GIÁO TRÌNH CUNG CẤP ĐIỆN Phần 1 tác giả Quyền Huy ánh trường đại học sư pham kỷ thuật thành phố hồ chí minh, tính toán thiết bị , và diễn dải sơ đồ nhất thứ , gồm các công thức tính toán thiết bị và cho dây dẫn cho phù với sơ đồ lưới điện. dùng có các bạn muốn học vê thiết kế trạm phân phối hạy máy biến áp hạ thế để phực vụ cho công ty , hay thiết kế trạm nâng trong nhà máy điện
Giáo trình cung cấp điện PGS.TS Quyền Huy Ánh CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN 1.1 Đặc điểm trình sản xuất phân phối điện Năng lượng điện dạng lượng phổ biến truyền tải với hiệu suất cao chi phí hợp lý Ngoài ra, dễ dàng chuyển hóa thành dạng lượng khác (nhiệt, cơ, hóa) nên điện sử dụng khắp nơi từ sản xuất đến tiêu dùng Điện trình sản xuất phân phối có số đặc điểm chủ yếu sau : Điện sản xuất ra, nói chung, không tích trữ (trừ số trường hợp cá biệt với công suất nhỏ pin , accu ) Do thời điểm phải đảm bảo cân lượng điện sản xuất tiêu thụ, có kể đến tổn thất truyền tải Các trình điện hệ thống điện xảy nhanh, đòi hỏi phải sử dụng rộng rãi thiết bị tự động công tác vận hành, điều độ hệ thống điện nhằm đảm bảo hệ thống làm việc tin cậy kinh tế Công nghiệp điện lực động lực nhiều ngành kinh tế quốc dân Sản lượng điện hàng năm thể mức độ phát triển kinh tế đất nước Việc sản xuất, truyền tải cung cấp điện luôn thực theo kế hoạch chung khuôn khổ hệ thống điện Điện sản xuất chủ yếu dạng điện xoay chiều với tần số 60Hz (tại Mỹ Canada) hay 50Hz (tại Châu u nước khác) Nhìn chung, hệ thống cung cấp điện bao gồm khâu : phát điện, truyền tải, phân phối cung cấp để đưa điện từ nơi sản xuất đến hộ tiêu thụ sử dụng điện (hình 1.1) Nhà máy phát điện Đường dây truyền tải Trạm biến áp tăng áp Xí nghiệp công nghiệp Trạm biến áp giảm áp Đường dây phân phối Cáp ngầm Hộ tiêu thụ Đường dây không Hình 1.1 Sơ đồ nguyên lý hệ thống cung cấp điện Để truyền tải điện xa với tổn thấp điện áp điện thấp thường sử dụng điện cao áp xoay chiều (đến 230kV) siêu cao (trên 230kV) Để truyền tải điện với khoảng cách lớn ( 500km), nhằm đạt hiệu kinh tế, điện áp chiều siêu cao sử dụng Trường hợp phải sử dụng biến đổi ĐH Sư Phạm Kỹ thuật Tp HCM feee.hcmute.edu.vn Giáo trình cung cấp điện PGS.TS Quyền Huy Ánh AC/DC đầu cuối đường dây Truyền tải điện chiều có ưu điểm đường dây chiều điện kháng có khả truyền tải môt lượng công suất lớn sử dụng dây có tiết diện so với truyền tải điện xoay chiều Truyền tải điện DC đặc biệt hiệu cần kết nối hệ thống điện lớn cách xa Nhược điểm truyền tải điện chiều gây hài bậc cao cần phải lọc bù công suất phản kháng với số lượng lớn hai đầu đường dây Mạng liên kết làm cho việc sản xuất truyền tải điện trở nên kinh tế tin cậy lượng điện truyền tải nhanh chóng từ vùng sang vùng khác 1.2 Hệ thống điện đại Hệ thống điện ngày mạng lưới liên kết phức tạp (hình 1.2) chia làm phần: Nhà máy điện Mạng truyền tải - truyền tải phụ Mạng phân phối Phụ tải điện Nhà máy nhiệt điện Nhà máy điện nguyên tử Nhà máy thủy điện Mạng truyền tải 115kV – 765kV Trạm đóng ngắt Tải công suất lớn Trạm cao Trạm cao áp Trạm cao áp Tải công suất lớn Mạng truyền tải phụ 69kV – 138kV Trạm phân phối Trạm phân phối Trạm phân phối Nhà máy phát Tuốc bin khí Năng lượng gió Năng lượng thủy triều Năng lượng địa nhiệt Mạng phân phối 4kV – 34.5kV Tải trung bình Hình 1.2 Sơ đồ nguyên lý thành phần hệ thoáng ĐH Sư Phạm Kỹ thuật Tp HCM feee.hcmute.edu.vn Giáo trình cung cấp điện PGS.TS Quyền Huy Ánh 1.2.1 Nhà máy điện 1.2.1.1 Máy phát nhà máy điện Máy phát thành phần chủ yếu hệ thống điện thường máy phát điện đồng xoay chiều pha Các hệ thống ngày sử dụng máy phát điện xoay chiều với kích từ quay ( kích từ chổi góp) Hệ thống kích từ máy phát giúp cho điện áp máy phát không đổi điều khiển công suất phản kháng Các máy phát điện xoay chiều phát công suất lớn điện áp cao (đến 30kV) công suất đơn vị máy phát thay đổi từ 50MW đến 1500MW Tùy theo dạng nguồn lượng sơ cấp mà có loại nhà máy điện khác nhau: a Nhà máy nhiệt điện Đây dạng nguồn điện kinh điển, đến chiếm tỉ lệ quan trọng tổng công suất nguồn nói chung Nguyên lý trình sản xuất điện nhà máy nhiệt điện trình bày hình 1.3 Nhiên liệu (than đá, dầu) đốt cháy buồng khí đốt nhằm đun sôi nước nồi Hơi nước từ nồi với nhiệt độ áp suất cao (khoảng 500 C 40 ata) dẫn đến làm quay cánh tuốc bin với tốc độ tương đối cao (từ 1800v/p đến 3600v/p) Trục tuốc bin gắn với trục máy phát điện, rôto máy phát loại thường loại cực ẩn hai cực cho loại 3600v/p cực cho loại 1800v/p Khi máy phát điện quay cảm ứng sinh điện Nước qua tuốc bin ngưng tụ bình ngưng với nước bổ sung bơm nước đưa trở nồi Kho Hệ thống nghiền nát Buồng than cám Hệ thống nồi Buồng đốt Bao Bộ phận tái hâm nước Bộ phận hâm nước Bộ phân hâm nóng 10 Quạt 11 Quạt lùa 12 ng khói 13 Bộ phận hâm nóng nước 14 Bơm nước 15 Bộ phận khử khí 16 Lọc nước 17 Bơm nước 18 Tuốc bin 19 Bình ngưng tụ 20 Van khoá 21 Bơm nước 22 Bơm nước 23 Máy phát điện 24 Máy biến áp Hình 1.3 Sơ đồ nguyên lý nhà máy nhiệt điện Nhà máy nhiệt điện có đặc điểm sau : Thường xây dựng gần nguồn nhiên liệu nguồn nước Tính linh hoạt vận hành kém, khởi động tăng phụ tải chậm Hiệu suất thấp ( = 30-40 %) Khối lượng nhiên liệu sử dụng lớn, khói thải ô nhiễm môi trường b Nhà máy thủy điện Nhà máy thủy điện dùng lượng dòng chảy nước làm quay tuốc bin nước để chạy máy phát điện (hình 1.4) Tuốc bin nước vận hành áp suất thấp tốc độ thấp Máy phát chúng thường loại cực lồi có nhiều cực Công suất P (MW) nhà máy thủy điện phụ thuộc chủ yếu vào hai yếu tố: lưu lượng nước Q (m3 / s) chiều cao hiệu dụng cột nước H (m) ĐH Sư Phạm Kỹ thuật Tp HCM feee.hcmute.edu.vn Giáo trình cung cấp điện PGS.TS Quyền Huy Ánh P 9,81 Q H {MW} Nhà máy thủy điện có đặc điểm sau: Xây dựng gần nguồn nước nên thường xa phụ tải Vốn đầu tư xây lắp ban đầu lớn, chủ yếu thuộc công trình đập chắn , hồ chứa … Thời gian xây dựng kéo dài Chi phí sản xuất điện thấp Thời gian khởi động máy ngắn Hiệu suất cao ( = 80-90 %) Tuổi thọ cao Vào mùa nước lũ, có khả không khai thác hết nguồn thủy phải xả qua đập tràn lượng nước lớn dư thừa điện sản xuất theo yêu cầu phụ tải Để tận dụng nguồn lượng cần xây dựng loại nhà máy thủy điện tích (hình 1.5) Vào mùa nước lũ khả phát điện hệ thống điện dư thừa, máy phát điện nhà máy thủy điện tích đóng vai trò máy bơm, bơm nước lên hồ chứa nước vào mùa nước kiệt nước lại xả nước từ hồ chứa nước qua hệ thống đường ống làm quay máy phát điện, phát điện hoà vào hệ thống Cầu trục Đập nước Tấm chắn Ống dẫn Tuốc bin nước Máy phát Thiết bị Hộp kín dạng tròn ng tháo nước Hình 1.4 Sơ đồ nguyên lý nhà máy thủy điện Hồ xả Ống dẫn nước Máy bơm Máy biến áp Máy cắt Buồng máy phát Ống bơm nước Cửa xả nước Hồ chứa nước 10 Nhà điều hành Hình 1.5 Nhà máy thủy điện tích ĐH Sư Phạm Kỹ thuật Tp HCM feee.hcmute.edu.vn Giáo trình cung cấp điện PGS.TS Quyền Huy Ánh c Nhà máy tuốc bin khí Nhà máy tuốc bin khí sử dụng lượng sơ cấp khí đốt thiên nhiên Khí dẫn trực tiếp đến nhà máy thông qua hệ thống đường ống khoảng cách truyền tải lớn, khí đốt thiên nhiên hoá lỏng nhiệt độ –197oF Ngày nay, nhà máy tuốc bin khí thường sử dụng sơ đồ chu kỳ kết hợp với hiệu suất lên đến 60% Chu kỳ kết hợp bao gồm chu kỳ tuốc bin – gas ( chu kỳ Brayton) chu kỳ tuốc bin ( chu kỳ Rankine) Đầu tiên khí đốt cháy làm quay tuốc bin – gas, sau khí đốt nóng thu hồi vào lò hơi, gia nhiệt nước nhằm cung cấp áp suất cao để làm quay tuốc bin (hình 1.6) Nhà máy tuốc bin khí có đặc điểm sau: Thời gian xây dựng ngắn ( khoảng năm) Chi phí sản xuất điện thấp Thời gian khởi động máy ngắn Hiệu suất cao ( = 80-90 %) Ít gây ô nhiễm môi trường Buồng đốt Tuốc bin -gas Máy phát điện Trạm điện Gas đốt cháy Lò Hơi Tuốc bin Máy phát điện 10 Trạm điện 11 Bình ngưng Hình 1.6 Sơ đồ nguyên lý nhà máy tuốc bin khí loại chu kỳ kết hợp d Nhà máy điện diesel Nhà máy điện diesel sử dụng lượng sơ cấp động diesel Các tổ máy phát diesel có công suất đơn vị không lớn ( từ hàng trăm KVA đến vài MVA) thường dùng làm nguồn dự phòng cho tải bình thường sử dụng điện từ mạng địa phương hay cung cấp điện cho phụ tải công suất nhỏ nơi chưa có mạng lưới địa phương Nhà máy điện diesel có đặc điểm sau: Gọn nhỏ, linh hoạt, tính động cao Thời gian khởi động ngắn Giá thành điện cao Công suất phát vừa nhỏ e Các nhà máy điện lượng Ngày nay, vấn đề bảo vệ môi trường nhấn mạnh, nguồn lượng khác xem xét đưa vào sử dụng nguồn lượng sạch: lượng mặt trời, lượng điạ nhiệt, lượng gió, lượng thủy triều lượng sinh học Năng lượng sử dụng phát triển mạnh tương lai gần lượng nguyên tử ĐH Sư Phạm Kỹ thuật Tp HCM feee.hcmute.edu.vn Giáo trình cung cấp điện PGS.TS Quyền Huy Ánh Nhà máy điện nguyên tử Nhà máy điện nguyên tử sản xuất điện từ nhiệt phản ứng hạt nhân sinh Nhiên liệu hạt nhân có khả tạo nhiệt cao, thường sử dụng nơi khan nhiên liệu hay khó vận chuyển nhiên liệu tới Ở nhà máy điện nguyên tử, nhiệt thu trình phân hủy hạt nhân chất Uranium, Plutonium,Thorium… lò phản ứng, dùng để đun nóng nước Nước bốc lên tiếp tục làm quay tuốc bin trường hợp nhà máy nhiệt điện Lò phản ứng sử dụng rộng rãi nhà máy điện nguyên tử lò phản ứng nước nhẹ (lò phản ứng nước áp lực hoá, lò phản ứng nước sôi) dễ điều khiển số trường hợp sử dụng uranium thiên nhiên Hình 1.7 trình bày sơ đồ nguyên lý nhà máy điện nguyên tử loại lò phản ứng nước áp lực hoá Nguyên liệu sử dụng trường hợp oxyt uranium (U02) dạng quặng, tng thích với thiết bị làm lạnh nước Quặng nhiên liệu chứa nhiên liệu mạ zircaloy Nhiều nhiên liệu phân bố lưới hình vuông tạo thành tổ hợp nhiên liệu Hàng trăm tổ hợp tạo thành lõi phản ứng Lõi phản ứng chứa bình phản ứng chịu áp lực cao thép, có bề dầy từ đến 10 inch Hình 1.8 trình bày sơ đồ nguyên lý nhà máy điện nguyên tử loại lò phản ứng nước sôi Vòng kín thứ gồm phận phóng xạ Nhiệt lượng sinh phản ứng hạt nhân truyền cho nước Nước bốc lên tiếp tục làm quay tuabin nhà máy nhiệt điện Công suất tổ máy phát nhà máy điện nguyên tử đạt đến 500, 800 1200MW Cấu trúc bảo vệ Bình phản ứng Lò phản ứng Thanh điều khiển Máy bơm Nồi Ống Tuốc bin Bơm cấp 10 Nước ngưng 11 Máy phát điện 12 Tháp ngưng Hình 1.7 Sơ đồ nguyên lý nhà máy điện nguyên tử loại lò phản ứng nước áp lực Buồng phản ứng Vỏ bảo vệ Lõi phản ứng Thanh điều khiển Đế Ống dẫn Bơm cấp nước Tuốc bin máy phát Bình ngưng 11 Đến trạm điện Hình 1.8 Sơ đồ nguyên lý nhà máy điện nguyên tử loại lò phản ứng nước sôi ĐH Sư Phạm Kỹ thuật Tp HCM feee.hcmute.edu.vn Giaùo trình cung cấp điện PGS.TS Quyền Huy Ánh Nhà máy điện nguyên tử có đặc điểm sau: Có thể xây dựng gần trung tâm phụ tải Vốn đầu tư xây lắp ban đầu lớn thời gian xây dựng kéo dài Chi phí sản xuất điện thấp nên thường làm việc đáy đồ thị phụ tải Thời gian sử dụng công suất cực đại lớn khoảng 7000giờ/năm hay cao Nhà máy lượng mặt trời Nhà máy lượng mặt trời thường có hai loại sau: Nhà máy pin quang điện: nhà máy loại sử dụng pin quang điện, hai dạng tinh thể silicon hay phim mỏng để biến đổi lượng ánh sáng mặt trời điện năng, với hiệu suất khoảng 30% tương lai đạt đến 40% Các pin quang điện chế tạo để sản xuất lượng điện DC từ vài watt đến 100 watt Để có công suất lớn cần tổ hợp pin quang điện Các thành phần nhà máy lượng mặt trời bao gồm: pin quang điện, điều khiển nạp ắc qui, ắc qui, nghịch lưu hay thiết bị điều khiển công suất (đối với tải xoay chiều), thiết bị đóng cắt, bảo vệ, mạch tiếp đất dây nối Chi phí sản suất điện vào khoảng 0.2 đến 0.4 UDS/kWh, tùy thuộc vào chi phí lắp đặt, mật độ thời gian có ánh sáng mặt trời khu vực Nguồn điện loại khoảng hàng trăm kW thường cung cấp cho phụ tải như: máy bơm, thiết bị chiếu sáng, thiết bị viễn thông, thiết bị điện gia dụng,… Hạt photon Nguyên tử Electron Mặt trước Mặt sau Dòng electron Biến đổi lượng Trạm điện Hình 1.9 Sơ đồ nguyên lý nhà máy pin quang điện Nhà máy nhiệt mặt trời: nhà máy loại vận hành theo kiểu chu kỳ lượng nhiệt, thông qua việc sử dụng hệ thống gương hội tụ parabol (với nhiệt độ đạt đến mức từ 150oC đến 800oC) hay dãy gương hội tụ ( hellostats, với nhiệt độ đạt đến mức từ 250oC đến 1500oC) nhằm tập trung ánh sáng mặt trời Hệ thống gương phần đắt chi phí xây dựng thường chiếm khoảng 4050% chi phí tổng Nhà máy sử dụng gương parabol thường có công suất từ 5kW đến 25kW nhà máy sử dụng gương hellostats thường có công suất từ 100kW đến 100MW Nhà máy lượng mặt trời có đặc điểm sau: Sử dụng nguồn lượng không cạn kiệt ĐH Sư Phạm Kỹ thuật Tp HCM feee.hcmute.edu.vn Giáo trình cung cấp điện PGS.TS Quyền Huy Ánh Chi phí phát điện thấp đặc biệt hiệu vùng mà việc kéo lưới điện quốc gia đắt Độ tin cậy vận hành cao Chi phí bảo trì Không gây ô nhiễm môi trường Nhà máy lượng gió Sử dụng lượng gió thường ý nơi có mật độ lượng gió cao (khoảng 320 – 400W/m2 trở lên) vận tốc gió trung bình ( khoảng 5.8m/s) Thành phần nhà máy phát điện sử dụng lượng gió bao gồm: chong chóng quay, hộp biến tốc,máy phát điện, hệ thống ắc qui tháp Ngày nay, trạm phát điện sử dụng lượng gió có công suất từ 5MW đến 50MW (làng máy phát) với giá thành sản xuất điện vào khoảng 0.05USD/kWh có khả giảm xuống mức 0.04USD/kWh năm 2000 Hiệu suất tuốc bin gió đại đạt đến 40% Khuynh hướng phát triển lượng gió tương lai tập trung vào hướng nghiên cứu sau: Hiểu biết tốt nguồn lượng gió, khí động học Tối ưu hoá cấu trúc tuốc bin nhằm đạt hiệu suất cao Nâng cao chất lượng điều khiển Triển khai mô hình lý thuyết mô hình máy tính phục vụ tính toán thiết kế Năng lượng gió ý sử dụng vùng ven biển, vùng đồi núi Hiện có 16.000 tuốc bin gió lắp đặt bang California – USA với tổng công suất đặt khoảng 1700MW Hệ thống phát lượng điện hàng năm đạt mức tỷ kWh theo dự báo đến năm 2010, Mỹ, khoảng 2% lượng điện cung cấp từ gió Nhà máy lượng thủy triều Nhà máy lượng thủy triều xây dựng nơi có chênh lệch lớn độ cao thủy triều lên xuống Bằng cách xây đập ngăn cách ngõ vào thủy triều lợi dụng lên xuống cũa thủy triều để làm quay tuốc bin thủy lực đến năm 1997 xuất loại tuốc bin thủy lực hoạt động theo hai chiều Tuốc bin kéo máy phát điện, từ lượng thủy triều biến thành lượng điện Nhà máy lượng thủy triều La Rance xây dựng Pháp vào năm 1966 Cho đến theo đánh giá chuyên gia có khoảng 2% lượng thủy triều ( khoảng 60GW) giới dùng để phát điện Hình 1.10 Nguyên lý nhà máy lượng thủy triều ĐH Sư Phạm Kỹ thuật Tp HCM Hình 1.11 Nhà máy lượng thủy triều feee.hcmute.edu.vn Giáo trình cung cấp điện PGS.TS Quyền Huy Ánh Nhà máy lượng thủy triều có đặc điểm sau: Tuổi thọ cao Chi phí phát điện thấp Chi phí đầu tư, vận hành bảo trì thấp Không gây ô nhiễm môi trường Nhà máy lượng địa nhiệt Nhà máy lượng địa nhiệt sử dụng sức nóng lòng đất để gia nhiệt làm nước bốc Hơi nước với áp suất cao làm quay tuốc bin nước Tuốc bin kéo máy phát điện, từ lượng địa nhiệt biến thành lượng điện Có hai loại nhà máy lượng địa nhiệt: loại chu kỳ kép (hình 1.12) loại phun (hình 1.13) Nước nóng địa nhiệt có nhiệt độ vào khoảng 350oF áp suất khoảng 16.000psi Hơi Tuốc bin Máy phát Hơi Bình ngưng Không khí Nước Không khí & nước Bình trao đổi nhiệt 10 Nước ngầm nguội 11 Nước ngầm nóng 12 Bơm 13 Nước lên 14 Vùng địa nhiệt 15 Nước xuống Hình 1.12 Sơ đồ nguyên lý nhà máy địa nhiệt loại chu kỳ kép Hơi Tuốc bin Máy phát Hơi Nước Không khí Tháp làm lạnh Không khí & nước Cấp nhiệt 10 Nước thải 11 Nước ngầm 12 Nước lên 13 Vùng địa nhiệt 14 Nước xuống Hình 1.13 Sơ đồ nguyên lý nhà máy địa nhiệt loại phun f Tỷ lệ thành phần nhà máy cấu phát điện Việc sử dụng dạng lượng khác cấu sản xuất điện tùy thuộc vào tình hình tài nguyên đường lối phát triển lượng nước Theo số liệu năm 1998, Mỹ, tổng công suất đặt vào khoảng 760.000MW, nhiệt điện chiếm 63%, điện nguyên tử chiếm 14%, thủy điện chiếm 12%, tuốc bin khí chiếm 8%, động đốt chiếm 0.65% loại khác chiếm 2.35% Tổâng sản lượng hàng năm vào khoảng 3.550 tỷ kWh ĐH Sư Phạm Kỹ thuật Tp HCM feee.hcmute.edu.vn 10 Giáo trình cung cấp điện PGS.TS Quyền Huy Ánh Hiện nay, giới 79% tổng sản lượng điện sản xuất nhà máy nhiệt điện, 7% nhà máy thủy điện 14% nhà máy điện khác, điện nguyên tử chiếm tỷ lệ lớn Tuốc bin khí Loại khác 8% 3% Nguyên tử Loạ i khác Thủy điệ n 14% 7% 14% Thủy điện Nhiệt điện 12% 63% Nhiệt điện 79% Hình 1.14 Tỷ trọng phát điện Mỹ năm 1998 Hình 1.15 Tỷ trọng phát điện giới năm 1998 Tại trạm điện vài máy phát vận hành song song với lưới lượng để cung cấp tổng công suất cần thiết Chúng nối vào điểm chung gọi góp 1.2.1.2 Máy biến áp Một phần quan trọng khác hệ thống điện máy biến áp Nó chuyển lượng với hiệu cao từ mức điện áp sang mức điện áp khác Năng lượng phiá thứ cấp gần lượng phiá sơ cấp, bỏ qua phần tổn hao máy biến áp Việc nâng cao điện áp truyền tải cho phép giảm tổn thất điện đường dây cho phép tải lïng xa Các yêu cầu cách điện vấn đề thiết kế thực tế khác giới hạn điện áp máy phát giá trị thấp, thường đến 30kV Do đó, việc sử dụng máy biến áp tăng áp phổ biến việc truyền tải lượng Ở cuối đường dây truyền tải, nơi nhận, máy biến áp giảm áp sử dụng để giảm điện áp xuống mức phù hợp với mạng phân phối hay hộ tiêu thụ 1.2.2 Mạng truyền tải truyền tải phụ Mục đích mạng truyền tải không truyền tải lượng từ nhà máy phát nơi khác đến mạng phân phối Mạng phân phối nơi cuối cung cấp điện cho hộ tiêu thụ Các đường dây truyền tải nối kết hệ thống điện lân cận Điều cho phép điều phối kinh tế lượng vùng trình vận hành bình thường mà cho phép chuyển tải lượng vùng điều kiện cố Mạng truyền tải có điện áp dây 60kV tiêu chuẩn hoá 69kV, 115kV, 138kV, 161kV, 230kV, 345kV, 500kV 765kV (tiêu chuẩn ANSI) Điện áp truyền tải 230kV thường coi siêu cao áp Đường dây truyền tải điện áp cao kết thúc trạm cao áp (trạm nhận, trạm sơ cấp) Nhiệm vụ vài trạm đóng cắt mạch vào hệ thống chúng coi trạm đóng cắt Tại trạm sơ cấp, điện áp giảm từ cấp cao đến giá trị phù hợp với phần hành trình đến tải Các hộ phụ tải có công suất lớn cung cấp từ hệ thống truyền tải Một phần mạng truyền tải, phần nối trạm cao áp với máy biến áp trạm phân phối, gọi mạng truyền tải phụ Ở ranh giới rõ ràng mạng truyền tải truyền tải phụ Trong thực tế mạng truyền tải phụ có điện áp từ 69kV đến 138kV Một vài hộ tiêu thụ có công suất lớn cung cấp từ mạng truyền tải phụ Tụ điện cuộn kháng lắp đặt phổ biến trạm để điều áp đường dây truyền tải ĐH Sư Phạm Kỹ thuật Tp HCM feee.hcmute.edu.vn 11 Giáo trình cung cấp điện PGS TS Quyền Huy Ánh T Vpa1 Vpa C pa C pa = 20 19,5 = 50 (năm) 2,01 Điều có nghóa chọn phương án sau 50 năm thu hồi chênh lệch vốn đầu tư Như vậy, phương án có tính kinh tếù thấp so với phương án hai Nhưng thực tế hai phương án tương đương kinh tế số liệu vốn đầu tư chi phí vận hành nằm giới hạn cho phép b Trường hợp có ba hay nhiều phương án Trường hợp này, sử dụng biểu thức (2.16) để tiến hành so sánh kinh tế gặp nhiều khó khăn Khi đầu tư lúc (thời gian xây dựng năm) phí tổn vận hành hàng năm cố định nên sử dụng biểu thức (2.17), tức sử dụng chi phí tính toán qui đổi Ztt1 = m Vpa1 + Cpa1 Ztt2 = m Vpa2 + Cpa2 Nếu Ztt1Ztt2 phương án hai kinh tế phương án Khi thời gian xây dựng lớn năm giả thiết toàn bộä vốn đầu tư đặt vào năm (năm hoàn thành công trình) chi phí vận hành hàng năm năm không đổi không phù hợp Khi đó, cần xét đến hiệu vốn đầu tư giai đoạn khác biến đổi chi phí vận hành qua năm, có nghóa phải xét đến yếu tố thời gian tính toán so sánh kinh tế phương án Thực tế, thiết kế xây dựng cho thấy: đầu tư vốn vào công trình vào năm cuối thời kỳ xây dựng có lợi so với trường hợp đầu tư vốn vào thời kỳ đầu xây dựng Đối với nhiều công trình sau kết thúc xây dựng vào vận hành phải thời gian đạt công suất thiết kế Do đó, chi phí vận hành hàng năm hệ thống cung cấp điện thay đổi hàng năm điều tất nhiên Thời hạn để tính toán kể từ năm bắt đầu xây dựng công trình đạt công suất thiết kế, tức vào thời điểm chi phí vận hành năm đạt giá trị ổn định Trong thời gian đó, vốn đầu tư V vàø chi phí vận hành C năm thay đổi Để tiện so sánh, thường quy đổi V C thời điểm định, thời điểm chọn bất kỳ, để tiện việc tính toán thường chọn thời điểm kết thúc xây dựng công trình vào vận hành Giả sử năm đầu, vốn đầu tư Vt Hết năm thứ Vt đọng lại công trình xây dựng Như sang năm thứ hai Vt coi tăng thêm lượng Kt Vt, với Kt hệ số kể đến tổn thất vốn bị ứ đọng Đối với hệ thống cung cấp điện thường chọn Kt = 0.08, vốn đầu tư năm thứ hai laø: Vt + K Vt = Vt (1 + Kt ) Từ đó, tính đến năm kết thúc công trình T, vốn đầu tư là: Vt (1 + Kt )T-1 Như vậy, tổng số vốn đầu tư quy đổi năm kết thúc công trình xây dựng là: T V Vt (1 K t ) T t (2.18) t 1 Ở đây: Vt vốn đầu tư năm thứ t, T thời gian từ năm bắt đầu đến năm kết thúc công trình ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp HCM feee.hcmute.edu.vn 26 Giáo trình cung cấp điện PGS TS Quyền Huy Ánh Đối với chi phí vận hành hàng năm phải quy đổi chi phí năm sau năm thứ T năm kết thúc công trình bắt đầu vận hành Vì chi phí vận hành năm sau mà quy đổi năm trước nên phải xem chi phí giảm (quy đổi từ năm đạt công suất thiết kế năm bắt đầu vận hành) Lập luận tương tự với vốn đầu tư, chi phí vận hành năm thứ t Cvht Nếu quy đổi trước năm giảm lượng (1+Kt) Do đó, tổng chi phí vận hành hàng năm quy đổi thời điểm T, năm bắt đầu vận hành là: T C vh C vht (1 K t ) T t (2.19) t 1 Ở đây: Cvht chi phí vận hành năm thứ t; T’là thời gian kể từ năm bắt đầu xây dựng đến năm công trình đạt công suất thiết kế, T’> T Chi phí tính toán trường hợp có kể đến yếu tố thời gian là: T Z tt (añm Vt C vht ).(1 K t ) T t (2.20) t 1 Với T t T’ Lưu ý rằng, giá trị Ztt1 Ztt2 chênh lệch không 5% hai phương án coi tương đương mặt kinh tế phương án chọn phương án có tiêu kỹ thuật vượt trội Điều thông tin số liệu ban đầu sử dụng để xác định Ztt thông tin sơ bộ, mang tính dự báo không ổn định theo thời gian 2.4 Các bước so sánh kinh tế kỹ thuật So sánh kinh tế kỹ thuật tiến hành theo bước sau: Phân tích loại phương án không thỏa mãn yêu cầu kỹ thuật đặt Lựa chọn phương án đạt yêu cầu kỹ thuật đề để so sánh Tính chi phí tính toán Ztt cho phương án Chọn phương án có chi phí tính toán Ztt => Một số trường hợp tiến hành so sánh kinh tế là: Sử dụng nguyên vật liệu thiết bị điện có quy định đặc biệt nhà nước như: dùng dây dẫn nhôm cho công trình dân dụng, dùng cột bê tông cốt thép hay đặt cột thép mạng điện địa phương,… Ứng dụng biện pháp để đảm bảo cung cấp điện liên tục cho hộ tiêu thụ đặc biệt như: phòng cháy, phòng nổ, bảo vệ môi trường sống,… Dựa vào kinh nghiệm phương án tương tự công trình có ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp HCM feee.hcmute.edu.vn 27 Giáo trình cung cấp điện PGS TS Quyền Huy Ánh CHƯƠNG III XÁC ĐỊNH NHU CẦU ĐIỆN 3.1 Khái niệm chung Khi thiết kế cung cấp điện cho hộ phụ tải, nhiệm vụ xác định nhu cầu điện hộä phụ tải Tùy theo quy mô hộ phụ tải mà nhu cầu điện phải xác định theo phụ tải thực tế phải dự kiến đến khả phát triển phụ tải tương lai năm, 10 năm lâu Như vậy, xác định nhu cầu điện giải toán dự báo phụ tải ngắn hạn dài hạn Dự báo phụ tải ngắn hạn tức xác định phụ tải công trình sau công trình vào hoạt động, vào vận hành Phụ tải thường gọi phụ tải tính toán Phụ tải tính toán sử dụng để chọn thiết bị điện như: máy biến áp, dây dẫn, thiết bị đóng cắt, bảo vệ , để tính tổn thất công suất, tổn thất điện áp để chọn thiết bị bù Như vậy, phụ tải tính toán số liệu quan trọng để thiết kế cung cấp điện Phụ tải tính toán phụ thuộc vào nhiều yếu tố công suất số lượng thiết bị, chế độ vận hành chúng, quy trình công nghệ sản xuất, trình độ vận hành công nhân… Vì vậy, xác định xác phụ tải tính toán nhiệm vụ khó khăn quan trọng Nếu phụ tải tính toán xác định nhỏ phụ tải thực tế làm giảm tuổi thọ thiết bị điện, có dẫn đến cháy, nổ nguy hiểm Còn phụ tải tính toán lớn phụ tải thực tế nhiều thiết bị điện chọn lớn so với yêu cầu, gây lãng phí 3.2 Đồ thị phụ tải Định nghóa Đồ thị phụ tải quan hệ công suất phụ tải theo thời gian đặc trưng cho nhu cầu điện thiết bị, nhóm thiết bị, phân xưởng hay xí nghiệp Phân loại Theo loại công suất, đồ thị phụ tải gồm có: Đồ thị phụ tải công suất tác dụng: P = f(t) Đồ thị phụ tải công suất phản kháng: Q = g(t) Đồ thị phụ tải công suất biểu kiến: S = h(t) Theo dạng đồ thị, đồ thị phụ tải gồm có: Đồ thị phụ tải thực tế: dạng đồ thị phản ánh quy luật thay đổi thực tế công suất theo thời gian (Hình 3.1) Đồ thị phụ tải nấc thang: dạng đồ thị quy đổi từ đồ thị phụ tải thực tế dạng nấc thang Nguyên tắc quy đổi thời khoảng khảo sát, giá trị công suất thay đổi thực tế quy giá trị không đổi với giá trị công suất trung bình Đồ thị phụ tải nấc thang có ưu điểm đơn giản thuận tiện cho tính toán (Hình 3.2) ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp HCM feee.hcmute.edu.vn 28 Giáo trình cung cấp điện P PGS TS Quyền Huy Ánh P (kW) (kW) 24 t(giờ) 24 Hình 3.1 Đồ thị phụ tải hàng ngày dạng thực tế t(giờ) Hình 3.2 Đồ thị phụ tải hàng ngày dạng nấc thang Theo thời gian khảo sát, đồ thị phụ tải gồm có: Đồ thị phụ tải hàng ngày: dạng đồ thị phụ tải xây dựng với thời gian khảo sát 24 Nghiên cứu đồ thị phụ tải hàng ngày, biết tình trạng làm việc thiết bị Từ đó, định quy trình vận hành hợp lý nhằm đạt đồ thị phụ tải tương đối phẳng Khi đạt mục đích giảm công suất cực đại mà nguồn phải cung cấp, giảm công suất đặt máy biến áp đơn giản vận hành Ngoài ra, đồ thị phụ tải hàng ngày liệu để chọn thiết bị điện, tính điện tiêu thụ Đồ thị phụ tải hàng tháng: đồ thị phụ tải xây dựng theo phụ tải trung bình hàng tháng Nghiên cứu đồ thị phụ tải hàng tháng biết nhịp độ làm việc hộ phụ tải, từ định lịch vận hành, sửa chữa thiết bị điện hợp lý đáp ứng yêu cầu sản xuất (Hình 3.3) Đồ thị phụ tải hàng năm: đồ thị phụ tải xây dựng vào đồ thị phụ tải điển hình ngày mùa đông ngày mùa hè Giả sử mùa hè gồm n1 ngày mùa đông gồm n2 ngày Ở đồ thị Hình3.4a, mức P2 tồn khoảng thời gian t2 + t2’; đồ thị Hình3.4b, mức P2 tồn khoảng t2’’ Vậy năm, mức phụ tải P2 tồn khoảng thời gian là: T2 = (t2 + t2’).n2 +t2’’.n1 Tương tự, năm, mức phụ tải P1 tồn khoảng thời gian là: T1 = (t1 + t1’).n2 Ở đây: n1, n2 số ngày mùa hè mùa đông năm Đồ thị phụ tải hàng năm tiện lợi việc dự báo nhu cầu điện năm, hiệu kinh tế cung cấp ñieän ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp HCM feee.hcmute.edu.vn 29 Giáo trình cung cấp điện PGS TS Quyền Huy AÙnh 10 11 12 t (tháng) Hình 3.3 Đồ thị phụ tải hàng tháng P (kW) P (kW) P (kW) P1 P2 t2 a t’’2 t’2 24 (giờ)0 b 24 (giờ) T1 T2 c 8760 (giờ) Hình 3.4 Đồ thị phụ tải hàng năm a Đồ thị phụ tải điển hình ngày mùa đông b Đồ thị phụ tải điển hình ngày mùa hè c Đồ thị phụ tải hàng năm Các đặc trưng đồ thị phụ tải Các đặc trưng đồ thị phụ tải thể qua hệ số đại lượng sau: a Công suất cực đại Pmax giá trị công suất cực đại khoảng thời gian khảo sát b Công suất trung bình Ptb đặc trưng tónh phụ tải khoảng thời gian khảo sát Ptb T P(t )dt T 0 (3.1) A T T Ở đây: AT điện tiêu thụ khoảng thời gian khảo sát T c Công suất cực tiểu Pmin giá trị công suất cực tiểu khoảng thời gian khảo sát d Điện tiêu thụ AT thể qua phần diện tích giới hạn đường cong đồ thị phụ tải hệ trục tọa độ ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp HCM feee.hcmute.edu.vn 30 Giáo trình cung cấp điện PGS TS Quyền Huy Ánh n (3.2) T Pi t i i 1 Ở đây: Pi công suất thời đoạn khảo sát thứ i, ti giá trị thời đoạn khảo sát thứ i, T thời gian khảo sát, Pmax công suất cực đại khoảng thời gian khảo sát e Hệ số điền kín phụ tải Kđk tỷ số công suất trung bình công suất cực đại K đk Ptb Pmax (3.3) Đối với đồ thị phụ tải hàng ngày, Kđk xác định theo biểu thức: K đk A24 24.Pmax (3.4) Thường Kđk < , Kđk =1 đồ thị phụ tải có dạng phẳng g Thời gian sử dụng công suất cực đại Tmax khoảng thời gian lý thuyết mà sử dụng công suất Pmax không đổi khoảng thời gian lượng điện A lượng điện tiêu thụ thực tế Nếu thời gian t1 kéo dài thời gian t2 Tmax lớn, trường hợp t1=T Tmax T Tmax phụ thuộc vào tính chất phụ tải, qui trình xí nghiệp công nghiệp tham khảo từ sổ tay thiết kế cung cấp điện Tmax Pt i i Pmax AT Pmax P Pmax A Pmin Tmax t1 t2 T t Hình 3.5 Đồ thị phụ tải hai cấp Tầm quan trọng đồ thị phụ tải Đồ thị phụ tải số liệu ban đầu quan trọng thiết kế cung cấp điện Ngoài số liệu đại lượng tính từ đồ thị phụ tải nêu phần Đồ thị phụ tải hàng ngày cung cấp số thông tin như: Số ca làm việc ngày Tính chất phụ tải: phụ tải công nghiệp, phụ tải dân dụng, … Tính hợp lý việc tiêu thụ điện phụ tải nhằm đề biện pháp giảm chi phí tiền điện cho sản xuất, … 3.3 Các đại lượng Công suất định mức Pđm Công suất định mức công suất thiết bị dùng điện ghi nhãn máy hay lý lịch máy, biểu diễn công suất tác dụng P (đối với động cơ, lò điện trở, bóng đèn, …) biểu diễn công suất biểu kiến S (đối với máy biến áp hàn, lò điện cảm ứng, …) Công suất định mức tính với thời gian làm việc lâu dài Đối với động điện, công suất ghi nhãn máy công suất định mức trục Do có tổn hao nên công suất điện định mức phải lớn xác định biểu thức: ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp HCM feee.hcmute.edu.vn 31 Giáo trình cung cấp điện PGS TS Quyền Huy Ánh Pđm điện Pđm (3.5) Ở đây: hiệu suất động thường = (0,85 0,87) Đối với thiết bị điện làm việc chế độ ngắn hạn lặp lại cầu trục, thang máy, máy biến áp hàn xác định công suất điện định mức phải qui công suất định mức làm việc chế độ dài hạn: Pđm Pđm Đối với động cơ: Đối với máy biến áp hàn: % 100 Sđm Sđm (3.6) % 100 (3.7) Ở đây: % hệ số đóng điện, thường có giá trị tiêu chuẩn là15, 25, 40 hay 60% Công suất định mức nhóm thiết bị ba pha tổng công suất thiết bị nhóm: n n Pđm p ñmi ; Q ñm q ñmi ; i 1 Pñm Q 2ñm I ñm i 1 U đm (3.8) Nếu mạng điện có thiết bị pha phải phân bố thiết bị lên ba pha cho công suất không cân nhỏ Sau số dẫn: a Nếu điểm cung cấp (tủ phân phối, đường dây chính) phần công suất không cân nhỏ 15% tổng công suất (1 pha pha) điểm thiết bị pha sử dụng điện áp pha coi thiết bị pha có công suất tương đương Pđm pha Ptb phai Ptb1phaj i j Ở đây: Ptb3phai công suất định mức thiết bị pha thứ i, Ptb1phaj công suất định mức thiết bị pha thứ j; Pđm3pha công suất định mức qui pha nhóm thiết bị b Nếu phần công suất không cân lớn 15% tổng công suất thiết bị thời điểm xét qui đổi phụ tải định mức pha thiết bị sau: Trường hợp thiết bị pha sử dụng điện áp pha mạng: Pđm pha Ptb3 phai 3Pđm1pha(max) i Ở đây: Pđm1pha(max) tổng công suất định mức thiết bị pha nối vào pha mang tải lớn Công suất trung bình Ptb Công suất trung bình đặc trưng tónh phụ tải khoảng thời gian khảo sát xác định biểu thức sau: T T Ptb P.dt T Ap T ; Q tb Q.dt T AQ T (3.9) Ở đây: AP (kW/h), AQ (kVARh) điện tác dụng phản kháng tiêu thụ khoảng thời gian khảo sát; T thời gian khảo sát (giờ) ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp HCM feee.hcmute.edu.vn 32 Giáo trình cung cấp điện PGS TS Quyền Huy Ánh Phụ tải trung bình nhóm thiết bị xác định theo biểu thức: n n Ptb Ptbi ; Q tb Q tbi i 1 (3.10) i 1 Phụ tải trung bình sở đánh giá mức độ sử dụng thiết bị số liệu quan trọng để xác định phụ tải tính toán Thường phụ tải trung bình xác định ứng với thời gian khảo sát ca làm việc, tháng năm Công suất cực đại Pmax Công suất cực đại thiết bị (hay nhóm thiết bị) pmax (Pmax) trị số lớn trị số trung bình có khoảng thời gian khảo sát Theo khoảng thời gian khảo sát, phân biệt hai loại công suất cực đại: a Công suất cực đại dài hạn công suất trung bình lớn thời gian tương đối ngắn (thường lấy 5, 10 30 phút) ứng với ca làm việc có phụ tải lớn ngày Công suất cực đại sử dụng để tính tổn thất công suất cực đại, tổn thất điện năng, chọn tiết diện dây dẫn cáp theo mật độ dòng kinh tế b Công suất cực đại ngắn hạn hay gọi công suất đỉnh nhọn: công suất cực đại thời gian -2 giây Công suất đỉnh nhọn sử dụng để kiểm tra dao động điện áp lưới điện, kiểm tra điều kiện tự mở máy động công suất lớn, chọn dây chảy cầu chì, tính dòng điện khởi động rơle bảo vệ, … Công suất tính toán Ptt Công suất tính toán Ptt công suất giả thiết lâu dài không đổi, tương đương với công suất thực tế biến đổi gây hiệu ứng nhiệt dây dẫn thiết bị điện Quan hệ công suất tính toán với công suất khác nêu bất đẳng thức sau: Ptb Ptt Pmax Do trình phát nóng dây dẫn có quán tính nghóa dòng điện chạy qua dây dẫn phải qua thời gian T định nhiệt độ dây dẫn đạt đến nhiệt độ ổn định Với dây dẫn thông dụng, thường T khoảng 30 phút Do đó, thường lấy giá trị trung bình công suất cực đại xuất 30 phút để làm công suất tính toán Tóm lại, phụ tải tính toán theo phát nóng xác định sau: Khi đồ thị phụ tải thay đổi: phụ tải tính toán phụ tải trung bình lớn khoảng thời gian: 0.5, 0.75, 1, 1.5 hay (tùy theo cỡ dây cách bố trí) Khi đồ thị phụ tải thay đổi không đổi: phụ tải tính toán lấy phụ tải trung bình Thí dụ tính toán Ví dụ 1: Hãy xác định hệ số đại lượng suy từ đồ thị phụ tải hàng ngày điển hình trình bày Hình 3.6 Giải: Các công suất điện tiêu thụ Pmax = 200 kW Pmin = 100 kW ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp HCM feee.hcmute.edu.vn 33 Giaùo trình cung cấp điện PGS TS Quyền Huy Ánh P kW 150 Pmax Ptbbp Ptb 100 pmin 200 50 12 18 24 [giờ] Hình 3.6 Đồ thị phụ tải haøng ngaøy tb 100 200 150 12 150 kW 24 24 Ptt = Pmax30 = 200 kW A24 = 100 200 150 12 = 3600 kWh Các đại lượng khác K đk A24 3600 0,75 24.Pmax 24.200 Tmax 365 A 24 3600 365 6570 200 Pmax 3.5 Các hệ số tính toán Hệ số sử dụng ksd Hệ số sử dụng thiết bị điện ksd, hay nhóm thiết bị Ksd tỷ số công suất tính toán công suất định mức: k sd p tt ; p ñm K sd k p p sdi i i đmi (3.11) đmi Hệ số sử dụng đặc trưng cho chế độ làm việc phụ tải theo công suất theo thời gian số liệu để xác định phụ tải tính toán Từ định nghóa phân biệt hệ số sử dụng theo công suất tác dụng, công suất phản kháng theo dòng ñieän ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp HCM feee.hcmute.edu.vn 34 Giáo trình cung cấp điện PGS TS Quyền Huy Ánh Bảng 1.1 Hệ số sử dụng Tải Ku Máy công cụ 0,8 Lò Quạt Đèn huỳnh quang Ổ cắm Hệ số đóng điện kđ Hệ số đóng điện kđ thiết bị tỷ số thời gian đóng điện chu trình với toàn thời gian chu trình tct Thời gian đóng điện tđ gồm thời gian làm việc mang tải tlv thời gian chạy không tải tkt , vậy: t t kt kđ lv (3.12) t ct Hệ số đóng điện nhóm thiết bị xác định theo biểu thức: Kđ k p p i đmi (3.13) đmi i Hệ số đóng điện phụ thuộc vào qui trình công nghệ Hệ số phụ tải kpt Hệ số phụ tải công suất tác dụng thiết bị gọi hệ số mang tải tỷ số công suất tác dụng mà thiết bị tiêu thụ thực tế (công suất trung bình Ptb thời gian đóng điện tđ) công suất định mức: p (3.14) k pt tb.đ p đm Hệ số đồng thời Kđt Hệ số đồng thời tỷ số công suất tính toán cực đại tổng nút hệ thống cung cấp điện với tổng công suất tính toán cực đại nhóm thiết bị có nối vào nút ñoù P K ñt n n (3.15) Ptt.i i 1 Hệ số đồng thời thể tính chất không xảy thời điểm công suất tính toán cực đại nhóm thiết bị, Kđt Hệ số đồng thời cho phân xưởng có nhiều nhóm thiết bị: Ptt px K đt px n Ptt.nhóm.i (3.16) i 1 Hệ số đồng thời trạm biến áp nhà máy cung cấp điện cho nhiều phân xưởng: ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp HCM feee.hcmute.edu.vn 35 Giáo trình cung cấp điện PGS TS Quyền Huy Ánh K đt nm Ptt nm (3.17) n P i 1 tt px i Hệ số đồng thời sử dụng để xác định công suất tính toán tổng nút hệ thống cung cấp điện Bảng 1.2 Hệ số đồng thời cho tủ phân phối Số mạch Hệ sô đồng thời Ks 0.9 0.8 Tủ kiểm nghiệm toàn 0.7 10 lớn 0.6 Tủ kiểm nghiệm phần trường hợp Nếu mạch chủ yếu chiếu sáng coi Ks gần Bảng 1.3 Hệ số đồng thời theo chức mạch Chức mạch Hệ số đồng thời Ks Chiếu sáng Sưởi máy lạnh 0.1 0.4 (1) Ổ cắm Thang máy (2) Đ/cơ có công suất lớn thứ Đ/cơ có công suất lớn thứ hai 0.75 Các động khác 0.6 (1): Trong vài trường hợp, công nghiệp, hệ số lớn (2): Dòng lưu ý dòng định mức động tăng thêm trị 1/3 dòng khởi động Bảng 1.4 Hệ số đồng thời tòa nhà dân cư Số hộ tiêu thụ Hệ số đồng thời Ks 2-4 5-9 0,78 10-14 0,63 15-19 0,53 20-24 0,49 25-29 0,46 30-34 0,44 35-39 0,42 40-49 0,41 50 hay lớn 0,40 Hệ số phân tán Kpt Hệ số phân tán tỷ số tổng công suất cực đại riêng lẻ nhóm phụ tải với công suất cực đại toàn hệ thống ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp HCM feee.hcmute.edu.vn 36 Giáo trình cung cấp điện PGS TS Quyền Huy Ánh K pt P max i Pmax K đt (3.18) Ở đây: Pmaxi tổng công suất cực đại riêng lẻ nhóm phụ tải thứ i, Pmax công suất cực đại đồng thời toàn hệ thống (nút hệ thống, nơi nhóm phụ tải i nối vào), Kđt hệ số đồng thời Hệ số phân tán xác định theo biểu thức: K pt P C P max i i i (3.19) max i Ở đây: Pmaxi công suất cực đại phụ tải thứ i, Ci hệ số góp phần phụ tải thứ i Hệ số góp phần Ci Hệ số góp phần Ci tỷ số công suất yêu cầu nhóm thứ i vào thời điểm phụ tải đỉnh hệ thống với công suất cực đại không đồng thời nhóm: Pycit max Ci (3.20) Pmax i Ở đây: Pycitmax công suất yêu cầu nhóm thứ i vào thời điểm tmax, xuất phụ tải đỉnh hệ thống; Pmaxi công suất cực đại nhóm thứ i 3.7 Các phương pháp xác định công suất tính toán Phương pháp công suất tính toán theo hệ số sử dụng hệ số đồng thời Theo phương pháp này, hệ số công suất phụ tải khác công suất tính toán nhóm n thiết bị xác định theo biểu thức sau: n Ptt K dt k sdi Pñmi (kW) (3.21) i 1 n Qtt K dt k sdi Qñmi (kVar) (3.22) i 1 S tt Ptt2 Q 2tt (kVA) (3.23) Ở đây: ksdi hệ số sử dụng thiết bị thứ i; Pđmi công suất định mức thiết bị thứ i; n số thiết bị nhóm Hệ số sử dụng thiết bị khác tra sổ tay thiết kế Trường hợp coi hệ số công suất thiết bị không khác nhiều thì công suất tính toán nhóm n thiết bị xác định theo biểu thức sau: n S tt K dt k sdi S ñmi (3.24) i 1 Phương pháp tính toán đơn giản, thuận tiện cho kết xác Phương pháp công suất tính toán theo suất phụ tải đơn vị diện tích sản xuất Với phân xưởng sản xuất có thiết bị phân bố diện tích sản xuất phân xưởng may, phân xưởng dệt, … công suất tính toán xác định theo biểu thức: ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp HCM feee.hcmute.edu.vn 37 Giáo trình cung cấp điện Hay PGS TS Quyền Huy Ánh Ptt =p0.F (kW) (3.25) Stt=s0.F (kVA) (3.26) Ở đây: p0, s0 suất phụ tải tác dụng trên đơn vị diện tích sản xuất (kW/m2) suất phụ tải biểu kiến trên đơn vị diện tích sản xuất (kVA/m2); F diện tích sản xuất (m2) Giá trị p0 s0 đưa dựa kinh nghiệm vận hành thống kê Phương pháp cho kết gần thường dùng giai đoạn thiết kế sơ Bảng 1.5 Chỉ tiêu cấp điện cho sản xuất công nghiệp, kho tàng TT Loại công nghiệp Chỉ tiêu (kW/ha) Công nghiệp nặng (luyện gang, luyện thép, sản xuất ôtô, sản xuất máy cái, công nghiệp hóa dầu, hóa chất, phân bón), sản xuất xi măng 350 Công nghiệp vật liệu xây dựng khác, khí 250 Công nghiệp chế biến lương thực, thực phẩm, điện tử, vi tính, dệt 200 Công nghiệp giầy da, may mặc 160 Cụm công nghiệp nhỏ, tiểu công nghiệp 140 Các sở sản xuất thủ công nghiệp 120 Kho tàng 50 Bảng 1.6 Chỉ tiêu điện sinh hoạt (theo hộ) Đặc điểm khu dân cư Chỉ tiêu (kW/hộ) Khu nhà thấp tầng (1÷2 tầng) cải tạo xây Khu nhà liền kề khu chung cư cao 45 tầng Khu nhà chung cư cao tầng (9 tầng) Khu nhà biệt thự Bảng 1.7 Suất phụ tải Chiếu sáng đèn huỳnh quang (bù cos=0,86) Dạng tải Suất tải (VA/m2) Mức chiéu sáng Đèn tuýt với máng đèn công nghiệp (không kể Ballast) trung bình Đường xa lộ, kho, công việc không liên tục 150 Công việc nặng như: chế tạo lắp rắp thiết bị có kích thước lớn 14 300 Công việc hành chính: Văn phòng 24 500 Công việc xác: 41 800 (Lux) - Vẽ thiết kế - Chế tạo, lắp ráp xaùc cao ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp HCM feee.hcmute.edu.vn 38 Giáo trình cung cấp điện PGS TS Quyề Q n Huy Ánh Mạch động lực Suất phụ u tải (VA/m2 2) Dạ ang tải Traạm bơm khí nén 3-6 Qu uạt 23 Lò sưởi: nhà riiêng hộ h 11 15-146 90 Vă an phòng 25 Xư ưởng kho bãi 50 Xư ưởng lắp ráp 70 Xư ưởng chế tạo máy 300 Xư ưởng sơn 350 Xư ưởng sử lý nh hiệt 700 3.9 Xác định công suất tính toán cấp g mạng điện Phụ tải tính toá án nu út mạ ạng phân phối điện bằ ằng tổng ph hụ tải tính toán nh hóm thiết bị nối vào nú út nhân vớ v i hệ số thời Ví dụ: Xá X c định ph hụ tải tính toá t n cấp mạ m ng phân phối m xí nghiệ ệp sau: ĐH Sư phạm p Kỹ thu uật Tp HCM M feeee.hcmute.eedu.vn 39 Giáo trình cung cấp điện PGS TS Quyền Huy Ánh 3.10 Dự báo phụ tải điện Dự báo phụ tải điện toán qui hoạch hệ thống điện phân phối Nếu dự báo phụ tải điện thừa so với nhu cầu thực tế gây lãng phí, dự báo nhỏ so với nhu cầu thực tế dẫn đến tình trạng thiếu nguồn điện, ảnh hưởng đến tốc độ phát triển kinh tế quốc dân Thông thường có ba loại dự báo chủ yếu: Dự báo tầm ngắn : Khoảng đến năm Dự báo tầm vừa : Khoảng đến 10 năm Dự báo tầm xa : Khoảng 15 đến 20 năm dài Tầm dự báo ngắn độ xác đòi hỏi cao Dự báo tầm ngắn cho phép sai số khoảng 10%, dự báo tầm vừa xa cho phép sai số khoảng 10 đến 20 % Có nhiều phương pháp để dự báo phụ tải điện như: phương pháp tính hệ số vượt trước, phương pháp tính trực tiếp, phương pháp ngoại suy theo thời gian…Phương pháp đơn giản dựa vào suất tăng trưởng hàng năm phụ tải: Pn = P0 (1 + a)n Ở đây: Pn phụ tải điện vào cuối năm thứ n; P0 phụ tải điện ban đầu, a suất tăng trưởng hàng năm phụ tải, n số năm khảo sát ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp HCM feee.hcmute.edu.vn 40 ... dụng điện ngành điện Độ tin cậy cung cấp điện cao khả điện thấp ngược lại Độ tin cậy cung cấp điện đảm bảo nhờ kết cấu hợp lý mạng cung cấp điện quy hoạch thiết kế Thông thường, mạng cung cấp điện. .. thất tính cho kWh điện không cung cấp điện, (? ?ồng/kWh); q2 suất tổn thất tính cho kW phụ tải bị ngừng cung cấp điện, (? ?ồng/kW); q3 suất tổn thất tính cho điện, (? ?ồng/gi? ?); A điện tiêu thụ sở sản... tăng dòng nhánh khác 2.2.2 Độ tin cậy cung cấp điện Độ tin cậy cung cấp điện thể qua khả liên tục cung cấp điện Độ liên tục cung cấp điện tính thời gian điện trung bình năm cho hộ tiêu thụ tiêu