Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu
Trong tiến trình đô thị hóa và phát triển kinh tế, ngành công nghiệp điện đóng vai trò huyết mạch đối với việc bảo đảm cơ sở hạ tầng dân sinh và sản xuất. Tại các đô thị lớn, sự gia tăng dân số cơ học tạo ra áp lực lớn về nhu cầu nhà ở, dẫn đến yêu cầu xây dựng các khu chung cư cao tầng hiện đại nhằm tối ưu hóa quỹ đất và giải quyết bài toán an sinh xã hội. Việc thiết kế hệ thống cung cấp điện cho các công trình này đòi hỏi tính toán kỹ thuật chính xác, đáp ứng nghiêm ngặt các tiêu chuẩn về an toàn vận hành, mỹ thuật kiến trúc và hiệu quả kinh tế.
Đề tài "Thiết kế cung cấp điện cho khu chung cư cao tầng Bắc Sơn – Hải Phòng" do sinh viên Đỗ Văn Quân thực hiện dưới sự hướng dẫn của Th.S Đỗ Thị Hồng Lý tại Trường Đại học Dân lập Hải Phòng (năm 2017) tập trung giải quyết bài toán thiết kế kỹ thuật cấp điện cho một dự án nhà ở xã hội quy mô lớn. Khu chung cư Bắc Sơn được xếp vào nhóm hộ tiêu thụ loại II – đối tượng đòi hỏi độ tin cậy cấp điện cao, việc gián đoạn cung cấp điện sẽ gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến sinh hoạt của người dân và phát sinh thiệt hại về mặt kinh tế.
Nhiệm vụ nghiên cứu của đồ án bao gồm:
- Khảo sát mặt bằng tổng thể, phân tích đặc điểm tiêu thụ điện và xác định phụ tải tính toán của toàn bộ khu chung cư (bao gồm phụ tải sinh hoạt, phụ tải động lực và phụ tải chiếu sáng công cộng).
- Lựa chọn sơ đồ cấp điện, xác định vị trí đặt trạm biến áp, tính toán chọn tiết diện dây dẫn/cáp truyền tải và so sánh các phương án cấp điện về mặt kinh tế - kỹ thuật.
- Tính toán lựa chọn dung lượng, số lượng máy biến áp phân phối; lựa chọn và kiểm tra các khí cụ điện đóng cắt, bảo vệ, đo lường ở cả hai phía cao áp (10 kV) và hạ áp (0,4 kV).
- Tính toán tổn thất điện năng trên mạng lưới truyền tải và thiết kế hệ thống chiếu sáng cho căn hộ điển hình.
Đối tượng nghiên cứu là Dự án Khu chung cư cao tầng Bắc Sơn, tọa lạc tại Khu đô thị Cựu Viên, đường Lê Duẩn, phường Bắc Sơn, quận Kiến An, thành phố Hải Phòng. Dự án có tổng diện tích khuôn viên 20,8 ha với tổng mức đầu tư 188 tỷ đồng (gần 200 tỷ đồng) do Công ty cổ phần Xây dựng và Phát triển Đầu tư Hải Phòng làm chủ đầu tư. Quy mô công trình gồm 11 khối nhà (9 khối chung cư 5 tầng và 2 khối chung cư 10 tầng) với 504 căn hộ, phục vụ đối tượng chính là cán bộ, công chức, viên chức thuộc các đơn vị sự nghiệp công lập và sĩ quan, quân nhân chuyên nghiệp. Dự án được khởi công ngày 24/04/2010 và hoàn thành ngày 09/09/2011.
Cơ sở lý thuyết và phương pháp
Cơ sở lý thuyết của đồ án dựa trên các phương pháp tính toán thiết kế mạng lưới điện đô thị và công trình cao tầng, được trích dẫn từ các tài liệu chuyên ngành: "Thiết kế cung cấp điện" (NXB Khoa học và Kỹ thuật), "Giáo trình Cung cấp điện" (NXB Giáo dục), cùng "Sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện 0,4 đến 500 kV" của tác giả Ngô Hồng Quang.
Các mô hình và công thức tác giả áp dụng bao gồm:
- Mô hình dự báo phụ tải sinh hoạt: Áp dụng phương trình tăng trưởng theo thời gian $P_t = P_0[1 + 0,03(t - t_0)]$ với năm cơ sở $t_0 = 0$ để xác định nhu cầu phụ tải ở cuối chu kỳ thiết kế. Phụ tải từng tầng và toàn khu được xác định thông qua phương pháp hệ số đồng thời ($k_{dt}$) dựa trên số lượng hộ tiêu thụ ($n = 504$).
- Phương pháp tính toán phụ tải động lực: Sử dụng phương pháp số gia để xác định công suất tính toán của nhóm động lực gồm hệ thống thang máy (quy đổi về chế độ làm việc dài hạn với hệ số tiếp điện $k_{td} = 0,8$) và hệ thống máy bơm nước sinh hoạt thông qua hệ số nhu cầu ($k_{nc}$) và hệ số sử dụng ($k_{sd}$).
- Phương pháp lựa chọn và kiểm tra khí cụ điện: Lựa chọn tiết diện dây dẫn và thanh dẫn theo điều kiện độ sụt áp cho phép ($\Delta U \le \Delta U_{cp}$) và mật độ dòng điện kinh tế ($J_{kt}$). Kiểm tra thanh dẫn và khí cụ điện theo điều kiện ổn định lực điện động ($\sigma_{tt} \le \sigma_{cp}$) và điều kiện ổn định nhiệt ($F_{tc} \ge F_{0min}$) khi xuất hiện dòng ngắn mạch.
- Phương pháp so sánh kinh tế - kỹ thuật: Sử dụng hàm chi phí tính toán quy đổi hàng năm $Z = p_0 \cdot V + C_{\Delta A}$ và phương pháp hiện giá chi phí $PVC = \sum C_t (1 + i)^{-t}$ (với suất chiết khấu $i = 0,1$ và suất thiệt hại mất điện đối với hộ loại II là $g_{th} = 4000 \text{ đồng/kWh}$) để đánh giá, lựa chọn phương án đi dây lên các tầng và cấu hình máy biến áp tối ưu.
Nguồn dữ liệu sử dụng trong đồ án gồm hồ sơ thiết kế kiến trúc, mặt bằng quy hoạch khu chung cư Bắc Sơn, bảng giá vật tư thiết bị điện từ Tạp chí Thị trường Giá cả Vật tư (năm 2006) và catalogue thông số kỹ thuật của các nhà sản xuất (Công ty Thiết bị điện Đông Anh, Công ty TNHH Nhật Linh, Cooper Mỹ, thiết bị Liên Xô và Nhật Bản).
Nội dung chính theo từng chương
Chương 1: Giới thiệu khu chung cư cao tầng Bắc Sơn Kiến An Hải Phòng và xác định phụ tải tính toán của chung cư
Chương 1 trình bày tổng quan về quy hoạch kiến trúc công trình và thực hiện tính toán chi tiết phụ tải điện cho toàn bộ các khối nhà và hệ thống phụ trợ:
- Đặc điểm mặt bằng và căn hộ: Tổng số 504 căn hộ được phân bổ theo 3 loại diện tích: 360 căn loại $51 \text{ m}^2$, 72 căn loại $57 \text{ m}^2$ và 72 căn loại $60 \text{ m}^2$. Mỗi căn hộ gồm 2 phòng ngủ, 1 phòng khách, bếp và nhà vệ sinh riêng. Công trình có hệ thống phụ trợ đồng bộ: tường rào, nhà để xe, trạm bơm nước, cây xanh, trung tâm thương mại, trung tâm văn hóa - thể thao, 2 trường mầm non và 1 trường tiểu học.
- Tính toán phụ tải sinh hoạt: Xác định công suất tính toán cho mỗi tầng đạt $P_{tang} = 14,876 \text{ kW}$. Tổng công suất sinh hoạt của 504 căn hộ vào giờ cao điểm ban ngày là $P_{shn} = 368,732 \text{ kW}$ và ban đêm là $P_{shd} = 725,538 \text{ kW}$, hệ số công suất trung bình $\cos\varphi_{tb} = 0,9$.
- Tính toán phụ tải động lực:
- Khối nhà 10 tầng sử dụng hệ thống 4 thang máy/tòa, công suất định mức mỗi thang $P_{1tm} = 7 \text{ kW}$, quy đổi chế độ dài hạn $P_{tm} = 6,26 \text{ kW}$ với $\cos\varphi = 0,54$.
- Trạm bơm nước gồm 4 máy bơm công suất $6,3 \text{ kW}$/máy, $\cos\varphi = 0,78$, hệ số nhu cầu $k_{nc} = 0,775$, công suất tính toán trạm bơm $P_b = 19,53 \text{ kW}$.
- Tổng công suất tính toán nhóm động lực: ban ngày $P_{dln} = 138,061 \text{ kW}$, ban đêm $P_{dld} = 99,905 \text{ kW}$.
- Phụ tải chiếu sáng công cộng: Chiếu sáng trong nhà có diện tích $F_{cs1} = 3640 \text{ m}^2$ với suất phụ tải $p_{0cs1} = 15 \text{ W/m}^2$, công suất $P_{cs1} = 54,6 \text{ kW}$; chiếu sáng ngoài trời có chiều dài tuyến $L_{cs2} = 950 \text{ m}$, công suất $P_{cs2} = 19 \text{ kW}$. Tổng công suất chiếu sáng là $P_{cs} = 73,6 \text{ kW}$ (hoạt động vào ban đêm).
| Loại phụ tải | Ban ngày ($P_n$ - kW) | Ban đêm ($P_d$ - kW) |
|---|---|---|
| Phụ tải sinh hoạt ($P_{sh}$) | 368,732 | 725,538 |
| Phụ tải động lực ($P_{dl}$) | 138,061 | 99,905 |
| Phụ tải chiếu sáng công cộng ($P_{cs}$) | 0,000 | 73,600 |
| Tổng cộng ($P_\Sigma$) | 506,793 | 899,043 |
Công suất tính toán cực đại của khu chung cư đạt $P_{tt} = \max(P_{n\Sigma}, P_{d\Sigma}) = 899,043 \text{ kW}$ xuất hiện vào ban đêm. Với hệ số công suất tổng hợp $\cos\varphi = 0,882$, công suất phản kháng tính toán là $Q_{tt} = 480,72 \text{ kVAr}$. Tổng công suất toàn phần tính toán sau khi xét tổn thất là $S_{tt} = 1022,375 \text{ kVA}$.
Chương 2: Lựa chọn các thiết bị điện cho chung cư
Chương 2 giải quyết toàn diện cấu hình mạng điện, lựa chọn thiết bị truyền tải, phân phối và bảo vệ:
- Sơ đồ cấp điện và vị trí trạm biến áp: Hệ thống nhận nguồn từ đường dây trung áp 10 kV dẫn về trạm biến áp chung của khu chung cư. Từ trạm biến áp, các đường cáp ngầm hạ áp cấp điện đến các tủ phân phối (TPP) đặt tại tầng 1 các khối nhà (khối 10 tầng bố trí 2 tủ TPP, khối 5 tầng bố trí 1 tủ TPP). Trạm biến áp được thiết kế đặt ngoài trời tại khoảng đất trống gần trung tâm phụ tải. Vị trí này tối ưu hóa bán kính cấp điện, giảm chi phí dây dẫn, thuận tiện thi công và bảo dưỡng, đồng thời loại bỏ tiếng ồn và nguy cơ cháy nổ đối với các khối nhà dân cư.
- Tính chọn dây dẫn và so sánh phương án đi dây lên các tầng:
- Tuyến cáp chính từ trạm biến áp đến tủ phân phối tổng (TPP): Cáp đồng vặn xoắn cách điện XLPE/PVC tiết diện $35 \text{ mm}^2$ ($l = 50 \text{ m}$, dòng cho phép $I_{cp} = 158 \text{ A}$, độ sụt áp thực tế $\Delta U = 5,598 \text{ V} < 7,6 \text{ V}$).
- Mạng điện lên các tầng khối nhà 10 tầng: Tác giả lập bảng so sánh kinh tế giữa Phương án 1 (mỗi tầng một tuyến cáp độc lập $6 \text{ mm}^2$, tổng chiều dài $52,5 \text{ m}$) và Phương án 2 (một tuyến trục dọc chung $16 \text{ mm}^2$, chiều dài $35 \text{ m}$). Phương án 1 có chi phí tính toán quy đổi $Z_1 = 2,325 \cdot 10^6 \text{ đồng}$, thấp hơn Phương án 2 ($Z_2 = 2,5968 \cdot 10^6 \text{ đồng}$), do đó Phương án 1 được chọn.
- Tuyến cấp điện thang máy: Cáp $4 \text{ mm}^2$ ($l = 50 \text{ m}$).
- Tuyến cấp điện trạm bơm: Cáp $16 \text{ mm}^2$ ($l = 65 \text{ m}$).
- Tuyến chiếu sáng trong nhà: Cáp đồng $120 \text{ mm}^2$ ($l = 157,5 \text{ m}$). Tuyến chiếu sáng ngoài trời: Cáp $25 \text{ mm}^2$ (đoạn OA, AC) và $16 \text{ mm}^2$ (đoạn AB).
- Tính chọn máy biến áp: Tác giả tiến hành tính toán so sánh 2 phương án cấp nguồn qua chỉ tiêu hiện giá chi phí ($PVC$):
- Phương án 1: Sử dụng 6 máy biến áp dung lượng $160 \text{ kVA}$ ($6 \times 160 \text{ kVA}$) cấp điện áp 10/0,4 kV do Công ty TNHH Nhật Linh chế tạo.
- Phương án 2: Sử dụng 3 máy biến áp dung lượng $315 \text{ kVA}$ ($3 \times 315 \text{ kVA}$).
- Kết quả: Hiện giá chi phí của Phương án 1 là $PVC_1 = 305,027 \cdot 10^6 \text{ đồng}$, thấp hơn đáng kể so với Phương án 2 ($PVC_2 = 420,996 \cdot 10^6 \text{ đồng}$). Đồng thời, cấu hình 6 máy cho phép nâng cao độ linh hoạt vận hành, khi sự cố 1 máy thì các máy còn lại cùng khả năng quá tải $40%$ vẫn đảm bảo cấp điện an toàn. Do đó, Phương án 1 được chọn.
- Lựa chọn thiết bị bảo vệ và đo lường:
- Phía cao áp (10 kV): Cầu chì cao áp $\Pi-10$ ($U_{dm} = 10 \text{ kV}, I_{dm} = 30 \text{ A}$), dao cách ly RT-10/200 ($U_{dm} = 10 \text{ kV}, I_{dm} = 200 \text{ A}$) của Đông Anh, chống sét van ZLP501-10 của Cooper Mỹ (3 - 30 kV).
- Thanh cái hạ áp: Thanh đồng tiết diện $50 \times 5 = 250 \text{ mm}^2$, kiểm tra đạt điều kiện ổn định động ($\sigma_{tt} = 192,638 \text{ kg/cm}^2 < \sigma_{cp} = 1400 \text{ kg/cm}^2$) và ổn định nhiệt ($F_{tc} = 250 \text{ mm}^2 > F_{0min} = 21,768 \text{ mm}^2$).
- Sứ cách điện: Loại $\Phi-10-375$ (Liên Xô, $U_{dm} = 10 \text{ kV}$, lực phá hủy $F_{ph} = 375 \text{ kg}$, lực cho phép $F_{cp} = 225 \text{ kg} > F_{hc} = 3,55 \text{ kg}$).
- Thiết bị đóng cắt hạ áp (Aptomat & Khởi động từ): Aptomat tổng $A_0$ (SA603-G, $600 \text{ A}$), Aptomat sinh hoạt $A_1$ (SA603-G, $500 \text{ A}$), Aptomat động lực $A_2$ (EG203-G, $125 \text{ A}$), Aptomat trạm bơm $A_3$ (EA103-G, $75 \text{ A}$), Aptomat thang máy $A_4$ (PCB6C363, $63 \text{ A}$), Aptomat nhánh lên tầng $A_5$ (PCBTC3H0, $90 \text{ A}$), Aptomat tầng/căn hộ $A_6$ (PCB4C340, $40 \text{ A}$), Aptomat chiếu sáng $A_7$ (PCB4C325, $25 \text{ A}$); Khởi động từ ME-231 ($25 \text{ A}$) cho thang máy và máy bơm.
- Máy biến dòng (TI): Chọn biến dòng hạ áp $0,5 \text{ kV}$, tỷ số biến dòng $600/5 \text{ A}$ ($k_i = 120$), cấp chính xác $0,5%$, công suất thứ cấp $6 \text{ VA}$, kiểm tra dòng thứ cấp ở phụ tải cực tiểu $I_{2min} = 1,092 \text{ A} > I_{0,5%} = 0,033 \text{ A}$, đảm bảo công tơ đo đếm chính xác.
Chương 3: Tính toán tổn thất điện năng và chiếu sáng cho khu chung cư
Chương 3 tập trung đánh giá hiệu quả kinh tế - kỹ thuật trong vận hành truyền tải và hoàn thiện phương án thiết kế chiếu sáng:
- Tổn thất điện năng trong mạng hạ áp: Xác định các thành phần tổn thất công suất tác dụng ($\Delta P = 1,329 \text{ kW}$) và tổn thất công suất phản kháng ($\Delta Q = 0,147 \text{ kVAr}$) trên đường cáp truyền tải từ trạm biến áp đến tủ phân phối tổng. Với thời gian tổn thất công suất cực đại $\tau = 2181 \text{ giờ}$, tổn thất điện năng hàng năm trên tuyến cáp chính được tính toán là $\Delta A = 325 \text{ kWh}$.
- Thiết kế chiếu sáng căn hộ: Dựa trên tiêu chuẩn độ rọi cho từng không gian chức năng (phòng khách, 2 phòng ngủ, bếp, khu vệ sinh), tác giả tính toán tổng công suất chiếu sáng yêu cầu, lập sơ đồ nguyên lý phân phối điện nội bộ và bố trí hệ thống đèn chiếu sáng, công tắc, ổ cắm cho căn hộ mẫu.
Thiết kế và triển khai
Hệ thống cung cấp điện cho Khu chung cư Bắc Sơn được thiết kế theo cấu trúc mạng phân phối hình tia phân cấp, đảm bảo tính chọn lọc và an toàn vận hành:
[Nguồn trung áp 10 kV]
[Cầu chì Π-10 & Dao cách ly RT-10/200]
[Trạm biến áp ngoài trời: 6 x 160 kVA, 10/0.4 kV]
[Thanh cái đồng 250 mm2 & TI 600/5 A]
[Aptomat tổng SA603-G (600 A)]
[Tủ phân phối TPP tại các tòa nhà] [Tủ động lực & Bơm nước]
[Tủ phân phối các tầng (TL)] [Trạm bơm nước (4 x 6.3 kW)]
[Hộp điện căn hộ (504 căn)]
Hệ thống bảo vệ được phân cấp chặt chẽ:
- Phía 10 kV: Thiết lập bảo vệ ngắn mạch và quá tải bằng cầu chì $\Pi-10$ kết hợp dao cách ly RT-10/200 và chống sét van ZLP501-10.
- Phía 0,4 kV: Sử dụng Aptomat khối (MCCB) và Aptomat tép (MCB) với dòng cắt và dòng định mức phù hợp từng cấp phụ tải. Toàn bộ thanh dẫn đồng ($50 \times 5 \text{ mm}^2$) và sứ cách điện ($\Phi-10-375$) đều vượt qua các bước kiểm tra cơ - nhiệt dưới tác động của dòng ngắn mạch với thời gian tác động bảo vệ giả thiết $t_k = 0,5 \text{ giây}$.
Kết quả và đóng góp
Đồ án đã xây dựng một bản thiết kế kỹ thuật hoàn chỉnh cho hệ thống cung cấp điện khu chung cư cao tầng Bắc Sơn với các kết quả cụ thể:
| Hạng mục kỹ thuật | Thông số / Thiết bị được lựa chọn | Căn cứ kỹ thuật |
|---|---|---|
| Công suất tính toán tổng ($P_{tt}, S_{tt}$) | $P_{tt} = 899,043 \text{ kW}$; $S_{tt} = 1022,375 \text{ kVA}$ | Tính toán theo phụ tải cực đại ban đêm |
| Hệ số công suất toàn khu ($\cos\varphi$) | $0,882$ | Tổng hợp từ phụ tải sinh hoạt, động lực, chiếu sáng |
| Cấu hình trạm biến áp | 6 máy biến áp $160 \text{ kVA}$ ($10/0,4 \text{ kV}$) | Tối ưu hiện giá chi phí ($PVC = 305,027 \cdot 10^6 \text{ đồng}$) |
| Tuyến cáp từ TBA đến TPP | Cáp đồng XLPE/PVC $35 \text{ mm}^2$ ($50 \text{ m}$) | $\Delta U = 5,598 \text{ V} < \Delta U_{cp} = 7,6 \text{ V}$, $I_{cp} = 158 \text{ A}$ |
| Tuyến cáp trục đứng lên tầng | Cáp đồng XLPE/PVC $6 \text{ mm}^2$ (đi độc lập) | Tiết kiệm chi phí quy đổi ($Z = 2,325 \cdot 10^6 \text{ đồng}$) |
| Cáp thang máy và trạm bơm | Thang máy: $4 \text{ mm}^2$; Trạm bơm: $16 \text{ mm}^2$ | Đáp ứng sụt áp và dòng khởi động |
| Cáp mạng chiếu sáng | Trong nhà: $120 \text{ mm}^2$; Ngoài trời: $16 - 25 \text{ mm}^2$ | $\Delta U_{cs} = 2,718% < 3%$ |
| Khí cụ bảo vệ cao áp (10 kV) | Cầu chì $\Pi-10$ ($30 \text{ A}$), Dao cách ly RT-10/200 | $U_{dm} = 10 \text{ kV}, I_{lvmax} = 11,55 \text{ A}$ |
| Thanh cái và sứ hạ áp | Thanh đồng $50 \times 5 \text{ mm}^2$, Sứ $\Phi-10-375$ | Đạt ổn định nhiệt ($F_{tc} > F_{0min}$) và lực điện động |
| Thiết bị đóng cắt hạ áp | Aptomat SA603-G, EG203-G, EA103-G, PCB | Phù hợp dòng làm việc và dòng mở máy cực đại |
Đóng góp nổi bật của đồ án là việc kết hợp đồng thời các tiêu chuẩn kỹ thuật điện và phương pháp phân tích kinh tế (hàm chi phí quy đổi $Z$ và hiện giá chi phí $PVC$) để giải quyết bài toán lựa chọn cấu hình trạm biến áp và phương án đi dây trục đứng cho công trình nhiều khối nhà.
Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp
- Hạn chế: Trong tính toán mạng chiếu sáng nội bộ, đồ án sử dụng giả định chiều dài mạng bằng 4,5 lần chiều cao công trình do chưa có số liệu chi tiết từng vị trí đèn; các tính toán kinh tế dựa trên bảng giá vật tư thiết bị tại thời điểm khảo sát (2006); đồ án chưa đi sâu vào thiết kế chi tiết nguồn máy phát điện dự phòng diesel tự động (ATS) khi mất điện lưới trung áp.
- Hướng phát triển: Nghiên cứu tích hợp hệ thống tự động chuyển đổi nguồn (ATS) kết hợp máy phát điện dự phòng cho các phụ tải ưu tiên loại I/loại II; ứng dụng giải pháp giám sát năng lượng thông minh và điều khiển chiếu sáng tự động trong các khu đô thị hiện đại.
Giá trị tham khảo
Tài liệu này là nguồn tham khảo hữu ích cho sinh viên ngành Điện tự động công nghiệp, Hệ thống điện, Kỹ thuật điện công trình và các kỹ sư M&E (Cơ điện) đang thực hiện đồ án tốt nghiệp hoặc thiết kế cung cấp điện cho các tổ hợp chung cư cao tầng, khu đô thị có nhiều khối nhà.
Các phần có giá trị thực tiễn cao gồm:
- Quy trình tính toán phụ tải tổng hợp cho công trình hỗn hợp (sinh hoạt, thang máy, trạm bơm, chiếu sáng đô thị).
- Phương pháp luận so sánh chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật trong lựa chọn dung lượng trạm biến áp và phương án đi dây trục đứng.
- Các bước kiểm tra ổn định động, ổn định nhiệt và tính chọn khí cụ đóng cắt - bảo vệ từ cao áp đến hạ áp.
Câu hỏi thường gặp
1. Quy mô và đặc điểm phụ tải của Khu chung cư Bắc Sơn được xác định như thế nào?
Dự án có diện tích khuôn viên 20,8 ha, gồm 11 khối nhà (9 khối 5 tầng và 2 khối 10 tầng) với 504 căn hộ. Đây là hộ tiêu thụ loại II với phụ tải phân bố mật độ cao trong không gian hẹp, đòi hỏi độ tin cậy cấp điện cao và vận hành an toàn.
2. Công suất tính toán cực đại của toàn khu chung cư là bao nhiêu?
Công suất tính toán tác dụng cực đại của toàn khu chung cư là $P_{tt} = 899,043 \text{ kW}$, xuất hiện vào giờ cao điểm ban đêm (gồm $725,538 \text{ kW}$ phụ tải sinh hoạt, $99,905 \text{ kW}$ phụ tải động lực và $73,6 \text{ kW}$ chiếu sáng công cộng). Tổng công suất toàn phần tính toán sau khi xét tổn thất là $S_{tt} = 1022,375 \text{ kVA}$ với hệ số công suất $\cos\varphi = 0,882$.
3. Vì sao tác giả lựa chọn cấu hình trạm biến áp gồm 6 máy $160 \text{ kVA}$ thay vì 3 máy $315 \text{ kVA}$?
Phương án 6 máy $160 \text{ kVA}$ có tổng hiện giá chi phí ($PVC = 305,027 \cdot 10^6 \text{ đồng}$) thấp hơn phương án 3 máy $315 \text{ kVA}$ ($PVC = 420,996 \cdot 10^6 \text{ đồng}$). Ngoài ra, cấu hình 6 máy đảm bảo tính linh hoạt và độ tin cậy cấp điện cao hơn: khi 1 máy gặp sự cố, các máy còn lại cùng khả năng quá tải $40%$ vẫn duy trì cấp điện an toàn cho phần lớn phụ tải.
4. Tại sao phương án đi dây độc lập từng tầng được chọn thay cho phương án dùng trục dọc chung?
Kết quả tính toán kinh tế cho thấy phương án đi dây độc lập lên từng tầng bằng cáp $6 \text{ mm}^2$ có tổng chi phí tính toán quy đổi $Z_1 = 2,325 \cdot 10^6 \text{ đồng}$, tiết kiệm hơn so với phương án dùng một trục cáp chung $16 \text{ mm}^2$ ($Z_2 = 2,5968 \cdot 10^6 \text{ đồng}$), đồng thời cả hai phương án đều thỏa mãn yêu cầu kỹ thuật về độ sụt áp cho phép.
5. Các thiết bị bảo vệ chính được lựa chọn cho hệ thống gồm những loại nào?
Phía cao áp (10 kV) sử dụng cầu chì $\Pi-10$ ($30 \text{ A}$), dao cách ly RT-10/200 ($200 \text{ A}$) và chống sét van Cooper ZLP501-10. Phía hạ áp (0,4 kV) sử dụng thanh cái đồng $50 \times 5 \text{ mm}^2$, sứ cách điện $\Phi-10-375$, máy biến dòng hạ áp $600/5 \text{ A}$, các dòng Aptomat khối và tép (SA603-G, EG203-G, EA103-G, PCB) cùng khởi động từ ME-231.
Kết luận
Đồ án tốt nghiệp của tác giả Đỗ Văn Quân đã hoàn thành xuất sắc nhiệm vụ thiết kế hệ thống cung cấp điện cho Khu chung cư cao tầng Bắc Sơn (Kiến An, Hải Phòng) với quy mô 504 căn hộ. Bản thiết kế giải quyết thấu đáo từ khâu dự báo phụ tải, lựa chọn sơ đồ mạng điện, vị trí trạm biến áp đến việc tính chọn chi tiết cáp dẫn, máy biến áp và hệ thống khí cụ bảo vệ đóng cắt đa cấp. Các giải pháp kỹ thuật đề xuất đều được kiểm chứng qua các tiêu chuẩn an toàn điện động, ổn định nhiệt và tối ưu hóa kinh tế, mang lại giá trị thực tiễn cao cho công tác thiết kế hệ thống điện công trình cao tầng.