Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong kỹ thuật xây dựng và cơ điện công trình (MEP), việc thiết kế hệ thống cung cấp điện đòi hỏi độ chính xác cao về mặt tính toán kỹ thuật, đồng thời phải đảm bảo tính đồng bộ không gian lắp đặt giữa các hệ thống đường ống, máng cáp và kết cấu kiến trúc. Công nghệ Mô hình thông tin công trình (BIM - Building Information Modeling) nói chung và phần mềm Autodesk Revit nói riêng cung cấp giải pháp mô hình hóa 3D trực quan, hỗ trợ quản lý dữ liệu kỹ thuật, bóc tách khối lượng và phát hiện xung đột không gian trước khi triển khai thi công thực tế. Đồ án tốt nghiệp "Ứng dụng Revit trong triển khai hệ thống điện cho tòa nhà" do sinh viên Trần Đình Duy và Phú Việt Tiến thực hiện tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh (chuyên ngành Công nghệ Kỹ thuật Điện - Điện tử) xuất phát từ yêu cầu chuẩn hóa quy trình thiết kế kỹ thuật điện kết hợp mô hình hóa BIM cho một công trình văn phòng thực tế.

Nhiệm vụ và mục tiêu nghiên cứu của đề tài được xác định theo 3 nội dung chính:

  1. Tìm hiểu, tổng hợp và áp dụng hệ thống các quy chuẩn, tiêu chuẩn kỹ thuật điện hiện hành của Việt Nam và quốc tế vào thiết kế công trình dân dụng.
  2. Thực hiện thiết kế kỹ thuật toàn diện cho hệ thống cung cấp điện của công trình trụ sở văn phòng làm việc DATC Building, bao gồm: xác định phụ tải tính toán, lựa chọn trạm biến áp, máy phát điện dự phòng, hệ thống tụ bù, thanh dẫn Busway, thiết bị đóng cắt (CB), cáp dẫn điện, kiểm tra ngắn mạch, kiểm tra độ sụt áp và mô phỏng chiếu sáng không gian.
  3. Ứng dụng phần mềm Autodesk Revit để triển khai mô hình 3D hệ thống điện hoàn chỉnh (chiếu sáng, ổ cắm, thang máng cáp, phòng trạm biến áp, tủ phân phối), tạo lập các Family thiết bị điện chuyên dụng, bóc tách khối lượng vật tư và xuất hồ sơ bản vẽ kỹ thuật phục vụ thi công.

Đối tượng nghiên cứu của đồ án là hệ thống cung cấp điện hạ thế - trung thế, hệ thống chiếu sáng không gian làm việc và mô hình thông tin công trình (Revit MEP) cho công trình Trụ sở văn phòng làm việc DATC Building.

Phạm vi nghiên cứu được xác định cụ thể:

  • Phạm vi không gian: Công trình Trụ sở văn phòng làm việc DATC Building tại địa chỉ số 154 Nam Kỳ Khởi Nghĩa, Phường Bến Nghé, Quận 1, Thành phố Hồ Chí Minh (chủ đầu tư là Công ty TNHH Mua Bán Nợ Việt Nam). Công trình có hướng Tây Nam, quy mô tổng diện tích sàn 7.500 m², diện tích xây dựng 582,6 m², diện tích sử dụng trung bình 400 m²/tầng, bao gồm 4 tầng hầm và 9 tầng nổi (kèm tầng kỹ thuật mái).
  • Giới hạn kỹ thuật: Tập trung vào tính toán và thiết kế hệ thống cung cấp điện phân phối và chiếu sáng; không đi sâu vào phần mạch điều khiển tự động hóa chi tiết. Về mô hình hóa Revit, đề tài tập trung triển khai chuyên biệt hệ thống điện (Electrical), không mô hình hóa chi tiết các hệ thống kỹ thuật cơ điện khác như điều hòa thông gió (HVAC) hay cấp thoát nước (Plumbing).
  • Phạm vi thời gian thực hiện: Từ ngày 13/02/2025 đến ngày 09/06/2025.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Đồ án xây dựng các phương án tính toán dựa trên hệ thống quy chuẩn xây dựng, tiêu chuẩn kỹ thuật điện lực Việt Nam (TCVN, QCVN) và tiêu chuẩn quốc tế (IEC) tương ứng cho từng phân hệ kỹ thuật:

Phân hệ kỹ thuật Tiêu chuẩn và quy chuẩn áp dụng
Phụ tải và lắp đặt hạ áp IEC 60364-2009; TCVN 7447-5-54:2015; TCVN 9206-2012; QCXDVN 01:2008/BXD; TCVN 5699-2007
Trạm biến áp TCVN 8525:2015; IEC 60076; Quy phạm trang bị điện 11TCN-20-2006 (Phần III)
Máy phát điện dự phòng TCVN 9729:2013; QCXDVN 01:2008/BXD; QCVN 26:2010/BTNMT; QCVN 19:2009/BTNMT
Hệ thống thanh dẫn Busway IEC 61439-6-2012; TCVN 9207:2012
Thiết bị đóng cắt và bảo vệ TCVN 6592:2009; TCVN 6434:2018; IEC 60947; IEC 60898; QCVN 12:2014/BXD
Cáp điện và dây dẫn TCVN 9207:2012; TCVN 7447-4-43:2010
Hệ thống chiếu sáng TCVN 7144-1:2008 (Chiếu sáng nơi làm việc trong nhà)

Phương pháp nghiên cứu kết hợp giữa tính toán lý thuyết giải tích kỹ thuật điện và mô phỏng số hóa chuyên ngành:

  • Phương pháp xác định phụ tải tính toán: Sử dụng phương pháp hệ số sử dụng ($k_{sd}$) và hệ số đồng thời ($k_{đt}$) theo đặc tính phụ tải của từng tủ điện phân phối tầng và tủ động lực chuyên dụng để tính công suất biểu kiến tính toán ($S_{tt}$), công suất tác dụng ($P_{tt}$) và công suất phản kháng ($Q_{tt}$).
  • Phương pháp tính chọn dung lượng thiết bị nguồn: Dung lượng máy biến áp được chọn có xét hệ số dự phòng mở rộng 15% ($S_{mba} \ge S_{tt} + S_{dp}$). Dung lượng bù phản kháng tính toán dựa trên độ dịch chuyển góc pha giữa hệ số công suất tự nhiên trước bù ($\cos\varphi_1 = 0,8$) và sau bù ($\cos\varphi_2 = 0,95$) theo biểu thức $Q_{bù} = P(\tan\varphi_1 - \tan\varphi_2)$.
  • Phương pháp tính toán ngắn mạch và kiểm tra sụt áp: Áp dụng tài liệu hướng dẫn tiêu chuẩn IEC (Mục G24) để tính dòng ngắn mạch ba pha qua tổng trở các phần tử (nguồn trung thế, máy biến áp, thanh cái, cáp dẫn). Kiểm tra sụt áp đường dây $\Delta U$ theo công thức điện kháng - điện trở đơn vị đối với lưới 3 pha cân bằng và 1 pha theo TCVN 9206-2012, bảo đảm độ sụt áp tổng không vượt quá 5% điện áp định mức.
  • Phương pháp mô phỏng số: Ứng dụng phần mềm Dialux Evo để tính toán quang học phân bố độ rọi theo không gian kiến trúc 3D thực tế; sử dụng phần mềm Autodesk Revit phiên bản 2021 để xây dựng mô hình thông tin hình thái và kỹ thuật của hệ thống điện.
  • Nguồn dữ liệu: Hồ sơ bản vẽ thiết kế kiến trúc CAD công trình văn phòng DATC Building; catalogue kỹ thuật của các nhà sản xuất: máy biến áp THIBIDI, máy phát điện MITSUBISHI, tủ mạch vòng RMU, thanh dẫn Busway Siemens, bộ điều khiển tụ bù Mikro, thiết bị đóng cắt và dây dẫn điện lực tiêu chuẩn.

Thiết kế kỹ thuật và triển khai mô hình Revit

1. Giải pháp thiết kế hệ thống kỹ thuật điện

Hệ thống cung cấp điện cho DATC Building được thiết kế theo cấu trúc nguồn kép với phương thức vận hành an toàn:

  • Phương án trung thế và trạm biến áp: Lưới điện trung thế 22 kV ngầm hóa của Điện lực địa phương cấp vào trạm mạch vòng RMU 24 kV đặt gần máy biến áp tại tầng hầm B1 thông qua 2 tuyến cáp ngầm $2 \times (3\text{C}-240\text{ mm}^2\text{ Cu/XLPE/DSTA/PVC})$ đi trong ống gân HDPE D150/195 và máng cáp $450 \times 150 \times 1\text{ mm}$. Sơ đồ mạch vòng đơn vận hành hở, đi qua module đo lường TU-TI và module dao cắt phụ tải SF6 LBS 24 kV 3P 630A 25 kA liên động chì ống bảo vệ. Cáp cấp từ RMU sang máy biến áp sử dụng cáp $24\text{ kV } 3\text{C}-95\text{ mm}^2\text{ Cu/XLPE/SWA/PVC}$ đặt trong thang cáp $300 \times 100\text{ mm}$. Trạm trang bị 01 máy biến áp khô chống cháy THIBIDI dung lượng 800 kVA, cấp điện áp 22/0,4 kV, tổ đấu dây Dyn11, bảo vệ đầu cực hạ thế bằng tủ LV.
  • Hệ thống máy phát điện và tủ chuyển nguồn ATS: 01 máy phát điện diesel dự phòng MITSUBISHI 800 kVA đặt tại tầng hầm 1, đáp ứng 100% nhu cầu phụ tải của toàn bộ tòa nhà khi mất điện lưới. Máy đặt trong phòng cách âm đạt tiêu chuẩn độ ồn (dưới 70 dB ở khoảng cách 4 m), bồn dầu dự trữ đảm bảo vận hành liên tục 8 đến 10 giờ. Hệ thống ATS sử dụng bộ điều khiển lập trình PLC: khi mất điện lưới, rơ le giám sát gửi tín hiệu điều khiển cắt máy cắt Q1 (ACB 4P 1250A 50 kA) nguồn MBA, kích hoạt máy phát và sau 10 giây đóng máy cắt Q2 (ACB 4P 1250A 50 kA) cấp điện vào thanh cái tủ MSB. Khi điện lưới phục hồi, PLC điều khiển cắt Q2, đóng lại Q1 và duy trì máy phát chạy không tải làm mát trong 10 phút trước khi dừng hoàn toàn.
  • Bù công suất phản kháng: Đặt tại thanh cái tủ điện phân phối chính MSB với tủ tụ bù tự động 6 cấp, mỗi cấp dung lượng 50 kVAr (tổng dung lượng bù định mức 300 kVAr), điều khiển thông qua bộ rơ le Mikro 6 cấp.
  • Trục phân phối Busway: Sử dụng 2 tuyến Busway thanh dẫn nhôm Siemens BD2A 400A (3P5W, $U_e = 690\text{ V}$, $I_{cw(1s)} = 16\text{ kA}$, kích thước vỏ $167 \times 68\text{ mm}$): Tuyến Busway 1 cấp nguồn cho các tủ phân phối tầng từ tầng 1 đến tầng 9; Tuyến Busway 2 cấp nguồn riêng biệt cho tủ điều hòa không khí trung tâm VRF tại tầng 10 (MSSB-10F-VRF).

2. Quy trình triển khai mô hình trên Autodesk Revit

Mô hình hóa hệ thống điện được thực hiện trên môi trường Autodesk Revit theo quy trình 5 bước kỹ thuật:

  • Thiết lập môi trường và liên kết kiến trúc: Sử dụng file mẫu chuyên dụng Electrical - Default Metric. Khởi tạo hệ lưới trục (Grid) và cao độ các tầng (Level) đồng bộ với bản vẽ kiến trúc. Liên kết (Link) file mô hình kết cấu - kiến trúc và liên kết file CAD mặt bằng đã được dọn dẹp layer.
  • Cài đặt thông số kỹ thuật điện (Electrical Settings): Khai báo cấp điện áp lưới (230 V 1 pha, 400 V 3 pha), hệ thống điện áp phân phối (Distribution Systems: 3 phase 4 wire wye).
  • Tạo bộ lọc và định dạng hiển thị (Filters & Graphic Overrides): Thiết lập các Filter cho hệ thống thang máng cáp (Cable Tray) và ống luồn dây điện (Conduit), phân biệt màu sắc trực quan theo từng hệ chức năng: hệ thống cáp nguồn chính, hệ thống chiếu sáng, hệ thống ổ cắm, hệ thống điện nhẹ.
  • Xây dựng Family thiết bị điện chuyên dụng: Đối với thiết bị tủ điện không có sẵn trong thư viện mặc định, tác giả khởi tạo Family 3D bằng template Metric Generic Model, dựng hình học thể tích tủ, thiết lập vật liệu, khai báo bảng tham số kỹ thuật (Family Parameters), gán đầu nối điện (Electrical Connector) xác định điện áp và công suất biểu kiến. Để phục vụ xuất bản vẽ kỹ thuật 2D, tác giả tạo Family ký hiệu 2D bằng template Metric Detail Item, sau đó nạp (Load) ký hiệu 2D vào Family 3D và khóa liên kết hiển thị theo mặt phẳng làm việc.
  • Bố trí hệ thống và bóc tách dữ liệu: Bố trí chi tiết đèn âm trần, công tắc, ổ cắm gắn tường, ống luồn conduit phân phối nhánh, thang máng cáp hầm B1 đến B4, chi tiết lắp đặt tủ điện trạm biến áp hầm B1. Thiết lập bảng thống kê khối lượng (Schedules/Quantities) cho hệ thống cáp, thang máng cáp và thiết bị đóng cắt, hỗ trợ xuất bản vẽ kỹ thuật sang định dạng Sheet chuẩn phục vụ thi công.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan về đề tài

Chương mở đầu tập trung trình bày tính cấp thiết của việc áp dụng mô hình BIM trong bối cảnh các công trình cao tầng ngày càng đòi hỏi sự tích hợp kỹ thuật chặt chẽ. Tác giả nêu bật vai trò của phần mềm Autodesk Revit trong việc chuyển đổi từ bản vẽ 2D truyền thống sang mô hình 3D thông tin, giảm thiểu sai sót thi công và tối ưu hóa thời gian thiết kế. Chương này cũng phân định cụ thể các mục tiêu đề tài, phương pháp thu thập tài liệu tiêu chuẩn, kế hoạch thực hiện 4 giai đoạn và giới hạn phạm vi nghiên cứu của đồ án vào phần thiết kế hệ thống điện tòa nhà DATC Building.

Chương 2: Cơ sở lý thuyết & Thiết kế hệ thống cung cấp điện

Chương 2 trình bày chi tiết về thông số hiện trạng công trình DATC Building (7.500 m² sàn, 4 tầng hầm, 9 tầng nổi, đối diện Dinh Độc Lập) và hệ thống yêu cầu kỹ thuật đối với nguồn điện văn phòng. Tác giả làm rõ cơ sở lý thuyết, sơ đồ khối vận hành chuyển nguồn tự động giữa lưới trung thế 22 kV, tủ RMU, máy biến áp khô 800 kVA và máy phát điện dự phòng 800 kVA điều khiển bởi PLC. Toàn bộ công thức giải tích tính toán phụ tải, lựa chọn dung lượng trạm biến áp, tính toán dung lượng tụ bù, tiêu chuẩn chọn dòng định mức cho Busway ($I_{n,busway} \ge I_B$), tiêu chuẩn chọn thiết bị đóng cắt CB ($I_{nCB} \ge I_{tt}$, $I_{cu} \ge I_{sc}$), chọn tiết diện cáp theo điều kiện phát nóng và hệ số hiệu chỉnh $K_{hc}$ ($I_{cp} \ge I_{CB} / K_{hc}$) được diễn giải chi tiết. Đồng thời, chương này thiết lập bảng tiêu chuẩn độ rọi theo TCVN 7144-1:2008 cho các không gian chức năng và quy trình 7 bước thiết kế chiếu sáng bằng phần mềm Dialux Evo.

Chương 3: Tính toán thiết kế hệ thống cung cấp điện

Nội dung chương 3 tập trung toàn bộ dữ liệu tính toán kỹ thuật số cho dự án. Tác giả chọn tầng 2 làm tầng điển hình để trình bày bảng phụ tải chi tiết của tủ phân phối FDB-2F, sau đó tổng hợp công suất tính toán cho toàn bộ các tủ tầng (FDB-B4 đến FDB-9F) và các tủ động lực chuyên dụng (quạt thông gió SEAF, bơm cấp thoát nước TP/SP, thang máy PL/FL, bơm chữa cháy FP, điều hòa VRF). Kết quả lựa chọn thiết bị nguồn và thiết bị phân phối chính được xác định:

  • Máy biến áp: Chọn công suất $S_{MBA} = 800\text{ kVA}$.
  • Máy phát điện dự phòng: Chọn công suất $S_G = 800\text{ kVA}$ (MITSUBISHI).
  • Tụ bù hạ thế: $Q_{bù} = 265\text{ kVAr}$, chọn lắp 6 cấp tụ $6 \times 50\text{ kVAr} = 300\text{ kVAr}$.
  • Thanh dẫn Busway: Chọn 2 tuyến Busway nhôm 400A (Siemens BD2A).
  • Tính toán ngắn mạch và sụt áp: Xác định dòng ngắn mạch lớn nhất tại đầu cực hạ thế MBA ($I_{sc} = 19,25\text{ kA}$) và tại tủ MSB ($I_{sc} = 18,36\text{ kA}$); kiểm tra độ sụt áp toàn bộ các tuyến từ MBA đến MSB và từ MSB đến các tủ phân phối tầng/tủ tải đều nằm trong biên độ cho phép ($\le 2,32%$, nhỏ hơn ngưỡng quy chuẩn 5%).
  • Mô phỏng Dialux Evo: Thiết kế chiếu sáng mặt bằng tầng 3~4 điển hình đạt chỉ tiêu 500 Lux cho khu văn phòng và xuất kết quả tọa độ đèn sang CAD làm đầu vào dựng mô hình Revit.

Chương 4: Ứng dụng phần mềm Revit trong triển khai hệ thống điện cho dự án

Chương 4 mô tả toàn bộ quá trình số hóa thiết kế lên nền tảng mô hình thông tin 3D Autodesk Revit 2021. Tác giả minh họa trực quan các bước: liên kết bản vẽ kiến trúc kết cấu, thiết lập lưới trục, cài đặt hệ thống điện áp phân phối 3 phase 4 wire wye, tạo bộ lọc màu cho thang cáp và máng cáp. Chương này trình bày chi tiết quy trình dựng mô hình 3D cho trạm biến áp hầm B1, phòng tủ điện chính MSB, hệ thống thanh cái, đường ống conduit cấp nguồn cho ổ cắm và đèn chiếu sáng âm trần. Điểm trọng tâm của chương là quy trình tạo Family tủ điện tích hợp tham số điện và Family ký hiệu 2D lồng ghép, phương pháp thiết lập bảng bóc tách khối lượng vật tư (máng cáp, ống dẫn, thiết bị đóng cắt) và bố cục khung tên bản vẽ kỹ thuật (Sheet) mặt bằng cấp nguồn tầng hầm B1 phục vụ thi công.

Chương 5: Kết luận và hướng phát triển

Chương tổng kết đánh giá mức độ hoàn thành so với mục tiêu đề ra ban đầu của đồ án. Nhóm tác giả khẳng định việc phối hợp tính toán lý thuyết với mô hình hóa số bằng Dialux Evo và Autodesk Revit đã giải quyết trọn vẹn bài toán thiết kế cung cấp điện cho công trình DATC Building, bảo đảm các tiêu chuẩn vận hành an toàn và nâng cao tính trực quan trong quản lý khối lượng. Hướng phát triển tiếp theo của đề tài được định hướng vào việc mở rộng liên kết đồng thời các bộ môn MEP khác trên cùng một mô hình trung tâm (Federated Model) và tích hợp các công cụ lập trình tự động hóa như Revit Dynamo.

Kết quả và đóng góp

1. Kết quả tính toán và thông số kỹ thuật cốt lõi

Đồ án đã tính toán chi tiết và chuẩn hóa các thông số kỹ thuật cho toàn bộ công trình DATC Building:

Phần tử hệ thống Thông số tính toán và chủng loại lựa chọn Thiết bị bảo vệ / Cáp dẫn tương ứng
Trạm biến áp 01 máy biến áp khô THIBIDI 800 kVA, 22/0,4 kV, 3P 4W 50Hz, dòng định mức $I_{tt} = 1156\text{ A}$ ACB 4P 1250A 65kA; Cáp hạ thế: $3 \times (4 \times 1\text{C}-240\text{ mm}^2) + 1\text{C}-240\text{ mm}^2\text{ (PE)}$
Máy phát điện dự phòng 01 máy phát diesel MITSUBISHI 800 kVA, cấp điện 100% phụ tải ACB 4P 1250A 50kA; Tủ ATS điều khiển bằng PLC chuyển mạch trong 10 giây
Tủ tụ bù hạ áp Tính toán $Q_{bù} = 265\text{ kVAr}$, chọn 6 cấp $\times 50\text{ kVAr} = 300\text{ kVAr}$ Rơ le điều khiển tự động Mikro 6 cấp; nâng hệ số công suất từ 0,8 lên 0,95
Trục dẫn Busway 1 Cấp nguồn tủ phân phối tầng FDB-1F đến FDB-9F; $I_{busway} = 217,9\text{ A}$ Busway Siemens BD2A 400A nhôm (3P5W); CB tầng: MCCB 3P 50A 15kA
Trục dẫn Busway 2 Cấp nguồn tủ điều hòa VRF tầng 10 (MSSB-10F-VRF); $I_{busway} = 162,9\text{ A}$ Busway Siemens BD2A 400A nhôm (3P5W); Bảo vệ: MCCB 3P 200A 15kA
Bơm PCCC vách tường Tủ FSSB-B1-FP, công suất $P = 71,36\text{ kW}$ ($S = 89,2\text{ kVA}$) MCCB 3P 200A 25kA; Cáp $1 \times \text{Cu/XLPE/PVC } 4\text{C}-95\text{ mm}^2 + \text{PE } 47,5\text{ mm}^2$
Sụt áp đường dây Sụt áp tuyến MBA - Tủ LV: 0,05%; Sụt áp Tủ LV - MSB: 0,13%; Sụt áp trên Busway: $\le 0,97%$ Tất cả các tuyến đều thỏa mãn điều kiện quy chuẩn ($\Delta U \le 5%$)

2. Kết quả mô phỏng và kiểm tra sụt áp tiêu biểu

Kết quả kiểm tra sụt áp một số lộ phân phối chính xuất phát từ tủ phân phối chính MSB được tổng hợp trong bảng đối chiếu dưới đây:

Tuyến cáp từ MSB đến tủ phụ tải Tiết diện dây dẫn ($\text{mm}^2$) Chiều dài tuyến ($m$) Dòng điện tính toán ($A$) Độ sụt áp tính toán ($%$) Đánh giá điều kiện ($\le 5%$)
Trục Busway điều hòa (MSSB-10F-VRF) Busway 400A 56 162,9 0,97 Đạt yêu cầu
Trục Busway tầng (FDB-1F~9F) Busway 400A 52 217,9 0,15 Đạt yêu cầu
Tủ nâng xe hơi hầm 2 (LSSB-B2-CL) 16 81 32,2 0,64 Đạt yêu cầu
Tủ bơm cấp nước hầm 1 (HSSB-B1-TP) 4 12 5,7 2,07 Đạt yêu cầu
Tủ thang máy tầng 7 (LSSB-7F-PL) 16 40 26,8 0,26 Đạt yêu cầu
Tủ quạt tạo áp tầng 10 (FSSB-10F-SPF) 16 55 24,4 0,33 Đạt yêu cầu
Tủ báo cháy tầng 1 (FDB-1F-FACP) 4 37 11,0 2,32 Đạt yêu cầu
Tủ bơm thoát nước hầm 4 (HSSB-B4-SP) 6 47 13,5 1,41 Đạt yêu cầu
Tủ bơm PCCC vách tường (FSSB-B1-FP) 95 12 128,8 0,10 Đạt yêu cầu

3. Đóng góp và giải pháp kỹ thuật do tác giả đề xuất

  • Cấu hình hệ thống cung cấp điện an toàn: Tác giả đề xuất cấu hình lưới trung thế ngầm hóa kết hợp trạm mạch vòng RMU đơn vận hành hở và máy biến áp khô chống cháy đặt ngay tại tầng hầm, giải quyết bài toán cấp nguồn tin cậy và đáp ứng tiêu chuẩn an toàn PCCC nghiêm ngặt đối với công trình văn phòng trung tâm đô thị.
  • Tự động hóa chuyển nguồn bằng PLC: Thiết kế chu trình chuyển đổi nguồn ATS thông minh giữa máy biến áp và máy phát điện dự phòng thông qua PLC; điều khiển ngắt tải có trễ (10 giây đóng máy phát khi mất lưới, duy trì chạy không tải 10 phút để làm mát máy phát khi có điện lưới trở lại), hạn chế sốc nhiệt và kéo dài tuổi thọ động cơ máy phát.
  • Tối ưu hóa phân phối trục đứng: Thay thế giải pháp rải nhiều lộ cáp động lực phân phối cồng kềnh bằng 2 tuyến Busway 400A nhỏ gọn, giúp giảm không gian kỹ thuật hộp gen, giảm suy hao sụt áp và thuận tiện đấu nối nhánh bằng các hộp rẽ nhánh Tap-off unit.
  • Quy trình tích hợp Dialux - Revit: Tác giả xây dựng quy trình kết nối dữ liệu từ việc mô phỏng chiếu sáng chính xác trên Dialux Evo sang mô hình BIM trong Autodesk Revit, thiết lập thành công thư viện Family tủ điện 3D lồng ghép ký hiệu 2D kỹ thuật và hệ thống bảng biểu bóc tách vật tư tự động.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Mặc dù đồ án đã hoàn thành đầy đủ các yêu cầu thiết kế và mô hình hóa hệ thống điện, báo cáo kỹ thuật cũng chỉ ra các giới hạn hiện tại của đề tài:

  • Về phạm vi kỹ thuật hệ thống: Đồ án mới tập trung vào phần tính toán phân phối công suất, chiếu sáng và lựa chọn khí cụ đóng cắt; chưa đi sâu vào việc lập trình các hệ thống giám sát năng lượng, hệ thống điều khiển tự động hóa tòa nhà (BMS/SCADA) cũng như hệ thống quản lý chiếu sáng thông minh.
  • Về mức độ tích hợp BIM: Mô hình Revit của đề tài được triển khai độc lập cho bộ môn điện (Electrical). Do giới hạn thời gian nghiên cứu, đồ án chưa mô hình hóa phối hợp đầy đủ các hệ thống MEP khác như đường ống thông gió điều hòa không khí (HVAC) hay hệ thống đường ống cấp thoát nước (Plumbing) trên cùng một mô hình tổng hợp, vì vậy chưa thực hiện được quy trình kiểm tra xung đột tự động (Clash Detection) liên bộ môn.

Hướng phát triển tiếp theo của đề tài được tác giả xác định bao gồm:

  1. Mở rộng mô hình hóa đồng bộ các bộ môn MEP còn lại (HVAC, Cấp thoát nước, Chữa cháy) để tiến hành phân tích xung đột không gian đa hệ thống, hoàn thiện mô hình phối hợp chuẩn trước thi công.
  2. Ứng dụng công cụ lập trình trực quan Autodesk Dynamo để tự động hóa quá trình gán thông số thiết bị, đánh số mạch điện và kết nối tự động giữa thiết bị tải với tủ phân phối trên mô hình Revit.
  3. Nghiên cứu nâng cấp mô hình sang cấp độ BIM 6D và BIM 7D nhằm phục vụ công tác mô phỏng tiêu thụ năng lượng và tích hợp dữ liệu vào giai đoạn quản lý vận hành tòa nhà.

Giá trị tham khảo

Đồ án tốt nghiệp là tài liệu tham khảo kỹ thuật hữu ích cho:

  • Sinh viên chuyên ngành Kỹ thuật Điện, Kỹ thuật Điện tử và Kỹ thuật Hệ thống công trình (MEP): Là tài liệu học tập thực tế về quy trình thiết kế cung cấp điện công trình dân dụng cao tầng, từ bước tính toán phụ tải, lựa chọn thiết bị trạm biến áp, máy phát, thanh dẫn Busway, đến kiểm tra ngắn mạch và sụt áp theo đúng hệ thống quy chuẩn hiện hành.
  • Kỹ sư thiết kế cơ điện (MEP Engineer) mới tiếp cận công nghệ BIM: Cung cấp quy trình từng bước áp dụng phần mềm Autodesk Revit trong triển khai bản vẽ điện: từ việc xử lý liên kết kiến trúc, cài đặt điện áp phân phối, tạo bộ lọc phân màu thang máng cáp, đến kỹ thuật tạo Family thiết bị điện 3D kết hợp ký hiệu 2D Detail Item và trích xuất bảng khối lượng vật tư.
  • Những nội dung có giá trị tham khảo cao trong văn bản:
    • Hệ thống bảng tính toán phân phối phụ tải tầng và các phụ tải động lực chuyên dụng (quạt hút khói, quạt tạo áp, bơm chữa cháy vách tường, thang máy).
    • Phương pháp luận và bảng biểu tính chọn thanh dẫn Busway nhôm thay thế cáp truyền thống.
    • Trình tự thiết lập và kiểm soát thông số kỹ thuật điện trong môi trường Autodesk Revit phiên bản 2021.

Câu hỏi thường gặp

1. Trạm biến áp phục vụ tòa nhà DATC Building được thiết kế với cấu hình kỹ thuật và cấp điện áp như thế nào?
Trạm biến áp được cấp nguồn từ lưới điện trung thế 22 kV của Điện lực địa phương thông qua 2 tuyến cáp ngầm $2 \times (3\text{C}-240\text{ mm}^2\text{ Cu/XLPE/DSTA/PVC})$ dẫn vào tủ mạch vòng RMU 24 kV đặt tại tầng hầm B1. Trạm sử dụng 01 máy biến áp khô chống cháy THIBIDI dung lượng 800 kVA, tỷ số biến áp 22/0,4 kV, 3 pha 4 dây 50 Hz, có hệ thống đo lường và dao cắt phụ tải SF6 LBS 24 kV 3P 630A 25 kA liên động cầu chì bảo vệ.

2. Quy trình vận hành chuyển nguồn tự động của hệ thống máy phát điện dự phòng ATS diễn ra ra sao khi mất điện lưới?
Khi xảy ra mất điện lưới hoặc sự cố nguồn, rơ le giám sát phát tín hiệu đến bộ điều khiển lập trình PLC. PLC xuất tín hiệu điều khiển cắt máy cắt Q1 (ACB 4P 1250A 50 kA) của máy biến áp và kích hoạt khởi động máy phát điện diesel MITSUBISHI 800 kVA. Sau 10 giây máy phát hoạt động ổn định, PLC điều khiển đóng máy cắt Q2 (ACB 4P 1250A 50 kA) để cấp nguồn cho toàn bộ 100% phụ tải tòa nhà. Khi điện lưới phục hồi, PLC cắt Q2, đóng lại Q1 và duy trì máy phát chạy không tải làm mát trong khoảng 10 phút trước khi ngắt hẳn.

3. Tủ tụ bù hạ thế tại trạm biến áp được tính toán dung lượng bao nhiêu và chia thành mấy cấp điều khiển?
Dung lượng tụ bù tính toán lý thuyết để nâng hệ số công suất từ $\cos\varphi_1 = 0,8$ lên $\cos\varphi_2 = 0,95$ là $Q_{bù} = 265\text{ kVAr}$. Tác giả lựa chọn lắp đặt tủ tụ bù tự động công suất định mức 300 kVAr, chia đều thành 6 cấp tụ bù (mỗi cấp 50 kVAr), điều khiển đóng cắt luân phiên qua bộ điều khiển Mikro 6 cấp kết nối trực tiếp lên thanh cái tủ phân phối chính MSB.

4. Hệ thống phân phối trục đứng của tòa nhà DATC Building sử dụng chủng loại Busway nào?
Công trình sử dụng 2 trục thanh dẫn Busway nhôm của hãng Siemens, dòng sản phẩm BD2A, định mức dòng điện 400A, cấu trúc 3P5W (L1, L2, L3, N, E), kích thước ngoài $167 \times 68\text{ mm}$, điện áp định mức 690 V, dòng chịu đựng ngắn mạch ngắn hạn 16 kA trong 1 giây. Tuyến Busway 1 cấp nguồn cho các tủ phân phối tầng từ tầng 1 đến tầng 9; Tuyến Busway 2 cấp nguồn riêng cho tủ điều hòa trung tâm VRF tại tầng 10 (MSSB-10F-VRF).

5. Nhóm tác giả đã thực hiện quy trình tạo Family tủ điện trong Revit như thế nào để phục vụ cả mô hình 3D lẫn thể hiện bản vẽ 2D?
Tác giả khởi tạo khối mô hình 3D từ template Metric Generic Model, thiết lập kích thước hình học, gán tham số vật liệu và cấu hình cổng kết nối điện (Electrical Connector) với các tham số điện áp, công suất biểu kiến. Sau đó, tác giả tạo riêng một file Family ký hiệu 2D từ template Metric Detail Item theo tiêu chuẩn bản vẽ điện, nạp (Load) ký hiệu 2D này vào Family 3D và khóa vị trí hiển thị trên mặt bằng để bảo đảm khi cắt mặt bằng trích xuất bản vẽ kỹ thuật, thiết bị vừa thể hiện hình học 3D trong không gian vừa hiển thị ký hiệu 2D chuẩn xác.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Ứng dụng Revit trong triển khai hệ thống điện cho tòa nhà" của nhóm tác giả Trần Đình Duy và Phú Việt Tiến đã hoàn thành trọn vẹn nhiệm vụ tính toán thiết kế kỹ thuật điện cho công trình văn phòng DATC Building (quy mô 4 hầm, 9 tầng nổi, tổng diện tích sàn 7.500 m²). Đề tài đã xây dựng phương án kỹ thuật hợp lý với trạm biến áp khô 800 kVA, máy phát điện dự phòng 800 kVA cấp 100% phụ tải qua hệ thống chuyển nguồn ATS-PLC, tủ tụ bù 300 kVAr và 2 tuyến thanh dẫn Busway 400A đảm bảo các tiêu chuẩn nghiêm ngặt về an toàn điện, sụt áp và chiếu sáng. Đồng thời, đồ án đã số hóa thành công toàn bộ hệ thống phân phối hạ thế lên mô hình thông tin công trình Autodesk Revit 2021, minh chứng cho tính hiệu quả của công nghệ BIM trong việc trực quan hóa không gian kỹ thuật, chuẩn hóa quy trình tạo lập Family chuyên dụng và trích xuất khối lượng phục vụ thi công cơ điện hiện đại.