Từ đó hình thμnh một hệ thống điện nhằm tryuền tải, phân phối vμ CCĐ điện năng đến từng hộ sử dụng điện.. Định nghĩa: Hệ thống điện bao gồm các khâu sản xuất ra điện năng; khâu tryền tả
Trang 1Tập bμi giảng môn học cung cấp điện dùng chung cho ngμnh HTĐ vμ
các ngμnh điện khác hoặc các ngμnh khác có liện quan Đây chỉ lμ tμi
liệu tóm tắt dùng lμm bμi giảng của tác giả Trân Tấn Lợi Khi sử dụng
cho các đối tượng khác nhau tác giả sẽ có những thêm bớt cho phù
hợp hơn
Chương I
Bài mở đầu:
Các tài liệu tham khảo:
1 Giáo trình CCĐ cho xí nghiệp công nghiệp
Bộ môn phát dẫn điện xuất bản 1978 (bản in roneo)
2 Giáo trình CCĐ (tập 1 và 2)
Nguyễn Công Hiền và nhiều tác giả xuất bản 1974,1984
3 Thiết kế CCĐ XNCN
Bộ môn phát dẫn điện (bản in roneo khoa TC tái bản)
4 Một số vấn đề về thiết kế và qui hoach mạng điện địa phương
Đặng Ngọc Dinh và nhiều tác giả
5 Giáo trình mạng điện
Bộ môn phát dẫn điện
Một số tài liệu nước ngoài hoặc dịch:
1 Cung cấp điện cho xí nghiệp công nghiệp
Tg: Fe-đô-rov NXB-Năng lượng 1972
2 Cung cấp điện cho xí nghiệp công nghiệp
Tg: Epmulov NXB-Năng lượng 1976
3 Sách tra cứu về cung cấp điện (tập I & II sách dịch)
Tg: Fe-đô-rov NXB-Năng lượng 1980
Giới thiệu các chương của giáo trình:
Chương I: Những vấn đề chung về TH-CCĐ
Chương II: Phụ tải điện
Chương III: Cơ sở so sánh-kinh tế kỹ thuật trong CCĐ
Chương IV: Sơ đồ CCĐ và trạm biến áp
Chương V: Tính toán mạng điện trong xí nghiệp
Chương VI: Xác định tiết diện dây dẫn trong mạng điện
Chương VII: Tính toán dòng ngắn mạch
Chương VIII: Lựa chọn thiết bị điện
Chương IX: Bù công suất phản kháng trong mạng xí nghiệp
Chương X: Bảo vệ rơ-le trong mạng điện xí nghiệp
Chương XI: Nối đất và chiếu sáng
Chương XII: Chiếu sáng công nghiệp
Chương I
Những vấn đề chung về HT-CCĐ
1.1 Khái niệm về hệ thống điện:
Ngμy nay khi nói đến hệ thông năng lượng, thông thường người ta thường hình dung nó lμ
hệ thông điện, tương tự như vậy đôi lúc ngường ta gọi Khoa điện lμ Khoa năng lượng, đó không phải lμ hiện tượng ngẫu nhiên mμ nó chính lμ bản chất của vấn đề Lý do lμ ở chỗ năng lượng điện đã có ưu thế trong sản xuất,khai thác vμ truyền tải, cho nên hầu như toán
bộ năng lượng đang khai thác được trong tự nhiên người ta đều chuyển đổi nó thầnh điện năng trước khi sử dụng nó Từ đó hình thμnh một hệ thống điện nhằm tryuền tải, phân phối
vμ CCĐ điện năng đến từng hộ sử dụng điện
Một số ưu điểm của điện năng:
+ Dễ chuyển hoá thμnh các dạng năng lượng khác (Quang, nhiệt, hoá cơ năng…)
+ Dễ chuyền tải vμ truyền tải với hiệu suất khá cao
+ Không có sắn trong tự nhiên, đều được khai thác rồi chuyển hoá thμnh điện năng ở nơi
sử dụng điện năng lại dẽ dμng chuyển thμnh các dạng năng lượng khác → Ngμy nay phần lớn năng lượng tự nhiên khác được khai thác ngay tại chỗ rồi được đổi thμnh điện năng (VD
NM nhiệt điện thường được xây dựng tại nơi gần nguồn than; NM thỷ điện gần nguồn nước…) Đó cũng chính lμ lý do xuất hiện hệ thống tryền tải, phân phối vμ cung cấp điện năng mμ chung ta thường giọ lμ hệ thông điện
Định nghĩa: Hệ thống điện bao gồm các khâu sản xuất ra điện năng; khâu tryền tải; phân phối vμ cung cấp điện năng đến tận các hộ dùng điện (xem HV.)
NL sơ cấp
NMĐ1
NMĐ2
10 kV
10 kV
110 kV
220 kV
35 kV
6; 10 kV
0,4 kV
phân phối & cung cấp điện năng (CCĐ)
sản xuất & tryền tải (phát dẫn điện)
HV 01
Trang 2Từ đó cho thấy lĩnh vực cung cấp điện có một ý nghĩa hẹp hơn
Định nghĩa: Hệ thông cung cấp điện chỉ bao gồm các khâu phân phối;
Tuyền tải & cung cấp điện năng đến các hộ tiêu thụ điện
Vμi nét đặc trưng của năng lượng điện:
1- Khác với hầu hết các sản phẩm, điện năng được sản xuất ra, nói
chung không tích trữ được (trừ vμi trường hợp đặc biệt với công
suất nhỏ như pin, acqui ) → Tại mỗi thời điểm luôn luôn phải đảm
bảo cần bằng giữa lượng điện năng sản xuất ra vμ tiêu thụ có kể
đến tổn thất trong khâu truyền tải Điều nμy când phải được quán
triệt trong khâu thiết kế, qui hoạch, vận hμnh vμ điều độ hệ thống
điện, nhăm giữ vững chất lượng điện (u & f)
2- Các quá trình về điện xẩy ra rất nhanh Chẳng hạn sóng điện từ
lan tuyền trong dây dẫn với tốc độ rất lớn xấp sỉ tốc độ ánh sáng
30 000 000 km/s (quá trình ngắn mạch, sóng sét lan truyền lan
tuyền) → Đóng cắt của các thiết bị bảo v.v… đều phải xẩy ra
trong vòng nhỏ hơn 1/10 giây → cần thiết để thiết kế, hiệu chỉnh
các thiết bị bảo vệ
3- Công nghiệp điện lực có quan hệ chặt chẽ đến nhiều ngμnh kinh
tế qquốc dân (luyện kim, hoá chất, khai thác mỏ, cơ khí, công
nghiệp dệt…) → lμ một trong những động lực tăng năng suất lao
động tạo nên sự phát triển nhịp nhμnh trong cấu trúc kinh tế
Quán triệt đặc điểm nμy sẽ xây dựng những quyết định hợp lý
trong mức độ điện khí hoá đối với cacs ngμnh kinh tế – Các vùng
lãnh thổ khác nhau – Mức độ xây dựng nguồn điện, mạng lưới
truyền tải, phân phối → nhằm đáp ứng sự phát triển cân đối, tránh
được những thiệt hại kinh tế quốc dân do phải hạn chế nhu cầu
của các hộ dùng điện
Nội dung môn học:
Nhằm giải quyết các vấn đề kỹ thuật trong việc thiết kế hệ thống
CCĐ-XN nói chung vμ HTĐ nói riêng Một phương án CCĐ được gọi lμ hợp lý
phải kết hợp hμi hoμ một loạt các yêu cầu như:
• Tính kinh tế (vốn đầu tư nhỏ)
• Độ tin cây (xác suất mất điện nhỏ)
• An toμn vμ tiện lợi cho việc vận hμnh thiết bị
• Phải đam bμo được chất lượng điện năng trong phạm vi cho phép
(kỹ thuật)
Như vậy lời giải tối ưu khi thiết kế HTĐ phải nhận được từ quan điểm
hệ thống, không tách khỏi kế hoạch phát triển năng lượng của vùng; Phải
được phối hợp ngay trong những vấn đề cụ thể như – Chọn sơ đồ nối dây
của lưới điện, mức tổn thất điện áp …
Việc lựa chọn PA CCĐ phải kết hợp với vviệc lựa chọn vị trí, công suất
của nhμ máy điện hoặc trạm biến áp khu vực
Phải quan tâm đến đạc điểm công nghệ của xí nghiệp, xem xét sự
phát triển của xí nghiệp trong kế hoạch tổng thể (xây dựng, kiến trúc… )
Vì vậy các dự án về thiết kế CCĐ-XN, thường được đưa ra đồng thời
với các dự án về xây dựng, kiến trúc, cấp thoát nước v.v… vμ được duyệt
bởi một cơ quan trung tâm ở đây có sự phối các mặt trên quan điểm hệ thống vμ tối ưu tổng thể
1.2 Phân loại hộ dùng điện xí nghiệp:
Các hộ dùng điện trong xí nghiệp gồm nhiều loại tuỳ theo cách phân chia khác nhau → (nhằm mục đích đảm bảo CCĐ theo nhu cầu của từng loại hộ phụ tải)
a) Theo điện áp vμ tần số: căn cứ vμo U dm vμ f
* Hộ dùng điện 3 pha U dm < 1000 V ; f dm = 50 Hz
* Hộ dùng điện 3 pha U dm > 1000 V ; f dm = 50 Hz
* Hộ dùng điện 1 pha U dm < 1000 V ; f dm = 50 Hz
* Hộ dùng điện lμm việc với tần số ≠ 50 Hz
* Hộ dùng dòng điện một chiều
b) Theo chế độ lμm việc: (của các hộ dùng điện)
• Dμi hạn: phụ tải không thay đổi hoặc ít thay đổi, lμm việc dμi hạn mμ nhiệt độ không vượt quá giá trị cho phép (VD: Bơm; quạt gió, khí nén…)
• Ngắn hạn: thời gian lμm việc không đủ dμi để nhiệt độ TB đạt giá trị qui định (VD các động cơ truyền động cơ cấu phụ của máy cắt gọt kim loại, động cơ dóng mở van của TB thuỷ lực)
• Ngắn hạn lập lại: các thời kỳ lμm việc ngắn hạn của TB xen lẫn với thời kỹ nghỉ ngắn hạn → được đặc trưng bởi tỷ số giữa thời gian đóng điện vμ thời gian toμn chu trình sản suất (VD máy nâng; TB hμn)
c) Theo mức độ tin cây cung cấp điện: tuỳ theo tầm quan trọng trong nền kinh tế vμ xã hội, các hộ tiêu thụ điện được CCĐ với mức độ tin cậy khác nhau vμ phân thμnh 3 loại
• Hộ loại I: Lμ hộ mμ khi sự cố ngứng CCĐ sẽ gây ra những thiệt hại lớn về kinh tế,
đe doạ đến tính mạng con người, hoặc ảnh hưởng có hại lớn về chính trị – gây những thiệt hại do đối loạn qui trình công nghệ Hộ loại I phải được CCĐ từ 2 nguồn độc lập trở lên Xác suất ngừng CCĐ rất nhỏ, thời gian ngừng CCĐ thường chỉ được phép bằng thời gian tự động đóng thiết bị dự trữ (VD xí nghiệp luyện kim, hoá chất lớn…)
• Hộ loại II: Lμ hộ tuy có tầm quan trọng lớn nhưng khi ngừng CCĐ chỉ dẫn đến thiệt hại về kinh tế do hư hỏng sản phẩm, ngừng trệ sản xuất, lãng phí loa động v.v… Hộ loại II được CCĐ từ 1 hoặc 2 nguồn – thời gian ngừng CCĐ cho phép bằng thời gian để đóng TB dự trữ bằng tay (XN cơ khí, dệt, công nghiệp nhẹ, công nghiệp địa phương…)
• Hộ loại III: mức độ tin cậy thấp hơn, gồm các hộ không nằm trong hộ loại 1 vμ 2 Cho phép mất điện trong thời gian sửa chữa, thay thế phần tử sự cố nhưng không quá một ngμy đêm Hộ loại III thường được CCĐ băng một nguồn
1.3 Các hộ tiêu thụ điện điển hình:
1) Các thiết bị động lực công nghiệp
2) Các thiết bị chiếu sáng (thường 1 pha, ĐTPT bằng phẳng, cosϕ = 1-0,6)
3) Các TB biến đổi
4) Các động cơ truyền động máy gia công
Trang 35) Lò vμ các thiết bị gia nhiệt
6) Thiết bị hμn
(Giải công suất; dạng ĐTPT; Giải U dm ; f dm ; cosϕ ; đặc tính phụ tải; thuộc
hộ tiêu thụ loại 1; 2 hoặc 3……)
1.4 Các chỉ tiêu kỹ thuật trong CCĐ-XN:
Chỉ tiêu kỹ thuật của hệ thông CCĐ được đánh giá băng chất lượng điện
năng cung cấp, thông qua 3 chỉ tiêu cơ bản U; f; tính liên tục CCĐ
*Tính liên tucj CCĐ: hệ thống CCĐ phải đảm bảo được việc CCĐ liên tục
theo yêu cầu của phụ tải (yêu cầu của hộ loại I; II & III)
Chỉ tiêu nμy thường được cụ thể hoá bằng xác suất lμm việc tin
cậy của → trên cơ sở nμy người ta phân các hộ tiêu thụ thμnh 3 loại hộ mμ
trong thiết kế cần phải quán triẹet để có được PA CCĐ hợp lý
* Tần số: độ lệch tần số cho phép được qui định lμ ± 0,5 Hz Để đảm bảo
tần số của hệ thông điện được ổn định công suất tiêu thụ phải < công suất
của HT Vậy ở xí nghiệp lớn khi phụ tải gia tăng thường phải đặt thêm TB tự
động đóng thêm máy phát điện dự trữ của XN hoặc TB bảo vệ sa thải phụ
tải theo tần số
*Điện áp: Độ lệch điện áp cho phép so với điện áp định mức được qui định
như sau: (ở chế độ lμm việc bình thường)
+ Mạng động lực: [ΔU%] = ± 5 % U dm
+ Mạng chiếu sáng: [ΔU%] = ± 2, 5 % U dm
Trường hợp khởi động động cơ hoặc mạng điện đang trong tình trạng sự cố
thì độ lệch điện áp cho phép có thể tới (-10 ữ 20 %)U dm Tuy nhiên vì phụ
tải điện luôn thay đổi nên giá trị điện áp lại khác nhau ở các nút của phụ tải
→ điều chỉnh rất phức tạp Để có những biện pháp hiệu lực điều chỉnh điện
áp, cần mô tả sự diễn biến của điện áp không những theo độ lệch so với
giá trị định mức, mμ còn phải thể hiện được mức độ kéo dμi Khi đó chỉ tiêu
đánh giá mức độ chất lượng điện áp lμ giá trị tích phân
dt
U
U ) t ( U
T
dm
Trong đó:
U(t) - giá trị điện áp tại nút khảo sát ở thời điểm t
T - khoảng thời gian khảo sát
U dm - giá trị định mức của mạng
Khi đó độ lệch điện áp so với giá trị yêu cầu (hoặc định mức) được mô tả
như một đại lượng ngẫu nhiên có phân bố chuẩn, vμ một trong những mục
tiêu quan trọng của điều chỉnh điện áp lμ: sao cho giá trị xác suất để trong
suốt khoảng thời gian khảo sát T độ lệch điện áp năm trong phamj vi cho phép, đạt cực đại Ngaòi ra khi nghiên cứu chất lượng điện năng cần xét đến hμnh vi kinh tế, nghĩa lμ phải xét
đến thiệt hại kinh tế do mất điện, chất lượng điện năng xấu Chẳng hạn khi điện áp thấp hơn định mức, hiệu xuất máy giảm, sản xuất kém, tuổi thọ động cơ thấp hơn định mức, hiệu suất máy giảm, sản phẩm kém, tuổi thọ động cơ giảm v.v Từ đấy xác định được giá trị
điện áp tối ưu Mặt khác khi nghiên cưu chất lượng điện năng trên quan điểm hiệu sử dụng
điện, nghĩa lμ điều chỉnh điện áp vμ đồ thị phụ tải sao cho tổng số điện năng sử dụng với
điện áp cho phép lμ cực đại Những vấn đè nêu trên cần có những nghiên cưu tỉ mỉ dựa trên những thông kê có hệ thông về phân phối điện áp tại các nút, suất thiệt hại kinh tế do chất lượng điện xấu
1.4 Một số ký hiệu thường dùng:
1 – Máy phát điện hoặc nhμ máy điện
2 - Động cơ điện
3 – Máy biến áp 2 cuộn dây
4 – Máy biến áp 3 cuộn dây
5 – Máy biến áp điều chỉnh dưới tải
6 - Kháng điện
7 – Máy biến dòng điện
8 – Máy cắt điện
9 - Cầu chì
10 - Aptômát
11 – Cầu dao cách ly
12 – Máy cắt phụ tải
13 – Tụ điện bù
~
Đ
Trang 414 – Tủ điều khiển
15 – Tủ phân phối
16 – Tủ phân phối động lực
17 – Tủ chiếu sáng lμm việc
18 Tủ chiếu sáng cục bộ
19 – Khởi động từ
20 - Đèn sợi đốt
21 - Đèn huỳnh quang
22 – Công tắc điện
23 – ổ cắm điện
24 – Dây dẫn điện
25 – Dây cáp điện
26 – Thanh dẫn (thanh cái)
27 – Dây dẫn tần số ≠ 50 Hz
28 – Dây dẫn mạng hai dây
29 – Dây dẫn mạng 4 dây
30 - Đường dây điện áp U ≤ 36 V
31 – Đường dây mạng động lực 1 chiều
32 – Chống sét ống
33 – Chông sét van
34 – Cầu chì tự rơi
Trang 5http://www.ebook.edu.vn