Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong tiến trình đô thị hóa và hiện đại hóa, nhu cầu xây dựng các khu chung cư cao tầng, văn phòng và tổ hợp thương mại ngày càng tăng cao. Đi kèm với quy mô công trình là đòi hỏi khắt khe về việc trang bị hệ thống cơ điện hiện đại, vận hành ổn định và an toàn. Trong đó, hệ thống cung cấp điện giữ vai trò then chốt, quyết định trực tiếp đến tính liên tục trong sinh hoạt, sản xuất, kinh doanh, cũng như đảm bảo an toàn tính mạng và tài sản cho cư dân. Một giải pháp thiết kế điện tối ưu không chỉ giải quyết bài toán kinh tế về chi phí đầu tư và tiết kiệm điện năng tiêu thụ, mà còn phải đáp ứng đầy đủ các tiêu chuẩn kỹ thuật nghiêm ngặt, phòng chống cháy nổ và tương thích với kiến trúc tổng thể.

Đồ án tốt nghiệp tập trung giải quyết bài toán thiết kế cung cấp điện cho công trình thực tế: Chung cư cao tầng Screc Tower, Phường 12, Quận 3, Thành phố Hồ Chí Minh.

Mục tiêu nghiên cứu

  1. Tìm ra phương án cung cấp điện tối ưu cho tòa nhà nhằm sử dụng năng lượng điện hợp lý, nâng cao chất lượng dịch vụ và tiện ích cho cư dân và khách hàng.
  2. Thiết lập môi trường vận hành an toàn cho các hoạt động sinh hoạt tại căn hộ cũng như các khu vực công cộng, thương mại và dịch vụ trong tòa nhà.
  3. Củng cố, hệ thống hóa kiến thức chuyên ngành Công nghệ Kỹ thuật Điện - Điện tử và ứng dụng vào công tác thiết kế kỹ thuật công trình thực tế.
  4. Tích lũy kinh nghiệm thực tiễn về quy trình thiết kế, tra cứu tiêu chuẩn và làm việc với các hệ thống thiết bị điện công nghiệp.

Nhiệm vụ nghiên cứu

  1. Xác định và tính toán nhu cầu phụ tải điện của toàn bộ công trình.
  2. Tính toán, lựa chọn dung lượng và cấu hình trạm biến áp (22kV/0,4kV).
  3. Tính toán, lựa chọn công suất máy phát điện dự phòng (220/380V).
  4. Lựa chọn chủng loại, tiết diện dây dẫn, cáp điện và hệ thống thang máng cáp, ống bảo vệ.
  5. Tính chọn các thiết bị đóng cắt, đo lường và bảo vệ phía trung áp và hạ áp.
  6. Thiết kế hệ thống chiếu sáng nhân tạo, chiếu sáng sự cố và thoát hiểm.
  7. Thiết kế hệ thống chống sét trực tiếp và hệ thống nối đất an toàn.
  8. Lập thông số kỹ thuật chi tiết của thiết bị chính và xây dựng bảng dự toán cho các tủ điện chính.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

  • Đối tượng nghiên cứu: Hệ thống cung cấp và phân phối điện tổng thể (phần điện động lực, chiếu sáng, trạm biến áp, máy phát dự phòng, chống sét, nối đất) của công trình chung cư cao tầng.
  • Phạm vi không gian: Tổ hợp chung cư Screc Tower tại Phường 12, Quận 3, TP. Hồ Chí Minh. Quy mô công trình gồm một sân chung và 3 khối tháp A, B, C; mỗi khối có chiều cao 22 tầng và tầng thượng. Trong đó, 18 tầng được bố trí căn hộ dân cư, 2 tầng dành cho bãi đậu xe 2 bánh và 4 bánh, cùng các khu chức năng công cộng gồm: khu sinh hoạt cộng đồng, phòng thể thao, phòng đọc sách, phòng y tế, nhà trẻ, khu thương mại - siêu thị, nhà hàng, dịch vụ internet và phòng giặt công cộng.
  • Phạm vi kỹ thuật: Tập trung vào các hạng mục cốt lõi của mạng điện động lực, trạm biến áp phân phối, nguồn dự phòng diesel, thiết bị đóng cắt bảo vệ hạ thế, hệ thống chiếu sáng và nối đất - chống sét; lập dự toán cho các tủ điện chính.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp thiết kế

Hệ thống tiêu chuẩn và quy chuẩn kỹ thuật áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng các tiêu chuẩn, quy chuẩn kỹ thuật quốc gia (TCVN, QCVN, TCXD) và quốc tế (IEC, NFPA, NFC):

  • Phụ tải và lắp đặt hạ áp: TCVN 7447-2010 (Hệ thống lắp đặt điện hạ áp), IEC 60364-2009 (Low voltage electrical installation), TCVN 9206-2012 (Đặt thiết bị trong nhà ở và công trình công cộng), QCXDVN 01-2008/BXD, TCVN 5699-2007.
  • Máy biến áp và trạm điện: IEC 60076-2011 (Power transformers), TCVN 8525-2010 (Mức hiệu suất năng lượng tối thiểu cho MBA phân phối), TCVN 6306-1:2006 (Máy biến áp điện lực), Quy phạm trang bị điện 11TCN-20-2006.
  • Máy phát điện dự phòng: TCVN 9729-2013 (Tổ máy phát điện xoay chiều động cơ đốt trong kiểu piston), TCVN 6627-1:2014 (Máy điện quay), QCVN 12-2014/BXD, IEC 60034-2014.
  • Tụ bù hạ thế: IEC 60831-2014, TCVN 8083-2013 (Tụ điện công suất nối song song loại tự phục hồi).
  • Dây dẫn, cáp điện và hệ thống lắp đặt: TCVN 9207-2012, TCVN 9208-2012, TCVN 7447-5-52-2010, TCVN 6610-2007, TCVN 5935-2013, IEC 60364-5-52-2012.
  • Thiết bị đóng cắt và tủ điện: TCVN 6592-2009 (IEC 60947:2009), TCVN 6434-2008 (IEC 60898:2002), TCVN 4255:2008, TCVN 799-1:2009, IEC 60144, IEC 61439-1, IEC 62271-2014, TCVN 8096-2010.
  • Hệ thống chiếu sáng: TCXD 16-1996, TCVN 3743, TCVN 7114-2008 (Ecgônômi - Chiếu sáng vùng làm việc), TCVN 4400-1987, IEC 62471-2006.
  • Hệ thống nối đất và chống sét: TCVN 9358-2012 (Lắp đặt hệ thống nối đất thiết bị công trình công nghiệp), TCVN 7447-5-54-2015, TCN 68-174-2006, TCXDVN 9385-2012 (Chống sét cho công trình xây dựng), NFC 17-102-2011 (Tiêu chuẩn chống sét kim thu sét phóng điện sớm ESE), NFPA 780.

Phương pháp tính toán và thiết kế kỹ thuật

  • Phương pháp xác định phụ tải tính toán: Áp dụng phương pháp hệ số đồng thời kết hợp hệ số sử dụng: $$P_{tt} = k_s \sum_{i=1}^{n} k_{ui} \cdot P_i$$ Trong đó: $k_s$ là hệ số đồng thời (tra theo số lượng và chức năng mạch điện); $k_{ui}$ là hệ số sử dụng của thiết bị thứ $i$; $P_i$ là công suất đặt của thiết bị thứ $i$.
  • Phương pháp chọn công suất máy biến áp và máy phát điện:
    • Công suất định mức MBA thỏa mãn điều kiện: $S_T \ge S_{tt}$.
    • Công suất định mức máy phát dự phòng thỏa mãn: $S_S \le S_G \le k% \cdot S_T$ (với $S_S$ là tổng công suất phụ tải an toàn và ưu tiên).
  • Phương pháp tính dung lượng bù công suất phản kháng: Xác định dung lượng tụ bù tĩnh nâng cao hệ số công suất từ $\cos\varphi_1 = 0{,}8$ lên $\cos\varphi_2 = 0{,}95$: $$Q_b = P_{tt} (\tan\varphi_1 - \tan\varphi_2)$$
  • Phương pháp chọn tiết diện dây dẫn và kiểm tra sụt áp:
    • Chọn tiết diện theo dòng điện phát nóng cho phép kết hợp thiết bị bảo vệ: $I_Z \ge \frac{I_n}{k}$ (với $k$ là tích các hệ số hiệu chỉnh điều kiện lắp đặt).
    • Kiểm tra độ sụt áp trên đường dây 3 pha: $\Delta U = \sqrt{3} \cdot I_B \cdot L \cdot (R \cos\varphi + X \sin\varphi)$.
    • Lựa chọn tiết diện dây trung tính ($S_p/2 \le S_n \le S_p$) và dây bảo vệ nối đất $S_{PE}$ theo bảng chuẩn TCVN 7447.
  • Phương pháp tính toán chiếu sáng: Sử dụng phương pháp hệ số sử dụng quang thông (xác định quang thông tổng, chỉ số phòng $R_I$, hệ số sử dụng $CU$, hệ số suy giảm ánh sáng $LLF$) kết hợp kiểm chứng bằng phần mềm DIALux.
  • Phương pháp tính toán nối đất và chống sét:
    • Tính toán điện trở nối đất của cọc đơn ($r_c$), hệ thống cọc nối song song ($R_c$), cáp nối cọc ($R_t$) và điện trở tổng hợp $R_{HT} = \frac{R_c \cdot R_t}{R_c + R_t} \le R_{yc}$.
    • Tính toán bán kính bảo vệ kim thu sét phát xạ sớm ESE theo công thức NFC 17-102: $$R_p = \sqrt{h(2D - h) + \Delta L(2D + \Delta L)}$$

Nguồn dữ liệu

Nghiên cứu sử dụng dữ liệu đầu vào từ hồ sơ thuyết minh kỹ thuật cơ sở và toàn bộ tập bản vẽ thiết kế thi công kiến trúc, kết cấu của công trình Chung cư Screc Tower (Phường 12, Quận 3, TP.HCM).

Thiết kế và triển khai hệ thống kỹ thuật

Kiến trúc giải pháp cấp nguồn và phân phối

  1. Nguồn điện lưới: Tiếp nhận nguồn điện trung thế 22kV từ lưới điện TP. Hồ Chí Minh (tuyến đường kênh Nhiêu Lộc), dẫn bằng tuyến cáp ngầm 24kV $3 \times 1\text{C} \times 95\text{ mm}^2$ Cu/XLPE/PVC/DSTA/PVC luồn trong ống nhựa xoắn HDPE $\Phi 160\text{ mm}$ chôn ngầm vào phòng máy biến áp tại tầng 1.
  2. Trạm biến áp phân phối: Lắp đặt 01 máy biến áp khô 3 pha THIBIDI, công suất $1000\text{ kVA}$, cấp điện áp $22/0{,}4\text{ kV}$, tổ đấu dây $\text{Dyn-11}$, điều chỉnh điện áp $22\text{ kV} \pm 2 \times 2{,}5%$, đặt tại phòng máy biến áp tầng 1.
  3. Nguồn máy phát dự phòng: Lắp đặt 01 tổ máy phát điện diesel 3 pha Cummins công suất liên tục $200\text{ kVA}$ (công suất dự phòng $220\text{ kVA}$), điện áp $220/380\text{ V}$, động cơ 6CTAA8.3G2, đầu phát Stamford. Phòng máy phát đặt tại tầng 1, được xử lý cách âm đạt mức ồn $\le 75\text{ dB}$ ở khoảng cách $4\text{ m}$.
  4. Hệ thống chuyển nguồn tự động (ATS): Tủ ATS thực hiện chuyển mạch tự động giữa MBA và máy phát: tự động phát lệnh khởi động máy phát khi mất điện lưới và đóng tải sau tối đa 10 giây; khi điện lưới phục hồi ổn định sau 2 phút, ATS tự động chuyển phụ tải về lưới và duy trì máy phát chạy không tải thêm 2 phút trước khi tắt hẳn. Nếu khởi động 3 lần không thành công, hệ thống tự động khóa và phát tín hiệu báo động.
  5. Cấu trúc phân phối hạ áp:
    • Tuyến cáp hạ thế từ đầu cực hạ áp MBA đến tủ phân phối chính (MDB) sử dụng cáp $3 \times (4 \times 1\text{C} \times 240\text{ mm}^2) + (2 \times 1\text{C} \times 300\text{ mm}^2)$ Cu/XLPE/PVC.
    • Hệ thống bảo vệ được tổ chức 4 cấp phối hợp chọn lọc: Cấp 1 (từ MBA đến MDB bằng ACB), Cấp 2 (từ MDB đến tủ phân phối tầng DB bằng MCCB), Cấp 3 (từ DB đến tủ căn hộ/phòng bằng MCB), Cấp 4 (từ tủ căn hộ đến thiết bị tiêu thụ bằng MCB/ELCB với thời gian tác động chống dòng rò $\le 0{,}1\text{ s}$).
  6. Bù công suất phản kháng: Trang bị tủ tụ bù tự động 8 cấp với tổng dung lượng $400\text{ kVAr}$ ($8 \times 50\text{ kVAr}$, tụ khô Mikro 3 pha 440V), bù tập trung trên thanh cái tủ MDB nhằm duy trì hệ số công suất $\cos\varphi \ge 0{,}95$.
Hạng mục hệ thống Thiết bị được lựa chọn Quy cách / Thông số kỹ thuật chính
Tủ đóng cắt trung thế Schneider RM6-Ne-IDI (Pháp) $24\text{ kV}$, 3 pha, $50\text{ Hz}$, gồm 1 ngăn dao cắt lộ vào ($630\text{ A}$) và 1 ngăn bảo vệ MBA ($200\text{ A}$), $I_{sh} = 12{,}5\text{ kA}/1\text{s}$.
Máy biến áp lực THIBIDI (Việt Nam) Máy biến áp khô $1000\text{ kVA}$, $22/0{,}4\text{ kV}$, $\text{Dyn-11}$, $P_0 = 2200\text{ W}$, $P_{k120} = 10000\text{ W}$, $U_k = 6%$, khối lượng $3300\text{ kg}$.
Máy phát điện dự phòng Cummins (Trung Quốc) $200\text{ kVA}$ (dự phòng $220\text{ kVA}$), $220/380\text{ V}$, động cơ 6 xi-lanh 6CTAA8.3G2, bình dầu $395\text{ L}$, tiêu hao $45\text{ L/h}$.
Tụ bù hạ thế Mikro MKC-445500KT (Malaysia) Tụ khô 3 pha, dung lượng $50\text{ kVAr/bộ}$ (tổng $400\text{ kVAr}$ gồm 8 bộ), điện áp định mức $440\text{ V}$, $I_n = 65{,}6\text{ A}$.
Thiết bị đóng cắt chính ACB / MCCB / MCB / ELCB ACB cố định tại MDB; MCCB tại MDB và DB; MCB tại tủ tầng/căn hộ; ELCB chống giật ngắt trong $\le 0{,}1\text{ s}$.
Kim thu sét Kim phóng điện sớm ESE Đặt tại đỉnh mái tòa nhà trên trụ đỡ cách điện sợi thủy tinh, cáp thoát sét đồng trần $50\text{ mm}^2$, cấp bảo vệ Cao ($98%$, $I = 6\text{ kA}$).
Hệ thống tiếp địa Cọc thép mạ đồng + Cáp đồng Cọc $\Phi 16\text{ mm}$, $L = 2{,}4\text{ m}$; cáp liên kết $35\text{ mm}^2$, cáp chính $70\text{ mm}^2$; van đẳng thế $350\text{ V}/100\text{ kA}$.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan dự án

Trình bày tổng quan kiến trúc, quy mô xây dựng của chung cư cao tầng Screc Tower (Phường 12, Quận 3, TP.HCM) gồm 3 khối A, B, C cao 22 tầng và tầng thượng, tích hợp đầy đủ không gian căn hộ ở, bãi đỗ xe và hệ thống tiện ích thương mại - dịch vụ - thể thao - y tế. Thiết lập 6 yêu cầu kỹ thuật nền tảng cho thiết kế: an toàn đúng tiêu chuẩn, cung cấp điện liên tục, tiết kiệm năng lượng, thẩm mỹ kiến trúc, ứng dụng kỹ thuật tiên tiến và thuận tiện trong vận hành bảo trì.

Chương 2: Phương pháp thiết kế

Xác định giải pháp cấp điện từ lưới điện trung thế 22kV thành phố kết hợp nguồn máy phát diesel dự phòng 200kVA qua tủ chuyển nguồn ATS. Thiết lập sơ đồ cấu trúc mạng phân phối hạ áp, phân loại phụ tải (động lực, bơm nước, PCCC, thang máy, chiếu sáng, điều hòa không khí, điện nhẹ, dịch vụ căn hộ). Định hình giải pháp lắp đặt đường dây trên hệ thống thang máng cáp và thiết lập cấu trúc bảo vệ 4 cấp bằng các thiết bị đóng cắt chuyên dụng.

Chương 3: Thiết kế hệ thống điện

Nội dung trọng tâm của đồ án, bao gồm các bước tính toán và thiết kế chi tiết:

  • Tính toán phụ tải động lực, chiếu sáng và sinh hoạt cho các khu chức năng theo hệ số đồng thời.
  • Tính chọn máy biến áp khô 1000kVA và máy phát điện diesel 200kVA Cummins đặt tại tầng 1.
  • Tính toán bù công suất phản kháng $400\text{ kVAr}$ nâng cao $\cos\varphi$ lên 0,95.
  • Lựa chọn chủng loại cáp điện Cu/XLPE/PVC, Cu/PVC/PVC, tính toán tiết diện theo độ phát nóng và kiểm tra độ sụt áp $\Delta U%$.
  • Thiết kế hệ thống thang cáp thép mạ nhúng nóng dày 2mm, máng cáp $300 \times 50\text{ mm}$ dày 1,5mm và ống xoắn HDPE $\Phi 160\text{ mm}$.
  • Lựa chọn thiết bị đóng cắt ACB, MCCB, MCB, ELCB; thiết kế tủ MDB, tủ DB tầng, tủ căn hộ và các thiết bị đo lường (đồng hồ đa năng, công tơ 3 pha gián tiếp qua biến dòng $5\text{ A}$, vôn kế $0-500\text{ V}$).
  • Thiết kế chiếu sáng theo phương pháp quang thông cho các khu vực (độ rọi 200 lux cho phòng khách/bếp/phòng kỹ thuật; 100 lux cho phòng ngủ; 75 lux cho sảnh/hành lang/cầu thang; 5-10 lux cho chiếu sáng sự cố trong 2 giờ).
  • Thiết kế hệ thống nối đất an toàn và trung tính MBA ($R_{yc} \le 4,\Omega$) và hệ thống chống sét trực tiếp sử dụng kim thu sét ESE ($R_{yc} \le 10,\Omega$), liên kết qua thiết bị đẳng thế chịu dòng sét $100\text{ kA}$.
  • Thiết kế trạm trung thế 24kV sử dụng tủ RMU Schneider RM6-Ne-IDI.

Chương 4: Kết quả tính toán

Tổng hợp danh mục kết quả tính toán được thể hiện qua hệ thống bản vẽ thiết kế kỹ thuật thi công:

  • Bản vẽ ghi chú, ký hiệu và sơ đồ nguyên lý tủ điện trung thế, tủ phân phối chính MDB, tủ phân phối tầng DB, tủ căn hộ.
  • Mặt bằng bố trí chiếu sáng và mạch động lực cho các tầng: tầng 1, tầng 2, tầng 3, tầng 5, tầng 6 đến 8, tầng 9, tầng 10 đến 22, tầng 23 và tầng mái.
  • Sơ đồ nguyên lý và mặt bằng tổng thể hệ thống tiếp địa an toàn và chống sét công trình.

Chương 5: Thông số kỹ thuật thiết bị

Cung cấp bảng thông số kỹ thuật chi tiết của các thiết bị được lựa chọn trong công trình:

  • Tủ trung thế RMU Schneider RM6-Ne-IDI ($24\text{ kV}$, buồng dập hồ quang sinh khí ion, độ bền cơ/điện 1000 lần).
  • Máy biến áp khô THIBIDI $1000\text{ kVA}$, $22/0{,}4\text{ kV}$, $\text{Dyn-11}$, tổn hao không tải $2200\text{ W}$, ngắn mạch $10000\text{ W}$, $U_k = 6%$.
  • Máy phát điện Cummins $200\text{ kVA}$ (động cơ 6CTAA8.3G2, đầu phát Stamford, màn hình điều khiển LCD).
  • Tụ bù Mikro MKC-445500KT ($50\text{ kVAr}$, 440V, 3 pha).
  • Các dòng thiết bị đóng cắt ACB, MCCB 3P/4P, MCB 1P/2P/4P, ELCB 2P; cáp điện lực CVV, CXV; tủ ATS, đồng hồ đo lường và hệ thống đèn chiếu sáng (đèn huỳnh quang $1\times 18\text{ W}$, $2\times 36\text{ W}$, downlight $18\text{ W}$, đèn pha $150\text{ W}$, kim thu sét phóng điện sớm ESE).

Chương 6: Dự toán cho công trình

Thực hiện lập bảng dự toán chi phí vật tư và thiết bị cho các tủ điện chính trong hệ thống phân phối của công trình.

Chương 7: Tổng kết

Tổng kết các hạng mục đã hoàn thành trong đề tài, thẳng thắn chỉ ra những mặt hạn chế do giới hạn thời gian nghiên cứu và vạch ra định hướng phát triển hoàn thiện đề tài trong tương lai.

Kết quả và đóng góp

Kết quả kỹ thuật chính

  1. Xác định cấu hình nguồn: Thiết kế hoàn chỉnh trạm biến áp hạ thế trong nhà với 01 máy biến áp khô THIBIDI $1000\text{ kVA}$ ($22/0{,}4\text{ kV}$) kết hợp nguồn dự phòng diesel Cummins $200\text{ kVA}$, đảm bảo cấp điện liên tục cho $100%$ phụ tải ưu tiên và sinh hoạt thiết yếu khi có sự cố điện lưới.
  2. Hệ thống tự động hóa chuyển nguồn: Thiết lập tủ ATS vận hành tự động đóng cắt với thời gian cấp điện trở lại sau mất lưới $\le 10\text{ giây}$ và thời gian trễ phục hồi lưới 2 phút.
  3. Chất lượng điện năng: Thiết kế hệ thống bù công suất phản kháng tập trung $400\text{ kVAr}$ gồm 8 bộ tụ khô Mikro $50\text{ kVAr}$ đóng cắt tự động theo bậc, đảm bảo hệ số công suất toàn trạm đạt $\cos\varphi \ge 0{,}95$.
  4. Hệ thống bảo vệ an toàn 4 cấp: Phân tầng bảo vệ bằng chuỗi thiết bị đóng cắt (ACB $\rightarrow$ MCCB $\rightarrow$ MCB $\rightarrow$ ELCB), đảm bảo tính chọn lọc, cô lập nhanh sự cố rò điện trong thời gian $\le 0{,}1\text{ s}$.
  5. Hệ thống an toàn tiếp địa và chống sét:
    • Hệ thống nối đất an toàn và trung tính máy biến áp đạt trị số điện trở $R_{HT} \le 4,\Omega$.
    • Hệ thống chống sét đánh thẳng sử dụng kim phóng điện sớm ESE đạt cấp bảo vệ Cao ($98%$), trị số điện trở nối đất $R_{HT} \le 10,\Omega$, tích hợp van đẳng thế chống quá áp đột biến $350\text{ V}/100\text{ kA}$.

Giải pháp kỹ thuật đề xuất

  • Đề xuất giải pháp đặt trạm biến áp khô và máy phát điện tại tầng 1 với cấu trúc phòng tiêu âm và thông gió cưỡng bức chuyên dụng, tối ưu hóa bán kính cấp điện và thuận tiện đấu nối tuyến cáp ngầm trung thế 22kV.
  • Đề xuất giải pháp đi dây trục đứng trong hộp kỹ thuật (gen điện) bằng thang cáp chịu tải nặng dày 2mm kết hợp máng cáp ngang tại hành lang trần giả (cách ly tối thiểu $0{,}8\text{ m}$ với hệ thống điện nhẹ).

Đóng góp thực tiễn của đề tài

  • Xây dựng một hồ sơ thiết kế kỹ thuật hoàn chỉnh cho một công trình chung cư cao tầng thực tế (22 tầng), kết nối đồng bộ giữa lý thuyết tính toán cung cấp điện với hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật hiện hành tại Việt Nam (TCVN, QCVN) và quốc tế (IEC, NFC).
  • Cung cấp đầy đủ thông số kỹ thuật thiết bị thực tế từ các nhà sản xuất uy tín (Schneider, THIBIDI, Cummins, Mikro), giúp bản thiết kế có tính khả thi cao trong triển khai thi công.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của đề tài

  • Do giới hạn về thời gian thực hiện đồ án tốt nghiệp, nghiên cứu mới chỉ tập trung trọng tâm vào phần mạng điện động lực, chiếu sáng, trạm biến áp, máy phát, chống sét - nối đất và lập dự toán cho các tủ điện chính.
  • Chưa đi sâu vào thiết kế chi tiết các phân hệ điện nhẹ chuyên sâu (hệ thống camera an ninh, kiểm soát vào ra, mạng truyền dẫn internet, hệ thống âm thanh công cộng và quản lý tòa nhà thông minh BMS).

Hướng phát triển của đề tài

  1. Mở rộng thiết kế chi tiết toàn diện hệ thống điện nhẹ và tích hợp giải pháp quản lý năng lượng tòa nhà thông minh (BMS - Building Management System).
  2. Nghiên cứu tích hợp các nguồn năng lượng tái tạo (điện mặt trời áp mái tầng thượng) kết hợp hệ thống lưu trữ điện năng nhằm tối ưu hóa chi phí vận hành.
  3. Hoàn thiện bảng dự toán chi tiết cho toàn bộ các hạng mục vật tư, dây dẫn, phụ kiện lắp đặt và nhân công của toàn bộ công trình.

Giá trị tham khảo

  • Đối tượng sử dụng: Đồ án là tài liệu tham khảo hữu ích cho sinh viên các ngành Công nghệ Kỹ thuật Điện - Điện tử, Kỹ thuật Hệ thống điện, Kỹ thuật Công trình xây dựng và các kỹ sư M&E (Cơ - Điện) mới bắt đầu tham gia thiết kế hệ thống điện công trình cao tầng.
  • Nội dung giá trị:
    • Quy trình và phương pháp tính toán phụ tải thực tế cho tổ hợp chung cư đa chức năng kết hợp căn hộ và khu thương mại dịch vụ.
    • Phương pháp luận tra cứu, áp dụng hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật TCVN và IEC vào tính chọn thiết bị đóng cắt, kiểm tra độ sụt áp đường dây và phối hợp bảo vệ chọn lọc.
    • Tập dữ liệu thông số kỹ thuật thiết bị thực tế (tủ RMU, MBA khô, máy phát Diesel, tụ bù, kim thu sét ESE) tại Chương 5 đóng vai trò là cơ sở dữ liệu tra cứu mẫu phục vụ học tập và đồ án chuyên ngành.

Câu hỏi thường gặp

1. Nguồn điện chính và nguồn điện dự phòng của chung cư Screc Tower được thiết kế với cấu hình và công suất như thế nào?

Nguồn điện chính của tòa nhà lấy từ lưới điện trung thế 22kV TP.HCM (tuyến đường kênh Nhiêu Lộc) qua cáp ngầm 24kV dẫn đến tủ trung thế RMU Schneider RM6-Ne-IDI và cấp cho 01 máy biến áp khô THIBIDI công suất $1000\text{ kVA}$ ($22/0{,}4\text{ kV}$, $\text{Dyn-11}$). Nguồn điện dự phòng sử dụng 01 máy phát điện Diesel Cummins 3 pha $220/380\text{ V}$, công suất liên tục $200\text{ kVA}$ (công suất dự phòng $220\text{ kVA}$), trang bị động cơ 6CTAA8.3G2 và đầu phát Stamford.

2. Quy trình vận hành và thời gian trễ của bộ chuyển nguồn tự động (ATS) được thiết lập ra sao?

Khi mất điện lưới, tủ ATS phát tín hiệu khởi động máy phát diesel; máy phát tăng tốc và hòa vào cấp nguồn cho phụ tải ưu tiên sau tối đa 10 giây. Khi lưới điện phục hồi và duy trì ổn định sau 2 phút, ATS tự động chuyển phụ tải trở lại lưới điện chính, đồng thời máy phát tiếp tục chạy không tải 2 phút rồi tắt hẳn. Nếu sau 3 lần khởi động máy phát không thành công, ATS sẽ tự động ngắt các máy cắt và phát tín hiệu báo động.

3. Hệ thống bù công suất phản kháng của công trình được tính toán dung lượng bao nhiêu và vận hành như thế nào?

Hệ thống tụ bù có tổng dung lượng $400\text{ kVAr}$, được lắp đặt bù tập trung tại thanh cái tủ phân phối chính MDB. Hệ thống gồm 8 bộ tụ khô Mikro MKC-445500KT (mỗi bộ $50\text{ kVAr}$, điện áp $440\text{ V}$), được điều khiển đóng cắt tự động theo bước để nâng cao và duy trì hệ số công suất của toàn công trình từ $\cos\varphi_1 = 0{,}8$ lên $\cos\varphi_2 \ge 0{,}95$.

4. Hệ thống nối đất và chống sét của chung cư Screc Tower có yêu cầu kỹ thuật và trị số điện trở như thế nào?

  • Hệ thống nối đất an toàn và trung tính máy biến áp sử dụng cấu hình mạch vòng/mạch lưới với cọc thép bọc đồng $\Phi 16\text{ mm}$, dài $2{,}4\text{ m}$, cáp đồng trần $35\text{ mm}^2$ và $70\text{ mm}^2$, yêu cầu điện trở nối đất $R_{yc} \le 4,\Omega$.
  • Hệ thống chống sét trực tiếp sử dụng kim thu sét phóng điện sớm ESE đặt tại tầng mái theo tiêu chuẩn NFC 17-102-2011, mức bảo vệ Cao ($98%$, $I = 6\text{ kA}$), cáp thoát sét đồng trần $50\text{ mm}^2$, yêu cầu điện trở nối đất $R_{yc} \le 10,\Omega$. Hai hệ thống tiếp địa được liên kết qua van đẳng thế chịu dòng sét $100\text{ kA}$ (ngưỡng tác động $350\text{ V}$).

5. Chuỗi thiết bị đóng cắt bảo vệ hạ áp của tòa nhà được phân chia theo mấy cấp?

Mạng điện hạ áp được phân chia thành 4 cấp bảo vệ phối hợp: Cấp 1 sử dụng máy cắt không khí ACB tại đầu ra MBA vào tủ MDB; Cấp 2 sử dụng MCCB từ tủ MDB cấp đến các tủ phân phối tầng DB; Cấp 3 sử dụng MCB từ tủ DB cấp đến các tủ điện căn hộ/phòng; Cấp 4 sử dụng MCB và cầu dao chống dòng rò ELCB tại các thiết bị sinh dòng rò với thời gian tác động ngắt mạch không quá $0{,}1\text{ giây}$.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Thiết kế cung cấp điện cho chung cư cao tầng Screc Tower Phường 12, Quận 3, TP.Hồ Chí Minh" đã giải quyết hoàn chỉnh bài toán thiết kế cơ điện cho một tổ hợp chung cư 22 tầng theo đúng quy chuẩn kỹ thuật xây dựng và tiêu chuẩn ngành điện hiện hành. Các nội dung từ xác định phụ tải, tính chọn trạm biến áp $1000\text{ kVA}$, máy phát dự phòng $200\text{ kVA}$, tụ bù $400\text{ kVAr}$, phân tầng bảo vệ 4 cấp đến giải pháp chống sét ESE và tiếp địa an toàn đều được tính toán nhất quán, chính xác. Kết quả nghiên cứu mang lại một mô hình thiết kế kỹ thuật hoàn chỉnh, đáp ứng đồng thời yêu cầu an toàn, độ tin cậy cung cấp điện cao và hiệu quả kinh tế trong quản lý vận hành công trình cao tầng.