những vấn đề chung về cung cấp điện

NHƯỢC ĐIỂM CỦA NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN -Hiệu suất chuyển đổi năng lượng của nhà máy không cao khoảng 50% đến 60 % -Khối ,lượng vận chuyển nhiên liệu lớn, phải xây dựng gần nơi khai thác nhiê

Chương 1

NH NG V N ỮNG VẤN ĐỀ CHUNG ẤN ĐỀ CHUNG ĐỀ CHUNG CHUNG

V CUNG C P I N Ề CHUNG ẤN ĐỀ CHUNG Đ ỆN

1.1 NHỮNG ĐẶC ĐIỂM CỦA QUÁ TRÌNH SẢN X UẤT VÀ PHÂN PHỐI ĐIỆN NĂNG

1.2 CÁC DẠNG NGUỒN ĐIỆN

1.3 KHÁI NIỆM VỀ MẠNG LƯỚI ĐIỆN

1.4 PHÂN LOẠI CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN VÀ ĐẶC ĐIỂ

M CỦA CÁC LOẠI THIẾT BỊ SỬ DÙNG ĐIỆN

điện

Câu hỏi ôn tập

1.1 Những đặc điểm của quá trình sản

xuất và phân phối điện năng

Ưu điểm:

• Dễ dàng chuyển thành các dạng năng l

ợng khác (cơ, hoá, nhiệt năng ), hiệu suất biến đổi rất cao.

• Dễ truyền tải và phân phối đi xa theo

những khoảng cách lớn, tốc độ truyền tải nhanh với tổn thất truyền tải nhỏ.

c

trữ đ ợc Vì vậy tại mọi thời điểm luôn luôn

phải đảm bảo cân bằng giữa l ợng điện năng sản xuất ra với điện năng tiêu.

• Quá trình về điện xảy ra rất nhanh.

• Điện năng là nguồn năng l ợng chính của các

quan trọng để phát triển các đô thị và khu

dân c

1.2 CÁC DẠNG NGUỒN ĐIỆN

1.2 CÁC DẠNG NGUỒN ĐIỆN

Điện năng là sản phẩm được sản suất ra từ các nhà máy điện ở dạng xoay chiều 3

pha tần số 50(60) Hz rồi đưa lên lưới.

Nguyên lý chung của sản xuất điện năng như sau:

NL sơ cấp NL cơ học NL điện

1.2.1 NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN:

a Nhà máy nhiệt điện ngưng hơi

b Nhà máy nhiệt điện rút hơi

Hơi nước áp lực cao

Nước bổ sung

A

B­­­­ f=50hz C

M,

1.2 CÁC DẠNG NGUỒN ĐIỆN

 ƯU ĐIỂM CỦA NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN

-Nguồn nhiên liệu là than đá, khí đốt rât sẵn có trong tự nhiên.

-Công nghệ sản xuất điện hiện đại và có tính chất kinh điển

-Công suất huy động lớn.

NHƯỢC ĐIỂM CỦA NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN

-Hiệu suất chuyển đổi năng lượng của nhà máy không cao khoảng 50% đến 60 %

-Khối ,lượng vận chuyển nhiên liệu lớn, phải xây dựng gần nơi khai thác nhiên liệu, gần các

con sông có nguồn nước lớn.

-Khối ,lượng chất thải rắn và chất thải khí đều lớn.

-Tính linh họat vận hành không cao, phải mất từ 5 đến 6 giờ mới có thể huy động đến công

suất tối đa của nhà máy.

Tuy nhiên nhà máy nhiệt điện vẫn được coi là nguồn phát điện chủ đạo của biểu đồ năng lượng trên toàn hệ thống Nhìn chung NMNĐ đảm nhận khoảng (50 – 60) % năng lượng cung cấp cho hệ thống.

1.2 CÁC DẠNG NGUỒN ĐIỆN2- NHÀ MÁY ĐIỆN NGUYấN TỬ

-1.Lũ phản ứng; 2.Bao hơi ; 3.Hơi nước sơ cấp (khụng sạch) -4.Buồng trao đổi nhiệt trung gian; 5 Hơi nước thứ cấp(sạch) -6 Nước bổ sung 1; 7 Bộ lọc nước; 8 Tuốc bin; 9 Buồng ngưng -10.Mỏy phỏt điện; 11 Bơm nước ; 12.Chất thải phúng xạ

1

8

10 3

6 7

9 11

4 1

Nướcưlàmư

lạnh Chất

1.2 CÁC DẠNG NGUỒN ĐIỆN

 ƯU ĐIỂM CỦA NHÀ MÁY ĐIỆN NGUYÊN TỬ

-Thực chất đây là một dạng đặc biệt của nhà máy nhiệt điện

-Công suất nhà máy rất lớn, công nghệ sản xuất hiện đại

-Nhiên liệu là kim loại nặng giàu năng lượng, có kích thước và khối lượng nhỏ.

NHƯỢC ĐIỂM CỦA NHÀ MÁY ĐIỆN NGUYÊN TỬ

-Đòi hỏi trình độ vận hành sản xuất điện ở mức độ cao.

-Nhiên liệu và chất thải có họat tính phóng xạ, đòi hỏi tất cả các khâu họat động của nhà máy phải tuân thủ quy trình quy phạm kỹ thuật an toàn nghiêm ngặt.

-Việc chôn cất chất thải là bài toán khó khăn nhất và tốn kém.

Tuy nhiên để đáp ứng lượng điện năng lớn thì nhiều quốc gia vẫn phải xây dựng nhà máy điện nguyên tử Ở các nước phát triển trên thế giới, NMĐNT đảm nhận khoảng (20 – 30) % năng lượng cung cấp cho hệ thống.

1.2 CÁC DẠNG NGUỒN ĐIỆN

3- NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN

-1.Hồ thượng lưu; 2.Hồ hạ lưu ; 3.Đập ngăn -4.Đường ống dẫn nước áp lực; 5 Hợp bộ tuốc bin – Máy phát -6 Cửa xả nước sau tuốc bin

Trôc nèi gi a ữa turbine vµ m¸y ph¸t Bªn trong mét nhµ m¸y thuû ®iÖn

NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN HOÀ BÌNH

1.2 CÁC DẠNG NGUỒN ĐIỆN

 ƯU ĐIỂM CỦA NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN

-Công suất nhà máy tùy thuộc vào năng lực của nguồn nước, từ 1 vài MW đến hàng trăm

và hàng ngàn MW.

-Tính linh hoạt vận hành rất cao, trong một vài phút có thể huy động hết công suất nhà máy

-Số lượng người quản lý vận hành không nhiều, chất thải sạch,

-Kết hợp phát điện với điều tiết thủy lợi, phát triển giao thông, du lịch

NHƯỢC ĐIỂM CỦA NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN:

- Phải ngăn sông tạo ra các hồ nước lớn trải rộng dọc theo lưu vực của sông chính và làm

thay đổi căn bản tất cả hệ sinh thái trong vùng Thay đổi tập quán sinh họat, lao động và văn hóa của các quần cư trong lưu vực.

-Khai thác công suất phụ thuộc vào thủy chế của hồ chứa, thời tiết khí hậu trong năm

-Họat động của nhà máy phụ thuộc nhiều vào các ngành liên quan và thụ động.

Tuy nhiên nếu kết hợp phát triển đồng bộ cơ cấu kinh tế xã hội và tự nhiên thì việc xây dựng NMTĐ sẽ mang lại nhiều lợi ích to lớn cho đất nước Nhìn chung NMTĐ đảm nhận khoảng (20 – 30) % năng lượng cung cấp cho hệ thống.

1.3 KHÁI NIỆM VỀ MẠNG LƯỚI ĐIỆN

Điện năng sau khi sản xuất ra từ các nguồn phát sẽ được truyền tải - cung cấp - phân phối tới các hộ tiêu thụ điện nhờ mạng lưới điện.

 Hệ thống điện bao gồm toàn bộ các khâu phát điện - truyền tải - cung cấp - phân phối đến các hộ tiêu thụ điện.

Mạng điện có các cấp điện áp định mức như sau:

0,23kV, 0,4kV, 0,6kV, 3kV, 6kV, 10kV, 22kV, 35kV, 110kV, 150kV, 220kV, 330kV, 500kV, 750kV

 Mạng lưới điện bao gồm hai bộ phận chủ yếu: Đường dây tải điện và các trạm biến áp khu vực.

 Mạng điện xí nghiệp có một phạm vi nhỏ, chỉ bao gồm có trạm biến áp và mạng phân phối điện đến các thiết bị dùng điện trong xí nghiệp.

Nhà máy điện

Mạng truyền tải

Mạng cung cấp

hộ tiêu thụ

Mạng phân phối

hộ tiêu thụ

hộ tiêu thụ

Cấp điện áp định mức của mạng điện được chọn càng cao khì công suất truyền tải và độ dài truyền tải càng lớn

Cấp điện áp định mức càng cao thì vốn đầu tư xây dựng cũng như chi phí vận hành và tính phức tạp của mạng điện cũng tăng theo

Do đó ứng với một lượng công suất và khoảng cách truyền tải nhất định, để chọn cấp

điện áp định mức cho hợp lý ta phải giải quyết bài toán so sánh cả về kinh tế và kỹ thuật.

Theo kinh nghiệm thiết kế và vận hành, người ta đã xây dựng được đường cong giới hạn cấp điện áp truyền tải điện kinh tế

L(km)

180 160 120 80 40

PHÂN LOẠI MẠNG ĐIỆN

Căn cứ theo tiêu chuẩn điện áp cao, thấp và khoảng cách dẫn điện xa, gần

 Mạng điện khu vực:

Cung cấp và phân phối điện cho một khu vực rộng lớn, với bán kính hoạt động từ 30km trở lên tới (200300) km Điện áp của mạng điện khu vực thông thường là 35kV, 110kV đến 220kV.

 Mạng điện địa phương:

Như các mạng điện công nghiệp, thành phố, nông thôn cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ trong bán kính không quá (15-30) km Điện áp của mạng điện địa phương thông thường là

6kV, 10kV đến 35kV.

Căn cứ theo hình dáng, kết cấu

 Mạng điện hở:

Là mạng điện mà các hộ tiêu thụ được

cung cấp điện chỉ từ một phía (hình 1-5)

Mạng điện này vận hành đơn giản, dễ tính

toán nhưng mức bảo đảm cung cấp điện

thấp.

Hình 1-5 Mạng điện hở F

X

tính liên tục cung cấp điện cao.

Căn cứ theo công dụng

 Mạng điện cung cấp:

Là mạng điện truyền tải điện năng đến các trạm phân phối và từ đó cung cấp cho các mạng phân phối.

 Mạng điện phân phối:

Là mạng điện phân phối trực tiếp cho các hộ tiêu thụ như: Động cơ điện, máy biến áp

Hình 1-6: Mạng điện kín.

F2

F1

X

 Căn cứ theo chế độ trung tính của mạng

 Mạng điện ba pha trung tính cách điện với đất hoặc nối đất qua cuộn dập hồ quang còn gọi là mạng có dòng chạm đất nhỏ - Mạng trung thế 6kV;10 kV; 35kV

 Mạng điện ba pha trung tính nối đất trực tiếp: Các mạng cao áp, siêu cao áp từ 110kV trở lên đều có trung tính trực tiếp nối đất và cá biệt có mạng 22 kV

 Dựa theo cấp điện áp

 Mạng điện hạ áp là mạng có điện áp dưới 1000V.

­Mạng điện cao áp là mạng có điện áp từ 1000V đến 220kV.

­M ng­ i n­siªu­cao­ ạng điện siªu cao điện siªu cao ện siªu cao áp­là­m ng­c ạng điện siªu cao ó­ i n­ điện siªu cao ện siªu cao áp­trªn­220kV­.

Ngoài ra người ta còn phân loại mạng điện theo cách khác

-Mạng điện đường dây trên không

1.4 PHÂN LOẠI CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN

VÀ ĐẶC ĐIỂM CỦA CÁC LOẠI THIẾT BỊ SỬ DỤNG ĐIỆN

A PHÂN LỌAI CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN

Trong thực tế có rất nhiều loại thiết bị điện và có nhiều cách phân loại Một cách tổng quát ta có thể phân loại các thiết bị điện như sau:

Theo điện áp định mức của thiết bị có thể phân ra:

 Các thiết bị hạ áp là các thiết bị điện có U đm < 1000V.

 Các thiết bị điện cao áp là các thiết bị điện có U đm > 1000V.

Theo tần số có thể phân ra:

 Thiết bị điện có tần số công nghiệp (50Hz).

 Thiết bị điện có tần số khác tần số công nghiệp.

Theo nguồn cung cấp có thể chia ra:

- Thiết bị điện xoay chiều ba pha và một pha.

- Thiết bị điện một chiều.

Theo chế độ làm việc có thể chia ra:

 Thiết bị điện làm việc theo chế độ dài hạn.

 Thiết bị điện làm việc theo chế độ ngắn hạn.

 Thi t­b ­ i n­l ết bị điện l ị điện l điện siªu cao ện siªu cao àm­vi c­theo­ch ­ ện siªu cao ết bị điện l điện siªu cao ộ ngắn hạn lặp lại ­ng n­h n­l p­l i.­ ắn hạn lặp lại ạng điện siªu cao ặp lại ạng điện siªu cao

Theo vị trí lắp đặt có thể chia ra:

 Thiết bị điện lắp đặt cố định, di động.

 Thiết bị điện lắp đặt trong nhà, ngoài trời.

 Thiết bị điện lắp đặt ở những điều kiện đặc biệt như nóng, ẩm, bụi, có hơi và khí ăn mòn, có khí và bụi nổ.

B ĐẶC ĐIỂM CỦA CÁC NHÓM THIẾT BỊ DÙNG ĐIỆN

VÀ MỨC ĐỘ YÊU CẦU CUNG CẤP ĐIỆN

I Thiết bị động lực dùng trong công nghiệp.

Đây là nhóm các thiết bị như máy nén khí, máy bơm, máy quạt, cầu trục, thiết bị vận chuyển Động cơ của các thiết bị trong nhóm này thường làm việc trong chế độ dài hạn, Công suất của chúng thay đổi trong phạm vi rộng từ vài trăm W đến hàng ngàn kW, điện

áp định mức từ (0,4 10) kV, nguồn điện xoay chiều tần số 50Hz.

Vì vậy các thiết bị dùng điện thuộc nhóm này thường được xếp vào hộ tiêu thụ điện loại I Chúng thường có đồ thị phụ tải bằng phẳng và cân bằng giữa các pha, hệ số công suất khoảng (0,80,85).

Riêng­các­lo i­c u­tr c­v ạng điện siªu cao ầu trục v ục v à­thi t­b ­v n­chuy n­l ết bị điện l ị điện l ận chuyển l ển l àm­vi c­trong­ch ­ ện siªu cao ết bị điện l điện siªu cao ộ ngắn hạn lặp lại ­ng n­h n­l p­ ắn hạn lặp lại ạng điện siªu cao ặp lại

l i,­h ­s ­công­su t­t ­(0,3 ạng điện siªu cao ện siªu cao ố công suất từ (0,3 ất từ (0,3 ừ (0,3 0,8) Tuỳ mức độ quan trọng của việc vận chuyển c).­Tu ­m c­ ỳ mức độ quan trọng của việc vận chuyển c ức độ quan trọng của việc vận chuyển c điện siªu cao ộ ngắn hạn lặp lại ­quan­tr ng­c a­vi c­v n­chuy n­c ọng của việc vận chuyển c ủa việc vận chuyển c ện siªu cao ận chuyển l ển l ó­th ­ ển l

x p­c ết bị điện l ác­thi t­b ­n ết bị điện l ị điện l ày­vào­h ­tiêu­th ­ i n­lo i­I­ho c­II.­ ộ ngắn hạn lặp lại ục v điện siªu cao ện siªu cao ạng điện siªu cao ặp lại

II Động cơ của các máy gia công kim loại.

Hầu hết các xí nghiệp công nghiệp hay nhà máy cơ khí đều có các loại máy công cụ Động

cơ của máy công cụ gồm rất nhiều loại, công suất thay đổi từ một vài kW đến vài chục kW

Những máy có yêu cầu điều chỉnh tốc độ trong phạm vi rộng thường dùng động cơ điện một chiều, số còn lại (chiếm khoảng 90%) dùng động cơ điện xoay chiều Các loại máy công

cụ này có thể xếp vào hộ tiêu thụ điện loại II hoặc III.

III Lò điện và các loại thiết bị gia công nhiệt khác.

1 Lò điện trở.

Lò điện trở có hai loại: đốt nóng trực tiếp và gián tiếp Công suất của lò có thể từ hàng trăm đến hàng ngàn kW Điện áp định mức thường <1000V, tần số 50 Hz dùng điện 1 pha hoặc 3 pha Hệ số công suất của loại lò đốt nóng gián tiếp phần lớn bằng 1 Đối với loại lò đốt nóng trực tiếp, có trường hợp lấy điện từ mạng điện áp cao nên phải dùng biến áp hạ

áp, vì thế nói chung hệ số công suất khoảng (0,71).

Lò điện trở thường được xếp vào hộ phụ tải loại II.

2 Lò cảm ứng.

Lò cảm ứng có 2 loại:

- Loại lò có lõi thép thường dùng dòng điện xoay chiều tần số 50Hz, điện áp (220380) V Công suất có thể đạt tới 2000kVA, hệ số công suất khoảng (0,20,8), thường được dùng để luyện kim loại màu.

- Loại lò không có lõi thép cũng dùng nguồn điện như trên hoặc dùng nguồn điện có tần

số cao hơn khoảng (5001000) Hz Công suất có thể đạt tới 4500kVA, hệ số công suất rất thấp khoảng (0,050,25), thường dùng để luyện thép đặc biệt hoặc kim loại màu.

Lò cảm ứng thường được xếp vào hộ phụ tải loại II.

3 Lò hồ quang.

Lò hồ quang có hai loại: Đốt nóng trực tiếp và gián tiếp Được cung cấp từ nguồn điện khoảng (6110) kV qua máy biến áp hạ áp Lò hồ quang ba pha công suất có thể đạt tới 4500kVA, hệ số công suất khoảng (0,80,9) Trong quá trình vận hành thường xẩy ra tình trạng ngắn mạch làm việc, tức là cho phép nguyên liệu chạm vào điện cực gây ra ngắn mạch Dòng điện ngắn mạch làm việc có thể lên tới (2,53,5) lần dòng điện định mức của

lò

Các lò hồ quang thường được xếp vào hộ phụ tải loại I.

4 Máy hàn điện.

Có nhiều cách phân loại máy hàn.

- Theo nguồn cung cấp thường chia ra loại máy hàn dùng dòng điện xoay chiều và loại máy hàn dùng dòng điện một chiều

- Theo nguyên lý hàn chia ra loại hàn hồ quang và loại hàn tiếp xúc.

- Theo cách làm việc chia ra loại máy hàn tay và máy hàn tự động.

Máy hàn điện một chiều thường là một tổ máy gồm động cơ Hệ số công suất lúc làm việc định mức là (0,70,8), lúc không tải khoảng 0,4.

Máy hàn điện xoay chiều thường là các máy biến áp hàn một pha, tần số 50 Hz,

Máy hàn làm việc trong chế độ ngắn hạn lặp lại Hệ số công suất của máy hàn hồ quang là 0,33 và của máy hàn tiếp xúc là (0,40,7)

Điện áp cung cấp cho chúng thường là 380/220V.

Các máy hàn thường được xếp vào hộ phụ tải loại II hoặc loại III.

5 Thiết bị chiếu sáng.

Thiết bị chiếu sáng thường là loại thiết bị một pha, công suất của mỗi thiết bị chiếu sáng không lớn, thường từ (101000) W Điện áp cung cấp thường là (220, 127 .) V tần số 50Hz Đặc điểm đồ thị phụ tải của loại thiết bị này là bằng phẳng, phụ thuộc vào chế độ làm việc của xí nghiệp (một ca, hai ca hoặc ba ca) Hệ số công suất của đèn dây tóc là 1, của đèn huỳnh quang là 0,6.

Thông thường các thiết bị chiếu sáng được xếp vào hộ phụ tải loại I hoặc loại II

Qua đây cần nhấn mạnh rằng việc phân chia các thiết bị thuộc loại hộ phụ tải nào là phải kết hợp với tình hình cụ thể của xí nghiệp, không nên dập khuôn máy móc.

1.5 NHỮNG YÊU CẦU CƠ BẢN KHI

THIẾT KẾ CẤP ĐIỆN

• Độ tin cậy cung cấp điện

• Chất lượng điện

• An toàn cung cấp điện

• Chỉ tiêu kinh tế cao

1.5.2 Chất lượng điện

Để đánh giá chất l ợng điện năng cung cấp cho các hộ tiêu thụ ng ời ta dựa vào 2 tiêu chuẩn:

a Chất l ợng điện áp

b Chất l ợng tần số

a Tiêu chuẩn điện áp

Điện áp đặt lên đầu cực TBĐ so với điện áp định mức của nó không được vượt quá giới hạn cho phép Quy định như sau:

- Đối với mạng cung cấp cho các thiết bị động lực:

[U%] =  5%.

- Đối với mạng cung cấp cho các thiết bị chiếu sáng: [U%] =  2,5%.

Trong trường hợp khởi động động cơ hoặc mạng đang

ở trong tình trạng sự cố thì độ lệch điện áp cho phép có thể tới - 10%Uđm.

ở các XN, để ổn định tần số khi phụ tải tăng lên th ờng đặt

cắt bớt phụ tải theo tần số.

1.5.3 An toàn CCĐ

Hệ thống CCĐ phải đ ợc vận hành an toàn đối với ng ời và thiết bị Muốn vậy phải chọn sơ đồ CCĐ hợp lý, rõ ràng

1.5.4 Chỉ tiêu kinh tế cao

Chỉ tiêu kinh tế chỉ đ ợc xét đến khi các chỉ tiêu kĩ thuật đã đ

ợc đảm bảo Chỉ tiêu kinh tế đ ợc đánh giá qua: tổng số vốn đầu t , chi phí vận hành và thời gian thu hồi vốn đầu

t

Đánh giá chỉ tiêu kinh tế cần so sánh tỉ mỷ giữa các ph ơng

án, từ đó mới rút ra đ ợc ph ơng án tối u.