Giáo trình Cung cấp điện (Nghề: Điện công nghiệp): Phần 1 - Trường CĐ nghề Đà Nẵng

Giáo trình Cung cấp điện với mục tiêu giúp các bạn có thể chọn phương được phương án, lắp đặt được đường dây cung cấp điện cho một phân xưởng phù hợp yêu cầu cung cấp điện theo Tiêu chuẩn Việt Nam. Trình bày được sơ đồ nguyên lý chung của hệ thống cung cấp điện. Trình bày được công dụng, nguyên lý của các thiết bị bảo vệ trong hệ thống điện. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung phần 1 giáo trình.

UỶ BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ ĐÀ NẴNG GIÁO TRÌNH CUNG CẤP ĐIỆN Nghề: ĐIỆN CƠNG NGHIỆP Trình độ: CAO ĐẲNG VÀ TRUNG CẤP (Ban hành kèm theo Quyết định số /QĐ-CĐN ngày tháng Hiệu trưởng Trường Cao đẳng nghề Đà Nẵng) Đà Nẵng, năm 2021 năm 2017 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng ngun trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm LỜI GIỚI THIỆU Giáo trình Cung cấp điện giáo trình biên soạn dạng tổng quát cho học sinh, sinh viên nghề Điện Công Nghiệp từ kiến thức kiến thức chuyên sâu Giáo trình giúp học sinh, sinh viên có kiến thức chung hữu ích cần phải nghiên cứu chuyên ngành sâu Mặc khác giáo trình đưa vào nội dung mang tính thực tế giúp học sinh, sinh viên gần gũi, dễ nắm bắt vấn đề va chạm thực tế Trong trình biên soạn giáo trình, tác giả tham khảo nhiều tài liệu tác giả khác nước Tác giả xin chân thành gởi lời cảm ơn đến lãnh đạo nhà trường Trường Cao đẳng nghề Đà Nẵng tạo điều kiện giúp đỡ tác giả hồn thành giáo trình Đặc biệt giúp đỡ hỗ trợ nhiệt tình tập thể giáo viên môn Điện công nghiệp, khoa Điện – Điện tử trường bạn đồng nghiệp nhiệt tình đóng góp ý kiến q trình biên soạn Đà Nẵng, tháng 06/2021 Tham gia biên soạn Chủ biên: ThS Phan Hồng Giang GIÁO TRÌNH MƠN HỌC Tên môn học: CUNG CẤP ĐIỆN Mã môn học: ĐCN 06 Thời gian môn học: 90 (Lý thuyết:28 Thực Hành/ Thí Nghiệm/ Thảo Luận/ Bài Tập: 54 kiểm tra: giờ.) VỊ TRÍ, TÍNH CHẤT CỦA MƠN HỌC: * Vị trí: - Mơn học Cung cấp điện bố trí sau hồn thành mơn học An tồn lao động vê sinh cơng nghiệp, Mạch điện, Đo lường điện, Vẽ điện, Khí cụ điện, Vật liệu điện học trước môn học: mô đun chuyên mơn khác * Tính chất: - Là mơn học chun mơn chương trình đào tạo MỤC TIÊU MƠN HỌC: * Về kiến thức: - Chọn phương phương án, lắp đặt đường dây cung cấp điện cho phân xưởng phù hợp yêu cầu cung cấp điện theo Tiêu chuẩn Việt Nam - Trình bày sơ đồ nguyên lý chung hệ thống cung cấp điện - Trình bày cơng dụng, ngun lý thiết bị bảo vệ hệ thống điện - Biết tính toán giải pháp tiết kiệm điện * Về kỹ năng: - Tính chọn dây dẫn, bố trí hệ thống chiếu sáng phù hợp với điều kiện làm việc, mục đích sử dụng theo qui định kỹ thuật - Thiết kế, phân tích sơ đồ cung cấp điện đơn giản * Về lực tự chủ trách nhiệm: - Có ý thức tự giác, tính kỷ luật cao, tinh thần trách nhiệm công việc - Rèn luyện tính cẩn thận, tỉ mỉ, xác, tư khoa học sáng tạo học tập NỘI DUNG MÔN HỌC: Số Tên chương, mục Thời gian (giờ) TT Thực hành, thí nghiệm, thảo luận, tập Kiểm tra 10 Tổng số Lý thuyết Chương 1: Khái niệm chung cung cấp điện 5 Đặc điểm trình sản xuất phân phối điện 1 Nguồn điện 1 Đặc điểm hộ tiêu thụ 1 Những yêu cầu thiết kế cung cấp điện 1 Những bước thiết kế cung cấp điện 1 Chương 2: Xác định phụ tải điện 15 Các đại lượng 1 Đồ thị phụ tải điện 3 Các hệ số tính tốn 4 Các phương pháp xác định phụ tải tính tốn Chương 3: Lựa chọn phương án cung cấp điện 10 1 Khái niệm chung 1 Sơ đồ nối dây mạng điện cao áp 3 Sơ đồ nối dây mạng điện hạ áp Chương 4: Tính tốn tổn thất 15 10 1.Tổn thất công suất 2.Tổn thất điện áp 5 Chương 5: Trạm biến áp Khái niệm chung 0,5 0,5 Phân loại trạm biến áp 0,5 0,5 Chọn vị trí, số lượng cơng suất trạm biến áp 0,5 0,5 Sơ đồ nối dây trạm biến áp 2,5 1,5 Kết cấu trạm biến áp 0,5 0,5 Chương 6: Lựa chọn thiết bị điện lưới cung cấp điện 20 Những điều kiện chung để lựa chọn thiết bị điện 0,5 0,5 Lựa chọn kiểm tra máy cắt 0,5 0,5 Lựa chọn kiểm tra dao cách ly, cầu chì 4 Lựa chọn kiểm tra aptomat 5 Lựa chọn kiểm tra dây dẫn Lựa chọn máy biến dòng, máy biến điện áp 1 Chương 7: Tính tốn chiếu sáng 20 13 Khái niệm 1 Một số đại lượng dùng tính tốn chiếu sáng 1 Lựa chọn đèn cách bố trí 1 Thiết kế chiếu sáng dân dụng Thiết kế chiếu sáng công nghiệp 90 28 54 Cộng 13 * Ghi chú: Thời gian kiểm tra lý thuyết tính vào lý thuyết, kiểm tra thực hành tính vào thực hành CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ CUNG CẤP ĐIỆN Mục tiêu: - Trình bày trình sản xuất phân phối điện - Trình bày yêu cầu trình tự thiết kế cung cấp điện Nội dung chính: Đặc điểm q trình sản xuất phân phối điện Nguồn điện Đặc điểm hộ tiêu thụ Những yêu cầu thiết kế cung cấp điện Những bước thiết kế cung cấp điện ĐẶC ĐIỂM CỦA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT VÀ PHÂN PHỐI ĐIỆN NĂNG 1.1 Khái quát chung nguồn lượng : Ngày nhân dân giới tạo nhiều cải vậtt chất cho xã hội , số cải vật chất có nhiều dạng lượng tạo - Năng lương bắp người , có từ xa xưa xã hội lồi người , có phát triểm mạnh mẽ liên tục hoạt động người đòi hỏingày nhiều nguồn lượng lấy từ thiên nhiên - Thiên nhiên xung quanh ta giàu nguồn lượng điện : Than đá , dầu khí , nguồn nước dịng sơng , biển , nguồn phát nhiệt vô phong phú mặt trời mặt đất , dịng khí chuyển động Đó nguồn lương quý người - Năng lương điện hay gọi điện Hiện dạng lượng phổ biến Sản lượng điện hàng năm giới ngày tăng chiếm hàng tỷ Kwh có nhiều ưu điểm : + Dễ dàng chuyển thành dạng khác + Truyền tải xa + Hiệu suất cao 1.2 Đặc điểm lượng điện : Trong trình sản xuất truyền tải điện có số đặc điểm sau : - Điện sản xuất khơng tích trữ ( Trừ số dòng điện cá biệt : pin , acquy ) Tại lúc phải đảm bảo cân điện sản xuất với điện tiêu thụ - Quá trình điện xảy nhanh :Ví dụ : Sóng điện từ lan truyền dây dẫn với tốc độ xấp xỉ tốc độ ánh sáng - Công nghiệp điện lực liên quan chặt chẽ đến ngành kinh tế quốc dân Đó động lực để tăng suất lao động , tạo nên cấu trúc nhịp nhàng phát triển kinh tế Hệ thống điện bao gồm khâu : Sản xuất , truyền tải , phân phối đến hộ tiêu thụ NGUỒN ĐIỆN 2.1 Nhà máy nhiệt điện : Hiện nhà máy nhiệt điện chiếm tỷ lệ quan trọng công suất chung , nguồn lượng điện kinh điển có từ xa xưa - Dùng lượng nhiệt nguồn nhiên liệu than đốt nóng + nước toạ thành qua cac phận làm quay tuốcbin máy phát điện điện phát để cung cấp điện cho hộ tiêu thụ Ngồi cịn cung cấp nóng cho số sở: Nhà tắm - Nhà máy nhiệt điện thường xây dựng nơi gần nguồn nhiên liệu nơi khai thác mỏ * Nhược điểm : - Tính linh hoạt vận hành - Hiệu suất thấp - Tiêu thụ nhiên liệu lớn , việc vận chuyển nhiên liệu tốn - Khói thải gây ô nhiểm môi trường 2.2 Nhà máy thuỷ điện : Sử dụng lượng nguồn nước để chạy máy phát điện Quá trình biến đổi lượng từ thuỷ → → điện So với nhà máy nhiệt điện cơng suất nhà máy thuỷ điện đòi hỏi vốn đầu tư nhiều chủ yếu đập chắn , hồ chứa nước thời gian xây dựng lâu dài Nhưng có nhiều ưu điểm nhà máy nhiệt điện : - Giá thành điện rẻ - Mức độ tự động hoá dễ thực - Q trình mở máy nhanh - Ít xảy cố - Vận hành đơn giản - Thoáng mát - Hiệu suất cao , đạt đến 80% 2.3 Nhà máy điện nguyên tử : Tương tự nhà máy nhiệt điện phương diện biến đổi lượng Nhiệt phân huỷ hạt nhân → để quay máy phát Tất cá q trình điện tự động hố hồn tồn *Ưu điểm : + Chỉ cần lượng nhỏ vật chất phóng xạ đáp ứng yêu cầu nhà máy ( Ví dụ : Một nhà máy có cơng suất 100Mw cần ≤1kg chất phóng xạ + Cơng suất tổ máy nhà máy từ : 500, 800, 1200, 1500MW 2.4 Nhà máy điện dùng sức gió : ( Nhà máy phong điện ) Dùng sức gió để quay hệ thống cánh quạt đặt đối diện với chiều gió , hệ thống cánh quạt truyền qua biến đổi tốc độ làm quay máy phát điện sản xuất điện + Động gió phát điện khó khăn việc điều chỉnh tần số tốc độ gió ln ln biến đổi + Hiệu suất thấp , cơng suất đặt nhỏ Do dùng vùng hải đảo xa xơi khơng có lưới điện đưa đến , cột hải đăng 2.5 Nhà máy điện dùng lượng xạ mặt trời : Thường có dạng nhà máy nhiệt điện , lị thay hệ thống kính hội tụ để thu nhận nhiệt lượng xạ mặt trời tạo nước nhằm quay tuabin máy phát điện ĐẶC ĐIỂM CỦA HỘ TIÊU THỤ 3.1 Theo điện áp tần số: vào Uđm f * Hộ dùng điện pha Uđm < 1000 V ; fđm = 50 Hz * Hộ dùng điện pha Uđm > 1000 V ; fđm = 50 Hz * Hộ dùng điện pha Uđm < 1000 V ; fđm = 50 Hz * Hộ dùng điện làm việc với tần số  50 Hz * Hộ dùng dòng điện chiều 3.2 Theo chế độ làm việc: (của hộ dùng điện) - Dài hạn: phụ tải khơng thay đổi thay đổi, làm việc dài hạn mà nhiệt độ không vượt giá trị cho phép (VD: Bơm; quạt gió, khí nén…) - Ngắn hạn: thời gian làm việc không đủ dài để nhiệt độ TB đạt giá trị qui định (VD động truyền động cấu phụ máy cắt gọt kim loại, động dóng mở van TB thuỷ lực) Dtb = D = 1,26D Với dây dẫn làm thép  >> lại biến thiên theo cường độ từ trường  = f(I) lúc x0 xác định sau: x0 = x’0 + x”0 x'  0,144 log Dtb : Thành phần cảm kháng gây hỗ cảm dây d x”0 = 2f.0,5.10-4 :Thành phần cảm kháng liên quan đến tự cảm nội dây dẫn x”0 : thường tra bảng theo đường cong Để tính Y: Từ đặc điểm  lượng điện tổn thất rị qua sứ điện mơi (với cáp) nhỏ (vì U nhỏ)  bỏ qua (bỏ qua G) Nó đáng kể với đường dây có U  220 kV Như thành phần tổng dẫy B Điện dẫn phản kháng km đường dây xác định biểu thức sau: (phụ thuộc vào đường kính dây, khoảng cách pha) b0  7,58 10  (1/Ωkm) Dtb log d Trong thực tế b0 tính sẵn bảng tra (theo F, Dtb) Riêng với đường cáp phụ thuộc vào cách điện  buộc phải tra tài liệu riêng Từ tham số ta xác định lượng công suất phản kháng phát sinh dung dẫn đường dây sau: QC = U2 b0.l = U2.B Thực tế quan tâm đến b0 Qc U > 20 kV mạng cáp mạng đường dây khơng có điện áp U > 35 kV Sơ đồ thay đường dây không lúc HV sau: Hình 4.2 – Sơ đồ thay đường dây không 1.2 Sơ đồ thay máy biến áp: Khi làm việc máy BA gây tổn thất sau: + Tổn thất hiệu ứng Jun, từ thơng dị qua cuộn sơ cấp, thứ cấp Tổn thất dịng Phu-cơ gây lõi thép… Với máy BA cuộn dây thường sử dụng sơ đồ thây sau: 1.2.1 Sơ đồ thay máy BA hai cuộn dây: + Sơ đồ hình T: 45 Hình 4.3 – Sơ đồ thay MBA cuộn dây hình T Z1 – phản ánh tổn thất công suất dây cuộn sơ cấp Z2 - phản ánh tổn thất cơng suất dây thứ cấp, cịn gọi tổng trở thư cấp qui sơ cấp + Sơ đồ hình  : tính tốn hệ thông điện thường sử dụng loại sơ đồ nhiều Trong lượng tổn thất khơng thay đổi (thay đổi ít) mơ tả phụ tải nối trực tiếp HV Hình 4.4 – Sơ đồ thay MBA cuộn dây hình  Trong đó: ZB = Z1 + Z’2 = (r1 + r’2) + j(x1 + x’2) = rB + jxB Để xác định thông số sơ đồ thay ta dựa vào thông số cho trước máy biến áp bao gồm: PCu hay PN: Tổn thất công suất tác dụng dây với mức tải định mức, thu qua thí nghiệm ngắn mạch máy biến áp Pfe hay P0: Tổn thất công suất tác dụng lõi thép máy BA, cịn gọi tổn thất khơng tải máy BA (thu từ thí nghiệm khơng tải máy BA) uN% - Điện áp ngắm mạch % so với Uđm I0% - Dịng khơng tải % so với Iđm Xuất phát từ thông số chung ta xác định thông số sơ đồ thay máy biến áp Tính RB: Xuất phát thí nghiệm ngắn mạch máy BA ta có: PCu = 3.I2dm.RB (nhân vế với U2dm) PCu.U2dm = 3.I2dm.U2dm.RB ( SđmB = RB  PCu U đm S đm Uđm.Iđm ) 10 RB ( Ω ) ; ΔPcu ( kW ) ; Uđm ( kV ) ; Sđm ( kVA ) Cũng từ thí nghiệm ngắn mạch máy BA ta có: uN %  UN U đm / 100  I đm Z B U đm / 100 46 Trên thực tế xB >> rB  cách gần ta lấy xB  zB lúc ta có: 2 u N %.U đm u N %.U đm xB    10 S đm 100 S đm 3I đm 100 u N %.U đm xB ( Ω ) ; Uđm ( kV ) ; Sđm ( kVA ) Trường hợp MBA có cơng suất nhỏ Sđm < 1000 kVA RB đáng kể : Tính Qfe: Căn vào I0% (từ thí nghiệm khơng tải máy BA) I0 %  I0 100  I đm I0 S đm 100  S0 100 S đm 3.U đm S0 - gọi công suất không tải S0 = Pfe + jQfe Thực tế Qfe >> Pfe  lấy Q fe  S  I %.S đm 100 1.2.2 Sơ đồ thay máy BA ba cuộn dây: Hình 4.5 – Sơ đồ thay MBA cuộn dây Z1, Z2, Z3 tổng trở cuộn dây quy đổi cấp điện áp Sđm ; U1dm ; U2dm ; U3dm ; I0% ; P0 Ngoài tham số ngắn mạch lại cho sau: P12 ; U12 : Tổn thất ngắn mạch điện áp ngắn mạch Trong P12 có cho cuộn ngắn mạch, cuộn để hở mạch, đặt điện áp vào cuộn cho dòng cuộn định mức dừng lại Khi ta có: P12  P1  P2  U 12  U  U ( 4.1 ) Tương tự ta có: P13 ; U13 (ngắn mạch cuộn 3, đặt vào cuộn điện áp…) 47 P23  P2  P3  U 23  U  U ( 4.2 ) P13  P1  P3  U 13  U  U ( 4.3 ) Giải hệ PT (4.10); (4.11); (4.12)  Tìm được: P1  / ( P12  P13  P23  P2  P12  P1 P  P  P 13  ( 4.4 ) U  / ( U 12  U 13  U 23  U  U 12  U U  U  U 13  ( 4.5 ) Sau có tổn thất ngắn mạch điện áp ngắn mạch riêng cho cuộn dây việc xác định tổng trở cuộn dây sử dụng cơng thức máy biến áp cuộn dây 1.3 Với đường dây cung cấp: Trong tính tốn đường dây tải điện, người ta sử dụng sơ đồ thay hình  (đối với mạng 110 kV, với mạng 220 kV người ta thường bỏ qua phần điện dẫn tác dụng đường dây Tức sơ đồ lại thành phần điện dẫn phản kháng Y = jB dung dẫn đường dây thường thay phụ tải phản kháng –jQc Hình 4.6 – Sơ đồ thay hình  S = 3.I2dm.Z Chú ý: mà I  S 3U  S  S2 Z U2 Công suất cuối đường dây: Tổn thất công suất xác định theo cơng suất cuối đường dây: "2 "2  S2"  S S 2  S  P  jQ    Z  R  j X U2 U2  U2  Công suất cuối đường dây: S’1 = S’’2 + ΔS 48 Tổn thất công suất xác định theo cơng suất chạy đầu đường dây: Khi cơng suất chạy cuối đường dây là: Công suất vào đường dây là: Trong phụ tải phản kháng đường dây tính theo điện dẫn phản kháng theo công thức sau: Q c1  U 12 Qc  U 22 B B 1.4 Đường dây mạng phân phối: Đối với đường dây mạng phân phối ( 6; 10 kV) bỏ qua Y sơ đồ Hơn tính tốn tổn thất cơng suất lại bỏ qua chênh lệch điện áp điểm đầu cuối đường dây, nghĩa coi U2 = U1 = Udm Đồng thời bỏ qua chênh lệch dịng cơng suất điểm đầu điểm cuối đường dây Có nghĩa coi S’ = S” = S1 = S2  Điều cho phép xác định dễ dàng luồng công suất chạy đoạn dây mạng phân phối Ví dụ để tính luồng cơng suất chạy đoạn 01 HV Hình 4.7 – Sơ đồ thay n Cơng suất chạy đoạn 01: S 01   S i i 1 S23 = S3 + S10 + S11 Như để tính tổn thất cơng suất phần tử mạng phân S phối nằm nút i j ta tính: S ij  Pij  Qij   ii  U đm   ( R ii  jX ij )   49 1.5 Đường dây có phụ tải phân bố đều: Trong thực tế thường gập loại mạng phân phối xem có phụ tải phân bố Đó mạng thành phố, mạng điện sinh hoạt khu vực tập thể, mạng phân xưởng có kết cấu dẫn Để tính tốn mạng người ta giả thiết dòng điện biến thiên dọc dây theo luật đường thẳng dây dẫn có tiết diện khơng đổi (HV) Hình 4.8 – Sơ đồ đường dây có phụ tải phân bố Tại điểm m mạng, ta có dịng điện điểm Im ( Xét tam giác vng đồng dạng tính Im ): I m  I I m I 12 Gọi dP tổn thất công suât vi phân chiều dai dl điểm m (HV) dP = 3.I2m.dr Trong đó: dr = r0.dl  I I  dP = 3.I m.r0.dl = 3 m  I 12 2   r0 dl  I12  P  3r0 2 0 I122 I I m dl  r0 I 12 dl  R12 I Ta thấy P 1/3 tổn thất công suất phụ tải I đặt cuối đường dây ( Khi phụ tải tập chung ta có P = 3.I2.r0.l12 = 3I2R12 )  tìm qui tắc chung Nguyên tắc: Để xác định tổn thất công suất đường dây có phụ tải phân bố ta thường chuyển sơ đồ phụ tải tập trung tương đương Trong phụ tải tập trung tương đương tổng tất phụ tải đặt khoảng cách tương đương 1/3 khoảng cách sơ đồ thực tế” TỔN THẤT ĐIỆN ÁP 2.1 Tổn thất điện áp đường dây cung cấp: Có thể dùng phương pháp đồ thị phương pháp giải tích để tính 50 Xét đường dây 110; 220 kV  bỏ qua điện dẫn tác dụng sơ đồ thay có dạng Giả thiết: Biết U2, I2 thơng số đường dây Z = R + jX phương pháp đồ thị ta xác định U đầu nguồn, nghĩa xác định tổn thất điện áp đường dây 2.1.1 Phương pháp đồ thị: Trình tự bước xây dụng đồ thị vectơ Từ O dựng đoạn OA = U2 Từ O dựng I2, Ic2, I’’2 ( biết  Ic2 ┴ U2 ), thành phần điện áp R trùng pha với I X vng góc với I Từ A xây dựng đoạn thẳng: AB = I2R song song với I2 BC = I2X vng góc với I2  UI2 = AC (điện áp dáng dòng I2 gây Z) Từ C ta tiếp tục xây dựng đoạn thẳng: (các thành phần điện áp dáng Ic2 gây nên Z) CD = Ic2R song song với Ic2 DE = Ic2X vng góc với Ic2  UIc2 = CE UI2 - điện áp dáng Z I2 gây UIc2 - điện áp dáng Z Ic2 gây  U = UI2 + UIc2 U1 = U2 + U = U2 + Ui2 + UIc2 Đoạn AE U, cịn OE U1 = U2 + U Như với U2 biết trước dòng I2; Ic2 ta xác định U1  lúc tổn thất điện áp đường dây là: 51 U1  U2  DU Nếu chiếu U trục thực (trùng với U2) trục ảo (vng góc với U2)  ta gọi: + Thành phần dọc trúc điện áp điện dáng: U  AF  I R cos   I X sin   I c X + Thành phần ngang trục áp dáng: U  FE  I c R  I X cos   I R sin  + Trong phần lớn trường hợp , để phán đốn làm việc hệ thống điện khơng cần biết trị số điện áp rơi Sự làm việc phụ tải điện phụ thuộc vào điện áp đặt vào nó, mà khơng phụ thuộc vào pha Sự lệch pha vectơ điện áp đầu cuối đường dây (góc 1) có giá trị khảo sát vấn đề ổn định làm việc HTĐ Cho nên cần xác định hiệu đại số điện áp đầu cuối đường dây (sự chênh điện áp hiệu dụng đầu cuối đường dây)  Định nghĩa tổn thất điện áp ∆U = U1 – U2 + Khi biết U1;2,I2 thơng số đường dây ta xác định U2  ∆U.Phương pháp đồ thị đòi hỏi phải vẽ xác,đúng tỷ lệ  kết xác 2.1.2 Phương pháp giải tích tính tổn thất điện áp: Trong phương pháp thông thường người ta hay tính tốn the phụ tải cuối đường dây I”2 Và mạng ngắn thường bỏ qua Ic2 tính tốn thường sử đụng điện áp dây nên ta viết lại thành phần điện áp dáng: U = U + jU U = ( I”2 R.cos2 + I”2X.sin2) U = ( I”2 X.cos2 - I”2R.sin2) Vì phụ tải thường cho dạng công suất (nhân vế với U2) U  P' ' R  Q ' ' X P' ' X  Q ' ' R U  U2 U2 Điện áp đầu đường dây xác định thông qua biểu thức sau: U1  U   U Từ đồ thị vectơ  U1 = U2  U 2  U  DU  U1  U2 Tương tự biết U1 ; I’1 (P’1 ; Q’1) ta xác định U 52 Điện áp cuối nguồn:  2.2 Tổn thất điện áp đường dây mạng phân phối: 2.2.1 Đặc điểm chung mạng phân phối: - Có điện áp thấp đường dây ngắn  bỏ qua tổng dẫn sơ đồ thay - Tổn thất công suất nhỏ bỏ qua tính tốn (coi khơng có chênh cơng suất đầu cuối đường dây) - Sự chênh điện áp điểm nút khơng đáng kể  dùng điện áp định mức để tính - Thành phần ngang trục điện áp dáng nhỏ bỏ qua Với giả thiết việc tính tổn thất điện áp mạng phân phối trở nên đơn giản  DU = U 2.2.2 Tính tổn thất điện áp cho đường dây có nhiều phụ tải tập trung: Xét mạng PP cung cấp cho phụ tải tập trung (HV) Sơ đồ thay thể mạng có dạng: Cơng suất đoạn: S01 = S3 + S2 + S1 = (P1 + P2 + P3) + j(Q1 + Q2 + Q3) S12 = S2 + S3 = (P2 + P3) + j(Q2 + Q3) 53 S23 = S3 = P3 + jQ3 Tính U theo cơng suất chạy đoạn: U  U 01  U 12  U 23  P01 r01  Q01 x01 P12 r12  Q12 x12 P23 r23  Q23 x 23   U đm U đm U đm Tổng quát cho mạng có n phụ tải: U  U %  Trong đó: U  Pij rij   Qij x ij U đm U 100 100   ( Pi j ri j  Qi j xi j ) U đm 1000.U đm - [V] Pij ; Qij - [kW] ; [kVAr] Uđm - [kV] rij ; xij - [] Tính U theo cơng suất phụ tải: coi mạng tuyến tính nên sử dụng nguyên tắc xếp chồng, nghĩa tổn thất điện áp điểm cuối mạng điện ( điểm ) tổng tổn thất điện áp gây phụ tải đoạn từ phụ tải đến đầu nguồn U  U 01  U 02  U 03  p1 R1  q1 X p R2  q X p3 R3  q3 X   U đm U đm U đm Tổng quát: U  U %   ( pi Ri  qi X i ) U đm U 100 100   ( pi Ri  qi X i ) U đm 1000.U đm Trong đó: pi ; qi - phụ tải tác dụng phản kháng [kW]; [kVAr] Ri ; Xi - điện trở điện kháng từ phụ tải i nguồn [] 54 Chú ý: Biểu thức tổng quát dùng để tính tổn thất điện áp từ nguồn đến điểm cuối cuả lưới Khi áp dụng để tính U từ nguồn đến điểm dẫn đến sai (khơng sử dụng được) 2.2.3 Tính tổn thất điện áp đường dây có phụ tải phân bố đều: Trường hợp đường dây bỏ qua điện kháng ( cos  = 1), r0 >> x0 U %  100 r0  pi Li (Đường dây thường tiết diện) 1000.U đm Gọi p0 – Công suất phân bố đơn vị chiều dài dl Tại điểm x cách nguồn khoảng lx Trên vi phân chiều dài dl có lượng cơng suất dp = p0 dl Công suất gây đoạn lx tổn thất điện áp dU = r0.lx.dp / Uđm dU  r0 p l x dl U đm Tổn thất toàn đoạn dây: Ta có: p0(l02 – l01) = l12.p0 = P  2’ điểm đoạn 1-2 + Sơ đồ thay tương đương (HV) 2’ l2’ l12’ = l12 /2 + Từ sơ đồ thay tương đương  cách tính phụ tải tập chung với P = pi đặt cách xa nguồn khoảng l’2 = l01 + 1/2 l12 Ví dụ 3: Cho đường dây cung cấp hình vẽ Chiều dài đường dây 60 km; Dtb = 5m , cung cấp điện cho khu công nghiệp có phụ tải cho sơ đồ Biết U2 = 110 kV Hãy xác định U1 góc lệch chúng 55 Giải: Với dây M – 120 (Dtb = m) tra bảng: r0 = 0,158 /km, x0 = 0,426 /km, b0 = 2,75 10-6 1/.km Qc b 60 B  U 22  (110)   MVAr 2 R12 = r0.60 = 0,158x60 = 9,48  X12 = x0.60 = 0,426x60 =25,6  S"  S2  j Qc  40  j 30  j1  40  j 29 Điện áp dáng: Điện áp đầu nguồn: Nếu bỏ qua U  U1 = U2 + U = 110 + 10 = 120 kV + Xác định góc lệch U1 U 1 Xuất phát từ (HV)  U = U2 – U1 = 120 – 110 = 10 kV U2  U   015’ 2.3 Xác định tổn thất điện áp mạng điện kín: Đối với mạng điện kín cần xác định U trường hợp bình thường lúc cố (trường hợp đứt phía) + Lúc vận hành bình thường cần xác định tổn thất điện áp lớn Umax từ nguồn đến điểm phân công suất (tức điểm có điện áp thấp nhất) Trong mạng điện kín điểm phân công suất chung cho (P & Q) điểm nhận cơng suất từ phía  nên điểm trũng nhất, có nghĩa có điện áp thấp 56 Tóm lại mạng điện kín muốn xá định Umax lúc bình thường phải tiến hành bước sau: - Xác định công suất nhánh SA1; SA2 ; S12 - Xác định điểm phân công suất Nếu điểm cho P & Q điểm có điện áp thấp mạng - Nếu điện áp hai nguồn (UA = UB) Umax tính tổn thất điện áp từ điểm A đến điểm phân công suất HV (giả thiết điểm điểm phân công suất chung cho P Q) Umax = UA12 = UA2 U max  PA R A2  Q A2 X A2 PA1 R A1  Q A1  P12 R12  Q12 X 12  U đm U đm Trường hợp điểm phân công suất tác dụng phản kháng khơng trùng  chưa rõ điểm có điện áp thấp hơn, lúc phải tính U từ nguồn đến điểm, sau so sánh chọn điểm có U lớn Trở lại Ví dụ  cần xác đinh Umax lúc bình thường: Tra bảng AC-120 ta có r0 = 0,27 /km x0 = 0,4 /km Vì mạng có điểm phân cơng suất nên ta phải tính U Vậy Umax = 1,345 kV điểm có điện áp thất điểm Trong mạng điện kín ngồi Umax lúc vận hành bình thường phải xác định Umax lúc cố Thường trường hợp đứt dây mạng điện kín, lúc mạng trở thành hở, phụ tải lớn phải CCĐ từ nguồn Lúc phải xét cố đoạn nguy hiểm (HV) Trong trường hợp cụ thể thấy đứt đoạn nguy hiểm * Xét đứt đoạn A-1: (đang vận hành với phụ tải lớn lúc lưới trở thành hở) 57 * Xét đứt đoạn A-2: mạng có dạng Vậy Umax sụ cố = 3,35 kV * Trường hợp mạng có rẽ nhánh (HV): S1 SA1 A SA2 S2 S23 S3 Muốn xác định Umax phải tiến hành bước sau: + Xác định phân bố cơng suất lúc bình thường (tìm SA1 ; SA2 ; S12 ; S23 ) Trong tính tốn nhập S3 vào nút + Xác định điểm phân cơng suất điểm hoặc + Nếu điểm điểm phân cơng suất tính từ A   có Umax + Nếu điểm điểm phân cơng suất tính UA1 UA23 so sánh * Trường hợp cố: Giả sử đứt đoạn A-2 lúc Umax sụ = UA123 , điều chưa khẳng định tổn thất điện áp lớn cố, điều thấy chung ta giả thiết đứt đoạn A-1 lúc tổn thất điện áp lớn phải so sánh UA21 UA23 khẳng định CÂU HỎI ƠN TẬP VÀ BÀI TẬP: Câu 1: Trình bày cơng thức tính tốn tổn thất cơng suất mạng điện Câu 58 Trình bày cơng thức tính tốn tổn thất điện áptrong mạng điện Bài tập 1: Cho sơ đồ hình S1 = 50 + 100j (kVA) S2 = 150 + 150j (kVA) S3 = 250 + 200j (kVA) Chiều dài đoạn dây : l01 = 5km, l12 = 10km, l23 = 4km Điện áp định mức đường dây 10kV, biết dây AC-50 có r0 = 0,64/km , x0 = 0,4/km Hãy tính tổn thất cơng suất tồn đường dây Bài tập 2: Cho mạng điện phân phối HV Dây dẫn mạng dây A – 50 A = 50 có r0 = 0,63/km, x0 = 0,355/km Dtb = m; Uđm = 10 kV Hãy xác định Umax = ? 59 ... 1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ CUNG CẤP ĐIỆN Mục tiêu: - Trình bày trình sản xuất phân phối điện - Trình bày yêu cầu trình tự thiết kế cung cấp điện Nội dung chính: Đặc điểm trình sản xuất phân phối điện. .. Kiểm tra 10 Tổng số Lý thuyết Chương 1: Khái niệm chung cung cấp điện 5 Đặc điểm trình sản xuất phân phối điện 1 Nguồn điện 1 Đặc điểm hộ tiêu thụ 1 Những yêu cầu thiết kế cung cấp điện 1 Những... thiết kế cung cấp điện Câu 3: Trình bày yêu cầu thiết kế hệ thống cung cấp điện 12 CHƯƠNG 2: XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI ĐIỆN Mục tiêu: - Trình bày khái niệm phụ tải điện - Trình bày biểu đồ phụ tải điện. ,