BÀI GIẢNG CUNG CẤP ĐIỆN

Nh vậy lời giải tối u khi thiết kế HTĐ phải nhận đợc từ quan điểm hệ thống, không tách khỏi kế hoạch phát triển năng lợng của vùng; Phải đợc phối hợp ngay trong những vấn đề cụ thể nh –

-Tập bài giảng môn học cung cấp điện dùng chung cho ngành HTĐ và các ngành

điện khác hoặc các ngành khác có liện quan Đây chỉ là tài liệu tóm tắt dùng làm bài giảng của tác giả Trần Tấn Lợi Khi sử dụng cho các đối tợng khác nhau tác giả sẽ

có những thêm bớt cho phù hợp hơn.

Bài mở đầu:

Các tài liệu tham khảo:

1 Giáo trình CCĐ cho xí nghiệp công nghiệp

Bộ môn phát dẫn điện xuất bản 1978 (bản in roneo)

2 Giáo trình CCĐ (tập 1 và 2)

Nguyễn Công Hiền và nhiều tác giả xuất bản 1974,1984

3 Thiết kế CCĐ XNCN

Bộ môn phát dẫn điện (bản in roneo khoa TC tái bản)

4 Một số vấn đề về thiết kế và qui hoạch mạng điện địa phơng

Đặng Ngọc Dinh và nhiều tác giả

5 Giáo trình mạng điện

Bộ môn phát dẫn điện

1 Cung cấp điện cho xí nghiệp công nghiệp

-1.1 Khái niệm về hệ thống điện:

Ngày nay khi nói đến hệ thông năng lợng, thông thờng ngời ta thờng hình dung nó là hệ thông điện, tơng tự nh vậy đôi lúc ngờng ta gọi Khoa điện là Khoa năng lợng, đó không phải là hiện tợng ngẫu nhiên mà nó chính là bản chất của vấn đề Lý do là ở chỗ năng l - ợng điện đã có u thế trong sản xuất,khai thác và truyền tải, cho nên hầu nh toán bộ năng lợng đang khai thác đợc trong tự nhiên ngời ta đều chuyển đổi nó thầnh điện năng trớc khi sử dụng nó Từ đó hình thành một hệ thống điện nhằm tryuền tải, phân phối và CCĐ điện năng đến từng hộ sử dụng điện.

Một số u điểm của điện năng:

+ Dễ chuyển hoá thành các dạng năng lợng khác (Quang, nhiệt, hoá cơ năngã).

+ Dễ chuyền tải và truyền tải với hiệu suất khá cao.

+ Không có sắn trong tự nhiên, đều đợc khai thác rồi chuyển hoá thành điện năng ở nơi

phần lớn năng lợng tự nhiên khác đợc khai thác ngay tại chỗ rồi đợc đổi thành điện năng (VD NM nhiệt điện thờng đợc xây dựng tại nơi gần nguồn than; NM thỷ điện gần nguồn nớcã) Đó cũng chính là lý do xuất hiện hệ thống tryền tải, phân phối và cung cấp điện năng mà chung ta thờng giọ là hệ thông điện.

Định nghĩa: Hệ thống điện bao gồm các khâu sản xuất ra điện năng; khâu tryền tải; phân phối và cung cấp điện năng đến tận các hộ dùng điện (xem HV.)

Từ đó cho thấy lĩnh vực cung cấp điện có một ý nghĩa hẹp hơn

Định nghĩa: Hệ thống cung cấp điện chỉ bao gồm các khâu phân phối; Tuyền tải & cung cấp điện năng đến các hộ tiêu thụ điện.

Vài nét đặc tr ng của năng l ợng điện:

1- Khác với hầu hết các sản phẩm, điện năng đợc sản xuất ra, nói chung không tích trữ đợc (trừ vài trờng hợp đặc biệt với công suất nhỏ nh pin, acqui ) → Tại mỗi thời điểm luôn luôn phải đảm bảo cần bằng giữa lợng điện năng sản xuất ra và tiêu thụ có kể đến tổn thất trong khâu truyền tải Điều này când phải đợc quán triệt trong khâu thiết kế, qui hoạch, vận hành và điều độ hệ thống điện, nhằm giữ vững chất lợng điện (u & f).

2- Các quá trình về điện xẩy ra rất nhanh Chẳng hạn sóng điện từ lan truyền trong dây dẫn với tốc độ rất lớn xấp sỉ tốc độ ánh sáng 300 000 km/s (quá trình ngắn mạch, sóng sét lan truyền lan tuyền) → Đóng cắt của các thiết bị bảo v.vã đều

sản xuất & tryền tải

(phát dẫn điện)

HV 01

Nội dung môn học:

Nhằm giải quyết các vấn đề kỹ thuật trong việc thiết kế hệ thống CCĐ-XN nói chung

và HTĐ nói riêng Một phơng án CCĐ đợc gọi là hợp lý phải kết hợp hài hoà một loạt các yêu cầu nh:

• Tính kinh tế (vốn đầu t nhỏ).

• Độ tin cây (xác suất mất điện nhỏ).

• An toàn và tiện lợi cho việc vận hành thiết bị.

Nh vậy lời giải tối u khi thiết kế HTĐ phải nhận đợc từ quan điểm hệ thống, không tách khỏi kế hoạch phát triển năng lợng của vùng; Phải đợc phối hợp ngay trong những vấn đề cụ thể nh – Chọn sơ đồ nối dây của lới điện, mức tổn thất điện áp ã.Việc lựa chọn PA’ CCĐ 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, xem xét sự phát triển của xí nghiệp trong kế hoạch tổng thể (xây dựng, kiến trúcã ) Vì vậy các dự án về thiết kế CCĐ-XN, thờng đợc đa ra đồng thời với các dự án về xây dựng, kiến trúc, cấp thoát nớc v.vã và đợc duyệt bởi một cơ quan trung tâm ở đây có sự phối các mặt trên quan điểm

hệ thống và tối u tổng thể.

1.2 Phân loại hộ dùng điện xí nghiệp:

Các hộ dùng điện trong xí nghiệp gồm nhiều loại tuỳ theo cách phân chia khác

a) Theo điện áp và tần số: căn cứ vào U dm và f

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

không vợt quá giá trị cho phép (VD: Bơm; quạt gió, khí nénã).

• Ngắn hạn: thời gian làm việc không đủ dài để nhiệt độ TB đạt giá trị qui định (VD các động cơ truyền động cơ cấu phụ của máy cắt gọt kim loại, động cơ đóng mở van của TB thuỷ lực).

• Ngắn hạn lập lại: các thời kỳ làm việc ngắn hạn của TB xen lẫn với thời kỹ nghỉ ngắn hạn → đợc đặc trng bởi tỷ số giữa thời gian đóng điện và thời gian toàn chu trình sản suất (VD máy nâng; TB hàn ).

c) Theo mức độ tin cây cung cấp điện: tuỳ theo tầm quan trọng trong nền kinh tế và xã hội, các hộ tiêu thụ điện đợc CCĐ với mức độ tin cậy khác nhau và phân thành 3 loại.

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

• Hộ loại II: Là hộ tuy có tầm quan trọng lớn nhng khi ngừng CCĐ chỉ dẫn đến thiệt hại về kinh tế do h hỏng sản phẩm, ngừng trệ sản xuất, lãng phí loa động v.vã

Hộ loại II đợc CCĐ từ 1 hoặc 2 nguồn – thời gian ngừng CCĐ cho phép bằng thời gian để đóng TB dự trữ bằng tay (XN cơ khí, dệt, công nghiệp nhẹ, công nghiệp

địa phơngã).

• Hộ loại III: mức độ tin cậy thấp hơn, gồm các hộ không nằm trong hộ loại 1 và 2 Cho phép mất điện trong thời gian sửa chữa, thay thế phần tử sự cố nhng không quá một ngày đêm Hộ loại III thờng đợc CCĐ bằng một nguồn

1.3 Các hộ tiêu thụ điện điển hình:

1) Các thiết bị động lực công nghiệp.

2) Các thiết bị chiếu sáng (thờng 1 pha, ĐTPT bằng phẳng, cosϕ = 1ữ0,6).

3) Các TB biến đổi.

Các động cơ truyền động máy gia công.

4) Lò và các thiết bị gia nhiệt.

5) Thiết bị hàn.

(Giải công suất; dạng ĐTPT; Giải U dm ; f dm ; cosϕ ; T max ;đặc tính phụ tải; thuộc hộ tiêu thụ loại 1; 2 hoặc 3ãã).

1.4 Các chỉ tiêu kỹ thuật trong CCĐ-XN:

Chỉ tiêu kỹ thuật của hệ thống CCĐ đợc đánh giá bằng chất lợng điện năng cung cấp, thông qua 3 chỉ tiêu cơ bản U; f; tính liên tục CCĐ.

*Tính liên tục CCĐ: hệ thống CCĐ phải đảm bảo đợc việc CCĐ liên tục theo yêu cầu của phụ tải (yêu cầu của hộ loại I; II & III).

Chỉ tiêu này thờng đợc cụ thể hoá bằng xác suất làm việc tin cậy → trên cơ sở này ngời ta phân các hộ tiêu thụ thành 3 loại hộ mà trong thiết kế cần phải quán triệt để

có đợc PA’ CCĐ hợp lý.

* Tần số: độ lệch tần số cho phép đợc qui định là ± 0,5 Hz Để đảm bảo tần số của hệ thống điện đợc ổn định công suất tiêu thụ phải =< công suất của HT Vậy ở xí nghiệp lớn khi phụ tải gia tăng thờng phải đặt thêm TB tự động đóng thêm máy phát điện dự trữ của XN hoặc TB bảo vệ sa thải phụ tải theo tần số.

*Điện áp: Độ lệch điện áp cho phép so với điện áp định mức đợc qui định nh sau: (ở chế

độ làm việc bình thờng).

+ Mạng động lực: [∆U%] = ± 5 % U dm

+ Mạng chiếu sáng: [∆U%] = ± 2, 5 % U dm

Trờng hợp khởi động động cơ hoặc mạng điện đang trong tình trạng sự cố thì độ lệch

điện áp cho phép có thể tới (-10 ữ 20 %)U dm Tuy nhiên vì phụ tải điện luôn thay đổi nên giá trị điện áp lại khác nhau ở các nút của phụ tải → điều chỉnh rất phức tạp Để có những biện pháp hiệu lực điều chỉnh điện áp, cần mô tả sự diễn biến của điện áp không những theo độ lệch so với giá trị định mức, mà còn phải thể hiện đợc mức độ kéo dài Khi đó chỉ tiêu đánh giá mức độ chất lợng điện áp là giá trị tích phân.

dt

U

U ) t ( U T

dm

Trong đó:

U(t) - giá trị điện áp tại nút khảo sát ở thời điểm t.

T - khoảng thời gian khảo sát.

U dm - giá trị định mức của mạng.

Khi đó độ lệch điện áp so với giá trị yêu cầu (hoặc định mức) đợc mô tả nh một đại lợng ngẫu nhiên có phân bố chuẩn, và một trong những mục tiêu quan trọng của điều chỉnh

điện áp là: sao cho giá trị xác suất để trong

suốt khoảng thời gian khảo sát T độ lệch điện áp nằm trong phạm vi cho phép, đạt cực

đại.

Ngoài ra khi nghiên cứu chất lợng điện năng cần xét đến hành vi kinh tế, nghĩa là phải xét đến thiệt hại kinh tế do mất điện, chất lợng điện năng xấu Chẳng hạn khi điện áp thấp hơn định mức, hiệu xuất máy giảm, sản xuất kém, tuổi thọ động cơ thấp hơn định mức, hiệu suất máy giảm, sản phẩm kém, tuổi thọ động cơ giảm v.v Từ đấy xác định đ -

ợc giá trị điện áp tối u Mặt khác khi nghiên cu chất lợng điện năng trên quan điểm hiệu

sử dụng điện, nghĩa là điều chỉnh điện áp và đồ thị phụ tải sao cho tổng số điện năng sử dụng với điện áp cho phép là cực đại Những vấn đè nêu trên cần có những nghiên c u tỉ

mỉ dựa trên những thông kê có hệ thông về phân phối điện áp tại các nút, suất thiệt hại kinh tế do chất lợng điện xấu

1.4 Một số ký hiệu th ờng dùng:

1 – Máy phát điện hoặc nhà máy điện.

2 - Động cơ điện.

3 – Máy biến áp 2 cuộn dây.

4 – Máy biến áp 3 cuộn dây.

5 – Máy biến áp điều chỉnh dới tải.

11 – Cầu dao cách ly.

12 – Máy cắt phụ tải.

~

Đ

30 - Đờng dây điện áp U ≤ 36 V.

31 – Đờng dây mạng động lực 1 chiều.

32 – Chống sét ống.

-33 – Chông sét van.

34 – Cầu chì tự rơi.

Chơng II

Phụ tải điện

Vai trò của phụ tải điện: trong XN có rất nhiều loại máy khác nhau, với nhiều công nghệ khác nhau; trình độ sử dụng cũng rất khác nhau cùng với nhiều yếu tố khác dẫn tới sự tiêu thụ công suất của các thiết bị không bao giờ bằng công suất định mức của chúng Nhng mặt khác chúng ta lại cần xác định phụ tải điện Phụ tải điện là một hàm của nhiều yếu tố theo thời gian P(t), và vì vậy chung không tuân thủ một qui luật nhất định →

cho nên việc xác định đợc chúng là rất khó khăn Nhng phụ tải điện lại là một thông số quan trọng để lựa chọn các thiết bị của HTĐ Công suất mà ta xác định đợc bằng cách tính toán gọi là phụ tải tính toán P tt

Nếu P tt < P thuc tê → Thiết bị mau giảm tuổi thọ, có thể dẫn đến cháy nổ.

+ Nhóm thứ 2 là nhóm phơng pháp dựa trên cơ sở của lý thuyết xác suất và thống kê (có

u điểm ngợc lại với nhóm trên là: Cho kết quả khá chính xác, xong cách tính lại khá phức tạp ).

2.1 Đặc tính chung của phụ tải điện:

1)

Các đặc tr ng chung của phụ tải điện:

Mỗi phụ tải có các đặc trng riêng và các chỉ tiêu xác định điều kiện làm việc của mình

mà khi CCĐ cần phải đợc thoả mãn hoặc chú ý tới (có 3 đặc trng chung).

-a) Công suất định mức:

“ Là thông số đặc trng chính của phụ tải điện, thờng đợc ghi trên nhãn của máy hoặc cho trong lý lịch máy”.

Đơn vị đo của công suất định mức thờng là kW hoặc kVA Với một động cơ điện P đm chính

là công suất cơ trên trục cơ của nó.

dm

dm d

P P

η

=

ηdm – là hiệu suất định mức của động cơ thờng lấy là 0,8 ữ 0,85 (với động cơ không đồng

bộ không tải) Tuy vậy với các động cơ công suất nhỏ và nếu không cần chính xác lắm thì

có thể lấy P d≈ P dm

Chú ý:

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

là công suất định mức của máy BA và thờng cho là [kVA].

+ Thiết bị ở chế độ ngắn hạn lập lại, khi tính phụ tải tính toán phải qui đổi về chế độ làm việc dài hạn (tức phải qui về chế độ làm việc có hệ số tiếp điện tơng đối).

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

S dm ; P dm ; cosϕ ; εdm % - Các tham số định mức ở lý lịch máy của TB.

đèn 100; 110; 115; 120; 127 V.

Tần số: do qui trình công nghệ và sự đa dạng của thiết bị trong xí nghiệp → chúng sử dụng dòng điện với tần số rất khác nhau từ f = o Hz (TB một chiều) đến các thiết bị có tần số hàng triệu Hz (TB cao tần) Tuy nhiên chúng vẫn chỉ đợc CCĐ từ lới điện có tần

số định mức 50 hoặc 60 Hz thông qua các máy biến tần.

Chú ý: Các động cơ thiết kế ở tần số định mức 60 Hz vẫn có thể sử dụng đợc ở lới có tần

số định mức 50 Hz với điều kiện điện áp cấp cho động cơ phải giảm đi theo tỷ lệ của tần

Đ

P đm

m

P đ

Phân loại: có nhiều cách phân loại

+ Đồ thị phụ tải tác dụng P(t).

* Theo đại lợng đo + Đồ thị phụ tải phản kháng Q(t).

+ Đồ thị phụ tải điện năng A(t).

+ Đồ thị phụ tải hàng ngày.

* Theo thời gian khảo sát + Đồ thị phụ tải háng tháng.

+ Đồ thị phụ tải hàng năm.

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

Của nhóm thiết bị P(t); Q(t); I(t)

+ Bằng dụng cụ đo tự động ghi lại (VH- 2a)

+ Do nhân viên trực ghi lại sau những giờ nhất định (HV-2b).

+ Biểu diễn theo bậc thang, ghi lại giá trị trung bình trong những khoảng nhất định (HV-2c).

+ Đồ thị phụ tải hàng ngày cho ta biết tình trạng làm việc của thiết bị để từ đó sắp xếp lại qui trình vận hành hợp lý nhất, nó còn làm căn cứ để tính chọn thiết bị, tính điện năng tiêu thụã

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

1- Phụ tải cực đại P max ; Q max

2- Hệ số công suất cực đại cosϕmax

tơng ứng với tgϕmax = Q max /P max

3 - Điện năng tác dụng &

Gọi: n 1 – số ngày mùa đông trong năm

n 2 – số ngày mùa hè trong năm → T i = (t’ 1 + t” 1 ).n 1 + t’ 2 n 2

Các thông số đặc tr ng của đồ thị phụ tải năm:

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

A [kWh/năm] & Ar [kVArh/năm]

Chúng đợc xác địng bằng diện tích bao bởi đờng ĐTPT và trục thời gian.

2- Thời gian sử dụng công suất cực đại:

sản xuất của xí nghiệp Từ đó có thể đề ra lịch vận hành sửa chữa các TB điện một cách hợp

lý nhất, nhằm đáp ứng các yêu cầu của sản xuất (VD: vào tháng 3,4 → sửa chữa vừa và lớn, còn ở những tháng cuối năm chỉ sửa chữa nhỏ và thay các thiết bị.

8760

T xP

Khái niêm về T max & τ :

Định nghĩa T max : “ Nếu giả thiết rằng ta luôn luôn sử dụng công suất cực đại, thì thời gian cần thiết T max để cho phụ tải đó tiêu thụ đợc một lợng điện năng bằng lợng điện năng do phụ tải thực tế (biến thiên) tiêu thụ trong một năm làm việc” T max đợc gọi là thời gian sử dụng công suất lớn nhất.

Định nghĩa τ “ Giả thiết ta luôn luôn vận hành với tổn thất công suất lớn nhất, thì thời gian cần thiết τ để gây ra đợc lợng điện năng tổn thất bằng lợng điện năng tổn thất do phụ tải thực tế gây ra trong một năm làm việc, gọi là thời gian chịu tổn thất công suất lớn nhất”

3)

Chế độ làm việc của phụ tải và qui đổi phụ tải:

a)

Chế độ làm việc của phụ tải: 3 chế độ

Chê độ dài han: Chế độ trong đó nhiệt độ của TB tăng đến giá trị xác lập và là hằng

số không phụ thuộc vào sự biến đổi của công suất trong khoảng thời gian bằng 3 lần hằng số thời gian phát nóng của cuộn dây Phụ tải có thể làm việc với đồ thị bằng phẳng với công suất không đổi trong thời gian làm việc (quạt gió, các lò điện trởã) hoặc đồ thị phụtải không thay đổi trong thời gian làm việc.

Chế độ làm việc ngắn hạn: Trong đó nhiệt độ của TB tăng lên đến giá trị nào đó trong thời gian làm việc, rồi lại giảm xuống bằng nhiệt độ môi trờng xung quanh trong thời gian nghỉ.

Chế độ ngắn hạn lập lại: Trong đó nhiệt độ của TB tăng lên trong thời gian làm việc nhng cha đạt giá trị cho phép và lại giảm xuống trong thời gian nghỉ, nhng cha giảm xuống nhiệt độ của môi trờng xung quanh.

Đặc trng bằng hệ số đóng điện ε%

T

t 100 t t

t

%

c

d d

0

+

=ε

t d – thời gian đóng điện của TB.

+ Qua thông kê có thể đa ra T max điển hình của một số XN.

+ T max lớn → đồ thị phụ tải càng bằng phẳng.

+ T max nhỏ → đồ thị phụ tải ít bằng phẳng hơn.

-T c – là một chu kỳ công tác và phải nhỏ hơn 10 phút.

b) Qui đổi phụ tải 1 pha về 3 pha:

Vì tất cả các TB CCĐ từ nguồn đến các đờng dây tuyền tải đều là các TB 3 pha, các thiết bị dùng điện lại có cả thiết bị 1 pha (thờng công suất nhỏ) Các thiết bị này có thể đấu vào điện áp pha hoặc điện áp dây → Khi tính phụ tải cần phải đợc qui đổi về 3 pha.

+ Khi có 1 TB đấu vào điện áp pha thì công suất tơng đơng sang 3 pha:

P dm td = 3.P dm fa

+ Khi có 1 phụ tải 1 pha đấu vào điện áp dây.

Để tính toán cho trờng hợp này, trớc tiên phải qui đổi các TB 1 pha đấu vào điện áp dây

về TB đấu vào điện áp pha Sau đó sẽ xác định đợc công suất cực đại của 1 pha nào đó (P dmfamax ).

2.1 Các ph ơng pháp xác định phụ tải tính toán:

1) Khái niệm về phụ tải tính toán:

“ Là phụ tải không có thực mà chúng ta cần phải tính ra để từ đó làm cơ sở cho việc tính toán thiêts kế, lựa chọn TB CCĐ” → có 2 loại

+ Phụ tải tính toán theo phát nóng cho phép.

+ Phụ tải tính toán theo điều kiện tổn thất.

Phụ tải tính toán theo phat nóng:

Định nghĩa: “là phụ tải giả thiết lâu dài không đổi, tơng đơng với phụ tải thực tế (biến thiên) về hiệu quả nhiệt lớn nhất”.

+ Trong thực tế thờng dùng phụ tải tính toán tác dụng P tt vì nó đặc trng cho quá trình sinh công, thuận tiện cho việc đo đạc vận hành.

tt tt

t ( P P

T 0

tb = ∫ T – thời gian khảo sát.

P(t) - đồ thị phụ tải thực tế.

+ Sự phát nóng của dây dẫn là kết quả của sự tác dụng của phụ tải trong thời gian T Ngời

ta nhận thấy rằng giá trị trung bình của phụ tải trong thời gian này P T đặc trng cho sự phát nóng của dây dẫn chính xác hơn so với công suất cực đại tức thời P max trong khoảng thời gian đó.

T 0 – hằng số thời gian phát nóng của dây dẫn vì sau khoảng thời gian này trị số phát nóng

đạt tới 95% trị số xác lập.

K M – Hệ số cực đại công suât tác dụng với khoảng thời gian trung bình T=30 phút (với P tt

và K M khi không có ký hiệu đặc biệt đợc hiểu là tính với T=30 phút).

a) Hệ số sử dụng công suât:: K sd “là tỉ số giữa công suất trung bình và công suất định mức” hệ số sử dụng đợc định nghĩa cho cả Q; I Với thiết bị đơn lẻ kí hiệu bằng chữ nhỏ còn với nhóm TB đợc kí hiệu bằng chữ in hoa.

dm

tb sd

n 1

dm

tb sd

p

k p P

P K

A - điện năng tiêu thụ trong 1 ca theo đồ thị phụ tải.

A r - điện năng tiêu thụ định mức.

Tơng tự ta có:

dm

tb sdq

n 1

dm

tb sdq

q

k q Q

Q K

dm

tb sdI i

n 1

dm

tb sdI

i

k i I

I K

+ hệ số sử dụng các thiết bị riêng lẻ và các nhóm thiết bị đặc trng đợc xây dựng theo các

số liệu thống kê lâu dài và đợc cho trong các cẩm nang kỹ thuật.

b) Số thiết bị dùng điện có hiệu quả: n hq

Ptb2P

+ Tồn tại một khoảng thời gian tối u mà phụ tải trung bình lấy trong thời gian đó đặc trng chính xác nhất cho sự thay đổi phát nóng của dây dẫn trong khoảng đó.

+ Ngời ta thờng lấy:

T tb = 3T 0

-Định nghĩa: “là số thiết bị điện giả thiết có cùng công suất, 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 suất và chế độ làm việc”

Công thức đầy đủ để tính số thiết bị dùng điện hiệu quả của nhóm có n thiết bị:

2 dmi

2 n

p dmi – công suất định mức của thiết bị thứ i trong nhóm.

n - tổng số thiết bị trong nhóm.

+ Nếu công suất định mức của tất cả các thiết bị dùng điện đều bằng nhau → n = n hq + Với số thiết bị lớn sử dụng công thức trên không thuận lợi → có thể sử dụng công thức gần đúng với sai số ±20 %.

Các tr ờng hợp riêng để tính nhanh n hq :

P

P m

min dm

max

thực tế của nhóm → n hq =n

+ Khi trong nhóm có n 1 thiết bị dùng điện có tổng công suất định mức nhỏ hơn hoặc bằng

5 % tổng công suất định mức của toàn nhóm

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

2 2

2 2 2

2

= +

+ + +

+ + + +

+ Tính gần đúng: vì nhóm có 10 thiết bị rất nhỏ (0,6 kW) 10x0,6= 6 kW < ∑ p dm x 5% = 148,5x5%= 7,4

→ n hq = n – n 1 = 28 – 10 = 18 kết quả này sai số 10%.

+ Khi m > 3 và K sd≥ 0,2 thì

max dm

n 1

p 2

= Chú ý: nếu tính ra n hq > n Thì sẽ lấy → n hq =n

Ví dụ: Nhóm có các thiết bị làm việc dài hạn Hãy xác đinh số thiết bị hiệu quả của nhóm; K sd = 0,4

p 2 n

max dm

n 1 i dmi

=

cong hoặc bảng tra Bảng và đờng cong đợc xây dựng quan hệ số thiết bị hiệu quả tơng

+ Đối với nhóm thiết bị một pha đấu vào mạng 3 pha: thì số thiết bị hiệu quả có thể xác

định 1 cách đơn giản theo công thức sau:

max dm

n

p 2

P dm1 - Tổng công suất của n 1 thiết bị.

P dm - Tổng công suất định mức của tất cả TB.

p - Tổng công suất của thiết bị một pha tại nút tính toán.

P dmmax - Công suất định mức của thiết bị 1 pha lớn nhất.

k = hoặc

tb

tt M P

dt ) t ( P P

T 0

T – thời gian khảo sát lấy bằng độ dai của ca mang tải lớn nhất Tơng tự ta có hệ số cực

đại với dòng điện:

+ Trong thực tế thờng K M đợc xây dựng theo quan hệ của n hq và k sd dới dạng đờng cong hoặc dạng bảng tra → K M = f(n hq ; k sd ).

+ Cần nhớ rằng K M tra đợc trong các bảng tra thờng chỉ tơng ứng với thời gian tính toán là

30 phút Trờng hợp khi tính P tt với T>30 phút (với thiết bị lớn) thì K M sẽ phải tính qui đổi lại theo công thức:

T 2

K 1

n 1 i

i dmi

tb

p

cos p cos

ϕϕ

-e) Nhữg tr ờng hợp riêng dùng ph ơng pháp đơn giản để tính P tt :

+ Khi n hq < 4 → trờng hợp này không tra đợc K M theo đờng cong.

+ Nếu n ≤ 3 → ∑

=

= n

1 i dmi

i dmi n

1 i dmi

ti dmi

tqi dmi

Q

k ti và k tqi - là hệ số tải tác dụng và hệ số tải phản kháng.

+ Khi không có số liệu cụ thể lấy gần đúng với thiết bị có chế độ làm việc dài hạn K t = 0,9; cosϕdm = 0,8 , còn đối với TB ngắn hạn lập lại K t = 0,7 ; cosϕdm = 0,7.

+ Với nhóm thiết bị làm việc dài hạn, có đồ thị phụ tải bằng phẳng, ít thay đổi (VD – lò

điện trở, quạt gió, trạm khí nén, tạm bơmã) K sd≥ 0,6 ; K dk≥ 0,9 (hệ số điền kín đồ thị phụ tải) → có thể lấy K M = 1

→ P tt = P tb ; Q tt = Q tb

f) Phụ tải tính toán của các thiết bị một pha: Xẩy ra theo 4 trờng hợp

+ Nếu nhóm thiết bị một pha phân bố đều trên các pha thì phụ tải tính toán của chúng có thể tính toán nh đối với thiết bị 3 pha có công suất tơng đơng Chú ý trong đó n hq của nhóm TB đợc xác định theo công thức (2.40)

+ Nhóm thiết bị một pha có n > 3 có đồ thị phụ tải thay đổi có chế độ làm việc giống nhau (cùng K sd và cosϕ) đấu vào điện áp dây và pha, phân bố không đều trên các pha thì phụ tải tính toán tơng đơng xác định theo công thức:

+ Nhóm thiết bị một pha n > 3 có đồ thị phụ tải thay đổi, có chế độ làm việc khác nhau.

đấu vào điện áp pha và điện áp dây Trớc tiên cần tính phụ tải trung bình trong ca mang tait lớn nhất

Tính cho pha A:

P tb (A) = K sd P dmAB p(AB)A + K sd P dm AC p(AC)A + K sd P dm A0

Q tb (A) = K sdq Q dmAB q(AB)A + K sdq Q dmAC q(AC)A + K sdq Q dm A0

p(AB)A; p(AC)A; q(AB)A; q(AC)A – hệ số qui đổi công suất của TB một pha khi mắc vào

điện áp dây và qui về pha A - (tra bảng).

Tơng tự nh trên chúng ta sẽ xác định đợc phụ tải trung bình của các pha cong lại (pha B

và C)→ ta có phụ tải trung bình của pha lớn nhất → Từ đó xác định đợc phụ tải trrung bình tơng đơng 3 pha:

P tb tđ = 3 P tb pha (pha có tải lớn nhất)

tbpha sd

P 2

P P

P K

++

p (2.57)

Q tbi = ∑K

1

sdi dmi k

q (2.58)

K – số thiết bị trong nhóm thứ i

n – số nhóm thiết bị đấu vào nút.

n hq – số thiết bị hiệu quả của toàn bộ thiết bị đấu vào nút.

K M – Hệ số cực đại của nút Để tra đợc K M cần biết hệ số sử dụng của nút

+Trong các nhóm thiết bị trên có xét đến các các phụ tải chiếu sáng và công suất của các thiết bị bù (TB bù có dấu “-“ trong các nhóm).

2) Xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ số hình dạng:

p

tb

qp hdp P

q

tb

qp hdq Q

2 pi hdp

A

A

A p - Điện năng tác dụng tiêu thụ 1 ngày đêm.

∆A pi - Điện năng tác dụng tiêu thụ trong khoảng ∆T=T/m

T - Thời gian khảo sát, thờng lấy là 1 ngày đêm.

-m – Khoảng chia của đồ thị phụ tải thờng lấy là 24 giờ (tức ∆T = 1 giờ) Hệ số hình dạng

có giá trị nằm trong khoảng 1,1 ữ 1,2

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

+ Phụ tải tính toán của nhóm TB có chế độ làm việc giống nhau (cúng k sd )

P

tt

2 tt

K nc – hệ số nhu cầu của nhóm thiết bị.

cosϕ - hệ số công suất của nhóm TB (vì giả thiết là toàn bộ nhóm là có chế độ làm việc

nh nhau và cùng chung một hệ số cosϕ).

+ Nếu nhóm TB có nhiều TB với cosϕ khá khác nhau, để tính Q tt ngời ta có thể sử dụng

hệ số cosϕ trung bình của nhóm:

n 1 dmi tb

p

cos p cos

ϕϕ

+ Nếu nhóm có nhiều Tb có hệ số nhu cầu khá khác nhau:

2 K 1 tti dt

+ Biết xuất chi phí điện năng cho đơn vị sản phẩm a 0 [kWh/1ĐV].

+ Biết M tổng sản phẩm cần sản xuất ra trong khoảng thời gian khảo sát T ( 1 ca; 1 năm)

→ có thể tính đợc phụ tải tác dụng trung bình của phân xởng, XN

T

a M

max

0 max

a M P

5) Xác định phụ tải tính toán theo xuất phụ tải trên đơn vị diện tích sản xuất:

Theo phơng pháp này:

P tt = p 0 F (2.78)

p 0 - Xuất phụ tải tính toán trên 1 m 2 diện tích sản suất [kW/m 2 ].

F - Diện tích sản xuất đặt thiết bị [m 2 ].

phơng pháp này chi dùng để tính toán sơ bộ.

I dn = I kd (max) + (I ttnhom – K sd I dm (max) (2.79)

I kd = k mm I dm

k mm – hệ số mở máy của thiết bị.

- ≥ lò điện, máy biến áp

I tt - dòng tính toán của toàn nhóm TB.

2 2

2 4 B2

+ Nguyên tắc:

+ P ttXN – phải đợc tính từ các TB điện nguợc trở về phía nguồn.

+ Phải kể đến tổn thất trên đờng dây và trong máy BA.

+ Phụ tải tính toán XN cần phải kể đến dự kiến phát triển của XN trong 5 ữ 10 năm tới.

Điểm 1: điểm trực tiếp cấp điện đến các

TB dùng điện, tai đây cần xác định chế

độ làm việc của từng thiết bị (xác định k t ; ε

%; k sd ; cosϕ ã).

Điếm 2: Với nhóm thiết bị làm việc ở chế

độ khác nhau → Xác định P tt bằng phơng pháp số thiết bị hiệu quả.

P tt = K M P tb

2 2

-Điểm 3: sẽ bằng phụ tải điểm 2 công thêm phần tổn thất đờng dây hạ áp.

. .

dd 2

3

.

S S

Để xác định đợc ∆S XN phải dự báo tăng trởng phụ tải

2.4 Dự báo phụ tải:

Quá trình sản suất phụ tải của XN phát triển không ngừng Để đáp ứng liên tục nhu cầu dùng điện của XN, cần phải biết trớc đợc nhu cầu điện trong nhiều năm trớc mắt của

XN Để dự trù công suất và điện năng của hệ thống → lập kế hoạch phát triển hệ thống CCĐ-XN → Dự báo phụ tải.

Có nhiều phơng pháp dự báo nhất là phơng pháp ngoại suy; phơng pháp chuyên gia; phơng pháp mô hình hoá Dới đây chỉ xét tới phơng pháp ngoại suy.

Nội dung: phơng pháp ngoại suy là xây dựng qui luật phát triển của phụ tải điện trong quá khứ căn cứ vào số liệu thống kê trong thời gian đủ dải Sau đó kéo dai qui luật đó vào tơng lai, (trên cơ sở giả thiết rằng qui luật phat triển phụ tải điện trong tơng lai).

Gồm 2 phơng pháp nhỏ: + phơng pháp hàm phát triển và phơng pháp ham tơng quan 1)Ph ơng pháp hàm phát triển:

“ Nội dung của phơng pháp này là xây dựng qui luật phát triển của phụ tải theo thời gian trong quá khứ Qui luật này đợc biểu diễn dới dạng.

P(t) = f(t)

P(t) – là phụ tải điện tại t.

f(t) – là hàm xác định P(t).

Sự phát triển của phụ tải theo thờ gian là một quá trình ngẫu nhiên vì thế giữa phụ tải điện

và thời gian không có quan hệ hàm, mà là quan hệ tơng quan → hàm f(t) là hàm tơng quan Hai dạng thông dụng nhất của f(t) dùng trong dự báo là hàm tuyến tính và hàm mũ.

2 i

i i

pt

t t P P

) t t )(

P P ( r

n

1 n

2 1 0

−

rpt - Càng gần 1 bao nhiêu thì quan hệ tuyến tính giữa P và t càng chặt chẽ, và việc sử dụng hàm a + bt để dự báo càng chính xác Khinh nghiệm dự báo cho thấy rằng rpt ≥ 0,75 thì có thể sử dụng (2.82) vào dự báo Khi rtp < 0,7 thì không thể sử dụng hàn tuyến tính đ-

ợc vì sai số sẽ khá lớn Lúc này phải chọn một dạng khác thích hợp của hàm phát triển để

dự báo.

Để xác định các hệ số a và b thờng ngời ta sử dụng phơng pháp bình ph ơng tối thiểu: Nội dung: phơng pháp bình phơng tối thiểu là trên cơ sở các số liệu thống kê đã có ta xây dựng hàm: P(t) = a + bt (2.85).

Sao cho tổng độ lệch bình phơng giữa các giá trị Pi theo số liệu thống kê và giá trị tơng ứng theo (2.85) là nhỏ nhất.

2 i

p (

Vấn đề đặt ra ở đây là khi nào cho phép

sử dụng hàm tuyến tính và nếu dùng đợc hàm tuyến tính thì các hệ số a và b xác định nh thế nào? Theo lý thuết xác xuất mối quan hệ tuyến tính giữa phụ tải và tời gian đợc đánh giá bởi hệ số tơng quan:

a+bt

P n

P (

i i

2 2 i

1 n

0 i

i i t n t

t P n t P

2 2 i

1 n 0 i

1 n 0 i i i

2 i t n t

t P t t P a

Từ đó ta có thể viết hệ số tơng quan (2.84) thành một dạng khác:

) P n P )(

t n t (

t P n t P r

1 n 0 i

2 2

i

1 n 0 i

2 2 i

1 n 0

) t ( n

1 1 (

2 i

2 i

=

θ - Thời gian ở tơng lai cần dự báo phụ tải

+ Khi rpt < 0,7 ham phát triển dạng tuyến tính không thể sử dụng để dự báo đợc Khi đó ta

log P(t) = log a + log e.bt (2.94)

log P(t) = log P0 + log (1+α) (2.95)

P0 - là công suất ở năm gốc t =0; α là hệ số tăng hàng năm Nh vậy cả 2 biểu thức (2.94); (2.95) đều có thể đa về dạng tổng quát.

Y = A + B.t (2.96)

Và có thể sử dụng các biểu thức của tơng quan tuyến tính Trớc tiên xác định hệ số tơng quan rYt

) Y n Y )(

t n t (

t Y n t Y r

2 2

i

1 n 0 i

2 2 i

1 n 0

2 2 i

1 n 0 i

1 n 0

2 i t n t

Y t t t Y

2 2 i

1 n 0 i i i

t n t

t Y n t Y

Sau khi tính đợc A; B theo công thức trên với cơ số của log = 10 → P0 = 10 A ;

α = 10 B – 1

2) Ph ơng pháp hàm t ơng quan:

Trong phơng pháp này phụ tải đợc dự báo một cách gián tiếp qua quan hệ tơng quan giữa

nó và các đại lợng khác Các đại lợng này có nhịp độ phát triển đều đặn mà có thể dự báo chính xác bằng các phơng pháp trực tiếp Ví dụ: Tổng thu nhập quốc dân, dân số, tổng sản lợng của xí nghiệp Nh vậy theo phơng pháp hàm tơng quan, ngời ta phải dự báo một

đại lợng khác, rồi từ đó qui ra phụ tải điện căn cứ vào quan hệ tng quan giữa 2 đại lu2o2ngj này với phụ tải điện.

Quan hệ tơng quan giữa 2 đại lợng phụ tải P và 1 đại lợng Y khác có thể là tuyến tính và cũng có thể là phi tuyến Để đánh giá quan hệ tơng quan tuyến tính, ta xét hệ số t-

2 i

i i

PY

) Y Y ( ) P P (

) Y Y )(

P P ( r

Nếu rPY ≥ 0,75 thì có thể dùng quan hệ tơng quan tuyến tính, ta có đờng hồi quy P thay Y

S

S r r P P

P

Y PY PY

Theo quan hệ này, ứng với các giá trị số của Y ta tính ra đợc phụ tải P Quan hệ tơng quan tuyến tính đợc đánh giá bằng tỷ số tơng quan.

2 i

m 1 i

2 i i 2

) P P (

) P P (

υη

Trong đó m - Số miền phân nhánh giá trị của phụ tải

νi - Số điểm rơi vào phân nhánh j.

υ - giá trị trung bình của phụ tải trong nhóm.

−

P - Giá trị trung bình của tổng quát.

Khi có tơng quan tuyến tính thì η = rPY còn khi có tơng quan không tuyến tính

η2 > rPY

Hàm tơng quan không tuyến tính giữa P và Y có thể có các dạng:

P = exp (a0 + a1x)

Tuy vậy phơng pháp ngoại suy cũng có những nhợc điểm rất cơ bản Nó chỉ phản ánh

đ-ợc qui luật phát triển bên ngoài, về mặt lợng của tình trạng tăng trởng phụ tải điện, nó không phản ánh đợc quá trình phát triển bên trong vầ mặt chất của phụ tải Do đó băng phơng pháp ngoại suy không thể hiện đợc những đột biến, các bớc ngoặt cũng nh giới hạn của sự phát triển của phụ tải điện Mặt khác dự báo phụ tải bằng ph ơng pháp ngoại suy chỉ cho sự phát triển tổng thể của phụ tải chú không đự báo đợc sự phân bố không gian của phụ tải điện Vì thế đòi hỏi ngời làm công tác dự báo phụ tải điện phải nắm đợc qui luật phát triển của phụ tải, phải biết đánh giá và sử dụng các giá trị phụ tải đã dự báo

đợc bằng phơng pháp ngoại suy.

Chơng III

Cơ sở tính toán kinh tế – kỹ thuật

trong ccđ-xn 3.1 Mục đích; yêu cầu:

Mục đích: chọn đợc phơng án (PA’) tốt nhất vừa đảm bảo yêu cầu kỹ thuật lại hợp lý về mặt kinh tế.

Yêu cầu: các PA’ so sánh phải đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật cơ bản (chỉ cần đạt đợc một số yêu cầu kỹ thuật cơ bản mà thôi, vì chẳng thể có các PA’ cùng hoàn toàn giống nhau về kỹ thuật) → sau đó tiến hành so sánh về kinh tế.

Quyết định chọn PA còn phải dựa trên nhiều yếu tố khác:

- Đờng lối phát triển công nghiệp.

- Tốc độ và qui mô phát triển, tình hình cung cấp vật t TB., trình độ thi công, vận hành của cán bộ và công nhân, cùng một số yêu cầu đặc biệt khác về chính trị quốc phòng.

3.2 So sánh kinh tế – kỹ thuật hai ph ơng án:

(trong phần này không đề cập đến vấn đề kỹ thuật của các PA’ nữa).

1) Tổng vốn đầu t :: K [đồng].

Chỉ kể đến những thành phần cơ bản:

K = K tram + K dd + K xd

K tram - Vốn đầu về trạm (trạm BA PP tiền mua tủ PP, máy BA và các TBã.)

K dd - Tiền cột, xà, sứ ,dây và thi công tuyến dây.

K xd - Vốn xây dựng (vỏ trạm, hào cáp và các công trình phụ trợã).

β [đ/kWh] - giá điện năng tổn thất.

Y kh – Chi phí khấu hao (thờng tính theo % của vốn, phụ thuộc vào tuổi thọ của TB và công trình).

Y kh = a kh K a kh = 0,1 đối với TB.

a kh = 0,03 đối với đờng dây

Y cn - Chi phí về lơng công nhân vận hành.

Y phu - Chi phí phụ, dầu mỡ (dầu BA); sửa chữa định kỳ.

Hai thành phần này khá nhỏ và ít thay đổi giữa các phơng án nên trong khi so sánh khi không cần độ chính xác cao có thể bỏ qua.

1 2 Y Y

K K Y

K T

T – Còn gọi là thời gian thu hồi chênh lệch vônd đầu t phụ

Nếu T nhỏ → PA’ 2 sẽ có lợi.

T lớn → cha biết PA’ nào có lợi (phân tích tỉ mỉ, theo hoàn cảnh kinh tế, ã) ngời ta thiết lập đợc T tc = f(nhiều yếu tố, tốc độ đổi mới kỹ thuật của ngành, triển vọng phát triển, khả năng cung cấp vốn của nhà nớcã.) T tc đợc qui định riêng cho từng ngành kinh

tế, từng vùng lãnh thổ (từng nớc) ở các thời đoạn kinh tế nhất định ở LX cũ T tc = 7 năm.

ở VN hiện nay T tc = 5 năm.

Căn cứ vào T tc thì cách chọn PA’ sẽ đợc tiết hành nh sau:

+ Nếu T = T tc ngời ta nói rằng cả hai phơng án nh nhau về kinh tế.

+ Nếu T > T tc PA’ có vồn đầu t nhỏ hơn sẽ nên đợc chọn.

+ Nếu T < T tc PA’ có vốn đầu t lớn hơn sẽ nên đợc chọn.

3.3 Hàm mục tiêu – chi phí tính toán hàng năm:

Trong trờng hợp có nhiều PA cùng tiết hành so sánh → cũng có thể tiến hành so sánh từng hai PA’ một, để rồi cuối cùng cũng xẽ tìm ra PA’ tốt nhất Tuy vậy làm nh vậy

sẽ mất khá nhiều thời gian và vì vậy ở mục này chúng ta xây dựng một công cụ tổng quát hơn cho việc so sánh các PA’.

Nh đã biết ở phần trên:

1 2

2

Y Y

K K

<

−

−

→ chọn PA1 Vì T tc >0 nên ta có thể viết (2) nh sau:

tc

2 1 tc

T

K Y T

= - là hệ số thu hồi vốn đầu t phụ tiêu chuẩn.

Đặt Z 1 = a tc K 1 + Y 1 ; Z 2 = a tc K 2 + Y 2 đợc gọi là hàm chi phí tính toán hàng năm của

ph-ơng án Từ đấy thấy rằng PA’ có hàm Z nhỏ hơn sẽ là PA’ tối u.

Tổng quát ta có thể viết:

Y i = a vh K i + Y∆Ai

Z i - đợc gọi là hàm mục tiêu khi tính toán kinh tế kỹ thuật

Các tr ờng hợp riêng khi sử dụng hàn Z i :

• Khi có xét đến độ tin cậy CCĐ của PA thì hàm Z i sẽ có dạng:

+ Tiền hao hụt sản phẩm do mất điện.

+ Tiền h hỏng sản phẩm do mất điện.

+ Tiền h hỏng thiết bị sản xuất do mất điện.

+ Thiệt hại do mất điện làm rối loạn quá trình công nghệ.

+ Tiền trả lơng cho công nhân không làm việc trong thời gian mất điện.

Trong thực tế có những PA’ CCĐ khác nhau ứng với tổng sản phẩm khác nhau Trong ờng hợp đó chỉ tiêu để lựa chọn PA’ phải là cực tiểu suất chi phí tính toán hàng năm trên một đơn vị sản phẩm:

tr-Gọi N – tổng số sản phẩm hàng năm của xí nghiệp trong trạng thái vận hành bình ờng.

• Khi có xét tới yếu tố thời gian: (các PA’ đợc đầu t trong nhiều năm, mà không

phải trong vòng 1 năm) Khi đó chi phí tính toán Z có thể viết qui đổi về năm đầu tiên nh sau:

T 1 t

) 1 t tc 1

t t t

T tc t

a

Z

a tc – còn đợc gọi là hệ số qui đổi định mức chi phí ở các thời điểm khác nhau có tính đến

ứ đọng vốn trong công trình cha hoàn thành.

T - toàn bộ thời gian tính toán [năm].

K t - vốn đầu t đặt vào năm thứ (t+1).

Y t -phí tổn vận hành trong năm thứ t Với giả thiết rằng Y 0 (năm thứ nhất cha vận hành nên Y 0 =0).

3.4 Tính toán kinh tế kỹ thuật khi cải tạo:

Bài toán khi cải tạo thờng đặt ra là chung ta đang đứng giữa việc quyết định chọn xem có nên đại tu cải tạo thiết bị (thiết bị lớn nh máy phát, động cơ ã), hoặc thay thế chúng bằng một thiết bị mới có tính năng gần tơng đơng Để giải quyết vấn đề này, trớc tiên chung ta cần xét các yếu tố kinh tế liên quan:

+ Vốn đầu t cho thiết bị mới, hoặc sửa chữa phục hồi thiết bị cũ.

-+ Tiền bán thiết bị cũ không dùng đến nữa.

+ Phí tổn vận hành của cả hai PA’.

Với PA’ sử dụng thiết bị cũ:

Z c = a ct ∆K c + Y c (8)

Tron đó:

∆K c – chi phí đầu t sửa chữa thiết bi cũ.

Y c - phí tổn vận hành hàng năm khi sử dụng TB cũ (sau phục hồi).

Với PA’ thay thiết bị mới:

Z m = a tc (K m – K th ) + Y m (9)

K m - vốn đầu t mua thiết bị mới để thay thế.

K th - Tiền thu hồi do sử dụng thiết bị cũ vào việc khác.

Y m - Phí tổn vận hành hàng năm đối với PA’ dùng thiết bị mới.

Từ (8) & (9) ta cũng có thể tính đợc thời gian thu hồi vốn đầu t phụ khi dùng PA’ thay mới thiết bị.

m c

c th m Y Y

K K

K T

-1) Đặc điểm: Các XN công nghiệp rất đa dạng đợc phân theo các loại:

Xí nghiệp lớn: công suất đặt không dới 75 ữ 100 MW.

Xí nghiệp trung: 5 ữ 75 MW.

Xí nghiệp nhỏ: 5 MW.

Khi thiết kế cần lu ý các yếu tố riền của từng XN., nh điều kiện khí hậu địa hình, các thiết

CCĐ an toàn → sơ đồ CCĐ phải có cấu trúc hợp lý.

điện.

+ Phần lớn các XN hiện dợc CCĐ từ mạng của HTĐ khu vực (quốc gia).

+ Việc xây dựng các nguồn cung cấp tự dùng cho XN chỉ nên đợc thực hiện cho một số trờng hợp đặc biệt nh:

công suất (liên hợp gang thép, hoá chất ã.).

nguồn dự phòng.

giấy, đờng cỡ lớn) lúc này → thờng xây dựng NM nhiệt điện vừa để cung cấp hơi vừa để CCĐ và hỗ trợ HTĐ.

-2) Yêu câu vơi sơ đồ CCĐ: việc lựa chọn sơ đồ phải dựa vào 3 yêu cầu: Độ tin cây ;

Tính kinh tế ; An toàn:

+ Độ tin cậy: Sơ đò phải đảm bảo tin cậy CCĐ theo yêu cầu của phu tải → căn cứ vào

hộ tiêu thụ → chọn sơ đồ nguồn CCĐ.

mất điện, hoặc chỉ đợc giãn đoạn trong 1 thời gian cắt đủ cho các TB tự động

đóng nguồn dự phòng.

trên sự thiệt hại kinh tế do ngừng CCĐ.

- Hộ loại III: chỉ cần 1 nguồn.

+ An toàn: Sơ đồ CCĐ phải đảm bảo an toàn tuyệt đối cho ngời vận hành trong mọi trạng thái vận hành Ngoài ra còn phải đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật nh đơn giản, thuật tiện vận hành, có tính linh hoạt cao trong việc sử lý sự cố, có biện pháp tự động hoá + Kinh tế: Sơ đồ phải có chỉ tiêu kinh tế hợp lý nhất về vốn đầu t và chi phí vận hành →

phải đợc lựa chọn tối u.

3) Biểu đồ phụ tải: Việc phân bố hợp lý các trạm BA trong XN rất cần thiết cho việc

xây dựng 1 sơ đồ CCĐ, nhằm đạt đợc các chỉ tiêu kinh tế – kỹ thuật cao, đảm bảo chi phí hàng năm là nhỏ nhất Để xác định đợc vị trí hợp lý của trạm BA; trạm PP trên tổng mặt bằng → ngời ta xây dựng biểu đồ phụ tải:

Biểu đồ phụ tải: “ là một vòng tròn có diện tích bằng phụ tải tính toán của PX theo một

tỷ lệ tuỳ chọn:.

S i = Π.R 2

i m →

m

S i - [kVA] phụ tải tính toán của PX.

m - [kVA/cm 2 ;mm 2 ] tỷ lệ xích tuỳ chọn.

+ Mỗi PX có một biểu đồ phụ tải, tâm trùng với tâm phụ tải PX Gần đúng có thể lấy bằng tâm hình học của PX.

+ Các trạm BA-PX phải đặt ở đúng hoặc gần tâm phụ tải → giảm độ dài mạng và giảm tổn thất.

+ Biểu đồ phụ tải cho ta biết sự phân bố của phụ tải trong XN, cơ cấu phụ tảiã

-4) Xác định tâm qui ớc của phụ tải điện: có nhiều phơng pháp xác định Đợc dùng

phổ biến nhất hiện nay là: “ phơng pháp dựa theo quan điểm cơ học lý thuyết” Theo

ph-ơng pháp này nếu trong PX có phụ tải phân bố đều trên diện tích nhà xởng, thì tâm phụ tải có thể lấy trùng với tâm hình hoặc của PX Trờng hợp phụ tải phân bố không đều, tân phụ tải của phân xởng đợc xác định giống nh trọng tâm của một khối vật thể theo công thức sau Lúc đó trọng tâm phụ tải là điểm M(x 0 , y 0 ,z 0 ) có các toạ độ sau:

n 1

0

S

y S

n 1

0

S

z S z

S i – Phụ tải của phân xởng thứ i.

x i ; y i ; z i - Toạ độ của phụ tải thứ i theo một hệ trục toạ độ tuỳ chọn.

+ toạ độ z i chỉ đợc xét khi phân xởng là nhà cao tầng Thực tế có thể bỏ qua nếu:

l ≥ 1,5 h (h – chiều cao nhà; l – khoảng cách từ tâm phụ tải PX đến tâm phụ tải XN) Ph

ơng pháp thứ 2: có xét tới thời gian làm việc của các hộ phụ tải.

n 1 i

i i i 0

T S

T x S

n 1 i

i i i 0

T S

T y S

T i - thời gian làm việc của phụ tải thứ i.

4.2 Sơ đồ cung cấp điện của xí nghiệp: chia làm 2 loại: Sơ đồ cung cấp điện bên

ngoài, sơ đồ cung cấp điện bên trong.

đến trạn BA chính hoặc trạm PP trung tâm của XN.

-HV-d2.1 –Sơ đồ có trạm biến áp trung tân sử dụng loại biến áp 3 cuộn dây, có 2 trạm

phân phối – dùng cho các xí nghiệp lớn, xí nghiệp có nhu cầu 2 cấp điện áp trung áp + Với các xí nghiệp có nhà máy nhiệt điện tự dùng:

~

35 -220 kV

HV-d2.1

HV-a2.1 Sơ đồ lấy điện trực tiếp từ HT – sử dụng khi mạng

điện cung cấp bên ngoài trùng với cấp điện áp bên trong XN (dùng cho các XN nhỏ hoặc ở gần HT.).

HV-b2.1 Còn gọi là sơ đồ dẫn sâu, không có trạm PP trung

tâm, các trạm biến áp PX nhận điện trục tiếp từ đờng dây cung cấp (35ữ110 kV) rồi hạ xuống 0,4 kV.

HV-c2.1 Sơ đồ có trạm biến áp trung tân biến đổi điện áp 35 –

220 kV xuống một cấp (6-10 kV) sau đó mới phân phối cho các trạm PX – Dùng cho các XN có phụ tải tập chung, công suất lớn và ở xa hệ thống.

(Từ trạm PP trung tâm đến các trạm biến áo phân xởng), đặc điểm là có tổng độ dài

đờng dây lớn, số lợng các thiết bị nhiều → cần phải đồng thời giải quyết các vấn đề

về độ tin cậy và giá thành Có 3 kiểu sơ đồ thờng dùng.

Đặc điểm có số lợng thiết bị lớn, gần nhau, Cần chú ý:

+ Đảm bảo độ tin cậy theo hộ phụ tải

+ Thuận tiện vận hành.

HV-a2.3

HV-b2.3

-+ Chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật tối u.

+ Cho phép sử dụng phơng pháp lắp đặt nhanh.

Thờng sử dụng sơ đồ hình tia và sơ đồ đờng dây chính: (trong phân xởng thông thờng có hai loại mạng tách biệt:: Mạng động lực và mạng chiếu sáng).

Sơ đồ hình tia: thờng đợc dùng để cung cấp cho các nhóm động cơ công suất nhỏ

nằm ở vị trí khác nhau của PX, đồng htời cũng để cung cấp cho các thiết bị công suất lớn

Sơ đồ đ ờng dây chính: khác với sơ đồ hình tia là từ mỗi mạch của SĐ cung cấp cho một số thiết bị nằm trên đờng đi của nó → tiết kiệm dây Ngoài ra ngời ta còn sử dụng sơ

đồ đờng dây chính bằng thanh dẫn

Nhận xét:

+ Sơ đồ CCĐ bằng đờng dây chính có độ tin cậy kém hơn., giá thành mạng đờng dây chính rẻ hơn mạng hình tia.

+ Sơ đồ đờng dây chính cho phép lắp đặt nhanh chóng số hộ dùng điện mới.

+ Sơ đồ đờng dây chính có dòng ngắn mạch lớn hơn so với sơ đồ hình tia.

Mạng chiếu sáng trong phân x ởng: thông thờng có hai loại

Chiếu sáng làm việc: Đảm bảo độ sáng cần thiết ở nơi làm việc và trên phạm vi toàn

PX Bản thân mạng chiếu sáng làm việc lại có 3 loại (Chiếu sáng chung- Chiếu sáng cục bộ – chiếu sáng hỗn hợp) Nguồn của mạng chiếu sáng làm việc thờng đợc lấy chung từ trạm biến áp động lực hoặc có thể đợc cung cấp từ máy biến áp chuyên dụng chiếu sáng riêng

-Chiếu sáng sự cố: Đảm bảo đủ độ sáng tối thiểu, khi nguồn chính bị mất, hỏng → nó phải đảm bảo đợc cho nhân viên vận hành an toàn, thao tác khi sự cố và rút khỏi nơi nguy hiểm khi nguồn chính bị mất điện Nguồn của mạng chiếu sáng sự cố thờng đợc cung cấp độc lập trờng hợp thất đặc biệt (khi mất ánh sáng có thể nguy hiểm do cháy, nổã.) phải đợc cung cấp từ các nguồn độc lập:

+ Bộ ác qui

+ Máy biến áp cung cấp từ hệ thống độc lập.

+ Các máy phát riêng.

+ Phân xởng không đợc phép ngừng chiếu sáng thì có thể sử dụng sơ đồ chiếu sáng

đ-ợc CC từ 2 máy biến áp chuyên dụng và bố trí đèn xen kẽ nhau các đờng dây lấy từ 2 máy biện áp Hoặc dùng sơ đồ có chuyển nguồn tự động.

+ Trờng hợp yêu cầu cao (đề phòng mất điện phía cao áp) ngời ta sử dụng bộ chuyển

đổi đặc biệt để đóng mạch chiếu sáng vào nguồn 1 chiều (lấy từ bộ ac-qui) xem HV dới:

Tính toán mạng chiếu sáng: Phụ tải chiếu sáng thông thờng là thuần trở (trừ đèn

huỳnh quang) cosϕ = 1 Đờng dây chính mạng chiếu sáng là loại 4 dây, ít gập loại 3 dây Đờng dây mạng phân phối chiếu sáng thờng là 2 dây Điện áp của mạng chiếu sáng là 127/220 V.

Tiết diện dây dẫn mạng chiếu sáng thờng đợc tính theo điều kiện tổn thất điện áp cho phép sau đó kiểm tra lại theo phát nóng cho phép.

. 1 F

U

P F

l U

P R U

P U

dm tt dm

tt dm

tt

γ ρ

P F

∆ γ

= (vì P tt = 3 I. tt U dm ) →

cf

tt

U l.

I 3 F

∆ γ

=

P tt ; I tt [kW]; [A] – Công suất và dòng điện tính toán.

l [m] - Độ dài đờng dây chính.

γ [m/mm 2Ω] - Điện dẫn xuất của vật liệu làm dây.

Để đơn giản tính toán có thể dùng công thức tổng quát Đặt ∑Il hoặc P.t = M

M – gọi là moment phụ tải.

U C

M F

∆

α ∑

∑ +

=

F [mm 2 ] - Tiết diện dây dẫn phần mạng đã cho.

hớng đi của dòng điện) có số lợng dây dẫn trên mạch bằng số dây trên đoạn tính toán [kWm].

[kWm]

α - Hệ số qui đổi moment phụ tải của mạch nhánh có số dây dẫn khác số dây phần mạng khảo sát, hệ số phụ thuộc vào số dây trên mạch chính và mạch nhánh (tra bảng).

+ Phơng pháp tính toán mạng đèn huỳnh quang giông hệt phơng pháp tính toán mạng

động lực (có P và cả Q).

+ Khi chiếu sáng ngoài trời cần chú ý cách bố trí đèn vào các pha sao cho tổn thất điện

áp ở các pha bằng nhau Ví dụ có 2 cách bố trí đèn nh HV.

-4.3 Trạm biến áp:

1) Phân loại và vị trí đặt tram:

a) Phân loại:

+ Theo nhiệm vụ:

- Trạm BA: Biến đổi điện áp, thờng từ cao → thấp

+ Trạm TG (trạm biến áp trung tâm) 35 ữ 220 kV

+ Trạm PX biến 6 ữ 10(35) kV → 0,6; 0,4 kV

- Trạm đổi điện: Trạm chỉnh lu hoặc biến đổi f dm = 50 Hz → tần số khác

+ Theo nhiệm vụ:

tán.

- Trạm kề phân x ởng: thuận tiện và kinh tế.

- Trạm trong PX: dùng khi phụ tải lớn, tập chung → gần tâm phụ tải, giảm tổn thất Nhợc điểm phòng cháy, nỏ, thông gió kém.

Ngoài ra còn có các loại trạm khác nh: trạm treo, trạm ki-ốt, trạm bệt, trạm cột ã b) Vị tri trạm: nguyên tắc chung (chọn vị trí trạm):

+ Gần tâm phụ tải.

+ Không ảnh hởng đi lại và sản xuất.

+ ĐK thông gió, phòng cháy, nổ tốt, chánh bụi, hơi hoá chất.

+ Với các XN lớn, phụ tải tập chung thành những vùng rõ dệt thì phải xác định tâm phụ tải của từng vùng riêng biệt → XN sẽ có nhiều trạm BA chính đặt tại các tâm đó.

2) Lựa chọn số l ợng, dung l ợng máy biến áp cho tram:

a) Số l ợng máy biến áp: Kinh nghiệm thiết kế vận hành cho thấy mỗi trạm chỉ nên

đặt 1 máy BA là tốt nhất Khi cần thiết có thể đặt 2 máy, không nên đặt nhiều hơn 2 máy.

+ Trạm 1 máy: Tiết kiệm đất, vận hành đơn giản, C tt nhỏ nhất Nhng không đảm bảo đợc độ tin cậy cung cấp điện nh trạm 2 máy.

+ Trạm 2 máy: Thờng có lợi về kinh tế hơn trạm 3 máy.

+ Trạm 3 máy: chỉ đợc dùng vào trờng hợp đặc biệt.

Việc quyết định chọn số lợng máy BA, thờng đợc dựa vào yêu cầu của phụ tải:

Hộ Loại I: Đợc cấp từ 2 nguồn độc lập (có thể lấy nguồn từ 2 trạm gần nhất mỗi trạm

đó chỉ cần 1 máy) Nếu hộ loại 1 nhận điện từ 1 trạm BA, thì trạm đó cần phải có 2 máy và mỗi máy đấu vào 1 phân đoạn riêng, giữa các phân đoạn phải có TB đóng tự

động.

Hộ loai II: Cũng cần có nguồn dự phòng có thể đóng tự động hoặc bằng tay Hộ loại

II nhận điện từ 1 trạm thì trạm đó cũng cần phải có 2 máy BA hoặc trạm đó chỉ có một máy đamg vận hành và một máy khác để dự phòng nguội.

Hộ loại III: Trạm chỉ cần 1 máy BA.

-Tuy nhiên cũng có thể đặt 2 máy BA với các lý do khác nhau nh: Công suất máy bị hạn chế, điều kiện vận chuyển và lắp đặt khó (không đủ không gian để đặt máy lớn) Hoặc đồ thị phụ tải quá chênh lệch (K đk ≤ 0,45 lý do vận hành), hoặc để hạn chế dòng ngắn mạch Trạm 3 máy chỉ đợc dùng vào những trờng hợp đặc biệt

Về lý thuyết nên chọn theo chi phí vận hành nhỏ nhất là hợp lý nhất tuy nhiên còn khá nhiều yếu tố khác ảnh hởng đến chọn dung lợng máy BA nh: trị số phụ tải, cosϕ; mức bằng phẳng của đồ thị phụ tải Một số điểm cần lu ý khi chọn dung lợng máy BA.

+ Dẫy công suất BA.

+ Hiệu chỉnh nhiệt độ.

+ Khả năng quá tải BA.

+ Phụ tải tính toán.

+ Tham khảo số liệu dung lợng BA theo ĐK tổn thất kim loại mầu ít nhất.

•

Dẫy công suất BA: BA chỉ đợc sản xuất theo những cỡ tiêu chuẩn Việc chọn

đúng công suất BA không chi đảm bảo an toàn CCĐ, đảm bảo tuổi thọ mà còn

ảnh hởng đến chỉ tiêu kinh tế ký thuật của sơ đồ CCĐ.

50; 100; 180; 320; 560; 750; 1000; 1800; 3200; 5600 kVA ã

Chú ý: Trong cùng một xí nghiệp nên chọn cùng một cỡ công suất vì P tt khác nhau (cố gắng không nên vợt quá 2-3 chủng loại) điều này thuận tiện cho thay thế, sửa chữa, dự trữ trong kho.

mạng hạ áp ngắn lại → giảm tổn thấtã).

•

Hiệu chỉnh nhiệt độ: S dm của BA là công suất mà nó có thể tải liên tục trong suốt thời gian phục vụ (khoảng 20 năm) với điều kiện nhiệt độ môi trờng là định mức Các máy BA nớc ngoài (châu âu) đợc chế tạo với t 0 khác môi trờng ở ta Ví dụ máy BA Liên Xô cũ qui định:

Nhiệt độ trung bình hàng năm là θtb = + 5 0 C

Nhiệt độ cực đại trong năm là θcd = +3 5 0 C

x → dung lợng máy biến áp cần đợc hiệu chỉnh theo môi trờng lắp đặt thực tế:

100

5 1

( S

dm

' dm

−

−

θtb – nhiệt độ trung bình nơi lắp đặt.

S dm - Dung lợng định mức BA theo thiết kế.

S '

dm - Dung lợng định mức đã hiệu chỉnh.

Ngoài ra còn phải hiệu chỉnh theo nhiệt dộ cực đại của môi trờng xung quanh Khi θcd

> 35 0 C → công suất của BA phải giảm đi cứ mỗi độ tăng thêm, dung lợng phải giảm

đi 1% cho đến khi θcd = 45 0 C Nếu θcd > 45 0 C phải đợc làm mát nhât tạo.

•

Quá tải máy BA: trong vận hành thực tế vì phụ tải luôn thay đổi nên phụ tải của

BA thờng không bằng phụ tải định mức của nó, Mà mức độ già hoá cách điện đợc

bù trừ nhau ở máy BA theo phụ tải Vì vậy trong vận hành có thể xét tới khả năng cho phép máy BA làm việc lớn hơn phụ tải định mức của nó (một lợng nào đó) Nghĩa là cho phép nó làm việc quá tải nhng sao cho thời hạn phục vụ của nó không nhỏ hơn 20 ữ 25 năm → xây dựng qui tắc tính quá tải:

+ Quá tải bình thờng của BA (dài hạn).

+ Quá tải sự cố của BA (ngắn hạn).

+Khả năng quá tải BA lúc bình th ờng:

-Qui tắc đ ờn cong:

“ Mức độ quá tải bình thờng cho phép tuỳ thuộc vào hệ số điền kín của phụ tải hàng ngày” K qt = f(k dk , t)

cd

tb cd

tb dk

I

I S

Qui tắc 3 %: “Trong điều kiện nhiệt độ không khí xung quanh không vợt quá +35 0 C.

Cứ hệ số phụ tải của máy BA giảm đi 10 % so với 100% thì máy BA đợc phép quá tải

3 %”

Có thể áp dụng đồng thời cả 2 qui tắc để tính quá tải nhng cần phải đảm bảo giới hạn sau:

+ Với máy BA ngoài trời không vợt quá 30 %.

+ Với máy BA đặt trong nhà không vợt quá 20 %.

+ Khả năng quá tải sự cố: quá tải sự cố máy biến áp không phụ thuộc vào điều kiện nhiệt độ xung quanh và trị số phụ tải trớc khi quá tải Thông số này đợc nhà máy chế tạo qui định, có thể tra trong cách bảng.

Khi không có số liệu tra, có thể áp dụng nguyên tắc sau để tính quá tải sự cố cho bất kỳ máy BA nào.

“ Trong trờng hợp trớc lúc sự cố máy BA tải không quá 93 % công suất định mức của

nó, thì có thể cho phép quá tải 40 % trong vòng 5 ngày đêm với điều kiện thời gian quá tải trong mỗi ngày không quá 6 giờ”

•

Chọn dung l ợng máy BA theo phụ tải tính toán:

Vì phụ tải tính toán là phụ tải lớn nhất mà thực tế không phải lúc nào cũng nh vậy →

Cho nên dung lợng chọn theo S tt không nên chọn quá d Ngoài ra còn phải chú ý đến công suất dự trữ khi xẩy ra sự cố 1 máy (dành cho trạm có 2 máy) Những máy còn lại phải đảm bảo CC đợc 1 lợng công suất cần thiết theo yêu cầu của phụ tải.

+ Trong điều kiện bình th ờng:

- Trạm 1 máy S dm≥ S tt

- Trạm n máy n.S dm ≥ S tt

S dm – dung lợng định mức đã hiệu chỉnh nhiệt độ của BA.

S tt - Công suất tính toán của trạm.