HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN

Trình bày các đồ thị phụ tải và các hệ số đặc trưng của phụ tải cũng như cách tính toán phụ tải đễ làm cơ sở cho việc thiết kế hệ thống cung cấp điện.. Bài 3: Tính toán tham số mạng điện

HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN

Ấn bản 2014

MỤC LỤC

MỤC LỤC 1

HƯỚNG DẪN 4

BÀI 1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN 1

1.1 NHỮNG ĐẶC ĐIỂM CHUNG CỦA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT ĐIỆN NĂNG 1

1.2 CÁC DẠNG NGUỒN ĐIỆN 2

1.2.1 Nhà máy nhiệt điện(NĐ) 2

1.2.2 Nhà máy thủy điện:(TĐ) 5

1.2.3 Nhà máy điện gió: 6

1.2.4 Nhà máy điện nguyên tử: 7

1.2.5 Nhà máy điện mặt trời: 8

1.2.6 Nhà máy điện địa nhiệt: 9

1.2.7 Nhà máy điện đại dương: 9

1.2.8 Các loại nhà máy điện khác: 10

1.3 CÁC KHÁI NIỆM CHUNG VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN 10

1.3.1 Ưu điểm của hệ thống điện: 13

1.3.2 Nhược điểm của hệ thống điện: 14

1.4 CÁC YÊU CẦU VỀ CUNG CẤP ĐIỆN 14

1.5 PHÂN LOẠI TRẠM BIẾN ÁP: 16

1.6 C ÂU HỎI : 16

BÀI 2: PHỤ TẢI ĐIỆN 17

2.1 PHỤ TẢI ĐIỆN 17

2.1.1 Khái niệm 17

2.1.2 Phân loại 18

2.2 ĐỒ THỊ PHỤ TẢI 19

2.2.1 Đồ thị phụ tải hàng ngày 19

2.2.2 Đồ thị phụ tải hàng tháng: 20

2.2.3 Đồ thị phụ tải năm: 21

2.3 CÁC HỆ SỐ ĐẶC TRƯNG 24

2.4 CÁCH XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN 28

2.4.1 Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số knc 29

2.4.2 Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo suất tiêu hao điện năng trên một đơn vị sản phẩm 30

2.4.3 Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản xuất 30

2.4.4 Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo k max và P tb (còn gọi là phương pháp số thiết bị hiệu quả nhq) 31

2.4.5 Xác định phụ tải chiếu sáng 33

2.4.6 Xác định phụ tải tính toán của một số phụ tải đặc biệt 33

BÀI 3: TÍNH TOÁN THAM SỐ CỦA MẠNG ĐIỆN 37

3.1 THÔNG SỐ VÀ SƠ ĐỒ THAY THẾ CỦA ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN 37

3.1.1 Sơ đồ tính toán của đường dây điện 37

3.1.2 Thông số và sơ đồ thay thế của đường dây 38

3.1.3 Sơ Đồ Thay Thế 41

3.2 THÔNG SỐ MÁY BIẾN ÁP 41

3.2.1 Máy biến áp 2 cuộn dây 41

3.2.2 Máy biến áp 3 cuộn dây 44

3.2.3 Máy biến áp tự ngẫu 45

3.3 CÂU HỎI 47

BÀI 4: TÍNH TOÁN TỔN THẤT CÔNG SUẤT VÀ ĐIỆN NĂNG TRONG MẠNG ĐIỆN 48

4.1 TỔN THẤT CÔNG SUẤT VÀ ĐIỆN NĂNG TRÊN ĐƯỜNG DÂY 48

4.1.1 Đường dây chỉ có một phụ tải 48

4.1.2 Đường dây cung cấp cho nhiều phụ tải 50

4.1.3 Tổn thất công suất trên đường dây có phụ tải phân bố đều 52

4.1.4 Tổn thất điện năng trên đường dây 53

4.2 T ỔN THẤT ĐIỆN NĂNG VÀ CÔNG SUẤT TRONG MÁY BIẾN ÁP 55

4.2.1 Tổn thất công suất trong máy biến áp 2 dây quấn: 55

4.2.2 Tổn thất công suất trong máy biến áp 3 cuộn dây : 56

4.2.3 Tổn thất công suất trong máy biến áp tự ngẫu 57

4.2.4 Tổn thất điện năng trong máy biến áp 58

4.3 CÂU HỎI 58

BÀI 5: TỔN THẤT ĐIỆN ÁP TRONG MẠNG ĐIỆN 60

5.1 KHÁI NIỆM 60

5.2 TỔN THẤT ĐIỆN ÁP TRÊN ĐƯỜNG DÂY MẠNG ĐIỆN ĐỊA PHƯƠNG 60

5.3 X ÁC ĐỊNH TỔN THẤT ĐIỆN ÁP TRÊN ĐƯỜNG DÂY CÓ PHỤ TẢI PHÂN BỐ ĐỀU 64

5.4 TỔN THẤT ĐIỆN ÁP TRÊN ĐƯỜNG DÂY CÓ DÂY TRUNG TÍNH 66

5.5 CÂU HỎI 69

BÀI 6: CHỌN TIẾT DIỆN DÂY DẪN VÀ CÁP ĐIỆN 71

6.1 KHÁI NIỆM CHUNG 71

6.2 L ỰA CHỌN TIẾT DIỆN DÂY TRÊN KHÔNG VÀ CÁP THEO ĐIỀU KIỆN PHÁT NÓNG 72

6.2.1 Sự phát nóng khi có dòng điện chạy qua 72

6.2.2 Chọn dây dẫn theo điều kiện phát nóng 73

6.3 L ỰA CHỌN TIẾT DIỆN DÂY VÀ CÁP THEO ĐIỀU KIỆN TỔN THẤT ĐIỆN ÁP CHO PHÉP 75

6.4 L ỰA CHỌN TIẾT DIỆN DÂY THEO ĐIỀU KIỆN PHÍ TỔN KIM LOẠI MÀU ÍT NHẤT 79

6.5 L ỰA CHỌN TIẾT DIỆN DÂY THEO MẬT ĐỘ DÒNG ĐIỆN KINH TẾ 84

6.5.1 Mật độ dòng điện kinh tế 84

6.5.2 Chọn tiết diện dây theo mật độ dòng điện kinh tế 86

6.6 LỰA CHỌN TIẾT DIỆN DÂY TRONG MẠNG KÍN 89

6.7 CÂU HỎI 92

7.1 KHÁI NIỆM 94

7.2 XÁC ĐỊNH CÔNG SUẤT TRÊN CÁC NHÁNH 94

7.3 XÁC ĐỊNH TỔN THẤT ĐIỆN ÁP TRONG MẠNG KÍN 99

7.4 CÂU HỎI 102

BÀI 8: GIẢM TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG VÀ ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP TRONG MẠNG ĐIỆN 103 8.1 KHÁI NIỆM CHUNG 103

8.2 MỘT SỐ BIỆN PHÁP BÙ 109

8.2.1 Bù theo điều kiện kinh tế: 109

8.2.2 Bù trong lưới điện xí nghiệp 113

8.3 CÂU HỎI 119

TÀI LIỆU THAM KHẢO 130

HƯỚNG DẪN

MÔ TẢ MÔN HỌC

Hệ thống cung cấp điện là một trong những môn học tiên quyết của chuyên ngành nhằm cung cấp kiến thức cơ bản cho những ai muốn nghiên cứu,thiết kế về các hệ thống cung cấp điện Môn học trang bị những kiến thức cung cấp điện cơ sở trong các nhà máy,xí nghiệp,tòa nhà Từ đó giúp sinh viên có thể thiết kế,vận hành và bảo dưỡng các hệ thống điện trong các nhà máy công nghiệp

NỘI DUNG MÔN HỌC

Bài 1 Tổng quan hệ thống cung cấp điện: Bài này cung cấp cho học viên khái niệm về nguồn điện, các phần dẫn điện và phụ tải tiêu thụ.Ngoài ra còn nêu ra các

ưu và nhược điểm trong các yêu cầu của cung cấp điện

Bài 2: Phụ tải điện: Bài này trình bày khái niệm về phụ tải điện và phân loại Trình bày các đồ thị phụ tải và các hệ số đặc trưng của phụ tải cũng như cách tính toán phụ tải đễ làm cơ sở cho việc thiết kế hệ thống cung cấp điện

Bài 3: Tính toán tham số mạng điện: Bài này trình bày mô hình thay thế các đối tượng trong hệ thống cung cấp điện như máy biến áp,đường dây,tụ,

Bài 4: Tính toán tổn thất điện năng và công suất trong mạng điện: Trong bài này trình bày cách tính toán tổn thất điện năng trên các đường dây trong mạng điện hở,kín đơn giản Trình bày cách tính toán tổn thất công suất,điện năng trong máy biến áp thường,máy biến áp tự ngẫu

Bài 5: Tổn thất điện áp trong mạng điện: Bài này giúp học viên xác định được tổn thất điện áp trong mạng điện địa phương cung như mạng kín đơn giản Ngoài ra cũng trình bày phương pháp tính tổn thất điện áp trong mạng có đường dây trung tính

Bài 6: Lựa chọn tiết diện dây dẫn: Bài trình bày các phương pháp lựa chọn tiết diện dây dẫn trong mạng điện địa phương cũng như mạng kín đơn giản qua đó giúp sinh viên khi ra trường có nhận định về các phương pháp trong chọn tiết diện dây trong thực tế

liên quan trong mạng điện kín đơn giản như: tổn thất điện áp,tổn thất công suất

và phân bố công suất

Bài 8: Giảm tổn thất điện năng và điều chỉnh điện áp trong mạng điện: Bài này trình bày một số ý nghĩa trong việc giảm tổn thất điện năng trong mạng điện Đưa

ra một số phương pháp để giảm tổn thất điện năng cũng như điều chỉnh điện áp

KIẾN THỨC TIỀN ĐỀ

Môn học hệ thống cung cấp điện đòi hỏi sinh viên có nền tảng cơ bản về mạch điện,máy điện,kỹ thuật chiếu sáng và an toàn điện

YÊU CẦU MÔN HỌC

Người học phải dự học đầy đủ các buổi lên lớp và làm bài tập đầy đủ ở nhà

CÁCH TIẾP NHẬN NỘI DUNG MÔN HỌC

Để học tốt môn này, người học cần ôn tập các bài đã học, trả lời các câu hỏi và làm đầy đủ bài tập; đọc trước bài mới và tìm thêm các thông tin liên quan đến bài học

Đối với mỗi bài học, người học đọc trước mục tiêu và tóm tắt bài học, sau đó đọc nội dung bài học Kết thúc mỗi ý của bài học, người đọc trả lời câu hỏi ôn tập và kết thúc toàn bộ bài học, người đọc làm các bài tập

PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ MÔN HỌC

Môn học được đánh giá gồm:

Điểm quá trình: 30% Hình thức và nội dung do GV quyết định, phù hợp với quy chế đào tạo và tình hình thực tế tại nơi tổ chức học tập

Điểm thi: 70% Hình thức bài thi tự luận trong 90 phút Nội dung gồm các bài tập thuộc bài thứ 1 đến bài thứ 8

BÀI 1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ HỆ

THỐNG ĐIỆN

Mục tiêu của bài:

- Nắm vững khái niệm vế hệ thống điện, nhà máy điện, trạm biến áp, các dạng nguồn năng lượng

- Biết phân loại được các hệ thống, nhà máy điện, trạm biến áp

- Nắm bắt được các yêu cầu trong hệ thống cung cấp điện

1.1 NHỮNG ĐẶC ĐIỂM CHUNG CỦA QUÁ TRÌNH

SẢN XUẤT ĐIỆN NĂNG

- Sản xuất và tiêu thụ điện năng phải đồng thời, các sự cố của bất cứ bộ phận nàolàm mất sự cân bằng giữa sản xuất và tiêu thụ đều có thể dẫn đến ngừng làm việcmột phần hay toàn bộ hệ thống

- Các quá trình quá độ trong hệ thống điện xãy ra rất nhanh, nênngười ta phải sử dụng các thiết bị rơle tự động để loại trừ sự cố nhanh chóng

- Sự phát triển của hệ thống điện phụ thuộc vào sự phát triển củanền kinh tế quốc dân và phải được phát triển trước một bước

Hệ thống điện là một bộ phận của hệ thống năng lượng gồm có các máyphát điện, thiết bị phân phối điện, mạng điện và các hộ tiêu thụ điện.Người ta chia hệ thống điện thành 3 bộ phận chính:

1 Nguồn điện:Nhà máy sản xuất điện

2 Bộ phận truyền tải: Mạng điện

3 Các hộ tiêu thụ: Biến đổi điện năng thành các dạngnăng lượng khác

Hình 1.1: HỆ THỐNG ĐIỆN CƠ BẢN

1.2 CÁC DẠNG NGUỒN ĐIỆN

Phân loại các dạng nguồn điện:

Nguồn điện hay còn gọi nhà máy điện là một loại nhà máy sản xuất đăc biêt có nhiệm

vụ biến đổi các dạng năng lượng khác nhau như: năng lượng của nhiên liệu (than, dầu, khí đốt, nguyên tử v.v ) năng lượng của nước, gió, mặt trời v.v thành điện năng để cung cấp cho các hộ tiêu thụ

Căn cứ vào các loại nhiên liệu sử dụng cho nhà máy điện người ta chia ra: Nhà máy nhiệt điện , thủy điện , phong điện , nhà máy điện nguyên tử , nhà máy điện dùng năng lượng mặt trời,nhà máy điện địa nhiệt,nhà máy điện đại dương v.v

1.2.1 Nhà máy nhiệt điện(NĐ)

Trong nhà máy nhiệt điện người ta dùng nhiên liệu là than đá , dầu hoặc khí đốt.v.v… trong đó than đá và khí đốt được sử dụng rộng rãi nhất

Để quay máy phát điện, trong nhà máy nhiệt điện dùng tuabin hơi nước, máy hơi nước, động cơ đốt trong và tuabin khí, tuabin hơi nươc có khả năng cho công suất cao và vận hành kinh tế nên được sử dụng rộng rãi nhất

Nhà máy nhiệt điện còn được chia làm 3 loại: Nhiệt điện tuabin khí ,nhiệt điện ngưng hơi và nhiệt điện trích hơi:

- Nhà máy nhiệt điện trích hơi một phần năng lượng của hơi được sử dụng vào mục đích công nghiệp và sinh hoạt của nhân dân vùng lân cận như hình 1.3

- Nhà máy nhiệt điện tuabin khí dùng khí sản xuất điện năng như hình 1.4

Nhà máy thủy điện dùng năng lượng của dòng nước để sản xuất ra điện năng Gồm có

02 loại: kiểu đập chắn hoặc kiểu ống dẫn

Trong nhà máy điện này, người ta lợi dụng sức gió để quay một hệ thống cánh quạt và truyền động để quay máy phát điện Khó khăn của nhà máy điện này là do tốc độ và hướng gió luôn luôn thay đổi, nên điều chỉnh tần số và điện áp gặp nhiều khó khăn

Hình 1.7: Cánh đồng gió

1.2.4 Nhà máy điện nguyên tử:

1.2.7 Nhà máy điện đại dương:

1.3 CÁC KHÁI NIỆM CHUNG VỀ HỆ THỐNG

ĐIỆN

- - Để nghiên cứu, qui hoạch phát triển hệ thống điện cũng như để quản lý, vận hành, hệ thống điện được phân chia thành các hệ thống tương đối độc lập với nhau

+ Về mặt quản lý:

- Các nhà máy điện do các nhà máy điện tự quản lý

- Lưới điện hệ thống cao áp và siêu cao áp (≥ 220kV) và trạm khu vực do các công ty truyền tải quản lý

- Lưới truyền tải (≤110kV) và phân phối do các công ty điện lực

→ Bộ phận chỉ huy vận hành làm nhiệm vụ theo dõi và điều khiển trực tiếp hoạt động của hệ thống điện, chỉ huy các điều độ cấp dưới thực hiện chương trình hoạt động đã định trước Khi xảy ra các tình huống bất thường thì thực hiện các biện pháp khắc phục nhằm giữ vững chế độ

→ Bộ phận phương thức làm nhiệm vụ chuẩn bị trước chế độ vận hành thỏa mãn các yêu cầu an toàn, chất lượng phục vụ và hiệu quả kinh

+ Về mặt nghiên cứu, tính toán:

Lưới hệ thống: bao gồm các đường dây tải điện và trạm biến áp khu vực(

110,220,500KV)

Hình 1.13: Lưới hệ thống

- Lưới phân phối trung áp (6, 10, 15, 22, 35 kV)

Có 06 dạng chính:

Hình 1.14a: lưới hình tia

Hình 1.14b: lưới hình tia phân đoạn

Hình 1.14c: lưới kín vận hành hở

Hình 1.14e: lưới điện kiểu đường trục

Hình 1.14f: lưới điện có đường dây dự phòng

- Lưới phân phối hạ áp (220/380V)

Gồm có 02 loại chính:

Hình 1.15a: lưới 3 pha 4 dây

Hình 1.15b: lưới 3 pha 5 dây

1.3.1 Ưu điểm của hệ thống điện:

a Đảm bảo phân phối công suất hợp lý và kinh tế nhất , tận dụng các thiết bị

và nguyên liệu địa phương một các hợp lý, do đó giảm giá thành điện năng

b Nâng cao tính chất đảm bảo cung cấp điện liên tục cho các hộ tiêu thụ

c Giảm được phần trăm công suất dự trữ và tăng được công suất đơnvị các tổ

máy

Xây dựng hệ thống điện đòi hỏi phải tốn thêm vốn đầu tư xây dựngcác trạm biến áp và đường dây liên lạc Tuy nhiên, nó sẽ được bù lại nhanh chóngbằng việc hạ giá thành điện năng và tăng độ tin cậy cung cấp điện

1.4 CÁC YÊU CẦU VỀ CUNG CẤP ĐIỆN

- Độ tin cậy cung cấp điện: đảm bảo liên tục cung cấp điện tùy thuộc vào tính chất của hộ dùng điện

- Chất lượng điện năng: gồm có chất lượng điện áp và chất lượng tần số

+ Chất lượng tần số: được đánh giá bằng:

Độ dao động điện áp: sự biến thiên nhanh của điện áp:

Tốc độ biến thiên từ Umax đến Umin không nhỏ hơn 1%/s

- Độ không đối xứng: Phụ tải các pha không đối xứng dẫn đến điện áp các pha không đối xứng, sự không đối xứng này được đặc trưng bởi thành phần thứ

tự nghịch(U2) của điện áp Điện áp không đối xứng làm giảm hiệu quả công tác và tuổi thọ của thiết bị dùng điện, giảm khả năng tải của lưới điện và tăng tổn thất điện năng

- Độ không sin: Các thiết bị dùng điện có đặc tính phi tuyến như máy biến áp không tải, bộ chỉnh lưu, tiristor…làm biến dạng đường đồ thị điện áp, khiến nó không còn là hình sin nữa Xuất hiện các sóng hài bậc cao, góp phần làm méo dạng điện áp, làm tăng tổn thất sắt từ trong động cơ, tổn thất điện môi trong cách điện, tăng tổn thất trong lưới điện và thiết bị dùng điện … Chất lượng điện áp được đảm bảo nhờ các biện pháp điều chỉnh điện áp trong lưới điện truyền tải và phân phối Các biện pháp này chọn lựa trong qui hoạch và thiết kế lưới điện và được hoàn thiện thường xuyên trong vận hành

- An toàn : Hệ thống cung cấp điện phải được vận hành an toàn đối với người và thiết bị Muốn vậy, người thiết kế phải chọn sơ đồ cung cấp điện hợp

lý, các thiết bị điện phải được chọn đúng chủng loại, đúng công suất Công tác xây dựng, lắp đặt phải đúng qui phạm Công tác vận hành quản lý có vai trò đặc biệt quan trọng Người sử dụng phải tuyệt đối chấp hành những qui định về

an toàn sử dụng điện

- Kinh tế : Khi đánh giá so sánh các phương án cung cấp điện, chỉ tiêu kinh

tế chỉ được xét đến khi các chỉ tiêu kỹ thuật nêu trên đã được đảm bảo Chỉ tiêu kinh tế được đánh giá qua: tổng số vốn đầu tư, chi phí vận hành và thời gian thu hồi vốn đầu tư Việc đánh giá chỉ tiêu kinh tế phải thông qua tính toán và so

-

1.5 PHÂN LOẠI TRẠM BIẾN ÁP:

Nhiệm vụ chính của trạm biến áp là truyền công suất và thay đổi điện áp

để điện được truyền từ nhà máy điện đến phụ tải Trạm biến áp được phân ra

làm:

- Theo điện áp: gồm trạm tăng áp và trạm giảm áp

- Theo chức năng: gồm trạm trung gian và trạm phân phối

Hình 1.16:Trạm biến áp

1.6 Câu hỏi :

1 Nêu các thành phần chính trong một hệ thống cung cấp điện ?

2 Chất lượng điện năng được quyết định bởi những yếu tố nào ?

BÀI 2: PHỤ TẢI ĐIỆN

Mục tiêu của bài học:

- Hiểu được khái niệm về phụ tải điện

- Nắm được các loại đồ thị phụ tải và cách tổng hợp

- Tính toán được công suất Ptt,Qtt,Stt,Tmax,A,

2.1 PHỤ TẢI ĐIỆN

2.1.1 Khái niệm

Phụ tải điện là các thiết bị hay là tập hợp các khu vực gồm nhiều thiết bị sử

dụng điện năng để biến đổi thành các dạng năng lượng khác như quang năng,

nhiệt năng, cơ năng, hóa năng,

Phụ tải điện có thể biểu diễn dưới dạng tổng quát:

S = P + jQ (2.1)

Trong đó:

Plà Công suất tác dụng, đơn vị đo lường:

Về trị số:

sin

cos

S Q

S P

Q P

(2.3) (2.4) Điện năng (A) là công suất điện tiêu thụ trong thời gian T

(2.5)

Đơn vị đo lường là Oát_giờ (Wh) ; KWh ; MWh

2.1.2 Phân loại

Phụ thuộc vào mục đích nghiên cứu, phụ tải có thể phân loại theo tínhchất:

- Phụ tải động lực: cung cấp cho các động cơ điện

- Phụ tải chiếu sáng

Phân loại theo khu vực sử dụng:

- Phụ tải công nghiệp: cung cấp cho khu công nghiệp

- Phụ tải nông nghiệp: cung cấp cho khu vực nông nghiêp

- Phụ tải sinh hoạt: cung cấp cho vùng dân cư

Phân loại theo mức độ quan trọng:

- Phụ tải loại 1: khi mất điện ảnh hưởng đến tính mạng con người, thiệt hại lớn cho nền kinh tế quốc dân hoặc ảnh hưởng lớn đến chính trị

- Phụ tải loại 2: khi mất điện có ảnh hưởng đến nền kinh tế, sản xuất nhưng không nghiêm trọng như loại 1

- Phụ tải loại 3: về nguyên tắc có thể mất điện thời gian ngắn không ảnh hưởng nhiều đến các hộ tiêu thụ

Khi thiết kế cung cấp điện cho các phụ tải điện cần chú ý:

- Đối với phụ tải loại 1: khu công nghiệp quan trọng, các thành phố lớn,

các khu vực ngoại giao, công sở quan trọng, các hầm mỏ, bệnh viện, hầm

T

i

i T P dt t P A

0

)(

do đó phải có ít nhất 2 nguồn độc lập hoặc phải có nguồn dự phòng thường

trực Nói cách khác là nặng về kỹ thuật, tính đảm bảo, yếu tố kinh tế (vốn

đầu tư) có thể cao

- Đối với phụ tải loại 2: khu công nghiệp nhỏ, địa phương, khu vực sinh

hoạt đông dân phức tạp v.v… nói chung cũng quan trọng nhưng không

bằng loại 1, khi thiết kế có thể cân nhắc giữa yếu tố kỹ thuật với vốn đầu

tư Nếu không làm tăng vốn đầu tư nhiều hoặc không phức tạp khó khăn

lắm nên thiết kế 2 nguồn cung cấp có thể chuyển đổi khi có sự cố 1 nguồn

- Đối với phụ tải loại 3: chú yếu là các khu vực dân cư khi thiết kế có thể

chỉ 1 nguồn cung cấp

2.2 ĐỒ THỊ PHỤ TẢI

- Quá trình sản xuất và tiêu thụ điện năng xảy ra đồng thời, phụ tải luôn

biến động theo thời gian đường biểu diễn qui luật biến đổi của phụ tải

theo thời gian gọi là đồ thị phụ tải

- Phân loại: có nhiều cách phân loại

+ Theo công suất:

- Đồ thị phụ tải công suất tác dụng P = f(t)

- Đồ thị phụ tải công suất phản kháng Q = f(t)

- Đồ thị phụ tải công suất toàn phần(biểu kiến) S = f(t)

+ Theo thời gian:

- Biểu diễn theo bậc thang, ghi lại giá tri trung bình trong những khoảng nhất định, hình 2.1c

Hình 2.1: Đồ thị phụ tải ngày

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 thụ

Các thông số đặc trưng của đồ thi phụ tải:

- Phụ tải cực đại Pmax; Qmax

- Hệ sô công suất cực đại cosφmax, tương ứng với tgφmax = Qmax/Pmax

- Điện năng tác dụng và phản kháng ngày đêm: A [kWh], Ar [kVArh]

- Hệ số công suất trung bình cos tb, tương ứng với tg tb = Ar/A

Hình 2.2: đồ thị phụ tải hàng tháng

Đồ thị phụ tải hàng tháng cho ta biết được thời gian sử dụng công suất bé

để đưa ra lịch vận hành cũng như sữa chữa một cách hợp lí nhất

2.2.3 Đồ thị phụ tải năm:

Hình 2.3:Đồ thị phụ tải năm

Điệnnăng tác dụng và phản kháng tiêu thụ trong một năm làm việc:

A[kWh/năm],Ar[kVArh/năm]

- Khái niệm về Tmax và

Hình 2.4: Đồ thị biểu diễn T max ,

- (0,124 Tmax.10 4 )2 .8760 (2.9)

- Chế độ làm việc của phụ tải: 3 chế độ

+ Chế độ dài hạn: Chế độ trong đó nhiệt độ của thiết bị 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 hoặc đồ thị phụ tải không thay đổi

trong thời gian làm việc

+ Chế độ làm việc ngắn hạn: Chế độ trong đó nhiệt độ của thiết bị

tăng đến giá trị nào đó trong thời gian làm việc, rồi lại giảm xuống bằng

nhiệt độ môi trường xung quanh trong thời gian nghỉ

+ Chế độ ngắn hạn lặp lại: Chế độ trong đó nhiệt độ của thiết bị

tăng lên trong thời gian làm việc nhưng chưa đạt giá trị cho phép và

lại giảm xuống trong thời gian nghỉ, nhưng chưa giảm xuống nhiệt độ

của môi trường xung quanh Ví dụ: Các động cơ cầu trục, máy biến áp

hàn…

Vì tất cả các thiết bị cung cấp điện từ nguồn đến các đường dây truyền tải đều là thiết bị ba pha, các thiết bị dùng điện lại có cả thiết bị 1 pha (thường công suất nhỏ) Các thiết bị này có thể đấu vào điện áp pha hoặc điện áp dây Khi tính phụ tải cần phải được qui đổi về 3 pha Khi có thiết bị nối vào điện áp pha thì công suất tương đương sang 3 pha:

P đmtđ =3.P đm fa (2.10)

Pđm tđ: công suất định mức tương đương (sang 3 pha)

Pđmfa: công suất định mức của phụ tải một pha

Khi có thiết bị 1 pha nối vào điện áp dây:

Pđm tđ = 3 Pđm fa (2.11)

Pđm tđ: công suất định mức tương đương (sang 3 pha)

Pđm fa: công suất định mức của phụ tải một pha

Khi có nhiều phụ tải 1 pha nối vào nhiều điện áp dây và pha khác nhau:

Pđm tđ = 3 Pđm fa max (2.12)

Để tính toán cho trường hợp này, trước tiên phải qui đổi các thiết bị 1 pha đấu vào điện áp dây về thiết bị đấu vào điện áp pha Sau đó sẽ xác định được công suất cực đại của một pha nào đó

2.3 CÁC HỆ SỐ ĐẶC TRƢNG

- Công suất định mức (Pđm) : được xem là một đại lượng dùng để tính phụ tải điện (ghi sẵn trong lý lịch máy)

Hình 2.5: biểu diễn P đ với P đm

Đơn vị của công suất định mức thường là kW Với một động cơ điện Pđm chính là công suất cơ trên trục cơ của nó,nhưng về thiết kế cung cấp điện ta quan tâm đến công suất đầu vào (công suất đặt) :

(2.13)

đm – hiệu suất định mức của động cơ thường lấy 0,8 ÷ 0,95, nên

để cho tính toán được đơn giản, người ta có thể lấy Pđ = Pđm

- - Phụ tải trung bình (Ptb): là một đặc trưng tĩnh của phụ tải trong một

khoảng thời gian nào đó

(2.14) Trong đó P, Q – điện năng tiêu thụ trong thời gian khảo sát, kW, kVAr

P(t), Q(t) – đồ thị phụ tải thực tế

T – thời gian khảo sát, h

Phụ tải trung bình có thể dùng để đánh giá được mức độ sử dụng thiết bị;

xác định phụ tải tính toán; tính tổn hao điện năng

- Phụ tải cực đại: chia làm 2 nhóm

+ Phụ tải cực đại (Pmax): là phụ tải trung bình lớn nhất tính trong

khoảng thời gian tương đối ngắn (5, 10 hoặc 30 phút) ứng với ca làm việc

có phụ tải lớn nhất trong ngày

Pmax dùng để tính tổn thất công suất lớn nhất, để chọn các thiết

bị điện, chọn dây dẫn và dây cáp theo điều kiện mật độ dòng điện kinh tế…

+ Phụ tải đỉnh nhọn (Pđn): là phụ tải cực đại xuất hiện trong khoảng thời gian rất ngắn (1 ÷2s), nó thường xuất hiện khi khởi động của động

cơ

Pđn dùng để kiểm tra dao động điện áp, điều kiện tự khởi động của động

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

- Phụ tải tính toán (Ptt): là thông số quan trọng trong thiết kế cung cấp điện Ptt là phụ tải giả thiết lâu dài không đổi tương đương với phụ tải thực tế (biến đổi) về mặt hiệu ứng nhiệt lớn nhất

(2.16) ksd nói lên mức độ sử dụng, mức độ khai thác công suất của thiết bị điện trong một chu kỳ làm việc

- - Hệ số phụ tải (kpt): là tỷ số giữa công suất thực tế với công suất định mức của thiết bị:

(2.17) kpt nói lên mức độ sử dụng, mức độ khai thác của thiết bị điện trong thời gian đang xét

- - Hệ số cực đại (kmax): là tỷ số giữa phụ tải tính toán và phụ tải trung

bình trong khoảng thời gian đang xét:

(2.18)

- - kmax thường được tính ứng với ca làm việc có phụ tải lớn nhất Muốn

tìm kmax hoặc tra bảng hoặc dựa vào đường cong kmax=f(nhiệuquả,

- - Số thiết bị hiệu quả (nhq): là số thiết bị giả thiết có cùng công suất và

chế độ làm việc:

(2.20) Khi số thiết bị dùng điện trong nhóm n > 5, tìm nhq theo bảng

hoặc đường cong cho trước

Trình tự tính như sau:

Trong đó: n - số thiết bị trong nhóm

n1 - số thiết bị có công suất không nhỏ hơn một nửa công suất của thiết bị có công suất lớn nhất

P và P1 - tổng công suất ứng với n và n1 thiết bị

Từ n* và P* tra đường cong hình 2.7, tìm nhq* và tìm được nhq =

nhq*.n

Hình2.7:đường cong n hq

2.4 CÁCH XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN

Có nhiều phương pháp để xác định phụ tải tính toán (PTTT) nhưng chưa có

phương pháp nào là vừa cho kết quả chính xác lại vừa có cách tính đơn giản

Vì vậy tuỳ theo giai đoạn thiết kế, tuỳ theo yêu cầu cụ thể mà chọn phương

phap thiết kế cho thích hợp

2.4.1 Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt

và hệ số knc

(2.21) Trong đó:

knc là hệ số nhu cầu của thiết bị, tra trong sổ tay kỹ thuật

Pđi, Pđmi - công suất đặt và công suất định mức của thiết bị thứ i, kW

Nhược điểm của phương pháp này là kém chính xác, bởi vì knc được tra

trong tài liệu kỹ thuật, nó không phụ thuộc vào chế độ vận hành và số

thiết bị trong nhóm máy Do đó nếu chế độ vận hành và số thiết bị trong

nhóm thay đổi nhiều thì kết quả tính theo hệ số nhu cầu sẽ kém chính xác

2.4.2 Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo

suất tiêu hao điện năng trên một đơn vị sản

phẩm

(2.23) Trong đó :

a0- suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm,

kWh/đvsp

M - số sản phẩm sản xuất ra trong một năm

Tmax - thời gian sử dụng công suất cực đại

Nếu M là số sản phẩm sản xuất ra trong ca mang tải lớn nhất thì Tmax = 8h

Đây là phương pháp hay được dùng để xác định phụ tải tính toán của các nhà máy xí nghiệp có chủng loại sản phẩm ít, sản xuất tương đối ổn định Ví

dụ như các nhà máy dệt, nhà máy sợi, các trạm bơm, trạm nén khí…

2.4.3 Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo

suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản xuất

2.4.4 Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo k max và P tb (còn

gọi là phương pháp số thiết bị hiệu quả nhq)

P tt =k max P tb =k max k sd P dm (2.25)

Trong đó: Pđm - công suất định mức

ksd, kmax – hệ số sử dụng và hệ số cực đại

Chú ý:

kpt – hệ số mang tải của thiết bị

Gần đúng: kpt = 0,9 đối với thiết bị làm việc ở chế độ dài hạn

kpt = 0,75 đối với thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại

Đường cong hình 2.6 chỉ cho đến giá trị nhq = 300 Nếu nhq > 300 và

ksd < 0,5 thì hệ số kmax được lấy ứng với nhq = 300 Còn khi nhq > 300

Đây là phương pháp hay được dùng trong thực tế để xác định phụ tải tính

toán cho các xí nghiệp công nghiệp bởi nó không quá phức tạp mà lại tính

đến cả công suất, chế độ làm việc (thông qua hệ số kmax) của các thiết bị

có trong nhóm, do vậy kết quả tính toán khá tin cậy

Ví dụ 2.1: Xác định phụ tải tính toán của phân xưởng cơ khí với các thông

số sau:

Tên máy Số lượng Pđm(kW)/1máy cosφ

Từ n* và P* tra đường cong → nhq* = 0,56

Số thiết bị hiệu quả n = nhq*.n = 0,56.38 = 21,2

Từ nhq và ksd tra đường cong → kmax = 1,82