Đồ án tốt nghiệp thiết kế hệ thống cung cấp điện tòa nhà khu đô thị pháp vân tứ hiệp

Đồ án tốt nghiệp thiết kế hệ thống cung cấp điện cho tòa nhà khu đô thị Pháp Vân Tứ Hiệp, đảm bảo hiệu quả và an toàn trong sử dụng điện.

• Người hướng dẫn: Nguyễn Nga Việt
• Trường học: Đại học Bách khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Kỹ thuật điện
• Đề tài: Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho toà nhà hỗn hợp văn phòng – dịch vụ - nhà ở cao tầng khu đô thị Pháp Vân, Tứ Hiệp, Hoàng Mai
• Loại tài liệu: Đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2025
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Giới thiệu về Thiết kế Hệ thống Cung cấp Điện Tòa nhà Khu đô thị Pháp Vân Tứ Hiệp

Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho tòa nhà khu đô thị Pháp Vân, Tứ Hiệp là một dự án quan trọng nhằm đảm bảo cấp điện ổn định và an toàn cho công trình hỗn hợp văn phòng, dịch vụ, nhà ở cao tầng. Dự án này được thực hiện bởi sinh viên ngành Kỹ thuật điện, chuyên ngành Thiết bị điện tại Đại học Bách Khoa Hà Nội dưới sự hướng dẫn của TS. Nguyễn Nga Việt. Hệ thống cung cấp điện được thiết kế toàn diện, bao gồm các yếu tố như thiết kế chiếu sáng, tính toán phụ tải, lựa chọn thiết bị điện, bù công suất phản kháng, chống sét và nối đất. Mục tiêu chính là cung cấp một giải pháp điện hiệu quả, an toàn và tuân thủ các tiêu chuẩn thiết kế hiện hành, đồng thời đáp ứng các yêu cầu về công năng và độ tin cậy của công trình.

1.1. Thông tin tổng quan về dự án

Khu đô thị Pháp Vân, Tứ Hiệp nằm tại Hoàng Mai, Hà Nội, là một dự án phát triển đô thị hiện đại. Tòa nhà thiết kế bao gồm tầng hầm, tầng hầm 1, tầng 1-8 dành cho văn phòng, tầng 9-16 dành cho nhà ở cao tầng và tầng tum. Công trình có nhu cầu cấp điện đa dạng từ chiếu sáng, động lực đến các hệ thống điện đặc biệt, yêu cầu thiết kế hệ thống cung cấp điện toàn diện và chuyên nghiệp.

1.2. Các yêu cầu thiết kế chính

Yêu cầu thiết kế bao gồm: đảm bảo cấp điện liên tục với độ tin cậy cao, thiết kế chiếu sáng phù hợp với từng không gian công năng, tính toán chính xác phụ tải điện, lựa chọn thiết bị điện phù hợp, bù công suất phản kháng hiệu quả, và hệ thống chống sét, nối đất an toàn. Các tiêu chuẩn thiết kế điện Việt Nam và quốc tế đều được áp dụng.

II. Thiết kế Chiếu sáng và Phương án Cấp điện

Thiết kế chiếu sáng là một phần không thể thiếu trong hệ thống cung cấp điện tòa nhà. Công trình được chia thành nhiều khu vực với nhu cầu chiếu sáng khác nhau: tầng hầm cần chiếu sáng an toàn, tầng hành chính và văn phòng cần độ sáng cao nhất, tầng nhà ở cần ánh sáng thoải mái. Sử dụng phần mềm Dialux evo, các thiết kế chiếu sáng được tối ưu hóa cho từng không gian. Công suất chiếu sáng dự án được tính toán chi tiết cho từng tầng, đảm bảo tiêu chuẩn chiếu sáng ngoài trời 100-300 lux. Phương án cấp điện được xây dựng dựa trên nhu cầu tổng công suất của toàn bộ dự án, với hệ thống máy biến áp và máy phát điện dự phòng.

2.1. Tính toán phụ tải điện toàn bộ công trình

Phụ tải điện được chia thành ba loại chính: phụ tải chiếu sáng, phụ tải động lực (máy bơm, quạt, thang máy), và phụ tải hệ thống điện nhẹ (thang máy, hệ thống chữa cháy). Tính toán chi tiết cho từng tầng, từ tầng hầm đến tầng tum. Tổng công suất điện được xác định để lựa chọn dung lượng máy biến áp và máy phát điện phù hợp, đảm bảo cấp điện ổn định.

2.2. Phương án cấp điện từ lưới công cộng

Phương án cấp điện chính bao gồm kết nối từ lưới công cộng trung thế, qua máy biến áp hạ xuống hạ áp, phân phối đến các tủ điện tầng. Hệ thống dự phòng bao gồm máy phát điện, bù công suất phản kháng, và các thiết bị bảo vệ an toàn. Tủ RMU (Ring Main Unit) được lựa chọn cho phía trung thế, đảm bảo độ tin cậy cao.

III. Lựa chọn Thiết bị Điện và Tính toán Bảo vệ

Lựa chọn thiết bị điện là bước quan trọng đảm bảo hoạt động an toàn của hệ thống cung cấp điện. Công trình sử dụng máy biến áp công suất phù hợp, dây dẫn được tính toán theo dòng điện và sụt áp cho phép, thanh cái được chọn với tiết diện đủ để chịu tải. Thiết bị bảo vệ ngắn mạch (MCCB, MCB) được lựa chọn để bảo vệ từng mạch điện riêng biệt. Tính toán dòng ngắn mạch được thực hiện chi tiết để đảm bảo thiết bị bảo vệ hoạt động đúng. Hệ thống nối đất được thiết kế với điện trở nối đất thấp, đảm bảo an toàn cho người sử dụng và thiết bị, tuân thủ tiêu chuẩn TCVN 6001.

3.1. Tính toán và lựa chọn máy biến áp máy phát điện

Dung lượng máy biến áp được tính toán dựa trên tổng công suất điện của dự án, với hệ số đơn cấp và hệ số chia tải. Máy phát điện được lựa chọn có công suất từ 60-100% công suất máy biến áp để dự phòng khi mất điện lưới. Các thiết bị được lắp đặt tại vị trí phù hợp, dễ dàng quản lý và bảo trì.

3.2. Tính toán bù công suất phản kháng và chống sét

Bù công suất phản kháng được lắp đặt tại tủ tổng hạ áp, giảm tổn thất điện năng, cải thiện hệ số công suất. Hệ thống chống sét bao gồm chống sét ngoài (cuống thu lôi, dây dẫn lôi) và chống sét trong (bộ sóng). Tính toán nối đất chống sét với điện trở nhỏ hơn 10 ohm, đảm bảo an toàn tối đa cho công trình.

IV. Ứng dụng Phần mềm và Kết quả Thiết kế

Trong quá trình thực hiện đồ án, các phần mềm chuyên dụng được ứng dụng để hỗ trợ thiết kế hệ thống cung cấp điện: AutoCAD được dùng để vẽ bản vẽ chi tiết, Dialux evo tối ưu hóa thiết kế chiếu sáng, Ecodial mô phỏng toàn bộ hệ thống điện của công trình. Kết quả thiết kế cơ bản đạt yêu cầu so với tiêu chuẩn TCVN về thiết kế điện. Sơ đồ đơn tuyến (One-line diagram) được vẽ chi tiết, thể hiện toàn bộ cấu trúc của hệ thống cung cấp điện từ nguồn, máy biến áp, đến các tủ điện và phụ tải. Các bản vẽ, bảng tính được lập trình bày rõ ràng, dễ hiểu, phục vụ cho quá trình thi công và vận hành.

4.1. Sơ đồ đơn tuyến và bản vẽ thiết kế

Sơ đồ đơn tuyến thể hiện rõ ràng toàn bộ cấu trúc hệ thống cung cấp điện, từ điểm tiếp nối lưới công cộng trung thế, qua tủ RMU, máy biến áp, tủ tổng hạ áp, máy phát điện, đến các tủ điện tầng. Các thiết bị bảo vệ, ngắt mạch được ký hiệu rõ ràng. Bản vẽ mặt bằng chi tiết vị trí lắp đặt các tủ điện, đường dẫn cáp, hệ thống nối đất.

4.2. Kết luận và những đề xuất cải tiến

Thiết kế hệ thống cung cấp điện đã hoàn thành với các kết quả đạt tiêu chuẩn, đảm bảo cấp điện ổn định và an toàn cho toàn bộ công trình. Các đề xuất cải tiến bao gồm: sử dụng năng lượng tái tạo (pin mặt trời), lắp đặt hệ thống quản lý năng lượng thông minh, tối ưu hóa thêm công suất phản kháng nhằm giảm chi phí vận hành dài hạn.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN DỰ ÁN .1 Giới thiệu dự án.2 Yêu cầu thiết kế .3 Tài liệu viện dẫn. THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG .1 Thông tin dự án phục vụ thiết kế chiếu sáng .2 Phương pháp thiết kế chiếu sáng.3 Thiết kế chiếu sáng.1 Thiết kế chiếu sáng tầng hầm 2.2 Thiết kế chiếu sáng tầng hầm 1.3 Thiết kế chiếu sáng tầng 1.4 Thiết kế chiếu sáng tầng 2.5 Thiết kế chiếu sáng tầng 3-8 .6 Thiết kế chiếu sáng tầng 9-16 .7 Thiết kế chiếu sáng tầng tum .4 Công suất chiếu sáng dự án. PHƯƠNG ÁN CẤP ĐIỆN VÀ TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN .1 Tài liệu viện dẫn .2 Đề xuất giải pháp cấp điện .3 Phương pháp xác định phụ tải tính toán .4 Tính toán phụ tải điện tòa nhà .1 Tính toán phụ tải động lực .2 Phụ tải tòa nhà .3 Phụ tải điện sự cố .4 Phụ tải hệ thống điện nhẹ .5 Tổng công suất điện toàn bộ dự án .6 Kết luận chương.

TÍNH TOÁN CHỌN THIẾT BỊ ĐIỆN .1 Tài liệu viện dẫn .2 Lựa chọn máy biến áp và máy phát điện.1 Vị trí đặt tủ điện phân phối tổng .2 Tính toán dung lượng máy biến áp và máy phát điện .3 Lựa chọn dây dẫn .1 Chọn cáp từ tủ RMU trung thế đến máy biến áp .2 Chọn dây dẫn từ máy biến áp đến tủ tổng hạ áp .3 Chọn dây dẫn từ tủ tổng hạ áp đến tủ ATS .4 Chọn dây dẫn từ máy phát đến tủ ATS .5 Chọn dây dẫn từ tủ tổng hạ áp đến tủ điện tầng.6 Chọn dây dẫn từ tủ ATS đến tủ phân phôi phụ tải ưu tiên cắt điện khi có cháy .7 Chọn cáp điện từ tủ ATS đến các tủ ưu tiên cấp điện khi có cháy 89 4.8 Chọn dây dẫn từ tủ điện tầng đến các phụ tải .4 Tính toán lựa chọn thanh cái .5 Chọn thiết bị điện cho tủ trung thế .1 Chọn tủ trung thế RMU .2 Chọn máy cắt, dao cách ly bảo vệ máy biến áp .6 Tính toán ngắn mạch .7 Chọn thiết bị bảo vệ. TÍNH TOÁN BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG .1 Mục đích của bù công suất phản kháng .2 Vị trí đặt thiết bị bù .3 Tính toán dung lượng bù. THIẾT KẾ HỆ THỐNG NỐI ĐẤT – CHỐNG SÉT .1 Mục đích thiết kế .2 Tính toán hệ thống chống sét. Tính toán hệ thống nối đất an toàn .1 Lựa chọn sơ đồ nối đất .2 Tính toán hệ thống nối đất an toàn.

MÔ PHỎNG HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CHO TÒA NHÀ BẰNG PHẦN MỀM ECODIAL .1 Tổng quan phần mềm Ecodial .2 Các bước thiết kế cung cấp điện bằng phần mềm Ecodial .3 Thiết kế cung cấp điện cho tòa nhà nhà hỗn hợp văn phòng – dịch vụ - nhà ở cao tầng khu đô thị Pháp Vân, Tứ Hiệp, Hoàng Mai. TÀI LIỆU THAM KHẢO. 118 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 2.1 Đồ thị kiểu bánh Hình 1.1 Sơ đồ mặt bằng tòa nhà .1 Mặt bằng tầng hầm 2 .2 Kết quả mô phỏng độ rọi phòng KTĐ .3 Kết quả mô phỏng độ rọi khu để xe .4 Kết quả mô phỏng độ rọi phòng KT .5 Mặt bằng tầng hầm 1 .6 Kết quả mô phỏng độ rọi phòng hạ thế .7 Kết quả mô phỏng độ rọi khu để xe tầng hầm 1 .8 Kết quả mô phỏng độ rọi phòng bơm .9 Kết quả mô phỏng độ rọi phòng quạt .10 Kết quả mô phỏng độ rọi phòng quạt 2 .11 Mặt bằng tầng 1 .12 Kết quả mô phỏng độ rọi sàn thương mại .13 Kết quả mô phỏng độ rọi phòng SHCĐ .14 Kết quả mô phỏng độ rọi sảnh căn hộ .15 Kết quả mô phỏng độ rọi phòng máy phát điện .16 Kết quả mô phỏng độ rọi phòng máy biến áp .17 Kết quả mô phỏng độ rọi phòng bảo vệ .18 Kết quả mô phỏng độ rọi chiếu sáng nhà kho .19 Kết quả mô phỏng độ rọi chiếu sáng sảnh văn phòng .20 Kết quả mô phỏng độ rọi phòng trực PCCC .21 Kết quả mô phỏng độ rọi khu chế biến .22 Mặt bằng tầng 2 .23 Kết quả mô phỏng độ rọi phòng quản trị nhà trẻ .24 Mặt bằng tầng 3-8 .25 Kết quả mô phỏng độ rọi căn hộ A1 .26 Kết quả mô phỏng độ rọi căn hộ B1-1 .27 Kết quả mô phỏng độ rọi căn hộ A4-1 .28 Kết quả mô phỏng độ rọi căn hộ A3-1 .29 Kết quả mô phỏng độ rọi căn hộ A2-1 .30 Kết quả mô phỏng độ rọi căn hộ B6-1 .31 Kết quả mô phỏng độ rọi căn hộ B5-1 .32 Mặt bằng tầng 9-16 .33 Mặt bằng tum .34 Kết quả mô phỏng độ rọi phòng kỹ thuật thang máy .35 Kết quả mô phỏng độ rọi phòng KT .1 Máy biến áp dầu 3 pha AMORPHOUS THIBIDI 2000kVA 22/0,4kV 78 Hình 4.2 Máy phát điện CUMMINS 320 kVA .3 Máy phát điện CUMMINS 320 kVA .1 Tủ bù công suất phản kháng 500 kVar .2 Bộ điều khiển tủ bù Mirko PFR80NX .1 Bán kính cần được bảo vệ của dự án. Chiều cao của tòa nhà .3 Sơ đồ bố trí cọc tiếp đ ất chống sét .4 Sơ đồ nối đất TN-S.5 Sơ đồ bố trí cọc tiếp đất an toàn điện .1 Các thông số cài đặt trong Ecodial .2 Sơ đồ đơn tuyến mạng điện công trình .3 Thông số máy biến áp được chọn bởi Ecodial .4 Thông số máy phát được chọn bởi Ecodial.5 Các thông số mô phỏng độ sụt áp, dòng điện ngắn mạch của các phụ tải ưu tiên cấp điện .6 Thông số dây dẫn của các phụ tải ưu tiên cấp điện do Ecodial chọn .1 Chi tiết công trình thiết kế .1 Độ rọi tiêu chuẩn các khu vực trong chung cư .2 Mật độ công suất chiếu sáng theo QCVN 09:2013/BXD.3 Tổng hợp công suất đèn chiếu sáng trong căn hộ A1 .4 Tổng hợp công suất đèn chiếu sáng trong căn hộ B1-1.5 Tổng hợp công suất đèn chiếu sáng trong căn hộ B2-1, B3-1, B4-1.6 Tổng hợp công suất đèn chiếu sáng trong căn hộ A4-1 .7 Tổng hợp công suất đèn chiếu sáng trong căn hộ A3-1 .8 Tổng hợp công suất đèn chiếu sáng trong căn hộ A2-1 .9 Tổng hợp công suất đèn chiếu sáng trong căn hộ B6-1.10 Tổng hợp công suất đèn chiếu sáng của căn hộ B5-1 .11 Tổng hợp công suất đèn chiếu sáng ở mỗi tầng của khu vực tầng 3-8 .12 Tổng hợp công suất chiếu sáng ở mỗi tầng của khu vực tầng 9 – 16 .13 Tổng hợp công suất đèn chiếu sáng của toàn dự án .1 Hệ số sử dụng của một số loại tải\ .2 Hệ số đồng thời cho các chức năng mạch .3 Hệ số đồng thời trong nhà tập thể, chung cư .4 Hệ số yêu cầu Kyc của nhóm phụ tải bơm nước, thông gió .5 Hệ số yêu cầu Kyc của thang máy trong các công trình nhà ở .6 Thống kê tủ điện phụ tải bơm nước .7 Hệ số yêu cầu đối với nhóm phụ tải thang máy .8 Tổng hợp công suất tính toán phụ tải thang máy của dự án nhà máy .9 Công suất cấp cho phụ tải điều hòa không khí của tòa nhà .10 Công suất cấp cho phụ tải thông gió, hút khói .11 Công suất phụ tải của các căn hộ từ tầng 3 – 8 .12 Công suất phụ tải của các căn hộ từ tầng 9 - 16 .13 Tổng công suất khối căn hộ .14 Công suất phụ tải ổ cắm cho các khu vực .15 Tổng hợp công suất ổ cắm khu vực công cộng, dịch vụ .16 Tổng hợp công suất tủ điện tầng.17 Công suất tính toán các tủ điện của toàn bộ tòa nhà .1 Thông số máy biến áp 3 pha AMORPHOUS THIBIDI 2000kVA 22/0,4kV .2 Thông số máy phát điện CUMMINS 320 kVA .3 Phạm vi sử dụng của các phương pháp chọn tiết diện dây dẫn .4 Tiết diện dây dẫn tối thiểu .5 Bảng tra mật độ dòng kinh tế.6 Bảng tra mật độ dòng kinh tế.7 Tổng hợp tính toán lựa chọn dây dẫn nhóm phụ tải ưu tiên cắt điện .8 Tổng hợp tính toán lựa chọn dây dẫn cho nhóm phụ tải ưu tiên cấp điện .9 Tổng hợp dây dẫn từ tủ điện tầng đến các phụ tải tiêu thụ điện lớn .10 Tổng hợp lựa chọn thanh cái các tủ phân phối .11 Thông số máy cắt, dao cách ly .12 Tổng hợp tính toán ngắn mạch các tủ điện được cấp điện từ tủ tổng hạ thế .13 Tổng hợp tính toán ngắn mạch các tủ điện được cấp điện từ tủ ATS 98 Bảng 4.14 Tổng hợp tính toán ngắn mạch trước các tủ điện trong nhóm phụ tải ưu tiên cắt điện .15 Tổng hợp lựa chọn thiết bị bảo vệ tủ điện phụ tải .1 Thông tin tủ bù công suất phản kháng .2 Thông số bộ điều khiển tủ bù Mirko PFR80NX .1 Hệ số thay đổi điện trở suất của đất theo mùa .2 Hệ số sử dụng  c của cọc chôn thẳng đứng và th của thanh/dây nối các cọc .3 Hệ số thay đổi điện trở suất theo mùa.

TỔNG QUAN DỰ ÁN 1.1 Giới thiệu dự án Theo Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nguyên tắc phân loại, phân cấp công trình dân dụng, công nghiệp và hạ tầng kỹ thuật đô thị (QCVN 03:2012/BXD) định nghĩa: Tòa nhà là công trình xây dựng có chức năng chính là bảo vệ, che chắn cho người hoặc vật chứa bên trong; thông thường được bao che một phần hoặc toàn bộ và được xây dựng ở một vị trí cố định. Tên dự án: Tòa nhà nhà hỗn hợp văn phòng – dịch vụ - nhà ở cao tầng khu đô thị Pháp Vân, Tứ Hiệp, Hoàng Mai Địa điểm xây dựng: Ô đất HH.2 khu đô thị Pháp Vân – Tứ Hiệp, quận Hoàng Mai, Hà Nội Thông tin về công trình: - Tổng diện tích khu đất: 2173 m 2 - Diện tích xây dựng công trình: 975 m 2 - Mật độ xây dựng: 45% - Tổng diện tích sàn: 15600 m 2 - Tòa nhà bao gồm 16 tầng, 1 tum và 2 tầng hầm Hình 1.1 Sơ đồ mặt bằng tòa nhà Giới thiệu chi tiết về công trình: Bảng 1.1 Chi tiết công trình thiết kế Tầng Diện tích Ghi chú Hầm 2 555 m 2 Vị trí đỗ xe máy, ô tô, bể xử lí nước thải Vũ Văn Lượng - 20191559 Hầm 1 1920 m 2 Vị trí đỗ xe máy, ô tô, trạm xử lí nước thải và phòng điện hạ thế Tầng 1 975 m 2 Khu dịch vụ thương mại, tiếp tân, phòng máy biến áp, máy phát điện Tầng 2 975 Khu dịch vụ thương mại, văn phòng Tầng 3-8 975 m 2 /tầng Khu căn hộ, nhà vệ sinh, hành lang… Tầng 9-16 975 m 2 /tầng Khu căn hộ, nhà vệ sinh, hành lang… Tầng tum 158 m 2 Bể nước, phòng kĩ thuật thang máy… 1.