Lập kế hoạch cung cấp điện tạm thời cho các công trình xây dựng và công trình hạ tầng kỹ thuật

Cấp điện tạm thời là một giai đoạn thiết kế, chứ không phải quyết định thuê thiết bị

Trên phần lớn các dự án xây dựng và công trình tiện ích, việc cấp điện tạm thời thường được bố trí muộn. Một tổ máy phát điện được đặt hàng khi đội thi công nhận ra nguồn cung cấp điện vĩnh viễn sẽ không sẵn sàng, và thông số kỹ thuật được soạn thảo dựa trên bất kỳ thiết bị nào có thể giao nhanh nhất. Kết quả thường khả thi nhưng hiếm khi hiệu quả: cáp quá dài, tủ phân phối đặt sai vị trí, tổ máy vận hành ở tải thấp hơn nhiều so với công suất định mức, và phương án chuyển đổi cần phải thực hiện lại khi nguồn điện vĩnh viễn được đóng điện.

Việc lập kế hoạch cung cấp điện tạm thời được xem là một giai đoạn thiết kế với các đầu vào và đầu ra được xác định rõ. Các đầu vào bao gồm chương trình thi công, biểu đồ tải cho từng giai đoạn, hệ thống lắp đặt cố định sẽ đảm nhận vai trò này về sau và các ràng buộc tại hiện trường. Các đầu ra bao gồm kiến trúc nguồn cung cấp, thiết kế hệ thống phân phối, quy trình kết nối và chuyển đổi, kế hoạch nhiên liệu và bảo trì, cũng như trình tự dỡ bỏ thiết bị.

Công ty TNHH Máy móc Thượng Hải Outevo đã cung cấp các giải pháp máy phát điện từ năm 2006, và trang web hiện hành của công ty giới thiệu các tổ máy phát điện chạy diesel và khí gas với dải công suất từ 10–3.750 kVA (khi áp dụng), ở các dạng khung hở, dạng im lặng, dạng container và dạng gắn trên xe moóc. Các phương án cung cấp điện tạm thời được xem xét dưới dạng cấu hình riêng theo từng dự án, bởi vì công suất định mức và dạng phù hợp phụ thuộc vào chương trình thi công và điều kiện lắp đặt, chứ không dựa trên một gói tiêu chuẩn.

Bắt đầu từ chương trình thi công, chứ không phải từ máy phát điện

Một dự án xây dựng hoặc cơ sở hạ tầng không chỉ có một tải duy nhất; thay vào đó, nó có một chuỗi các tải. Công tác đào đất cần bơm thoát nước và hệ thống chiếu sáng. Công tác thi công nền móng cần trạm trộn bê tông, máy đầm và các dụng cụ nhỏ. Công tác thi công kết cấu thêm các bộ thiết bị hàn, tời nâng và máy nén khí. Công tác hoàn thiện nội thất đòi hỏi hệ thống sưởi hoặc làm mát tạm thời, thiết bị kiểm tra và tải vận hành chạy thử. Công tác cơ sở hạ tầng có thể yêu cầu nguồn cung cấp tạm thời khi thay thế cáp, thiết bị đóng cắt hoặc máy biến áp.

Mỗi giai đoạn đều có mức tải đỉnh khác nhau, hệ số tải khác nhau và mức độ chịu đựng gián đoạn khác nhau. Một nguồn cung cấp tạm thời được thiết kế cho mức tải đỉnh của toàn bộ tiến độ sẽ quá lớn trong phần lớn thời gian; còn nguồn cung cấp được thiết kế theo mức tải trung bình thì sẽ không đáp ứng được tại các thời điểm tải đỉnh. Cách tiếp cận thực tiễn là chia tiến độ thành các giai đoạn, ước tính tải riêng cho từng giai đoạn, sau đó quyết định xem một nguồn cung cấp có thể phục vụ tất cả các giai đoạn hay cần thay đổi kiến trúc nguồn cung giữa các giai đoạn.

Xây dựng biểu đồ tải theo giai đoạn

Lịch trình tải theo pha là một bảng đơn giản nhưng trung thực hơn phần lớn các bảng khác. Đối với mỗi pha, liệt kê thiết bị dự kiến vận hành, công suất đầu vào định mức của thiết bị, đặc tính khởi động, chu kỳ làm việc và khoảng thời gian thiết bị sẽ hoạt động. Sau đó áp dụng hệ số đồng thời thực tế: không phải mọi thiết bị đều vận hành cùng lúc, nhưng những thiết bị vận hành thì thường vận hành đồng thời.

Ba giá trị được suy ra từ lịch trình này. Tải liên tục là tải mà máy phát điện phải chịu trong nhiều giờ. Công suất đỉnh là tải vận hành đồng thời cao nhất. Bước tải lớn nhất là sự thay đổi lớn nhất mà máy phát điện phải chịu trong một sự kiện duy nhất, thường là lúc khởi động động cơ hoặc bộ biến tần lớn nhất. Máy phát điện phải đáp ứng đầy đủ cả ba yêu cầu này trong điều kiện môi trường tại hiện trường.

Nên bổ sung thêm hai cột nữa: ghi chú mức độ tin cậy cho từng ước tính và hậu quả nếu mất tải đó. Cột đầu tiên giúp duy trì tính trung thực của lịch trình khi các giả định dần được thay thế bằng số liệu đo đạc thực tế. Cột thứ hai xác định những tải nào cần dự phòng và những tải nào có thể tạm thời chờ đợi.

Lựa chọn kiến trúc cung cấp điện

Khi đã có lịch trình trong tay, câu hỏi về kiến trúc trở nên cụ thể.

Một tổ máy phát điện duy nhất là bố trí đơn giản nhất và là giải pháp phù hợp khi tổng tải khiêm tốn, các pha không chồng lấn nhiều và việc gián đoạn có thể chấp nhận được trong thời gian bảo trì thiết bị. Giải pháp này yêu cầu một điểm kết nối rõ ràng và thiết kế phân phối sao cho chiều dài cáp ngắn nhất có thể.

Nhiều tổ máy phát điện tại các trung tâm tải riêng biệt giúm giảm chiều dài cáp và tổn thất phân phối, đồng thời cho phép từng khu vực được cấp điện độc lập. Tại các công trường lớn, phương án này thường tiết kiệm chi phí hơn so với việc sử dụng một tổ máy phát điện lớn kèm mạng lưới phân phối tạm thời kéo dài, đồng thời nâng cao khả năng phục hồi vì một sự cố đơn lẻ sẽ không làm mất điện toàn bộ dự án.

Các tổ máy phát điện vận hành song song cung cấp công suất vượt quá một đơn vị duy nhất, vận hành từng giai đoạn ở tải một phần và dự phòng. Chúng cũng yêu cầu đồng bộ hóa, chia sẻ tải, phối hợp bảo vệ và triết lý điều khiển mà đội ngũ vận hành tại hiện trường có thể sử dụng được. Việc kết nối song song cần là một quyết định thiết kế có chủ đích, chứ không phải giải pháp tình thế cho lựa chọn công suất quá nhỏ.

Nguồn cung cấp tạm thời kết nối với lưới điện, có máy phát điện dự phòng thường gặp trong các công trình của ngành điện lực, trong đó một biến áp tạm thời hoặc một phương án nối tắt cung cấp nguồn bình thường, còn máy phát điện đảm nhiệm các đợt mất điện có kế hoạch hoặc sự cố. Bố trí chuyển đổi và liên động là yếu tố thiết kế then chốt trong trường hợp này.

Kiến trúc cũng cần dự báo trước việc chuyển sang nguồn cung cấp vĩnh viễn. Một phương án tạm thời không thể chuyển giao mà không gây ngừng hoạt động kéo dài nghĩa là chưa được lập kế hoạch kỹ lưỡng; thay vào đó, nó chỉ là giải pháp ứng phó tạm thời.

Thiết kế hệ thống phân phối tạm thời

Hệ thống phân phối tạm thời là nơi phát sinh phần lớn các vấn đề về điện tại hiện trường. Thiết kế cần bao quát các nội dung sau:

• Tủ điện và thiết bị bảo vệ. Các tủ phân phối phải được định mức phù hợp với tải dự kiến, bố trí sao cho chiều dài mạch cuối ở mức hợp lý, dán nhãn rõ ràng và được bảo vệ khỏi thời tiết cũng như va đập. Việc bảo vệ dòng rò trên các mạch cuối là yêu cầu tối thiểu tại các công trường xây dựng.
• Kích thước và cách đi dây cáp. Cáp phải được chọn kích thước phù hợp với dòng điện, độ sụt áp và phương pháp lắp đặt, sau đó được đi dây sao cho tránh được xe cộ, đào xới, nước đọng và các cạnh sắc. Khi tuyến cáp cắt ngang lối đi của phương tiện giao thông, bắt buộc phải có biện pháp bảo vệ hoặc nâng cao cáp — không được chỉ dùng cọc cảnh báo.
• Nối đất và nối đẳng thế. Hệ thống nối đất cho hệ thống cấp điện từ máy phát điện khác với hệ thống cấp điện từ lưới điện quốc gia, và thiết kế phải nêu rõ cách xử lý dây dẫn bảo vệ, các bộ phận kim loại hở và điểm trung tính của máy phát điện.
• Phân tách và nhận diện. Các nguồn điện tạm thời thường xuyên bị thay đổi bởi những người không tham gia thiết kế ban đầu. Việc dán nhãn rõ ràng cho tủ phân phối, mạch điện và điểm cách ly là yếu tố then chốt giúp người tiếp theo thực hiện công việc một cách an toàn.
• Khả năng thích ứng với sự thay đổi. Các phân phối tạm thời được mở rộng liên tục. Thiết kế theo các phương án dự phòng và với công suất dự phòng giúp tránh chuỗi các bổ sung mang tính ứng phó, vốn có thể biến một hệ thống lắp đặt gọn gàng thành hệ thống không thể quản lý được.

Các công việc bảo trì hạ tầng kỹ thuật

Các công việc bảo trì hạ tầng kỹ thuật đặt ra một yêu cầu đặc thù: nguồn cung cấp phải được chuyển đổi một cách có chủ đích, thường nhằm tạo điều kiện thực hiện công việc trên thiết bị vốn đang vận hành (có điện), và thường trong bối cảnh khách hàng hoặc hoạt động sản xuất phụ thuộc vào độ liên tục của nguồn cung.

Trình tự lập kế hoạch cho một đợt ngừng cung cấp có kế hoạch thường gồm các bước sau: xác định phạm vi công việc và các mạch điện cần cách ly; xác định các tải vẫn phải được duy trì cấp điện; thiết kế nguồn cung cấp tạm thời và phương pháp chuyển đổi; thống nhất trình tự đóng cắt và phân định trách nhiệm cho từng bước; xác nhận các thông số đặt bảo vệ cho cấu hình tạm thời; phổ biến kế hoạch cho đội ngũ vận hành; thực hiện chuyển đổi; và ghi chép đầy đủ những việc đã làm.

Hai rủi ro chiếm ưu thế. Rủi ro thứ nhất là việc nối song song hoặc cấp điện ngược không chủ ý, gây nguy hiểm cho những người đang làm việc trên đoạn đường bị cô lập. Rủi ro thứ hai là việc mất nguồn cung cấp ngoài kế hoạch trong quá trình chuyển đổi, có thể ảnh hưởng đến cộng đồng hoặc một quy trình không thể chịu được sự gián đoạn. Cả hai rủi ro này đều được kiểm soát thông qua các cơ cấu chuyển đổi liên động, các quy trình chuyển mạch được viết rõ ràng và việc phân bổ rõ ràng thẩm quyền thực hiện từng thao tác.

Khi nguồn cung cấp tạm thời phục vụ cộng đồng, bố trí vật lý cũng rất quan trọng: dây cáp đặt trên lối đi bộ, tấm ván dễ tiếp cận với công chúng và vị trí máy phát điện gần đường đều yêu cầu được bảo vệ và, ở nhiều khu vực pháp lý, phải được thông báo trước.

Nhiên liệu, khả năng tiếp cận và hậu cần tại hiện trường

Việc cung cấp điện tạm thời tại công trường phải cạnh tranh không gian với mọi thứ khác. Vị trí đặt máy phát điện cần được lựa chọn sớm, trước khi các khu vực làm việc, đống đất đào dư và nền móng cần cẩu được cố định. Vị trí này phải đảm bảo khả năng tiếp cận để vận chuyển nhiên liệu, khoảng cách an toàn cho hệ thống làm mát và ống xả, được bảo vệ khỏi vật rơi và va chạm từ phương tiện, đồng thời đủ xa các khu vực có người làm việc để tiếng ồn ở mức chấp nhận được.

Kế hoạch nhiên liệu tuân theo cùng một nguyên tắc như thiết kế điện: mức tiêu thụ ở tải dự kiến, thời gian hoạt động giữa hai lần giao nhiên liệu, bố trí kho chứa và quy trình nạp nhiên liệu. Tại những công trường mà xe bồn không thể tiếp cận trực tiếp thiết bị, thường cần sử dụng bồn chứa nhiên liệu ngày có vách ngăn (bunded day tank) và quy trình chuyển nhiên liệu thủ công, kèm theo các biện pháp kiểm soát xử lý tương ứng.

An toàn, năng lực và hồ sơ

Các hệ thống điện tạm thời phải được kiểm tra và thử nghiệm theo quy định tại hầu hết các khu vực pháp lý, và dự án cần xác định rõ người chịu trách nhiệm thực hiện việc này. Ngoài việc tuân thủ chính thức, ba biện pháp sau đây giúp ngăn ngừa phần lớn sự cố: thiết lập một đường dây chỉ huy duy nhất cho việc cấp điện và cách ly; áp dụng hệ thống giấy phép hoặc hệ thống khóa ngắt (lock-off) bao trùm cả tủ phân phối tạm thời lẫn tủ phân phối cố định; và hình thành thói quen ghi chép mọi thay đổi đối với hệ thống phân phối tạm thời.

Máy phát điện cần có người quản lý cụ thể. Việc kiểm tra hàng ngày mức nhiên liệu, dầu bôi trơn, dung dịch làm mát, dây đai, ắc-quy và tình trạng vỏ bọc, kết hợp với việc ghi chép số giờ vận hành, sẽ biến công tác bảo trì từ hoạt động mang tính phản ứng thành hoạt động được lên kế hoạch trước và cung cấp cảnh báo sớm về tình trạng quá tải của máy.

Giai đoạn giải tỏa và chuyển tiếp

Việc chấm dứt nguồn cung tạm thời cần được lên kế hoạch kỹ lưỡng không kém gì lúc bắt đầu. Nguồn cung vĩnh viễn phải được đưa vào vận hành và kiểm chứng, trình tự chuyển đổi phải được thống nhất, đồng thời thiết bị tạm thời phải được tháo dỡ mà không để lại bất kỳ mạch điện nào vẫn còn được cấp điện từ một nguồn chưa xác định.

Một kế hoạch giải thể hữu ích sẽ liệt kê các tải cần chuyển đổi, thứ tự thực hiện việc chuyển đổi, các bài kiểm tra cần tiến hành trước và sau mỗi bước, các điểm cách ly, cũng như tình trạng mà thiết bị tạm thời phải được trả lại. Trên các dự án bàn giao theo từng giai đoạn, nguồn cung tạm thời có thể cần thu nhỏ thay vì biến mất hoàn toàn — điều này sẽ dễ dàng hơn nếu hệ thống phân phối ban đầu đã được thiết kế với mục đích đó.

Một bản yêu cầu ngắn gọn nhưng tạo ra được thiết kế sử dụng được

Một bản tóm tắt tạm thời về điện năng cần bao gồm chương trình công việc với các giai đoạn, lịch biểu tải cho từng giai đoạn, động cơ hoặc bộ điều khiển lớn nhất, điện áp và tần số yêu cầu, phương án cấp điện cố định cùng thời điểm dự kiến sẵn sàng hoạt động, bố trí mặt bằng công trường kèm vị trí đề xuất cho máy phát và tủ phân phối, khả năng tiếp cận nhiên liệu, các ràng buộc về tiếng ồn, thời lượng của từng giai đoạn và yêu cầu tháo dỡ thiết bị.

Công ty TNHH Máy móc Thượng Hải Outevo xem xét những thông tin đầu vào này dựa trên dải công suất hiện hành từ 10–3.750 kVA khi có áp dụng, đồng thời đề xuất một cấu hình để xác nhận. Công suất cuối cùng, loại vỏ bọc, hệ thống điều khiển, yêu cầu chuyển đổi nguồn và các phụ kiện vẫn phải tuân theo đặc tả dự án đã được phê duyệt, điều kiện thực tế tại công trường và thiết kế điện được lập riêng cho công trình.

Các câu hỏi thường gặp

Khi nào nên lên kế hoạch cung cấp điện tạm thời cho một dự án xây dựng?

Càng sớm càng tốt theo chương trình công việc. Vị trí máy phát, khả năng tiếp cận nhiên liệu và tuyến cáp rất khó thiết lập sau khi các khu vực đổ bê tông và hố đào đã được cố định, và phương án chuyển đổi cần được phối hợp với thiết kế điện cố định thay vì bổ sung sau này.

Cách tính công suất định mức của máy phát cho một công trường xây dựng là gì?

Dựa trên biểu đồ tải pha xác định tải liên tục, nhu cầu đỉnh đồng thời và sự thay đổi bước lớn nhất, được điều chỉnh theo nhiệt độ môi trường, độ cao so với mực nước biển và chế độ làm việc yêu cầu. Động cơ hoặc bộ biến tần lớn nhất thường xác định yêu cầu tải bước, trong khi tải liên tục xác định điểm vận hành.

Dùng một máy phát lớn có tốt hơn dùng nhiều máy phát nhỏ không?

Chưa chắc. Việc sử dụng nhiều thiết bị tại các trung tâm tải riêng biệt giúp giảm chiều dài cáp và nâng cao khả năng phục hồi, trong khi một thiết bị lớn duy nhất đơn giản hóa vận hành và bảo trì. Quyết định này phụ thuộc vào bố trí mặt bằng, số pha, mức độ chấp nhận gián đoạn và khả năng hỗ trợ song song của đội ngũ tại hiện trường.

Cách xử lý sự cố mất điện dự kiến từ lưới điện như thế nào?

Bằng quy trình chuyển mạch được ghi thành văn bản, quá trình chuyển đổi liên động nhằm ngăn ngừa hiện tượng cấp điện ngược, cài đặt bảo vệ đã được xác nhận cho cấu hình tạm thời và phân công rõ ràng thẩm quyền thực hiện từng thao tác. Các tải bắt buộc phải duy trì cấp điện cần được xác định trước khi lập quy trình.

Những rủi ro an toàn chính khi sử dụng nguồn điện tạm thời tại hiện trường là gì?

Cấp điện ngược tại điểm chuyển đổi, cáp bị hư hỏng hoặc đi sai tuyến, hệ thống cấp điện từ máy phát không được nối đất đầy đủ, tủ phân phối không có bảo vệ và dễ tiếp cận bởi người không có thẩm quyền, cũng như việc sửa đổi phân phối mà không được phép. Mỗi rủi ro trên đều được kiểm soát thông qua thiết kế, dán nhãn và hệ thống giấy phép.

Outevo có thể hỗ trợ cung cấp tạm thời theo từng giai đoạn trong một dự án không?

Dải công suất của Outevo từ 10–3.750 kVA, áp dụng cho các cấu hình khung hở, im lặng, lắp trong container và gắn trên xe moóc, cho phép tiếp cận theo từng giai đoạn khi nguồn cung thay đổi cùng với tiến độ thi công. Kiến trúc và định mức được xác nhận dưới dạng cấu hình riêng cho từng dự án, phù hợp với tiến độ và biểu đồ tải.

Lập kế hoạch cung cấp tạm thời trước khi tải đầu tiên được kết nối

Gửi cho Công ty TNHH Máy móc Thượng Hải Outevo chương trình thi công, biểu đồ tải theo từng giai đoạn, bố trí mặt bằng hiện trường, phương án cung cấp cố định và các ràng buộc về vị trí đặt, tiếp cận nhiên liệu và tiếng ồn. Quá trình rà soát sau đó sẽ xác định kiến trúc, định mức, loại vỏ bọc và phương thức đấu nối thực tế cần thiết cho từng giai đoạn của dự án.

Yêu cầu Outevo xem xét dự án

Đối với thiết bị liên quan, xem tại Outevo's bộ máy phát điện khung hở ,bộ máy phát điện lắp trong container ,nhóm Phát Điện Im Lặng và bộ máy phát điện lắp trên xe moóc .