Chương 2: Phụ tải điện

• Định nghĩa: Phụ tải điện là đại lượng đặc trưng cho công suất tiêu thụ của các thiết bị điện hoặc các hộ tiêu thụ điện năng.. • Phân loại:..[r]

Chương 2

Phụ tải điện

08/2015

2.1 Định nghĩa, phân loại

• Định nghĩa: Phụ tải điện là đại lượng đặc trưng cho công suất tiêu

thụ của các thiết bị điện hoặc các hộ tiêu thụ điện năng

• Phân loại:

- Điện năng tiêu thụ

- Thời gian sử dụng công suất lớn nhất Tmax

- Chọn dung lượng máy biến áp

giờ 24 20

16 12

8 4

0

3 2 1

P (kW)

tháng 12

11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

2.3 Các hệ số đặc trưng cho thiết bị tiêu thụ điện

• Công suất định mức:

Công suất đặt của động cơ được tính như sau:

Pđ - công suất đặt của động cơ

Pđm - công suất định mức của động cơ

đc - hiệu suất định mức của động cơ

Đối với các thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại, công thức quy

đổi như sau:

- Đối với động cơ điện:

- Đối với hàn:

Hệ số tiếp điện ε% = 15, 25, 40, 60%

dc

dm d

P P





đm đm

đ P

đm đm

2.3 Các hệ số đặc trưng cho thiết bị tiêu thụ điện

• Phụ tải trung bình:

- Phụ tải trung bình là một đặc trưng tĩnh của phụ tải trong một

khoảng thời gian:

- Phụ tải trung bình tính theo dòng điện

- Phụ tải trung bình là một số liệu quan trọng để xác định phụ tải tính

toán và tính tổn hao điện năng

t

dt

P P

t

0 tb





t

dt

Q Q

t

0 tb





dm

tb tb

tb

U

Q

P I

3

2 2





2.3 Các hệ số đặc trưng cho thiết bị tiêu thụ điện

• Phụ tải trung bình bình phương:

- Công suất trung bình bình phương Ptbbp là công suất sau khoảng

thời gian bất kỳ và được xác định theo biểu thức:

- Dòng điện trung bình bình phương:

.U 3 P

I 

2.3 Các hệ số đặc trưng cho thiết bị tiêu thụ điện

• Phụ tải cực đại P max là phụ tải trung bình lớn nhất tính trong

khoảng thời gian tương đối ngắn (thường lấy trong khoảng thời gian từ 10÷30 phút)

- Phụ tải cực đại để tính toán tổn thất công suất lớn nhất và để chọn

các thiết bị điện, chọn dây dẫn và dây cáp theo mật độ dòng điện kinh tế

• Phụ tải đỉnh nhọn P đn là phụ tải cực đại kéo dài trong khoảng thời

gian từ 1-2 giây

- Đối với một động cơ, dòng điện đỉnh nhọn chính là dòng mở máy:

kmm - bội số mở máy của động cơ

đm mm

mm

2.3 Các hệ số đặc trưng cho thiết bị tiêu thụ điện

+ Đối với động cơ điện không đồng bộ rôto lồng sóc kmm = 5÷7

+ Đối với động cơ điện một chiều hoặc động cơ không đồng bộ rôto

dây quấn thì kmm = 2,5

+ Đối với máy biến áp và lò điện hồ quang kmm ≥ 3

- Đối với một nhóm máy dòng điện đỉnh nhọn xuất hiện khi máy có

dòng điện mở máy lớn nhất trong nhóm mở máy còn các máy khác làm việc bình thường

2.3 Các hệ số đặc trưng cho thiết bị tiêu thụ điện

ksd - hệ số sử dụng của động cơ có dòng mở máy lớn nhất

Iđm(max) - dòng điện định mức của động cơ có dòng điện mở máy lớn nhất đã quy đổi về chế độ làm việc dài hạn

- Phụ tải đỉnh nhọn được dùng để kiểm tra độ dao động điện áp,

kiểm tra điều kiện tự khởi động của động cơ, chọn dây chảy cầu chì

và tính dòng khởi động của rơle bảo vệ

• Phụ tải tính toán: là phụ tải giả thiết lâu dài không đổi của các

phần tử trong hệ thống cung cấp điện, tương đương với phụ tải thực

tế biến đổi theo điều kiện tác dụng nhiệt nặng nề nhất

max tt

2.3 Các hệ số đặc trưng cho thiết bị tiêu thụ điện

• Hệ số sử dụng k sd ≤ 1: Hệ số sử dụng ksd là tỷ số giữa phụ tải tác

dụng trung bình với công suất đặt trong một khoảng thời gian xem xét (giờ, ca, hoặc ngày đêm ) Thời gian xem xét này được gọi là một chu kỳ xem xét tck

- Đối với một thiết bị:

- Đối với một nhóm thiết bị

- Nếu có đồ thị phụ tải

đm

tb sd

đmi

n

1 i

tbi

đm

tb sd

p

pP

Pk

ñm

n

n

sd P t t t

t P

t.

P t.

P k

2 2 1

1

2.3 Các hệ số đặc trưng cho thiết bị tiêu thụ điện

• Hệ số đóng điện cho hộ tiêu thụ k đóng : Là tỉ số giữa thời gian đóng

điện cho hộ tiêu thụ tđóng với thời gian cả chu kỳ xem xét tck Thời gian đóng điện cho hộ tiêu thụ tđóng trong một chu kỳ xem xét là tổng thời gian làm việc tlv với thời gian chạy không tải tkt

Hệ số đóng điện của nhóm hộ tiêu thụ được xác định như sau:

ck

kt lv

ck

dong dong

t

t

t t

1

1 hom

.

2.3 Các hệ số đặc trưng cho thiết bị tiêu thụ điện

• Hệ số phụ tải k pt : Hệ số phụ tải hay còn gọi là hệ số mang tải, là tỷ

số giữa công suất thực tế tiêu thụ (tức là phụ tải trung bình trong thời gian đóng điện tiêu thụ Ptb đóng) với công suất định mức

• Hệ số cực đại k max ≥ 1: Hệ số cực đại là tỷ số giữa phụ tải tính toán

và phụ tải trung bình trong khoảng thời gian xem xét

đóng pt

k 

đóng đóng k

k t

t P

P P

P P

P

dm

tb dm

tbdong dm

P

P

sd hq

1 k

1,5

k n



 

2.3 Các hệ số đặc trưng cho thiết bị tiêu thụ điện

• Hệ số nhu cầu k nc ≤ 1: Hệ số nhu cầu là tỷ số giữa công suất tính

toán (trong điều kiện thiết kế) hoặc công suất tiêu thụ (trong điều kiện vận hành) với công suất đặt (công suất định mức) của nhóm

hộ tiêu thụ

• Hệ số hình dáng k hd : Hệ số hình dáng là tỷ số công suất trung bình

bình phương của một hộ tiêu thụ hoặc của một nhóm hộ tiêu thụ với giá trị trung bình của nó trong thời gian khảo sát

sd tb

tb dm

tt dm

tt

P

P P

P P

P

k    max.

tb

tbbp hdp

I I

k 

2.3 Các hệ số đặc trưng cho thiết bị tiêu thụ điện

• Hệ số điền kín đồ thị phụ tải k đk : Hệ số điền kín đồ thị phụ tải kđk

là tỉ số giữa công suất tác dụng trung bình với công suất cực đại trong thời gian khảo sát:

1

k P

P P

P k

tt

tb tb

2.3 Các hệ số đặc trưng cho thiết bị tiêu thụ điện

• Hệ số đồng thời k đt : Hệ số đồng thời là tỷ số giữa công suất tác dụng tính

toán cực đại tại nút khảo sát của hệ thống cung cấp điện với tổng công suất tác dụng tính toán cực đại của nhóm hộ tiêu thụ riêng biệt nối vào nút đó, tức là:

- Đối với đường dây cao áp của hệ thống cung cấp điện trong xí nghiệp lấy gần đúng k đt = 0,85÷1,0.

- Đối với thanh cái của trạm xí nghiệp và các đường dây tải điện (của hệ thống cung cấp điện bên ngoài) thì kđt = 0,9÷1,0.





 n

1 i

tti

tt dt

p P k

2.3 Các hệ số đặc trưng cho thiết bị tiêu thụ điện

• Số thiết bị hiệu quả n hq : là một hệ số quy đổi gồm có 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 thực tiêu thụ bởi n thiết bị tiêu thụ trên

- Nếu tất cả các thiết bị trong nhóm có công suất định mức như nhau

2 dmi

n

1 i

2 dmi

hq

) (p

) p

( n

2.3 Các hệ số đặc trưng cho thiết bị tiêu thụ điện

 Phương pháp đơn giản tính n hq :

- Nếu n ≥ 4 và m ≤ 3: nhq = n Với

- Khi m > 3 và ksd ≥ 0,2 thì số nhq có thể xác định theo công thức:

Nếu như công thức trên, tính ra nhq có giá trị lớn hơn n, thì ta lấy:

nhq = n

3 P

P m

min dm

max dm





max dm

n

1 i

dmi hq

2.3 Các hệ số đặc trưng cho thiết bị tiêu thụ điện

- Khi m > 3 và ksd < 0,2 thì không thể dùng phương pháp đơn giản

hóa để tính nhq như đã nêu ở trên, mà phải xác định nhq theo công thức:

n1 là số thiết bị có công suất lớn hơn một nửa công suất của thiết bị lớn nhất trong nhóm

95 , 0

n

P n

n n

n

nhq*  hq  hq  hq*

2.3 Các hệ số đặc trưng cho thiết bị tiêu thụ điện

Số thiết bị hiệu quả nhq của nhóm các thiết bị một pha được xác định theo công thức sau:

dmi hq

2.4 Cách xác định phụ tải tính toán

• Nguyên tắc chung: Tính từ thiết bị dùng điện ngược trở về nguồn.

• Mục đích:

- Chọn tiết diện dây dẫn của lưới cung cấp và phân phối.

- Chọn số lượng và công suất máy biến áp của trạm biến áp.

- Chọn tiết diện thanh dẫn của thiết bị phân phối.

- Chọn các thiết bị chuyển mạch và bảo vệ.

• Phương pháp xác định phụ tải tính toán:

- Theo suất tiêu hao điện năng trên đơn vị sản phẩm.

- Tính toán theo suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản xuất.

- Theo công suất đặt Pđ và hệ số nhu cầu knc

- Theo hệ số cực đại kmax và công suất trung bình Ptb (còn gọi là

phương pháp số thiết bị hiệu quả nhq hay phương pháp sắp biểu đồ)

- Tính phụ tải tính toán cho các thiết bị một pha

- Phụ tải tính toán khi biết số lượng sản phẩm sản xuất trong cả năm

M ca - số lượng sản phẩm sản xuất trong một ca.

Tca - thời gian của ca phụ tải lớn nhất, giờ.

W0 - suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm, kW/một đơn vị sản phẩm.

T max - thời gian sử dụng công suất lớn nhất, giờ.

max

0 tt

T

W

tt

T

W

M P

di nc

P



P tgQ

P

tt tt

2.4 Cách xác định phụ tải tính toán

- Trong một nhóm thiết bị nếu một hệ số cosφ của các thiết bị không

giống nhau thì phải tính hệ số trung bình:

- Phụ tải tính toán tại điểm nút của hệ thống cung cấp điện được xác

định bằng tổng phụ tải của các nhóm thiết bị nối đến nút này có kể đến hệ số đồng thời, tức là ta tính như sau:

P

cos

Pcos

Pcos

2 2

1 1

tti

n i

tti dt

S

2.4 Cách xác định phụ tải tính toán

dm sd

max ca

max

875 ,

0

. dm

dm tt

đmi.tg

P

tt

Q

1

tb ca

tt P P k P

P   

 Pkhong can bang  0 , 15  Pcan bang

 Pkhong can bang  0 , 15  Pcan bang

2.4 Cách xác định phụ tải tính toán

+ Nếu thiết bị một pha nối vào điện áp pha của mạng điện thì:

Ptt (3 pha) = 3P1 pha (max)

+ Nếu thiết bị một pha nối vào điện áp dây của mạng thì:

+ Trường hợp trong mạng vừa có thiết bị một pha nối vào điện áp

pha, lại vừa có thiết bị một pha nối vào điện áp dây, thì ta phải quy đổi các thiết bị nối vào điện áp dây thành thiết bị nối vào điện áp pha

pha pha

P (3 )  3 1

ab a

P  ( )  ( ) 

bo bc

ab b

P  ( )  ( ) 

co bc

ac c

P  ( )  ( ) 

ao ac

ab a

Q  ( )  ( ) 

bo bc

ab b

Q  ( )  ( ) 

co bc

ac c

Q  ( )  ( ) 

p(ab)b, p(bc)c, p(ac)a

q(ab)a, q(bc)b, q(ac)c

q(ab)b, q(bc)c, q(ac)a

1,17 -0,17 0,86 1,44

1,00 0 0,58 1,16

0,89 0,11 0,38 0,96

0,84 0,16 0,30 0,88

0,80 0,20 0,22 0,80

0,72 0,28 0,09 0,67

0,64 0,36 -0,05 0,53

0,50 0,50 -0,29 0,29