Giáo trình Thiết kế điện công trình - Chương 3: Tính toán các tham số hệ thống điện

mạch điện 
nhánh, tủ cầu dao đổi nối (ATS) nếu có máy phát điện dự phòng. Vị trí tủ điện chính bố 
trí nơi thuận tiện cho việc sử dụng, theo dõi, kiểm tra, đóng cắt mạch khi có sự cố hoặc 
hoả hoạn. Nơi đặt bảng điện có thể là phòng tủ điện, phòng phân phối của trạm biến áp ở 
tầng trệt hay tầng hầm của toà nhà. 
b. Bảng điện phụ: 
Là bảng điện trong từng phòng, bố trí gần cửa ra vào, bảng điện phụ bố trí toàn bộ thiết bị đóng 
cắt mạch điện trong một phòng. Để thuận lợi cho người sử dụng, nên bố trí các công tắc rải rác 
trên tường ( cách sàn 1,3 m), bố trí ổ cắm điện ở độ cao cách sàn 0,2 – 0,3 m 
c. Đặt dây trong nhà: 
Có thể sử dụng các hình thức đặt dây sau: 
- Đặt dây nổi: dây điện được bố trí trong các ống nhựa tròn hoặc dẹp gắn nổi trên tường, 
trần 
- Dây điện đặt nổi: Được đặt trong ống chuyên dùng ( ống gân bằng nhựa cứng không cháy 
hoặc khó cháy) chôn ngầm trong tường, sàn hoặc chôn ngầm trong đất. Dây điện đặt trên 
giá đỡ gắn cố định trong các hộp gel đặt đứng hoặc đặt nằm ngang. Đối với dây đặt trong 
ống ngầm thì ngoài việc tính tiết diện dây theo điều kiện phát nóng còn phải nhân cường 
độ dòng điện cho phép đi trong dây với hệ số giảm nếu số dây trong cùng một ống tăng: 
Thiết Kế Điện Công Trình 
69 
nhân với 0,68 nếu có 5-6 dây; nhân với 0,63 nếu có 7-9 dây; nhân 0,6 nếu có 10-12 dây. 
Các mạch của cùng một tố máy, cùng một bảng điện, cùng một nhóm đèn với tổng số dây 
trong một ống không quá 8 sợi. 
Chú ý: 
+ Các dây của mạch điện chiếu sáng làm việc và mạch điện chiếu sáng sự cố không được đặt 
chung một ống. Không dùng dây ruột nhôm cứng để đặt ngầm vì nhôm dễ bi gãy. 
+ Các chỗ rẽ nhánh hoặc nối dây điện, cáp điện phải sử dụng đôminô hoặc hộp nối, ở các dây 
dẫn điện lớn, mối nối phải hàn hoặc ép bằng kẹp đặc biệt. 
+ Ở các khe lún, khe co dãn phải kéo dài thêm dây để dự phòng 
+ Bố trí các bộ phận điều khiển đóng cắt bên ngoài. 
d. Lựa chọn dây dẫn và cáp: 
- Có cách điện phù hợp với điện áp của lưới điện được sử dụng 
- Có tiết diện thoả mãn yêu cầu dòng diện của phụ tải theo điều kiện phát nóng, và thoả 
mản yêu cầu để điện áp của phụ tải không sụt giảm quá mức cho phép. 
- Có vỏ bảo vệ thoả mản yêu cầu lý hoá và độ bền cơ học tại nơi đặt chúng. 
- Dây điện đặt ngầm có ruột cứng nên chọn dây ruột đồng để tránh bị gãy ngầm. 
Khi đặt dây cần lưu ý: 
+ Dây và cáp điện song song với đường ống dẫn nguyên liệu hoặc khí đốt ống dẫn hơi nóng hoặc 
có nhiệt độ cao thì phải đặt trong các hộp gel riêng. 
+ Khi dây dẫn đi qua tường gỗ và tấm ngăn khô ráo thì cho phép đặt trong cùng một ống cách 
điện. 
+ Khi dây dẫn đi từ phòng khô sang phòng ướt, hay từ phòng ẩm ướt này qua phòng ẩm ướt khác 
thì mỗi dây phải đặt trong ống cách điện riêng. Mối nối dây phải thực hiện trong phòng khô. 
+ Khi dây dẫn và cáp đi qua trần ngăn giữa các tầng phải đặt trong ống. 
+ Khi đặt dây ngầm trên lafont hoặc tầng áp mái, phải luồn dây trong ống không cháy và phải cố 
định chắc chắn. 
 + Dây cấp điện cho đèn chiếu sáng tầng hầm hoặc tầng áp mái, tầng kỹ thuật phải bố trí 
các bộ phận điều khiển đóng cắt mạch điện ở bên ngoài. 
III. Các thiết bị đóng cắt, điều khiển và bảo vệ mạch điện: 
1. Áptomát (Cầu dao tự động): 
Áptomát (còn gọi là CB là viết tắt của Circuir Breakers) là thiết bị đóng cắt bằng tay và cắt tự 
động các các mạch điện có điện áp dưới 1000V. Áptomát được sử dụng để bảo vệ quá tải và bảo 
Thiết Kế Điện Công Trình 
70 
vệ ngắn mạch cho mạch hạ thế. Các loại áptomát: áptomát đơn cực (1 cực 1P), áptomát một pha 
(2 cực 2P), áptomát ba pha ( 3 cực 3P). 
2. Cầu dao chống rò: RCD 
Cầu dao chống rò điện một pha và ba pha hoạt động theo nguyên tắc cân bằng dòng điện giữa 
dây pha và dây trung tính trong mạch điện. Phần tử ngắt mạch làm từ nam châm vĩnh cửu. Khi 
xảy ra chạm đất, dòng rò nhanh chóng đạt tới trị số của dòng định mức làm mất cân bằng điện áp 
giữa dây pha và dây trung tính, cầu dao chống rò sẽ ngắt ngay lập tức. 
3. Dao cách ly 
Là thiết bị đóng cắt bằng tay có hai vị trí đóng và mở dùng để cắt mạch điện khi không tải, đảm 
bảo khoảng cách không nối điện giữa các cực điện thấy được rõ ràng. Có loại dao cách ly một 
pha và dao cách ly ba pha. 
Dao cách ly trong mạch điện điện áp cao thường sử dụng để cắt không tải. 
Ở mạch hạ áp dao cách ly dùng kèm với CB để đảm bảo đóng và ngắt mạch điện an toàn 
4. Thiết bị tự động chuyển đổi đóng ngắt mạch (ATS) 
Sử dụng để tự động chuyển đổi mạch điện hoặc đóng ngắt nguồn dự phòng. 
5. Côngtắctơ 
Khi cần đóng ngắt mạch điện liên tục với tần số đóng cắt cao (đến 12 lần/h) người ta sử dụng 
côngtắctơ 
6. Cầu chì 
Là thiết bị dùng để bảo vệ quá tải và ngắn mạch. Thời gian cắt mạch của cầu chì phụ thuộc vào 
vật liệu làm dây chảy. Dây chảy cầu chì làm bằng chì, hợp kim của chì và thiếc, kẽm, nhôm, 
đồng... 
7. Côngtắctơ cơ khí 
Là thiết bị sử dụng để đóng ngắt mạch điện có cường độ dòng điện nhỏ dưới 5A ở điện áp pha 
đến 250V. Côngtắctơ được bố trí trên dây pha của thiết bị sử dụng điện một pha. 
8. Ổ cắm điện 
Là thiết bị lắp chờ sẵn trên mạng điện để cấp điện cho các thiết bị di động như tủ lạnh, bàn ủi, 
quạt đứng... và các thiết bị gia dụng khác. 
Thiết Kế Điện Công Trình 
71 
BÀI 3: TÍNH TOÁN LỰA CHỌN CÁC THÀNH PHẦN 
CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN 
I. Xác định phụ tải điện: 
Tổng công suất yêu cầu (hay còn gọi là công suất đặt) của phụ tải gọi là ∑ 𝑃đ𝑚 
 ∑ 𝑷đ𝒎= Pcs+ Psh+ Poc+ ... 
Trong đó: 
Pcs là tổng công suất của thiết bị chiếu sáng 
Psh là tổng công suất của thiết bị sinh hoạt 
Poc là tổng công suất của các ổ cắm ( hay còn gọi là công suất của nguồn dự phòng). 
+ Với phòng có diện tích dưới 12m2 bố trí ít nhất hai ổ cắm điện một pha; 
+ Với phòng có diện tích từ 12m2 đến 24m2 bố trí ít nhất 4 ổ cắm điện một pha, với căn phòng 
lớn hơn thì bố trí nhiều ổ cắm hơn. Ổ cắm điện ba pha bố trí theo yêu cầu sử dụng của các thiết 
bị cụ thể. 
Căn cứ công suất định mức (công suất đặt) và hệ số k c , k s của từng phụ tải để tính ∑ 𝑃𝑡𝑡: 
∑ 𝑷𝒕𝒕 = 𝑲𝒄. 𝑲𝒔. ∑ 𝑷đ𝒎 
Với : Kc là hệ số cần dùng; 
Ks là hệ số đồng thời. Các hệ số này cho sẵn trong phụ lục (1.1 đến 1.4) (khi tính tương 
đối có thể không tính đến hệ số đồng thời Ks) 
II. Tính chọn nguồn cấp điện 
Chọn nguồn cấp điện cho công trình bao gồm chọn công suất nguồn, loại nguồn và vị trí đặt 
nguồn 
1. Chọn công suất nguồn điện 
• Căn cứ công suất tính toán để tính dung lượng tính toán của nguồn điện là trạm 
biến áp hạ áp 
 Stt = 
∑ 𝑷𝒕𝒕
𝒄𝒐𝒔𝝋
Với cosφ là hệ số công suất của từng loại công trình, trị số này cho sẵn trong các bảng tra. Theo 
quy định của bộ năng lượng, hệ số công suất trung bình ( cosφ ≥ (0,92 ÷ 0,95)) đối với tất cả các 
đơn vị khách hàng. 
• Công suất nguồn điện: Sđm ≥ Stt 
Thiết Kế Điện Công Trình 
72 
Trong đó Sđm là công suất định mức của các máy biến áp. 
Nếu công trình ở khu vực không có điện lưới quốc gia thì nguồn điện được chọn là máy phát 
điện. 
2. Chọn loại nguồn điện 
• Nếu công trình ở khu vực có điện lưới quốc gia thì nguồn điện được chọn là trạm 
biến áp. 
• Nếu công trình ở khu vực không có điện lưới quốc gia thì nguồn điện được chọn 
là máy phát điện. 
3. Chọn vị trí bố trí nguồn điện 
Nguồn điện của công trình được bố trí ngay trong phạm vi đất xây dựng công trình 
Thiết Kế Điện Công Trình 
73 
BÀI 4: TÍNH CHỌN TIẾT DIỆN DÂY 
Dòng điện truyền trong dây dẫn làm bằng kim loại phát sinh nhiệt lượng và gây sụt áp trên 
đường dây. Khi cường độ dòng điện tăng thì nhiệt năng phát ra tỷ lệ với bình phương cường độ 
dòng điện. 
Nếu chọn dây quá nhỏ, dòng điện cho phép đi trong dây nhỏ, khi cấp điện cho phụ tải có công 
suất lớn có dòng điện tải lớn, nhiệt năng sinh ra lớn quá mức cho phép là cháy dây điện dẫn đến 
hỏng hệ thống cấp điện, có thể thiệt hại về người và tài sản. 
Nếu chọn dây có tiết diện lớn quá sẽ tăng chi phí đầu tư. 
Vì vậy, phải tính toán để chọn lựa tiết diện dây hợp lý đáp ứng cả yêu cầu về kỹ thuật mà chi phí 
phải phù hợp. 
Tính chọn tiết diện dây dẫn điện theo các điều kiện sau: 
1. Điều kiện phát nóng 
Điều kiện phát nóng là điều kiện quy định giá trị dòng điện trong dây ở mức cho phép để dây 
không phát nóng quá quy định. Giá trị nhiệt độ quy định phụ thuộc vào vật liệu và cách điện của 
dây dẫn do nhà sản xuất quy định. Trị số dòng điện cho phép lớn nhất đi qua lâu dài trong dây 
mà dây không phát nóng quá quy định. Trị số này tham khảo trong các bảng ở phụ lục. Nhiệt độ 
phát nóng của dây dẫn điện được tính theo độ phát nóng của ruột là 650 C, của không khí xung 
quanh là 250C. 
Công thức tính chọn tiết diện dây dẫn điện theo điều kiện phát nóng là: 
Ilv≤ Kn. Icp (A) 
Vậy: Icp ≥ 
𝑰𝒍𝒗
𝑲𝒏
Trong đó: 
Icp là cường độ dòng điện cực đại cho phép đi qua dây lâu dài trong dây pha. 
Kn là hệ số điều tiết nhiệt độ cho phép của dây dẫn theo nhiệt độ môi trường (xem phụ lục 3.21). 
I lv là cường độ dòng điện làm việc hay cường độ dòng điện định mức trong dây pha. 
Với phụ tải một pha: Ilv (hay Ip) = 
𝑷𝒑
𝑼𝒑.𝒄𝒐𝒔𝝋
 (A) 
Với phụ tải ba pha: Ilv (hay Id) =
𝟏 
√𝟑
𝑷𝟑𝒑
𝑼𝒅.𝒄𝒐𝒔𝝋.
 (A) 
Thiết Kế Điện Công Trình 
74 
Note: 
- Đối với mạch điện một pha, tiết diện dây pha và dây trung tính bằng nhau. 
- Đối với mạch điện ba pha, nếu là ba pha đối xứng, tiết diện dây trung tính có thể lấy bằng 
một nửa đến hai phần ba tiết diện dây pha. Nếu mạch điện ba pha không đối xứng, tiết 
diện dây pha lấy bằng tiết diện dây pha của pha có phụ tải một pha có công suất lớn nhất. 
Bảng tra chọn tiết diện dây xem phụ lục (3.5 đến 3.11). 
Ví dụ 1: Tính chọn tiết diện dây bọc PVC chôn trong tường cho một bộ đèn huỳnh quang 2 bóng 
dài 1,2m, công suất một bóng đèn 40W, điện áp 220V, cosφ = 0,6. Cho biết nhiệt độ môi trường 
nơi đặt đèn là 350C. 
Bài giải 
Dòng điện qua đèn: Ilv = 
𝑃
𝑈𝑝.𝑐𝑜𝑠𝜑
 = 
2.(40+15)
220.0,6
 (A) 
Dây cấp điện cho đèn huỳnh quang đặt trong không khí: Kn = K1.K2.K3 
Tra bảng ta có K1 = 0,7; do chôn trong tường nên K2 = 1; cách điện PVC nên K3 = 0,93 
Vậy Kn = 0,651 
Suy ra : Icp = 
𝐼𝑙𝑣
𝐾𝑛
 = 1,27 (A) 
Chọn dây dẫn điện ruột đồng bọc PVC tiết diện F = 1mm2 với : Icp = 6 (A) 
Ví dụ 2: Tính chọn tiết diện dây cáp cách điện 2 lớp PVC chôn ngầm trong đất cấp điện cho một 
máy bơm nước có công suất 5 kW, điện áp 380V, cosφ = 0,85; Cho biết nhiệt độ môi trường nơi 
đặt máy bơm là 370C. 
2. Điều kiện tổn hao điện áp/// 
Khi có dòng điện đi qua dây, hai đầu dây có điện áp U, điện áp này gọi là điện áp rơi. Điện áp rơi 
tỷ lệ thuận với điện trở suất của dây và chiều dài dây, tỷ lệ nghịch với tiết diện dây. 
Dây càng dài, sụt áp càng lớn, dây có tiết diện nhỏ sụt áp càng lớn. Nếu sụt áp quá mức, điện áp 
ở cuối đường dây có thể ở dưới mức cho phép làm ảnh hưởng đến hoạt động của thiết bị. 
Tổn thất điện áp DU% là giá trị tổn thất điện áp so với điện áp định mức tính theo phần trăm: 
DU% = đm
cp
U
DU
. 100 
Suy ra DU cp = 100
 UDU%. đm
= DU’ + DU’’= đm
dtt
đm
dtt
U
XQ
U
RP ..
+
Thiết Kế Điện Công Trình 
75 
Trong đó P tt và Q tt là công suất tác dụng tính toán và công suất phản kháng tính toán ở cuối 
đường dây 
 P tt = K C . P đm 
Q tt = K C . Q đm = P tt . Tgφ 
Với R d và X d là điện trở và điện kháng của đường dây; 
U đm là điện áp định mức phía hạ thế của máy biến áp 
Đặt R d = r 0 . L 
Trong đó r 0 là điện trở của một đơn vị dài dây dẫn; L là chiều dài dây dẫn 
r 0 = F
= F.
1
 
 với 

1
=
 là điện dẫn suất của dây dẫn (dây dẫn ruột đồng và hợp kim đồng có  = 56 
m/Ω.mm2; với dây dẫn ruột nhôm và dây nhôm lõi thép  = 36 m/Ω.mm2); 
vậy DU’ = FU
LP
đm
tt
..
.
 (v) 
Đặt X d = x 0 . L 
Với x 0 là điện kháng của một km dây dẫn 
+ Đối với đường dây trên không có điện áp trên 1000V thì x 0 = 0,3 – 0,4 (Ω/km); còn điện áp 
dưới 1000V thì x 0 = 0,25 (Ω/km); 
 + Đối với dây cáp thì không cần phân biệt điện áp đường dây 
 + Nếu bố trí ngầm trong kết cấu xây dựng thì x 0 = 0,007 ((Ω/km); 
 + Nếu chôn ngầm trong đất thì x 0 = 0 (Ω/km). 
3. Điều kiện mật độ dòng điện kinh tế J (A/mm2) 
Là mật độ cường độ dòng điện trên một đơn vị tiết diện dây dẫn được chọn sao cho kinh tế đảm 
bảo độ tinh cậy cung cấp điện. 
Thiết Kế Điện Công Trình 
76 
Mật độ dòng kinh tế cho theo loại dây dẫn điện và số giờ sử dụng phụ tải cho trong phụ lục 3.19 
Tiết diện dây dẫn F chọn theo mật độ dòng điện kinh tế: 
F = J
I lv
 (mm2) 
Trong đó: I lv là cường độ dòng điện làm việc 
 + Đối với hộ loại 1, hoặc các phụ tải quan trọng có yêu cầu về độ tin cậy cung cấp 
điện cao, chọn J = 1 – 2 (A/mm2). 
 + Đối với hộ loại 2, hoặc các phụ tải ít quan trọng hơn có yêu cầu về độ tin cậy cung 
cấp điện tương đối cao, chọn J = 3 – 4 (A/mm2) 
 + Đối với hộ loại 3 cũng như các phụ tải thông thường khác, chọn J = 5 (A/mm2). 
 + Đối với những nơi đã có sẵn đường dây điện, muốn biết công suất phụ tải cho phép 
đấu nối vào đường dây, ta tính cường độ dòng điện làm việc cho phép: 
I lv = F . J 
Điều kiện mật độ dòng điện chỉ sử dụng để kiểm tra nhanh tiết diện dây theo yêu cầu an toàn 
điện trong lắp đặt. 
Thiết Kế Điện Công Trình 
77 
BÀI 5: TÍNH CHỌN THIẾT BỊ ĐÓNG CẮT VÀ BẢO VỆ 
MẠCH ĐIỆN THEO ĐIỀU KIỆN PHÁT NÓNG VÀ ĐIỀU 
KIỆN NGẮN MẠCH 
Cần phải lựa chọn thiết bị đóng cắt và bảo vệ mạch điện theo quy định để đảm bảo sự hoạt động 
ổn định của hệ thống điện và khống chế tích cực các sự cố xảy ra cho thiết bị và hệ thống như sư 
cố quá tải và ngắn mạch. 
I. Điều kiện phát nóng của khí cụ điện 
o Đối với các thiết bị điện có cường độ dòng điện làm việc nhỏ, các thiết bị điện 
một pha, các khí cụ điện làm việc phải đảm bảo chọn khí cụ đóng cắt có cường độ 
dòng điện định mức IKCĐ ≥ Ilv của thiết bị. 
o Đối với các thiết bị điện khi khởi động có hệ số khởi động lớn, cường độ dòng 
điện khởi động cao gấp 5 – 7 lần cường độ dòng điện làm việc thì: 
o IKCĐ ≥ 
𝐼𝑚𝑚
𝛼
 với α = 1,6 – 2,5 
+ Đối với các máy có I mm nhỏ chọn α = 2,5 
+ Đối với các máy có I mm cao chọn α = 1,6 - 2 
+ Đối với máy hàn chọn α = 1,6 
o Để đảm bảo an toàn cung cấp điện, trong cùng một mạch điện ta nên chọn: 
Ilv < IKCĐ < Icp 
II. Điều kiện ngắn mạch 
Khi có sự cố nối tắt về điện giữa các dây pha với nhau, hoặc giữa dây pha và dây trung tính hoặc 
dây pha bị chạm đất thì hiện tượng ngắn mạch xảy ra. Lúc này dòng điện tăng cao đột ngột, gây 
phát nóng tại các điểm tiếp xúc và lan truyền nhanh chóng ra các phần khác của khí cụ điện, nếu 
các phần vật liệu của khí cụ điện có nhiệt độ cao hơn mức ghi trong phụ lục 3.20 thì khí cụ điện 
phải hoạt động ngắt mạch ngay. 
Ví dụ: Một phòng họp có mặt bằng bố trí thiết bị điện như trong hình vẽ. Nhiệt độ môi trường là 
350C, Kn = 0,82. 
Thiết Kế Điện Công Trình 
78 
Hãy : 
1. Vẽ sơ đồ điện. 
2. Tính chọn tiết diện dây đến các đèn và ổ cắm, máy lạnh và tiết diện dây từ bên ngoài 
dẫn điện đến phòng. 
3. Chọn CB trong sơ đồ sao cho đảm bảo tính chọn lọc. 
Cho biết hộp đèn 2 bóng HQ 40W – 220V, cosφ = 0,6 
Ổ cắm 5A – 220V, cosφ = 1 
Máy lạnh 2,5HP – 220V, cosφ = 0,8; K t = 3,5