Giáo trình Cung cấp điện (Nghề: Điện công nghiệp): Phần 1 - Trường CĐ nghề Đà Nẵng

Giáo trình Cung cấp điện với mục tiêu giúp các bạn có thể chọn phương được phương án, lắp đặt được đường dây cung cấp điện cho một phân xưởng phù hợp yêu cầu cung cấp điện theo Tiêu chuẩn Việt Nam. Trình bày được sơ đồ nguyên lý chung của hệ thống cung cấp điện. Trình bày được công dụng, nguyên lý của các thiết bị bảo vệ trong hệ thống điện. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung phần 1 giáo trình.

UỶ BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG

TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ ĐÀ NẴNG

GIÁO TRÌNH CUNG CẤP ĐIỆN

Nghề:

ĐIỆN CÔNG NGHIỆP Trình độ:

CAO ĐẲNG VÀ TRUNG CẤP

(Ban hành kèm theo Quyết định số /QĐ-CĐN ngày tháng năm 2017 của

Hiệu trưởng Trường Cao đẳng nghề Đà Nẵng)

Đà Nẵng, năm 2021

TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN

Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo

Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm

LỜI GIỚI THIỆU

Giáo trình Cung cấp điện là giáo trình được biên soạn ở dạng cơ bản và

tổng quát cho học sinh, sinh viên nghề Điện Công Nghiệp từ kiến thức nền cho đến kiến thức chuyên sâu Giáo trình giúp học sinh, sinh viên có được kiến thức chung rất hữu ích khi cần phải nghiên cứu chuyên ngành sâu hơn Mặc khác giáo trình cũng đã đưa vào các nội dung mang tính thực tế giúp học sinh, sinh viên gần gũi, dễ nắm bắt vấn đề khi va chạm trong thực tế

Trong quá trình biên soạn giáo trình, tác giả đã tham khảo rất nhiều các tài liệu của các tác giả khác nhau cả trong và ngoài nước

Tác giả cũng xin chân thành gởi lời cảm ơn đến lãnh đạo nhà trường

Trường Cao đẳng nghề Đà Nẵng đã tạo điều kiện giúp đỡ tác giả hoàn thành giáo trình này Đặc biệt là sự giúp đỡ hỗ trợ nhiệt tình của tập thể giáo viên bộ môn Điện công nghiệp, khoa Điện – Điện tử của trường cũng như các bạn đồng nghiệp đã nhiệt tình đóng góp ý kiến trong quá trình biên soạn

Đà Nẵng, tháng 06/2021

Tham gia biên soạn

Chủ biên: ThS Phan Hồng Giang

GIÁO TRÌNH MÔN HỌC

Tên môn học: CUNG CẤP ĐIỆN

Mã môn học: ĐCN 06

Thời gian của môn học: 90 giờ (Lý thuyết:28 giờ Thực Hành/ Thí Nghiệm/

Thảo Luận/ Bài Tập: 54 giờ kiểm tra: 8 giờ.)

VỊ TRÍ, TÍNH CHẤT CỦA MÔN HỌC:

* Vị trí:

- Môn học Cung cấp điện được bố trí sau khi hoàn thành môn học An toàn lao động và vê sinh công nghiệp, Mạch điện, Đo lường điện, Vẽ điện, Khí cụ điện, Vật liệu điện và học trước các môn học: mô đun chuyên môn khác

- Trình bày được sơ đồ nguyên lý chung của hệ thống cung cấp điện

- Trình bày được công dụng, nguyên lý của các thiết bị bảo vệ trong hệ thống điện

- Biết tính toán các giải pháp tiết kiệm điện năng

NỘI DUNG MÔN HỌC:

Thực hành, thí nghiệm, thảo luận, bài tập

Kiểm tra

1 Chương 1: Khái niệm chung về

1 Đặc điểm của quá trình sản

xuất và phân phối điện năng 1 1

3 Đặc điểm của hộ tiêu thụ 1 1

4 Những yêu cầu khi thiết kế

5 Những bước thiết kế cung cấp

2 Chương 2: Xác định phụ tải điện 15 4 10 1

2 Sơ đồ nối dây của mạng điện

2 Phân loại trạm biến áp 0,5 0,5

3 Chọn vị trí, số lượng và công

4 Sơ đồ nối dây của trạm biến

5 Kết cấu của trạm biến áp 0,5 0,5

6 Chương 6: Lựa chọn các thiết bị

1 Những điều kiện chung để lựa

2 Lựa chọn và kiểm tra máy cắt 0,5 0,5

3 Lựa chọn và kiểm tra dao cách

4 Lựa chọn và kiểm tra aptomat 5 1 4

5 Lựa chọn và kiểm tra dây dẫn 5 1 4

6 Lựa chọn máy biến dòng, máy

4 Thiết kế chiếu sáng dân dụng 7 1 6

5 Thiết kế chiếu sáng công

* Ghi chú: Thời gian kiểm tra lý thuyết được tính vào giờ lý thuyết, kiểm tra thực hành được tính vào giờ thực hành

CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ CUNG CẤP ĐIỆN

Mục tiêu:

- Trình bày được quá trình sản xuất và phân phối điện năng

- Trình bày được các yêu cầu và trình tự thiết kế cung cấp điện

Nội dung chính:

1 Đặc điểm của quá trình sản xuất và phân phối điện năng

2 Nguồn điện

3 Đặc điểm của hộ tiêu thụ

4 Những yêu cầu khi thiết kế cung cấp điện

5 Những bước thiết kế cung cấp điện

1 ĐẶC ĐIỂM CỦA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT VÀ PHÂN PHỐI ĐIỆN NĂNG

1.1 Khái quát chung về nguồn năng lượng :

Ngày nay nhân dân trên thế giới đã tạo ra rất nhiều của cải vậtt chất cho

xã hội , trong số của cải vật chất ấy có nhiều dạng năng lượng được tạo ra

- Năng lương cơ bắp con người , có từ xa xưa của xã hội loài người , có

sự phát triểm mạnh mẽ và liên tục những hoạt động của con người đòi hỏingày càng nhiều các nguồn năng lượng lấy từ trong thiên nhiên

- Thiên nhiên xung quanh ta rất giàu về nguồn năng lượng điện : Than đá , dầu khí , nguồn nước của các dòng sông , biển cả , nguồn phát nhiệt vô cùng phong phú của mặt trời và mặt đất , các dòng khí chuyển động Đó là nguồn năng lương rất quý đối với con người

- Năng lương điện hay còn gọi là điện năng Hiện nay là dạng năng lượng rất phổ biến Sản lượng điện hàng năm trên thế giới ngày càng tăng và chiếm hàng tỷ Kwh vì nó có nhiều ưu điểm :

+ Dễ dàng chuyển thành các dạng năng khác

+ Truyền tải đi xa

+ Hiệu suất cao

1.2 Đặc điểm của năng lượng điện :

Trong quá trình sản xuất và truyền tải điện năng có một số đặc điểm sau :

- Điện năng sản xuất ra không tích trữ được ( Trừ một số dòng điện cá biệt : pin , acquy ) Tại mọi lúc phải đảm bảo cân bằng giữa điện năng sản xuất

ra với điện năng tiêu thụ

2 NGUỒN ĐIỆN

2.1 Nhà máy nhiệt điện :

Hiện nay nhà máy nhiệt điện chiếm một tỷ lệ rất quan trọng trong công suất chung , đây là nguồn năng lượng điện kinh điển có từ xa xưa

- Dùng năng lượng nhiệt do nguồn nhiên liệu là than được đốt nóng + nước toạ thành hơi và qua cac bộ phận làm quay tuốcbin của máy phát điện và điện năng được phát ra để cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ Ngoài ra còn cung cấp hơi nóng cho một số cơ sở: Nhà tắm hơi

- Nhà máy nhiệt điện thường được xây dựng ở những nơi gần nguồn nhiên liệu và ở những nơi khai thác mỏ

* Nhược điểm :

- Tính linh hoạt trong vận hành kém

- Hiệu suất thấp

- Tiêu thụ nhiên liệu lớn , việc vận chuyển nhiên liệu khá tốn kém

- Khói thải gây ô nhiểm môi trường

2.2 Nhà máy thuỷ điện :

Sử dụng năng lượng nguồn nước để chạy máy phát điện Quá trình biến đổi năng lượng từ thuỷ năng → cơ năng → điện năng

So với nhà máy nhiệt điện cùng công suất thì nhà máy thuỷ điện đòi hỏi vốn đầu tư nhiều hơn chủ yếu là đập chắn , hồ chứa nước và thời gian xây dựng lâu dài hơn Nhưng nó có nhiều ưu điểm hơn nhà máy nhiệt điện :

- Giá thành điện năng rẻ hơn

- Mức độ tự động hoá dễ thực hiện hơn

- Quá trình mở máy nhanh hơn

2.3 Nhà máy điện nguyên tử :

Tương tự như nhà máy nhiệt điện về phương diện biến đổi năng lượng Nhiệt năng do phân huỷ hạt nhân → cơ năng để quay máy phát

Tất cá các quá trình về điện đều tự động hoá hoàn toàn

*Ưu điểm :

+ Chỉ cần một lượng khá nhỏ về vật chất phóng xạ nó đã đáp ứng được yêu cầu của nhà máy ( Ví dụ : Một nhà máy có công suất 100Mw chỉ cần ≤1kg chất phóng xạ

+ Công suất của một tổ máy của nhà máy này từ : 500, 800, 1200,

1500MW

2.4 Nhà máy điện dùng sức gió : ( Nhà máy phong điện )

Dùng sức gió để quay hệ thống cánh quạt đặt đối diện với chiều gió , hệ thống cánh quạt được truyền qua bộ biến đổi tốc độ làm quay máy phát điện và

sản xuất ra điện năng

+ Động cơ gió phát điện khó khăn trong việc điều chỉnh tần số vì tốc độ gió luôn luôn biến đổi

+ Hiệu suất thấp , công suất đặt nhỏ Do đó chỉ dùng ở những vùng hải đảo xa xôi không có lưới điện đưa đến , cột hải đăng

2.5 Nhà máy điện dùng năng lượng bức xạ mặt trời :

Thường có dạng như nhà máy nhiệt điện , nhưng lò hơi được thay thế bằng hệ thống kính hội tụ để thu nhận nhiệt lượng bức xạ của mặt trời tạo hơi nước nhằm quay tuabin của máy phát điện

3 ĐẶC ĐIỂM CỦA HỘ TIÊU THỤ

3.1 Theo điện áp và tần số: căn cứ vào Uđm và f

3.2 Theo chế độ làm việc: (của các hộ dùng điện)

- Dài hạn: phụ tải không thay đổi hoặc ít thay đổi, làm việc dài hạn mà

nhiệt độ không vượt quá giá trị cho phép (VD: Bơm; quạt gió, khí nén…)

- Ngắn hạn: thời gian làm việc không đủ dài để nhiệt độ TB đạt giá trị qui

định (VD các động cơ truyền động cơ cấu phụ của máy cắt gọt kim loại, động cơ dóng mở van của TB thuỷ lực)

- Ngắn hạn lập lại: các thời kỳ làm việc ngắn hạn của TB xen lẫn với thời

kỹ nghỉ ngắn hạn  được đặc trưng bởi tỷ số giữa thời gian đóng điện và thời gian toàn chu trình sản suất (VD máy nâng; TB hàn)

3.3 Theo mức độ tin cậy cung cấp điện:

Tuỳ theo tầm quan trọng trong nền kinh tế và xã hội, các hộ tiêu thụ điện được CCĐ với mức độ tin cậy khác nhau và phân thành 3 loại

- Hộ loại I: Là hộ mà khi sự cố ngứng CCĐ sẽ gây ra những thiệt hại lớn

về kinh tế, đe doạ đến tính mạng con người, hoặc ảnh hưởng có hại lớn về chính trị – gây những thiệt hại do đối loạn qui trình công nghệ Hộ loại I phải được CCĐ từ 2 nguồn độc lập trở lên Xác suất ngừng CCĐ rất nhỏ, thời gian ngừng CCĐ thường chỉ được phép bằng thời gian tự động đóng thiết bị dự trữ (VD xí nghiệp luyện kim, hoá chất lớn…)

- Hộ loại II: Là hộ tuy có tầm quan trọng lớn nhưng khi ngừng CCĐ chỉ

dẫn đến thiệt hại về kinh tế do hư hỏng sản phẩm, ngừng trệ sản xuất, lãng phí loa động v.v… Hộ loại II được CCĐ từ 1 hoặc 2 nguồn – thời gian ngừng CCĐ cho phép bằng thời gian để đóng TB dự trữ bằng tay (XN cơ khí, dệt, công nghiệp nhẹ, công nghiệp địa phương…)

- Hộ loại III: mức độ tin cậy thấp hơn, gồm các hộ không nằm trong hộ

loại 1 và 2 Cho phép mất điện trong thời gian sửa chữa, thay thế phần tử sự cố nhưng không quá một ngày đêm Hộ loại III thường được CCĐ băng một nguồn

3.4 Các hộ tiêu thụ điện điển hình:

- Các thiết bị động lực công nghiệp

- Các thiết bị chiếu sáng (thường 1 pha, ĐTPT bằng phẳng, cos = 0,6)

- Các TB biến đổi

- Các động cơ truyền động máy gia công

- Lò và các thiết bị gia nhiệt

- Thiết bị hàn

4 NHỮNG YÊU CẦU KHI THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN

Mục tiêu chính của thiết kế cung cấp điện là đảm bảo hộ tiêu thụ luôn luôn đủ diện năng , với chất lương luôn nằm trong phạm vi cho phép Một phương án được xem là hợp lý cho xí nghiệp khi thoả mãn các yêu cầu sau đây :

- Vốn đầu tư nhỏ , chú ý tiết kiệm ngoại tệ và kim loại màu

- Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cao tuỳ theo tính chất của hộ tiêu thụ

- Chi phí vận hành hàng năm thấp

- Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị

- Thuân tiện khi vận hành và sữa chữa

- Đảm bảo chất lượng điện năng chủ yếu là đảm bảo độ lệch và độ dao động điện áp là bé nhất và nằm trong phạm vi cho phép so với định mức Những yêu cầu trên thường có mâu thuẫn với nhau Khi thiết kế phải biết cân nhắc và kết hợp hài hoà tuỳ thuộc vào hoàn cảnh cụ thể Ngoài ra còn phải chú ý đến các yếu tố khác : phát triển tương lai , rút ngắn thời gian xây dựng

5 NHỮNG BƯỚC KHI THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN

- Xác định phụ tải tính toán của từng phân xưởng , của toàn xí nghiệp để đánh giá nhu cầu và chọn phương án cung cấp điện

- Xác định phương án về nguồn điện

- Xác định cấu trúc mạch

- Chọn thiết bị trong mạng

- Tính toán chống sét và nối đất an toàn cho người vận hành và thiết bị

- Tính toán chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật

CHƯƠNG 2: XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI ĐIỆN

Mục tiêu:

- Trình bày được các khái niệm phụ tải điện

- Trình bày được biểu đồ phụ tải điện., Các đại lượng cơ bản, Các hệ số tính toán

- Tính được phụ tải tính toán của tải tiêu thụ điện

Nội dung chính:

1 Các đại lượng cơ bản

2 Đồ thị phụ tải điện

3 Các hệ số tính toán

4 Các phương pháp xác định phụ tải tính toán

1 CÁC ĐẠI LƯỢNG CƠ BẢN

1.1 Công suất định mức: (P đm )

Loại này được ghi trong lý lịch hay trên nhãn máy Đối với động cơ Pđm

chính là công suất cơ trên trục động cơ

Công suất đầu vào (lấy từ nguồn điện) gọi là công suất đặt (Pđ): Pđ =



đm P

(KW)

Để đơn giản thường bỏ qua hiệu suất của động cơ và sai số trong phạm vi cho phép (Pđ =Pđm ) Với thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại như: cầu trục, máy hàn thì phải thay đổi về công suất định mức ở chế độ dài hạn

TĐ % =  100 %

 tn tlv

tlv

, P đmP đm đm (ứng với động cơ) Với máy hàn: P đmS đm cos đm (TĐđm )

1.2 Hiệu suất định mức : ( dm )

Là hiệu suất định mức của động cơ thường lấy là 0,8  0,85 (với

động cơ không đồng bộ không tải) Tuy vậy với các động cơ công suất

nhỏ và nếu không cần chính xác lắm thì có thê lấy Pd  Pdm

Chú ý:

+ Với các thiết bị nung chẩy công suất lớn, các thiết bị hàn thì công

suất định mức chính là công suất định mức của máy BA và thường cho là

[kVA]

+ Thiết bị ở chế độ ngắn hạn lập lại, khi tính phụ tải tính toán phải

qui đổi về chế độ làm việc dài hạn (tức phải qui về chế độ làm việc có hệ

số tiết điện tương đối)

Động cơ P dm' P dm. dm Biến áp ' dm dm

dm S cos

Trong đó:

P’dm – Công suất định mức đã qui đổi về dm %

Sđm; Pđm; cos ; dm % - Các tham số định mức ở lý lịch máy

của TB

1.3 Điện áp định mức:

Uđm của phụ tải phải phù hợp với điện áp của mạng điện Trong xí

nghiệp có nhiều thiết bị khác nhau nên cũng có nhiều cấp điện áp định

mức của lưới điện

+ Điện áp một pha: 12; 36 V sử dụng cho mạng chiếu sáng cục

bộ hoặc các nơi nguy hiểm

+ Điện áp ba pha: 127/220; 220/380; 380/660 V cung cấp cho

phần lớn các thiết bị của xí nghiệp (cấp 220/380 V là cấp được dùng rộng

rãi nhất)

+ Cấp 3; 6; 10 kV: dùng cung cấp cho các lò nung chẩy; các động

cơ công suất lớn Ngoài ra còn có cấp 35, 110 kV dùng để truyền tải hoặc

CCĐ cho các thiết bị đặc biệt (công suất cực lớn) Với thiết bị chiếu sáng

yêu cầu chặt chẽ hơn nên để thích ứng với việc sự dụng ở các vị trí khác

nhau trong lưới TB chiếu sáng thường được thiết kế nhiều loại khác nhau

trong cùng một cấp điện áp định mức Ví dụ ở mạng 110 V có các loại

bóng đèn 100; 110; 115; 120; 127 V

Tần số: do qui trình công nghệ và sự đa dạng của thiết bị trong xí

nghiệp  chúng sử dụng dòng điện với tần số rất khác nhau từ f = o Hz

(TB một chiều) đến các thiết bị có tần số hàng triệu Hz (TB cao tần)

Tuy nhiên chúng vẫn chỉ được CCĐ từ lưới điện có tần số định mức 50

hoặc 60 Hz thông qua các máy biến tần

Chú ý:

Các động cơ thiết kế ở tần số định mức 60 Hz vẫn có thể sử dụng

được ở lưới có tần số định mức 50 Hz với điều kiện điện áp cấp cho động

cơ phải giảm đi theo tỷ lệ của tần số (VD động cơ ở lưới 60 Hz muốn

làm việc ở lưới có tần số 50 Hz thì điện áp trước đó của nó phải là 450 

460 V)

1.4 Công suất đặt (P đ ):

Là công suất đầu vào của động cơ

P 

Trong đó: Pđ là công suất đặt của động cơ ( kW )

Pđm là công suất định mức của động cơ (kW)

: Hiệu suất định mức của động cơ

Vì hiệu suất định mức của động cơ tương đối cao (đối với động cơ không đồng bộ rô to lồng sóc, đc = 0,8  0,95) nên để cho tính toán được đơn giản, người ta thường cho phép bỏ qua hiệu suất, lúc này lấy Pđ  Pđm

Đối với thiết bị chiếu sáng:

Công suất đặt là công suất tương ứng với số ghi trên đế hay ở bầu đèn, công suất này bằng với công suất được tiêu thụ bởi đèn khi điện áp mạng điện là định mức

Đối với các thiết bị điện làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại như cầu trục, máy hàn :

Khi tính toán phụ tải điện của chúng ta phải quy đổi về công suất định mức

ở chế độ làm việc dài hạn, tức là quy đổi về chế độ làm việc có hệ số tiếp điện

% = 100%

Đối với động cơ: Pđ = P'đm = Pđm

Trong đó: P'đm : là công suất định mức đã quy về chế độ làm việc dài hạn

Pđm (các tham số định mức cho trong lý lịch máy ) Đối với máy biến áp của lò điện: Pđ = Sđm.cosđm

Trong đó: Sđm: Công suất biểu kiến định mức của máy biến áp, ghi trong lý lịch máy

cosđm: hệ số công suất, ghi trong lý lịch máy

Đối với máy biến áp hàn: Pđ = Sđm.cosđm

Ptb: đánh giá được mức độ sử dụng P tác dụng cử thiết bị

1.6 Phụ tải cực đại: (P max )

1.6.1 Phụ tải cực đại ổn định:

Là phụ tải trung bình lớn nhất trong khoảng thời gian ngắn từ 10,15  30 phút Trị số này thường dùng để chọn thiết bị theo điều kiện phát nóng, từ phụ tải này đánh giá được giới hạn trên của phụ tải tính toán, thông thướng tính Pmax

lớn nhất xuất hiện từ 10,15  30 phút của mỗi ca có phụ tải lớn nhất trong ngày, đôi khi dùng Pmax để xác định phụ tải tính toán

1.6.2 Phụ tải đỉnh nhọn:

Chính là phụ tải cực đại xuất hiện trong khoảng thời gian ngắn từ 1  25, người ta thường dùng phụ tải đỉnh nhọn để kiểm tra làm việc của cầu chính, tính dòng khởi động của Rơle bảo vệ, phụ tải này thường xuất hiện khi khởi động động cơ Nếu như số lần xuất hiện đỉnh nhọn càng nhiều thì có ảnh hưởng đến

các thiết bị trong làm việc

2 ĐỒ THỊ PHỤ TẢI ĐIỆN

Đặc trưng cho sự tiêu dùng năng lượng điện của các thiết bị riêng

lẻ, của nhóm thiết bị, của phân xưởng hoặc của toàn bộ xí nghiệp Nó là

tài liệu quan trọng trong thiết và vận hành

2.1 Phân loại:

Có nhiều cách phân loại

- Theo đại lượng đo:

+ Đồ thị phụ tải tác dụng P(t)

+ Đồ thị phụ tải phản kháng Q(t)

+ Đồ thị phụ tải điện năng A(t)

- Theo thời gian khảo sát:

+ Đồ thị phụ tải hằng ngày

+ Đồ thị phụ tải hằng tháng

+ Đồ thị phụ tải hằng năm

Đồ thị phụ tải của thiết bị riêng lẻ ký hiệu là p(t); q(t); i(t)

Của nhóm thiết bị P(t); Q(t); I(t)

2.2 Các loại đồ thị phụ tải thường dùng:

- Đồ thị phụ tải hàng ngày: (của nhóm, phân xưởng hoặc của

XN) thường được xét với chu kỳ thời gian là một ngày đêm (24 giờ) và

có thể xác định theo 3 cách

+ Bằng dụng cụ đo tự động ghi lại (Hình 2.1a)

+ Do nhân viên trực ghi lại sau những giờ nhất định (Hình 2.1b)

+ Biểu diễn theo bậc thang, ghi lại giá trị trung bình trong những

khoảng nhất định (Hình 2.1c)

2.1a 2.1b 2.1c

Hình 2.1 – Đồ thị phụ tải hằng ngày của một xí nghiệp

Đồ thị phụ tải hàng ngày cho ta biết tình trạng làm việc của thiết bị

để từ đó sắp xếp lại qui trình vận hành hợp lý nhất, nó làm căn cứ để tính

chọn thiết bị, tính điện năng tiêu thụ…

Các thông số đặc trưng của đồ thị phụ tải hàng ngày:

1- Phụ tải cực đại Pmax ; Qmax

2- Hệ số công suất cực đại cosmax tương ứng với tgmax = Qmax

Đồ thị phụ tải hàng tháng: được xây dựng theo phụ tải trung bình

của từng tháng của xí nghiệp trong một năm làm việc

Hình 2.2 – Đồ thị phụ tải hằng tháng của một xí nghiệp

Đồ thị phụ tải hàng tháng cho ta biết nhịp độ sản xuất của xí nghiệp Từ

đó có thể đề ra lịch vận hành sửa chữa các TB điện một cách hợp lý nhất, nhằm đáp ứng các yêu cầu của sản xuất (VD: vào tháng 3,4  sửa chữa vừa và lớn, còn ở những tháng cuối năm chỉ sửa chữa nhỏ và thay các thiết bị

Đồ thị phụ tải theo bậc thang: xây dựng trên cơ sở của đồ thị phụ

tải ngày đêm điển hình (thường chọn 1 ngày điển hình vào mùa đông và

vào mùa hạ

Hình 2.3 – Đồ thị phụ tải theo bậc thang của một xí nghiệp

Gọi: n1 – số ngày mùa đông trong năm

n2 – số ngày mùa hè trong năm  Ti = (t’1 + t”1).n1 + t’2.n2

Các thông số đặc trưng của đồ thị phụ tải năm:

1 - Điện năng tác dụng và phản kháng tiêu thụ trong một năm làm

việc:A [kWh/năm] & Ar [kVArh/năm] Chúng được xác địng bằng diện

tích bao bởi đường ĐTPT và trực thời gian

2- Thời gian sử dụng công suất cực đại:

max max

max

Q

A T

8760

max

max

T P

A

8760

8760

max

max

r r

dkr

T Q

A

K  

Định nghĩa Tmax: Nếu giả thiết rằng ta luôn luôn sử dụng công

suất cực đại thì thời gian cần thiết Tmax để cho phụ tải đó tiêu thụ được

lượng điện năng do phụ tải thực tế (biến thiên) tiêu thụ trong một năm

làm việc Tmax gọi là thời gian sử dụng công suất lớn nhất

Hình 2.4 – Đồ thị tính T max của một xí nghiệp

Tmax – ứng với mỗi XN khác nhau sẽ có giá trị khac nhau

+ Trị số này có thể tra ở sổ tay và thường được định nghĩa theo P & Q hai thông số này thường không trùng nhau

+ Qua thông kê có thể đưa ra Tmax điển hình của một số XN

+ Tmax lớn

+ Tmax nhỏ

Định nghĩa : Giả thiết ta luôn luôn vận hành với tổn thất công

suất lớn nhất thì thời gian cần thiết  để gây ra được lượng điện năng tổn

thất bằng lượng điện năng tổn thất do phụ tải thực tế gây ra trong một

năm làm việc, gọi là thời gian chịu tổn thất công suất lớn nhất  và Tmax

thường không bao giờ bằng nhau, tuy nhiên chúng lại có quan hệ rất gắn

bó, nhưng lại không tỷ lệ tuyến tính vì P không chỉ xuất hiện lúc có tải,

mà ngay cả lúc không tải cũng vẫn có tổn thất  người ta xây dựng quan

hệ  theo Tmaxvà cos

Hình 2.5 – Đồ thị tính  của một xí nghiệp

3 CÁC HỆ SỐ TÍNH TOÁN

Là phụ tải giả thiết lâu dài không đổi, nó tương đương với phụ tải thực tế

về mặt hiệu ứng nhiệt lớn nhất hay nói cách khác phụ tải tính toán cũng làm nóng dây dẫn đến nhiệt độ bằng nhiệt độ lớn nhất do phụ tải thực tế gây ra

Dùng phụ tải tính toán để lựa chọn thiết bị điện, vì nó đảm bảo an toàn cho thiết trong mọi tình trạng làm việc

Pmax  Ptt  Ptb

Thường người ta lấy trị số trung bình của phụ tải lớn nhất xuất hiện trong

30 phút để làm phụ tải tính toán ( gọi là P30 = Ptt)

Thường người ta tính Kmax cho phụ tải tác dụng ứng với ca làm việc có phụ tải lớn nhất( Kmax đước tra theo bảng hay đường cong) : Kmax = f (nhiệu quả ,

Ksd )

3.4 Hệ số nhu cầu: (K nc ) hay K c cần dùng

Là tỷ số giữa phụ tải tính toán với công suất định mức:

tb tt

K K

K P P

P P

3.6.2 Cách xác định n hq :

* Nếu nhóm có số thiết bị n≤5:

1 2

2

1

n là số thiết bị có trong nhóm

Pđmi là công suất định mức của thiết bị thứ i (kW)

Nếu các thiết bị trong nhóm có công suất định mức như nhau thì

n P

n

P n n

đmi

đmi

2 2

.

) (

14 2 10 5 7 6 5 , 4 5 6 , 0 10

2 2

2 2

* Nếu nhóm có số thiết bị n>5: người ta dùng phương pháp đường cong

3.6.3 Phương pháp dùng đường cong hoặc tra bảng:

Trình tự tính toán như sau

Bước 1: Xác định tổng số thiết bị trong nhóm ( n ) và tổng công suất của

n thiết bị này ( P ) : P = 



n

i d P

1 mi

Bước 2: Xác định thiết bị có công suất lớn nhất trong nhóm ( Pmax )

Bước 3: Xác định số thiết bị có công suất không nhỏ hơn một nửa công

suất của thiết bị có công suất lớn nhất trong nhóm đó ( n1 )

Bước 4: Xác định tổng công suất của n1 thiết bị P1 = 



1

1 mi

n

i d

P1: tổng công suất định mức của n1 thiết bị

P: tổng công suất định mức của n thiết bị

4 CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN

4.1 Xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu:

2

tt tt tt

P Q

P

1

.

Với: knc: hệ số nhu cầu, tra sổ tay

Pđi: công suất đặt của thiết bị thứ i (kW)

Pđmi: công suất định mức của thiết bị thứ i (kW)

Ptt: công suất tác dụng tính toán của nhóm thiết bị (kW)

Qtt: công suất phản kháng tính toán của nhóm thiết bị (kVAr)

Stt: công suất biểu kiến (toàn phần) tính toán của nhóm thiết bị (kVA)

n: số thiết bị trong nhóm

Nếu hệ số công suất của các thiết bị trong nhóm không giống nhau thì

ta phải tính hệ số công suất trung bình (costb) theo công thức sau:

2 1

2 2

1

cos

cos cos

cos

P

P P

P P

P P

P

n

n n

4.2 Xác định phụ tải tính toán theo suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản xuất:

bi

Tmax: thời gian sử dụng công suất lớn nhất của phụ tải (giờ/năm)

Phương pháp này thường được sử dụng cho các thiết bị điện có đồ thị phụ tải biến đổi như quạt gió, bơm nước, máy nén khí, thiết bị điện phân

Ví dụ: Xác định phụ tải tính toán của một nhóm máy nén khí, biết rằng:

- Nhóm máy đó trong một năm sản xuất được 312.106m3 khí nén

- Điện năng tiêu thụ cho 103m3 khí nén là w0 = 1000 kWh/103m3

- Thời gian sử dụng công suất lớn nhất Tmax = 7000h/năm

4.4 Xác định phụ tải tính toán theo hệ số cực đại và phụ tải trung bình:

Khi không có số liệu cần thiết để áp dụng các phương pháp đơn giản gần đúng như trên hoặc khi cần nâng cao độ chính xác của phụ tải tính toán thì nên dùng phương pháp tính theo hệ số cực đại

Q

1

Còn đối với thiết bị điện làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại thì:

875 , 0

dm dm tt

S



lấy: kpt= 0,9 với thiết bị làm việc ở chế độ dài hạn

kpt= 0,75 với thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại

Pđmi: là công suất định mức của thiết bị thứ i

P

1 max

05 ,

Đối với nhóm thiết bị có đồ thị bằng phẳng như: máy bơm, quạt, máy

nén khí thì hệ số cực đại có thể lấy bằng 1, và lúc đó: Ptt = Ptb và Qtt = Qtb

Bảng 2.2 - Bảng xác định hệ só cực đại k max

7 , 77 cos

cos

n

i

i i tb

4.5 Xác định công suất tính toán ở các cấp trong mạng điện:

Nguyên tắc chung là công suất tính toán ở một cấp điện áp bằng công suất tính toán ở cấp có điện áp thấp hơn cộng với tổn thất công suất qua đường dây hay thiết bị liên kết giữa hai cấp Việc xác định công suất tính toán trong mạng điện được tính từ thiết bị dùng điện ngược về nguồn

T: biến áp phân xưởng xí nghiệp MDB: Tủ phân phối chính

DB: Tủ phân phối phụ

1: Các thiết bị dùng điện

2: Công suất tính toán của nhóm máy

3: Công suất tính toán của nhánh tủ phân phối chính

4: Công suất tính toán của tủ phân phối chính

5: Công suất tính toán phía hạ áp của BAPX

6: Công suất tính toán phía cao áp của BAPX

Hình 2.6 – Sơ đồ nguyên lý cung cấp điện Công suất tính toán tại điểm 1 (Ptt1, Qtt1) chính là công suất tính toán của từng thiết bị trong nhóm thiết bị nối với tủ động lực DB Công suất tính toán này được sử dụng để chọn dây dẫn, cáp nối từ tủ động lực đến thiết bị và khí cụ bảo

vệ, điều khiển thiết bị điện

Công suất tính toán tại điểm 2 chính là công suất tính toán của nhóm

thiết bị, có thể xác định bởi các phương pháp nêu ở trên Công suất tính toán này được sử dụng để lựa chọn máy cắt chính cho tủ động lực

Công suất tính toán tại điểm 3 (Ptt3, Qtt3) được xác định như sau:

Ptt3 = Ptt2 + P23

Qtt3 = Qtt2+ Q23

Trong đó:

+ P23 là tổn thất công suất tác dụng trên tuyến dây 23

+ Q23 là tổn thất công suất phản kháng trên tuyến dây 23

Công suất P23, Q23 được sử dụng để lựa chọn cáp hay dây dẫn nối từ tủ MDB đến tủ DB

Công suất tính toán tại điểm 4 (Ptt4, Qtt4) được xác định như sau:

1 3

1

Trong đó: n: là số nhóm thiết bị hay số nhánh ra của tủ phân phối chính

kđt: là hệ số đồng thời của các tủ động lực (các nhóm máy) i

n

P3: là công suất tính toán tác dụng của nhánh thứ i của tủ MDB

+ P45 là tổn thất công suất tác dụng trên tuyến dây 45

+ Q45 là tổn thất công suất phản kháng trên tuyến dây 45

Công suất Ptt5, Qtt5 được sử dụng để lựa chọn dây và cáp nối từ thanh góp

hạ áp của trạm biến áp phân xưởng đến tủ MDB và chọn thiết bị đóng cắt, bảo

vệ cho tuyến dây này

Công suất tính toán tại điểm 6 (Ptt6, Qtt6) được xác định như sau:

Tâm phụ tải điện là vị trí mà khi đặt máy biến áp, tủ phân phối điện sẽ đảm

bảo tổn thất công suất và tổn thất điện năng là bé nhất Do đó, xác định tâm phụ tải của nhóm máy nhằm biết được vị trí đặt tủ động lực, xác định tâm phụ tải của phân xưởng để biết vị trí đặt trạm biến áp phân xưởng, tủ phân phối chính

Tuy nhiên, cũng cần phải căn cứ vào mặt bằng thực tế của phân xưởng để dịch chuyển vị trí đặt máy biến áp và các tủ sao cho hợp lý, thuận tiện trong lắp đặt, vận hành, quan sát, không gây cản trở lối đi

Công thức xác định tâm phụ tải:

n

i i i

P

x P X

n

i i i

P

y P Y

1

1

.

Ý nghĩa của các thông số trong biểu thức trên thay đổi tùy thuộc vào xác định tâm phụ tải của nhóm máy hay của phân xưởng