Giáo trình cung cấp điện

Nội dụng giáo trình gồm 11 chương phân bố như sau: Chương ï: Những vấn đề chung về cung cấp điện Chương 2: Phụ tải điện Chương 3: Mạng lưới điện xí nghiệp Chương 4: Tính toán tổn thất t

TEN: ThS NGUYEN ANH T

CAO DANG KY THU

Trong quá trình thục hiện việc biên soạn, chúng tôi đã c

nhiều tài liệu và giáo trình thuộc lĩnh vực cung cấp điện hoặc có

tham khảo rất nhiều nội dung chương trình của mội số trường Cao Đẳng, Đại Học có đào tạo cùng chu ye én nganh, đồng thời có tham khảo các ý kiến đóng

dục

Nội dụng giáo trình gồm 11 chương phân bố như sau:

Chương ï: Những vấn đề chung về cung cấp điện

Chương 2: Phụ tải điện

Chương 3: Mạng lưới điện xí nghiệp

Chương 4: Tính toán tổn thất trong hệ thốn

Chương 5Š: Trạm biến áp

Chương 6: Tính ngắn mạch trong hệ thống cung cấp điện

Chương 7: Lựa chọn các phần tử trong hệ thống cưng cấp điện

Chương 6: Tiết kiệm điện năng và nâng cao hệ số công suất

Chương 9: Bảo vệ role trong hệ thống cung cấp điện

Chương 10: Chiếu sáng công nghiệp

z

Chương 1Ì: Nối đất và chong sét

ng cung cấp điện

Tuy có thể chưa đại đến sự hoàn thiện, nhưng xuyên suốt giáo trình, chúng tôi

đã cố gắng phân phối hợp lý nội dung giảng dạy cho từng chương, cũng như số

2

gắng đưa vào những mảng kiến thức hết sức cơ bản, đễ hiểu, có cập nhật mớ hướng đến các ứng dung thực ¡ế, hạn chế bới tính hàn lâm mà một giáo trình thường có, nhằm không chỉ giúp cho người dạy phát huy được tính tích cực tham gia xây dựng bài của sinh viên, mà còn giúp cho người hoc dé dang nim bit những kiến thức bể ích, có thể hỗ trợ cho việc tự học đạt được những hiệu quả

⁄Z

nhất định

n lao của đội ngũ giản

Chương I: Những vấn đề chung về hệ thống cung cấp điện

CHUONG I

_ NHUNG VAN DE CHUNG

VE HE THONG CUNG CAP DIEN

1 ĐẶC ĐIỂM CHUNG CUA HE THONG DIEN

1.1 Khái niệm ban đầu

lượng, người ta thườn ene ïĩ ngay đến nang lượng điện và hệ thống điện Đó không phải là một thói quen hay một sự nhầm lẫn ngẫu nhiên mà có nguyên nhân xuất phát từ bản chất của vấn đề: Năng lượng điện có tu thế vượi trội so với tất cả các dạng năng lượng khác

từ việc sản xuất, khai thác cho đến việc vận chuyển ổi xa Và thực tế là trong cuộc sống

hiện tại, hầu như toàn bộ các dạng năng lượng khai thác được trong tự nhiên đều được

chuyển hóa thành năng lượng điện trước khi sử dụng Từ đó thuật ngữ hệ thống năng

lượng (power sysiem) được mặc nhiên đồng nhất với thuật ngữ hệ thống dién (electric

power systen) gồm các khâu sân xuất năng lượng điện, khâu truyền iâi-phân phối và khâu

tiêu thụ điện

1.2 Một số đặc điểm của năng lượng điện

Năng lượng điện có những đặc điểm cơ bản sau:

1 Năng lượng điện không có sẵn trong tự nhiên, nó chỉ được khai thác tỪ ( các dạng năng

gian mà chuyển hoá thành

2 Năng lượng điện dễ dàng biến đổi thành các dạng năng lượng khác (cơ năng, nhiệt năng, hoá năng, quang năng .)

3 Năng lượng điện đễ đàng truyền tải đi xa từ nơi này đến nơi khác với hiệu suất rất cao

4 Năng lượng điện không tích trữ được (trừ các trường hợp tích trữ với công suất rất nhỏ như pin, acqui), do vậy tại bất kỳ thời điểm nào cũng phải đâm bảo sự cân bằng động giữa năng lượng điện sản xuất ra với năng lượng điện được tiêu thụ kể cả các tổn thất

do quá trình truyền tẢi

5 Các quá trình về điện xảy ra rất nhanh (xấp xÌ với vận tốc ánh sáng 300.000km/s)

aN Năng lượng điện quan hệ chặt chẽ với hầu hết các ngành kinh tế quốc đân (khai

1.3, Khai niém hệ thếng điện và hệ thống cung ca

ahi ct độ trong tự nhiên lầm quay turbin

qua các khâu trung gian, năng lượng điện

Chuong I: Nhitng vin dé chung về hệ thống cung cấp điện

được truyễn tải đi đến nơi sử dụng Tại những nơi này, nhờ các thiết bị biến đổi, năng lượng điện lại được chuyển hóa thành các dạng năng lượng khác, thậm chi trở về dang

năng lượng ban đầu như nhiệt năng, cơ năng phục vụ các như cầu sử dụng khác nhau

Hầu hết năng lượng được khai thác ngay tại nguồn tài nguyên thiên nhiên, nguồn nguyên vật liệu (nhà máy nhiệt điện được xây dựng tại những nơi gần nguồn than, nhà máy thủy điện được xây đựng tại những nơi có nguồn nước như sông, thác, thung lãng, ) Nhờ hệ thống truyền tải, phân phối và cung cấp mà năng lượng được đưa đến nơi sử dụng ở rất xa nguồn như các đô thị, thành phố, làng mạc,

* Hệ thống điện: Là hệ thống bao gồm từ khâu sẵn xuất ra điện năng đến khâu truyền tải, phân phối và cung cấp điện năng tới các nơi tiêu thụ điện

(Phat dan dién)

Hình 1.1: Sơ đồ tổng quát của một hệ thống điện

Từ sơ đổ tổng quát của một hệ thống điện như trên cho thấy khái niệm hệ thống cung cấp điện có một ý ngh1a hẹp hơn

* Hệ thống cung cấp điện: Là một bộ phận cấu thành trong một hệ thống điện, bao gồm một phân khâu /ruyên tải, khâu phân phối và cung cấp điện năng đến nơi tiêu thụ điện 1.4 Một số yêu cầu cơ bản của hệ thống cung cấp điện

Để giải quyết tốt các vấn để kỹ thuật trong thiết kế hệ thống điện nói chung và hệ thống cũng cấp điện xí nghiệp nói riêng, một phương án cung cấp điện được xem là hợp lý khi

có sự kết hợp hài hòa giữa các yêu cầu cơ bản: Độ íin cậy cung cấp điện, Chấi lượng điện năng, Chỉ liêu kinh tế và An toàn trong vận hành

Chương ï: Những vấn đệ chung về hệ thống cung cấp điện

e Độ tin cậy cung cấp điện tầy thuộc vào hộ tiêu thụ Trong điều kiện cho phép nên chọn phương án cung cấp điện có độ t cậy càng cao càng tốt kết hợp với việc so

sánh các chỉ tiêu về kinh tế — kỹ thuật

ø Chất lượng điện năng được đánh giá thông qua hai chỉ tiêu quan trọng là rần số và điện áp Chỉ tiêu tân số do cơ quan điều khiển hệ thống điện quyết định Người thiết

kế hệ thống thường chỉ quan tâm đến chất lượng điện áp cho khách hàng Độ đao động điện áp ở lưới trung thế và hạ thế cho phép là + 5% điện áp định mức, các hộ tiêu thụ có yêu cầu cao về chất lượng điện áp như cơ khí chính xác, điện tử điện áp đao động cho phép là + 2,5% điện ấp định mức

e An todin và tiện lợi trong vận hành hệ thống cung cấp điện là sự đảm b ảo

người và thiết bị Để đạt yêu cầu đó người thiết kế phải chọn sơ đỗ cùng c và - điện hợi

được chọn đúng chúng loại, đúng công suất, yêu cầu Công tác vận hành, quản lý hệ thống điện có vai trò quan trọng, người sử dụng phải tuyệt đối chấp hành các quy định

Như vậy khi thiết kế hệ thống điện thì phương ấn tối ưu được chọn phải dựa trên quan

điểm hệ thống, không thể đứng ngoài kế hoạch phát triển năng lượng chung của toàn

vùng, khu vực hay quốc gia, phải có sự phối hợp chặt chẽ từ những vấn để rất cụ thể như chon so dé nối cờ của lưới điện, đánh giá mức tổn thất điện áp của lưới điện, tiên liệu

về sự phát triển của lưới điện trong tương lai

Việc lựa chọn phương ấn cung cấp điện xí nghiệp phải kết hợp với việc lựa chọn vị trí, công suất của nhà máy điện hoặc trạm biến áp khu vực Phải quan tâm đến đặc điểm công nghệ của xí nghiệp, phải tính đến sự phát triển của xí nghiệp trong kế hoạch tổng thể (xây dựng, kiến trúc, cơ sơ hạ tầng ) Vì vậy các dự án về thiết kế cung cấp điện xí nghiệp, thường được đưa ra đồng thời với các dự án về xây dựng, kiến trúc, cấp thoát nƯỚc v.v và được duyệt bởi một cơ quan chức năng, có sự phối hợp nhiền mặt dựa trên quan điểm hệ thống và tối ưu tổng thể

a0 ae A om % ON

1.5 Đặc điểm của hộ tiêu thụ điện

a) Phân loại hộ tiều (thụ

Nhằm mục đích đảm bảo cung cấp điệ

heo nhu cầu của từng loại phụ tải dùng điện

Theo điện úp và tần số: Dựa vào các thông số điện áp (U„ ) và tân số t

Chuong I: Nhitng vin dé chung về hệ thống cung cấp điện

* Hộ sử dụng điện 1 pha U,,, < 1000V ; f,, = SOHz

Orn k

* Hộ sử dụng điện làm việc với tần s

* Hộ sử dụng nguồn điện một chiều

z

- Theo chế độ làm việc: Dưa vào thời gian lầm việc liên tục hay không liên tục của các thiết bị sử dụng điện chính của hộ tiêu thụ

* 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 (ví dụ bơm, quạt gió, mấy nén khí )

* Ngắn hạn: Thời gian làm việc không đủ dài để nhiệt độ trung bình đạt giá trị quy định (ví dụ các động cơ truyền động trong cơ cấu phụ của các máy cắt gọt kim loại, động cơ đóng mở van của các thiết bị thủy lực)

* Ngắn hạn lặp lại: Các thời gian lầm việc ngắn han của thiết bị xen lẫn với thời gian nghỉ ngắn hạn, đặc trưng bởi tỷ số giữa thời gian đóng điện và thời gian toàn chu trình sẩn suất (ví dụ mấy nâng, máy ép cọc, máy hàn, )

- Theo độ tin cậy cung cấp điện: Tùy theo tầm quan trọng trong nên kinh tế và xã hội,

các hộ tiêu thụ điện được cung cấp điện với độ tin cậy khác nhau và phân thành 3 loại

* Hộ tiêu phụ, loại naột: Là loại hộ tiêu thụ mà khi có sự cố gián đoạn cung cấp điện

quy trình côn s nghệ, gây ngưng trệ quá trình sản xuất, tạo ra hàng loạt phế phẩm, dẫn

tới những thiệt hại to lớn về kinh tế xã hội,v.v ví dụ như các bệnh viện, sân bay, bến

cảng, văn phòng chính phú, trụ sở quốc hội, khu vực đại sứ quán, văn phòng ngoại

giao, khu quân sự quốc phòng, nhà máy hóa chất, lò luyện kim, khu vực hầm mỏ, Do

đó hộ loại một có yêu cầu cao nhất về tính liên tục cung cấp điện về tuyệt đối không được phép bị gián đoạn (thời gian ngừng cung cấp điện chỉ được phép tính bằng thời gian tự động đóng thiết bị dự trỡ) Hộ loại một phải được cung cấp điện ít nhất từ bai nguồn độc lập trổ lên, hoặc phải có nguồn dự phòng hay máy phát điện dự trữ công suất

* Hộ tiêu thụ loại hai: Là loại hộ tiêu thụ tuy cũng có tâm quan trọng tương đối lớn nhưng khi ngừng cung cấp điên chỉ dẫn đến thiệt hại về kinh tế do hư hồng sẳn phẩm, ngừng trệ sẩn xuất, lãng phí lao động v.v không gây nguy hại cho fính mạng con người hay ảnh hưởng đến an ninh quốc gia, ví dụ các siêu thị, nhà máy thực phẩm, nhà máy cơ khí, xí nghiệp đệt, trạm bơm, nhà máy công nghiệp nhẹ, công nghiệp địa phương Do đó yêu cầu cung cấp điện đối với hộ loại hai thấp hơn so với hộ loại một, thời gian ngừng cung cấp điện cho hộ tiêu thụ loại hai cho phép đủ để đóng thiết bị dự trữ bằ ang tay, hoặc trong nhiều trường hợp đặc biệt, có /hể ngừng cung cấp điện rong một khoảng thời gian nhất định để sửa chữa, thay thế thiết bị hư hồng Tuy nhiên,

về mặt kinh tế trong sản xuất kinh doanh, hộ loại hai vẫn cần được cung cấp điệ sen

tục càng tốt, thông thường điện được cung cấp từ một hoặc hai nguồn dự phòng

* Hộ tiêu thụ loại ba: Bao gồm các hệ tiêu thy con n lại | không nằm tr eons loại một và

x

al ba, - cần cũng cấp

Việc phân chia thiết bị dùng điện thuộc hộ tiêu fhụ loại này hay hộ tiêu thụ loại kia

chỉ mang tính tương đối Cùng một thiết bị, ở xí nghiệp này do có tính chất quan trọng nên được xếp vào hộ tiêu thụ loại một, nhưng ở xí nghiệp khác thì không quan trọng

hệ thống cung cấp điện phải được nghiên cứu kỹ lưỡng, đấm bảo việc cung cấp điện được an toàn, tia cậy và linh hoạt,

bồ) Các bộ tiêu thụ điệu điểm hàm

Các thiết bị động lực công nghiệp

0,5Hz Dé dam bao 6n inh tần số hệ thống điện, công suất tiêu thụ phải thấp hơn công

phải lắp đặt các thiết bị tự động đóng thêm máy phái điện dự trữ của xí nphiệp hoặc các thiết bị bảo vệ sa thải phụ tải theo tần số

*ðÐjện áp: Độ lệch điện áp cho phép so với điện 4p định mức (Ở chế độ làm việc bình

thường) theo TCVN quy định như sau:

Trong những điều kiện quá độ hệ thống (có nhiều, one cơ trong phân xưởng đồng loạt khởi động hoặc mạng điện đang trong tình trạng xây ra sự cố, ) thì độ lệch điện áp cho

điện áp tại các núi của phụ tải có thể khác nhau, điểu này dẫn tới việc điều chỉnh tần số

(1.1)

Trong đó:

lượng ngẫu nhiên có phân bố chuẩn, và một trong những mục tiêu quan trọng của việc điều chỉnh điện áp là làm sao cho xác suất của độ lệch điện áp (rong phạm vì cho phép) trong thời gian khảo sát 1, đạt giá trị cực đại

Ngoài ra, khi nghiên cứu chất lượng điện năng cần xét đến các chỉ tiêu kinh tế, nghĩa là phải xét đến thiệt hại kinh tế do mất điện, hay do chất lượng điện năng kém gây ra Ví dụ như khi lưới điện cung cấp thường xuyên có điện áp thấp hơn định mức sẽ dẫn đến hiệu suất hoạt động của máy móc trong lưới giảm xuống, kếo (heo năng suất sản xuất kém, tuổi thọ động cơ giảm v.v Như vậy bài toán xác định giá trị điện áp tối ưu của lưới điện

năng trên quan điểm hiệu quả sử dung dién, nghia 1A dwa vAo viéc diéu chinh dién áp và

đỗ thị phụ tải sao cho tổng điện năng sử dụng với điện ấp cho phép là cực đại, Những vấn

để nêu trên cần có những nghiên cứu tÍ ra dựa trên nung thống kê có hệ thống về phân

phối điện ấp tại các aút và thiệt hại kinh tế do chất lượng điện năng kém gây ra

° Tính liên tục củng e aie f8: Hệ | thống cung cấp điện phải đầm báo được việc cấp điện

“

2 CAC DANG NGUON DIEN

Như đã biết, điện năng được sản xuất từ nhiều dang năng lượng khác nhau Hiện nay trên thế giới, nguồn năng lượng chủ yếu để sản xuất ra điện vẫn là nhiệt năng và thủy năng với sản lượng điện sản xuất chiếm tỷ lệ áp đảo so với mội số dạng năng lượng khác Như vậy, nguồn sản xuất điện chủ yếu chính là các nhà máy nhiệt điện và thủy điện, ngoài ra

A

còn một số nguồn sẵn xuất ra điện khác được lần lượt trình bầy sau đây:

2.1 Nhà máy miệt điện

Là dạng nguồn điện kinh điển nee nay vẫn chiếm f lệ quan trọng trong tổng công suất

hệ thống điện Nguyên lý làm việc của nhà máy nhiệt điện được trình bầy trong hình 1.2

Eš jal > © oO a = i =h feat @ ms ard CD: fa œ _ + as & peed ge & wt @ cs 2

1

2.2 Nh n8 H may Ễ 5W €

Ợ: Lute lượng dòng nước qua turbim, m /S

H: Chiều cao cột nước, m

n phụ thuộc hai yếu tố: lưu lượng đồng nước O va chiều

Công suất nhà nhà máy thủy điệ

cao cội nước

Đặc điểm của nhà máy thủy điện:

Thời gian khởi động và thời gian mang tải nhanh (3 + 5 phiit)

" Hiệu suất cao ø = 85 + 90 %

“ Vốn đầu tư xây ‘dung lớn, thời gian xây đựng kéo dai

Hiện nay nhà máy điện nguyên tử đã phát triển ở khá nhiều nước phái triển trên thế giới, nhưng vì các vấn để kỹ thuật đồi hồi ở trình độ khoa học công nghệ cao, việc an toàn được đặt ra hết sức nghiêm ngặt và mức độ có thể gây ra ô nhiễra phóng xạ cho môi trường sống của con người là rất lớn mà việc đầu tv xây dựng nhà raáy điện nguyên tử

= _ Khối lượng nhiên liệu đầu vào nhỏ (chỉ cần 1kg Ủ›;s đủ tạo ra một nhiệt lượng

tương đương 2900 tấn than đá)

= Không thải khói bụi ra khí quyển

# Đồi hỏi trình độ công nghệ cao, vốn đầu tư xây dựng lớn

“ 4

ø _ Hiệu suất cao hơn rất nhiều so với nhà rnáy nhiệt điện và thủy điện

w

s Hệ số an toần không cao, nhưng hệ số rồi ro gây ô nhiém phéng xa rat cao

2.4 Nhà máy điện sử dụng sức gió

quay ánh quạt gió Trục cánh quạt nối qua bộ biến tốc làm quay xuất ra điện năng Diện năng sản xuất bằng sức gió được gọi là trữ

ees Ac bình ắc-qui (accu) dung lượng lớn

= Giá thành sản xuất điện năng tương đối cao

=_ Chủ yếu ứng dụng ở các hoang mạc và hải đáo

2.5 Nhà máy điện sử dụng năng lượng bức xạ mặt trời

a lPổn mặt trời (solar-cel)

Cấu tạo chính của pin mặt trời gồm 2 chất bán dẫn tiếp xúc nhau qua một lớp tiếp giáp

(mối nốt) P_—N Dưới kích thích của các bức xạ ánh sáng từ mặt trời, các phân tử chất bán

dẫn sẽ kích hoạt đồng electroa chuyển đời định hướng sinh ra dòng điện

thành cao nền mưn ng sử dụng ở các vùng hoang mạc, hải đảo

sẽ

a

A

a kas

cổ

®

Sy Sos

BD

Sh vas

o đạt được lợi

Bước 3: Tính dung lượng trạm biến áp

# Dung lượng, số lượng, vị trí tram biến áp

Bước 6: Lựa chọn các ng LỰA

=_ La chọn thiết `

+ Thiết

Bước 7: Tính toán chống sét và nối đất

t bị đóng cắt

m_ Tính toán chống sét và nối đất trạm biến áp

= inh todn chống sét đường đây cung cấp

Bước 8: Tính toán nâng cao hệ số công suất

= Các phương ấn nâng cao hệ số công s

= Các phương án bù hệ số công suất bằng ng tụ điện

w ye

=_ Bảo vệ rơle cho mấy biến áp m dây cao ấp,

Chương 1; Những vấn đề chung về hệ thống cung cấp điện

31 — Đường đây mạng động lực l chiếu -

1.1 Trình bầy và so sánh hai khái niệm hệ thống điện và hệ thống cung cấp điện

1.3 Néu cac ưu nhược điểm chính của thủy điện và nhiệt điện, từ đó có nhận định

về tỷ lệ phần trăm công suất phát điện hợp lý giữa hai loại nguồn điện nêu trên trong hệ thống điện của một quốc gia đang phát triển như Việt Nam

1.4, Trinh bay những ưu điểm vượt trội cũng như những bất cập không thể bd qua trong việc khai thác năng lượng điện bằng các là phần ứng hại nhân so với các nhà may thủy điện và nhiệt điện trong tình hình cấp bách về nhủ cầu năng lượng và khả năng công nghệ của một quốc gia đang phát triển như Việt Nara

a atk 4 ˆ a ~ - Zz Z7 + a, gta c ⁄ xế TỰ l „ ~;

1.3 Hộ tiêu thụ — một cũng có thể bị mất điện hoặc cắt điện trong những

© 8» k3 Ge > Ox bed Ge kem & lệ mS = Đà

CHUONG II

PHO TAT IDIEN

1 KHÁI NIỆM PHU TAI DEEN VA PHU TAI TINE TOAN

1.1 Phu tai dién (Electrical Load)

bởi rất nhiều chủng loại thiết bị, dụng cụ, máy móc khác nhau với nhiều công nghệ khác nhau, quy trình và chế độ làm việc khác nhau Tùy theo từng quy trình công nghệ và trình

độ của người sử dụng cũng như rất nhiều yếu tố liên quan khác dẫn tới việc các thiết bị tiêu thụ điện luôn hoạt động với công suất /hấp hơn công suất định mức và thường thay đổi phức tạp Điều này dẫn đến việc giá trị của các thông số điện tiêu thụ nói chung luôn biến động iại mọi thời điểm

Phụ tải điện là mội khái niệm bao hầm tất cả những đối tượng có chúc năng sử dụng năng

lượng điện và các thông số điện liên quan, có giá trị định lượng là giá tri cia mot ham

nhiều biến (túc phụ thuộc vào nhiều yếu tố ảnh hưởng) thay đổi theo thời gian và thường không tuân theo một quy luật nhất định, nhưng lại chúa các thông số ổn định có thể dựa vào đó làm cơ sở tính toán, đánh giá, lựa chọn các phần tử hệ thống

Z

+ 2 T9 4 2e ae

1.2 Phu tai tink toán

Như vậy, việc xác định chính xác phụ tải điện tuy rất khó khăn, nhưng là nhiệm vụ rất cân thiết Ngoài khó khăn do phụ tải điện luôn biến động trong quá trình sản xuất, phụ thuộc vào quy trình sản xuất, trình độ khoa học kỹ thuật, trình độ tay nghề công nhân còn có khó khăn do các yếu tố chủ quan trong quá trình làm công tác thống kê và đánh giá Việc xác định chính xác phụ tải điện là cơ sở khoa học để làm căn cứ trong việc lựa chọn thiết bị điện, thiết bị cung cấp điện Giá trị công suất xác định được từ các pháp tính toán phụ tải gọi là phụ tải tính toán Nếu phụ tải tính toán nhỏ hơn phụ tải thực tế, dẫn đến việc các thiết bị điện được chọa phải làm việc quá tải, gây giảm tuổi thọ hoặc gây ra các sự cố cháy nổ Nếu phụ tải tính toán lớn hơn phụ tải thực tế sẽ gây lãng phí về mặt kinh tế

tính toán phụ tải như sau:

- Nhóm các phương pháp dựa trên kinh nghiệm thiết kế, vận hành và được tổng kết lại bằng các hệ số tính toán Ứu điểm của phương pháp này là tính toán thuận lợi, nhanh chóng đạt kết quả, nhưng thường cho kết quả kém chính xác Nhóm này có các phương pháp sau:

Chương II: Phụ tải điện

- Nhóm các phương pháp dựa trên cơ sở của lý thuyết xác suất thống kê toán học Đặc

điểm phương pháp này là tính toán phức tạp nhưng cho kết quả khá chính xác Nhóm này gồm:

5 Phương pháp tính theo công suất trung bình và hệ số hình đáng của đồ thị phụ tải

” Phương pháp tính theo công suất trung bình và phương sai của phụ tải tính toán (phương pháp thống kê toán)

Phương pháp tính theo công suất trung bình và hệ số cực đại (fính số thiết bị hiệu

quả)

2 CÁC ĐẠI LƯỢNG CƠ BẦN, CÁC ĐẶC TRƯNG VÀ CÁC HỆ SỐ TÍNH TOÁN 2.1 Các đại lượng cơ bản

Công suất định mức của một thiết bị tiêu thụ điện là công suất ghi trên nhãn máy hoặc trong bảng lý lịch máy Đối với động cơ điện, công suất định mức ghi trên nhãn má y chính là công suất trên trục động cơ Về mặt cung cấp điện, chỉ quan (âm đến công suất

đầu vào của động cơ gọi là công suất đặt và được tính như sau:

q Trong đó:

Pq: Cong suat đặt động cơ (công suất điện đầu vào), KW

Paz„ : Công suất định mức động cơ, KW

Thong thường 7 = 0,8 + 0,95 (đối với động cơ không đồng bộ không tải), để đơn giản tính toán, lấy Pạ = Pin

b) Công suất đặi

- Thiết bị chiếu sáng: Công suất đặt là công suất tương ứng với số ghi trên đế hay ở bầu

đèn, đây chính là công suất tiêu thụ của đèn khi điện áp mạng là định mức

- Động cơ điện: Các động cơ làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại như cầu trục, máy nâng

hạ Công suất định mức sử dụng khi tính toán phải được qui đổi về công suất định mức trong chế độ làm việc đài hạn với hệ số tiếp điện e% = 100%

Hình 2.1 Mô hình quan hệ giữa công suất đặt với công suất định mức động cơ

Trong những trường hợp không đòi hỏi tính toán chính xác, có thể xấp xỉ công suất đặt với công suất định mức động cơ theo biểu thức:

Chương VI: Phụ tãi điện

- Máy biến áp lần: Chế độ làm việc của raáy biến áp hàn là chế độ làm việc ngắn hạn

lặp lại cho nên phải: gui đổi công suất của máy biến áp về chế độ làm việc đài hạn (ức

phải qui về chế đệ làm việc có hệ số tiếp điện tương đối) trước khi tính toán

- May bien ấp lò điện: Công suất của máy biến ấp là điện tính bởi công thức

c) Dién ap dink miic

Điện ấp định mức („„) của phụ tải phải phù hợp với điện ấp của lưới điện Trong xí nghiệp có nhiều thiết bị khác nhau nên lưới điện cũng có nhiều cấp điện áp định mức tương ứng

- Điện áp một pha: 12V, 3V sử dụng cho raạng chiếu sáng cục bộ hoặc các nơi nguy hiểm

- Điện áp ba pha: 127/220V, 220/380V, 380/660V cũng cấp cho phần lớn các thiết bị của

c

xí nghiệp (cấp 220/380V là cấp được ding phổ biến nhấp)

còn có cấp 35kV, 110kV dùng để truyền tải hoặc cun

nhiều tần số khác nhau wy f= OHz (thiết | bị một chiều) đến các thiết bị có tần số hàng triệu

Hz (thiết bị cao tần) Tuy nhiên hầu hết các loại thiết bị đều nhận điện từ lưới điện có tần

2.2 Các đặc trưng của phụ tải

Mỗi phụ tải có các đặc trưng và các chỉ tiêu xác định lêu kiện làm việc cụ thể mà khi

Phụ tải trung bình là đặc trưng tình của phụ tải trong một khoảng thời gian nào đó Phụ

aye ace kimk wits SS nwty oth As và 3 Tà ` ay ly tt vIồờ om Ä ca# rủi xa tha

1 S

Chutong Il: Phụ tải điện

Đối với một phụ tải

P: Công suất tác dụng của phụ tải, KW

@: Công suất phan kháng của phụ tải, KVAr

(2.5)

(2.6) (2.7)

(2.8)

A,: Điện năng tác dung tiéu thu trong khodng thdi gian khdo s4t, KWh

A, : Dién nang phan kháng tiêu thụ trong khoảng thời gian khảo sát, KVArh ý: Thời gian khảo sát, h

Đối với một nhóm phụ tải

Trong đó

Đại : Công suất tác đụng của phụ tải thứ ¡, KW

4„¡ : Công suất phần kháng của phụ tải thứ ¡, KVAr

Phụ tải trung bình tính theo dòng điện

NPR

Với Ur„ là điện áp dây định mức của mạng điện, V -

b) Phụ tải cue dai (Maximum Load)

(2.9) (2.10)

phụ tải cực đại trong khoảng thời gian rất ngắn từ l + 2 giây Phụ tải

ụng để kiểm tra độ dao động điện áp, điều kiện khởi động của động

cơ, kiểm tra điều kiện làm việc của cầu chì, tính toán đồng điện khởi động rơle bảo vệ

tn

Phụ tải đỉnh nhọn xuất hiện khi động cơ có công su uất lớn khởi động

Ngoài việc quan tâm đến frị số của phụ tải đỉnh nhọn còn phải quan tâm đến tần số xuất

làm việc không bình thường của các thiết bị dùng “điện khác rong cùng mạng ở _

tính toán có thể đảm bảo an toàn cho các thiết bị trong các điều kiện vận hành Quan hệ

2 giữa phụ tải tính toán và phụ tải khác được thể hiện qua bất đẳng thức:

“

Hầu hết thời gian phái nóng của các vật liệu dẫn điện đãi trong không khí hay dưới đất

đều dao động quanh trị số 30 phút một cách ngẫu nhiên Do › đó trị số phụ tải trung bình

lớn nhất trong khoảng 30 phúi được sử dụng làm phụ tải tính toán

Chitong II: Phụ tải điệu

SKsatng) hoặc tra trong sổ tay kỹ thuật,

Chương II; Phụ dải điện

Số động cơ có công suất không nhỏ hơn một nửa công suất của động cơ có công suất lớn

uy đối được tính như sau:

Số thiết bị sử dụng hiệu quả: nụ = nàn = 0,69 x 5=3,45 ~ 3

30 THE PHU TAI

Khi thiết kế cung cấp điện, nếu biết đồ thị phụ tải điển hình của xí nghiệp sẽ có căn cứ

hành hợo lý và k inh tế các phụ tải điện

+

z Đồ thị phụ (ải điện năng, A()

ø Đề thị phụ tải dòng điện, 1)

Theo thời gian khảo sái

= Đồ thị phụ tải hàng ngày (24 giờ)

ø Đồ thị phụ tải tháng (20 hoặc 31 ngày)

= Để thị phụ tải săm (365 ngày hoặc 8760 gid)

Quy ước: Khi bn đô thị phụ tải của các thi sẽ i rié lễ, » ding 6 dc ky hiéu: p(t), q(t),

St

- tỆ SỐ công suấi cực đại: c2sØ„„„ tương ứng CÓ: f£Ø 0= uy /Đzờu

- Điện năng tác dụng và phản kháng trong | ngay dém: A [kWh]; Ar [KVArh]

- Hệ số công suất trung bình: cosØ„, tương ứng có: t2 Oy = Ar/A

- Hé s6 dién kin cla dé thi phu t tải ngầy: K„=—— —, „ =———

_ b) Dé thi phu tai thang (Monthly Load Curve)

Có 2 đạng biểu diễn đổ thị phụ tải tháng

Chình 2.5) Nene | cứu đồ thị phụ tải tháng đạng này giúp ta biết được nhịp độ sản xuất trong từng tháng của xí nghiệp Từ đó có thể để ra lịch vận hành bảo trì s

Hình 2.5 Đô thị phụ tải tháng theo giá trị trung bình các ngày trong tháng

- Đồ thị phụ tải tháng được xây dựng theo phụ tải trung bình của 12 tháng trong năm (hình 2.6) Vì vậy dạng đồ thị này còn được gọi là đồ rhị phụ tải năm theo phụ tải trung bình

Hnh 2.6 Đề thị phụ tải tháng (ong Ì năm) /ĐT phụ tải năm theo phụ tải trung bình tháng

2 Đồ thị phụ tãi năm (Annual Load Curve)

- Đồ thị phụ tải năm đạng bậc thang được xây dựng trên cơ số đồ thị phụ tải ngày đêm điển

Ag ` ae A ` ` TƯỜNG QUẦN cà As Nà ain, LS — Sn AAS q F _

hình (thường chọn một ngày điển hình mùa hè và một ngày điển hình màa đông) Phương pháp xây dựng đồ thị phụ tải năm đạng bậc thang như trên hình 2.7 sau đây:

Chuong Li: Phu dải diệm

- Điện năng tác dụng và phan kháng tiêu thu trong một năm: A[kW?Wnăm], Ar [kVArh/năm]

(Điện năng được xác định bằng điện ích hình thang cong (hoặc hinh | bac thang Ø8) giới hạn

bởi đường biểu điễn đồ thị phụ tải và trục thời gian)

* Khai niévea ve Tay VAT:

cần thiết để phụ (ải tiêu thụ lượng điện năng bằng đúng lượng điện năng mà phụ tải đó

tiêu thu trong thực iế (biến thiên) một năm 7z„„ được gọi là thời gian sử dụng công suất

lớn nhất (của phụ tải trên ly thuyét)

Hinh 2.9 Minh họa gid tri Ting, trên đồ thị phụ tải

- Tax ứng 8 với môi phụ tải khác nhan sẽ có giá trị khác nhau

Tường công tràng nhau,

Chương 11: Phụ tải điệu

5 Chọn tiết diện dây dẫn lưới cung cấp và phân phối

5 Chọn số lượng và công suất máy biến áp của trạm biến áp

s Chọn các thiết bị chuyển mạch và bảo vệ

4.2 Các phương pháp tính toán phụ tải

a) Công suất dội và hệ số nu cầu

ING

Soe BOM

Az

*

NEE vet

Chuong [1; Phu dải diện

— F:Điện tích sẵn xuất (diện tích đặt máy sản xuất), mỸ

“° Suất phụ tải tính toán trên một đơn vị diện tích sản xuất là ra? (KW/ m?),

Ví dụ 3Š: Xác định phụ tải tính toán của phân xưởng gia công nguội nhà mấy cơ khí chế

©) Suất tiêu lao điện:

Phương pháp này sử dụng tính toán các thiết bị có đổ thị phụ tải biến thiên hoặc không biến thiên, (quạt gió, bơm nước, raấy nén khí, ) khi đó phụ tải tính toán gần phụ tai

oa

`

8 B0

Tan = Lammax + Cn — Ksalammaxs) = 132+ (18,8 — 0,1.9,3) = 149/8A

Ví dụ 7: Một xí nghiệp cơ khí chế tạo máy có sơ đồ cung cấp điện như hình vẽ sau đây, biết rằng hai máy biến áp MBAI và MBA2 làm nhiệm vụ cung cấp điện cho các thiết bị + của 1 phân xưởng trong xí "nghiệp gồm:

- Mội dấy 5 máy cắt gọt km loại (đánh số từ 1 đến 5, nhánh bên trái) có các thông số:

= 0,65

COS = oes 5 giống nỉ chau cho cả 2 động cơ

- Một nhóm 6 máy hàn giống nhau (đánh số từ 6 đến l1 ở nhánh phẩ), công suất mỗi

may la 24 KW, v6i k,, = 0,35 va cose = 0,6