Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu
Đồ án "Quy hoạch mạng năng lượng đô thị: Đồ án quy hoạch phân khu – Khu đô thị Tây Bắc Thành phố" được thực hiện bởi sinh viên Tô Nguyễn Ngọc Như (MSSV: 18521000503, Lớp KD18/A2), dưới sự hướng dẫn của ThS. Nguyễn Văn Sơn tại Khoa Kỹ thuật Hạ tầng Đô thị, Trường Đại học Kiến trúc Thành phố Hồ Chí Minh (tháng 08 năm 2021).
Lý do chọn đề tài xuất phát từ định hướng điều chỉnh Quy hoạch chung Thành phố Hồ Chí Minh đến năm 2020 đã được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt tại Quyết định số 123/1998/QĐ-TTg ngày 10/07/1998, trong đó xác định trục phát triển phía Bắc và Tây Bắc gắn với huyện Củ Chi, Hóc Môn dọc theo tuyến Quốc lộ 22 (trục đường Xuyên Á) kết nối tỉnh Tây Ninh và Campuchia. Xu thế phát triển các đô thị vệ tinh quy mô trung bình tại vùng ngoại vi nhằm kiểm soát sự mở rộng tự phát của đô thị lõi và giảm áp lực dân số nội thành. Việc quy hoạch cụm công nghiệp Tân Phú Trung kết hợp Khu đô thị Tây Bắc được định hướng trở thành hạt nhân thúc đẩy kinh tế - xã hội khu vực cửa ngõ.
Mục tiêu nghiên cứu của đồ án tập trung vào các nội dung chính:
- Đảm bảo sự phát triển bền vững, hài hòa và cân bằng cho Khu đô thị Tây Bắc trên các phương diện kinh tế, dịch vụ, thương mại và môi trường cảnh quan đô thị phù hợp điều kiện địa phương.
- Cụ thể hóa định hướng giãn dân từ khu vực trung tâm, giải quyết việc làm thông qua chuyển dịch cơ cấu từ nông nghiệp sang công nghiệp - dịch vụ đô thị, kết nối hạ tầng với tỉnh Long An và Tây Ninh.
- Đề xuất quy hoạch tổng thể hệ thống hạ tầng kỹ thuật đồng bộ, khai thác hiệu quả quỹ đất dự trữ phát triển dài hạn.
Nhiệm vụ của đồ án bao gồm:
- Phân tích, đánh giá tiềm năng, lợi thế vị trí và điều kiện tự nhiên, hiện trạng sử dụng đất, kiến trúc cảnh quan và hệ thống hạ tầng kỹ thuật hiện hữu.
- Quy hoạch hệ thống hạ tầng kỹ thuật toàn khu (trọng tâm là mạng lưới cấp điện trung thế, hạ thế, chiếu sáng đô thị và mạng thông tin liên lạc).
- Thiết lập mạng lưới phân phối năng lượng và viễn thông hiện đại, ngầm hóa đồng bộ nhằm đảm bảo an toàn kỹ thuật và mỹ quan cho khu dân cư mới.
Đối tượng nghiên cứu là hệ thống mạng lưới năng lượng (nguồn cấp, lưới trung áp 22 kV, trạm biến áp phân phối, lưới hạ thế, chiếu sáng giao thông) và mạng truyền dẫn thông tin liên lạc (FTTx). Phạm vi không gian nghiên cứu có diện tích 189,11 ha thuộc phân khu Khu đô thị Tây Bắc, huyện Củ Chi, Thành phố Hồ Chí Minh. Ranh giới tiếp giáp cụ thể:
- Phía Tây Bắc: Giáp khu liên hợp xử lý chất thải rắn Tây Bắc (chiều dài zíc zắc khoảng 7,7 km).
- Phía Đông Nam: Giáp kênh An Hạ, phân định một phần huyện Hóc Môn (dài 3,7 km).
- Phía Đông Bắc: Giáp Quốc lộ 22 / trục Xuyên Á (dài 16,4 km), đối diện trung tâm hành chính xã Tân Thông Hội và huyện Củ Chi.
- Phía Nam: Giáp quỹ đất Nhà máy nước Kênh Đông.
- Phía Tây Nam: Giáp kênh Thầy Cai và Khu công nghiệp Đức Hòa, tỉnh Long An (dài 13 km).
- Phía Tây: Giáp đất trống và khu dân cư dọc đường 355, góc Tây Nam giáp Công ty TNHH Hoàn Vũ Việt Nam.
- Phía Đông: Giáp khu dân cư Ấp Chánh, xã Tân Thông Hội.
Phạm vi thời gian tính toán quy hoạch xác định giai đoạn ngắn hạn đến năm 2027 và giai đoạn dài hạn theo định hướng quy hoạch chung.
Cơ sở lý thuyết và phương pháp
Cơ sở pháp lý và quy chuẩn áp dụng
Nghiên cứu được xây dựng trên hệ thống văn bản pháp lý và quy chuẩn xây dựng hiện hành của Nhà nước và Thành phố Hồ Chí Minh:
- Cơ sở chủ trương, pháp lý: Nghị quyết số 20-NQ/TW ngày 12/11/2002 của Bộ Chính trị; Quyết định số 123/1998/QĐ-TTg; Quyết định số 146/2004/QĐ-TTg; Quyết định số 2331/QĐ-UB, Quyết định số 3982/QĐ-UB, Quyết định số 6079/QĐ-UBND của UBND TP.HCM; Tờ trình số 256/TTr-SQHKT ngày 04/02/2009 về đồ án quy hoạch chung 1/5000 Khu đô thị mới Tây Bắc.
- Quy chuẩn và tiêu chuẩn kỹ thuật: QCXDVN 01:2019/BXD (Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về Quy hoạch xây dựng); Dự thảo QCVN 01:2014/BXD; QCVN 07:2016/BXD (Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia các công trình hạ tầng kỹ thuật); QCVN 07-7:2016 (Hạ tầng kỹ thuật chiếu sáng); QCVN 09:2017/BXD và QCVN 09:2013/BXD (Công trình xây dựng sử dụng năng lượng hiệu quả); TCVN 9206:2012 (Đặt thiết bị điện trong nhà ở và công trình công cộng); TCXDVN 259:2001 (Tiêu chuẩn thiết kế chiếu sáng nhân tạo đường phố); Quy phạm trang bị điện năm 2006 (Bộ Công nghiệp); Tiêu chuẩn quốc tế IEC và CIE.
- Tài liệu chuyên ngành: Giáo trình Điện công trình (Trần Thị Mỹ Hạnh, NXB Xây dựng); Giáo trình Cung cấp điện (Nguyễn Xuân Phú chủ biên; Quyền Huy Ánh, NXB Xây dựng); Năng lượng mặt trời thiết kế và lắp đặt (Võ Viết Cường, Nguyễn Lê Duy Luân).
Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp phân tích - tổng hợp số liệu hiện trạng: Thu thập, xử lý bản đồ đo đạc, dữ liệu khí tượng, thủy văn, địa chất, cơ cấu sử dụng đất và khảo sát hiện trạng hạ tầng kỹ thuật (giao thông, trạm biến áp, đường dây cấp điện, thoát nước, viễn thông) tại huyện Củ Chi.
- Phương pháp phân khu phụ tải và tính toán nhu cầu dùng điện: Phân chia 189,11 ha thành 9 tiểu khu kỹ thuật dựa trên ranh giới tự nhiên và giao thông; xác định chỉ tiêu phụ tải theo diện tích sàn, số dân và suất tiêu hao điện năng theo QCVN 01:2019/BXD; tính toán thành phần công suất chiếu sáng ($P_{cs}$), công suất động lực ($P_{đl}$) và công suất biểu kiến ($S_{tt}$) có xét hệ số dự phòng, tổn thất 20%.
- Phương pháp giải tích xác định tâm và biểu đồ vòng tròn phụ tải: Thiết lập hệ tọa độ Descartes vuông góc để xác định tọa độ tâm phụ tải $(X, Y)$ của từng lô đất, từng tiểu khu và toàn khu; tính toán bán kính $R$ theo công thức $R = \sqrt{S_{tt} / (\pi \times m)}$ (với $m = 0,1 \text{ kVA/m}^2$) và góc mở hình quạt $\alpha = (360^\circ \times P_{cs}) / P_{tt}$ để tối ưu hóa vị trí đặt trạm biến áp phân phối.
- Phương pháp thiết kế mạng lưới kỹ thuật và kiểm tra điều kiện sự cố: Vạch tuyến mạng trung áp mạch vòng vận hành hở; kiểm tra tính toán tiết diện cáp dẫn Cu/XLPE theo 3 điều kiện quy phạm: điều kiện phát nóng trong chế độ sự cố cực đoan ($N-1$), tổn hao điện áp cho phép ($\Delta U_{cp}$) và độ bền cơ học.
- Phương pháp phân tích SWOT: Nhận diện cơ hội, thách thức, điểm mạnh và điểm yếu tác động đến quy hoạch năng lượng đô thị tại khu vực.
Nguồn dữ liệu
Dữ liệu nghiên cứu bao gồm bản đồ địa hình, bản đồ quy hoạch sử dụng đất phân khu 1/2000; số liệu thủy văn Sông Sài Gòn và Kênh Thầy Cai; số liệu quản lý lưới điện từ Công ty Điện lực Củ Chi; thông số kỹ thuật cáp ngầm trung và hạ thế từ Catalogue CADIVI; thông số thiết bị phân phối Schneider/Siemens; chỉ tiêu kỹ thuật bộ đèn LED chiếu sáng đô thị của Philips.
Thiết kế và triển khai kỹ thuật hạ tầng năng lượng
Hệ thống cung cấp năng lượng và viễn thông cho phân khu 189,11 ha được tác giả thiết kế theo cấu trúc kỹ thuật đồng bộ:
[Trạm biến áp trung gian 110/15-22 kV Củ Chi (2x63 MVA)]
5 phát tuyến cáp ngầm Cu/XLPE 240 mm2
(Dọc Kênh 8, Đường N1, N2, A1)
Hệ thống RMU (1 tủ 4 ngăn, 3 tủ 3 ngăn)
[Lưới trung thế 22 kV mạch vòng hở] [Mạng thông tin liên lạc FTTx]
Kiến trúc mạng trung thế 22 kV
- Nguồn điện được lấy từ trạm trung gian 110/15-22 kV Củ Chi (hiện hữu 2x63 MVA, giai đoạn đến năm 2027 nâng lên 3x63 MVA bằng công nghệ trạm kín GIS). Về dài hạn, khu vực được cấp bổ sung từ các trạm 110/15-22 kV xây mới: Tân Phú Trung, Đô Thị Tây Bắc 1, Đô Thị Tây Bắc 2 và Viut.
- Tuyến truyền dẫn gồm 5 phát tuyến xuất phát từ trạm Củ Chi (cách ranh giới quy hoạch 4,5 km) dẫn về theo đường Dọc Kênh 8, phân phối qua các trục đường N1 (2 mạch), N2 (1 mạch), A1 (1 mạch).
- Cấu trúc vận hành theo mạch vòng kín nhưng vận hành hở tại các điểm phân đoạn, sử dụng 1 tủ RMU 4 ngăn kết hợp 3 tủ RMU 3 ngăn. Cáp trục chính sử dụng cáp đồng 3 lõi cách điện XLPE, bọc giáp băng thép chôn ngầm trực tiếp trong mương cáp, tiết diện danh định $\ge 240 \text{ mm}^2$.
- Khi vận hành bình thường, các nhánh hở ở cuối vòng. Khi xảy ra sự cố trên một phân đoạn, hệ thống đóng liên lạc vòng: phát tuyến số 1 hỗ trợ tiếp nhận 26,8% phụ tải loại II của tuyến số 3; phát tuyến số 2 đảm nhận 38,24% phụ tải loại II của tuyến số 5.
Trạm biến áp phân phối và mạng hạ thế
- Trạm biến áp phân phối cấp điện 22/0,4 kV được quy hoạch theo các dạng trạm phòng, trạm Kiosk hợp bộ hoặc trạm cột gọn nhẹ; bán kính phục vụ giới hạn trong khoảng $\le 200 - 300 \text{ m}$ để hạn chế tối đa sụt áp cuối nguồn. Toàn bộ trạm giàn, trạm treo hở hiện hữu bị xóa bỏ hoàn toàn.
- Lưới phân phối hạ thế 3 pha 4 dây 380/220V sử dụng 100% cáp đồng bọc XLPE chôn ngầm đến từng tủ phân phối cụm dân cư, khối nhà chung cư và công trình công cộng.
Hệ thống chiếu sáng giao thông đô thị
- Nguồn cấp chiếu sáng giao thông đấu nối từ các trạm biến áp phân phối 22/0,4 kV nội khu qua tủ điều khiển chiếu sáng tự động 2 cấp công suất.
- Tuyến cáp chiếu sáng hạ thế chôn ngầm dọc vỉa hè. Cột đèn sử dụng trụ thép tráng kẽm nhúng nóng, chiều cao thiết kế phù hợp mặt cắt lòng đường, khoảng cách bố trí giữa các cột từ 20 đến 30 m. Bộ đèn chiếu sáng sử dụng đèn LED cao áp công suất 150W của Philips cho các trục đường có bề rộng 14 - 16 m, tuân thủ độ rọi và độ chói theo QCVN 07-7:2016 và TCXDVN 259:2001.
Kiến trúc mạng thông tin liên lạc
- Chuyển đổi toàn diện công nghệ cáp đồng xDSL sang công nghệ mạng quang băng thông rộng FTTx (FTTH cho nhà phố, chung cư; FTTB cho tòa nhà thương mại; FTTO cho cơ quan, công sở).
- Nguồn tín hiệu kết nối từ Bưu điện Củ Chi (cách 2,7 km), Trung tâm Viễn thông IPT-ĐGD (cách 3,3 km) và Bưu điện VHX Tân Thông Hội (cách 1,8 km).
- Mạng truyền dẫn xây dựng theo cấu hình quang thụ động (PON) kết hợp thiết bị đầu cuối OLT đặt tại đài trạm và các tủ phối quang tập trung ODF cấp 1, hộp chia quang thuê bao đặt ngầm hóa trong cống bể cáp chuyên dụng.
Nội dung chính theo từng chương
Chương 1. Lý do và sự cần thiết lập quy hoạch - Căn cứ lập quy hoạch - Mục tiêu và nhiệm vụ của đồ án
Chương mở đầu hệ thống hóa tính cấp thiết của việc xây dựng Khu đô thị Tây Bắc nhằm giảm áp lực dân cư, tạo trục liên kết vùng giữa Thành phố Hồ Chí Minh với Tây Ninh, Long An. Tác giả thống kê chi tiết 35 văn bản căn cứ pháp lý từ trung ương đến địa phương từ năm 1998 đến 2009 chỉ đạo xúc tiến dự án. Mục tiêu đồ án định hình một khu đô thị hoàn chỉnh quy mô dân số dài hạn tới 300.000 người, trong đó nhiệm vụ đồ án giải quyết bài toán quy hoạch hạ tầng kỹ thuật cho phân khu diện tích 189,11 ha, đạt tiêu chuẩn đô thị loại III với quy mô dân số tính toán 14.693 người.
Chương 2. Phân tích và đánh giá hiện trạng
Nội dung chương 2 tập trung phân tích thực địa khu đất quy hoạch:
- Điều kiện tự nhiên: Khí hậu nhiệt đới gió mùa, nhiệt độ trung bình 28,1°C (cao nhất 38°C, thấp nhất 14°C), độ ẩm 77,2%, lượng mưa 1.729 mm/năm (90% tập trung tháng 6-10), số giờ nắng 2.580 giờ/năm. Địa hình chia hai dải rõ rệt: khu vực gò triền phía Quốc lộ 22 đến Kênh Đông có cao độ 2,0 - 10,65 m, dốc 0,4 - 0,6%, sức chịu tải đất 0,7 - 1,0 kg/cm²; khu trũng dọc kênh Thầy Cai cao độ 0,4 - 2,0 m, dốc 0,06 - 0,2%, sức chịu tải đất mặt yếu (0,42 kg/cm²), mực nước ngầm nông (0,5 m). Thủy văn chịu ảnh hưởng bán nhật triều sông Sài Gòn và sông Vàm Cỏ Đông. Thổ nhưỡng gồm đất phù sa, đất xám và đất đỏ vàng bị phèn hóa.
| STT | Loại đất hiện trạng | Diện tích (ha) | Tỷ lệ (%) |
|---|---|---|---|
| 1 | Đất ở (chủ yếu nhà tạm, cấp IV) | 72,51 | 38,34% |
| 2 | Đất trồng trọt nông nghiệp | 87,01 | 46,01% |
| 3 | Đất khác (tôn giáo, nghĩa trang, CTCC, công nghiệp, đất trống) | 7,25 | 3,83% |
| 4 | Mặt nước (ao, kênh, rạch) | 2,93 | 1,55% |
| 5 | Đường đất | 11,14 | 5,89% |
| 6 | Đường nhựa | 8,27 | 4,38% |
| Tổng | Toàn bộ khu vực quy hoạch | 189,11 | 100,00% |
- Hạ tầng kỹ thuật hiện trạng: Giao thông đối ngoại gồm Quốc lộ 22 (lòng đường 25 - 26 m, dài 16.290 m, lộ giới 60 - 120 m) và đường Dọc Kênh 8 (lòng đường mỗi bên 6 - 7 m, dài 2.687 m); đường nội bộ dài 162 km (trong đó có 111,12 km đường bờ đê, đường đất nhỏ); xe buýt công cộng chỉ đáp ứng 5% nhu cầu. Lưới điện phụ thuộc vào một trạm trung gian 110/15 kV Củ Chi; đường dây 15 kV hiện hữu dài 28,24 km (trục AC240) đi nổi; có 234 trạm biến áp phân phối 15-22/0,4 kV với 505 máy biến áp, tổng công suất 78.850 kVA; 82,16 km hạ thế cáp vặn xoắn ABC đi nổi. Hệ thống thoát nước đô thị chưa có, phụ thuộc hoàn toàn vào 14 kênh tiêu cấp 1 và cống có van một chiều. Rác thải chưa được thu gom bài bản; chịu ảnh hưởng mùi từ bãi rác Phước Hiệp và hành lang 2 tuyến điện cao thế 500 kV chạy qua.
Chương 3. Quy hoạch mạng lưới cấp điện
Chương này là nội dung kỹ thuật trọng tâm của đồ án, bao gồm:
- Xác lập chỉ tiêu phụ tải: Đô thị loại III quy chuẩn QCVN 01:2019/BXD áp dụng chỉ tiêu điện sinh hoạt $P_0 = 500 \text{ W/người}$ ($0,5 \text{ kW/người}$). Công trình công cộng cấp khu vực tính $90 \text{ W/m}^2$ sàn; trường mẫu giáo $40 \text{ W/m}^2$; trường trung học $30 \text{ W/m}^2$; đất y tế $2 \text{ kW/giường}$; công viên cây xanh $15 \text{ kW/ha}$; chiếu sáng đường giao thông $1 \text{ W/m}^2$ ($20 \text{ kW/ha}$); công trình hạ tầng kỹ thuật $3 - 10 \text{ W/m}^2$. Hệ số công suất $\cos\varphi$ dân dụng bằng 0,9; công cộng, cây xanh và hạ tầng bằng 0,85.
- Phân chia thành phần công suất phụ tải:
| Loại phụ tải sử dụng đất | Tỷ lệ công suất chiếu sáng ($P_{cs}$) | Tỷ lệ công suất động lực ($P_{đl}$) |
|---|---|---|
| Đất ở sinh hoạt | 31% | 69% |
| Công viên cây xanh | 85% | 15% |
| Công cộng, dịch vụ | 25% | 75% |
| Giao thông đô thị | 100% | 0% |
| Hạ tầng kỹ thuật | 50% | 50% |
- Tính toán điển hình cho Tiểu khu II: Tổng công suất tính toán phụ tải $\sum P_{tt II} = 1.292,8 \text{ kW}$; tính thêm tổn hao (10%) và dự phòng (10%), tổng công suất tính toán dự phòng $\sum P_{ttdp II} = 1.551,336 \text{ kW}$; công suất biểu kiến $S_{tt II} = 3.732,63 \text{ kVA}$. Tọa độ tâm phụ tải xác lập bán kính vòng tròn phụ tải $R = 109,029 \text{ m}$ (với $m = 0,1 \text{ kVA/m}^2$), góc mở $\alpha = 120,4^\circ$.
- Tổng hợp phụ tải toàn bộ 9 tiểu khu:
- Tổng công suất tính toán tác dụng: $\sum P_{tt} = 35.683,43 \text{ kW}$.
- Tổng công suất biểu kiến tính toán: $\sum S_{tt} = 44.184,14 \text{ kVA}$.
- Tổng công suất yêu cầu trên thanh cái: $37.968,89 \text{ kVA}$.
- Bán kính vòng tròn phụ tải tổng thể: $R = 374,92 \text{ m}$ (với $m = 0,1 \text{ kVA/m}^2$), góc mở hình quạt $\alpha = 117,47^\circ$.
- Phương án vạch tuyến và tính toán kỹ thuật: Tuyến dây trung thế xuất phát từ trạm 110/15-22 kV Củ Chi kéo 5 phát tuyến cáp ngầm dọc đường Kênh 8, N1, N2, A1. Đồ án xây dựng bảng tính toán tiết diện cáp ngầm Cu/XLPE 240 mm² cho phát tuyến số 1 trong điều kiện sự cố giả định (khi tuyến 3 gặp sự cố, tuyến 1 gánh thêm 26,8% phụ tải; khi tuyến 5 gặp sự cố, tuyến 2 gánh thêm 38,24% phụ tải).
Các nội dung quy hoạch chi tiết 1/500 và mạng thông tin liên lạc
Theo cấu trúc mục lục và nội dung đồ án:
- Quy hoạch cấp điện và chiếu sáng tỷ lệ 1/500: Xác định vị trí các trạm biến áp phân phối hạ thế Kiosk, tính chọn công suất máy biến áp, vạch tuyến sơ đồ hạ thế và tính toán tiết diện dây dẫn. Thiết kế chiếu sáng đường phố áp dụng tiêu chuẩn TCXDVN 259:2001 và QCVN 07-7:2016, xác định tỷ số khoảng cách cột trên chiều cao treo đèn, lựa chọn bộ đèn LED cao áp 150W Philips bố trí trên các tuyến đường mặt cắt 14 - 16 m.
- Quy hoạch mạng thông tin liên lạc 1/2000 và 1/500: Chuyển đổi toàn bộ sang kiến trúc mạng cáp quang thụ động FTTx. Tính toán nhu cầu thuê bao, lựa chọn cấu hình mạng truy cập, định vị tủ phối quang ODF, OLT, vạch tuyến mạng cáp quang luồn trong ống xoắn chịu lực có lớp băng thép chống va đập, lập bảng tổng hợp khối lượng cáp và hộp phân phối thuê bao toàn khu.
Kết quả và đóng góp
Kết quả kỹ thuật chính
Đồ án đã lượng hóa và tính toán toàn diện các thông số kỹ thuật cung cấp năng lượng cho khu vực quy hoạch:
| Thông số kỹ thuật quy hoạch | Giá trị tính toán | Đơn vị | Ghi chú theo văn bản |
|---|---|---|---|
| Quy mô diện tích đất quy hoạch | 189,11 | ha | Gồm 6 loại đất chức năng |
| Quy mô dân số tính toán (Tiểu khu I) | 14.693 | người | Chuẩn đô thị loại III |
| Chỉ tiêu cấp điện sinh hoạt | 500 | W/người | QCVN 01:2019/BXD bảng 7.1 |
| Tổng công suất tính toán tác dụng toàn khu ($\sum P_{tt}$) | 35.683,43 | kW | Tổng hợp từ 9 tiểu khu |
| Tổng công suất biểu kiến toàn khu ($\sum S_{tt}$) | 44.184,14 | kVA | Hệ số $\cos\varphi = 0,85 - 0,9$ |
| Tổng công suất yêu cầu trên thanh cái nguồn | 37.968,89 | kVA | Đã xét hệ số đồng thời, dự phòng |
| Bán kính vòng tròn phụ tải tổng thể ($R$) | 374,92 | m | Ứng với hệ số $m = 0,1 \text{ kVA/m}^2$ |
| Góc mở vòng tròn phụ tải toàn khu ($\alpha$) | 117,47 | độ | Tỷ lệ thành phần công suất chiếu sáng |
| Điện áp mạng phân phối quy hoạch | 22 | kV | Chuyển đổi chuẩn hóa từ 15 kV |
| Tiết diện cáp ngầm trung thế trục chính | $\ge 240$ | mm² | Cáp đồng Cu/XLPE chôn ngầm |
| Bán kính cấp điện trạm biến áp phân phối | $\le 200 - 300$ | m | Dạng trạm Kiosk, trạm phòng, trạm cột |
Giải pháp và kiến nghị của tác giả
- Chuyển đổi và nâng cấp toàn diện cấp điện áp phân phối từ 15 kV lên 22 kV chuẩn quốc gia; thay thế toàn bộ đường dây trần nổi và các trạm biến áp kiểu giàn, treo bằng hệ thống cáp ngầm XLPE và trạm Kiosk/trạm phòng an toàn.
- Kiến nghị Tổng công ty Điện lực nâng công suất trạm 110/15-22 kV Củ Chi từ 2x63 MVA lên 3x63 MVA trước năm 2027 bằng công nghệ trạm GIS, đồng thời đẩy nhanh tiến độ các trạm 110 kV Tân Phú Trung và Đô Thị Tây Bắc 1 & 2.
- Triển khai ngầm hóa 100% mạng lưới cấp điện hạ thế, chiếu sáng công cộng (sử dụng đèn LED tiết kiệm điện) và mạng viễn thông FTTx đi chung trong hào kỹ thuật đô thị.
Đóng góp thực tế
Đồ án xây dựng một mô hình quy hoạch mạng năng lượng hoàn chỉnh cho một phân khu cụ thể thuộc Khu đô thị Tây Bắc, chuyển hóa các chỉ tiêu pháp lý trừu tượng từ đồ án quy hoạch chung 1/5000 thành các sơ đồ nguyên lý mạch vòng, phương án vạch tuyến, tính toán tải và kiểm tra sự cố phát tuyến rõ ràng, làm tiền đề cho việc triển khai các bước thiết kế thi công hạ tầng kỹ thuật 1/500.
Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp
- Hạn chế: Trong phạm vi đồ án, tính toán kiểm tra tiết diện dây dẫn chi tiết trong điều kiện sự cố cực đoan mới chỉ được tác giả thực hiện điển hình cho phát tuyến số 1 (chưa trình bày chi tiết bằng số liệu giải tích cho cả 4 phát tuyến còn lại). Nguồn số liệu hiện trạng phụ thuộc vào các hồ sơ quy hoạch giai đoạn trước năm 2009 của Thành phố, một số chỉ tiêu phụ tải hạ tầng kỹ thuật còn phải tham khảo tài liệu tổng hợp của Siemens Electric (2017) do định mức quy chuẩn xây dựng chuyên ngành chưa quy định cụ thể.
- Hướng mở rộng: Cần tiếp tục tính toán kiểm tra sự cố đầy đủ cho toàn bộ các phát tuyến trung thế còn lại; khảo sát địa chất công trình chi tiết để thiết kế móng trạm Kiosk tại vùng đất trũng ngập ven kênh Thầy Cai; nghiên cứu bổ sung giải pháp tích hợp nguồn điện mặt trời áp mái đô thị theo tài liệu chuyên khảo đã viện dẫn và ứng dụng công nghệ giám sát lưới điện thông minh (Smart Grid) cho các tủ RMU.
Giá trị tham khảo
Đồ án là tài liệu kỹ thuật có giá trị thực tiễn đối với:
- Giảng viên và sinh viên các ngành Kỹ thuật Hạ tầng Đô thị, Kỹ thuật Điện / Hệ thống Điện, Quy hoạch Vùng và Đô thị làm đồ án tốt nghiệp hoặc đồ án môn học quy hoạch mạng lưới năng lượng và viễn thông.
- Kỹ sư thiết kế quy hoạch hạ tầng tại các viện quy hoạch, công ty tư vấn xây dựng hạ tầng đô thị.
- Phần đáng tham khảo nhất là phương pháp luận và các bước tính toán vòng tròn phụ tải (xác định tâm, bán kính $R$, góc mở $\alpha$), phương pháp phân chia tỷ lệ công suất $P_{cs} / P_{đl}$ theo mục đích sử dụng đất và giải pháp vạch tuyến mạch vòng trung thế 22 kV ngầm hóa có dự phòng liên kết nguồn sự cố.
Câu hỏi thường gặp
1. Quy mô diện tích nghiên cứu và quy mô dân số tính toán của đồ án là bao nhiêu?
Khu vực lập quy hoạch phân khu có tổng diện tích là 189,11 ha. Về tính toán kỹ thuật, khu vực được định hướng theo tiêu chuẩn đô thị loại III với quy mô dân số dự kiến là 14.693 người (tính toán cho Tiểu khu I). Mục tiêu dài hạn của toàn bộ Khu đô thị Tây Bắc là đáp ứng cho khoảng 300.000 dân.
2. Nguồn điện cấp cho phân khu được lấy từ đâu và có giải pháp phát triển ra sao?
Nguồn điện cấp lấy từ trạm biến áp trung gian 110/15-22 kV Củ Chi (hiện hữu 2x63 MVA), nằm cách khu đất quy hoạch 4,5 km. Giai đoạn đến năm 2027, trạm này được tăng cường công suất lên 3x63 MVA bằng công nghệ trạm kín GIS. Giai đoạn dài hạn sẽ được bổ sung công suất từ các trạm 110/15-22 kV xây dựng mới gồm: trạm Tân Phú Trung, trạm Đô Thị Tây Bắc 1, trạm Đô Thị Tây Bắc 2 và trạm Viut.
3. Tổng nhu cầu phụ tải điện của toàn bộ 189,11 ha được xác định là bao nhiêu?
Qua tính toán 9 tiểu khu, tổng công suất tính toán tác dụng ($\sum P_{tt}$) đạt 35.683,43 kW; tổng công suất biểu kiến ($\sum S_{tt}$) đạt 44.184,14 kVA; tổng công suất yêu cầu trên thanh cái nguồn là 37.968,89 kVA. Vòng tròn phụ tải toàn khu có bán kính tính toán $R = 374,92 \text{ m}$ (với $m = 0,1 \text{ kVA/m}^2$) và góc mở $\alpha = 117,47^\circ$.
4. Mạng lưới điện trung thế 22 kV được thiết kế theo cấu trúc nào và xử lý ra sao khi có sự cố?
Mạng trung thế được thiết kế theo cấu trúc mạch vòng kín vận hành hở, ngầm hóa 100% bằng cáp đồng Cu/XLPE tiết diện $\ge 240 \text{ mm}^2$. Hệ thống sử dụng 5 phát tuyến dẫn từ trạm Củ Chi kết nối qua 1 tủ RMU 4 ngăn và 3 tủ RMU 3 ngăn. Khi xảy ra sự cố trên một tuyến, điểm phân đoạn hở sẽ được đóng lại: tuyến 1 có khả năng nhận thêm 26,8% phụ tải loại II của tuyến 3; tuyến 2 nhận thêm 38,24% phụ tải loại II của tuyến 5 để duy trì cấp điện liên tục.
5. Chỉ tiêu cấp điện sinh hoạt và chiếu sáng đường giao thông được lấy theo tiêu chuẩn nào?
Chỉ tiêu cấp điện sinh hoạt áp dụng $P_0 = 500 \text{ W/người}$ ($0,5 \text{ kW/người}$) dựa theo Bảng 7.1 của QCVN 01:2019/BXD dành cho đô thị loại III giai đoạn dài hạn. Chỉ tiêu cấp điện chiếu sáng đường giao thông áp dụng $1 \text{ W/m}^2$ (tương đương $20 \text{ kW/ha}$) căn cứ theo Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia Quy hoạch Xây dựng QCVN 01:2014/BXD.
Kết luận
Đồ án tốt nghiệp của tác giả Tô Nguyễn Ngọc Như đã hoàn thành việc lập quy hoạch mạng lưới năng lượng và thông tin liên lạc cho phân khu 189,11 ha thuộc Khu đô thị Tây Bắc Thành phố Hồ Chí Minh trên cơ sở pháp lý và quy chuẩn kỹ thuật đồng bộ. Nghiên cứu giải quyết toàn diện bài toán từ đánh giá hiện trạng đất đai, địa hình, mạng lưới điện nổi lạc hậu đến việc tính toán phụ tải, vẽ biểu đồ vòng tròn phụ tải và vạch tuyến cáp ngầm 22 kV mạch vòng vận hành hở có dự phòng sự cố. Các giải pháp quy hoạch đề xuất như chuẩn hóa cấp điện áp 22 kV, ngầm hóa toàn diện mạng hạ thế, ứng dụng trạm Kiosk, đèn đường LED 150W Philips và mạng quang thụ động FTTx đã định hình một hệ thống hạ tầng kỹ thuật hiện đại, an toàn và đảm bảo tính bền vững cho không gian đô thị mới.