khái quát về mạng điện, chương 2 doc

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN2.1 Khái niệm về tính toán phụ tải 2.2 Đồ thị phụ tải • Đồ thị phụ tải là một hàm được biểu diễn sự thay đổi của phụtải theo thời gian, nó phụ thuộc vào c

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN

2.1 Khái niệm về tính toán phụ tải

2.2 Đồ thị phụ tải

• Đồ thị phụ tải là một hàm được biểu diễn sự thay đổi của phụtải theo thời gian, nó phụ thuộc vào các yếu tố như: đặc điểmquá trình công nghệ, chế độ vận hành

• Đồ thị phụ tải là thông số rất quan trọng cần phải có trong quátrình thiết kế cung cấp và vận hành hệ thống điện

Phân loại :

Theo mục đích sử dụng :

Đồ thị công suất tác dụng P(t)

Đồ thị công suất phản kháng Q(t)

Đồ thị điện năng tiêu thụ A(t)

Theo thời gian để khảo sát

2 Đồ thị phụ tải hàng tháng

được tính theo phụ tải trung bình của tháng cho biết mức độ tiêu thụ điện năng của hộ tiêu thụ xãy ra từng tháng trên nhiều năm, tương tự nhau

Qua đó có thể định ra lịch sữa chửa bảo trì bảo dưỡng thiết bị điện một cách hợp lý kịp thời phát hiện ra các hư hỏng trước khi xãy ra sự cố để đáp ứng yêu cầu cung cấp điện năng cho hộ tiêu thụ.

 Đồ thị phụ tải hằng ngày cũng là

tài liệu làm căn cứ để chọn thiết bị

điện, tính điện năng tiêu thụ

3 Đồ thị phụ tải hàng năm

cho biết thời gian sử dụng công suất lớn nhất, nhỏ nhất hoặc trung bình của hộ tiêu thụ, chiếm hết bao nhiêu thời gian trong năm, Qua đó có thể định được công suất của máy biến áp, chọn được các thiết bị điện, đánh giá mức độ sử dụng và tiêu hao điện năng.

2.3 Các hệ số phụ tải và các đại lượng cơng suất

1 Đại lượng cơng suất

a Cơng suất định mức

Cơng suất định mức động cơ Pđm là cơng suất cơ trên trụcđộng cơ, được nhà chế tạo ghi sẵn trong lý lịch hay trongnhãn

Cơng suất đặt Pđ – cơng suất đầu vào động cơ :

t (năm)

H2-4: Đồ thị phụ tải năm

P

Pđ 

Với η là hiệu suất của động cơ

b Các thiết bị làm việc ngắn hạn lặp lại

Đối với các thiết bị làm việc ớ chế độ ngắn hạn như cầu trục, máy biến áp hàn, thang máy,… Khi tính toán phụ tải điệnphải quy đổi về chế độ làm việc dài hạn

Với đ % là hệ số đóng điện phần trăm

100

%

c Thiết bị 1 pha trong lưới điện 3 pha

Các thiết bị 1 pha được coi là phân bố đều trên 3 pha nếu :

CS phân bố không đều < 15% Tổng CS phân bố đều

Khi các thiết bị 1 pha phân bố không đều thì phải quy đổi thànhphần phân bố không đều 1 pha về công suất 3 pha

- Thiết bị 1 pha nối vào điện áp pha P3p, qđ  3P đm.pmax

Trong đó P đm p max pha có phụ tải lớn nhất

 Ptt = P tt cb + 3 P3p,qđ

- Trường hợp trong mạng lưới điện vừa có thiết bị một pha nối vàođiện áp dây và vừa có thiết bị một pha đấu vào điện áp pha: thì taphải qui đổi về cùng một sơ đồ đấu dây Khi đó phụ tải tính toánđược tính như sau

Trong đó Pqđ(max) được so sánh từ 3 pha như sau:

Pqđa = Pab.p(ab)a + Pac.p(ac)a + Pao

Pqđb = Pba.p(ba)b + Pbc.p(bc)b + Pbo

Pqđc = Pcb.p(cb)c + Pca.p(ca)c + PcoSau đó chọn ra pha nào có công suất lớn nhất thì đó là P qđ(max)

Trong đó p(ab)a p(ba)b p(cb)c … là các hệ số qui đổi được tra bảng 4-5

Hệ số quy đổi phụ tải 1 pha nối vào điện áp dây thành phụ tải 1 pha nối vào điện áp pha của mạng

- - -

-0.64 0.36 -0.05 0.53

0.72 0.28 0.09 0.67

0.80 0.20 0.22 0.80

0.84 0.16 0.30 0.88

0.89 0.11 0.38 0.96

1.0 0 0.58 1.16

1.17 -0.17 0.86 1.44

1.4 -0.4 1.26 2.45

0.8 0.7

0.65 0.6

0.5 0.4

0.3

Hệ số công suất của phụ tải cos

Hệ số quy đổi

VD 2.1- Cho sơ đồ bố trí các thiết bị 1 pha như sau

Xác định công suất quy ước về mạng 3 pha của các thiết bị

1 4

5

1 20

4

60 0.6

32 3

40 0.6

30 2

50 0.6

80 1

kd%

cosφ Công suất - kVA

Stt

Ví dụ: Một mạng có các thiết bị một pha nối vào điện áp dây Uab ,

Uac và điện áp pha Uao Hãy quy đổi về phụ tải pha a

Giải:

Phụ tải tác dụng của pha a

Pfaa= Pab.p(ab)a + Pac.p(ac)a + PaoPhụ tải phản kháng của pha a

Qfaa= Qab.q(ab)a + Qac.q(ac)a + Qao

t

p T p

T

tb   

0

) (

Có 2 dạng phụ tải cực đại

những khoảng thời gian 30’, 60’, … Dùng để lựa chọn cácphần tử cung cấp điện theo điều kiện phát nóng

- Phụ tải cực đại ngắn hạn – hay phụ tải đỉnh nhọn trongkhoảng thời gian 1’, 2’, … Phụ tải đỉnh nhọn dùng để kiểm tradao động điện áp trong lưới điện, chọn dây dẫn của cầu chì,

Ví dụ 2.2 Cho đồ thị phụ tải ngày của 1 xí nghiệp

Xác định công suất trung bình

Xác định lượng điện năng sử dụng trong 10 ngày

500

n i

i đm i

sd n

i

i đm

n i

i tb

đm

tb

p

p k

p

p P

1

.

1

sd

K

off on

n

i đm i

đ

p

p k

1

,

1

, ,

d

K

p t

dt t

p t

(

1p

1)

(

1p

1

đ

sd on

tb

k

k t

Đối với nhóm thiết bị

đ

sd

K K

Kpt 

d Hệ số cực đại

Hệ số cực đại là tỉ số giữa công suất tác dụng tính toán vàcông suất tác dụng trung bình của nhóm thiết bị trong thời giankhảo sát

Thời gian khảo sát là thời gian mang tải lớn nhất

Hệ số cực đại phụ thuộc số thiết bị hiệu quả nhq, hệ số sử dụng

Ksd

) ,

P

Knc 

Mối quan hệ giữa Knc và KM, Ksd Knc  KmaxKsd

f Hệ số đồng thời của cỏc nhúm thiết bị

Hệ số đồng thời là tỉ số giữa phụ tải tớnh toỏn cực đại tổngcủa cỏc nhúm thiết bị và tổng của cỏc phụ tải tớnh toỏn củanhúm thiết bị đú

K

4 Số thiết bị hiệu quả

“là số thiết bị điện giả thiết có cùng công

suât, cùng chế độ làm việc mà chúng gây ra

một phụ tải tính toán, bằng phụ tải tính toán

của nhóm TB có đồ thị phụ tải không giống

nhau về công suât và chế độ làm việc”

n i

dmi

hq

p

P n

1

2

i đm hq

VÝ dô: Nhãm cã c¸c thiÕt bÞ làm viÖc dài h¹n H·y x¸c

®inh sè thiÕt bÞ hiÖu qu¶ cña nhãm; Ksd = 0,4

,

29 20

297 2

max ,

i đm hq

p

p n

n i

i đm

n

n

p

p P

P P

1

,

1

, 1

(

95 0

n

P n

1 Xác định n1 : số thiết bị cĩ cơng suất >= (½) Pmax

2 Pn1 : tổng công suất ứng với số thiết bị n1

Pn : tổng công suất ứng với số thiết bị n

n i

i đm

P

3 Xác định các tỉ số n* , p*

0.95 0.94

0.90 0.86

0.80 0.75

0.66 0.60

0.53 0.48

0.42 0.39

0.35 0.32

0,29

0.30

0.95 0.93

0.90 0.85

0.78 0.71

0.64 0.57

0.51 0.45

0.41 0.36

0.32 0.29

0.26 0,24

0,25

0.9 5 0.93

0.89 0.83

0.76 0.69

0.64 0.54

0.47 0.42

0.37 0.33

0.29 0.26

0.23 0.21

0,19

0,2

0.9 5

0.9 3 0.88

0.80 0.72

0.67 0.56

0.48 0.42

0.37 0.32

0.28 0.25

0.23 0.20

0.17 0.16

0,14

0,15

0.9 0.9

2

0.8 5 0.76

0.66 0.56

0.47 0.40

0.34 0.29

0.25 0.22

0.19 0.17

0.15 0.13

0.12 0.10

0,09

0,10

0.9 0.8

9

0.7 9 0.68

0.57 0.48

0.40 0.33

0.28 0.24

0.20 0.17

0.15 0.13

0.12 0.11

0.09 0.08

0,08

0.08

0.9 0.8

3

0.7 0 0.58

0.47 0.38

0.31 0.26

0.21 0.18

0.15 0.13

0.12 0.1

0.09 0.08

0.07 0.06

0,06

0.06

0.9 0.7

9

0.6 4 0.51

0.41 0.33

0.26 0.22

0.18 0.15

0.13 0.11

0.10 0.08

0.07 0.07

0.05 0.05

0,05

0.05

0.8 0.7

2

0.5 7 0.44

0.34 0.27

0.22 0.18

0.15 0.12

0.10 0.09

0.08 0.07

0.06 0.05

0.05 0.04

0,04

0.04

0.8 0.6

4

0.4 8 0.36

0.27 0.21

0.16 0.13

0.11 0.09

0.08 0.07

0.06 0.05

0.04 0.04

0.04 0.03

0,03

0.03

0.7 0.5

1

0.3 6 0.26

0.19 0.14

0.11 0.09

0.07 0.06

0.05 0.04

0.04 0.03

0.03 0.03

0.02 0.02

0,02

0.02

0.5 0.3

2

0.2 0 0.14

0.10 0.07

6

0.05 9

0.04 7

0.03 7

0.03 1

0.02 6

0.02 3

0.01 9

0.01 7 0.015

0.01 3

0.01 2

0.01 1

0,00

9 0.01

0.3 0.1

8

0.1 1 0.073

0.05 1

0.03 9 0.03

0.02 4

0.01 9

0.01 6

0.01 3

0.01 1 0.01

0.00 9 0.007

0.00 7

0.00 6

0.00 5

5

0.2 0 0.25

0.30 0.35

0.40 0.45

0.50 0.55

0.60 0.65

0.70 0.75

0.80 0,85

0,9 0,95

1,0

P *

n *

Vi dụ: Xác định số TB hiệu quả của nhóm TB Nhóm có Ksd = 0,1

Ví dụ: Cho phân xưởng sữa chữa cơ khí

0.6 0.17

18.65 1

Máy doa 8

0.6 0.12

0.6 1

Máy mài 7

0.6 0.13

3.8 1

Máy phay 6

0.6 0.13

6.2 1

Máy phay 5

0.6 0.13

6.6 1

Máy phay 4

0.6 0.12

2.2 1

Máy khoan 3

0.6 0.14

15.65 2

Máy tiện 2

0.6 0.14

10.65 1

Máy tiện 1

cosφ Ksd

P-kw

số lượng Tên thiết bị

Stt

Xác định số thiết bị hiệu qủa

1 Theo công thức chính xác

2 Theo công thức gần đúng

Bài giải

0.14 Ksd

31.08 m=Pmax/Pmin

0.60 Pmin

18.65 Pmax

9.00

n

6 nhq

0.7 nhq*

0.76 P*

0.44 n*

80.00 P

60.60 Pn1

4.00 n1

1 Theo công thức chính xác

2 Theo công thức gần đúng

6 08

6 73 1052

1

2 1

i dm

dm n

i

i dm

n i

i hq

p

P p

P n

2.4 Các phương pháp xác định phụ tải tính tốn

1 Xác định theo suất phụ tải cho 1 đơn vị diện tích sản xuất

F P

Xác định phụ tải tính toán của phân xưởng gia công nguội củanhà máy cơ khí Cho biết S0 = 0.3kva/m2, diện tích phân xưởng F

= 13.000m2

Phụ tải tính toán: Stt = S0.F = 0.3 x 13.000 = 3900kva

2 Xác định theo suất tiêu hao điện năng trên 1 đơn vị sản phẩm

Tmax : Thời gian sử dụng cơng suất lớn nhất hằng năm

Phương pháp này được tính toán cho các thiết bị điện có đồ thịphụ tải ít biến đổi như : quạt gió, bơm nước, máy nén khí… khi đóđồ thị phụ tải trung bình vàkết quả tính tương đối chính xác

3 Xác định theo suất phụ tải cho 1 phần tử

H p

Ptt  0.

3 Xác định theo suất phụ tải cho 1 phần tử

H p

Ví dụ : Xác định phụ tải cho chung cư 4 tầng, mỗi tầng mười căn

hộ , mức sống trung bình , có P 0 = 2 kW/ hộ, cosφ =0.85

Cho các phòng có hệ số đồng thời là 0.7, các tầng có hệ số đồng thời là 0.9

p0 : suất phụ tải cho 1 phần tử - w/ phần tử

H : Số phần tử trong hệ thống

4 Xác định theo hệ số nhu cầu

Ptt = Knc Pđm

Knc : Hệ số nhu cầu của nhóm thiết bị, tra sổ tay

Pđm : Công suất định mức của nhóm thiết bị

Qtt = Ptt tg tt tt2 tt2 costt

P Q

P

cos

Ví dụ :

Xác định phụ tải điện của nhóm thiết bị theo bảng sau

0.850.8

184

0.60.6

753

0.50.35

1002

0.750.8

2001

cosφKnc

P-dmStt

5 Xác định theo hệ số kmax và ksd

hệ số Ksd được xác định trong sổ tay tra cứu theo sổ tay

hệ số Kmax được xác định theo cách tra bảng dựa vào Ksd và nhq

đm sd

6 Xác định phụ tải đỉnh nhọn

Phụ tải đỉnh nhọn là phụ tải cực đại xuất hiện trong khoảng 1_2 giây

Đối với một máy: dòng điện đỉnh nhọn tính bằng dòng điện mở máy

Iđn = Imm = kmm Iđm

kmm _ bội số mở máy của động cơ

Đối với động cơ một chiều thì chọn kmm = (10 –30)

Đối với động cơ lồng sóc thì kmm = (5 – 7)

Đối với máy biến áp hàn và lò hồ quang kmm  3

Ví dụ : Xác định phụ tải điện của nhóm máy công cụ :

4.5 3

Máy khoan 7

5.1 1

Quạt gió 6

5.5 3

Máy tiện 5

7 2

Máy mài tinh 4

8.4 1

Cầu trục 3

10 2

Máy mài thô 2

14.57 1

Biến áp hàn 1

Pdm- kW

Số lượng Tên máy

Stt

imm- M : dịng điện mở máy lớn nhất của một động cơ trongnhĩm

Itt : dịng điện tính tốn của nhĩm thiết bị đang xét

iđm-M : dịng điện định mức của động cơ cĩ dịng mở máy lớnnhất, đã quy đổi về chế độ làm việc dài hạn

ksd : hệ số sử dụng của động cơ cĩ dịng mở máy lớn nhất

- Đối với một nhóm máy: dòng điện đỉnh nhọn xuất hiện khi máycó dòng điện mở máy lớn nhất trong nhóm mở máy, còn các máykhác làm việc bình thường

)

( tt sd đm M

M mm

đn i I k i

Ví dụ: Tính dòng điện đỉnh nhọn của đường dây cung cấp chomột cần trục Số liệu về phụ tải như sau:

0.760.720.75

151515

1248

đ %

Pđm(kW)Động cơ

Điện áp của mạng U = 380/220 V

Hệ số sử dụng ksd = 0.1

Giải :Trong nhóm máy động cơ nâng hàng có dòng điện mở máylớn nhất

Imm(max) = kmm Iđm= 5,5 27,5 =151A

Phụ tải tính toán của nhóm động cơ quy đổi về chế độ làm việc dàihạn (đ =100%):

12 4 8 0,15 9,3Kw ε

P

P 3

1 i

đmi đmi



 .  12 0 , 15 0 , 85 4 0 , 15 1 8 0 , 15 0 , 88 8 , 2 var

3

1

K tg

P

Q

i

i ñmi

18 38

, 0 3

4 ,

12

A U

S I

2.5 Xác định tâm phụ tải điện

ý nghĩa tâm phụ tải

Tâm phụ tải là một điểm nằm trên mặt bằng phụ tải mà nếu tađặt trạm biến áp hay tủ phân phối ngay tại tâm phụ tải thì cácdạng tổn thất về điện hay chi phí về kim loại màu là thấp nhất

Xác định tâm phụ tải

Vị trí tâm phụ tải thường đặt gần ở những phụ tải hoặc các thiết

bị cĩ cơng suất lớn, tâm phụ tải được xác định như sau:

• Chọn trục tọa độ cho phụ tải

• Xác định vị trí phụ tải hay thiết bị trên phân xưởng

Mặt Bằng Phụ Tải

x 0

P

Y

P Y

Pi : là cơng suất tác dụng ở phụ tải thứ i

Xi và Yi : hồnh độ và tung độ của phụ tải thứ i

Ví dụ: Cho phân xưỡng cơ khí có các thiết bị sau Hãy xác định Stt Pttvà Itt

x x

0,85 0,9

//

0,5 6

3

x x

0,85 0,8

//

1 4

2

x x

0,85 0,7

220 1,5

2 1

Thiết bị 1pha

x x

x 0,85

0,7 //

4,5 9

4

x x

x 0,85

0,15 //

25 7

3

x x

x 0,85

0,6 //

15 5

2

x x

x 0,85

0,2 380

40 3

ksdtrên thiết bị

U (v) trên thiết bị

Pđm(Kw) trên thiết bị Số lượng trên thiết bị

stt

P

k P

K

kmax : phụ thuộc vào ksd và nhq

tìm nhq

n = 36

n1 = 10

27,

036

P

kw P

n

n

29525

740

3

5,420

0 5

, 420

8 ,

2 ,