Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu
Cung cấp điện cho các công trình cao tầng là bài toán kỹ thuật phức tạp do tập trung mật độ phụ tải lớn, đòi hỏi tính liên tục và độ an toàn vận hành nghiêm ngặt. Việc tính toán chính xác phụ tải điện đóng vai trò quyết định đến các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của toàn bộ hệ thống phân phối: nếu xác định phụ tải quá lớn sẽ làm tăng vốn đầu tư ban đầu không cần thiết; ngược lại, nếu xác định phụ tải quá nhỏ sẽ dẫn tới hiện tượng quá tải, gây mất điện, giảm tuổi thọ thiết bị và tiềm ẩn nguy cơ hỏa hoạn. Đồ án tốt nghiệp "Thiết kế cung cấp điện cho chung cư 23 tầng - Chuyên đề: Tính toán chi tiết cấp điện cho các loại căn hộ" do sinh viên Nguyễn Tiến Cương thực hiện dưới sự hướng dẫn của TS. Nguyễn Duy Minh (Khoa Kỹ thuật điện, Trường Đại học Điện Lực, 2020) giải quyết bài toán thiết kế hệ thống cấp điện toàn diện cho một tòa nhà chung cư hỗn hợp.
Nhiệm vụ nghiên cứu và thiết kế của đồ án được xác định cụ thể theo các nội dung sau:
- Tính toán phụ tải điện cho từng nhóm đối tượng (sinh hoạt, thương mại, động lực, chiếu sáng) và xét khả năng bù công suất phản kháng cho tòa nhà.
- Đề xuất, tính toán và so sánh kinh tế - kỹ thuật để lựa chọn phương án cấp nguồn, vị trí và thông số trạm biến áp (TBA), cấu hình tổ máy phát điện dự phòng và tủ chuyển nguồn tự động (ATS).
- Đề xuất phương án đi dây, tính toán và lựa chọn tiết diện cáp ngầm trung áp, thanh cái dẫn điện (busbar) hạ áp và dây dẫn phân phối tới từng tầng và căn hộ.
- Xác định các điểm ngắn mạch đặc trưng, tính toán dòng ngắn mạch và lựa chọn các thiết bị đóng cắt, bảo vệ (máy cắt không khí ACB, khối Aptomat MCCB, máy biến dòng BI).
- Thiết kế chi tiết hệ thống điện, bố trí mặt bằng, chọn dây dẫn và thiết bị bảo vệ cho các loại căn hộ (chuyên đề căn hộ loại B).
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
- Đối tượng nghiên cứu: Hệ thống cung cấp điện trung áp 22 kV, trạm biến áp phân phối 22/0,4 kV, tổ máy phát điện dự phòng, mạng phân phối hạ áp và mạng điện nội bộ căn hộ.
- Phạm vi không gian: Tòa nhà gồm 1 tầng hầm (cao 3,0 m, diện tích sàn $1.119,36\text{ m}^2$) và 23 tầng nổi (tầng 1 là khu thương mại dịch vụ cao 3,3 m; từ tầng 2 đến tầng 23 là khối căn hộ ở gồm 176 căn, mỗi tầng cao 3,3 m). Tổng diện tích mặt bằng sàn là $1.119,36\text{ m}^2$; tổng chiều cao công trình tính từ mặt đất là 75,9 m và tính từ tầng hầm là 78,9 m. Khoảng cách từ điểm đấu nối lưới điện 22 kV đến tòa nhà là 45 - 55 m.
- Phạm vi thời gian và tiêu chuẩn dữ liệu: Số liệu thiết kế, giá thành vật tư và các quy chuẩn kỹ thuật điện được thu thập và áp dụng tại thời điểm năm 2020 theo các tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN) và tiêu chuẩn IEC.
Cơ sở lý thuyết và phương pháp
Đồ án vận dụng hệ thống lý thuyết chuyên ngành kỹ thuật hệ thống điện và cung cấp điện, kết hợp các phương pháp giải tích kỹ thuật và phân tích hiệu quả kinh tế:
Thiết kế và triển khai hệ thống kỹ thuật
Hệ thống cung cấp điện cho tòa nhà chung cư 23 tầng được thiết kế với cấu trúc kỹ thuật phân tầng rõ ràng:
[Lưới điện trung áp 22 kV]
[Trạm biến áp tầng hầm: 2 x 1000 kVA (Đông Anh)]
- Nguồn cấp trung áp: Nhận nguồn từ lưới điện 22 kV khu vực qua tuyến cáp ngầm kép Cu/XLPE/PVC/DSTA/PVC 24 kV tiết diện $50\text{ mm}^2$ dài 45 m dẫn vào trạm biến áp đặt tại tầng hầm.
- Trạm biến áp phân phối: Đặt tại tầng hầm, gồm 02 máy biến áp 3 pha 22/0,4 kV công suất mỗi máy $1.000\text{ kVA}$ do Đông Anh sản xuất, vận hành kinh tế song song và dự phòng tương hỗ.
- Hệ thống nguồn dự phòng và ATS: Sử dụng 01 tổ máy phát điện diesel 3 pha CUMMINS CDS-880KT (công suất liên tục 800 kVA, công suất dự phòng 880 kVA) kết hợp tủ chuyển mạch tự động ATS Osung 3P 1600A để cấp điện cho nhóm phụ tải loại 1 và phụ tải ưu tiên khi mất lưới.
- Hệ thống trục dẫn hạ áp: Sử dụng các tuyến thanh cái đồng định hình (busbar) từ TBA đến TPP chính ($80 \times 10\text{ mm}^2$), từ TPP đến Tủ ưu tiên ($80 \times 6\text{ mm}^2$), từ Tủ ưu tiên đến các tầng ($40 \times 5\text{ mm}^2$) và mạng cáp đồng phân phối nhánh tới từng căn hộ.
Nội dung chính theo từng chương
Chương 1: Tính toán phụ tải và bù công suất phản kháng
Chương 1 thực hiện tính toán chi tiết từng thành phần phụ tải tiêu thụ điện trong công trình, bao gồm phụ tải sinh hoạt của khối căn hộ, tầng thương mại, phụ tải động lực và hệ thống chiếu sáng.
-
Phụ tải sinh hoạt:
- Khối căn hộ gồm 176 căn chia làm 2 loại: 88 căn loại A ($98,9\text{ m}^2$, bố trí 3 phòng ngủ, 1 khách, 1 bếp, 2 WC; công suất tính toán mỗi căn $P_{ttA} = 11,868\text{ kW}$) và 88 căn loại B ($95,5\text{ m}^2$, bố trí 2 phòng ngủ, 1 khách, 1 bếp, 2 WC; công suất tính toán mỗi căn $P_{ttB} = 11,46\text{ kW}$). Với hệ số đồng thời $k_{đt} = 0,4$ và việc sử dụng 100% bếp từ ($\cos\varphi = 0,98$), tổng phụ tải căn hộ đạt $P_{ttsh.ch} = 821,15\text{ kW}$, $Q_{ttsh.ch} = 166,74\text{ kVAr}$.
- Tầng 1 thương mại ($1.119,36\text{ m}^2$, suất phụ tải $250\text{ W/m}^2$, $\cos\varphi = 0,8$) có $P_{ttTM} = 279,84\text{ kW}$, $Q_{ttTM} = 209,88\text{ kVAr}$.
- Tổng hợp phụ tải sinh hoạt với hệ số nhu cầu $k_{nc} = 0,9$: $P_{ttsh} = 990,89\text{ kW}$, $Q_{ttsh} = 338,96\text{ kVAr}$, $S_{ttsh} = 1.047,26\text{ kVA}$, $\cos\varphi = 0,946$.
-
Phụ tải động lực:
- Thang máy: 3 thang máy công suất $26\text{ kW}$, quy về chế độ dài hạn đạt $P_{tm} = 3 \cdot \sqrt{0,6} \cdot 26 = 60,419\text{ kW}$ ($\cos\varphi = 0,65$, $k_{nc} = 1$), $Q_{tt} = 70,69\text{ kVAr}$.
- Trạm bơm: 2 bơm nước sinh hoạt ($40\text{ kW}$) và 3 bơm cứu hỏa ($25\text{ kW}$), tổng công suất đặt $155\text{ kW}$. Với $k_{nc} = 0,9$, $\cos\varphi = 0,8$, tính được $P_{tt} = 139,5\text{ kW}$, $Q_{tt} = 104,625\text{ kVAr}$.
- Hệ thống thông gió làm mát: Chọn 5 quạt thông gió TOMECO mã hiệu AFA.120 ($7,5\text{ kW}$, $960\text{ vòng/phút}$, lưu lượng $54.000\text{ m}^3\text{/h}$); với $k_{nc} = 0,78$, $\cos\varphi = 0,75$, tính được $P_{tt} = 29,25\text{ kW}$, $Q_{tt} = 25,74\text{ kVAr}$.
- Tổng phụ tải động lực với $k_{nc} = 0,85$: $P_{ttdl} = 194,794\text{ kW}$, $Q_{ttdl} = 170,897\text{ kVAr}$, $S_{ttdl} = 259,134\text{ kVA}$, $\cos\varphi = 0,75$.
-
Phụ tải chiếu sáng công cộng:
- Chiếu sáng ngoài trời ($L = 151,8\text{ m}$, suất $0,07\text{ kW/m}$, $\cos\varphi = 0,8$): $P_{cs} = 9,108\text{ kW}$, $Q_{cs} = 6,831\text{ kVAr}$.
- Chiếu sáng trong nhà, hành lang, cầu thang (diện tích sàn $8.638,08\text{ m}^2$, suất $13\text{ W/m}^2$, $\cos\varphi = 0,8$): $P_{cs} = 112,295\text{ kW}$, $Q_{cs} = 84,22\text{ kVAr}$.
- Tổng phụ tải chiếu sáng với $k_{đt} = 0,9$: $P_{ttcs} = 109,26\text{ kW}$, $Q_{ttcs} = 81,95\text{ kVAr}$, $S_{ttcs} = 136,58\text{ kVA}$, $\cos\varphi = 0,8$.
| Nhóm phụ tải |
$\cos\varphi$ |
$P_{tt}$ (kW) |
$Q_{tt}$ (kVAr) |
$S_{tt}$ (kVA) |
| Sinh hoạt (Căn hộ + Thương mại) |
0,946 |
990,890 |
338,960 |
1047,260 |
| Động lực (Thang máy, Bơm, Quạt) |
0,750 |
194,794 |
170,897 |
259,134 |
| Chiếu sáng công cộng |
0,800 |
109,260 |
81,950 |
136,580 |
| Tổng toàn tòa nhà ($k_{nc} = 0,85$) |
0,910 |
1100,700 |
503,040 |
1210,200 |
- Tính toán bù công suất phản kháng:
Hệ số công suất tự nhiên toàn tòa nhà đạt $\cos\varphi = 0,91 > 0,9$ (đáp ứng đúng yêu cầu của ngành điện lực). Do đó, tác giả đưa ra kết luận kỹ thuật là không cần lắp đặt bộ tụ bù công suất phản kháng.
Chương 2: Lựa chọn phương án cấp nguồn và trạm biến áp
Chương 2 trình bày phương án cấp nguồn trung áp, xác định vị trí trạm biến áp và so sánh kinh tế - kỹ thuật giữa hai cấu hình máy biến áp:
- Vị trí trạm biến áp: Chọn đặt tại tầng hầm bên trong chung cư nhằm tiết kiệm diện tích đất, giảm tác động thời tiết, tăng tính an toàn và thuận tiện điều khiển vận hành, với yêu cầu tuân thủ tiêu chuẩn IEC về cách âm và ngăn cháy lan.
- So sánh phương án máy biến áp (MBA 22/0,4 kV chế tạo bởi Thiết bị điện Đông Anh):
- Phương án 1: Sử dụng 01 MBA công suất $1.250\text{ kVA}$ ($\Delta P_0 = 1,72\text{ kW}$, $\Delta P_n = 12,91\text{ kW}$, $U_n = 5,5%$, $I_0 = 1,2%$, giá $452\text{ triệu đồng}$).
- Phương án 2: Sử dụng 02 MBA công suất mỗi máy $1.000\text{ kVA}$ ($\Delta P_0 = 1,57\text{ kW}$, $\Delta P_n = 9,50\text{ kW}$, $U_n = 5,0%$, $I_0 = 1,3%$, tổng giá $724\text{ triệu đồng}$).
| Tham số kinh tế - kỹ thuật |
Phương án 1 (1 $\times$ 1250 kVA) |
Phương án 2 (2 $\times$ 1000 kVA) |
| Vốn đầu tư ban đầu $V$ ($10^6$ đ) |
452,000 |
724,000 |
| Thiệt hại do mất điện $Y$ ($10^6$ đ) |
193,826 |
0,000 |
| Tổn thất điện năng $\Delta A$ (kWh/năm) |
42.318,753 |
41.197,331 |
| Chi phí tổn thất điện năng $C$ ($10^6$ đ) |
76,173 |
74,155 |
| Tổng chi phí thiệt hại $C_{\Sigma}$ ($10^6$ đ) |
269,999 |
74,155 |
| Hàm chi phí tính toán quy năm $Z$ ($10^6$ đ) |
371,699 |
237,055 |
Kết luận lựa chọn MBA: Phương án 2 có hàm chi phí quy năm $Z_2 = 237,055\text{ triệu đồng}$, thấp hơn rõ rệt so với $Z_1 = 371,699\text{ triệu đồng}$ (độ lệch chi phí $> 5%$). Phương án 2 triệt tiêu hoàn toàn chi phí thiệt hại mất điện ($Y_2 = 0$) nhờ khả năng quá tải sự cố $1,4$ lần của máy biến áp còn lại khi có 1 máy gặp sự cố ($S_{th2} = 1210,2 - 1,4 \cdot 1000 = -189,8\text{ kVA} < 0$). Tác giả quyết định chọn Phương án 2: 02 MBA 22/0,4 kV - 1000 kVA Đông Anh.
- Lựa chọn máy phát điện dự phòng và tủ ATS:
- Phụ tải ưu tiên cần duy trì điện liên tục gồm: thang máy, bơm chữa cháy, bơm sinh hoạt, chiếu sáng công cộng và 1 lộ ưu tiên $10\text{ A}$ ($2,2\text{ kVA}$) cho mỗi căn hộ. Tổng phụ tải ưu tiên: $P_{ptut} = 683,51\text{ kW}$, $Q_{ptut} = 329,899\text{ kVAr}$, $S_{ptut} \approx 758,9\text{ kVA}$.
- Chọn 01 tổ máy phát điện 3 pha CUMMINS CDS-880KT (công suất liên tục 800 kVA, công suất dự phòng 880 kVA, động cơ KTA38-G2B Cummins Infracore).
- Chọn tủ ATS 3 pha mã hiệu OSS-616-PC 3P 1600A của hãng Osung (Hàn Quốc) tương ứng với dòng định mức cực đại của máy biến áp.
Chương 3: Lựa chọn phương án đi dây và cáp điện
Chương 3 thiết lập phương thức đi dây độc lập cho các mạch sinh hoạt, chiếu sáng và động lực; đồng thời tính toán cụ thể tiết diện thanh cái đồng và dây cáp theo điều kiện phát nóng, kiểm tra tổn thất điện áp $\Delta U$ và tổn thất điện năng $\Delta A$:
| Đoạn tuyến phân phối |
Loại dây dẫn / Thanh dẫn lựa chọn |
Thông số kỹ thuật chính |
Dòng tính toán / Dòng cho phép |
Kiểm tra tổn thất điện áp ($\Delta U%$) |
| Nguồn 22 kV $\to$ TBA ($L = 45\text{ m}$) |
Cáp ngầm ALCATEL 24kV Cu/XLPE/PVC/DSTA/PVC |
Tiết diện $F_c = 50\text{ mm}^2$, $z_0 = 0,494 + 0,140j\text{ }\Omega\text{/km}$ |
$I_{lvmax} = 26,24\text{ A}$ / $I_{cp} = 147\text{ A}$ |
$\Delta U% = 0,0035%$ ($< 5%$) |
| TBA $\to$ Tủ phân phối TPP chính ($L = 9\text{ m}$) |
Thanh dẫn đồng 1 thanh/pha |
Kích thước $80 \times 10\text{ mm}^2$, $r_0 = 0,025\text{ m}\Omega\text{/m}$ |
$I_{lvmax} = 1746,78\text{ A}$ / $I_{cp} = 2160\text{ A}$ |
$\Delta U% = 0,318%$ ($< 5%$) |
| Máy phát điện $\to$ Tủ ATS ($L = 3\text{ m}$) |
Thanh dẫn đồng 1 thanh/pha |
Kích thước $80 \times 10\text{ mm}^2$, $r_0 = 0,025\text{ m}\Omega\text{/m}$ |
$I_{lvmax} = 1443,38\text{ A}$ / $I_{cp} = 2160\text{ A}$ |
$\Delta U < \Delta U_{cp}$ |
| TPP chính $\to$ Tủ ưu tiên TƯT ($L = 5\text{ m}$) |
Thanh dẫn đồng 1 thanh/pha |
Kích thước $80 \times 6\text{ mm}^2$, $r_0 = 0,042\text{ m}\Omega\text{/m}$ |
$I_{lvmax} = 1094,76\text{ A}$ / $I_{cp} = 1480\text{ A}$ |
$\Delta U < \Delta U_{cp}$ |
| TPP chính $\to$ Tủ điện Tầng 1 ($L = 3,2\text{ m}$) |
Thanh dẫn đồng 1 thanh/pha |
Kích thước $30 \times 4\text{ mm}^2$, $r_0 = 0,167\text{ m}\Omega\text{/m}$ |
$I_{lvmax} = 504,89\text{ A}$ / $I_{cp} = 625\text{ A}$ |
$\Delta U% = 0,192%$ ($< 5%$) |
| TƯT chính $\to$ Tủ ưu tiên tầng ($L_{tt} = 40,95\text{ m}$) |
Thanh dẫn đồng 1 thanh/pha |
Kích thước $40 \times 5\text{ mm}^2$, $r_0 = 0,100\text{ }\Omega\text{/km}$ |
$I_{lvmax} = 558,88\text{ A}$ / $I_{cp} = 700\text{ A}$ |
$\Delta U% = 1,393%$ ($< 5%$) |
| Tủ điện tầng $\to$ Căn hộ loại A ($L = 10\text{ m}$) |
Cáp đồng 2 lõi Cu/PVC CADIVI |
Tiết diện $8,0\text{ mm}^2$, $r_0 = 2,31\text{ }\Omega\text{/km}$ |
$I_{lvmax} = 31,76\text{ A}$ / $I_{cp} = 55\text{ A}$ |
$\Delta U% = 0,570%$ ($< 2,5%$) |
| TƯT tầng $\to$ Lộ ưu tiên căn hộ ($L = 10\text{ m}$) |
Dây đồng mềm nhiều sợi CADIVI |
Tiết diện $1,5\text{ mm}^2$, $r_0 = 8,06\text{ }\Omega\text{/km}$ |
$I_{lvmax} = 10\text{ A}$ / $I_{cp} = 25\text{ A}$ |
Thỏa mãn $\Delta U_{cp}$ |
Chương 4: Tính toán ngắn mạch và lựa chọn thiết bị
Chương 4 thực hiện các nội dung tính toán cơ bản:
- Thiết lập sơ đồ nguyên lý phân phối và định vị các điểm ngắn mạch tính toán tại thanh cái hạ áp trạm biến áp, thanh cái tủ phân phối chính TPP, tủ điện phân phối các tầng và tủ điện căn hộ.
- Tính toán điện kháng, điện trở mạng điện và xác định các giá trị dòng ngắn mạch 3 pha siêu quá độ ($I''$), dòng ngắn mạch ổn định ($I_{\infty}$) và dòng điện xung kích ($i_{xk}$).
- Lựa chọn thiết bị đóng cắt và bảo vệ:
- Máy cắt không khí (ACB) tổng hạ áp trạm biến áp.
- Aptomat khối (MCCB) cho các xuất tuyến từ TPP chính đi các phân đoạn tải và tủ tầng.
- Aptomat tép (MCB) cho các nhánh phụ tải và biến dòng đo lường (BI) phù hợp với cấp chính xác và dòng định mức.
Chương 5: Thiết kế chi tiết cấp điện cho các loại căn hộ
Chương 5 đi sâu giải quyết bài toán cấp điện chi tiết cho căn hộ điển hình (chuyên đề căn hộ loại B):
- Đặc điểm căn hộ loại B: Diện tích $95,5\text{ m}^2$, gồm 2 phòng ngủ, 1 phòng khách, 1 phòng bếp và 2 phòng vệ sinh.
- Tính toán phụ tải nội bộ: Xác định công suất chiếu sáng từng phòng, ổ cắm điện sinh hoạt, bình nước nóng, điều hòa không khí và bếp từ.
- Lựa chọn thiết bị và dây dẫn:
- Chọn đèn chiếu sáng, công tắc, ổ cắm và bố trí sơ đồ mặt bằng điện căn hộ.
- Chọn dây dẫn đồng cách điện PVC luồn ống gen âm tường/trần cho các mạch chiếu sáng ($1,5\text{ mm}^2$) và mạch ổ cắm/công suất ($2,5 - 4\text{ mm}^2$).
- Chọn Aptomat tổng căn hộ và các MCB bảo vệ riêng biệt cho từng tuyến định hình (chiếu sáng, ổ cắm, bếp từ, điều hòa, bình nước nóng).
Kết quả và đóng góp
Kết quả chính
- Xác định đầy đủ số liệu phụ tải tính toán cho chung cư 23 tầng với tổng công suất tác dụng $P_{tt} = 1.100,70\text{ kW}$, công suất biểu kiến $S_{tt} = 1.210,20\text{ kVA}$, hệ số công suất toàn tòa nhà $\cos\varphi = 0,91$.
- Chứng minh tính tối ưu của phương án cấp nguồn sử dụng 02 máy biến áp $1.000\text{ kVA}$ 22/0,4 kV Đông Anh thông qua so sánh hàm chi phí quy năm ($Z_2 = 237,055\text{ triệu đồng}$ so với $Z_1 = 371,699\text{ triệu đồng}$ của phương án 1 máy $1.250\text{ kVA}$).
- Thiết kế hệ thống nguồn dự phòng đồng bộ gồm 01 máy phát diesel CUMMINS CDS-880KT ($800/880\text{ kVA}$) và tủ chuyển mạch tự động ATS Osung 3P 1600A, đảm bảo cấp điện liên tục cho $683,51\text{ kW}$ phụ tải ưu tiên.
- Hoàn thành bảng lựa chọn và kiểm tra tiết diện cáp ngầm trung áp ALCATEL $50\text{ mm}^2$, hệ thống thanh cái đồng hạ áp ($80 \times 10\text{ mm}^2$, $80 \times 6\text{ mm}^2$, $40 \times 5\text{ mm}^2$, $30 \times 4\text{ mm}^2$) và cáp nhánh căn hộ CADIVI $8\text{ mm}^2$, đáp ứng nghiêm ngặt các chỉ tiêu phát nóng và tổn thất điện áp.
Đóng góp thực tiễn của đồ án
- Xây dựng quy trình tính toán phân tích kinh tế - kỹ thuật hoàn chỉnh cho trạm biến áp chung cư cao tầng, gắn kết chặt chẽ giữa chi phí đầu tư với tổn thất điện năng và thiệt hại do ngừng cấp điện.
- Đưa ra giải pháp phân bổ lộ ưu tiên 10A độc lập tới từng căn hộ kết hợp nguồn máy phát dự phòng, nâng cao chất lượng dịch vụ và độ tin cậy cung cấp điện sinh hoạt trong tình huống sự cố lưới.
Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp
- Hạn chế:
- Việc tính toán phụ tải chủ yếu áp dụng phương pháp giải tích dựa trên suất phụ tải diện tích và hệ số nhu cầu tiêu chuẩn tra bảng, chưa có dữ liệu đo đạc thực nghiệm đồ thị phụ tải biến thiên theo thời gian thực tại các chung cư đang vận hành.
- Đồ án chưa đi sâu phân tích ảnh hưởng của các thành phần sóng hài bậc cao sinh ra từ các thiết bị điện tử công suất lớn (bếp từ, bộ biến tần thang máy, điều hòa inverter).
- Hướng mở rộng:
- Nghiên cứu tích hợp hệ thống quản lý năng lượng tòa nhà thông minh (Building Management System - BMS) để giám sát và tự động sa thải phụ tải theo thời gian thực.
- Khảo sát khả năng kết hợp nguồn năng lượng tái tạo (điện mặt trời mái nhà) hòa lưới hạ áp nhằm giảm chi phí mua điện từ lưới cho khối thương mại và công cộng.
Giá trị tham khảo
Đồ án là tài liệu tham khảo hữu ích cho sinh viên ngành Công nghệ Kỹ thuật điện, Kỹ thuật Hệ thống điện, Kỹ thuật Điện tử và các kỹ sư thiết kế cơ điện công trình (MEP):
- Phần đáng tham khảo nhất:
- Phương pháp so sánh chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật máy biến áp bằng hàm chi phí tính toán có xét đến suất thiệt hại do mất điện.
- Trình tự tính toán, lựa chọn và kiểm tra tiết diện thanh cái đồng (busbar) hạ áp đa phân đoạn trong tòa nhà cao tầng.
- Phương pháp tổng hợp phụ tải hỗn hợp đa thành phần (sinh hoạt, thương mại, động lực, chiếu sáng) và quy đổi công suất động cơ làm việc chế độ ngắn hạn lặp lại.
Câu hỏi thường gặp
1. Tổng công suất tính toán của tòa nhà là bao nhiêu và tại sao đồ án không lắp đặt tụ bù công suất phản kháng?
Tổng công suất tính toán của tòa nhà là $P_{tt} = 1.100,70\text{ kW}$, $Q_{tt} = 503,04\text{ kVAr}$, tương đương công suất biểu kiến $S_{tt} = 1.210,20\text{ kVA}$. Hệ số công suất tự nhiên của toàn tòa nhà tính được là $\cos\varphi = 0,91$. Do hệ số này đã vượt mức quy định tối thiểu của ngành điện lực ($\cos\varphi \ge 0,9$) nên công trình không cần đầu tư hệ thống tụ bù công suất phản kháng.
2. Vì sao phương án dùng 2 máy biến áp 1000 kVA được lựa chọn dù vốn đầu tư ban đầu cao hơn phương án 1 máy biến áp 1250 kVA?
Mặc dù phương án 2 có vốn đầu tư ban đầu cao hơn ($724\text{ triệu đồng}$ so với $452\text{ triệu đồng}$), nhưng khi xét hàm chi phí tính toán quy năm ($Z$), phương án 2 chỉ tốn $237,055\text{ triệu đồng/năm}$ so với $371,699\text{ triệu đồng/năm}$ của phương án 1. Nguyên nhân là phương án 2 đảm bảo cấp điện liên tục khi có 1 máy gặp sự cố nhờ hệ số quá tải $1,4$, giúp triệt tiêu hoàn toàn chi phí thiệt hại do mất điện ($Y_2 = 0$, trong khi phương án 1 thiệt hại $Y_1 = 193,826\text{ triệu đồng/năm}$).
3. Tổ máy phát điện dự phòng và tủ ATS được lựa chọn theo thông số nào?
Máy phát điện được chọn để cấp cho phụ tải ưu tiên ($P_{ptut} = 683,51\text{ kW}$, $S_{ptut} \approx 758,9\text{ kVA}$). Đồ án chọn 01 tổ máy phát 3 pha CUMMINS CDS-880KT (công suất liên tục 800 kVA, dự phòng 880 kVA, động cơ KTA38-G2B). Tủ chuyển mạch tự động ATS được chọn là loại 3 pha Osung OSS-616-PC 3P định mức 1600A, phù hợp với dòng cực đại của máy biến áp $1.000\text{ kVA}$.
4. Dây dẫn từ nguồn trung áp vào TBA và thanh cái từ TBA đến tủ phân phối chính có quy cách gì?
Tuyến cáp trung áp 22 kV từ điểm đấu nối vào TBA ($45\text{ m}$) sử dụng cáp ngầm ALCATEL 24kV Cu/XLPE/PVC/DSTA/PVC ruột đồng tiết diện $50\text{ mm}^2$ ($I_{cp} = 147\text{ A}$). Đoạn dẫn từ trạm biến áp đến tủ phân phối chính TPP ($9\text{ m}$) sử dụng thanh dẫn đồng định hình 1 thanh/pha kích thước $80 \times 10\text{ mm}^2$ ($I_{cp} = 2.160\text{ A}$).
5. Khối căn hộ chung cư được thiết kế và cấp nguồn ưu tiên như thế nào?
Toàn bộ chung cư có 176 căn hộ ở từ tầng 2 đến tầng 23 (8 căn/tầng gồm 4 căn loại A $98,9\text{ m}^2$ và 4 căn loại B $95,5\text{ m}^2$). Dây dẫn cấp từ tủ tầng về tủ căn hộ loại A là cáp đồng CADIVI 2 lõi Cu/PVC $8,0\text{ mm}^2$. Ngoài nguồn điện sinh hoạt thông thường, mỗi căn hộ được bố trí riêng 1 lộ ưu tiên $10\text{ A}$ ($2,2\text{ kVA}$) dùng dây đồng mềm CADIVI $1,5\text{ mm}^2$ kết nối với tủ ưu tiên trục đứng để duy trì các phụ tải thiết yếu khi mất lưới điện chính.
Kết luận
Đồ án tốt nghiệp của sinh viên Nguyễn Tiến Cương đã xây dựng một phương án thiết kế cung cấp điện hoàn chỉnh, đạt chuẩn kỹ thuật và tối ưu kinh tế cho tòa nhà chung cư 23 tầng với phụ tải tính toán $1.210,20\text{ kVA}$. Giải pháp sử dụng 02 máy biến áp $1.000\text{ kVA}$ kết hợp tổ máy phát điện diesel $880\text{ kVA}$ và hệ thống thanh dẫn đồng phân đoạn đảm bảo tính liên tục và an toàn cao cho công trình thuộc hộ tiêu thụ loại 2. Các kết quả tính toán ngắn mạch, sụt áp và thiết kế mạng điện chi tiết căn hộ được thực hiện bài bản, có giá trị ứng dụng thực tiễn cao trong lĩnh vực thiết kế cơ điện công trình cao tầng.
