de cuong bai giang cung cap dien trung cap nghe

Lưới điện xí nghiệp: Các xí nghiệp công nghiệp là những hộ tiêu thụ điện tập trung, công suất lớn,điện năng cung cấp cho các xí nghiệp được lấy từ các trạm biến áp trung gian bằngcác đườ

LỜI NÓI ĐẦU

- Đất nước Việt Nam đang trong công cuộc công nghiệp hóa hiện - đại hóa,nền kinh tế đang trên đà phát triển, việc cung cấp điện năng cho các khucông nghiệp, khu chế xuất, khu nhà cao tầng ngày càng nhiều Vì vậy việctìm hiểu đặc tính, kết cấu, tính toán sử dụng trong cung cấp điện rất cần thiếtcho sinh viên ngành điện

- Với một vai trò quan trọng như vậy và xuất phát từ yêu cầu, kế hoạch đàotạo, chương trình môn học của Trường Trung Cấp Kỹ Thuật & Nghiệp Vụ

Cái Bè Tôi đã biên soạn cuốn giáo trình Cung Cấp Điện.

- Giáo trình được biên soạn theo đề cương môn học Cung Cấp Điện với

những kiến thức cơ bản về cung cấp điện như: xác định phụ tải, chọn phương

án cung cấp, chọn thiết bị, cũng như các biện pháp bảo vệ cho lưới… chosinh viên ngành điện.Bài giảng gồm mười chương lần lượt trình bày các vấnđề:

+ Khái quát cung cấp điện được trình bày ở Chương 1

+ Chương 2 và 3 trình bày về lưới điện và tính toán phụ tải điện

+ Trạm điện được đề cập ở chương 4

+ Tính toán về lưới điện và lựa chọn thiết bị điện lần lượt trình bày ở chương

5, 6, và 7

+ Chương 8 đề cập các vấn đề bảo vệ hệ thống điện và việc nâng cao hệ sốcông suất được trình bày ở chương 9

+ Chương 10 trình bày về kỹ thuật chiếu sáng

- Giáo trình Cung Cấp Điện được biên soạn phục vụ công tác giảng dạy chogiáo viên và là tài liệu học tập cho học sinh ở trường

- Trong thời gian biên soạn giáo trình mặc dù đã có nhiều cố gắng, nhưng dochuyên môn và thời gian có hạn nên không tránh khỏi những thiếu sót,khuyết điểm Rất mong nhận được ý kiến đóng góp của các đồng nghiệp đểgiáo trình đạt chất lượng cao hơn

- Mọi ý kiến đóng góp xin gửi về Khoa Kỹ Thuật Nghiệp Vụ - Trường TrungCấp Kỹ Thuật & Nghiệp Vụ Cái Bè, Khu IV – Thị Trấn Cái Bè, Huyện Cái

Bè, Tỉnh Tiền Giang

Giáo Viên Biên Soạn:

NGUYỄN ĐỖ CÔNG HIẾN

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU i

MỤC LỤC ii

Chương 1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CUNG CẤP ĐIỆN 1

1.1 Lưới điện và lưới cung cấp điện: 2

1.2 Những yêu cầu chung về lưới cung cấp điện: 2

Chương 2 CÁC LOẠI LƯỚI ĐIỆN 6

2.1 Lưới điện đô thị: 6

2.2 Lưới điện nông thôn: 6

2.3 Lưới điện xí nghiệp: 6

2.4 Các loại dây và cáp điện: 7

2.5 Cấu trúc đường dây tải điện: 9

Chương 3 TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN 13

3.1 Các khái niệm chung: 13

3.2 Xác định phụ tải điện khu vực nông thôn: 15

3.3 Xác định phụ tải điện khu vực công nghiệp: 16

3.4 Xác định phụ tải điện khu vực đô thị: 118

Chương 4 TRẠM ĐIỆN 199

4.1 Khái quát và phân loại trạm điện: 199

4.2 Sơ đồ nối dây trạm biến áp: 199

4.3 Cấu trúc trạm: 21

4.4 Lựa chọn máy biến áp cho trạm: 23

4.5 Nối đất trạm và đường dây tải điện: 23

Chương 5 TÍNH TOÁN TỔN THẤT ĐIỆN 25

5.1 Sơ đồ thay thế lưới cung cấp điện: 25

5.2 Tính toán tổn thất điện áp: 30

5.3 Tính toán tổn thất công suất: 32

5.4 Tính toán tổn thất điện năng: 35

5.5 Các giải pháp giảm tổn thất điện năng ………36

Chương 6 TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN 37

6.1 Khái niệm chung: 37

6.2 Các phương tính toán gần đúng dòng điện ngắn mạch: 40

6.3 Khái quát về sử dụng máy tính trong tính toán ngắn mạch: 46

6.4 Phương pháp tính ngắn mạch trong mạng điện áp thấp đến 1000V: 46

Chương 7 LỰA CHỌN THIẾT BỊ ĐIỆN TRONG LƯỚI CUNG CẤP ĐIỆN48 7.1 Khái quát: 48

7.2 Lựa chọn máy cắt điện: 49

7.3 Lựa chọn cầu chì, dao cách ly: 50

7.4 Lựa chọn và kiểm tra sứ cách điện: 51

7.5 Lựa chọn thanh dẫn: 51

7.6 Lựa chọn dây dẫn và cáp: 51

7.7 Lựa chọn các thiết bị khác: 52

Chương 8 BẢO VỆ HỆ THỐNG ĐIỆN 53

8.1 Khái quát: 53

8.2 Bảo vệ relay: 53

8.3 Chống sét và nối đất: 55

Chương 9 NÂNG CAO HỆ SỐ CÔNG SUẤT 58

9.1 Hệ số công suất và ý nghĩa việc nâng hệ số công suất: 58

9.2 Các giải pháp bù cosφ: 59

9.3 Bù công suất cho lưới điện xí nghiệp: 59

Chương 10 TÍNH TOÁN CHIẾU SÁNG 61

10.1 Khái niệm chung: 61

10.2 Nội dung thiết kế chiếu sáng: 67

10.3 Thiết kế chiếu sáng dân dụng: 68

10.4 Thiết kế chiếu sáng công nghiệp: 68

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CUNG CẤP ĐIỆN

1.1 Đặc điểm quá trình sản xuất và phân phối điện năng:

Điện năng ngày càng phổ biến vì dễ dàng chuyển thành các dạng năng lượngkhác như: cơ, hóa, nhiệt năng… ; được sản xuất tại các trung tâm điện và đượctruyền tải đến hộ tiêu thụ với hiệu suất cao Trong quá trình sản xuất và tiêu thụđiện năng có một số đặc tính:

 Điện năng sản xuất ra thường không tích trữ được, do đó phải có sự cân bằnggiữa sản xuất và tiêu thụ điện

 Các quá trình về điện xảy ra rất nhanh và nguy hiểm nếu có sự cố xảy ra, vì vậythiết bị điện có tính tự động và đòi hỏi độ an toàn và tin cậy cao

Hình 1.1 Hệ thống điện

Những yêu cầu và nội dung chủ yếu khi thiết kế hệ thống cung cấp điện:

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

Một phương án cung cấp điện (cho xí nghiệp) được xem là hợp lý khi thỏa mãncác nhu cầu sau:

 Vốn đầu tư nhỏ, chú ý tiết kiệm ngoại tệ và vật tư hiếm

 Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện tùy theo tính chất hộ tiệu thụ

 Chi phí vận hành hàng năm thấp

 Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị

 Thuận tiện cho vận hành và sửa chữa…

 Đảm bảo chất lượng điện năng

 Ngoài ra, còn phải chú ý đến các điều kiện khác như: môi trường, sự phát triểncủa phụ tải, thời gian xây dựng…

Một số bước chính để thực hiện một phương án thiết kế cung cấp điện:

 Xác định phụ tải tính toán để đánh giá nhu cầu và chọn phương thức cung cấpđiện

 Xác định phương án về nguồn điện.

 Xác định cấu trúc mạng

 Chọn thiết bị

 Tính toán chống sét, nối đất chống sét và nối đất an toàn cho người và thiệt bị

 Tính toán các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật

 Tiếp theo thiết kế kỹ thuật là bước thiết kế thi công như các bản vẽ lắp đặt,những nguyên vật liệu cần thiết… Cuối cùng là công tác kiểm tra điều chỉnh và thửnghiệm các trang thiết bị, đưa vào vận hành và bàn giao

2.1 Lưới điện và lưới cung cấp điện:

2.1.1 Khái niệm:

Hệ thống điện gồm 3 khâu: sản xuất, truyền tải và tiêu thụ điện

Nguồn điện là các nhà máy điện (nhiệt điện, thủy điện, điện nguyên tử…) và cáctrạm phát điện (diesel, mặt trời, gió…)

Tiêu thụ điện gồm tất cả các đối tượng sử dụng điện trong công, nông nghiệp vàđời sống…

Lưới điện để truyền tải điện từ nguồn đến hộ tiêu thụ, lưới gồm đường dâytruyền tải và các trạm biến áp

Lưới điện Việt nam hiện có các cấp điện áp: 0,4; 6; 10; 22; 35; 110; 220 và500kV Tương lai sẽ chỉ còn các cấp: 0,4; 22; 110; 220 và 500kV

2.1.2 Phân loại:

Có nhiều cách phân loại lưới điện:

 Theo điện áp: siêu cao áp (500kV), cao áp (220, 110kV), trung áp (35, 22, 10,

3.1 Những yêu cầu chung khi thiết kế hệ thống cung cấp điện:

3.1.1 Độ tin cậy cung cấp điện:

Tùy theo tính chất của hộ dùng điện có thể chia thành 3 loại:

+ Hộ loại 1: : là những hộ rất quan trọng không được để mất điện, nếu xảy ra

mất điện sẽ gây ra hậu quả nghiêm trọng

- Làm mất an ninh chính trị, mất trật tự xã hội Đó là sân bay, cảng hanghải, khu quân sự, khu ngoại giao đoàn, các đại sứ quán, nhà ga, bến xe, trục giaothông chính trong thành phố…

- Làm thiệt hại lớn đối với nền kinh tế quốc dân Đó là khu côngnghiệp, khu chế xuất, dầu khí, luyện kim, nhà máy cơ khí lớn, trạm bơm nông

nghiệp lớn… Những hộ này đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế quôc dân.

- Làm nguy hại đến tính mạng con người

 Hộ loại 2: : bao gồm các xí nghiệp chế tạo hang tiêu dùng (như xe đạp, vòng

bi, bánh kẹo, đồ nhựa …) và thương mại, dịch vụ (khách sạn, siêu thị, trung tâmthương mại lớn…) Với những hộ này nếu mất điện sẽ bị thua thiệt về kinh tế nhưdẫn công,gây thứ phẩm, chế phẩm phá vỡ hợp đồng cung cấp nguyên liệu hoặcsản phẩm cho khách hang, làm giảm sút doanh số và lãi xuất…

 Hộ loại 3: là những hộ không quan trọng cho phép mất điện tạm thời

Cách chia hộ như vậy chỉ là tạm thời trong giai đoạn nền kinh tế còn thấp kém,

đang hướng đến mục tiêu các hộ phải đều là hộ loại 1 và được cấp điện liên tục

Thông thường hai loại chi phí này mâu thuẫn nhau Phương án cấp điện tối ưu làphương án dung hòa hai chi phí trên, đó là phương án có chi phí tính toán hàngnăm nhỏ nhất.

 vh tc min

Z  a a K c A  �Trong đó:

- a vh: hệ số vận hành, với đường dây trên không lấy 0,04; cáp và trạm biến áplấy 0,1

- a tc: hệ số thu hồi vốn đầu tư tiêu chuẩn  1T tc , với lưới cung cấp điện T tc  5năm

Người thiết kế và vận hành công trình điện phải tuyệt đối tuân thủ các quy định

an toàn điện

3.1.5 Một số ký hiệu thường dùng:

Máy phát điện hoặc nhà

Máy biến áp 2 cuộn dây Khởi động từ

Máy biến áp 3 cuộn dây Máy biến áp điều chỉnh dưới tải

Tủ chiếu sáng cục bộ Tủ chiếu sáng làm việc

Thanh dẫn (thanh cái) Dây dẫn tần số ≠50Hz

Dây dẫn mạng hai dây Dây dẫn mạng 4dây.

Đường dây điện áp

U ≤36V

Đường dây mạng động lực 1 chiều

CHƯƠNG II: CÁC LOẠI LƯỚI ĐIỆN 2.1 Lưới điện đô thị:

Thường sử dụng cấp điện áp trung áp là 22 và 10kV

Để tăng độ tin cậy cung cấp điện, lưới trung áp thành phố thường có cấu trúcmạch vòng kín vận hành hở

Để đảm bảo an toàn và mỹ quan đô thị, thường sử dụng cáp ngầm cho mạngtrung và hạ áp Thường dùng trạm biến áp kiểu xây Tuy nhiên chi phí đầu tư vàvận hành sẽ cao hơn nhiều

Để thuận lợi cho phân phối và ít ảnh hưởng đến giao thông các trạm biến ápthường chỉ cung cấp điện cho một bên đường và được đặt ở góc hay giữa đoạnđường

Hình 2.3 Trạm biến áp đặt ở góc phố.

2.2 Lưới điện nông thôn:

Ở nông thôn, mỗi huyện thường được cấp điện từ 1 hay 2 trạm biến áp trunggian, hiện nay thường sử dụng cấp 10 và 35kV Lưới phân phối có cấu trúc dạngcây

Tất cả các tuyến dây đều là đường dây trên không Các trạm biến áp thườngdùng kiểu cột Để dễ quản lý và vận hành trạm biến áp phân phối thường được đặt

ở giữa thôn (làng)

2.3 Lưới điện xí nghiệp:

Các xí nghiệp công nghiệp là những hộ tiêu thụ điện tập trung, công suất lớn,điện năng cung cấp cho các xí nghiệp được lấy từ các trạm biến áp trung gian bằngcác đường dây trung áp

Sơ đồ cung cấp điện cho xí nghiệp có thể phân thành 2 phần: bên trong và bênngoài

 Sơ đồ cung cấp điện bên ngoài: là phần cung cấp điện từ hệ thống đến trạm

biến áp chính hay trạm phân phối trung tâm của xí nghiệp Bên dưới là một số dạng

sơ đồ phổ biến: sơ đồ a): khi cấp điện áp sử dụng của nhà máy trùng với điện ápcung cấp từ hệ thống; sơ đồ b): các trạm biến áp phân xưởng nhận điện trực tiếp từ

hệ thống và hạ xuống 0,4kV để sử dụng; sơ đồ c): có trạm biến áp trung tâm trước

khi phân phối đến các trạm biến áp phân xưởng; và sơ đồ d): khi xí nghiệp có máyphát điện dự phòng.

Lưới trung áp điện xí nghiệp có cấu trúc khác nhau tùy vào quy mô xí nghiệp.Đối với những xí nghiệp có tải vài trăm kVA, chỉ cần đặt 1 trạm biến áp Đối vớinhững xí nghiệp lớn cần đặt nhiều trạm biến áp, mỗi trạm cung cấp cho một hoặcvài phân xưởng

Hình 2.4: Sơ đồ cung cấp điện bên ngoài xí nghiệp

 Sơ đồ cung cấp điện bên trong: từ trạm phân phối trung tâm đến các trạm biến

áp phân xưởng Có 3 kiểu sơ đồ thường dùng: sơ đồ hình tia, liên thông và sơ đồhỗn hợp

Hình 2.5 Sơ đồ cấp điện bên trong

Lưới hạ áp xí nghiệp chính là lưới điện bên trong mỗi phân xưởng Để cấp điệncho phân xưởng người ta đặt các tủ phân phối nhân điện hạ áp từ các máy biến áp

về cấp cho các tủ động lực, từ tủ này cung cấp điện cho các thiết bị

2.4 Các loại dây và cáp điện:

Để tải điện người ta dùng dây dẫn và cáp So với dây dẫn tải điện bằng cáp đắttiền hơn nhưng mỹ quan hơn, vì thế cáp trung và hạ áp thích hợp cho lưới điện đôthị và xí nghiệp Tải điện bằng dây dẫn rẽ tiền, dễ sửa chữa và thay thế thườngđược dùng trên lưới trung áp và khu vực nông thôn

2.4.1 Các loại dây dẫn:

Dây dẫn gồm hai loại: dây bọc cách điện và dây trần

Dây bọc cách điện: thường dùng trên lưới hạ áp Dây bọc có nhiều loại: một

sợi, nhiều sợi, dây cứng, mềm, đơn, đôi… Vật liệu thông dụng là đồng và nhôm

Hình 2.6: Cáp và dây trần

Ký hiệu: M(n, F), trong đó: M là dây đồng; n là số dây; F là tiết diện dây

Dây trần: dùng cho mọi cấp điện áp Có các loại như: nhôm, thép, đồng và

nhôm lõi thép Trong đó dây nhôm và nhôm lõi thép được dùng phổ biến chođường dây trên không, trong đó phần nhôm làm nhiệm vụ dẫn điện và phần théptăng độ bền cơ học

Ký hiệu: Loại dây(A, AC) - F, trong đó: A là dây nhôm; AC dây nhôm lõi thép;

Cáp lực gồm các phần tử chính sau: lõi, cách điện và lớp vỏ bảo vệ

Lõi (ruột dẫn điện):

Vật liệu cơ bản dùng làm ruột dẫn điện của cáp là đồng hay nhôm kỹ thuật điện.Ruột cáp có các hình dạng tròn, quạt, hình mảnh Ruột có thể gồm một haynhiều sợi

Lớp vỏ bảo vệ để bảo vệ cách điện của cáp tránh ẩm ướt, tránh tác động của hóachất do dầu tẩm thoát ra do hư hỏng cơ học cũng như tránh ăn mòn, han gỉ khi đặttrong đất.

Lớp vỏ bảo vệ dây dẫn là đai hay lưới bằng thép, nhôm hay chì Ngoài cùng làlớp vỏ cao su hoặc nhựa tổng hợp

b) Phân loại cáp:

Cáp có thể phân loại theo nhiều cách:

 Theo số lõi: một, hai, ba hay bốn lõi Thông thường cáp cao áp chỉ có một lõi.

 Theo vật liệu cách điện: giấy cách điện (có tẩm hay không tẩm), cách điện cao

su hay nhựa tổng hợp và cách điện tổ hợp

 Theo mục đích sử dụng: hạ, trung và cao áp, ngoài ra còn có cáp rado và cáp

thông tin

 Theo lĩnh vực sử dụng: cáp dùng cho hàng hải, hàng không, dầu mỏ, hầm mỏ,

trong nước hay cho các thiết bị di chuyển (cần cẩu, cần trục…)

2.5 Cấu trúc đường dây tải điện:

Đường dây tải điện trên không ký hiệu là ĐDK Đường dây tải điện trên khôngbao gồm các phần tử: dây dẫn, sứ, xà, cột, móng, còn có thể có dây chống sét, dâynéo và bộ chống rung

2.5.1 Một số định nghĩa liên quan:

a) Đường dây truyền tải điện trên không: công trình xây dựng mang tính chất

kỹ thuật dùng để truyền tải điện năng theo dây dẫn, được lắp đặt ngoài trời Dâydẫn được kẹp chặt nhờ sứ, xà cột và các chi tiết kết cấu xây dựng

Đường dây hạ áp cần có thêm một dây trung tính để lấy cả điện áp pha và điện

áp dây Nếu phụ tải 3 pha đối xứng thì lấy dây trung tính bằng ½ dây pha còn khiphụ tải pha không cân bằng thì tiết diện dây trung tính lấy bằng tiết diện dây pha

b) Khoảng cách tiêu chuẩn: gồm các khoảng cách ngắn nhất giữa dây dẫn được

căng và đất, giữa dây dẫn được căng và công trình xây dựng, giữa dây dẫn và cột,giữa các dây dẫn với nhau

c) Độ võng trên dây: là khoảng cách theo chiều thẳng đứng từ đường thẳng nối 2

điểm treo dây trên cột tới điểm thấp nhất của dây dẫn do tác dụng của khối lượngdây

d) Lực căng dây: là lực căng kéo dây và kẹp chặt cố định dây dẫn trên cột.

e) Chế độ làm việc bình thường: là chế độ làm việc mà dây dẫn không bị đứt f) Chế độ sự cố: là chế độ mà dây dẫn bị đứt dù chỉ một dây.

g) Khoảng vượt trung gian của đường dây: khoảng cách theo mặt phẳng ngang

giữa 2 cột

h) Khoảng néo chặt: là khoảng cách theo mặt phẳng nằm ngang giữa 2 cột chịu

lực gần nhau Các cột chịu lực bao gồm các cột đầu tuyến, các cột cuối tuyến vàcác cột góc dây dẫn chuyển hướng đi

2.5.2 Cấu trúc đường dây trên không

a) Cột: lưới cung cấp điện trung áp dùng 2 loại cột: cột vuông và cột ly tâm, ký

hiệu H và LT

 Cột vuông (cột chữ H): thường chế tạo cỡ 7,5 và 8,5m Cột H7,5 dùng cho lưới

hạ áp và H8,5 dùng cho lưới hạ áp và lưới 10kV

 Cột ly tâm (cột tròn): các cột được đúc dài 10 và 12m, các đế cột dài 6, 8 và

10m Cột và đế được nối với nhau nhờ các măng xông hay mặt bích, từ đó có thể cócác cột 10, 12, 16, 20, 22m Các cột còn được phân loại thành A, B, C, D theo khảnăng chịu lực (được tra ở các bảng)

b) Xà: dùng để đỡ dây dẫn và cố định khoảng cách giữa các dây, được làm bằng

sắt hoặc bê tông kích thước tùy vào cấp điện áp

Trên xà có khoan sẵn các lổ để bắt sứ, khoảng cách giữa hai lỗ khoan (cũng làkhoảng cách giữa hai dây) từ 0,3÷0,4m đối với đường dây hạ áp, từ 0,8÷1,2m vớiđường dây 10kV, từ 1,5÷2m với đường dây 35kV

c) Sứ: sứ có tác dụng vừa làm giá đỡ cho các bộ phận mang điện vừa làm vật cách

điện giữa các bộ phận đó với đất Vì vậy sứ phải đủ độ bền, chịu được dòng ngắnmạch đồng thời phải chịu được điện áp của mạng kể cả lúc quá điện áp

Sứ cách điện thường được thiết kế và sản xuất cho cấp điện áp nhất định và

được chia thành hai dạng chính: sứ đỡ hay sứ treo dùng để đỡ hay treo thanh cái, dây dẫn và các bộ phận mang điện; sứ xuyên dùng để dẫn nhánh hay dẫn xuyên qua

tường hoặc nhà

 Sứ đỡ: thường dùng cho đường dây có điện áp từ 35kV trở xuống, khi đường

dây vượt sông hay đường giao thông thì có thể dùng sứ treo

 Sứ treo: có thể phân thành sứ thanh và sứ đĩa Sứ thanh được chế tạo có chiều

dài và chịu được một điện áp xác định trước Chuỗi sứ được kết lại từ các đĩa và sốlượng được ghép với nhau tùy thuộc điện áp đường dây Ưu điểm của việc dùng

chuỗi sứ cho đường dây cao thế là điện áp làm việc có thể tăng bằng cách thêm cácđĩa sứ với chi phí nhỏ

Hình 2.7 Một số dạng sứ

Khi cần tăng cường về lực người ta dùng các chuỗi sứ ghép song song, khi tăngcường cách điện người ta tăng thêm số đĩa Việc kẹp dây dẫn vào sứ đứng đượcthực hiện bằng cách quấn dây hoặc bằng ghíp kẹp dây chuyên dụng Việc kẹp dâyvào sứ treo được thực hiện bằng khóa kẹp dây chuyên dụng

Sứ đứng Hoàng liên sơn có ký hiệu VHD-35 Đường dây có điện áp 110kV trở lên dùng sứ treo Chuỗi sứ treo gồm các đĩa sứ tuỳ theo cấp điện áp mà chuỗi sứ có số đĩa khác nhau.

d) Móng cột: có nhiệm vụ chống lật cột Trong vận hành cột điện chịu lực kéo của

dây và lực của gió bão

e) Dây néo: tại các cột néo (cột đầu, cuối và góc đường dây), để tăng cường chịu

lực kéo cho các cột này các dây néo được đặt ngược hướng lực kéo dây

f) Bộ chống rung: chống rung cho dây dẫn do tác dụng của gió.

Bộ chống rung gồm 2 quả tạ bằng gang nối với nhau bằng cáp thép, đoạn cápđược kết vào đường dây nhờ kẹp

Hình 2.8: Bộ chống rung và móng cột

Ngoài ra, trên cột và các xà đỡ còn được lắp đặt các tiết bị điện để phục vụ choviệc vận hành và bảo vệ hoạt động của lưới điện như: các cầu chì tự rơi, máy cắtphụ tải, dao cách ly, thiết bị tự đóng lại…

CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN 3.1 Các khái niệm chung:

Nhiệm vụ đầu tiên khi thiết kế cung cấp điện là xác định nhu cầu điện của côngtrình (gọi là phụ tải tính toán) Nếu phụ tải tính toán nhỏ hơn phụ tải thực tế sẽ làmgiảm tuổi thọ thiết bị đôi khi có thể gây cháy nổ do quá tải thiết bị, ngược lại thìthiết bị được chọn sẽ quá lớn gây lãng phí vốn đầu tư

3.1.1 Phụ tải điện:

Thông thường công suất vận hành khác với công suất thực tế do nhiều yếu tốkhác nhau và là một hàm theo thời gian Nhưng cần phải xác định phụ tải điện choviệc tính toán cung cấp điện Công suất tính toán được gọi là công suất tính toán(Ptt)

 Nếu Ptt < Pthực tế: thiết bị mau giảm tuổi thọ, có thể cháy nổ

 Nếu Ptt > Pthực tế: lãng phí vốn đầu tư

Có nhiều phương pháp xác định phụ tải điện, càng có nhiều thông tin càng lựachọn được phương pháp chính xác Thông thường có hai nhóm phương pháp làphương pháp kinh nghiệm và phương pháp dựa trên xác xuất thống kê

3.1.2 Các đặc tính chung của phụ tải điện:

Mỗi phụ tải có đặc trưng riêng, có 3 đặc trưng mà các phương án cung cấp phảixét đến:

a) Công suất định mức: thường được ghi trên nhãn của thiết bị Đối với động cơ,công suất định mức là công suất trên trục của động cơ, công suất điện Pđ =Pđm/ηđm Thường ηđm =0,8 ÷ 0,85; trường hợp động cơ nhỏ có thể xem Pđ =Pđm

b) Điện áp định mức: điện áp làm việc của thiết bị phải phù hợp với lưới điện nơiđặt thiết bị

c) Tần số: tần số làm việc của thiết bị khác nhau nhiều từ 0Hz (điện DC) đến hàngtriệu Hz ở thiết bị cao tần

3.1.3 Đồ thị phụ tải:

Đồ thị phụ tải: “Đặc trưng cho sự tiêu dùng năng lượng điện của các thiết bịriêng lẻ, của nhóm thiết bị, của phân xưởng hoặc của toàn bộ xí nghiệp”

a) Phân loại: có nhiều cách phân loại

 Theo đại lượng đo: đồ thị phụ tải tác dụng P(t), phản kháng Q(t) và điện năngA(t)

 Theo thời gian khảo sát: đồ thị phụ tải hàng ngày, hàng tháng và hàng năm

b) Các loại đồ thị phụ tải thường dùng:

 Đồ thị phụ tải ngày: như hình a) được ghi bằng máy; b) được ghi và vẽ lại bởi

các vận hành viên và c) thể hiện dạng bậc thang thông số trung bình trong mộtkhoảng thời gian

Hình 3.9: Đồ thị phụ tải ngày

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

Đồ thị phụ tải ngày có 5 thông số đặc trưng sau: phụ tải cực đại, hệ số côngsuất cực đại, điện năng tác dụng và phản kháng ngày đêm, hệ số công suất tươngứng và hệ số điền kin của đồ thị phụ tải

 Đồ thị phụ tải hàng tháng: được xây dựng theo phụ tải trung bình của từng

tháng của xí nghiệp trong một năm làm việc

Đồ thị phụ tải hàng tháng cho ta biết nhịp độ sản xuất của xí nghiệp Từ đó cóthể đề ra lịch vận hành sửa chữa các thiết bị điện một cách hợp lý nhất, nhằm đápứng các yêu cầu của sản xuất (VD: vào tháng 3,4 → sửa chữa vừa và lớn, còn ởnhững tháng cuối năm chỉ sửa chữa nhỏ và thay các thiết bị)

Hình 3.10: Đồ thị phụ tải tháng

 Đồ thị phụ tải năm: thường được xây dựng dạng bậc thang, xây dựng trên cơ

sở của đồ thị phụ tải ngày đêm điển hình (thường chọn 1 ngày điển hình vào mùađông và vào mùa hạ)

Hình 3.11: Đồ thị phụ năm

Đồ thị phụ tải năm có các thông số đặc trưng như: điện năng tác dụng và phảnkháng tiêu thụ trong năm, thời gian sử dụng công suất cực đại Tmax, hệ số công suấttrung bình và hê số điền kín phụ tải

3.2 Xác định phụ tải điện khu vực nông thôn:

Đối tượng sử sụng điện phổ biến ở nông thôn là: trạm bơm, trường học và sinhhoạt

3.2.1 Phụ tải điện trạm bơm:

Các máy bơm nông nghiệp thường có các thang công suất: 14, 20, 33, 45, 55,

100, 200kW Với máy bơm công suất nhỏ (< 100kW) sử dung điện hạ áp, máy bơmcông suất lớn trở lên thường sử dụng điện 6 hay 10kV

Trạm bơm thường chia thành hai loại: trạm bơm tưới và trạm bơm tiêu

Phụ tải trạm bơm tính theo công thức sau:

(CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN-1)

Trong đó: P tt,Q tt: công suất tác dụng và phản kháng tính toán của trạmbơm

c) Phụ tải cho từng phòng học xác định theo công thức:

P p P S0 * và Q p P tg p* (CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN

e) Phụ tải tính toán cho một tòa nhà gồm m lầu:

1

m

TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN-4)

3.2.3 Phụ tải chiếu sáng sinh hoạt

a) Phụ tải tính toán cho một thôn, xóm hoặc làng được xác định:

0 * và 0 *

TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN-5)

Trong đó H: số hộ dân trong làng, thôn

P0: suất phụ tải tính toán cho một hộ

b) Phụ tải tính toán cho xã bao gồm các thôn xóm được xác định.

3.3.1 Trong giai đoạn dự án khả thi:

Thông tin thu nhận trong giai đoạn này thường không chính xác

Để xác định phụ tải điện cho việc thiêt kế, xây dựng đường dây cao áp và trạmbiến áp trung gian người ta dựa vào diện tích hoặc sản lượng

a) Xác định phụ tải điện cho khu CN, chế xuất căn cứ vào diện tích:

S tt S0 *D(CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN PHỤ

TẢI ĐIỆN-7)

Trong đó: S0 suất phụ tải trên đơn vị diện tích, tùy ngành CN mà S0 chọn100÷400(kVA/ha)

D: diện tích khu CN, chế xuất (ha)

b) Đối với xí nghiệp, nếu biết sản lượng sẽ sản xuất, công thức xác định phụ tải

điện như sau:

3.3.2 Trong giai đoạn xây dựng nhà xưởng:

Thông tin nhận được trong giai đoạn này là công suất đặt của từng phân xưởng,diện tích của từng xưởng

a) Phụ tải điện động lực của từng phân xưởng được xác định theo công thức:

và .

P K P Q P tg (CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN

PHỤ TẢI ĐIỆN-9)

Trong đó: K nc: hệ số nhu cầu (tra bảng).

d

P : công suất đặt của phân xưởng VớiP d P n dm.

dm

P và n: công suất định mức của động cơ và số động cơ

b) Phụ tải điện chiếu sáng trong phân xưởng được xác định theo diện tích:

c) Phụ tải điện cho toàn phân xưởng: P PX P tt P cs và Q PX Q ttQ cs (CHƯƠNG

III: TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN-11)

d) Phụ tải điện cho toàn xí nghiệp có n phân xưởng:

TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN-12)

3.3.3 Trong giai đoạn thiết kế chi tiết:

Đây là công đoạn cuối cùng trong quá trình thiết kế cấp điện cho xí nghiệp côngnghiệp Ở giai đoạn này đã biết hầu hết các thông tin về đối tượng sử dụng điện.Phụ tải tính toán xác định cho một nhóm máy, được xác định theo công thứcsau:

TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN-13)

Trong đó: P tb: công suất trung bình trong thời gian khảo sát

max , sd

K K : tra bảng

Ví dụ: tính toán phụ tải một xí nghiệp có sơ đồ như hình vẽ

Nguyên tắc tính toán:

 PttXN: phải được tính từ các TB điện ngược trở về phía nguồn

 Phải kể đến tổn thất trên đường dây và trong MBA

 Phụ tải tính toán XN cần phải kể đến dự kiến phát triển của XN trong 5 - 10năm tới

Các bước tính toán được thực hiện như sau:

 Điểm 1: điểm trực tiếp cấp điện đến các thiết bị dùng điện, tại đây cần xác địnhchế độ làm việc của từng thiết bị (xác định Kt; ksd; cosφ…)

 Điếm 2: Với nhóm thiết bị làm việc ở chế độ khác nhau → Xác định Ptt bằngphương pháp số thiết bị hiệu quả Ptt = KM.Ptb và S2 =P2 + j.Q2

 Điểm 3: sẽ bằng phụ tải điểm 2 công thêm phần tổn thất đường dây hạ áp: S3

phải kể đến sự phát triển của xí nghiệp (5 - 10 năm) sau SXN = S8 + ∆SXN Để xácđịnh được ∆SXN phải dự báo tăng trưởng phụ tải

3.4 Xác định phụ tải điện khu vực đô thị:

3.4.1 Phụ tải điện các hộ gia đình:

Các hộ gia đình là đối tượng sử dụng điện lớn nhất ở đô thị

a) Trong giai đoạn xây dựng cơ sở hạ tầng:

Thông tin nhận được là mặt bằng quy hoạch đường phố, công thức xác định phụtải như sau:

P: công suất phụ tải trên một mét chiều dài

b) Trong giai đoạn thiết kế chi tiết:

Thông tin nhận được tương đối chính xác, để xác định phụ tải điện có haiphương pháp tính toán:

 Phương pháp 1: Tính phụ tải từ căn hộ rồi đến khu vực.

 Phương pháp 2: Tính ngược lại từ khu vực rồi đến căn hộ.

3.4.2 Phụ tải điện các trường dại học, trung học chuyên nghiệp:

Đối với khu vực giảng đường, hành chính văn phòng, phòng thí nghiệm phụ tảiđược xác định theo công thức: P p P S0 * với P0= 20÷40 W/m2 Sau đó được cộngvới phụ tải của xưởng điện, cơ khí, ký túc xá…ta được phụ tải cho trường học

3.4.3 Các loại phụ tải khác:

Các phụ tải điện khác như: khu văn phòng, khách sạn siêu thị, nhà hàng côngviên được tính toán tương tự bằng cách chọn công suất phụ tải đơn vị (P0) phù hợp

CHƯƠNG IV: TRẠM ĐIỆN 4.1 Khái quát và phân loại trạm điện:

Trạm biến áp dùng để biến đổi điện năng từ cấp điện áp này sang cấp điện ápkhác

Theo nhiệm vụ, có thể phân trạm thành hai loại:

 Trạm biến áp trung gian hay còn gọi là trạm biến áp chính: trạm này nhận điện

35÷220kV từ hệ thống biến đổi thành cấp điện áp 10, 6 hay 0,4kV

 Trạm biến áp phân xưởng: nhận điện từ trạm biến áp trung gian biến đổi thành

các cấp điện áp thích hợp phục vụ cho phụ tải phân xưởng Phía sơ cấp thường là

35, 22, 15, 10, 6kV; còn phía hạ áp có thể là 660, 380/220 hay 220/127V

Theo cấu trúc, cũng có thể chia thành hai loại:

 Trạm biến áp ngoài trời: ở trạm này, các thiết bị cao áp đều được đặt ngoài trời,

còn phần phân phối điện áp thấp được đặt trong nhà hoặc trong các tủ chuyên dùngchế tạo sẵn

 Trạm biến áp trong nhà: ở trạm này tất cả các thiết bị đều được đặt trong nhà.

Chi phí xây dựng trạm trong nhà thường cao hơn trạm ngoài trời nhiều

4.2 Sơ đồ nối dây trạm biến áp:

Sơ đồ nối dây của trạm phải thỏa mãn các điều kiện sau:

 Đảm bảo liên tục cung cấp điện theo yêu cầu phụ tải

 Sơ đồ nối dây rõ ràng, thuận tiện trong vận hành và lúc xử lý sự cố

 An toàn lúc vận hành và sửa chữa

 Cân bằng giữa các chỉ tiêu về kinh tế và kỹ thuật

Hình 4.12: Sơ đồ trạm hạ áp trung gian và trạm phân phối chính

4.2.1 Sơ đồ nối dây trạm hạ áp trung gian:

Sơ đồ nối dây phía sơ cấp của trạm loại này phụ thuộc các thông số: điện ápcung cấp, số lượng và công suất máy biến áp, chế độ làm việc, độ tin cậy yêu cầu,

sự phát triển trong tương lai… Do vậy có rất nhiều phương án để giải quyết vấn đề,tuy nhiên rất ít hoặc không có phương án nào thỏa hết các yêu cầu

Sau đây là một số sơ đồ nối dây trạm biến áp thông dụng Các trạm này thườngđược thực hiện theo dạng sau:

 Nối đến hệ thống bằng một hoặc hai lộ Hai lộ đến thường không có thanh cái

 Phía điện áp thứ cấp (điện áp phân phối) người ta dùng sơ đồ với thanh cái đơnhay thanh cái kép

4.2.2 Trạm phân phối chính:

Trạm nằm trong phạm vi xí nghiệp, thanh cái cao áp ngoài nối với hệ thống cònnối với nhà máy điện địa phương hay tổ máy phát điện riêng Thanh cái có thể làđơn hay kép với máy cắt phân đoạn Do được nối vào nguồn lớn nên các phụ tải cóthể lắp các cuộn kháng để giảm dòng ngắn mạch nếu có

4.2.3 Trạm phân phối trung gian:

Đối với các xí nghiệp có nhiều phân xưởng nằm rải rác và phân tán, thì cần cócác trạm biến áp trung gian để phân phối điện năng từ các trạm chính đến các phânxưởng

Việc kết nối giữa trạm trung gian và trạm phân phối chính nhờ các lộ chính

4.2.4 Trạm hạ áp phân xưởng:

Trạm hạ áp phân xưởng thường có một hay hai máy biến áp, khi trạm có nhiều(> 3) máy biến áp thì có thể có thanh cái phân đoạn

a) Trạm hạ áp với một máy biến áp: trạm này thường phục vụ cho hộ loại 2, loại

3, trừ trường hợp làm nguồn dự phòng cho hộ loại 1 có công suất nhỏ nhờ sử dụng

Hình 4.13: Trạm có một và trạm nhiều máy biến áp b) Trạm hạ áp với nhiều máy biến áp: phục vụ cho tất cả các loại hộ dùng điện.

Tùy theo số máy biến áp, số lộ cung cấp, loại hộ được cung cấp mà có một số dạng

sơ đồ phổ biến như hình

Khi thiết kế xây dựng trạm phải tiết kiệm chi phí tuy nhiên một số chỉ tiêu sauphải được đảm bảo:

 Chọn đúng trang thiết bị điện, lắp rắp đúng quy phạm và thỏa các điều kiện vậnhành

 Tôn trọng khoảng cách giữa các phần dẫn điện với nhau và với xung quanh

 Khả năng loại nhanh hỏa hoạn và các sự cố khác

 Thuận tiện trong thao tác và các hành lang thi công, sửa chữa

 Phải thực hiện nối đất bảo vệ.

 Phải sử dụng các tín hiệu cần thiết

4.3.1 Trạm hạ áp phân xưởng ngoài trời:

Thường áp dụng cho xí nghiệp bé, lưới điện cung cấp từ đường dây trên không

Có hai dạng phổ biến là máy biến áp được treo trên cột và đặt ngay dưới chân cột

 Dạng treo cột: khi các máy biến áp ba pha hay một pha (từ 25÷240kVA) và cáctrang bị cùng khí cụ điện có tổng trọng lượng nhỏ (khoảng 300÷1800kg) Toàn bộtrang bị của trạm được treo trên các giá đỡ mắc vào một, hai hay bốn cột bằng gỗhay xi măng cốt thép

 Dạng đặt dưới chân cột; đối với các máy biến áp quá lớn hay không đảm bảođược cân bàng trọng lượng khi treo trên cột thì máy biến áp được đặt trên một nền

gỗ hay xi măng ngay dưới chân cột, xung quanh có rào lưới cao 2,5m để ngănngười hay vật đến gần trạm

Hình 4.4: Trạm hạ áp ngoài trời 4.3.2 Trạm hạ áp phân xưởng trong nhà:

Đối với trạm công suất lớn (hơn 320MVA), khi có các yêu cầu trong vận hành,hoặc trong điều kiện đặc biệt như không khí độc hại trong quá trình sản xuất, khônggian bố trí trạm quá ít… thì trạm trong nhà được chọn để xây dựng; ở trạm dạngnày tất cả các thiết bị được đặt trong nhà

Trạm này thường có sơ đồ nối dây đơn giản, chỉ sử dụng thanh cái khi có phụ tảiđiện áp cao Các khi cụ ở phần cao áp là cầu chì ống, máy cắt phụ tải với cầu chì,máy cắt dầu hay khí nén

Trạm có thể có một hay nhiều buồng tùy theo số lượng máy biến áp Các buồngphải có hệ thống thông gió với chiều cao phù hợp

Đối với các thiết bị có chứa dầu như máy biến áp, mát cắt có chứa dầu phải có

hệ thống góp dầu và bể chứa dầu phòng khi có sự cố hay hỏa hoạn

Việc nối dây giữa các máy biến áp và buồng phân phối điện áp cao (nếu có),cũng như việc nối dây đến bảng điện áp thấp có thể thực hiện bằng các thanh dẫnhay cáp

4.3.3 Trạm hạ áp phân xưởng chế tạo sẵn thành tủ:

Loại này gồm có: một hay hai máy biến áp hạ áp được đặt trong buồng con bằngkim loại hoặc để hở nếu máy biến áp có dầu Hệ thống phân phối điện áp cao (6 –10kV) gồm một hay nhiều tủ con được gia công và lắp đặt sẵn theo một sơ đồ nốinào đó Hệ thống phân phối điện áp thấp cũng gồm các tủ cấu kiện gia công sẵn.Đường dây nối giữa các máy biến áp và trang bị điện là các thanh trần đặt bêntrong các khung bằng kim loại của tủ này

Hình 4.5: Tủ chế tạo sẵn 4.4 Lựa chọn máy biến áp cho trạm:

Lựa chọn máy biến áp bao gồm chọn số lượng và công suất của máy biến áp.Việc lựa chọn phù hợp với loại hộ tiêu thụ, phù hợp với chỉ tiêu kỹ thuật và kinh tế(phí đầu tư và vận hành)

4.5 Nối đất trạm và đường dây tải điện:

Trong lưới cung cấp người ta thực hiện nối đất với nhiều mục đích khác nhau:nối đất làm việc, an toàn và chống sét

Trang bị nối đất bao gồm các điện cực và dây dẫn nối đất Các điện cực nối đấtbao gồm: điện cực thẳng được đóng sâu vào trong đất và điện cực ngang được chônngầm ở một độ sâu nhất định Các dây nối đất dùng để nối liền các bộ phận đượcnối đất với các điện cực

4.5.1 Nối đất trạm biến áp:

Hệ thống nối đất trong trạm biến áp thực hiện cả ba chức năng: làm việc, antoàn và chống sét Theo quy phạm điện trở nối đất (Rđ) của hệ thống nối đất phảiđạt như sau:

 Với trạm biến áp phân phối: Rđ ≤ 4Ω

 Với trạm biến áp trung gian có Uđm ≤ 35kV: Rđ ≤ 1Ω

 Với trạm biến áp trung gian có Uđm ≥ 110kV: Rđ ≤ 0,5Ω

Kết cấu hệ thống nối đất của trạm thường ở dạng mạch vòng gồm các cọc dài2,5m đóng ngập sâu 0,7m, các cọc cách nhau ≥ 2,5m và được hàn nối với nhaubằng các thanh thép tạo thành mạch vòng.

Đối với các trạm đặt ở hè phố thì phương án nối đất hình tia được thực hiện

4.5.2 Nối đất đường dây tải điện:

Có hai loại nối đất đường dây tải điện:

a) Nối đất chống sét và an toàn: các ĐDK trung áp trở lên tất cả các cột đều phải

nối đất, với ĐDK 0,4 kV phải nối đất các cột đi qua khu vực đông dân

Quy phạm quy định Rđ của một cột như sau:

b) Nối đất trung tính lặp lại: là hình thức nối đất riêng cho ĐDK 0,4kV dề phòng

mất trung tính tại trạm biến áp làm cháy các thiết bị dùng điện

Theo quy phạm, cứ khoảng 4 hay 5 cột phải thực hiện nối đất trung tính lặp lại.Lưu ý: cần phân biệt nối đất trung tính là nối từ đường dây trung tính xuống cọcnối đất; nối đất chống sét và an toàn là nối từ xà đỡ dây xuống cọc nối đất

CHƯƠNG V: TÍNH TOÁN TỔN THẤT ĐIỆN

Tính toán về điện là xác định thông số chế độ của lưới điện

Tính toán về điện bao gồm tính các loại tổn thất trong hệ thống như tổn thất điện

áp, tổn thất công suất, tổn thất điện năng cũng như các tính toán về phân bố côngsuất, lựa chọn tiết diện dây dẫn và cáp, các chế độ vận hành…

Tính toán điện phục vụ cho công tác đánh giá các chỉ tiêu kỹ thuật của hệ thốngcung cấp điện, xác định tổng phụ tải, chọn các phần tử của mạng điện, xác địnhphương án bù công suất phản kháng…

Tùy mục đích sử dụng mà độ chính xác của các tính toán đòi hỏi khác nhau Đểkhối lượng tính toán giảm bớt có thể sử dụng các biểu đồ, bảng tính có sẵn trongcác sách tra cứu

Các bước thực hiện lần lượt: xử lý các dữ kiện ban đầu (cấp điện áp, loại dâydẫn, sơ đồ mạng…), xây dựng sơ đồ thay thế, thực hiện tính toán và xử lý kết quả

5.1 Sơ đồ thay thế lưới cung cấp điện:

5.1.2 Sơ đồ thay thế đường dây:

a) Các thông số của đường dây:

 Điện dẫn G: là thông số phản ánh hiện tượng tổn thất công suất tác dụng trong

sứ và điện môi Phần công suất tổn hao trong sứ của đường dây trên không ở mọicấp điện áp rất bé và có thể bỏ qua Một phần tổn thất công suất nữa là tổn thất dovầng quang, thường chỉ xảy ra ở cấp điện áp ≥ 110kV trong một số điều kiện nhấtđịnh Đối với dây cáp có thể bỏ qua điện dẫn

 Dung dẫn B: dung dẫn đường dây thể hiện điện dung giữa các dây dẫn Dung

dẫn này tỷ lệ với dòng điện chuyển dịch (hay là dòng điện nạp của đường dây),sinh ra công suất phản kháng trên đường dây Dòng điện điện dung của cáp thườnglớn hơn đường dây trên không, do vậy đối với cáp từ 20kV trở lên phải xét đếndung dẫn khi lập sơ đồ thay thế

 Điện trở R: điện trở đường dây, phụ thuộc chiều dài và thường được cho bởi

nhà chế tạo

 Điện kháng X: thể hiện hiện tượng tản từ Khi tải dòng điện xoay chiều ba pha

sẽ xuất hiện xung quanh các dây dân một từ trường, tạo ra lực điện động trong mỗidây dẫn và phụ thuộc khoảng cách tương hỗ giữa các dây dẫn Đối với các đườngdây từ 330kV trở lên, để giảm điện kháng người ta thường áp dụng kỹ thuật phânpha

b) Sơ đồ thay thế:

Các thông số của đường dây: điện trở, điện kháng, điện dẫn và dung dẫn hầunhư phân bố dọc theo đường dây Để dễ dàng trong tính toán, tùy theo loại đườngdây một số thông số có thể xem là tập trung hay bỏ qua Các sơ đồ thay thế vàtrường hợp áp dụng được tóm tắt trong bảng bên dưới

c) Tính thông số đường dây:

Y G  j B g b l ; go và bo điện dẫn và dung dẫn trên đơn vị chiều dài (km).

 Điện dẫn G: được xác định theo tổn thất công suất tác dụng 2

Trong đó P vq là tổn thất vầng quang xác định theo công thức kinh nghiệm.

Bảng CHƯƠNG V: TÍNH TOÁN TỔN THẤT ĐIỆN-1 Các sơ đồ thay thế đường dây:

Sơ đồ đường dây

Sơ đồ thay thế hình π áp dụng chođường dây trên không ≤300km haycáp ≤50km

Z= R + j.X

.

Y   j B

Sơ đồ hình π bỏ qua điện dẫn, do:

 Điện dẫn gây bởi tổn thất trong sứ

và điện môi rất bé

 Tổn thất vầng quang thường chỉxảy ra ở đường dây trên không >200kV

Sơ đồ thay thế mạng địa phương bỏqua tổng dẫn

Sơ đồ thay thế cho cáp 6÷10kV bỏqua tổng dẫn

(CHƯƠNG V: TÍNH TOÁN TỔN THẤT ĐIỆN-16)

Trong đó: D tbkhoảng cách trung bình hình học giữa các dây dẫn,

Trong đó: R đt: bán kính đẳng trị của các dây dẫn trong một pha.

n: số dây dẫn trong một pha.

a tb: khoảng cách trung bình hình học giữa các dây dẫn trong một pha

R: bán kính thực của mỗi dây phân nhỏ

 Điện trở r o: thường được cho bởi nhà chế tạo hay tính theo :

r t r20 ��1  t 20��(CHƯƠNG V: TÍNH TOÁN TỔN THẤT ĐIỆN-17)

Trong đó: r t : điện trở ở nhiệt độ t.

r20: điện trở ở nhiệt độ 20oC, được tra ở các bảng cho sẵn

α: hệ số nhiệt điện trở, được tra ở các bảng cho sẵn, đối với đồng,nhôm, nhôm lõi thép α= 0,004

5.1.3 Sơ đồ thay thế máy biến áp:

a) Các thông số của máy biến áp:

 Tổng trở của máy biến áp: là Z T R T  j X. T phản ánh hiện tượng tổn thất công

suất tác dụng do hiệu ứng Joule và hiện tượng tổn thất công suất phản kháng do tản

từ trong các cuộn dây Trong đó: R Tlà điện trở, X T là điện cảm kháng

 Tổng dẫn của máy biến áp: Y T G T  j B. T phản ánh hiện tượng tổn thất công

suất trong lõi thép máy biến áp: tổn hao do dòng Foucault và tổn hao từ Tổn thất

trong lõi thép hầu như không phụ thuộc vào tải của máy biến áp và bằng lúc khôngtải Với: G T là điện dẫn, B T là cảm dẫn

Các thông số của máy biến áp có thể tính theo các số liệu của máy biến áp như:

tổn thất ngắn mạch P k, tổn thất không tảiP o, điện áp ngắn mạch U k%, dòng điệnkhông tảiI o% Các số liệu là kết quả của thí nghiệm ngắn mạch và thí nghiệmkhông tải

b) Sơ đồ thay thế và tính các thông số cho máy biến áp hai cuộn dây:

Máy biến áp ba pha hai cuộn dây là loại được dùng phổ biến trong hệ thốngcung cấp điện Khi tính toán dùng sơ đồ hình Γ như hình vẽ

Hình 5.15 Sơ đồ thay thế máy biến áp 2 cuộn dây

dm

I X U

P G U

Q B

Đối với máy biến áp ba cuộn dây và tự ngẫu, nhà chế tạo cho những số liệu sau:

 S dm: công suất định mức máy biến áp

 U Cdm, U Tdm, U Hdm hay U 1dm, U 2dm, U 3dm: điện áp định mức các cuộn cao, trung vàhạ

 I o%: dòng điện không tải tính theo phần trăm so với dòng điện định mức

 P12, P13, P23: tổn thất ngắn mạch ứng với ba trạng thái thí nghiệm ngắn mạch.

 U12 %, U13 %, U23 %: điện áp ngắn mạch ứng với ba trạng thái thí nghiệm ngắnmạch

Hình 5.16 a) Máy biến áp ba cuộn dây; b) MBA tự ngẫu; c) Sơ đồ thay thế

hình sao

Sơ đồ thay thế hình sao có đặt lượng tổn hao trong thép:   S0 S Fe  P Fe j Q. Fe

(CHƯƠNG V: TÍNH TOÁN TỔN THẤT ĐIỆN-23)

Tổn thất công suất tác dụng khi ngắn mạch và điện áp ngắn mạch của máy biến

áp ba cuộn dây và tự ngẫu được tính theo các dạng ngắn mạch sau:

1) Khi cuộn 2 bị ngắn mạch, cuộn 3 hở mạch, cuộn 1 được đặt vào một điện áp saocho trong cuộn 1 và 2 có dòng định mức Người ta đo được P12và U12 %, với:

     P12 P1 P2 trong đó P1 và P2 là tổn thất công suất tác dụng trong cuộn 1 và

Khi truyền tải điện năng từ nguồn đến hộ tiêu thụ thì mỗi phần tử mạng điện do

có tổng trở nên đều gây tổn thất công suất và điện áp

Tổn thất công suất gây tình trạng thiếu hụt điện năng tại nơi tiêu thụ, làm tănggiá thành truyền tải điện và làm cho hiệu quả kinh tế kém

Tổn thất điện áp làm cho điện áp tại các hộ tiêu thụ bị giảm thấp, ảnh hưởngchất lượng điện

Sau đây lần lượt giới thiệu sơ lược phương pháp tính toán tổn thất điện áp, côngsuất và điện năng trên mạng phân phối điện

5.2.1 Tổn thất điện áp trên đường dây ba pha có phụ tải tập trung:

Tổn thất điện áp là đại lượng phức:    U� U j U.

Giả thiết mạng làm việc ở chế độ đối xứng, do đó chỉ cần nghiên cứu một pha.Tổng trở dây dẫn: Z R  j X.   và phụ tải tập trung ở cuối đường dây

 Vectơ Oa: điện áp U p2 ở cuối đường dây

 Vectơ Oc: điện áp U p1 ở đầu đường dây.Tổn thất điện áp được xác định bằng tam

giác tổn thất abc, trong đó:

 Vectơ ab: là tổn thất điện áp trên điện trở, trùng pha với vectơ dòng điện I, độlớn = I.R

 Vectơ bc: là tổn thất điện áp trên điện kháng, vuông góc với vectơ ab, có độ lớn

= I.X

 Vectơ ac: tổn thất điện áp tổng uuurU p Uurp1  j U.urp2 có thể phân tích thành hai thànhphần:

oTổn thất điện áp dọc: đoạn ad, là hình chiếu của U lên trục.

oTổn thất điện áp ngang U p : đoạn cd.

Lúc này để tính toán tổn thất điện áp có thể phân thành hai trường hợp:

 Trường hợp 1: đối với lưới có điện áp ≤ 35kV, thường θ rất bé do đó có thể bỏ

qua tổn thất điện áp ngang

Tổn thất điện áp pha: U p ad af  fd (xem    1  2  ) I R .cos  I X .sin Tổn thất điện áp dây:  U 3 U p  3 cosI R  I X .sin 

Tổn thất điện áp ngang: U p cd cg dg cg bf    IXcos  IRsin 

Tổn thất điện áp ngang đối với điện áp dây: U p  3 U p  3IXcos  IRsin 

5.2.2 Tổn thất điện áp trên đường dây ba pha có nhiều phụ tải tập trung:

Hình 5.18 Đường dây có hai phụ tải tập trung

Trường hợp đường dây có nhiều phụ tải tập trung, giá trị tổn thất điện áp là tổngtổn thất điện áp ở các đoạn dây, ta có các công thức sau:

5.2.3 Tổn thất điện áp trên đường dây ba pha có phụ tải phân bố đều:

Đối với đường dây có phụ tải phân bố đều, ta có:

5.2.4 Tổn thất điện áp trong máy biến áp:

Tương tự như tính tổn thất điện áp trên đường dây có phụ tải tập trung, tổn thất điện áp trong máy biến áp là: 2

5.3 Tính toán tổn thất công suất:

5.3.1 Tổn thất công suất trên đường dây:

Tổn thất công suất trên đường dây là một đại lượng phức:     �S P j Q. , trongđó:

 P: tổn thất công suất tác dụng do phát nóng trên điện trở đường dây

 Q: tổn thất công suất phản kháng do từ hóa đường dây.

Để xác định tổn thất công suất trên đường dây, ta dùng sơ đồ thay thế hình π

 Trường hợp 1: xét mạng điện khu vực có điện áp từ 110 – 220kV do đó có thể

bỏ qua thông số điện dẫn G (như hình a).

Hình 5.19 Sơ đồ thay thế tính tổn thất công suất

2 2 2

 Trường hợp 2: đối với đường dây địa phương ta có thể bỏ qua tổng dẫn B, như

hình b, khi đó tổn thất công suất được xác định theo công suất tải P2  jQ2

(CHƯƠNG V: TÍNH TOÁN TỔN THẤT ĐIỆN-33)

5.3.2 Tổn thất công suất trên đường dây có phụ tải phân bố đều:

Nếu đường dây phân phối có phụ tải phân bố đều (như đường dây chiếu sáng

ngoài đường), có tổng dòng I và điện trở R, thì tổn thất  P I R2

5.3.3 Tổn thất công suất trong máy biến áp:

Tổn thất công suất trong máy biến áp bao gồm tổn thất không tải (tổn thất tronglõi thép hay tổn thất sắt) và tổn thất có tải (tổn thất trong dây quấn hay tổn thấtđồng)

a) Thành phần tổn thất không tải:

Thành phần tổn thất trong lõi thép không đổi khi phụ tải thay đổi và bằng tổnthất không tải: