Bài giảng Cung cấp điện: Chương 1 - ThS. Phùng Đức Bảo Châu

Bài giảng Cung cấp điện: Chương 1 - Khái quát về hệ thống cung cấp điện do ThS. Phùng Đức Bảo Châu thực hiện. Bài giảng gồm có các nội dung: Nguồn điện, lưới điện và lưới cung cấp điện, những yêu cầu chung về lưới cung cấp điện, một số ký hiệu thường dùng. Để nắm vững nội dung kiến thức bài giảng mời các bạn cùng tham khảo nội dung tài liệu.

BÀI GIẢNG

CUNG CẤP ĐIỆN

KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG

BM ĐIỆN CÔNG NGHIỆP

Gi ng viên: ThS. Phùng Đ c B o Châu ả ứ ả

CHƯƠNG 1

KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG

CUNG CẤP ĐIỆN

KHOA ĐiỆN-ĐIỆN TỬ ViỄN THÔNG

BM ĐIỆN CÔNG NGHIỆP

Gi ng viên: ThS. Phùng Đ c B o Châu ả ứ ả

Nội dung

I Nguồn điện

II Lưới điện và lưới cung cấp điện

III Những yêu cầu chung về lưới cung cấp

điện

IV Một số ký hiệu thường dùng

8. Năng lượng đ a nhi tị ệ

9. Tuabin Diezen­Gas

I Nguồn điện

Nhà máy điện: Là nhà máy có nhiệm vụ sản xuất ra điện năng.

- Điện năng được tạo ra nhờ quá trình

biến đổi năng lượng của các nguồn năng lượng thiên nhiên như than đá, khí, dầu,

uran, nước, mặt trời, gió thành cơ năng cho tua bin, sau đó máy phát sẽ chuyển thành

điện năng Phụ thuộc vào nguồn năng

lượng thiên nhiên mà chia ra các dạng khácnhau của nhà máy điện

Hiện nay phần lớn điện năng cung cấp bởi các nhà máy nhiệt điện tuy nhiên xu thế

phần trăm này bị giảm do nhiên liệu đốt

cháy ngày càng khan hiếm và đắt Phần còn lại được cung cấp bởi nhà máy điện hạt

nhân và nhà máy thuỷ điện đang tăng dần

và các dạng năng lượng khác

1 Nhà máy thuỷ điện:

Thủy năng được biến thành điện năng nhờ các tuabin thủy lực

làm quay các máy phát điện .

 Công suất của nhà máy tỷ lệ thuận với chiều cao cột nước H và lượng nước Q để tạo

được cột nước lớn có hai phương pháp

 - Ưu điểm:

 􀂃 Giá thành 1kWh thấp do chi phí vận hành thấp

 􀂃 Máy phát có thể dễ dàng đóng, ngắt phụ thuộc vào yêu cầu của tải

 􀂃 Nguồn năng lượng tự nhiên vô tận

 􀂃 Không ô nhiễm môi trường.

 􀂃 Thiết bị đơn giản

 - Nhược điểm:

 􀂃 Vốn đầu tư ban đầu lớn

 􀂃 Thời gian xây dựng lâu

 􀂃 Chiếm nhiều diện tích

 􀂃 Có thể ảnh hưởng đến các ngành nông nghiệp

2 Nhà máy nhiệt điện: Năng lượng được biến đổi từ đốt cháy than đá, than bùn, đá phiến ga, dầu và các

dạng chất đốt khác thành điện năng theo sơ đồ công nghệ.

Nhiệt năng- Cơ năng- Điện năng

 Chất đốt được đốt trong thiết bị nồi hơi lên đến nhiệt độ 1200o-1600o Trong lò hơi có ống dẫn nước chúng hấp thụ nhiệt độ và bốc thành hơi

có nhiệt độ 540o-560o và áp suất cao 130-250 at/cm2 Hơi nước sau đó chuyển đến tuabin làm quay trục tuabin và máy phát.

 - Nhà máy nhiệt điện thường được xây dựng gần nguồn nhiên liệu.

 - Có hai loại nhà máy nhiệt điện ngưng hơi, toàn bộ hơi nước chỉ dùng để sản xuất điện

và nhà máy nhiệt điện trích hơi, ngoài sản xuất

điện hơi nước còn cung cấp phụ tải nhiệt.

 Ưu điểm:

 􀂃 Tận dụng được nguồn năng lượng thiên

nhiên.

 􀂃 Không chiếm nhiều diện tích xây dựng.

 􀂃 Có thể tăng hiệu suất nhờ thay đổi công nghệ.

 􀂃 Có thể tăng công suất của nhà máy.

 - Nhược điểm:

 􀂃 Hiệu suất thấp do năng lượng chuyển qua

nhiều giai đoạn (30-45%)

 􀂃 Chi phí vận hành cao.

 􀂃 Gây ô nhiễm môi trường

 3 Nhà máy điện nguyên tử: Nhà máy điện nguyên

tử cũng là dạng nhà máy điện tuabin hơi nước,

tuy nhiên ở đây người ta sử dụng nhiên liệu đặc biệt –

nhiên liệu hạt nhân Sơ đồ nguyên lý trên hình.

 - Trong đó 1- Lò phản ứng hạt nhân 2 – Thiết bị

trao đổi nhiệt 3 - Tuabin, 4- Nguồn nước lạnh,

 5- Bơm ngưng tụ 6- Bơm.

 - Nhiệt lượng tỏa ra trong lò phản ứng hạt nhân

được truyền vào chất mang nhiệt là nước nặng,

 keo sau đó được truyền đến thiết bị trao đổi nhiệt

Năng lượng hơi được biến thành cơ năng cho tuabin hơi nước và thành điện năng giống như trong nhiệt

điện Hơi nước sau đó được đưa ra nguồn nước lạnh

Các loại lò phản ứng hạt nhân chính

 Ưu điểm:

 􀂃 Không có chất thải gây ô nhiễm môi trường.

 􀂃 Chất thải sau sử dụng nhỏ hơn rất nhiều so với nhà máy nhiệt điện dùng than có

 cùng công suất.Chất thải hàng năm của một tổ máy là 2m3

 􀂃 Chất phóng xạ có khả năng sử dụng lại sau quá trình làm giàu Uranium

 􀂃 Công suất cho một tổ máy lớn 1600MW.

 􀂃 Giá thành 1kW thấp

 􀂃 Chất phóng xạ rất nguy hiểm đòi hỏi những công nghệ phức tạp làm giàu cũng

 như lưu giữ rất đắt tiền

 􀂃 Nguy hiểm khi làm việc ở chế độ công suất thay đổi.

 􀂃 Hậu quả của sự cố rất nặng nề.

 􀂃 Đầu tư ban đầu rất lớn

4 Nhà máy tubin khí: áp suất của khí đốt giãn nở trực tiếp làm quay rô to máy

phát điện

􀂃 Tuabin khí được chia làm hai loại:

- Tuabin khí có chu trình hở, nghĩa là khí sau khi giãn nở thổi qua tuabin thì xả ra ngoài không khí

- Tuabin có chu trình kín, không khí

được máy nén nén lại và lần lượt qua

các qua thiết bị sấy

nóng, buồng đốt, tuabin khí rồi quay về thiết

bị nén theo chu trình khép kín

 6 Năng lượng mặt trời: Ứng dụng ở khu vực có

 nước để chạy tuabin.

 􀂃 Sử dụng “Ô mặt trời” dưới dạng chiếu gương (sử

dụng trong vũ trụ)

 􀂃 Sử dụng vật liệu thu nhiệt từ mặt trời sau đó đốt nóng không khí để chạy tuabin

 - Ưu điểm:

 􀂃 Là nguồn năng lượng vô tận

 􀂃 Về lý thuyết không ảnh hưởng đến môi trường

 - Nhược điểm:

 􀂃 Không làm việc vào ban đêm, sáng sớm và chiều

năng lượng không nhiều

 􀂃 Năng lượng mặt trời phụ thuộc vào thời tiết.

 􀂃 Pin mặt trời giá thành rất cao.

 7 Năng lượng gió: những cối xay gió được thay thế bằng các cánh quạt nối khớp cánh quạt với khớp các máy điện Tốc độ gió để hệ

thống có thể làm việc là 20-72km/h Tuy nhiên những hệ thống này có công suất nhỏ 1-10kW 1km2 có thể tạo ra 250-750kW.

 - Công suất của máy phát điện gió phụ thuộc

diện tích của cánh quạt Ví dụ máy phát lớn nhất

có công suất đến 6MW, với đường kính rotor là 126m Chiều cao là 120m do hãng ( REpower

Systems sản xuất.

 - Thông thường cấu trúc của máy phát điện gió có 3 cánh quạt Vị trí lắp đặt tối ưu nhất là cách bờ biển 10-12km.

 - Tương lai phát triển năng lượng gió là rất

lớn ví dụ Canada có kế hoạch đến năm 2015 năng lượng gió đạt 10% toàn bộ năng lượng điện Hay liên minh châu Âu đạt 40000MW

năng lượng gió đến năm 2020.

 - Giá thành của năng lượng gió phụ thuộc

vào tốc độ của gió:

 8 Năng lượng địa nhiệt: đây là nguồn năng lượng mới và quan trọng Khi ta khoan sâu trong lòng đất thì cứ 30m thì

nhiệt độ tăng 1 độ

 9 Tuabin Diezen-Gas Ở những vùng đất mới ban đầu người ta thường sử dụng tuabin dầu Diezen hoặc ở những nơi có

nguồn Gas dồi dào thì dùng tua bin ga.

II Lưới điện và lưới cung cấp điện

1. Khái ni m:ệ

 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 các trạm phát điện (diesel, mặt trời, gió…)

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

 Lưới điện để truyền tải điện từ nguồn đến

hộ tiêu thụ, lưới gồm đường dây truyền tải

và các trạm biến áp

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

220 và 500kV

2 Phân loại:

 Có nhiều cách phân loại lưới điện:

(220, 110kV), trung áp (35, 22, 10, 6kV) và

hạ áp (0,4kV)

110kV) và lưới phân phối (35, 22, 10, 6 và 0,4kV)

 Ngoài ra, có thể chia theo khu vực, số pha,

công nghiệp, nông nghiệp…

2 Những yêu cầu chung về lưới cung

cấp điện:

2.1. Đ  tin c y cung c p đi n:ộ ậ ấ ệ

 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 như sân bay, hải cảng, khu quân sự, ngoại giao, các khu công nghiệp, bệnh viện…

 Hộ loại 2: là các khu vực sản xuất, nếu mất điện có thể ảnh hưởng nhiều đến kinh tế…

 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

2.2 Chất lượng điện:

 Chất lượng điện được thể hiện qua hai

thông số: tần số (f) và điện áp (U) Các trị số này phải nằm trong phạm vi cho phép

 Trung tâm điều độ quốc gia và các trạm điện

có nhiệm vụ giữ ổn định các thông số này

 Tần số f được giữ 50 ± 0,5Hz

 Điện áp yêu cầu độ lệch

|δU|= U – Uđm≤5%Uđm Lưu ý độ lệch điện áp khác với tổn thất điện áp (hiệu số điện áp giữa đầu và cuối nguồn của cùng cấp điện áp)

2.3 Tính kinh tế:

 Vốn đầu tư một công trình điện bao gồm tiền mua vật tư, thiết bị, tiền vận chuyển, thí nghiệm, thử nghiệm, mua đất đai, đền bù hoa màu, tiền khảo sát thiết kế, lắp đặt và nghiệm thu.

 Phí tổn vận hành: bao gồm các khoản tiền phải chi phí trong quá trình vận hành công trình điện: lương cho cán bộ quản lý, kỹ thuật, vận hành, chi phí bảo dưỡng và sửa chữa, chi phí cho thí nghiệm thử nghiệm, do tổn thất điện năng trên công trình điện.

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

 An toàn thường được đặt lên hàng đầu khi thiết kế, lắp đặt và vận hành công trình điện An toàn cho cán bộ vận hành, cho thiết bị, công trình, cho người dân và các công trình xung quanh

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

an toàn điện

3 Một số ký hiệu thường dùng: