BÀI GIẢNG CUNG cấp điện

Khối lượng nhiên liệu nhỏ, vận hành linh hoạt, vốn đầu tư rất lớn 1.2 Các thành phần chính của hệ thống lưới điện Hệ thống điện bao gồm các phần chính: Nhà máy điện, lưới điện và hộ tiêu

BÀI GIẢNG CUNG CẤP ĐIỆN

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN

1.1 Các đặc điểm của quá trình sản xuất và phân phối điện

1.1.1 Quá trình sản xuất điện năng.

Đa số các năng lượng điện lớn đựơc sản suất ra đều theo nguyên tắc là:

Năng lượng sơ cấp Cơ năng Điện năng

1.1.2 Nhà máy nhiệt điện

- Cấu tạo: gồm các khối chính sau

- Nguyên lý làm việc: Từ kho nhiên liệu (than, dầu), qua hệ thống cấp nhiên liệu

và được đưa vào lị, đồng thời nhiên liệu được sấy khơ bằng khơng khí nĩng và nước

đã xử lý hố học nhờ bộ hâm nước đưa vào nồi hơi Trong lị xảy ra phản ứng cháy hố năng biến thành nhiệt năng cấp cho nồi hơi Nước trong nồi hơi nhận nhiệt năng biến thành hơi cĩ P =130 -240KG/cm2 , t0 =540 -5650c và được dẫn đến tuốc bin.Tại đây áp suất và nhiệt độ của hơi nước giảm xuống cùng với quá trình biến đổi nhiệt năng thành cơ năng để quay tuốc bin.Tuốc bin quay làm máy phát quay,phát ra điện năng

- Đặc điểm:

+ Xây gần nguồn nhiên liệu và hộ tiêu thụ

+ Tính linh hoạt trong vận hành kém, việc khởi động và tăng phụ tải chậm

* Nhà máy nhiệt điện rút hơi: vừa sản suất điện và nhiệt năng.

- Nguyên lý làm việc: giống nhà máy nhiệt điện ngưng hơi

Rút một lượng khí đáng kể từ 1 số tầng của tuốc bin để cấp nhiệt cho các phụ tải cơng nghiệp và sinh hoạt

- Đặc điểm:

+ Xây gần phụ tải nhiệt (gần khu cơng nghiệp)

+ Tính linh hoạt trong vận hành kém

+ Hiệu suất cao: 60 -70 %

+ Đồ thị phụ tải phụ thuộc vào phụ tải nhiệt

+ Phần lớn điện năng sản xuất ra cấp cho phụ tải (cấp điện áp máy phát)

Bình ngưng Bể chứa

Buồng đốt

Bình hơi nước P= 130 -240 kg/cm 2

T 0 = 540-565C 0

Tuốc Bin

Phụ tải

+ Thải khối gây ơ nhiểm mơi trường

+ Cơng suất của nhà máy nhiệt điện: Việt trì 2x4MW

1.1.3 Nhà máy thuỷ điện.

- Nguyên lý sử dụng năng lượng dịng nước làm quay tuốc bin thủy lực,để chạy máy phát điện

Quá trình biến đổi năng lượng:Thủy năng -cơ năng - điện năng

- Cấu tạo: gồm các khối chính sau

Cơng suất nhà máy thủy điện được tính gần đúng

η: Hiệu suất máy phát điện

Q: Lưu lượng nước (m2/s)H: Chiều cao cột nước (m)

cao cột nước H(m) P =K.η.Q.H ; η=0,85 - 0,90 ,K= 9,81

- Đặc điểm:

+ Xây dựng vùng miền núi, xa nơi tiêu thụ

+ Giá thành điện năng thấp, lượng điện tự dùng rất bé thường khoảng (0,5 - 2%)cơng suất tổ máy phát

+ Khả năng tựu động hố cao, thời gian khởi động ngắn, gĩp phần chống lũ lụt hạn hán

+ Vốn đầu tư lớn, thời gian xây dựng lâu

- Cơng suất của 1 số nhà máy thuỷ điện: Hồ Bình 8x240MW, Vĩnh Sơn 66MW, YALY 4x180MW, Thác Bà 90MW, Thác Mơ 150MW,Trị An 4x100W, Sơng Hinh 70MW, Sơn la 3600MW(phương án 1), 2400MW(phương án 2),hiện nay đang xây dựng phương án 2

1.1.4 Nhà máy điện nguyên tử.

Thực chất nhà máy điện nguyên tử là nhà máy chiệt điện năng lượng sơ cấp là các chất hĩa học qua phản ứng hạt nhân thu được năng lượng nhiệt

- Sơ đồ nguyên lý: giống như nhà máy nhiệt điện ngưng hơi chỉ khác thay lị đốt bằng lị phản ứng hạt nhân Hiện nay cĩ 3 loại: Loại 1 chu trình, loại 2 chu trình, loại 3 chu trình

Hình 1.1

P≈9,81.η.Q.H

Cữa chắn

Hạ lưu

Buồng xoáy

Đập ngăn nước Hồ chứa

Cánh tuốc bin

Oáng dẫn nước

Tuốc bin

MBA

FĐ

Phụ tải

Loại 1 chu trình cấu tạo gồm: Các thanh hạt nhân Urađium(U235) nằm xen giữa các thanh U235 là các thanh hấp thụ bằng grafit ( điều chỉnh phản ứng hạt nhân), đường dẫn nước lưu thơng để tải nhiệt, thành lị.

Ta biết 1kg U235 phân hủy tạo ra nhiệt năng tương đương khi ta đốt 2900 tấn than đá

- Nguyên lý làm việc: Khi kéo thanh điều chỉnh lên thì chúng giảm mức hấp thụ Nơtron, do đĩ phản ứng hạt nhân xảy đồng thời toả ra lương nhiệt, làm nước nĩng lên đến 3200c.Dịng hơi nước thốt ra áp suất và nhiệt rất cao dẫn đến quay tuốc bin phát ra điện

-Đặc điểm:

Khả năng làm việc độc lâp, hiệu suất cao

Khối lượng nhiên liệu nhỏ, vận hành linh hoạt, vốn đầu tư rất lớn

1.2 Các thành phần chính của hệ thống lưới điện

Hệ thống điện bao gồm các phần chính: Nhà máy điện, lưới điện và hộ tiêu thụTrên sơ đồ ta thấy điện năng được sản xuất từ các nhà máy điện, sau đĩ dược đưa lên lưới điện điện áp cao bằng các máy biến áp tăng áp ở trạm biến áp nhà máy điện, sau đĩ điện năng được đưa qua nhiều bộ phận của lưới điện đến trạm biến áp cuối cùng là trạm biến áp phụ tải (trạm biến áp phân phối), trạm biến áp này cung cấp điện cho các thiết bị dùng điện qua lưới điện hạ áp Các trạm biến áp nằm ở giữa hai loại trạm này là các trạm biến áp trung gian Trạm biến áp lớn, điện áp cao và siêu cao gọi

là trạm biến áp trung gian khu vực, trạm biến áp cấp điện cho lưới điện trung áp gọi là trạm biến áp trung gian địa phương

Ngồi các nhà máy điện cịn cĩ các nguồn điện nhỏ hơn gọi là các trạm phát điện như thủy điện nhỏ, phong điện

Trên lưới điện cịn cĩ các tụ bù để cân bằng cơng suất phản kháng hoặc giảm tổn thất điện năng

Trên các dường dây siêu cao áp cần phải đặc các tụ và các kháng bù để đường dây

cĩ thể làm việc được

Trên lưới điện cịn cĩ các thiết bị điều chỉnh điện áp, điều chỉnh phân bố cơng suất, hệ thống rơle bảo vê

Tồn bộ các phần tử của lưới điện hình thành cấu trúc tổng thể của lưới điện Để

đảm bảo độ tin cậy cấp điện cấu trúc tổng thể phải là cấu trúc thừa: thừa phần tử và

thừa khả năng lập sơ đồ vận hành

Trong vận hành cĩ thể chỉ cĩ một số phần tử tham gia vận hành đĩ là cấu trúc vận hành Cấu trúc vận hành là bộ phận của cấu trúc tổng thể cấu trúc vận hành bình thường được lựa chọn theo điều kiện tối ưu về kinh tế hay kỹ thuật, cịn cấu trúc vận hành sự cố chú ý đến an tồn: đảm bảo cung cấp điện cho phép khi bị sự cố

Thành lò

Thanh U235

Hình 1.4

1.3 Cấu trúc cơ bản về hệ thống lưới điện

1.4 Các thành phần chính của hệ thống điện

Hệ thống điện bao gồm : Nguồn điện, truyền tải điện và tiêu thụ điện

Nguồn điện là các nhà máy và trạm phát điện:

Tiêu thụ điện bao gồm tất cả các đối tượng sử dụng điện năng trong các lĩnh vực kinh tế và đời sống…

Hộ tiêu thụ lớn

Lưới phân phối

Lưới phân phối

hạ áp 220-380V

Hộ tiêu thụ nhỏ

Tụ bù

Tụ bù

Trạm phát điện

Trạm biến áp trung gian địa phươngTrạm biến áp

Phân phối (giảm áp) ĐD

ĐDĐường dây điện

ĐD

ĐD

Trạm biến áp trung gian khu vực(giảm áp)

Trạm biến áp nhà máy (tang áp)

Hình 1.1

Để truyền tải điện từ nguồn điện đến các hộ tiêu thụ nguời ta sử dung lưới điện Lưới điện bao gồm đường dây tải điện và trạm biến áp Luới điện ở nước ta hiện nay

có nhiều cấp điện áp: 0.4, 6, 10, 15, 22, 35, 110, 220, 500 KV

Có nhiều cách phân loại lưới điện

Căn cứ vào trị số điện áp chia ra lưới điện siêu cao áp (500 KV), luới điện cao

áp (220, 110 KV), Lưới điện trung áp (35,22,15,10, 6 KV), lưới điện hạ áp (0,4KV)

Căn cứ vào nhiệm vụ chia ra lưới cung cấp (500,220,110 KV), Luới phân phối ( 35,22, 15, 0.4 KV)

Ngoài ra còn nhiều cách chia khác như căn cứ vào phạm vi cấp điện chia ra lưới khu vực, luới dịa phương, căn cứ vào số pha chia ra lưới 1 pha, 2 pha, 3 pha Căn

cứ vào đối tượng cấp điện chia lưới công nghiệp, lưới nông nghiệp, lưới đô thị…Trong nội dung bài giảng là nghiên cứu tiết kế, tính toán vận hành lưới điện trung và hạ áp từ 0,4 đến 35 KV sao cho đảm bảo được các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật

1.5 Những chỉ tiêu đối với phương án cung cấp điện.

Bất kỳ một phương án cung cấp điện nào cũng phải thoả mãn 4 yêu cầu cơ bản sau:

1.5.1- Độ tin cậy cung cấp điện.

Đó là mức đảm bảo cung cấp điện là liên tục phụ thuộc vào tính chất sử dụng điện của các hộ tiêu thụ

Hộ loại 1: Là những hộ tiêu thụ điện khi bị ngừng cung cấp điện sẽ gây ra

những thiệt hại lớn về kinh tế, chính trị, quân sự, đe doạ tính mạng con người như: Bệnh viện, khu quân sự, chính trị tối cao, nhà máy luyện kim, dầu khí … Vì vậy

hộ tiêu thụ loại 1 phải được thiết kế cung cấp điện có độ tin cậy cao Thường dung

có 2 nguồn điện đén có 2 lộ riêng biệt hoặc có nguồn dự phòng.Thời gian mất điện cho phép bằng khoản thời gian tự động đóng nguồn dự phòng

Hộ loại 2: Là những hộ tiêu thụ điện có tầm quan trọng lớn nhưng khi ngừng

cung cấp điện chỉ dẫn đến thiệt hại lớn về kinh tế do ngừng trệ sản xuất, hư hỏng sản phẩm, lãng phí lao động … như xưởng cơ khí, xí nghiệp nhẹ, công nghiệp nhẹ… Phương án cung cấp điện cho hộ tiêu thụ loại 2 là có thể có hoặc không có nguồn dự phòng Thời gian mất điện cho phép bằng khoảng thời gian đóng nguồn

dự phòng bằng tay

Hộ loại 3: Là những hộ cho phếp cung cấp điện với mức độ thấp như điện sinh

hoạt, chiếu sáng… thời gian mất điện cho phép trong khoảng thời gian sửa chũa nhưng không quá một ngày đêm

1.5.2- Chất lượng điện năng.

Chất lượng điện năng được thể hiện ở hai chỉ tiêu: tần số ( f ) và điện áp (U) Một phương án cung cấp điện có chất lượng tốt là phương án đảm bảo trị số điện

áp và tần số nằm trong giới hạn cho phép

Chỉ tiêu về tần số do cơ quan Trung tâm Điều độ Quốc gia chịu trách nhiệm điều chỉnh chung cho hệ thống lưới điện

Việc đảm bảo điện áp cung cấp cho phụ tải phụ thuộc vào người thiết kế và vận hành lưới điện

Để đảm bảo các thiết bị điện làm việc bình thường yêu cầu điện áp đặt vào thiết bị không được chênh lệch quá 5% so với trị số điện áp định mức Độ chênh lệch điện

áp so với trị số định mức gọi là Tổn thất điện áp ký hiệu ∆U

Thường hai khoản kinh phí này luôn mâu thuẫn nhau nếu vốn đầu tư lớn thì phí tổn vận hành nhỏ và nguợc lại Ví dụ như chọn dây dẫn lớn, tốt thì tổn thất công suất cho đường dây sẽ nhỏ, ít bảo dưỡng…

Phương án cấp điện tối ưu là phương án tổng hoà hai đại lượng trên Đó là phương án có chi phí hàng năm nhỏ nhất

∆A: Tổn thất điện năng 1 năm

C: Giá tiền cho 1KWh (đ/KWh)

1.5.4- An toàn.

An toàn là vấn đề quan trọng thậm chí phải đặt lên hàng đầu khi thiết kế, lắp đặt, vận hành công trình điện gồm: an toàn cho cán bộ vận hành, an toàn cho thiết

bị, an toàn cho người dânvà các công trình lân cận hệ thống điện

Người thiết kế và vận hành công trình điện phải nghiêm chỉnh tuân thủ triệt để các qui định nội qui an toàn điện

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN2.1 Khái niệm chung.

Phụ tải điện là số liệu đầu tiên và quan trọng nhất để tính toán thiết kế hệ thống cung cấp điệ Nếu xác định phụ tải lớn quá sẽ làm tăng vốn đầu tư, gây lãng phí và nguợc lại gây cháy nổ hư hỏng

Phụ tải cần xác định trong giai đoạn tính toán thiết kế hệ thống cung cấp điện gọi

là phụ tải tính toán Đây là phụ tải gần đúng dùng để tính toán thiết kế hệ thống còn phụ tải thực tế là phụ tải chính xác có thể xác định bằng các đồng hồ đo điện trong quá trình vận hành

Có nhiều phương pháp xác định phụ tải điện Cần căn cứ vào lượng thông tin thu nhận đựoc qua từng gia đoạn thiết kế để lựa chọn phương pháp thích hợp Càng có nhiều thông tin về đố tượng sử dụng càng lựa chọn dược phương pháp chính xác.Các phương pháp xác định phụ tải tính toán được chia làm 2 nhóm chính:

- Nhóm thứ nhất: Là nhóm dựa vào kinh nghiệm thiết kế và vận hành để tổng kết

và đưa ra các hệ số tính toán Đặc điểm của phương pháp này là tính toán thuận tiện nhưng chỉ cho kết quả gần đúng

- Nhóm thứ hai: Là nhóm các phương pháp dựa trên cơ sở lý thuyết xác suất và thống kê Đặc điểm của phương pháp này là có kể đến ảnh hưởng của nhiều yếu tố

Do đó kết quả tính toán có chính xác hơn nhưng việc tính toán khá phức tạp

Trong thiết kế nhờ có đò thị phụ tải ta xác định được công suất mà có kế hoạch thiết kế lắp đặt trạm, đường dây cho chính xác và tiết kiệm

Xây dựng đồ thị phụ tải.

Ta xây dựng đồ thi theo phương pháp điểm Nghĩa là sau một khoảng thời gian chúng ta đọc trị số trên WM một lần Dựa vào 2 trị số thời gian (t) và công suất (P)hoặc (Q) hoặc (S) ta xác định được 1 điểm trên hệ trục toạ độ vuông góc Sau đó nối các điểm đó lại ta được một đường gấp khúc Đó là đồ thị của phụ tải Để thuận tiện cho việc tính toán người ta thường biến đường gấp khúc thành dạng bậc thang sao cho điểm cao nhất và thấp nhất không đổi Diện tích giới hạn bỡi đồ thị phụ tải với các trục toạ độ là điện năng tiêu thụ của phụ tải trong khoảng thời gian khảo sát

Hình1.11: Đồ thị phụ tải 1 ngày đêm cơng suất tác dụng (P).

- Đồ thị phụ tải của 1 ngày đựoc tính bằng các giờ trong ngày

- Đồ thị phụ tải của 1 tháng được tính bằng trung bình giữa các ngày trong tháng

- Đồ thị phụ tải của 1 năm được tính bằng trung bình giữa các tháng trong năm

* Chế độ làm việc của phụ tải.

Chế độ làm việc dài hạn.là chế độ làm việc trong đố nhiệt độ của thiết bị tăng

đến giá trị xác lập mà cơng suất vẫn khơng thay đổi trong khoảng thời gian làm việc

Chế độ làm việc ngắn hạn Là chế độ làm việc khi nhiệt đọ của thiết bị tăng lên

đến một giá trị nào đĩ trong quá trình làm việc rồi giảm xuống bằng nhiệt độ của mơi trường trong thời gian nghỉ

Chế độ làm việc ngắn hạn lặp lại Là chế độ làm việc trong đĩ nhiệt độ của

thiết bị tăng lên trong thời gian làm việc nhưng khơng đến giá trị xác lập và giảm xuống trong thời gian nghỉ nhưng khơng đến nhiệt độ của mơi trường

Chế độ làm việc ngắn hạn được đặc trưng bỡi hệ số đĩng điện Kđ

100

2.3 Các đại lượng và hệ số tính tốn.

2.3.1- Cơng suất định mức(P đm ): Cơng suất định mức của một thiết bị tiêu thụ điện là

cơng suất được ghi trên nhãn hiệu của máy

- Đối với động cơ cơng suất ghi trên nhãn hiệu của máy chính là cơng suất cơ trên đầu trục động cơ

nhất PMax(Cao điểm )

Công suất yêu

cầu nhỏ nhất

PMin(Cao điểm )

Pđm = Sđm cosϕ

2.3.2- Công suất đặt(P đ ): là công suất đầu vào của máy.

- Đối với thiết bị chiéu sáng công suất đặt đúng bằng công suất ghi trên đèn Pđ = Pđm

- Đối với động cơ điện =

η

ñm ñ

PP

Hiệu suất của động cơ η= 0.8 – 0.95 trong tính toán để đơn giản cho phép lấy

P đ = P đm (Coi máy điện làm việc η = 1)

- Đối với máy biến áp công suất ghi trên nhãn máy là công suất biểu kiến (S) do

η

ñm ñ

S cosP

- Đối với máy biến áp hàn làm việc ở chế độ ngắn hạn do đó công suất đặt:

ϕ

=η

AP, AQ: là lượng điện năng tiêu thụ trong khoảng thời gian T

2.3.4- Phụ tải cực đại (P Max ) Là công suất trung bình lớn nhất được tính trong một

khoảng thời gian ngắn Phụ tải cực đại dùng để tính chọn các thiết bị, dây dẫn và tính

tổn thất công suất lớn nhất

2.3.5- Phụ tải tính toán (P tt ) Là công suất dùng để tính toán thiết kế trong hệ thống

cung cấp điện P tb ≤P tt≤ P Max

ck

kt lv ck

d

d

T

T T T

T

Trong đó: Tđ, Tck : là thời gian đóng điện và thời gian cả chu kỳ khảo sát

Tlv, Tkt : là thời gian làm việc và thời gian không tải trong thời gian đóng điện

1

n

ñi ñmi i

ñmi i

K PK

2.3.9- Hệ số cực đại.(K Max ) Là tỷ số giữa phụ tải tính toán và phụ tải trung bình trong

khoảng thời gian khảo sát

.1P

PK

tb

tt Max= ≥ ⇒ Ptt = Ptb KMax.

Hệ số cực đại phụ thuộc vào số thiết bị làm việc có hiệu quả và các yếu tố công việc đặc trưng của thiết bị có trong nhóm đó

2.3.10 - Hệ số nhu cầu (K nc ) Là tỷ số giữa công suất tính toán với công suất định mức.

2.3.11- Hệ số đồng thời (K đt ).Là tỷ số giữa công suất tính toán cực đại tại một thời

điểm của phụ tải với tổng công suất cục đại của các nhóm phụ tải tiêu thụ riêng biệt nối vào mạng lúc đó

1

tt

tt.i i

PK

P

=

=

å

Theo tiêu chuẩn IEC hệ số đồng thời được xác định như sau:

Bảng hệ số đồng thời cho tòa nhà, số hộ gia đình, số thiết bị sinh hoạt…

Bảng hệ số đồng thời cho tủ phân phối.

Bảng hệ số đồng thời cho chức năng của mạch

7.n

n

2.3.12 – Số thiết bị tiêu thụ điện hiệu quả (n hq ).

Giả thiết có một nhóm thiết bị gồm n thiết bị có công suất định mức và chế độ

làm việc khác nhau Ta goi nhq là số thiết bị tiêu thụ điện hiệu quả ở nhóm thiết bị đó

- Nếu tất cả các thiết bị

có công suất định mức bằng nhau thì nhq = n

- Nếu số thiết bị nhỏ hơn 4 thì: nhq = n

- Nếu số thiết bị nhiều ta có thể xác định theo phương pháp gần đúng như sau:1- Xác định n1 là số thiết bị có công suất lớn hơn một nửa của thiết bị có công suất lớn nhất

2-Tính tổng công suất n1 thiết bị:

1

n n1 i

n

ñm i i

ñm i i

2.4 Các phương pháp xác định phụ tải điện

- Hiện nay có nhiều phương pháp xác định phụ tải tính toán Những phương pháp đơn giản tính toán thuận tiện thường cho sai số lớn, ngược lại nếu độ chính xác cao thì phương pháp phức tạp Vì vậy tuỳ theo giai đoạn thiết kế, tuỳ theo yêu cầu cụ thể mà chọn phương pháp thích hợp Sau đây là một số phương pháp xác định phụ tải tính toán thường dùng nhất

1 Xác định phụ tải tính toán P tt theo công suất đặt P đ và hệ số nhu cầu k nc :

Theo phương pháp này thì:

Ptt = Knc ∑

=

n i đi

P Q

2 Xác định phụ tải tính toán theo suất tiêu hao điện năng :

Phụ tải tính toán cho một đơn vị sản phẩm:

Trong đó:

a - Suất điện năng chi phí sản xuất ra 1 sản phẩm (kWh/1 sản phẩm )

M - Sản lượng nghĩa là số sản phẩm một năm

Tmax - Thời gian sử dụng cơng suất lớn nhấtTrị số a và Tmax tra cẩm nang

ϕ

tg P

P Q

P

* Ưu điểm: cho kết quả tương đối chính xác

* Nhược điểm: chỉ giới hạn cho một số thiết bị điện như: quạt gió, bơm nước, máy nén khí, thiết bị điện phân,…

3 Xác định phụ tải tính toán theo phương pháp K max và công suất trung bình P tb

(phương pháp số thiết bị hiệu quả n hq ):

Khi cần phụ tải có độ chính xác cao và không có các số liệu cần thiết để áp dụng các phương pháp đơn giản thì nên sử dụng phương pháp này

Theo phương pháp này thì:

Ptt = Kmax Ksd Pđm

Trong đó: Pđm- công suất định mức, đơn vị W

Kmax : hệ số cực đại

Ksd : hệ số sử dụng

* Ưu điểm: phương pháp này cho kết quả cĩ độ chính xác cao vì khi xác định số thiết bị điện hiệu quả chúng ta đã xét đến một loạt các yếu tố quan trọng như: ảnh hưởng của các thiết bị trong nhĩm, số thiết bị cĩ cơng suất lớn nhất cũng như số thiết

bị khác nhau về chế độ làm việc của chúng Trong phương pháp này cĩ thể dùng cơng thức gần đúng để áp dụng cho một số trường hợp

4 Xác định phụ tải tính tốn theo suất phụ tải trên một đơn vị diện tích (P 0 )

Cơng thức tính tốn phụ tải:

Ptt = P0.S

ϕ

tg P

P Q

Phương pháp này cho kết quả gần đúng, nĩ được dùng trong giai đoạn thiết kế sơ

bộ và được dùng để tính tốn phụ tải tính tốn ở các phân xưởng cĩ mật độ máy mĩc sản xuất tương đối đều

Cũng cĩ thể xác định phụ tải tính tốn theo suất phụ tải sinh hoạt cho hộ gia đình

P0sh Khi đĩ phụ tải tính tốn của một khu vực dân cư là:

Psh=P0sh.H

Trong đĩ: H - số hộ gia đình trong khu vực

2.5 Bài tập ứng dụng

2.5.1- Xác định phụ tải điện cho khu vực nơng thơn.

Nơng thơn cĩ rất nhiều đối tượng sử dụng điện.Thơng thường cĩ các phụ tải như:Trạm bơm, trường học, ánh sáng sinh hoạt…

1- Phụ tải trạm bơm

Trạm bơm nơng nghiệp thường dùng các động cơ cĩ cơng suất 6, 14, 20, 33, 45,

75, 100, 200 (kW) Với những máy bơm cĩ cơng suất < 100 kW dùng lưới điện 0,4 kV

máy bơm cĩ cơng suất > 100 kW dùng lưới điện 6 - 10 kV

Phụ tải trạm bơm được xác định như sau:

Cơng suất tác dụng:

Ptt = Kđt đm.i

n 1

i ti

PK

∑

=Trong đĩ Qtt, Ptt : phụ tải tác dụng tính tốn của trạm bơm (kW)

đm

tế thực

Cơng suất phản kháng Qtt = Ptt tgϕtb

Với: cosϕtb là hệ số cơng suất trung bình của các máy.

P

PP

cosP

cosP1cosP

n 2 1

n n 2 2 1

++

ϕ+

ϕ+

ϕ

Nếu trạm cĩ các máy giống nhau thì : cosϕtb = cosϕ

Ví dụ: Xác định phụ tải cho một trạm bơm gồm 6 máy mỗi máy cĩ cơng suất

20 kW, cosϕ = 0,85 Trạm cĩ 4 máy vận hành 2 máy dự phịng.

i∑ P

=

Qtt Phịng = Ptt Phịng tgϕ.

Nếu phịng học dùng đèn neon và quạt cosϕ = 0,8.

Nếu phịng học dùng đèn sợi đốt và quạt cosϕ = 0,85.

- Phụ tải tính tốn cho 1 tầng gồm n phịng

Ptt tầng =Kđt

1

n đm.phòng i

P0: Suất phụ tải trên một đơn vị diện tích:

Phịng học: P 0 = 10- 15 W/m 2

Phịng họp, Hội trường, phịng làm việc….: P 0 = 15- 20 W/m 2

Phụ tải của 1 tầng, 1 nhà được tính như trên

Phụ tải tồn trường: Ptt T =Kđt Nhà

n 1 i

P

∑

=

3- Phụ tải chiếu sáng sinh hoạt cho các hộ

Việc xác định phụ tải chính xác cho từng hộ gia đình tương đối phức tạp Do đĩ

ta cĩ thể xác định theo suất phụ tải cho một hộ và số hộ cho từng xĩm riêng biệt

Phụ tải của 1 thôn, xóm: PXóm =P0 x H

P0: Suất phụ tải trên một hộ

Khu vực thuần nông: P 0 = 0.5 kW/hộ

Khu vực làng nghề, ven đường: P 0 = 0.6 - 0.8 kW/hộ

4- Tổng phụ tải cho một xã

Ptt Xã =Kđt ∑

=

n 1

i Ptt i

Qtt Xã =Kđt ∑

=

n 1

i Qtt iHay: Qtt Xã = Ptt Xã x tgϕtb

Ví dụ: Yêu cầu xác định phụ tải điện cho 1 xã nông nghiệp, bao gồm:

Thôn 1: 300 hộ dân, thuần nông

Thôn 2: 200 hộ dân, thuần nông

Thôn 3: 120 hộ dân, bám mặt đường liên xã

Trường PTCS : 12 lớp học + 100 m2 khu hành chính

2.5.2- Xác định phụ tải cho 1 xí nghiệp công nghiệp

1-Trong giai đoạn dự án khả thi :

Trong giai đoạn này các nhà máy hoặc các khu công nghiệp chưa xây dựng Cần xác định phụ tải trung gian Thông tin thu nhận được ở giai đoạn dự án khả thi rất ít, chỉ là diện tích hoặc điện để chuẩn bị nguồn điện, thiết kế và xây dựng đường dây cao áp và trạm biến ápsản lượng

Công thức xác định phụ tải điện cho khu chế xuất hoặc khu công nghiệp thường căn cứ vào diện tích hoặc căn cứ vào sản lượng sản phẩm

a- Xác định phụ tải tính toán cho khu công nghiệp theo suất phụ tải trên một đơn vị sản xuất :

Stt = s0 DTrong đó :

s0 - Suất phụ tải trên một đơn vị diện tích (kVA/ha)

D - Diện tích khu chế xuất hoặc khu công nghiệp (ha) Trị số của s0 lấy như sau :

- Với khu công nghiệp nhẹ ( dệt, may, dày, dép, bánh kẹo…)

s0 = 100 – 200 ( kVA/ ha)

- Với khu công nghiệp nặng ( luyện kim, cơ khí, hoá chất, chế

biến dầu mỏ…)

s0 = 300 - 400 ( kVA/ ha)Nhận xét : Phương pháp này chỉ cho kết quả gần đúng, thường dùng trong giai đoạn thiết kế sơ bộ

b- Xác định phụ tải tính toán cho khu công nghiệp theo suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm :

Trong đó :

a - Suất điện năng chi phí sản xuất ra 1 sản phẩm (kWh/1 sản phẩm )

M - Sản lượng nghĩa là số sản phẩm một năm

Tmax - Thời gian sử dụng công suất lớn nhấtTrị số a và Tmax tra cẩm nang.

Ví dụ : Yêu cầu xác định phụ tải điện cho xí nghiệp sản xuất xe đạp, sản lượng một vạn chiếc/ năm, dự định xây dựng sau 3 năm

= 5000

10

= 400 (kW)Với cosϕ= 0,6 → sinϕ= 0,8

Qtt = Ptt tgϕ =

6,0

8,0.400

Ở giai đoạn này thông tin mà người thiết kế nhận được là công sứt dự kiến đặt cho từng phân xưởng và diện tích của từng phân xưởng Nên phụ tải được xác định như sau:

i Pñmi Pđmi Công suất máy thứ i; n: số máy

Công thức trên xác định phụ tải của các máy, thiết bị lắp đặt trong xưởng gọi là phụ tải động lực

- Phụ tải chiếu sáng: được xác định theo diện tích

Pcs =P0 x DD: Diện tích phân xưởng (m2)

P0: Suất chiếu sáng trên một m2 (W/ m2)

Tuỳ theo yêu cầu , tính chất làm việc của các phân xưởng mà lấy trị số P0 thích hợp:

Với các phân xưởng cơ khí, luyện kim… P0 = 12 -15 (W/ m2)Với các phân xưởng dệt, may, hoá chất…P0 =15 – 20 (W/ m2)Với kho, bãi… P0 = 5 – 10 (W/ m2)Với xưởng thiết kế P0 = 25 – 30 (W/ m2)Chú ý: Trong các phân xưởng có các động cơ làm việc người ta dùng đèn sợi đốt mà không dùng đèn neon vì nó có ánh sáng không thực gây mệt mỏi, hoa mắt ảnh hưởng đến năng suất và dễ gây buồn ngủ Đèn neon được dùng trong phòng khách, phòng thiết kế, phòng hành chính…

- Phụ tải tính toán toàn phân xưởng:

Công suất tác dụng: Ptt PX = Ptt đl + Ptt cs

Công suất phản kháng: Qtt PX = Qtt đl + Qtt cs

Công suất toàn phần của xưởng : S ttPX = P ttPX2 +Q ttPX2

i Ptt PXCông suất phản kháng: Qtt XN = Kđt ∑

=

n 1

i Qtt PX Công suất toàn phần của XN : S ttXN = P ttXN2 +Q ttXN2 hay

.Cos

Ví dụ : Xí nghiệp cơ khí gồm các phân xưởng và các khu vực sau :

Phân xưởng gia công, diện tích D = 600 m2, Pđ = 150 (kW), cosϕ= 0,6 ;

Knc = 0,4

Nhà hành chính 3 taàng × 80 m2.Khu kho, bãi rộng 300 m2

Yêu cầu xác định phụ tải tính toán toàn xí nghiệp

Giải :

- Phân xưởng gia công :

* Phụ tải động lực:

Ptt = Knc Pđ = 0,4 150 = 60 (kW)Với cosϕ= 0,6 → tgϕ = 1,33 suy ra :

- Khu kho bãi :

Phụ tải điện xác định theo công thức (*) với P0 = 10 (W/ m2)

= 10565,,2891= 0,616

3- Trong giai đoạn thiết kế chi tiết

Đây là công đoạn cuối cùng trong quá trình thiết kế cấp điện cho xí nghiệp Ở giai đoạn này đã biết hết thông tin về đối tượng sử dụng điện như chủng loại, công suất, vị trí đặt… Nhiệm vụ của người thiết kế là phải đề ra phương án cấp điện hợp lý cho các phân xưởng và thiết kế mạng hạ áp phân xưởng nhằm đưa điện đến từng động cơ

Để xác định cho từng phân xưởng Trong phân xưởng ta chia thành các nhóm máy gồm các máy đặc gần nhau, mỗi nhóm khoảng 8 -12 máy Sau đó xác định phụ tải của từng nhóm và cuối cùng là cả phân xưởng

Phụ tải tính toán cho 1 nhóm máy gồm n máy được xác định như sau:

- Công suất tác dụng: Ptt = KMax Ksd ∑n P dmi

i Ptt N + Pcs

Công suất phản kháng: Qtt PX = Kđt ∑

=

n 1

i Qtt N + Qcs Phụ tải tính toán toàn xí nghiệp:

Công suất tác dụng: Ptt XN = Kđt ∑

=

n 1

i Ptt PXCông suất phản kháng: Qtt XN = Kđt ∑

=

n 1

i Qtt PX Công suất toàn phần của XN : S ttXN = P ttXN2 +Q ttXN2 hay

.Cos

2.5.3- Xác định phụ tải điện cho khu vực đô thị

1- Phụ tải điện cho các hộ gia đình:

*- Trong giai đoạn xây dụng cơ sở hạ tầng

Lúc này nhà dân chưa xây dựng Thông tin thu nhận được trong giai đoạn này chỉ là mặt bằng qui hoạch phố xá Để xá định được phụ tải điện ta căn cứ vào chiều dài các đoạn đường phố, dãy phố….

Phụ tải của 1 đoạn đường phố dược xác định như sau

Công suất tác dụng: Ptt = P0 l

L: Chiều dài của đoạn đường phố (m)

P0: Suất phụ tải trên một mét chiều dài

Mức sống trung bình: P 0 = 200 - 400 W/m

Mức sống cao, khu thương mại…: P 0 = 500 - 700 W/m

Công suất phản kháng : Qtt = Ptt x tgϕ Với cosϕ = 0,85

*- Trong giai đoạn thiết kế chi tiết

Lúc này nhà được xây dựng có thể xác định được chính xác số hộ trên đoạn phố, khu dân cư và cũng có thể biết được mức sống hoặc biết được thiết bị lắp trong nhà

Ta có thể xác định phụ tải tính toán như sau:

Nếu biết được thiết bị cụ thể trong từng nhà

Phụ tải của 1 hộ : Ptt hộ =Kđt ∑

=

n 1

i Pñmi

Qtt = Ptt x tgϕ Với cosϕ = 0,85

Với: Pđmi : Công suất định mức thiết bị thứ i

Phụ tải cho 1 dãy phố, khu phố gồm n hộ

Ptt P = Kđt n Ptt hộ

Với: dãy phố có chiều dài < 200 m thì chọn K đt = 0,8

dãy phố có chiều dài > 200 m thì chọn K đt = 0,5-0.6

QttP = PttP x tgϕ

*- Tòa nhà chung cư gồm n tầng, mỗi tầng có m hộ

Ta xác định phụ tải cho từng hộ, từng tầng và cho cả nhà

Phụ tải của 1 hộ : Ptt hộ =Kđt ∑

=

n 1

i Pñmi Phụ tải của 1 tầng : Ptt T =Kđt ∑

=

n 1

i PHi Phụ tải của 1 nhà : PttN =Kđt ∑

=

n 1

i PTi Nếu chưa biết được chính xác phụ tải trong các hộ gia đình ta xác định phụ tải tính toán như sau:

Công suất phản kháng : Qtt = Ptt x tgϕ Với cosϕ = 0,85

2- Phụ tải điện cho các trường ĐH-chuyên nghiệp.

Ở các trường ĐH- Chuyên nghiệp ngoài khu vực giảng đường, nhà hành chính văn phòng, còn có các xưởng thực hành, phòng thí nghiệm, KTX… do đó ta xác định theo từng khu vực cụ thể:

Khu vực giảng đường, nhà hành chính, phòng thí nghiệm, nhà thể thao…

i Pñmi Pđmi : Công suất máy thứ i; n: số máy

Hai công thức trên xác định phụ tải của các máy, thiết bị lắp đặt trong xưởng gọi

là phụ tải động lực

- Phụ tải chiếu sáng: được xác định theo diện tích

Pcs =P0 x DD: Diện tích phân xưởng (m2)

P0: Suất chiếu sáng trên một m2 (W/ m2)

P 0 phụ thuộc vào tính chất làm việc của các phân xưởng (bảng tra)

3- Phụ tải KTX: được xác định theo diện tích hoặc theo đầu người

Ta xác định phụ tải cho từng phòng, từng tầng và cho cả KTX

N : Số sinh viên trong 1 phòng

P0: Suất phụ tải trên một sv: P 0 = 100 - 200 W/ SV

Ví dụ : Xác định phụ tải cho một trường chuyên nghiệp bao gồm:

3.6 Xác định phụ tải tính toán cho các phụ tải đặc biệt.

Phụ tải được dùng tính toán trong cung cấp điện là phụ tải 3 pha dài hạn Khi có phụ tải 1 pha hay phụ tải làm việc ở chế độ ngắn hạn ta phải qui đổi phụ tải về 3 pha dài hạn tuơng đương

Qui đổi phụ tải làm việc ngắn hạn về dài hạn

Pđm = Pđm (N) Kd% (kW)

Qđm = Qđm (N) K d% (kVAr)

Sđm = Sđm (N) Kd% (kVA)

Qui đổi phụ tải 1 pha về 3 pha

- Trường hợp thiết bị 1 pha nối vào điện áp pha ( Uf) của mạng thì:

P(3P) = 3 P(1 Pha MAX)

Trong đó: P (1 Pha MAX) là tổng công suất 1 pha có công suất lớn nhất.

- Trường hợp thiết bị 1 pha nối vào điện áp dây của mạng thì:

P(3P) = 3 P(1 Pha MAX)

- Trường hợp trong mạng vừa có thiết bị 1 pha nối vào điện áp ph vừa có thiết bị một pha nối vào điện áp dây thì ta phải qui đổi thiết bị nối vào điện áp dậy về phụ tải 1 pha nối vào điện áp pha Phụ tải của một pha bằng tổng phụ tải nối vào điện áp pha với phụ tải 1 pha nối vào điện áp dây đã qui đổi vế điện áp pha Sau đó ta qui đổi về 3 pha

P(3P) = 3 P(1 Pha MAX)

PA = PA0 + PAB p(AB)A + PAC p(AC)A

PB = PB0 + PBA p(BA)B + PBC p(BC)B

PC = PC0 + PCA p(CA)C + PCA p(CA)C

Bảng: Hệ số qui đổi công suất của phụ tải.

Xác định tâm phụ tải điện Trình tự theo các bước sau:

1 - Gắn mặt bằng của phụ tải trên hệ trục tọa độ với 1 tỉ lệ xích nhất định

2 -Xác định tâm công suất của phụ tải: Để đơn giản ta coi phụ tải điện được bố trí đều trong phụ tải Do vậy tâm công suất phụ tải trùng với tâm hình học của phụ tải

1

1 0

1

1 0

1

1 0

CHƯƠNG III: TRẠM BIẾN ÁP3.1 Khái quát trạm biến áp:

Trạm biến áp là một trong những phần tử quan trọng nhất của hệ thống cung cấp điện Trạm biến áp dùng để biến đổi điện năng từ cấp điện áp này sang cấp điện áp khác Các trạm biến áp, trạm phân phối, đường dây tải điện cùng với các nhà máy phát điện làm thành một hệ thống phát điện và truyền tải điện năng thống nhất Dung lượng của máy biến áp, vị trí, số lượng và phương thức vận hành của các trạm biến áp

có ảnh hưởng rất lớn đến các chỉ tiêu về kinh tế, kỹ thuật của hệ thống cung cấp điện

Do đó việc lựa chọn các trạm biến áp bao giờ cũng gắn liền với việc lựa chọn phương

áp cung cấp điện

Dung lượng các tham số khác của máy biến áp phụ thuộc vào phụ tải của nó, vào cấp điện áp của mạng, vào phương thức vận hành của máy biến áp… vì vậy việc lựa

100

- 380/220 V: Dùng trong mạng hạ áp trung tính trực tiếp nối đất

3.2 Các thông số đặc trưng của máy biến áp:

3.2.1 Công suất định mức P đm : Là công suất liên tục đi qua máy biến áp trong suất

thời gian phục vụ của nó ứng với các điều kiện tiêu chuẩn: Điện áp định mức, tần số định mức và nhiệt độ môi trường làm việc định mức

điện áp giữa các pha của nó khi cuộn dây thứ cấp bị hở mạch và có điện áp bằng điện

áp định mức thứ cấp

3.2.3 Hệ số biến áp: Hệ số biến áp K được xác định bằng tỷ số giữa điện áp định mức

của cuộn dây cao áp với điện áp định mức của cuộn dây hạ áp

3.2.4 Dòng điện định mức: Dòng điện định mức của cuộn dây sơ cấp và thứ cấp máy

biến áp được xác định theo công suất và điện áp định mức phù hợp với các cuộn dây của nó

3.2.5 Điện áp ngắn mạch: Điện áp ngắn mạch UN đặc trưng cho tổng trở toàn phần Z của máy biến áp và thường được biểu diễn bằng phần trăm của điện áp định mức:

3.2.6 Dòng không tải: Dòng không tải Ikt là đại lượng dựa trên công suất phản kháng tiêu thụ trên mạch từ hóa ∆Q Fe Thường thì trị số của dòng điện không tải cho bằng

phần trăm dòng điện định mức của máy biến áp

dm dm

dm dm

kt

S

S S

I U I

I

I = 0 100= 3. . 0 100= 0

3.2.7 Mức cách điện định mức: Được cho bằng giá trị chịu quá áp của tần số thường

khi thí nghiệm xung áp cao phỏng sét đánh Ở các mức điện áp nói ở đây, quá áp do thao tác đóng cắt thường ít nghiêm trọng hơn do quá áp khí quyển Do đó không cần thí nghiệm khả năng chịu quá áp do đóng cắt

- Kí hiệu các đầu dây

Cao áp : Đầu đầu: A,B,C ; Đầu cuối : X,Y, Z

Hạ áp : Đầu đầu: a,b,c ; Đầu cuối : x,y, z

- Kiểu nối dây của cuộn sơ cấp với cuộn thứ cấp có thể nối dây hình sao Y hay tam giác Với những thứ tự khác nhau mà góc lệch pha giữa các suất điện động của cuộn dây sơ cấp và cuộn dây thư ùcấp có thể là 300 ,600,3600

- Với máy biến áp ba pha (Trạm trung gian) có tổ nối dây Y/∆ Do cuộn dây cao

áp và trung áp nối hình sao, cuộn hạ áp nối tam giác nên tiết kiệm dây dẫn nhỏ hơn rất nhiều, vì khi đó dòng trong các pha giảm đi 3 lần so với dòng dây, cuộn dây cao và

khối lượng mà còn tiết kiệm được cả cách điện

- Với các máy biến áp phân phối cấp điện trực tiếp cho phụ tải có tổ nối dây Y/Y0 Khi thứ cấp nối Y0 sẽ lấy điểm trung tính MBA làm trung tính cấp điện cho các phụ tải 1 pha

3.3 Khái niệm chung về trạm biến áp trung/hạ áp

3.3.1- Phân loại trạm

Theo nhiệm vụ phân làm 3 loại:

- Trạm biến áp tăng áp: Thường đựơc đặt ở đầu nguồn có nhiệm vụ nâng cao điện áp truớc khi truyền tải đi xa

- Trạm biến áp trung gian: trạm này nhận điện và biền đổi thành các cấp điện

áp thích hợp phân phối cho các khu vực và cấp điện trực tiếp cho các trạm hạ áp Trạm này thường có công suất lớn, cấp điện áp110 - 220/35 - 22KV

-Trạm biến áp hạ áp: Trạm này nhận điện từ trạm biến áp trung gian biến đổi thành các cấp điện áp thích hợp cấp điện trực tiếp cho các phụ tải.Trạm biến áp hạ áp có công suất tương đối nhỏ cấp điện áp 15 ÷ 22 KV

Theo phương diện cấu trúc chia làm 2 loại:

- Trạm biến áp ngoài trời: ở trạm này, các thiết bị phía điện áp cao đều đặt ngoài trời, còn phân phối điện áp thì đặt trong nhà hoặc đăït trong các tủ sắt chế tạo sẵn chuyên dùng để phân phối phần hạ thế Xây dụng trạm ngoài trời sẽ tiết kiệm kinh phí xây dựng hơn trạm trong nhà

- Trạm biến áp trong nhà: Ở trạm này, tấc cả các thiết bị đều đặt trong nhà, về chức năng trạm biến áp được chia thành trạm trung gian (trạm khu vực ), và trạm phân phối (trạm phân xưởng)

Theo kết cấu có 4 loại:

Để xác định vị trí hợp lí của trạm biến áp cần xem xét đến các yêu cầu:

- Vị trí trạm biến áp nên gần tâm phụ tải,

- Thuận tiện cho nguồn cung cấp điện đưa đến và đi cung cấp

- An toàn và liên tục trong cung cấp điện

- Thao tác vận hành và quản lý dể dàng

- Vốn đầu tư và chi phí vận hành bé nhất

- Không ảnh hưỏng đến môi trường

Trong thực tế, việc đạt tấc cả các yêu cầu trên là rất khó khăn Do đó cần xem xét và cân nhắc các điều kiện thực tế để có thể chọn phương án hợp lý nhất

Chọn số lượng và chủng lọai máy biến áp :

Số lượng máy biến áp trong trạm máy biến áp phụ thuộc vào nhiều yếu tố như :

- Yêu cầu về vận hành kinh tế trạm biến áp

Hộ loại 1: đặt 2 máy trong 1 trạm

Hộ loại 2: có thể đặt 1 hoặc 2 máy phụ thuộc vào so sánh kinh tế và kỹ

thuật

Hộ loại 3: đặt 1 máy trong 1 trạm

Tuy nhiên để đơn giản trong vận hành, số lượng máy biến áp trong một trạm máy biến áp không nên quá ba máy và các máy biến áp này nên có cùng chủng loại và công suất

loại), để giảm số lượng máy biến áp dự phòng trong kho và thuận tiện trong lắp đặt, vâïn hành

Chọn số công suất máy biến áp :

Trạm 1 máy: Sđm≥Stt

Trạm nhiều máy: Sđm≥ K(n−1)

S tt

Sđm: Công suất định mức của máy biến áp (kVA)

Stt: Công suất tính toán của phụ tải (kVA)

Sqđ: là dung lượng đã hiệu chỉnh theo nhiệt độ trung bình

Sđm : là dung lương mức ghi trên nhãn máy

tmt :là nhiệt độ môi trường thực tế máy làm việc

tmt: là nhiệt độ định mức chế tạo MBA

3.4 Sơ đồ nối dây trạm biến áp trung/hạ áp

3.4.1 Sơ đồ nguyên lý trạm biến áp phân phối

Trạm phân phối là trạm hạ áp cấp trực tiếp cho phụ tải (Trạm khách hàng) Công suất tương đối nhỏ cấp điện áp 15 ÷ 35 KV Loại thường dùng để cung cấp điện cho khu dân cư hoăïc cho phân xưởng

Sơ đồ nguyên lý trạm

+ LA: Chống sét van bảo vệ sét lan truyền vào trạm

+ FCO: cầu chì tự rơi dùng đống cắt và bảo vệ quá dòng

+ MBA: máy biến áp

+ CT: Cáp tổng dẫn điện từ MBA đến tủ phân phối

+ TPP: tủ phân phối

+ TG: Thanh góp

+ AT: các áp to mát dùng đóng cắt và bảo vệ quá dòng

+ BI: Máy biến dòng

+ kWh: Cơng tơ điện

+ A,V: Đồng hồ đo dịng và điện áp

3.4.2- Kết cấu trạm biến áp phân phối :

Trạm biến ápc loại này thường cĩ kết cấu như sau: trạm treo, trạm nền, trạm kín (lắp đặt trong nhà), trạm trọn bộ (nhà lắp ghép)

a- Trạm treo: Trạm biến áp treo là trạm mà các thiết bị cao hạ áp và máy biến

áp đều được treo trên cột, trạm này thường tiết kiệm được diện tích đất nên được dùng trong cơng cộng cấp điện cho một vùng dân cư

0

Hình : Sơ đồ nguyên lý trạm biến áp phân phối

Hình : Sơ đồ trạm treo

b- Trạm giàn: Là trạm mà toàn bộ các thiết bị và máy biến áp được đặt trên

các giá đở bắt giữa hai cột Trạm được trang bị ba máy biến áp một pha (≤ 3 × 75KVA) hay một máy biến áp ba pha (≤400KVA), cấp điện áp 15→22/0,4KV Phần đo đếm

có thể thực hiện phía trung áp hay phía hạ áp, tủ phân phối đặt trên giàn giữa hai cột đường dây đến có thể là đường dây trên hay không hay đường cáp ngầm, trạm giàn thường cung cấp điện cho khu dân cư hay phân xưởng

Hình : Sơ đồ trạm giàn

c Trạm kín: Là loại trạm mà các thiết bị và máy biến áp được đặt trong nhà

Trạm kín thường được phân thành trạm cơng cộng và trạm khách hàng Trạm cơng cợng thường được đặt ở khu đơ thị hĩa, khu dân cư mới để đảm bảo mỹ quan và an

Hình : sơ đồ kết cấu trạn giàn

tồn cho người sử dụng Trạm khách hàng thường được đặt trong khuơn viên của khách hàng.

Hình : Trạm kín

Hình : Kết cấu trạm kín

371 371-15 371-1

Y/11 35/6,6KV 3200KVA

Hình : Sơ đồ nguyên lý trạm trung gian

+ Lưới điện 35KV là lưới trung tính cách đất, phía 35KV có lộ vào, dùng sơ đồ hai hệ thống thanh cái có máy cắt phân đoạn 35KV tạo thành sơ đồ ba máy cắt và là sơ

đồ cầu trong (Các máy cắt đầu vào đặt phía đường dây) Phía 35KV có một hệ thống thanh góp, hiện có hai xuất tuyến đường dây:

- Hai xuất tuyến 371 và 372 nhận điện 35KV vào hai máy biến áp T1 và T2 vận hành độc lập, máy cắt phân đoạn 312 chỉ được thao tác khi một đường dây phải nghỉ

và khi có lệnh của điều độ viên trực ca đương nhiệm (Trong điều kiện vận hành bình thường máy cắt 312 luôn cắt)

630A/I cắt ngắn mạch = 31,5KA/3S

- Có sơ đồ điều khiển liên động bởi các máy cắt với dao cách ly và dao nối đất Với các thiết bị hiển thị vị trí máy cắt và dao nối đất chính, người vận hành dễ dàng giám sát vị trí các thiết bị chính trên thanh sơ đồ cũng như việc tự giám sát sự làm việc của mạch cắt của các máy cắt

- Các thiết bị phục vụ cho hệ thống đo lường, bảo vệ như máy biến dòng điện, máy biến điện áp đều có cấp chính xác đạt tiêu chuẩn quốc tế, (0,5/3P, 0,5/5P) sẽ đảm bảo cho hệ thống đo lường và bảo vệ trạm làm việc đạt hiệu quả và độ chính xác cao

- Hệ thống bảo vệ có đầy đủ chức năng bảo vệ chạm đất thanh cái 35KV, bảo

vệ so lệch, bảo vệ quá dòng hai cấp, bảo vệ quá tải máy biến áp 35KV và bảo vệ quá dòng phân đoạn 35KV

Phía 35KV máy biến áp T1 sẽ được bảo vệ bởi máy cắt 371 và máy cắt phân đoạn 312, phía 35KV máy biến áp T2 sẽ được bảo vệ bởi máy cắt 372 và maý cắt phân đoạn 312

- Hệ thống đo đếm kỹ thuật số có cấp chính xác 0,5 hệ thống đo đếm đo được dòng điện, điện áp, công suất hữu công, công suất vô công, năng lượng điện hữu công, năng lượng điện vô công, tần số lưới điện … cho cả hai đường dây Ngoài ra còn có đồng hồ và chuyển mạch đo dòng điện qua máy cắt phân đoạn 35KV

- Bảo vệ quá điện áp khí quyển đánh thẳng trạm bằng ba kim chống sét cao 18m

- Bảo vệ quá điện áp khí quyển máy biến áp phía 35KV bằng ba chống sét van 35KV loại ZnO, ký hiệu CS – 3T1

- Bảo vệ quá điện áp khí quyển cho TU – C31 bằng ba chống sét van 35KV loại ZnO, ký hiệu CS – C31

*) Phần 2: Phía 6,6KV

- Lưới điện 6,6KV là lưới trung tính cách đất phía 6,6KV dùng sơ đồ hai hệ thống thanh cái có máy cắt phân đoạn 6,6KV Với sơ đồ này và nhờ vào hệ thống tự động đóng nguồn dự phòng (ACO), phía 6,6KV tạo thành sơ đồ cung cấp điện linh hoạt cho từng chế độ vận hành và chế độ sự cố cho bốn lộ ra và một lộ cho máy biến

áp tự dùng 6,6/0,4KV – 30KVA

- Phía 6,6KV có hai hệ thống thanh góp nhận điện độc lập từ hai máy biến áp T1 và T2 qua hai máy cắt tổng (đầu cực) 631 và 632 máy cắt phân đoạn 612 chỉ được thao tác khi một máy biến áp phải nghỉ và khi đó bằng mạch ACO, máy cắt 612 sẽ tự động đóng lại khi một trong hai thanh cái 6,6KV mất điện và máy cắt tổng bên thanh cái mất điện đã tự động cắt ra Khi máy biến áp trước đó nghỉ được khôi phục lại trạng thái vận hành, người vận hành phải khôi phục lại sự vận hành độc lập của hai thanh cái bằng chính thao tác của mình (cắt máy cắt phân đoạn 612 trước khi đóng lại máy cắt tổng 6,6KV cần khôi phục) Trong vận hành bình thường máy cắt phân đoạn 612 luôn cắt

- Các thiết bị phía 6,6KV là tủ hợp bộ Hệ thống tủ này có các thanh cái là Uđm

= 12KV, Iđm =1250A các máy cắt là loại chân không, có Iđm = 630A, I cắt ngắn mạch = 31,5KA/3S Trên mặt tủ có gắn các thiết bị báo động các sự cố Tủ cầu dao cách ly cắt

có tải dùng loại có Iđm = 100A cấp điện cho máy biến áp tự dùng 6,6/0,4KV – 30KVA

và máy biến áp tự dùng được bảo vệ bởi cầu chảy 6,6KV – 50A Các tủ biến điện áp 6,6KV trên hai thanh cái với đầy đủ các liên động điện - cơ khí, chỉ thị điện áp ở đầu vào tất cả các lộ bằng phương pháp chỉ thị cảm ứng nó sẽ phục vụ tốt công tác vận hành, an toàn và tin cậy

- Có sơ đồ điều khiển liên động bởi các máy cắt với dao cách ly và dao nối đất Với các thiết bị hiển thị vị trí máy cắt và dao nối đất chính, người vận hành dễ dàng giám sát vị trí các thiết bị chính trên thanh sơ đồ cũng như việc tự giám sát sự làm việc của mạch cắt của các máy cắt

- Các thiết bị phục vụ cho hệ thống đo lường, bảo vệ như máy biến dòng điện, máy biến điện áp đều có cấp chính xác đạt tiêu chuẩn quốc tế, (0,5/3P, 0,5/5P) sẽ đảm bảo cho hệ thống đo lường và bảo vệ trạm làm việc đạt hiệu quả và độ chính xác cao

- Hệ thống bảo vệ sử dụng các rơ le kỹ thuật số nó có đầy đủ chức năng bảo vệ chạm đất thanh cái 6,6KV (SPAU), xa thải phụ tải theo tần số (SPAF) bảo vệ quá dòng hai cấp (SPAJ) sẽ bảo vệ quá tải máy biến áp 35KV qua máy cắt tổng, bảo vệ quá dòng hai cấp cho phân đoạn 6,6KV Bảo vệ quá dòng pha hai cấp với các chức năng nhân đôi trị số đặt bảo vệ quá dòng khi phụ tải là loại có dòng khởi động lớn, nó có thể loại trừ được các tác động nhầm của bảo vệ Với bảo vệ chạm đất độ nhạy cao cho xuất tuyến 6,6KV, hệ thống bảo vệ rơ le phía 6,6KV của trạm biến áp có độ nhạy, độ chọn lọc, độ an toàn và độ tin cậy cao

- Hệ thống đo đếm kỹ thuật số có cấp chính xác 0,5 hệ thống đo đếm đo được dòng điện, điện áp, công suất hữu công, công suất vô công, năng lượng điện hữu công, năng lượng điện vô công, tần số lưới điện… Cho cả hai lộ tổng 6,6KV cũng như các lộ xuất tuyến đường dây Ngoài ra còn có đồng hồ và chuyển mạch đo dòng điện qua máy cắt phân đoạn 6,6KV, đo điện áp cho hai thanh cái 6,6KV và đo điện áp thứ tự không khi có chạm đất 6,6KV

- Bảo vệ quá điện áp khí quyển máy biến áp phía 6,6KV bằng ba chống sét van

- Nguồn cung cấp cho hệ thống điều khiển, bảo vệ được chỉnh lưu trực tiếp ra 220 Vdc, có ổn áp và có chức năng lưu trữ năng lượng điện 220Vdc, với dung lượng đủ cho hệ thống rơ le làm việc ít nhất một lần/ba máy cắt khi có sự cố làm sụt

áp hoặc mất nguồn tự dùng 0,4KVAC

- Hệ thống tín hiệu trung tâm sử dụng các bộ xử lý tín hiệu kỹ thuật số có tín hiệu còi và ánh sáng nhấp nháy báo tín hiệu sự cố cắt máy, tín hiệu chuông và ánh sáng nhấp nháy báo tín hiệu sự cố báo trước

CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN ĐIỆN4.1 Khái quát

Tính toán điện là xác định các thông số trên lưới điện Bao gồm việc tính toán xác định các loại tổn thất trong hệ thống điện khi truyề n tải như: tổn thất điện áp, tổn thất công suất, tổn thất điện năng, phân bố công suất trong mạng điện Do đó tính toán về điện đóng vai trò quan trọng trong thiết kế và vận hành hệ thống điện

4.2 Sơ đồ thay thế lưới cung cấp điện

Là sơ đồ dùng trong quá trình tính toán lưới cung cấp điện Do đó thành lập sơ đồ thay thế lưới điện là giai đoạn đầu tiên của công việc tính toán về điện Sơ đồ thay thế lưới điện trên đó người ta thay thế các phần tử của lưới bằng các đại thông số đặt trưng cho quá trình truyền tải điện

4.2.1- Sơ đồ thay thế đường dây dẫn điện.

l: Chiều dài dây dẫnF: Tiết diện dây dẫnS: công suất của tải

l: chiều dài dây dẫn (km)

r0: Điện trở của dây dẫn trên 1km (Ω/km) được xá định như sau:

ρ: Điện trở suất của vật liệu làm dây dẫn (Ωmm2/km)

ρ: Đối với nhôm ρ= 31,5 (Ωmm 2 /km)

l: chiều dài dây dẫn (km)

x0: Điện kháng của dây dẫn trên 1km (Ω/km)

R: Bán kính dây dẫn (mm)

Chú ý:Với dây cáp x 0 = 0.08 Ω/km

Vậy có thể viết tổng trở của đường dây: Z = r0 l +j x0 l (Ω)

Với đường dây lộ kép:

2

ljxlr

Với đường dây trung áp (lưới điện cung cấp) các giá trị B và G rất nhỏ nên trong tính toán cung cấp điện người ta cho phép bỏ qua khi đó lưới điện được thay thế bỡi sơ đồ

4.2.2- Sơ đồ thay thế MBA

B

Z : Tổng trở 2 cuộn dây MBA

B

Z = RB + j XB

RB: Điện trở 2 cuộn dây MBA (Ω)

XB: Điện kháng 2 cuộn dây MBA (Ω)

∆P0 Tổn hao không tải (kW)

∆PN Tổn hao ngắn mạch đó là tổn hao định mức trong hai cuộn dây MBA (kW)

I0% dòng điện ngắn mạch (dòng điện không tải) %

Với các máy biến áp lớn thì R B << X B do đĩ tổng trở MBA

BđmB: Công suất định mức MBA

∆Q0 Tổn thất công suất phản kháng do từ hóa lõi thép

4.3 Tính toán tổn thất trên đường dây tải điện

U1: Điện áp đầu nguồn

U2: Điện áp cuối nguồnL: Chièu dài dây dẫnU

∆ :Độ chênh lệch điện áp

Tổn thất điện áp trên đường dây là do thành phần điện trở R và điện kháng X trên đường dây gây ra

4.3.1- Với đường dây có 1 phụ tải

Tổn thất điện áp trên đường dây được tính

ñm

U

QX PR

23 12

1 A n

1

UU

UU

n 1

i i n

1

XQR

PU

4.3.2- Với đường dây có n phụ tải

Với đường dây cấp cho n phụ tải tổn thất điện áp trên đường dây bằng tổng tổn thất điện áp trên n đoạn

Cho lưới điện có sơ đồ cấp điện như sau

Sơ đồ thay thế

Với lưới điện trung và hạ áp để tính toán tổn thất điện áp cho phép coi điện áp tại mọi điểm trên đường dây bằng điện áp định mức và công suất chạy trên các đoạn bằng công suất của phụ tải ( bỏ qua tổn thất điện áp và tổn thất công suất)

Vậy

Pi , Qi : Công suất trên đoạn thứ i

Ri , Xi : Điện trở và điện kháng trên đoạn thứ in: số nhánh

4.3.3- Với đường dây phân nhánh

Trên lưới cung cấp điện nhièu khi gặp đường dây phân nhánh, nghĩa là đến 1 nút nào đó thì đường dây rẽ thành nhiều nhánh 2,4 nhánh tuyến theo nhiều hướng khác nhau Để kiểm tra tổn thất điện áp ta cần chú ý rằng: Tổn thất điện áp trên đường dây phân nhánh là tổn thất trên từng tuyến đường dây riêng biệt kể từ nguồn đến điểm

Với đường dây như trên ta cần tính tổn thất điện áp theo 2 nhánh riêng biệt

Với

13 1

A 3

∆

12 1

A 2

∆

4.3.4- Với đường dây phân bố đều

Với đường dây có phụ tải phân bố đều khi tính toán ta qui về cuối đường dây Khi đó đường dây trở thành đường dây có 1 phụ tải tập trung

ñm

1 PR QXU

 + 

  (V)

4.3.5- Với đường dây 1 pha

Với đường dây 1 pha thành phần điện kháng X rất nhỏ có thể bỏ qua do đó tổn thất điện áp trên đường dây được tính

I: Dòng điện chạy trong dây dẫn

R, R0: Điện trở dây pha và dây trung tính

Khi dây dẫn dây pha và dây trung tính giống nhau thì

U

∆

2 A