Đang tải... (xem toàn văn)
Giáo trình Cung cấp điện (Nghề: Điện công nghiệp - Trung cấp) được biên soạn dùng cho chương trình dạy nghề Điện công nghiệp đáp ứng cho hệ đào tạo Trung cấp. Giáo trình được chia thành 2 phần, phần 1 trình bày những nội dung về: những vấn đề chung về hệ thống cung cấp điện; tính toán phụ tải điện;... Mời các bạn cùng tham khảo!
BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN TRƯỜNG 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: TRUNG CẤP Ban hành kèm theo Quyết định số: /QĐ… Ngày… tháng….năm 20… của……… Ninh Bình, tháng 01 năm 2021 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 cơng nghiệp điện lực giữ vai trị quan trọng cơng đại hố 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 Tài liệu gồm 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 thấp mạng điện Chương 4: Ngắn mạch hệ thống cung cấp điện Chương 5: Chọn thiết bị điện nâng cao hệ số công 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 01 năm 2021 Tham gia biên soạn Nguyễn Thị Dịu: Chủ biên Đặng Thị Thu Thủy MỤC LỤC CHƯƠNG NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG VỀ HỆ THÔNG CUNG CẤP ĐIỆN Khái quát hệ thống cung cấp điện 1.1 Đặc điểm trình sản xuất phân phối điện 1.2 Các nguồn điện 1.3 Sơ đồ sản xuất truyền tải điện 10 1.4 Các ký hiệu quy ước sơ đồ cung cấp điện 11 Những tiêu để đánh giá phương án CCĐ tối ưu 12 2.1 Điện áp 13 2.2 Tần số 13 2.3 Tính liên tục cung cấp điện 13 2.4 Kinh tế 14 2.5 An toàn 14 Lưới điện 14 3.1 Sơ lược phát triển mạng lưới điện 14 3.2 Vai trò yêu cầu mạng điện 15 Các loại dây dẫn cáp điện 25 4.1 Các loại dây dẫn: 25 4.2 Kết cấu đường dây cáp 26 4.3 Kết cấu mạng điện nhà 28 Cấu trúc đường dây không 30 5.1 Khái niệm 30 5.2 Phân loại 31 5.3 Cột điện 31 5.4 Xà ngang 33 5.5 Sứ cách điện 34 5.6 Móng cột 34 5.7 Dây néo 34 Trạm điện 34 6.1 Trạm biến áp (TBA) 34 6.2 Trạm biến áp phân phối (TBAPP) 38 CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN PHỤ TẢI ĐIỆN 45 Đồ thị phụ tải điện 45 1.1 Khái niệm chung: 45 1.2 Một số dạng đồ thị phụ tải 46 Các đại lượng hệ số tính tốn 50 2.1 Công suất định mức Pđm 50 2.2 Phụ tải trung bình (Ptb) 51 2.3 Phụ tải cực đại 52 2.4 Phụ tải tính tốn (Ptt) 52 2.5 Hệ số sử dụng (ksd) 53 2.6 Hệ số phụ tải (kpt) 55 2.7 Hệ số đóng điện (kđ) 55 2.8 Hệ số cực đại (kmax) 56 2.9 Hệ số nhu cầu (knc) 57 2.10 Hệ số đồng thời (kđt) 58 2.11 Số thiết bị điện hiệu (nhq) 58 Các phương pháp xác định phụ tải điện (Phụ tải tính tốn) 63 3.1 Xác định phụ tải tính tốn theo công suất đặt hệ số nhu cầu 63 3.2 Xác định phụ tải tính tốn theo suất phụ tải đơn vị diện tích 64 3.3 Xác định phụ tải tính tốn theo suất tiêu hao điện cho đơn vị sản phẩm 65 3.4 Xác định phụ tải tính tốn theo hệ số cực đại (kmax) cơng suất trung bình (Ptb) 66 3.5 Xác định phụ tải tính tốn mạng có thiết bị pha pha 69 Xác định dòng điện đỉnh nhọn 73 4.1 Khái niệm: 73 4.2 Mục đích tính dịng điện đỉnh nhọn: 73 4.3 Cách tính: 73 Xác định trung tâm phụ tải điện 76 5.1 Mục đích 76 5.2 Cách xác định 76 CHƯƠNG 78 TÍNH TỐN TỔN THẤT TRONG MẠNG ĐIỆN 78 Thông số phần tử mạch điện 78 1.1 Điện trở điện kháng dây dẫn 78 1.2 Điện trở điện kháng MBA 79 1.3 Thông số phần tử khác 80 Tổn thất điện áp đường dây 80 2.1 Tổn thất điện áp đường dây pha có phụ tải tập trung cuối đường dây 80 2.2 Tổn thất điện áp đường dây pha có nhiều phụ tải tập trung 82 2.3 Tổn thất điện áp đường dây có phụ tải phân bố 87 2.4 Tổn thất điện áp đường dây có dây trung tính 91 Tổn thất công suất đường dây 98 3.1 Tổn thất cơng suất đường dây có phụ tải 98 3.2 Tổn thất công suất đường dây có nhiều phụ tải 99 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 Tính tổn thất điện đường dây 104 5.2 Tổn thất điện trạm biến áp 105 Tiết kiệm điện 109 6.1 Tăng điện áp truyền tải đường dây 109 6.2 Cắt giảm đỉnh 109 6.3 Bù công suất phản kháng 110 6.4 Giảm trị số điện trở 110 CHƯƠNG 111 TÍNH TỐN NGẮN MẠCH 111 Khái niệm chung tượng ngắn mạch 111 1.1 Đặc điểm cố ngắn mạch 111 1.2 Phân loại ngắn mạch 111 1.3 Nguyên nhân gây ngắn mạch 112 1.4 Hậu cố ngắn mạch 112 1.5 Mục đích tính ngắn mạch 113 1.6 Các giả thiết chung tính ngắn mạch 113 Biểu thức tính dịng ngắn mạch 114 Tính tốn dịng ngắn mạch pha 116 3.1 Khái niệm 116 3.2 Mục đích tính ngắn mạch pha hạ áp 116 3.3 Các giả thiết dùng để tính ngắn mạch pha hạ áp 116 3.4 Tổng trở thành phần hệ thống điện 117 3.5 Tính tốn dòng ngắn mạch pha (thành phần chu kỳ dòng ngắn mạch) 118 3.6 Dòng điện xung kích 119 Tính tốn dịng ngắn mạch pha 124 4.1 Mục đích tính ngắn mạch pha hạ áp 124 4.2 Những ý tính ngắn mạch pha hạ áp 124 4.3 Biểu thức tính dòng ngắn mạch pha hạ áp 125 CHƯƠNG 5: CHỌN VÀ KIỂM TRA THIẾT BỊ ĐIỆN 127 Các điều kiện chung để chọn kiểm tra thiết bị điện 127 1.1 Khái niệm 128 1.2 Các điều kiện chọn 128 1.3 Các điều kiện kiểm tra 129 Lựa chọn máy biến áp 129 2.1 Nguyên tắc lựa chọn MBA 129 2.2 Hiệu chỉnh công suất MBA 131 Chọn kiểm tra cầu dao (dao cách ly) 133 3.1 Khái quát 133 3.2 Chọn kiểm tra DCL 134 Chọn kiểm tra cầu chì 134 4.1 Cầu chì cao áp 134 4.2 Cầu dao hạ áp 137 Chọn kiểm tra aptomat 145 5.1 Khái quát 145 5.2 Phương pháp chọn 145 Chọn kiểm tra dây dẫn cáp góp 147 6.1 Chọn kiểm tra góp 147 6.2 Chọn kiểm tra dây dẫn cáp 149 Chọn kiểm tra máy biến áp đo lường 160 7.1 Máy biến dòng điện 160 7.2 Máy biến điện áp (máy biến áp đo lường, BU) 162 Nâng cao hệ số công suất cos𝝋 163 8.1 Khái niệm chung 163 8.2 Ảnh hưởng công suất phản kháng đến việc tiết kiệm điện 163 8.3 Các phương pháp nâng cao hệ số công suất 165 8.4 Phân phối dung lượng bù 171 8.5 Bố trí vận hành tụ điện bù 173 Bảo vệ điện áp 176 9.1 Khái niệm bảo vệ điện áp 176 9.2 Phân loại điện áp 177 9.3 Các biện pháp hạn chế điện áp nội 180 9.4 Bảo vệ điện áp thiên nhiên 181 9.5 Các thiết bị bảo vệ điện áp thiên nhiên 183 9.6 Bảo vệ chống sét cho trạm biến áp 192 9.7 Tính tốn điện trở nối đất 195 TÀI LIỆU THAM KHẢO 197 CHƯƠNG NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG VỀ HỆ THÔNG CUNG CẤP ĐIỆN Giới thiệu: Trong năm trở lại đây, kinh tế nước ta phát triển mạnh mẽ, đời sống nhân dân nâng cao kéo theo nhu cầu sử dụng điện lĩnh vực công nghiệp, nông nghiệp, dịch vụ, sinh hoạt phát triển không ngừng Đối với người công tác ngành điện cần phải có hiểu biết định xã hội, mơi trường, đối tượng cấp điện để tham gia tốt vận hành, thiết kế, lắp đặt cơng trình điện Mục tiêu: - Phân tích đặc điểm, yêu cầu nguồn lượng, nhà máy điện, mạng lưới điện, hộ tiêu thụ, hệ thống bảo vệ trung tâm điều độ - Vận dụng yêu cầu nội dung chủ yếu thiết kế hệ thống cung cấp điện - Rèn luyện tính cẩn thận, xác nghiêm túc học tập thực công việc Nội dung: Khái quát hệ thống cung cấp điện 1.1 Đặc điểm trình sản xuất phân phối điện Điện dạng lượng có nhiều ưu điểm dễ dàng chuyển thành dạng lượng khác nhiệt năng, năng, quang v.v , dễ truyền tải, hiệu suất cao + Điện khác với hầu hết sản phẩm khác khơng tích trữ được, trừ vài trường hợp cá biệt với công suất nhỏ pin, ác quy, thời điểm cần phải đảm bảo cân lượng điện sản xuất tiêu thụ, có kể đến tổn thất truyền tải Đặc điểm cần quán triệt nhiệm vụ quy hoạch, thiết kế hệ thống, vận hành điều độ hệ thống cung cấp điện (CCĐ) + Các trình điện xảy nhanh, chẳng hạn sóng điện từ lan truyền vật dẫn với tốc độ ánh sáng: 300.000km/s; Sóng sét, q trình ngắn mạch, đóng cắt thiết bị điện, tác động thiết bị bảo vệ v.v xảy khoảng phần mười giây Vì đòi hỏi phải sử dụng rộng rãi thiết bị tự động vận hành, điều chỉnh bảo vệ, nhằm làm cho hệ thống CCĐ làm việc tin cậy kinh tế + Cơng nghiệp điện lực có liên quan chặt chẽ đến nhiều ngành kinh tế quốc dân luyện kim, hố chất, khí, khai thác mỏ, công nghiệp nhẹ, dân dụng v.v , động lực tăng suất lao động, tạo nên phát triển mạnh mẽ cấu trúc kinh tế Từ đặc điểm đưa định hợp lý mức độ điện khí hoá ngành kinh tế, đáp ứng phát triển cân đối ngành kinh tế 1.2 Các nguồn điện Có nhiều phương pháp biến đổi dạng lượng nhiệt năng, thuỷ năng, năng, lượng hạt nhân v.v thành điện năng, có nhiều kiểu nguồn điện tương ứng Một số nét nguyên lý làm việc ưu, nhược điểm loại nguồn điện chủ yếu Đây kiểu nguồn điện kinh điển chiếm tỷ lệ quan trọng tổng công suất chung Ở nhà máy nhiệt điện, than đá đốt cháy buồng đốt để đun sôi nước bao Hơi nước từ bao có nhiệt độ áp suất cao (t 05000C, 40at) dẫn đến làm quay cánh tuốc bin với tốc độ lớn (n3000 vòng/phút) Trục tuốc bin nối với trục máy phát điện phát điện để đưa sử dụng Như nhà máy nhiệt điện, lượng biến đổi theo nguyên lý: Nhiệt (của than) Cơ Điện Các nhà máy nhiệt điện lớn thường xây dựng gần khu mỏ có trữ lượng lớn than truyền tải điện tới trung tâm phụ tải qua lưới cao áp Chi phí đầu tư xây dựng nhà máy mức trung bình Nhược điểm: Tiêu thụ khối lượng nhiên liệu lớn, hiệu suất thấp, tính linh hoạt vận hành khói thải làm nhiễm mơi trường, cần thi hành biện pháp lọc khói, bụi giảm thiểu mức độ nhiễm 1.2.1 Nhà máy thuỷ điện Đây loại nhà máy sử dụng lượng dòng nước làm quay trục tuốc bin thuỷ lực, quay máy phát điện Quá trình biến đổi lượng là: Thuỷ Cơ Điện Công suất nhà máy thuỷ điện: P = k.H.Q. Trong đó: k - Hệ số H (m) - Chiều cao hiệu dụng cột nước, tức mức nước chênh lệch thượng lưu hạ lưu Q (m /s) - Lưu lượng nước - Hiệu suất Từ biểu thức ta thấy xây dựng đập chắn đoạn tương đối phẳng dịng sơng để tạo lưu lượng Q lớn xây dựng đoạn có độ chênh lớn hai mức nước để có H lớn Nhà máy thuỷ điện đòi hỏi vốn đầu tư xây dựng ban đầu lớn lớn so với nhà máy nhiệt điện Tuy nhiên giá thành điện rẻ hơn, dễ thực tự động hoá, hiệu suất cao 1.2.2 Nhà máy điện nguyên tử Sự biến đổi lượng nhà máy điện nguyên tử tương tự nhà máy nhiệt điện Nhiệt (Phân huỷ hạt nhân) Cơ Điện Năng lượng thu trình phân huỷ hạt nhân nguyên tử chất Urani, Plutoni, Thory v.v lò phản ứng dùng để đun nóng nước, nước bốc dẫn vào làm quay tuốc bin, quay máy phát điện Nhiên liệu hạt nhân có khả tạo nhiệt cao nên nhà máy điện nguyên tử có ý nghĩa lớn vùng khan nhiên liệu than Nhà máy điện nguyên tử cần vốn đầu tư xây dựng lớn xây dựng gần trung tâm phụ tải, độ tin cậy CCĐ cao 1.3 Sơ đồ sản xuất truyền tải điện 1.3.1 Khái niệm: - Hệ thống CCĐ điện tập hợp nhà máy điện, mạng điện phụ tải Hệ thống điện phận hệ thống lượng cấu thành từ nhiều phần tử - Mạng điện tập hợp đường dây không, đường cáp điện, TBA trạm phân phối để truyền tải, phân phối điện sản xuất từ nguồn phát đến hộ tiêu thụ điện Thông số phần tử gọi thông số hệ thống, như: tổng trở, tổng dẫn, hệ số biến áp v.v Tập hợp trình tồn hệ thống xác định chế độ làm việc hệ thống đặc trưng thông số dịng điện, điện áp, cơng suất, hệ số cos 1.3.2 Sơ đồ nguyên lý hệ thống điện sau: 10kV 220kV V 10kV 110kV NMĐ2 NMĐ1 110kV 10kV 10kV 0,4kV Hình 1.1 Hệ thống điện 10 Các phương pháp xác định phụ tải điện (Phụ tải tính tốn) Phụ tải tính tốn số liệu quan trọng tính tốn cung cấp điện vào mà ta chọn thiết bị điện, dấy dẫn điện Tuy nhiên, phụ tải tính tốn phụ thuộc vào nhiều yếu tố, yếu tố lại ln ln biến đổi, nên việc tìm phụ tải tính tốn gặp nhiều khó khăn thường gặp mâu thuẫn phương pháp tính có ưu điểm nhược điểm Thường phương pháp cho kết xác việc tính tốn phức tạp, ngược lại phương pháp tính tốn đơn giản kết lại xác Vì vậy, tuỳ theo trường hợp cụ thể mà ta chọn phương pháp tính tốn cho thích hợp Một số phương pháp hay dùng sau: 3.1 Xác định phụ tải tính tốn theo công suất đặt hệ số nhu cầu Phụ tải tính tốn theo phương pháp có cơng thức tính sau: n Ptt = knc Pdmi (kW) i 1 Qtt = Ptt.tg (kVAr) Stt = Ptt2 Q 2tt Ptt (kVA) cos Trong đó: Pđm (kW) - Công suất định mức thiết bị thứ i nhóm Ptt (kW), Qtt (kVAr), Stt (kVA) - Phụ tải tính tốn tác dụng, phản kháng biểu kiến nhóm thiết bị điện n - Số thiết bị điện nhóm tg tính theo hệ số công suất cos: tg = cos cos Trường hợp hệ số công suất cos thiết bị điện khác ta phải tính tgtb theo hệ số cơng suất trung bình: costb = P1 cos 1 P2 cos Pn cos n P1 P2 Pn knc - Hệ số nhu cầu hộ tiêu thụ Nó tra sổ tay kỹ thuật theo loại thiết bị hộ tiêu thụ Ưu điểm: Phương pháp tính tốn đơn giản, thuận tiện nên dùng rộng rãi Nhược điểm: Kết tính tốn xác knc tra sổ tay số cố định không phản ánh số thiết bị điện trình sản xuất hay chế độ vận hành thiết bị điện, thực chất: knc = kmax.ksd Tức knc phụ thuộc vào kmax ksd, mà hai yếu tố thường xuyên thay đổi 63 Ví dụ: Xác định phụ tải tính tốn cho phân xưởng sản xuất nguyên liệu ác quy có số liệu sau: 16 x 11,9 kW knc=0,80 cos/tg = 0,75/0,882 x 4,5 kW knc=0,35 cos/tg = 0,50/1,732 23 x 7,0 kW knc=0,60 cos/tg = 0,75/0,882 x 2,5 kW knc=0,80 cos/tg = 0,85/0,620 Giải: Pđm1= 16.11,9 = 190,4 (kW) Ptt1 = 0,8.190,4= 152,32 (kW); Qtt1 = 152,32.0,882 = 134,35 (kVAr) Tính tốn tương tự ta có: Ptt2 = 3,2 kW; Qtt2 = 5,5 kVAr Ptt3 = 96,6 kW; Qtt2 = 85,2 kVAr Ptt4 = 16 kW; Qtt2 = 9,92 kVAr Ptt= 268,12 kW; Qtt = 234,97 kVAr; Stt = 356,5 kVA 3.2 Xác định phụ tải tính toán theo suất phụ tải đơn vị diện tích Cơng thức tính: Ptt = p0.F (kW); Stt = s0.F (kVA) Trong đó: p0 (W/m2; kW/m2), s0 (kVA/m2) - Suất phụ tải 1m2 diện tích sản xuất Số liệu tra sổ tay thường kinh nghiệm vận hành tổng kết lại mà có F (m2) - Diện tích sản xuất Ưu điểm: Việc tính tốn đơn giản, thường áp dụng tính tốn giai đoạn thiết kế sơ để ước lượng phụ tải Phương pháp thích hợp để tính phụ tải cho hộ có mật độ máy móc, thiết bị phân bố tương đối diện tích sản xuất phân xưởng gia cơng khí, dệt, sản xuất ô tô, xe máy v.v Nhược điểm: Kết tính tốn gần Ta tham khảo số liệu suất phụ tải tính tốn số hộ tiêu thụ điện bảng 1.6 * Tưới nước chống hạn: Vùng đồng 0,080,10 kW/ha Vùng trung du 0,120,15 kW/ha Vùng cao 0,180,20 kW/ha 0,35 kW/ha * Tiêu úng (chống úng, lụt) * Hộ phụ tải sinh hoạt Nhà 1012 W/m2 Bệnh xá 912 W/m2 Nhà trẻ 1013 W/m2 Trường học 1316 W/m2 64 Cơ quan hành 810 W/m2 Ví dụ: Xác định phụ tải tính tốn cho phân xưởng gia công nguội, biết s = 0,3 kVA/m2; diện tích xưởng 15.000m2 Giải: Stt = 0,3.15000 = 4500 (kVA) 3.3 Xác định phụ tải tính tốn theo suất tiêu hao điện cho đơn vị sản phẩm Cơng thức tính: Ptt = M w Tmax (kW) Trong đó: M - Số đơn vị sản phẩm sản xuất năm (sản lượng) w0 (kWh/Đơn vị sản phẩm) - Suất tiêu hao điện cho đơn vị sản phẩm Tmax (h) - Thời gian sử dụng công suất lớn Tmax định nghĩa sau: Nếu giả thiết ta ln sử dụng phụ tải lớn thời gian cần thiết Tmax 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 1.7 Trị số trung bình Tmax cos xí nghiệp Xí nghiệp Xí nghiệp khí chế tạo máy Xí nghiệp chế tạo vịng bi Xí nghiệp chế tạo dụng cụ Xí nghiệp gia cơng gỗ Xí nghiệp hóa chất Xí nghiệp đường Tmax cos 45005000 50005500 30004000 30003500 55006000 48005200 0,60,7 0,70,75 0,620,7 0.650,7 0,80,84 0,70,8 65 Xí nghiệp luyện kim Xí nghiệp bánh kẹo Xí nghiệp tơ, máy kéo Xí nghiệp in Xí nghiệp dệt 50005500 50005300 40004500 30003500 48005500 0,750,88 0,70,75 0,720,8 0,750,82 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 Giải: 100 Ptt = 300.106 = 5000 (kW) 10 6000 3.4 Xác định phụ tải tính tốn theo hệ số cực đại (kmax) cơng suất trung bình (Ptb) Phương pháp cịn 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: 66 kpt = 0,9 thiết bị điện làm việc chế độ dài hạn 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 i 1 (kW) Ví dụ 1: Xác định phụ tải tính tốn cho nhóm máy sau Tên máy 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 Hệ số sử dụng trung bình nhóm ksd=0,1; điện áp mạng Uđm=380/220V Giải: Bước 1:Tính số thiết bị điện hiệu - Tính nhq theo bảng tra: n n1 = + = 9; n = 38 n* = 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 Bước 2:Tính phụ tải tính tốn p1 75 = 0,59 P 127 n 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 công suất trung bình: 67 n Pdmi cos i costb = i 1 n Pdmi i 1 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) costb = Ptt (kVA) cos tb Stt = Ptt2 Q 2tt Stt = 23,368 30,145 hay S tt 23,368 = 38,308 (kVA) 0,61 Ví dụ 2: Xác định phụ tải tính tốn cho nhóm máy sau: Số Cơng Tên máy cos lượng suất kW) Máy khoan bàn 1,1 0,8 Máy khoan bàn 1,0 0,8 Máy mài tròn 2,8 0,8 Máy mài vô tâm 1,7 0,8 Máy đánh bóng 1,5 0,8 Máy ép 2,5 0,9 Máy tiện đứng 20,0 0,8 Máy hàn 24,0 0,6 Điện áp mạng Uđm=380/220V ksd 0,14 0,14 0,14 0,14 0,65 0,69 0,14 0,1 kđ (%) 36 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 34,4 p1 = 20 + 14,4 = 34,4 (kW); P = 47 kW p* = = 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) 68 Ptt = (1,1+3.1,0+2,8+1,7+1,5+2,5+20).0,9+14,4.0,75 = 40,14 (kW) (1,1 3.1 2,8 1,7 1,5 20).0,8 2,5.0,9 14,4.0,6 costb = =0,74 47 tgtb = 0,74 0,74 = 0,91 Qtt = 40,14.0,91 = 36,53 (kVAr) 40,14 Stt = = 54,24 (kVA) 0,74 3.5 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 a) Trường hợp 1: Nếu điểm cung cấp (tủ phân phối, đường dây v.v ) phần cơng suất khơng 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 cơng suất thiết bị điểm xét phụ tải tính tốn phải quy đổi cơng suất pha sau: * Trường hợp thiết bị pha nối vào điện áp pha mạng: P3pha = 3P1pha(max) Trong đó: P1pha(max) - Tổng cơng 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 Công Tên máy cos lượng suất (kW) Máy xay 5,0 0,7 Máy cắt 15 1,0 Máy hàn 220V 24,2 kVA 0,8 Điện áp mạng điện Uđm = 380/220V ksd 0,6 0,5 0,2 kđ (%) 49 Giải: 69 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) 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: P3pha = P1pha Ví dụ: Một máy hàn pha, cơng 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 1.8 Bảng 1.8 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 Hệ số công suất phụ tải 0,3 0,4 0,5 0,6 0,65 0,7 0,8 0,9 70 p(ab)a, p(bc)b, p(ac)c p(ab)b, p(bc)c, p(ac)a q(ab)a, q(bc)b, q(ac)c q(ab)b, q(bc)c, q(ac)a 1,4 -0,4 1,26 2,45 1,17 -0,17 0,86 1,44 1,0 0,58 1,16 0,89 0,11 0,38 0,96 0,84 0,16 0,30 0,88 0,80 0,20 0,22 0,80 0,72 0,28 0,09 0,67 0,64 0,36 0,50 0,50 -0,05 -0,29 0,53 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 ) 3.7 5.4,427 = 7,6 Lấy nhq = 3.7.0,4 5.4,23.0,2 = 0,29 43,135 - Tra bảng ta có kmax = 1,72 - Vậy: Ptt = 1,72.0,29.43,135 = 21,516 (kW) 3.7.0,85 5.4,427.0,75 - Tính costb = = 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: - Tính ksdtb = 71 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) Qtt = Qtt + Qtđ = 16,137 + 162,15 = 178,29 (kVAr) 2 Stt = kđt Ptt Q tt = 0,9 130,512 178,29 = 220,95 (kVA) 72 Xác định dòng điện đỉnh nhọn 4.1 Khái niệm: Ta biết, phụ tải đỉnh nhọn phụ tải cực đại xuất khoảng thời gian ngắn (12 giây) Phụ tải thường tính dạng dịng điện gọi dòng điện đỉnh nhọn Iđn 4.2 Mục đích tính dịng điện đỉnh nhọn: 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 quan tâm đến tần số xuất lưới điện ảnh hưởng lớn đến làm việc thiết bị điện khác lươí điện Trong thực tế, dịng điện đỉnh nhọn thường xuất khởi động động điện, lò hồ quang hay máy hàn làm việc 4.3 Cách tính: * Đối với đường dây có động điện, dịng điện đỉnh nhọn đường dây dòng 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 - Với động điện KĐB rô to dây quấn: kmm = 2,53 - Với động điện KĐB rô to lồng sóc: kmm = 57 - Với lị điện (lị hồ quang) MBA hàn: kmm * Khi đường dây CCĐ đến nhóm máy, dịng điện đỉnh nhọn tính trong trường hợp động có dịng mở máy lớn khởi động, động khác làm việc bình thường Cơng thức tính dịng điện đỉnh nhọn lúc sau: Iđn = Immmax + (Itt - ksd.I'đmmax) Trong đó: P(max) Immmax = kmm (A) - Dịng điện mở máy động có 3.U dm dm cos dm dòng 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) 73 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 ' P(max) I'đmmax = (A) - Dòng điện định mức động có 3.U dm dm cos dm 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) 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) 50.0,8 3.33.0,75 5.10.0,68 - Tính costb = = 0,75 199 - Vậy Itt = Ptt 89,152 = 180,6 (A) 3.U dm cos tb 3.0,38.0,75 - Dòng điện mở máy lớn nhất: 74 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: 50 I'đmmax = = 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) Ví dụ 2: Xác định dòng điện cho đường dây CCĐ đến nhóm máy sau: Tên máy Máy tiện T6-16 Máy hàn Máy nâng Máy tiện 1A-64 Máy phay đứng Máy mài Quạt hút Số lượng Công suất (kW) 4,5 34,47 10,55 10,0 6,3 2,8 1,7 cos ksd 0,55 0,55 0,55 0,55 0,55 0,55 0,55 0,16 0,16 0,16 0,16 0,16 0,16 0,16 kđ (%) 64 49 81 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: 10,55 Imm10,55 = = 29,14.5 = 145,7 (A) 3.0,38.0,55 10 Imm10 = = 27,624.6 = 165,744 (A) 3.0,38.0,55 Vậy Imm10 Immmax - Ta có: I'đmmax = = 24,86 (A) 3.0,38.0,55 - Tính dịng điện tính tốn nhóm động cơ: + Tính nhq: 75 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) 27,576 n* = = 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) + Dịng điện tính toán đường dây là: 37,83 Itt = = 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: 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 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: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 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: 76 n n S i Yi SiXi Xm = i 1 n ; Si i 1 Ym = i 1 n 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 Y1 S1 S2 Y2 Ym M Sn Yn X Xm Xn Hình 1.11 77 ... P1=250kW T1 =18 3.2 P2=200kW T2 =18 3.(4+2) +18 2.2 P3 =17 5kW T3 =18 3.(4+5) +18 2.5 P4 =15 0kW T4 =18 3.(5+8) +18 2(3+5) P5 =12 5kW T5 =18 3 .16 +18 2 .13 P6 =10 0kW T6 =18 3 .17 +18 2 .17 P7= 75kW T7 =18 3.24 +18 2.20... 11 0 6.4 Giảm trị số điện trở 11 0 CHƯƠNG 11 1 TÍNH TỐN NGẮN MẠCH 11 1 Khái niệm chung tượng ngắn mạch 11 1 1. 1 Đặc điểm cố ngắn mạch 11 1 1. 2 Phân... Các cấp điện áp là: a Cấp điện áp 11 0500kV: Đây cấp điện áp lưới điện quốc gia dựng làm cấp điện áp hệ thống điện Đường dây 500kV đường dây xuyên quốc gia Đường dây 11 0220kV dựng để cung cấp cho