Bài giảng Cấp điện Công trình Xây dựng

D H K T D N
D H K T D N
Bài giảng Cấp ñiện công trình xây dựng
Nguyễn Mạnh Hà - Trường ðại học kiến trúc ðà Nẵng 1
MỤC LỤC

PHẦN MỞ ðẦU: 5
NHỮNG VẤN ðỀ CHUNG VỀ CẤP ðIỆN TRONG CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG 5
1. Vị trí của môn học cung cấp ñiện công trình 5
2. Khái quát về hệ thống cung cấp ñiện 5
3. Các khái niệm cơ bản: 6
3.1. Các tham số cơ bản của mạch ñiện: 6
3.2. Các loại dây dẫn trong mạng ñiện công trình: 7
3.3. ðiện áp (U): 8
3.4. Nguồn ñiện áp (U
nguồn
): 8
3.5. ðiện áp ñịnh mức của lưới ñiện: 8
3.6. Công suất: 9
3.7. Dòng ñiện (I): 10
3.8. Hệ số công suất cos
ϕ
: 10
3.9. ðiện năng (A): 11
3.10. Ngắn mạch: 11
3.11. Quá tải 12
3.12. Hiện tượng rò ñiện: 12
CHƯƠNG 1 13
PHỤ TẢI ðIỆN CÔNG TRÌNH 13
1.1. Phân loại phụ tải ñiện công trình 13
1.1.1. Phân loại theo quy mô sử dụng 13

1.1.2. Phân loại theo chức năng sử dụng ñiện 13
1.2. Các ñại lượng dùng ñể xác ñịnh nhu cầu phụ tải ñiện: 14
1.2.1 Công suất ñịnh mức của thiết bị (P
ñm
) 14
1.2.2 Công suất ñặt của thiết bị 14
1.2.3. Suất phụ tải ñiện 15
1.2.4. Cường ñộ dòng ñiện ñịnh mức của thiết bị: 15
1.2.5. Phụ tải tính toán của công trình P
tt
15
1.2.6. Các phương pháp xác ñịnh phụ tải tính toán của công trình 17
1.3. Xác ñịnh Ptt một số công trình ñiển hình: 18
1.3.1. P
tt
của các phụ tải chiếu sáng: 18
1.3.2. P
tt
của phụ tải nhà ở gia ñình, căn hộ, biệt thự ñộc lập: 18
1.3.3. P
tt
của phụ tải nhà công cộng 19
1.3.4. P
tt
của phụ tải nhà công nghiệp 20
1.4. Tìm hiểu các ñộng cơ ñiện không ñồng bộ - loại phụ tải ñiện phổ biến nhất: 21
1.5. Biểu ñồ mật ñộ phụ tải ñiện và tâm hình học của nó: 22
1.5.1. Biểu ñồ mật ñộ phụ tải ñiện 22
1.5.2. Tâm hình học của phụ tải ñiện: 22
CHƯƠNG 2 24

NGUỒN ðIỆN CẤP CHO CÔNG TRÌNH 24
2.1. Tổng quan về các loại nguồn ñiện cấp cho công trình 24
2.2. Những yêu cầu cơ bản của nguồn ñiện cấp cho công trình 24
2.3. Máy biến áp: 25
2.3.1 Cấu tạo chung của máy biến áp cấp ñiện công trình: 25
2.3.2. Một số khái niệm và ký hiệu của MBA : 27
2.3.3. Nguyên lý làm việc của máy biến áp 28
2.3.4 Máy biến áp một pha: 29
2.3.5. Máy biến áp ba pha: 29
2.3.6. Lựa chọn máy biến áp cấp ñiện cho công trình: 30
2.4. Máy phát ñiện diezen 31
2.4.1. Cấu tạo máy phát ñiện diezen: 31
2.4.2. Nguyên lý làm việc của máy phát diezen 33
D H K T D N
Bài giảng Cấp ñiện công trình xây dựng
Nguyễn Mạnh Hà - Trường ðại học kiến trúc ðà Nẵng 2
2.4.3. Ký hiệu máy phát ñiện diezen trên sơ ñồ ñiện 33
2.4.4. Lựa chọn máy phát ñiện: 33
2.5. Bộ lưu ñiện UPS (Uninterruptible Power Supply) : 34
2.5.1. Các thành phần UPS: 34
2.5.2. Các thông số UPS 34
2.5.3. Nguyên lý làm việc của UPS: 35
2.5.4. Các ñặc ñiểm của UPS: 36
2.5.5. Lựa chọn UPS: 36
2.6. Kết cấu và không gian ñặt trạm biến áp công trình: 36
2.6.1. Trạm biến áp treo trên cột: 37
2.6.2. Trạm biến áp ñặt trên nền: 37
2.6.3. Trạm biến áp trong nhà: 38
2.6.4. Trạm biến áp Ki-ôt 39
2.6.5. Trạm biến áp ngầm 39

2.7. ðóng cắt và bảo vệ trạm biến áp công trình: 40
2.7.1. Bảo vệ và ñóng cắt phía cao áp 40
2.7.2. Bảo vệ và ñóng cắt phía hạ áp 43
2.8.Các sơ ñồ nối dây ñiển hình của nguồn ñiện công trình 44
2.8.1. Sơ ñồ một nguồn cung cấp, không có dự phòng: 44
2.8.2. Sơ ñồ hai nguồn cung cấp kiểu mạch vòng, không có dự phòng: 45
2.8.3. Sơ ñồ hai nguồn cung cấp kiểu mạch kép, không có dự phòng: 46
2.8.4. Sơ ñồ nguồn ñiện công trình có dự phòng: 46
CHƯƠNG 3 49
THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI CUNG CẤP ðiỆN 49
3.1 Khái niệm chung 49
3.2 Sơ ñồ ñiện nguyên lý 49
3.2.1 Khái niệm: 49
3.2.2. Các loại sơ ñồ ñiện nguyên lý: 49
3.3. Ký hiệu thiết bị ñiện chính trên sơ ñồ nguyên lý 55
3.4 Phân loại mạng ñiện công trình 56
3.4.1. Mục ñích 56
3.4.2. Các loại mạng ñiện công trình: 57
3.5 Mặt bằng bố trí ñiện công trình 59
3.6 Xác ñịnh Sơ ñồ cấp ñiện 59
3.6.1. Xác ñịnh Sơ ñồ cấp ñiện ngoài nhà: 59
3.6.2. Xác ñịnh Sơ ñồ ñường trục cấp ñiện trong nhà: 62
3.6.3. Xác ñịnh Sơ ñồ mạng ñiện trong căn hộ: 65
3.7. Kết cấu mạng ñiện công trình 66
3.7.1. Dây dẫn ñiện: 66
3.7.2. ðặt dây dẫn ñiện ngoài nhà: 70
3.7.3. ðặt dây dẫn ñiện trong nhà: 75
3.7.4. ðặt tủ ñiện phân phối trong công trình: 79
3.7.5. Các thiết bị ñóng cắt và bảo vệ: 81
3.8 Chọn tiết diện dây dẫn ñiện 86

3.8.1. Chọn dây ñiện theo ñiều kiện phát nóng cho phép: 86
3.8.2. Chọn dây ñiện theo ñiều kiện tổn thất ñiện áp: 91
3.8.3. Một số lưu ý khi chọn dây ñiện: 93
3.8.4. Tiết diện dây ñiện chuẩn và thiết bị bảo vệ cấp cho các thiết bị gia dụng (theo kinh
nghiệm, dùng ñể tham khảo): 94
3.9. Chọn thiết bị ñóng cắt và bảo vệ (aptomat, cầu chì, RCD) 95
3.10. Tự ñộng hoá mạng ñiện trong nhà 96
3.10.1. Mạch ñiện chiếu sáng cầu thang (ñóng cắt từ 2 vị trí): 96
3.10.2. Mạch ñiện chiếu sáng hành lang (ñóng cắt từ nhiều vị trí): 97
3.10.3. ðiều khiển mạch ñiện bằng rơle thời gian 98
D H K T D N
Bài giảng Cấp ñiện công trình xây dựng
Nguyễn Mạnh Hà - Trường ðại học kiến trúc ðà Nẵng 3
3.10.4. ðiều khiển mạch ñiện bằng thiết bị không dây 98
3.10.5. Ý tưởng ngôi nhà thông minh 99
CHƯƠNG 4 100
CHỐNG SÉT CHO CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG 100
4.1 Hiện tượng sét và hậu quả của nó ñối với công trình xây dựng 100
4.1.1. Hiện tượng sét: 100
4.1.2. Hậu quả của sét: 103
4.2 Yêu cầu chống sét cho công trình 103
4.3 Chống sét ñánh thẳng 103
4.3.1 Hệ thống chống sét Franklin 104
4.3.2 Hệ thống thu sét chủ ñộng: 113
4.4. Nối ñất chống sét 116
CHƯƠNG 5 117
AN TOÀN ðIỆN 117
5.1. Những vấn ñề chung về an toàn ñiện: 117
5.1.1. Tác dụng của dòng ñiện khi chạy qua cơ thể người 117
5.1.2. Các trạng thái nguy hiểm khi cơ thể người bị ñiện giật: 118

5.1.3. Dòng ñiện chạm ñất và ñiện áp bước: 119
5.1.4. ðiện áp tiếp xúc: 120
5.1.5. ðiện áp cho phép: 120
5.2. Nguyên nhân xảy ra tay nạn về ñiện trong hoạt ñộng sử dụng ñiện 121
5.3. Các biện pháp kỹ thuật bảo vệ an toàn trong hoạt ñộng sử dụng ñiện 121
5.3.1. Kiểm tra cách ñiện ñịnh kỳ và thường xuyên 121
5.3.2. Bảo vệ bằng biện pháp nối ñất vỏ thiết bị 121
5.3.3. Bảo vệ bằng biện pháp nối vỏ thiết bị với dây trung tính của lưới ñiện 123
5.3.4. Bảo vệ bằng biện pháp lắp thiết bị tự ñộng phát hiện và cách ly sự cố 124
5.4. Tính toán ñiện trở của hệ thống nối ñất 124
5.4.1. ðiện trở suất của ñất 124
5.4.2. ðiện trở nối ñất của một cọc 125
5.4.3. ðiện trở nối ñất của một thanh 125
5.4.4. ðiện trở nối ñất của hệ thống gồm nhiều cọc liên kết 125
5.5. Sơ cấp cứu người bị ñiện giật 127
5.5.1. Tách nạn nhân ra khỏi nguồn ñiện 127
5.5.2. Các phương pháp sơ cứu 127
5.6. Những phương tiện và dụng cụ cần thiết cho an toàn ñiện 129
5.6.1. Phương tiện bảo vệ và dụng cụ kiểm tra ñiện cho người khi làm việc 129
5.6.2. Thiết bị thử ñiện di ñộng 130
5.6.3. Thiết bị bảo vệ nối ñất tạm thời di ñộng 130
5.6.4. Những cái chắn tạm thời di ñộng, nắp ñậy bằng cao su 130
5.6.5. Bảng báo hiệu 130
CHƯƠNG 6 131
CHIẾU SÁNG NHÂN TẠO BÊN TRONG CÔNG TRÌNH 131
6.1. Các khái niệm cơ bản 131
6.1.1. Quang thông
Φ
: 131
6.1.2. ðộ rọi E: 131

6.1.3. Cường ñộ sáng I 132
6.1.4. ðộ chói L 132
6.1.5. Hệ số phản xạ
ρ
133
6.1.6. Nhiệt ñộ màu của nguồn sáng 134
6.1.7. Nguồn sáng 134
6.1.8. Máng ñèn, chụp ñèn 136
6.1.9. Bộ ñèn 136
6.2. Trình tự thiết kế chiếu sáng nội thất 140
6.2.1. Chọn ñộ rọi 140
D H K T D N
Bài giảng Cấp ñiện công trình xây dựng
Nguyễn Mạnh Hà - Trường ðại học kiến trúc ðà Nẵng 4
6.2.2. Chọn bóng ñèn (nguồn sáng) 141
6.2.3. Chọn bộ ñèn 141
6.2.4. Thiết kế chiếu sáng theo phương pháp hệ số lợi dụng quang thông 142
6.2.5. Bố trí ñèn 146
PHẦN BÀI TẬP 150
BÀI TẬP CHƯƠNG 1 150
BÀI TẬP CHƯƠNG 3 159
BÀI TẬP CHƯƠNG 4 163
BÀI TẬP CHƯƠNG 5 166
BÀI TẬP CHƯƠNG 6 167

D H K T D N
Bài giảng Cấp ñiện công trình xây dựng
Nguyễn Mạnh Hà - Trường ðại học kiến trúc ðà Nẵng 5
PHẦN MỞ ðẦU:
NHỮNG VẤN ðỀ CHUNG VỀ CẤP ðIỆN TRONG CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG

1. Vị trí của môn học cung cấp ñiện công trình
- Là môn học về thiết kế hệ thống cung cấp ñiện cho các công trình kiến trúc bao gồm
các nội dung: xác ñịnh phụ tải ñiện, lựa chọn nguồn ñiện, lựa chọn thiết bị và bố trí chúng
trong công trình sao cho hợp lý, an toàn, tiết kiệm và thẩm mỹ.
- Yêu cầu ñặt ra ñối với người thiết kế: biết nguyên tắc lựa chọn thiết bị, tìm hiểu tính
năng của các thiết bị ñiện thông thường, xác ñịnh ñược kết cấu và kích thước của chúng.
- Cung cấp ñiện: là một chuyên ngành rộng, ñối tượng nghiên cứu chủ yếu là các phụ tải
ñiện và sơ ñồ cung cấp ñiện.
Cung cấp ñiện công trình: chỉ là một chuyên ngành hẹp trong chuyên ngành cung cấp
ñiện.
2. Khái quát về hệ thống cung cấp ñiện
Hệ thống ñiện = nguồn ñiện + mạng lưới truyền tải + phụ tải ñiện
- Nguồn ñiện : Là nơi phát ra ñiện năng (máy phát ñiện,…)
- Mạng lưới ñiện : có nhiệm vụ truyền tải và phân phối ñiện năng , bao gồm ñường dây
dẫn ñiện, máy biến áp,
- Phụ tải: Là nơi tiêu thụ ñiện như các nhà máy, xí nghiệp, nhà ở, cơ quan,…
- Hệ thống cấp ñiện công trình là một bộ phận của hệ thống ñiện quốc gia và có những
ñặc ñiểm riêng sau:
+ Là hệ thống cung cấp ñiện trực tiếp ñến phụ tải tiêu thụ ñiện.
+ Nguồn ñiện : Máy biến áp, máy phát ñiện diezen, bộ lưu ñiện UPS.
+ ðường dây dẫn ñiện: có thể là cáp bọc, cáp ngầm, dây ñiện trần.
ðường dây dẫn ñiện trần là ñường dây ñiện ñi trên không, dây dẫn ñược ñỡ bằng hệ
thống sứ, xà, cột. ðường dây này có chi phí ñầu tư rẻ nhất nhưng ñộ an toàn kém nhất nên
chỉ sử dụng cho vùng nông thôn, nơi có mật ñộ dân cư thưa thớt, ñất ñai rộng nên có khả
năng dành hành lang cho ñường dây ñiện ñi qua.
ðường dây cáp bọc cũng là ñường dây dẫn ñiện ñi trên không, dây dẫn ñược ñỡ bằng hệ
thống sứ, xà, cột. Tuy nhiên dây dẫn ñiện ñược bọc cách ñiện (bằng cao su, nhựa PVC hay
XLPE). ðường dây này có chi phí ñầu tư ñắt hơn ñường dây trần nhưng ñổi lại có ñộ an toàn
cao hơn, hành lang của nó chiếm ít ñất và nó dùng cho các ñô thị.

ðường cáp ngầm chi phí ñầu tư ñắt nhất, an toàn nhất, mỹ quan nhất vì nó haonf toàn
nằm dưới mặt ñất. Do chi phí quá ñắt nên nó chỉ dùng cho các tuyến phố chính của ñô thị.
+ Phụ tải : thiết bị tiêu thụ ñiện = ñèn ñiện, tủ lạnh, máy giặt,…
Phụ tải ñiện công trình có ñiện áp < 1000V
Do cung cấp ñiện trực tiếp ñến phụ tải ñiện nên muốn thiết kế, vận hành hệ thống cấp
ñiện công trình ñòi hỏi người kỹ sư phải am hiểu về thiết bị, am hiểu quy trình công nghệ của
máy móc ñể xác ñịnh ñược ñộ lớn của phụ tải ñiện.
- Cấp ñiện áp của hệ thống ñiện Quốc gia:
D H K T D N
Bài giảng Cấp ñiện công trình xây dựng
Nguyễn Mạnh Hà - Trường ðại học kiến trúc ðà Nẵng 6
+ Hệ thống ñiện Quốc gia có nhiều cấp khác nhau phù hợp với bán kính cấp ñiện và khả
năng truyền tải 500; 220; 110; 66; 35; 22; 15; 6; 0,4 kV.
Cấp ñiện áp 500, 220kV gọi là cấp truyền tải vì nhiệm vụ chủ yếu của nó là dẫn năng
lượng từ nơi sản xuất ñiện năng ñến nơi tiêu thụ ñiện năng. Ở cấp này không có thiết bị tiêu
thụ ñiện trực tiếp. Cơ quan quản lý hệ thống truyền tải là Tổng công ty truyền tải ñiện quốc
gia, bao gồm 4 công ty truyền tải ñiện trực thuộc tương ứng với 4 vùng của cả nước. Cấp
ñiện áp truyền tải mang tính ñộc quyền tự nhiên do Nhà nước quản lý và có quốc gia nào tư
nhân hoá hệ thống này.
Cấp ñiện áp từ 110kV trở xuống gọi là cấp ñiện áp phân phối vì nhiệm vụ của nó là cung
cấp ñiện năng trực tiếp cho các thiết bị tiêu thụ ñiện hoặc các phụ tải ñiện. Cấp ñiện áp này
do các công ty ñiện lực quản lý vận hành. Cấp ñiện áp phân phối có thể ñược tư nhân hoá
hoặc có nhiều ñơn vị tham gia bán ñiện cạnh tranh nhau. Theo lộ trình phát triển ngành ñiện,
dự kiến sau năm 2014 sẽ tiến hành thí ñiểm cạnh tranh bán lẻ ñiện.
+ Hệ thống cấp ñiện công trình: chỉ có duy nhất một cấp 0,4/0,22 kV và ñược nhận ñiện
từ lưới ñiện quốc gia ở cấp 22, 35 kV hoặc từ máy phát ñiện diezen 0,4kV ñặt trong công
trình.
- Tần số: theo quy ñịnh của Nhà nước 50Hz.
- Vai trò của hệ thống cấp ñiện công trình: là thành phần không thể tách rời của bất kỳ
công trình xây dựng nào.

- Yêu cầu ñối với hệ thống cấp ñiện công trình :
+ Chất lượng cung cấp ñiện: ðiện áp (±5%), tần số (±0,2Hz)
+ An toàn cung cấp ñiện: người + thiết bị
+ Tin cậy: cấp ñiện liên tục  phụ tải ưu tiên, không ưu tiên,…
+ Kinh tế: Chi phí ñầu tư ít nhất.
+ Mỹ quan: phù hợp với ñặc ñiểm cụ thể của mỗi công trình.
3. Các khái niệm cơ bản:
3.1. Các tham số cơ bản của mạch ñiện:
- ðiện trở R của ñường dây ñiện: là phần tử tiêu tán công suất ñiện thành nhiệt năng toả
vào môi trường xung quanh. ðây là phần năng lượng tiêu phí vô ích.
Vật liệu làm dây dẫn thường là ñồng và nhôm, trong ñó ñồng dẫn ñiện tốt hơn nhôm. Cả
2 loại vật liệu ñều chịu kéo rất kém nên không thể kéo ñi xa, do ñó người ta thường bổ sung
thêm lõi bằng thép ñể chịu lực.
ðơn vị ño ñiện trở là Ω. Ký hiệu ñiện trở trên sơ ñồ ñiện là R.






- ðiện kháng cảm X
L
của ñường dây ñiện: là phần tử không tiêu tán công suất ñiện. Nó
liên tục tích năng lượng rồi lại phóng trả vào lưới ñiện. Cho dù ñường dây dẫn ñiện rất thẳng,
R (
Ω
)

D H K T D N
Bài giảng Cấp ñiện công trình xây dựng

Nguyễn Mạnh Hà - Trường ðại học kiến trúc ðà Nẵng 7
không tạo thành hình lò xo nhưng xung quanh nóvẫn tồn tại một từ trường, chính là ñiện cảm
L. Trong tính toán người ta dùng thông số ñiện kháng cảm X
L
.z
ðiện kháng cảm của ñường cáp X
L
lớn hơn ñường dây trên không.
ðơn vị ño ñiện cảm kháng cũng là Ω. Ký hiệu trên sơ ñồ ñiện bằng cuộn dây chữ X
L
.







- ðiện kháng dung X
C
: ðiện dung gây ra ñiện kháng như phần tử L nhưng ngược với L:
Khi L phóng thì C nạp và khi L nạp thì C phóng.
ðiện kháng dung X
C
chỉ ñáng kể trong các trường hợp sau:
+ ðường dây có cấp ñiện áp từ 110kV trở lên
+ ðường dây 35kV dài 50km trở lên
+ ðường cáp ñiện lực từ 22 kV trở lên
Ngoài các trường hợp trên, trong tính toán thường lấy X
C

= 0.
ðơn vị ño ñiện cảm kháng cũng là Ω. Ký hiệu trên sơ ñồ ñiện bằng cuộn dây chữ X
C
.








3.2. Các loại dây dẫn trong mạng ñiện công trình:
- Dây pha (ký hiệu A, B, C hoặc L1, L2, L3) là dây dẫn dòng ñiện từ nguồn ñến phụ tải.
- Dây trung tính là dây dẫn dòng ñiện từ phụ tải trở về nguồn sau khi ñi qua phụ tải, ký
hiệu O hoặc N
- Dây nối vỏ an toàn PE ñể nối vỏ các thiết bị ñiện
- ðiện áp ño giữa 2 pha khác nhau gọi là ñiện áp dây của lưới ñiện, ký hiệu U
d

- ðiện áp ño giữa dây pha với dây trung tính (hoặc dây pha với ñất) gọi là ñiện áp pha
của lưới ñiện, ký hiệu U
p
.
- Mối quan hệ giữa ñiện áp dây và ñiện áp pha: U
d
=
3
.U
p

Trong công trình xây dựng thường dùng ñiện áp 3 pha có U
d
=380V, U
p
=220V
X
L

Mặt ñất
Dâ
y d
ẫn

ðiện dung giữa ñất
và dây dẫn ñiện
D H K T D N
Bài giảng Cấp ñiện công trình xây dựng
Nguyễn Mạnh Hà - Trường ðại học kiến trúc ðà Nẵng 8

3.3. ðiện áp (U):







+ ðiện áp giữa 2 ñiểm là hiệu ñiện thế giữa 2 ñiểm ñó: U
AB
=ϕ
A
-ϕ
B

ðiện thế ϕ
A
là giá trị ño bằng V giữa ñiểm A và ñiểm ñược chọn làm ñất.
+ ðơn vị V, kV.
+ Chiều của ñiện áp quy ước từ nơi có ñiện thế cao ñến nơi có ñiện thế thấp.
3.4. Nguồn ñiện áp (U
nguồn
):
+ Là ñại lượng ñặc trưng cho khả năng tạo ra và duy trì giá trị ñiện áp, không phụ
thuộc vào sự biến ñộng của phụ tải.
+ Nếu máy biến áp, máy phát ñiện có công suất bé hơn tổng phụ tải tiêu thụ thì nó
không phải là nguồn ñiện.
3.5. ðiện áp ñịnh mức của lưới ñiện:
+ Ký hiệu ñiện áp ñịnh mức U

ñm

+ Với lưới ñiện 3 pha U
ñm
là ñiện áp dây
A
B
C
N/O
Phụ tải 3 pha

Phụ tải 1 pha

U
d
=380V
U
d
=380V
U
p
=220V

U
d
=380V
Dây pha
Dây pha
Dây pha
Trung tính

PE
Nối vỏ
Phụ tải 1 pha

ϕ
A

ϕ
A

ϕ
B

ϕ
B

L
1
L
2
ϕ
C

L
3
ϕ
A

D H K T D N
Bài giảng Cấp ñiện công trình xây dựng

Nguyễn Mạnh Hà - Trường ðại học kiến trúc ðà Nẵng 9
Nam châm ñi
ện


+ Với lưới ñiện 1 pha U
ñm
là ñiện áp pha
+ Nếu lưới ñiện vừa có thiết bị 1 pha vừa có thiết bị 3 pha thì người ta quy ước U
ñm
là
ñiện áp dây.
3.6. Công suất:
+ Công suất tác dụng (P ): là công suất mà thiết bị ñiện tiêu thụ ñể chuyển thành công
suất hữu ích khác. Công suất hữu ích có thể ở dạng nhiệt (bếp ñiện, lò nung, lò sấy, ), ở
dạng cơ năng (ñộng cơ, máy bơm nước, ). ở dạng hoá năng (sạc xe ñạp ñiện, sạc acquy,
ñiện phân nhôm, ) và nhiều dạng năng lượng khác.
ðơn vị W, kW, MW. Quan hệ MW=1000 kW=10
6
W

+ Công suất phản kháng (Q): là công suất tích trữ trong cuộn dây ñiện cảm L của thiết bị
ñiện. Công suất này không sinh công, các thiết bị ñiện chỉ mượn tạm của lưới ñiện ñể tạo từ
trường cho lõi thép, sau ñó hoàn trả lại cho lưới ñiện (quá trình nạp/phóng ñiện liên tục). Các
ñộng cơ ñiện là những thiết bị sử dụng nhiều công suất phản kháng và chúng chiếm số lượng
khá lớn trong mạng lưới ñiện công trình. Các thiết bị ñiện không phải là cuộn dây (lò sấy, lò
nung, ) thì Q=0.
ðơn vị VAR, kVAR, MVAR








Lò nấu chảy nhôm
ki
ểu ñiện trở

Bếp ñiện
ki
ểu ñiện trở

ði
ện trở 3 pha

Ru
ột ñộng c
ơ ñi
ện

ð
ộng c
ơ ñi
ện

P
cơ
D H K T D N
Bài giảng Cấp ñiện công trình xây dựng
Nguyễn Mạnh Hà - Trường ðại học kiến trúc ðà Nẵng 10
+ Công suất biểu kiến (S): hay còn gọi là công suất toàn phần. ðây là công suất lớn nhất
mà phụ tải ñiện có thể lấy từ lưới ñiện, xác ñịnh bằng công thức S
2
= P
2
+ Q
2

ðơn vị VA, kVA, MVA.
ðể có sự phân biệt giữa các công suất P, Q, S ta so sánh một cách tượng trưng thông qua
hình ảnh cốc bia như sau:

P = Nước bia màu vàng
Q = Bọt bia
S = Dung tích ly bia.

Người uống bia muốn uống ñược lượng bia là P
bao giờ cũng phải chọn ly bia có dung tích S > P vì
còn phần bọt bia Q tràn ra.
Tương tự, thiết bị ñiện cũng chỉ tiêu thụ lượng
ñiện thực là P nhưng người thiết kế ñiện bao giờ cũng
phải thiết kế nguồn cấp là S > P vì còn lượng công
suất phản kháng Q trao ñổi với lưới ñiện.

3.7. Dòng ñiện (I):
+ Là dòng chuyển dịch có hướng của các ñiện tích
+ ðơn vị A, kA
+ Chiều của dòng ñiện quy ước là chiều chuyển ñộng của ñiện tích dương.
+ Dòng ñiện ra khỏi nguồn luôn luôn phải có ñường trở về nguồn.
+ Dòng ñiện ñịnh mức I
ñm
: Là dòng ñiện ứng với chế ñộ làm việc tiêu chuẩn của thiết
bị do nhà chế tạo quy ñịnh. Ở chế ñộ tiêu chuẩn, phụ tải ñiện làm việc tối ưu ñạt hiệu suất
cao nhất η
max
và tiêu thụ công suất là P
ñm
.
+ Dòng ñiện làm việc I
lv
: Là dòng ñiện ứng với chế ñộ làm việc thực tế của thiết bị
ñiện. Ở chế ñộ thực tế hiệu suất làm việc của thiết bị η<η
max
và công suất tiêu thụ có thể
P>P
ñm

hoặc P<P
ñm
.
Dòng ñiện làm việc xác ñịnh theo biểu thức sau:
3
3
1
1
3.
p
lv p
d
p
lv p
p
S
I
U
S
I
U
=
=

3.8. Hệ số công suất cos
ϕ
ϕϕ
ϕ
:
Là hệ số nói lên hiệu quả sử dụng công suất tác dụng P của thiết bị. Cosϕ càng lớn thì

càng tốt.



P
Q
S
Cos
ϕ

D H K T D N
Bài giảng Cấp ñiện công trình xây dựng
Nguyễn Mạnh Hà - Trường ðại học kiến trúc ðà Nẵng 11
P, Q, S và cosϕ có mối quan hệ theo một tam giác vuông Gọi là tam giác công suất
Q không thể loại bỏ vì phải có nó mới truyền ñược năng lượng từ lưới ñiện thành cơ
năng/nhiệt năng/
Căn cứ vào tam giác vuông này ta có các biểu thức:
S
2
= P
2
+ Q
2

Q = P.tgϕ
P = S.cosϕ
Q = S.Sinϕ
Như vậy mỗi phụ tải ñược ñặc trưng bằng một bộ (P,Q,cosϕ). Nếu có 2 phụ tải nối chung
1 ñiểm thì ta coi ñiểm nối chung ñó như 1 phụ tải tổng ñặc trưng bằng bộ số (P,Q,cosϕ) xác
ñịnh từ các biểu thức:

P = P
1
+ P
2
Q = Q
1
+ Q
2
2 2
S P Q
= +

Q
tg
P
ϕ =











3.9. ðiện năng (A):
Là năng lượng sinh ra trong một khoảng thời gian ∆t bởi một thiết bị tiêu thụ công suất
tác dụng: A = P.∆t

ðiện năng có giá trị tương ñồng với công trong cơ học, nhiệt học,
ðơn vị Wh, kWh, MWh.
3.10. Ngắn mạch:
Là hiện tượng dòng ñiện tăng rất cao (gấp hàng chục, hàng trăm thậm chí hàng ngàn lần
so với bình thường) do dây dẫn chạm ñất, do chạm chập giữa các pha,…
ðây là tình trạng sự cố nghiêm trọng của lưới ñiện cần phải loại trừ.
Các dạng ngắn mạch: chạm ñất, chập các dây pha, 2 pha chạm ñất,…
Ta thấy S
≠
S
1
+ S
2
do ñó I
≠
I
1
+ I
2

P
1

Q
1

S
1

Cos

ϕ
1

P
2

Q
2

S
2

Cos
ϕ
2

P
Q
S
Cos
ϕ

P,Q,S

P
1
,Q
1
,S
1

P
2
,Q
2
,S
2
D H K T D N
Bài giảng Cấp ñiện công trình xây dựng
Nguyễn Mạnh Hà - Trường ðại học kiến trúc ðà Nẵng 12
3.11. Quá tải
Là hiện tượng dòng ñiện tăng lên vượt quá giá trị ñịnh mức của thiết bị ñiện nhưng vẫn
chưa có khả năng gây nguy hiểm cho thiết bị.
Nếu dòng ñiện này vẫn nằm trong giới hạn cho phép thì thiết bị vẫn làm việc bình
thường, nếu nó vượt quá giá trị cho phép nó trở thành sự cố cần phải loại trừ.
Một số thiết bị ñiện như máy biến áp, cho phép quá tải 40%.
Cần hạn chế tình trạng quá tải vì thiết bị sẽ nhanh giảm tuổi thọ.
3.12. Hiện tượng rò ñiện:
- Dòng ñiện chạm ñất, chạm vỏ thiết bị, chạm vào cơ thể người nhưng ñiện trở tại ñiểm
chạm lớn  Dòng ñiện chạm bé
- Gây nguy cơ cháy nổ, giật chết người nhưng thiết bị tự ñộng không cắt
D H K T D N
Bài giảng Cấp ñiện công trình xây dựng
Nguyễn Mạnh Hà - Trường ðại học kiến trúc ðà Nẵng 13
CHƯƠNG 1
PHỤ TẢI ðIỆN CÔNG TRÌNH

Phụ tải ñiện là nơi tiêu thụ ñiện năng. Khái niệm phụ tải ñiện là khái niệm rất rộng, có
thể là các thiết bị ñiện, các hộ gia ñình, các xí nghiệp, các thị xã, thành phố, Trong công
trình xây dựng khái niệm phụ tải ñiện có phạm vi hẹp hơn và thường ñồng nhất với thiết bị

tiêu thụ ñiện.
Việc xác ñịnh ñộ lớn phụ tải ñiện có ý nghĩa quan trọng về mặt kinh tế - kỹ thuật. Thật
vậy, nếu xác ñịnh phụ tải thiếu thì hệ thống ñường dây ñiện không ñủ cung cấp do bị quá tải.
Ngược lại nếu xác ñịnh phụ tải thừa dẫn ñến thiết kế hệ thống ñường dây quá dư thừa (như
dây to hơn, cột, móng lớn hơn, ) gây lãng phí nguồn vốn ñầu tư.
Từ những nhận ñịnh trên ta thấy việc xác ñịnh ñộ lớn phụ tải là quan trọng nhất khi thiết
kế cấp ñiện công trình. Tuy nhiên việc xác ñịnh rất phức tạp vì thiết bị ñiện rất ña dạng, thời
gian hoạt ñộng của từng thiết bị lại khác nhau và có tính ngẫu nhiên, khó dự báo quy luật
hoạt ñộng,… Do ñó công cụ hiệu quả ñể xác ñịnh phụ tải ñiện là xác suất thống kê.
1.1. Phân loại phụ tải ñiện công trình
1.1.1. Phân loại theo quy mô sử dụng
- Phụ tải nhỏ: là phụ tải có P < 80kW ; nguồn ñiện cấp cho các phụ tải này là các ñường
dây ñiện hạ áp 0,4kV.
- Phụ tải trung bình là phụ tải có công suất tác dụng 80kW ≤ P< 2000kW ; nguồn ñiện
cấp cho các phụ tải này là trạm biến áp hạ áp 22/0,4kV, 35/0,4kV,
- Phụ tải lớn: là phụ tải có công suất tác dụng P ≥ 2000kW hoặc P nhỏ hơn nhưng nằm ở
rất xa lưới ñiện; nguồn ñiện cấp cho các phụ tải này là ñường dây trung áp + trạm biến áp hạ
áp 22/0,4kV, 35/0,4kV,
1.1.2. Phân loại theo chức năng sử dụng ñiện
- Phụ tải ñiện chiếu sáng:
+ Môn học “Quang học kiến trúc” nghiên cứu chi tiết về thiết kế chiếu sáng công
trình. Do tính chất quan trọng của chiếu sáng bên trong, trong bài giảng này trình bày kỹ
nhưng phần chiếu sáng bên ngoài công trình cần tham khảo tài liệu khác.
+ Thiết kế phần quang: Tiêu chuẩn ñộ rọi, trang trí, tiện nghi, phù hợp công việc (ánh
sáng có thể nhấp nháy, màu sắc bị mất,…).
+ Ở ñây chỉ quan tâm ñến công suất ñiện mà ñèn tiêu thụ
+ Thiết kế phần ñiện: bố trí ñèn, tủ ñiều khiển ñèn, công tắc,…
- Phụ tải ñiện sinh hoạt:
+ Là phụ tải của các thiết bị ñiện phục vụ sinh hoạt của con người (ñiều hoà, ti vi, tủ
lạnh, máy giặt, máy tính, máy bơm nước,…)  chủ yếu là ñộng cơ không ñồng bộ và các

thiết bị ñiện tử.
+ Thiết kế ñiện có nhiệm vụ xác ñịnh vị trí thiết bị, ổ cắm ñiện cho thiết bị di ñộng
- Phụ tải ñiện sản xuất:
+ Là phụ tải cung cấp cho các máy sản xuất: trạm bơm, máy tiện, máy may, băng tải,
lò sấy, lò nung, lò mạ kẽm, lò luyện thép,…
D H K T D N
Bài giảng Cấp ñiện công trình xây dựng
Nguyễn Mạnh Hà - Trường ðại học kiến trúc ðà Nẵng 14
+ Chủ yếu là ñộng cơ 1 pha và 3 pha, các lò ñiện trở lớn,…
+ Thiết kế ñiện: lập mặt bằng cung cấp ñiện cho thiết bị
1.2. Các ñại lượng dùng ñể xác ñịnh nhu cầu phụ tải ñiện:
1.2.1 Công suất ñịnh mức của thiết bị (P
ñm
)
- P
ñm
là công suất tác dụng ñầu ra của thiết bị (chưa kể ñến tổn hao).
Với ñộng cơ: P
ñm
chính là công suất trên trục cơ
Với lò sấy, lò nung,…P
ñm
là công suất trên phần tử ñiện trở.
- ðơn vị W hoặc HP (sức ngựa). Theo quy ñịnh của Nhà nước về hệ thống ñơn vị ño
lường Việt Nam, 1HP = 745,7W.
1.2.2 Công suất ñặt của thiết bị
Công suất ñặt là lượng công suất mà nguồn ñiện phải cung cấp cho thiết bị. Lượng công
suất này gồm P
ñm
và phần tổn hao trong thiết bị.

a) Công suất ñặt tác dụng
- Ký hiệu P
ñ
, ñơn vị W, kW.
- P
ñ
Là công suất thực tế mà phụ tải tiêu thụ, ñồng nhất với W trong cơ học. ðây là phần
năng lượng ñược công tơ ño ñếm ñể tính tiền ñiện.
- Trên nhãn mác của máy thường ghi P
ñm
, do ñó muốn có P
ñ
phải tra lý lịch của thiết bị
kèm theo.
- Hiệu suất của thiết bị ñiện: η= P
ñm
/P
ñ

Hiệu suất của thiết bị cũng ñược ghi trên nhãn máy. Trường hợp không có thì tạm thời
chọn η= 0,8÷0,95.
- Công thức tính P
ñ
của thiết bị:
+ Thiết bị ñiện 1 pha: P
ñ 1 pha
= U
p
.I
p

.cosϕ
+ Thiết bị ñiện 3 pha: P
ñ 3pha
=
3 . . os
d d
U I c
ϕ

Trong ñó: U
p
, U
d
là ñiện áp pha, ñiện áp dây
I
p
, I
d
là dòng ñiện pha, dòng ñiện dây
cosϕ là hệ số công suất, thường có giá trị trong khoảng 0,8÷0,9.
b) Công suất ñặt phản kháng
- Ký hiệu Q
ñ
, ñơn vị VAR, kVAR.
- Là công suất vô công mà phụ tải trao ñổi với lưới ñiện. Thiết bị ñiện không tiêu thụ
công suất này mà chỉ nhận từ lưới ñiện ñể làm nhiễm từ cho lõi thép của ñộng cơ, sau ñó lại
trả về lưới ñiện. Công suất này chỉ tồn tại trong các thiết bị ñiện có quấn dây (các ñộng cơ
ñiện, cuộn ñiện kháng, ) còn trong các lò ñiện trở (ví dụ lò sấy hoa quả, lò nung thép, lò sấy
vải, ) không tồn tại công suất này.
- Công thức tính:

+ Thiết bị ñiện 1 pha: Q
ñ 1 pha
= U
p
.I
p
.sinϕ
+ Thiết bị ñiện 3 pha: Q
ñ 3pha
=
3
.U
d
.I
d
.sinϕ
c) Công suất ñặt biểu kiến
D H K T D N
Bài giảng Cấp ñiện công trình xây dựng
Nguyễn Mạnh Hà - Trường ðại học kiến trúc ðà Nẵng 15
- Ký hiệu S
ñ
, ñơn vị VA.
- Là công suất lớn nhất mà phụ tải ñiện có thể tiếp nhận từ nguồn ñiện. Chính là căn cứ
xác ñịnh dung lượng nguồn ñiện cung cấp.
- Công thức tính:
2 2
S P Q
= +
ñ ñ ñ

Nếu thiết bị ñiện chỉ là các lò ñiện trở thì Q
ñ
= 0, do ñó S
ñ
= P
ñ
.
1.2.3. Suất phụ tải ñiện
Trong thực tế, một số trường hợp thiết kế cung cấp ñiện cho công trình xây dựng, ban
ñầu chưa thể có số liệu về số lượng, chủng loại, cách bố trí của từng loại thiết bị ñiện sẽ sử
dụng cho công trình. Trường hợp này hay xảy ra ở giai ñoạn lập dự án ñầu tư, khi ñó công
trình xây dựng chưa có thiết kế chi tiết. Với trường hợp này người ta phải tính gần ñúng phụ
tải ñiện dựa vào suất phụ tải P
0
.
Suất phụ tải ñiện là ñại lượng thống kê dùng ñể xác ñịnh lượng công suất tác dụng phân
bố trên một ñơn vị sản phẩm.
ðơn vị P
0
(W/m
2
, W/sản phẩm, W/giường bệnh, W/chỗ ngồi,…)
P
0
thường cho trong tiêu chuẩn hoặc các sổ tay thiết kế tuỳ nhóm công trình. Hiện nay số
liệu này khá phổ biến và số lượng rất ña dạng nên thuận lợi cho công tác thiết kế.
Khi biết suất phụ tải thì việc xác ñịnh phụ tải ñiện công trình trở nên ñơn giản rất nhiều:
P
tt

= P
0
.S
P
tt
= P
0
.Số sản phẩm
P
tt
= P
0
.Số giường bệnh,…
1.2.4. Cường ñộ dòng ñiện ñịnh mức của thiết bị:
Cường ñộ dòng ñiện ñịnh mức của thiết bị là dòng ñiện do nguồn cung cấp ñến thiết bị
ñiện ở chế ñộ vận hành ñịnh mức.
- Loại phụ tải 1 pha:
2 2
. os . . os . .
m m
m m
m
p p p p
P Q
P P S
I
U c U c U U
ϕ η ϕ η η
+
= = = =

ñ ñ
ñ ñ ñ
ñ

- Loại phụ tải 3 pha:
2 2
3. . os 3. . . os 3. . 3. .
m m
m m
m
d d d d
P Q
P P S
I
U c U c U U
ϕ η ϕ η η
+
= = = =
ñ ñ
ñ ñ ñ
ñ

- Với các phụ tải dạng nhiệt (lò sấy, lò nung,…) do Q = 0 và cosϕ=1 nên:
m
p
P
I
U
=
ñ

ñ
với phụ tải nhiệt 1 pha
3.
m
d
P
I
U
=
ñ
ñ
với phụ tải nhiệt 3 pha
Cần lưu ý rằng phụ tải ñiện hoạt ñộng ở chế ñộ ñịnh mức là chế ñộ lý tưởng. Thực tế
thiết bị ñiện hoạt ñộng khác với chế ñộ ñịnh mức. Ví dụ máy cẩu 15 tấn hoạt ñộng cẩu vật
nặng 15 tấn là chế ñộ ñinh mức, nhưng thực tế nó cẩu tất cả các vật nặng có trọng lượng khác
nhau, có thể lớn hơn hoặc bé hơn 15 tấn.
1.2.5. Phụ tải tính toán của công trình P
tt


D H K T D N
Bài giảng Cấp ñiện công trình xây dựng
Nguyễn Mạnh Hà - Trường ðại học kiến trúc ðà Nẵng 16
Lý thuyết và thực tế ñã chứng minh rằng tổng công suất của tất cả các thiết bị ñiện trong
công trình
ΣP
ñ
không phải là nhu cầu thực mà lưới ñiện phải cung cấp. ðộ lớn công suất cần
cung cấp cho công trình là giá trị P
tt

< ΣP
ñ
, thậm chí có trường hợp P
tt
chỉ bằng 30% ΣP
ñ
.
Nguyên nhân của hiện tượng này là do các thiết bị có lượng thời gian làm việc khác
nhau, thời ñiểm bắt ñầu làm việc cũng khác nhau và có tính ngẫu nhiên.
ðể xác ñịnh chính xác P
tt
là một công việc rất khó khăn do quy luật hoạt ñộng của các
thiết bị có tính ngẫu nhiên cao. Người ta chỉ xác ñịnh gần ñúng bằng lý thuyết xác suất thống
kê và phân chia phụ tải trong công trình thành các nhóm theo các tiêu chí như:
+ Có quy trình công nghệ giống nhau: xưởng cơ khí, xưởng lắp ráp, xưởng nhiệt
luyện,…
+ Có quy mô công suất giống nhau: căn hộ chung cư, phòng học, phòng thí nghiệm,…
+ Có tính chất phụ tải giống nhau: hệ thống thang máy, hệ thống bơm nước, chiếu sáng
chung,…
Qua nghiên cứu các nhóm phụ tải ñiện công trình người ta có kết luận:
+ Tổng công suất sử dụng thực tế của 1 nhóm thường bé hơn tổng công suất ñặt của cả
nhóm  cần thiết phải ñưa vào hệ số nhu cầu K
nc
<1 ñể nói lên mức ñộ sử dụng công suất
thiết bị nhiều hay ít.
+ Nếu công trình có nhiều nhóm phụ tải khác nhau thì công suất cực ñại của các nhóm
không phải lúc nào cũng xuất hiện ñồng thời  cần thiết ñưa vào hệ số ñồng thời K
ñt
<1 với
công trình có nhiều nhóm phụ tải.

Qua quá trình nghiên cứu người ta ñặt ra tiêu chuẩn hoặc thống kê vào sổ tay các số liệu
về K
nc
cho từng nhóm thiết bị và K
ñt
cho loại công trình ñể phục vụ cho việc xác ñịnh phụ tải
tính toán.
Bảng thống kê K
nc
và K
ñt
ngày càng nhiều và càng chính xác nhờ các công trình mới liên
tục ñược xây dựng và có thống kê chi tiết, người thiết kế cấp ñiện công trình phải thường
xuyên cập nhật thông tin ñể có ñược những số liệu chính xác nhất.
ðể xác ñịnh P
tt
của công trình, cần thiết phải phân chia phụ tải thành các nhóm tương
ứng với số liệu K
nc
có sẵn.
Giả thiết công trình xây dựng có n nhóm, ta cần xác ñịnh công thức P
tt
cho công trình.
Xét nhóm i (i=1÷n) có m thiết bị ñiện. Phụ tải tính toán của nhóm i bằng tổng công suất
ñặt của m thiết bị nhân với hệ số nhu cầu của nhóm:
( )
( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )
1 1
( )
. . .

m m
k
tt i nc i i nc i k nc i
k k
k
P
P K P K P K
η
= =
= = =
∑ ∑
ñm
ñ ñ

( ) ( ) ( )
.
tt i tt i i
Q P tg
ϕ
=

Trong ñó:
P
tt(i)
là công suất tác dụng tính toán của nhóm thiết bị thứ i trong công trình
Q
tt(i)
là công suất phản kháng tính toán của nhóm thiết bị thứ i trong công trình
K
nc(i)

là hệ số nhu cầu của nhóm thứ i
( )
( )
1
( )
m
k
i
k
k
P
P
η
=
=
∑
ñm
ñ
là công suất ñặt của nhóm thứ i
D H K T D N
Bài giảng Cấp ñiện công trình xây dựng
Nguyễn Mạnh Hà - Trường ðại học kiến trúc ðà Nẵng 17
P
ñm(k)
là công suất ñịnh mức của thiết bị m trong nhóm i.
η
(k)
là hiệu suất của thiết bị thứu k trong nhóm i. Nếu không có số liệu này thì tạm lấy
η
(k)

=0,8÷0,95
tgϕ
(i)
là hệ số tính toán từ cosϕ
(i)
của nhóm thứ i. Trong thực tế rất khó ñể xác ñịnh giá
trị tgϕ
(i)
vì nó là giá trị ñại diện cho cả nhóm, trong khi ñó mỗi thiết bị trong nhóm lại có một
giá trị tgϕ khác nhau, ngoài ra không phải lúc nào cũng thu thập ñủ thông số tgϕ. Trong
trường hợp tốt nhất nếu tất cả các thiết bị trong nhóm có ñủ số liệu về cosϕ thì xác ñịnh cosϕ
cho nhóm i gồm m thiết bị như sau:
1 1 2 2
( )
1 2
. os . os . os
os

m m
i
m
P c P c P c
c
P P P
ϕ ϕ ϕ
ϕ
+ + +
=
+ + +

Trường hợp không ñủ số liệu có thể lấy gần ñúng cosϕ
(i)
=0,75÷0,85
Phụ tải tính toán của toàn bộ công trình gồm n nhóm:
( )
1
.
n
tt t tt i
i
P K P
=
=
∑
ñ

( )
1
.
n
tt t tt i
i
Q K Q
=
=
∑
ñ

2 2
tt tt tt

S P Q
= +

Trong ñó k
ñt
là hệ số ñồng thời của toàn bộ công trình, tra trong các sổ tay thiết kế cấp
ñiện công trình.
Ví dụ: Xí nghiệp có 2÷4 phân xưởng thì K
ñt
= 0,9÷0,95
Xí nghiệp có 5÷10 phân xưởng thì K
ñt
= 0,8÷0,85
Chung cư có 10÷14 căn hộ có K
ñt
= 0,63
1.2.6. Các phương pháp xác ñịnh phụ tải tính toán của công trình
a) Phương pháp chi tiết:
- Phạm vi sử dụng: ñã có thiết kế chi tiết, có bản vẽ bố trí thiết bị, máy móc và thống kê
ñược công suất của chúng.
ðây là phương pháp phổ biến trong thiết kế cấp ñiện công trình vì việc bố trí thiết bị ñiện
tiến hành song song với thiết kế xây dựng.
- Nội dung: phương pháp này tính theo công suất ñặt:
+ Chia phụ tải trong công trình thành các nhóm tương ứng với số liệu trong bảng tra K
nc
.
+ Thống kê công suất ñịnh mức P
ñm(k)
, hiệu suất η
(k)

của từng thiết bị theo nhóm
+ Tính tổng công suất ñặt mỗi nhóm P
ñ(i)

.+ Tra bảng tìm các hệ số K
nc(i)
cho mỗi nhóm.
+ Tính P
tt(i)
, Q
tt(i)

cho mỗi nhóm thiết bị.
+ Tra bảng tìm K
ñt
cho công trình. Nếu không có số liệu thì K
ñt
= 1
+ Tính P
tt
, Q
tt
, S
tt
cho cả công trình.
+ Chọn máy biến áp có công suất thoả mãn S
ñm
≥ S
tt
.

- Hướng dẫn chia công trình thành các nhóm phụ tải:
+ Công trình công nghiệp: chia thành các phân xưởng, khu văn phòng:
+ Công trình nhà ở riêng lẻ: coi toàn bộ thiết bị trong nhà là 1 nhóm.
D H K T D N
Bài giảng Cấp ñiện công trình xây dựng
Nguyễn Mạnh Hà - Trường ðại học kiến trúc ðà Nẵng 18
+ Công trình công cộng: chia thành nhóm phụ tải sinh hoạt, nhóm thiết bị chuyên dùng,
nhóm phụ tải dùng chung (như bơm nước, thang máy, chiếu sáng hành lang, …)
b) Phương pháp tổng hợp:
- Phạm vi sử dụng: Chưa có thiết kế chi tiết (ñang quy hoạch, ñang lập dự án,…).
- Nội dung: Tính theo suất phụ tải
hoặc dựa theo số liệu công trình tương tự:
+ Trường hợp tính theo công trình tương tự: khi ñó suất phụ tải P
0
thường ñược thống kê
cho toàn bộ công trình, không phân chia thành nhóm thiết bị tiêu thụ ñiện:
Khi biết suất phụ tải P
0
trên một ñơn vị ño (ví dụ m
2
, tấn sản phẩm,…) thì phụ tải tính
toán của cả công trình bằng P
0
nhân với số lượng (số diện tích, số tấn sản phẩm,…). Ví dụ:
P
tt
= P
0
.S (S là diện tích)
P

tt
= P
0
.m (m là quy mô sản phẩm tính theo tấn).
+ Trường hợp tính theo suất phụ tải: Suất phụ tải ñược thống kê khá chi tiết và ñược cho
trong các sổ tay thiết kế. Các bảng thống kê thường lập theo từng nhóm thiết bị chứ không
theo công trình. Ví dụ với hệ thống cấp ñiện cho một nhà thi ñấu bóng rổ người ta thống kê
P
0cs
cho chiếu sáng theo diện tích; thống kê P
0dc
cho thiết bị dùng chung theo số chỗ ngồi
trong sân, …. Khi ñó ta phải tính riêng từng nhóm:
P
ttcs
= P
0cs
× Diện tích sân
P
ttdc
= P
0dc
× số chỗ ngồi
Và công suất tính toán cho cả công trình:
P
tt
= P
ttcs
+ P
ttdc

1.3. Xác ñịnh Ptt một số công trình ñiển hình:
1.3.1. P
tt
của các phụ tải chiếu sáng:
- Chiếu sáng là thành phần rất quan trọng trong bất kỳ công trình xây dựng nào.
- Tính toán, thiết kế chiếu sáng thuộc môn học “Quang học kiến trúc”, riêng chiếu sáng
bên trong công trình ñược trình bày trong chương 6.
- Kết quả thiết kế chiếu sáng sẽ ñưa ñến giải pháp chọn lựa chủng loại ñèn và bố trí
chúng trong công trình do ñó công suất của từng loại ñèn ñược xác ñịnh  liệt kê ñược công
suất của các thiết bị chiếu sáng.
- Khi ñã có thiết kế chi tiết thì xác ñịnh P
tt
theo phương pháp chi tiết.
1.3.2. P
tt
của phụ tải nhà ở gia ñình, căn hộ, biệt thự ñộc lập:
- Loại công trình này thường thực hiện thiết kế chi tiết ngay mà không cần phải lập dự án
hay kế hoạch  Biết ñược chi tiết chủng loại và việc bố trí thiết bị ñiện  P
tt
xác ñịnh theo
phương pháp chi tiết.
- Phụ tải ñiện trong công trình này gồm chiếu sáng, quạt thông gió, máy lạnh, máy giặt,
tủ lạnh,… ñược xếp chung 1 nhóm phụ tải sinh hoạt
. Do chỉ có 1 nhóm nên K
ñt
=1.
Các ổ cắm ñiện cần tính chính xác P
ổ cắm
= 220V.I
Trong ñó:

220V là ñiện áp pha của ổ cắm
I là dòng ñiện ñịnh mức của ổ cắm (có ghi trên vỏ ổ cắm).
D H K T D N
Bài giảng Cấp ñiện công trình xây dựng
Nguyễn Mạnh Hà - Trường ðại học kiến trúc ðà Nẵng 19
- Trường hợp không biết dòng ñiện, tạm tính P
ổ cắm
=1000W
- Tính P
tt
theo phương pháp chi tiết với K
nc
tra trong sổ tay còn K
ñt
=1.
1.3.3. P
tt
của phụ tải nhà công cộng
- Bao gồm: chung cư, nhà làm việc, trường học, siêu thị, bệnh viện,…
- Thường phân phụ tải thành 3 nhóm:
+ Nhóm phụ tải sinh hoạt: ñiện chiếu sáng, , quạt gió, máy lạnh,…
( )
/ ( )
1 1
( )
. .
m m
k
tt sh k
k k

k
P
P K P K
η
= =
= =
∑ ∑
ñm / sh
nc ñ / sh nc

Trong ñó:
K
nc
là hệ số nhu cầu của công trình
(bệnh viện, trường học,…)
P
ñ/sh(k)
là suất ñặt các thiết bị sinh hoạt tthứ k
m là số lượng thiết bị ñiện sinh hoạt
P
ñm/sh(k)
là công suất ñịnh mức của thiết bị ñiện sinh hoạt thứ k
η
(k)
là hiệu suất của thiết bị thứ k
+ Nhóm phụ tải chuyên dùng: Thiết bị thí nghiệm, y tế, thể thao,…:
( )
/ ( )
1 1
( )

. .
m m
k
tt tb k
k k
k
P
P K P K
η
= =
= =
∑ ∑
ñm / tb
nc / tb ñ / tb nc / tb

Trong ñó:
K
nc/tb
là hệ số nhu cầu của nhóm thiết bị chuyên dùng.
m là số lượng thiết bị ñiện chuyên dùng
P
ñ/tb(k)
là suất ñặt các thiết bị chuyên dùng thứ k
P
ñm/tb(k/0)
là công suất ñịnh mức của thiết bị ñiện chuyên dùng thứ k
η
(k)
là hiệu suất của thiết bị chuyên dùng thứ k
+ Nhóm phụ tải dùng chung: thang máy, bơm nước, thông gió tầng hầm,… lại ñược chia

thành 2 nhóm nhỏ ñể tính riêng do tính chất làm việc của chúng rất khác nhau.
* Nhóm thang máy:

( )
/ ( ) ( )
1
. S%
m
tt tm m k k k
k
P K P T P
=
= +
∑
nc / tm ñ ñ

Trong ñó:
K
nc/tm
là hệ số nhu cầu của nhóm thang máy (tra sổ tay).
P
ñm(k)
là công suất ñịnh mức ñộng cơ chính của thang máy thứ k.
TS% là hệ số thời gian làm việc = 0,15; 0.20; 0,40 ; 0,60
P
ñk(k)
là công suất của thiết bị ñiều kiển trong thang máy, nếu không có số liệu
thì tạm thời lấy P
ñk
= 15%.P

ñm
.
D H K T D N
Bài giảng Cấp ñiện công trình xây dựng
Nguyễn Mạnh Hà - Trường ðại học kiến trúc ðà Nẵng 20
m là số thang máy trong công trình.
* Nhóm ñộng cơ dùng chung (bơm nước, thông gió,…)

/ ( )
/ ( )
1 1
( )
. .
m m
m c k
tt c c c k c
k k
k
P
P K P K
η
= =
= =
∑ ∑
ñ ñ
ñ nc/ ñ ñ / ñ nc / ñ

Trong ñó:
K
nc/ñc

là hệ số nhu cầu.
m là số ñộng cơ bơm.
Theo 20TCN-27-91 thì: K
nc/ñc
=1 khi m=1÷3 và K
c
=0,8 khi m ≥ 3.
P
ñm/ñc(k)
là công suất ñịnh mức ñộng cơ bơm thứ k
η là hiệu suất của ñộng cơ bơm
- Cuối cùng ta tính ñược P
tt
của toàn bộ công trình nhà ở công cộng:
P
tt
= K
ñt
. (P
tt/sh
+ P
tt/tb
+ P
tt/tm
+ P
tt/ñc
)
Trong ñó k
ñt
là hệ số ñồng thời của toàn bộ công trình nhà ở công cộng.

Ngoài ra theo quy ñịnh tại 20TCN-27-91, công trình nhà ở công cộng phải ñặt nguồn dự
phòng ≥ 5%.P
tt
ñể cung cấp cho chiếu sáng khẩn cấp, cứu hỏa,…. Phụ tải này không tính
trong P
tt
mà tính riêng.
1.3.4. P
tt
của phụ tải nhà công nghiệp
- Nhà công nghiệp gồm: nhà máy, xí nghiệp, phân xưởng,…
- Thường phân phụ tải ñiện thành 2 nhóm:
+ Phụ tải khu văn phòng: Văn phòng trong các xí nghiệp thường có 1-3 tầng, không có
thang máy, ñộng cơ bơm chỉ có 1 cái,  Tất cả thiết bị ñiện khu văn phòng ñược xếp vào
nhóm phụ tải sinh hoạt:
( )
/ ( )
1 1
( )
. .
m m
k
tt vp k
k k
k
P
P K P K
η
= =
= =

∑ ∑
ñm / vp
nc / vp ñ / vp nc / vp

+ Phụ tải khu sản xuất: chia thành các xưởng. Giả sử nhà máy có n xưởng, ta lần lượt
tính P
tt
cho từng phân xưởng:
/ 1( )
/ 1 ( )
1 1
( )
/ ( )
/ ( )
1 1
( )
. .


. .
m m
m x k
tt x k
k k
k
m m
m xn k
tt xn k
k k
k

P
P K P K
P
P K P K
η
η
= =
= =

= =






= =


∑ ∑
∑ ∑
ñ
nc / x1 ñ / x1 nc / x1
ñ
nc / xn ñ / xn nc / xn

Trong ñó:
P
tt/x1
,

P
tt/x2
,… là phụ tải tính toán của xưởng 1, 2, ….
K
nc/x1
, K
nc/x2
, …. Là hệ số nhu cầu của xưởng 1, 2, ….
P
ñ/x1(k)
,

P
ñ/x2(k)
,… là công suất ñặt thiết bị thứ k của xưởng 1, 2, ….
P
ñm/x1(k)
,

P
ñm/x2(k)
,… là công suất ñịnh mức thiết bị thứ k của xưởng 1, 2, ….
D H K T D N
Bài giảng Cấp ñiện công trình xây dựng
Nguyễn Mạnh Hà - Trường ðại học kiến trúc ðà Nẵng 21
Như vậy phụ tải tính toán khối phân xưởng là:
/ x
1
.

n
tt s t
i
P K P
=
=
∑
ñ tt / x(i)

+ Phụ tải tổng hợp của nhà công nghiệp:

/ / x
xn tt vp tt s
P P P
= +

1.4. Tìm hiểu các ñộng cơ ñiện không ñồng bộ - loại phụ tải ñiện phổ biến nhất:
- Là loại ñộng cơ rất phổ biến trong nhà ở, công trình xây dựng, xí nghiệp sản xuất,…
+ Nhà ở: dùng ñộng cơ 1 pha: máy giặt, tủ lạnh, máy xay sinh tố, bơm nước, thông
gió, quạt máy,…
+ Công trình: máy khoan, máy cắt ñĩa, máy cưa gạch, máy vặn bulon, máy mài, máy
ñầm, máy trộn beton,…
+ Xí nghiệp: máy tiện ren, máy bào, máy cưa sắt,…
- Cần thiết phải hiểu cấu tạo, tính năng, nguyên lý làm việc của nó
- Xem trang 102-106 Giáo trình ñể hiểu rõ hơn về nguyên lý, cấu tạo và quy trình vận
hành. Bài giảng này chỉ nêu những vấn ñề chính, trong ñó giải thích một cách dễ hiểu nguyên
tắc truyền năng lượng trong ñộng cơ.

Về cấu tạo, ñộng cơ không ñồng bộ gồm stato (phần tĩnh, hay còn gọi là phần ñứng yên)
bao bên ngoài. Stato có cấu tạo là gồm lõi thép trên ñó xẻ rãnh ñể quấn các vòng dây, do ñó
bản than nó là một cuộn cảm L sinh ra từ trường. Do cách bố trí dây trong nhiều rãnh mà
chúng tạo ra một từ trường xoay tròn. Stato ñược nối dây với nguồn ñiện ñể nhận năng lượng







Stator ñộng cơ
Rotor ñộng cơ
Quay

Stator

Vùng lấp ñầy
từ trường
Nguồn ñiện
cấp ñến Stator

Dây quấn trong ñộng cơ ñiện

D H K T D N
Bài giảng Cấp ñiện công trình xây dựng
Nguyễn Mạnh Hà - Trường ðại học kiến trúc ðà Nẵng 22
Roto cũng là lõi thép có xẻ rãnh ñể quấn các vòng dây dẫn ñiện. trục roto ñược nối về
mặt cơ học ñến các máy sản xuất như bơm nước, cần cẩu, …. ðiểm ñặc biệt là dây ñiện trong
roto không ñược nối ñến nguồn ñiện nào cả, nó hoàn toàn ñộc lập với stato (giữa stato và roto
có khe hở không khí). Vậy làm sao mà năng lượng ñiện truyền sang roto ñể nó quay ñược
trong khi nó không ñược cấp nguồn ñiện nào.
ðiều này hoàn toàn nhờ vào từ trường lấp ñầy trong khe hở giữa roto và stato. Từ trường
này chính là môi trường truyền dẫn năng lượng từ stato sang roto ñể làm roto quay và sinh
công cơ học (công có ích). Từ trường này do công suất phản kháng Q sinh ra, nó không sinh
ra công có ích, nhưng nếu không có nó thì ñộng cơ ñứng yên.
1.5. Biểu ñồ mật ñộ phụ tải ñiện và tâm hình học của nó:
1.5.1. Biểu ñồ mật ñộ phụ tải ñiện
ðối với công trình xây dựng gồm nhiều khu vực phụ tải trải rộng trên mặt bằng, ñể ñánh
giá mật ñộ phân bố phụ tải trên diện tích xây dựng người ta dùng biểu ñồ mật ñộ phụ tải ñiện.
* Biểu ñồ mật ñộ phụ tải ñiện: là bản vẽ tập hợp các hình tròn có tâm là tâm hình học
của phụ tải ñiện còn bán kính tính theo công thức:
2
. .
.
tt
tt
S
S R m R
m
π
π
= ⇒ =

Trong ñó:
S
tt
là công suất tính toán của phụ tải (phân xưởng, khối nhà,…)
m là hệ số tỷ lệ, tính bằng kVA/cm
2
, kVA/m
2
,
… ñược chọn sao cho kích thước của
S
tt
phù hợp với bản vẽ.
- Biểu ñồ mật ñộ phụ tải ñiện ñược lập cho công trình xây dựng có nhiều phụ tải hạ áp
riêng biệt trên mặt bằng, ví dụ xí nghiệp có nhiều phân xưởng, khu ñô thị gồm nhiều khối
nhà,…
- Không lập biểu ñồ mật ñộ phụ tải cho chung cư cao tầng.
- Biểu ñồ mật ñộ phụ tải ñiện ñược dùng ñể xác ñịnh vị trí ñặt nguồn ñiện sao cho ñúng
trọng tâm của phụ tải.
1.5.2. Tâm hình học của phụ tải ñiện:
Tâm hình học của phụ tải ñiện là trọng tâm của biểu ñồ mật ñộ phụ tải ñiện. Khu vực nào
của công trình có mật ñộ phụ tải càng cao thì tâm hình học càng gần nó.
Tâm hình học chính là nơi ñặt nguồn cung cấp ñiện cho cả công trình với tổn thất công
suất và tổn thất ñiện áp bé nhất (không chứng minh)
Trong thiết kế cũng như quy hoạch ñể cấp ñiện cho một cụm công trình thì phải xác ñịnh
vị trí ñặt trạm biến áp cấp ñiện. Vị trí này phải càng gần nơi tiêu thụ ñiện càng tốt. Khi phụ
tải phân bố không ñồng ñều (nơi nhiều, nơi ít và trải rộng trên mặt bằng) thì việc xác ñịnh vị
trí bằng thủ công không thể thực hiện ñược mà phải tính thông qua công thức trọng tâm.
Vị trí của trạm biến áp phụ thuộc vào ñiều kiện kinh tế-kỹ thuật, ñịa hình, ñịa chất của
khu vực xây dựng,… Khi thiết lập một hệ trục toạ ñộ bất kỳ trên mặt bằng xây dựng ta sẽ xác

ñịnh ñược vị trí tương ứng của các phụ tải, trên cơ sở ñó xác ñịnh vị trí tối ưu của trạm biến
áp.
Tâm hình học của vị trí ñặt trạm biến áp xác ñịnh như sau:
D H K T D N
Bài giảng Cấp ñiện công trình xây dựng
Nguyễn Mạnh Hà - Trường ðại học kiến trúc ðà Nẵng 23
* Xác lập một hệ trục tọa ñộ XOY trên bản vẽ biểu ñồ mật ñộ phụ tải ñiện, trong ñó
gốc O có thể chọn tùy ý, nhưng thường chọn gốc là góc trái dưới cùng của bản vẽ.
* Xác ñịnh tọa ñộ tâm hình học theo công thức trọng tâm:
0 0
. .
tti i tti i
i i
tti tti
i i
S x S y
X Y
S S
= =
∑ ∑
∑ ∑

Trong ñó: S
tti
là công suất biểu kiến tính toán của phụ tải thứ i.
x
i
, y
i
là tọa ñộ của phụ tải khu thứ i.

Sau khi xác ñịnh ñược vị trí ñặt trạm biến áp tại tâm hình học, ta phải ñiều chỉnh vị trí
nếu tâm ñó không hợp lý, ví dụ vị trí ñó bị vướng công trình ñã có, nằm trên mặt bằng ñể sản
phẩm, mất mỹ quan,…
D H K T D N
Bài giảng Cấp ñiện công trình xây dựng
Nguyễn Mạnh Hà - Trường ðại học kiến trúc ðà Nẵng 24
CHƯƠNG 2
NGUỒN ðIỆN CẤP CHO CÔNG TRÌNH

2.1. Tổng quan về các loại nguồn ñiện cấp cho công trình
- Nguồn ñiện là nơi phát ra ñiện năng ñể cung cấp cho phụ tải.
- Dưới góc ñộ cấp ñiện công trình xây dựng thì nguồn ñiện có 3 loại:
+ Máy biến áp (của chủ ñầu tư hoặc của ngành ðiện lực)
+ Máy phát ñiện (chủ yếu là máy phát ñiện chạy dầu diezen)
+ Các bộ lưu ñiện công suất lớn (UPS=Uninterruptible Power System)
- Trong 3 loại nguồn ñiện trên, máy biến áp là loại nguồn ñiện phổ biến nhất, hiệu quả
kinh tế, tin cậy, chi phí vận hành thấp, không cần bảo dưỡng,…
- Máy phát ñiện chạy dầu diezen tiêu tốn rất lớn dầu diezen, vận hành phức tạp, bảo
dưỡng liên tục ngay cả khi không vận hành. Do ñó nó không ñược dùng làm nguồn ñiện cấp
cho công trình mà làm nguồn dự phòng khi mất ñiện lưới (Trừ những vùng không thể cấp
ñiện lưới như hải ñảo, vùng núi cao,…).
Giá thành máy phát ñiện khá ñắt (ví dụ máy phát 550kVA hãng Perkins của Anh giá
64.755USD vào cuối 2008). Chỉ những cơ quan quan trọng mới ñầu tư các nguồn dự phòng
bằng máy phát diezen (bệnh viện, khách sạn cao cấp, Uỷ ban tỉnh,…)
- Các bộ lưu ñiện UPS công suất lớn thực chất là hệ thống acquy có trang bị bộ chuyển
nguồn từ một chiều sang xoay chiều (gọi là bộ nghịch lưu).
UPS có ưu ñiểm là ñộ tin cậy rất cao, khởi ñộng ngay tức thì khi xảy ra mất ñiện,…
Nhược ñiểm của UPS là giá rất ñắt, dung lượng acquy có hạn, phải có phòng chứa acquy
lớn và phải ñầu tư hệ thống thông gió.
UPS cũng dùng làm nguồn dự phòng khi mất ñiện lưới nhưng giá thành ñắt hơn máy

phát ñiện nên thường sử dụng cho những nơi ñặc biệt quan trọng như phòng mổ bệnh viện,
tổng ñài viễn thông, trạm biến áp 110kV trở lên, phòng ñiều hành sân bay, nhà lễ nghi Chính
phủ,…
- Sơ ñồ kết nối của nguồn ñiện công trình:
Tuỳ vào tính chất quan trọng của công trình hoặc yêu cầu của chủ ñầu tư mà việc chọn
lựa các sơ ñồ kết nối nguồn có khác nhau.
Phụ tải không quan trọng thì chỉ ñầu tư nguồn ñiện là máy biến áp
Phụ tải quan trọng thì ñầu tư hệ thống: máy biến áp + máy phát ñiện
Phụ tải ñặc biệt quan trọng thì ñầu tư hệ thống: máy biến áp + máy phát ñiện + UPS hoặc
hệ thống: máy biến áp + UPS
2.2. Những yêu cầu cơ bản của nguồn ñiện cấp cho công trình
+ Chất lượng ñiện: ðiện áp (±5% ñiện áp danh ñịnh), tần số (±0,2Hz). ðây là quy ñịnh
bắt buộc trong Luật ðiện lực và Nghị ñịnh số 105/2005/Nð-CP. Tất cả các ñơn vị cung cấp
ñiện ñều phải ñảm bảo chất lượng ñiện nằm trong giới hạn cho phép.
+ Công suất phải ñủ lớn (P
nguồn
>> P
phụ tải
). ðây là vấn ñề rất quan trọng khi quyết
ñịnh ñầu tư. Khi tính toán phải có hệ số dự phòng mở rộng trong tương lai.
D H K T D N
Bài giảng Cấp ñiện công trình xây dựng
Nguyễn Mạnh Hà - Trường ðại học kiến trúc ðà Nẵng 25
2.3. Máy biến áp:

- Dưới góc ñộ hệ thống ñiện thì MBA không phải là nguồn ñiện mà là thiết bị truyền tải
ñiện.
MBA tăng áp: ñiện áp ñầu ra lớn hơn ñầu vào
MBA giảm áp: ñiện áp ñầu ra nhỏ hơn ñầu vào
- Nếu chỉ xét dưới góc ñộ cấp ñiện công trình thì MBA chính là nguồn ñiện  môn học
này chỉ xét MBA với tư cách là nguồn ñiện.
MBA cấp ñiện cho công trình và thuộc loại giảm áp, vì nó thường lấy ñiện ở cấp cao hơn
(22, 35, 15 kV) ñể chuyển thành ñiện áp của thiết bị (380/220V).
2.3.1 Cấu tạo chung của máy biến áp cấp ñiện công trình:

MBA công trình
MBA truyền tải 220kV
Lõi thép
Cu
ộn dây hạ áp

Cuộn dây cao áp
~

Cuộn dây hạ áp
Cuộn dây cao áp
Lõi thép
D H K T D N