Giáo trình Cung cấp điện (Nghề: Điện công nghiệp - Cao đẳng) nhằm trang bị cho học viên những kiến thức, kỹ năng cơ bản về kỹ thuật cung cấp điện. Giáo trình kết cấu gồm 5 chương và chia thành 2 phần, phần 1 trình bày những nội dung về: những vấn đề chung của hệ thống cung cấp điện; tính toán phụ tải điện;... Mời các bạn cùng tham khảo!
BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN TRƢỜNG CAO ĐẲNG CƠ ĐIỆN XÂY DỰNG VIỆT-XÔ KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỰ ĐỘNG HĨA GIÁO TRÌNH MƠN HỌC: CUNG CẤP ĐIỆN NGHỀ: ĐIỆN CƠNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG Ban hành kèm theo Quyết định số: /QĐ… ngày… tháng….năm 20… của……… Ninh Bình, năm 2019 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc sách giáo trình nên nguồn thơng tin đuợc phép dùng ngun trích 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 Ngành công nghiệp điện lực giữ vai trị quan trọng cơng đại hoá đất nước Khi xây dựng đô thị, nhà máy hay sở sản xuất nào, trước tiên ta cần phải xây dựng hệ thống cung cấp điện để phục vụ cho sản xuất sinh hoạt Mặt khác, nhu cầu sử dụng điện thiết bị điện ngày tăng việc trang bị kiến thức hệ thống điện mạng điện cần thiết Hệ thống cung cấp điện theo nghĩa rộng hệ thống bao gồm khâu sản xuất, truyền tải phân phối điện Trong khuôn khổ tài liệu, chúng tơi trình bày theo nghĩa hẹp hơn, hệ thống truyền tải phân phối điện phạm vi định Giáo trình gồm chương: Chương 1: Những vấn đề chung hệ thống cung cấp điện Chương 2: Tính tốn phụ tải điện Chương 3: Tính tốn tổn thất lưới điện Chương 4: Tính tốn ngắn mạch Chương 5: Chọn kiểm tra thiết bị điện Tài liệu biên soạn theo chương trình khung Bộ Giáo dục Đào tạo Tổng cục dạy nghề để giảng dạy tra cưú thông qua số liệu tham khảo nhiều tài liệu Chúng tơi đưa vào nhiều ví dụ tính tốn kinh điển, giúp cho học sinh có sở tập tính tốn phụ tải mạng điện điều kiện cụ thể để tiếp xúc với toán thực tế sau Mặc dù cố gắng, nhiên sai sót khó tránh Rất cần tham gia góp ý bạn đọc đồng nghiệp để tài liệu có chất lượng tốt lần chỉnh lý sau Ninh Bình, ngày tháng 08 năm 2019 Tham gia biên soạn Nguyễn Thị Dịu: Chủ biên Đặng Thị Thu Thủy LỜI GIỚI THIỆU - Ýnghĩa vai trị mơn học: Mục tiêu môn học: Nội dung môn học: Tên chƣơng mục Cộng: 11 CHƢƠNG 12 NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG VỀ HỆ THÔNG CUNG CẤP ĐIỆN 12 Khái quát chung hệ thống cung cấp điện 12 1.1 Đặc điểm trình sản xuất phân phối điện 12 1.2 Sơ đồ sản xuất, truyền tải phân phối điện 12 1.2.1 Khái niệm: 13 1.2.2 Sơ đồ nguyên lý hệ thống điện sau: 13 1.3 Sơ đồ nguyên lý số loại nhà máy điện 14 1.3.1 Nhà máy nhiệt điện 14 1.3.2 Nhà máy thuỷ điện 15 1.3.3 Nhà máy điện nguyên tử 15 1.4 Các ký hiệu quy ƣớc sơ đồ cung cấp điện 16 Những tiêu để đánh giá phƣơng án CCĐ tối ƣu 20 2.1 Độ tin cậy cung cấp điện 20 2.1.1 Hộ tiêu thụ điện loại 1: 20 2.1.2 Hộ tiêu thụ điện loại 2: 21 2.1.3 Hộ tiêu thụ điện loại 3: 21 2.2 Chất lƣợng điện 21 2.2.1 Điện áp 21 2.2.2 Tần số 22 2.3 Tính kinh tế 22 2.3.1 Vốn đầu tư: 22 2.3.2 Chi phí vận hành: 22 2.4 Tính an tồn 22 Lƣới điện 23 3.1 Khái niệm chung 23 3.1.1 Sơ lược phát triển mạng lưới điện 23 3.1 Vai trò yêu cầu mạng điện 23 3.2 Phân loại lƣới điện 24 3.2.1 Phân loại 24 3.2.2 Các cấp điện áp mạng điện 25 3.3 Sơ đồ nguyên lý cung cấp điện 26 3.4 Đặc điểm số lƣới điện 28 3.4.1 Lưới điện đô thị: 28 3.4.2 Lưới điện nông thôn 30 3.4.3 Lưới điện xí nghiệp cơng nghiệp 31 Các loại dây dẫn cáp điện 34 4.1 Các loại dây dẫn: 34 4.1.1 Dây bọc: 34 4.1.2 Dây trần: 34 4.2 Dây cáp 35 4.2.1 Định nghĩa 35 4.2.2 Ký hiệu cáp sơ đồ vẽ cung cấp điện 36 Cấu trúc đƣờng dây tải điện không 37 5.1 Khái niệm chung 37 5.1.2 Phân loại: Theo điện áp định mức phạm vi sử dụng, người ta phân đường dây không làm cấp: 37 5.2 Cột điện 37 5.2.1 Công dụng: 37 5.2.2 Phân loại: 37 5.3 Xà đƣờng dây không (xà ngang) 38 5.4 Sứ cách điện 38 5.5 Móng cột 39 5.6 Dây néo 39 Trạm điện 39 6.1 Phân loại 39 6.2 Kết cấu trạm điện 39 6.2.1 Trạm biến áp phân phối (TBAPP) 39 6.3 Vận hành trạm biến áp 43 CHƢƠNG 2: TÍNH TỐN PHỤ TẢI 44 Đồ thị phụ tải điện 44 1.1 Khái niệm phân loại: 44 1.1.1 Khái niệm: 44 1.1.2 Phân loại: 44 1.2 Một số dạng đồ thị phụ tải: 45 1.2.1 Đồ thị phụ tải ngày 45 1.2.2 Đồ thị phụ tải hàng tháng 46 1.2.3 Đồ thị phụ tải hàng năm 46 Các đại lƣợng hệ số tính tốn 49 2.1 Công suất định mức (Pđm ) 49 2.2 Phụ tải trung bình (Ptb) 50 2.3 Phụ tải cực đại 51 2.4 Phụ tải tính tốn (Ptt) 52 2.5 Hệ số sử dụng (ksd) 52 2.6 Hệ số phụ tải (kpt) 54 2.7 Hệ số cực đại (kmax) 55 2.8 Hệ số nhu cầu (knc) 56 2.9 Hệ số đóng điện (kđ) 57 2.10 Hệ số đóng điện đồng thời (kđt) 58 2.11 Số thiết bị điện hiệu (nhq) 59 Các phƣơng pháp xác định phụ tải điện (Phụ tải tính tốn) 65 3.1 Mục đích 65 3.2 Các phƣơng pháp xác định phụ tải tính tốn 66 3.2.1 Xác định phụ tải tính tốn theo cơng suất đặt hệ số nhu cầu 66 3.2.2 Xác định phụ tải tính toán theo suất phụ tải đơn vị diện tích 67 3.2.3 Xác định phụ tải tính tốn theo suất tiêu hao điện cho đơn vị sản phẩm 68 3.2.4 Xác định phụ tải tính tốn theo hệ số cực đại (kmax) cơng suất trung bình (Ptb) 70 3.2.5 Xác định phụ tải tính tốn mạng có thiết bị pha pha 73 4.1 Mục đích việc xác định dịng đỉnh nhọn: 78 4.1.1 Khái niệm: 78 4.1.2 Mục đích tính dịng điện đỉnh nhọn: 78 4.2 Cách xác định dòng đỉnh nhọn: 78 4.2.1 Đối với đường dây có động điện 78 Xác định trung tâm phụ tải điện 82 5.1 Mục đích việc xác định tâm phụ tải: 82 5.2 Cách xác định tâm phụ tải điện: 82 CHƢƠNG 3: TÍNH TỐN TỔN HAO TRONG MẠNG ĐIỆN 84 Thông số phần tử mạch điện 84 1.1 Điện trở điện kháng đường dây 84 1.1.1 Điện trở dây dẫn 84 1.1.2 Điện kháng dây dẫn 85 1.2 Điện trở điện kháng MBA 86 1.2.1 Điện trở MBA 86 1.2.2 Điện kháng MBA 86 1.2.3 Thông số phần tử khác 86 Tổn thất điện áp đƣờng dây 87 2.1 Tổn thất điện áp đường dây pha có phụ tải 87 2.2 Tổn thất điện áp đường dây pha có n phụ tải đường thẳng 89 2.3 Tổn thất điện áp đường dây pha có n phụ tải phân nhánh 95 3.1 Trường hợp đường dây cung cấp điện cho phụ tải 97 3.2 Trường hợp đường dây cung cấp điện cho nhiều phụ tải 98 Tổn thất điện áp tổn thất công suất bên máy biến áp 100 4.1 Tổn thất điện áp MBA 100 4.2 Tổn thất công suất MBA 102 Tổn thất điện mạch điện 104 5.1.1 Điện năng: 104 5.1.2 Tổn thất điện năng: 104 5.2 Tính tổn thất điện đường dây 104 5.2.1 Đường dây có phụ tải 104 5.2.2 Đường dây có nhiều phụ tải 105 5.3 Tổn thất điện trạm biến áp 106 5.3.1 Trạm biến áp đặt MBA 106 5.3.2 Trạm có n MBA vận hành song song: 107 Tiết kiệm điện 110 6.1 Tăng điện áp truyền tải đường dây 110 6.2 Cắt giảm đỉnh 110 6.3 Bù công suất phản kháng 110 6.4 Giảm trị số điện trở 111 CHƢƠNG 4: TÍNH TỐN NGẮN MẠCH 112 Khái niệm chung tƣợng ngắn mạch 112 1.1 Khái niệm: 112 1.3 Phân loại ngắn mạch 113 1.4 Nguyên nhân gây ngắn mạch 114 1.5 Hậu ngắn mạch 114 1.6 Mục đích việc tính tốn ngắn mạch 115 1.7 Các giả thiết chung tính ngắn mạch 115 Biểu thức tính dịng ngắn mạch 115 2.1 Xác định công thức tính dịng điện ngắn mạch 115 2.2 Đồ thị hình sin dịng ngắn mạch 117 Tính tốn dịng điện ngắn mạch pha mạng hạ áp 118 3.1 Các giả thiết 118 3.1.1 Khái niệm 118 3.1.2 Mục đích tính ngắn mạch pha hạ áp 118 3.1.3 Các giả thiết dùng để tính ngắn mạch pha hạ áp 118 3.2 Tổng trở thành phần mạng điện 119 3.2.1 Tổng trở hệ thống: 119 3.2.2 Tổng trở MBA 119 3.2.3 Tổng trở đường dây không, cáp 120 3.2.4 Tổng trở phần tử khác 120 3.3 Tính thành phần dòng điện ngắn mạch chu kỳ 121 3.4 Dịng điện xung kích 122 Tính tốn dòng ngắn mạch pha 128 4.1 Mục đích việc tính dịng điện ngắn mạch 128 4.2 Một số ý tính ngắn mạch pha 128 4.2.1 Một số ý 128 4.2.2 Biểu thức tính dịng ngắn mạch pha hạ áp 129 CHƢƠNG 5: TÍNH CHỌN VÀ KIỂM TRA THIẾT BỊ ĐIỆN 132 Điều kiện chung để chọn kiểm tra thiết bị điện 132 1.1 Các điều kiện chọn 132 1.1 1.Khái niệm 132 1.1.2 Các điều kiện chọn 132 1.2 Các điều kiện để kiểm tra thiết bị điện 134 1.2.1 Khái niệm 134 Lựa chọn máy biến áp 134 2.1 Nguyên tắc chọn MBA 134 2.1.1 Khái niệm 134 2.1.2 Nguyên tắc chọn: 135 2.1.3 Hiệu chỉnh công suất MBA 137 2.2 Vị trí đặt trạm biến áp 139 Chọn kiểm tra cầu dao (dao cách ly) 139 3.1 Chọn kiểm tra cầu dao (dao cách ly) phía cao áp 139 3.1.1 Khái quát 139 3.1.2 Chọn kiểm tra DCL 140 3.2 Chọn kiểm tra cầu dao phía hạ áp 140 Chọn kiểm tra cầu chì 141 4.1 Công dụng 141 4.2 Các diều kiện chọn kiểm tra cầu chì 141 4.2.1 Chọn kiểm tra cầu chì cao áp 141 4.2.2 Cầu chì hạ áp 144 Chọn kiểm tra aptomat 152 5.1 Công dụng 152 5.2 Các điều kiện chọn áp tô mát 152 Chọn dây dẫn, cáp góp 155 6.1 Nhiệm vụ: 155 6.2 Các điều kiện chọn 155 6.2.1 Chọn kiểm tra góp 155 6.2.2 Chọn kiểm tra dây dẫn cáp 158 6.3 Kiểm tra tiết diện dây dẫn theo độ sụt áp khởi động động điện167 Chọn kiểm tra máy biến áp đo lƣờng 170 7.1 Máy biến dòng điện 170 7.1.1 Khái niệm 170 7.1.2 Chọn kiểm tra MBD 171 7.2 Máy biến điện áp (máy biến áp đo lường, BU) 173 7.2.1 Khái niệm 173 7.2.2 Chọn kiểm tra MBA đo lường 173 Nâng cao hệ số công suất cos 173 8.1 Khái niệm 174 8.2.1 Hệ số công suất tức thời: 174 8.2.2 Hệ số công suất trung bình: 175 8.2.3 Hệ số cơng suất cos trung bình tổng hợp (cos tự nhiên): 175 8.3 Ý nghĩa của việc nâng cao hệ số công suất 175 8.3.1 Làm tăng tổn thất công suất tổn thất điện lưới điện176 8.3.2 Làm tăng tổn thất điện áp mạng điện 176 8.3.3 Làm giảm khả truyền tải đường dây MBA 176 8.3.4 Khi công suất phản kháng Q truyền tải đường dây tăng lên dẫn 176 8.4 Các phương pháp nâng cao hệ số công suất 176 8.4.1 Nâng cao cos phương pháp tự nhiên 176 8.4.2 Nâng cao cos phương pháp nhân tạo 180 Quá điện áp 189 9.1 Khái quát chung 189 9.2 Phân loại điện áp 189 c Hậu điện áp 190 9.3 Bảo vệ điện áp thiên nhiên 190 TÀI LIỆU THAM KHẢO 198 GIÁO TRÌNH MƠN HỌC: CUNG CẤP ĐIỆN Mã mơn học: MH22 Vị trí, tính chất, ý nghĩa vai trị mơn học: - Vị trí: Mơn học cung cấp điện phải học sau hoàn thành mơn học, mơ đun: An tồn lao động, Mạch điện, Đo lường điện, Vẽ điện, Khí cụ điện, Vật liệu điện, Thiết bị điện gia dụng - Tính chất: Là môn học chuyên môn nghề - Ýnghĩa vai trị mơn học: Trong nghiệp cơng nghiệp hóa- đại hóa đất nước, ngành cơng nghiệp điện giữ vai trò quan trọng, điện nguồn lượng sử dụng rộng rãi ngành kinh tế quốc dân Khi xây dựng nhà máy, khu công nghiệp, khu dân cư, thành phố trước tiên người ta phải xây dựng hệ thống cung cấp điện để cung cấp điện cho máy móc phục vụ nhu cầu sinh hoạt người Nội dung môn học nhằm trang bị cho học viên kiến thức, kỹ kỹ thuật Cung cấp điện Mục tiêu môn học: Về kiến thức: Chọn phương án, lắp đặt đường dây cung cấp điện cho phân xưởng phù hợp yêu cầu cung cấp điện theo Tiêu chuẩn Việt Nam Về kỹ năng: -Tính chọn dây dẫn, phù hợp với điều kiện làm việc, mục đích sử dụng theo qui định kỹ thuật - Tính chọn nối đất chống sét cho đường dây tải điện cơng trình phù hợp điều kiện làm việc, theo Tiêu chuẩn Việt Nam Về lực tự chủ trách nhiệm: Phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo, đảm bảo an toàn, tiết kiệm vệ sinh công nghiệp Nội dung môn học: S Tên chương mục Thời gian (giờ) Tổng Lý Thực hành, số thuyết thí nghiệm, thảo luận, tập TT Chƣơng 1: NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG VỀ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN Khái quát chung hệ thống 1 Kiểm tra Tên chương mục S Thời gian (giờ) Tổng Lý Thực hành, số thuyết thí nghiệm, thảo luận, tập TT Kiểm tra cung cấp điện Những tiêu để đánh giá phương án cung cấp điện tối ưu 1 Lưới điện 1 Các loại dây dẫn cáp 1 Cấu trúc đường dây tải điện không 1 Trạm điện 1 Kiểm tra Chƣơng 2: TÍNH TỐN PHỤ TẢI ĐIỆN 22 16 Đồ thị phụ tải điện 3 Các đại lượng hệ số tính tốn 4 Các phương pháp xác định phụ tải điện 4 Kiểm tra Xác định dòng điện đỉnh nhọn 3 Xác định trung tâm phụ tải điện 1 Bài tập Kiểm tra Chƣơng 3: TÍNH TỐN TỔN THẤT TRÊN LƢỚI ĐIỆN 22 17 Thông số phần tử mạng điện 2 Tổn thất điện áp đường dây 4 Tổn thất công suất đường dây 3 Tổn thất điện áp tổn thất công suất máy biến áp 3 Tổn thất điện mạng 4 10 4 Nếu giả thiết ta sử dụng phụ tải lớn thời gian cần thiết T max phụ tải tiêu thụ lượng điện lượng điện phụ tải thực tế (biến thiên) tiêu thụ năm làm việc, gọi thời gian sử dụng công suất lớn Giá trị Tmax thường lấy sau: - Với phụ tải sinh hoạt: Tmax = 25003000 h - Với hộ phụ tải làm việc ca: Tmax = 40005000 h - Với hộ phụ tải làm việc ca: Tmax = 50006000 h Ưu điểm: Phương pháp cho kết tính tốn tương đối xác Nhược điểm: Thường áp dụng có hiệu nhóm thiết bị điện có đồ thị phụ tải biến đổi nhóm máy bơm, quạt gió, máy nén khi, thiết bị điện phân v.v , phụ tải tính tốn gần phụ tải trung bình Bảng 2.7 Trị số trung bình Tmax cos xí nghiệp Xí nghiệp Tmax cos Xí nghiệp khí chế tạo máy 45005000 0,60,7 Xí nghiệp chế tạo vịng bi 50005500 0,70,75 Xí nghiệp chế tạo dụng cụ 30004000 0,620,7 Xí nghiệp gia cơng gỗ 30003500 0.650,7 Xí nghiệp hóa chất 55006000 0,80,84 Xí nghiệp đường 48005200 0,70,8 Xí nghiệp luyện kim 50005500 0,750,88 Xí nghiệp bánh kẹo 50005300 0,70,75 Xí nghiệp tơ, máy kéo 40004500 0,720,8 Xí nghiệp in 30003500 0,750,82 Xí nghiệp dệt 48005500 0,70,8 Ví dụ: Tính phụ tải tính tốn cho nhóm máy nén khí, biết năm nhóm sản xuất 300.106 m3 khí nén Điện tiêu thụ cho 10m3 khí nén w0 = 100 kWh/10m3 Thời gian sử dụng công suất lớn Tmax=6000h 69 Giải: Ptt = 300.106 100 = 5000 (kW) 10 6000 3.2.4 Xác định phụ tải tính tốn theo hệ số cực đại (kmax) cơng suất trung bình (Ptb) Phương pháp gọi phương pháp số thiết bị điện hiệu Cơng thức tính: Ptt = kmax.Ptb = kmax.ksd.Pđm (kW) Với nhóm thiết bị điện: n Ptt = kmax.ksdtb Pdmi (kW) i 1 Trong đó:Pđmi (kW) - Cơng suất định mức thiết bị thứ i nhóm kmax, ksd - Hệ số cực đại hệ số sử dụng Ưu điểm: Phương pháp cho kết tương đối xác xác định k max ta phải tính đến nhq tức tính đến số thiết bị chế độ làm việc chúng Nhược điểm: Việc tính phụ tải tính tốn theo phương pháp phức tạp Lưu ý: Khi sử dụng phương pháp này, số trường hợp cụ thể, ta áp dụng công thức gần sau: a) Khi n 3, phụ tải tính tốn tính là: Ptt = n Pdmi i 1 (kW) Đối với thiết bị làm việc chế độ ngắn hạn lặp lại: Stt = S dm k ddm (kVA) 0,875 n b) Khi n > nhq< 4, phụ tải tính tốn Ptt = k pti Pdmi i 1 (kW) Trong đó: kpti - Hệ số phụ tải thiết bị thứ i Trường hợp không xác định kpt ta lấy gần đúng: kpt = 0,9 thiết bị điện làm việc chế độ dài hạn 70 kpt = 0,75 thiết bị điện làm việc chế độ ngắn hạn lặp lại (Mặc dù công suất thiết bị quy đổi chế độ dài hạn) c) Đối với thiết bị điện có đồ thị phụ tải phẳng (máy bơm, quạt gió, máy nén khí, lị điện trở v.v ) phụ tải tính tốn lấy phụ tải trung bình: n Ptt = ksd Pdmi (kW) i 1 d) Nếu nhóm thiết bị có số lượng thiết bị lớn mà n hq> 300 ksd< 0,5 tra hệ số kmax ứng với nhq = 300 Trường hợp nhq> 300 ksd 0,5 thì: n Ptt = 1,05ksd Pdmi (kW) i 1 Ví dụ 1: Xác định phụ tải tính tốn cho nhóm máy sau Số lượng Pđm (kW) cos Máy tiện T630 10,0 0,7 Máy tiện T620 7,0 0,6 Máy tiện T616 4,5 0,65 Máy khoan đứng 2,8 0,5 Máy khoan bàn 20 1,0 0,5 Tên máy Hệ số sử dụng trung bình nhóm ksd=0,1; điện áp mạng Uđm=380/220V Giải: Bƣớc 1: Tính số thiết bị điện hiệu - Tính nhq theo bảng tra: n1 = + = 9; n = 38 n* = n1 0,24 n 38 p1 = 4.10 + 5.7 = 75 (kW); P = 127 kW p* = Tra bảng 1.5 ta nhq* = 0,57 Do nhq = nhq*.n = 0,57.38 =21,66 Ta lấy nhq = 22 thiết bị 71 p1 75 = 0,59 P 127 n Bƣớc 2: Tính phụ tải tính tốn Ptt = k max k sd Pdmi i 1 - Từ nhq = 22; ksd = 0,1 tra bảng 1.3 ta có kmax = 1,84 - Phụ tải tính tốn tác dụng nhóm là: Ptt = 1,84.0,1.127 = 23,368 (kW) - Hệ số cơng suất trung bình: n Pdmi cos i costb = i 1 n Pdmi i 1 costb = 4.10.0,7 5.7.0,6 4.4,5.0,65 5.2,8.0,5 20.1.0,5 0,61 127 Vậy tgtb = 1,299 - Phụ tải tính tốn phản kháng biểu kiến nhóm là: Qtt = Ptt.tgtb = 23,368.1,299 = 30,145 (kVAr) Ptt (kVA) cos tb Stt = Ptt2 Q 2tt Stt = 23,3682 30,1452 hay S tt 23,368 = 38,308 (kVA) 0,61 Ví dụ 2: Xác định phụ tải tính tốn cho nhóm máy sau: Số Công lượng suất kW) Máy khoan bàn 1,1 0,8 0,14 Máy khoan bàn 1,0 0,8 0,14 Máy mài trịn 2,8 0,8 0,14 Máy mài vơ tâm 1,7 0,8 0,14 Máy đánh bóng 1,5 0,8 0,65 Máy ép 2,5 0,9 0,69 Máy tiện đứng 20,0 0,8 0,14 Tên máy 72 cos ksd kđ (%) Máy hàn 24,0 0,6 0,1 36 Điện áp mạng Uđm=380/220V Giải: - Quy đổi công suất máy hàn chế độ dài hạn: P'đm = 24 0,36 = 14,4 (kW) - Xác định số thiết bị điện hiệu quả: n1 = + = 2; n = 10 n* = = 0,2 10 p1 = 20 + 14,4 = 34,4 (kW); P = 47 kW p* = 34,4 = 0,73 47 Tra bảng 1.5 ta nhq* = 0,33 Vậy nhq = 0,33.10 = 3,3; lấy nhq = thiết bị Ta thấy n > 3; nhq< Ptt = n Pdmi k pti i 1 (kW) Ptt = (1,1+3.1,0+2,8+1,7+1,5+2,5+20).0,9+14,4.0,75 = 40,14 (kW) costb = (1,1 3.1 2,8 1,7 1,5 20).0,8 2,5.0,9 14,4.0,6 =0,74 47 tgtb = 0,74 0,74 = 0,91 Qtt = 40,14.0,91 = 36,53 (kVAr) Stt = 40,14 = 54,24 (kVA) 0,74 3.2.5 Xác định phụ tải tính tốn mạng có thiết bị pha pha Nếu mạng điện có thiết bị điện pha quạt điện, đèn chiếu sáng, MBA hàn pha v.v ta phải phân phối chúng lên pha mạng (cân pha) cho mức không cân pha nhỏ 73 a) Trường hợp1: Nếu điểm cung cấp (tủ phân phối, đường dây v.v ) phần cơng suất không cân nhỏ 15% tổng công suất (của pha pha) điểm thiết bị pha coi thiết bị pha tương đương Ví dụ: Phụ tải pha có cơng suất 15kW, trường hợp coi phụ tải pha có cơng suất 15kW b) Trường hợp 2: Nếu phần công suất không cân lớn 15% tổng công suất thiết bị điểm xét phụ tải tính tốn phải quy đổi công suất pha sau: * Trường hợp thiết bị pha nối vào điện áp pha mạng: P3pha = 3P1pha(max) Trong đó: P1pha(max) - Tổng công suất thiết bị pha pha có phụ tải lớn Ví dụ 1: Ba lị điện trở pha có cơng suất 95, 60 40kW, cos = nối vào pha khác mạng điện Ta có P3pha = 3.95 = 285 (kW) Ví dụ 2: Xác định phụ tải tính tốn cho nhóm máy sau: Số Cơng lượng suất (kW) Máy xay 5,0 0,7 0,6 Máy cắt 15 1,0 0,5 Máy hàn 220V 24,2 kVA 0,8 0,2 Tên máy cos ksd (%) Điện áp mạng điện Uđm = 380/220V Giải: Quy đổi công suất máy hàn chế độ dài hạn: S' = S k d % = 24,2 0,49 = 16,94 (kVA) Công suất tác dụng pha máy hàn: P = S'.cos = 16,94.0,8 = 13,55 (kW) Đổi sang công suất pha: P3pha = 3P1pha = 3.13,55 = 40,65 (kW) Trường hợp khơng cần tính nhq (n=3) 74 kđ 49 Ta thấy n = 3, vậy: Ptt = Pdmi i 1 = + 15 + 40,65 = 60,65 (kW) n Pdmi cos i costb = i 1 = n Pdmi 5.0,7 15.1 40,65.0,8 = 0,84 60,65 i 1 tgtb = 0,646 Qtt = Ptt.tgtb = 60,65.0,646 = 39,18 (kVAr) Stt = Ptt 60,65 = 72,2 (kVA) cos tb 0,84 * Trường hợp thiết bị pha nối vào điện áp dây mạng: P1pha P3pha = Ví dụ: Một máy hàn pha, công suất 24kVA, cos = 0,6; kđ% = 36%; điện áp 380V nối vào mạng 380/220V Xác định phụ tải tính tốn máy Ta có: P1pha = 24.0,6 0,36 = 8,64 (kW) Ptt = 8,64 14,96 (kW) * Trường hợp mạng vừa có thiết bị pha nối vào điện áp pha, vừa có thiết bị pha nối vào điện áp dây: Lúc ta phải quy đổi thiết bị nối vào điện áp dây thành thiết bị1 pha nối vào điện áp pha Sau tính phụ tải pha riêng cho pha Phụ tải pha lần phụ tải pha có phụ tải lớn Các hệ số quy đổi cho bảng 2.8 Bảng 2.8 Hệ số quy đổi phụ tải pha nối vào điện áp dây Thành phụ tải pha nối vào điện áp pha Hệ số quy đổi p(ab)a, p(bc)b, p(ac)c Hệ số công suất phụ tải 0,3 0,4 0,5 0,6 1,4 1,17 1,0 0,89 0,84 0,80 0,72 0,64 0,50 75 0,65 0,7 0,8 0,9 p(ab)b, p(bc)c, p(ac)a -0,4 0,17 0,11 0,16 0,20 0,28 0,36 0,50 q(ab)a, q(bc)b, q(ac)c 1,26 0,86 0,58 0,38 0,30 0,22 0,09 q(ab)b, q(bc)c, q(ac)a 2,45 1,44 1,16 0,96 0,88 0,80 0,67 0,53 0,29 0,05 0,29 Ví dụ: Xác định phụ tải tính tốn cho mạng điện có thiết bị sau: * Các thiết bị pha: x 14 kW, cos=0,85, ksd=0,4, kđ=25% x kW, cos=0,75, ksd=0,2, kđ=40% * Các thiết bị pha: PAB = 20 kW; cosAB = 0,8 PBC = kW; cosBC = 0,65 PAC = 13 kW; cosAC = 0,4 PA0 = 10 kW; cosA0 = 0,7 PB0 = 15 kW; cosB0 = 0,7 PC0 = 20 kW; cosC0 = 0,9 Hệ số đồng thời toàn mạng kđt=0,9; điện áp mạng Uđm = 380/220V Giải: * Phụ tải tính tốn nhóm động pha: - Quy đổi: P'1 = 14 0,25 = (kW) P'2 = 0,4 = 4,427 (kW) - Tính nhq = (3.7 5.4,427)2 3.7 5.4,427 = 7,6 Lấy nhq = - Tính ksdtb = 3.7.0,4 5.4,23.0,2 = 0,29 43,135 - Tra bảng ta có kmax = 1,72 76 - Vậy: Ptt = 1,72.0,29.43,135 = 21,516 (kW) - Tính costb = 3.7.0,85 5.4,427.0,75 = 0,8 43,135 tgtb = 0,75 - Ta có Qtt = 21,516.0,75 = 16,137 (kVAr) * Phụ tải tính tốn thiết bị pha: - Phụ tải tác dụng pha A: PA = PAB.p(ab)a+PAC.p(ac)a+PA0 = 20.0,72+13.(-0,17)+10 = 22,4 (kW) - Phụ tải phản kháng pha A: QA = PAB.tgAB.q(ab)a+PAC.tgAC.q(ac)a+PA0tgA0 = 20.0,75.0,09+13.2,29.1,44+10.1,02 = 54,05 (kVAr) - Phụ tải tác dụng pha B: PB = PAB.p(ab)b+PBC.p(bc)b+PB0 = 20.0,28+7.0,84+15 = 26,48 (kW) - Phụ tải phản kháng pha B: QB = PAB.tgAB.q(ab)b+PBC.tgBC.q(bc)b+PB0tgB0 = 20.0,75.0,67+7.1,11.0,3+15.1,02 = 27,3 (kVAr) - Phụ tải tác dụng pha C: PC = PAC.p(ac)c+PBC.p(bc)c+PC0 = 13.1,17+7.0,16+20 = 36,33 (kW) - Phụ tải phản kháng pha C: QC = PAC.tgAC.q(ac)c+PBC.tgBC.q(bc)c+PC0tgC0 = 13.2,29.0,86+7.1,11.0,88+20.0,45 = 42144 (kVAr) - Vậy phụ tải pha tương đương là: Ptđ = 3Ppha(max) = 3PC = 3.36,33 = 108,99 (kW) Qtđ = 3Qpha(max) = 3QA = 3.54,05 = 162,15 (kVAr) * Phụ tải tính tốn tồn mạng là: Ptt = Ptt + Ptđ = 21,516 + 108,99 = 130,51 (kW) 77 Qtt = Qtt + Qtđ = 16,137 + 162,15 = 178,29 (kVAr) 2 Stt = kđt Ptt Q tt = 0,9 130,512 178,292 = 220,95 (kVA) Xác định dòng điện đỉnh nhọn 4.1 Mục đích việc xác định dịng đỉnh nhọn: 4.1.1 Khái niệm: Ta biết, phụ tải đỉnh nhọn phụ tải cực đại xuất khoảng thời gian ngắn (12 giây) Phụ tải thường tính dạng dòng điện gọi dòng điện đỉnh nhọn Iđn 4.1.2 Mục đích tính dịng điện đỉnh nhọn: Dịng điện đỉnh nhọn thường xuất khởi động động tồn khoảng thời gian ngắn (Khoảng vài giây) Việc xác định dòng đỉnh nhọn giúp cho ta có để chọn thiết bị điện bảo vệ dùng để kiểm tra độ lệch điện áp tính tốn điều kiện tự khởi động động Tính dịng điện đỉnh nhọn giúp ta kiểm tra độ dao động điện áp, điều kiện tự khởi động động lựa chọn thiết bị bảo vệ Người ta quan tâm đến trị số dòng điện đỉnh nhọn mà cịn quan tâm đến tần số xuất lưới điện ảnh hưởng lớn đến làm việc thiết bị điện khác lươí điện Trong thực tế, dòng điện đỉnh nhọn thường xuất khởi động động điện, lò hồ quang hay máy hàn làm việc 4.2 Cách xác định dòng đỉnh nhọn: 4.2.1 Đối với đường dây có động điện Dòng điện đỉnh nhọn đường dây dịng điện mở máy động cơ: Iđn = Imm =kmm.Iđm Trong đó: Iđm(A) - Dịng điện định mức động kmm - Hệ số mở máy (còn gọi hệ số khởi động hay bội số dòng điện khởi động) Khi khơng có số liệu xác, lấy gần hệ số mở máy sau: - Với động điện chiều: kmm = 2,5 78 - Với động điện KĐB rô to dây quấn: kmm = 2,53 - Với động điện KĐB rơ to lồng sóc: kmm = 57 - Với lò điện (lò hồ quang) MBA hàn: kmm 4.2.2 Đường dây CCĐ cho nhóm máy Dịng điện đỉnh nhọn tính trong trường hợp động có dịng mở máy lớn khởi động, cịn động khác làm việc bình thường Cơng thức tính dịng điện đỉnh nhọn lúc sau: Iđn = Immmax + (Itt - ksd.I'đmmax) Trong đó: Immmax = P(max) 3.U dm dm cos dm kmm (A) - Dịng điện mở máy động có dịng mở máy lớn nhóm Với P(max)(kW) - Cơng suất định mức động có dịng mở máy lớn (nếu động ngắn hạn lặp lại chưa quy đổi chế độ dài hạn) đm, cosđm - Hiệu suất định mức hệ số cơng suất định mức động có dịng mở máy lớn Uđm(kV) - Điện áp định mức mạng điện Itt= S tt Ptt (hay Itt= )(A) - Dịng điện tính tốn nhóm 3.U dm cos tb 3.U dm động costb - Hệ số công suất trung bình nhóm động I'đmmax = ' P(max) 3.U dm dm cos dm (A) - Dịng điện định mức động có dịng mở máy lớn nhất, quy đổi chế độ dài hạn P’(max) = P(max) k d % (kW) - Công suất định mức động có dịng mở máy lớn quy đổi chế độ dài hạn) ksd - Hệ số sử dụng động có dịng mở máy lớn (nếu khơng biết lấy hệ số sử dụng trung bình nhóm) 79 Ví dụ 1: Xác định dịng điện đỉnh nhọn cho nhóm máy sau: x 50 kW; cos = 0,8; = 0,9; kkđ = x 33 kW; cos = 0,75 x 10 kW; cos = 0,68 Biết ksdtb = 0,2; Uđmmạng = 380/220V Giải: - Tính nhq theo bảng tra: n1 = 4; n = 9; n* = = 0,44 P1 = 50+3.33 = 149 (kW); P = 199 kW; p* = 149 = 0,75 199 Tra bảng ta có nhq* = 0,7 Vậy: nhq = 0,7.9 = 6,3 Lấy nhq = - Tra bảng ta có kmax = 2,24 - Tính Ptt = 2,24.0,2.199 = 89,152 (kW) - Tính costb = - Vậy Itt = 50.0,8 3.33.0,75 5.10.0,68 = 0,75 199 Ptt 89,152 = 180,6 (A) 3.U dm cos tb 3.0,38.0,75 - Dòng điện mở máy lớn nhất: Immmax = 50.6 = 105,51.6 = 633,06 (A) 3.0,38.0,9.0,8 - Dịng điện định mức động có dịng mở máy lớn nhất: I'đmmax = 50 = 105,51 (A) 3.0,38.0,9.0,8 - Dòng điện đỉnh nhọn đường dây là: Iđn = 633,06 + (180,6 - 0,2.105,51) = 792,558 (A) 80 Ví dụ 2: Xác định dịng điện cho đường dây CCĐ đến nhóm máy sau: Số cos lượng Cơng suất (kW) Máy tiện T6-16 4,5 0,55 0,16 Máy hàn 34,47 0,55 0,16 64 Máy nâng 10,55 0,55 0,16 49 Máy tiện 1A-64 10,0 0,55 0,16 81 Máy phay đứng 6,3 0,55 0,16 Máy mài 2,8 0,55 0,16 Quạt hút 1,7 0,55 0,16 Tên máy ksd kđ kmm (%) 36 Điện áp mạng Uđm = 380/220V Giải: - Quy đổi công suất máy làm việc ngắn hạn lặp lại chế độ dài hạn: P'1 = 34,47 0,64 = 27,576 (kW) P'2 = 10,55 0,49 = 7,385 (kW) P'3 = 10 0,81 = (kW) P'4 = 2,8 0,36 = 1,68 (kW) - Xác định dòng điện mở máy lớn nhất: Imm10,55 = Imm10 = 10,55 = 29,14.5 = 145,7 (A) 3.0,38.0,55 10 = 27,624.6 = 165,744 (A) 3.0,38.0,55 Vậy Imm10 Immmax - Ta có: 81 I'đmmax = = 24,86 (A) 3.0,38.0,55 - Tính dịng điện tính tốn nhóm động cơ: + Tính nhq: n1 = 1; p1 = 27,576 kW n = 17; P = 5.4,5+27,576+4.7,385+9+3.6,3+2.1,68+1,7 = 112,576 (kW) n* = 27,576 = 0,06; p* = = 0,24 17 112,576 Tra bảng 1-3 ta có nhq* = 0,58 Vậy nhq = 0,58.17 = 9,86 Lấy nhq = 10 Kết hợp với ksd = 0,16, tra bảng 1.3 ta có kmax = 2,1 + Vậy Ptt = 2,1.0,16.112,576 = 37,83 (kW) + Dòng điện tính tốn đường dây là: Itt = 37,83 = 104,5 (A) 3.0,38.0,55 - Dòng điện đỉnh nhọn đường dây là: Iđn = 165,774 + (104,5 - 0,16.24,86) = 266,296 (A) Xác định trung tâm phụ tải điện 5.1 Mục đích việc xác định tâm phụ tải: Xác định tâm phụ tải để tìm vị trí đặt trạm biến áp, trạm phân phối hợp lý kinh tế ký thuật cần tìm trung tâm phụ tải điện Việc đặt trạm biến áp, trạm phân phối vào gần tâm phụ tải điện có ý nghĩa quan trọng việc giảm tổn thất điện mạng điện, đảm bảo tiêu chất lượng điện Sở dĩ lúc giảm đáng kể khối lượng đường dây hạ áp cung cấp cho hộ tiêu thụ phụ tải Do người ta ln mong muốn đưa điện áp cao vào gần tâm phụ tải Tuy nhiên lúc cần lưu ý vấn đề quản lý vận hành an toàn lưới cao áp 5.2 Cách xác định tâm phụ tải điện: Để tìm tâm phụ tải điện, ta dùng phương pháp xác định tâm hệ lực lý thuyết Ở đây, mặt hộ tiêu thụ coi hình phẳng, chịu tác dụng song song, chiều phụ tải điện phân bố 82 Khi có sơ đồ mặt hộ tiêu thụ biết phụ tải tính tốn vị trí xác định, ta lập hệ trục toạ độ vng góc XOY xác định toạ độ cho phụ tải Toạ độ điểm M trung tâm phụ tải điện tính sau: n n S i Yi SiXi Xm = i 1 n Si ; Ym = i 1 n i 1 Si i 1 Trong đó: Si(kVA) - Phụ tải tính tốn hộ thứ i hay phụ tải thứ i Xi, Yi - Toạ độ phụ tải thứ i Xm, Ym - Toạ độ điểm M tâm phụ tải điện Y S1 Y1 S2 Y2 M Ym Sn Yn X Xm Xn Hình 2.17 83 ... số phần tử mạch điện 84 1. 1 Điện trở điện kháng đường dây 84 1. 1 .1 Điện trở dây dẫn 84 1. 1.2 Điện kháng dây dẫn 85 1. 2 Điện trở điện kháng MBA 86 1. 2 .1 Điện. .. T2 =18 3.(4+2) +18 2.2= 14 62 (giờ) P3 =17 5kW T3 =18 3.(4+5) +18 2.5= 2557 (giờ) 48 24 P4 =15 0kW T4 =18 3.(5+8) +18 2(3+5)= 3835 (giờ) P5 =12 5kW T5 =18 3 .16 +18 2 .13 = 5294 (giờ) P6 =10 0kW T6 =18 3 .17 +18 2 .17 =... để cấp điện cho đường rẽ vào xóm Phương án cấp điện cho thơn hình 1. 11 Hình 22 .1. 11 Phương án cấp điện cho thơn 1, - Đường trục hạ áp thôn 3, 4, 5, - Đường điện ngõ xóm 3.4.3 Lưới điện xí nghiệp