Thiết Kế Cung Cấp Điện Cho Tòa Nhà 12 Tầng 55 Điện Biên Phủ

Việc thiết kế hệ thống M&E cho một công trình cao tầng như Tòa nhà 12 tầng tại 55 Điện Biên Phủ, Hải Phòng là một… 73 trang · Trường Đại Học Bách Khoa · 2023.

• Trường học: Trường Đại Học Bách Khoa
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện
• Đề tài: Thiết Kế Cung Cấp Điện Cho Tòa Nhà 12 Tầng 55 Điện Biên Phủ
• Loại tài liệu: Đồ Án Tốt Nghiệp
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI NÓI ĐẦU
• 1. CHƯƠNG I: GIỚI THỆU TỔNG QUAN VỀ TÒA 55 ĐIỆN BIÊN PHỦ
• 1.1. GIỚI THIỆU CHUNG
• 1.2. YÊU CẦU CUNG CẤP ĐIỆN CHO TÒA NHÀ 12 TẦNG 55 ĐIỆN BIÊN PHỦ
• 2. CHƯƠNG II: XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CHO TÒA NHÀ 12 TÂNG ĐIỆN BIÊN PHỦ
• 2.1. GIỚI THIỆU CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN
• 2.1.1. Xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu
• 2.1.2. Xác định phụ tải tính toán theo suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản xuất
• 2.1.3. Xác định phụ tải tính toán theo suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm
• 2.1.4. Xác định phụ tải tính toán theo hệ số cực đại kmax và công suất trung bình ptb (còn gọi là phương pháp số thiết bị hiệu quả nhq)
• 2.2. PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN CHIẾU SÁNG
• 2.3. THỐNG KÊ PHỤ TẢI TOÀN TÒA NHÀ
• 2.3.1. Tính toán các tủ điện, chiếu sáng tầng 1A
• 2.3.2. Tính toán các tủ điện và chiếu sáng tầng 2
• 2.3.3. Tính toán các tủ điện và chiếu sáng tầng 3-10
• 2.3.4. Tính toán tủ điện và chiếu sáng tầng 11
• 2.3.5. Bảng tính toán các tủ điện tầng 12 ( Kỹ Thuật)
• 2.3.6. Bảng tính toán các tủ điện văn phòng điển hình
• 2.3.7. Bảng tính toán các tủ điện điều hòa
• 3. CHƯƠNG III: PHƯƠNG ÁN CUNG CẤP ĐIỆN
• 3.1. LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN CẤP ĐIỆN CHO TÒA NHÀ 12 TẦNG
• 3.2. XÁC ĐỊNH DUNG LƯỢNG CHO TRẠM BIẾN ÁP
• 3.2.1. Tổng quan về chọn trạm biến áp
• 3.2.2. Chọn số lượng và công suất MBA
• 3.3. TÍNH TOÁN VÀ LỰA CHỌN CÁC THIẾT BỊ BẢO VỆ PHÍA CAO ÁP
• 3.4. TÍNH TOÁN LỰA CHỌN DÂY DẪN TỪ TRẠM BIẾN ÁP ĐẾN CÁC TỦ PHÂN PHỐI HẠ TỔNG
• 4. CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ NỐI ĐẤT BẢO VỆ CÁC THIẾT BỊ
• 4.1. TÍNH TOÁN HỆ THỐNG NỐI ĐẤT
• 4.1.1. Nối đất tự nhiên
• 4.1.2. Nối đất nhân tạo
• 4.2. TRÌNH TỰ TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT
• 4.3. TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT
• 4.4. TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT CHO HỆ THỐNG ĐIỆN VÀ CÁC THIẾT BỊ MỘT PHA, BA PHA KHÁC

Tóm tắt

I. Tổng Quan Thiết Kế Cung Cấp Điện Tòa Nhà 12 Tầng Tối Ưu

Việc thiết kế hệ thống M&E cho một công trình cao tầng như Tòa nhà 12 tầng tại 55 Điện Biên Phủ, Hải Phòng là một bài toán phức tạp, đòi hỏi sự chính xác và tuân thủ nghiêm ngặt các tiêu chuẩn kỹ thuật. Một hệ thống cơ điện tòa nhà hiệu quả không chỉ đảm bảo cung cấp năng lượng ổn định cho mọi hoạt động mà còn phải tối ưu về chi phí đầu tư và vận hành. Dự án này, với tổng diện tích sàn lớn và công năng đa dạng từ văn phòng cho thuê đến căn hộ cao cấp, đặt ra yêu cầu cao về độ tin cậy và an toàn của hệ thống điện. Theo đồ án tốt nghiệp của sinh viên Cao Thành Minh (Trường Đại học Quản lý và Công nghệ Hải Phòng), thiết kế cung cấp điện cho tòa nhà này phải đáp ứng bốn yêu cầu cốt lõi: độ tin cậy, chất lượng điện năng, an toàn và kinh tế. Mỗi yếu tố đều đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo sự vận hành thông suốt của toàn bộ công trình. Một giải pháp cung cấp điện an toàn và bền vững là nền tảng cho sự phát triển lâu dài của tòa nhà, tạo niềm tin cho chủ đầu tư và người sử dụng. Việc lập thuyết minh thiết kế điện chi tiết ngay từ giai đoạn đầu là bắt buộc, giúp các nhà thầu cơ điện M&E có cơ sở để triển khai thi công chính xác.

1.1. Giới thiệu dự án và quy mô công trình 55 Điện Biên Phủ

Tọa lạc tại địa chỉ 55 Điện Biên Phủ, Hải Phòng, dự án là một tổ hợp căn hộ và văn phòng cho thuê cao cấp quy mô 12 tầng. Công trình được đầu tư bởi Công ty Cổ phần Du lịch Hải Phòng, nằm trên một trong những tuyến đường sầm uất nhất thành phố. Với thiết kế hiện đại, công năng sử dụng đa dạng, tòa nhà yêu cầu một hệ thống phân phối điện mạnh mẽ, linh hoạt để phục vụ cả khu vực văn phòng chuyên nghiệp và không gian sống tiện nghi. Việc tư vấn thiết kế điện cho công trình này cần xem xét kỹ lưỡng các đặc điểm kiến trúc và mục đích sử dụng của từng khu vực để đưa ra phương án tối ưu nhất.

1.2. Các yêu cầu cốt lõi đối với hệ thống điện nhà cao tầng

Theo tài liệu nghiên cứu, hệ thống điện cho tòa nhà 12 tầng phải đáp ứng bốn tiêu chí chính. Thứ nhất, độ tin cậy cấp điện phải ở mức cao nhất, đảm bảo điện năng liên tục cho các phụ tải quan trọng như thang máy, bơm cứu hỏa, hệ thống an ninh thông qua máy phát điện dự phòng. Thứ hai, chất lượng điện năng, thể hiện qua sự ổn định của điện áp và tần số, phải nằm trong giới hạn cho phép. Thứ ba, tính an toàn cho người vận hành, người sử dụng và thiết bị là ưu tiên hàng đầu, đòi hỏi hệ thống chống sét và tiếp địa đạt chuẩn. Cuối cùng, yếu tố kinh tế được cân nhắc qua việc tối ưu vốn đầu tư ban đầu và chi phí vận hành, bảo trì hệ thống điện tòa nhà trong dài hạn.

II. Thách Thức Khi Tính Toán Phụ Tải Điện Cho Tòa Nhà Đa Năng

Thách thức lớn nhất trong việc thiết kế cung cấp điện cho tòa nhà đa năng là xác định chính xác phụ tải tính toán. Đây là cơ sở để lựa chọn công suất trạm biến áp cho tòa nhà, máy phát điện và các thiết bị bảo vệ. Việc tính toán sai lệch có thể dẫn đến lãng phí vốn đầu tư nếu chọn thiết bị quá lớn, hoặc gây quá tải, sụt áp và mất an toàn nếu chọn thiết bị quá nhỏ. Đồ án của sinh viên Cao Thành Minh đã chỉ ra nhiều phương pháp tính toán phụ tải điện khác nhau, từ đơn giản đến phức tạp, như phương pháp theo công suất đặt và hệ số nhu cầu, phương pháp theo suất phụ tải trên đơn vị diện tích, hay phương pháp theo hệ số cực đại (kmax). Mỗi phương pháp có ưu nhược điểm riêng và việc lựa chọn phương pháp phù hợp phụ thuộc vào giai đoạn thiết kế và mức độ chi tiết của dữ liệu đầu vào. Đối với một công trình phức hợp như tòa nhà 55 Điện Biên Phủ, việc kết hợp nhiều phương pháp để kiểm tra chéo kết quả là cần thiết, đảm bảo bản vẽ thiết kế điện và các thông số kỹ thuật có độ tin cậy cao nhất trước khi tiến hành thi công hệ thống điện tòa nhà.

2.1. Phân tích các phương pháp xác định phụ tải tính toán

Tài liệu gốc trình bày bốn phương pháp chính để xác định phụ tải tính toán. Phương pháp theo công suất đặt và hệ số nhu cầu (Ptt = knc.∑Pđm) có ưu điểm là đơn giản nhưng kém chính xác vì knc là giá trị tra cứu cố định. Phương pháp theo suất phụ tải trên 1m² diện tích (Ptt = p0.f) thường dùng trong thiết kế sơ bộ. Phương pháp theo suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm (Ptt = M.W0/Tmax) phù hợp với các thiết bị có đồ thị phụ tải ổn định. Phương pháp theo hệ số cực đại (kmax) và công suất trung bình cho kết quả chính xác cao nhất vì xét đến nhiều yếu tố ảnh hưởng, là lựa chọn ưu tiên cho các thiết kế chi tiết.

2.2. Khó khăn trong việc tổng hợp phụ tải từ các khu vực khác nhau

Tòa nhà 55 Điện Biên Phủ bao gồm nhiều loại phụ tải với đặc tính vận hành khác nhau: khu văn phòng, khu căn hộ, khu dịch vụ công cộng, hệ thống điện động lực (thang máy, bơm nước, điều hòa), và hệ thống điện nhẹ (ELV). Việc tổng hợp và áp dụng hệ số đồng thời cho các nhóm phụ tải này đòi hỏi kinh nghiệm và sự am hiểu sâu sắc. Ví dụ, phụ tải chiếu sáng và ổ cắm văn phòng hoạt động chủ yếu vào ban ngày, trong khi phụ tải sinh hoạt tại căn hộ lại tập trung vào buổi tối. Việc bóc tách và tính toán riêng lẻ cho từng tủ điện tầng, sau đó tổng hợp lên tủ điện tổng MSB là quy trình bắt buộc để đảm bảo không bỏ sót và tính toán chính xác tổng công suất yêu cầu.

III. Phương Pháp Tính Toán Và Lựa Chọn Thiết Bị Cung Cấp Điện

Sau khi xác định được tổng phụ tải, bước tiếp theo là xây dựng phương án và lựa chọn thiết bị cho hệ thống cung cấp điện. Dựa trên kết quả thống kê phụ tải toàn tòa nhà trong tài liệu, tổng công suất tính toán là 1157.00 kW, và sau khi cộng thêm 10% dự phòng phát triển, công suất yêu cầu là 1273.00 kW. Với hệ số công suất trung bình là 0.8, tổng công suất biểu kiến yêu cầu đạt 1415.00 kVA. Con số này là thông số đầu vào quan trọng nhất để lựa chọn công suất máy biến áp. Đồ án đề xuất phương án sử dụng một máy biến áp duy nhất để tối ưu chi phí đầu tư. Việc lập sơ đồ nguyên lý hệ thống điện rõ ràng, chi tiết là cực kỳ quan trọng ở giai đoạn này. Nó không chỉ thể hiện luồng phân phối điện từ nguồn tổng đến các tủ nhánh mà còn là cơ sở để các kỹ sư giám sát thi công M&E theo dõi và kiểm tra quá trình lắp đặt, đảm bảo tuân thủ đúng thiết kế và các tiêu chuẩn thiết kế điện nhà cao tầng hiện hành.

3.1. Lựa chọn công suất trạm biến áp và máy phát điện dự phòng

Với tổng công suất biểu kiến yêu cầu là 1415.00 kVA, đồ án đã đề xuất lựa chọn 1 máy biến áp 1600kVA 22/0,4kV của hãng THIBIDI. Lựa chọn này đảm bảo điều kiện SMBA ≥ Stt và có đủ mức dự phòng cho sự phát triển phụ tải trong tương lai. Để đảm bảo cấp điện liên tục cho các phụ tải ưu tiên khi có sự cố lưới điện, một máy phát điện dự phòng công suất 1500kVA của hãng MITSUBISHI đã được lựa chọn. Công suất này đủ để cấp cho các hệ thống quan trọng như thang máy, bơm chữa cháy, chiếu sáng sự cố, và một phần phụ tải sinh hoạt, dịch vụ.

3.2. Tính toán và lựa chọn dây dẫn thiết bị bảo vệ cho tủ tổng

Từ trạm biến áp, nguồn điện được đưa đến tủ điện tổng MSB. Việc tính toán và lựa chọn dây dẫn từ trạm đến tủ tổng phải dựa trên dòng điện định mức, điều kiện sụt áp cho phép và khả năng chịu dòng ngắn mạch. Các thiết bị bảo vệ phía cao áp và hạ áp như máy cắt, aptomat tổng (ACB) phải được lựa chọn cẩn thận để đảm bảo khả năng cắt an toàn khi có sự cố, đồng thời phải có tính chọn lọc để khoanh vùng sự cố, tránh gây mất điện trên diện rộng. Việc này đòi hỏi tuân thủ nghiêm ngặt TCVN thiết kế điện và các quy định của ngành điện lực.

IV. Giải Pháp Thiết Kế Hệ Thống Phân Phối Điện Cho Từng Tầng

Một hệ thống phân phối điện hiệu quả phải đảm bảo điện năng được truyền tải ổn định và an toàn từ tủ tổng đến từng thiết bị tiêu thụ cuối cùng. Tại tòa nhà 55 Điện Biên Phủ, thiết kế cung cấp điện được chia thành các nhánh riêng biệt cho từng tầng và từng loại phụ tải. Từ tủ điện tổng MSB, các đường cáp trục chính sẽ cấp nguồn cho các tủ điện tầng (DB). Mỗi tủ tầng lại được chia thành nhiều lộ (circuit) nhỏ hơn để cấp cho hệ thống chiếu sáng, ổ cắm, và các thiết bị khác trong tầng đó. Đồ án đã trình bày chi tiết các bảng tính toán phụ tải điện cho từng tủ điện, từ tầng 1A, tầng 2, các tầng văn phòng điển hình (3-10), đến tầng 11 và tầng kỹ thuật. Việc phân chia rõ ràng này không chỉ giúp quản lý, vận hành dễ dàng mà còn thuận tiện cho công tác bảo trì hệ thống điện tòa nhà sau này. Các bản vẽ thiết kế điện chi tiết cho từng tầng là tài liệu không thể thiếu để đội ngũ thi công hệ thống điện tòa nhà triển khai công việc một cách chính xác.

4.1. Sơ đồ nguyên lý hệ thống điện và bố trí tủ điện các tầng

Hệ thống điện của tòa nhà được thiết kế theo cấu trúc hình tia. Nguồn điện từ tủ tổng MSB được cấp đến các tủ phân phối tầng thông qua hệ thống thanh dẫn (busway) hoặc cáp trục. Tại mỗi tầng, một tủ điện (DB) được lắp đặt ở phòng kỹ thuật. Từ tủ này, các lộ riêng biệt được kéo đến để cấp nguồn cho chiếu sáng, ổ cắm văn phòng, hệ thống điều hòa và các phụ tải khác. Sơ đồ nguyên lý hệ thống điện thể hiện rõ ràng cách đấu nối, thông số dây dẫn và aptomat cho từng lộ, giúp việc lắp đặt và kiểm tra trở nên hệ thống và khoa học.

4.2. Thiết kế hệ thống chiếu sáng và ổ cắm cho khu vực văn phòng

Đối với các tầng văn phòng điển hình (tầng 3-10), việc tính toán chiếu sáng được thực hiện theo phương pháp hệ số sử dụng, đảm bảo độ rọi tiêu chuẩn cho không gian làm việc. Đồ án sử dụng chủ yếu đèn LED panel 600x600 công suất 36W để tối ưu hiệu quả năng lượng và chất lượng ánh sáng. Hệ thống ổ cắm được bố trí hợp lý để phục vụ các thiết bị văn phòng, với công suất tính toán cho từng lộ được phân chia đều trên ba pha nhằm đảm bảo cân bằng tải, tránh hiện tượng lệch pha gây ảnh hưởng đến chất lượng điện và tuổi thọ thiết bị.

V. Ứng Dụng Thiết Kế Hệ Thống An Toàn Điện Và Phòng Cháy

An toàn là yếu tố không thể xem nhẹ trong bất kỳ công trình nào, đặc biệt là các tòa nhà cao tầng. Giải pháp cung cấp điện an toàn không chỉ dừng lại ở việc lựa chọn thiết bị bảo vệ đúng chuẩn mà còn bao gồm cả hệ thống chống sét và tiếp địa cùng các hệ thống liên quan đến phòng cháy chữa cháy (PCCC). Theo đồ án, hệ thống nối đất bảo vệ được tính toán kỹ lưỡng, bao gồm cả nối đất tự nhiên (tận dụng kết cấu móng) và nối đất nhân tạo (sử dụng cọc và lưới tiếp địa). Hệ thống này đảm bảo an toàn cho con người khi có sự cố rò rỉ điện và bảo vệ thiết bị khỏi các xung điện áp nguy hiểm. Bên cạnh đó, các thiết bị điện phục vụ PCCC như bơm nước chữa cháy, quạt hút khói, chiếu sáng thoát hiểm đều được cấp nguồn ưu tiên và phải thông qua quy trình nghiệm thu PCCC phần điện nghiêm ngặt trước khi đưa vào sử dụng. Điều này khẳng định tầm quan trọng của việc tích hợp các giải pháp an toàn ngay từ khâu tư vấn thiết kế điện.

5.1. Quy trình tính toán hệ thống chống sét và tiếp địa bảo vệ

Hệ thống nối đất được thiết kế để có điện trở nối đất nhỏ hơn hoặc bằng 4 Ohm theo tiêu chuẩn. Quá trình tính toán bao gồm việc xác định điện trở suất của đất, sau đó tính toán số lượng cọc tiếp địa và cách bố trí chúng để đạt được giá trị điện trở yêu cầu. Hệ thống chống sét bao gồm kim thu sét, dây dẫn sét và hệ thống tiếp địa, được thiết kế để bảo vệ công trình khỏi các tác động của sét đánh trực tiếp. Đây là một hạng mục quan trọng mà bất kỳ nhà thầu cơ điện M&E nào cũng phải tuân thủ.

5.2. Yêu cầu về nguồn cấp cho hệ thống PCCC và điện nhẹ ELV

Các phụ tải PCCC như bơm chữa cháy (110.00 kW) và quạt hút khói (11.28 kW) được xác định là phụ tải loại I, yêu cầu cấp điện liên tục. Do đó, chúng phải được kết nối với cả nguồn lưới và nguồn từ máy phát điện dự phòng thông qua tủ chuyển nguồn tự động (ATS). Hệ thống điện nhẹ (ELV), bao gồm hệ thống an ninh, camera, mạng, điện thoại, dù có công suất nhỏ nhưng lại rất quan trọng đối với hoạt động và an toàn của tòa nhà, cũng cần được cấp nguồn ổn định và liên tục.

VI. Kết Luận Về Giải Pháp Cung Cấp Điện Và Hướng Vận Hành

Đồ án Thiết kế cung cấp điện cho Tòa nhà 12 tầng 55 Điện Biên Phủ đã đưa ra một giải pháp toàn diện, đáp ứng đầy đủ các yêu cầu về kỹ thuật, an toàn và kinh tế. Từ việc tính toán phụ tải điện một cách chi tiết, lựa chọn công suất máy biến áp và máy phát điện hợp lý, đến việc thiết kế chi tiết hệ thống phân phối điện cho từng tầng, tất cả đều được thực hiện dựa trên cơ sở khoa học và tuân thủ các tiêu chuẩn thiết kế điện nhà cao tầng như TCVN. Để phương án thiết kế được hiện thực hóa một cách hiệu quả, vai trò của nhà thầu cơ điện M&E là cực kỳ quan trọng. Quá trình thi công hệ thống điện tòa nhà cần được giám sát thi công M&E chặt chẽ để đảm bảo chất lượng. Sau khi hoàn thành, công tác bảo trì hệ thống điện tòa nhà định kỳ và việc xin cấp phép điện lực đầy đủ sẽ là những yếu tố cuối cùng quyết định sự vận hành ổn định và bền vững của toàn bộ hệ thống trong tương lai.

6.1. Tóm tắt giải pháp tối ưu và hiệu quả kinh tế của dự án

Giải pháp sử dụng 1 máy biến áp 1600kVA kết hợp máy phát dự phòng 1500kVA là một lựa chọn cân bằng giữa độ tin cậy và chi phí đầu tư. Việc phân chia hệ thống điện thành các nhánh độc lập, sử dụng thiết bị bảo vệ có tính chọn lọc và áp dụng công nghệ chiếu sáng LED giúp tối ưu hóa việc sử dụng năng lượng, giảm chi phí vận hành. Đây là một giải pháp cung cấp điện an toàn và kinh tế, phù hợp với quy mô và tính chất của công trình.

6.2. Tầm quan trọng của giám sát thi công và bảo trì định kỳ

Thiết kế dù tốt đến đâu cũng sẽ trở nên vô nghĩa nếu thi công không đảm bảo chất lượng. Do đó, công tác giám sát thi công M&E phải được thực hiện bởi đội ngũ kỹ sư có chuyên môn cao, đảm bảo mọi hạng mục đều tuân thủ bản vẽ thiết kế điện. Sau khi đưa vào vận hành, việc lập kế hoạch bảo trì hệ thống điện tòa nhà định kỳ sẽ giúp phát hiện sớm các nguy cơ tiềm ẩn, kéo dài tuổi thọ thiết bị và đảm bảo hệ thống luôn hoạt động ở trạng thái tốt nhất.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

• Lý do chọn đề tài:

  • Nhu cầu cung cấp điện ổn định cho các tòa nhà cao tầng, đặc biệt là tòa nhà 12‑tầng “55 Điện Biên Phủ” tại Hải Phòng, là một vấn đề thực tiễn quan trọng trong ngành Điện Tự Động Công Nghiệp.
  • Đề tài đáp ứng yêu cầu của doanh nghiệp “Công ty cổ phần Du Lịch Hải Phòng” về việc xây dựng hệ thống điện cho khách sạn‑văn phòng, đồng thời là cơ hội để sinh viên áp dụng toàn bộ kiến thức đã học vào một dự án thực tế.

• Mục tiêu và câu hỏi nghiên cứu

  1. Xác định và tính toán phụ tải điện cho tòa nhà 12 tầng, bao gồm các thiết bị chiếu sáng, thang máy, bơm nước, điều hòa,…
  2. Lựa chọn phương án cung cấp điện (máy biến áp, máy phát dự phòng) phù hợp với nhu cầu tải và yêu cầu kinh tế.
  3. Thiết kế hệ thống nối đất và thiết bị bảo vệ để đảm bảo an toàn cho người vận hành và thiết bị.
  4. Đánh giá kết quả thiết kế dựa trên các chỉ tiêu kỹ thuật (công suất biểu kiến, hệ số công suất, độ tin cậy).

• Đối tượng, phạm vi

  • Đối tượng: Tòa nhà 12 tầng “55 Điện Biên Phủ”, gồm khu căn hộ cao cấp, văn phòng cho thuê, khu công cộng, bãi đỗ xe tự động và các phòng chức năng phụ trợ.
  • Phạm vi: Từ khâu thu thập số liệu thực địa, tính toán phụ tải, lựa chọn thiết bị đến thiết kế bố trí tủ điện, dây dẫn, hệ thống nối đất và đề xuất biện pháp bảo vệ. Thời gian thực hiện: từ khi nhận đề tài (2023) đến ngày bảo vệ (2023).

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

• Khung lý thuyết, khái niệm, văn bản pháp luật

  • Phụ tải tính toán: Các phương pháp tính phụ tải được trích từ các sổ tay kỹ thuật, bao gồm:
    • Phương pháp dựa trên công suất đặt và hệ số nhu cầu (Ptt = knc·∑Pđmi).
    • Phương pháp dựa trên suất phụ tải trên diện tích sản xuất (Ptt = p0·f).
    • Phương pháp dựa trên suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm (Ptt = M·W0 / Tmax).
    • Phương pháp hệ số cực đại kmax và công suất trung bình ptb (Ptt = kmax·Pđm).
  • Chiếu sáng: Các chuẩn độ rọi (lux) và hệ số sử dụng được trích từ tài liệu chiếu sáng quốc tế (Liên Xô, Mỹ, Pháp) và bảng phụ lục 7 của tài liệu tham khảo.
  • Nhân chuẩn an toàn điện: Quy định về độ tin cậy cấp điện, hệ số công suất (cosφ), và yêu cầu bảo vệ thiết bị (cầu dao, bảo vệ quá tải, bảo vệ quá áp).

• Phương pháp nghiên cứu

  • Phân tích‑tổng hợp: Đọc, tổng hợp các tài liệu kỹ thuật, sổ tay và tiêu chuẩn quốc gia.
  • Tính toán phụ tải: Áp dụng từng phương pháp trên cho các nhóm thiết bị (chiếu sáng, thang máy, bơm, điều hòa…) và so sánh kết quả để chọn giá trị đại diện.
  • Khảo sát thực địa: Thu thập số liệu về diện tích sàn, số tầng, vị trí lược đồ tòa nhà (sơ đồ mặt bằng, sơ đồ tủ điện).
  • Lựa chọn thiết bị: Dựa trên kết quả tải tính toán, so sánh các loại máy biến áp (MBA) và máy phát (động cơ) có sẵn trên thị trường, xét tiêu chí kinh tế (vốn đầu tư, phí vận hành) và độ tin cậy.
  • Sử dụng bảng tổng hợp: Tạo các bảng markdown để trình bày số liệu phụ tải, thông số thiết bị và kết quả tính toán.

• Nguồn dữ liệu

  • Tài liệu dự án (đề cương, bản vẽ, sơ đồ tủ điện).
  • Sổ tay kỹ thuật thiết bị điện (hệ số nhu cầu, hệ số cực đại).
  • Thông số kỹ thuật của MBA THIBIDI, máy phát Mitsubishi.
  • Các chuẩn quốc tế về chiếu sáng và bảo vệ điện.

Nội dung chính theo từng chương

Chương I – Giới thiệu tổng quan về tòa nhà 55 Điện Biên Phủ

• Mô tả chung:
  • Địa điểm: 55 Điện Biên Phủ, Hải Phòng.
  • Chủ đầu tư: Công ty cổ phần Du Lịch Hải Phòng.
  • Quy mô: 12 tầng, tổng diện tích sàn không được ghi cụ thể, gồm căn hộ cao cấp, văn phòng cho thuê, khu công cộng, bãi đỗ xe tự động.
• Yêu cầu cung cấp điện: Đảm bảo độ tin cậy cao, an toàn cho người vận hành và thiết bị, đồng thời cân nhắc yếu tố kinh tế (vốn đầu tư, chi phí vận hành).

Chương II – Xác định phụ tải tính toán

• Phương pháp tính phụ tải: Được trình bày chi tiết (công suất đặt + hệ số nhu cầu, suất trên diện tích, suất tiêu hao, hệ số cực đại).
• Kết quả phụ tải tổng hợp (đơn vị kW, kVA)

STT	Phụ tải (kW)	Ghi chú
Phụ tải chiếu sáng & ổ cắm	600.84	Tầng 1 + 1A – khu vực công cộng, giao thông, đỗ xe
Văn phòng (tầng 1 + 1A ~ 10)	518.49
Hành lang + sảnh	39.85
Phụ tải cơ	1024.10
Thang máy (2 thang)	30.50
Bơm nước sinh hoạt	14.00
Bơm nước chữa cháy	110.00
Quạt hút khói	11.28
Phụ tải khác (đỗ xe tự động)	40.00
Tổng công suất (kW)	1286.00
Tổng công suất tính toán (kW)	1157.00
Dự phòng phát triển 10 %	115.78
Tổng công suất yêu cầu (kW)	1273.00
Tổng công suất biểu kiến (kVA)	1415.00	Hệ số công suất 0.80

• Chi tiết tính toán từng tầng: Các bảng trong bản gốc liệt kê công suất các tủ điện, loại đèn, số lượng thiết bị và dòng điện tương ứng cho mỗi tầng (từ tầng 1‑A tới tầng 12). Ví dụ: Tầng 1‑A có tủ điện công cộng 13.42 kW, chiếu sáng sảnh 0.43 kW (đèn downlight 9 W), … Các bảng chiếu sáng cho tầng 2‑10, 11, 12 cũng được cung cấp.

Chương III – Phương án cung cấp điện

• Lựa chọn máy biến áp (MBA)
  • Dòng điện lưới: 22 kV → Trạm biến áp 22/0,4 kV.
  • MBA được chọn: 1 máy biến áp 1500 kVA, hãng Thibidi.
  • Thông số kỹ thuật (khoảng trích):

Thông số	Giá trị
Công suất (kVA)	1500
Điện áp	22/0,4 kV
Trọng lượng	1223 kg
Hệ số hiệu suất (Uk)	4‑6 %
Kích thước (mm)	128 × 25 mm (đọc từ bảng, chi tiết cần xác thực)

• Máy phát dự phòng

  • Công suất: 1500 kVA, hãng Mitsubishi.
  • Thông số: 380 V, 50 Hz, 3 phao, tiêu hao 336 kW, tốc độ 1500 rpm, trọng lượng 10 900 kg.

• Lựa chọn số lượng MBA: Vì tòa nhà thuộc “hộ tiêu thụ loại 1” (yêu cầu cấp điện liên tục), chọn 1 MBA. Lý do: chi phí thấp, đủ đáp ứng công suất yêu cầu (SMBA ≥ Stt = 1370,92 kVA).

• Lựa chọn nguồn dự phòng: Máy phát 1500 kVA đáp ứng tải khi mất mạng lưới.

Chương IV – Thiết kế và triển khai nối đất bảo vệ các thiết bị

• Tính toán hệ thống nối đất: Áp dụng các công thức chuẩn (điện áp bảo vệ, độ trở kháng đất) cho hệ thống một pha và ba pha.
• Nối đất tự nhiên: Dùng thanh thép cốt thép hoặc ống thép nhét trong đất, chiều dài tối thiểu tính theo chuẩn VN‑TC 1056.
• Nối đất nhân tạo: Dây nối đất nhôm hoặc đồng, cắt tỉa và bảo vệ chống ăn mòn.
• Kết quả tính toán: Không có số liệu cụ thể trong fulltext, vì vậy chỉ tóm tắt quy trình thiết kế và nhấn mạnh việc tuân thủ chuẩn VN.

Thiết kế và triển khai (đối với đồ án kỹ thuật)

• Kiến trúc hệ thống điện:

  • Mạch cấp chính: Nguồn 22 kV → Trạm biến áp 22/0,4 kV → Tủ phân phối trung tâm → Tủ phân phối trung gian → Tủ điện từng tầng.
  • Đường dây truyền tải: Cáp 10 kV (sơ đồ không chi tiết trong văn bản).
  • Bảo vệ: Cầu dao bảo vệ quá tải, bảo vệ quá áp, bảo vệ rò rỉ đất ở mỗi tủ.

• Công nghệ, thiết bị:

  • Đèn LED downlight 9 W, LED panel 600 × 600 mm 36 W, đèn ốp trần 12 W...
  • Máy biến áp THIBIDI 1500 kVA, máy phát Mitsubishi 1500 kVA.
  • Hệ thống điều hòa trung tâm (cassette 4 W, dàn nóng RF/OU‑01…RF/OU‑19) với tổng công suất 196.93 kW.

• Kiểm thử:

  • Kiểm tra tải thực: Đo dòng điện từng tủ, so sánh với dòng tính toán (Itt trong bảng).
  • Kiểm tra nối đất: Đo điện trở đất < 10 Ω (theo chuẩn).
  • Kiểm tra bảo vệ: Thử nghiệm thời gian ngắt của cầu dao bảo vệ quá tải và quá áp theo IEC 60947.

Kết quả và đóng góp

• Kết quả chính

  • Tổng công suất yêu cầu: 1273 kW (tương ứng 1415 kVA với hệ số công suất 0.80).
  • MBA 1500 kVA và máy phát 1500 kVA đáp ứng đủ tải, đồng thời cung cấp dự phòng 10 % cho phát triển tương lai.
  • Các bảng tính chiếu sáng, tủ điện và thiết bị điều hòa cho mọi tầng đã hoàn thiện, cho phép kiểm tra chi tiết từng vị trí.
  • Hệ thống nối đất được thiết kế đáp ứng chuẩn VN‑TC 1056, đảm bảo an toàn cho người vận hành và thiết bị.

• Giải pháp/kiến nghị

  • Sử dụng 1 MBA dạng 1500 kVA để giảm chi phí đầu tư và đơn giản hoá vận hành, đồng thời đáp ứng độ tin cậy yêu cầu cho “hộ tiêu thụ loại 1”.
  • Máy phát dự phòng kích thước 1500 kVA để bảo đảm nguồn điện liên tục trong trường hợp mất lưới.
  • Áp dụng chiếu sáng LED với hệ số sử dụng được tối ưu hoá qua bảng phụ lục, giảm tiêu thụ năng lượng và tăng độ bền.

• Đóng góp so với nghiên cứu trước

  • Cung cấp một quy trình chi tiết từ định lượng phụ tải đến lựa chọn thiết bị và thiết kế nối đất, phù hợp với tiêu chuẩn Việt Nam và các chuẩn quốc tế.
  • Thực hiện so sánh đa phương pháp tính phụ tải và lựa chọn phương pháp có độ chính xác cao nhất cho dự án thực tế.
  • Đưa ra bảng tổng hợp số liệu thiết bị (đèn, tủ điện, máy biến áp, máy phát) có thể tái sử dụng cho các dự án tương tự.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

• Hạn chế

  • Thiếu số liệu chi tiết về kích thước thực tế của các cáp truyền tải 22 kV → cần khảo sát thực địa sâu hơn.
  • Không có kết quả đo thực tế sau khi lắp đặt (độ rơi điện áp, độ mất mát công suất).
  • Các giả định về hệ số nhu cầu và hệ số cực đại dựa trên sổ tay kỹ thuật, có thể gây sai lệch khi máy móc hoạt động ở chế độ tải thay đổi.

• Hướng nghiên cứu tiếp

  • Thực hiện đánh giá năng lượng thực tế (đo lường tiêu thụ điện trong 1‑2 năm hoạt động) để xác minh tính chính xác của các phương pháp tính phụ tải.
  • Nghiên cứu tối ưu hoá hệ thống điều hòa trung tâm bằng phần mềm mô phỏng năng lượng (ví dụ: EnergyPlus) để giảm tải trên lưới.
  • Khảo sát công nghệ nối đất thông minh (điện trở đất theo thời gian, hệ thống giám sát) nhằm nâng cao độ an toàn.

Giá trị tham khảo

• Đối tượng:
  • Sinh viên ngành Điện Tự Động Công Nghiệp, các chuyên ngành Kỹ Thuật Điện, Quản Lý Chất Lượng Năng Lượng.
  • Các giảng viên hướng dẫn đề tài thiết kế hệ thống điện cho công trình xây dựng.
  • Kỹ sư thiết kế điện, nhà thầu lắp đặt hệ thống điện công nghiệp muốn tham khảo quy trình tính toán phụ tải và lựa chọn thiết bị.
• Phần đáng tham khảo:
  • Bảng tính toán phụ tải và lựa chọn MBA/ máy phát (phần “Kết quả và đóng góp”).
  • Các công thức tính phụ tải theo phương pháp đa dạng (phần “Cơ sở lý thuyết”).
  • Quy trình thiết kế nối đất và bảo vệ thiết bị (phần “Thiết kế và triển khai”).

Câu hỏi thường gặp

1. Tổng công suất yêu cầu cho tòa nhà là bao nhiêu?

   • Tổng công suất tính toán là 1273 kW, tương đương 1415 kVA với hệ số công suất 0.80.

2. Tại sao dự án chỉ chọn 1 máy biến áp 1500 kVA thay vì 2‑3 MBA?

   • Vì tòa nhà được phân loại “hộ tiêu thụ loại 1” (cấp điện liên tục) và công suất yêu cầu (Stt = 1370,92 kVA) được đáp ứng bởi một MBA 1500 kVA, giúp giảm chi phí đầu tư và đơn giản hoá vận hành.

3. Máy phát dự phòng có công suất bao nhiêu và tại sao được chọn?

   • Máy phát 1500 kVA (Mitsubishi) được chọn để có công suất tương đương MBA, đảm bảo cung cấp đủ điện cho các phụ tải quan trọng khi mất lưới.

4. Các phương pháp tính phụ tải được áp dụng nào cho dự án?

   • Được áp dụng các phương pháp: công suất đặt + hệ số nhu cầu, suất trên diện tích sản xuất, suất tiêu hao năng lượng cho sản phẩm, và hệ số cực đại kmax. Giá trị đại diện được chọn dựa trên độ chính xác và tính khả thi.

5. Hệ thống chiếu sáng được thiết kế như thế nào để đáp ứng tiêu chuẩn độ rọi?

   • Dựa trên độ rọi yêu cầu (lux) và hệ số sử dụng được tra trong bảng phụ lục 7, lựa chọn đèn LED downlight 9 W, LED panel 36 W và tính toán số lượng bộ đèn (ví dụ: tòa nhà sử dụng 9 W cho mỗi điểm chiếu sáng sân bay, 36 W cho các khu vực văn phòng) sao cho độ rọi trung bình nằm trong khoảng tiêu chuẩn và sai số không vượt quá ± 20 %.

Kết luận

• Đồ án đã hoàn thành việc xác định phụ tải, lựa chọn thiết bị (MBA, máy phát, thiết bị chiếu sáng) và thiết kế hệ thống điện cho tòa nhà 12 tầng “55 Điện Biên Phủ”.
• Kết quả cho thấy một MBA 1500 kVA và một máy phát 1500 kVA là đủ đáp ứng tải và cung cấp dự phòng, đồng thời giảm chi phí đầu tư.
• Các đề xuất thiết kế (chiếu sáng LED, nối đất chuẩn VN) mang lại độ an toàn cao và tiết kiệm năng lượng, tạo nền tảng cho các dự án tương tự trong tương lai.