TẬP BÀI GIẢNG CHUYÊN ĐỀ KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ

Hệ thống điện bao gồm các khâu: sản xuất, truyền tải, phân phối, cung cấp tới các hộ tiêu thụ và sử dụng điện năng... Nhà máy nhiệt điện kiểu rút hơi: về nguyên lý cũng giống nhà máy nh

Tập bài giảng

Chuyên đề Kỹ thuật Điện - Điện tử

Số đơn vị học trình (số tín chỉ): 4 Dạy ở lớp: K4 SP KTTH - Kỳ 2

Phần 1: Chuyên đề kỹ thuật điện

(23 tiết)

Ch ơng I: Khái quát về hệ thống cung cấp điện (3 tiết)

1 Các nguồn năng l ợng tự nhiên.

(Nguyễn Xuân Phú- Cung cấp điện- NXB KHKT, 2000- Tr 5).

Sự phát triển mạnh mẽ và liên tục của các hoạt động của con ng ời (khoa học - công nghệ) nên có nhiều dạng năng l ợng đ ợc tạo ra, lấy từ các nguồn trong thiên nhiên:

-Than đá - Dầu khí - Nguồn n ớc của dòng sông và biển cả

- Nguồn phát nhiệt vô cùng phong phú của mặt trời

- Nguồn phát nhiệt vô cùng phong phú trong lòng đất

- Nguồn dòng khí chuyển động, gió

 đó là những nguồn năng l ợng tự nhiên rất tốt và quý giá đối với con ng ời

Dựa trên những nguồn năng l ợng tự nhiên này, con ng ời dùng nó để

sản xuất, tạo ra năng l ợng điện (hay còn gọi là điện năng).

Điện năng đã là một dạng năng l ợng rất phổ biến hiện nay Sản l ợng

điện hàng năm trên thế giới ngày càng tăng (chiếm hàng tỉ KW/h)

- ¦u ®iÓm cña ®iÖn n¨ng:

Së dÜ ®iÖn n¨ng rÊt th«ng dông vµ ® îc sö dông rÊt réng r·i v× nã cã nhiÒu u ®iÓm nh :

- DÔ dµng chuyÓn thµnh c¸c d¹ng n¨ng l îng kh¸c (c¬, ho¸, nhiÖt )

- DÔ truyÒn t¶i ®i xa, hiÖu suÊt cao.

- Đặc điểm của điện năng:

Trong quá trình sản xuất và phân phối điện năng có một số đặc điểm chính nh sau:

a Điện năng sản xuất ra không thể tích trữ, dự trữ đ ợc (tr ờng hợp cá

biệt với công suất nhỏ dùng pin, ác quy làm bộ phận tích trữ, nh ng

công suất rất nhỏ) Tại mọi thời điểm, ta phải đảm bảo cân bằng giữa

điện năng sản xuất ra với điện năng tiêu thụ (kể cả những tổn thất do

truyền tải điện).

b Quá trình chuyển động điện xảy ra rất nhanh: sóng điện từ lan

truyền trong dây dẫn với tốc độ rất lớn, xấp xỉ tốc độ ánh sáng; quá trình sóng sét lan truyền, hoặc các quá trình khác (chập điện, ngắn

mạch, quá độ ) xảy ra rất nhanh Do đó trong vận hành, điều độ, điều

khiển cần sử dụng thiết bị tự động.

c Công nghiệp điện lực liên quan chặt chẽ đến hầu hết các ngành kinh

tế quốc dân Do đó, nó là động lực cho các ngành sản xuất, động lực cho việc tăng năng suất lao động, tạo nên sự phát triển nhịp nhàng

trong cấu trúc nền kinh tế quốc dân.

Hệ thống điện bao gồm các khâu: sản xuất, truyền tải, phân phối, cung cấp tới các hộ tiêu thụ và sử dụng điện năng.

2 Các dạng nguồn điện.

1 Nhà máy nhiệt điện:

Nhà máy nhiệt điện chiếm một tỷ lệ rất quan trọng

trong công suất chung của l ới điện (là một dạng

nguồn điện kinh điển) Gồm nhiều loại: nhiệt điện rút

hơi và nhiệt điện ng ng hơi, kiểu lò than phun hoặc

kiểu lò ghi xích.

a- Sơ đồ giới thiệu quá trình sản xuất điện năng trong

nhà máy nhiệt điện:

(Nguyễn Xuân Phú- Cung cấp điện- NXB KHKT, 2000- Tr 6)

- Sơ đồ nguyên lý của nhà máy nhiệt điện ng ng hơi:

Gåm 16 TBÞ sau :

1.Kho nhiªn liÖu

2 HÖ thèng cÊp nhiªn liÖu

b- Nguyên tắc hoạt động: nhà máy nhiệt điện hoạt động theo một chu trình kín:

Đầu tiên than ở dạng thô đ ợc vận chuyển từ kho (1) đến hệ thống nghiền nát (2), rồi đ ợc đ a vào buồng (3) Lúc này than đã trở thành than cám đ ợc quạt hút

đ a đến hệ thống vòi phun ở buồng đốt của hệ thống nồi hơi (5) Trên đ ờng từ hệ thống nghiền nát đến hệ thống vòi phun than cám, ng ời ta bố trí thêm một máy phân ly để những hạt than có kích th ớc lớn sẽ đ ợc giữ lại và đ a trở về hệ thống

nghiền nát

Nhiên liệu đ ợc đ a đến buồng đốt (3) sẽ có một áp suất nhất định do bố trí quạt KK (10) rất mạnh Không khí do quạt (10) cung cấp cho các vòi phun sẽ giúp cho than cám đ ợc phun mạnh vào trong buồng đốt Tr ớc đó, không khí đ ợc hâm nóng ở bộ phận hâm nóng (9) Bộ phận này đ ợc đặt ngay trên đ ờng đi của khói nóng thoát ra nhờ quạt lùa (11) Điều này tiết kiệm đ ợc nhiệt, giảm tiêu thụ

nguyên liệu cho buồng đốt Khói nóng cũng đ ợc dùng để hâm n ớc nóng ở bộ phận hâm n ớc (13) tr ớc khi đ a vào bao hơi trong lò sấy (3).

N ớc trong bao hơi đ ợc đun nóng sẽ chuyển hành hơi n ớc và sẽ đ ợc đ a đến

bộ phận tái hâm n ớc ở đây hơi n ớc đ ợc sấy khô, có thông số cao (áp suất p = 130 240 KG/cm2 , nhiệt độ t= 540 5650C) theo đ ờng ống dẫn vào tuốc bin(4) Hơi quá n ớc đập vào cánh tuốc bin làm tuốc bin quay, kéo theo ro to của máy phát quaybiến cơ năng thành điện năng.

Hơi quá n ớc sau khi qua tuốc bin (4) có thông số thấp (p=0,03 0,04KG/cm2 , nhiệt độ t= 400C) sẽ xuống bình ng ng (5), đ ợc trao đổi nhiệt, làm lạnh và ng ng tụ lại nhờ hệ thống tuần hoàn của bình ng ng, đ ợc bơm (7) bơm về bình gia nhiệt hạ áp (14), sau đó đ ợc bơm dẫn qua bình ng ng khí (15) đến

bộ hâm n ớc (13) thành n ớc nóng tr ớc khi đ a vào bao hơi của lò.

c.- Nhận xét đặc điểm của nhà máy nhiệt điên ng ng hơi:

+ Quá trình làm việc của nhà máy nhiệt điện là một chu trình kín Th ờng đ ợc xây dựng gần nguồn nguyên liệu: mỏ than, đ ờng thuỷ

+ Khối l ợng tiêu thụ nhiên liệu lớn, việc vận chuyển nhiên liệu khá tốn kém và khói thải làm ô nhiễm môi tr ờng.

+ Tính linh hoạt trong vận hành kém Khởi động và tăng phụ tải chậm + Về cấu tạo : gồm có 2 phần: gian lò và gian máy Gian lò để biến đổi chất đốt thành hơi quá nhiệt, gian máy để biến đổi W dòng hơi quá nhiệt thành

cơ năng quay tuốc bin  máy phát điện làm việc Nhà máy nhiệt điện kiểu than

phun chỉ khác nhà máy nhiệt điện kiểu ghi xích than thô đ ợc nghiền nát thành

cám qua vòi phun vào buồng đốt.

T ơng ứng với nhà máy nhiệt điện kiểu ng ng hơi (vì có bao nhiêu đ a vào tuốc bin đều ng ng lại ở bình ng ng) là nhà máy điện kiểu rút hơi.

Nhà máy nhiệt điện kiểu rút hơi: về nguyên lý cũng giống nhà máy

nhiệt điện kiểu ng ng hơi, song l ợng hơi đ ợc rút ra đáng kể từ một số tầng của

tuốc bin để cấp cho các phụ tải nhiệt công nghiệp và sinh hoạt Do đó hiệu suất chung của nhà máy tăng lên cao hơn

+ Hiệu suất của nhà máy nhiệt điện thấp (= 30 – 40 %).vì n ớc qua bình

ng ng đã lấy đi 60% của hơi quá nhiệt.

Để nâng cao hiệu suất ng ời ta tận dụng nhiệt năng của hơi quá nhiệt sau

khi qua tuốc bin, hiệu suất nâng lên từ 50 – 60%.( nhà máy nhiệt điện có công suất càng lớn thì hiệu suất càng cao).

d.- T×nh h×nh c¸c nhµ m¸y nhiÖt ®iÖn hiÖn nay:

+ ThÕ giíi: nhµ m¸y nhiÖt ®iÖn cã c«ng suÊt lín (hµng triÖu KW trë lªn)

+ N íc ta: nhµ m¸y nhiÖt ®iÖn cã c«ng suÊt cã c«ng

suÊt trung b×nh vµ nhá.

MiÒn B¾c: cã nhiÖt ®iÖn Yªn Phô, Ph¶ L¹i, U«ng BÝ,

Th¸i Nguyªn, Thanh Ho¸ … víi c¸c kiÓu lß h¬i ghi víi c¸c kiÓu lß h¬i ghi

xÝch hoÆc than phun.

Phó Thä cã nhµ m¸y nhiÖt ®iÖn ViÖt Tr×.

MiÒn Nam: cã nhiÖt ®iÖn ch¹y b»ng nhiªn liÖu láng: dÇu

§iªzel, cã c«ng suÊt nhá.

2 Nhà máy Thuỷ điện:

a- Sơ đồ cấu tạo nhà máy thuỷ điện dùng đập chắn:

9

1

8 7 2

b- Nguyên lý hoạt động:

Nguyên lý là sử dụng năng l ợng dòng n ớc để làm quay trục tuốc bin thuỷ lực để chạy máy phát điện Quá trình biến đổi năng l ợng là thuỷ năng cơ năng điện năng

Nhà máy thuỷ điện dùng năng l ợng dòng n ớc chảy của sông, suối, thuỷ triều để sản xuất điện năng Công suất của nhà máy phụ thuộc vào l u l ợng n ớc Q(m3/s) và chiều cao hiệu dụng của cột n ớc H(m) của dòng n ớc tại nơi đặt nhà máy

P = k.H.Q

Trong đó là hiệu suất, k là hệ số tỷ lệ

Trong nhà máy thuỷ điện, cột n ớc nói chung đ ợc tạo ra do đập ngăn Phía tr ớc đập gọi là th ợng l u, phía sau đập gọi là hạ l u Chiều cao hiệu dụng của cột n ớc chính là độ chênh lệch mực n

ớc giữa th ợng l u và hạ l u Th ợng l u có hồ chứa n ớc dùng để dự trữ n ớc cần thiết cho việc sản suất điện năng

*Sơ đồ mặt cắt của nhà máy thuỷ điện và máy phát điện:

Đập ngăn có cấu tạo bê tông Gian máy đ ợc bố trí chân đập phần hạ l u là nơi đặt tuabin và máy phát điện ống dẫn áp lực đi trong hoặc đi trên bề mặt của đập, n ớc theo ống dẫn áp lực xuống tuabin để biến thế năng của dòng n ớc thành cơ năng quay tuabin, sau đó qua khoang hút n ớc rồi đi ra hạ l u Tuabin làm quay máy phát

điện đặt cùng trục với tuabin, biến cơ năng thành điện năng Van và khoá điều khiển dùng để điều khiển dòng chảy của tuabin.

Trong nhà máy thuỷ điện, máy biến áp th ờng đặt gần gian máy trong khu

đập ngăn, thiết bị phân phối có thể đặt ở khu đập ngăn hay ở khu vực khác tuỳ theo

địa hình nhà máy

* Nguyên lý:

Trên dòng sông, ng ời ta xây các đập chắn (1) chắn ngang dòng sông,cho mực n ớc nâng lên tạo thành một hồ chứa N ớc ở mực n ớc cao (2) qua cửa cống (3) vào ống dẫn n ớc (4) đến rôto của tuốc bin (5), chảy vào buồng xoáy ốc (6) Tuốc bin (5) là tuốc bin thuỷ lực, có trục nằm thẳng đứng Tuốc bin (5) quay, làm máy phát (7) vận hành, biến cơ năng thành điện năng.

Dòng điện qua trạm tăng áp (8), qua đ ờng dây cao áp (9), đ ợc truyền tới nơi tiêu thụ.

N ớc sau khi qua tuốc bin(5) theo ống thoát (10) chảy xuống mực n ớc thấp ở d

ới đập (11).

Nhận xét:

* Đặc điểm cơ bản của nhà máy thuỷ điện :

+ Xây dựng gần nguồn thuỷ năng.

+ Phần lớn điện năng sản xuất ra đ ợc phát lên thanh góp phía cao áp

+ Làm việc với phụ tải tự do.

+ Vận hành linh hoạt thời gian khởi động và mang tải chỉ mất từ 3 đến 5 phút

+ Hiệu suất cao 85 – 90%

+ Vốn đầu t xây dựng lớn, thời gian xây dựng kéo dài

+ Giá thành điện năng thấp

*Nhà máy thuỷ điện có nhiều u điểm

so với nhà máy nhiệt điện:

(?) Hãy nêu u, nh ợc

điểm của nhà máy

thuỷ điện so với

+ ít xảy ra sự cố so với các nhà máy điện khác + Bảo đảm tốt hơn về môi tr ờng

Nh ợc điểm:

- Vốn đầu t xây dựng lớn

- Thời gian xây dựng lâu

- Phụ thuộc vào thời tiết từng mùa

- Các nhà máy thuỷ điện ở n ớc ta:

+ Miền Bắc: nhà máy thuỷ điện Tà Sa (Cao Bằng), Thác Bà (Yên Bái), Cấm Sơn

(Hà Bắc), Bàn Thạch (Thanh Hoá), nhà máy thuỷ điện Hoà Bình; t ơng lai đang xây dựng nhà máy thuỷ điện Sơn La

+ Miền Nam: nhà máy thuỷ điện Đa Nhim, Trị An, Yaly… với các kiểu lò hơi ghi

2 Nhà máy điện nguyên tử:

Thực chất nhà máy điện nguyên tử là nhà máy nhiệt điện, nh ng lò hơi đ ợc

thay thế bằng lò phản ứng hạt nhân Sử dụng nhiệt năng thu đ ợc của lò phản

ứng hạt nhân.

a- Sơ đồ cấu tạo nhà máy điện nguyên tử:

+ Lò hơi của nhà máy điện nguyên tử thay bằng lò phản ứng hạt nhân.

+ Để tránh nguy hiểm cho ng ời và thiết bị do phóng xạ ng ời ta dùng 3 chu trình nhiệt chứ không nh vòng chu trình của nhà máy nhiệt điện ng ng hơi:

Sự phân giã hạt nhân xảy ra khi một nơtron tự do bắt đầu va chạm với một hạt nhân của Uranium có thể gây

nổ Sự phá vỡ của hạt nhân tự do giải phóng nhiều nơtron

và toả ra một năng l ợng rất lớn Sử dụng loại uranium 235

ở mức 3%.

Sơ đồ nguyên lý nhà máy điện hạt nhân:

- Nguyên lý của nhà máy điện hạt nhân

Gồm 3 chu trình độc lập:

+ Chu trình thứ nhất: Chiết suất nhiệt sinh ra từ quá

trình phân rã các nguyên tử uranium nằm bên trong các nguyên tố cháy sau đó chuyển nhiệt sang chu trình 2 Chu trình bao gồm vỏ bọc, lò hơi và máy điều áp.

+ Chu trình thứ 2: Hơi sinh ra trong lò hơi đ ợc tập hợp

lại bởi hệ thống ống của chu trình thứ 2 và tiết liệu cho tuabin Sau khi nén xuống cánh tuabin hơi loãng đ ợc nén đặc lại Cứ nh vậy n ớc thu lại đ ợc truyền vào lò hơi.

+ Chu trình thứ 3 là chu trình làm lạnh:

Nguồn n ớc lạnh của chu trình này cho phép thực hiện quá trình nén hơi Nguồn n ớc lạnh không thể thiếu đối với nhà máy nhiệt điện.

a- Nguyên lý hoạt động nhà máy điện nguyên tử:

Nhiệt năng  n ớc  cơ năng  MF

(thu đ ợc từ p/ ) (thành hơi)

Nhà máy điện nguyên tử có hai đ ờng n ớc chảy tuần hoàn theo hai đ ờng vòng khép kín (để tránh ảnh h ởng có hại của các tia phóng xạ tới công nhân làm việc ở gian máy).

Để tránh ảnh h ởng có hại của các tia phóng xạ đến công nhân làm việc ở gian máy, cấu tạo của nhà máy điện nguyên tử có 2 đ ờng vòng khép kín:

+ Đ ờng vòng 1 : Nhiệt năng thu đ ợc qua phản ứng hạt nhân trong lò (1) đun n ớc

thành hơi, qua ống (2) đến bộ phận trao đổi nhiệt (4), sau đó qua các ống tản nhiệt (5) ở đây hơi n ớc đ ợc làm lạnh, truyền hết nhiệt năng từ lò qua các ống (5) để dun n

ớc trong bộ trao đổi nhiệt (4) thành hơi có t0 và áp suất cao : p= 12,5 at, t 0 = 2600C Hơi toả nhiệt đ ợc làm lạnh ở bộ phận trao đổi nhiệt (4), sau đó theo đ ờng ống dẫn

đến bơm n ớc(6), bơm qua bộ lọc (7), để lọc các hạt rắn có trong n ớc tr ớc khi đi vào

lò N ớc đ ợc bổ sung vào lò qua bơm (12) từ bể (13).

+ Đ ờng vòng 2:

N ớc từ bộ trao đổi nhiệt (4) đ ợc sấy nóng biến thành hơi có nhiệt độ t 0 =2600C và

áp suất cao : p = 12,5 at, đ ợc dẫn đến tuốc bin (8), làm tuốc bin (8) quay, máy phát

điện làm việc.

Hơi n ớc sau khi qua tuốc bin (8) đ ợc ng ng tụ lại bình ng ng (9), và đ ợc bơm (11) bơm trở lại bộ trao đổi nhiệt (4).

- Nguyên lý nhà máy điện nguyên tử giống nhà máy nhiệt

điện, cấu tạo t ợng tự nhau.

- Hiệu suất thấp giống nhau = 25 – 30 %, nếu sấy n ớc nóng

= 50 – 60 %.

+ Khác:

- Cấu tạo khác: lò đốt khác nhau lò p/ hạt nhân là một khối

chì hình lập ph ơng, trong đó chất chính là Urani - 235 hay Pluni - 239 Lò p/ đ ợc bọc bằng một lớp chì rất dày

So sánh :

+ Ưu điểm : chỉ cần khối l ợng nhỏ chất phóng xạ đã có thể

đáp ứng đ ợc yêu cầu của nhà máy

+ Nh ợc điểm : khó chế tạo lò p/  : là nguồn phóng xạ rất nguy

hiểm nên phải có yêu cầu đặc biệt về bảo vệ an toàn

3 Hệ thống cung cấp điện

1 Khái niệm:

- Điện năng đ ợc sản xuất trong các nhà máy điện cần

đ ợc chuyên chở đến nơi tiêu thụ ( nh những thành phố lớn, khu công nghiệp … với các kiểu lò hơi ghi ).Vì vậy, nhu cầu xây dựng đ ờng dây dẫn điện đi xa Những đ ờng dây này hợp lại với nhau thành hệ thống điện năng (hay mạng điện, l

ới điện chung).

- Hệ thống điện năng:

- Điện năng đ ợc sản xuất trong các nhà máy điện, nó

không thể dự trữ đ ợc.

- Tại sao phải có

Do vậy, các nhà máy điện đ ợc nối chung lại với nhau, cho làm việc song song với nhau, hợp thành một hệ thống điện năng.

1 Đinh nghĩa: Hệ thống điện năng là Hệ thống các nhà máy

điệnđ ợc nối chung lại với nhau, cho làm việc song song với nhau, đảm bảo cung cấp điện liên tục cho phụ tải

2 ý nghĩa của hệ thống điện năng? (KTĐ69-327)

# Nhờ có hệ thống điện năng mà các nhà máy điện có thể hỗ trợ lẫn mhau ( khi sửa chữa, khi có sự cố), bảo đảm khả năng liên tục cung cấp điện cho phụ tải.

# Công suất nhà máy điện đ ợc tận dụng một cách hợp lý, tiết kiệm.

# Phân phối phụ tải một cách hợp lý cho các nhà máy điện trong hệ thống, theo đặc điểm từng địa ph ơng, do đó giá thành điện năng rẻ hơn.

Các khâu của l ới điện : Khái quát chung một mô

hình mạng l ới điện gồm 4 khâu:

Khâu 1: Nguồn: gồm các nhà máy điện liên kết lại với nhau, đ ợc

các trạm TA nâng lên điện áp cao để truyền tải điện năng đi xa (35

kV, 110kV, %00kV )

Khâu 2: Truyền tải: điện áp cao ( từ 35 kV trở lên ) chia ra mạng

điện khu vực và mạng điên địa ph ơng:

Mạng điện khu vực: Có công suất lớn truyền tải điện năng đi xa đến một khu vực nào đó (Ví dụ: đường dây Bắc Nam 500KV ; Hà Nội – Hải Phòng

Phạm vi rộng , đường dây dài, điện áp cao và công suất truyền tải khá lớn.

( Nước ta thường dùng đường dây nổi)

Mạng điện địa phương: là mạng phân phối điện nội bộ thành phố, xí nghiệp

Phạm vi hẹp , đường dây ngắn, điện áp thấp hơn ( < 18kV = điện áp máy phát), truyền tải thẳng tới trạm phân phối cho các hộ tiêu thụ ( Nước ngoài thành phố thường dùng dây chìm)

Chú ý: (KTĐ2000- Nguyễn Phúc Đáo-Tr.95)

Trong hệ thống cung cấp còn có đường dây liên hệ qua lại, dùng làm dây dự trữ cho nhau ở các cấp điện áp, nhằm tạo cho hệ thống điện được linh hoạt và đảm bảo được sự liên tục cung cấp điện cho phụ tải.

Khâu 3: Trạm phân phối điện năng( gồm các mba và mạng cung cấp, phân phối sẽ tnghiên cứu sau).

Khâu 4: Các hộ tiêu thụ: là tập hợp các thiết bị dùng điện của một đơn vị xí nghiệp, hành chính, công sở hoặc khu dân cư Gồm có hộ loại 1, loại 2, và loại 3.

+ Hộ loại I: là những hộ tiêu thụ điện mà khi có sự cố ngừng cung cấp điện có

thể gây nên những hậu quả nuy hiểm đến tính mạng con người, làm thiệt hại lớn về kinh tế, dẫn đến hư hỏng về thiết bị, gây rối loạn quy trình công nghệ,

hư hỏng hàng loạt sản phẩm, hoặc ảnh hưởng không tốt về thông tin, chính trị, ngoại giao

Ví dụ: các bệnh viện lớn, các trung tâm thông tin quan trọng, các hội nghị cấp cao

Yêu cầu: Phải được cung cấp điện với độ tin cậy cao( phải bố trí 2 nguồn điện đến, đường dây 2 phía, có nguồn điện dự phòng nhằm hạn chế thấp nhất sự

cố mất điện.

+ Hộ loại II: là những hộ tiêu thụ điện mà khi ngừng cung cấp điện thì cũng

thiệt hại về kinh tế, và lãng phí sức lao động, hư hỏng sản phẩm nhưng mức thiệt hại không lớn.

+ Hộ loại III: là những hộ tiêu thụ điện cho phép cung cấp điện với

mức tin cậy thấp (Được phép cắt điện để sửa chữa, thay thế thiết bị không quá

1 ngày đêm = 24 giờ) Loại này gồm khu dân cư, nhà ở, nhà kho, trường học,, khu vực nông thôn (có thể dùng một nguồn 1 đường dây).

Những yêu cầu và nội dung chủ yếu khi thiết kế hệ thống cung cấp điện:

(GT-Tr 13)

+ Mục tiêu chính: thiết kế phải đảm bảo cho hộ tiêu thụ luôn luôn đủ

điện năng với chất lượng nằm trong phạm vi cho phép.

+ Yêu cầu: Một phương án cung cấp điện được xem là hợp lý khi thoả

mãn những yêu cầu sau:

- Vốn đầu tư nhỏ, chú ý đến tiết kiệm ngoại tệ quý và vật tư hiếm.

- Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cao tuỳ theo tính chất hộ tiêu thụ.

- Chi phí vận hành hàng năm thấp.

- Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị.

- Thuận tiện cho vận hành, sửa chữa

- Đảm bảo chất lượng điện năng, chủ yếu là đảm bảo độ lệch và độ dao động điện áp bé nhất và nằm trong phạm vi giá trị cho phép so với định mức.

Những yêu cầu trên đây thường mâu thuẫn với nhau nên người thiết kế phải cân nhắc và kết hợp hài hoà tuỳ thuộc vào hoàn cảnh cụ thể.

PHƯƠNG PHÁP SO SÁNH KINH TẾ KỸ THUẬT THIẾT

KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN.

1 Khái niệm:

Hiện nay, khi thiết kế người ta thường dùng phương pháp

so sánh kinh tế - kỹ thuật của các phương án

Cụ thể: người thiết kế vạch ra tất cả phương án có thể có, rồi tiến hành so sánh các phương án về phương diện kỹ thuật để loại trừ các phương án không thoả mãn yêu cầu kỹ thuật Nếu các phương án có chi phí tính toán xấp xỉ bằng nhau được xem

là các phương án giống nhau về kinh tế Để chọn phương án hợp

lý nhất cần xem thêm một số chỉ tiêu kinh tế- kỹ thuật khác như: vốn đầu tư, tổn thất điện năng, khối lượng kim loại màu, khả năng thuận tiện khi vận hành, sửa chữa và phát triển mạng điện

Khi thiết kế hệ thống cung cấp điện xí nghiệp cần giải quyết các vấn đề quan trọng sau:

1 Lựa chọn sơ đồ cung cấp điện hợp lý nhất dựa trên quan điểm kinh tế - kỹ thuật

2 Chọn số lượng và dung lượng máy biến áp cho trạm

hạ áp và trạm biến áp phân xưởng của xí nghiệp trên cơ sở những lập luận chặt chẽ và chính xác về kinh tế-kỹ thuật

3 Chọn cấp điện áp hợp lý tối ưu cho lưới điện (việc này

có ảnh hưởng đến vốn đầu tư, khối lượng kim loại màu, tổn thất điện năng và chi phí vận hành)

4 Chọn thiết bị và khí cụ điện, sứ cách điện và các phần

tử dẫn điện khác theo yêu cầu kinh tế-kỹ thuật hợp lý

5 Chọn tiết diện dây dẫn, thanh cái, cáp theo những yêu cầu về kỹ thuật và kinh tế

Có nhiều phương án cần phải tính toán kinh tế - kỹ thuật, từ đó tiến hành so sánh để chọn phương án tốt nhất.

Các chỉ tiêu kinh tế cơ bản là: vốn đầu tư ban đầu và chi phí vận hành hàng năm.

Các chỉ tiêu kỹ thuật bao gồm: chất lượng điện, độ tin cậy, sự thuận tiện trong vận hành, độ bền vững của công trình, khối lượng sửa chữa định kỳ

và đại tu, mức độ tự động hoá, vấn đề an toàn

Kết quả tính toán mới chỉ là căn cứ quan trọng chứ chưa phải là căn

cứ cuối cùng để lựa chọn phương án Một phương án cung cấp điện tuy rẻ tiền nhưng không đảm bảo được những yêu cầu cơ bản về chất lượng điện, về

độ tin cậy cung cấp điện, về an toàn thì phương án đó cần loại ra ngay từ đầu.

Lúc quyết định chọn phương án nào, ta còn phải xem xét thêm về mặt khác nữa: như đường lối phát triển kinh tế, tốc độ và quy mô phát triển, tổng số vốn đầu tư, tình hình cung cấp vật tư thiết bị, tình hình thi công và vận hành, các yêu cầu về chính trị và quốc phòng đòi hỏi người thiết kế phải có kinh nghiệm, hiểu biết thực tế, vận dụng được đường lối chính trị và kinh tế vào việc so sánh, lựa chọn phương án.

Phương pháp thu hồi vốn đầu tư

Vốn đầu tư về thiết bị Vtb chủ yếu kể tới đầu tư về trạm biến áp và phân phối như đầu

tư mua máy biến áp, thiết bị phân phối, thiết bị đóng cắt, bảo vệ, dây dẫn, cột, xà, sứ cách điện

+ Chi phí vận hành hàng năm:

Cv.h= CA+ Ccn+ Cbq+ Ckh+ Cmd+ Cphụ

Trong đó: CA=A - Chi phí tổn thất điện năng hàng năm

- đơn giá điện năng 1kWh

Ccn- chi phí về lương cán bộ và công nhân vận hành hệ thống

Cbq- chi phí về tu sửa bảo quản

Ckh- chi phí về khấu hao

Cmd- chi phí tổn thất kinh tế do mất điện

Cphụ- các chi phí phụ khác như làm mát, sưởi ấm

Thông thường chi phí Ccn và Cphụ giữa các phương án khác nhau không nhiều nên thường bỏ qua Do vậy chi phí vận hành hàng năm để so sánh chỉ gồm:

Cv.h= CA+ Ckh

Ph ơng án so sánh kinh tế, kỹ thuật giữa 2 hay nhiều ph ơng án thiết kế có thể biểu diễn d ới 2 dạng sau:

* Dạng 1: Thời hạn thu hồi vốn đầu t Ph ơng pháp này có thể viết d ới

T- Thời gian thu hồi vốn đầu t (năm)

Ph ơng pháp này cho ta biết ph ơng án nào là tối u: ph ơng án A có vốn đầu t VA lớn nh ng chi phí vận hành hàng năm CA nhỏ (VA>VB và

CA<CB); hoặc ph ơng án B có vốn đầu t VB nhỏ nh ng chi phí vận hành hàng năm CB lớn Muốn có đ ợc giải đáp ta cần xác định thời gian thu hồi vốn đầu t phụ theo công thức trên ở đây, T là thời gian cần thiết để thu lại số vốn đầu t nhiều hơn (vốn đầu t phụ) do chi phí vận hành hàng năm của ph ơng án A bé hơn nên tiết kiệm đ ợc.

* Dạng 2: Chi phí vận hành tính toán.

Ctt= kđm.V + Cvh

Trong đó: Ctt- Chi phí vận hành tính toán

kđm- Hiệu số hiệu quả định mức

V- vốn đầu t của ph ơng án thiết kế.

Th× thêi gian thu håi vèn ®Çu t lµ: n¨m

Tøc lµ nÕu dïng ph ¬ng ¸n A th× sau 50 n¨m míi chuéc l¹i ® îc

sù chªnh lÖch vÒ vèn ®Çu t trªn, cho nªn tÝnh kinh tÕ cña ph ¬ng

¸n A xÊu h¬n nhiÒu so víi ph ¬ng ¸n B

C C

Dạng 2: Ph ơng án nào có Ctt nhỏ hơn đ ợc coi là tốt

Nếu có từ 3 ph ơng án trở lên tốt nhất nên dùng dạng 2.

Ctt= kđm.V + Cvh

Ví dụ: - Cũng bài tập trên: tính theo dạng

2: Ctt= kđm.V + Cvh

đồng đồng

Ta thấy hai ph ơng án t ơng đ ơng nhau và nằm trong giới hạn cho phép.