Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Sự phát triển đô thị hóa tại Thành phố Hồ Chí Minh tạo ra nhu cầu lớn về các tổ hợp công trình đa chức năng, bao gồm trung tâm thương mại, khu giải trí và căn hộ cao cấp. Trong các công trình cao tầng, hệ thống cung cấp điện đóng vai trò huyết mạch nhằm đảm bảo khả năng vận hành liên tục, an toàn phòng chống cháy nổ, tiện nghi cho người sử dụng và giảm thiểu tổn thất điện năng.

Đề tài tập trung giải quyết bài toán thiết kế cung cấp điện toàn diện cho công trình thực tế: Dự án Đại Quang Minh - Khu căn hộ Sarimi (Chung cư M1 & M2), tọa lạc tại khu đô thị mới Thủ Thiêm, Quận 2, Thành phố Hồ Chí Minh. Công trình có quy mô xây dựng mới gồm 2 khối tháp với gần 184 căn hộ cao cấp, phân bổ không gian chức năng như sau:

  • Tầng hầm 1 và tầng hầm 2: Bố trí bãi đỗ xe và khu kỹ thuật cơ điện, diện tích sàn mỗi tầng là 2.136 m².
  • Tầng 1, 2 và 3: Khu thương mại và giải trí, diện tích sàn mỗi tầng là 2.136 m².
  • Khối tháp căn hộ (tầng 4 đến tầng 11):
    • Block 1: Diện tích sàn mỗi tầng là 1.700,4 m², gồm 14 căn hộ/tầng (3 căn loại A diện tích 120–138 m² và 11 căn loại B diện tích 75–100 m²).
    • Block 2: Diện tích sàn mỗi tầng là 1.200 m², gồm 9 căn hộ/tầng (3 căn loại A diện tích 120–138 m² và 6 căn loại B diện tích 75–100 m²).
  • Tầng mái: Khu vực lắp đặt các thiết bị cơ điện chuyên dụng như hệ thống quạt hút khói hành lang, bồn nước sinh hoạt và cụm bơm tăng áp.

Mục tiêu của nghiên cứu là xác lập phương án thiết kế hệ thống cung cấp điện tối ưu, an toàn, có tính khả thi cao trong thi công, dễ dàng kiểm soát, vận hành và sửa chữa. Để đạt được mục tiêu này, nhiệm vụ nghiên cứu được phân chia thành 7 nội dung cụ thể:

  1. Xác định phụ tải tính toán của toàn bộ tòa nhà.
  2. Tính toán và lựa chọn trạm biến áp (cấp điện áp 22kV/0,4kV).
  3. Tính toán và lựa chọn máy phát điện dự phòng (cấp điện áp 380V).
  4. Lựa chọn hệ thống dây dẫn, cáp điện và hệ thống thanh dẫn Busway.
  5. Lựa chọn các phần tử đóng cắt, bảo vệ cho lưới điện trung thế và hạ thế.
  6. Thiết kế hệ thống chiếu sáng nhân tạo cho các khu vực trong công trình.
  7. Lập bảng thông số kỹ thuật và chọn các thiết bị điện cho tòa nhà.

Đối tượng nghiên cứu là hệ thống điện động lực, mạng lưới phân phối hạ thế, hệ thống chiếu sáng, hệ thống chống sét và nối đất an toàn của tổ hợp chung cư M1 & M2. Phạm vi nghiên cứu giới hạn trong ranh giới kỹ thuật công trình, lấy nguồn trung thế 22kV từ lưới điện lực địa phương và hoàn thành thiết kế vào tháng 01 năm 2019.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Hệ thống tiêu chuẩn và quy chuẩn kỹ thuật

Quá trình tính toán và lựa chọn thiết bị tuân thủ các quy chuẩn xây dựng, tiêu chuẩn quốc gia (TCVN) và tiêu chuẩn quốc tế (IEC, BS, NFPA):

Phân hệ kỹ thuật Tiêu chuẩn và quy chuẩn áp dụng
Phụ tải và lắp đặt hạ áp IEC 60364-2009, TCVN 7447-2010, TCVN 9206-2012, QCXDVN 01-2008/BXD, TCVN 5699-2007
Trạm biến áp phân phối IEC 60076-2011, TCVN 8525-2010, TCVN 6306-1:2006, 11TCN-20-2006, IEC 60296
Máy phát điện Diesel TCVN 9729-2013, IEC 60034-2014, BS 5514-1-1996, ISO 3046-1-1995, 20-TCN 175-1990
Bù công suất phản kháng IEC 60831-2014 (Phần 1 & 2), IEC 60255-2013, IEC 60068-2013
Cáp điện và Busway TCVN 9207-2012, IEC 60364-5-52-2012, TCVN 6610-2007, TCVN 5935-2013, IEC 60502-1, IEC 61439-1/2:2011, ANSI UL 857-2009
Thiết bị đóng cắt (CB) TCVN 6592-2009 (IEC 60947:2009), TCVN 6434-2008 (IEC 60898:2002)
Vỏ tủ điện và đo lường IEC 61439-2011, TCVN 4255-2008 (Mã IP), IEC 60044-2003, IEC 62052-2003, TCVN 7691-2007
Hệ thống chiếu sáng TCXD 16-1996, TCVN 3743, TCVN 7114-2008, TCVN 4400-1987, IEC 62471-2006
Hệ thống nối đất TCVN 9358-2012, TCVN 7447-5-54-2005, TCN 68-174-2006
Hệ thống chống sét NFPA 780, NZS/AS 1768-1991, TCVN 4756:1989, NF C 17-102:1995, TCXDVN 9385:2012
Lưới điện trung áp IEC 62271-2011, TCVN 8096-2010, TCVN 6612-2007, TCVN 6483-1999

Phương pháp tính toán kỹ thuật

  1. Xác định phụ tải tính toán:

    • Phụ tải sinh hoạt căn hộ được tổng hợp theo công thức $S_{tt} = k_{dt} \sum_{i=1}^{n} (k_{sd.i} \cdot S_i)$, phân nhóm căn hộ dựa trên mức độ tiện nghi và thiết bị đun nấu nhà bếp (bếp điện, bếp gas, bếp hỗn hợp).
    • Phụ tải động lực gồm thang máy và thiết bị vệ sinh kỹ thuật (bơm nước sinh hoạt, bơm cứu hỏa, quạt thông gió): $$P_{dl} = k_{nc} \cdot (P_{tt.tm} + P_{tt.vskt})$$ với hệ số nhu cầu phụ tải động lực $k_{nc} = 0,9$.
    • Công suất thang máy được quy đổi từ chế độ ngắn hạn lặp lại về chế độ dài hạn: $$P'{tm} = P{dmtm} \cdot \sqrt{\varepsilon}$$ trong đó công suất định mức động cơ $P_{dmtm} = 7,5\text{ kW}$, hệ số tiếp điện $\varepsilon = 0,4$. Mỗi khối tháp trang bị 3 thang máy nhỏ và 2 thang máy lớn.
    • Thiết bị vệ sinh kỹ thuật (máy bơm) tính toán với hệ số nhu cầu $k_{mp} = 0,8$, hệ số công suất $\cos\varphi = 0,8$.

  2. Tính chọn dung lượng bù công suất phản kháng:

    • Xác định lượng công suất phản kháng cần bù để nâng hệ số công suất từ $\cos\varphi_1 = 0,8$ lên $\cos\varphi_2 = 0,93$ theo công thức: $$Q_{tu} = P_{tt} \cdot (\tan\varphi_1 - \tan\varphi_2)$$
    • Lựa chọn giải pháp bù tự động theo các cấp ứng động lắp đặt tập trung tại thanh cái của tủ điện tổng MSB.

  3. Tính toán chọn dây dẫn, cáp điện và sụt áp:

    • Lựa chọn tiết diện dây pha dựa trên điều kiện phát nóng kết hợp thiết bị bảo vệ: $I_{cp} \ge I_n / k$, với hệ số hiệu chỉnh $k$ tích hợp các yếu tố về nhiệt độ môi trường, phương thức đặt cáp, số lượng cáp đặt kề nhau theo tiêu chuẩn IEC 60364-5-52.
    • Kiểm tra tổn thất điện áp mạng hạ áp 3 pha đối xứng: $$\Delta U = \sqrt{3} \cdot I_{lv} \cdot (R\cos\varphi + X\sin\varphi) \cdot L$$
    • Dây trung tính và dây bảo vệ nối đất (PE) được chọn tương quan với tiết diện dây pha $S_{ph}$: $S_{PE} = S_{ph}$ khi $S_{ph} \le 16\text{ mm}^2$; $S_{PE} = 16\text{ mm}^2$ khi $16\text{ mm}^2 < S_{ph} \le 35\text{ mm}^2$; $S_{PE} = S_{ph} / 2$ khi $S_{ph} > 35\text{ mm}^2$.

  4. Tính toán chiếu sáng nhân tạo:

    • Dùng phương pháp hệ số sử dụng $\alpha$ và chỉ số phòng $R_i = \frac{L \cdot W}{H_{lv} \cdot (L + W)}$.
    • Số lượng bộ đèn xác định qua biểu thức: $$n_{bd} = \frac{E_{yc} \cdot L \cdot W}{\Phi_{bd} \cdot \alpha \cdot LLF}$$ trong đó $LLF$ là hệ số suy giảm quang thông (hệ số mất ánh sáng), $E_{yc}$ là độ rọi yêu cầu theo tiêu chuẩn TCXD 16-1996.

  5. Tính toán nối đất và chống sét:

    • Nối đất nhân tạo bằng cọc thép bọc đồng kết hợp thanh đồng trần đặt sâu dưới đất. Tính toán điện trở nối đất của một cọc $r_c$, của hệ thống cọc $R_c$, của thanh liên kết $r_t$ và điện trở tổng hợp $R_{HT}$ có xét hệ số sử dụng cọc và thanh.
    • Chống sét sử dụng công nghệ phóng điện sớm ESE (Early Streamer Emission). Bán kính bảo vệ $R_p$ của đầu kim ESE tại độ cao $h \ge 5\text{ m}$ xác định theo công thức: $$R_p = \sqrt{h(2D - h) + \Delta L(2D + \Delta L)}$$ với độ lợi khoảng cách $\Delta L = v \cdot \Delta T$ ($v = 10^6\text{ m/s}$ là vận tốc tia tiên đạo, $\Delta T$ là thời gian phát tia sớm).

Thiết kế và triển khai hệ thống kỹ thuật

Hệ thống kỹ thuật điện của tòa nhà được thiết kế tích hợp từ khâu đấu nối trung thế đến phân phối tiêu thụ hạ thế:

Cấu trúc cấp nguồn trung áp và trạm biến áp

  • Đấu nối trung áp: Nguồn điện 22kV từ lưới điện lực đi ngầm vào tầng hầm bằng cáp ngầm trung thế ThiPha 24kV Cu/XLPE/PVC/DSTA/PVC tiết diện $3 \times 240\text{ mm}^2$. Điểm tiếp nhận là tủ hợp bộ đóng cắt trung thế Schneider RMU 24kV (Model RM6 NE-IBI), cấu hình cách điện bằng khí SF6, vỏ thép không gỉ đạt cấp bảo vệ IP67, dòng ngắn hạn 20kA/1s, tích hợp relay kỹ thuật số bảo vệ quá dòng và chạm đất (50/51, 50/51N, 50/51G, 27). Đoạn từ tủ RMU đến máy biến áp sử dụng cáp Cu/XLPE/PVC $3 \times 70\text{ mm}^2$ đi trên thang cáp.
  • Trạm biến áp phân phối: Bố trí 01 trạm biến áp đặt tại tầng hầm 2. Sử dụng 01 máy biến áp kiểu khô (Dry-type) 3 pha do Thibidi sản xuất, công suất định mức 1.600 kVA, cấp điện áp $22 \pm 2 \times 2,5% / 0,4\text{ kV}$, tổ đấu dây D/yn-11. Việc dùng máy biến áp khô nhằm loại trừ nguy cơ cháy nổ dầu trong tầng hầm, tăng khả năng chịu quá tải, giảm tổn thất không tải (1.500W) và đáp ứng tiêu chuẩn tiếng ồn trong công trình công cộng (20-TCN 175-1990).

Nguồn điện dự phòng và tự động chuyển nguồn (ATS)

  • Lắp đặt 01 tổ máy phát điện Diesel dự phòng Mitsubishi (Model MDS-1650T), công suất liên tục 1.500 kVA (công suất dự phòng 1.600 kVA), động cơ S12R-PTAA2 có turbo tăng áp, đầu phát Stamford, điện áp $380\text{V}$, 3 pha 4 dây, cấp bảo vệ IP23, cấp cách điện H.
  • Tổ máy đặt tại phòng máy tầng hầm 2 có kết cấu cách âm đảm bảo độ ồn dưới 75 dB ở khoảng cách 4m; đường ống khói dẫn độc lập vượt qua đỉnh các công trình lân cận.
  • Hệ thống tự động chuyển đổi nguồn ATS kết nối qua relay giám sát điện áp, tự động khởi động máy phát và đóng cấp điện ưu tiên cho các phụ tải sự cố: thang máy, bơm tăng áp, bơm chữa cháy, quạt hút khói và chiếu sáng khẩn cấp.

Hệ thống thanh dẫn Busway và phân phối động lực

  • Thanh dẫn Busway: Sử dụng sản phẩm của LS (Hàn Quốc), dạng thanh sandwich có cánh tản nhiệt, ruột dẫn nhôm, cách điện Epoxy, cấp bảo vệ IP54.
    • Tuyến ngang từ máy biến áp và máy phát vào tủ điện tổng MSB: định mức dòng điện 2.500A.
    • Tuyến trục đứng thông tầng từ tầng hầm 1 lên tầng 11: định mức dòng điện 1.600A, cố định bằng hệ khung giá đỡ thép chịu lực và bộ bát treo lò xo tại các sàn tầng.
  • Tủ điện phân phối:
    • Tủ điện tổng MSB do Powerwell sản xuất, kết cấu Form 3b, cấp bảo vệ IP43, vỏ tôn nhập khẩu dày mạ kẽm sơn tĩnh điện RAL 7032/7033, chịu dòng ngắn mạch từ 6 kA đến 50 kA, bố trí các module ATS, module tụ bù và phân phối nhánh.
    • Tủ phân phối tầng (LDB) đặt tại phòng kỹ thuật điện từng tầng; tủ phân phối căn hộ (DB) đặt gần cửa ra vào các căn hộ.
  • Hệ thống đóng cắt:
    • Máy cắt không khí hạ thế (ACB) Mitsubishi dòng AE-SH (1.250A, 1.600A, 2.500A), dòng cắt ngắn mạch định mức $I_{cu} = 65\text{ kA}$, bảo vệ điện tử điều chỉnh được.
    • Aptomat khối (MCCB) Mitsubishi dòng NF (125A đến 1.000A) bảo vệ đường dây động lực, bơm PCCC, quạt hút.
    • Aptomat tép (MCB) Mitsubishi dòng BHW-T10 bảo vệ mạch chiếu sáng và ổ cắm.
    • Aptomat chống dòng rò (RCBO) Mitsubishi dòng BV-D ($I_{\Delta n} = 30\text{ mA}$) bảo vệ an toàn cho các mạch cấp nguồn bình nước nóng và ẩm ướt.
  • Bù công suất: Bộ tụ bù khô tự động Mikro MKC-445500KT gồm 10 cấp $\times 50\text{ kVAr}$ (tổng dung lượng 500 kVAr) đấu nối trực tiếp vào thanh cái tủ MSB.

Hệ thống tiếp địa và chống sét

  • Hệ thống nối đất: Triển khai bãi cọc tiếp địa tại tầng hầm 2 bằng cọc thép bọc đồng đường kính 16mm dài 3m. Cáp liên kết dùng đồng trần $70\text{ mm}^2$ (cho mạng viễn thông, chống sét) và $120\text{ mm}^2$ (cho an toàn vỏ thiết bị và trung tính máy biến áp). Toàn bộ mối nối liên kết ngầm dùng phương pháp hàn hóa nhiệt CADWELD. Điện trở nối đất thiết kế:
    • Nối đất an toàn và trung tính máy biến áp: $R_{HT} \le 4,\Omega$.
    • Nối đất chống sét: $R_{HT} \le 10,\Omega$.
    • Nối đất hệ thống thông tin liên lạc: $R_{HT} \le 1,\Omega$.
    • Mạng lưới được đẳng thế hóa thông qua van cân bằng đẳng thế (ngưỡng tác động 350V, khả năng chịu dòng xung sét 100kA).
  • Hệ thống chống sét: Trang bị 01 kim thu sét phát tia tiên đạo sớm ESE lắp trên trụ đỡ cao 5m tại tầng mái, thời gian phóng điện sớm $\Delta T = 50,\mu\text{s}$, cấp bảo vệ mức trung bình (xác suất bảo vệ 93%, $I = 10\text{ kA}$, bán kính bảo vệ bao phủ toàn bộ công trình). Thoát sét bằng thanh đồng băng $25 \times 3\text{ mm}$ đi bên trong ống cách điện UPVC dẫn thẳng xuống hầm tiếp địa, có gắn bộ kiểm tra và hộp đếm sét. Phía hạ thế tủ MSB trang bị tủ cắt sét lan truyền sơ cấp (SPD Type 1).

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Mở đầu

Chương này thiết lập tính cấp thiết của việc cấp điện cho các công trình cao tầng phức hợp tại Thành phố Hồ Chí Minh. Tác giả trình bày bối cảnh thực tiễn của dự án Khu căn hộ Sarimi (Chung cư M1 & M2) thuộc Khu đô thị Đại Quang Minh, Quận 2. Văn bản mô tả quy mô công trình gồm 2 khối tháp 8 tầng căn hộ (tổng 184 căn hộ), 3 tầng đế thương mại dịch vụ (diện tích mỗi tầng 2.136 m²), 2 tầng hầm kỹ thuật và bãi xe (diện tích mỗi tầng 2.136 m²). Đưa ra các yêu cầu kỹ thuật nền tảng: đảm bảo liên tục cấp điện, độ tin cậy, mỹ quan kiến trúc, an toàn chống cháy nổ và thuận tiện bảo dưỡng.

Chương 2: Phương pháp thiết kế

Đây là chương nội dung kỹ thuật trọng tâm, trình bày toàn bộ phương pháp luận tính toán:

  • Thiết kế mạng động lực: Xác định phương án nhận nguồn 22kV và trạm hạ áp đặt ngầm; đưa ra phương pháp xác định phụ tải tính toán sinh hoạt theo mức độ tiện nghi căn hộ và phụ tải động lực (thang máy, bơm, quạt); quy đổi công suất ngắn hạn lặp lại của động cơ thang máy ($P = 7,5\text{ kW}, \varepsilon = 0,4$); phương pháp chọn máy biến áp khô 1.600 kVA, máy phát Diesel 1.500 kVA (cách âm $\le 75\text{ dB}$ ở 4m); xác định dung lượng tụ bù 500 kVAr để nâng $\cos\varphi$ từ 0,8 lên 0,93; phương pháp chọn cáp động lực, cáp chống cháy Cu/FR-PVC, thanh dẫn Busway 2.500A/1.600A, thiết bị bảo vệ ACB, MCCB, MCB, RCBO, tủ điện phân phối và thiết bị đo lường (công tơ điện tử, đồng hồ đa năng Selec MEM 374).
  • Thiết kế chiếu sáng: Trình bày tiêu chuẩn độ rọi cho từng không gian (thương mại: 500–700 Lux; căn hộ: 200–250 Lux; hành lang: 100–150 Lux; bãi xe: 75 Lux); phương pháp tính toán quang thông và số lượng bộ đèn huỳnh quang âm trần/gắn nổi T5, đèn LED downlight, đèn chống bụi tầng hầm.
  • Thiết kế nối đất và chống sét: Thiết lập công thức tính điện trở đất đa cọc và dây nối ngang; ứng dụng công nghệ hàn hóa nhiệt CADWELD; quy định các giá trị điện trở tiêu chuẩn ($4,\Omega, 10,\Omega, 1,\Omega$); phương pháp tính bán kính bảo vệ của đầu kim phóng điện sớm ESE theo tiêu chuẩn NF C 17-102.
  • Thiết kế hệ thống điện trung áp: Phương pháp tính dòng ngắn mạch trung thế, lựa chọn cáp ngầm trung thế $3 \times 240\text{ mm}^2$ và cấu hình tủ trung thế RMU 24kV.

Chương 3: Kết quả tính toán

Chương này tổng kết thành quả thiết kế thông qua danh mục 11 bộ bản vẽ kỹ thuật chi tiết phục vụ thi công:

  • BV-01: Ghi chú và ký hiệu các bản vẽ hệ thống điện.
  • BV-02: Sơ đồ hệ thống tủ trung áp.
  • BV-03: Sơ đồ nguyên lý hệ thống cung cấp điện khu thương mại.
  • BV-04: Sơ đồ nguyên lý hệ thống cung cấp điện khu căn hộ.
  • BV-05: Sơ đồ nguyên lý hệ thống tủ điện phân phối tầng khối căn hộ.
  • BV-06: Sơ đồ nguyên lý hệ thống điện căn hộ.
  • BV-07: Hệ thống chiếu sáng căn hộ C1.
  • BV-08: Hệ thống ổ cắm điện và cấp nguồn căn hộ C1, C2, B3.
  • BV-09 & BV-10: Hệ thống tiếp địa an toàn và chống sét.
  • BV-11: Hệ thống chống sét công trình.

Chương 4: Thông số kỹ thuật

Chương này cung cấp hệ thống 17 bảng thông số kỹ thuật chi tiết của tất cả các thiết bị và vật liệu được chỉ định cho công trình, đảm bảo tính đồng bộ và chuẩn hóa vật tư phục vụ mua sắm, lắp đặt:

  • Bảng 4.1: Cáp ngầm 3 pha ruột đồng CXV ($3 \times 240\text{ mm}^2$ - 24kV) của ThiPha Cable.
  • Bảng 4.2: Tủ điện RMU 24kV Schneider RM6 NE-IBI.
  • Bảng 4.3: Điện năng kế 3 pha gián tiếp EMIC MV3E4 (cấp chính xác 1 hoặc 2).
  • Bảng 4.4: Máy biến áp khô Thibidi 1.600 kVA - 22/0,4kV.
  • Bảng 4.5: Máy phát điện Diesel Mitsubishi MDS-1650T (1.500 kVA liên tục / 1.600 kVA dự phòng).
  • Bảng 4.6: Tụ bù hạ thế Mikro MKC-445500KT (50 kVAr - 440V).
  • Bảng 4.7: Máy cắt không khí ACB Mitsubishi AE-SH (1.250A, 1.600A, 2.500A).
  • Bảng 4.8: MCCB Mitsubishi dòng NF (125A đến 1.000A).
  • Bảng 4.9: MCB Mitsubishi BHW-T10 (63A, 120A, dòng cắt 10kA).
  • Bảng 4.10: RCBO Mitsubishi BV-D (20A, dòng rò 30mA).
  • Bảng 4.11 & 4.12: Cáp hạ thế Cadivi CXV 1 lõi và cáp điện lực CV.
  • Bảng 4.13: Thanh dẫn Busway LS (vỏ nhôm đúc, IP54, 1.600A và 2.500A).
  • Bảng 4.14: Biến dòng hạ thế EMIC tỉ số 2.500/5A.
  • Bảng 4.15: Đồng hồ đo đa năng Selec MEM 374.
  • Bảng 4.16: Tủ điện hạ thế Powerwell Form 3b IP43.
  • Bảng 4.17: Thiết bị đèn chiếu sáng huỳnh quang và đèn LED.

Kết quả và đóng góp

Kết quả kỹ thuật định lượng

Đồ án đã tính toán và đưa ra các chỉ số kỹ thuật chính xác cho hệ thống cung cấp điện tòa nhà chung cư M1 & M2:

Hạng mục thiết bị Chủng loại và mã hiệu Thông số kỹ thuật chính Vị trí lắp đặt
Cáp ngầm trung thế ThiPha Cu/XLPE/PVC/DSTA/PVC $3 \times 240\text{ mm}^2$ - 24kV, cách điện XLPE dày 5,5mm, $I_{ng ngắn}$ 250°C/5s Đi ngầm từ lưới 22kV vào tầng hầm 2
Tủ đóng cắt trung thế Schneider RM6 NE-IBI 24kV, thanh cái 630A, chịu ngắn mạch 20kA/1s, khí SF6, IP67 Phòng kỹ thuật tầng hầm 2
Máy biến áp Thibidi 1600-22/0,4 1.600 kVA, $22 \pm 2 \times 2,5% / 0,4\text{ kV}$, cuộn dây đồng, kiểu khô, $P_0 = 1.500\text{ W}$ Trạm biến áp tầng hầm 2
Máy phát điện dự phòng Mitsubishi MDS-1650T 1.500 kVA (dài hạn), 1.600 kVA (dự phòng), $380\text{V}$, động cơ S12R-PTAA2 Phòng máy phát tầng hầm 2
Hệ thống tụ bù Mikro MKC-445500KT 500 kVAr (10 bước $\times 50\text{ kVAr}$), điện áp 440V, nâng $\cos\varphi$ từ 0,8 lên 0,93 Tủ điện chính MSB
Thanh cái Busway LS Sandwich-type 2.500A (từ MBA vào MSB) và 1.600A (trục đứng từ hầm 1 lên tầng 11), nhôm, IP54 Trục kỹ thuật điện
Đóng cắt tổng hạ thế ACB Mitsubishi AE-SH 1.250A, 1.600A, 2.500A, $I_{cu} = 65\text{ kA}$, 4 cực, cách điện 1.000V Tủ điện chính MSB
Hệ thống chống sét Kim thu sét ESE Bán kính bảo vệ tương ứng $\Delta T = 50,\mu\text{s}$, cột đỡ $h = 5\text{ m}$, thanh đồng $25 \times 3\text{ mm}$ Đỉnh tầng mái chung cư
Hệ thống nối đất Cọc thép bọc đồng + CADWELD Cọc $d = 16\text{ mm}, L = 3\text{ m}$, cáp đồng trần $70 - 120\text{ mm}^2$, $R \le 4,\Omega$ và $10,\Omega$ Bãi tiếp địa tầng hầm 2

Đóng góp kỹ thuật

Tác giả đã hiện thực hóa toàn bộ lý thuyết tính toán cung cấp điện vào một công trình xây dựng thực tế quy mô lớn, tuân thủ các quy chuẩn xây dựng hiện hành tại Việt Nam. Thiết kế đạt được tính đồng bộ cao giữa các giải pháp kỹ thuật: sử dụng máy biến áp khô triệt tiêu rủi ro cháy nổ trong hầm kín; ứng dụng thanh dẫn Busway thay thế các bó cáp hạ thế cồng kềnh giúp tiết kiệm không gian hộp kỹ thuật; ứng dụng công nghệ phóng điện sớm ESE và liên kết đẳng thế qua van chống sét bảo vệ an toàn cho công trình cao tầng.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế: Do giới hạn thời gian thực hiện, đồ án tập trung chủ yếu vào phần mạch động lực, chiếu sáng, trạm biến áp, máy phát dự phòng, tiếp địa và chống sét. Các phân hệ kỹ thuật điện nhẹ phụ trợ được đề cập trong phần mở đầu (như mạng giám sát năng lượng BMS, hệ thống điện thoại, truyền hình cáp, camera an ninh) chưa được triển khai chi tiết tính toán trong phạm vi văn bản này.
  • Hướng phát triển:
    • Nghiên cứu thiết kế hoàn chỉnh hệ thống quản lý năng lượng tòa nhà BMS nhằm tự động hóa việc đo lường, giám sát trạng thái máy cắt, điều khiển quạt thông gió và tối ưu hóa điện năng tiêu thụ.
    • Thiết kế chi tiết các phân hệ điện nhẹ (ELV) bao gồm hệ thống báo cháy tự động liên động điều khiển hút khói, mạng truyền thông và truyền hình kỹ thuật số cho toàn bộ khối căn hộ.

Giá trị tham khảo

Bản thuyết minh đồ án là tài liệu kỹ thuật có giá trị tham khảo ứng dụng cao dành cho:

  • Sinh viên chuyên ngành Công nghệ Kỹ thuật Điện - Điện tử, Kỹ thuật Hệ thống Điện làm đồ án tốt nghiệp hoặc đồ án môn học Thiết kế cung cấp điện cho công trình cao tầng, trung tâm thương mại và khu chung cư phức hợp.
  • Kỹ sư thiết kế cơ điện (M&E) tham khảo phương pháp xác định phụ tải căn hộ, quy đổi công suất thang máy, tính chọn busway trục đứng, lựa chọn dung lượng tụ bù hạ áp và thiết kế mạng tiếp địa đẳng thế.
  • Đáng tham khảo nhất là Chương 2 với hệ thống phương pháp tính toán chuẩn xác và Chương 4 với hệ thống bảng thông số kỹ thuật chi tiết của các thiết bị thực tế (Schneider, Thibidi, Mitsubishi, LS, Cadivi, ThiPha, Mikro, Selec, Powerwell).

Câu hỏi thường gặp

1. Trạm biến áp của tòa nhà sử dụng loại máy biến áp nào, công suất bao nhiêu và được bố trí tại vị trí nào?
Tòa nhà sử dụng 01 máy biến áp 3 pha kiểu khô (Dry-type) do Thibidi sản xuất, công suất định mức 1.600 kVA, cấp điện áp $22 \pm 2 \times 2,5% / 0,4\text{ kV}$, tổ đấu dây D/yn-11, được lắp đặt tại phòng trạm biến áp ở tầng hầm 2 của tòa nhà.

2. Tổ máy phát điện dự phòng được lựa chọn có thông số kỹ thuật và yêu cầu lắp đặt ra sao?
Sử dụng máy phát điện Mitsubishi (Model MDS-1650T), công suất dài hạn 1.500 kVA (công suất dự phòng 1.600 kVA), điện áp 380V, động cơ S12R-PTAA2, đầu phát Stamford. Máy đặt tại tầng hầm 2, phòng máy được xử lý cách âm đảm bảo độ ồn cách 4m không quá 75 dB, ống khói dẫn thoát khí thải đi cao qua khỏi các công trình lân cận.

3. Dung lượng hệ thống tụ bù hạ thế được tính toán là bao nhiêu và chia thành bao nhiêu cấp?
Hệ thống tụ bù có tổng dung lượng 500 kVAr để nâng hệ số công suất từ $\cos\varphi = 0,8$ lên $\cos\varphi = 0,93$. Tụ bù sử dụng loại tụ khô Mikro MKC-445500KT (điện áp định mức 440V), lắp đặt tập trung tại tủ điện chính MSB và chia làm 10 bước đóng cắt tự động, mỗi bước có dung lượng 50 kVAr.

4. Tuyến thanh dẫn Busway trục đứng và Busway kết nối máy biến áp có dòng định mức bao nhiêu?
Hệ thống Busway sử dụng ruột dẫn bằng nhôm của hãng LS (Hàn Quốc), cấp bảo vệ IP54. Tuyến Busway dẫn điện từ máy biến áp và máy phát vào tủ tổng MSB có dòng định mức 2.500A. Tuyến Busway trục đứng chạy từ tầng hầm 1 xuyên suốt lên tầng 11 có dòng định mức 1.600A.

5. Hệ thống chống sét trực tiếp của công trình sử dụng công nghệ gì và dẫn sét thế nào?
Công trình sử dụng 01 kim thu sét phát tia tiên đạo sớm ESE gắn trên cột đỡ cao 5m tại tầng mái, thời gian phóng điện sớm $\Delta T = 50,\mu\text{s}$ (đáp ứng tiêu chuẩn NF C 17-102). Dây thoát sét sử dụng thanh đồng băng $25 \times 3\text{ mm}$ đi bên trong ống cách điện UPVC luồn trực tiếp xuống bãi tiếp địa tại tầng hầm 2, kết nối qua hộp đếm sét và hộp kiểm tra điện trở tiếp địa.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp của sinh viên Trần Đại Vũ đã giải quyết hoàn chỉnh bài toán thiết kế cung cấp điện cho dự án Chung cư M1 & M2 (Khu căn hộ Sarimi - Đại Quang Minh) theo đúng quy trình và tiêu chuẩn kỹ thuật hiện hành. Các giải pháp lựa chọn thiết bị từ trạm biến áp khô 1.600 kVA, máy phát dự phòng 1.500 kVA, hệ thống Busway đến giải pháp chống sét ESE và nối đất đẳng thế đều bảo đảm tính đồng bộ, độ an toàn cao và tính khả thi trong thi công thực tế. Hồ sơ thiết kế kèm theo hệ thống bảng thông số kỹ thuật và 11 bản vẽ sơ đồ nguyên lý là tài liệu tham khảo kỹ thuật hữu ích cho công tác đào tạo và kỹ thuật cơ điện công trình cao tầng.