Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong kỹ thuật hệ thống điện công trình, việc thiết kế cung cấp điện đóng vai trò quyết định đến tính an toàn, độ tin cậy vận hành và hiệu quả kinh tế của toàn bộ cơ sở hạ tầng. Khi thiết kế cung cấp điện cho một công trình xây dựng, nhiệm vụ cốt lõi đầu tiên là xác định chính xác nhu cầu điện năng thực tế cũng như dự báo phụ tải phát triển trong tương lai. Phụ tải tính toán là thông số kỹ thuật đầu vào mang tính chất nền tảng: nếu tính toán nhỏ hơn thực tế sẽ dẫn đến hiện tượng quá tải, gây sụt áp và suy giảm tuổi thọ thiết bị; ngược lại, nếu tính toán quá lớn sẽ làm tăng dung lượng thiết bị đóng cắt, máy biến áp và tiết diện dây cáp, gây lãng phí vốn đầu tư.

Đề tài "Thiết kế cung cấp điện cho Trường Đại học Kỹ thuật - Công nghệ Cần Thơ" được thực hiện nhằm giải quyết bài toán cấp điện toàn diện cho tòa nhà giảng đường và văn phòng làm việc quy mô 1 trệt 6 lầu thuộc trường.

Các mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể được xác định trong văn bản gồm:

  1. Thống kê mặt bằng kiến trúc và phân loại các nhóm phụ tải điện trong tòa nhà (chiếu sáng, thông gió, điều hòa không khí, thiết bị văn phòng, thang máy, máy bơm nước).
  2. Tính toán phụ tải động lực và phụ tải chiếu sáng theo các tiêu chuẩn kỹ thuật hiện hành.
  3. Xác định tổng phụ tải tính toán của toàn bộ công trình có xét đến hệ số đồng thời và dự phòng phát triển tải trong tương lai.
  4. Lựa chọn dung lượng và chủng loại máy biến áp phân phối, nguồn máy phát điện dự phòng và các thiết bị bảo vệ, đóng cắt phía trung áp (22 kV).
  5. Xây dựng cấu trúc sơ đồ nguyên lý mạng điện phân phối từ trung áp đến các tầng và từng khu vực chức năng.
  6. Tính toán, lựa chọn khí cụ bảo vệ hạ áp (Aptomat/CB) và tiết diện cáp dẫn điện cho từng nhánh tải hạ thế.
  7. Đề xuất giải pháp bù công suất phản kháng và thiết kế hệ thống nối đất, chống sét bảo vệ công trình.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Hệ thống cung cấp điện trung áp (22 kV) và hạ áp (0,4 kV), các thiết bị tiêu thụ điện và hệ thống bảo vệ an toàn điện.
  • Phạm vi không gian: Dãy nhà 1 trệt 6 lầu tại Trường Đại học Kỹ thuật - Công nghệ Cần Thơ, bao gồm các phòng học, phòng khoa, phòng đào tạo, giảng đường lớn, phòng thiết bị, khu vệ sinh, hành lang và hệ thống phụ trợ (thang máy, máy bơm).
  • Thời gian thực hiện: Báo cáo đồ án môn học hoàn thành vào tháng 06 năm 2021.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp thiết kế

Khung lý thuyết và các tiêu chuẩn áp dụng

Đồ án vận dụng hệ thống lý thuyết chuyên ngành Cung cấp điện kết hợp với các tiêu chuẩn, quy chuẩn kỹ thuật Việt Nam và quốc tế:

  • Tiêu chuẩn chiếu sáng: TCVN 7114-1:2008 / ISO 8995-1:2002 về độ rọi chiếu sáng nơi làm việc; TCVN 10885-2-1:2015 / IEC 62776-2-1:2015 về tính năng đèn điện; TCVN 7722-1:2009 / IEC 60598-1:2008 về yêu cầu an toàn đèn điện.
  • Tiêu chuẩn thiết bị quạt điện: TCVN 4264:1986.
  • Tiêu chuẩn hiệu suất năng lượng máy điều hòa không khí: TCVN 10273-1:2013.
  • Tiêu chuẩn thiết kế lắp đặt trang thiết bị điện trong công trình xây dựng: TCVN 9206:2012 (quy định hệ số đồng thời $k_{đt} = 0,8$).
  • Tiêu chuẩn thiết bị bảo vệ trung áp: ANSI C37.42, IEC 60282-2, IEC 62217, IEC 61109 đối với cầu chì tự rơi và cách điện polymer.

Phương pháp tính toán và nguồn dữ liệu

  1. Phương pháp xác định phụ tải tính toán:
  • Nhóm phương pháp kinh nghiệm: Xác định phụ tải theo công suất đặt và hệ số nhu cầu ($P_{tt} = k_{nc} \times \sum P_{đm}$; $Q_{tt} = P_{tt} \times \tan\varphi$; $S_{tt} = \sqrt{P_{tt}^2 + Q_{tt}^2}$); phương pháp suất phụ tải trên diện tích sản xuất ($P_{tt} = p_o \times S$).
  • Nhóm phương pháp xác suất thống kê: Phương pháp công suất trung bình và hệ số hình dáng đồ thị phụ tải, phương pháp công suất trung bình và phương sai, phương pháp xác định thông qua số thiết bị hiệu quả ($n_{hq}$).
  1. Phương pháp tính toán chiếu sáng:
  • Sử dụng phương pháp hệ số sử dụng quang thông ($K_{sd}$) để xác định số lượng bộ đèn cần thiết dựa trên độ rọi tiêu chuẩn ($E_{tc}$), diện tích bề mặt làm việc ($S$), hệ số bù ($d$) và quang thông định mức của đèn.
  • Kiểm tra độ rọi trung bình thực tế và kiểm tra sai số quang thông cho phép trong giới hạn từ $-10%$ đến $+20%$.
  1. Phương pháp tính toán chọn dây dẫn và khí cụ điện:
  • Chọn dây cáp điện theo điều kiện phát nóng liên tục cho phép ($I_{cp} \ge I_{lvmax}$), có xét các hệ số hiệu chỉnh môi trường lắp đặt ($k_1, k_2, k_4, k_5, k_6, k_7$), kết hợp kiểm tra độ sụt áp cho phép ($\Delta U \le \Delta U_{cp}$).
  • Chọn thiết bị đóng cắt hạ thế (MCCB/MCB) theo điều kiện dòng điện định mức và khả năng cắt dòng ngắn mạch ($I_{đmCB} \ge I_{tt}$, $I_{cat} \ge I_N$).
  • Tính toán ngắn mạch mạng trung áp và hạ áp dựa trên công suất ngắn mạch hệ thống nguồn vô cùng lớn và thông số tổng trở của máy biến áp ($R_B, X_B$).
  1. Phương pháp tính toán chống sét và nối đất:
  • Tính toán bán kính bảo vệ của kim thu sét Franklin theo lý thuyết góc bảo vệ và công thức thực nghiệm phụ thuộc vào độ cao công trình và độ cao đặt kim.
  • Tính toán điện trở nối đất an toàn và chống sét dựa trên cấu hình cọc nối đất liên kết thanh dẹt chôn sâu có xét hệ số mùa ($k_m$).
  1. Nguồn dữ liệu: Bản vẽ mặt bằng kiến trúc công trình dãy nhà 1 trệt 6 lầu, danh mục công suất định mức của các thiết bị điện thực tế trên thị trường (đèn LED ELINK, quạt trần Asia, tivi Samsung, máy lạnh Mitsubishi, thang máy Mitsubishi, bơm Ebara, máy biến áp THIBIDI, máy phát Cummins, cáp CADIVI, khí cụ đóng cắt LS/Panasonic/Mitsubishi).

Nội dung chính theo từng chương

Chương I: Cơ sở lí thuyết về cung cấp điện

Chương này tổng hợp toàn bộ nền tảng lý thuyết phục vụ tính toán thiết kế:

  • Trình bày chi tiết hai nhóm phương pháp xác định phụ tải tính toán: nhóm phương pháp hệ số (hệ số nhu cầu, hệ số cực đại, suất tiêu hao trên đơn vị sản phẩm/diện tích) và nhóm phương pháp xác suất thống kê (số thiết bị hiệu quả $n_{hq}$).
  • Phân loại phụ tải điện theo tính chất tiêu thụ (chiếu sáng, sinh hoạt, công nghiệp, nông nghiệp, kinh doanh) và theo độ tin cậy cung cấp điện (loại 1, loại 2, loại 3). Công trình trường học được xác định thuộc nhóm phụ tải loại 3.
  • Cơ sở lý thuyết thiết kế chiếu sáng: tiêu chuẩn độ rọi các khu vực trường học, các công thức xác định chỉ số địa điểm ($k$), tỷ số treo ($j$), quang thông tổng và kiểm tra sai số.
  • Nguyên lý thiết kế mạng hạ áp, phương pháp lựa chọn số lượng và dung lượng máy biến áp ($S_{đmB} \ge S_{tt}$ cho trạm 1 máy), phương pháp tính toán ngắn mạch phía cao áp và hạ áp.
  • Lý thuyết lựa chọn tiết diện dây dẫn theo mật độ dòng điện kinh tế ($J_{kt}$), theo dòng điện phát nóng cho phép và theo độ sụt áp ($\Delta U$).
  • Nguyên lý bảo vệ quá tải, ngắn mạch bằng CB/Aptomat và cơ sở tính toán hệ thống nối đất, chống sét công trình.
Khu vực chức năng Độ rọi tiêu chuẩn ($E_{tc}$ - Lux)
Phòng học 300
Phòng khoa / Phòng đào tạo 300
Giảng đường 500
Phòng thiết bị 200
Hành lang 200 (tiêu chuẩn) / 50 (tính toán thực tế)
Cầu thang 150
Nhà vệ sinh 100 - 150

Chương II: Thống kê và tính toán phụ tải dãy 1 trệt 6 lầu Trường Đại học Kỹ thuật Công nghệ Cần Thơ

Chương này tập trung kiểm kê mặt bằng kiến trúc và tính toán công suất chi tiết cho từng thiết bị:

  • Quy mô công trình: Tầng trệt gồm 3 phòng khoa (bố trí thực tế gồm 2 phòng khoa, 1 phòng đào tạo), 1 phòng thiết bị, sảnh, hành lang, WC; Tầng 1 đến tầng 5: mỗi tầng gồm 3 phòng học ($96\text{ m}^2$), 1 phòng thiết bị ($19\text{ m}^2$), hành lang, WC; Tầng 6: gồm 1 phòng học ($96\text{ m}^2$), 1 giảng đường lớn ($192\text{ m}^2$), 1 phòng thiết bị, hành lang, WC.
  • Tính toán chiếu sáng: Lựa chọn đèn LED Tuýp T8 18W hãng ELINK (quang thông 1800 lm, hiệu suất sáng 100 lm/W). Kết quả tính toán số lượng đèn: phòng học tiêu chuẩn ($96\text{ m}^2$) cần 16 bộ đèn (288 W); giảng đường ($192\text{ m}^2$) cần 54 bộ đèn (960 W); phòng thiết bị ($19\text{ m}^2$) cần 2 bộ đèn (38 W); khu vệ sinh bố trí 2 bộ đèn; hành lang trước và sau bố trí từ 2 đến 3 bộ đèn.
  • Tính toán thiết bị thông gió và làm mát:
    • Quạt đảo trần: Sử dụng quạt Asia X16001 công suất 55 W (lưu lượng gió $57,5\text{ m}^3/\text{phút}$). Phòng học, phòng khoa, phòng đào tạo ($336\text{ m}^3$) bố trí 6 quạt; giảng đường ($672\text{ m}^3$) bố trí 12 quạt; phòng thiết bị bố trí 1 quạt.
    • Điều hòa không khí: Sử dụng máy lạnh Mitsubishi Inverter công suất 2.0 HP (18.000 BTU, công suất tiêu thụ điện 1,6 kW/h). Tính toán theo thể tích phòng với định mức $200\text{ BTU}/\text{m}^3$. Phòng học ($336\text{ m}^3$) cần công suất làm mát tương đương 7,0 - 8,0 HP (bố trí 4 máy 2 HP); Giảng đường ($672\text{ m}^3$) cần 14,95 HP (bố trí 8 máy 2 HP).
  • Phụ tải văn phòng và giảng dạy: Bố trí Tivi Samsung 4K 65 inch (115 W) cho mỗi phòng học; ổ cắm 2 chấu 16A (phòng học 4 ổ cắm, phòng khoa/đào tạo 6 ổ cắm, giảng đường 8 ổ cắm); máy tính bàn Dell Core i5 (500 W/bộ).
  • Phụ tải động lực: Hệ thống cấp nước dùng máy bơm ly tâm trục ngang Ebara CMA (công suất tính toán $2,5\text{ kW} - 15\text{ kW}$); Hệ thống di chuyển sử dụng 2 thang máy Mitsubishi tải trọng 1000 kg, công suất $11\text{ kW}/\text{thang}$ (tổng công suất 22 kW).
  • Tổng hợp phụ tải toàn công trình: Với hệ số đồng thời $k_{đt} = 0,8$ (theo TCVN 9206:2012) và hệ số công suất trung bình $\cos\varphi = 0,8$ ($\tan\varphi = 0,75$):
    • Công suất tác dụng tính toán: $P_{tt} = 329,7\text{ kW}$.
    • Công suất phản kháng tính toán: $Q_{tt} = P_{tt} \times 0,75 = 247,28\text{ kVAr}$.
    • Công suất biểu kiến tính toán: $S_{tt} = 412,14\text{ kVA}$.

Chương III: Tính toán và lựa chọn khí cụ phía trung áp

Dựa trên phụ tải tính toán toàn trường và dự trù phát triển phụ tải tương lai 10% ($S_{yc} = S_{tt} + 10% = 453,35\text{ kVA}$), các thiết bị trung áp được tính toán lựa chọn:

  • Máy biến áp: Do công trình thuộc phụ tải loại 3, lựa chọn trạm 1 máy biến áp 3 pha ngâm dầu do THIBIDI sản xuất, công suất định mức $S_{đm} = 500\text{ kVA}$, cấp điện áp $22/0,4\text{ kV}$, tần số 50 Hz, đáp ứng tiêu chuẩn Tổng công ty Điện lực Miền Nam.
  • Máy phát điện dự phòng: Tính toán công suất máy phát điện khi mất lưới điện với hệ số an toàn $K_{at} = 1,1$ và $k_{đt} = 0,8$. Lựa chọn tổ máy phát điện Cummins 3 pha công suất định mức $400\text{ kVA}$.
  • Chống sét van (LA): Lắp đặt bảo vệ trạm biến áp nhận điện từ đường dây không 22 kV, lựa chọn chống sét van Cooper UNS2405 có cấp điện áp định mức $U_{đm} = 24\text{ kV}$, dòng xả định mức $I_{đm} = 5\text{ kA}$.
  • Cầu chì tự rơi (FCO): Lựa chọn FCO Polymer cấp điện áp 24 kV, dòng định mức 100 A, khả năng cắt ngắn mạch 12 kA, độ bền điện áp xung (BIL) 150 kV, chiều dài dòng rò 635 mm. Dây chảy bảo vệ máy biến áp chọn loại chảy nhanh (Type K) Sarah 50K.
  • Dao cách ly (DS): Lựa chọn dao cách ly ngoài trời 3 pha THIBIDI, cách điện polymer, điện áp định mức 24 kV - 35 kV, dòng định mức $I_{đm} = 630\text{ A}$, khả năng chịu dòng ngắn mạch $I_{xk} = 25\text{ kA}$.

Chương IV: Sơ đồ mạng lưới cung cấp điện

Trình bày cấu trúc sơ đồ nguyên lý không gian mạng lưới điện phân phối:

  • Sơ đồ cấp nguồn từ lưới điện trung thế 22 kV qua dao cách ly DS, cầu chì FCO, chống sét van LA đến máy biến áp 500 kVA và hệ thống chuyển nguồn tự động kết hợp máy phát Cummins 400 kVA.
  • Sơ đồ tủ phân phối tổng hạ thế (MSB) cấp nguồn tới các tủ phân phối tầng (DB) và các tải động lực tập trung.
  • Sơ đồ mạng phân phối chi tiết cho tầng trệt, tầng 1 - 4, tầng 5, tầng 6, tủ động lực thang máy và tủ điều khiển máy bơm nước.

Chương V: Tính toán và lựa chọn khí cụ và dây dẫn phía hạ áp

Chương này thực hiện chọn thiết bị đóng cắt và cáp phân phối hạ áp:

  • Lựa chọn Aptomat (CB):
    • CB tổng trạm: Sử dụng CB khối (MCCB) 3 pha LS định mức 750 A.
    • CB tổng các tầng: Tầng trệt, tầng 2-5 và tầng 6 đều trang bị CB 3 pha Panasonic định mức 300 A.
    • CB phụ tải động lực: CB cấp cho cụm thang máy là CB 3 pha Panasonic 50 A; CB cấp máy bơm nước là CB 3 pha Panasonic 32 A.
    • CB bảo vệ nhánh phòng: Phòng học/phòng khoa ($96\text{ m}^2$, tổng công suất tính toán $40.351\text{ W}$) chọn CB 1 pha 2 cực Mitsubishi 300 A; Phòng giảng đường ($192\text{ m}^2$, tổng công suất tính toán $80.783\text{ W}$) chọn CB 1 pha 2 cực Mitsubishi 500 A; Phòng thiết bị chọn CB 1 pha 2 cực Mitsubishi 50 A; Khu vực hành lang và khu vệ sinh chọn CB 1 pha 2 cực Mitsubishi 10 A.
  • Lựa chọn tiết diện dây dẫn và cáp hạ thế (sản phẩm CADIVI, cách điện PVC, vỏ PVC - CVV 0,6/1 kV):
    • Đoạn từ máy biến áp về CB tổng: Cáp ngầm CVV $3\times 300\text{ mm}^2 + 1\times 150\text{ mm}^2$ (xét các hệ số lắp đặt trong đất và đi ống: $K_4=0,8; K_5=1; K_6=1; K_7=0,89$).
    • Tuyến cáp từ tủ phân phối chính đến tủ điện các tầng (tầng trệt, 2, 3, 4, 5, 6): Lựa chọn cáp CVV $3\times 95\text{ mm}^2 + 1\times 70\text{ mm}^2$, dòng định mức 260 A (xét hệ số đi trong vật liệu chịu nhiệt $K_1=0,77; K_2=0,73$).
Vị trí / Tuyến cấp điện Thiết bị đóng cắt bảo vệ (CB) Tiết diện dây dẫn / cáp (CADIVI CVV)
Đầu vào tủ phân phối tổng (MSB) MCCB 3 pha LS 750 A Cáp ngầm $3\times 300 + 1\times 150\text{ mm}^2$
Nhánh cấp nguồn Tầng trệt CB 3 pha Panasonic 300 A Cáp $3\times 95 + 1\times 70\text{ mm}^2$ ($I_{đm}=260\text{ A}$)
Nhánh cấp nguồn Tầng 2, 3, 4, 5 CB 3 pha Panasonic 300 A Cáp $3\times 95 + 1\times 70\text{ mm}^2$ ($I_{đm}=260\text{ A}$)
Nhánh cấp nguồn Tầng 6 CB 3 pha Panasonic 300 A Cáp $3\times 95 + 1\times 70\text{ mm}^2$ ($I_{đm}=260\text{ A}$)
Nhánh cấp Động lực Thang máy CB 3 pha Panasonic 50 A Dây dẫn tính toán theo công suất 22 kW
Nhánh cấp Động lực Máy bơm CB 3 pha Panasonic 32 A Dây dẫn tính toán theo tải bơm
Phòng học tiêu chuẩn ($96\text{ m}^2$) CB 1 pha 2 cực Mitsubishi 300 A Tuyến dây cấp nội bộ phòng
Giảng đường lớn ($192\text{ m}^2$) CB 1 pha 2 cực Mitsubishi 500 A Tuyến dây cấp nội bộ phòng
Phòng thiết bị ($19\text{ m}^2$) CB 1 pha 2 cực Mitsubishi 50 A Tuyến dây cấp nội bộ phòng
Hành lang, cầu thang, WC CB 1 pha 2 cực Mitsubishi 10 A Tuyến dây cấp nội bộ nhánh chiếu sáng

Chương VI: Lựa chọn công suất bù phản kháng

Trình bày cơ sở tính toán dung lượng bù để nâng cao hệ số công suất $\cos\varphi$ cho toàn trường học theo quy định ngành điện, xác định vị trí đặt tụ bù tại thanh cái hạ áp của tủ phân phối chính và phân chia dung lượng các cấp tụ bù tự động nhằm giảm tổn thất công suất và tổn thất điện áp trên máy biến áp.

Chương VII: Hệ thống chống sét và nối đất

Xây dựng giải pháp kỹ thuật bảo vệ chống sét đánh trực tiếp cho công trình và hệ thống nối đất an toàn:

  • Tính toán chống sét đánh trực tiếp cho tòa nhà 7 tầng (1 trệt 6 lầu) bằng hệ thống kim thu sét đặt trên mái; tính toán độ cao đặt kim, bán kính bảo vệ $r_x$ và diện tích vùng bảo vệ an toàn cho toàn bộ mặt bằng mái công trình.
  • Thiết kế hệ thống nối đất kết hợp: tính toán điện trở nối đất của hệ thống cọc tiếp địa thép bọc đồng chôn chìm liên kết với thanh kim loại ngang chôn sâu, có xét hệ số mùa của điện trở suất đất để đảm bảo trị số điện trở nối đất an toàn theo đúng quy chuẩn kỹ thuật.

Thiết kế và triển khai kỹ thuật

Hệ thống cung cấp điện được thiết kế thành một chỉnh thể kỹ thuật từ khâu tiếp nhận trung thế đến phân phối phụ tải chi tiết:

[Lưới điện trung áp 22 kV]

Thông số kỹ thuật chính của các thiết bị được lựa chọn trong thiết kế:

  1. Máy biến áp: Hãng THIBIDI, 3 pha ngâm dầu, $500\text{ kVA}$, $22/0,4\text{ kV}$, 50 Hz.
  2. Máy phát điện: Hãng Cummins, 3 pha 4 dây, công suất liên tục $400\text{ kVA}$.
  3. Thiết bị đóng cắt trung thế: FCO Polymer 24 kV - 100 A, dòng cắt 12 kA; Dao cách ly DS 3 pha ngoài trời THIBIDI 24 kV - 630 A; Chống sét van Cooper UNS2405 24 kV - 5 kA.
  4. Cáp hạ thế nguồn: Cáp đồng CADIVI CVV $3\times 300 + 1\times 150\text{ mm}^2$ (từ trạm biến áp đến tủ MSB); Cáp phân phối trục đứng CVV $3\times 95 + 1\times 70\text{ mm}^2$ cấp cho các tầng.
  5. Thiết bị chiếu sáng và làm mát: Đèn LED tuýp T8 18W ELINK; Quạt đảo trần Asia X16001 (55 W); Điều hòa nhiệt độ Mitsubishi Inverter 2.0 HP (1,6 kW/h).

Kết quả và đóng góp kỹ thuật

Kết quả tính toán và thiết kế đạt được

  1. Hoàn thiện bảng thống kê chi tiết diện tích, thể tích, độ rọi tiêu chuẩn và nhu cầu sử dụng điện cho từng phòng chức năng của dãy nhà 1 trệt 6 lầu.
  2. Xác định chính xác các chỉ tiêu phụ tải điện:
    • Tổng công suất tác dụng tính toán toàn trường: $P_{tt} = 329,7\text{ kW}$.
    • Tổng công suất biểu kiến tính toán: $S_{tt} = 412,14\text{ kVA}$.
    • Tổng công suất tính toán có dự phòng tải tương lai 10%: $S_{yc} = 453,35\text{ kVA}$.
  3. Lựa chọn thành công cấu hình nguồn cấp điện tối ưu: 01 máy biến áp THIBIDI 500 kVA và 01 máy phát điện dự phòng Cummins 400 kVA đảm bảo cấp điện liên tục khi có sự cố lưới.
  4. Thiết lập hệ thống bảo vệ hạ áp phân tầng rõ ràng từ tủ tổng MSB (750 A) đến tủ phân phối tầng (300 A), tủ động lực (32 A - 50 A) và các CB bảo vệ nhánh phòng ($10\text{ A} - 500\text{ A}$).
  5. Đồng bộ hóa quy cách dây dẫn bằng cáp CADIVI CVV ruột đồng cách điện PVC, đảm bảo điều kiện làm việc an toàn về phát nóng và sụt áp.

Đóng góp thực tiễn của đề tài

  • Đề tài cung cấp một bản thuyết minh thiết kế hoàn chỉnh, bám sát các quy chuẩn xây dựng và tiêu chuẩn ngành điện lực Việt Nam cho dạng công trình trường đại học cao tầng.
  • Phương pháp tính toán có sự kết hợp hài hòa giữa việc áp dụng tiêu chuẩn kỹ thuật chiếu sáng (TCVN 7114-1:2008), thiết kế thiết bị làm mát theo thể tích không gian ($200\text{ BTU}/\text{m}^3$) và sử dụng các sản phẩm thiết bị thực tế phổ biến tại thị trường Việt Nam (CADIVI, THIBIDI, Mitsubishi, Panasonic, LS, ELINK, Asia).

Hạn chế và phạm vi áp dụng

  • Đề tài tập trung giải quyết bài toán thiết kế cung cấp điện cho một khối công trình cụ thể (dãy nhà 1 trệt 6 lầu) của Trường Đại học Kỹ thuật - Công nghệ Cần Thơ, chưa bao quát mạng lưới phân phối ngoài trời liên kết giữa tất cả các khối nhà trong toàn bộ khuôn viên trường.
  • Phần tính toán ngắn mạch hạ áp và kiểm tra độ ổn định nhiệt, ổn định lực điện động của thanh cái hạ thế được trình bày theo phương pháp tính gần đúng quy ước từ công suất cắt đầu nguồn trung áp.
  • Việc tính toán dung lượng tụ bù và hệ thống tiếp địa, chống sét được thiết kế theo các công thức lý thuyết mẫu, cần hiệu chỉnh các thông số địa chất thực tế (như đo điện trở suất đất tại hiện trường) khi triển khai thi công xây dựng ngoài thực địa.

Giá trị tham khảo

Báo cáo đồ án môn học này là tài liệu tham khảo hữu ích cho:

  • Sinh viên chuyên ngành Kỹ thuật Điện, Hệ thống Điện, Kỹ thuật Công trình xây dựng và Điện Công nghiệp khi thực hiện đồ án môn học Cung cấp điện, đồ án Thiết kế mạng điện hạ áp hoặc Đồ án tốt nghiệp đại học.
  • Kỹ sư thiết kế M&E (Cơ điện công trình) tham khảo quy trình tính toán phụ tải, lựa chọn thiết bị đóng cắt hạ áp, chọn tiết diện dây cáp theo điều kiện phát nóng và lựa chọn cấu hình trạm biến áp phân phối cho các tòa nhà văn phòng, trường học nhiều tầng.
  • Các chương đáng tham khảo nhất gồm Chương II (phương pháp xác định phụ tải và bố trí chiếu sáng, điều hòa theo thể tích), Chương III (tính toán lựa chọn máy biến áp, máy phát và khí cụ trung áp) và Chương V (tính chọn chi tiết CB và cáp phân phối).

Câu hỏi thường gặp

1. Tổng công suất tính toán toàn bộ dãy nhà 1 trệt 6 lầu của trường là bao nhiêu?
Tổng công suất tác dụng tính toán của công trình là $P_{tt} = 329,7\text{ kW}$. Khi tính với hệ số đồng thời $k_{đt} = 0,8$ và hệ số công suất $\cos\varphi = 0,8$, công suất biểu kiến tính toán là $S_{tt} = 412,14\text{ kVA}$. Sau khi cộng thêm 10% công suất dự phòng phát triển trong tương lai, tổng công suất yêu cầu là $S_{yc} = 453,35\text{ kVA}$.

2. Công trình sử dụng máy biến áp và máy phát điện dự phòng loại nào, công suất bao nhiêu?
Đồ án lựa chọn 01 máy biến áp 3 pha ngâm dầu THIBIDI công suất định mức $500\text{ kVA}$, cấp điện áp $22/0,4\text{ kV}$. Nguồn dự phòng sử dụng 01 tổ máy phát điện Cummins 3 pha công suất định mức $400\text{ kVA}$.

3. Tiêu chuẩn và chủng loại đèn nào được chọn để chiếu sáng cho các phòng học và giảng đường?
Chiếu sáng được tính toán theo tiêu chuẩn TCVN 7114-1:2008 / ISO 8995-1:2002 với độ rọi yêu cầu 300 Lux cho phòng học và 500 Lux cho giảng đường lớn. Đồ án sử dụng đèn LED Tuýp T8 18W của hãng ELINK (quang thông 1800 lm, hiệu suất sáng 100 lm/W). Mỗi phòng học $96\text{ m}^2$ bố trí 16 bộ đèn; phòng giảng đường $192\text{ m}^2$ bố trí 54 bộ đèn.

4. Thiết bị bảo vệ đóng cắt tổng (CB tổng) và cáp nguồn hạ thế từ máy biến áp về tủ điện được chọn như thế nào?
CB tổng đặt tại tủ phân phối chính là CB khối 3 pha (MCCB) do LS sản xuất với dòng định mức $750\text{ A}$. Cáp dẫn từ máy biến áp đến CB tổng là cáp ngầm CADIVI CVV ($0,6/1\text{ kV}$) 4 lõi đồng, tiết diện $3\times 300\text{ mm}^2 + 1\times 150\text{ mm}^2$.

5. Khí cụ bảo vệ trung áp phía 22 kV gồm những loại nào?
Phía trung áp 22 kV được trang bị:

  • Chống sét van Cooper UNS2405 ($24\text{ kV} - 5\text{ kA}$).
  • Cầu chì tự rơi FCO Polymer ($24\text{ kV} - 100\text{ A}$, khả năng cắt $12\text{ kA}$) sử dụng dây chảy Sarah loại K 50K.
  • Dao cách ly DS 3 pha ngoài trời THIBIDI ($24\text{ kV} - 35\text{ kV}$, dòng định mức $630\text{ A}$, chịu dòng ngắn mạch $25\text{ kA}$).

Kết luận

Đồ án môn học "Thiết kế cung cấp điện cho Trường Đại học Kỹ thuật - Công nghệ Cần Thơ" do nhóm sinh viên Khoa Điện thực hiện dưới sự hướng dẫn của ThS. Nguyễn Văn Khấn đã hoàn thành toàn diện các nội dung thiết kế kỹ thuật điện cho khối nhà 1 trệt 6 lầu. Báo cáo đã giải quyết mạch lạc từ khâu thống kê phụ tải, tính toán chiếu sáng và điều hòa không khí, xác định tổng phụ tải tính toán ($S_{tt} = 412,14\text{ kVA}$), đến việc lựa chọn trạm biến áp THIBIDI 500 kVA, máy phát dự phòng Cummins 400 kVA, mạng lưới khí cụ đóng cắt và cáp phân phối hạ áp CADIVI. Toàn bộ tính toán được trình bày rõ ràng, bám sát các tiêu chuẩn kỹ thuật TCVN, IEC và ANSI, tạo nên một tài liệu kỹ thuật có độ tin cậy và giá trị tham khảo chuyên ngành cao.