Hệ thống điện tòa nhà: Cấu trúc và quy trình vận hành tiêu chuẩn 

Lê Hồng Phong

Để có thể quản lý và vận hành một dự án một cách suôn sẻ thì điều kiện tiên quyết là phải hiểu rõ về hệ thống điện của dự án đó. Trong phạm vi bài viết này, KTH ELECTRIC sẽ giới thiệu tới các bạn cấu trúc và quy trình vận hành tiêu chuẩn của hệ thống điện tòa nhà.

Hệ thống điện tòa nhà là gì?

Ở bất kỳ công trình nào, hệ thống điện được coi là “xương sống”, chịu trách nhiệm cung cấp lượng điện cần thiết phục vụ nhu cầu vận hành thiết bị, chiếu sáng, điều hòa, giám sát an ninh… Hệ thống điện của tòa nhà cũng vậy. Đây là thành phần thiết yếu trong cơ sở hạ tầng của các tòa nhà cao tầng, chung cư cao tầng, trung tâm thương mại hay các dự án công nghiệp…, bao gồm một mạng lưới phức tạp gồm các thiết bị, linh kiện được kết nối với nhau để thực hiện nhiệm vụ truyền tải, phân phối và sử dụng điện trong phạm vi tòa nhà.

Mỗi tòa nhà thường có sơ đồ hệ thống điện riêng, giúp cho việc quản lý, vận hành của ban quản lý hoặc chủ đầu tư trở nên dễ dàng và nhất quán, đồng thời hỗ trợ hoạt động kiểm tra, bảo trì, sửa chữa của các kỹ sư điện. Sơ đồ này phải đáp ứng các tiêu chuẩn IEC và IEEE về ký hiệu, cấu trúc mạng điện và mối quan hệ giữa các thiết bị điện, đảm bảo an toàn và tối ưu hóa hiệu quả sử dụng năng lượng trong tòa nhà.

Về cơ bản, hệ thống điện của tòa nhà được cấu tạo gồm 2 thành phần chính: điện nặng và điện nhẹ.

Hệ thống điện nặng bao gồm:

• Hệ thống đi dây: Bao gồm tất cả các dây cáp điện có chức năng vận chuyển điện năng từ nguồn chính đến các thiết bị trong tòa nhà.
• Tủ phân phối: Có chức năng phân phối điện tới các khu vực khác trong tòa nhà.
• Thiết bị chuyển mạch: Bao gồm cầu dao, cầu dao, cầu chì nhằm bảo vệ hệ thống trước các sự cố về điện như quá tải, ngắn mạch…
• Ổ cắm điện, công tắc
• Hệ thống chiếu sáng, điều hòa, cấp nước, thang máy, nối đất, chống sét…
• Hệ thống điện khẩn cấp/dự phòng: Chẳng hạn như máy phát điện để cung cấp nguồn điện dự phòng khi nguồn điện lưới bị gián đoạn.

Hệ thống điện nhẹ bao gồm:

• Camera giám sát an ninh: Giúp ghi nhận và lưu trữ thông tin, thuận tiện cho việc kiểm tra, giám sát an ninh tòa nhà.
• Báo cháy, báo khói: Giúp phát hiện và cảnh báo sớm các nguy cơ cháy nổ.
• Mạng, truyền hình, điện thoại: Cung cấp các dịch vụ internet, viễn thông, giải trí…
• Hệ thống PA: Được sử dụng để đưa ra thông báo trong tòa nhà, ví dụ như chuông cửa.

Tùy thuộc vào quy mô của tòa nhà, hai hệ thống này sẽ có mức độ phức tạp khác nhau.

Quy chuẩn kỹ thuật về thiết kế và lắp đặt hệ thống điện tòa nhà

Tiêu chuẩn kỹ thuật hệ thống điện tòa nhà được quy định tại QCVN 12:2014/BXD với các yêu cầu cụ thể như sau:

Yêu cầu chung

• Đường dây điện cần phải đáp ứng yêu cầu về khả năng mang dòng điện của dây dẫn.
• Nghiêm cấm sử dụng cáp một lõi được bảo vệ bằng dây thép hoặc băng thép đối với mạch điện xoay chiều 3 pha.
• Trường hợp có nhiều mạch điện trong một đường ống thì tất cả các dây dẫn phải có lớp cách điện tương ứng với điện áp định mức cao nhất.
• Không sử dụng 1 dây trung tính cho nhiều mạch chính.
• Khi nối nhiều mạch điện vào một hộp đấu nối, các đầu dây của mỗi mạch điện phải có vách ngăn cách điện.
• Sử dụng dây mềm để kết nối thiết bị điện với thiết bị có thể cần phải di chuyển tạm thời.
• Dây dẫn không có vỏ bảo vệ phải được dẫn trong ống hoặc hộp.

Yêu cầu lắp đặt thiết bị điện

• Thiết bị điện lắp đặt phải phù hợp với điện áp của mạng lưới cấp điện, điều kiện môi trường cũng như yêu cầu sử dụng.
• Sử dụng ổ cắm điện có nối đất an toàn
• Ở những khu vực có trẻ em hoạt động, ổ cắm, công tắc đèn phải cách mặt sàn ít nhất 1,5m.
• Yêu cầu sử dụng động cơ điện loại kín, chỉ sử dụng động cơ điện loại hở khi có không gian lắp đặt riêng, tường, trần, sàn làm bằng vật liệu chịu lửa.
• Bố trí các nút điều khiển các thiết bị điện dùng chung tại chỗ để thao tác thuận tiện và có nhãn phân biệt.

Yêu cầu về phòng cháy chữa cháy của thiết bị điện

• Khi thiết kế và lắp đặt hệ thống điện cần sử dụng dây dẫn có tiết diện và mức tải phù hợp.
• Các thiết bị, dây dẫn có khả năng tạo ra hồ quang, tia lửa điện phải được bọc hoàn toàn bằng vật liệu chịu được hồ quang điện, có độ dẫn nhiệt thấp, chịu được các tác động cơ học và được cách ly với khoảng cách an toàn đủ để dập tắt hồ quang điện, tia lửa điện.
• Thiết bị có khả năng tích tụ nhiệt phải được đặt ở khoảng cách vừa đủ với các vật thể liền kề trong điều kiện hoạt động bình thường để không tạo ra nhiệt độ nguy hiểm.
• Đối với các thiết bị chứa từ 25 lít chất lỏng dễ cháy trở lên đặt cùng một chỗ thì phải có biện pháp ngăn chặn cháy chất lỏng đó và cắt điện càng nhanh càng tốt khi xảy ra sự cố.
• Vật liệu dùng để che chắn xung quanh các thiết bị điện phải có độ dẫn nhiệt thấp, khó cháy và chịu được nhiệt độ cao.

Quy trình vận hành hệ thống điện tòa nhà tiêu chuẩn

Trước hết, để vận hành hệ thống điện của tòa nhà một cách thông suốt và an toàn cần phải tuân thủ việc thiết kế, thi công, lắp đặt sơ đồ hệ thống điện theo các tiêu chuẩn sau:

• TCVN 11:2006 – Tiêu chuẩn quy chuẩn thiết bị điện.
• ISO 9206:2012 – Tiêu chuẩn thiết kế thiết bị điện trong nhà ở và công trình công cộng.
• TCXDVN 394:2007 – Tiêu chuẩn thiết kế và lắp đặt thiết bị điện tòa nhà.
• ISO 9207:2012 – Tiêu chuẩn đặt ống dẫn điện trong nhà ở và công trình công cộng.
• TCVN 4756:1989 – Quy chuẩn về nối đất các thiết bị điện.

Ngoài ra, Ban quản lý tòa nhà cũng cần xây dựng quy trình vận hành hệ thống điện chi tiết và thống nhất theo các bước tiêu chuẩn dưới đây.

Giám sát hệ thống điện

Quan sát sơ đồ hệ thống để nắm bắt và xác định số lượng, vị trí các thiết bị điện. Sau đó bật cầu dao chính để cấp điện cho từng khu vực. Kiểm tra các chỉ số như điện áp, nguồn điện, đèn báo… để đánh giá tình trạng của mạng điện.

Khởi động hệ thống

Sau khi đảm bảo mạng điện không có vấn đề gì, bạn có thể khởi động hệ thống và các thiết bị liên quan.

Giám sát trạng thái mạng điện

Trong quá trình vận hành hệ thống điện của tòa nhà cần thường xuyên theo dõi tình trạng của tất cả các bộ phận để phát hiện kịp thời các lỗi kỹ thuật hoặc sự cố về điện.

Dừng hệ thống khi cần thiết

Bạn hoàn toàn có thể tắt cầu dao chính để hệ thống ngừng hoạt động trong trường hợp cần sửa chữa, bảo trì.

Bảo trì định kỳ

Sau một thời gian vận hành nhất định cần định kỳ kiểm tra, bảo dưỡng các thiết bị, đặc biệt là bộ phận truyền động để đảm bảo hệ thống vận hành an toàn, ổn định.

Các thiết bị điện quan trọng trong hệ thống điện tòa nhà

Để đảm bảo hệ thống điện của tòa nhà hoạt động ổn định, liên tục, các thiết bị điện cơ bản cần được trang bị bao gồm: tủ điện, máy phát điện, cầu dao tự động và thiết bị đo lường.

Tủ điện

Tủ điện là nơi chứa các thiết bị chuyển mạch, điều khiển quan trọng trong tòa nhà, có chức năng quản lý, phân phối điện năng đến các khu vực một cách hiệu quả. Độ phức tạp của tủ điện phụ thuộc vào quy mô và tính chất của công trình. Công trình càng lớn thì tủ điện càng chứa nhiều thiết bị có công suất lớn.

Thiết bị chuyển mạch

Đây là thiết bị chủ chốt trong hầu hết các hệ thống điện, có nhiệm vụ tự động ngắt mạch điện khi phát hiện sự cố quá tải hoặc ngắn mạch, giúp bảo vệ hệ thống và con người.

Máy phát điện

Ngoài nguồn điện lưới, tòa nhà thường có thêm nguồn điện dự phòng từ máy phát điện, sử dụng trong trường hợp nguồn điện lưới bị gián đoạn, đảm bảo các thiết bị hoặc hệ thống quan trọng trong tòa nhà hoạt động liên tục, đặc biệt là hệ thống thang máy, kiểm soát cửa, camera an ninh, v.v.

Thiết bị đo lường

Với hệ thống điện của các tòa nhà cao tầng, trung tâm thương mại…, các thiết bị đo lường như ampe kế, vôn kế đóng vai trò quan trọng trong việc giám sát, điều chỉnh các thông số dòng điện, điện áp, công suất, nhằm đưa ra các chỉ số an toàn để các thiết bị điện hoạt động bình thường và an toàn.

Những câu hỏi thường gặp khi xây dựng hệ thống điện

Câu 1: Tại sao hệ thống điện của tòa nhà cần có sơ đồ hệ thống?

Hồi đáp: Sơ đồ hệ thống điện là bản vẽ thiết kế truyền tải một cách trực quan nhất cấu trúc và các bộ phận của mạng điện trong tòa nhà. Sơ đồ này không chỉ giúp quản lý, vận hành dự án hiệu quả hơn mà còn là cơ sở quan trọng để các kỹ sư, kỹ thuật viên tìm hiểu trước mỗi quy trình bảo trì, sửa chữa.

Câu 2: Tại sao cần phải bảo trì hệ thống điện tòa nhà?

Hồi đáp: Bảo trì hệ thống điện của tòa nhà giúp phát hiện kịp thời các nguy cơ tiềm ẩn trước khi chúng phát triển thành sự cố, đảm bảo nguồn điện ổn định, liên tục, từ đó kéo dài tuổi thọ của thiết bị và tiết kiệm chi phí sửa chữa, thay thế thiết bị mới.