa nhà.

---

Kết luận

Đồ án “Thiết kế cung cấp điện cho Tòa nhà hỗn hợp Văn phòng – Căn hộ 12 tầng tại 93 Trần Phú – Hải Phòng” đã hoàn thành việc xác định phụ tải tính toán chi tiết, lựa chọn thiết bị phù hợp và xây dựng bản vẽ điện chuẩn IEC cho toàn bộ công trình. Kết quả cho thấy hệ thống điện được thiết kế đáp ứng đầy đủ các yêu cầu kỹ thuật, an toàn và độ tin cậy cao, đồng thời tích hợp các biện pháp bảo vệ chống sét và nối đất chuẩn. Những đóng góp về phương pháp tính tải đa dạng và bản vẽ chi tiết sẽ là tài liệu tham khảo quan trọng cho các dự án tương tự trong lĩnh vực điện công nghiệp và dân dụng.

---