Giáo trình Cung cấp điện (Nghề: Điện công nghiệp - Cao đẳng): Phần 1 - Trường CĐ nghề Việt Nam - Hàn Quốc thành phố Hà Nội

ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ HÀ NỘI TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ VIỆT NAM - HÀN QUỐC THÀNH PHỐ HÀ NỘI ĐẶNG ĐÌNH NHIÊN (Chủ biên) NGUYỄN VĂN SÁU – TRẦN QUANG ĐẠT GIÁO TRÌNH CUNG CẤP ĐIỆN Nghề: Điện cơng nghiệp Trình độ: Cao đẳng (Lưu hành nội bộ) Hà Nội - Năm 2018 LỜI NÓI ĐẦU Để cung cấp tài liệu học tập cho học sinh - sinh viên tài liệu cho giáo viên giảng dạy, Khoa Điện Trường CĐN Việt Nam - Hàn Quốc thành phố Hà Nội chỉnh sửa, biên soạn giáo trình “CUNG CẤP ĐIỆN” dành riêng cho học sinh - sinh viên nghề Điện Công Nghiệp Đây môn học kỹ thuật chuyên ngành chương trình đào tạo nghề Điện Cơng Nghiệp trình độ Cao đẳng Nhóm biên soạn tham khảo tài liệu: Trần Quang Khánh, Hệ thống cung cấp điện – tập 1,2 Nxb KHKT 2006, Trần Quang Khánh, Bài tập cung cấp điện Nxb KHKT 2006, Nguyễn Công Hiền, Hệ thống cung cấp điện xí nghiệp cơng nghiệp thị nhà cao tầng Nxb KHKT 2005 nhiều tài liệu khác Mặc dù nhóm biên soạn có nhiều cố gắng khơng tránh thiếu sót Rất mong đồng nghiệp độc giả góp ý kiến để giáo trình hồn thiện Xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày … tháng … năm 2018 Chủ biên: Đặng Đình Nhiên MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU MỤC LỤC GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN Chương Những vấn đề chung hệ thống cung cấp điện 1.1 Khái quát chung hệ thống cung cấp điện 1.2 Những tiêu để đánh giá phương án cung cấp điện tối ưu 13 1.3 Lưới điện 15 1.4 Các loại dây dẫn cáp 18 1.5 Cấu trúc đường dây tải điện không 21 1.6 Trạm điện 26 Chương Tính tốn phụ tải điện 47 2.1 Đồ thị phụ tải điện 47 2.2 Các đại lượng hệ số tính tốn 50 2.3 Các phương pháp xác định phụ tải điện 60 2.4 Xác định dòng điện đỉnh nhọn 66 2.5 Xác định trung tâm phụ tải điện 70 Chương Tính tốn tổn thất lưới điện 73 3.1 Thông số phần tử mạng điện 73 3.2 Tổn thất điện áp đường dây 87 3.3 Tổn thất công suất đường dây 89 3.4 Tổn thất điện áp tổn thất công suất máy biến áp 90 3.5 Tổn thất điện mạng điện 92 3.6 Tiết kiệm điện 105 Chương Chống sét nối đất 106 4.1 Chống sét 106 4.2 Nối đất 119 4.3 Giới thiệu số nét kỹ thuật chống sét xuất gần giới 133 Chương Chọn kiểm tra thiết bị điện 149 5.1 Các điều kiện chung để chọn kiểm tra thiết bị điện 149 5.2 Lựa chọn máy biến áp 150 5.3 Chọn kiểm tra cầu dao 153 5.4 Chọn kiểm tra cầu chì 154 5.5 Chọn kiểm tra áp tô mát 166 5.6 Chọn dây dẫn, cáp góp 167 5.7 Chọn kiểm tra máy biến áp đo lường 187 5.8 Nâng cao hệ số công suất cosφ 187 5.9 Lựa chọn góp 205 TÀI LIỆU THAM KHẢO 208 GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN Tên mô đun: Cung cấp điện Mã số mô đun: MĐ 19 Thời gian thực mô đun: 90 (Lý thuyết:69 giờ; Bài tập: 15 giờ; Kiểm tra: giờ) I Ví trí, tính chất mơ đun - Vị trí: Mơn học phải học sau hồn thành mơn học An tồn lao động, Mạch điện, Đo lường điện, Vẽ điện, Khí cụ điện, Vật liệu điện, Thiết bị điện gia dụng Là môn học chuyên môn chuyên ngành điện công nghiệp dân dụng Môn học gồm kiến thức cần thiết dùng để tính tốn phụ tải điện, mạng điện, tính tốn số liệu cần thiết cho việc chọn kiểm tra thiết bị điện, cho hệ thống bảo vệ sở để tiếp tục nghiên cứu, phối hợp với mơn chun mơn khác phục vụ cho việc tính tốn cung cấp điện cho sở sản suất sinh hoạt có quy mơ vừa nhỏ thực tế - Tính chất: Là mơn học chun mơn nghề, thuộc mơn học đào tạo nghề bắt buộc Có tính chất lí thuyết, kết hợp với nhiều khái niệm, tập tính tốn gần theo kinh nghiệm trường hợp thực tế cụ thể II Mục tiêu mô đun - 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 - Năng lực tự chủ trách nhiệm: + Rèn luyện tính cẩn thận, xác, tác phong cơng nghiệp lao động sản xuất + Có tác phong cơng nghiệp, ý thức tổ chức kỷ luật, khả làm việc độc lập phối hợp làm việc nhóm q trình sản xuất III Nội dung mô đun ST T Thời gian (giờ) Thực hành/ thực Tổng Lý tập/thí Kiểm số thuyết nghiệm/ tra tập/thảo luận Tên chương mục Chương 1: NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG VỀ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN 1.1 Khái quát chung hệ thống cung cấp điện 1.2 Những tiêu để đánh giá phương án cung cấp điện tối ưu 1.3 Lưới điện 1.4 Các loại dây dẫn cáp 1.5 Cấu trúc đường dây tải điện khơng 1.6 Trạm điện Kiểm tra Chương 2: TÍNH TỐN PHỤ TẢI 22 ĐIỆN 2.1 Đồ thị phụ tải điện 2.2 Các đại lượng hệ số tính tốn Kiểm tra 2.3 Các phương pháp xác định phụ tải điện 2.4 Xác định dòng điện đỉnh nhọn 2.5 Xác định trung tâm phụ tải điện Bài tập Kiểm tra Chương 3: TÍNH TỐN TỔN 22 THẤT TRÊN LƯỚI ĐIỆN 3.1 Thông số phần tử 1 1 1 16 4 4 17 4 mạng điện 3.2 Tổn thất điện áp đường dây 3.3 Tổn thất công suất đường dây 3.4 Tổn thất điện áp tổn thất công suất máy biến áp 3.5 Tổn thất điện mạng điện 3.6 Tiết kiệm điện Bài tập Kiểm tra Chương 4: CHỐNG SÉT VÀ NỐI 19 ĐẤT 4.1 Chống sét 4.2 Nối đất 4.3 Giới thiệu số nét kỹ thuật chống sét Bài tập Kiểm tra Chương 5: CHỌN VÀ KIỂM TRA 20 THIẾT BỊ ĐIỆN 5.1 Các điều kiện chung để chọn kiểm tra thiết bị điện 5.2 Lựa chọn máy biến áp 5.3 Chọn kiểm tra cầu dao 5.4 Chọn kiểm tra cầu chì 5.5 Chọn kiểm tra áp tơ mát 5.6 Chọn dây dẫn, cáp góp 5.7 Chọn kiểm tra máy biến áp đo lường 5.8 Nâng cao hệ số công suất cosφ 5.9 Quá điện áp Bài tập Kiểm tra Cộng: 90 3 4 14 1 4 16 1 1 3 3 69 15 Chương Những vấn đề chung hệ thống cung cấp 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 - Có ý thức trách nhiệm, chủ động học tập 1.1 Khái quát chung hệ thống cung cấp điện 1.1.1 Nguồn lượng tự nhiên đặc điểm lượng điện Ngày giới tạo ngày nhiều cải vật chất, số lượng dạng cải vật chất quan trọng Năng lượng ngày cần nhiều theo nhu cầu ngày tăng đời sống sản xuất thiên nhiên xung quanh ta giàu nguồn lượng, than đá, dầu khí, nguồn nước nguồn nhiệt lượng lànhững nguồn lượng vơ q báu với người Năng lượng điện hay gọi điện năng, đã dạng lượng phổ biến, sản lượng điện giới ngày tăng, chiếm hàng nghìn tỷ KWh Sở dĩ điện thơng dụng có nhiều ưu điểm dễ dàng chuyển hóa thành dạng lượng khác (cơ, hóa, nhiệt vv ) dễ truyền tải xa, hiệu suất lại cao Trong trình sản xuất phân phối, điện có số đặc điểm sau: - Điện sản xuất nói chung khơng tích trữ (trừ vài trường hợp đặc biệt với công suất nhỏ pin, ắc quy) Tại thời điểm phải bảo đảm cân lượng điện sản xuất với lượng điện tiêu thụ kể tổn thất truyền tải - Các trình điện xảy nhanh (chẳng hạn sóng điện từ lan truyền dây dẫn với tốc độ lớn xấp xỉ tốc độ ánh sáng 300.000 km /s), sóng sét lan truyền đường dây, thời gian đóng cắt mạch điện, thời gian tác động bảo vệ thường xẩy khoảng < 0,1s Đặc điểm đòi hỏi phải sử dụng rộng rãi thiết bị tự động công tác vận hành, điều độ hệ thống cung cấp điện trạng thái làm việc bình thường lúc cố, nhằm đảm bảo cho hệ thống cung cấp điện làm việc an toàn, tin cậy kinh tế - Ngành điện lực có liên quan chặt chẽ đến nhiều ngành kinh tế quốc dân khác như: Luyện kim, hoá chất, khai thác mỏ, khí, cơng nghiệp nhẹ dân dụng Nó động lực tăng xuất lao động, tạo nên phát triển nhịp nhàng cấu kinh tế Ngoài đặc điểm chủ yếu nêu cần ý việc sản xuất, truyền tải cung cấp điện thực theo kế hoạch chung toàn hệ thống điện Hệ thống điện bao gồm khâu: Phát điện, truyền tải, phân phối, cung cấp điện tới hộ tiêu thụ sử dụng điện, thực nhà máy điện, trạm phát điện, mạng lưới điện thiết bị dùng điện khác 1.1.2 Nhà máy điện Điện sản phẩm sản xuất sản xuất từ nhà máy điện Hiện nhà máy điện lớn phát lượng dòng điện xoay chiều ba pha, nhà máy phát lượng dịng điện chiều Trong cơng nghiệp muốn dùng lượng dịng điện chiều người ta dùng chỉnh lưu để biến đổi lượng dòng điện xoay chiều thành dòng điện chiều Nguyên lý chung để sản xuất điện nhà máy điện từ dạng lượng sơ cấp muốn chuyển thành điện phải biến đổi qua cấp trung gian làm quay máy phát điện để phát điện Nguồn lượng thường dùng đa số nhà máy điện lượng chất đốt lượng nước.Từ năm 1954, số nước tiên tiến bắt đầu xây dựng số nhà máy điện dùng lượng nguyên tử a Nhà máy nhiệt điện Hình 1.1: Nhà máy nhiệt điện Đây dạng nguồn điện kinh điển đến sử dụng phổ biến Quá trình biến đổi lượng nhà máy nhiệt điện mô tả sau: Hơi nước Tha nước làm lạnh Xi nước Hình 1.2: Sơ đồ nguyên lý trình sản xuất điện nhà máy điện *Ưu điểm nhà máy nhiệt điện: - Có thể xây dựng nhiều nơi lãnh thổ đất nước - Phát điện không phụ thuộc vào thời tiết, cần đủ nhiên liệu - Thời gian xây dựng ngắn - Diện tích cho xây dựng nhà máy không lớn *Nhược điểm nhà máy nhiệt điện: - Phải phải khai thác vận chuyển nhiên liệu - Hiệu suất thấp (0,3÷0,6) - Thời gian khởi động nhà máy lâu (4÷5) h thời gian dừng máy kéo dài (6÷12)h - Thiết bị phức tạp nên khó tự động hố, an tồn, số nhân cơng lao động quản lý vận hành nhiều (cao thuỷ điện gấp khoảng 13 lần) - Công suất tự dùng nhà máy cao (chiếm (8-13)%) - Giá thành điện cao (cao thuỷ điện (5÷10) lần) b Nhà máy thuỷ điện Hình 1.3: Nhà máy thủy điện Tai lieu Luan van Luan an Do an Trong đó: P, Q cơng suất máy biến áp truyền tải, đơn vị [kW], kVAR] R, X điện trở điện kháng MBA quy đổi cấp điện áp tương ứng, [Ω] U dm điện áp định mức, [kV] 3.4.2 Tổn thất công suất máy biến áp Tổn thất công suất máy biến áp bao gồm tổn thất không tải (tổn thất lõi thép hay tổn thất sắt) tổn thất có tải (tổn thất dây quấn hay tổn thất đồng) Thành phần tổn thất không tải Thành phần tổn thất lõi thép không đổi phụ tải thay đổi tổn thất không tải: S0  P0  j.Q0 Với: Q0  I %.Sdm I %.S ta có: S0  P0  j dm 100 100 Tổn thất có tải máy biến áp hai cuộn dây Đối với máy biến áp hai cuộn dây, tổn thất công suất tác dụng cuộn dây tải định mức tổn thất công suất ngắn mạch: ΔPcuộn dây định mức = ΔPK Tổn thất công suất phản kháng cuộn dây, xem RT