Giáo trình mô đun Cung cấp điện (Nghề Điện công nghiệp - Trình độ cao đẳng) – CĐ Kỹ thuật Công nghệ BR–VT

Giáo trình Cung Cấp Điện biên soạn lại để nhằm mục đích phục vụ công tác giảng dạy và học tập giúp cho học sinh – sinh viên làm tài liệu học tập hoặc làm tài liệu tham khảo cho học sinh – sinh viên ngành Điện Công Nghiệp đang học tại trường. Để giúp cho học sinh – sinh viên dễ dàng hơn trong học tập và nghiên cứu giáo trình này trình bày những lý thuyết cơ bản và những bài tập về tính toán thiết kế cung cấp điện cho một căn hộ hay một phân xưởng đơn giản để làm nền tảng cho học sinh – sinh viên học các môn chuyên ngành.

ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH BR – VT

TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ

GIÁO TRÌNH MÔN ĐUN: CUNG CẤP ĐIỆN NGHỀ: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG

BÀ RỊA – VŨNG TÀU, NĂM 2020

BM/QT10/P.Đ T-SV/04/04

(Ban hành kèm theo Quyết định số: 297/QĐ-CĐKTCN ngày 24 tháng 08 năm

2020 của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Kỹ thuật Công nghệ BR – VT)

TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN

Nhằm đáp ứng nhu cầu học tập và nghiên cứu cho giảng viên và sinh viên nghề điện công nghiệp trong trường Cao đẳng Kỹ thuật Công nghệ Bà Rịa – Vũng Tàu Chúng tôi đã thực hiện biên soạn tài liệu Cung cấp điện này

Tài liệu được biên soạn thuộc loại giáo trình phục vụ giảng dạy và học tập, lưu hành nội bộ trong nhà trường nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo

Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm

LỜI GIỚI THIỆU

Giáo trình Cung Cấp Điện biên soạn lại để nhằm mục đích phục vụ công tác giảng dạy và học tập giúp cho học sinh – sinh viên học Điện Công Nghiệp của Trường Cao Đẳng Kỹ Thuật – Công Nghệ Bà Rịa – Vũng Tàu làm tài liệu học tập hoặc làm tài liệu tham khảo cho học sinh – sinh viên ngành Điện Công Nghiệp đang học tại trường

Để giúp cho học sinh – sinh viên dễ dàng trong học tập và nghiên cứu giáo trình này trình bày những lý thuyết cơ bản và những bài tập về tính toán thiết kế cung cấp điện cho một căn hộ hay một phân xưởng đơn giản để làm nền tảng cho học sinh –sinh viên học các môn chuyên ngành

Nội dung của giáo trình gồm 7 bài:

Bài 1 : Giới thiệu tổng quan về hệ thống cung cấp điện

Bài 2: Tính toán phụ tải điện

Bài 3: Tính chọn máy biến áp

Bài 4: Tính tổn thất trên đường dây điện

Bài 5: Tính chọn khí cụ điện hạ áp

Bài 6: Tính chọn dây dẫn điện mạng hạ áp

Bài 7: Nâng cao hệ số công suất

Trong quá trình biên soạn không tránh khỏi những sai xót, kính mong quý độc giả góp ý để hoàn thiện giáo trình hơn Xin trân thành cảm ơn!

Bà Rịa – Vũng Tàu, ngày …… tháng … năm

…

Tham gia biên soạn

Chủ biên: Nguyễn Thị Hiên

Content

GIÁO TRÌNH 1

LỜI GIỚI THIỆU 1

GIÁO TRÌNH MÔN HỌC/MÔ ĐUN 4

BÀI 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN 5

1 Nguồn năng lượng tự nhiên và đặc điểm của năng lượng điện 5

2 Nhà máy điện 5

3 Máy biến áp 8

4 Giới thiệu sơ đồ hệ thống cung cấp điện 8

5 Hộ tiêu thụ 9

6 Hệ thống bảo vệ 10

7 Trung tâm điều độ hệ thống điện 10

8 Những yêu cầu và nội dung chủ yếu khi thiết kế hệ thống cung cấp điện 10

9 Hệ thống điện Việt Nam 11

10 Xây dựng đồ thị phụ tải 12

BÀI 2 TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN 17

1 Các đại lượng cơ bản trong tính toán phụ tải điện 17

2 Các hệ số 19

3 Một số phương pháp tính toán phụ tải điện 22

BÀI 3: TÍNH CHỌN MÁY BIẾN ÁP 34

1 Phân loại trạm biến áp 34

2 Lựa chọn máy biến áp 35

BÀI 4 TÍNH TỔN THẤT TRÊN ĐƯỜNG DÂY 41

1 Sơ đồ thay thế đường dây có 1 phụ tải (tập trung) 41

2 Tính tổn thất điện áp trên đường dây có 1 phụ tải 43

3 Tính tổn thất công suất trên đường dây 1 phụ tải ( tập trung) 45

4 Tính tổn thất điện năng trên đường dây có một phụ tải (tập trung) 46

BÀI 5 TÍNH CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN HẠ ÁP 49

1 Lựa chọn cầu chì 49

2 Lựa chọn cầu dao hạ áp( dao cách ly) 55

3 Lựa chọn CB/ Áp tô mat 57

BÀI 6 TÍNH CHỌN DÂY DẪN ĐIỆN MẠNG HẠ ÁP 62

1 Lựa chọn tiết diện dây dẫn theo dòng điện cho phép ( điều kiện phát nóng) 63

2.Lựa chọn tiết diện dây dẫn theo tổn thất điện áp cho phép 66

BÀI 7 NÂNG CAO HỆ SỐ CÔNG SUẤT 71

1 Hệ số công suât và ý nghĩa của việc nâng cao hệ số công suất 71

2 Các giải pháp bù hệ số công suất tự nhiên 72

3 Các thiết bị bù hệ số công suất 73

4 Vị trí đặt thiết bị bù 74

5 Xác định tổng công suất phản kháng cần bù 75

6 Phân phối dung lượng bù trong mạng hình tia 76

CÁC BẢNG TRA THÔNG SỐ 78

PL1 Trị số trung bình ksd và cosφ của các nhóm thiết bị điện 78

PL2 Trị số trung bình knc và cosφ của các phân xưởng 78

PL3 Trị số trung bình Tmax và cosφ của các xí nghiệp 79

PL4 – BẢNG TRA TRỊ SỐKmax THEO K sdVÀ nhq: 79

PL5- BẢNG TRA TRỊ SỐ nhq THEOn  VÀP : 80 

PL6 SUẤT PHỤ TẢI CỦA MỘT SỐ PHÂN XƯỞNG 81

PL7 81

Suất phụ tải chiếu sáng của một số phân xưởng : 81

PL8-CÁP HẠ ÁP 4 LÕI ĐỒNG BỌC PVC, loại nửa mềm đặt cố định do CADIVI chế tạo 82

PL9-Bảng tụ bù cos điện áp từ 380V – 480 V 83

PL10-Các hệ số hiệu chỉnh thông số dây/ cápBảng 1: Hệ số K1 cho cách đặt dây khác nhau ( đi dây kiểu không chôn đất) 84

Bảng 2: Hệ số K2 theo số mạch cáp trên một hàng đơn 84

Bảng 3: Hệ số K3 cho nhiệt độ môi trường khác 30oC 85

Bảng 4: Hệ số K4 theo cách lắp đặt (Đi chôn đất) 85

Bảng 5: Hệ số K5 theo cách đặt số dây trong một hàng 85

Bảng 6: Hệ số K6 theo tính chất của đất 85

Bảng 7: Hệ số K7 phụ thuộc vào nhiệt độ của đất 85

Bảng 9: Thông số dây/ cáp CADIVI 86

TÀI LIỆU THAM KHẢO 110

GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN Tên mô đun: CUNG CẤP ĐIỆN

Mã mô đun: MĐ 13

Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của mô đun:

- Vị trí: Mô đun này thuộc khối kiến thức chuyên ngành phải học sau khi đã hoàn thành các mô đun An toàn lao động, Mạch điện, Đo lường điện, Vẽ điện, Khí cụ điện, Vật liệu điện và học trước mô đun Kỹ thuật lắp đặt điện 1

- Tính chất: Là mô đun bắt buộc và bổ trợ các kiến thức cần thiết về lĩnh vực điện công nghiệp cho người học Trung cấp và Cao đẳng

- Ý nghĩa và vai trò của mô đun: Mô đun cung cấp điện là mô đun chuyên ngành quan trọng để làm cơ sở cho các mô đun chuyên ngành khác

Mục tiêu của mô đun:

-Về Kiến thức:

+ Trình bày được tổng quan về hệ thống cung cấp điện

+ Xác định được phụ tải điện cho lĩnh vực sinh hoạt , chiếu sáng và lĩnh vực công nghiệp

+ Lựa chọn được máy biến áp và các khí cụ cầu chì, cầu dao, CB, dây dẫn cho mạng điện ha áp

+ Xác định được tổn thất điện áp cho mạng điện hạ áp

+Xác định được dung lượng công suất phản kháng cần bù cho lưới điện xí nghiệp

Nội dung của mô đun:

BÀI 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN

Giới thiệu: Hệ thống cung cấp điện chiếm một vai trò rất quan trọng trong quá trình

công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước, nó là nền tảng cho sự phát triển nền công nghiệp của đất nước đồng thời nâng cao năng suất lao động và nâng cao đời sống của toàn xã hội

Mục tiêu:

- Trình bày được đặc điểm của nguồn năng lượng điện

- Phân loại được các loại nhà máy điện, máy biến áp

- Trình bày được đặc điểm của mạng lưới điện và phân biệt được các loại hộ tiêu thụ điện

- Trình bày được chức năng của hệ thống bảo vệ và chức năng của trung tâm điều độ

hệ thống điện

- Xác định được những yêu cầu và nội dung chủ yếu khi thiết kế hệ thống cung cấp điện và tìm hiểu về hệ thống điện Việt Nam

- Khảo sát và vẽ được hệ thống cung cấp điện vừa và nhỏ

-Khảo sát và vẽ được được đồ thị phụ tải điện

- Rèn luyện tính tỷ mỉ, chính xác, an toàn và vệ sinh công nghiệp

Nội dung chính:

1 Nguồn năng lượng tự nhiên và đặc điểm của năng lượng điện

 Các nguồn năng lượng trong tự nhiên:

Dầu, than, khí thiên nhiên, năng lượng hạt nhân, thủy sinh, sinh khối

 Đặc điểm của năng lượng điện:

- Dễ dàng chuyển thành các dạng năng lượng khác như: cơ, hóa, nhiệt năng…

- Điện năng sản xuất ra thường không tích trữ được, do đó phải có sự cân bằng giữa 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 vậy thiết

bị điện có tính tự động và đòi hỏi độ an toàn và tin cậy cao

2 Nhà máy điện

Điện năng là sản phẩm được sản suất ra từ các nhà máy điện ở dạng xoay chiều 3 pha tần số 50(60) Hz rồi đưa lên lưới

Nguyên lý chung của sản xuất điện năng như sau:

2.1 Nhà máy nhiệt điện:

- Chiếm một tỉ lệ rất quan trọng trong công suất chung, đây là một dạng nguồn điện kinh điển

Năng lượng cung cấp cho nhà máy điện này là nguồn nhiên liệu đốt như than, dầu, khí đốt

Đặc điểm nhà máy nhiệt điện:

Thường được xây dựng gần nguồn nhiên liệu và nguồn nước

Tính linh hoạt trong vận hành kém

 Hiệu suất thấp 30 - 40 %

 Khối lượng nhiên liệu sử dụng lớn, khói thải và ô nhiễm môi trường

2.2 Nhà máy thủy điện:

Năng lượng cung cấp cho nhà máy điện lấy từ nguồn chảy của nước hoặc độ

chênh cột nước

Đặc điểm nhà máy thủy điện:

Xây dựng gần nguồn nước nên thường xa phụ tải

 Vốn đầu tư xây lắp bân đầu lớn, chủ yếu thuộc về công trình như đập chắn , hồ chứa…

Thời gian xây dựng kéo dài

Chi phí sản xuất điện năng thấp

Thời gian khởi động máy ngắn

Hiệu suất cao 80- 90 %

Số lượng người quản lý vận hành không nhiều, chất thải sạch,

Kết hợp phát điện với điều tiết thủy lợi, phát triển giao thông, du lịch

Nhược điểm:

Phải ngăn sông tạo ra các hồ nước lớn trải rộng dọc theo lưu vực của sông chính và làm thay đổi căn bản tất cả hệ sinh thái trong vùng Thay đổi tập quán sinh họat, lao động và văn hóa của các quần cư trong lưu vực

Khai thác công suất phụ thuộc vào thủy chế của hồ chứa, thời tiết khí hậu trong năm

Họat động của nhà máy phụ thuộc nhiều vào các ngành liên quan và thụ động

2.3 Nhà máy điện nguyên tử:

Cũng là một dạng đặc biệt của loại nhà máy nhiệt điện, ở đó nguồn nhiệt cung cấp cho nhà máy điện được lấy từ các phản ứng kết hợp hoặc phân huỷ vật chất ở mức nguyên tử

Đặc điểm nhà máy điện nguyên tử:

 Có thể xây dựng gần trung tâm phụ tải

 Vốn đầu tư xây lắp ban đầu lớn

 Chi phí sản xuất điện năng thấp nên thường làm việc ở đáy đồ thị phụ tải

 Thời gian sử dụng công suất cực đại khoảng 7000 h/ năm hay cao hơn

2.4 Nhà máy năng lượng mặt trời:

Cũng là một loại nhà máy nhiệt điện, nhưng nguồn nhiệt được thu gom từ năng lượng bức xạ tia nắng mặt trời

Cố 2 loại nhà máy:

- Nhà máy pin quang điện

- Nhà máy nhiệt mặt trời

Đặc điểm nhà máy năng lượng mặt trời:

 Sử dụng nguồn năng lượng không cạn kiệt

 Chi phí phát điện thấp và đặc biệt hiệu quả ở các vùng mà việc kéo lưới điện quốc gia quá đắt

 Độ tin cậy vận hành cao

 Chi phí bảo trì ít

 Không gây ô nhiễm môi trường

2.5 Nhà máy phong điện

Sử dụng năng lượng gió thường được chú ý ở các nơi có mật độ năng lượng gió cao

2.6 Nhà máy địa nhiệt:

Nhà máy năng lượng địa nhiệt sử dụng sức nóng của lòng đất để gia nhiệt làm nước bốc hơi Hơi nước với áp suất cao làm quay tuốc bin hơi nước Tước bin này kéo một máy phát điện, từ đó năng lượng địa nhiệt biến thành dạng năng lượng điện

2.7 Nhà máy điện Thủy triều

Được xây dựng tại các nơi có sự chênh lệch lớn về độ cao thủy triều lên và xuống Bằng cách xây dựng đập ngăn cách ở các ngõ vào ra của thủy triều có thể lợi dụng sự lên xuống của thủy triều để làm quay tuốc bin thủy lực

Đặc điểm:

+ Tuổi thọ cao

+Chi phí vận hành thấp

+ Chi phí đầu tư vận hành và bảo trì

+ Không gây ô nhiễm môi trường

3 Máy biến áp

- Là một phần quan trọng của hệ thống điện

- Chuyển năng lượng với hiệu quả cao từ mức điện áp này sang mức điện áp khác

- Nâng điện áp cao để giảm tổn thất trong quá trình truyền tải, hạ xuống điện áp phù hợp cung cấp cho phụ tải

4 Giới thiệu sơ đồ hệ thống cung cấp điện

Điện năng sau khi sản xuất ra từ các nguồn phát sẽ được truyền tải - phân phối - cung cấp tới các hộ tiêu thụ điện nhờ mạng lưới điện

Hệ thống điện bao gồm toàn bộ các khâu phát điện - truyền tải - cung cấp - phân

phối đến các hộ tiêu thụ điện

- Mạng lưới điện bao gồm hai bộ phận chủ yếu: Đường dây tải điện và các trạm

biến áp khu vực

- Mạng điện xí nghiệp có một phạm vi nhỏ, chỉ bao gồm có trạm biến áp và mạng

phân phối điện đến các thiết bị dùng điện trong xí nghiệp

Mạng điện có các cấp điện áp định mức như sau:

hộ tiêu thụ

Mạng phân phối

hộ tiêu thụ

hộ tiêu thụ

Hộ loại 1: Là những hộ tiêu thụ nếu ngừng cung cấp điện có thể gây nên những hậu

quả nguy hiểm đến tính mạng con người, thiệt hại lớn kinh tế và hư hỏng những thiết

bị, rối loạn các quá trình sản xuất gây nên như hỏng hàng loạt các sản phẩm và còn ảnh hưởng xấu đến chính trị

Hộ loại 2: Là những hộ tiêu thụ nếu ngừng cung cấp điện thì sẽ dẫn tới những thiệt hại

về kinh tế hư hỏng sản phẩm, đình trệ sản xuất, lãng phí sức lao động

Dùng phương án 1 hoặc 2 nguồn cung cấp có hoặc không có nguồn dự phòng

Cho phép mất điện trong thời gian đóng nguồn dự phòng

Ví dụ: Phân xưởng không các nhà máy cơ khí, nhà máy chế biến thuỷ tinh

Hộ loại 3: Là những hộ còn lại, là những hộ cho phép ccđ với mức độ tin cậy thấp,

cho phép mất điện trong thời gian sửa chữa sự cố nhưng thường không cho phép mất điện quá 1 ngày đêm

Các thiết bị điều khiển và rơle bảo vê được đặt tại các trạm điều khiển

7 Trung tâm điều độ hệ thống điện

Nhằm để phân phối, truyền tải hợp lý cho hệ thống điện nhằm đạt hiệu quả cao nhất trong sử dụng cho các khu vực sử dụng điện khác nhau

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

Độ tin cậy cung cấp điện

Độ tin cậy là khả năng của hệ thống đảm bảo việc cung cấp đầy đủ và liên tục điện năng cho các hộ tiêu thụ với chất lượng tiêu chuẩn:

- Chất lượng điện (điện áp, tần số)

Điện áp đặt lên đầu cực thiết bị điện so với điện áp định mức của nó không được vượt quá giới hạn cho phép Quy định như sau:

+ Đối với mạng cung cấp cho các thiết bị động lực: [U%] =  5%

+ Đối với mạng cung cấp cho các thiết bị chiếu sáng: [U%] =  2,5%

Trong trường hợp khởi động động cơ hoặc mạng đang ở trong tình trạng sự cố thì độ lệch điện áp cho phép có thể tới - 10%Uđm

Chất lượng tần số được đánh giá bằng:

Độ lệch tần số so với tần số định mức Qui định bằng  0,5Hz

Khi xảy ra mất cân bằng công suất tác dụng trong hệ thống, thông số thay đổi chủ yếu

là tần số Do đó việc đảm bảo tần số hệ thống có liên quan chặt chẽ với khả năng điều chỉnh công suất tác dụng Ở các xí nghiệp, để ổn định tần số khi phụ tải tăng lên thường đặt thiết bị tự động đóng thêm máy phát điện dự trữ, hoặc đặt thiết bị cắt bớt phụ tải theo tần số

- An toàn cung cấp điện (người,thiết bị,Thuận tiện cho vận hành, sửa chữa )

Hệ thống cung cấp điện phải được vận hành an toàn đối với người và thiết bị Muốn vậy phải chọn sơ đồ cung cấp điện hợp lý, rõ ràng mạch lạc để tránh nhầm lẫn trong vận hành, các thiết bị điện phải được chọn đúng chủng loại, đúng công suất

- Chỉ tiêu kinh tế cao (Vốn đầu tư nhỏ, Chi phí vận hành hàng năm thấp )

Chỉ tiêu kinh tế chỉ được xét đến khi các chỉ tiêu kĩ thuật đã được đảm bảo Chỉ tiêu kinh tế được đánh giá qua: tổng số vốn đầu tư, chi phí vận hành và thời gian thu hồi vốn đầu tư

Đánh giá chỉ tiêu kinh tế cần so sánh tỉ mỉ giữa các phương án, từ đó mới rút ra được phương án tối ưu

9 Hệ thống điện Việt Nam

Ở Việt Nam do hậu quả chiến tranh kéo dài nên cơ sở vật chất kỹ thuật trong ngành điện non yếu

- Sau khi thống nhất đất nước, chúng ta đã xây dựng nhà máy thủy điện Hòa Bình (1920MW) Thủy Điện Trị An (420MW)

Nhiệt điện phả lại (440MW)

Thuỷ điện Yali (720MW)

Cụm nhà máy nhiệt điện Phú Mỹ (công suất toàn bộ 2540MW)

Nhà máy điện Bà Rịa (200MW)

Nhà máy thủy điện Sơn La gồm 6 tổ máy * 400 MW =2400 MW

Nhà máy thủy điện Lai Châu gồm 3 tổ máy * 400 MW = 1200 MW

Tính đến nay lượng công suất truyền tải đảm bảo vận hành trên đường dây 500 KV Bắc Nam là 1600 – 1800 MW, dự kiến mạch 3 sẽ hoàn thành vào năm 2020

Nhà máy điện gió tỉnh Bạc Liêu được khởi công ngày 9.9.2010, có quy mô 62 trụ tua bin gió, công suất 99,2 MW; điện năng sản xuất khoảng 320 triệu KWh/năm

Hiện chủ đầu tư chuẩn bị triển khai giai đoạn 3 của dự án, xây dựng thêm 71 trụ tua bin gió, biến vùng đất bãi bồi Bạc Liêu trở thành "cánh đồng điện gió" lớn nhất miền Tây

Cuối quí I/2011, Trạm Tuy Phong thuộc Nhà máy Phong điện 1 (Bình Thuận) Giai đoạn 1 có 20 trụ với công suất 20MW, giai đoạn 2 của Dự án sẽ xây dựng và lắp đặt

60 trụ điện gió, nâng tổng công suất của Nhà máy Phong điện 1 Bình Thuận lên 120MW

10 Xây dựng đồ thị phụ tải

10.1 Đặt vấn đề

 Định nghĩa phụ tải điện

Phụ tải điện là công suất tác dụng và công suất phản kháng yêu cầu tại một điểm nào

đó của lưới điện ở điện áp định mức, điểm đó gọi là điểm đặt hay điểm đấu phụ tải Khi thiết kế cung cấp điện cho 1 công trình thì nhiệm vụ đầu tiên là phải xác định được nhu cầu điện của công trình đó Do đó xác định nhu cầu điện là giải bài toán dự báo phụ tải ngắn hạn hoặc dài hạn Dự báo phụ tải ngắn hạn là xác định phụ tải của công trình ngay sau khi đưa công trình vào khai thác, vận hành Phụ tải này thường được gọi là phụ tải tính toán

- Phụ tải điện phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố, do vậy xác định chính xác phụ tải tính toán là một việc rất khó khăn và quan trọng

+ Nếu phụ tải tính toán nhỏ hơn phụ tải thực tế thì làm giảm tuổi thọ của các thiết bị sẽ gây ra cháy nổ, nguy hiểm

+ Nếu phụ tải tính toán lớn hơn phụ tải thực tế thì gây lãng phí

- Trong thực tế thiết kế, khi đơn giản công thức để xác định phụ tải điện thì cho phép sai số ± 10%

 Phân loại phụ tải điện theo hộ tiêu thụ

- Hộ loại 1: là những phụ tải nếu ngừng cung cấp điện sẽ thiệt hại về người, kinh tế, chính trị, ngoại giao

Hộ loại 2: là phụ tải nếu ngừng cung cấp điện sẽ thiệt hại lớn về kinh tế

Hộ loại 3:

 Đặc điểm của phụ tải:

- Biến thiên theo qui luật ngày đêm, theo qui luật của sinh hoạt và sản xuất, các phụ tải

có tính chất giống nhau thì có đồ thị phụ tải ngày đêm giống nhau, cùng một phụ tải nhưng trong những ngày khác nhau có đồ thị phụ tải ngày đêm khác nhau

- Phụ tải có tính chất mùa: trong những tháng khác nhau có giá trị khác nhau

- Phụ tải biến thiên mạnh theo thời tiết đặc biệt là nhiệt độ môi trường, mùa mưa hoặc mùa khô

- Phụ tải biến đổi theo tần số và điện áp tại điểm đấu nối vào lưới điện

 Phương pháp nghiên cứu phụ tải điện:

- Phụ tải điện là số liệu dùng làm căn cứ để chọn các thiết bị điện trong hệ thống cung cấp điện Nếu tính toán nhỏ hơn phụ tải thực tế thì sẽ dẫn đến làm giảm tuổi thọ của các thiết bị điện, có thể dẫn tới cháy nổ các thiết bị điện Nếu tính toán lớn hơn phụ tải thực tế nhiểu thì các thiết bị chọn sẽ quá lớn so với yêu cầu dẫn tới lãng phí

- Nhóm dựa vào kinh nghiệm thiết kế và vận hành để tổng kết và đưa ra các hệ số tính toán( Hệ số nhu cầu, Po )

- Nhóm dựa trên cơ sở của lý thuyết toán học, phương pháp này kể đến ảnh hưởng nhiều yếu tố do vậy kết quả tính toán có chính xác song việc tính toán lại phức tạp Các phương pháp tính số thiết bị hiệu quả, công suất trung bình

10.2.Ý nghĩa của đồ thị phụ tải

-Biết được tình trạng làm việc của các thiết bị, từ đó có thể sắp xếp được quy

trình vận hành hợp lý nhất, để đảm bảo cho đồ thị phụ tải chung toàn phân xưởng hoặc

xí nghiệp tương đối bằng phẳng Như vậy sẽ đạt được mục đích vận hành kinh tế, giảm

được tổn thất trong mạng điện

-Là căn cứ để chọn thiết bị điện, tính điện năng tiêu thụ

10.3 Xây dựng đồ thị phụ tải

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 năng A(t)

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

10.3.1 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

một khoảng thời gian

Đồ thị phụ tải ngày

Đồ thị phụ tải hàng ngày cho ta biết tình trạng làm việc của thiết bị để từ đó sắp

xếp lại qui trình vận hành hợp lý nhất, nó 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 công suất cực

đại, điện năng tác dụng và phản kháng ngày đêm, hệ số công suất tương ứng và hệ số

điền kin của đồ thị phụ tải

10.3.2 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 có thể đề ra lịch vận hành sửa chữa các thiết bị điện một cách hợp lý nhất, nhằm đáp ứng các yêu cầu của sản xuất (VD: vào tháng 3,4 → sửa chữa vừa và lớn, còn ở những tháng cuối năm chỉ sửa chữa nhỏ và thay các thiết bị)

10.3.3 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 mùa đông và vào mùa hạ)

Hình 1.3 Đồ thị phụ tải tháng

Đồ thị phụ năm

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

Ví dụ1: Bằng cách đo đạc đều đặn sau mỗi giờ trong suốt 1 ngày 24 giờ ở trạm tại

1MBA của trạm ta được bảng ghi kết quả sau đây:

Ví dụ 2: Đồ thị phụ tải trạm biến áp Đán

Đồ thị phụ tải ngày, đêm (9/3/2005) của trạm Đán vẽ theo phương pháp từng điểm

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

CÂU HỎI ÔN TẬP

1 Hãy cho biết đặc điểm của điện năng?

2 Hãy trình bày đặc điểm của các loại hộ tiêu thụ điện?

3 Hãy trình bày ý nghĩa của đồ thị phụ tải điện?

BÀI 2 TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN Giới thiệu:

Tính toán phụ tải điện là một phần rất quan trọng trong việc thiết kế một hệ thống điện nhằm tránh lãng phí vốn đầu tư hay tránh xảy ra các sự cố quá tải trong quá trình vận hành hệ thống điện gây nguy hiểm cho con người và thiết bị

Vì vậy trong quá trình tính toán phụ tải điện phải chính xác phù hợp với yêu cầu của từng loại hộ tiêu thụ, đảm bảo tính liên tục cung cấp điện, chất lượng điện năng, an toàn

Mục tiêu của bài:

- Trình bày được các đại lượng cơ bản ứng dụng để tính toán phụ tải điện như công suất định mức, công suất đặt, phụ tải trung bình và phụ tải cực đại

- Trình bày được các hệ số được sử dụng để tính toán phụ tải điện: hệ số phụ tải, hệ số đồng thời, hệ số nhu cầu, hệ số cực đại và số thiết bị tiêu thụ điện năng có hiệu quả

- Tính toán chính xác phụ tải điện dùng trong chiếu sáng, sinh hoạt, công sở và

khu vực công nghiệp

- Rèn luyện tính nghiêm túc, cẩn thận, chính xác và khả năng làm việc nhóm trong công việc Người học tự đánh giá được kết quả công việc mình làm theo yêu cầu công việc mà giáo viên đưa ra

1.2.1 Đối với chiếu sáng: công suất đặt là công suất tương ứng với số ghi trên đế

hay ở đầu đèn, công suất này bằng công suất được tiêu thụ bởi đèn điện áp mạng điện

là định mức

1.2.2 Đối với động cơ điện

- Làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại như cần trục, công suất định mức được tính toán phải qui đổi về công suất định mức ở chế độ dài hạn

Pđặt =P’đm = Pđm

Pđm: công suất định mức đã qui về dài hạn

 đm: tham số định mức ghi trong lý lịch máy

1.2.3 Đối với máy biến áp, lò điện

Pđ = Sđm cosđm

Sđm: công suất biểu kiến định mức của MBA ghi trong lý lịch máy

cosđm: ghi trong lý lịch máy

1.2.4 Máy biến áp hàn

Pđ = Sđm cos dm dm

1.3 Phụ tải trung bình (công suất, dòng điện)

1.3.1 Đối với một thiết bị:

Ap, AQ: điện năng tiêu thụ trong một khoảng thời gian khảo sát, kwh, kvarh

t: thời gian khảo sát (h)

1.3.2 Đối với nhóm thiết bị:

1.3.3 Phụ tải trung bình tính theo dòng điện:

(lưới điện 3 pha), Uđm: điện áp dây định mức của mạng điện

1.4 Phụ tải cực đại P max :

1.4.1 Phụ tải cực đại P max:

Phụ tải trung bình lớn nhất được tính trong khoảng thời gian tương đối ngắn Để tính toán lưới điện và máy biến áp theo phát nóng, ta thường lấy bằng phụ tải lớn nhất trong thời gian 5 phút, 10 phút, 30 phút hay 60 phút

- Phụ tải cực đại để tính tổn thất công suất lớn nhất và để chọn các thiết bị điện, chọn dây dẫn và dây cáp theo mặt độ dòng kinh tế

1.4.3 Phụ tải tính toán:

- Phụ tải tính toán theo điều kiện phát nóng cho phép được gọi tắt là phụ tải tính toán, đó là phụ tải giả thiết không đổi lâu dài của các phần tử trong hệ thống cung cấp điện (MBA, đường dây…) tương đương với phụ tải thực tế biến đổi theo điều kiện tác dụng nhiệt nặng nề nhất Ptb ≤ Ptt ≤ Pmax

2 Các hệ số

2.1 Hệ số phụ tải K pt :

Hệ số phụ tải là tỷ số giữa phụ tải thực tế và công suất định mức:

K pt nói nên mức độ sử dụng, mức độ khai thác thiết bị trong thời gian đang xét Thường ta phải xét hệ số phụ tải trong một khoảng thời gian nào đó, nên phụ tải thực tế chính là phụ tải trung bình trong khoảng thời gian đó

Ksd = Kpt.Kđóng

2.2 Hệ số đồng thời: K đt

- Là tỉ số giữa công suất tác dụng tính toán cực đại tại nút khảo sát của hệ thống CCĐ với tổng các công suất tác dụng tính toán cực đại của các nhóm hộ tiêu thụ riêng biệt nối vào nút đó

- Đối với phân xưởng

thucte tbd tb ct sd pt

P K

P







-Đối với nhà máy:

P30 nhóm hộ tiêu thụ thứ I là tổng các phụ tải cực đại nửa giờ của các nhóm

hộ tiêu thụ riêng biệt của phân xưởng

P30 phân xưởng: phụ tải cực đại nửa giờ của phân xưởng, tính tại nút của phân xưởng

P30 nhà máy: phụ tải cực đại nửa giờ của toàn nhà máy

- Đối với đường dây cao áp của hệ thống cung cấp điện trong xí nghiệp:

Kđt = 0,85 ÷ 1,0

- Đối với thanh cái của trạm hạ áp của xí nghiệp và các đường dây tải điện

kđt = 0,9 ÷ 1,0

2.3 Hệ số sử dụng k sd :

Hệ số sử dụng là tỷ số giữa phụ tải trung bình với công suất định mức

- Đối với một thiết bị:

Đối với nhóm có n thiết bị:

Ksd nói lên mức độ sử dụng, mức độ khai thác công suất của thiết bị điện trong một chu kỳ làm việc Hệ số sử dụng là chỉ tiêu cơ bản để tính phụ tải tính toán

+ Nếu có đồ thị phụ tải:

)

(

.

t t

1 dm

n n 2

2 1 1

n 1 i tbi sd

p p K

Kmax = f (ksd, nhq)

2.6 Số thiết bị tiêu thụ điện năng có hiệu quả: n hq

- Giả thiết có 1 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 điện năng hiệu quả của nhóm đó, đó là 1 số qui 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 tiêu thụ thực bởi nhưng thiết bị tiêu thụ trên Số thiết bị tiêu thụ điện năng hiệu quả được xác định 1 cách tương đối chính xác như sau:

n

đm

2 2

1 công suất của thiết

bị có công suất lớn nhất, và ứng với n1 này xác định thổng công suất định mức ∑Pđmn1

- Xác định số n và tổng công suất định mức ứng với n: ∑Pđmn1

- Dựa vào đường cong hoặc bảng ứng với giá trị vừa tìm được n*, p* => nhq*

=> nhq = n.nhq* = 28.0,51 = 14

3 Một số phương pháp tính toán phụ tải điện

3.1 Tính toán phụ tải điện chiếu sáng – sinh hoạt

3.3.1 Phụ tải điện của các hộ gia đình:

3.3.1.1 Trong giai đoạn xây dựng cơ sở hạ tầng

- Cơ sở hạ tầng của khu đô thị là đường, điện, nước

- Phụ tải điện một đoạn đường phố

Ptt = Po l

l: chiều dài đường phố (m)

Po: suất phụ tải trên 1 mét chiều dài (w/m)

Giải:

- Trạm biến áp cấp điện cho 2 mặt phố, vậy phụ tải điện của trạm biến áp là:

PA = PAB + PBC

- Phụ tải mỗi đoạn mặt phố xác định theo Ptt = P0.l

+ Phố dân cư lấy Po = 300w/m = 0,3 kw/m

210 cosP

S B



3.3.1.2 Trong giai đoạn thiết kế chi tiết

* Xác định phụ tải điện xuất phát từ căn hộ

+ Với cos = 0,85, phụ tải phản kháng của dãy phố Qp = Pp.tg

- Phụ tải điện 1 tầng gồm n căn hộ

Pt = kđt n

1 PHi

- Phụ tải điện toàn nhà gồm m tầng

PN = kđt m

1Pti

- Phụ tải toàn phần của tòa nhà

* Ví dụ: yêu cầu xác định phụ tải điện nhà chung cư 4 tầng, mỗi tầng 10 căn hộ,

biết rằng mức sống ở đây trung bình thấp (chưa có may tắm nước nóng lạnh, máy giặt, điều hòa)

- Xác định phụ tải điện xuất phát từ 1 căn hộ

Thiết bị điện gia dụng đặt trong căn hộ có mức sống thấp là



- Xác định phụ tải điện từ toàn nhà vào 1 căn hộ

+ Vì là khu chung cư mức sống thấp, lấy P0 = 2 KW /1 hộ

+ Phụ tải điện toàn nhà chung cư

Pn = Po.H = 2.4.10 = 80 KW

+ Phụ tải điện 1 tầng nhà

22,2kw m.kñt

Pn

9 , 0

* 4

+ Phụ tại điện 1 căn hộ:

kw Kñt

2 ,



3.1.2 Phụ tải điện trường đại học và chuyên nghiệp

- Khu giảng đường, nhà hành chính văn phòng, phòng thí nghiệm, nhà thi đấu thể thao phụ tải điện xác định:

Ptt = Po.S

+ Khu giảng đường: Po = 20w/m2

+ Với khi hành chính văn phòng: Po = 20 ÷ 25W/m2

3.1.3 Phụ tải điện khu văn phòng đại diện:

Với khu văn phòng đại diện phải đặt điều hòa:

Ngoài ra còn cần đặt cả quạt, số lượng tính theo thực tế

Vậy phụ tải điện 1 văn phòng làm việc của khu văn phòng là:

Ptt = PĐH + PĐ + PVP + PQ

Trong đó : PĐH – công suất điều hòa = n.P1ĐH

PĐ – công suất đèn, PĐ = P0.S

PVP – công suất các máy văn phòng

PQ – công suất quạt = n.P1Q

Khu văn phòng dùng đèn tuýp, cosφ = 0,8

Phụ tải điện siêu thị, chợ, nhà hàng, công viên, cung văn hóa,…:

Cũng cần sử dụng các công thức của đối tượng trên và căn cứ vào tính chất sử dụng điện để lựa chọn các trị số P0 thích hợp

3.2 Tính toán phụ tải điện khu vực công nghiệp

3.2.1 Trong giai đoạn dự án khả thi

 Xác định phụ tải tính toán theo xuất tiêu hao điện năng trên một đơn vị

diện tích

- Khu chế xuất của khu công nghiệp

Stt = S0.D

S0: suất phụ tải trên 1 đơn vị diện tích (KVA/ha)

D: diện tích khu chế suất hoặc khu công nghiệp (ha)

Với khu công nghiệp nhẹ: S0 = 100 ÷ 200 (kva/ha)

Với khu công nghiệp nặng: S0 = 300 ÷ 400 (kva/ha)

- Với 1 nhà máy, xí nghiệp

Biểu thức tính: Ptt=Po.F

trong đó:

F - diện tích đặt máy sản xuất… (m2)

Po - suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản xuất (kW/m2)

Trị số Po có thể tra trong các sổ tay thiết kế, trị số Po của từng loại phân xưởng do kinh nghiệm vân hành thống kê lại mà có

Phương pháp này chỉ cho kết quả gần đúng vì vậy thường được dùng khi tính toán

sơ bộ, khi so sánh các phương án Khi phân xưởng có mật độ máy phân bố đều trên mặt bằng như phân xưởng cơ khí sản xuất ôtô Cũng thường dùng phương pháp này để tính toán

 Xác định phụ tải tính toán theo xuất tiêu hao điện năng trên một đơn vị

sản phẩm

- Với 1 xí nghiệp

a.M Ptt 

a: suất điện năng chi phí để sản xuất 1 sản phẩm (kwh/1sp)

m: sản lượng (số sản phẩm 1 năm)

Tmax: thời gian sử dụng công suất lớn nhất

Trị số a và Tmax tra cẩm nang

* Ví dụ: yêu cầu xác định phụ tải điện cho xí nghiệp sản xuất xe đạp, sản lượng 1

vạn chiếc/ năm, dự định sử dụng 3 năm

Giải

Tmax

a.M

Ptt 

- Tra cẩm nang về nhà máy sản xuất xe đạp ao = 200kwh/1xe và

- Tmax = 5000h xác định được phụ tải điện:

kw 5000

200.10 Tmax

a.M

- Tra cẩm nang được cos = 0,6 -> sin = 0,8

kvar0,6

0,8400Ptt.tg

kva cos

Ptt

6 , 0

400 







3.2.2 Trong giai đoạn xây dựng nhà xưởng:

(Xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu)

- Phụ tải điện của từng phân xưởng

2

2 Q P P

tt tt

P

Trong đó:

Knc: hệ số nhu cầu, tra sổ tay

Pđ: công suất đặt của phân xưởng (kw)

+ =

Pđm: công suất định mức của từng máy (động cơ)

n: số máy đặt trong phân xưởng

- Phụ tải điện chiếu sáng phân xưởng được xác định theo diện tích

Pcs = Po.D Với D: diện tích phân xưởng (m2)

P0: suất chiếu sáng trên đơn vị diện tích (w/m2)

+ Với phân xưởng cơ khí, luyện kim P0 = 12 ÷ 15w/m2

+ Với kho, bãi: P0 = 5 ÷ 10 w/m2

+ Với xưởng thiết kế P0 = 25 ÷ 30w/m2

+ Với nhà hành chính P0 = 20 ÷ 25w/m2

- Phụ tải chiếu sáng phản kháng

Qcs = Pcs tg

+ Nếu dùng đèn sợi đốt cos = 1 -> tg = 0 -> Qcs = 0

+ Nếu dùng đèn tuýp cos = 0,8 -> tg = 0,75

- Phụ tải điện toàn phân xưởng:

Ppx = Ptt + Pcs

Qpx = Qtt + Qcs

px Q px P

Spx  2  2

Spx

Ppx px

cos  

- Phụ tải toàn xí nghiệp gồm n phân xưởng

- Phụ tải toàn phần và cos của xí nghiệp theo công thức

xn Q xn P

Sxn  2  2

Sxn

Ppx xn cos  

Nếu hệ số công suất của của các thiết bị trong nhóm không giống nhau thì cần phải tính toán hệ số công suất trung bình

P P

P

P P

P

n

n n

.

2 1

2 2 1

* Ví dụ 1: 1 xưởng sửa chữa ôtô có công suất đặt 200kw, diện tích xưởng 20x40 = 800m2

Yêu cầu xác định phụ tải điện

- Xưởng sửa chữa ôtô đặt các máy công cụ như phay, tiện, dập, khoan, mài -> là 1 xưởng cơ khí

- Tra bảng với xưởng cơ khí knc = 0,2 ÷ 0,3 Vì là xưởng sửa chữa, máy móc làm việc liên tục knc = 0,3

+ Tra sổ tay với cos = 0,5 ÷ 0,6 Vì là xưởng sửa chữa lấy cos = 0,5

- Xác định được phụ tải điện phản kháng

Qtt = Ptt.tg = 60 1,73

- Phụ tải điện toàn phần

kva103,8

Px

cos 

* Ví dụ 2: xí nghiệp cơ khí địa phương bao gồm các phân xưởng và các khu vực sau:

Phân xưởng lò, diện tích 2*80m2 Pđ = 90kw

Phân xưởng gia công, diện tích 600m2 Pđ = 150kw

Phân xưởng lắp ráp, diện tích 800m2 Pđ = 100kw

Nhà hành chính 2 tầng x 80m2

Khu kho, bãi rộng 300m2

Yêu cầu xác định phụ tải tính toán xí nghiệp

Giải

a) Phân xưởng lò:

- Với lò điện trở, tra sổ tay CCĐ Knc = 0,8 và cos = 0,9

Vậy Ptt = Knc Pđ = 0,8.90 = 72kw

Với cos = 0,9 -> tg = 0,48

Qtt = Ptt tg = 72.0,48 = 34,56 kvar

- Phụ tải chiếu sang lấy Po = 15w/m2

b) Phân xưởng gia công:(hs tự làm)

3.2.3 Trong giai đoạn thiết kế chi tiết:

(Xác định phụ tải tính toán theo hệ số cực đại và công suất trung bình)

- Phụ tải tính toán cho 1 nhóm máy gồm n máy xác định theo công thức căn cứ vào công suất trung bình Ptb và hệ số cực đại Kmax.

Ptt = kmax Ptb = kmax Ksd

Qtt = Ptt tg

Trong đó Ptb = ksd

Ptb: công suất trung bình của nhóm máy trong thời gian khảo sát

Pđm: công suất định mức của máy, nhà chế tạo cho

Ksd: hệ số sử dụng, tra bảng

cos: hệ số công suất của nhóm máy công cụ, tra PL1

kmax: hệ số cực đại, tra PL5 (theo ksd và nhq)

nhq: số thiết bị dùng điện có hiệu quả, nhq là số thiết bị giả tưởng có công suất bằng nhau, có cùng chế độ làm việc và gây ra 1 phụ tải tính toán đúng bằng phụ tải tính toán do nhóm thiết bị thực tế gây nên

P1: tổng công suất của n1 thiết bị

Pn: công suất định mức của n thiết bị trong nhóm

+ từ n*, p* tra bảng tìm được nhq*

+ tính nhq = n nhq*

* Nếu trong nhóm máy có thiết bị 1 pha thì phải qui đổi về 3 pha theo biểu thức sau:

- Dùng điện áp pha: Pqđ = 3 Pđm

- Dùng điện áp dây: Pqđ = 3.Pđm

* nếu trong nhóm máy có động cơ làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại thì phải qui đối về dài hạn Pqđ=Pđm* kđ%

Kđ%: hệ số đóng điện %, lấy theo thực tế :

tlv : thời gian làm việc ( đóng máy)

tks : thời gian khảo sát

* Ví dụ: yêu cầu xác định phụ tải điện của nhóm máy công cụ có các số liệu cho theo

bảng

P*    0 , 3

47,0

.5,53.72.8,41.10214,571

42,97P

P1

P*

- Tra sổ tay với n* = 0,3 và p* = 0,47 được nhq* = 0,88

- Tính nhq = n nhq* = 13.0,88 = 11,44

Tra sổ tay với nhq = 11,44 và ksd = 0,2 được kmax = 1,8

- Phụ tải điện của nhóm:

Ptt = kmax Ksd ΣPđmi = 1,8.0,2.92,37 = 33,25kw

Tra cẩm nang có cos = 0,6 -> tg = 1,33

Qtt = 33,25.1,33 = 44,22 kvar

- Phụ tải điện của nhóm máy: Stt  P 2 tt  Q 2 tt  33,25 2  44,22 2 

CÂU HỎI ÔN TẬP

Bài 1: Yêu cầu xác định phụ tải tính toán của một trường phổ thông cơ sở của xã bao gồm nhà học 2 tầng, mỗi tầng 6 phòng học mỗi phòng có diện tích 80m2 và khu nhà thường trực, hiệu trưởng, phòng họp, giáo viên có tổng diện tích 100m2

Bài 2: Yêu cầu xác định phụ tải điện một trạm bơm cấp huyện đặt 4 máy bơm 55 (kW) trong hai trường hợp bơm tưới và bơm tiêu

Bài 3: Yêu cầu xác định phụ tải điện cho 1 xã nông nghiệp bao gồm:

Thôn 1: 300 hộ dân, thuần nông

Thôn 2: 200 hộ dân, thuần nông

Thôn 3: 120 hộ dân, bám mặt đường liên xã

Trường PTCS: 12 lớp học + 100m2 khu hành chính

Trạm bơm: 1x33 (kW)

Bài 4: Yêu cầu xác định phụ tải điện cho một khu chế xuất trong giai đoạn dự án khả thi, dự định sẽ xây dựng sau 5 năm, biết rằng khu chế xuất được xây dựng trên diện tích 80 (ha) và là khu công nghiệp nặng

Bài 5: Yêu cầu xác định phụ tải điện cho xí nghiệp sản xuất xe đạp, sản lưọng một vạn chiếc/năm, dự định xây dựng sau 3 năm

Bài 6: Một xưởng sửa chữa ôtô có công suất đặt 200kW, diện tích xưởng 20×40 = 800m2 Yêu cầu xác định phụ tải điện

BÀI 3: TÍNH CHỌN MÁY BIẾN ÁP

Giới thiệu:

Máy biến áp là một phần không thể thiếu được của hệ thống truyền tải và phân phối điện năng chính vì vậy mà việc chọn chính xác về công suất và số lượng máy biến áp đặt trong trạm là một vấn đề vô cùng quan trọng

Mục tiêu: Sau khi học xong bài này người học có khả năng

- Trình bày được cách chọn số lượng và dung lượng máy biến áp đặt trong trạm

- Phân loại được các loại trạm biến áp

- Rèn luyện tính nghiêm túc, cẩn thận, chính xác và khả năng làm việc nhóm trong công việc Người học tự đánh giá được kết quả công việc mình làm theo yêu cầu công việc mà giáo viên đưa ra

Nội dung:

1 Phân loại trạm biến áp

* Phân loại theo chức năng:

- Trạm biến áp tăng áp: Có chức năng biến đổi điện áp từ thấp lên cao Ví dụ trạm

phát điện gió, thủy triều, mặt trời… công suất nhỏ, điện áp phát ra 0,4 KV Muốn truyền tải điện áp này đi xa thì phải tăng áp lên 6; 10 KV

- Trạm biến áp giảm áp:Chức năng cuả loại trạm này để biến đổi điện áp từ cao

xuống thấp: ví dụ, trong các nhà máy nhiệt điện, điện áp máy phát thường là 10 -15kv Phải dùng TBA giảm áp xuống 6KV để cung cấp cho những động cơ lớn để nghiền than, băng tải than, bơm nước cấp vào lò có U =6kv Hoặc hạ xuống 0,4 kv để cung cấp cho 1 số tải khác

-Trạm biến áp trung gian hay còn gọi là trạm biến áp chính: Nhiệm vụ biến đổi

điện áp từ trung áp xuống trung áp 35/10KV, 22/6kv Có khi xuống 0,4kv

- Trạm phân phối(không có máy biến áp nên không có chức năng biến đổi điện áp,

nhiệm vụ của loại trạm này là phân phối điện năng cho các đường dây trung áp Trong các xí nghiệp công nghiệp cỡ lớn nếu không sử dụng trạm biến áp trung tâm thì sử dụng trạm phân phối đặt ở trung tâm phụ tải của nhà máy để cấp điện cho trạm biến áp phân xưởng, trạm phân phối riêng của nhà máy gọi là trạm phân phối trung tậm( TPPTT-35KV, TPPTT -22KV)

- Trạm biến áp phân phối: Nhiệm vụ cuả trạm này phân phối trực tiếp điện năng

cho các hộ tiêu thụ điện 0,4KV, đó là các hộ gia đình, khách sạn, siêu thị, trường học, trạm bơm, các xưởng máy…

- Trạm biến áp phân xưởng: Trạm này 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 10kv, 6kv, hoặc 15kv hoặc 35kv, còn phía thứ cấp có các loại điện áp 220/127v; 380/220v hoặc 660v

* Về phương diện cấu trúc, người ta chia ra trạm ngoài trời và trạm trong nhà

- Trạm biến áp ngoài trời: Ở trạm này các thiết bị phía điện áp cao đều đặt ngoài trời, còn phần phân phối điện áp thì đặt trong nhà hoặc đặt trong các tủ sắt chế tạo sẵn chuyên dung để phân phối phần hạ thế Xây dựng trạm ngoài trời sẽ tiết kiệm được kinh phí xây dựng hơn so với xây dựng trạm trong nhà:

- Trạm biến áp trong nhà: Ở trạm này, tất cả các thiết bị điện đều đặt trong nhà

2 Lựa chọn máy biến áp

2.1 Điều kiện chọn

 Chọn vị trí trạm biến áp

 Gần trung tâm phụ tải

 Thuận tiện cho các đường dây vào và ra

 Thuận lợi trong quá trình lắp đặt, thi công xây dựng

 Thao tác vận hành, sửa chữa, quản lý dễ dàng

 Phòng cháy, nổ, ẩm ướt, bụi bặm và khí ăn mòn tốt

 An toàn cho ngườu và thiết bị

Trong thực thế, việc đạt được tất cả các yêu cầu trên là rất khó khăn Do đó cần xem xét, cân nhắc các điều kiện thực tế để chọn phương án hợp lý nhất

 Chọn số lượng và chủng loại máy biến áp

 Chủng loại MBA trong một trạm nên đồng nhất (hay ít chủng loại )để giảm số lượng MBA dự phòng trong kho, thuận tiện trong lắp đặt, vận hành

 Số lượng MBA:

- Hộ loại 1: Duy trì nguồn điện liên tục trên đường dây hạ áp từ trạm Cần 2 Máy Biến Áp trở lên trên 1 trạm Hộ loại 1 là loại ảnh hưởng đến sinh mạng con người hoặc an ninh quốc gia Như bệnh viện, trạm xá hoặc các tòa nhà quốc hội, các bộ quốc phòng.v.v

- Hộ loại 2: có ảnh hưởng về kinh tế, so sánh và chọn phương án một hay hai máy biến áp trên 1 trạm VD: Nhà máy thép, nhà máy sản xuất kính v.v

- Hộ loại 3: Mất điện ít ảnh hưởng đến kinh tế Nên có thể cắt điện để sửa chữa

Sử dụng 1 máy

 Xác định công suất trạm biến

 Trong điều kiện bình thường:

Công suất của MBA cần được chọn sao cho trong điều kiện làm việc bình thường trạm phải đảm bảo cung cấp đủ điện năng cho hộ tiêu thụ Ngoài ra trạm còn phải

có dự trữ một lượng công suất để khi xảy ra sự cố 1 MBA, những máy còn lại phải đảm cung cấp một lượng công suất cần thiết tùy theo yêu cầu của hộ tiêu thụ

Trạm một máy: S dmBA  S tt

Trong đó:

SdmBA - công suất định mức của MBA Khi MBA được đặt ở môi trường khác với điều kiện nhiệt độ môi trường tiêu chuẩn thì công suất định mức này phải là công suất sau khi đã hiệu chỉnh theo nhiệt độ

Stt - công suất tính toán của trạm

- Stt là công suất tính toán của trạm

Trong trường hợp cần thiết cũng nên xét quá tải bình thường, đôi khi nhờ đó ta

có thể chọn được máy có công suất nhỏ hơn, tiết kiệm được vốn đầu tư cũng như lợi về nhiều mặt khác

 Trong trường hợp sự cố

Trong trường hợp sự cố 1 máy biến áp đối với trạm đặt nhiều máy biến áp hoặc đường dây cung cấp điện cho một trạm biến áp bị sự cố thì các máy biến áp còn lại hoặc trạm còn lại phải đảm bảo cung cấp điện phải đảm bảo cung cấp điện cho toàn bộ phụ tải, hay những phụ tải quan trọng của máy biến áp hoặc trạm biến áp đó

Đối với trạm có 2 máy:

Đối với trạm có n máy:

Trong đó:

SdmBA - công suất định mức của 1 máy biến áp

co su dmBA

suco

1 n

1 i

Ssuco - phụ tải mà trạm phải mang khi sự cố 1 máy biến áp

kqt -hệ số quá tải của máy biến áp, có thể tra theo đường cong, khi không có đường cong có thể lấy kqt=1,4 với điều kiện là hệ số quá tải của các máy trước khi xảy ra sự cố không quá 0,93, thời gian quá tải không quá 5 ngày đêm, mỗi ngày đêm không quá 6h

 Khả năng mang tải của máy biến áp:

Trong quá trình vận hành, phụ tải của MBA thường không bằng phụ tải định

mức của máy biến áp, mà thay đổi hàng ngày, hàng năm, khi phụ tải nhỏ, nhiệt

độ của máy biến áp nhỏ hơn nhiệt độ cho phép, độ hao mòn cách điện giảm thời gian phục vụ của máy biến áp tăng lên so với bình thường

Do đó trong vận hành có thể xét đến khả năng cho phép máy biến áp làm việc với phụ tải lớn hơn định mức một lượng nào đó, nghĩa là làm việc quá tải nhưng sao cho thời hạn phuc vụ của nó không nhỏ hơn 20 năm

Khả năng quá tải của máy biến áp tùy thuộc vào đồ thị phụ tải của nó Trong điều kiện không khí xung quanh không vượt quá +350C thì cứ hệ số phụ tải của máy biến áp giảm 10% so với 100% thì máy biến áp được phép quá tải 3% "

*Với phụ tải có đồ thị phụ tải

Qui tắc quá tải 3%:

Với phương pháp công suất đẳng trị ở trên nếu không có đường cong quá tải cho phép của MBA, có thể xác định hệ số quá tải bình thường hay còn gọi là quá tải cho phép theo qui tắc 3%:

Kđk là hệ số điền kín của đồ thị phụ tải

Xác định dung lượng máy biến áp

 Công Suất Máy Biến áp:

o Gồm các máy biến áp có cấp điện áp sơ/thứ cấp: 35/0.4KV, 22/0.4 KV, 10&6.3/0.4 KV

o Công suất biểu kiến Trạm phổ biến: 50, 75, 100, 160, 180, 250, 320, 400, 500,

2.2 Bài tập áp dụng

Bài tập1 :

Xác định số lượng, dung lượng máy biến áp cấp điện cho phân xưởng luyện gang có công suất đặt Pđ = 2000 kW; diện tích S = 2360 m2; hệ số nhu cầu knc = 0,6; Cos = 0,7; suất chiếu sáng P0 = 15 W/m2 Giả thiết trong phân xưởng luyện gang phụ tải loại 3 chiếm 30% và chiếu sáng dùng đèn sợi đốt

(Vì sử dụng đèn sợi đốt nên coscs = 1 nên tgcs = 0)

+) Công suất tính toán tác dụng của phân xưởng :

12004

,

= 1722,3 (KVA) +) Chọn số lượng máy biến áp: Vì phân xưởng luyện gang thuộc hộ loại I nên trạm đặt 2 máy biến áp ( n =2 )

+) Chọn dung lượng máy biến áp theo điều kiện:

S

. = 2

3 , 1722

= 861,15 (KVA)

Và kiểm tra theo điều kiến sự cố một máy biến áp:

(n-1).Khc.Kqt SđmB  Sttsc

Chọn hệ số quá tải sự cố bằng 1,4 với điều kiện máy biến áp quá tải không quá

5 ngày đêm, thời gian quá tải trong một ngày đêm không vượt quá 6 giờ, trước khi quá tải , máy biến áp đang vận hành với hệ số tải  0,93

Vì phụ tải loại 3 chiếm 30% nên Sttsc = 0,7 Stt

) ( 15 , 861 4 , 1 ).

1 2 (

3 , 1722 7 , 0 ).

1

S S