Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Điện năng là dạng năng lượng thiết yếu phục vụ quá trình sản xuất công nghiệp và đời sống xã hội. Trong tiến trình công nghiệp hóa – hiện đại hóa đất nước từ năm 2000 hướng đến mục tiêu năm 2020, nhu cầu tiêu thụ điện năng không ngừng gia tăng, đặt ra yêu cầu cấp thiết về việc thiết kế các hệ thống cung cấp điện an toàn, tin cậy, liên tục và tối ưu hóa về mặt kinh tế. Một phương án cung cấp điện hợp lý không chỉ đáp ứng công suất tiêu thụ trước mắt mà còn phải đảm bảo chất lượng điện áp, thuận tiện cho công tác vận hành, bảo trì và có khả năng mở rộng trong tương lai. Việc tính toán thiếu chính xác có thể dẫn đến quá tải, hư hỏng thiết bị, nguy cơ cháy nổ hoặc ngược lại gây lãng phí vốn đầu tư nếu chọn công suất dư thừa quá lớn.

Trường Trung học phổ thông (THPT) Phước Vĩnh tọa lạc tại Khu phố III, Thị trấn Phước Vĩnh, huyện Phú Giáo, tỉnh Bình Dương. Trường đã được công nhận đạt chuẩn quốc gia vào ngày 30/12/2010. Nhằm đáp ứng nhu cầu giảng dạy và học tập ngày càng tăng, nhà trường thực hiện đầu tư xây dựng mới các khối phòng học, phòng học bộ môn và nhà tập đa năng bên cạnh các hạng mục hiện hữu. Do đó, việc lập phương án thiết kế hệ thống cung cấp điện toàn diện cho công trình mở rộng là một nhiệm vụ kỹ thuật có ý nghĩa thực tiễn cao.

Mục tiêu và các nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể của đồ án bao gồm:

  1. Nghiên cứu cơ sở lý thuyết về cung cấp điện, các phương pháp tính toán phụ tải điện, nguyên lý lựa chọn máy biến áp, khí cụ đóng cắt bảo vệ, kỹ thuật thiết kế chiếu sáng và các giải pháp chống sét công trình.
  2. Khảo sát hiện trạng quy mô, mặt bằng kiến trúc và lập danh mục phụ tải tiêu thụ điện cho các khối công trình hiện hữu và khối xây mới của Trường THPT Phước Vĩnh.
  3. Tính toán xác định phụ tải điện tính toán chi tiết cho từng phòng, từng tầng, từng phân khu (Khu A, Khu A', Khu nhà đa năng, chiếu sáng hành lang, thang máy) và tổng phụ tải toàn trường.
  4. Lựa chọn dung lượng, số lượng và cấp điện áp máy biến áp phù hợp; tính toán chọn thiết bị đóng cắt hạ áp (áptômát) tại tủ phân phối chính và kiểm tra điều kiện ngắn mạch.
  5. Thiết kế chi tiết hệ thống chiếu sáng nhân tạo (chọn nguồn sáng, độ rọi tiêu chuẩn, xác định quang thông, số lượng và sơ đồ bố trí đèn, quạt) cho các phòng học lý thuyết, phòng giáo viên và phòng học bộ môn.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Hệ thống cung cấp điện hạ áp, hệ thống chiếu sáng và mạng lưới phân phối điện năng của Trường THPT Phước Vĩnh.
  • Phạm vi không gian: Toàn bộ khuôn viên Trường THPT Phước Vĩnh, trọng tâm là khối phòng học xây mới 4 tầng (Khu A và Khu A') cùng Nhà đa năng.
  • Phạm vi thời gian: Đồ án được thực hiện và hoàn thành vào tháng 05/2014, thuộc niên khóa 2011 – 2014.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Đồ án vận dụng các tiêu chuẩn kỹ thuật quốc gia, giáo trình chuyên ngành kỹ thuật điện và phương pháp tính toán giải tích trong kỹ thuật cung cấp điện:

  • Khung lý thuyết và tiêu chuẩn áp dụng: Tiêu chuẩn Quốc gia TCVN 9207:2012 về đặt đường dẫn điện trong nhà ở và công trình công cộng; Tiêu chuẩn chiếu sáng Việt Nam cho các đối tượng công trình công sở, trường học; Giáo trình Thiết kế cấp điện của Ngô Hồng Quang; Giáo trình Cung cấp điện của Trần Quang Khánh; Biểu đồ nhiệt độ màu Kruithof; Lý thuyết quá trình phóng điện sét và mô hình tính toán vùng bảo vệ công trình.
  • Phương pháp xác định phụ tải tính toán: Tác giả hệ thống hóa 4 phương pháp lý thuyết:
    1. Xác định theo công suất đặt ($P_{\text{đ}}$) và hệ số nhu cầu ($k_{nc}$).
    2. Xác định theo suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản xuất/sinh hoạt ($P_{tt} = P_0 \cdot F$).
    3. Xác định theo suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm ($W_0$).
    4. Xác định theo hệ số cực đại ($k_{max}$) và công suất trung bình ($P_{tb}$) dựa trên số thiết bị hiệu quả ($n_{hq}$). Trong đồ án thực tế, phương pháp suất phụ tải trên đơn vị diện tích $P_0$ kết hợp công suất thiết bị làm mát thực tế được chọn để tính toán phụ tải cho từng phòng học, phòng ban chức năng với hệ số đồng thời $k_{\text{đt}} = 1$.
  • Phương pháp tính toán chiếu sáng: Ứng dụng phương pháp hệ số sử dụng quang thông ($k_{sd}$) để xác định quang thông yêu cầu của mỗi bộ đèn theo công thức $F = \frac{E \cdot S \cdot K \cdot Z}{n \cdot k_{sd}}$, trong đó xác định độ treo cao tính toán $H = h - h_1 - h_2$, tỷ số $L/H$, chỉ số không gian của phòng và tra cứu hệ số phản xạ trần/tường ($\rho_{\text{trần}} = 50%$, $\rho_{\text{tường}} = 50%$).
  • Nguồn dữ liệu: Mặt bằng kiến trúc xây dựng thực tế của Trường THPT Phước Vĩnh, bảng thông số kỹ thuật và catalogue thiết bị từ nhà sản xuất máy biến áp Thibidi và khí cụ điện Mitsubishi.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Cơ sở lý thuyết

Chương 1 trình bày tổng quan các nguyên lý và quy chuẩn kỹ thuật phục vụ việc thiết kế hệ thống cung cấp điện công trình:

  • Yêu cầu khi thiết kế cung cấp điện: Đảm bảo độ tin cậy cấp điện theo loại hộ tiêu thụ; Đảm bảo chất lượng điện áp (độ lệch điện áp cho phép trong lưới trung hạ áp dao động trong khoảng $\pm 5%$ điện áp định mức; với phụ tải nhạy cảm là $\pm 2,5%$); Đảm bảo an toàn tuyệt đối cho người và thiết bị; Đảm bảo chỉ tiêu kinh tế thông qua vốn đầu tư, chi phí vận hành và thời gian hoàn vốn.
  • Các phương pháp tính toán phụ tải điện: Trình bày chi tiết công thức tính, ưu nhược điểm của 4 phương pháp xác định phụ tải. Đối với công trình trường học, áp dụng công thức $P_p = P_0 \cdot S$, trong đó suất phụ tải $P_0$ được quy định: phòng học từ $15 - 20\text{ W/m}^2$ ($\cos\varphi = 0,8$ khi dùng đèn tuýp kết hợp quạt), khu hành chính văn phòng từ $20 - 25\text{ W/m}^2$, nhà thể thao từ $20 - 30\text{ W/m}^2$.
  • Nguyên lý lựa chọn máy biến áp và áptômát: Công thức chọn công suất trạm 1 máy biến áp ($S_{\text{đmB}} \ge S_{tt}$) và trạm 2 máy ($S_{\text{đmB}} \ge 0,7 S_{tt}$). Áptômát được lựa chọn dựa trên điện áp định mức, dòng điện định mức và dòng cắt ngắn mạch định mức ($I_{c\text{đm}} \ge I_N$), kèm theo chức năng chống dòng rò $30\text{ mA}$.
  • Thiết kế hệ thống chiếu sáng: Phân loại mạng điện chiếu sáng (chiếu sáng làm việc, chiếu sáng sự cố với độ rọi tối thiểu bằng $5%$ độ rọi làm việc, chiếu sáng an toàn $\ge 0,5\text{ lux}$ trong nhà, chiếu sáng bảo vệ $\ge 0,5\text{ lux}$). Trình bày trình tự tính toán theo phương pháp hệ số sử dụng $k_{sd}$, bảng tra tỷ số $L/H$, hệ số dự trữ $K$ theo môi trường và tiêu chuẩn độ rọi Việt Nam (lớp học: $300 - 500 - 750\text{ lux}$, mặt bảng: $300 - 500 - 750\text{ lux}$, phòng làm việc: $300 - 500 - 750\text{ lux}$).
  • Lý thuyết và phương pháp chống sét: Phân tích cơ chế phóng điện sét (biên độ dòng sét thường gặp $30\text{ kA}$, cực đại $200 - 300\text{ kA}$, cực tính âm chiếm $80 - 90%$, tốc độ tăng dòng $70 - 200\text{ kA/\mu s}$, tốc độ tăng áp $12\text{ kV/\mu s}$). Trình bày vùng bảo vệ của kim Franklin, đầu thu phát xạ sớm ESE sử dụng bộ kích thích áp điện ceramic, lồng Faraday, dây chống sét và 6 bước của giải pháp chống sét toàn diện.

Chương 2: Tính toán phụ tải điện trường THPT Phước Vĩnh

Chương 2 thực hiện tính toán chi tiết nhu cầu công suất điện cho các hạng mục của nhà trường:

  • Hiện trạng và quy mô: Trường có 102 cán bộ, giáo viên, nhân viên (84 giáo viên trực tiếp giảng dạy). Khối hiện hữu gồm 38 lớp học và các phòng chức năng. Khối xây mới gồm dãy nhà 4 tầng (Khu A và Khu A') cùng Khu nhà đa năng.
  • Tính toán phụ tải khối công trình xây mới:
    • Khu A ($702\text{ m}^2$, 4 tầng):
      • 1 phòng học ($53,3\text{ m}^2$): $P_{cs} = 800\text{ W}$ ($P_0 = 15\text{ W/m}^2$), làm mát 4 quạt trần đảo ($4 \times 46\text{ W} = 184\text{ W}$) $\rightarrow P_{tt} = 984\text{ W}$.
      • 1 phòng giáo viên ($26\text{ m}^2$): $P_{cs} = 390\text{ W}$, làm mát 1 quạt $75\text{ W} \rightarrow P_{tt} = 465\text{ W}$.
      • 1 phòng học bộ môn ($90\text{ m}^2$): $P_{cs} = 1.800\text{ W}$ ($P_0 = 20\text{ W/m}^2$), làm mát gồm 6 quạt đảo ($276\text{ W}$), 2 máy điều hòa $2,5\text{ HP}$ ($2 \times 1.875\text{ W} = 3.750\text{ W}$), 2 quạt hút ($60\text{ W}$) $\rightarrow P_{tt} = 5.886\text{ W}$.
      • 1 phòng vệ sinh ($33,12\text{ m}^2$): $P_{cs} = 497\text{ W}$; 1 phòng kho tầng 1 ($6,6\text{ m}^2$): $P_{cs} = 66\text{ W}$.
      • Tổng phụ tải Khu A: Tầng 1 đạt $18,283\text{ kW}$; Tầng 2 và 3 đạt $18,151\text{ kW}$/tầng; Tầng 4 đạt $6,379\text{ kW}$. Tổng công suất Khu A là $60.964\text{ W}$ ($60,964\text{ kW}$).
    • Khu A' ($202,86 \times 2\text{ m}^2$):
      • 1 phòng chuẩn bị ($27,36\text{ m}^2$): $P_{cs} = 411\text{ W}$, 2 quạt ($92\text{ W}$) $\rightarrow P_{tt} = 503\text{ W}$.
      • 1 phòng bộ môn công nghệ ($138,5\text{ m}^2$): $P_{cs} = 2.770\text{ W}$, 10 quạt ($460\text{ W}$) $\rightarrow P_{tt} = 3.230\text{ W}$.
      • 1 phòng bộ môn ($90\text{ m}^2$): $P_{cs} = 1.800\text{ W}$, 6 quạt ($276\text{ W}$) $\rightarrow P_{tt} = 2.076\text{ W}$.
      • Tổng phụ tải Khu A': Tầng 1 và 2 đạt $5,158\text{ kW}$/tầng; Tầng 3 đạt $6,312\text{ kW}$. Tổng công suất Khu A' là $16.628\text{ W}$ ($16,628\text{ kW}$).
    • Khu nhà đa năng: Phòng tập đa năng $540\text{ m}^2$ ($P_0 = 30\text{ W/m}^2 \rightarrow P_{cs} = 16.200\text{ W}$); 2 phòng vệ sinh ($252\text{ W}$); 1 phòng chuẩn bị ($510\text{ W}$). Tổng phụ tải là $17.214\text{ W}$ ($17,214\text{ kW}$).
    • Phụ tải hành lang và thang máy: Chiếu sáng hành lang Khu A và A' là $1.840\text{ W}$ ($1,840\text{ kW}$); Công suất thang máy là $29,09\text{ kW}$.
    • Tổng hợp công suất: Tổng phụ tải tính toán khối mới đạt $125,736\text{ kW}$. Phụ tải khối hiện hữu là $141,262\text{ kW}$. Tổng công suất toàn trường là $P_{\text{tổng}} = 240\text{ kW}$.
  • Lựa chọn máy biến áp và khí cụ điện:
    • Chọn 1 máy biến áp 3 pha ngâm dầu của Thibidi, công suất định mức $250\text{ kVA}$, tỷ số biến áp $10/0,4\text{ kV}$.
    • Lựa chọn áptômát hãng Mitsubishi (Nhật Bản): Áptômát tổng trạm (AT) loại NV400-CW ($I_{\text{đm}} = 400\text{ A}$, $I_{c\text{đm}} = 15\text{ kA}$); Áptômát nhánh cấp cho Khu A loại NV400-CW ($I_{\text{đm}} = 300\text{ A}$, $I_{c\text{đm}} = 15\text{ kA}$); Áptômát nhánh Khu E loại NV125-RW ($I_{\text{đm}} = 40\text{ A}$, $I_{c\text{đm}} = 10\text{ kA}$); Áptômát nhánh hồ nước ngầm loại NV125-RW ($I_{\text{đm}} = 100\text{ A}$, $I_{c\text{đm}} = 10\text{ kA}$).
    • Kiểm tra điều kiện ngắn mạch: Dựa trên thông số máy biến áp ($\Delta P_N = 3,25\text{ kW}$, $U_N% = 4%$) và tổng trở cáp đồng 4 lõi $120/125\text{ mm}^2$ ($Z_C = 1,47\text{ m}\Omega$), kết quả tính toán xác nhận dòng ngắn mạch tại thanh cái $0,4\text{ kV}$ nhỏ hơn dòng cắt danh định của các áptômát đã chọn ($I_{c\text{đm}} \ge 10 - 15\text{ kA} > I_N$).

Chương 3: Thiết kế chiếu sáng

Chương 3 tính toán chi tiết quang thông và phương án bố trí hệ thống chiếu sáng nhân tạo:

  • Phòng học lý thuyết ($53,3\text{ m}^2 - 6,5\text{ m} \times 8,2\text{ m}$):
    • Chọn độ rọi tiêu chuẩn $E = 300\text{ lux}$, chiều cao phòng $h = 3,6\text{ m}$, mặt phẳng làm việc $h_{lv} = 0,8\text{ m}$, tỷ số $L/H = 1,6$.
    • Khoảng cách bố trí giữa các đèn theo chiều rộng $L = 3,3\text{ m}$, theo chiều dài $L = 2,9\text{ m}$; khoảng cách cách tường ngang $1,6\text{ m}$, dọc $1,2\text{ m}$.
    • Hệ số phản xạ tường và trần đạt $50%$, tra bảng được $k_{sd} = 0,53$. Với $K = 1,5$ và $Z = 0,8$, tính toán quang thông yêu cầu tại mỗi điểm treo.
    • Lựa chọn giải pháp: Bố trí 2 dãy gồm 6 cụm đèn, mỗi cụm gồm 2 bóng đèn huỳnh quang $40\text{ W BI} - 1,2\text{ m}$ (quang thông mỗi bóng $3.200\text{ lm}$, tổng $6.400\text{ lm}$/cụm). Bố trí thêm 2 bóng $40\text{ W} - 1,2\text{ m}$ chiếu sáng bảng và 4 quạt trần đảo $46\text{ W}$.
  • Phòng nghỉ giáo viên ($26\text{ m}^2 - 4\text{ m} \times 4,5\text{ m}$):
    • Chọn độ rọi $E = 200\text{ lux}$, $k_{sd} = 0,45$, $K = 1,3$, $Z = 0,8$.
    • Bố trí 1 dãy gồm 2 cụm đèn đôi huỳnh quang $40\text{ W BI} - 1,2\text{ m}$ cách nhau $2,8\text{ m}$ (cách tường ngang $2\text{ m}$, cách tường dọc $0,85\text{ m}$), kết hợp 1 quạt trần $75\text{ W}$.
  • Phòng học bộ môn Ngoại ngữ và Tin học ($90\text{ m}^2 - 7,2\text{ m} \times 12,5\text{ m}$):
    • Chọn độ rọi $E = 300\text{ lux}$, $k_{sd} = 0,56$.
    • Bố trí 2 dãy gồm 8 cụm đèn đôi huỳnh quang $40\text{ W BI} - 1,2\text{ m}$ (mỗi dãy 4 cụm đèn, cách nhau $3,6\text{ m}$ theo chiều rộng và $3,36\text{ m}$ theo chiều dài; cách tường ngang $1,8\text{ m}$, dọc $1,2\text{ m}$).

Thiết kế và triển khai kỹ thuật

1. Tổng hợp phụ tải tính toán các khối công trình

Khu vực / Hạng mục Diện tích ($m^2$) Suất phụ tải chiếu sáng ($W/m^2$) Phụ tải chiếu sáng ($W$) Phụ tải làm mát & động lực ($W$) Tổng công suất tính toán ($W$)
1 Phòng học tiêu chuẩn $53,30$ $15$ $800$ $184$ (4 quạt đảo $46\text{ W}$) $984$
1 Phòng giáo viên $26,00$ $15$ $390$ $75$ (1 quạt trần $75\text{ W}$) $465$
1 Phòng bộ môn (Khu A) $90,00$ $20$ $1.800$ $4.086$ (2 máy lạnh, 6 quạt đảo, 2 quạt hút) $5.886$
1 Phòng chuẩn bị (Khu A') $27,36$ $15$ $411$ $92$ (2 quạt $46\text{ W}$) $503$
1 Phòng bộ môn công nghệ $138,50$ $20$ $2.770$ $460$ (10 quạt $46\text{ W}$) $3.230$
Phòng tập đa năng $540,00$ $30$ $16.200$ - $16.200$
Khu A (Toàn bộ 4 tầng) $702,00$ - - - $60.964$
Khu A' (Toàn bộ 3 tầng) $405,72$ - - - $16.628$
Khu nhà đa năng - - - - $17.214$
Chiếu sáng hành lang A & A' - - $1.840$ - $1.840$
Thang máy - - - $29.090$ $29.090$
Tổng khối xây mới - - - - $125.736$
Khối hiện hữu - - - - $141.262$
Tổng công suất toàn trường - - - - $240.000$

2. Thông số thiết bị đóng cắt và bảo vệ tại tủ phân phối chính (MBD)

Vị trí lắp đặt Ký hiệu Loại thiết bị / Hãng sản xuất Điện áp định mức $U_{\text{đm}}$ ($V$) Dòng định mức $I_{\text{đm}}$ ($A$) Dòng cắt định mức $I_{c\text{đm}}$ ($kA$)
Áptômát tổng trạm hạ áp AT Mitsubishi NV400-CW $100 - 440$ $400$ $15$
Nhánh tủ điện Khối A A Mitsubishi NV400-CW $100 - 440$ $300$ $15$
Nhánh tủ điện Khối E E Mitsubishi NV125-RW $100 - 440$ $40$ $10$
Nhánh tủ điện hồ nước ngầm Hồ nước Mitsubishi NV125-RW $100 - 440$ $100$ $10$

Kết quả và đóng góp

  • Kết quả tính toán kỹ thuật:
    • Xác định chính xác tổng công suất tiêu thụ điện của các khối công trình mới là $125,736\text{ kW}$ và tổng công suất toàn trường sau khi mở rộng là $240\text{ kW}$.
    • Lựa chọn thành công trạm biến áp 1 máy của hãng Thibidi công suất $250\text{ kVA} - 10/0,4\text{ kV}$, đáp ứng đầy đủ điều kiện tải định mức $S_{\text{đmB}} \ge S_{tt}$.
    • Thiết kế cấu hình tủ phân phối hạ áp MBD sử dụng đồng bộ dòng áptômát chống rò và bảo vệ ngắn mạch của Mitsubishi với dòng định mức từ $40\text{ A}$ đến $400\text{ A}$, kiểm tra đảm bảo khả năng cắt dòng ngắn mạch ($I_{c\text{đm}} \ge 10 - 15\text{ kA}$).
    • Chuẩn hóa thông số chiếu sáng cho 100% các không gian học tập và làm việc: phòng học và phòng bộ môn đạt độ rọi $300\text{ lux}$, phòng giáo viên đạt $200\text{ lux}$, sử dụng nguồn đèn huỳnh quang $40\text{ W BI} - 1,2\text{ m}$ kết hợp quạt trần đảo và hệ thống điều hòa nhiệt độ $2,5\text{ HP}$.
  • Giải pháp đề xuất: Thiết lập mạng lưới phân phối hạ thế mạch lạc theo cấu trúc hình tia từ tủ chính MBD đến các tủ phân phối khu vực (Khu A, Khu E, trạm bơm hồ nước), đảm bảo tính chọn lọc trong bảo vệ sự cố và thuận tiện cho công tác quản lý năng lượng.
  • Đóng góp của đồ án: Đồ án cung cấp bộ hồ sơ tính toán thiết kế kỹ thuật hoàn chỉnh cho một công trình trường học đạt chuẩn quốc gia tại Bình Dương, kết hợp đồng bộ giữa tính toán phụ tải động lực, chiếu sáng chuyên dụng và các biện pháp bảo vệ ngắn mạch, an toàn điện.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế trong văn bản:
    • Tính toán phụ tải chủ yếu dựa trên phương pháp suất phụ tải diện tích ($P_0$) và công suất đặt tĩnh, chưa khảo sát đồ thị phụ tải biến thiên liên tục 24 giờ thực tế trong các giai đoạn năm học.
    • Phạm vi tính toán thiết bị đóng cắt và ngắn mạch tập trung chủ yếu tại thanh cái tủ điện chính $0,4\text{ kV}$ của trạm biến áp, chưa triển khai chi tiết đến các tủ điện nhánh từng tầng và mạng lưới dây dẫn tới từng ổ cắm.
    • Nội dung chống sét mới dừng lại ở việc tổng hợp cơ sở lý thuyết, phân tích các giải pháp công nghệ (kim Franklin, ESE, lồng Faraday), chưa có bảng tính bán kính bảo vệ và bản vẽ thiết kế bãi tiếp địa chống sét cụ thể ngoài hiện trường.
  • Hướng phát triển tiếp theo:
    • Ứng dụng các phần mềm mô phỏng chuyên ngành (như DIALux để mô phỏng phân bố quang thông chiếu sáng 3D; ETAP hoặc AutoCAD Electrical để phân tích trào lưu công suất, sụt áp và ngắn mạch toàn diện).
    • Nghiên cứu tích hợp các giải pháp quản lý chiếu sáng tự động (cảm biến hiện diện, điều khiển quang thông theo ánh sáng tự nhiên) và khai thác nguồn năng lượng tái tạo (điện mặt trời áp mái) trên các dãy nhà học nhằm nâng cao hiệu quả tiết kiệm năng lượng.

Giá trị tham khảo

  • Đối tượng tham khảo:
    • Sinh viên các ngành Kỹ thuật Điện, Kỹ thuật Điện – Điện tử, Điện công nghiệp làm đồ án môn học Thiết kế cung cấp điện hoặc đồ án tốt nghiệp kỹ sư/cử nhân.
    • Kỹ sư thiết kế cơ điện (M&E) tham khảo phương pháp tính toán phụ tải và chiếu sáng cho các công trình giáo dục, trường học công lập đạt chuẩn quốc gia.
  • Nội dung giá trị nhất:
    • Phương pháp phân tách và tính toán công suất đồng thời giữa chiếu sáng và thiết bị làm mát (quạt trần, quạt đảo, điều hòa không khí) cho từng loại phòng chức năng trường học.
    • Bảng tra thông số, quy trình tính toán quang thông theo phương pháp hệ số sử dụng $k_{sd}$ và nguyên tắc phối hợp lựa chọn áptômát tủ điện phân phối chính.

Câu hỏi thường gặp

1. Tổng phụ tải tính toán của khối xây mới và toàn bộ Trường THPT Phước Vĩnh sau khi mở rộng là bao nhiêu?
Tổng phụ tải tính toán của khối xây mới (gồm Khu A, Khu A', Khu đa năng, chiếu sáng hành lang và thang máy) là $125,736\text{ kW}$. Sau khi kết hợp với khối phụ tải hiện hữu ($141,262\text{ kW}$), tổng công suất tính toán toàn trường là $P_{\text{tổng}} = 240\text{ kW}$.

2. Tác giả đã lựa chọn máy biến áp loại nào, dung lượng bao nhiêu để cấp điện cho trường?
Tác giả lựa chọn trạm đặt 1 máy biến áp 3 pha ngâm dầu do công ty Thibidi chế tạo, có công suất định mức $S_{\text{đmB}} = 250\text{ kVA}$, tỷ số biến áp $10/0,4\text{ kV}$, đáp ứng điều kiện $S_{\text{đmB}} \ge S_{tt} = 240\text{ kVA}$.

3. Danh mục áptômát được lựa chọn cho tủ điện chính MBD gồm những chủng loại nào?
Tủ MBD sử dụng đồng bộ áptômát của hãng Mitsubishi (Nhật Bản):

  • Áptômát tổng (AT): loại NV400-CW ($I_{\text{đm}} = 400\text{ A}$, $I_{c\text{đm}} = 15\text{ kA}$).
  • Áptômát nhánh Khối A: loại NV400-CW ($I_{\text{đm}} = 300\text{ A}$, $I_{c\text{đm}} = 15\text{ kA}$).
  • Áptômát nhánh Khối E: loại NV125-RW ($I_{\text{đm}} = 40\text{ A}$, $I_{c\text{đm}} = 10\text{ kA}$).
  • Áptômát nhánh hồ nước ngầm: loại NV125-RW ($I_{\text{đm}} = 100\text{ A}$, $I_{c\text{đm}} = 10\text{ kA}$).

4. Giải pháp thiết kế chiếu sáng cho một phòng học tiêu chuẩn ($53,3\text{ m}^2$) được bố trí như thế nào?
Phòng học được thiết kế với độ rọi tiêu chuẩn $E = 300\text{ lux}$, bố trí 2 dãy gồm 6 cụm đèn treo sát trần (khoảng cách giữa 2 dãy là $3,3\text{ m}$, giữa các đèn trong dãy là $2,9\text{ m}$). Mỗi cụm sử dụng 2 bóng đèn huỳnh quang $40\text{ W BI} - 1,2\text{ m}$ ($3.200\text{ lm}$/bóng), bổ sung 2 bóng $40\text{ W}$ chiếu sáng mặt bảng và 4 quạt trần đảo $46\text{ W}$ xen kẽ giữa các cụm đèn.

5. Vì sao các áptômát nhánh trong tủ phân phối chính không cần kiểm tra lại dòng ngắn mạch sau nguồn?
Theo kết quả tính toán của tác giả, dòng ngắn mạch tại thanh cái hạ áp $0,4\text{ kV}$ sau máy biến áp đã được khống chế bởi tổng trở nguồn và cáp, trong khi các áptômát nhánh đã chọn đều có dòng cắt danh định $I_{c\text{đm}} = 10 - 15\text{ kA} > I_N$, do đó hoàn toàn thỏa mãn khả năng làm việc an toàn khi xảy ra sự cố ngắn mạch.

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của sinh viên Bùi Vương Tuấn đã giải quyết hoàn chỉnh bài toán thiết kế hệ thống cung cấp điện và chiếu sáng cho công trình mở rộng tại Trường THPT Phước Vĩnh, tỉnh Bình Dương. Bằng việc áp dụng phương pháp giải tích kỹ thuật kết hợp các tiêu chuẩn TCVN và sổ tay thiết kế chuyên ngành, tác giả đã xác định chính xác công suất phụ tải $240\text{ kW}$, lựa chọn trạm biến áp Thibidi $250\text{ kVA} - 10/0,4\text{ kV}$ và hệ thống áptômát bảo vệ Mitsubishi phù hợp. Các thông số chiếu sáng, làm mát và cấu hình phân phối hạ áp được xây dựng chi tiết, đáp ứng đầy đủ các tiêu chuẩn kỹ thuật về độ tin cậy, tính an toàn và hiệu quả kinh tế cho môi trường học đường.