thiết kế hệ thống cung cấp điện cho tòa nhà cao tầng có ứng dụng các phương pháp hiện đại

Sinh viên thực hiện: Bùi Hải Đăng
1


HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ



BÙI HẢI ĐĂNG
KHÓA 5
HỆ ĐÀO TẠO CHÍNH QUY (KỸ SƯ DÂN SỰ)







ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
CHUYÊN NGÀNH ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG







THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CHO TÒA NHÀ
CAO TẦNG CÓ ỨNG DỤNG CÁC PHƯƠNG PHÁP HIỆN
ĐẠI

Năm 2011

Sinh viên thực hiện: Bùi Hải Đăng
2


HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ



BÙI HẢI ĐĂNG
KHÓA 5
HỆ ĐÀO TẠO CHÍNH QUY (KỸ SƯ DÂN SỰ)





ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

NGÀNH ĐIỆN, ĐIỆN TỬ
Mã số: 20.00





THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CHO TÒA NHÀ
CAO TẦNG CÓ ỨNG DỤNG CÁC PHƯƠNG PHÁP HIỆN
ĐẠI



Cán bộ hướng dẫn khoa học: ĐẠI TÁ, GVC, TS NGUYỄN NGỌC HÒA











Năm 2011

Sinh viên thực hiện: Bùi Hải Đăng
3

MỞ ĐẦU

Ngày nay, điện năng đã đi vào mọi mặt của đời sống, trên tất cả các lĩnh
vực, từ công nghiệp cho tới sinh hoạt hàng ngày. Trong nền kinh tế đang đi
lên của nước ta, ngành công nghiệp điện năng do đó càng đóng một vai trò
quan trọng hơn bao giờ hết. Để xây dựng một nền kinh tế phát triển thì không
thể không có một nền công nghiệp điện năng vững mạnh. Bởi vậy khi quy
hoạch phát triển các khu dân cư, đô thị hay các khu công nghiệp … thì cần
phải hết sức chú trọng việc xây dựng hệ thống điện ở đó nhằm đảm bảo cung
cấp điện cho các khu vực này. Nói cách khác, khi lập kế hoạch phát triển kinh
tế xã hội thì kế hoạch phát triển điện năng phải đi trước một bước, thỏa mãn
nhu cầu điện năng không chỉ trước mắt mà còn cho sự phát triển tương lai.
Công nghiệp điện lực ở nước ta đóng vai trò quan trọng trong công cuộc
xây dựng hiện đại hoá đất nước. Trong những năm gần đây, nền kinh tế nước ta
đang có những bước nhảy vọt đáng kể, đời sống nhân dân ngày một nâng cao.
Nhu cầu điện năng trong các lĩnh vực công nghiệp, nông nghiệp, dịch vụ và
sinh hoạt không ngừng tăng trưởng. Nhằm đẩy nhanh tốc độ phát triển của đất
nước, đáp ứng nhu cầu về năng lượng điện, Đảng và Nhà nước đã quan tâm đầu
tư mọi mặt về cơ sở vật chất, đào tạo cán bộ kỹ thuật và công nhân lành nghề
và đặc biệt chú trọng tới việc đưa lưới điện quốc gia đến mọi miền đất nước,
cung cấp điện phục vụ cho sản xuất và sinh hoạt.
Trong tình hình kinh tế thị trường nước ta, cùng với xu thế hội nhập quốc
tế hiện nay là việc mở rộng quan hệ quốc tế, ngày càng có thêm nhiều nhà đầu tư
nước ngoài đến với chúng ta. Ngay tại Hà Nội đã và đang xây dựng rất nhiều
các tòa nhà chung cư từ 11-20 tầng như chung cư Mỹ Đình, chung cư Trung
Hòa Nhân Chính, các tòa nhà chung cư cao cấp kết hợp văn phòng, khu
Sinh viên thực hiện: Bùi Hải Đăng
4

thương mại từ 20-50 tầng, tòa nhà Keangnam với 70 tầng … Các tòa nhà cao

tầng được xây dựng lên với mục đích sử dụng là bán và cho thuê làm khu
thương mại, siêu thị, nhà hàng, quán ăn, khu vui chơi giải trí, khu văn phòng,
khu chung cư, biệt thự cao cấp, …
Chính vì vậy, vấn đề đặt ra là chúng ta cần phải có năng lực thiết kế các
hệ thống cung cấp điện một cách có bài bản và đúng quy cách, phù hợp với các
tiêu chuẩn kỹ thuật hiện hành. Tuy nhiên, việc tính toán thiết kế cung cấp điện là
một công việc hết sức khó khăn, đòi hỏi người thiết kế phải có kiến thức thật
sâu rộng về hàng loạt các chuyên ngành: cung cấp điện, thiết bị điện, kỹ thuật
cao áp, an toàn điện, …
Trong những năm học tập ở trường và tương lai sẽ là một kỹ sư ngành
điện, em nhận thức và hiểu được tầm quan trọng trong nhu cầu sử dụng nguồn
năng lượng điện đối với nhu cầu đời sống của người dân nói riêng và đất nước
nói chung. Vì vậy em đã chọn đề tài tốt nghiệp của mình là “Thiết kế hệ
thống cung cấp điện cho toà nhà cao tầng có ứng dụng các phương pháp
hiện đại”.
Dưới sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo Nguyễn Ngọc Hòa và các
thầy cô trong bộ môn đã giúp em hoàn thành được đồ án của mình. Do thời
gian và kinh nghiệm thực tế còn hạn chế nên đề tài của em không tránh khỏi
còn có những thiếu sót. Em rất mong được các thầy cô trong bộ môn hướng
dẫn và góp ý thêm cho em, để em có thế rút ra được những kinh nghiệm cho
công việc sau này.
Em xin chân thành cảm ơn!
Sinh viên thực hiện
Bùi Hải Đăng

Sinh viên thực hiện: Bùi Hải Đăng
5

Chương I:
TỔNG QUAN

1.1. Giới thiệu về đối tượng cung cấp điện.
Thủ đô Hà Nội là một trong những trung tâm chính trị, kinh tế, văn
hóa lớn nhất của miền Bắc nói riêng và của cả nước nói chung, do đó tốc độ
đô thị hóa cao, dân số ngày một tăng nhanh nên nhu cầu về nhà ở, đi lại, sinh
hoạt của người dân càng trở nên quan trọng. Trên xu hướng đó, việc xây
dựng khu đô thị, khu thương mại, tòa nhà chung cư, khách sạn, được nhà
nước ta triển khai một cách có hệ thống và nhanh chóng hoàn thành để đưa
vào sử dụng.
Tòa nhà Hỗn Hợp HH4 TWIN TOWER được xây dựng tại Khu Đô
Thị Mới Mỹ Đình - Mễ Trì - Từ Liêm - Hà Nội, do chủ đầu tư là Tổng công
ty Sông Đà xây dựng. Tòa nhà là một công trình cao tầng với tổng diện tích
khoảng 10.000 m
2
. Công trình gồm tổ hợp 3 khối nhà A, B, C trong đó khối
C ở giữa có chiều cao từ cốt nền đến đỉnh mái 28,9 m gồm 5 tầng với chức
năng phụ trợ cho hai khối nhà A, B ở hai bên; các khối nhà A, B có chiều
cao từ cốt nền đến diềm mái khoảng 93,8m; gồm 25 tầng (không kể tầng kỹ
thuật và tầng áp mái); 3 khối nhà có chung 2 tầng hầm diện tích 1 sàn tầng
hầm là 2.300m
2
dùng làm nơi để xe và các phòng kỹ thuật phục vụ cho tòa
nhà.


Sinh viên thực hiện: Bùi Hải Đăng
6


Toàn cảnh tòa nhà Hỗn Hợp HH4 TWIN TOWER

Chức năng của tòa nhà hỗn hợp HH4 TWIN TOWER như sau:
Khối nhà A:
 02 tầng hầm để xe kết hợp các khu vực kỹ thuật.
 Từ tầng 1 đến tầng 17 sử dụng làm văn phòng và từ tầng 19 đến
tầng 25 sử dụng làm căn hộ.
 Tầng 18 là tầng kỹ thuật.
 Hệ thống giao thông đứng gồm 6 thang máy, 1 thang bộ và 1 cầu
thang thoát hiểm được bố trí tiếp giáp với không gian bên ngoài.
- Khối nhà B: (Được chọn làm đối tượng thiết kế trong đồ án này)
 02 tầng hầm để xe kết hợp các khu vực kỹ thuật.
 Từ tầng 1 đến tầng 16 sử dụng làm văn phòng và từ tầng 18 đến tầng
27 sử dụng làm căn hộ.
Sinh viên thực hiện: Bùi Hải Đăng
7

 Tầng 17 là tầng kỹ thuật.
 Hệ thống giao thông đứng gồm 6 thang máy, 1 thang bộ và 1 thang
thoát hiểm được bố trí tiếp giáp với không gian bên ngoài.
- Khối nhà C:
 Tầng 1 là sảnh chung .
 Tầng 2 và 3 sử dụng để kinh doanh dịch vụ.
 Tầng 4 là phòng hội nghị, tầng 5 cho thuê kinh doanh dịch vụ nhà
hàng.
 Hệ thống giao thông đứng gồm 4 thang máy, 1 thang bộ và 1 thang
thoát hiểm.
1.2. Đặc điểm và yêu cầu cung cấp điện cho tòa nhà cao tầng.
1.2.1. Các đặc điểm chung:
Trong giai đoạn hiện nay, nền kinh tế nước ta đã có bước phát triển
vượt bậc, hội nhập với khu vực và thế giới. Trong lĩnh vực cung cấp điện,

nhiều thiết bị điện mới đã được đưa vào sử dụng. Ngoài các nhà máy xí
nghiệp hiện đại được xây dưng thì ngày nay còn xuất hiện một loại công trình
đặc biệt đó là các nhà cao tầng dùng làm các văn phòng, khách sạn, hay các
trung tâm thương mại. Để thiết kế hệ thống cung cấp điện cho toà nhà đảm
bảo các chỉ tiêu, người thiết kế cần nắm được một số đặc điểm cơ bản sau:
- Phụ tải phong phú, đa dạng (điện áp, công suất, số pha, …).
- Phụ tải tập trung trong không gian hẹp, mật độ phụ tải tương đối cao.
- Có các hệ thống cấp nguồn dự phòng (ắc quy, máy phát, …).
- Không gian lắp đặt bị hạn chế nên phải bố trí hợp lý đồng thời phải
thỏa mãn các yêu cầu về mỹ thuật trong kiến trúc xây dựng.
- Yêu cầu cao về chế độ làm việc và an toàn cho người sử dụng.
1.2.2. Phân loại hộ tiêu thụ điện trong tòa nhà cao tầng hỗn hợp:
Sinh viên thực hiện: Bùi Hải Đăng
8

Hệ thống cung cấp điện cho toà nhà phải đáp ứng đầy đủ các nhu cầu
điện năng và phải bảo đảm độ tin cậy về cấp điện cho từng loại hộ dùng điện
cụ thể.
Độ tin cậy liên tục cung cấp điện tuỳ thuộc vào hộ tiêu thụ. Vì vậy ta
cần phải phân loại các hộ tiêu thụ. Trong tòa nhà cao tầng phụ tải rất đa dạng
như: thang máy, bơm cứu hỏa, bơm nước sinh hoạt, các thiết bị chiếu sáng
sinh hoạt, chiếu sáng sự cố, các thiết bị dân dụng như: điều hòa, quạt thông
gió, quạt treo tường, quạt trần, bếp điện, bàn là, bình nóng lạnh, lò vi sóng, tủ
lạnh, máy giặt, ti vi
Căn cứ vào các phụ tải trên có thể phân loại các hộ tiêu thụ theo các tiêu
chí sau:
- Hộ loại 1: Là thiết bị chiếu sáng sự cố những nơi tập trung đông
người như các sảnh chờ, hành lang công cộng, cầu thang thoát hiểm, các
phòng kỹ thuật, tầng kỹ thuật, phòng sơ cứu, phòng phát thanh, phòng thông
tin liên lạc.

Yêu cầu: phải đảm bảo cung cấp điện liên tục, thời gian mất điện không
được quá thời gian để thiết bị tự động đóng nguồn điện dự phòng. Trong đồ án
dự định sử dụng các bộ đèn có ắcquy làm thiết bị chiếu sáng sự cố an toàn
(thoát hiểm).
- Hộ loại 2: gồm nguồn cấp cho hệ thống thang máy, hệ thống phòng
cháy chữa cháy, các khu vực kinh doanh nhà hàng ăn uống, cửa hàng bán đồ
tiêu dùng, các khu vực bãi để xe dưới tầng hầm. Đây là các phụ tải ưu tiên.
Yêu cầu: Phải đảm bảo cấp điện liên tục, thời gian mất điện không quá
thời gian cần thiết để đóng nguồn điện dự phòng. Trạm phát điện dự phòng ở
trạng thái dự phòng nguội, được tự động khởi động và mang tải sau khi mất
điện lưới.
Sinh viên thực hiện: Bùi Hải Đăng
9

- Hộ loại 3: gồm những hộ dùng điện còn lại (hệ thống điều hoà không
khí, khu vực các căn hộ gia đình, …).
Yêu cầu: Thời gian mất điện cho phép không quá 12 giờ, không yêu cầu
có nguồn dự phòng.
Trong thực tế, việc phân loại hộ tiêu thụ không hoàn toàn cứng nhắc mà
còn tuỳ thuộc vào tầm quan trọng của hộ tiêu thụ được xét đối với các hộ tiêu
thụ còn lại. Mặt khác trong một nhà máy, một cơ sở dịch vụ, khu dân cư có
nhiều loại hộ tiêu thụ xen kẽ nhau. Vì vậy khi thiết kế hệ thống cung cấp điện
phải khảo sát kỹ lưỡng đối tượng được cấp điện, nhằm đảm bảo việc cung cấp
điện an toàn, tin cậy và linh hoạt.
1.2.3. Những yêu cầu cấp điện cho nhà chung cư:
Một phương án cung cấp điện được xem là hợp lý khi thỏa mãn được
các yêu cầu sau:
a) Độ tin cậy cung cấp điện:
Là khả năng cung cấp điện liên tục cho các thiết bị điện, ở đây độ tin
cậy tùy thuộc vào tính chất quan trọng của các loại thiết bị cần phải hoạt động

liên tục khi nguồn điện lưới bị mất, đảm bảo an toàn cho hoạt động của mọi
thiết bị trong toà nhà như động cơ thang máy, thang cuốn, bơm nước, đèn
chiếu sáng sự cố, …
Người thiết kế cần có phương án cung cấp điện cho tòa nhà khi không
có điện lưới, đảm bảo tòa nhà phải được cấp điện bằng 2 nguồn. Ngoài độ tin
cậy cấp điện, cần đặc biệt chú đến vấn đề an toàn, phòng chống cháy nổ.
b) Chất lượng điện năng:
Chất lượng điện rất quan trọng đối với những công trình có quy mô lớn,
nhất là những tòa nhà cao cấp đa chức năng,
Sinh viên thực hiện: Bùi Hải Đăng
10

Chất lượng điện năng được đánh giá qua hai chỉ tiêu: Tần số f và điện
áp U.
- Tần số: Do cơ quan điều khiển hệ thống điện quốc gia điều chỉnh. Chỉ
có những hộ tiêu thụ lớn (hàng chục MW trở lên) mới phải quan tâm đến chế
độ vận hành của mình sao cho hợp lý để góp phần ổn định tần số của hệ thống
điện.
- Điện áp: Là vấn đề cần phải quan tâm vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến
việc vận hành và tuổi thọ của thiết bị. Vì vậy phải luôn đảm bảo độ lệch điện
áp nằm trong phạm vi ± 5% U
đm
.
c) An toàn cung cấp điện:
Hệ thống cung cấp điện phải được vận hành an toàn đối với người và
thiết bị. Muốn đạt được yêu cầu đó, người thiết kế phải chọn sơ đồ cung cấp
điện hợp lý, rõ ràng, mạch lạc để tránh được nhầm lẫn trong vận hành; các
thiết bị điện phải được chọn đúng tính năng sử dụng, đúng chủng loại, đúng
công suất phù hợp với cấp điện áp và dòng điện làm việc.
Công tác xây dựng, lắp đặt hệ thống cung cấp điện ảnh hưởng lớn đến

độ an toàn cung cấp điện.
Cuối cùng, việc vận hành quản lý hệ thống điện có vai trò đặc biệt quan
trọng. Những cán bộ kỹ thuật quản lí vận hành hệ thống và người sử dụng đều
cần phải có ý thức chấp hành những quy định, những quy tắc vận hành và sử
dụng điện an toàn.
d) Tính kinh tế cao:
Trong quá trình thiết kế thường xuất hiện nhiều phương án, các phương
án thường có những ưu và khuyết điểm riêng, có thể lợi về kinh tế nhưng xét
về kỹ thuật thì không được tốt. Chỉ tiêu kinh tế được xét đến khi các chỉ tiêu
kỹ thuật nêu trên đã được đảm bảo.
Sinh viên thực hiện: Bùi Hải Đăng
11

Chỉ tiêu kinh tế được đánh giá thông qua: tổng số vốn đầu tư, chi phí
vận hành và thời gian thu hồi vốn đầu tư.
Việc đánh giá chỉ tiêu kinh tế phải bằng cách tính toán và so sánh tỷ mỉ
giữa các phương án, từ đó mới có thể đưa ra được phương án tối ưu.
Ngoài các yêu cầu trên, khi thiết kế cung cấp điện cũng cần chú ý đến
các yêu cầu khác như: thuận tiện cho công tác vận hành và sửa chữa, có điều
kiện thuận lợi cho yêu cầu phát triển phụ tải sau này, rút ngắn được thời gian
xây dựng, v.v
1.2.4. Một số vấn đề chung khi thiết kế cung cấp điện:
a) Các bước thực hiện thiết kế cung cấp điện:
Bước 1: Thu thập dữ liệu ban đầu
- Nhiệm vụ, mục đích thiết kế cung cấp điện
- Đặc điểm quá trình công nghệ hay công năng của công trình sẽ được
cung cấp điện
- Dữ liệu về nguồn điện: công suất nguồn, hướng cấp điện, khoảng cách
đến hộ tiêu thụ
- Dữ liệu về phụ tải: công suất, phân bố, phân loại hộ tiêu thụ.

Bước 2: Xác định phụ tải tính toán
- Danh mục các thiết bị điện
- Tính phụ tải động lực
- Tính phụ tải chiếu sáng
- Phụ tải tính toán của toàn bộ công trình.
Bước 3: Tính chọn trạm biến áp, trạm phân phối
- Dung lượng, số lượng, vị trí của trạm biến áp, trạm phân phối
- Số lượng, vị trí của tủ phân phối, tủ động lực ở mạng hạ áp.
Bước 4: Xác định phương án cung cấp điện
Sinh viên thực hiện: Bùi Hải Đăng
12

- Sơ đồ đi dây và sơ đồ nguyên lý cấp điện mạng cao áp;
- Sơ đồ đi dây và sơ đồ nguyên lý cấp điện mạng hạ áp
- Sơ đồ nguyên lý của trạm biến áp, trạm phân phối.
Bước 5: Tính toán ngắn mạch
- Tính toán ngắn mạch trong mạng cao áp
- Tính toán ngắn mạch trong mạng hạ áp.
Bước 6: Lựa chọn và kiểm tra các thiết bị điện
- Lựa chọn máy biến áp
- Lựa chọn và kiểm tra tiết diện dây dẫn, cáp
- Lựa chọn và kiểm tra thiết bị điện cao áp
- Lựa chọn và kiểm tra thiết bị điện hạ áp.
Bước 7: Tính toán nối đất, chống sét
- Tính toán nối đất chống sét cho trạm biến áp
- Tính toán chống sét cho đường dây cao áp
- Tính toán nối đất trung điểm của máy biến áp hạ áp
- Tính toán nối đất lặp lại dây trung tính.
Bước 8: Tính toán tiết kiệm điện và nâng cao hệ số công suất cos
- Các phương pháp tiết kiệm điện và nâng cao hệ số công suất cos tự

nhiên
- Phương pháp bù bằng tụ điện: xác định dung lượng bù, phân phối tụ
điện bù trong mạng cao áp và hạ áp.
Bước 9: Bảo vệ rơle và tự động hoá
- Bảo vệ rơle cho máy biến áp, đường dây cao áp, các thiết bị điện có
công suất lớn, quan trọng
- Các biện pháp tự động hóa: tự động đóng lặp lại, đóng dự phòng
Sinh viên thực hiện: Bùi Hải Đăng
13

- Các biện pháp thông tin điều khiển.
Bước 10: Hồ sơ thiết kế cung cấp điện
- Bảng thống kê các dữ liệu ban đầu
- Bản vẽ mặt bằng công trình và phân bố phụ tải
- Bản vẽ sơ đồ nguyên lý cung cấp điện mạng cao áp, mạng hạ áp,
mạng chiếu sáng
- Bản vẽ mặt bằng và sơ đồ đi dây của mạng cao áp, mạng hạ áp, mạng
chiếu sáng.
- Bản vẽ chi tiết các bộ phận như bảo vệ rơle, đo lường, tự động hóa,
nối đất, thiết bị chống sét
b) Về đảm bảo nguồn điện:
Do phụ tải của các tòa nhà tương đối lớn (lên đến cỡ hàng MVA) nên
nguồn cấp từ lưới điện quốc gia thường là nguồn trung áp 22kV lộ kép và
được chuyển đổi xuống điện áp 0,4kV cấp điện cho các tủ điện hạ áp tổng của
tòa nhà. Đường cáp cung cấp điện từ cột đường dây trên không (điểm đấu
điện) đến trạm biến áp thường dùng cáp ngầm khô XLPE/PVC có đặc tính
chống thấm dọc. Trước khi cung cấp điện cho toà nhà, từ trạm biến áp nguồn
điện được đưa đến các tủ hạ áp tổng, các tủ này có hệ thống đóng cắt và bảo
vệ quá tải, ngắn mạch …
Để đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cho tòa nhà, thường dùng trạm tối

thiểu có 2 máy biến áp 22/0,4kV đặt trong tầng hầm của tòa nhà và được thiết
kế đảm bảo an toàn về các lĩnh vực kỹ thuật như PCCC, an toàn điện … Khí
cụ thao tác bảo vệ ngắn mạch cho mỗi máy sử dụng dao cách ly, máy cắt chân
không điện áp 24 kV.
Trong trường hợp mất điện lưới, để đảm bảo việc cung cấp điện liên tục
cho một số phụ tải quan trọng như: hệ thống điện chiếu sáng làm việc cho khu
Sinh viên thực hiện: Bùi Hải Đăng
14

vực dịch vụ, hệ thống điện chiếu sáng công cộng, hệ thống phòng cháy chữa
cháy, hệ thống thang máy, bơm nước, hệ thống máy tính, thông tin liên lạc, …
các tòa nhà thường bố trí một máy phát điện dự phòng sử dụng động cơ
điêzen, loại máy không dùng chổi than, có khả năng tự bảo vệ trong các
trường hợp ngắn mạch, quá tải, quá nhiệt … kèm thiết bị chuyển mạch đổi
nguồn tự động - ATS (Automatic Transfer Switch). Máy phát điện tự khởi
động khi nguồn chính từ máy biến áp mất và tự tắt khi nguồn chính có trở lại.
Phòng đặt máy phải đảm bảo thông gió vừa phải chống ồn bằng các lớp cách
âm. Khi chạy máy phát dự phòng, hệ thống sẽ cắt bớt các phụ tải không quan
trọng, để tránh quá tải cho máy phát.
c) Về bố trí kết cấu mạng phân phối điện:
Để đảm bảo tính mỹ quan cho toà nhà và của cả khu chung cư, thường
chọn phương án đi dây từ lưới trung áp đến máy biến áp ở tầng hầm là dạng
cáp đặt ngầm trong đất.
Từ đầu ra máy biến áp có các đường cáp dẫn đến các tủ hạ áp chính,
tuyến cáp này có thể đặt ngầm trong đất hoặc đặt trên hệ thống các khay cáp.
Từ các tủ này sẽ có các xuất tuyến dẫn đến các tủ tầng (tủ trung gian) để phân
phối điện đến các tầng theo thứ tự từ thấp lên cao.
Từ hệ thống tủ điện phân phối chính, các xuất tuyến cấp nguồn cho các
tầng thường đi theo hệ thống khay cáp, thang cáp đặt trong hộp kỹ thuật (bám
theo mặt tường và trần) và các máng cáp đi kín dưới sàn nhà đưa điện cấp cho

các tủ tầng nằm trên một trục đứng.
Mỗi tầng được cấp điện từ các tủ phân phối trung gian riêng của tầng và
được đặt trong các buồng kỹ thuật điện. Các tủ này có kết cấu kiểu đặt đứng
trên sàn nhà, áp sát vào tường hoặc loại bảng điện treo tường (đặt nổi hoặc âm
tường).
Sinh viên thực hiện: Bùi Hải Đăng
15

Cáp và dây dẫn đến bảng điện, công tắc, thiết bị, ổ cắm được đặt bên
trong ống nhựa cứng PVC có đặc tính chống cháy đặt chìm trong tường, sàn
hoặc trần giả.
Các bảng điện tầng dùng tủ đặt đứng hoặc bảng điện treo tường, vỏ tôn
sơn tỉnh điện bắt nổi hoặc âm tường, thiết bị đóng cắt dùng áptômát vỏ đúc
(MCCB) 1 pha hoặc 3 pha có móc bảo vệ từ và nhiệt. Để đảm bảo an toàn cho
người sử dụng nên có các thiết bị phát hiện dòng rò (RCD) lắp ở đầu tuyến
dây cấp nguồn cho cả dây pha và trung tính.
Hệ thống nối đất đến các bảng điện tầng, các thiết bị động lực, dùng cáp
ruột đồng một lõi vỏ cách điện PVC làm dây nối đất; các mạch động lực như
các ổ cắm đặt chờ bếp, máy lạnh đều có dây nối đất đi kèm nối về vỏ bảng
điện tầng.
Trong mỗi khu văn phòng, căn hộ bố trí một tủ phân phối điện, trong đó
lắp đặt các áptômat tổng, áptômat phân đoạn, áptômat nhánh có thông số phù
hợp để bảo vệ và phân phối điện đến các thiết bị dùng điện. Dây dẫn điện đi
trong nhà dùng dây lõi đồng, cách điện PVC đi theo máng cáp và được luồn
trong ống nhựa cứng chôn ngầm trong tường, trần hoặc đi trên trần giả.
Mỗi khu vực sử dụng điện trong công trình tùy theo chức năng sử dụng
được bố trí các công tơ đo đếm điện riêng để tiện tính toán, đánh giá việc sử
dụng điện tiết kiệm và hiệu quả. Các khu vực công cộng của tòa nhà được cấp
điện từ tủ điện tổng cũng có thể bố trí công tơ đo đếm riêng. Các đồng hồ đo
đếm điện năng thường có cấp chính xác cấp 1.

Đường cáp và dây cáp điện trong công trình sử dụng cáp có từ ba đến
năm lõi, có nhiều lớp cách điện, bảo vệ rất an toàn. Riêng tuyến cáp cấp điện
cho bơm cứu hỏa và thang máy cứu hoả thường bố trí đi trong tuyến cáp riêng
bằng cáp có đặc tính chống cháy.
Sinh viên thực hiện: Bùi Hải Đăng
16

1.3. Tự động hóa tòa nhà - Tòa nhà thông minh.
1.3.1. Tự động hóa tòa nhà:
Hệ thống tự động hóa tòa nhà (BAS) là một thuật ngữ quan trọng (nó
cũng còn được hiểu là hệ thống quản lý tòa nhà, BMS). Thuật ngữ này dùng
để chỉ một phạm vi rộng các hệ thống điều khiển tòa nhà có máy tính, từ các
bộ điều khiển chuyên dụng, đến các trạm độc lập từ xa, đến những hệ thống
lớn hơn bao gồm các trạm máy tính trung tâm và các máy in. BAS là một
trong những hệ thống chính của các tòa nhà thông minh.
Một BAS bao gồm một số phân hệ được kết nối theo những cách thức
khác nhau để tạo thành một hệ thống hoàn chỉnh. Hệ thống phải được thiết kế
và cung cấp năng lượng cho khắp tòa nhà để tự nó đảm bảo cho các hệ thống
dịch vụ hợp thành. Bởi vậy, mặc dù các bộ phận cấu thành được sử dụng có
thể như nhau, nhưng hai hệ thống lại không như nhau, trừ khi chúng được áp
dụng cho các tòa nhà giống hệt nhau với các dịch vụ và những người sử dụng
như nhau.
Các dịch vụ tòa nhà bao gồm các hệ thống HVAC, các hệ thống điện,
các hệ thống chiếu sáng, các hệ thống cứu hỏa, an ninh và thang máy. Trong
các tòa nhà công nghiệp chúng cũng có thể bao gồm các hệ thống khí nén, hơi
nước và nước nóng được sử dụng cho các quá trình sản xuất. Một BAS có thể
được sử dụng để giám sát, điều khiển và quản lý tất cả hoặc chỉ một số các
dịch vụ này. Có những lý do đúng đắn và những mục tiêu cơ bản trong việc
đầu tư những tổng lượng tiền đáng kể theo cách này. Chúng sẽ thay đổi, phụ
thuộc vào việc sử dụng tòa nhà và cách thức quản lý tòa nhà cũng như mối

quan hệ giữa giá trị của sản phẩm đầu cuối và chi phí vận hành tòa nhà. Nó
cũng có thể phụ thuộc vào mức độ phức tạp của các dịch vụ tòa nhà và tổng
Sinh viên thực hiện: Bùi Hải Đăng
17

vốn đầu tư của chúng. Sau đây sẽ đưa ra những lợi ích điển hình chủ yếu mà
một BAS có thể mang lại.
1. Độ tin cậy của các máy móc thiết bị và các dịch vụ được nâng cao
Các mục tiêu vận hành và bảo trì hệ thống là để đảm bảo cho máy móc
thiết bị hoạt động tốt không hỏng hóc và duy trì sự hoạt động hiệu quả. Sự cố
một cấu kiện hầu như luôn gây ra việc sửa chữa hoặc thay thế tốn kém hơn chi
phí cần thiết cho việc chăm sóc định kỳ theo thời gian. Hơn nữa, hỏng hóc
một thiết bị nào đó làm gián đoạn dịch vụ được đảm bảo bởi hệ thống này và
gây nên sự bất tiện cho những người ngụ cư và/hoặc chi phí tốn kém thêm cho
chủ nhà.
Một BAS có thể mang lại sự đóng góp đáng kể theo hướng đảm bảo các
tính năng hoạt động bằng cách giám sát hệ thống một cách liên tục và duy trì
sự bảo dưỡng phòng ngừa. Những ví dụ điển hình là các cảnh báo thiết bị khi
đạt đến thời gian vận hành định trước và trong trường hợp tính năng của thiết
bị đã bị xuống cấp đến một mức nào đó.
2. Giảm các chi phí vận hành
Một trong những phí tổn chủ yếu khi vận hành tòa nhà là chi phí năng
lượng dùng cho sưởi ấm, điều hòa không khí và chiếu sáng không gian. Trên
thực tế, chức năng quan trọng của BAS là giảm các chi phí năng lượng này
càng nhiều càng tốt. Các ví dụ điển hình về điều này là khởi động/dừng được
lập trình, định chu trình làm việc, đặt lại điểm thiết lập và tối ưu hóa các máy
làm lạnh.
Tất cả các loại tòa nhà đều là những ứng viên cho một dạng hệ thống
tiết kiệm năng lượng nào đó. Nếu chỉ theo lý do lắp đặt một hệ thống để tiết
kiệm năng lượng, thì người ta thường thích gọi nó là một hệ thống điều khiển

và quản lý năng lượng (EMCS) hoặc là hệ thống quản lý năng lượng tòa nhà
Sinh viên thực hiện: Bùi Hải Đăng
18

(BEMS) hơn là gọi nó là BAS hoặc BMS. Vì thế, một EMCS hoặc BEMS
thường được xem như một phần của BAS hoặc BMS. EMCS hoặc BEMS có
thể được xem như các hệ thống điều khiển và giám sát các hệ thống dịch vụ
tòa nhà mà chúng góp phần đáng kể vào giảm mức tiêu tốn năng lượng của
các tòa nhà.
3. Nâng cao hiệu quả quản lý tòa nhà
BAS cung cấp những biện pháp có hiệu quả nhất về chi phí cho bộ phận
quản lý tòa nhà. Những biện pháp này giám sát các điều kiện và các dịch vụ
và luôn luôn duy trì chúng ở mức độ yêu cầu. Đó cũng là những biện pháp có
khả năng đáp ứng nhanh và hiệu quả đối với những thay đổi về các mẫu chức
năng và việc sử dụng không gian (thay đổi công năng hay vị trí làm việc).
4. Nâng cao năng suất của đội ngũ cán bộ nhân viên
Một BAS cũng có thể đưa lại những lợi ích vô hình khác và vì thế khó
có thể đo lường và đánh giá nó một cách đầy đủ. Những lợi ích này bao gồm
việc nâng cao hiệu suất của đội ngũ cán bộ công nhân viên chức nhờ có các
điều kiện môi trường được cải thiện. Sự hài lòng với công việc và tinh thần
thoải mái hơn của bộ phận bảo trì, họ có thể dành nhiều thời gian hơn để ngăn
ngừa những hậu quả do hỏng hóc và bớt thời gian hơn nếu phải “cứu hỏa”.
Ngoài ra còn có những lợi ích vô hình khác nữa.
5. Bảo vệ cho con người và trang thiết bị
Điều vốn có cho BAS là một mạng truyền thông, nó có thể mở rộng tầm
ra khắp tòa nhà hoặc tổ hợp các tòa nhà. Chính hệ thống truyền thông này có
thể phát ra các cảnh báo cho người vận hành hoặc dịch vụ an ninh trong
trường hợp có khói, lửa, sự xâm nhập bất hợp pháp hoặc những tình huống có
thể gây hỏng hóc trang thiết bị.
Sinh viên thực hiện: Bùi Hải Đăng

19

Hơn nữa, BAS cũng có thể hỗ trợ cho các biện pháp an ninh an toàn
khác. Ví dụ, bản thân nó có thể giám sát vào ra bằng cách cung cấp cho người
quản lý tòa nhà khả năng chấp nhận các mức truy nhập khác nhau cho mỗi
thành viên khác nhau trong đội ngũ cán bộ nhân viên. BAS có thể giúp cho
người bảo vệ chống lại sự đột nhập không cho phép vào tòa nhà bằng cách sử
dụng các thẻ ra vào, bằng việc kiểm tra và giám sát các khu vực riêng biệt của
tòa nhà, và bằng việc đảm bảo duy trì việc tuần tra an ninh phù hợp với kế
hoạch đã ấn định.
1.3.2. Tòa nhà thông minh:
Ngày nay, khoa học kỹ thuật phát triển vượt bậc đã mang đến nhiều giải
pháp ứng dụng thiết thực trong cuộc sống. Riêng sự phát triển của hệ thống
mạng và các thiết bị IP, việc tích hợp các thành phần, hệ thống khác nhau của
toà nhà thành một hệ thống tổng thể trở nên dễ dàng hơn. Tòa nhà thông minh
(Intelligent Building) là một khái niệm mới nhưng đã nhanh chóng trở thành
xu huớng tất yếu cho tất cả các toà nhà hiện đại trên thế giới.
Tại Việt Nam, nhiều cao ốc văn phòng, trung tâm thương mại, trường
học, sân bay, bệnh viện đã và đang được xây dựng, nhưng chưa sử dụng các
hệ thống tự động hoá trong quản lý toà nhà, nếu có cũng chỉ là các hệ thống
riêng biệt như: báo cháy, điều hoà không khí,
Giải pháp tích hợp cho phép nâng cao hiệu suất của tòa nhà bằng cách
giảm chi phí nhân công, chi phí năng lượng, cung cấp môi trường làm việc
tiện nghi và an toàn cho cán bộ và nhân viên làm việc trong nhà và khách đến
làm việc với các đơn vị tại toà nhà. Hệ thống quản lý tòa nhà (BMS) sẽ tích
hợp với các hệ thống dịch vụ sau:
- Hệ thống cung cấp và phân phối điện (máy cắt, tủ hạ áp, tủ phân phối
đầu tầng, máy phát điện dự phòng, …)
Sinh viên thực hiện: Bùi Hải Đăng
20

- Hệ thống điều hòa trung tâm
- Hệ thống chiếu sáng công cộng (Public Lighting)
- Hệ thống thiết bị viễn thông
- Hệ thống giám sát truy nhập (Access control)
- Hệ thống Camera an ninh
- Hệ thống PCCC
- Thang máy (lift, elevator)
- Hệ thống cấp/thoát nước & xử lý nước thải sinh hoạt
- Hệ thống thông tin công cộng (hệ thống âm thanh thông báo, hệ thống
màn hình thông báo ). Và nhiều hệ thống khác nữa.
Với tính chất phức tạp, lượng người sử dụng dịch vụ đông và bất định
trong toà nhà, đòi hỏi hệ thống quản lý và giám sát phải đơn giản, rõ ràng và
luôn sẵn sàng đáp ứng các nhu cầu của người sử dụng một cách nhanh nhất.
Giải pháp đề xuất BMS được dựa trên các công nghệ, ý tưởng, kiến trúc
đã được công nhận. Toàn bộ thiết kế được tập trung xung quanh một kiến trúc
tích hợp liên kết tất cả các chương trình ứng dụng và dịch vụ với nhau để cung
cấp khả năng điều hành tuyệt vời cho toà nhà. Giải pháp BMS cung cấp một
hệ thống điều hành tích hợp cho việc quản lý các dịch vụ của toà nhà và các
ứng dụng thông minh cho cán bộ nhân viên làm việc tại toà nhà, cũng như các
công cụ, năng lực và khả năng mở rộng các dịch vụ và phương tiện cho người
sử dụng.
Mục tiêu của việc thiết kế cho toà nhà là tạo ra một toà nhà thông minh
có những ứng dụng cao qua các hệ thống tích hợp. Điều này không chỉ áp
dụng cho hạ tầng và các dịch vụ của toà nhà, mà còn cho môi trường điều
hành vật lý, các hệ thống thông tin, viến thông, an ninh và quản lý cần thiết để
giúp điều hành toà nhà này một cách hiệu quả.
Sinh viên thực hiện: Bùi Hải Đăng
21

Giải pháp BMS đã được hoàn thiện theo thời gian, theo nhiều khía cạnh
như kết nối hoàn hảo với các hệ thống và ứng dụng khác nhau, qui trình quản
lý dễ dàng, tập trung vào những người sử dụng khác nhau, v.v
Ngày nay, Hệ thống Quản lý Toà nhà Thông minh (Intelligent
Building Management System - IBMS) đã trở thành hiện thực nhờ vào sự
kết hợp thành công giữa các hệ thống công nghệ thông tin và quy trình quản
trị đồng bộ. Các công trình thông minh có khả năng tích hợp nhiều hệ thống
chuyên biệt được lắp đặt tại một hoặc nhiều địa điểm, được vận hành trên
cùng một hạ tầng mạng, được giám sát và điều khiển trực quan, đơn giản
thông qua một giao diện trung tâm thân thiện.
Bằng các phương thức trên, Hệ thống IBMS quản lý các công
trình đồng thời đem đến cho khách hàng các giá trị như:
- Tối ưu công năng của toà nhà, sử dụng điện tiết kiệm, hiệu quả;
- Cải thiện việc điều khiển toà nhà. Giảm chi phí vận hành hệ thống.
Đó chính là những toà nhà thông minh!.
Điều khiển tự động hoá, Truyền thông và Tích hợp là những đặc trưng
cơ bản của một toà nhà thông minh.
1.4. CAD trong thiết kế cung cấp điện.
Ngày nay, theo dòng phát triển của khoa học kỹ thuật với thiết kế có sự
trợ giúp của máy tính (CAD - Computer Aided Design) người thiết kế có thể
nâng cao chất lượng dự án thiết kế, đồng thời giảm chi phí không những về
nhân lực mà còn về tài chính và vật lực. Dưới sức ép của thị trường, các nhà
cung cấp phải luôn thay đổi mẫu mã nâng cao chất lượng thiết kế đưa sản
phẩm ra thị trường nhanh hơn, việc sử dụng CAD đã trở thành đương nhiên
trong học tập và lao động ở các nước phát triển. CAD hiện là công cụ thiết kế
Sinh viên thực hiện: Bùi Hải Đăng
22

rất hiệu quả của các nhà thiết kế, các công ty thiết kế cao cấp và chuyên
nghiệp.

1.4.1. Khả năng của CAD:
- Tạo nên những dự án thiết kế từ tổng thể đến chi tiết theo ý tưởng của
người thiết kế.
- Phân tích và hiệu chỉnh những bản thiết kế một cách dễ dàng và nhanh
chóng.
- Có thể sử dụng lại những thành phần thiết kế trước cho những dự án
sau.
- Tự động tạo ra những thành phàn chuẩn của thiết kế.
- Cho phép trình bày rõ những chi tiết trong bảng thiết kế.
- Thực hiện các tính toán liên quan.
- Có thể mô phỏng những thiết kế mà không cần xây dựng mô hình
nguyên mẫu.
- Xuất ra những dữ liệu kỹ thuật như tạo ra bản vẽ, liệt kê danh mục
những thiết bị cần cho thiết kế, thông tin hình học cho bộ phận sản xuất.
- Có thể thay đổi các thông số đầu vào/đầu ra theo yêu cầu thiết kế.
- Những kết quả tính toán có thể sử dụng trực tiếp để tạo ra sản phẩm.
- Trong thư viện có sẵn những công cụ và những phàn tử mẫu vì vậy
giúp cho việc thiết kế bản vẽ nhanh hơn.
- Tính toán những yếu tố ảnh hưởng đến thiết kế.
- Thực hiện kiểm tra trên thiết kế.
- Giúp nhìn trực quan hóa hình dạng của sản phẩm cần thiết kế.
1.4.2. Một số phần mềm CAD trong kỹ thuật điện:
Sinh viên thực hiện: Bùi Hải Đăng
23

Phần mềm CAD trong kỹ thuật điện rất nhiều, phụ thuộc vào bài toán
thiết kế, hướng nghiên cứu, các vấn đề cần giải quyết. Cụ thể có một số phần
mềm CAD sau:
 Phần mềm CAD thiết kế lắp đặt mạng điện: trong ngành điện,
thiết kế lắp đặt mạng điện là vấn đề được quan tâm hàng đầu. Phương án thiết

kế mạng động lực phải đảm bảo các chỉ tiêu về kinh tế, kỹ thuật và an toàn.
Để đạt được các chỉ tiêu trên, người thiết kế phải giải quyết một khối lượng
lớn các bài toán về kinh tế kỹ thuật khá phức tạp. Phần mềm đã cung cấp cho
người thiết kế đầy đủ các loại nguồn, các phần tử của hệ thống điện được
dung trong thiết kế, vì vậy người thiết kế chỉ cần nhập những thông tin cần
thiết theo yêu cầu thiết kế, phần mềm sẽ tự tính toán và xuất ra kết quả tính
toán của một dự án thiết kế.
 Phần mềm thiết kế hệ thống chiếu sáng: hệ thống chiếu sáng là
một phần quan trọng không thể thiếu được trong một công trình, hệ thống
chiếu sáng phải đảm bảo cung cấp độ rọi theo yêu cầu, độ sáng đồng đều, phù
hợp với độ tuổi người lao động và yêu cầu công việc nhằm đảm bảo về sức
khỏe cho người lao động, tăng năng suất lao động, tạo cảm giác thoải mái, an
toàn trong công việc. Do đó, việc thiết kế hệ thống chiếu sáng để đạt được yêu
cầu nêu trên không phải là một vấn đề đơn giản. Các phần mềm CAD thiết kế
hệ thống chiếu sáng đã giúp cho người thiết kế có thể đạt được mục đích trên
với một thời gian ngắn so với việc tính toán như vậy bằng tay, ngoài ra độ
chính xác tính toán cũng được nâng cao. Mặt khác người thiết kế cũng có thể
dễ dàng chỉnh sửa theo yêu cầu công việc mà không mất thời gian để thực
hiện lại các bước tính toán đã qua, khi đó phần mềm sẽ tự động tính toán các
giá trị phù hợp với thông số sửa đổi.
Sinh viên thực hiện: Bùi Hải Đăng
24

 Phần mềm thiết kế hệ thống chống sét: Việt Nam là một nước
nằm trong khu vực nhiệt đới ẩm, khí hậu Việt Nam rất thuận lợi cho việc phát
sinh, phát triển của dông sét. Thiệt hại do sét gây ra là rất lớn, đôi khi ảnh
hưởng lớn đến nhiều hoạt động kinh tế - xã hội thậm chí đến tính mạng con
người. Vì vậy, việc thiết kế và trang bị hệ thống sét cho công trình là vấn để
mang tính cấp thiết. Phần mềm CAD thiết kế chống sét trợ giúp người thiết kế
đề ra giải pháp chống sét hợp lý phù hợp với mức bảo vệ yêu cầu một cách

đơn giản và nhanh chóng.
 Phần mềm thiết kế hệ thống nối đất: hệ thống nối đất là phần
không thể thiếu trong một công trình như: hệ thống nối đất điện lực, hệ thống
nối đất an toàn, hệ thống nối đất chống sét, hệ thống nối đất làm việc,… Vì
vậy, việc nắm vững và sử dụng phần mềm CAD thiết kế hệ thống nối đất là
yêu cầu bức thiết.
 Phần mềm vẽ kỹ thuật: trong tất cả các dự án thiết kế, các bản vẽ
đóng vai trò quan trọng không thể thiếu được và để có được các bản vẽ phù
hợp với các tiêu chuẩn, với các mức độ phức tạp khác nhau. Các phần mềm
này đang được áp dụng rộng rãi trong nhiều ngành và lĩnh vực khác nhau từ
các ngành kỹ thuật như: xây dựng, kiến trúc, cơ khí và kỹ thuật điện đến các
lĩnh vực quản lý và văn phòng. Với thư viện khối hình vẽ mẫu phong phú,
người thiết kế chỉ cần chọn ra các khối hình vẽ cần thiết, kết nối chúng lại để
tạo ra những bản vẽ theo đúng yêu cầu sử dụng.




Sinh viên thực hiện: Bùi Hải Đăng
25

Chương II:
XÂY DỰNG PHƯƠNG ÁN CUNG CẤP ĐIỆN

2.1. Xác định phụ tải tính toán.
Phụ tải điện là số liệu đầu tiên và quan trọng nhất để tính toán thiết kế
cung cấp điện, việc tính toán phụ tải rất quan trọng vì nó là yếu tố quyết định
đến chất lượng và hiệu quả của công trình. Nếu phụ tải điện tính toán nhỏ hơn
phụ tải thực tế thì sẽ dẫn đến giảm tuổi thọ của thiết bị, nguy hiểm hơn có thể
dẫn đến cháy nổ thiết bị, gây ra hậu quả khôn lường. Còn nếu phụ tải điện tính

toán lớn hơn nhiều so với phụ tải thực tế thì sẽ gây lãng phí, tốn kém.
Việc xác định phụ tải tính toán giúp ta xác định được tiết diện dây dẫn
đến từng tủ động lực, cũng như đến từng thiết bị, giúp ta có cứ liệu để lựa
chọn số lượng cũng như công suất máy biến áp của tòa nhà, tính chọn các thiết
bị bảo vệ cho từng thiết bị, cho từng tủ động lực và tủ phân phối.
Nguyên tắc chung để xác định phụ tải tính toán của hệ thống là tính từ
thiết bị điện ngược trở về nguồn, tức là được tiến hành từ bậc thấp đến bậc cao
của hệ thống cung cấp điện, và ta chỉ cần tính toán tại các điểm nút của hệ
thống cấp điện cho đối tượng.
Phân nhóm các phụ tải động lực:
+ Nhóm 1:
- Hệ thống thang máy
- Hệ thống bơm nước (sinh hoạt, cứu hỏa)
- Hệ thống điều hòa trung tâm.
+ Nhóm 2:
- Khu văn phòng, chung cư, tầng hầm, tầng kỹ thuật.
2.1.1. Xác định phụ tải nhóm 1: