Bài giảng cung cấp điện (đại học chính quy)

ý nghĩa của đồ thị phụ tải Từ đồ thị phụ tải ta có thể xác định được các tham số của mạng điện như: Tmax, Kđk, Kmt…thông qua các tham số này cho phép ta lựa chọn thiết bị, xác định lượng

Tổng quan về học phần

1 Đặc điểm của quá trình sản xuất và phân phối điện năng

* Đặc điểm của điện năng

- Điện năng sản xuất ra không dự trữ được nó mang tính đồng thời ( trừ một số trường hợp cá biệt với công suất nhỏ như pin, ắc quy…) Tại mọi lúc ta phải đảm bảo cân bằng giữa

điện năng được sản xuất với điện năng tiêu thụ kể cả tổn thất do truyền tải

- Điện năng được tạo ra từ các nguồn năng lượng khác và ngược lại

- Quá trình về điện xảy ra rất nhanh

Ví dụ: Sóng điện từ lan truyền trong dây dẫn với tốc độ  3.108 m/s Quá trình quá độ xảy rất nhanh Vì vậy đòi hỏi sử dụng các thiết bị tự động trong vận hành và trong điều khiển một cách có hiệu quả

- Công nghiệp điện lực có liên quan chặt chẽ đến hầu hết các ngành kinh tế quốc dân

Đó là một trong những động lực tăng năng suất lao động tạo lên sự phát triển nhịp nhành trong cấu trúc kinh tế

- Vốn đầu tư lớn

- Thời gian hoàn thành lâu

* Đặc điểm của cung cấp điện xí nghiệp công nghiệp

- Việc cung cấp điện phải đảm bảo tính đồng thời cùng với quá trình sản xuất

Sự khác biệt so với mạng điện nông thôn, đô thị được thể hiện: Những hộ tiêu thụ điện tập trung công suất lớn

Điện năng cấp cho xí nghiệp từ các trạm trung gian bằng các đường dây trung áp

2/ Các dạng nguồn điện

1/ Nhà máy nhiệt điện:(NĐ)

Quá trình biến đổi năng lượng trong nhà máy nhiệt điện xảy ra như sau

• Nhiệt năng ( của than)  cơ năng ( tua bin)  điện năng (máy phát điện)  Nhà máy nhiệt điện chạy than

• Nhiệt năng ( của khí ga)  cơ năng ( tua bin khí)  điện năng (máy phát điện)  Nhà máy nhiệt điện chạy khí

• Nhiệt năng ( của dầu)  cơ năng (động cơ điêzen)  điện năng (máy phát điện)  Nhà máy nhiệt điện điêzen

Nhiệt độ được tạo ra do đốt nhiên liệu( than, dầu …) sẽ làm nóng hơi nước tới thông

số sau: (áp suất P = (130  240) Kg/cm2, to = (540  5650c) rồi đưa đến tua bin quay máy phát dẫn đến điện năng

* Ưu nhược điểm:

- Ưu điểm:

+ Tận dụng nguồn nguyên liệu sẵn có

+ Việc sản xuất tới đâu được đưa ngay lên lưới điện cao áp

- Nhược điểm: + Tính linh hoạt kém

+ Việc khởi động và tăng phụ tải còn kém

+ Hiệu suất thấp 30%  40%

+ Khối lượng nguyên liệu lớn, làm ô nhiễm môi trường

2/ Nhà máy thuỷ điện:(TĐ)

Quá trình biến đổi năng lượng trong nhà máy thuỷ điện xảy ra như sau

• Thuỷ năng ( của cột nước)  cơ năng ( tua bin nước)  điện năng (máy phát điện)  Nhà máy thuỷ điện

Đặc điểm: Giá thành rẻ, hơn nữa công trình thuỷ điện bao giờ cũng kết hợp với tưới tiêu, chống lũ, giao thông

Công suất nhà máy được xác định: P  9,8.Q.H.

Trong đó Q: là lưu lượng nước ( m3/giây )

H: là chiều cao cột nước ( m)  : là hiệu suất tua bin

* Ưu nhược điểm:

- Ưu điểm:

+ Giá thành điện năng rẻ

+ Mức độ tự động hoá được thực hiện dễ dàng

+ Mở máy nhanh lên đáp ứng được nhu cầu

+ ít sự cố

+ Vận hành đơn giản

+ Hiệu suất cao tới trên 80%

- Nhược điểm:

+ So với nhà máy nhiệt điện có cùng công suất thì vốn đầu tư nhiều hơn

+ Thời gian xây dựng lâu hơn

+ Phụ thuộc nhiều vào thời tiết do lưu lượng nước đổ về

3/ Nhà máy điện nguyên tử (ĐNT)

ở nước ta hiện nay chỉ mới tiến hành nghiên cứu khả năng xây dựng ĐNT từ năm

2010 trở đi

* Đặc điểm: Là quá trình sản xuất điện năng từ nhiệt năng do phản ứng hạt nhân tạo ra

* Nguyên lý hoạt động: Nhiệt năng do phản ứng hạt nhân tạo ra sẽ biến thành cơ năng và từ cơ năng biến thành điện năng

* Ưu, nhược điểm:

- Ưu điểm:

+ Khả năng làm việc độc lập

+ Tốn ít nhiên liệu

+ Vận hành linh hoạt, hiệu suất

+ Không thải khí ra ngoài khí quyển

- Nhược điểm:

+ Vốn xây dựng lớn

+ Nguy hiểm cho người và thiết bị do phóng xạ

4/ Nhà máy điện nhiệt hạch

Làm việc trên nguyên lý sử dụng phản ứng hạt nhân hyđrô siêu nặng H2(D)và triti H3(T).Các hạt (D) và (T) kết hợp với nhau tạo thành hêli đồng thời giải phóng ra một năng lượng khổng lồ

5/ Nhà máy điện từ - thuỷ động

Nguyên lý làm việc của nhà máy này là đưa một luồng plasma được tạo ra từ đốt nóng thuỷ

động chạy rất nhanh qua một ống phun có từ trường mạnh, các hạt điện tích âm và dương chuyển động về các cực đối diện, chúng va đập vào các điện cực và sinh ra dòng điện nhờ hiệu điện thế cảm ứng

6/ Các nhà máy điện dùng năng lượng tái sinh

điện (Sơn la), điện nguyên tử, ta còn sử dụng năng lượng gió, mặt trời để sản xuất nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của người tiêu dùng

3/ Hộ tiêu thụ và phân loại

* Khái niệm: Hộ tiêu thụ là tất cả các máy móc, dụng cụ dùng để biến đổi điện năng thành các dạng năng lượng khác

* Phân loại: Tuỳ theo tầm quan trọng trong nền kinh tế và xã hội, hội tiêu thụ được cung cấp với điện với mức độ tin cậy khác nhau và được phân ra làm 3 loại

- Hộ tiêu thụ loại 1:

Đặc điểm là những hộ tiêu thụ mà khi ngừng cung cấp điện sẽ dẫn đến tổn thất về

kinh tế đe doạ đến tính mạng con người hoặc ảnh hưởng đến chính trị quốc gia VD: Phòng cấp cứu trong bệnh viện, văn phòng chính phủ, nhà máy hoá chất

Phương án cung cấp cho phụ tải loại này từ nguồn độc lập, thời gian mất điện cho

phép bằng thời gian đóng thiết bị dự trữ Tức nó yêu cầu cần phải nâng cao tính liên tục cung cấp điện đến tối đa

- Hộ tiêu thụ loại 2:

Đặc điểm là những hộ tiêu thụ mà nếu ngừng cung cấp điện chỉ liên quan đến hàng

loạt sản phẩm không sản xuất được dẫn đến thiệt hại về mặt kinh tế do hư hỏng sản phẩm, ngừng trệ sản xuất, lãng phí lao động VD: Các phân xưởng cơ khí, xí nghiệp công nghiệp nhẹ

Phương án cung cấp có hoặc không có nguồn dự trữ, việc chọn phương án cần dựa

vàp kết quả so sánh giữa vốn đầu tư phải tăng thêm và giá trị thiệt hại kinh tế do ngừng cung cấp điện và thời gian mất điện cho phép bằng thời gian đóng nguồn dự trữ bằng tay

- Hộ tiêu thụ loại 3 :

Đặc điểm là những hộ còn lại cho phép với mức độ tin cậy thấp (khu nhà ở, nhà kho, trường học ) cho phép mất điện trong thời gian sửa chữa, thay thế thiết bị sự cố nhưng thường không cho phép quá 1 ngày đêm ( 24h)

Phương án cung cấp điện ta có thể dùng một nguồn điện

Nhận xét: Việc phân loại và đánh giá một cách đúng đắn hộ tiêu thụ, đó là kết quả bước

đầu Qua đó lựa chọn phương án cung cấp điện cho hợp lý, phù hợp nhất cả về mặt kinh tế

và kỹ thuật Để xác định loại hộ tiêu thụ điện năng của các ngành sản xuất khác nhau ta cần nghiên cứu các đặc điểm nhu cầu và những hướng dẫn cần thiết của ngành đó

4/ Những yêu cầu và nội dung chủ yếu khi thiết kế cung cấp điện

Mục tiêu chính của thiết kế cung cấp điện là đảm bảo cho hộ tiêu thụ luôn luôn đủ điện năng với chất lượng nằm trong phạm vi cho phép

5/ Những yêu cầu khi thiết kế cung cấp điện

Một phương án cung cấp điện xí nghiệp, công nghiệp được xem là hợp lý khi thoả mãn những nhu cầu sau

- Vốn đầu tư nhỏ, chú ý đến tiết kiệm

- Chi phí vận hành hàng năm thấp

- Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cao tuỳ theo tính chất hộ tiêu thụ

- Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị

- Thuận tiện cho vận hành, sửa chữa…

- Chất lượng điện áp được đánh giá 2 chỉ tiêu (U và f), sai số nằm trong phạm vi giá trị cho phép so với định mức

Chỉ tiêu tần số do cơ quan điều khiển hệ thống điện điều chỉnh (trừ hộ tiêu thụ lớn tới hàng chục MW)

Chỉ tiêu điện áp do người thiết kế quan tâm đến Điện áp lưới trung và hạ áp cho phép dao động quanh giá trị ( 5% ) Uđm Đối với những phụ tải có yêu cầu cao về chất lượng

điện áp như: Nhà máy hoá chất điện tử, cơ khí chính xác cho phép dao động quanh giá trị ( 2,5% ) Uđm

6/ Những nội dung chủ yếu khi thiết kế cung cấp điện.

- Bước 1: Thu thập dữ liệu ban đầu

+ Nhiệm vụ, mục đích thiết kế cung cấp điện

+ Đặc điểm quy trình công nghệ của chương trình sẽ được cung cấp điện + Dữ liệu về nguồn điện, công suất hướng cung cấp điện, khoảng cách đến hộ tiêu thụ

+ Dữ liệu về phụ tải, công suất phân bố và phân loại hộ tiêu thụ

Bước 2: Tính toán phụ tải

+ Danh mục thiết bị điện

+ Tính phụ tải động lực, chiếu sáng

+ Tính toán ngắn mạch trong mạng cao áp, hạ áp

Bước 6: Lựa chọn các trang thiết bị điện

+ Lựa chọn máy biến áp

+ Lựa chọn thiết bị dây dẫn

+ Lựa chọn thiết bị ứng với điện áp cao, hạ áp

Bước 7: Tính toán chống sét và nối đất

+ Tính toán chống sét cho chạm biến áp

+ Tính toán chống sét cho đường dây cao áp

+ Tính toán nối đất trung tính của máy biến áp hạ áp

Bước 8: Tính toán tiết kiệm điện năng và nâng cao hệ số công suất cos

+ Các phương án tiết kiệm và nâng cao hệ số cos

+ Phương pháp bù bằng tụ điện: Trước hết ta phải xác định dung lượng tụ và phân phối hợp lý

Bước 9: Bảo vệ rơle và tự động hoá

+ Bảo vệ rơle cho máy biến áp, đườn dây cao áp, các thiết bị điện công suất lớn là cần thiết

+ Các biện pháp tự động hoá

+ Các biện pháp thông tin điều khiển

Bước 10: Hồ sơ thiết kế cung cấp điện

+ Bảng thống kê các dữ liệu ban đầu

Chương 1: phụ tảI điện 1.1 Khái niệm chung

- Hộ dùng điện là tất cả các thiết bị máy móc dụng cụ dùng để biến đổi điện năng thành các dạng năng lượng khác

- Phụ tải điện: Là đại lượng biểu thị mức độ tiêu thụ của các hộ dùng điện như dòng

điện (I), điện áp (U), công suất (P), điện năng (A)

1.1.2 Đặc điểm của phụ tải điện xí nghiệp:

1/ Các thiết bị động lực công nghiệp

Bao gồm các động cơ quạt máy, khí nén, máy bơm làm việc ở chế dộ dài hạn Công suất từ một đến hàng nghìn KW, sử dụng điện áp (0,25 ữ 10 KV) Có phụ tải tương đối bằng phẳng dặc biệt là những động cơ có công suất lớn Phụ tải này thường đối xứng ba pha có

hệ số công suất từ (0,80 ữ 0,85) Các thiết bị nâng hạ vận chuyển làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại có hệ số công suất từ (0,3 ữ 0,8) có thể sử dụng điện áp xoay chiều, một chiều

2/ Các thiết bị chiếu sáng

Thường là thiết bị một pha có công suất nhỏ Phụ tải này ít biến đổi nhưng phụ thuộc vào thời gian và các mùa trong năm Nói chung phụ tải chiếu sáng có thể ngừng cung cấp để sửa chữa, tuy nhiên trong những trường hợp không cho phép mất điện nâu, như những khu vực sản xuất, khu vực thành phố

3/ Các thiết bị biến đổi

Là các thiết bị có nhiệm vụ biến đổi dòng điện xoay chiều thành dòng một chiều, hoặc biến đổi dòng ba pha tần số khác 50 Hz Các thiết bị biến đổi gồm các loại: Máy phát

4/ Các động cơ truyền động máy gia công

Là thiết bị thông dụng, có dải công xuất thông dụng từ vàiđến hàng trăm Kw, gồm nhiều kiểu khác nhau nhưng đa số là động cơ KĐB 3 pha với điện áp định mức là 220v, 380v, 660v Hệ số công suất giao động trong phạm vi rộng phụ thuộc vào quy trình công nghệ ở một số máy yêu vầu tốc độ quay lớn, điều chỉnh thường xuyên, phụ tải bằng phẳng nên dùng động cơ điện một chiều lấy điện từ các bộ biến đổi Nói chung các thiết bị này xếp vaò hộ loại 2, một số ít là loại 1

5/ Các lò điện và thiết bị nhiệt Như:

Lò điện trở: Hệ số công suất gần bằng 1 Gồm các loại: Lò phản ứng, lò hồ quang, lò

1.2.2 ý nghĩa của đồ thị phụ tải

Từ đồ thị phụ tải ta có thể xác định được các tham số của mạng điện như: Tmax, Kđk,

Kmt…thông qua các tham số này cho phép ta lựa chọn thiết bị, xác định lượng điện năng tiêu thụ, đánh giá chế độ làm việc của mạng điện và lựa chọn phương thức vận hành hợp lý, kinh

tế nhất

Ngoài ra đối với nhà máy người ta căn cứ vào đồ thị phụ tải để lập kế hoạch sản xuất,

nhằm cân bằng lượng điện năng sản xuất và tiêu thụ Kế hoạch dự trữ nhiên liệu, sửa chữa

định kỳ các tổ máy, mà không gây thiếu hụt công suất trong hệ thống điện

Để liên kết các nhà máy điện với nhau nhằm giảm công suất cực đại và san bằng đồ thị phụ tải Do đó nâng cao hiệu suất làm việc của các nhà máy làm giảm giá thành điện năng

Hệ số điền kín cho phép xác định được chế độ làm việc ( quá tải hay non tải) của các máy biến áp, từ đó chọn số lượng, dung lượng MBA và thời gian hoạt động kinh tế nhất

Lựa chọn nguồn cung cấp và sơ đồ cung cấp hợp lý

1 2.3 Phương pháp xây dựng đồ thị phụ tải điện:

1/ Đồ thị phụ tải ngày:

a/ Phương pháp thu thập số liệu

+ Phương pháp đo đếm từ xa: Tại các vị trí cần quan sát phụ tải người ta đặt các bộ cảm biến, các thiết bị đo và truyền tín hiệu Các thông tin về phụ tải và các tham số có liên quan của mạng được truyền tới trung tâm xử lý số liệu PP này đòi hỏi vốn đầu tư cao về trang thiết bị

+ Phương pháp bán tự động: Người ta đặt các đồng hồ tự ghi hoặc các bộ cảm biến nhận thông tin cần thiết của phụ tải Các thiết bị này sẽ ghi vào bộ nhớ các tín hiệu cần thiết sau một khoảng thì gian nhất định hoặc ghi liên tục PP này không đòi hỏi vốn đầu tư cao về trang thiết bị

+ Phương pháp gián tiếp: PP này dùng trong giai đoạn thiết kế cung cấp điện, do đó hiệu quả kinh tế cao Căn cứ vào chế độ làm việc của từng nhóm trong ngày để xác định công suất của các thiết bị trong khoảng thời gian nhất định

+ Phương pháp trực tiếp: Dựa vào chỉ số của dụng cụ được theo dõi trong những khoảng thời gian nhất định (30’ hoặc 60’) trong ngày và đo nhiều ngày và nhiều lần thì đồ thị chính xác hơn

b/ Xử lý số liệu: Việc xử lý số liệu được thực hiện dựa trên các quy luật xác suất thống kê

Số liệu sau khi thu thập được xử lý sơ bộ để loại bỏ các sai số có thể xuất hiện trong các phép đo và xắp xếp theo biểu bảng để tạo điều kiện thuận lợi cho các bước xử lý tiếp theo

c/ Xây dựng đồ thị phụ tải

Tương ứng với chuỗi thời gian từ (1ữ24) giờ ta sẽ được chuỗi công suất tương ứng Biểu diễn mối quan hệ này nên hệ trục toạ độ, với trục tung là phụ tải trục hoành là thời gian ta sẽ nhận được đồ thị phụ tải ngày

Chú ý: Khi đo đếm cần phải tuân theo các đặc tính sau; Ngày làm việc, ngày nghỉ, ngày đầu tuần, ngày lễ tết Nhìn chung khu vực nông thôn chênh lệch không đáng kể Nhưng đối với các xí nghiệp công nghiệp là đáng kể khi đó phải quy về ngày làm việc Đồ thị phụ tải ngày sau khi xử lý sơ bộ số liệu ta sẽ biểu diễn phụ tải trên trục tung tương ứng với thời gian trên trục hoành dưới dạng bậc thang

Với một năm có 365 ngày thì có 190 ngày mùa hè và 175 ngày mùa đông

Cách vẽ:

Kẻ đường thẳng đi qua điểm cao nhất của đồ thị phụ tải ngày đêm và xác định thời gian tác

động của phụ tải trong năm tức là ứng với P1 ta sẽ có

- Là thông số chính và được ghi trên thiết bị hoặc lý lịch của máy

- Đối với động cơ điện không đồng bộ, động cơ một chiều, công suất định mức kW ( công suất tác dụng )

- Đối với động cơ đồng bộ, máy biến áp được đo bằng kVA (công suất biểu kiến) và định mức

2/ Công suất đặt ( P đ )

- Là công suất đầu vào của thiết bị

n

n d

P P

P’

đm: Là công suất định mức đã quy đổi về chế độ làm việc dài hạn,

Pđm, Sđm, Cosđm đm: Các tham số định mức cho trong lý lịch máy

3/ Phụ tải trung bình:

- Là một đặc trưng tĩnh của phụ tải trong một khoảng thời gian nào đó

Phụ tải trung bình tính theo công suất phụ tải tiêu thụ trung bình trong khoảng thời gian bất

kỳ

Ptb =

t

dt t p

t



0

) (

; Qtb =

t

dt t Q

t



0

) (

Trong đó: Q(t); P(t): là hàm biến thiên theo phụ tải

t: thời gian khảo sát (h)

Trên thực tế phụ tải trung bình có thể xác định theo mức tiêu thu điện năng

- Phụ tải trung bình:

Dòng điện tính theo phụ tải trung bình:

Với lưới điện 3 pha:

3

*

2 2

n

tb tb tb

U

Q P

n

i

i i tb

t

t P p

1 1

Với lưới điện 1 pha :

n

tb tb tb

U

Q P I

2 2





4/ Phụ tải cực đại: (P max )

a phụ tải cực đại ổn định:

- Là công suất tiêu thụ lớn nhất trong khoảng thời gian 30 phút

- Đây là công suất để đánh giá chế độ làm việc và chọn các thiết bị điện theo điều kiện phát nóng cho phép

b Phụ tải cực đại đỉnh nhọn:

- Là phụ tải xuất hiện thời gian ngắn (12) giây và thường xuất hiện khi khởi động động cơ Giá trị này để kiểm tra dao động điện áp, điều kiện tự khởi động động cơ

- Nếu số lần xuất hiện phụ tải này càng lớn thì mức độ ảnh hưởng tới sự làm việc bình thường của các thiết bị khác trong mạng càng cao

5/ Công suất phản kháng (Q)

- Khi một thiết bị làm việc nó tiêu thu một lượng công suất điện dung Qc để trao đổi với

điện trườngvà một công suất điện cảm Ql để trao đổi với từ trường

- Ngoài ra Q cần thiết cho quá trình điều chỉnh điện áp và dự trữ công suất trong hệ thống

điện

6/ Phụ tải tính toán: P tt ;Q tt ; S tt

- Là phụ tải giả thiết không đổi lâu dài của các phần tử trong hệ thống cung cấp điện (máy biến áp, đường dây…) tương đương với phụ tải thực tế biến đổi theo điều kiện tác dụng nhiệt nặng nề nhất

- Phụ tải tính toán dùng để lựa chọn máy biến áp, các thiết bị điện phát nóng cho phép Quan hệ giữa phu tải tính toán và các phụ tải tính toán khác

n

i tbi

dm

tb sd

p

p P

P K

1

1

(đối với nhiều thiết bị)

Nếu có đồ thị phụ tải như hình vẽ

) t t

(t P

t P t

P t P

n 2

1 đm

n n 2

2 1 1

P P P

Kết luận: Kđt là tỷ số giữa công suất tác dụng tính toán cực đại tại nút khảo sát của hệ thống cung cấp điện với tổng các công suất tác dụng tính toán cực đại của các nhóm hộ tiêu thụ riêng biệt nối vào nút đó

Hệ số đồng thời phản ánh sự xê dịch phụ tải cực đại nửa giờ của phụ tải riêng biệt với phụ tải cực đại nửa giờ chung của tổng các thiết bị

Với đường dây cao áp kđt = 0,851

Với thanh cái của tram hạ áp và đường dây phía bên ngoài xí nghiệp kđt = 0, 9  1

4/ Hệ số nhu cầu: k nc  1

Là tỷ số giữa công suất đặt của nhóm tiêu thụ :

hq sd

nc

n K

5/ Hệ số điền kín đồ thị phụ tải

Là tỉ số giữa công suất trung bình với công suất cực đại trong thời gian khảo sát

9/ Hệ số hình dáng:

10/ Hệ số mang tải cực đại:

1.3.3 Các tham số

1/ Số thiết bị hiệu quả: (nhq)

Giả thiết có một nhóm gồm n thiết bị có công suất định mức và chế độ làm việc khác nhau, ta gọi nhq là số thiết bị tiêu thụ điiện năng hiệu quả của nhóm đó Đấy là một số quy

đổi gồm nhq thiết bị có công suất định mức và chế độ làm việc như nhau và tạo nên phụ tải tính toán bằng phụ tải tiêu thụ bởi n thiết bị tiêu thụ

đmi

hq

P

P n

1

2

2 n

1 i

Xác định tổng công suất của n1 thiết bị ( Pđm n1)

720 n

P

đm

 nhq* = 0 51  nhq = nhq* n = 14

2/ Điện năng tiêu thụ A =  Pi ti

3/ Thời gian sử dụng công suất cực đại Tmax

nba mt

n

i

i i f

P t

t P

2

M i i i M

P

t P T





1 4 Các phương pháp xác định phụ tải tính toán

1.4.1 Phương pháp suất tiêu hao điện năng trên một đơn vị sản phẩm

Biểu thức tính:

ca

ca tt

T

W M



Trong đó MCa : số lượng sản phẩm sản suất trong 1 ca

Tca: thời gian của ca có phụ tải lớn nhất ( h)

W0: Suất tiêu hao điện năng trên một đơn vị sản phẩm (kwh/ 1đvsp)

Khi biết W0 và M (tổng sản phẩm sản xuất trong một năm) của phân xưởng ta có:

max 0

*

T

W M

Ptt 

Trong đó Tmax: là thời gian sử dụng công suất lớn nhất ( h)

1.4.2 Phương pháp suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản xuất

Ptt = P0 F Trong đó: F: là diện tích bố trí nhóm hộ tiêu thụ ( m2)

P0: là suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản xuất là 1 m2 (kW/ m2 )

Nhận xét: Phương án này có sai số lớn, chỉ được dùng để tính toán cho các phân xưởng có

mật độ máy móc tương đối đồng đều như xưởng dệt, may và tính toán chiếu sáng

n

i

i i

tb

P P

1

1

cos cos

, 43

4 , 2 5 , 0 7 , 0 2 4 38 , 0 10 57 , 0 6 , 0 6 , 0 5 , 4 2 62 , 0 8 , 2 3

sd

P

K P

K

hq

sd sd

nc

n

K K

, 43

4 4 , 2 85 , 0 4 2 65 , 0 10 7 , 0 6 75 , 0 5 , 4 2 8 , 0 8 , 2 3

cos cos

n

i

i i

5 , 28

kVA Cos

P S

n

i

i i tb

P P

1

1

cos cos

1 , 36

2 2

kVAR P

S Qtt  tt  tt 

, 0

cos cos

n

i

i i

Với kpt : Hệ số phụ tải từng máy chỉ có thể lấy gần đúng

kpt = 0,9 thiết bị làm việc chế độ dài hạn

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

- nhq >300; ksd <0,5 thì: kmax lấy với nhq =300

P

1

- Với các phụ tải có đồ thị phụ tải bằng phẳng (máy bơm)

Ptt  Ptb = ksdPđm

1.5 Phương pháp tính một số phụ tải đặc biệt

1.5.1 Xác định phụ tải tính toán cho thiết bị một pha

Khi nối thiết bị một pha vào hệ thống điện sẽ xẩy ra hiện tượng không cân bằng giữa các pha Phụ tải không cân bằng giữa các pha tính tại tủ phân phối hoặc đường dây chính của hệ thống gọi là công suất không cân bằng so với phụ tải của nhóm thiết bị ba pha

a) Nếu công suất không cân bằng < 15% tổng công suất ba pha thì các thiết bị một pha được coi như thiết bị ba pha có công suất tương đương

b) Nếu công suất không cân bằng > 15% tổng công suất ba pha thì phụ tải tính toán

được qui đổi về ba pha Ptt(max) của thiết bị một pha được tính như sau:

- Thiết bị một pha nối vào điện áp pha của mạng điện thì :

Ptt 3pha = 3 Ptt 1pha(max)

Trong đó: Ptt1pha(max): Là tổng công suất của các thiết bị một pha của pha có phụ tải lớn nhất

- Thiết bị một pha nối vào điện áp dây của mạng

Trong đó: Pqđ;Qq đ : Công tác dụng và phản kháng qui đổi

Pi j;Qi j : Công suất giữa pha i và pha j

pi j ;qi j : Các hệ số qui đổi phụ thuộc hệ số coscho bảng sau :

Trong đó: Pab, Pac - Là công suất của thiết bị 1 pha nối vào điện áp Uab, Uac

Pao - Là công suất của thiết bị 1 pha nối vào điện áp Uao

p(ab)a, p(ac)a - Là các hệ số qui đổi nối từ điện áp dây về điện áp pha A

1.5.2 Xác định phụ tải đỉnh nhọn

a) Nội dung phương pháp

Phụ tải đỉnh nhọn thường được tính dưới dạng dòng điện đỉnh nhọn

- Đối với một máy dòng điện đỉnh nhọn chính là dòng mở máy

Iđn = Imm= Kmm Iđm (Kmm: bội số mở máy động cơ)

- Khi động cơ có số liệu chính xác thì Kmm được lấy như sau:

Động cơ KĐB rô to lồng sóc: Kmm= 57

Đọng cơ một chiều và động cơ KĐB dây quấn Kmm= 2 5

- Đối với một nhóm máy dòng điện đỉnh nhọn xuất hiện khi có dòng mở máy lớn nhất trong nhóm mở máy

Iđn = Imm max+ ( Itt- Ksd Iđm(max))

Trong đó :

Itt : Dòng điện tính toán của nhóm máy

Ksd: Của động cơ có dòng điện mở máy lớn nhất

Iđm max: Dòng điện định mức của động cơ có dòng điện mở máy lớn

Bài giải: Động cơ nâng hàng có Imm max= 27,5 5,5 = 151 (A)

Phụ tải tính toán của nhóm qui đổi về chế độ dài hạn

Ptt = P’

đm= Pđ = 14 0.25 +6 0,15+12 0,15 = 13,97( kW)

cos cos

n

i

i i

Q

Dòng định mức của động cơ nâng hàng qui đổi về dài hạn

Iđm = 0,25 23,4 = 11,7(A)

Dòng điện tính toán của nhóm là:

Dòng đỉnh nhọn của đường dây cung cấp là:

Iđn= Imm max+ ( Itt- Ksd Iđm(max)) = 151 + ( 37,1 - 0,1*13,75) = 186,7(A)

1.6 Xác định phụ tải tính toán cho phân xưởng, xí nghiệp

a) Phụ tải chiếu sáng : Xác định theo phương pháp gần đúng

) ( 1 , 37 380

3

4 , 24

S I

n tt

- Hệ số nhu cầu (knc)

Trong trường hơp đối với cac phân xưởng sẽ có knc khác nhau

+ Đối với phụ tải nhỏ knc = 1

+ Đối với phụ tải lớn knc = 0,95

+ Đối với phụ tải vừa knc = 0,8

+ Đối với trạm biến áp knc = 0,6

1/ Tổng hợp phụ tải theo hệ số đồng thời

2/ Tổng hợp phụ tải theo phương pháp số gia

Phương pháp này dựa trên cơ sở phân tích, tính toán của hệ số đồng và hệ số cực đại ( tra trong sổ tay thiết kế)

Phụ tải tổng hợp được xác định bằng cách, cộng từng đôimột Tức là lấy giá trị của phụ tải lớn cộng với số gia của phụ tải nhỏ

P = P1 + P2 Nếu: P2 < P1

P = P2 + P1 Nếu: P1 < P2

1.7 Xác định trung tâm phụ tải điện

1.7.1 Mục đích

Xác định tâm phụ tải là nhằm xác định vị trí hợp lý nhất để đặt các tủ phân phối, tủ động

lực Tại các vị trí đó thì tổn thất điện áp và tổn thất công suất là nhỏ nhất Chi phí kim loại màu là hợp lý nhất Tuy nhiên việc lựa chọn cuối cùng còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác như:

- Đảm bảo tính mỹ quan

- Thuận tiện khi vận hành

- An toàn trong thao tác v v…

n

i

dmi i

P

P X X

1

1

)

*(

n

i

dmi i

P

P Y Y

1

1

)

*(

c

Trong đó : X, Y - là hoành độ và tung độ của tâm phụ tải

Xi, Yi- là hoành độ và tung độ của phụ tải thứ i

Pdmi - là công xuất của thiết bị thứ i

1.8 Một vài nét về dự báo phụ tải

1.8.1 Khái niệm chung

Dự báo là một môn khoa học về tương lai đòi hỏi sự phân tích biện chứng các quá trình phát triển có liên quan và được thực hiện với sự phỏng đoán trước.Dự báo năng lượng là một bài toán cực kỳ quan trọng trong môn khoa học dự báo, mà sự chính xác và mức độ tin cậy của nó có ý nghĩa hết sức to lớn Vì năng lượng liên quan đến hầu hết các nền kinh tế quôc dân với các quá trình khác nhau Trong điều kiện cách mạng khoa học hiện nay, khi mà sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật không ngừng thúc đẩy sự sáng tạo kỹ thuật, các ngành kỹ thuật luôn thay đổ cả về công nghệ lẫn quy mô hoạt động Do đó bài toán dự báo điện năng cần tính đến khả năng phát triển của công nghệ sản xuất

Dự báo phát triển năng lượng bao giờ cũng được xét trên hai phương diện: Thời gian và lãnh thổ

* Trên phương diện thời gian có thể phân biệt các thành các loại:

- Dự báo dài hạn 25 –40 năm, ở đây cần xét đến sự ra đời của công nghệ mới, các nguồn công nghệ mới, phương pháp truyền tải năng lượng mới

- Dự báo trung hạn từ 10-25 năm Trong loại dự báo này người ta thường dựa vào số liệu khảo sát thực tế của các dự án mới nảy sinh trước đó Mức độ chính xác đòi hỏi cao hơn so với dự án dài hạn

- Dự báo hạn vừa 5-10 năm thường được dựa vào các dự án đã có, nhưng chưa được thực thi ở đây thông ti cần thiết phải có độ tin cậy cao

- Dự báo ngắn hạn hay còn gọi là dự báo điều độ dùng để lập kế hoạch sửa chữa hàng năm, hàng tháng, mùa, thậm chí hàng ngày, hàng giờ Bài toán yêu cầu mức độ chính xác cao Nhìn chung thời hạn dự báo càng ngắn thì mức độ chính xác phải càng cao

* Trên phương diện lãnh thổ có thể phân biệt:

- Dự báo ở cấp quốc gia,

- Dự báo khu vực

- Dự báo địa phương

1.8.2 Dự báo phụ tải theo hệ số vượt trước

Phương pháp này cho ta thấy phương hướng phát triển của nhu cầu điện năng và sơ bộ cân đối nhu cầu này với nhịp độ phát triển của nền kinh tế quốc dân nói chung ở đây người ta dựa vào nhịp độ phát triển năng lượng điện với sự phát triển của toàn bộ nền kinh tế quốc dân

Ví dụ: Trong năm năm của chu kỳ trước, sản lượng công nghiệp quốc gia tăng từ 100 lên 130%, còn sản lượng điện năng trong thời gian ấy tăng lên 143% Như vậy hệ số vượt trước sẽ là : K=143/130=1.1

Phương pháp này chỉ nói lên su thế phát triển với một mức độ chính xác nào đó Tương lai su thế này còn chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố khác như: tiến bộ của khoa học kỹ thuật và quản lý, nên suất tiêu hao điện năng trên một đơn vị sản phẩm ngày càng giảm xuống

Vì những yếu tố trên, mà hệ số vượt trước thay đổi rất nhiều Do đó chỉ dựa vào hệ số vượt trước để xác định điện năng ở năm dự báo sẽ dẫn đến sai số lớn Tuy nhiên ở chừng mực nhất định phương pháp hệ số vượt trước cho ta biết sơ bộ về nhu cầu điện năng và xu hướng phát triển của phụ tải

1.8.3 Phương pháp ngoại suy

Nội dung của phương pháp là nghiên cứu diễn biến của phụ tải trong các năm quá khứ tương đối ổ

định và tìm ra quy luật biến đổ của phụ tải phụ thuộc vào thời gia Từ đó sử dụng mô hình tìm được

để tính cho giai đoạn dự báo Có thể có rất nhiều hàm su thế mà thông thường được xác định theo phương pháp tương quan hồi quy

Ta xét một số dạng chính của hàm hồi quy:

Hoặc hàm hồi quy có thể xác định theo biểu thức sau:

Trong đó: (p,t) Mô men tương quan giữa p và t

(t) Phương sai

Xác định hệ số tương quan :

1

) ( ) (

n

i

i i

i

P an

t b

t P t

a t b

t

t p

i  (2,).(  )





1

) , (





p t

t p

1

2 2

n

i i t



1

)(

σ 1

2 2

i

i i i

i i

i i i

i i

P an

t b t c

t P t

a t b t c

t P t

a t b t c

2

2 3

2 2

3 4

Tuy nhiên phương pháp này cần có lượng thông tin đủ lớn, khối lượng tính toán nhiều và thường áp dụng cho phương phương pháp dự báo ngắn hạn

1.8.4 Phương pháp tương quan

Nội dung của phương pháp là nghiên cứu tương quan giữa điện năng tiêu thụ và các tham số kinh tế, nhằm pháp hiện những mối quan hệ về mặt định lượng của các đại lượng này khác với phương pháp ngoại suy ở đây ta không xây dựng hàm tương quan của điện năng theo thời gian mà là hàm tương quan giữa điện năng với một đại lượng khác cùng tồn tại với thời gian Để xây dựng hàm này ta dựa vào giá trị quan sát về điện năng tiêu thụ và tham số kinh tế x nào đó, thiết lập hàm tương quan A=f(x) theo phương pháp thống kê thông dụng Cũng như phương pháp ngoại suy, hàm tương quan

ở đây có thể là tuyến tính hoặc phi tuyến cũng được xác định như trên Thông số của hàm tương quan phải là đại lượng dễ xác định hoặc đã biết ở thời điểm dự báo

Để xác định mối quan hệ A=f(x) ta phải làm các bước sau:

- Biểu thị các số liệu thu thập được trên một hệ toạ độ Trên cơ sở đường thực tế, ta chọn hàm dự báo thích hợp

- Xác định các hệ số tương quan và căn cứ vào các hệ số tượng quan khẳng định hàm ta chọn Sau

đó tuỳ thuộc vào hàm ta chọn để xác định các hệ số hồi quy

1.8.5 Phương pháp logic tique( hàm sinh trưởng)

Trong đó a là độ gia tăng phụ tải trung bình hàng năm

P0 công suất của năm cơ sở

Pb Công suất bão hoà; đặt A=Pb.Po và B = Pb-Po

Phương pháp này đánh giá một cách khách quan trung thực Tuy nhiên chỉ áp dụng trong một số lĩnh vực nhất định và thông thường áp dụng cho dự báo dài hạn

1.8.6 Phương pháp so sánh đối chiếu và phương pháp chuyên gia

* Phương pháp so sánh đối chiếu

Qúa trình phát triển của mạng điện nước ta đi chậm hơn so với nhiều nước trên thế giới Vì vậy có thể áp dụng kinh nghiệm thực tế của các nước có hoàn cảnh tương tự cho việc dự báo và phát triển mạng điện của nước nhà Đây cũng là một phương pháp được nhiều nước áp dụng để dự báo nhu cầu điện năng của mình một cách hiệu quả Phương pháp này áp dụng cho dự báo ngắn, trung hạn

* Phương pháp chuyên gia

Trong những năm gần đây người ta thường áp dụng phương pháp chuyên gia có trọng lượng dựa trên cơ sở hiểu biết sâu sắc của những chuyên gia giỏi về các lĩnh vực của các ngành để dự báo các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật trong các lĩnh vực dự báo phụ tải Sau khi thu thập các ý kiến của các chuyên gia cần xử lý thông tin theo phương pháp xác suất thống kê Thực tế phương pháp chuyên gia hoàn toàn mang tính chủ quan phụ phuộc vào nhận thức của từng cá nhân, nhưng sau khi đã

được sử lý theo phương pháp thống kê thì chủ quan sẽ được khách quan bởi các mô hình toán học và vì vậy có thể nâng cao độ tin cậy của hàm dự báo

at o

t

e B P

1.10 Bài tập về xác định phụ tải

Ví dụ 1: Xác định phụ tải tính toán của một nhóm các thiết bị động lực có các tham số cho trong bảng sau: biết Ksd = 0,15

- Tổng số thiết bị trong nhóm n=11 thiết bị

- Tổng công suất định mức của nhóm n thiết bị:

Pđmn=3.4+2.8+2.7+12.2+2,8.1+3.1=71,8kW

Thiết bị có công suất lớn nhất

Pmax= 12kW

Số thiết bị có công suất  1/2 công suất cực đại: n1=6 thiết bị

- Tổng công suất định mức của nhóm n1 thiết bị Pđmn1=2.8+2.7+12.2=54kW

Bài giải

74,03

.18,2.112.27.28.24.3

1.3.14,0.8,2.15,0.15.28,0.7.27,0.8.27,0.4.3

n

i

i i tb

P

Cos P Cos





- Tổng số thiết bị trong nhóm n=10 thiết bị

- Tổng công suất định mức của nhóm n thiết bị:

Pđmn=3.2,8+24,58+1.6+1.10+2.4+4,6.1=45,56kW

Thiết bị có công suất lớn nhất

Pmax= 10kW

Số thiết bị có công suất  1/2 công suất cực đại: n1=2 thiết bị

- Tổng công suất định mức của nhóm n1 thiết bị Pđmn1=10.1+6.1=16 kW

,4.12.41.101.62.5,48,2.3

5,0.16,4.137,0.2.438,0.1.1057,0.1.66,0.2.5,462,0.8,2.3

P

K P K

69,016

,4.12.41.65,4.28,2.3

4,0.16,4.17,0.4.238,0.1.1057,0.1.675,0.5,4.28,0.8,2.3φ.φ

n

i

i i tb

P

Cos P

Cos

Ví dụ 3 Tính toán phụ tải đỉnh nhọn của đường dây cung cấp cho phụ tải có số liệu cho trong bảng:

Phụ tải tính toán của nhóm động cơ được quy đổi về chế độ làm việc dài hạn

Dòng điện định mức của động cơ nâng hàng được quy đổi về chế độ làm việc dài hạn:

Dòng điện tính toán của cả nhóm máy:

Dòng điện đỉnh nhọn của đường dây cung cấp là:

Qua xây dựng đường công thực nghiệm cho thấy đường cong có dạng Parabol ,phương thình đường cong có dạng như sau : A=a.t2

P

kVAr tg

S I

n

tt

38,0.3

95,19

3  



Vậy hàm tương quan có dạng : lny = 5,78.X0,24

Đánh giá sai số của hàm dự báo

21 91

11277 21

91 441

51411 91

441 2275

.

2

2 3

2 2

3 4

c b a

c b a

c b a

A cn

t b t a

t A t

c t b t a

t A t

c t b t a

i i

i

i i i

i i

i i i

i i

x x



y y

y 

69 , 1 5

48 , 8 ln

48 , 8 ln

n x

Tra b¶ng student , hµm dù b¸o cã møc tin cËy lµ 80%

VÝ dô 6 : X©y dùng hµm dù b¸o theo m« h×nh logistic Sè liÖu trong trong b¶ng, biÕt c«ng suÊt b·o hoµ lµ 3000 W/ hé

88,10ln

5 5 1



 



i i

a a

t t

e

P

16 , 0

2538 462

1386000







CÂU HỏI Và BàI TậP CHƯƠNG 1 Câu 1: Trình bày khái niệm, phân loại phụ tải điện

Câu 2: Trình bày các tham số và các hệ số trong tính toán phụ tải

Câu 3: Trình bày các phương pháp tính toán phụ tải

Câu 4: Trình bày các phương pháp tổng hợp phụ tải? Tại sao phải tổng hợp phụ tải

Câu 5: Trình bày phương pháp xây dựng đồ thị phụ tải ngày, đồ thị phụ tải năm

Câu 6: Trình bày các phương pháp dự báo phụ tải

Câu 7 : Cho một phân xưởng có số liệu sau, biết Ksd = 0,15

a Tính phụ tải cho phân xưởng trên

b Vẽ sơ đồ nguyên lý cấp điện cho phân xưởng trên

Câu 8 :Tính toán phụ tải cho một phân xưởng có Ksd=0,2,số liệu cho trong bảng

Biết máy biến áp hàn một pha được mắc vào điện áp dây:

Câu 10 : Tính toán phụ tải đỉnh nhọn của đường dây cung cấp cho một nhóm động cơ bốc dỡ hàng

có số liệu cho trong bảng sau, biết U = 380 /220 V ,Ksd=0,16

Động cơ Pđm kW % Cos  Iđm Kmm

Bốc dỡ hàng 12 15 0,76 27,5 5.5

Di chuyển hàng 4 15 0,72 23 4

cầu di chuyển 8 15 0,75 24 4.5

Câu 11 : Xây dựng hàm dự báo phụ tải biết sự tiêu thụ diện năng của một khu vực có số liệu như

sau:

Năm 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014

A kWh 2464 2869 3579 3921 4369 4897 5472

Câu 12 :Xác định hàm tương quan giữa mức tăng trưởng phụ tải và mức tăng trưởng kinh tế của các

năm theo số liệu thống kê sau:

Năm 2009 2010 2011 2012 2013 2014

Xkt % 4,2 4,9 6,5 7,4 8,2 9,3

Yđn % 7,2 7,9 8,7 12,5 15,1 15,9

Câu 13 : Xây dựng hàm dự báo theo mô hình logistic với công suất bão hoà là 3 kW và hàm nội suy

bậc nhất.Xác định phụ tải dự báo đến năm 2020 và so sánh hai mô hìmh trên

Năm 2009 2010 2011 2012 2013 2014

P kW 0,35 0,46 0,52 0,67 0,75 0,81

Câu 14: Một nhóm phụ tải 1, 3 pha có số liệu như sau:

STT Tên thiết bị điện số lượng P(kW) cos Điện áp sử dụng (V)

1/ Phân bố phụ tải trên ở lưới điện 3 pha bốn dây

2/ Tính toán công suất của nhóm phụ tải trên khi hệ số quy đổi cho trong bảng sau

Câu 15: Một cụm dõn cư cú 42 hộ gia đỡnh, cụng suất của mỗi hộ gia đỡnh là 400W và cỏc thiết bị

đụng lực cú số liệu cho trong bảng sau:

P (kW) 2.8 4.5 6 8 4

Ksd 0.62 0.6 0.57 0.38 0.7

Tớnh toỏn phụ tải cho cụm dõn cư trờn Biết

Phụ tải sinh hoạt cú : Kđtn = 0,3 và Kđtđ = 0,8

Phụ tải động lực cú : Kđtn= 0,75 và Kđtđ= 0,3

Chương 2: Trạm biến áp

2 1 Đặt vấn đề

- Trạm BA là phần tử quan trọng nhất của hệ thống cung cấp điện

- Dùng biến đổi điện áp từ cấp này sang cấp khác

- Dung lượng, số lượng, vị trí và phương thức vận hành ảnh hưởng lớn đến các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật của hệ thống cung cấp điện

- Thông số quan trọng nhất của MBA là: Điện áp định mức và tỷ số MBA

* Phân loại:

+ Trạm phân phối: Gồm các thiết bị như: Cầu dao cách ly, máy cắt điện dùng nhận và phân phối điện năng đi các phụ tải

+ Trạm biến áp:

a/ Phân loại TBA theo nhiệm vụ :

- Trạm BA phân xưởng làm nhiệm vụ biến đổi điện áp từ điện áp trung áp (6,10, 20)

kV xuống điện áp phù hợp (0,69 hoặc 0,4) kV cung cấp cho phụ tải động lực và chiếu sáng

- Trạm BA trung gian có nhiệm vụ: Biến đổi điện áp cao áp xuống điện áp trung áp Chú ý : Trong các xí nghiệp không nhất thiết phải có đầy đủ các loại trạm trên

b/ Phân loại theo hình thức xây dựng và lắp đặt các thiết bị trong trạm :

- Trạm biến áp trong nhà: Tất cả MBA và thiết bị được đặt trong nhà

- Trạm biến áp ngoài trời Riêng phần phân phối phía hạ áp đặt trong nhà

c/ Theo cách thức đặt

- Trạm biến áp treo: Tất cả BA và thiết bị được đặt trên cột

Ưu điểm: Tiết kiệm diện tích, vận hành an toàn

- Trạm bệt: MBA đặt trên bệ, thiết bị bên sơ cấp đặt trên cột, thiết bị phân phối thứ cấp

đặt trong tủ phân phối, toàn bộ chu vi trạm có rào vây quanh

2 2 Chọn vị trí, số lượng, dung lượng máy biến áp

a/ Chọn vị trí

Vị trí của trạm biến áp phải thoả mãn các yêu cầu chính sau:

- Gần trung tâm phụ tải, thuận tiện cho nguồn cung cấp điện đưa đến

- An toàn liên tục cung cấp điện

- Thao tác vận hành và quản lý rễ dàng

- Tiết kiện vốn đầu tư và chi phí hàng năm bé nhất

- Ngoài ra nếu có các yêu cầu đặc biệt như : Có khí ăn mòn, bụi bẩn nhiều, môi trường

- Trạm 2 máy biến áp thường có lợi hơn về mặt kinh tế so với trạm 3 máy biến áp: + Đối với các hộ loại 1 có 2 nguồn cung cấp độc lập, hộ loại 1 có thể lấy điện từ 2 trạm gần nhất, mỗi trạm chỉ đặt một máy biến áp Nếu hộ loại 1 mà lấy điện từ một trạm thì trạm đó phải đặt 2 máy biến áp, mỗi máy biến áp nối vào một phân đoạn thanh góp riêng giữa 2 phân đoạn có thiết bị tự động đóng cắt

+ Đối với phụ tải loại 2 cũng yêu cầu có nguồn dự phòng Khi nhận điện từ một lộ đến

cũng yêu cầu phải đặt 2 máy biến áp (có thể dùng một máy biến áp còn một máy dự trữ khi

có sự cố hoặc sử dụng cả hai máy)

+ Có thể sử dụng 2 máy trong trường hợp có hệ số điền kín đồ thị phụ tải (Kpt < 0, 5)

Hoặc do chiều cao của trạm

- Trạm 3 máy biến áp : Chỉ cho phép dùng trong các trường hợp đặc biệt sau trạm cung cấp cho phân xưởng có phụ tải tập trung lớn mà thiếu vị trí bố trí các trạm biến áp nhỏ, trạm dùng cho các thiết bị động lực, chiếu sáng

c/ Chọn công suất cho máy biến áp

* Những chú ý khi chọn công suất của máy biến áp

- Trong một xí nghiệp nên chọn cùng một loại máy Song trong thực tế thì không thể thực hiện được nên cố gắng chọn không quá 2 - 3 cỡ máy để rễ dàng thay thế khi cần thiết

và giảm bớt được số lượngthiết bị dự trữ trong kho

- Các máy biến áp phân xưởng nên chọn cỡ công suất nhỏ hơn 1000 kVA trở lại Nên

bố trí sao cho chiều dài đường dây phân phối hợp lý

- Khi chọn công suất của máy biến áp phải chú ý đến khả năng làm việc quá tải của máy biến áp và phải chú ý đến nhiệt độ của môi trường

100

35 1

0tb : Nhiệt độ trung bình của nơi đặt máy

0cđ : Nhiệt độ cực đại của nơi đặt máy

Qua 2 lần hiệu chỉnh dẫn đến SBA giảm nhưng vì phụ tải mùa đông, hè khác nhau người ta đưa ra qui tắc quá tải cho phép ( qui tắc quá tải 3% và qui tắc quá tải 1%) Để kết hợp 2 qui tắc người ta quy định với MBA ngoài trời cho phép quá tải  30%; MBA trong nhà cho phép quá tải  20%

* Công suất của máy biến áp cần chọn sao cho trong trường hợp làm việc bình ờng trạm đảm bảo đủ cung cấp điện năng cho các hệ tiêu thụ Ngoài ra trạm phải dự trữ một lượng công suất để khi xảy ra sự cố một máy biến áp các máy còn lại phải đảm bảo cung cấp đủ điện năng cho các hộ thật cần thiết

thư Trong điều kiện làm việc bình thường :

+ Trạm một máy : Sđm  Stt+ Trạm n máy : nSđm  SttKhi xét đến hiện tượng quá tải bình thường mà ta có thể chọn được máy biến áp có công suất bé hơn thì sẽ tiết kiệm được vốn đầu tư

- Trong trường hợp sự cố (sự cố một máy biến áp hoặc sự cố đường dây cung cấp

điện cho các trạm khảc)

+ Trạm một máy : Kqt Sđm  Ssc

+ Với trạm có n máy biến áp: (n -1) Sđm  Ssc

** Các phương pháp xác định dung lượng MBA

1) Theo mật độ phụ tải  (kVA/m2)

2) Theo mật độ phụ tải  và chi phí vận hành hàng năm

Hai PP này chỉ dùng trong tính toán sơ bộ

3) theo khả năng quá tải cho phép

+ Xác định dung lượng MBA với phụ tải không cân bằng

Không chọn dung lượng MBA theo pha có công suất lớn nhất mà chọn theo Ptt <Pmax

Với bội số quá tải cho phép:

1 45 , 0 1

525 , 1

A

C

A B dm

A

I

I I

I I

I m

Trong đó: IA : Dòng điện pha có công suất lớn nhất

IB, IC: Dòng điện các pha còn lại

Iđm : Dòng điện định mức của MBA

+ Xác định dung lượng tối ưu của MBA phân xưởng

- Phải thoả mãn điều kiện phát nóng : SB  Spt

- Tổn thất điện năng trong máy nhỏ nhất: ABmin



2 '

S

S P t

P A

Trong đó: P0' Tổn thất công suất tác dụng không kể Q gây ra ( kw)

PN : Tổn thất công suất ngắn mạch kể cả Q gây ra ( kw)

t: Thời gian vận hành MBA(8760 h)

: Thời gian chịu tổn thất công suất lớn nhất (h)

Bài tập ví dụ: Phụ tải cực đại của một trạm BA phân xưởng là 540 (kVA) Để cung cấp điện cho phân xưởng bên cạnh có phụ tải loại 1 công suất là:140 (kVA), người ta đặt đường dây liên lạc ở phía hạ áp Hãy chọn MBA cho thích hợp

Bài giải:

Phụ tải cực đai = 540 (kVA), sơ bộ chọn 1 MBA có SB = 560 (kVA)

Hệ số phụ tải lúc tải cực đại là:

560

100 540 100

S

S K

Để phục vụ cho tải phân xưởng (540 kVA) với Ktt =96% là hợp lý Khi phân xưởng cạnh mất

điện phải nối thêm tải (140 kVA) thì hệ số quá tải là:

% 121

% 100 560

140 540

qt

S

S S K

Theo điều kiện quá tải cho phép của BA là  20% thì MBA trên đã chọn thoả mãn yêu cầu 2.3 Sơ đồ nối dây trạm biến áp phân xưởng : (6 35 kV)

a/ Trạm một máy biến áp (trạm cụt

b/ Trạm có 2 máy biến áp : Đối với các hộ quan trọng (loại 1, loại 2) người ta thường

đặt trạm 2 máy biến áp nhận điện từ đường dây chính song song hoặc 2 đường khác nhau

đ-ưa đến

2.4 Sơ đồ nối dây trạm biến áp trung gian

2.5 Sơ đồ nối dây trạm phân phối

Đối với các xí nghiệp công nghiệp có nhiều xưởng nằm rải rác và phân tán thì theo quan điểm kinh tế - kĩ thuật việc các trạm biến áp phân xưởng không được cung cấp từ trạm phân phối chính mà từ một trạm phân phối trung gian bởi vì như vậy ta sẽ giảm tiêu tốn kim loại màu đối với dây dẫn và làm đơn giản hoá được sơ đồ của trạm phân phối chính

Để thoả mãn được những điều kiện kỹ thuật trên thì ngoài việc thiết kế đúng đạt được chất lượng xây dựng và lắp giáp trạm thì ta phải:

- Lựa chọn đúng trang thiết bị điện tuỳ theo các tham số về điện mà ta biết phải lắp ráp trạm đúng quy phạm và đúng với tất cả yêu cầu vận hành thuận tiện

- Phải tôn trọng khoảng cách giữa các pha và giữa các phần dẫn điện đến cấu trúc nối đất

và xung quanh

- Khả năng loại nhanh hoả hoạn và các sự cố xẩy ra ở trang bị điện

- Thuận tiện vận chuyển các trang thiết bị điện để lắp ráp và sửa chữa

- Phải thực hiện nối đất bảo vệ

- Phải sử dụng các tín hiệu cần thiết

2.6.1 Trạm hạ áp phân xưởng loại ngoài trời

Đối vối các xí nghiệp công nghiệp nhỏ, thông thường ở đây lưới điện của hệ thống cung cấp là đường dây trên không, do đó người ta hay dùng các trạm hạ áp loại ngoài trời kiểu treo trên cột (Hình vẽ)

Đối với các máy biến áp lớn hơn 240 kVA sẽ không treo trên cột vì trọng lượng của chúng quá lớn, hoặc đối với máy biến áp ba pha chế tạo cùng chung lõi thép có dung lượng

bé hơn 240kVA cũng không treo trên cột

2.6.2 Trạm hạ áp phân xưởng loại trong nhà

Đối với công suất lớn hơn (320 kVA hay nhiều hơn) cũng như trong trường hợp có nhiều thuận lợi trong vận hành hoặc trong điều kiện cụ thể như: Không khí độc hại của quá trình sản xuất, không gian bố trí trạm quá ít, thì người ta không xây dựng trạm hạ áp phân xưởng loại trong nhà

Trạm hạ áp phân xưởng loại lày có sơ đồ nối dây đơn giản và thường dùng sơ đồ khối, người ta chỉ dùng sơ đồ có thanh cái khi có hai hay ba máy biến áp hay khi ở trạm có hộ tiêu thụ ở điện áp cao

2.6.3 Trạm hạ áp phân xưởng loại được chế tạo sẵn thành tủ

Loại này gồm có : Một hay hai máy biến áp (công suât tối đa 750 kVA cho mỗi máy),

được đặt trong buồng bằng kim loại hoặc để hở (nếu loại biến áp dầu), hệ thông phân phối

điện áp cao (6 hay10 kV) gồm một hay nhiều tủ con được gia công và lắp đặt sẵn theo một sơ đồ nối nào đó Một hệ thống phân phối điện áp 380/220 V hay 220/127V cũng gồm các

tủ cấu kiện gia công sẵn Những trạm này được đặt trực tiếp trong phân xưởng sản xuất của các xí nghiệp

2.7 Đo lường và kiểm tra trong trạm biến áp

2.7.1 Đo lường trong các máy biến áp

* Các máy biến áp hạ thế ( 35, 22, 10, 6 kV/ 0,4 kV) có các thiết bị đo lường như sau:

- Ba ampe kế đo dòng điện ba pha

- Một vôn kế đo điện áp dây

- Công tơ đo điện năng tiêu thụ

- Công tơ đo công suất phản kháng hoặc hệ số cos ( đối với các nhà máy , xí nghiệp )

* Các máy biến áp trung và cao thế có các thiết bị đo lường như sau:

- Ampe kế đo dòng điện của các lộ ra

- Vôn kế đo điện áp của các lộ ra

- Công tơ đo điện năng tiêu thụ; đo công suất phản kháng

- Đồng hồ đo hệ số cos; Đồng hồ đo tần số

2.7.2 Kiểm tra trong trạm biến áp đối với các trạm biến áp điện áp > 35 kV

a) Kiểm tra thuường xuyên

Đối với trạm có công nhân trực cứ cách nhau nửa giờ hay một giờ phải đi kiểm tra phụ tải của máy biến áp và các đường dây

b) Kiểm tra định kỳ Đối với máy biến áp đang vận hành hay dự trữ và các thiết bị khác

trong trạm đều phải có chế độ kiểm tra định kỳ

CÂU HỏI, BàI TậP CHƯƠNG 2

Câu 1: Vẽ và nêu đặc điểm sơ đồ cung cấp điện mạng hạ áp

Câu 2: Vẽ và nêu đặc điểm sơ đồ cung cấp trong mạng điện cao áp

Câu 3 Phân lại trạm biến áp, ý nghĩa của việc lựa chọn vị trí đặt trạm biến áp

Câu 4: Trình bày phương pháp chọn vị trí, dung lượng, số lượng máy biến áp

Câu 5: Chọn số lượng và công suất máy biến áp của trạm biến áp 22/0,4 kV của một xí nghiệp có

công suất tính toán dự báo là Stt = 950 kVA, hệ số cos = 0,85, trong đó phụ tải loại 1 và loại 2 là 60%, thời gian sử dụng công suất cực đại Tmax = 4000 (h), hệ số tiêu chuẩn và khấu hao là p = 0,165 Giá thành tổn thất điện năng cÄ = 1500 đ/ kWh, suất thiệt hại do ngừng cung cấp điện gth = 4000 đ/ kWh

Câu 6:Một nhóm các điểm tải trong bảng sau:

P(kW) 100 70 150 80 90 120 X(km) 0,5 1.2 2,0 1,6 1,5 0,6

Y(km) 1,5 1.0 0,5 2,0 2,0 2,5

a/ Xác định tâm phụ tải

b/ Tính công suất biết costb = 0,8; hệ số đồng thời Kđt= 0,9 và chọn số lượng máy biến áp

c/ Chọn loại và dung lượng BA ( điện áp 22/0,4 kV)

Chương 3: Tính toán tổn thất lựa chọn dây dẫn

trong mạng trung - hạ áp

3.1.Tổn thất khi truyền tải điện năng

3.1.1Sơ đồ thay thế lưới điện cung cấp

a/Sơ đồ thay thế đường dây

Đường dây truyền tải có các đại lượng đặc trưng cho quá trình truyền tải điện

Z  

R: Tượng trưng tổn thất công suất tác dụng do phát nóng trên đường dây

X: Tượng trưng tổn thất công suất phản kháng do từ hoá dây dẫn

Khi tính sơ bộ lấy x0= 0,4(/km)

**G: Điện dẫn: Tượng trưng tổn thất công suất tác dụng do rò điện qua sứ, cột và do

vầng quang điện ở lưới trung, hạ áp tổn thất này nhỏ cho phép bỏ qua

**B: Dung dẫn sinh ra Qc tỉ lệ với bình phương điện áp nhưng với U<35KV thì Qc rất nhỏ bỏ qua

b/ Sơ đồ thay thế MBA.( Máy BA 2 cuộn dây)

Trong đó:

RB: Điện trở 2 cuộn dây tượng trưng tổn thất công suất tác dụng

XB: Điện kháng tượng trưng tổn thất công suất phản kháng do từ hoá 2 cuộn dây Máy biến áp khi chế tạo cho các thông số:

dmB N B

S

U U j S

U P Z

Trong đó:

UđmB: Tính theo ZB bên cao áp hoặc hạ áp

SđmB: Công suất định mức của MBA

S0: Tổn thất công suất trong lõi thép còn gọi là tổn hao không tải

- Nếu 2 MBA làm việc song song thì tổng trở giảm 2 lần

)(10

*2

.10

*2

dm

S I

dm

S I j P

0 0

dm

S I j P

S   

3.1.2 Tổn thất điện áp trên đường dây (U<35 kV)

Tổn thất điện áp là đại lượng phức, để đơn giản trong tính toán có thể tính tổn thất điện áp theo thành phần thực Tổn thất điện áp theo (thành phần thực) do công suất tác dụng gây trên điện trở R và công suất phản kháng gây trên X

dm dm

QX PR U

X Q

U

R P

U  .

 vµ:

dm p

U

X Q

U  .



VËy U = Ua+ Up

NÕu P=kW; Q=kVA; R,X= ; U®m=kV th× U= V

a/ Tæn thÊt ®iÖn ¸p trªn ®­êng d©y cã 1 phô t¶i

Tæn thÊt ®iÖn ¸p trªn ®o¹n (A1) lµ:

dm

A A

A

U

QX PR

1 1

U

QX PR

U

dm

A A

i dm p a

U U U U