Thiết kế cung cấp điện cho khu khám chữa bệnh cao cấp

Ngày nay với sự phát triển không ngừng của các ngành khoa học kỹ thuật và các ngành kinh tế, văn hoá..., đời sống nhân dân ở mọi nơi trên toàn thế giới ngày càng được nâng cao. Đặc biệt nước ta đang thực hiện việc công nghiệp hoá và hiện đại hoá đất nước - ngày càng có nhiều khu công nghiệp, khu chế xuất, các nhà máy được xây dựng, đồng thời để nâng cao sức khoẻ cho con người thì có hàng loạt bệnh viện được xây dựng. Vì vậy, việc thiết kế các hệ thống cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ là vấn đề đang được ngành điện quan tâm đúng mức; bởi vì mỗi công trình cần thiết kế cấp điện thì nội dung tính toán bao gồm nhiều phương án khác nhau, mà mỗi phương án đều có những hạn chế và những điểm mạnh khác nhau; vì vậy, việc chọn ra phương án tối ưu là rất quan trọng sao cho phải đảm bảo chỉ tiêu kỹ thuật và chỉ tiêu kinh tế. Các chỉ tiêu: - Về kinh tế: + Tiết kiệm vốn đầu tư. + Sử dụng ít nhất kim loại màu. + Phải đảm bảo chi phí vận hành ít nhất. - Về kỹ thuật: + Phải đảm bảo chất lượng điện năng. + Cung cấp điện phải liên tục và tính an toàn cao. + Phải linh hoạt, dễ dàng vận hành, các chốt điện phải làm việc như vậy. + Chú ý đến điều kiện phát triển rộng trong tương lai. Đồ án tốt nghiệp của em với đề tài “Thiết kế cung cấp điện cho khu khám chữa bệnh cao cấp”.

Đồ án Tốt Nghiệp Thiết Kế Cung Cấp Điện lời nói đầu Ngày nay với sự phát triển không ngừng của các ngành khoa học kỹ thuật và các ngành kinh tế, văn hoá ., đời sống nhân dân ở mọi nơi trên toàn thế giới ngày càng đợc nâng cao. Đặc biệt nớc ta đang thực hiện việc công nghiệp hoá và hiện đại hoá đất nớc - ngày càng có nhiều khu công nghiệp, khu chế xuất, các nhà máy đợc xây dựng, đồng thời để nâng cao sức khoẻ cho con ngời thì có hàng loạt bệnh viện đợc xây dựng. Vì vậy, việc thiết kế các hệ thống cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ là vấn đề đang đợc ngành điện quan tâm đúng mức; bởi vì mỗi công trình cần thiết kế cấp điện thì nội dung tính toán bao gồm nhiều phơng án khác nhau, mà mỗi phơng án đều có những hạn chế và những điểm mạnh khác nhau; vì vậy, việc chọn ra phơng án tối u là rất quan trọng sao cho phải đảm bảo chỉ tiêu kỹ thuật và chỉ tiêu kinh tế. Các chỉ tiêu: - Về kinh tế: + Tiết kiệm vốn đầu t. + Sử dụng ít nhất kim loại màu. + Phải đảm bảo chi phí vận hành ít nhất. - Về kỹ thuật: + Phải đảm bảo chất lợng điện năng. + Cung cấp điện phải liên tục và tính an toàn cao. + Phải linh hoạt, dễ dàng vận hành, các chốt điện phải làm việc nh vậy. + Chú ý đến điều kiện phát triển rộng trong tơng lai. Đồ án tốt nghiệp của em với đề tài Thiết kế cung cấp điện cho khu khám chữa bệnh cao cấp. Các số liệu ban đầu: - Tổng số giờng bệnh của bệnh viên là 500 giờng. - Nguồn cung cấp cho bệnh viên 10KV, 22KV; điện áp, hạ áp 0,4KV và 0,22KV. - Tổng công suất cung cấp coh toàn bệnh viện là 1000 KW. Nguyễn Nho Hồng - ĐKT 1 Đồ án Tốt Nghiệp Thiết Kế Cung Cấp Điện Để quá trình thiết kế đợc trình tự và chặt chẽ về nội dung yêu cầu. Vì vậy đồ án tốt nghiệp của em đợc chia làm 4 phần: - Phần I - Xác định phụ tải tính toán và chọn máy biến áp. - Phần II - Thiết kế mạng điện hạ áp. - Phần III - Thiết kế hệ thống tiếp đất. - Phần IV - Thiết kế hệ bù Cos Trải qua quá trình thiết kế, đồ án tốt nghiệp đã đợc hoàn thành với sự nỗ lực v- ợt bậc của bản thân, cùng với sự hớng dẫn tận tình của thầy Hoàng Thái Sinh. Tuy nhiên do trình độ và thời gian có hạn, nên nội dung của đồ án tốt nghiệp này không tránh khỏi những thiếu sót nhất định. Vì vậy, em kính mong các thầy cô và các bạn đồng nghiệp giúp đỡ, đóng góp ý kiến để nội dung của đồ án tốt nghiệp đợc đầy đủ và hoàn thiện hơn. Qua đây em xin chân thành biết ơn thầy Hoàng Thái Sinh đã tận tình giúp đỡ cho em hoàn thành đồ án. Em rất cám ơn các thầy cô trong bộ môn thiết bị điện nói riêng và các thầy cô của trờng Đại học Bách Khoa nói chung, đã nhiệt tình giảng dạy, truyền đạt cho em những kiến thức bổ ích trong suốt quá trình học tập. Nguyễn Nho Hồng - ĐKT 2 Đồ án Tốt Nghiệp Thiết Kế Cung Cấp Điện Phần I Xác định phụ tải tính toán và chọn máy biến áp Chơng I Lý thuyết chung và các công thức cơ bản Đ 1.1 - Những yêu cầu đối với một đồ án thiết kế cấp điện Một đồ án thiết kế cấp điện dù cho bất kỳ đối tợng nào cũng cần thoả mãn những yêu cầu sau: 1-/ Độ tin cây cấp điện: Mức độ đảm bảo liên tục cấp điện tuỳ thuộc vào tính chất và yêu cầu của phụ tải. Khu nhóm chữa bệnh cao cấp là phụ tải loại I do đó phải đợc cấp điện với độ tin cậy cao, thờng dùng hai nguồn đi đến hoặc đờng dây lộ kép, có nguồn máy phát dự phòng . nhằm hạn chế mức thấp nhất việc mất điện - với thời gian mất điện (nếu có) thờng đợc coi bằng thời gian tự động đóng nguồn dự phòng. 2-/ Chất lợng điện: Chất lợng điện đợc đánh giá qua hai chỉ tiêu là tần số và điện áp, trong đó: chỉ tiêu tần số do cơ quan điều khiển hệ thống điện quốc gia điều chỉnh. Còn về chỉ tiêu điện áp thì ngời thiết kế phải đảm bảo cho khách hàng - nói chung, điện áp ở lới hạ áp chỉ cho phép dao động quanh giá trị định mức 5%. 3-/ An toàn: Công trình cấp điện phải đợc thiết kế có tính an toàn cao, an toàn cho ngời vận hành, ngời sử dụng và an toàn cho chính các thiết bị điện và toàn bộ công trình. Ngời thiết kế ngoài việc tính toán chính xác, chọn dùng đúng các thiết bị và khí cụ điện còn phải nắm vững những quy định về an toàn, hiểu rõ môi trờng lắp đặt hệ thống cấp điện và những đặc điểm của đối tợng cấp điện. Bản vẽ thi công phải hết sức chính xác, chi tiết và đầy đủ với những chỉ dẫn rõ ràn và cụ thể. Nguyễn Nho Hồng - ĐKT 3 Đồ án Tốt Nghiệp Thiết Kế Cung Cấp Điện 4-/ Kinh tế: Trong quá trình thiết kế thờng xuất hiện nhiều phơng án. Mỗi phơng án đều có những u nhợc điểm riêng, đều có những mâu thuẫn giữa hai mặt kinh tế và kỹ thuật. Một phơng án đắt tiền thờng có u điẻm là độ tin cậy và chất lợng điện cao hơn. Th- ờng đánh giá kinh tế phơng án qua hai đại lợng: vốn đầu t và phí tổn vận hành. Ph- ơng án kinh tế không phải là phơng án có vốn đầu t ít nhất, mà là phơng án tổng hoà của hai đại lợng trên sao cho thời hạn thu hồi vốn đầu t là sớm nhất. Phơng án lựa chọn đợc gọi là phơng án tối u. Ngoài ra, ngời thiết kế còn cần lu ý sao cho hệ thống cấp điện thật đơn giản, dễ thi công, dễ vận hành, dễ sử dụng, dễ phát triển. Đ1.2. Những yêu cầu và nội dung chủ yếu khi thiết kế hệ thống cung cấp điện. Mục tiêu chính của cung cấp điện là đảm bảo cho hộ tiêu thụ luôn luôn đủ điện năng với chất lợng nằm trong phạm vi cho phép. Một phơng án cung cấp điện đợc xem là hợp lý khi thoả mãn những yêu cầu sau: - Vốn đầu t nhỏ, chú ý đến tiết kiệm đợc ngoại tệ và vật t hiếm. - Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cao tuỳ theo tính chất hộ tiêu thụ. - Chi phí vận hành hàng năm thấp. - Đảm bảo an toàn cho ngời và thiết bị. - Thuận tiện cho vận hành sửa chữa . - Đảm bảo chất lợng điện năng, chủ yếu là đảm bảo độ lệch và độ dao động điện áp bé nhất và nằm trong phạm vi giá trị cho phép so với định mức. Những yêu cầu trên đây thờng mâu thuẫn nhau nên ngời thiết kế phải biết cân nhắc và kết hợp hài hoà tuỳ thuộc vào hoàn cảnh cụ thể. Sau đây là một số bớc chính để thực hiện bản thiết kế kỹ thuật đối với phơng án cung cấp điện. - Xác định phụ tải tính toán của bệnh viện. - Xác định phơng án về nguồn điện - chọn máy biến áp Nguyễn Nho Hồng - ĐKT 4 Đồ án Tốt Nghiệp Thiết Kế Cung Cấp Điện - Xác định cấu trúc mạng. - Chọn thiết bị và khí cụ điện, sổ cách điện và các phần tử dẫn điện khác theo yêu cầu kiểm tra kỹ thuật hợp lý. - Tính toán hệ thống nối đất. - Tính toán các chỉ tiêu kiểm tra kỹ thuật cụ thể đối với mạng lới điện sẽ thiết kế (các tổn thất, Cos , dung lợng bù .) - Chọn tiết diện dây dẫn, thanh cái, cáp theo yêu cầu về kỹ thuật và kinh tế. Thật ra có nhiều biện pháp kỹ thuật để giải bài toán về cung cấp điện cho bệnh viện. Do đó đối với cung cấp điện cho bệnh viện. Do đó đối với cng cấp điện cho bệnh viện sẽ có nhiều phơng án cần phải tính toán kinh tế kỹ thuật, từ đó tiến hành so sánh để chọn ra phơng án tốt nhất. Các chỉ tiêu kỹ thuật bao gồm: chất lợng điện, độ tin cậy, sự thuận tiện trong vận hành, độ bền vững của công trình, khối lợng sửa chữa định kỳ và đại tu, mức độ tự động hoá, vấn đề an toàn . Các chỉ tiêu kinh tế cơ bản là: vốn đầu t ban đầu và chi phí vận hành hàng năm. Đ1.3. Xác định nhu cầu điện Khi thiết kế cung cấp điện cho một công trình thì nhiệm vụ đầu tiên là phải xác định đợc nhu cầu điện của công trình đs. Tuỳ theo quy mô của công trình mà nhu cầu điện xác định theo phụ tải thực tế hoặc phải tính đến sự phát triển về sau này. Do đó việc xác định nhu cầu điện là giải bài toán dự báo phụ tải ngắn hạn hoặc dài hạn. Nội dung của phần thiết kế đồ án này là xác định phụ tải ngắn hạn. Dự báo phụ tải ngắn hạn là xác định phụ tải của công trình ngay sau khi đa công trình vào khai thác, vận hành. Phụ tải này thờng đợc gọi là phụ tải tính toán. Nh vậy, xác định phụ tải tính toán của bệnh viện là một số liệu quan trọng để thiết kế cung cấp điện cho bệnh viện. Phụ tải tính toán là phụ tải giả thiết không đổi lâu dài của các phần tử trong hệ thống cung cấp điện, nó tơng đơng với phụ tải thực tế biến đổi theo điều kiện tác dụng nhiệt năng nề nhất. Tức là phụ tải tính toán cũng làm nóng dân dẫn lên tới nhiệt độ bằng nhiệt độ lớn hơn do phụ tải thực tế gây ra. Do đó, về phơng diện phát nóng, nếu ta chọn các thiết bị điện theo phụ tải tính toán thì có thể đảm bảo an toàn cho các thiết bị đó trong mọi trạng thái vận hành. Nh vậy, việc xác định chính xác phụ tải tính toán là một việc rất khó khăn và cũng rất quan trọng. Vì nếu Nguyễn Nho Hồng - ĐKT 5 Đồ án Tốt Nghiệp Thiết Kế Cung Cấp Điện phụ tải tính toán đợc xác định nhỏ hơn phụ tải thực tế thì sẽ giảm tuổi thọ của các thiết bị, có khi đa đến cháy nổ và nguy hiểm, còn nếu phụ tải tính toán lớn hơn phụ tải thực tế nhiều thì các thiết bị đợc chọn sẽ quá lớn và sẽ gây lãng phí. Ta có quan hệ giữa phụ tải tính toán và các phụ tải khác đợc thể hiện ở bất đẳng thức: P tb P tt P max Với: + P tb là phụ tải trung bình là một đặc trng tĩnh của phụ tải trong một khoảng thời gian nào đó, phụ tải trung bình sau một khoảng thời gian t bất kỳ đợc xác định: P tb = + P max : là phụ tải cực đại là phụ tải trung bình lớn nhất đợc tính trong khoảng thời gian tơng đối ngắn. Đ1.4. Xác định phụ tải tính toán Hiện nay có nhiều phơng pháp để tính phụ tải tính toán. Thông thờng, những phơng pháp đơn giản tính toán thuận tiện lại cho kết quả không thật chính xác, còn nếu muốn độ chính xác cao thì phơng pháp tính toán lại phức tạp. ở đồ án tốt nghiệp này, ta xác định phụ tải tính toán của bệnh viện theo công suất đặt (P đ ) và hệ số nhu cầu (k nc ). - Phụ tải tính toán của 1 thiết bị: P tt = k nc . P đm (1) Suy ra: phụ tải tính toán của một nhóm các thiết bị trên một pha: P ttpha = - Phụ tải tính toán của nhóm thiết bị có cùng chế độ làm việc: P tt = k nc . (1) - Công suất phản kháng đợc xác định: Q tt = P tt . tg Nguyễn Nho Hồng - ĐKT 6 Đồ án Tốt Nghiệp Thiết Kế Cung Cấp Điện - Công suất biểu kiến đợc xác định: S tt = = Trong đó: + k nc : hệ số nhu cầu của thiết bị tiêu thụ (hoặc một nhóm thiết bị tiêu thụ), là chỉ số giữa công suất tính toán (trong điều kiện thiết kế), là chỉ số giữa công suất tiêu thụ (trong điều kiện vận hành) với công suất đặc (công suất định mức) của thiết bị: k nc = , ta tra k nc ở cẩm nang tra cứu, đợc: Điện chiếu sáng (đèn) : k nc = 0,9 Quạt trần : k nc = 0,7 Máy điều hoà nhiệt độ : k nc = 0,7 ổ cắm : k nc = 0,3 + P đm : công suất định mức của thiết bị là công suất ghi trên nhãn hiệu máy hoặc hoặc ghi trong lý lịch của máy. + tg : ứng với hệ số công suất cos , đặt trng cho thiết bị trong các tài liệu tra cứu ở cẩm nang, khi hệ số cos của các thiết bị khác nhau thì phải tính hệ số công suất trung bình: Cos tb = Đối với phụ tải là bệnh viện, các thiết bị chủ yếu là: quạt trần, máy điều hoà nhiệt độ và điện chiếu sáng. Do đó, ta tính theo hệ số công suất trung bình và đợc lấy: Cos tb = 0,8 - Sau khi xác định đợc công suất tính toán của tất cả các thiết bị trên 1 pha (P ttpha ), ta tiếp tục tính công suất tính toán trên cả 3 pha nh sau: Gọi công suất tính toán lần lợt của các pha A, B, C là P ttA , P ttB , P ttC . Vậy công suất tính toán 3 pha là: P tt3pha = P ttA + P ttB + P ttC . Công suất phản kháng 3 pha: Q tt3pha = P tt3pha . tg tb Nguyễn Nho Hồng - ĐKT 7 Đồ án Tốt Nghiệp Thiết Kế Cung Cấp Điện Công suất biểu kiến 3 pha: S tt3pha = = - Phụ tải tính toán ở điểm nút của hệ thống cung cấp điện (tầng 1, tầng 2, ., thang máy, chiếu sáng hành lang .) đợc xác định: S tt = k đt . (2) Với: + : Tổng phụ tải tác dụng tính toán của các nhóm thiết bị, ở đây ta chỉ xét: = P tt3pha + : Tổng phụ tải tính toán của nhóm các thiết bị. = Q tt3pha + k đt : hệ số đồng thời, nó nằm trong giới hạn: k đt = 0,85 ữ 1. Nguyễn Nho Hồng - ĐKT 8 Đồ án Tốt Nghiệp Thiết Kế Cung Cấp Điện Nh vậy (2): S tt = k đt . Tổng công suất của phụ tải tính toán: S tt = S tt1 + S tt2 + + S ttn = Với S tti : Công suất tính toán ở nhánh thứ i, tính tại điểm nút. Ta có: Nguyễn Nho Hồng - ĐKT 9 Nguồn cung cấp đến: S cc S tt S tt1 S tt2 S tt3 S ttn Đồ án Tốt Nghiệp Thiết Kế Cung Cấp Điện Chơng II Phụ tải tính toán Đ2.1. Sơ bộ về mặt bằng xây dựng khu khám chữa bệnh cao cấp (KK CBCC) Để xác định phụ tải tính toán của KK CBCC, ta phải nghiên cứu sâu về mặt bằng xây dựng (kiến trúc) của KK CBCC. Đây là KK CBCC với quy mô tơng đối lớn, có số lợng giờng bệnh là 500 giờng do đó KK CBCC đợc thiết kế xây dựng gồm: + Ba dãy nhà A, B, C bố trí theo hình chữ U, mỗi dãy nhà có 5 tầng, mỗi dãy nhà có 1 thang máy và một cầu thang đi bộ. + Nhà xe, nhà trạm bơm, nhà bảo vệ, nhà xác, công viên. Sơ đồ kiến trúc toàn KK CBCC Nguyễn Nho Hồng - ĐKT 10 Nhà xác Dãy C Dãy A Dãy B Trạm bơm Công viên Nhà xe Bảo vệ CổngTrạm điện