Giáo trình Cung cấp điện (Nghề Điện công nghiệp Trình độ Trung cấp)

SỞ LAO ĐỘNG - THƯƠNG BINH VÀ XÃ HỘI ĐỒNG THÁP TRƯỜNG TRUNG CẤP THÁP MƯỜI  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 ………… của……………………………… TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng nguyên trích dùng 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 Bài giảng biên soạn theo đề cương môn học Vật liệu điện cung cấp kiến thức cung cấp điện như: xác định phụ tải, chọn phương án cung cấp, chọn thiết bị, biện pháp bảo vệ cho lưới… cho sinh viên ngành điện Bài giảng Bài mở đầu bốn chương trình bày vấn đề:  Khái quát hệ thống cung cấp điện trình bày Bài mở đầu  Chương trình bày phương pháp tính tốn phụ tải điện tổn thất mạng điện  Tính tốn lựa chọn thiết bị điện, chống sét trình bày chương  Chương đề cập vấn đề hệ thống chiếu sáng công nghiệp việc nâng cao hệ số công suất Để dễ dàng tiếp cận vấn đề giảng: chương cần đọc từ đến 10 Bài giảng biên soạn nhằm phục vụ cho học sinh hệ trung cấp, sơ cấp đồng thời phục vụ cho người quan tâm đến kiến thức cung cấp điện MỤC LỤC LỜI GIỚI THIỆU MỤC LỤC Bài mở đầu KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN 0.1 Năng lượng tự nhiên đặc điểm lượng điện: 0.2 Nhà máy điện: 0.3 Mạng lưới điện: 0.4 Hộ tiêu thụ: .13 0.5 Hệ thống bảo vệ: .14 0.6 Trung tâm điều độ hệ thống điện: 14 0.7 Những yêu cầu nội dung chủ yếu thiết kế hệ thống điện: .15 0.8 Hệ thống điện Việt Nam: 16 Chương TÍNH TỐN PHỤ TẢI ĐIỆN 19 1.1 Khái niệm chung: .19 1.2 Xác định phụ tải điện khu vực nông thôn: .21 1.3 Xác định phụ tải điện khu vực công nghiệp: 22 1.4 Xác định phụ tải điện khu vực đô thị: 24 Chương TÍNH TỐN TỔN THẤT TRONG MẠNG ĐIỆN 27 2.1 Tính tốn tổn thất điện áp, cơng suất, điện năng: .27 2.2 Trạm biến áp: 37 Chương LỰA CHỌN THIẾT BỊ TRONG CUNG CẤP ĐIỆN 43 3.1 Khái quát: 43 3.2 Lựa chọn dây dẫn, thiết bị đóng cắt, bảo vệ: 44 3.3 Chống sét: 47 3.4 Nối đất: .48 Chương CHIẾU SÁNG CÔNG NGHIỆP 57 4.1 Tính tốn chiếu sáng: 57 4.2 Nâng cao hệ số công suất: .60 MÔN HỌC CUNG CẤP ĐIỆN Mã mơn học: MH 12 Vị trí, tính chất mơn học: - Vị trí: Mơn học bố trí giảng dạy sau người học học xong môđun Vẽ điện, Ứng dụng Autocad vẽ kỹ thuật, môn học Mạch điện mô đun thực tập Nguội, thực tập Hàn - Tính chất: Là mơn học sở làm tảng kiến thức cho học sinh học môn chuyên ngành lắp đặt hệ thống cung cấp điện Mục tiêu môn học: - Về kiến thức: + Trình bày phương án cung cấp điện phù hợp cho đường dây, để cung cấp điện cho phân xưởng phù hợp yêu cầu theo Tiêu chuẩn Việt Nam + Phân tích loại phụ tải điện để lựa chọn phương án cung cấp điện hợp lý + Trình bày loại tổn thất điện áp, công suất, điện biện pháp khắc phục + Nhận dạng loại trạm biến áp + Trình bày ý nghĩa việc nâng cao hệ số công suất lựa chọn phương án bù nâng cao hệ số công suất phù hợp - Về kỹ năng: + Tính tốn, lựa chọn dây dẫn, thiết bị đóng cắt, bảo vệ bố trí hệ thống chiếu sáng phù hợp với điều kiện làm việc, mục đích sử dụng theo yêu cầu kỹ thuật + Lựa chọn phương án 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: + Rèn luyện tính cẩn thận, tỉ mỉ, xác, tư khoa học sáng tạo + Chủ động tích cực thực nhiệm vụ trình học Nội dung môn học:i dung môn học:c: Số TT Tên chương, mục Bài mở đầu: Khái quát hệ thống cung cấp điện Chương 1: Tính tốn phụ tải Chương 2: Tính tốn tổn thất Thời gian (giờ) Tổng Lý Bài Kiểm số thuyết tập tra 4 12 13 4 8 mạng điện Chương 3: Lựa chọn thiết bị cung cấp điện Chương 4: Chiếu sáng cơng nghiệp Ơn tập 15 15 1 Cộng: 60 30 27 * Ghi chú: Thời gian kiểm tra tích hợp lý thuyết với thực hành tính vào thực hành Bài mở đầu: KHÁI QUÁT VỀ 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 - Rèn luyện tính cẩn thận, xác nghiêm túc học tập thực công việc 0.1 NGUỒN NĂNG LƯỢNG TỰ NHIÊN VÀ ĐẶC ĐIỂM CỦA NĂNG LƯỢNG ĐIỆN Điện sản xuất từ nhiên liệu sơ cấp than đá, dầu khí, thủy năng, lượng mặt trời, địa nhiệt,… Điện dễ chuyển thành dạng lượng khác nhiệt, hóa, năng, dễ dàng truyền tải xa với công suất cao hiệu suất lớn Trong trình sản xuất tiêu thụ điện có số đặc tính:  Điện sản xuất thường khơng tích trữ được, phải có cân sản xuất tiêu thụ điện  Các trình điện xảy nhanh nguy hiểm có cố xảy ra, thiết bị điện có tính tự động địi hỏi độ an tồn tin cậy cao Hình 0.1 Hệ thống điện Những yêu cầu nội dung chủ yếu thiết kế hệ thống cung cấp điện: Muc tiêu thiết kế cung cấp điện đảm bảo cho hộ tiêu thụ đủ điện với chất lượng phạm vi cho phép Một phương án cung cấp điện (cho xí nghiệp) xem hợp lý thỏa mãn nhu cầu sau:  Vốn đầu tư nhỏ, ý tiết kiệm ngoại tệ vật tư  Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện tùy theo tính chất hộ tiệu thụ  Chi phí vận hành hàng năm thấp  Đảm bảo an toàn cho người thiết bị  Thuận tiện cho vận hành sửa chữa…  Đảm bảo chất lượng điện  Ngồi ra, cịn phải ý đến điều kiện khác như: môi trường, phát triển phụ tải, thời gian xây dựng… Một số bước để thực phương án thiết kế cung cấp điện:  Xác định phụ tải tính tốn để đánh giá nhu cầu chọn phương thức cung cấp điện  Xác định phương án nguồn điện  Xác định cấu trúc mạng  Chọn thiết bị  Tính tốn chống sét, nối đất chống sét nối đất an toàn cho người thiệt bị  Tính tốn chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật  Tiếp theo thiết kế kỹ thuật bước thiết kế thi công vẽ lắp đặt, nguyên vật liệu cần thiết… Cuối công tác kiểm tra điều chỉnh thử nghiệm trang thiết bị, đưa vào vận hành bàn giao 0.2 NHÀ MÁY ĐIỆN Là nhà máy sản xuất điện quy mơ cơng nghiệp Bộ phận yếu hầu hết nhà máy điện máy phát điện Đó thiết bị biến đổi thành điện thông thường sử dụng nguyên lý cảm ứng điện từ Tuy nhiên nguồn lượng để chạy máy phát điện lại khơng giống Nó phụ thuộc phần lớn vào loại chất đốt công nghệ mà nhà máy tiếp cận Nhà máy nhiệt điện phân loại dựa hai tiêu chí: loại nhiên liệu sử dụng phương pháp tạo động quay Dựa vào loại nhiên liệu phương pháp tạo động quay mà người ta chế tạo loại nhà máy điện khác + Nhà máy nhiệt điện sử dụng lượng hóa thạch (khí đồng hành, dầu diesel ) dùng tuabin khí (khi dùng khí đồng hành) (khi dùng dầu) + Nhà máy thủy điện sử dụng lượng nguồn nước làm quay trục turbin để phát điện Nhà máy thủy điện có đặc điểm sau:  Phải có địa hình phù hợp lượng mưa dồi  Vốn đầu tư xây dựng lớn, thời gian xây dựng kéo dài  Vận hành linh hoạt: thời gian khởi động mang tải chỉ từ đến phút Trong nhiệt điện, để khởi động tổ máy phải từ -  Ít xảy cố  Tự động hoá dễ thực  Không cần tác nhân bảo quản nhiên liệu  Hiệu suất cao 85 - 90%  Giá thành điện thấp  Thống mát, kết hợp với hệ thống thuỷ lợi giao thông đường thuỷ nuôi trồng thuỷ hải sản + Nhà máy điện nguyên tử: Năng lượng nguyên tử sử dụng qua nhiệt phá vỡ liên kết hạt nhân nguyên tử chất phóng xạ Hình 0.2 Nhà máy điện hạt nhân + Nhà máy lượng tái tạo lấy nhiệt cách đốt bã mía, rác thải, khí biogas + Nhà máy điện lấy nhiệt dư thừa từ khu cơng nghiệp (nhà máy thép), sức nóng người động vật, lò sưởi Tuy nhiên nhà máy có cơng suất thấp Ngồi cịn có nguồn lượng tự nhiên khác Điện mặt trời, điện gió Hình 0.3 Năng lượng điện mặt trời điện gió 0.3 MẠNG LƯỚI ĐIỆN 0.3.1 Khái niệm: Hệ thống điện gồm khâu: sản xuất, truyền tải tiêu thụ điện Nguồn điện nhà máy điện (nhiệt điện, thủy điện, điện nguyên tử…) trạm phát điện (diesel, mặt trời, gió…) Tiêu thụ điện gồm tất đối tượng sử dụng điện công, nông nghiệp đời sống… Lưới điện để truyền tải điện từ nguồn đến hộ tiêu thụ, lưới gồm đường dây truyền tải trạm biến áp Lưới điện Việt nam có cấp điện áp: 0,4; 6; 10; 22; 35; 110; 220 500kV Tương lai chỉ cấp: 0,4; 22; 110; 220 500kV 0.3.2 Phân loại: Có nhiều cách phân loại lưới điện:  Theo điện áp: siêu cao áp (500kV), cao áp (220, 110kV), trung áp (35, 22, 10, 6kV) hạ áp (0,4kV)  Theo nhiệm vụ: lưới cung cấp (500, 220, 110kV) lưới phân phối (35, 22, 10, 0,4kV)  Ngồi ra, chia theo khu vực, số pha, công nghiệp, nông nghiệp… 0.3.3 Các loại lưới cung cấp điện: a) Lưới điện đô thị: Thường sử dụng cấp điện áp trung áp 22 10kV Để tăng độ tin cậy cung cấp điện, lưới trung áp thành phố thường có cấu trúc mạch vịng kín vận hành hở Để đảm bảo an tồn mỹ quan đô thị, thường sử dụng cáp ngầm cho mạng trung hạ áp Thường dùng trạm biến áp kiểu xây Tuy nhiên chi phí đầu tư vận hành cao nhiều Để thuận lợi cho phân phối ảnh hưởng đến giao thơng trạm biến áp thường chỉ cung cấp điện cho bên đường đặt góc hay đoạn đường Hình 0.4 Trạm biến áp đặt góc phố b) Lưới điện nông thôn: Ở nông thôn, huyện thường cấp điện từ hay trạm biến áp trung gian, thường sử dụng cấp 10 35kV Lưới phân phối có cấu trúc dạng Tất tuyến dây đường dây không Các trạm biến áp thường dùng kiểu cột Để dễ quản lý vận hành trạm biến áp phân phối thường đặt thôn (làng) c) Lưới điện xí nghiệp: Các xí nghiệp cơng nghiệp hộ tiêu thụ điện tập trung, công suất lớn, điện cung cấp cho xí nghiệp lấy từ trạm biến áp trung gian đường dây trung áp Sơ đồ cung cấp điện cho xí nghiệp phân thành phần: bên bên  Sơ đồ cung cấp điện bên ngoài: phần cung cấp điện từ hệ thống đến trạm biến áp hay trạm phân phối trung tâm xí nghiệp Bên số dạng sơ đồ phổ biến: sơ đồ a): cấp điện áp sử dụng nhà máy trùng với điện áp cung cấp