tiểu luận môn quy hoạch phát triển hệ thống điện đề tài đồ thị phụ tải điện

Hay nói cách khác phụ tỉa điện là những thiết bị tiêu thụ năng ợng dưới dạng dòng điện và biến đổi nó lưthành các dạng năng lượng khác như nhiệt năng, quang năng, cơ năng,…Phụ tải điện đ

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐIỆ - N ĐI ỆN TỬ

o0o

TIỂU LUẬN MÔN QUY HOẠCH PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG ĐIỆN

Giảng viên hướng dẫn : TS Lã Minh Khánh

Học viên : Lê Hoài Nam

Mã số học viên : 20222215M

Mã học phần : EE6078

Hà Nội, tháng 8/2023

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐIỆ - N ĐI ỆN TỬ

o0o

TIỂU LUẬN MÔN QUY HOẠCH PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG ĐIỆN

Giảng viên hướng dẫn : TS Lã Minh Khánh

Học viên : Lê Hoài Nam

Mã số học viên : 20222215M

Mã học phần : EE6078

Hà Nội, tháng 8/2023

1

MỤC LỤC

Trang

MỤC LỤC 1

1 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ PHỤ TẢI ĐIỆN 2

2 KHÁI NIỆM ĐỒ THỊ PHỤ TẢI 3

3 PHÂN LOẠI ĐỒ TH PHỊ Ụ TẢI 3

4 CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA ĐỒ THỊ PHỤ TẢI 6

5 VÍ DỤ MINH HOẠ 7

6 KẾT LUẬN 9

2

1 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ PHỤ TẢI ĐIỆN

Phụ tải điện chính là nơi tiêu thụ điện Hay nói cách khác phụ tỉa điện

là những thiết bị tiêu thụ năng ợng dưới dạng dòng điện và biến đổi nó lư thành các dạng năng lượng khác như nhiệt năng, quang năng, cơ năng,… Phụ tải điện được hiểu là đại lượng đo tổng công suất tiêu thụ của các thiết bị ện Là thước đo tổng lượng điện cần thiết để vận hành mộđi t thiết bị Phụ tải tác dụng (P) được sử dụng để sinh ra công hữu ích trong các thiết bị dùng điện như: ánh sáng, động lực, nhiệt,… và bù vào tổn thất công suất trên lưới điện Công suất tác dụng đòi hỏ ở nguồn điện nhiên liệu sơ i cấp

Phụ tải phản kháng (Q) là công suất cảm kháng cảm tính, sử dụng để gây ra từ trường trong các thiết bị dùng điện như các động cơ và trong máy biến áp,…

Trong các giá trị của phụ tải, quan trọng nhất là phụ tải max (là công suất max hoặc dòng điện max, còn gọi là phụ tải tính toán), đó là công suất yêu cầu lớn nhất của phụ tải đối với hệ thống điện trong một chu kỳ vận hành nhất định, thường lấy là một năm Phụ tải tính toán dùng để thiết kế lưới điện: chọn thiết bị theo yêu cầu điều kiện phát nóng, tính tổn thất điện áp, tổn thất điện năng và tổn thất công suất Do đó phụ tải tính toán phải đảm bảo gây phát nóng lớn nhất trong dây dẫn, máy biến áp hay thiết bị phân phối điện khác

Một số đặc điểm của phụ tải điện:

− Đo bằng tổng công suất tiêu thụ của các thiết bị ện trong một thờđi i điểm

− Là hàm số của nhiều yếu tố theo thời gian P(t)

− Không tuân thủ theo một qui luật nhất định

− Là một thông số quan trọng để lựa chọn các thiết bị của hệ thống điện

3

Xác định phụ tải điện (phụ tải tính toán) không chính xác xảy ra hai trường hợp:

− Trường hợp 1: Nhỏ hơn phụ tải thực tế thường dẫn đến các sự cố hoặc làm giảm tuổi thọ các thiết bị, là nguy cơ tiề ẩn cho các sự cố tai nạn sau m này

− Trường hợp 2: Lớn hơn phụ tải thực tế sẽ gây lãng phí do các thiết bị không được khai thác, sử dụng hết công suất

Các phương pháp xác định phụ tải điện:

− Nhóm phương pháp dựa trên kinh nghiệm vận hành, thiết kế và được tổng kết lại bằng các hệ số tính toán có đặc điểm thuận lợi nhất cho việc tính toán, nhanh chóng đạt kết quả, nhưng kết quả thường kém chính xác

− Nhóm phương pháp dựa trên cơ sở lý thuyết xác suất và thống kế có đặc điểm cho kết quả khá chính xác, song cách tính toán rất phức tạp

2 KHÁI NIỆM ĐỒ THỊ PHỤ TẢI

Đồ ị ụ tải là đặc trưng cho sự tiêu dùng năng lượng điện của các th ph thiết bị riêng lẻ, của nhóm thiết bị, của phân xường hoặc của toàn bộ xí nghiệp Nói cách khác, đồ ị ụ tải điện là đường cong biểu diễn sự thay th ph đổi của các đại lượng dòng điện phụ tải (I), công suất tác dụng (P) công suấ, t biểu kiến (S) hoặc công suất phản kháng (Q) theo thời gian

Đồ thị phụ tải là tài liệu quan trọng trong thiết kế và vận hành hệ thống cung cấp điện

3 PHÂN LOẠI ĐỒ TH PHỊ Ụ TẢI

a) Theo loại công suất

− Đồ ị th phụ tải theo công suất tác dụng P = f(t)

− Đồ ị th phụ tải theo công suất phản kháng Q = g(t)

− Đồ ị th phụ tải theo công suất biểu kiến S = h(t)

4

b) Theo dạng đồ thị

− Đồ ị ụ tải thực tế: là dạng đồ ị th ph th phản ảnh quy luật thay đổi thực

tế của công suất theo thời gian

− Đồ ị ụ tỉa bậc thang: là dạng đồ ị quy đổi từ đồ ị ụ tải thựth ph th th ph c

tế về dạng bậc thang

c) Theo thời gian khảo sát

− Đồ ị th phụ tải hàng ngày:

Đồ ị ụ tải hàng ngày hay còn gọi là đồ ị ụ tải ngày đêm Là th ph th ph dạng đồ ị ụ tải được xây dựng với thời gian khảo sát là 24h Đây là giá th ph

trị trung bình của phụ tải trong ngày đêm của 1 tuần, mùa hay năm Đồ thị phụ tải ngày thường được vẽ theo dạng bậc thang để thuận tiện cho việc tính toán mức độ tiêu thụ ện hàng ngày của hộ tiêu thụ.đi

Nghiên cứu đồ ị ụ tải hàng ngày của hộ tiêu thụ có thể ết đượth ph bi c tình trạng làm việ của các thiết bị Từ đó, có thể định quy trình vận hành c hợp lý nhằm đạt được đồ ị tương đối bằng phẳth ng

Đồ ị ụ tải hàng ngày còn cung cấp thêm một số thông tin như: số th ph

ca làm việc trong ngày; tính chất của phụ tải (công nghiệp, dân dụng,…); tính hợ lý trong việc tiêu thụ ện của phụ tải nhằm đề ra biện pháp giảp đi m chi phí điện cho sản xuất

5

− Đồ ị th phụ tải hàng tháng:

Là dạng đồ ị ụ tải được xây dựng theo phụ tải trung bình hàng th ph tháng

Nghiên cứu đồ ị ụ tải hàng tháng có thể ết được nhị độ làm th ph bi p việc của hộ tiêu thụ, từ đó định ra lịch vận hành, sửa chữa các thiết bị điện một cách hợp lý, đáp ứng được yêu cầu sản xuất

− Đồ ị th phụ tải hàng năm:

Là dạng đồ ị ụ tải được xây dựng căn cứ vào đồ ị ụ tải điểth ph th ph n hình của một ngày mùa hè và một ngày mùa đông trong năm

Nghiên cứu đồ ị ụ tải hàng năm cho biết được điện năng tiêu thụ th ph hàng năm, thời gian sử dụng công suất lớn nhất Tmax Những dữ ệu đó li dùng để ọn dung lượng máy biến áp, chọn thiết bị ện, đánh giá mức độ ch đi

sử dụng điện và tiêu hao điện năng

6

4 CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA ĐỒ THỊ PHỤ TẢI

Các đặc trưng của đồ ị ụ tải được thể ện qua các hệ số và các th ph hi đại lượng như:

a) Công suất cực đại Pmax

Công suất cực đại Pmax là giá trị công suất cực đại trong khoảng thời gian khảo sát

b) Công suất trung bình Ptb

Công suất trung bình Ptb là đặc trưng tĩnh cơ bản của phụ tải trong khoảng thời gian khảo sát

𝑃𝑡𝑏=1

𝑇∫ 𝑃(𝑡)𝑑𝑡=𝐴𝑇

𝑇 𝑇

0 Với 𝐴𝑇 là điện năng tiêu thụ trong khoảng thời gian khảo sát T c) Công suất cực tiểu Pmin

Công suất cực tiểu Pmin là giá trị công suất nhỏ ất trong khoảng nh thời gian khảo sát

d) Điện năng tiêu thụ 𝐴𝑇

Điện năng tiêu thụ 𝐴𝑇 ể th hiện qua phần diện tích giới hạn bởi đường cong đồ ị th phụ tải và các hệ ục toạ độ.tr

𝐴𝑇= ∑ 𝑃𝑖𝑡𝑖 𝑛 1 Trong đó:

− 𝑃𝑖 là công suất trong thời đoạn khảo sát thứ i

− 𝑡𝑖 là giá trị của thời đoạn khảo sát thứ i

e) Hệ số điền kín phụ tải Kđk

7

Hệ số ền kín phụ tỉa Kđk là tỉ số đi giữa công suất trung bình và công suất cực đại

𝐾đ𝑘= 𝑃𝑡𝑏

𝑃𝑚𝑎𝑥 Đối với đồ ị ụ tải hàng ngày th ph 𝐾đ𝑘= 𝐴24

24∗𝑃𝑚𝑎𝑥

Thông thường 𝐾đ𝑘 < 1 Trường hợp 𝐾đ𝑘 = 1 thì đồ thị ụ tải có dạph ng bằng phẳng

f) Thời gian sử dụng công suất cực đại Tmax

Thời gian sử dụng công suất cực đại Tmax là khoảng thời gian lý thuyết mà khi sử dụng công suất cực đại Pmax không đổi thì trong khoảng thời gian này lượng điện năng A bằng đúng lượng điện năng tiêu thụ ực tế.th

𝑇𝑚𝑎𝑥=∑ 𝑃𝑛1 𝑖𝑡𝑖

𝑃𝑚𝑎𝑥 = 𝐴𝑇

𝑃𝑚𝑎𝑥

5 VÍ DỤ MINH HOẠ

Xây dựng đồ ị ụ tải điển hình khu vực trung tâm Hà Nội trên cơ th ph

sở dữ ệu tháng 1 năm 2019li

Đồ thị phụ tải điển hình khu vực trung tâm Hà Nội được xây dựng trên

cơ sở số ệu tổng hợp của Tổng Công ty Điện lực TP Hà Nội năm 2019.li

Số ệu phụ tải điển hình khu vực Trung tâm Hà Nội trên cơ sở dữ li liệu năm 2019 được thể ện trogn bảng 1, số ệu trong mỗi giờ là giá trị tương hi li đối của công suất tiêu thụ trong lưới điện

Bảng 1 Số ệu phụ tải ngày điển hình khu vực Trung tâm Hà Nội trên cơ li

sở dữ ệu tháng 1 năm 2019 từ Tổng Công ty Điện lực TP Hà Nội năm li

2019

8

Từ bảng 1, ta xây dựng được đồ ị ụ tải ngày đêm của khu vựth ph c Trung tâm Hà Nội tháng 1 năm 2019 như sau:

Hình 1 Đồ thị ụ tải ngày điển hình khu vực Trung tâm Hà Nội dự trên ph a

cơ sở dữ ệu tháng 1 năm 2019li

9

Dự vào đồ ị ụ tả ở hình 1, nhận thấy rằng phụ tải ngày đạt cựth ph i c đại vào lúc 18 giờ trong ngày làm việc (đỉnh tối) và đỉnh sáng vào lúc 11 giờ

6 KẾT LUẬN

Phụ tải điện của một xí nghiệp là một hàm biến đồi theo ời gian th Đường cong biểu diễn sự ến thiên của công suất tác dụng (P), công suấbi t phản kháng (Q) và dòng điện phụ tải theo thời gian là đồ ị ụ tải tương th ph ứng với công suất tác dụng, công suất phản kháng và dòng điện

Sự thay đổi của phụ tải theo ời gian có thể th được ghi lại bằng các dụng cụ đo lường có cơ cấu tự ghi hoặc do nhân viên vận hành ghi Thông thường để cho việc tính toán được thuận tiện, đồ ị ụ tải được vẽ lại theo th ph hình bậc thang Chiều cao của các bậc thang được lấy theo giá trị trung bình của phụ tải trong khoảng thời gian được xét, tức là có thể lấy theo chỉ số của công tơ lấy trong những khoảng thười gian được xác định giống nhau Khi thiết kế cung cấp điện nếu biết đồ thị ụ tải điện điển hình của xí ph nghiệp sẽ có căn cứ để ọn các thiết bị ện, tính điện năng tiêu thụ… Khi ch đi vận hành nếu biết đồ ị ụ tải điện của xí nghiệp thì có thể xác định đượth ph c phương thức vận hành các thiết bị ện sao cho hợp lý và kinh tế đi nhất Các nhà máy điện cần nắm được đồ ị th phụ tải điện của các xí nghiệp

để có phương thức vận hành các máy phát điện cho phù hợp với các yêu cầu của phụ tải Vì vật đồ thị phụ tải là số liệu quan trọng trong việc thiết kế cũng như vận hàng hệ ống cung cấp điệth n