Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Điện năng giữ vai trò then chốt trong quá trình xây dựng cơ sở hạ tầng, phát triển kinh tế và phục vụ đời sống dân sinh. Khi quy hoạch các đô thị, khu kinh tế hoặc các công trình nhà ở nhiều tầng, việc thiết lập hệ thống cung cấp điện an toàn, ổn định và liên tục là yêu cầu kỹ thuật bắt buộc. Đối với loại hình công trình tòa nhà căn hộ cho thuê, việc gián đoạn cung cấp điện không chỉ gây đình trệ sinh hoạt mà còn ảnh hưởng trực tiếp đến an toàn kỹ thuật của toàn bộ tòa nhà.

Đồ án tốt nghiệp "Thiết kế cung cấp điện cho toà nhà căn hộ cho thuê 10 tầng tại Việt Yên – Bắc Giang" được giao cho sinh viên Đinh Trung Hiếu (ngành Điện Tự động Công nghiệp, Trường Đại học Quản lý và Công nghệ Hải Phòng) vào ngày 12 tháng 3 năm 2023, dưới sự hướng dẫn của ThS. Nguyễn Văn Dương. Đề tài xuất phát từ bài toán thiết kế kỹ thuật thực tế cho công trình nhà ở kết hợp cho thuê thuộc sở hữu của hộ gia đình ông Trần Trọng Tùng.

Nhiệm vụ nghiên cứu của đồ án bao gồm:

  1. Thu thập các số liệu thực tế, nghiên cứu mặt bằng kiến trúc và khảo sát đặc tính tiêu thụ điện của công trình.
  2. Hệ thống hóa cơ sở lý thuyết, xác định phụ tải tính toán cho các căn hộ, khu vực công cộng, tầng hầm/tầng 1, tầng tum và hệ thống động lực thang máy.
  3. Lựa chọn phương án cung cấp điện tối ưu: tính chọn dung lượng máy biến áp lưới, máy phát điện dự phòng, hệ thống chuyển nguồn tự động ATS.
  4. Tính toán, lựa chọn mạng lưới dây dẫn, thanh dẫn hạ áp, máy biến dòng và các thiết bị đóng cắt bảo vệ cho toàn bộ hệ thống phân phối.
  5. Thiết kế hệ thống chống sét trực tiếp và chống sét lan truyền bảo vệ kết cấu công trình.
  6. Thiết kế hệ thống nối đất an toàn cho các thiết bị điện một pha, ba pha và trạm biến áp.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Hệ thống cung cấp điện động lực, chiếu sáng sinh hoạt, thiết bị phân phối - đóng cắt, hệ thống chống sét và nối đất an toàn.
  • Phạm vi không gian: Tòa nhà căn hộ cho thuê 10 tầng sàn tại địa bàn huyện Việt Yên, tỉnh Bắc Giang, với tổng diện tích sàn xây dựng là 815.896 m².
  • Phạm vi kỹ thuật: Giới hạn trong phần tính toán phụ tải điện, lựa chọn thiết bị trạm hạ thế 22/0,4 kV, trạm phát điện diesel dự phòng 380 V, mạng lưới phân phối hạ áp từ tủ chính đến các tủ tầng, không đi sâu vào chi tiết hệ thống tự động hóa điều khiển tòa nhà chuyên sâu.
  • Thời gian thực hiện: Năm 2023.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Đồ án sử dụng phối hợp các cơ sở lý thuyết chuyên ngành kỹ thuật điện, hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật quốc gia và hướng dẫn thiết kế công nghiệp quốc tế:

  1. Khung lý thuyết và tiêu chuẩn áp dụng:

    • Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7114-2008 về Ecgônômi – Chiếu sáng nơi làm việc: Áp dụng các quy định về độ rọi tiêu chuẩn cho từng khu vực công trình (phòng ngủ: 100 lux; nhà vệ sinh: 100 lux; hành lang chung: 100 lux).
    • Hướng dẫn thiết kế cung cấp điện của hãng Schneider Electric: Áp dụng bảng tra hệ số đồng thời ($K_s$) theo chức năng mạch và hệ số sử dụng ($K_u$) đối với các thiết bị tiêu thụ điện căn hộ và động cơ.
    • Hướng dẫn thiết kế cung cấp điện theo tiêu chuẩn quốc tế IEC (bảng B36): Áp dụng chuẩn hóa các thông số vận hành và lựa chọn dây dẫn, khí cụ hạ áp.
    • Quyết định 797 ĐL HCM của Tổng công ty Điện lực TP. Hồ Chí Minh: Áp dụng quy chuẩn lựa chọn thông số máy biến áp phân phối ba pha.
    • Giáo trình Hệ thống cung cấp điện (sách HTCCĐ): Áp dụng các bảng tra cứu máy biến dòng, độ sụt áp và thông số vật lý của dây cáp.

  2. Phương pháp nghiên cứu và tính toán kỹ thuật:

    • Phương pháp xác định phụ tải tính toán: Tác giả trình bày và so sánh 4 phương pháp lý thuyết:
      • Phương pháp công suất đặt và hệ số nhu cầu ($P_{tt} = k_{nc} \cdot \sum P_{đi}$).
      • Phương pháp suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản xuất ($P_{tt} = p_0 \cdot f$).
      • Phương pháp suất tiêu hao điện năng trên một đơn vị sản phẩm ($P_{tt} = \frac{M \cdot W_0}{T_{max}}$).
      • Phương pháp hệ số cực đại $k_{max}$ kết hợp công suất trung bình $p_{tb}$ (phương pháp số thiết bị hiệu quả $n_{hq}$). Trong tính toán thiết kế chi tiết cho tòa nhà, tác giả áp dụng phương pháp công suất đặt kết hợp hệ số đồng thời ($K_s$) và hệ số sử dụng ($K_u$).
    • Phương pháp tính toán chiếu sáng: So sánh các trường phái tính toán của Liên Xô (hệ số sử dụng, công suất riêng, phương pháp điểm), Mỹ (phương pháp quang thông, phương pháp điểm), Pháp (hệ số sử dụng, phương pháp điểm). Tác giả lựa chọn phương pháp hệ số sử dụng (phương pháp quang thông tổng) để tính số lượng bóng đèn LED cho từng phòng, từng căn hộ và các khu vực chức năng.
    • Phương pháp tính chọn dây dẫn và khí cụ điện: Lựa chọn theo điều kiện phát nóng liên tục cho phép ($I_{cp} \ge I_{lvmax}$), kiểm tra độ sụt áp, độ bền cơ học và phối hợp bảo vệ theo dòng ngắn mạch định mức.

  3. Nguồn dữ liệu:

    • Bản vẽ mặt bằng kiến trúc phân tầng của công trình 10 tầng của hộ ông Trần Trọng Tùng tại Việt Yên, Bắc Giang.
    • Thông số kỹ thuật từ nhà chế tạo: Máy biến áp THIBIDI, máy phát điện Mitsubishi, thiết bị đóng cắt ACB của ABB, biến dòng hạ áp BD32/1, đèn chiếu sáng thương mại.

Thiết kế kỹ thuật và giải pháp hệ thống

Hệ thống cung cấp điện của công trình được thiết kế theo cấu trúc mạng hình tia phân cấp, đảm bảo yêu cầu cấp điện liên tục cho phụ tải loại 1:

  1. Cấu trúc nguồn cung cấp và dự phòng:

    • Nguồn chính: Cấp từ lưới điện trung thế 22 kV khu vực qua 01 Trạm biến áp 3 pha hạ áp công suất 2000 kVA (22/0,4 kV).
    • Nguồn dự phòng: Sử dụng 01 tổ máy phát điện diesel 3 pha 380 V công suất 1650 kVA. Hệ thống trang bị tủ chuyển đổi nguồn tự động (ATS - Auto Transfer Switch). Khi mất điện lưới, ATS tự động khởi động máy phát và chuyển mạch đóng điện cho các phụ tải ưu tiên; khi có điện lưới trở lại, ATS tự động chuyển tải về nguồn chính và đưa máy phát về chế độ chờ (Standby Mode).
    • Động cơ diesel được trang bị bộ điều tốc tự động để duy trì tần số ổn định ở 50 Hz.

  2. Sơ đồ nguyên lý phân phối hạ áp:

    • Điện áp từ máy biến áp hạ thế hoặc máy phát điện dự phòng được đấu nối trực tiếp vào tủ phân phối hạ áp chính (MBS).
    • Từ tủ MBS, nguồn năng lượng được chia thành các lộ cáp ngầm dẫn đến tủ phân phối trung gian, sau đó phân phối đến các tủ điện tầng (TĐ-1F đến TĐ-10F), tủ điện tầng tum (TĐ-TUM) và tủ điện điều khiển thang máy (TĐ-TM).
Tên thiết bị / Hạng mục Thông số kỹ thuật lựa chọn Nhà sản xuất / Quy chuẩn Chức năng trong hệ thống
Máy biến áp chính 3 pha, 2000 kVA, 22/0,4 kV, $P_0 = 2510\text{ W}$, $P_k = 19000\text{ W}$, $U_k = 6\text{ - }10%$ THIBIDI (theo QĐ 797 ĐL HCM) Biến đổi điện áp lưới trung thế cấp cho tủ chính
Máy phát điện dự phòng 3 pha, 1650 kVA, 380 V, 50 Hz, 1500 vòng/phút, tiêu hao nhiên liệu 350 lít/h MITSUBISHI (Nhật Bản) Cấp điện dự phòng tự động thông qua ATS
Máy cắt không khí (ACB) E2.2H, 4 cực, $I_{đm} = 2500\text{ A}$, dòng cắt ngắn mạch 200 kA ABB Đóng cắt và bảo vệ đầu vào tủ hạ áp chính (MBS)
Cáp cấp nguồn hạ áp chính Cu/XLPE/PVC/DSTA/PVC, cấu hình $12(1 \times 300\text{ mm}^2) + 3(1 \times 240\text{ mm}^2)$ Cáp đồng hạ thế Dẫn dòng từ trạm biến áp/máy phát vào tủ MBS
Thanh cái tủ phân phối Thanh đồng (Cu), 4 thanh, kích thước $5 \times 100\text{ mm}^2$, $I_{cp} = 2500\text{ A}$ Gia công đồng định hình Phân phối dòng điện chính trong tủ MBS
Máy biến dòng hạ áp Mã BD32/1, tỷ số 2500/5 A, dung lượng 15 VA, cấp chính xác 0,5 Công ty thiết bị điện Đo lường và đấu nối thiết bị bảo vệ tủ chính
  1. Hệ thống chống sét và tiếp địa bảo vệ:
    • Hệ thống chống sét đánh thẳng: Lắp đặt kim thu sét gắn trên đỉnh công trình, tính toán phạm vi bán kính bảo vệ bao phủ toàn bộ mặt bằng 10 tầng và tầng tum.
    • Hệ thống bảo vệ quá điện áp lan truyền: Bố trí chống sét van trên đường dây và trạm biến áp, kết hợp khe hở phóng điện và chống sét ống.
    • Hệ thống nối đất: Hệ thống tiếp địa an toàn nối vỏ kim loại của toàn bộ thiết bị điện 1 pha, 3 pha và trung tính máy biến áp; cuộn dây thứ cấp thứ nhất của máy biến dòng được nối đất trực tiếp để đảm bảo an toàn cho nhân viên vận hành.

Nội dung chính theo từng chương

Chương I: Giới thiệu tổng quan về tòa

Tác giả giới thiệu bối cảnh xây dựng và các đặc tính kỹ thuật cơ bản của công trình:

  • Tên công trình: Tòa nhà căn hộ cho thuê, chủ đầu tư hộ ông Trần Trọng Tùng.
  • Địa điểm xây dựng: Huyện Việt Yên, tỉnh Bắc Giang.
  • Quy mô kiến trúc: Công trình gồm 10 tầng sàn, tổng diện tích sàn là 815.896 m².
  • Yêu cầu kỹ thuật cấp điện cho công trình được xác lập theo 4 tiêu chí cốt lõi:
    1. Độ tin cậy cấp điện: Đảm bảo tính liên tục tùy thuộc vào tính chất phụ tải. Do đặc thù công trình cao tầng có thang máy và lượng cư dân đông đúc, hệ thống xếp vào diện ưu tiên cao, yêu cầu phải có nguồn máy phát điện dự phòng khi lưới điện bị gián đoạn.
    2. Chất lượng điện năng: Được đánh giá qua hai chỉ tiêu định lượng là tần số và độ lệch điện áp trong giới hạn cho phép.
    3. An toàn công trình: Đảm bảo an toàn tuyệt đối cho người vận hành, cư dân sinh sống, thiết bị sử dụng và kết cấu tòa nhà.
    4. Hiệu quả kinh tế: Cân đối tối ưu giữa vốn đầu tư ban đầu và chi phí tổn thất vận hành hàng năm.

Chương II: Xác định phụ tải tính toán tòa nhà

Nội dung chương tập trung vào các bước tính toán chiếu sáng và công suất phụ tải từ cấp phòng, cấp căn hộ đến toàn bộ tòa nhà:

  1. Phương pháp luận tính toán:

    • Tác giả tổng hợp công thức tính toán theo công suất đặt kết hợp hệ số nhu cầu: $$P_{tt} = k_{nc} \cdot \sum_{i=1}^n P_{đi}$$ $$Q_{tt} = P_{tt} \cdot \tan\varphi$$ $$S_{tt} = \sqrt{P_{tt}^2 + Q_{tt}^2} = \frac{P_{tt}}{\cos\varphi}$$
    • Tính toán chiếu sáng theo phương pháp hệ số sử dụng: Diện tích phòng $S$, chiều cao treo đèn sát trần $h' = 0$, chiều cao bề mặt làm việc $h_{lv} = 0,8\text{ m}$. Hệ số phản xạ của phòng: trần trắng ($P_{tr} = 0,7$), tường hồng phấn ($P_{tg} = 0,5$), sàn xanh đậm ($P_{iv} = 0,3$). Hệ số dự trữ (hệ số bù) lấy $d = 1,3$.
    • Kiểm tra sai số quang thông cho phòng ngủ căn hộ 1 ($S = 19,8\text{ m}^2$, sử dụng 2 bóng tuýp LED 18 W quang thông 3000 lm): Sai số quang thông tính ra $\Delta\Phi% = 6,7%$, thỏa mãn giới hạn cho phép từ $-10%$ đến $+20%$; độ rọi trung bình sau 1 năm đạt 93 lux (so với tiêu chuẩn 100 lux).

  2. Phân nhóm phụ tải căn hộ điển hình (tầng 2 có 23 căn hộ):

    • Các căn hộ từ tầng 2 đến tầng 10 có cấu trúc kiến trúc giống nhau. Tác giả tính toán chi tiết cho tầng 2 và nhân rộng cho các tầng còn lại.
Nhóm căn hộ Các thiết bị điện chính trong căn hộ Tổng công suất đặt mỗi căn (W)
Căn 1 - 7 và 15 - 22 2 đèn tuýp LED 18W, 1 đèn toilet 12W, 1 đèn LED trần 12W, 4 ổ cắm 3 cực (220W/cái), bình nước nóng 2500W, điều hòa 2500W, quạt trần 80W, quạt thông gió 24W 6.044
Căn 8, 9, 10, 11, 12 Thiết bị tương đương nhưng bố trí 3 ổ cắm đôi 3 cực 5.824
Căn 13 Thiết bị tương đương nhưng bố trí 5 ổ cắm đôi 3 cực 6.264
Căn 14 1 đèn tuýp LED 18W, 1 đèn toilet 12W, 1 đèn LED 12W, 3 ổ cắm đôi, bình nóng lạnh 2500W, điều hòa 2500W, quạt trần 80W, quạt thông gió 24W 5.806
Căn 23 4 đèn tuýp LED 18W, 1 đèn toilet 12W, 1 đèn LED 12W, 5 ổ cắm đôi, bình nóng lạnh 2500W, điều hòa 2500W, quạt trần 80W, quạt thông gió 24W 6.300
  • Tổng công suất đặt của 23 căn hộ trên tầng 2 đạt $138.150\text{ W}$. Áp dụng hệ số sử dụng $K_u = 1$ và hệ số đồng thời theo tiêu chuẩn cho 23 hộ là $K_s = 0,63$.
  • Khu vực hành lang tầng 2: Chiếu sáng bằng 22 bóng Downlight LED 9W cho dãy hành lang 1, 13 bóng cho dãy hành lang 2, 10 bóng cho khu thang máy, kết hợp đèn kỹ thuật, thang bộ, đèn Exit và ổ cắm kỹ thuật. Tổng công suất hành lang là $2.655\text{ W}$, với $K_s = 0,8$ tính ra $P_{tt} = 2.124\text{ W}$.
  1. Phụ tải các khu vực chức năng khác và tổng hợp toàn tòa nhà:
    • Phụ tải Tầng 1 (TĐ-1F): Gồm 15 tuýp LED 1,2m (18W), 2 tuýp LED 0,6m (10W), 4 đèn cảm ứng (10W), 2 đèn áp trần (12W), 175 đèn Downlight âm trần D110 (9W), 20 đèn Downlight (9W), 3 đèn tường, 4 quạt thông gió, 11 công tắc đơn, 16 công tắc đôi, 6 công tắc ba và 79 ổ cắm đôi. Tổng phụ tải tính toán tầng 1 là $P_{tt} = 18.191\text{ W}$.
    • Phụ tải Tầng TUM (TĐ-TUM): Gồm 19 tuýp LED 1,2m, 2 đèn cảm ứng, 1 đèn báo không (3W), công tắc và 4 ổ cắm. Tổng phụ tải tính toán là $P_{tt} = 3.445\text{ W}$.
    • Phụ tải Thang máy (TĐ-TM): Gồm 3 tổ thang máy, công suất mỗi tổ $15.000\text{ W}$, với hệ số $K_s = 0,8 \Rightarrow P_{tt} = 3 \times 12.000 = 36.000\text{ W}$.
Ký hiệu tủ Vị trí phụ tải Phụ tải tính toán $P_{tt}$ (W)
TĐ-1F Tầng 1 18.191
TĐ-2F Tầng 2 138.150
TĐ-3F Tầng 3 138.150
TĐ-4F Tầng 4 138.150
TĐ-5F Tầng 5 138.150
TĐ-6F Tầng 6 138.150
TĐ-7F Tầng 7 138.150
TĐ-8F Tầng 8 138.150
TĐ-9F Tầng 9 138.150
TĐ-10F Tầng 10 138.150
TĐ-TUM Tầng TUM 3.445
TĐ-TM Thang máy (3 thang máy) 36.000
Tổng cộng Toàn bộ tòa nhà 1.300.986
  • Xác định thông số điện toàn phần của tòa nhà:
    • Hệ số công suất chọn $\cos\varphi = 0,8$ ($\tan\varphi = 0,75$).
    • Tổng công suất tác dụng: $\sum P_{tt} = 1.300.986\text{ W} \approx 1.300,99\text{ kW}$.
    • Tổng công suất phản kháng: $\sum Q_{tt} = P_{tt} \cdot \tan\varphi = 1.300,99 \times 0,75 = 975,74\text{ kVAr}$.
    • Tổng công suất toàn phần: $S_{tt} = \frac{P_{tt}}{\cos\varphi} = \frac{1.300,99}{0,8} = 1.626,23\text{ kVA}$.

Chương III: Phương án cung cấp điện cho tòa nhà

Chương này trình bày quá trình tính toán và lựa chọn thiết bị cho nguồn cấp và mạng phân phối hạ áp:

  • Lựa chọn phương án máy biến áp: Đồ án phân tích ưu nhược điểm của 3 phương án cấu hình (1 MBA, 2 MBA, 3 MBA). Do tính chất tòa nhà căn hộ cho thuê, tác giả chọn giải pháp kết hợp 1 MBA với 1 máy phát điện dự phòng nhằm cân đối giữa chi phí đầu tư và độ tin cậy. Với điều kiện $S_{MBA} \ge S_{tt} = 1.626,23\text{ kVA}$, tác giả chọn 1 máy biến áp 3 pha THIBIDI dung lượng 2000 kVA, cấp điện áp 22/0,4 kV.
  • Lựa chọn máy phát điện dự phòng: Chọn 01 máy phát Mitsubishi 1650 kVA, điện áp 380 V, tần số 50 Hz, 3 pha, tốc độ 1500 vòng/phút, tiêu hao nhiên liệu 350 lít/h, trọng lượng 22.600 kg.
  • Tính chọn khí cụ đóng cắt chính: Dòng điện làm việc cực đại tính toán: $$I_{lvmax} = \frac{S_{tt}}{\sqrt{3} \cdot U_{đm}} = \frac{1.626,23}{\sqrt{3} \times 0,4} \approx 2.347,26\text{ A}$$ Chọn máy cắt không khí ACB ABB E2.2H loại 4 cực, dòng định mức $I_{đmA} = 2500\text{ A} \ge 2.347,26\text{ A}$, khả năng cắt dòng ngắn mạch đạt 200 kA.
  • Lựa chọn cáp nguồn chính: Cáp đồng hạ thế Cu/XLPE/PVC/DSTA/PVC, mỗi pha gồm 4 sợi cáp đơn tiết diện $300\text{ mm}^2$ ($I_{cp} = 583\text{ A}$ mỗi sợi, tổng dòng chịu đựng mỗi pha là $2.332\text{ A} - 2.500\text{ A}$), dây trung tính gồm 3 sợi $240\text{ mm}^2$. Quy cách cáp tổng thể: $12(1 \times 300\text{ mm}^2) + 3(1 \times 240\text{ mm}^2)$.
  • Thiết bị biến dòng và thanh cái: Chọn máy biến dòng hạ áp BD32/1 tỷ số 2500/5 A; thanh cái tủ điện chính bằng đồng (Cu) kích thước $5 \times 100\text{ mm}^2$ với dòng cho phép $I_{cp} = 2500\text{ A}$.

Chương IV: Thiết kế chống sét cho tòa nhà

Nội dung chương trình bày giải pháp bảo vệ an toàn chống sét:

  • Tổng hợp các phương tiện chống sét: Chống sét lan truyền từ đường dây và trạm biến áp sử dụng phối hợp khe hở phóng điện, chống sét ống và chống sét van.
  • Phạm vi bảo vệ của kim thu sét: Trình bày cơ sở lý thuyết tính toán chiều cao kim, bán kính bảo vệ của một kim thu lôi Franklin độc lập.
  • Tính toán áp dụng thực tế: Thiết lập phương án bố trí kim thu sét trên mái tầng tum nhằm tạo vùng không gian bảo vệ toàn diện cho khối nhà 10 tầng của hộ ông Trần Trọng Tùng.

Chương V: Thiết kế nối đất bảo vệ các thiết bị cho tòa nhà

Tác giả hoàn thiện giải pháp an toàn điện cho công trình:

  • Trình bày phương pháp luận và trình tự tính toán hệ thống nối đất an toàn: Từ khảo sát điện trở suất của đất, tính điện trở của cọc tiếp địa đơn, xác định khoảng cách giữa các cọc đến tính toán thanh nối kim loại và xét đến hệ số sử dụng cọc/thanh.
  • Tính toán nối đất bảo vệ vỏ thiết bị điện một pha, ba pha và tiếp địa làm việc của trạm biến áp, đảm bảo trị số điện trở nối đất tổng hợp nằm trong giới hạn an toàn quy chuẩn.

Kết quả và đóng góp

  1. Kết quả kỹ thuật cụ thể:

    • Hoàn thành đầy đủ hồ sơ tính toán phụ tải cho công trình 10 tầng: Tổng công suất tác dụng đạt $1.300,99\text{ kW}$, công suất phản kháng $975,74\text{ kVAr}$ và công suất toàn phần là $1.626,23\text{ kVA}$.
    • Xác lập bảng cấu hình thiết bị cấp nguồn chính xác: 01 máy biến áp THIBIDI 2000 kVA (22/0,4 kV); 01 máy phát điện diesel Mitsubishi 1650 kVA; 01 máy cắt không khí ACB ABB E2.2H (2500 A, 200 kA).
    • Thiết kế đồng bộ hệ thống phân phối: Hệ thống thanh cái đồng $5 \times 100\text{ mm}^2$, cáp hạ áp Cu/XLPE/PVC/DSTA/PVC cấu hình $12(1 \times 300\text{ mm}^2) + 3(1 \times 240\text{ mm}^2)$, hệ thống biến dòng BD32/1 (2500/5 A).
    • Thiết lập các phương án bảo vệ: Bố trí chống sét trực tiếp trên mái, chống sét lan truyền trên lưới và hệ thống tiếp địa an toàn cho toàn bộ thiết bị.

  2. Giải pháp đề xuất:

    • Áp dụng hệ thống chuyển mạch tự động ATS kết hợp máy phát diesel dự phòng 1650 kVA nhằm đảm bảo liên tục cấp điện cho các phụ tải trọng yếu (thang máy, bơm nước, chiếu sáng sự cố).
    • Chuẩn hóa việc phân bổ phụ tải căn hộ thành các nhóm điển hình giúp đơn giản hóa mạng lưới cấp dây và thuận tiện cho việc thi công, bảo trì.

  3. Đóng góp của đồ án:

    • Kết nối chặt chẽ giữa lý thuyết hệ thống cung cấp điện và thực tiễn thiết kế một công trình nhà ở cao tầng có quy mô cụ thể tại Việt Yên, Bắc Giang.
    • Ứng dụng đầy đủ các bảng tra cứu hệ số $K_s, K_u$ theo tiêu chuẩn Schneider Electric và IEC để xác định phụ tải tính toán sát với nhu cầu sử dụng thực tế của mô hình căn hộ dịch vụ cho thuê.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế đã nêu trong văn bản:
    • Tác giả tự nhận định do thời gian thực hiện có hạn, phạm vi đồ án chỉ tập trung vào các bài toán tính toán cơ bản: phụ tải, chọn công suất MBA, máy phát, dây dẫn, thiết bị đóng cắt bảo vệ, chống sét và tiếp địa.
    • Một số dữ liệu thực địa và tài liệu chi tiết chưa được tiếp cận trọn vẹn, có thể dẫn đến sai số nhất định trong quá trình tính toán.
    • Đồ án chưa thực hiện bài toán đánh giá hiệu quả kinh tế - tài chính chi tiết (vốn đầu tư thiết bị cụ thể, chi phí lắp đặt, thời gian thu hồi vốn).
  • Hướng mở rộng nghiên cứu:
    • Khảo sát đo đạc thực tế địa chất và điện trở suất của đất tại hiện trường xây dựng ở Việt Yên - Bắc Giang để tối ưu hóa số lượng cọc tiếp địa.
    • Bổ sung thiết kế hệ thống tụ bù tự động để nâng cao hệ số công suất $\cos\varphi$ trên thanh cái hạ áp.
    • Tích hợp hệ thống quản lý năng lượng tòa nhà (BMS) và các giải pháp tiết kiệm năng lượng thông minh.

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu tham khảo hữu ích cho:

  • Đối tượng: Sinh viên các ngành Điện tự động công nghiệp, Hệ thống điện, Kỹ thuật điện công trình (M&E) đang làm đồ án môn học hoặc đồ án tốt nghiệp về thiết kế cung cấp điện cho nhà cao tầng, chung cư, khách sạn.
  • Nội dung có giá trị tham khảo cao:
    • Phương pháp phân tích và lập bảng tính toán phụ tải chi tiết cho các mẫu căn hộ điển hình từ thông số thiết bị tiêu thụ thực tế.
    • Quy trình chọn lựa thiết bị trạm biến áp, máy phát điện dự phòng, máy cắt ACB và tính chọn tiết diện cáp hạ áp nhiều sợi đơn trên mỗi pha.
    • Các bước tính toán quang thông và độ rọi áp dụng tiêu chuẩn TCVN 7114-2008.

Câu hỏi thường gặp

1. Công trình được thiết kế trong đồ án có quy mô và đặc điểm kiến trúc như thế nào?
Công trình là tòa nhà căn hộ cho thuê thuộc sở hữu của hộ gia đình ông Trần Trọng Tùng, tọa lạc tại huyện Việt Yên, tỉnh Bắc Giang. Công trình có quy mô kiến trúc gồm 10 tầng sàn và tầng tum, với tổng diện tích sàn xây dựng là 815.896 m².

2. Tổng phụ tải tính toán của toàn bộ tòa nhà là bao nhiêu?
Tổng phụ tải tác dụng tính toán của tòa nhà là $\sum P_{tt} = 1.300.986\text{ W}$ (tương đương 1.300,99 kW). Với hệ số công suất chọn $\cos\varphi = 0,8$ ($\tan\varphi = 0,75$), công suất phản kháng là $Q_{tt} = 975,74\text{ kVAr}$ và công suất toàn phần là $S_{tt} = 1.626,23\text{ kVA}$.

3. Tác giả lựa chọn dung lượng máy biến áp và máy phát điện dự phòng là bao nhiêu?
Tác giả lựa chọn 01 máy biến áp 3 pha THIBIDI công suất 2000 kVA, cấp điện áp 22/0,4 kV theo Quyết định 797 ĐL HCM. Máy phát điện dự phòng được chọn là tổ máy diesel Mitsubishi (Nhật Bản) 3 pha 380 V, công suất 1650 kVA, tốc độ 1500 vòng/phút và mức tiêu hao nhiên liệu 350 lít/h.

4. Thiết bị đóng cắt chính tại tủ hạ áp tổng (MBS) và cấu hình cáp nguồn được chọn ra sao?
Thiết bị đóng cắt chính là máy cắt không khí ACB ABB E2.2H loại 4 cực, dòng định mức 2500 A, khả năng cắt dòng ngắn mạch 200 kA (dòng làm việc cực đại tính toán là $2.347,26\text{ A}$). Dây dẫn nguồn từ trạm vào tủ MBS là cáp đồng Cu/XLPE/PVC/DSTA/PVC cấu hình $12(1 \times 300\text{ mm}^2) + 3(1 \times 240\text{ mm}^2)$, kết hợp 4 thanh cái đồng kích thước $5 \times 100\text{ mm}^2$.

5. Trong đồ án, phụ tải căn hộ tầng điển hình (tầng 2) được phân chia và tính toán như thế nào?
Tầng 2 gồm 23 căn hộ được chia thành 5 nhóm công suất đặt: nhóm căn 1-7 và 15-22 (6.044 W/căn), nhóm căn 8-12 (5.824 W/căn), căn 13 (6.264 W), căn 14 (5.806 W) và căn 23 (6.300 W). Tổng công suất đặt của 23 căn hộ là $138.150\text{ W}$, được tính toán với hệ số sử dụng $K_u = 1$ và hệ số đồng thời $K_s = 0,63$.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Thiết kế cung cấp điện cho toà nhà căn hộ cho thuê 10 tầng tại Việt Yên – Bắc Giang" của sinh viên Đinh Trung Hiếu đã giải quyết trọn vẹn và bài bản nhiệm vụ thiết kế kỹ thuật điện cho một công trình dân dụng cao tầng cụ thể. Tác giả đã thực hiện đầy đủ các khâu từ tính toán chiếu sáng, xác định phụ tải động lực, lựa chọn cấu hình trạm biến áp 2000 kVA, máy phát diesel dự phòng 1650 kVA, đến thiết kế hệ thống đóng cắt, thanh dẫn, cáp điện, chống sét và tiếp địa an toàn. Bản thuyết minh đồ án là tài liệu tham khảo có giá trị kỹ thuật thực tế cho sinh viên ngành Điện Tự động Công nghiệp và các kỹ sư thiết kế hệ thống cơ điện công trình.