Bài giảng Kỹ thuật cơ điện - Nguyễn Mạnh Hà

Bài giảng Kỹ thuật cơ điện cung cấp cho người học những kiến thức như: Hệ thống điện trong công trình xây dựng; Chống sét cho công trình xây dựng; Chiếu sáng nhân tạo bên trong công trình xây dựng; Hệ thống phòng cháy, chữa cháy trong công trình xây dựng; Thang máy, thang cuốn trong công trình xây dựng; Hệ thống thông tin – điện tử trong công trình xây dựng;...Mời các bạn cùng tham khảo!

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC ĐÀ NẴNG

Nguyễn Mạnh Hà

BÀI GIẢNG

KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN

Đà Nẵng 20-10-2019

PHẦN MỞI ĐẦU: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MÔN HỌC

1 Sự cần thiết của hệ thống kỹ thuật cơ điện trong công trình xây dựng

Hệ thống kỹ thuật cơ điện (còn được gọi là hệ thống trang thiết bị kỹ thuật trong công trình) bao gồm các hệ thống: cấp thoát nước, phòng cháy chữa cháy, giao thông, điện tử-tin học, Các hệ thống này có mục đích phục vụ người sử dụng một cách tốt nhất, hữu hiệu nhất và thể hiện sự tiện nghi, tính hiện đại của công trình xây dựng

Bố trí các hệ thống kỹ thuật cơ điện trong công trình là nhu cầu thiết yếu của bất kỳ công trình xây dựng nào, đặc biệt là các công trình cao tầng nhằm phục vụ cho nhu cầu sử dụng của con người nhưng phải hợp lý về mặt vốn đầu tư và nhu cầu của chủ đầu tư

Do chúng nằm trong một hệ thống nên có tính thống nhất, tác động ảnh hưởng lẫn nhau Một hệ thống bị sự cố thì các hệ thống khác bị ảnh hưởng hoặc bị đình trệ Bất kỳ hệ thống nào bị sự cố cũng đều giảm hiệu quả sử dụng của toà nhà, giảm năng suất lao động, thậm chí

sẽ gây mất an toàn

Các hệ thống kỹ thuật cơ điện có tốc độ phát triển và đổi mới công nghệ rất nhanh, do đó người kỹ sư, kiến trúc sư phải thường xuyên cập nhật thông tin về lĩnh vực này để sử dụng trong công trình mang lại hiệu quả cao nhất

2 Không gian kỹ thuật:

Khi lắp đặt các hệ thống kỹ thuật cho công trình đòi hỏi phải có một khoảng không gian nhất định để lắp đặt các đường ống, đường dây, giá đỡ, các máy móc thiết bị, các phòng máy, thậm chí cả một tầng nhà Những khoảng không gian đó đều được gọi chung là không gian

kỹ thuật Nói cách khác, không gian kỹ thuật chính là các không gian dành cho việc lắp đặt các hệ thống kỹ thuật trong công trình xây dựng

Không gian kỹ thuật có thể phân ra nhiều loại khác nhau:

- Trần kỹ thuật (Trần KT): là khoảng không gian nằm phía trên trần treo và dưới của trần

kết cấu sàn, dành để lắp đặt các đường ống, đường dây và các thiết bị cho các hệ thống kỹ thuật mà trong phòng không thể nhìn thấy nhờ lớp trần treo đã che khuất

- Sàn kỹ thuật (sàn KT): là khoảng không gian nằm phía trên sàn kết cấu và phía dưới lớp

sàn nội thất (thường cấu tạo bằng các tấm cứng kê lên trên hệ thống khung thép, mặt sàn trải tấm thảm) thường dành để đi các dây điện tới các thiết bị cần thiết cung cấp cho các ổ cắm

Nguyễn Mạnh Hà - Trường Đại học kiến trúc Đà Nẵng Trang 2

điện, ổ cắm điện thoại, ổ cắm vi tính, micro, tai nghe, cho các bàn làm việc hay các bàn đại biểu hội nghị

- Hộp kỹ thuật (Hộp KT): là khoảng không gian hình ống đứng, chạy xuyên suốt qua các

tầng nhà, dành để lắp đặt các đường ống hoặc các đường dây trục đứng (trục chính) để phân phối các đường ống hay các đường dây nhánh vào các tầng, hoặc thu gom từ các ống nhánh đưa về

- Tầng kỹ thuật (Tầng KT): là khoảng không gian của một tầng nhà dành riêng cho việc

bố trí lắp đặt các hệ thống kỹ thuật, trường hợp này thường gặp với những công trình có quy

mô số tầng nhà lớn cần phải phân khu kỹ thuật cho đảm bảo về áp lực và độ dài đường ống hoặc các công trình phải thu gom nhiều đường ống kỹ thuật nằm rải rác về một vài điểm để không ảnh hưởng đến không gian các phòng công cộng bên dưới

- Phòng kỹ thuật (Phòng KT): là không gian buồng khép kín, thường có cửa ra vào để

bảo vệ an toàn, dành để lắp đặt các máy móc thiết bị điều khiển, đo đếm, van khoá, công tắc cầu dao, Phòng kỹ thuật có thể là một phòng nhỏ chỉ 1-2m2 nhưng cũng có thể là cả một phòng rất lớn tới 100 m2 như cho hệ thống máy điều hoà trung tâm

3 Giới thiệu tổng quát các hệ thống kỹ thuật trong công trình xây dựng:

c) Hệ thống chống sét

Hệ thống chống sét được thiết kế lắp đặt nhằm đảm bảo an toàn chống sét cho ngôi nhà, cho người và an toàn cho các thiết bị dùng điện trong toà nhà, có nhiều giải pháp thiết kế chống sét từ đơn giản đến hiện đại như: Franklin, lồng Faraday hay chống sét tiên đạo

d) Hệ thống chiếu sáng nhân tạo trong công trình

Chiếu sáng nhân tạo ngày nay chủ yếu bằng đèn điện, trong đó bóng đèn huỳnh quang được sử dụng khá phổ biến, đặc biệt các thế hệ đèn tiết kiệm năng lượng Ánh sáng nhân tạo

là hệ thống kỹ thuật thiết yếu của toà nhà, đảm bảo hiệu quả làm việc và sự tiện nghi đối với người sinh sống và làm việc trong đó Một số hệ thống chiếu sáng còn tạo ra điểm nhấn của công trình kiến trúc

Nhiệm vụ thiết kế chiếu sáng là tính toán số lượng, phân bố các đèn chiếu sáng hợp lý trong công trình đảm bảo tiện nghi cho mắt người và mỹ quan của công trình Tính toán chiếu sáng bên ngoài công trình như lối đi bộ, đường giao thông, vườn hoa,… đảm bảo an toàn lưu thông nhưng cũng không gây lãng phí năng lượng

e) Hệ thống phòng cháy, chữa cháy (PCCC)

Như trước đây việc PCCC cho một công trình kiến trúc chủ yếu là các bình cứu hoả cầm tay hoặc thiết kế hệ thống vòi cứu hoả thủ công treo tường Nhưng ngày nay do nhu cầu về PCCC đòi hỏi cao hơn, kịp thời hơn để đảm bảo an toàn cho con người trong các toà nhà cao tầng, các công trình công cộng đông người với những tài sản và kinh phí đầu tư rất lớn vào công trình, do đó các hệ thống PCCC hiện đại và tự động hoá cao đã được ứng dụng rất rộng rãi trong các công trình kiến trúc hiện đại Các hệ thống PCCC hiện đại chỉ mới xuất hiện gần đây ở Việt Nam từ khi xuất hiện những toà nhà cao tầng Tuỳ theo quy mô và yêu cầu cụ thể của mỗi công trình mà có thể lựa chọn các giải pháp thiết kế và lựa chọn các thiết bị PCCC cho phù hợp

g) Hệ thống thang máy, thang cuốn

Đây cũng là một lĩnh vực mới xuất hiện ở Việt Nam khi bắt đầu xây dựng nhà cao tầng Với nhà cao tầng thang máy là phương tiện giao thông chính, do đó việc thiết kế lắp đặt là bắt buộc Ngoài ra đối với một số công trình đặc biệt khác như bệnh viện, nhà ga, siêu thị, hội chợ triển lãm, không kể số tầng, người ta vẫn có thể lắp đặt thang máy để sử dụng cho thuận tiện (như để vận chuyển bệnh nhân, vận chuyển trong các trường hợp các công trình công cộng đông người có số lượt người qua lại lớn, mật độ tập trung)

Thang máy có nhiều loại: thang máy đứng, thang máy cuốn (thang máy đặt nghiêng khoảng 25 đến 300) Ngoài ra tại các công trình như nhà ga còn sử dụng loại thang máy cuốn nằm ngang với mặt sàn để vận chuyển người và hàng hoá dọc theo các hành lang dài có trật

tự Nhiệm vụ thiết kế kiến trúc là xác định vị trí lắp đặt thang cho hợp lý về giao thông, số lượng phục vụ đủ, khoảng cách giữa các nhóm thang và bán kính phục vụ hợp lý đồng thời phải bố trí khoảng trống đủ kích thước để lắp đặt các thiết bị cho thang

h) Hệ thống thông tin – điện tử

Đây là hệ thống kỹ thuật hiện đại có tốc độ phát triển cực kỳ nhanh Hệ thống bao gồm nhiều loại: hệ thống điện thoại, hệ thống mạng internet, hệ thống điều khiển tự động cho toàn nhà, hệ thống bảo vệ chống đột nhập,

Nhiệm vụ của người thiết kế là xác định mức độ trang bị cho công trình và mạng lưới các

hệ thống đường dây đi qua các trục đứng, trục ngang ngang qua trần, tường và bố trí các tầng

kỹ thuật, phòng kỹ thuật trung tâm

i) Hệ thống thông gió và điều hoà không khí

Nguyễn Mạnh Hà - Trường Đại học kiến trúc Đà Nẵng Trang 4

Đây là một hệ thống kỹ thuật hiện đại, khá mới mẻ đối với Việt Nam Hệ thống điều hoà không khí với các máy cục bộ (máy nhỏ kiểu một cục, hai cục) được lắp đặt cho các công trình kiến trúc từ những năm 80 của thế kỷ XX, còn các hệ thống điều hoà không khí lớn hơn như dạng tủ và dạng trung tâm thì cũng đến những năm 90 của thế kỷ XX mới được cập nhật với một số công trình cao tầng do nước ngoài đầu tư

Trang thiết bị của hệ thống điều hoà không khí, thông gió trung tâm thường chiếm nhiều không gian trong công trình, mạng lưới hệ thống và lắp đặt cũng khá phức tạp Do đó khi thiết kế kiến trúc cần phải có dự kiến sớm nếu có để chuẩn bị các không gian kỹ thuật cần thiết cho nó, tránh tình trạng khi vào thiết kế thi công hoặc xây dựng lại phải thay đổi thiết kế hay phải đục phá công trình để lắp đặt thiết bị

k) Các hệ thống kỹ thuật khác:

Các hệ thống kỹ thuật khác phục vụ cho toà nhà còn khá nhiều, tuy nhiên trong khuôn khổ có hạn của bài giảng không thể đề cập hết, do đó sinh viên cần tìm hiểu thêm trong các tài liệu khác Ví dụ các hệ thống: hệ thống cung cấp gas tập trung, hệ thống đổ rác nhà cao

tầng,

4 Những yếu tố ảnh hưởng đến việc bố trí hệ thống kỹ thuật trong công trình

a) Vị trí địa lý của công trình

Vị trí địa lý bao gồm các yếu tố về địa hình, khí hậu nơi xây dựng công trình Vị trí xây dựng công trình được xem xét có nằm gần các hệ thống hạ tầng kỹ thuật hiện có hay không?

Ví dụ: đường giao thông, đường dây cấp điện, điện thoại, mạng internet, cấp nước, thoát nước, ống cấp gas,

b) Điều kiện khí hậu

Điều kiện khí hậu ảnh hưởng trực tiếp đến thiết kế và lựa chọn hệ thống điều hoà không khí, hệ thống chiếu sáng, hệ thống PCCC, Trang thiết bị, máy móc của tất cả các hệ thống

kỹ thuật đều chịu tác động của môi trường khí hậu như độ ẩm, nhiệt độ, Nước ta có khí hậu nóng ẩm, do đó khi lựa chọn bất kỳ thiết bị nào lắp đặt trong công trình đều phải tính đến các yếu tố này

c) Mục đích sử dụng của công trình

Công trình có thể là loại đa năng, cũng có thể chỉ phục vụ cho một mục đích nào đó (ví

dụ trường học, bệnh viện, ) Mỗi một mục đích sử dụng của công trình đòi hỏi phải có tiêu chí riêng về an toàn, cấp điện, chiếu sáng, do đó cũng có yêu cầu riêng về trang bị hệ thống

kỹ thuật Chính lý do này đòi hỏi người thiết kế nắm rõ mục đích của công trình Nếu công trình đa năng thì phải phân chia thành từng phần công trình để thiết kế, lựa chọn trang thiết bị

kỹ thuật phù hợp với từng phần

Cũng cần lưu ý có những trang thiết bị kỹ thuật bắt buộc phải trang bị cho công trình (cấp điện, chiếu sáng, ) nhưng cũng có những trang bị kỹ thuật chỉ thích hợp cho một số công trình riêng lẻ

d) Không gian bên trong của công trình

Yếu tố này bao gồm: chiều cao, chiều rộng của phòng, vị trí phòng, đều có tác động nhất định đến các hệ thống kỹ thuật Ví dụ các phòng có cửa thông ra ngoài cần ít chiếu sáng

và thông gió hơn các phòng nằm sâu trong công trình Khối tích của phòng càng lớn thì càng tiêu tốn điện năng cho thông gió, điều hoà Công trình nhỏ thì dùng điện hạ thế công cộng, công trình lớn thì phải bố trí đất để lắp trạm biến áp riêng cấp điện cho công trình, nếu công trình rất lớn còn phải tính đến việc bố trí một tầng kỹ thuật

e) Tính chất quan trọng và kinh phí đầu tư của công trình

Với công trình quan trọng phải chọn thiết bị có độ bền, độ tin cậy cao; Công trình công cộng đông người cần chọn thiết bị dễ sử dụng, độ bền cao; Với công trình có thời gian sử dụng ngắn nên chọn loại rẻ tiền,

Như vậy tuỳ tính chất quan trọng của công trình có ảnh hưởng đến việc lựa chọn hệ thống kỹ thuật, tuy nhiên nếu nguồn lực đầu tư dồi dào thì chủ đầu tư có quyền trang bị các

hệ thống cao hơn, quy mô hơn nếu pháp luật cho phép

Thông thường chi phí cho các hệ thống kỹ thuật chiếm khoảng 30-50% vốn đầu tư, do đó người thiết kế phải tư vấn cho chủ đầu tư về mức độ trang bị kỹ thuật sao cho hợp lý Muốn làm được điều đó đòi hỏi người thiết kế phải am hiểu về các hệ thống kỹ thuật

- Nguồn điện : Là nơi phát ra điện năng Nguồn điện có nhiệm vụ chuyển hóa các dạng

năng lượng khác thành điện năng để dễ truyền tải đi xa

- Mạng lưới cung cấp điện : có nhiệm vụ truyền tải và phân phối điện năng, bao gồm

đường dây dẫn điện, máy biến áp,

- Phụ tải: Là các thiết bị tiêu thụ điện năng như đèn, quạt Trong mạng điện người ta coi

các nhà máy, xí nghiệp, nhà ở, cơ quan,… cũng là các phụ tải điện

Hệ thống điện Việt Nam có nhiều cấp khác nhau phù hợp với bán kính cấp điện và khả năng truyền tải 500; 220; 110; 66; 35; 22; 15; 6; 0,4 kV

Cấp điện áp 500, 220kV gọi là cấp truyền tải vì nhiệm vụ chủ yếu của nó là dẫn năng lượng từ nơi sản xuất điện năng đến nơi tiêu thụ điện năng Ở cấp này không có thiết bị tiêu thụ điện trực tiếp Cơ quan quản lý hệ thống truyền tải là Tổng công ty truyền tải điện quốc gia, bao gồm 4 công ty truyền tải điện trực thuộc tương ứng với 4 vùng của cả nước Cấp điện áp truyền tải mang tính độc quyền tự nhiên do Nhà nước quản lý

Cấp điện áp từ 110kV trở xuống gọi là cấp điện áp phân phối vì nhiệm vụ của nó là cung cấp điện năng trực tiếp cho các thiết bị tiêu thụ điện hoặc các phụ tải điện Cấp điện áp này

do các công ty điện lực quản lý vận hành Cấp điện áp phân phối có thể được tư nhân hoá hoặc có nhiều đơn vị tham gia bán điện cạnh tranh nhau Theo lộ trình phát triển ngành điện Việt Nam, dự kiến sau năm 2014 sẽ tiến hành thí điểm cạnh tranh bán lẻ điện

1.1.2 Hệ thống cấp điện công trình công trình xây dựng:

Hệ thống cấp điện công trình là thành phần không thể tách rời của bất kỳ công trình xây dựng nào và có những đặc điểm riêng sau:

- Là hệ thống cung cấp điện trực tiếp đến phụ tải tiêu thụ điện với cấp điện áp <1000V,

cụ thể là điện áp 380V với mạng điện 3 pha và 220V với mạng điện 1 pha

- Nguồn điện bao gồm các loại: Máy biến áp, máy phát điện diezen, bộ lưu điện UPS Máy biến áp nhận điện từ đường dây 22kV để biến đổi sang cấp 380V dùng cho công trình

- Đường dây dẫn điện: sử dụng các loại cáp ruột đồng có vỏ bọc cách điện hoặc có vỏ bọc cách điện kèm theo lớp giáp thép bảo vệ tác động cơ học Vỏ bọc cách điện bằng nhựa PVC hoặc XLPE với các mức cách điện 1000V (3 pha), 600V (1 pha) hoặc 750V (1 pha).Ở những nơi mà cáp có thể bị tác động cơ học thì dùng cáp bọc có lớp giáp thép bảo vệ

Do cung cấp điện trực tiếp đến phụ tải điện nên công tác thiết kế, vận hành hệ thống cấp điện công trình đòi hỏi người kỹ sư phải am hiểu về thiết bị, am hiểu quy trình công nghệ của máy móc để xác định được độ lớn của phụ tải điện

Nguyễn Mạnh Hà Trang 7

1.1.3 Yêu cầu đối với hệ thống cấp điện công trình :

- Chất lượng cung cấp điện: Sai lệch điện áp là Uđm±5%Uđm, sai lệch tần số là 50Hz±0,2Hz

- An toàn cung cấp điện: người + thiết bị

- Tin cậy: cấp điện liên tục  phụ tải ưu tiên, không ưu tiên,…

- Kinh tế: Chi phí đầu tư ít nhất

- Mỹ quan: phù hợp với đặc điểm cụ thể của mỗi công trình

1.2 Các khái niệm cơ bản:

1.2.1 Cấu trúc mạng cung cấp điện trong công trình xây dựng

Mạng cung cấp điện cho công trình xây dựng có nhiều loại như mạng điện 3 pha, mạng điện 1 pha, mạng điện có dây bảo vệ, Việc chọn loại nào tùy thuộc vào quy mô, tầm quan trọng và yêu cầu an toàn của công trình Dù là mạng điện 1 pha hay 3 pha, nhìn chung đều có những thành phần sau:

- Dây pha (ký hiệu A, B, C hoặc L1, L2, L3) là dây dẫn dòng điện từ nguồn đến phụ tải

- Dây trung tính là dây dẫn dòng điện từ phụ tải trở về nguồn sau khi đi qua phụ tải, ký hiệu O hoặc N

- Dây nối vỏ an toàn (dây bảo vệ, dây PE) để nối vỏ các thiết bị điện, chống bị điện giật

Trong mạng điện 3 pha thì điện áp đo giữa 2 pha khác nhau gọi là điện áp dây của lưới điện, ký hiệu Ud Điện áp đo giữa dây pha với dây trung tính (hoặc dây pha với đất) gọi là điện áp pha của lưới điện, ký hiệu Up

Mối quan hệ giữa điện áp dây và điện áp pha:

Nguyễn Mạnh Hà Trang 8

Trong công trình xây dựng thường dùng điện áp 3 pha có Ud=380V, Up=220V

Các thiết bị 3 pha có 3 đầu cực để nối dây gồm 3 cực nối dây pha và 1 cực để nối dây trung tính Ngoài ra có thể có dây nối vỏ

Các thiết bị 1 pha có 2 đầu cực để nối dây gồm 1 cực nối dây pha và 1 cực để nối dây trung tính Ngoài ra có thể có dây nối vỏ

Các dây pha và dây trung tính thường được chế tạo trong cùng một sợi cáp khi tiết diện ruột cáp nhỏ, ngược lại nếu tiết diện ruột cáp to thì người ta chế tạo cáp một pha chỉ có một ruột dẫn Riêng dây bảo vệ theo quy định phải được lắp đặt bằng một sợi cáp riêng

1.2.2 Điện trở và điện kháng của dây dẫn điện:

a) Điện trở R của dây dẫn điện:

Điện trở R là phần tử tiêu tán điện năng thành nhiệt năng toả vào môi trường xung quanh một cách vô ích Vật liệu làm dây dẫn thường là đồng và nhôm, trong đó đồng dẫn điện tốt hơn nhôm

Điện trở R trên đường dây gây ra tác hại lớn là: làm dây dẫn điện nóng lên, làm tổn thất năng lượng và tổn thất điện áp của mạng điện

Trên sơ đồ điện, điện trở R được ký hiệu bằng hình chữ nhật và ký hiệu bằng chữ R Đơn vị đo điện trở là 

b) Điện kháng X của dây dẫn điện:

Dây dẫn điện khi có dòng điện chạy qua, cho dù dây thẳng hoặc uốn cong, thì luôn luôn

có từ trường xung quanh nó Từ trường này liên tục tích năng lượng rồi lại phóng năng lượng

c) Tham số tính toán của dây dẫn điện:

Khi tính toán mạng điện có dòng điện chạy qua, dây dẫn được thay thế đồng thời bằng các tham số R, X như sau:

Để thuận lợi cho việc tính toán, các nhà sản xuất cáp điện lập sẵn bảng tra thông số điện trở r0 và điện kháng x0 trên mỗi đơn vị chiều dài km ứng với mỗi tiết diện ruột đồng dẫn điện Như vậy khi biết chiều dài và tiết diện sợi cáp thì có thể xác định điện trở và điện kháng theo công thức:

R, X là điện trở và điện kháng của cáp, tính bằng 

l là chiều dài của sợi cáp, tính bằng km

r0, x0 là điện trở và điện kháng trên mỗi km, tính bằng /km và tra theo bảng bên dưới

Ví dụ: Hai sợi cáp điện 1 pha, mỗi sợi dài 350m, cấp điện áp 400V, tiết diện 95mm2 Hai sợi cáp này được lắp chung trong cùng một máng cáp Hãy xác định điện trở và điện kháng của mỗi sợi cáp

Từ trường sinh ra dọc dây dẫn khi

có dòng điện chạy qua

I

r 0 (/km) cáp đồng

x 0 (/km) của sợi cáp

có 3-4 ruột (tham khảo hãng FURUKAWA)

x 0 (/km) của cáp đồng 1-2 ruột (tham khảo hãng ALCATEL) Một sợi cáp

lắp độc lập

Lắp chung  2 sợi cáp gần nhau

Đơn vị đo điện áp là V hoặc kV

Chiều của điện áp quy ước từ nơi có điện thế cao đến nơi có điện thế thấp

1.2.4 Nguồn điện áp (U nguồn ):

Nguồn điện áp là đại lượng đặc trưng cho khả năng tạo ra và duy trì một giá trị điện áp, không phụ thuộc vào sự biến động của phụ tải

Khả năng tạo ra tức là khả năng sinh ra điện áp của nguồn điện Khả năng duy trì là khả năng đáp ứng công suất của nguồn điện cho phụ tải tiêu thụ điện Khái niệm nguồn điện áp thường liên quan đến nguồn cung cấp điện như: máy biến áp, máy phát điện,

Nguyễn Mạnh Hà Trang 11

Nếu máy biến áp, máy phát điện có công suất bé hơn tổng phụ tải tiêu thụ thì nó không phải là nguồn điện vì không có khả năng duy trì nguồn cung cấp

1.2.5 Điện áp định mức của mạng điện:

Với một mạng điện thực tế, giá trị điện áp đo được tại bất kỳ điểm nào đó không phải là một hằng số Ví dụ trong ngôi nhà đang ở, hôm nay đo được 221V nhưng có thể ngày mai đo được 219V Tuy nhiên mọi người đều nói điện áp của mạng điện là 220V - đây chính là giá trị điện áp định mức của mạng điện

Điện áp định mức là giá trị điện áp định danh cho một mạng điện, được Nhà nước quy định và là thông số dùng để thiết kế, kiểm tra, lựa chọn thiết bị trong mạng điện

Ký hiệu điện áp định mức Uđm Với mạng điện 3 pha Uđm là điện áp dây, với mạng điện

1 pha Uđm là điện áp pha

Mạng cung cấp điện trong công trình xây dựng có Uđm=220V (mạng một pha) hoặc

- Công suất tác dụng (ký hiệu P ): là công suất mà thiết bị điện tiêu thụ từ lưới điện để

chuyển thành công suất hữu ích Công suất hữu ích có thể ở dạng nhiệt (bếp điện), ở dạng cơ năng (quạt, bơm nước, ) ở dạng quang năng (đèn điện) và nhiều dạng năng lượng khác Đơn vị đo công suất tác dụng là W, kW

- Công suất phản kháng (ký hiệu Q): là công suất mà thiết bị điện tiêu thụ từ lưới điện để

tạo ra từ trường trong cuộn dây của các thiết bị điện Công suất này không sinh ra công hữu ích nên còn gọi là công suất vô công

Về mặt vật lý, công suất Q chỉ là những luồng công suất nạp/phóng qua thiết bị điện có cuộn dây như các động cơ điện, còn với các thiết bị không có cuộn dây như bếp điện, đèn điện thì Q=0

Đơn vị đo công suất phản kháng là VAR, kVAR

Pcơ

Nguyễn Mạnh Hà Trang 12

- Công suất biểu kiến (ký hiệu S): Thực tế thiết bị điện tiêu thụ 2 loại công suất P và Q,

trong đó P là công suất hữu ích (người dùng phải trả tiền) còn Q là công suất vô công (người dùng không phải trả tiền) Công suất Q là công suất vô công nhưng nó lại nạp và phóng liên tục trên dây dẫn điện nên khi tính toán mạng điện, ngoài trị số P còn phải kể đến sự ảnh hưởng của Q thông qua một thông số chung gồm cả P và Q gọi là công suất biểu kiến

Trong kỹ thuật điện người ta chứng minh được rằng công suất biểu kiến tính bằng công thức S P2 Q2

Đây là công suất dùng để tính toán thiết kế mạng điện, từ khâu chọn lựa dây dẫn, xác định dòng điện, tổn thất điện áp,

Công suất biểu kiến còn gọi là công suất toàn phần

Đơn vị đo công suất biểu kiến là VA, kVA

1.2.7 Dòng điện (I):

Dòng điện là dòng chuyển dịch có hướng của các điện tích Các dây dẫn điện đều làm bằng kim loại (đồng, nhôm) nên các điện tích dịch chuyển bên trong dây dẫn là các electron mang điện tích âm Có thể hình dung một đoạn dây dẫn kim loại là một ống chứa đầy các electron, khi có nguồn điện tác động vào thì các electron này chuyển động tạo thành dòng điện

Đơn vị đo dòng điện là A, kA

Khi thiết bị điện làm việc nó tiêu thụ một lượng công suất biểu kiến từ lưới điện là S3p(thiết bị 3 pha) hoặc S1p (thiết bị 1 pha) thì trên dây dẫn điện cung cấp có dòng điện chạy qua được xác định theo các công thức:

3 3

1 1

3.





p p

d p p p

S I

U S I U

Dây quấn trong động cơ điện Các công suất P, Q cấp cho động cơ

Nguyễn Mạnh Hà Trang 13

Trong hai công thức trên thì I1p và I3p tính bằng A, S1p và S3p tính bằng kVA, Up và Udtính bằng kV

1.2.8 Hệ số công suất cos:

Công thức tính công suất biểu kiến S P2Q2 cho ta thấy 3 đại lượng P, Q, S lập

thành một tam giác vuông gọi là tam giác công suất với cạnh thẳng đứng đứng là Q, cạnh

nằm ngang là P và cạnh huyền là S, góc kẹp giữa S và P là  và trị số cos được gọi là hệ số công suất

Do P là công suất hữu ích không thay đổi được còn Q là công suất vô công, do đó nếu Q

bé thì có nghĩa là lượng công suất nạp/phóng trên dây dẫn điện ít đi, dẫn đến dòng điện sẽ giảm xuống nên có thể chọn dây dẫn và các thiết bị bé hơn Mà khi Q bé có nghĩa là cos lớn nên có thể nói cos là một chỉ số nói lên hiệu quả sử dụng điện

Thực tế người ta mong muốn giảm Q càng nhỏ càng tốt nhưng không thể triệt tiêu hoàn toàn vì nhiệm vụ của nó rất quan trọng là tạo môi trường từ hóa để truyền năng lượng từ phần đứng yên sang phần quay của động cơ

Căn cứ vào tam giác công suất ta có các biểu thức:

Nguyễn Mạnh Hà Trang 14

1.2.9 Điện năng (A):

Là năng lượng hữu ích sinh ra trong một khoảng thời gian t bởi một thiết bị điện tiêu thụ công suất tác dụng ổn định P được tính theo công thức:

A = P.t Thực tế P không phải là hằng số mà biến đổi theo thời gian nên điện năng phải tính theo công thức tích phân:

1

0

A ( ).

t t

1.2.10 Ngắn mạch:

Là hiện tượng dòng điện tăng rất cao (gấp hàng chục, hàng trăm thậm chí hàng ngàn lần

so với bình thường) do dây dẫn chạm đất, do chạm chập giữa các pha,…

Khi xảy ra ngắn mạch thì điện trở tại điểm đó gần bằng 0 nên dòng điện tăng lên rất cao Ngắn mạch là tình trạng sự cố nghiêm trọng của lưới điện, xảy ra trong thời gian rất ngắn (vài ms), gây hậu quả lớn như cháy, nổ, hư hỏng thiết bị

Ngắn mạch xảy ra ở nhiều dạng khác nhau: chạm đất một pha qua điện trở nhỏ, chạm đất hai pha, chập các dây pha, dây lửa và dây nguội chạm nhau,…

Đất có R nhỏ

I n >> I n >> I n >>

I n >>

Nguyễn Mạnh Hà Trang 15

Để loại trừ nhanh mạch điện bị sự cố ngắn mạch người ta dùng các thiết bị bảo vệ tự động như aptomat, cầu chì lắp ở đầu điểm đấu nối của dây dẫn điện

Mạng điện công trình hay xảy ra hiện tượng ngắn mạch do các nguyên nhân sau:

- Lớp vỏ cách điện bị bong gây chạm vào các điểm đất như vỏ tủ điện, kết cấu thép,…

- Chuột, côn trùng cắn đứt vỏ bảo vệ dây cáp điện trong tủ điện

- Các điểm nối dây không chắc chắn nên bị bung ra chạm vào vỏ thiết bị

- Các mối nối sau khi thi công, quấn băng keo cách điện không tốt nên bị bong

Nguyên nhân gây ra quá tải là thiết bị điện làm việc quá công suất của chúng, ví dụ động

cơ trong máy giặt phải giặt với khối lượng lớn hơn quy định, …

Tác hại của hiện tượng quá tải: làm cho thiết bị điện bị lão hóa, nhanh hư hỏng, phát nóng mạnh

Để bảo vệ các thiết bị khỏi hiện tượng quá tải người ta dùng thiết bị bảo vệ quá tải là rơle nhiệt hoặc cầu chì Khi dòng điện vượt quá giá trị định mức của thiết bị thì bộ bảo vệ vẫn cho thiết bị làm việc thêm một thời gian đặt trước rồi mới cắt nguồn điện

Nguyễn Mạnh Hà Trang 16

1.2.12 Hiện tượng rò điện:

Rò điện là hiện tượng dây dẫn bị chạm ra vỏ thiết bị hoặc chạm xuống đất nhưng dòng điện rất bé (từ vài mA đến vài chục mA hoặc vài trăm mA)

Khi có rò điện thì thiết bị vẫn hoạt động bình thường nên con người không nhận biết được hiện tượng này

Nguyên nhân gây rò điện là do lớp vỏ cách điện bị bong tróc và ruột dẫn điện chạm ra vỏ thiết bị với điện trở lớn

Rò điện gây ra nguy hiểm cho người chạm vào vỏ thiết bị vì con người chỉ chịu được dòng điện ≤ 10mA, nếu vượt quá giá trị này thì tính mạng bị đe dọa Ngoài ra rò điện gây nguy cơ cháy nổ rất cao vì nó làm nóng chỗ bị chạm nên dễ sinh ra tia lửa

Để bảo vệ tránh hiện tượng rò điện người ta dùng thiết bị bảo vệ dòng rò, gọi là RCD

Đất có R lớn

I r <<

Nguyễn Mạnh Hà Trang 17

II TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN CÔNG TRÌNH

Phụ tải điện là nơi tiêu thụ điện năng Khái niệm phụ tải điện là khái niệm rất rộng, có thể là các thiết bị dùng điện, các phòng ở, phòng làm việc, các hộ gia đình, tòa nhà,

Việc xác định độ lớn phụ tải điện có ý nghĩa quan trọng về mặt kinh tế - kỹ thuật Thật vậy, nếu xác định phụ tải thiếu thì hệ thống đường dây điện không đủ cung cấp do bị quá tải Ngược lại nếu xác định phụ tải thừa dẫn đến lãng phí do dây dẫn to hơn, thiết bị phân phối điện lớn hơn mức cần thiết

Từ những nhận định trên ta thấy việc xác định độ lớn phụ tải điện rất quan trọng Tuy nhiên việc xác định rất phức tạp vì thiết bị điện rất đa dạng, thời gian hoạt động của từng thiết bị lại khác nhau và có tính ngẫu nhiên, khó dự báo quy luật hoạt động,…

Để thuận lợi cho việc tính toán, TCVN 9206:2012 - “Đặt thiết bị điện trong nhà ở và công trình công cộng - Tiêu chuẩn thiết kế” phân công trình xây dựng thành 2 nhóm:

- Nhóm nhà ở bao gồm: biệt thự, nhà riêng lẻ, nhà liền kề, chung cư, ký túc xá, khách

sạn, nhà khách, nhà trọ và các loại nhà để ở khác

- Nhóm công trình công cộng bao gồm: Thư viện, bảo tàng, nhà hát, đài phát thanh, đài

truyền hình, trường học, bệnh viện, trạm y tế, phòng khám chữa bệnh, siêu thị, trung tâm thương mại, chợ, nhà làm việc cơ quan, trụ sở cơ quan, văn phòng làm việc, nhà ga, bưu điện,…

Với cách phân nhóm cụ thể ở phạm vi hẹp như vậy, TCVN 9206:2012 xác định phương pháp tính phụ tải điện cho từng loại công trình cụ thể đảm bảo độ tin cậy

2.1 Phân loại phụ tải điện công trình

2.1.1 Phân loại theo quy mô sử dụng

- Phụ tải nhỏ: là phụ tải có công suất tác dụng P < 80kW Công trình có quy mô phụ tải nhỏ chủ yếu là hộ gia đình bình thường, các doanh nghiệp nhỏ,….Nguồn điện cung cấp là các đường dây điện hạ áp ba pha 380V/220V của lưới điện công cộng do ngành điện đầu tư

- Phụ tải lớn: là phụ tải có công suất tác dụng P  80kW Công trình có quy mô phụ tải lớn là các cơ quan, công sở, trung tâm thương mại, chung cư,…Nguồn điện cung cấp cấp là các trạm biến áp hạ áp 22/0,4kV, 35/0,4kV, do chủ đầu tư công trình bỏ vốn xây dựng và được tính vào giá thành đầu tư xây dựng toàn bộ công trình chính

2.1.2 Phân loại theo chức năng sử dụng điện

a) Phụ tải điện chiếu sáng:

Đây là loại phụ tải điện đặc trưng mà bất kỳ công trình xây dựng nào cũng bắt buộc phải

có

Đặc điểm của phụ tải này là khá thuần nhất, không đa dạng về chủng loại nên dễ tính toán công suất Thực tế trong công trình xây dựng sử dụng các bóng đèn huỳnh quang cho chiếu sáng thông thường và các bóng đèn sợi đốt cho chiếu sáng sự cố

Mạch điện cung cấp cho hệ thống chiếu sáng là một mạch điện độc lập với các mạch khác và được phân thành các mạch nhỏ hơn theo phạm vi quản lý:

- Mạch chiếu sáng chung của công trình: hành lang, cầu thang, đường nội bộ, phòng quản lý,… đấu nối nguồn điện tại bảng điện phân phối đầu vào của công trình

- Mạch chiếu sáng riêng của từng căn hộ, từng phòng làm việc,… đấu nối nguồn điện tại bảng điện đầu vào của căn hộ hoặc phòng làm việc

Nguyễn Mạnh Hà Trang 18

b) Phụ tải điện sinh hoạt:

Đây là loại phụ tải tiêu thụ điện chủ yếu trong công trình xây dựng Loại phụ tải này phục vụ cho con người trong quá trình làm việc và sinh hoạt hằng ngày như: điều hoà, ti vi,

tủ lạnh, máy giặt, máy tính, quạt điện,…

Đặc điểm của phụ tải là công suất nhỏ nhưng lại rất đa dạng về chủng loại cũng như quy luật làm việc do đó tính toán độ lớn của nó chính xác là việc rất khó khăn Thực tế loại phụ tải này thường bao gồm:

- Các động cơ không đồng bộ loại nhỏ (trong máy giặt, tủ lạnh, điều hòa nhiệt độ,…)

- Các thiết bị điện tử (máy tính, máy in,…)

- Các thiết bị nhiệt (lò vi sóng, máy sấy tóc, bàn là, nồi cơm điện,…)

- Các ổ cắm điện: phục vụ cho các thiết bị không xác định trước, thiết bị di động

Thiết bị điện lắp trong phòng làm việc trong công sở, nhà ở dân cư, phòng ở khách sạn,… có những loại trên đều là những phụ tải điện sinh hoạt

Mạch điện cung cấp cho phụ tải điện sinh hoạt là một mạch điện độc lập với các mạch khác và được đấu nối nguồn điện tại bảng điện đầu vào của căn hộ hoặc phòng làm việc

c) Phụ tải điện của các thiết bị dùng chung:

Đây là loại phụ tải chuyên dụng thường thấy trong các công trình lớn như công trình công cộng (trường đại học, siêu thị,…) hoặc nhà ở loại lớn (như khách sạn, chung cư,…) Đặc điểm loại phụ tải này là sử dụng các loại động cơ không đồng bộ cỡ lớn (>5kW) và dải công suất biến đổi từ vài kW đến vài chục kW nên một số phụ tải yêu cầu cấp điện bằng nguồn điện 3 pha Xác định độ lớn của phụ tải loại này phải căn cứ vào catologue của từng loại thiết bị cụ thể mới đảm bảo độ chính xác

Thực tế ở các công trình xây dựng phụ tải này gồm các loại sau:

- Thang máy, bơm nước, điều hòa trung tâm, thông gió, bơm nước cứu hỏa

- Thiết bị thí nghiệm đặc chủng

- Thiết bị chẩn đoán ở bệnh viện

Mạch điện cung cấp cho phụ tải này là một mạch điện độc lập với các mạch khác và được đấu nối nguồn điện tại bảng điện đầu vào của công trình

2.2 Các đại lượng dùng để xác định nhu cầu phụ tải điện:

2.2.1 Công suất định mức của thiết bị (P đm )

Pđm là công suất hữu ích ở đầu ra của thiết bị (chưa kể đến tổn hao) Giá trị này được ghi trên nhãn máy hoặc ghi trong lý lịch kèm theo thiết bị Pđm có thể dưới các dạng sau:

- Dạng cơ năng (động cơ điện): Pđm chính là công suất trên trục cơ

- Dạng nhiệt năng (lò vi sóng, nồi cơm điện,… ): Pđm là công suất tỏa nhiệt trên điện trở Đơn vị của Pđm là W, kW hoặc HP (sức ngựa) Theo quy định của Nhà nước về hệ thống đơn vị đo lường Việt Nam, 1HP = 745,7W

2.2.2 Công suất đặt (P đ ):

Công suất đặt là lượng công suất tác dụng mà mạng điện phải cung cấp cho thiết bị điện

để nó hoạt động Đây là loại công suất phải xác định trong quá trình tính toán phụ tải điện của các công trình xây dựng

Nguyễn Mạnh Hà Trang 19

Đối với từng thiết bị điện cụ thể thì Pđ bao gồm công suất định mức của thiết bị Pđm và tổn hao công suất bên trong thiết bị

Công thức tính Pđ của thiết bị khi biết dòng điện, điện áp và hệ số công suất:

- Thiết bị điện 1 pha: P ñ U I c p osp 

- Thiết bị điện 3 pha: P ñ  3U I c d osd 

Trong đó: Up, Ud là điện áp pha, điện áp dây của mạng điện

Công suất đặt của thiết bị cũng có thể tính toán thông qua công suất định mức Pđm và hiệu suất  của thiết bị:



 ñm ñ

P P

Công suất đặt của một nhóm thiết bị điện (lắp đặt trong một bộ phận, một khu vực hoặc toàn bộ công trình) bằng tổng công suất đặt của toàn bộ thiết bị có trong nhóm đó:

Pđ là công suất đặt của nhóm

Pđi là công suất đặt của thiết bị thứ i trong nhóm

Đèn tuyp + chấn lưu sắt từ 44 Máy làm nóng lạnh nước uống 600

Đèn tuyp + chấn lưu điện tử 40 Quạt cây, quạt trần, thông gió 200

Đèn tuyp tiết kiệm điện 36 Điều hòa dân dụng 0,293W/BTUsố BTU

2.2.3 Công suất tính toán (P tt ):

Lý thuyết và thực tế đã chứng minh rằng, trong một nhóm thiết bị điện thì tổng công suất đặt của tất cả các thiết bị điện Pđ thường lớn hơn công suất tiêu thụ thực tế của nhóm đó Tùy vào quy mô công trình, tùy vào tính chất của phụ tải mà sự chênh lệch này lớn hay bé Nguyên nhân của hiện tượng này là do các thiết bị có lượng thời gian làm việc khác nhau, quy luật làm việc khác nhau, thời điểm bắt đầu làm việc cũng khác nhau và có tính ngẫu nhiên

Như vậy khi tính toán công suất điện cấp cho nhóm chỉ cần tính giá trị công suất tương

đương mà nhóm đó tiêu thụ gọi là công suất tính toán (còn gọi là phụ tải tính toán) Ptt Công suất tính toán không phải là một giá trị cố định mà là một giá trị có tính xác suất thống kê Ví

dụ khi tính toán thì công suất của mọi căn hộ đều giống nhau, tuy nhiên thực tế sử dụng điện thì mỗi căn hộ có một giá trị khác nhau

Việc xác định Ptt là bài toán cơ bản trong tính toán phụ tải điện Tuy nhiên khi tính toán

kỹ thuật mạng điện (chọn dây dẫn, chọn thiết bị,…) cần phải xác định thêm công suất phản kháng Qtt và công suất biểu kiến Stt của nhóm đó theo các công thức sau:

2.2.4 Suất phụ tải điện (P 0 ):

Suất phụ tải điện P0 là đại lượng thống kê dùng để xác định lượng công suất tác dụng phân bố trên một đơn vị sản phẩm, đơn vị diện tích,… của công trình Như vậy đơn vị của P0

có thể là W/m2, W/sản phẩm, W/giường bệnh, W/chỗ ngồi,…

Tính toán phụ tải điện của công trình thông qua P0 được áp dụng trong giai đoạn thiết kế

cơ sở, ở giai đoạn này chưa có thiết kế chi tiết bố trí thiết bị điện trong công trình Với các công trình công cộng lớn (như trường học, bệnh viện,…) đều phải qua giai đoạn thiết kế cơ

sở nên sử dụng phương pháp tính theo suất phụ tải điện Với các công trình nhỏ như nhà ở riêng lẻ, biệt thự,… chỉ thiết kế một giai đoạn (thiết kế chi tiết) nên phải tính số lượng và

công suất cụ thể của các thiết bị điện dự kiến lắp đặt

P0 thường cho trong tiêu chuẩn hoặc các sổ tay thiết kế Số liệu P0 chỉ cho phép tính công suất toàn bộ công trình, không thể áp dụng được cho một khu vực nhỏ của công trình (ví dụ: không áp dụng để tính công suất điện của một phòng làm việc) Giá trị P0 cho một số công trình công cộng có thể tham khảo bảng sau:

Nguyễn Mạnh Hà Trang 21

1

Văn phòng, trụ sở làm việc, cơ quan hành chính:

- Không có điều hòa nhiệt độ

- Có điều hòa nhiệt độ

45W/m 2 sàn 85W/m 2 sàn

2

Trường học (nhà trẻ, mẫu giáo, tiểu học, trung học, đại học,…):

- Không có điều hòa nhiệt độ

- Có điều hòa nhiệt độ

25W/m 2 sàn 65W/m 2 sàn

3

Cửa hàng, siêu thị, chợ, trung tâm thương mại, công trình dịch vụ:

- Không có điều hòa nhiệt độ

- Có điều hòa nhiệt độ

35W/m 2 sàn 90W/m 2 sàn

5

Công trình y tế:

- Bệnh viện cấp quốc gia

- Bệnh viện cấp tỉnh, thành phố trung tương

- Bệnh viện cấp quận, huyện

2,5kW/ giường bệnh 2kW/ giường bệnh 1,5kW/ giường bệnh

6 Rạp hát, rạp chiếu phim, rạp xiếc (có điều hòa nhiệt độ) 125W/m 2 sàn

Khi biết suất phụ tải thì việc xác định phụ tải điện công trình trở nên đơn giản rất nhiều:

Ptt = P0.S

Ptt = P0.Số sản phẩm

Ptt = P0.Số giường bệnh,…

2.3 Công suất tính toán của nhóm phụ tải chiếu sáng:

Phụ tải chiếu sáng là nhóm thiết bị tiêu thụ điện đặc trưng và không thể thiếu với bất kỳ công trình xây dựng nào Trong công trình xây dựng chủ yếu sử dụng 2 loại đèn là ống huỳnh quang và đèn sợi đốt Đèn huỳnh quang thường dùng loại dài 1,2m, công suất từ 40W trở xuống cho chiếu sáng làm việc Đèn sợi đốt dùng cho chiếu sáng sự cố

Trong tập bài giảng này có một chương riêng về việc tính toán, xác định số lượng đèn lắp đặt vào công trình nên trong chương này chỉ đề cập đến việc xác định công suất điện của toàn bộ nhóm chiếu sáng trong công trình

Đối với nhà tập thể, chung cư, nhà trọ, khách sạn và các công trình công cộng thì hệ thống chiếu sáng được tách ra thành chiếu sáng chung và chiếu sáng riêng cấp điện từ các mạch điện riêng biệt nhau:

- Chiếu sáng chung gồm: hành lang, cầu thang, tầng hầm, nhà để xe, phòng quản lý điều hành, phòng kỹ thuật, phòng máy bơm, phòng động cơ thang máy, phòng máy tính và các khu vực buồng phòng dùng chung khác của công trình

- Chiếu sáng riêng: là chiếu sáng bên trong căn hộ, phòng nghỉ khách sạn, bên trong phòng làm việc,… của công trình

Đối với nhà ở riêng lẻ, biệt thự, căn hộ thì khi tính toán công suất của hệ thống chiếu sáng không phân biệt chiếu sáng chung và chiếu sáng riêng mà chỉ xem xét với tư cách là một hệ thống chiếu sáng

Pđi là công suất của bộ đèn thứ i

Knc là hệ số nhu cầu lấy theo bảng sau:

Loại công trình Công suất hệ thống chiếu sáng K nc

Nhà ở riêng biệt, nhà tập thể, nhà chung cư

Phần 3000W đầu tiên Phần từ 3001W đến 120.000W Phần trên 120.000W

1,00 0,35 0,25

Phần trên 50.000W

0,40

020 Khách sạn, nhà nghỉ, nhà trọ, nhà cho đối tượng

đặc biệt (làng SOS, chăm sóc thương binh,…)

Phần 20.000W đầu tiên Phần từ 20.001W đến 100.000W Phần trên 100.000W

0,50 0,40 0,30

Phần trên 12.500W

1,00 0,50

Lưu ý khi tính Pđi : nếu bộ đèn sử dụng tăng phô điện tử thì Pđi lấy bằng công suất của bóng đèn, nếu bộ đèn sử dụng tăng phô sắt từ thì Pđi lấy bằng 1,1 lần công suất bộ đèn

Ví dụ: Xác định công suất tính toán của hệ thống chiếu sáng của một nhà biệt thự có

tổng công suất của tất cả các đèn là 4,25kW

Đáp số: 3,44kW

2.4 Công suất tính toán ổ cắm điện

Ổ cắm điện cũng là một loại thiết bị điện không thế thiếu đối với bất kỳ công trình xây dựng nào nhưng nó không phải là một thiết bị tiêu thụ điện thực thụ mà chỉ phục vụ cho các thiết bị điện di động (sạc pin, máy hút bụi, máy sấy tóc, bàn là,…) hoặc thiết bị điện lấy nguồn điện thông qua ổ cắm (ti vi, đầu đĩa, nồi cơm điện, bình đun nước,…)

Với mức sống của người dân ngày càng cao, số lượng ổ cắm bố trí trong công trình cũng tăng lên do sử dụng nhiều thiết bị di động

Các thiết bị dùng điện từ ổ cắm điện thuộc nhóm phụ tải sinh hoạt nhưng do tính đặc thù của nó nên được tách ra tính toán riêng theo chỉ dẫn sau:

a) Nếu ổ cắm dùng để cấp điện cho thiết bị điện cố định, đã xác định được chủng loại, công suất và vị trí lắp đặt (như ti vi, tủ lạnh, máy giặt,…) thì công suất tính toán lấy bằng công suất của thiết bị đó và không xem ổ cắm là thiết bị tiêu thụ điện Khi tính toán chỉ liệt

kê công suất của thiết bị theo nhóm phụ tải sinh hoạt

b) Với các ổ cắm chưa xác định được thiết bị tiêu thụ điện thì phải tính riêng công suất ổ cắm theo công thức sau:

P oc k n ñt .180

Trong đó:

Nguyễn Mạnh Hà Trang 23

Poc là công suất tính toán của các ổ cắm tính bằng W

n là số đơn vị ổ cắm trong khu vực tính toán (phòng làm việc, nhà ở,…)

kđt là hệ số đồng thời của ổ cắm, chọn giá trị kđt trong khoảng 0,50,8

Lưu ý: Trong trường hợp dùng ổ cắm đôi, ổ cắm 3, ổ cắm 4 phích cắm trên một đế ổ cắm thì tính tương ứng 2, 3, 4 đơn vị ổ cắm

2.5 Phụ tải tính toán của nhà ở riêng lẻ, căn hộ trong nhà tập thể, căn hộ trong nhà chung cư:

Trong loại nhà này chỉ có các phụ tải sinh hoạt, trong đó có thể tách ra thành các nhóm:

hệ thống chiếu sáng Pcs, các ổ cắm Poc và các thiết bị điện đã xác định được chủng loại và vị trí lắp đặt

Đặc điểm phụ tải này là số thiết bị sử dụng điện thay đổi theo mức sống của từng gia đình nên khó xác định trước vị trí cũng như chủng loại thiết bị điện Vì lý do này nên phải bố trí nhiều ổ cắm trong phòng

Xác định phụ tải tính toán theo theo công thức:

kđt là hệ số đồng thời, chọn giá trị kđt trong khoảng 0,50,65

Pcs là công suất chiếu sáng tính theo mục 2.3

Poc là công suất các ổ cắm chưa xác định được thiết bị cụ thể, tính theo mục 2.4

n là số thiết bị trong nhà ở, căn hộ

Pđi là công suất đặt của thiết bị thứ i trong nhà ở, căn hộ (thiết bị đã xác định cụ thể) Hiện nay một số gia đình kinh tế khá giả có trang bị hệ thống thang máy mini thì thang máy cũng được coi là một thiết bị điện sinh hoạt cụ thể (tham khảo công suất ở mục 2.2.2)

Sau khi có Ptt thì xác định được các công suất phản kháng Qtt và công suất biểu kiến Sttbiểu kiến như sau (xem mục 2.2.3):

Ví dụ: Một nhà ở riêng lẻ có các số liệu về công suất của các thiết bị điện như sau:

- Đèn tuyp dùng chấn lưu sắt từ: 50 bộ đèn, mỗi bộ 2 bóng

- Ổ cắm điện đơn: 50 cái

- Ổ cắm điện đôi: 27 cái

- Máy giặt: 01 cái, tủ lạnh: 01 cái, tivi LCD: 04 cái (được cấp nguồn qua ổ cắm)

Xác định công suất mà lưới điện cần cung cấp cho căn nhà này biết hệ số đồng thời của ổ cắm là 0,8 và hệ số đồng thời của toàn bộ nhà là 0,6

Đáp số: 12,1kW

Nguyễn Mạnh Hà Trang 24

2.6 Phụ tải tính toán của công trình nhà ở tập thể, nhà chung cư, nhà trọ:

Đây là loại công trình mà phụ tải điện bao gồm phụ tải trong các phòng ở (phụ tải sinh hoạt), phụ tải chiếu sáng chung (hành lang, cầu thang, nhà để xe, phòng bơm,…) và phụ tải động lực dùng chung (thang máy, bơm nước, thông gió, điều hòa trung tâm, cứu hỏa,…) Xác định phụ tải tính toán theo theo công thức:

csc 1

n là số căn hộ trong công trình

Pcsc là công suất tính toán chiếu sáng chung của toàn bộ công trình, tính như mục 2.3

PTM là công suất tính toán hệ thống thang máy (nếu có) trong công trình

PBT là công suất tính toán hệ thống bơm nước, thông gió, cứu hỏa chung

PĐH là công suất tính toán của điều hòa trung tâm hoặc bán trung tâm (nếu có) Thông

số PĐH tham khảo catologue của nhà sản xuất

Pchi là công suất tính toán của căn hộ thứ i và được tính theo mục 2.5

Kđt là hệ số đồng thời của các căn hộ lấy theo bảng sau:

Số căn hộ K đt Số căn hộ K đt Số căn hộ K đt

Lưu ý trong công trình có thể có nhà bảo vệ, nhà làm việc của Ban quản lý chung cư,…

có bố trí một số ổ cắm phục vụ thiết bị di động, thậm chí còn trang bị thiết bị cố định như tivi, máy tính, bình nước uống nóng lạnh, máy sạc bộ đàm,… phục vụ cho nhân viên quản lý tòa nhà Về mặt tiêu thụ điện thì các phụ tải này là phụ tải sinh hoạt, do đó khi tính toán, toàn

bộ các thiết bị này được tính là một nhóm và cộng thêm vào Ptt

2.6.1 Công suất tính toán hệ thống thang máy P TM xác định như sau:

n là số thang máy trong công trình

PTMi là công suất của thang máy thứ i

Knc là hệ số nhu cầu của các thang máy lấy theo bảng sau:

Trường hợp chưa thể xác định được công suất chính xác của từng thang máy PTMi thì có thể tính gần đúng theo công thức sau:

(550 80 ).

102

TMi

N v P

 là hiệu suất thang máy, chọn từ 0,75 đến 0,80

2.6.2 Công suất tính toán hệ thống dùng chung (bơm nước, thông gió,…) P BT :

n là số động cơ bơm nước, thông gió (kể cả các động cơ dùng chung khác)

PBTi là công suất động cơ dùng chung thứ i

Knc là hệ số nhu cầu của các động cơ dùng chung lấy theo bảng sau:

Số động cơ n k nc Số động cơ n k nc Số động cơ n k nc

Ghi chú:

- Số trong ngoặc dùng cho động cơ có công suất > 30kW

- Số động cơ n không có trong bảng thì tính nội suy

Nguyễn Mạnh Hà Trang 26

2.6.3 Công suất tính toán hệ thống điều hòa trung tâm P ĐH :

Với hệ thống điều hòa trung tâm tính toán công suất theo chỉ dẫn sau:

a) Nếu đã chọn được chủng loại điều hòa trung tâm thì biết công suất tiêu thụ của nó Khi đó PĐH lấy theo công suất do nhà sản xuất đưa ra trong catologue Đây là cách tính đảm bảo chính xác và tin cậy nhất

b) Trường hợp chưa biết được chủng loại điều hòa trung tâm thì có thể tính gần đúng theo công thức:

P ÑH P V0. (kW)

Trong đó:

V là khối tích (m3) của khu vực tính toán

P0 là suất phụ tải của điều hòa trung tâm theo khối tích:

P0=29,84kW/m3 với khối tích các phòng làm việc, khối tích của căn hộ, nhà ở

P0=44,76kW/m3 với các khu vực khác của công trình (hành lang ,sảnh,…)

Ví dụ: Một chung cư 8 tầng có 64 căn hộ giống nhau, mỗi căn hộ có các thiết bị dùng

điện gồm: 10 bộ đèn huỳnh quang 40W dùng chấn lưu sắt từ, 2 điều hòa dân dụng mỗi cái 12.000BTU, 2 quạt trần, 1 máy tính để bàn, 2 laptop, 12 ổ cắm điện Ngoài ra thiết bị dùng chung là 2 bơm nước 3 pha mỗi cái 5kW-380V, 2 thang máy dùng điện 3 pha mỗi thang 12kW-380V Chiếu sáng nhà xe dùng 8 bộ đèn huỳnh quang 40W chấn lưu sắt từ, chiếu sáng hành lang mỗi tầng dùng 8 bóng đèn sơi đốt 100W, chiếu sáng cầu thang bộ mỗi tầng dùng 2

bộ đèn huỳnh quang 40W chấn lưu sắt từ

Cho biết: hệ số công suất cos của chung cư là 0,85, Kđt mỗi căn hộ là 0,65, Kđt ổ cắm điện trong căn hộ là 0,6 Xác định công suất tính toán của chung cư

Đáp số: Ptt=194kW; Stt=228kVA

2.7 Phụ tải tính toán của công trình nhà khách, khách sạn, nhà hàng:

Đây là loại công trình mà phụ tải điện bao gồm các thiết bị điện trong các phòng nghỉ (loại phụ tải sinh hoạt), phụ tải chiếu sáng chung (hành lang, cầu thang, nhà để xe, phòng bơm,…) và phụ tải động lực dùng chung (thang máy, bơm nước, thông gió, điều hòa trung tâm, cứu hỏa,…) Ngoài ra loại công trình này còn có thiết bị rất đặc trưng là thiết bị nấu ăn công nghiệp như: thiết bị đun, nấu, nướng, giữ nóng, thiết bị sơ chế (cắt, chặt, xay,…), thiết

bị giữ lạnh và làm đông thực phẩm, máy rửa chén bát và các thiết bị bếp công nghiệp khác Đặc điểm của phụ tải sinh hoạt trong phòng nghỉ là thiết bị điện được xác định trước vị trí và chủng loại, số lượng ổ cắm rất ít

Xác định phụ tải tính toán theo theo công thức:

m là số thiết bị nấu ăn công nghiệp trong khu bếp

Ppni là công suất đặt của phòng nghỉ thứ i, tính bằng tổng công suất đặt của tất cả thiết

bị trong phòng nghỉ, kể cả công suất đèn chiếu sáng, điều hòa cục bộ (nếu không sử dụng

Nguyễn Mạnh Hà Trang 27

điều hòa trung tâm) Với ổ cắm ở trong phòng nghỉ thì lấy công suất đặt mỗi đơn vị ổ cắm là 180W

Lưu ý trong công trình còn có các phòng kỹ thuật, phòng hành chính, hội trường, phòng

ăn, phòng giặt là,… có bố trí một số ổ cắm phục vụ thiết bị di động, thậm chí còn trang bị thiết bị cố định như tivi, máy tính, bình nước uống nóng lạnh, máy sạc bộ đàm,… phục vụ cho nhân viên quản lý tòa nhà Về mặt tiêu thụ điện thì các phụ tải này là phụ tải sinh hoạt,

do đó khi tính toán, toàn bộ các thiết bị này được tính là một nhóm và cộng thêm vào Ptt

PNAi là công sắt đặt của thiết bị nấu ăn thứ i

knc là hệ số nhu cầu của các thiết bị bếp công nghiệp, lấy theo bảng sau:

Số thiết bị bếp K nc của các thiết bị bếp

Pcsc là công suất tính toán chiếu sáng chung của toàn bộ công trình, tính như mục 2.3

PBT là công suất tính toán hệ thống bơm nước, thông gió, cứu hỏa chung, tính như mục 2.6.2 của khối chung cư, nhà trọ, nhà tập thể

PĐH là công suất tính toán của điều hòa trung tâm hoặc bán trung tâm (nếu có), tính như mục 2.6.3 của khối chung cư, nhà trọ, nhà tập thể

PTM là công suất tính toán hệ thống thang máy (nếu có) trong công trình, tính theo công thức ở mục 2.6.1 của khối chung cư, nhà trọ, nhà tập thể nhưng hệ số knc của thang máy phải lấy theo bảng sau:

Số thang máy k nc của thang máy

Tầng hầm bố trí chiếu sáng gồm 112 bộ đèn đôi huỳnh quang 40W dùng chấn lưu sắt từ,

2 bơm nước 3 pha mỗi cái 5kW-380V, 10 ổ cắm điện đôi

Sảnh lễ tân bố trí chiếu sáng chung gồm 40 bộ đèn huỳnh quang 40W dùng chấn lưu sắt

từ, 6 ổ cắm điện đôi

Tất cả các phòng nghỉ đều được lắp thiết bị điện giống nhau gồm: 4 bộ đèn huỳnh quang 40W dùng chấn lưu sắt từ, 2 đèn ngủ 50W, 1 điều hòa dân dụng mỗi cái 9.000BTU, 2 ổ cắm điện, 1 quạt hút gió 30W, 1 bình tắm nóng lạnh 1500W

Ngoài ra còn có các thiết bị điện dùng chung khác là: 2 thang máy dùng điện 3 pha mỗi thang 12kW-380V Chiếu sáng hành lang mỗi tầng dùng 4 bóng đèn sơi đốt 100W, chiếu sáng cầu thang bộ mỗi tầng dùng 2 bộ đèn huỳnh quang 40W chấn lưu sắt từ

Cho biết: hệ số công suất cos của khách sạn là 0,85 Xác định công suất tính toán của khách sạn

Đáp số: Ptt=333,28kW; Stt=392,1kVA

Nguyễn Mạnh Hà Trang 28

2.8 Phụ tải tính toán của công trình công cộng, dịch vụ

Công trình công cộng không phân biệt phụ tải dùng chung và dùng riêng, do đó phụ tải trong công trình chỉ phân loại thành 2 nhóm: nhóm sinh hoạt và nhóm các thiết bị động lực Nhóm sinh hoạt bao gồm: chiếu sáng các buồng, phòng, chiếu sáng chung; ổ cắm, máy tính, quạt, máy in,… và các thiết bị điện có công suất ≤ 3 kW

Nhóm các thiết bị động lực bao gồm: bơm nước, thông gió, thang máy, điều hòa trung tâm (nếu có) và các thiết bị chuyên dụng khác có công suất > 3kW (nếu có)

Đặc điểm của phụ tải điện sinh hoạt trong công trình là thiết bị điện được xác định trước

PTM là công suất đặt của tất cả các thang máy trong công trình

PBT là công suất đặt của tất cả các động cơ bơm nước, thông gió trong công trình

PĐH là công suất đặt của hệ thống điều hòa trung tâm (nếu có)

PTB là công suất đặt của các thiết bị chuyên dụng (máy thí nghiệm, chẩn đoán,…)

Ví dụ: Một khu văn phòng làm việc gồm hai khối nhà, mỗi khối cao 2 tầng Mỗi tầng

nhà đều có thiết kế giống nhau với 4 phòng 50m2 và 4 phòng 25m2 Mỗi tầng nhà có 2 WC Mỗi khối nhà có 2 cầu thang bộ ở đầu nhà

Trang thiết bị điện bố trí trong nhà như sau:

- Phòng 25m2: 1 điều hòa 2,5kW; 2 quạt trần mỗi cái 0,07kW; 8 bóng đèn huỳnh quang 40W dùng chấn lưu sắt từ

- Phòng 50m2: 2 điều hòa 2,5kW; 4 quạt trần mỗi cái 0,07kW; 16 bóng đèn huỳnh quang 40W dùng chấn lưu sắt từ

- Nhà vệ sinh dùng 3 bóng đèn sợi đốt 100W

- Hành lang và cầu thang bộ mỗi tầng nhà bố trí 4 bóng đèn sợi đốt 100W

Xác định Ptt của văn phòng

Đáp số: 132,9 kW

2.9 Công suất điện dự phòng

Với các công trình quy mô lớn hoặc cao tầng (>5 tầng), khi điện lưới bị mất thì công suất điện dự phòng phải đảm bảo cung cấp đủ cho các hệ thống sau hoạt động bình thường:

Nguyễn Mạnh Hà Trang 29

Do vậy công suất điện dự phòng phải chọn bằng tổng công suất tính toán của các hệ thống trên Thông thường giá trị này khá lớn nên công suất điện dự phòng thường là máy phát đồng bộ 3 pha 380/220V dùng nhiên liệu diezen đặt ở trong tầng hầm

Với các công trình quy mô nhỏ hơn, theo quy định của TCVN 9206:2012 phải bố trí nguồn điện dự phòng tối thiểu là 5% tổng công suất tính toán của toàn bộ công trình Công suất dự phòng để phục vụ cho hệ thống cứu hộ, sự cố như: bảng tín hiệu chỉ dẫn thoát nạn (EXIT, LỐI THOÁT NẠN,…), đèn chiếu sáng sự cố, tín hiệu âm thanh, chuông báo động, cứu hỏa,… Tùy vào tính chất quan trọng mà chọn hình thức máy phát điện dự phòng (nếu công suất lớn) hoặc thiết bị sự cố có lưu điện (công suất bé)

Đèn chiếu sáng sự cố và đèn EXIT ở hành lang chung cư

Đèn sự cố kèm bộ

lưu điện được sạc

điện liên tục

Đèn EXIT lấy điện từ bộ lưu điện của đèn sự cố

Khác với các bản vẽ trong kiến trúc và xây dựng, bản vẽ thiết kế cấp điện thường đơn giản hơn (về cách bố trí, xác định cao độ,…) nên không cần sơ đồ không gian Bản vẽ thiết

kế cấp điện thông thường chỉ có 2 loại sau đây:

- Sơ đồ mặt bằng bố trí thiết bị điện và phương pháp nối dây

- Sơ đồ nguyên lý

Để xác định vị trí, cao độ của các thiết bị điện, trong bản vẽ thường ghi chú là đủ, thậm chí chỉ cần căn cứ vào tiêu chuẩn cũng lắp đặt được Ví dụ: công tắc đèn theo quy định lắp cách sàn 1,25m

Khi đọc bản vẽ phải kết hợp cả 2 loại sơ đồ trên mới đảm bảo độ chính xác của cả hệ thống điện, trong đó bản vẽ sơ đồ mặt bằng được đọc trước rồi mới đến bản vẽ sơ đồ nguyên

lý

Một đặc điểm riêng biệt của bản vẽ thiết kế cấp điện là các thiết bị điện thể hiện trên sơ

đồ dưới dạng các ký hiệu quy ước, không phải là thiết bị thực có kích thước theo tỷ lệ

3.1.1 Ký hiệu của thiết bị điện

Các thiết bị điện có cấu tạo phức tạp và rất đa dạng về hình dáng cũng như kích thước nên không thể thể hiện chân thực trên bản vẽ được mà phải dùng các ký hiệu đại diện

Thiết bị điện được trình bày trên sơ đồ dưới dạng các ký hiệu thống nhất theo tiêu chuẩn Việt Nam Một số thiết bị điện chưa có ký hiệu thì người thiết kế có thể bổ sung theo nguyên tắc dễ liên tưởng nhưng phải đơn giản và có tính nhất quán

Để người thi công nắm bắt được sơ đồ, trên bản vẽ mặt bằng luôn luôn kèm theo một bảng “Chú giải” (Legend) để giải thích các ký hiệu thiết bị điện được bố trí trên mặt bằng Khi đọc một bản vẽ thiết kế cấp điện, bảng chú giải bao giờ cũng là phần được đọc đầu tiên Dưới đây là một số ký hiệu phổ biến nhất được phân thành các nhóm khác nhau:

- Nhóm công tắc điện, thiết bị đóng cắt, bảo vệ:

Công tắc 1,2,3,4 nút

Aptomat, MCB, MCCB 1,2,3 cực (dùng cho bản vẽ mặt bằng)

Công tắc điều chỉnh độ

Aptomat, MCB, MCCB (dùng cho sơ đồ nguyên lý) Cầu dao chống rò (RCD, RCBO) Aptomat, MCB, MCCB

(dùng cho sơ đồ nguyên lý)

AS

VS

D

Đèn huỳnh quang đơn lắp nổi Đèn chùm Đèn huỳnh quang đôi lắp nổi Đèn sợi đốt Đèn huỳnh quang 3 bóng lắp

- Nhóm thiết bị đo lường và cấp nguồn điện:

- Nhóm thiết bị sử dụng điện:

Ký hiệu Chú giải Ký hiệu Chú giải Ký hiệu Chú giải

Nguyễn Mạnh Hà Trang 32

Ví dụ mặt bằng bố trí thiết bị điện

Trên đây chỉ là những ký hiệu cơ bản, tùy vào thực tế của từng công trình, người thiết kế

có thể bổ sung thêm các ký hiệu khác cho phù hợp Ví dụ để phân biệt 2 loại ổ cắm 16A và ổ cắm 20A có thể dùng ký hiệu ổ cắm ở bảng trên nhưng ghi thêm số Ampe vào hoặc bổ sung thêm một đường nét để phân biệt chúng

3.1.2 Sơ đồ mặt bằng bố trí thiết bị điện

Sơ đồ này thể hiện vị trí lắp đặt thiết bị điện trên mặt bằng công trình, được lập ra sau khi mặt bằng kiến trúc đã được duyệt

Thông tin thể hiện trên bản vẽ mặt bằng phải đảm bảo chính xác, thống nhất về mặt ký hiệu và phải thể hiện được những nội dung cơ bản sau đây: Vị trí lắp đặt, cách lắp đặt (trên tường, trên trần,…), cao độ lắp đặt của nó (nếu có), các thông số thiết bị kèm theo

Do số lượng thiết bị điện bố trí trên mặt bằng khá nhiều nên trên bản vẽ không thể hiện kích thước xác định vị trí của từng thiết bị điện Vị trí thiết bị điện được xác định thông qua

tỷ lệ bản vẽ

Cao độ lắp đặt thiết bị điện không thể hiện trên bản vẽ vì hầu hết độ cao lắp đặt của chúng đều được quy định trong tiêu chuẩn (ví dụ ổ cắm 1,25-1,5m), hoặc lắp trên trần nhà Trường hợp lắp đặt ở độ cao khác thì phải ghi chú độ cao lắp đặt của từng thiết bị trong bản

- Nhóm thiết bị cố định (điều hòa, tủ lạnh, quạt hút gió,…)

Ví dụ hình vẽ bên dưới là mặt bằng bố trí thiết bị điện trong một căn phòng của căn hộ chung cư, trong đó bao gồm: 6 bộ đèn downlight, 3 bộ đèn huỳnh quang đơn lắp nổi, một công tắc 3 nút bố trí ở cửa ra vào và 1 tủ điện cấp nguồn

Bố trí thiết bị trên mặt bằng

Tủ điện cấp nguồn

Nguyễn Mạnh Hà Trang 33

Cách nối dây các đèn chiếu sáng

Số thứ tự mạch đèn có thể bỏ nếu mạch đơn giản

TĐ2

S1, S2 S3

3.1.3 Phương pháp nối dây

Sau khi bố trí xong thiết bị điện, thực hiện việc nối dây giữa các thiết bị và giữa thiết bị với nguồn điện

Dây diện 3 pha hoặc 1 pha đều được vẽ bằng 1 nét, nét vẽ có thể là các đoạn thẳng gấp khúc hoặc các đường cong

Một số mặt bằng có nhiều thiết bị, việc nối dây từ thiết bị này sang thiết bị kia có thể chồng chéo nhau thì người ta dùng mũi tên kèm theo vị trí nối tiếp theo mà không cần vẽ dây nối trực tiếp

Điểm đầu của tất cả các dây dẫn đều phải xuất phát từ một tủ nguồn cấp điện nào đó và phải được ký hiệu cụ thể trên bản vẽ

Trong thực tế các bản vẽ cấp điện đều phân thành 3 nhóm mạch, mỗi nhóm mạch được trình bày trên một layer riêng trong Autocad:

- Mạch chiếu sáng

- Mạch ổ cắm

- Mạch thiết bị cố định cấp cho điều hòa nhiệt độ, tủ lạnh,…

a) Với mạch chiếu sáng, một số đèn được nối chung với nhau và được bật/tắt chung bởi một công tắc, từ công tắc này mới nối đến tủ điện nguồn (được đánh số địa chỉ cụ thể)

Nếu số lượng đèn ít, có thể dễ dàng xác định từng cụm đèn được điều khiển chung dựa theo dây nối Tuy nhiên khi số đèn nhiều thì khó xác định cụm đèn, do đó để dễ phân biệt thì tại mỗi đèn kèm theo số thứ tự của công tắc điều khiển đèn đó Ví dụ ở hình bên dưới:

Ba đèn downlight có gắn số 1 được điều khiển bởi nút công tắc số S1 trên bẳng công tắc

3 nút, đèn downlight có gắn số 2 được điều khiển bởi nút công tắc số S3, các đèn huỳnh

Dây nối

Dây nối Nối vào

S1

Nối vào S1

Nối dây bằng các đoạn thẳng Nối dây bằng các đoạn cong

Nối dây các thiết bị

TĐ2

TĐ2/EQ1

TĐ2/EQ2 MCB

quang có gắn số 3 được điều khiển bởi nút công tắc số S3 Nguồn điện cung cấp đến công tắc

3 nút được lấy từ nhánh L1 trong tủ điện TĐ2 (ký hiệu địa chỉ đấu nối là TĐ2/L1), trong đó

tủ TĐ2 (lắp ở phòng bên cạnh) gồm nhiều nhánh cấp điện khác nhau

b) Với mạch ổ cắm cách bố trí cũng như đèn chiếu sáng: một số ổ cắm được lắp trên cùng một nhánh nhưng khác với chiếu sáng ở chỗ: điểm đầu nhánh ổ cắm nối về thẳng tủ điện cấp nguồn Ví dụ ở hình bên dưới:

Ổ cắm được bố trí là loại có cực bảo vệ (PE) Các ổ cắm không cần đánh số mạch do sơ

đồ đơn giản Các ổ cắm được bố trí thành 2 mạch: Mạch 1 gồm 1 ổ cắm đơn và 2 ổ cắm đôi được cấp nguồn từ nhánh S1 trong tủ TĐ2 (ký hiệu địa chỉ đấu nối là TĐ2/S1) Mạch 2 gồm

3 ổ cắm đơn đấu nối tại địa chỉ TĐ2-S2

c) Với mạch cấp điện cho các thiết bị cố định:

Các thiết bị cố định có công suất nhỏ được cấp điện qua ổ cắm như tivi, máy vi tính thì nối dây theo ổ cắm

Các thiết bị cố định có công suất lớn như điều hòa, bình nóng lạnh,… thì mỗi thiết bị được lắp một mạch riêng Tại vị trí lắp thiết bị có mũi tên kèm theo ký hiệu vị trí đấu nối Nói chung với mạch điện này sơ đồ đơn giản nên không cần đanh số mạch của từng thiết bị

Ví dụ ở hình vẽ sau đây:

Nguyễn Mạnh Hà Trang 35

Có 2 điều hòa lắp trong phòng Điều hòa thứ nhất nối trực tiếp đến tủ điện TĐ2 ở mạch EQ1 (ký hiệu địa chỉ TĐ2/EQ1) Điều hòa thứ hai nối đến aptomat hai cực gắn trên tường (bên dưới điều hòa), từ aptomat này mới nối đến tủ điện TĐ2 ở mạch EQ2 (ký hiệu địa chỉ TĐ2/EQ2) Như vậy điều hòa thứ hai có thể đóng cắt mạch điện tại chỗ bằng aptomat, còn điều hòa thứ nhất muốn đóng cắt mạch điện phải đến tủ điện TĐ2

Nếu 3 loại mạch trên được bố trí trên cùng một bản vẽ thì sơ đồ mạch tương đối phức tạp, đòi hỏi người đọc phải có chuyên môn, tính cẩn thận và sự quan sát chi tiết Quá trình rèn luyện qua nhiều lần đọc bản vẽ cấp điện dần dần thành quen và tạo thành kỹ năng, kinh nghiệm riêng của bản thân Thực tế các đơn vị thiết kế thường tách thành 3 bản vẽ riêng tương ứng với 3 nhóm thiết bị nói trên

3.1.4 Sơ đồ nguyên lý

a) Khái niệm sơ đồ nguyên lý:

Sơ đồ nguyên lý là sơ đồ thể hiện phương thức nối dây giữa nguồn điện và thiết bị điện, nói cụ thể thì đây là sơ đồ khai triển chi tiết của các tủ điện cấp nguồn Mỗi mạch điện đi ra khỏi tủ được thể hiện bằng một nét vẽ (dù mạch đó là 3 pha hay 1 pha) và phải có đủ các thông tin sau:

- Ký hiệu tủ điện

- Ký hiệu và thông số của các thiết bị đóng cắt, bảo vệ, điều khiển

- Ký hiệu và thông số của cáp nguồn (cáp tổng), của dây dây dẫn điện (cáp nhánh)

- Ký hiệu phân biệt từng mạch điện tương ứng với mỗi nhóm thiết bị điện

- Bảng thống kế số lượng, chủng loại, công suất của các thiết bị điện trên từng mạch điện Nhìn chung sơ đồ nguyên lý là sơ đồ đầy đủ nhất để dự trù vật tư, thực hiện lắp đặt chính xác và nó phải phù hợp hoàn toàn với sơ đồ mặt bằng bố trí thiết bị điện Từ sơ đồ mặt bằng

và phương thức nối dây của thiết bị có thể lập được sơ đồ nguyên lý và ngược lại

Sơ đồ cấp điện tổng quát

TĐ2

2 

2  TĐ2/S1

TĐ2/S2

TĐ2/EQ1

TĐ2/EQ2

Tên tủ điện

Cáp cấp nguồn cho tủ điện

Thanh cái Aptomat hoặc RCBO Kèm theo thông sô

Thông số cáp điện Ví dụ 2x1,5 là cáp 2 ruột, mỗi

Ký hiệu mạch cáp

MCB 1P 16A

MCB 1P16A

MCB 1P20A

RCBO 2P32A 30mA MCB 1P20A

MCB 1P16A

MCB 1P16A

MCB 1P16A

MCB 1P16A

MCB 2P40A

b) Quy tắc lập sơ đồ nguyên lý:

Sơ đồ nguyên lý có thể trình bày nằm ngang hoặc nằm dọc, trong đó đa số các công ty đều trình bày theo chiều dọc Quy tắc lập sơ đồ nguyên lý qua các bước sau:

- Tủ điện vẽ bằng một hình chữ nhật, ở góc bên phải trên cùng là nơi ghi ký hiệu tên tủ điện Tên tủ điện thường đặt theo tầng, ví dụ: TĐT (Tủ điện tổng), TĐ1 (tủ điện tầng 1), TĐ2 (tủ điện tầng 2), … Hình chữ nhật ký hiệu tủ điện vừa đủ bố trí các mạch điện, không cần theo tỷ lệ

Trong thực tế, một số công ty thiết kế ký hiệu tủ điện là DB (viết tắt Distribution Board)

- Vẽ thanh đồng nối dây trong tủ: Thanh đồng còn gọi là thanh cái, đây là nơi các mạch điện vào và ra tủ nối vào dễ dàng Thanh đồng vẽ bằng một nét đậm theo chiều dọc tủ điện

- Vẽ các mạch cáp: gồm 01 mạch cấp nguồn cho tủ điện và các mạch đi ra khỏi tủ điện

để cấp điện cho các thiết bị điện Mạch cáp vẽ bằng một nét Mỗi mạch cáp đều được đóng/cắt bằng một aptomat (MCB, MCCB) hoặc bằng cầu dao chóng rò (RCBO)

Để phân biệt mạch cáp, quy ước: mạch chiếu sáng ký hiệu L (viết tắt của Light), mạch ổ cắm ký hiệu S (viết tắt của Socket), mạch cấp cho thiết bị cố định ký hiệu EQ Địa chỉ của mạch được đánh theo “Tên tủ/tên nhánh” Nếu có nhiều mạch cùng loại thì người ta đánh theo thứ tự L1, L2,…ví dụ TĐ2/L1 là nhánh L1 trong tủ TĐ2 cấp điện cho chiếu sáng

Nên dự phòng 1-2 mạch để mở rộng thiết bị sau này

- Đánh số địa chỉ mạch điện: Thực chất là ghi tên mạch điện nối đến tủ để cấp điện cho các nhóm thiết bị theo đúng sơ đồ mặt bằng bố trí thiết bị điện

- Tính toán về điện các thông số dây dẫn, thông số aptomat rồi ghi các thông số đó lên dây dẫn, aptomat tương ứng (phần tính toán này sẽ trình bày chi tiết ở phần sau của bài giảng)

MCB 1P 16A

MCB 1P20A

RCBO 2P32A 30mA MCB 1P20A

MCB 1P16A

MCB 2P40A

Tên mạch

Công suất (W)

Số lượng Công tắc

Ví dụ 2 : Cho sơ đồ bố trí thiết bị và sơ đồ nguyên lý

như hình vẽ bên Hãy vẽ sơ đồ nối dây trên mặt bằng bố

trí thiết bị

- Thống kê số lượng, chủng loại, công suất của các thiết bị điện nối đến từng mạch Phần này được lập ra từ sơ đồ mặt bằng bố trí thiết bị và các bản vẽ cấp điện của các công ty thiết

kế thường khác nhau ở mục này

Ví dụ sơ đồ nguyên lý đầy đủ và chi tiết như ở hình vẽ trên, sơ đồ này được lập từ sơ đồ mặt bằng bố trí thiết bị điện đã trình bày ở các phần trên Thực tế, tùy vào từng công trình cụ thể, có thể vẽ sơ đồ nguyên lý đơn giản hơn rất nhiều

Ví dụ 1: Vẽ sơ đồ nguyên lý mạch điện cấp cho công trình có 3 phòng làm việc theo

mặt bằng bố trí thiết bị sau đây (không cần ghi thông số thiết bị và dây cáp điện)

TĐ1 S1 S2

TĐ1/EQ1

TĐ1/L2 TĐ1/S1

S1 S2

TĐ1/L2 TĐ1/S2

S1 S2

TĐ1/L2 TĐ1/S3

TĐ1/EQ1 TĐ1/EQ1

Nguyễn Mạnh Hà Trang 38

3.2 Sơ đồ mạng điện bên ngoài công trình:

Mạng điện bên ngoài công trình có nhiệm vụ dẫn điện từ trạm biến áp đến tủ điện phân phối của tòa nhà Tùy quy mô và tính chất công trình, mạng điện ngoài nhà có những đặc điểm khác nhau

3.2.1 Sơ đồ cấp điện toà nhà thấp tầng (≤ 5 tầng):

Sơ đồ này gồm một trạm biến áp cấp nguồn, một đường dây cung cấp điện ngoài nhà và một tủ điện tổng cung cấp cho toàn bộ nhà

Tủ điện tổng nối theo sơ đồ hình tia gồm một đường dây vào và nhiều lộ đường dây ra Các thiết bị dùng chung (bơm nước, cứu hỏa, thang máy,…) và phụ tải sinh hoạt đều được đấu nối chung một mạch Mỗi lộ dây ra khỏi tủ được bảo vệ bằng 1 aptomat đặt trong tủ Nhược điểm: Độ tin cậy thấp Nếu hư hỏng trục dẫn điện chính thì toàn bộ nhà sẽ mất điện do không có dự phòng Nếu công trình gồm nhiều khối nhà thì có thể nâng cao độ tin cậy bằng cách nối liên thông các khối nhà

Ưu điểm: Chi phí đầu tư thấp, thi công dễ dàng nên được sử dụng phổ biến

3.2.2 Sơ đồ cấp điện toà nhà cao trung bình (6÷16 tầng):

Sơ đồ gồm 2 đường dây cung cấp riêng biệt đến tủ điện tổng của tòa nhà, trong đó 1 đường dây cung cấp cho phụ tải sinh hoạt chung, 1 đường dây cung cấp cho các thiết bị quan trọng như thang máy, bơm nước cứu hỏa, bơm nước sinh hoạt,…

Phụ tải sinh hoạt

Tủ điện tổng của tòa nhà

Tầng

3

Tủ điện tổng của tòa nhà

Tầng

3 Phụ tải sinh hoạt

Nguyễn Mạnh Hà Trang 39

Ưu điểm của sơ đồ: đã tách riêng các phụ tải quan trọng ra thành một nhóm nên xác suất

sự cố đối với nhóm này giảm đi Ngoài ra 2 mạch có thể dự phòng cho nhau, ví dụ trục sinh hoạt mất điện thì có thể lấy điện từ trục thiết bị bằng cách đấu nối bắc cầu trong tủ từ trục thiết bị sang trục sinh hoạt

Nhược điểm: Nếu cả 2 trục mất điện (mất điện lưới) thì toàn bộ nhà mất điện, giao thông bằng thang máy bị đình trệ, cung cấp nước bị ngừng,…

3.2.3 Sơ đồ cấp điện toà nhà cao tầng (17÷30 tầng):

Sơ đồ này giống như sơ đồ trên nhưng độ tin cậy được nâng cao vì có thêm máy phát điện dự phòng Máy phát điện sẽ khởi động khi điện lưới mất nhưng máy phát điện chỉ cung cấp cho những thiết bị cần thiết như thang máy, bơm nước,…

Tủ điện cũng được tách riêng thành 2 tủ là sinh hoạt và bộ phận thiết bị quan trọng Điện lưới và điện trong máy phát không được phép cấp điện đồng thời, do đó phải thông qua bộ tự động đóng nguồn gọi là tủ ATS Tủ ATS chỉ cho phép đóng duy nhất 1 nguồn điện tại mỗi thời điểm

Trong thực tế, một số công trình chỉ sử dụng 1 trục cấp điện cho cả phụ tải sinh hoạt và các thiết bị quan trọng, riêng thiết bị quan trọng còn dự phòng điện bằng máy phát Loại sơ

đồ này tuy làm giảm độ tin cậy nhưng chi phí đầu tư thấp

Tủ điện cấp cho thiết bị chung

Tầng

3 Phụ tải sinh hoạt

ATS

Máy phát điện

Tủ điện tổng cấp điện sinh hoạt tòa nhà

Tủ điện cấp cho thiết bị chung

Tầng

3 Phụ tải sinh hoạt

ATS

Máy phát điện

Tủ điện tổng cấp điện sinh hoạt tòa nhà