Chương 5: Cung cấp điện chung cư và khách sạn docx

Chương 5: Cung cấp điện chung cư và khách sạn
5. 1. Phụ tải điện chung cư và khách sạn
Phụ tải của các khu chung cư và khách sạn bao gồm hai thành phần
cơ bản là phụ tải sinh hoạt (bao gồm cả chiếu sáng) và phụ tải động lực.
Phụ tải sinh hoạt thường chiếm tỷ phần lớn hơn so với phụ tải động lực.
5.1.1. Phụ tải sinh hoạt
Phụ thuộc vào mức độ trang bị các thiết bị gia dụng, phụ tải của
các căn hộ được phân thành các loại: loại có trang bị cao, loại trung bình
và loại trang bị thấp. Tuy nhiên, do thành phần phụ tải điện dùng trong
nấu bếp thường chiếm tỷ trong lớn trong cơ cấu phụ tải hộ gia đình, nên
để tiện cho việc tính toán phụ tải, người ta phân biệt các căn hộ chủ yếu
theo sự trang bị ở nhà bếp. Dưới góc độ này có thể phân loại căn hộ:
dùng bếp nấu bằng điện, dùng bếp nấu bằng gas và dùng bếp hỗn hợp
(vừa dùng gas vừa dùng điện).
Phụ tải sinh hoạt trong khu chung cư được xác định theo biểu thức:
∑
=
=
N
i
hiiđtccsh
knPkkP
1
0
(5.1)
Trong đó:
P
0
– suất tiêu thụ trung bình của mỗi căn hộ, xác định theo bảng 10.pl,
kW/hộ (phụ lục);
N – số nhóm căn hộ có cùng diện tích;

n
i
– số lượng căn hộ loại i (có diện tích như nhau);
k
hi
–hệ số hiệu chỉnh đối với căn hộ loại i có diện tích trên giá trị tiêu
chuẩn F
tc
(tăng thêm 1% cho mỗi m
2
quá tiêu chuẩn): k
hi
= 1+(F
i
-
F
tc
).0,01;
F
i
– diện tích của căn hộ loại i, m
2
;
Ch.5. CCĐ Nhà ở 132
k
cc
– hệ số tính đến phụ tải dịch vụ và chiếu sáng chung (lấy bằng
k
cc
=1,05);

k
đt
– hệ số đồng thời, phụ thuộc vào số căn hộ, lấy theo bảng 1.pl, hoặc
theo biểu đồ hình 2.6.
5.1.2. Phụ tải động lực
Phụ tải động lực trong các khu chung cư bao gồm phụ tải của các
thiết bị dịch vụ và vệ sinh kỹ thuật như thang máy, máy bơm nước, máy
quạt, thông thoáng v.v. Phụ tải tính toán của các thiết bị động lực của khu
chung cư được xác định theo biểu thức:
P
đl
= k
nc.dl
(Р
tm
∑
. + P
vs.kt
) , (5.2)
Trong đó:
P
đl
– công suất tính toán của phụ tải động lực, kW;
k
nc.dl
– hệ số nhu cầu của phụ tải động lực, thường lấy bằng 0,9;
P
tm
∑
- công suất tính toán của các thang máy;

P
vs.kt
– công suất tính toán của các thiết bị vệ sinh-kỹ thuật.
Công suất tính toán của các thang máy P
tm
∑

, xác định theo biểu
thức:
∑
=
Σ
ct
i
n
tmtmnctm
PkP
1
.
(5.3)
Trong đó:
k
nc.tm
– hệ số nhu cầu của thang máy, xác định theo bảng 2.pl;
п
ct
– số lượng thang máy;
Р
tmi
– công suất của thang máy thứ i, kW.

Do thang máy làm việc theo chế độ ngắn hạn lặp lại, nên công suất
của chúng cần phải quy về chế độ làm việc dài hạn theo biểu thức:
ε
tmntm
PP
.
=
Trong đó:
P
n.tm
– công suất định mức của động cơ thang máy, kW;
ε - hệ số tiếp điện của thang máy.
Ch.5. CCĐ Nhà ở 133
Công suất tính toán của các thiết bị vệ sinh-kỹ thuật (động cơ bơm
nước, máy quạt và các thiết bị khác) được xác định theo biểu thức:
∑
=
vs
n
vsncktvs
PkP
1
n.vsi
(5.4)
Hệ số k
nc.vs
– hệ số nhu cầu của các thiết bị vệ sinh kỹ thuật, được xác
định theo bảng 3.pl.
5.1.3. Phụ tải tính toán của tòa nhà chung cư
Phụ tải tính toán của toàn bộ toà nhà được xác định bằng cách tổng

hợp các thành phần phụ tải có xét đến tính chất của các loại phụ tải (xem
mục 2.3 chương 2). Trong trường hợp chung, để đơn giản, phụ tải tính
toán của tòa nhà có thể được xác định theo biểu thức:
P
ch
= P
sh
+ k
tM
P
dl
, kW;
(5.5)
Trong đó:
P
кв
– phụ tải sinh hoạt của các hộ gia đình trong chung cư;
P
dl
– phụ tải động lực;
k
tM
– hệ số tham gia vào cực đại của phụ tải động lực (có thể lấy trong
khoảng 0,8÷0,9).
Công suất toàn phần của tòa nhà khi đó sẽ là:
tb
ch
ch
P
S

ϕ
cos
=
, kVA (5.6)
cosϕ
tb
- hệ số công suất trung bình của phụ tải trong tòa nhà, được xác
định theo biểu thức:
ktvsctsh
vsktvsctctshsh
tb
PPP
PPP
.
.
coscos.cos.
cos
++
++
=
Σ
Σ
ϕϕϕ
ϕ
; (5.7)
Các ký hiệu: sh – sinh hoạt; ct – cầu thang máy; vs – thiết bị vệ sinh, kỹ
thuật.
Hệ số công suất của phụ tải chung cư được xác định theo bảng
9.pl.
5.1.4. Phụ tải tính toán của mạng điện

Ch.5. CCĐ Nhà ở 134
Đối với các chung cư cao tầng, phụ tải tính toán có thể khá lớn,
mỗi tòa nhà có thể được trang bị một hoặc hai máy biến áp, còn đối với
các khu chung cư ít tầng hoặc nhà biệt thự, thì mỗi trạm biến áp sẽ cung
cấp cho một số toàn nhà. Phụ tải tính toán của mạng điện hạ áp cung cấp
cho các chung cư được xác định theo biểu thức:
Р
tt.H
= Р
ch.M
+
∑
−1
1
n
itMi
Pk
ch
, (5.8)
Trong đó:
Р
ch M
– giá trị phụ tải lớn nhất trong các điểm tải được cung cấp bởi
đường dây hạ áp;
Р
chi
, – giá trị phụ tải tính toán của điểm tải thứ i (không kể điểm tải lớn
nhất);
k
tMi

– hệ số tham gia vào cực đại của các nhóm phụ tải;
n – số lượng điểm tải.
Phụ tải tính toán của mạng điện phân phối trong toàn khu vực (tiểu
khu) được xác định bằng cách tổng hợp phụ tải tính toán của tất cả các
tòa nhà và khách sạn theo phương pháp số gia, hoặc phương pháp hệ số
đồng thời.
Trong trường hợp không đòi hỏi mức độ chính xác cao, phụ tải
tính toán của tiểu khu, quy về thanh cái 0,4 kV của trạm biến áp phân
phối có thể xác định một cách gần đúng theo mật độ phụ tải của tiểu khu:
P
p.мр.
= P
0.
F⋅10
-3
, kW (5.9)
Trong đó:
Р
0
- mật độ phụ tải, W/m
2
cho trong bảng 12.pl;
F - tổng diện tích của tiểu khu, m
2
.
5.2. Sơ đồ mạng điện ngoài trời
Sơ đồ lưới điện phân phối phụ thuộc vào rất nhiều
nhân tố như: cấp điện áp, mật độ phụ tải, yêu cầu về độ
tin cậy, tính kinh tế, yêu cầu về tính đơn giản, yêu cầu về
Ch.5. CCĐ Nhà ở 135

tính hiện đại v.v. Các sơ đồ mạng điện ngoài trời được xây
dựng để cấp điện đến các tủ phân phối đầu vào của các
tòa nhà.
Trong tủ phân phối đầu tòa nhà có trang bị các thiết
bị đóng cắt, điều khiển, bảo vệ, đo đếm. Sơ đồ mạch điện
của tủ phân phối phụ thuộc vào sơ đồ cấp điện ngoài trời,
số tầng của tòa nhà, sự hiện diện của cửa hàng, văn
phòng, công sở, số lượng thiết bị động lực và yêu cầu về
độ tin cậy cung cấp điện. Phụ thuộc vào những yếu tố trên
mỗi tòa nhà có thể có một, hai, ba hoặc nhiều tủ phân
phối.
Việc lựa chọn và xây dựng sơ đồ mạng điện phụ thuộc
rất nhiều vào sự liên hệ tương hỗ giữa các phần tử mạng
điện kể cả vị trí của các trạm biến áp, chiều dài và tiết
diện dây dẫn. Sơ đồ cuối cùng được chấp nhận trên cơ sở
so sánh kinh tế - kỹ thuật giữa các phương án. Dưới đay
giới thiệu một số sơ đồ đơn giản có tính cạnh tranh trong
quá trình giải bài toán lựa chọn sơ đồ mạng điện.
5.2.1. Sơ đồ cung cấp điện cho các tòa nhà thấp (ít
tầng)
Để cung cấp điện cho các tòa nhà từ 5 tầng trở
xuống có thể áp dụng sơ đồ đường trục mạch vòng có
(hoặc không) mạch dự phòng. Một trong những sơ đồ đơn
giản nhất được thể hiện trên hình 5.2. Các mạch điện hạ
áp có thể được bảo vệ bằng cầu chảy hoặc áptomat (trên
hình vẽ biểu thị cầu chảy). Các tòa nhà thấp tầng được
cung cấp điện bởi các đường dây chính 1 và 2, khi xẩy ra
sự cố trên một trong các đường dây cung cấp chính thì
đường dây dự phòng 3 sẽ được đóng vào. Dĩ nhiên dây
Ch.5. CCĐ Nhà ở 136

- Việc đóng dự phòng phải thực
hiện bằng tay;
- Đoạn dây dự phòng không làm
việc ở chế độ bình thường;
- Tiết diện dây dẫn của các đoạn
dây chính buộc phải tăng, do đó
có thể gây lãng phí.
Để khắc phục các nhược
điểm trên, người ta áp dụng sơ
đồ cải tiến hình 5.3.
dẫn của các đường dây chính 1 và 2 phải được chọn để có
thể đáp ứng được chế độ sự cố. Sơ đồ cung cấp điện trên
tuy đơn giản nhưng có một số nhược điểm sau:

Ch.5. CCĐ Nhà ở 137
Hình 5.2. Sơ đồ mạch vòng cung cấp điện cho các tòa
nhà thấp
1, 2 – đường dây cung cấp; 3 – đường dây dự phòng; 4
– tủ phân phối của các tòa nhà.
4
4
N
0
1
N
0
3
N
0
2

N
0
4
1
2
3
4
4
Các tòa
nhà ở
Hình 5.3. Sơ đồ mạch vòng cung cấp điện cho các tòa nhà thấp tầng với nguồn
dự phòng qua các bộ chuyển mạch
1, 2 – đường dây cung cấp; 3 – tủ phân phối với cơ cấu chuyển mạch
3
N
0
2
2
1
3
N
0
1
3
N
0
3
3
N
0

4
Khi xẩy ra sự cố ở một trong các đường dây cung cấp
chính, tất cả các hộ dùng điện sẽ được cung cấp trở lại bởi
đường dây lành với sự trợ giúp của cơ cấu chuyển mạch,
đặt ngay tại tủ phân phối đầu vào của các tòa nhà. Sơ đồ
cải tiến cho phép tiết kiệm hơn so với sơ đầu ban đầu vì sự
cung cấp điện ở chế độ sự cố được thực hiện bởi đường
dây còn lại với đường đi ngắn nhất.
Nhược điểm cơ bản của sơ đồ cải tiến là làm phức tạp
cho tủ phân phối đầu vào của các tòa nhà. Mỗi tủ phân
phối phải có tới bốn đầu ra, mà đôi khi các đoạn cáp này
cũng có chiều dài đáng kể, nên làm tăng vốn đầu tư của
mạng điện.
5.2.2. Sơ đồ cung cấp điện cho các tòa nhà cao
trung bình
Để cung cấp điện cho các tòa nhà với độ cao trung
bình (khoảng 9 ÷16 tầng) có thể áp dụng sơ đồ hình tia
hoặc sơ đồ đường trục phân nhánh. Trên hình 5.4 biểu thị
sơ đồ mạng điện phân nhánh với các cơ cấu chuyển mạch
3 và 4 tại tủ phân phối đầu vào của tòa nhà.
Ch.5. CCĐ Nhà ở 138
Hình 5.4. Sơ đồ mạng điện cung cấp
cho các tòa nhà cao trung bình
1, 2 – đường dây cung cấp chính;
3, 4 – tủ phân phối với cơ cấu chuyển
mạch
3
4
3
4

1
2
Các tòa
nhà ở
Trong sơ đồ này, một trong các đường dây, chẳng
hạn đường 1 được sử dụng để cấp điện cho các căn hộ và
chiếu sáng chung (chiếu sáng hành lang, cầu thang, chiếu
sáng bên ngoài v.v.), còn đường dây kia dùng để cung cấp
điện cho các thang máy, thiết bị cứu hỏa, chiếu sáng sự cố
và các thiết bị khác. Khi xẩy ra sự cố trên một trong các
đường dây cung cấp, tất cả các hộ dùng điện sẽ được
chuyển sang mạch của đường dây lành. Như vậy các
đường dây cung cấp phải được lựa chọn sao cho phù hợp
với chế độ làm việc khi xẩy ra sự cố. Đối với các tòa nhà
cao trung bình có nhiều nguyên đơn, cần tăng thêm số
đường dây cung cấp lên ba, thậm chí hơn ba lộ (hình 5.5).
Ở sơ đồ này đường dây thứ nhất sẽ đóng vai trò dự phòng
cho đường dây thứ hai, về phần mình, đường dây thức hai
Ch.5. CCĐ Nhà ở 139
Hình 5.5. Sơ đồ mạng điện cung cấp
cho các tòa nhà cao trung bình với
ba đường dây cung cấp
1, 2, 3 – đường dây cung cấp chính;
4, 5, 6 – tủ phân phối với cơ cấu
chuyển mạch
3
4
1
2
5

6
Các tòa
nhà ở
– làm dự phòng cho đường dây thứ ba và cuối cùng đường
dây thứ ba lại làm dự phòng cho đường dây thứ nhất.
5.2.3. Sơ đồ cung cấp điện cho các tòa nhà cao
Khi lựa chọn sơ đồ cung cấp điện cho các tòa nhà cao
(trên 17 tầng), cần lưu ý là các phụ tải thang máy, chiếu
sáng sự cố, cứu hỏa v.v. được coi là phụ tải loại I có độ tin
cậy cung cấp điện cao. Sơ đồ cung cấp điện cho các tòa
nhà này thường là loại hình tia có tự động đóng dự phòng
ở tủ phân phối đầu vào (hình 5.6).
Ở chế độ bình thường phụ tải mắc trên thanh cái 6
được cung cấp bởi đường dây 1. Khi xẩy ra sự cố trên
đường dây 1, các phụ tải này sẽ cung cấp từ nguồn dự
phòng đường dây 2 với sự trợ giúp của cơ cấu chuyển
mạch 3. Khi xẩy ra sự cố trên đường dây 2, thì phụ tải mắc
trên thanh cái 7 sẽ được phục hồi nguồn cung cấp tự động
do cơ cấu tự động đóng dự phòng (TĐDP) thực hiện.
5.2.4. Ví trí đặt trạm biến áp
Ch.5. CCĐ Nhà ở 140
Hình 5.6. Sơ đồ mạng điện cung cấp cho các tòa nhà cao
(17 ÷ 30 tầng)
1, 2 – đường dây cung cấp ch; 3 – cơ cấu chuyển mạch;
4, 5 – cầu dao; thanh cái phân phối điện cho các căn hộ,
chiếu sáng chung); 7 – thanh cái phân phối điện cho các
thang máy, chiếu sáng sự cố, cơ cấu cứu hỏa; 8,9 – tiếp
điểm động lực của côntactơ tự động đóng dự phòng.
2
3

1
5
6
4
4
7
8
9
TĐDP
Như đã biết, vị trí của trạm biến áp cần phải đặt tại
trung tâm phụ tải, tuy nhiên không phải bao giờ cũng có
thể đạt được điều đó, vì lý do về kiến trúc, thẩm mỹ và
điều kiện môi trường. Đã từng xẩy ra các trường hợp phàn
nàn về tiếng ồn của máy biến áp đặt bên trong tòa nhà.
Đối với các tòa nhà nhỏ, vị trí của các trạm biến áp có thể
bố trí bên ngoài. Đối với các toàn nhà lớn với phụ tải cao,
việc đặt máy biến áp ở bên ngoài đôi khi sẽ gây tốn kém,
bởi vậy người ta thường chọn vị trí đặt bên trong, thường ở
tầng một, cách ly với các hộ dân. Trạm biến áp cũng có
thể đặt ở tầng hầm bên trong hoặc bên ngoài tòa nhà.
Phương án đặt trạm biến áp ở tầng hầm gần đây được áp
dụng nhiều, tuy nhiên ở đây cần đặc biệt lưu ý đến hệ
thống thông thoáng và điều kiện làm mát của trạm. Nhìn
chung, để chọn vị trí lắp đặt tối ưu cần phải giải bài toán
kinh tế-kỹ thuật, trong đó cần phải xét đến tất cả các yếu
tố có liên quan.
5.3. Sơ đồ mạng điện trong nhà
5.3.1. Sơ đồ đường trục cung cấp trong nhà
Việc xây dựng mạng điện phân phối trong tòa nhà
thường được thực hiện với các đường trục đứng. Đầu tiên

cần lựa chọn số lượng và vị trí lắp đặt của các đường trục
đứng.

Ch.5. CCĐ Nhà ở 141
Tủ điện
tầng


Tủ PP
chính


Tủ phân phối đầu vào

Hình 5.7. Sơ đồ mạng điện của tòa nhà thấp
Nếu tòa nhà nhỏ ít tầng, thì
không cần đến các trục đứng, mà
mỗi tầng sẽ được cấp điện bằng
một đường dây riêng đi từ tủ phân
phối chính (hình 5.7). Nếu tòa nhà
lớn thì số lượng và vị trí lắp đặt các
đường trục đứng được lựa chọn phụ
thuộc vào số lượng căn hộ, sơ đồ
kiến trúc và các cấu kiện xây dựng.
Các phương án lựa chọn cần được
so sánh theo các chỉ tiêu kinh tế -
kỹ thuật. Số lượng các trục đứng
nhìn chung không hạn chế, tuy
nhiên, để thuận tiện cho quá trình
vận hành chỉ nên chọn một vài trục

là đủ.
Phương án đơn giản nhất là sơ đồ một đường trục
đứng (hình 5.8. a), sơ đồ này chỉ áp dụng đối với các tòa
nhà dưới 16 tầng với 3 ÷ 4 căn hộ ở mỗi tầng. Khi số điểm
nối ở đường trục đứng lớn (70 ÷ 80 điểm) thì nên chọn
phương án với hai trục đứng (hình 5.8 b, c, d). Các đường
trục đứng tiện nhất là bố trí dọc theo lồng thang máy, nơi
cạnh đó có thể dễ dàng bố trí các tủ phân phối tầng.
5.3.2. Sơ đồ mạng điện trong tòa nhà
Trên hình 5.9 biểu thị sơ đồ mạng điện phân phối
trong tòa nhà 12 tầng. Mạng điện được cung cấp bởi hai
tuyến cáp 1, dự phòng tương hỗ cho nhau, vì phụ tải thuộc
loại II, nên yêu cầu về độ tin cậy cung cấp điện phải được
nâng cao. Cơ cấu chuyển mạch 2 có vai trò chuyển đổi
nguồn cung cấp khi xẩy ra sự cố trên một trong hai tuyến
cáp vào. Trên bảng điện có bố trí aptomat tổng 3, aptomat
này cũng có thể thay thế bằng cầu chảy bảo vệ.
Từ tủ phân phối đầu vào điện năng được phân phối
đến các đơn nguyên và được dẫn đến các căn hộ bởi
đường dây 4, phụ tải động lực 5; đường dây 6 cung cấp
điện cho mạch tự động điều khiển, chiếu sáng cầu thang,
còn đường dây 7 cung cấp cho mạch chiếu sáng bên
Ch.5. CCĐ Nhà ở 142
ngoài. Đường dây 8 dùng để cấp điện cho chiếu sáng kỹ
thuật tầng hầm, nhà kho, đường dây 9 cung cấp cho các
thang máy. Công tơ 10 dùng để đo đếm tổng điện năng
tiêu thụ của tòa nhà, còn điện năng của các nhòm tải thì
được đo bởi các công tơ 15. Mạch chiếu sáng chung cần
được đấu vào bảng điện cung cấp cho các căn hộ, còn
chiếu sáng sự cố 11 thì đấu vào bảng điện thứ hai, nơi

cung cấp cho các thiết bị động lực (lưu ý không được phép
đấu chung hai mạch chiếu sáng vào cùng một bảng điện)
Thiết bị chiếu sáng sự cố cần được lắp đặt ở các buồng
cầu thang và các vị trí phù hợp như bảng điện, thang máy,
bơm nước v.v. Các ổ căm ở cầu thang dùng cho việc làm
vệ sinh, hút bụi … được đấu vào mạch động lực.
Ch.5. CCĐ Nhà ở 143
a)
Hình 5.8. Sơ đồ các đường dây lên tầng:
a) Sơ đồ một trục đứng; b) Sơ đồ hai trục đứng cung cấp điện cho các căn
hộ qua tầng; c) Sơ đồ hai trục đứng trục thứ nhất cung cấp điện cho số ít căn
hộ ở các tầng trên, trục thứ hai cung cấp cho số lớn căn hộ ở các tầng dưới;
d) Sơ đồ hai trục đứng, mỗi trục cung cấp cho một nửa số căn hộ ở mỗi tầng.
b)
c)
d)
Ch.5. CCĐ Nhà ở 144
Tầng 2 ÷12
Tầng 1
1
2
3
3
4
6
TPPĐN
7
8
9
10

11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
20
21
5
22
23
1P
1P
1P
2P
3P
24
Đường trục đứng 13 dẫn điện đến các tủ phân phối
tầng 12 với các cầu dao 14, công tơ 15 và aptomat mạch
điện căn hộ 16. Ngay tại xuất tuyến của đường trục ở tầng
một, bố trí aptomat 17 để tiện điều khiển hệ thống điện
trong nhà. Hệ thống điện chiếu sáng cầu thang được điều
khiển bởi mạch 21. Vai trò chủ yếu của tụ 20 là chống
nhiễu.
Ch.5. CCĐ Nhà ở 145
Hình 5.9. Sơ đồ mạng điện trong tòa nhà 12 tầng

1 - Cáp vào nhà, dự phòng tương hỗ cho nhau; 2 – cơ cấu chuyển mạch; 3 – aptomat tổng;
4 -đường dây cung cấp điện cho các căn hộ; 5 – điểm đấu của các thiết bị dịch vụ chung;
6 – đường dây cung cấp cho các thiết bị tự động và chiếu sáng cầu thang; 7 – đường dây cung cấp cho mạng chiếu sáng bên
ngoài; 8 – đường dây cung cấp cho mạng chiếu sáng kỹ thuật tầng hầm, nhà kho;
9 – đường dây cung cấp cho các thiết bị động lực, thang máy; 10 – công tơ điện năng tác dụng; 11 – cung cấp điện cho mạng
chiếu sáng sự cố ; 12 – tủ phân phối tầng; 13 – đường trục đứng; 14 – cầu dao (hoặc aptomat); 15 – công tơ; 16 – aptomat
mạch điện căn hộ; 17 – aptomat đường trục đứng; 18 – đèn hiệu;
19 – cơ cấu chuyển mạch; 20 – tụ chống nhiều; 21 - mạng điện điều khiển ánh sáng cầu thang; 22 – tế bào quang điện; 23 –
rơle thời gian; 24 – bảng điện chiếu sáng.
5.3.3. Sơ đồ mạng điện căn hộ
Sơ đồ mạng điện căn hộ được thể hiện trên hình
5.10. Một aptomat tổng hai cực được lắp đặt tại bảng điện
đầu vào, công tơ điện có thể lắp ở tủ phân phối tầng hoặc
ở bảng điện căn hộ. Các mạch điện cho chiếu sáng, ổ cắm,
bếp điện và nhà tắm được thiết kế độc lập với nhau. Mỗi
mạch điện được bảo vệ bởi aptomat nhánh và aptomat
chống dòng rò (RCD – Residual Current Device).
Ch.5. CCĐ Nhà ở 146
Ổ cắm
Ổ cắm
Hình 5.10. Sơ đồ mạng điện căn hộ
Máy giặt
Rửa bát
Aptomat tổng
Đầu nối đất
Aptomat
nhánh
Aptomat
chống
dòng rò

Chống
sét
dây 10 mm
2
Công tơ
điện
N
PE
Điều hòa
Nước nóng
Tủ lạnh
Thiết bị
truyền thông
Chiếu sáng
Điều hòa
Quạt
Hiện nay sơ đồ TN-C-S được áp dụng rộng rãi trong
lĩnh vực cung cấp điện sinh hoạt. Sơ đồ này làm việc theo
nguyên lý nối vỏ của thiết bị với dây trung tính qua dây
bảo vệ PE (Protection Earth). Ở sơ đồ này các mạch điện
cung cấp cho chiếu sáng, ổ cắm, nhà bếp, buồng tắm đều
phải xây dựng với ba dây dẫn, tức là ngoài dây pha L, dây
trung tính làm việc N, còn phải có dây bảo vệ PE. Các dây
trung tính và dây bảo vệ không được phép nối chung vào
cực tiếp điểm. Dòng điện đặt của RCD cho các mạch ổ
cắm, bếp là I
∆

= 30 mA, còn đối với mạch điện của buồng
tắm – là 10 mA.

5.4. Tính toán mạng điện trong nhà
5.4.1 Những vấn đề chung
Việc tính toán mạng điện trong nhà là để xác định
tiết diện các đoạn dây, chọn các thiết bị bảo vệ và các
tham số của chúng. Việc lựa chọn tiết diện dây dẫn và thiết bị nhất
thiết phải tuân theo quy trình quy phạm hiện hành. Các dây dẫn cung cấp
điện cho các thiết bị một pha (dây pha và dây trung tính) phải có tiết diện
bằng nhau. Tiết diện dây bảo vệ PE không được nhỏ hơn tiết dây dây
trung tính. Trong trường hợp chung có thể tham khảo cách chọn tiết diện
dây dẫn cung cấp cho các thiết bị gia dụng theo quy định của IEC như
Ch.5. CCĐ Nhà ở 147
bảng 5.1. Các số liệu trên sơ đồ cho biết tiết diện dây dẫn và dòng điện
bảo vệ của các đoạn dây và thiết bị tương ứng. Trên sơ đồ nối các thiết bị
mạng điện căn hộ (hình 5.10) có biểu thị các tham số của các thiết bị bảo
vệ và tiết diện tối thiểu của dây dẫn của ở các đoạn tương ứng.
Việc chọn dây cáp và bảo vệ phải thỏa mãn một số điều kiện đảm
bảo an toàn cho thiết bị và người sử dụng. Dây dẫn phải:
- Có khả năng làm việc bình thường với phụ tải cực đại và có khả
năng chịu quá tải trong khoảng thời gian xác định;
- Không gây ảnh hưởng xấu đến chế độ làm việc bình thường của
các thiết bị khi có sự dao động điện ngắn hạn, ví dụ khi mở máy động cơ,
sự đóng cắt các mạch điện v.v.
Các thiết bị bảo vệ (aptomat, cầu chảy) phải:
- Bảo vệ an toàn cho mạch điện (dây cáp, thanh cái v.v.) chống quá
dòng điện (quá tải hoặc ngắn mạch);
- Bảo đảm an toàn cho người sử dụng trong các tình huống tiếp xúc trực
tiếp hoặc tiếp xúc gián tiếp.
5.4.2. Chọn dây dẫn
Dây dẫn được chọn sao cho mạng điện có thể làm việc bình
thường mà không gây sự quá nhiệt, muốn vậy giá trị dòng điện cực đại có

thể xuất hiện trong mạch không được vượt quá giá trị dòng điện cho phép
đối với từng loại dây dẫn. Sơ đồ khối (logigram) lựa chọn tiết diện dây
dẫn và thiết bị bảo vệ mạng điện trong nhà được thể hiện trên hình 5.11.
Dòng điện cho phép là giá trị lớn nhất mà dây dẫn có thể tải vô hạn định
mà không làm ảnh hưởng đến tuổi thọ.
Ch.5. CCĐ Nhà ở 148
Công suất
cung cấp S
pt
Công suất
ngắn mạch S
k
Dòng làm việc
cực đại I
M
Dòng ngắn
mạch I
k
(3)
Dòng định
mức của thiết
bị bảo vệ I
n
Dòng điện cắt
của thiết bị
bảo vệ I
cắt
Chọn dây dẫn
của mạch điện
Sơ đồ TT

Kiểm tra chế độ
ổn định nhiệt
Kiểm tra hao
tổn điện áp
Sơ đồ IT hoặc TN
Kiểm tra L
Max

của mạch bảo vệ
Khẳng định tiết diện dây dẫn
Điều kiện
cách điện
Chọn Aptomat hoặc
cầu chảy
Hình 5.11. Sơ đồ thuật toán
lựa chọn dây dẫn và thiết bị
bảo vệ mạch điện trong nhà
kc
Ứng với tiết diện xác định, dòng cho phép cực đại phụ thuộc vào
một số tham số sau:
- Kết cấu của cáp và đường dẫn (lõi Cu hoặc Al; cách điện PVC
hoặc EPR v.v.; số dây dẫn hoạt động);
- Nhiệt độ môi trường xung quanh;
- Phương thức lắp đặt dây dẫn;
- Ảnh hưởng của các mạch điện lân cận.
Ch.5. CCĐ Nhà ở 149
Dây dẫn của mạng điện trong nhà được sử dụng là
dây cáp hoặc dây cách điện. Tiết diện dây dẫn được lựa
chọn theo dòng điện cho phép:
I

M
≤ I
cp
; (5.10)
Trong đó:
I
M
– giá trị dòng điện làm việc cực đại chạy trên dây dẫn,
được xác định theo biểu thức:
∑
=
=
tbi
n
i
ilvđtM
IkI
1
.
(5.11)
Trong đó:
I
lv.i
– dòng điện làm việc của thiết bị thứ i;
k
đt
– hệ số đồng thời, phụ thuộc vào công suất và số lượng thiết bị điện
được cung cấp;
n
tbi

– số lượng thiết bị được cung cấp bởi đoạn dây xét.
I
cp
– giá trị dòng điện cho phép cực đại của dây dẫn chọn.
Bảng 5.1. Số liệu về tiết diện dây dẫn và dòng điện
bảo vệ cho các thiết bị gia dụng
Ch.5. CCĐ Nhà ở 150
Loại thiết bị
Tiết diện
dây dẫn
Công suất
cực đại
Dòng điện
bảo vệ
Áptomat
Cầu chảy
Áptomat
Cầu chảy
Áptomat
Cầu chảy
Áptomat
Cầu chảy
Áptomat
Cầu chảy
Áptomat
Cầu chảy
Áptomat
Cầu chảy
Bình nóng
lạnh

Máy rửa
bát đĩa
Máy giặt
Bếp điện
Lò nướng
Ổ cắm
Đèn
Ghi chú: Tiết diện dây dẫn trong bảng ứng với dây đồng, nếu là dây nhôm là lấy số liệu
trong ngoặc.
Giá trị dòng phụ tải cho phép của dây dẫn được xác định theo biểu thức:
I
cp
= k
hc
. I
cp.n
(5.12)
Trong đó:
I
cp
- dòng điện cho phép ứng với từng loại dây dẫn, phụ thuộc vào nhiệt
độ đốt nóng cho phép của chúng;
I
cp.n
– dòng điện cho phép lâu dài của dây dẫn trong điều kiện bình
thường;
k
hc
– hệ số hiệu chỉnh theo điều kiện thực tế:
k

hc
= k
1
k
2
.k
3
(5.13)
k
1
– hệ số phụ thuộc vào phương thức lắp đặt dây dẫn (xem bảng 15.pl)
k
2
– hệ số phụ thuộc vào số lượng dây cáp đặt chung trong hào cáp (bảng
16.pl).
k
3
- hệ số hiệu chỉnh, phụ thuộc vào nhiệt độ trung bình thực tế tại nơi lắp
đặt, có thể xác định theo bảng 17.pl.
Bảng 5.2. Phương thức lắp đặt và loại dây dẫn được thể hiện thông qua
mã chữ cái
Loại dây dẫn Phương thức lắp đặt Mã chữ
Dây cách điện hoặc
cáp đa lõi
Lắp đặt trong đường dẫn gắn trên tường
cách nhiệt
A
1
, A
2

Lắp đặt trong đường dẫn gắn trên tường B
1
, B
2
Ch.5. CCĐ Nhà ở 151
gỗ
Dây đơn hoặc cáp
đa lõi
Khung treo có bề mặt tiếp xúc với tường
hoặc trần, trên khay đục lỗ,
C
Trong môi trường mở (thang cáp, dây
treo cáp)
E, F, G
Nếu cáp không mang đầy tải thì cho phép nó quá tải trong thời
gian nhất định. Ví dụ cáp mang 80% phụ tải thì cho phép quá tải 30%
trong thời gian không quá 5 ngày đêm. Theo phương pháp này tiết diện
dây dẫn được chọn theo điều kiện: I
M
≤ I
cp
.
Giá trị dòng điện làm việc được xác định phụ thuộc vào loại mạng điện
như sau:
Mạng điện một pha Mạng điện 2 pha mắc theo
đIện áp pha
mạng điện 3 pha
ph
lv
U

S
I =
, A
ph
lv
U
S
I
.2
=
, A
n
lv
U
S
I
.3
=
, A
S – công suất truyền tải trên đường dây, kVA;
U
n
, U
ph
– điện áp dây và điện áp pha, kV.
Cáp sau khi chọn được kiểm tra:
* Theo điều kiện hao tổn điện áp: Hao tổn điện áp thực tế trên đường
dây không được vượt quá giá trị cho phép:
cP
n

Ul
U
xQrP
U ∆≤
+
=∆
00

; (5.15)
P, Q - công suất tác dụng và phản kháng chạy trên đoạn cáp, kW và
kVAr;
r
0
, x
0
- suất điện trở tác dụng và phản kháng của đoạn cáp, Ω/km;
l - chiều dài đoạn cáp, km;
U
n
– điện áp định mức của đường dây, kV;
∆U
cp
– hao tổn điện áp cho phép trên đoạn cáp, giá trị hao tổn điện áp cho
phép trong mạng hạ áp từ thanh cái trạm biến áp phân phối đến đầu vào
Ch.5. CCĐ Nhà ở 152
thiết bị là ∆U
cp
= 5% đối với phụ tải chiếu sáng và ∆U
cp
=7,5% đối với các

phụ tải khác.
* Kiểm tra chế độ ổn định nhiệt: Để đảm bảo chế độ ổn định nhiệt khi
có dòng ngắn mạch chạy qua tiết diện của cáp phải lớn hơn giá trị tối
thiểu xác định theo biểu thức:
t
kk
C
tI
F
=
min
; (5.16)
Trong đó:
I
k
– giá trị dòng điện ngắn mạch ba pha chạy qua thiết bị, A;
t
k
– thời gian tồn tại của dòng ngắn mạch, s;
C
t
– hệ số đặc trưng của dây cách điện, phụ thuộc vào vật liệu dẫn điện
cho trong 25.pl. Trong trường hợp thiếu thông tin có thể lấy giá trị trung
bình theo bảng 5.3.
Bảng 5.3. Bảng giá trị hệ số C
t
Cách điện Dân đồng Dây nhôm
PVC (Polychlorure
vinyle) 115 76
PR (Polyethylene

reticulé) 143 94
5.4.3. Chọn thiết bị bảo vệ
5.4.3.1. Cơ sở lý thuyết
Các thiết bị bảo vệ được đặt tại đầu tuyến dây, chúng sẽ cắt dòng
điện trong khoảng thời gian nhỏ hơn giá trị theo đường đặc tuyến quá
nhiệt I
2
.t của dây cáp (hình 5.12). Sau khi xẩy ra ngắn mạch trong vòng 5
giây, các đặc tuyến của dây dẫn cách điện có thể được xác định gần đúng
theo biểu thức:
222
. FCtI
tkk
=
; (5.17)
Trong đó:
I
k
– giá trị dòng ngắn mạch chạy qua dây dẫn, A;
Ch.5. CCĐ Nhà ở 153
t
k
– thời gian dòng ngắn mạch đi qua, s; t
k
≤ 5s;
F – tiết diện dây dẫn cách điện, mm
2
.
Trên hình 5.12 biểu thị đặc tuyến của các thiết bị bảo vệ: aptomat
và cầu chảy. Như biểu thị trên hình 5.12, thiết bị bảo vệ cho phép dây cáp

tải dòng làm việc cực đại vô thời hạn, khi bị quá tải, thiết bị bảo vệ sẽ cắt
mạch sau khoảng thời gian xác định theo đoạn đặc tuyến chống quá tải,
trong trường hợp xẩy ra sự cố ngắn mạch, thiết bị sẽ tác động trong
khoảng thời gian xác định theo đoạn đặc tuyến bảo vệ chống ngắn mạch.
Ứng với tiết diện dây dẫn xác định, giá trị dòng điện cho phép I
cp
sẽ thay
đổi phụ thuộc vào nhiệt độ trung bình của môi trường xung quanh, (nếu
nhiệt độ trung bình cao thì giá trị I
cp
sẽ giảm). Trên hình 5.13 biểu thị sơ
đồ các mức dòng xác định đặc tính bảo vệ của aptomat hoặc cầu chảy.
Điều kiện để các thiết bị bảo vệ tác động chính xác là:
- Dòng định mức của thiết bị I
n
bảo vệ lớn hơn dòng làm việc cực
đại, nhưng nhỏ hơn dòng cho phép của dây dẫn, tức là: I
M
≤ I
n
≤ I
cp,
(vùng a hình 5.13);
- Dòng khởi động của bảo vệ I
kđ
phải nhỏ hơn 1,45 lần dòng cho phép:
I
kđ
< 1,45 I
cp

, (vùng b hình 5.13);
- Dòng cắt cho phép lớn nhất của thiết bị phải lớn hơn dòng sự cố (dòng
ngắn mạch ba pha) lớn nhất tại điểm đặt thiết bị bảo vệ: I
cắt
> I
SC
, (vùng c
hình 5.13). (I
SC
=I
k
(3)
).

Ch.5. CCĐ Nhà ở 154
Dòng tải
cực đại
Quá tải
tạm thời
Đặc tuyến I
2
t
của dây cáp
Bảo vệ chống
ngắn mạch
I
M
I
n
I

cp
I
cắt
I
t
b)
Dòng
tải cực
đại
Quá tải
tạm thời
Đặc tuyến I
2
t
của dây cáp
Đặc tuyến
bảo vệ của
cầu chảy
I
M
I
n
I
cp


I
t
Bảo vệ
chống quá tải

a)

5.4.3.2. Chọn cầu chảy
Yêu cầu khi chọn dây chảy là:
- Ở điều kiện làm việc bình thường phải đảm bảo dẫn điện liên tục và an
toàn.
- Lúc sự cố phải lập tức cắt điện và chỉ cắt mạch nơi có sự cố.
- Bảo đảm tính chọn lọc: khi sự cố, đường dây nhánh phía sau phải được
cắt trước đường dây chính.
* Đối với phụ tải không có dòng điện nhảy vọt
Điều kiện chọn cầu chảy:
- Dòng định mức của cầu chảy được xác định trong khoảng:
Ch.5. CCĐ Nhà ở 155
Hình 5.12. Đặc tuyến bảo vệ của thiết bị bảo vệ: a) Aptomat; b) Cầu chảy
I
M
– dòng làm việc cực đại; I
n
– dòng định mức có thể điều chỉnh của thiết bị bảo vệ;
I
cp
– dòng điện cho phép; I
cắt
– dòng cắt định mức của thiết bị bảo vệ.
Hình 5.13. Các mức dòng xác định đặc tính bảo vệ của aptomat hoặc cầu chảy
Phụ tải
Đường cáp
I
M
I

cp
1,45I
cp
I
k
I
n
I
cắt
Thiết bị bảo vệ
Vùng a
Vùng c
Vùng b
INCLUDEPICTURE " \* MERGEFORMATINET
I
kđ
c
cp
nM
k
I
II ≤≤
(5.18)
và dòng cắt: I
cắt
≥ I
SC
; (5.19)
Trong đó:
k

c
– hệ số phụ thuộc vào loại cầu chảy,
Bảng 5.4.
Tham số Giá trị của hệ số k
c
đối với loại GL
I
n
, A 10
10÷ 25
> 25
k
c
1,31 1,21 1,1
Dòng khởi động của dây chảy I
dc
có thể được xác định theo biểu
thức:
I
dc
= k
2c
.I
n
; (5.21)
Trong đó:
k
2c
– hệ số phụ thuộc vào loại cầu chảy, có giá trị trong khoảng 1,6÷1,9.
* Đối với phụ tải có dòng điện nhảy vọt dây chảy phải được chọn sao

cho không bị chảy trong thời gian khởi động (khoảng 10 s). Điều kiện
chọn dây chảy phụ thuộc vào chế độ khởi động động cơ:

cpdc
m
mm
II
I
.45,1
≤≤
α
(5.22)
I
mm
– dòng mở máy động cơ: I
mm
= k
mm
I
n.đc
;
k
mm
– hệ số mở máy động cơ;
I
n.đc
– dòng định mức của động cơ.
α
m
- là hệ số phụ thuộc vào điều kiện khởi động, cho trong bảng 5.9.

Bảng 5.5. Giá trị của hệ số α
m
Đặc điểm khởi động Nặng nề Ngắn hạn Nhẹ
Giá trị của α
m
1,6 2 2,5
* Đối với cầu chảy bảo vệ đường dây chính, trên đó có các động cơ
điện dây chảy chọn giá trị lớn nhất của một trong 2 điều kiện sau:
Ch.5. CCĐ Nhà ở 156