đề cương bài tập môn cung cấp điện

Nguyễn Thế Vụ Đ2H3 Chương 1 Ví dụ 1.1. Số liệu thống kê về phụ tải cho thấy kỳ vọng toán của phụ tải là M(P)=P tb= 86,5 kW, độ lệch trung bình bình phương σP = 7,75 kW. Hỏi cần phải có kích thước mẫu (số lần lấy số liệu) là bao nhiêu để đảm bảo sai số không quá 5%, tức là s = 0,05; Cho hệ số tản β = 2. Giải: Trước hết ta xác định hệ số biến động σP 7,75 kν = = = 0,09 M (P ) 86,5 Số lần tối thiểu cần lấy số liệu về phụ tải sẽ là: n=( β kν 2 = ( 2.0,09 ) 2 = 12,84 ≈ 13 ) 0,05 s Như vậy cần phải lấy số liệu ít nhất 13 lần. Ví dụ 1.2. Số liệu thống kê về đại lượng X với 9 lần đo như sau: n 1 2 3 4 5 6 7 8 9 X 30 37 28 33 36 40 29 38 35 Để đảm bảo sai số không vượt quá 7,5%, thì cần phải lấy số liệu ít nhất bao nhiêu lần? Lấy β = 2 Giải: Trước hết ta cần xác định các đặc số của đại lượng X: - Giá trị kỳ vọng toán 1 n 30 + 37 + 28 + 33 + 36 + 40 + 29 + 38 + 35 M ( x) = X = ∑ xi ; = = 34 n i =1 9 - Phương sai tập mẫu ∑ ( x − M ( x)) D ( x) = 2 i n n X Xi-M(X) (Xi-M(X))2 1 30 -4 16 2 37 3 9 3 28 -6 36 4 33 -1 1 = 5 36 2 4 144 = 16 9 6 40 6 36 7 29 -5 25 8 38 4 16 9 35 1 1 Σ 306 144 - Độ lệch trung bình bình phương σ ( x) = D( x) = 16 = 4 - Hệ số biến động. σ ( x) 4 kv = M ( x) = 34 (1.7) = 0,118 Số lần tối thiểu cần lấy số liệu về phụ tải sẽ là: n=( β kν 2 = ( 2.0,118 ) 2 = 9,842 ≈ 10 ) 0,075 s Ví dụ 1.3. Chỉ số công tơ tổng tại thanh cái trạm biến áp phân phối công suất đặt là 250 kVA cho biết điện năng A=3160 kWh trong một ngày đêm (T=24h), hệ số công suất của phụ tải là cosϕ = 0,87. Hãy đánh giá mức độ mang tải trung bình của máy biến áp. Giải: Trước hết ta xác định công suất trung bình theo biểu thức 1 Nguyễn Thế Vụ Đ2H3 Stb = A 3160 = = 151,34 kVA; T . cos ϕ 24.0,87 Hệ số mang tải trung bình của máy biến áp S 151,34 k mt = tb = = 0,605 Sn 250 Giá trị của hệ số mang tải nằm trong khoảng: 0,5 < 0,605 < 0,75, như vậy có thể nhận thấy máy biến áp có mức độ mang tải bình thường. Ví dụ 1.4. Hãy xác định bán kính hiệu dụng của mạng điện hạ áp U=0,38 kV, biết giá trị điện cho phép là ∆Ucp=7,5%, dây dẫn bằng nhôm có điện trở suất trung bình là r 0 = 0,64 và x0= 0,35 Ω/km, mật độ dòng điện trung bình của đường dây là j=1,1 A/mm2, hệ số công suất trung bình là cosϕ = 0,85. Giải: Trước hết ta xác định hệ số kx: x 0,35 k x = cos ϕ + 0 sin ϕ = 0,85 + 0,526 = 1,14 r0 0,64 Đối với dây nhôm ta lấy ρ = 31,5 Ω.mm2/km. Bán kính hiệu dụng của mạng điện sẽ là: 10.U .∆U cp 10.0,38.7,5 = = 0,417 km rhd = 3.31,5.1,14.1,1 3.ρ .k x . j Chương 2 Ví dụ 2.2. Hãy xác định phụ tải tính toán cho một điểm dân cư gồm n=56 hộ gia đình, công suất tiêu thụ trung bình của mỗi hộ là p0 = 1,2kW (không dùng bếp điện), 5 phụ tải động lực gồm các động cơ vệ sinh kỹ thuật với công suất định mức tương ứng là: Pđl1=3kW; Pđl1=4,5kW; Pđl1=5,6kW; Pđl1=6kW; Pđl1=2,8kW. Hệ số công suất của nhóm phụ tải sinh hoạt cosϕsh=0,93 và nhóm phụ tải động lực cosϕđl= 0,8. Giải: Trước hết ta phân các phụ tải thành hai nhóm: chiếu sáng và động lực. Hệ số đồng thời của nhóm phụ tải sinh hoạt dc tra theo bảng 1.pl ứng với số hộ gia đình là 56 bằng kđt=0,336; Hệ số nhu cầu của nhóm phụ tải động lực được tra theo bảng 3.pl phụ thuộc vào số lượng thiết bị là 5 sẽ bằng knc=0,8. Phụ tải tính toán của nhóm sinh hoạt được xác định theo biểu thức: Psh = kđtn.p0 = 0,336.56.1,2 = 22,58 kW; Phụ tải tính toán của nhóm thiết bị vệ sinh kỹ thuật được xác định theo biểu thức: Pđl= kncΣPni = 0,8(3+4,5+5,6+6+2,8)= 17,52 kW; Phụ tải tổng hợp của cả hai nhóm có thể được xác định theo hai phương pháp: 1) Phương pháp số gia Ptt1 = Psh+kiPđl = 22,58 + 0,641.17,52 = 36,1 kW; P 17,52 0,04 ki = ( đl )0, 04 − 0,41 = ( ) − 0,41 = 0,641 5 5 2) Phương pháp hệ số nhu cầu: Với số nhóm là 2 thì hệ số nhu cầu sẽ là knc.n= 0,9 (bảng 4.pl phụ lục): Ptt2. = knc.n(Psh+Pđl) = 0,9.(22,58+17,52)= 33,82 kW; 3) Phương pháp hệ số tham gia vào cực đại: Phụ tải tính toán của nhóm sinh hoạt lớn hơn phụ tải tính toán của nhóm động lực, vì vậy thời điểm cực đại được xét vào buổi tối. Theo bảng 2.4 ta có hệ số tham gia vào cực đại của nhóm phụ tải động lực là ktM= 0,6, như vậy phụ tải tổng hợp của hai nhóm sẽ là: 2 Nguyễn Thế Vụ Đ2H3 Ptt3= Psh+ktM.đlPđl = 22,58 + 0,6.17,52 = 33,1 kW Đánh giá sai số giữa các phương pháp: Phân tích các kết quả tính toán ta nhận thấy sai số giữa phương pháp thứ 2 và phương pháp thứ 3 là không đáng kể. Sai số giữa phương pháp thứ nhất và phương pháp thứ hai được đánh giá theo biểu thức: P −P 36,1 − 33,82 s = tt1 tt 2 100 = 100 = 6,3% Ptt1 36,1 Nhận xét: Sai số giữa các phương pháp tổng hợp phụ tải không quá lớn. Xác định hệ số công suất tổng hợp ΣP cos ϕi 22,58.0,93 + 17,52.0,8 cos ϕtb = tti = = 0,87 ΣPtti 22,58 + 17,52 Công suất toàn phần: Stt = Ptt1/cosϕtb = 36,1/0,87 = 41,33 kVA; Công suất phản kháng: Qtt = Ptt.tgϕtb = 36,1.0,56 = 22 kVAr. Ví dụ 2.3: Xây dựng mô hình dự báo phụ tải dạng tuyến tính và xác định phụ tải dự báo ở năm 2015, biết số liệu thống kê về phụ tải tiêu thụ của các năm như sau: Năm 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 P, kW 1168 1236 1336 1472 1659 1892 2130 Giải: Để đơn giản cho các phép tính ta giản ước dãy số liệu về thời gian đi 2000 đơn vị: Cách 1: Giải bài toán theo phương pháp thông thường Bài toán được giải dưới dạng bảng, từ kết quả trong bảng ta xác định: Tham số Số liệu tính toán qua các năm ∑ t 1 2 3 4 5 6 7 28 t2 1 4 9 16 25 36 49 140 P 1168 1236 1336 1472 1659 1892 2130 10894 P*t 1168,48 2472,12 4009,02 5886 8294,9 11353 14909 48093 n 2 a ∑ ti + b∑ti = ∑Ai ti a ∑ti + nb = ∑Ai Thay số vào ta có hệ phương trình: 2 140.a + 28.b = 48093 1 28.a + 7.b = 4997 Giải ra ta tìm được: a = 161,4 và b = 910,62 vậy mô hình dự báo tuyến tính tìm được là: P = 161,4.t + 910,62 Các đường cong xây dựng theo số liệu thống kê (đường 1) và theo hàm dự báo Hình 2.11. Đường cong dự báo phụ tải (đường 2) được thể hiện trên hình 2.11. Cách 2: Giải bài toán với sự trợ giúp của chương trình excel: A B C D E F G H I J 1 t 1 2 3 4 5 6 7 a b 3 Nguyễn Thế Vụ Đ2H3 2 P 1168 1236 1336 1472 1659 1892 2130 161.4 0 910.62 Để xác định hệ số a tại ô I2 ta dùng lệnh: =index(linest(B2:H2,B1:H1),1) Để xác định hệ số b tại ô J2 ta dùng lệnh: =index(linest(B2:H2,B1:H1),2) Rõ ràng với sự trợ giúp của chương trình Excel bài toán sẽ được giải cực kỳ nhanh chóng và đơn giản. Để xác định phụ tải dự báo ở năm 2015 ta chỉ cần thay giá trị t=15 vào hàm dự báo” P2015= 161,4.15 + 910,62 = 3331,59 kW. Chương 3 Ví dụ 3.1: Hãy xác định chi phí quy dẫn của đường dây 22 kV có chiều dài 23,5 km làm bằng dây AC.50, công suất truyền tải trên đường dây là S = 1340 kVA; thời gian sử dụng công suất cực đại T M= 4760h, giá thành tổn thất c∆=1000 đ/kWh. Tuổi thọ công trình Th=25 năm, hệ số chiết khấu i=0,1. Giải: Trước hết ta tra các số liệu liên quan đến đường dây 22 kV: Theo bảng 3.2 ứng với đường dây 22 kV ta tìm được a = 198,75. 106 đ/km và b = 1,09. 106/(mm2.km) xác định giá trị dòng điện chạy trên đường dây: S 1340 I= = = 35,166 A 3.U 3.22 Vốn đầu tư của đường dây: V = (a + b.F).L = (198,75 + 1,09.50).106.23,5 = 5955,71.106 đ; Hệ số tiêu chuẩn sử dụng vốn đầu tư: i (1 + i )Th 0,1(1 + 0,1) 25 atc = = = 0,11 (1 + i )Th − 1 (1 + 0,1) 25 − 1 Hệ số khấu hao đường dây 22 kV tra theo bảng 3.1 có giá trị là kkh = 0,04; Như vậy hệ số p = atc + kkh = 0,11 + 0,04 = 0,15; Thời gian tổn thất cực đại: τ = (0,124 + TM.10-4)2.8760 = (0,124 + 4760.10-4)2.8760 = 3111 h. Điện trở đường dây: R = r0.L = 0,65.23,5 = 15,28 Ω; Chi phí tổn thất điện năng: C = 3I2Rτc∆10-3 = 3.352. 15,28.3111.0,001.10-3 = 176,34.106 đ. Xác định chi phí quy dẫn: Z = pV + C = 0,15. 5955,71.106 + 176,34.106 = 1070,69.106đ. 4 Nguyễn Thế Vụ Đ2H3 Ví dụ 3.2: Hãy xác định chi phí quy dẫn của trạm biến áp 22/0,4 kV có công suất định mức S n=500 kVA, công suất của phụ tải là S = 387 kVA; thời gian sử dụng công suất cực đại T M=4760h, giá thành tổn thất c∆=1000 đ/kWh; Tuổi thọ trạm biến áp Th=25 năm, hệ số chiết khấu i=0,1. Giải: Theo bảng 12.pl ứng với máy biến áp 22/0,4 kV, công suất 500 ta tìm được ∆P0 = 1 kW và ∆Pk=7 kW; Theo bảng 3.2, ứng với trạm biến áp 22/0,4 kV ta có m = 24,18.106đ. và n=0,18.106đ/kVA. Hệ số tiêu chuẩn sử dụng vốn đầu tư: atc = i(1 + i)Th 0,1(1 + 0,1) 25 = = 0,11 (1 + i)Th − 1 (1 + 0,1) 25 − 1 Hệ số khấu hao trạm biến áp tra theo bảng 3.1 có giá trị là kkh = 0,065; Như vậy hệ số pb = atc + kkh = 0,11 + 0,065 = 0,175; Thời gian tổn thất cực đại: τ = (0,124 + TM.10-4)2.8760 = (0,124 + 4760.10-4)2.8760 = 3111 h. Hệ số mang tải: kmt = Spt/Sn = 387/500 = 0,774; Vốn đầu tư trạm biến áp: VB= m + n.Sn = (24,18+0,18.500).106= 114,18.106 đ. Chi phí tổn thất trong máy biến áp: CB=(∆Pk k2mt τ + ∆P0t)c∆ = +(7.0,7742. 3111+1.8760).0,001= 21,81.106đ/năm; Chi phí quy dẫn của trạm biến áp được xác định theo biểu thức: ZB = pb.VB + CB= (0,175.114,18+21,81).106 = 41,81.106đ. Ví dụ 3.3: Hãy xác định mật độ dòng điện kinh tế của đường dây 22 kV làm bằng dây AC, biết thời gian sử dụng công suất cực đại T M= 4230h, tuổi thọ của đường dây là T h=25 năm, giá thành tổn thất điện năng c∆=1000đ/kWh, hệ số chiết khấu i =0,14. Giải: Trước hết ta xác định các hệ số cần thiết cho tính toán: Hệ số tiêu chuẩn sử dụng vốn đầu tư: atc = i (1 + i)Th 0,1(1 + 0,14) 25 = = 0,15 (1 + i )Th − 1 (1 + 0,14) 25 − 1 Hệ số khấu hao đường dây 22 kV tra theo bảng 3.1 có giá trị là kkh = 0,04; Như vậy hệ số p = atc + kkh = 0,15 + 0,04 = 0,19; Thời gian tổn thất cực đại: τ = (0,124 + TM.10-4)2.8760 = (0,124 + 4230.10-4)2.8760 = 2583 h. Theo bảng 3.2 hệ số kinh tế thay đổi của đường dây 22 kV là b d= 1,12.106đ/(mm2.km); Điện trở suất của dây AC là ρ = 31,5 Ω.mm2/km. Mật độ dòng điện kinh tế của đường dây: jkt = pd bd 103 0,19.1,11.103 = = 0,92 A / mm 2 3 ρ τ c∆ 3.31,5.2583.0.001 Ví dụ 3.5: Hãy so sánh các phương án cung cấp điện cho một điểm tải công suất S = 956 kVA, hệ số công suất trung bình cosϕ = 0,86 (tgϕ=0,59) ; Chiều dài từ trạm biến áp trung gian đến trung tâm tải là 18 km ; Hao tổn điện áp cho phép ∆Ucp=6,5%. Thời gian sử dụng công suất cực đại T M=5270 h, giá thành tổn thất điện năng 800 đ/kWh. Tuổi thọ của mạng điện coi bằng Th=25 năm, hệ số chiết khấu i=0,1. Giải: Xác định các thành phần phụ tải P = S. cosϕ = 956.0,86 = 822,16 kW; Q = P.tgϕ = 822,16.0,59 = 487,84 kVAr; 5 Nguyễn Thế Vụ Đ2H3 Ta so sánh hai phương án: dùng đường dây 35 và 22 kV. Trước hết cần xác định tiết diện dây dẫn cần thiết của mỗi phương án, dự định dùng dây AC có γ = 32 Ω.m/mm2. Cho trước một giá trị x0=0,4 Ω/km, ta xác định các thành phần hao tổn điện áp cho phép: * Đối với phương án 35 kV: Giá trị hao tổn điện áp cho phép: ∆U cp %U 6,5.35.103 = 2275 V ; 100 100 Q.x0 .L 487,84.0,4.18 ∆U x= = 100,36 V = U 35 ∆U cp= = ∆Ur = ∆Ucp- ∆Ux = 2275 – 100,36 = 2174,64 V Tiết diện dây dẫn cần thiết: F= P.L 822,16.18.10 3 = = 6,08 mm 2 ; γ U∆U R 32.35.2174,64 Theo điều kiện về độ bền cơ học tiết diện tối thiểu của đường dây 35 kV phải là 35 mm 2, vì vậy ta chọn dây AC.35. Chi phí quy dẫn của đường dây 35 kV được xác định tương tự như ví dụ 3.1. Trạm biến áp 35/0,4 sẽ có công suất đủ đáp ứng cung cấp điện cho phụ tải do đó cần chọn máy có S n = 1000 kVA, có ∆P0 = 1,9 kW và ∆Pk=13 kW; Theo bảng 3.2, ứng với trạm biến áp 25/0,4 kV ta có m = 34,34.106đ. và n=0,20.106đ/kVA. Chi phí quy dẫn của trạm biến áp được xác định tương tự như ví dụ 3.2. Tình toán tương tự đối với phương án đường dây 22 kV, kết quả ghi trong bảng: Bảng VD3.5a. Kết quả tính toán chi phí quy dẫn của đường dây theo các phương án (10 6đ) Phương Các tham số kinh tế - kỹ thuật đường dây Tham số kinh tế tính toán án 35 22 a 228,19 194,60 b 1,28 1,11 I, A 15,77 25,09 Vd 273,13 233,45 Cd Zd 33,49 84,75 78,55 123,27 Bảng VD3.5b. Kết quả tính toán chi phí quy dẫn của TBA theo các phương án (106đ) Phương Tham số kinh tế tính Tổng cộng Các tham số kinh tế - kỹ thuật TBA toán án ZΣ 35 22 m 34,34 24,18 n 0,20 0,18 ∆P0 1,9 1,75 ∆Pk 13 13 VB 238,03 209,14 CB ZB 48,17 87,45 47,12 81,63 166,00 204,90 Phân tích kết quả tính toán ta thấy phương án dùng đường dây 35 kV có tổng chi phí quy dẫn nhỏ hơn, do đó nó sẽ được chọn làm phương án thiết kế cung cấp điện Ví dụ 3.6: Hãy xác định cấp điện áp tối ưu theo phương pháp hệ số Lagrange, biết công suất truyền tải là 1256 kVA. Giải : Ta tiến hành so sánh ba phương án : Phương án 1 : đường dây 35 kV Phương án 2 : đường dây 22 kV Phương án 3 : đường dây 10 kV Trước hết ta xác định giá tị dòng điện chạy trên đường dây theo các phương án : I 35 = 1256 = 20,72 A 3.35 Ứng với giá trị dòng điện I 35=20,72 A theo biểu đồ khoảng kinh tế của đường dây 35 kV ta xác định được max hiệu của dây dẫn là AC.35 với suất chi phí quy dẫn là z1= 49.106đ/km. 6 Nguyễn Thế Vụ Đ2H3 Xác định các hệ số Z*1 = Z1/A1 = 49.106/325 = 0,15.106. Tính toán tương tự đối với các phương án khác, kết quả ghi trong bảng VD 3.6. Bảng VU.3.6. Kết quả tính toán ví dụ 3.6 Phương án I, A F, mm2 z0, 106đ/km Ai 20,72 32,96 72,52 35 22 10 35 50 95 49 50 65 Zi* 325 -156 300 0,15 -0,32 0,22 Xác định các hệ số: A1 = (U1 - U2) (U1 - U3) = (35-22)(35-10) =325 A2 = (U2 - U1) (U2 - U3) = (22-35)(22-10) = -156 A3 = (U3 - U1) ( U3 - U2) = (10-35)(10-22) =300 Giá trị điện áp tối ưu : U kt = Z1* (U 2 + U 3) + Z 2* (U 1 + U 3) + Z 3* (U 1 + U 2) U kt = [ 2 Z1* + Z 2* + Z 3* ] 0,15.(22 + 10) − 0,32.(35 + 10) + 0,22.(35 + 22) = 29,32 kV 2[ 0,15 − 0,32 + 0,22] Vì điện áp Ukt = 29,32 kV gần với cấp điện áp tiêu chuẩn 35 kV hơn, nên phương án cần lựa chọn là cấp điện áp 35 kV. Nhận xét : Có thể nhận thấy phương pháp hệ số Lagrange chưa cho chúng at lời giải cuối cùng, vì thực ra với kết quả tính toán Ukt = 29,32 kV buộc ta phải đứng trước sự lựa chọn giữa hai phương án 35 và 22 kV. Để có kết luận chính xác cần phải xét đến các điều kiện phụ khác. Chương 4 Ví dụ 4.1. Hãy xác định phụ tải tính toán của mạng điện hạ áp được cung cấp điện bởi trạm biến áp phân phối 22/0,4 kV (hình 4.17). Phụ tải sinh hoạt bao gồm các điểm dân cư với số hộ cho trong bảng VD 4.1a, ngoài ra còn có một nhà ủy ban với tổng diện tích 210 m2. Phụ tải sản xuất gồm trạm xay xát, xưởng mộc, lò gạch và trạm bơm với số liệu cho trong bảng VD4.1b. Tổng chiều dài đường làng cần chiếu sáng là Lcs= 1,72 km, suất chiếu sáng đường là 3W/m. Suất tiêu thụ trung bình của mỗi hộ dân là p0 = 650W/hộ, suất tiêu thụ điện của nhà hành chính là 15W/m2. Bảng VD 4.1a. Số liệu về phụ tải sinh hoạt Vị trí điểm tải 2 3 4 5 6 12 13 Số hộ gia đình 20 15 15 20 10 15 24 Bảng VD 4.1b. Số liệu về phụ tải động lực Vị trí điểm tải 7 8 9 10 Tên hộ tiêu thụ Xay xát Xưởng mộc Lò gạch Trạm bơm Pn, kW 10 7,5 28 32 ksd 0,57 0,43 0,78 0,75 0,76 0,72 0,88 0,84 cosϕ TBA M B 9 7 2 11 H 12 4 15N 6 20N 15N X 24N G 10N 5 3 8 10 15N 20N 1 Hình 4.17. Sơ đồ mạng điện ví dụ 4.1 13 7 Nguyễn Thế Vụ Đ2H3 Giải: * Phụ tải chiếu sáng đường làng Pcs= p0cs.Lcs = 1,7.3 = 5,16 kW; * Tính toán phụ tải sinh hoạt Phụ tải của nhà ủy ban ND: Pub=p0.nb.Fub = 15.210.10-3 = 3,15 kW; Phụ tải tính toán của điểm dân cư số 2: Psh2= kđt N2.p0 = 0,41.20.0,65 = 5,33 kW; Với số hộ là 20 theo bảng 1.pl ta tìm được hệ số đồng thời kđt=0,41. Tính toán tương tự cho các điểm dân cư khác, kết quả ghi trong bảng VD4.3: Bảng VD4.1c. Kết quả tính toán phụ tải sinh hoạt của các điểm dân cư Điểm N kđt Ptt, kW 2 20 0,41 5,33 3 15 0,44 4,29 4 15 0,44 4,29 5 20 0,41 5,33 6 10 0,47 3,055 12 15 0,44 4,29 13 24 0,4 6,24 Xác định phụ tải trên các đọan dây theo phương pháp số gia: P5-6 = P6 = 3,055 kW; P 0, 04 3,055 0, 04 ) − 0,41)] = 7,07 kW ; P4-5 = P5-6+P5 = P5 + P4−5 [( 4−5 ) − 0,41] = 5,55 + 3,055.[( 5 5 Tính toán tương tự cho các đoạn dây khác, kết quả ghi trong bảng VD 4.1d Bảng VD 4.1d. Kết quả tính toán phụ tải trên các đoạn dây Đoạn 4-5 3-4 2-3 1-2 8-9 7-8 1-7 11-12 1-11 Ptt, kW 7,07 17,72 20,22 23,38 48,80 53,35 59,53 8,74 10,55 Tổng phụ tải sinh hoạt 10,55 0, 04 ) − 0,41)] = 29,92 kW ; Psh = P1-2+ P1-11.k1-11 = 23,38 + 10,55.[( 5 Phụ tải chiếu sáng và phụ tải sinh hoạt có thể coi là đồng thời, vì vậy tổng công suất chiếu sáng và sinh hoạt sẽ là: Psh+cs = Psh+Pcs= 29,92 + 5,16 = 35,08 kW; Phụ tải tính toán của toàn mạng điện được xác định bằng cách tổng hợp phụ tải động lực, sinh hoạt và chiếu sáng: 35,08 0, 04 Ptt = Pđl + Psh +cs k sh +cs = 59,53 + 35,08.[( ) − 0,41)] = 83,07 kW ; 5 8 Nguyễn Thế Vụ Đ2H3 Xác định hệ số công suất trung bình của phụ tải đông lực: cos ϕ dl = ΣPdli cos ϕ i 10.0,76 + 7,5.0,72 + 28.0,88 + 32.0,84 = = 0,83 ΣPdli 10 + 7,5 + 28 + 32 Đối với phụ tải sinh hoạt nông thôn hệ số công suất là cosϕsh=0,96, như vậy hệ số công suất tổng hợp của mạng là: cos ϕ Σ = Pdl cos ϕ dl + Psh . cos ϕ sh 59,53.0,83 + 83,07.0,96 = = 0,88 ΣPi 59,53 + 83,07 Công suất toàn phần: S= Ptt 83,07 = = 94,42 kVA; cos ϕ Σ 0,88 Công suất phản kháng: Q = Ptt.tgϕΣ = 83,07.0,53= 44,88 kVAr Ví dụ 4.2. Hãy xác định phụ tải tính toán của mạng điện phân phối 10 kV (hình 4.18), biết phụ tải tính toán của các trạm biến áp phân phối là: TBA 3 4 5 7 8 10 11 S, kVA 123 58 115 207 132 75 84 Giải: Bài toán xác định phụ tải tính toán của mạng điện phân phối có thể được thực hiện theo hai phương pháp: a) Phương pháp số gia: Ta tiến hành xác định phụ tải trên các đoạn dây, tính từ điểm cuối trở về thanh cái trạm trung 4 gian. S4=58 kVA 0 1 ∼ S5=115 kVA 2 3 5 9 10 11 S10=75 kVA S11=84 kVA 6 S3=123 kVA 8 S8=132 kVA Hình 4.18: Lưới phân phối ví dụ 4.2 7 S7=207 kVA Dòng công suất trên đoạn 2-6 bao gồm các thành phần phụ tải của các điểm 4 và 5, do S 7>S8 nên ta có: S 132 0, 04 S 2−6 = S 7 + [( 8 ) 0, 04 − 0,38].S8 = 207 + [( ) − 0,38].132 = 307,31 kVA 5 5 Dòng công suất trên đoạn 1-2 bao gồm các thành phần phụ tải của đoạn 2-6 và của điểm tải 3, Tính toán tương tự như trên, kết quả ghi trong bảng VD 4.2. Bảng VD 4.2. Kết quả tính toán phụ tải Đoạn dây 1- 4 2-6 1-2 0-9 0-1 Thanh cái Stt, kVA 156,93 307,31 400,38 139,08 520,87 626,89 a) Phương pháp hệ số nhu cầu Theo phương pháp hệ số nhu cầu, phụ tải tính toán của mạng điện phân phối được xác định theo biểu thức: Stt = kncΣSi = 0,78.(123+58+115+207+132+75+84) = 0,78.794 = 619,32 kVA Hệ số nhu cầu tra theo bảng 4.pl ứng với số trạm biến áp là 7 hệ số knc = 0,78. Sai số giữa hai phương pháp 9 Nguyễn Thế Vụ Đ2H3 s= ( S I − S II ) 100 = 1,21% SI Ta nhận thấy sai số giữa hai phương pháp là không đáng kể, tuy nhiên trong mọi trường hợp phương pháp số gia vẫn là phương pháp có độ tin cậy cao hơn. Ví dụ 4.3. Hãy so sánh các phương án cung cấp điện cho điểm dân cư miền núi bằng mạng điện ba pha thông thường U=22 kV và mạng điện đơn pha dùng đất làm một dây dẫn. Biết phụ tải tính toán là 100 kVA, hệ số công suất cosϕ = 0,86 (tgϕ=0,54), chiều dài đường dây từ trạm biến áp trung gian đến trung tâm tải là 37 km, thời gian sử dụng công suất cực đại TM=2450 h, hệ số sử dụng hiệu quả và khấu hao vốn đầu tư p=0,22; độ cao treo dây dẫn H=7,5m, điện trở suất của đất nơi xây dựng hệ thống nối đất có giá trị ρđ=550 Ω.m, điện trở của hệ thống nối đất thông thường R tđ=4 Ω, giá thành tổn thất điện năng c∆ = 1000 đ/kWh, hao tổn điện áp cho phép của mạng điện ∆Ucp=5%. Giải: Xác định các thành phần phụ tải P = S. cosϕ = 100.0,88 = 88 kW; Q = P.tgϕ = 88.0,54 = 47,5 kVAr; Cho trước một giá trị x0=0,4 Ω/km, ta xác định các thành phần hao tổn điện áp cho phép: Giá trị hao tổn điện áp cho phép: ∆U cp= ∆U cp %U 100 = 5.22.103 = 1100 V ; 100 Q.x0 .L 47,5.0,4.37 = = 32 V 22 U ∆Ur = ∆Ucp- ∆Ux = 1100 – 32 = 1068 V Tiết diện dây dẫn cần thiết: ∆U x= F= P.L 88.37.103 = = 4,33 mm 2 ; γ U∆U R 32.22.1068 Theo điều kiện về độ bền cơ học tiết diện tối thiểu của đường dây 22 kV phải là 35 mm 2, vì vậy ta chọn dây AC.35 có suất điện trở r0 = 0,85 Ω/km. Vốn đầu tư đường dây 22 kV: Vd = (ad+bdF).L = (22,19+1,28.35).37 = 8642,58.106đ. Các hệ số ad và bd tra theo bảng 3.2. Xác định vốn đầu tư của hts nối đất bảo vệ: Vnđ = 2+0,025.S = 2+0,025.100 = 45 triệu đ; Giá trị dòng điện chạy trên đường dây ba pha thông thường : S 100 I= = = 2,62 A; 3U 3 22 Thời gian tổn thất cực đại : τ = (0.124+TM.10-4)2.8760 = (0.124+2450.10-4)2.8760 = 1167 h ; Tổn thất điện năng ở mạng điện ba pha thông thường: ∆A3 f = 3I 2 ro .L.τ .10 −3 = 3.2,622.0,85.37.1167.10-3= 758,34 kWh ; Chi phí quy dẫn của phương án 1 : Zd=pd (Vtđ+ Vd)+∆A3f.c∆ = 0,22.(45 + 8642,58)106 +758,34.0,001 = 1903,115.106đ/năm. Phương án 2 : Vốn đầu tư đường dây đơn pha 22 kV: Vd1 = (ad1+bd1F).L = (88,46+0,51.35).37 = 3928,44.106đ. Các hệ số ad1 và bd1 tra theo bảng 3.2. Điện trở của hệ thống nối đất của mạng điện đơn pha, Ω. 10 Nguyễn Thế Vụ Đ2H3 Rtđ1= Rtd-(2,42+0,01.S+3.10-5S2) = 4 – (2,41+0,01.100+3.10-5.1002)=0,28 Ω ; Xác định vốn đầu tư của hệ thống nối đất bảo vệ: Vnđ1 = (3,5+0,015.S+0,003.S2)/Rtđ1 = (3,5+0,015.100+0,003.1002)/0,28 = 125.106 đ ; Dòng điện chạy trong mạng đơn pha : S 100 I d1 = = = 4,55 A U 22 Suất điện trở của “dây đất”, xác định theo biểu thức ( ) roe = 492,5 + 0,832 H . ρ đ .10 −4 = (492,5 + 0,832.7,5 550 .10 −4 = 0,064, Ω / km Tổn thất điện năng trong mạng điện đơn pha: 2 2 ∆ A1D = [ I d 1 .(ro + roe ).L + I d 1 .2.Rtd 1 ]τ .10−3 =[4,552(0,85+0,064).37+4,552.2.0,513].1167.10-3= 828,84kWh Chi phí quy dẫn của phương án 2 : Zd1=pd(Vtđ1+1,12Vd)+∆Ad1.c∆ =0,22(125+1,12. 3928,44).106+ 828,84.0,001 = 996,30.106 đ. Kết quả tính toán của các phương án được tổng hợp trong bảng sau: Bảng VD 4.3.Kết quả tính toán của các phương án ví dụ 4.3 Phương Vốn đầu tư, 106đ Z, 106đ I, A ∆A, kWh án Vtđ Vd Vf VΣ 1 2,62 758,34 4,5 8642,58 0 8647,08 1903,11 2 4,55 828,84 125 3928,44 471,41 4524,86 996,30 Như vậy ta thấy Zd1 < Zd, có nghĩa là phương án mạng điện đơn pha sẽ cho hiệu quả kinh tế cao hơn so với mạng điện ba pha thông thường. Ví dụ 4.4. Hãy so sánh các phương án xây dựng trạm phong điện cung cấp cho khu vực nông thôn miền núi, biết vận tốc gió khảo sát trung bình của trạm khí tượng ở độ cao 10m là v=15,8 m/s; thời gian sử dụng công suất T = 3120 h/năm; Các tham số khác: chiều cao trục gió, hg, diện tích bề mặt quét gió của cánh quạt F và vốn đầu tư V được cho trong bảng VD 4.4a sau: Bảng VD 4.4.a Các dữ kiện bài toán ví dụ 4.4. Phương án hg, m F, m2 V, $ I 6,5 1,15 665 II 7,5 1,15 1130 Giải: Trước hết ta xác định vận tốc gió ở độ cao trục gió theo biểu thức (4.16): νh = 0,1.ν.hg.b = 0,1.15,8.6,5.0,14 = 1,44 m/s; * Phương án I: Công suất của trạm phong điện xác định theo biểu thức (4.15): P1=0,5.Cp.η1.η2.η3.ρk.F.νh3 = 0,5.0,59.0,95.0,8.0,8.1,2.1,15.1,443 = 0,74 kW; Điện năng sản xuất: Chi phí quy dẫn: A1 = P1.T = 0,74.3120 = 2295,38 kWh; Zg1= p.V1+ Cvh1 = 0,18.655 +0,07.655 = 166,27 $/năm Giá thành điện năng: g g1 = Z g1 A1 = 166,27 = 0,072$ / kWh = 7,2 cent / kWh 2295,38 Tính toán tương tự đối với phương án II, kết quả ghi trong bảng VD 4.4b. Bảng VD 4.4.b Kết quả tính toán của các phương án ví dụ 4.4. Phương án vh, m/s P, kW A, kWh Z, $ gg, $/kWh 11 Nguyễn Thế Vụ Đ2H3 I II 1,44 1,66 0,74 1,13 2295,38 3526,13 166,27 282,54 0,072 0,080 Phân tích kết quả bảng VD 4.4b ta thấy phương án I có giá thành điện năng thấp hơn so với phương án II, vì vậy ta chọn phương án I là phương án xây dựng nguồn cung cấp điện cho khu vực nông thôn miền núi. Ví dụ 4.5. Hãy so sánh các phương án xây dựng trạm thủy điện nhỏ cung cấp điện cho khu vực miền núi. Thời gian sử dụng công suất trong năm T = 4280 h/năm; Các tham số: chiều cao cột nước h, lưu lượng nước Q, vốn đầu tư V, thời gian xây dựng công trình txd được cho trong bảng sau: Bảng VD 4.5a: Các dữ kiện ban đầu về các phương án xây dựng trạm thủy điện nhỏ Phương án h,m Q, m3/s txd năm V, 103 $ I 10 15 1 762 II 8,7 34 3 1365 Giải: Trước hết ta xác định các tham số kỹ thuật của các phương án * Phương án 1: Công suất tính toán của trạm thủy điện: P = Q.g.h = 15.9,8.10 = 1470 kW Điện năng sản xuất trong năm: A= P.T = 1470.2480 = 6,29.106 kWh; Suất vốn đầu tư cho một đơn vị công suất tác dụng: v0= V/P = 517.103/1470 = 0,352.103 $/kW; Chi phí quy dẫn: Z = p.V + Cvh = 0,22.517 +0,07.517 = 121,805.103 $/năm; Giá thành điện năng: ga = Z/A = 121,805.103/6,29.106 = 1,936 cent/kWh. Tính toán tương tự cho phương án 2, kết quả ghi trong bảng sau: Phương án P, kW A, 106 kWh v0= 103 $/kW Z, 103 $/năm 1 1470 6,29 0,518 121,805 2 2898,84 12,41 0,471 195,845 ga, cent/kWh 1,936 1,579 Phân tích các kết quả tính toán ta thấy phương án 2 có giá thành điện năng thấp hơn so với phương án 1, do đó ta chọn phương án 2 để đầu tư xây dưng công trình thủy điện. Ví dụ 4.6. Hãy so sánh các phương án dầu tư xây dựng trạm thủy điện theo phương pháp phân tích kinh tế - tài chính với các số liệu như ví dụ 4.4. Tất cả vốn đầu tư đều là vốn tự có, đối với phương án 2 vốn đầu tư được dải đều trong suốt thời gian xây dựng (3 năm); thuế suất t s = 25%, hệ số chiết khấu i = 0,1; tỷ lệ khấu hao thiết bị k kh=0,05; Chi phí vận hành lấy bằng 7% vốn đầu tư; Giá bán điện năng gb=0,05$/kWh. Giải: * Phương án 1: (đơn vị tính 103 $) - Doanh thu ở năm đầu tiên: B1= A.gb = 6,3.106. 0,05 = 315 - Chi phí vận hành: Cvh1= kvh.V = 0,07.517 = 36,22; - Chi phí khấu hao: Ckh1 = kkh.V = 0,05.517 = 25,87; - Dòng tiền trước thuế: T1 = B1 – Cvh1 = 315 – 36,22 = 278,78; - Lợi tức chịu thuế: L1 = B1 – Ckh1 = 315 – 25,87 = 289,13; - Chi phí thuế: Cth = ts.L1 = 0,25.289,13 = 72,28; - Tổng chi phí: Ct = Cvh + Ckh + Cth = 36,22+25,87+72,28 = 134,37; - Dòng tiền sau thuế: T2.1 = B1 - Ct1 = 315 – 134,37 = 180,63; 12 Nguyễn Thế Vụ Đ2H3 - Doanh thu quy về hiện tại: B1.β-t = B1 1 1 = 315. = 315.0,91 = 286,36; t (1 + i ) (1 + 0,1)1 - Tổng chi phí quy về hiện tại: Ct1.β-1 = 134,37.0,91 = 122,16; - Dòng tiền sau thuế quy về hiện tại: T2.1.β-1 = 180,63.0,91 = 164,20; Tính toán tương tự cho các năm, kết quả ghi trong bảng VD 4.5a. Bảng VD 4.6.a Kết quả phân tích kinh tế - tài chính dự án thủy điện nhỏ phương án 1 (đơn vị 10 3 $) Năm t. số Bt Cvh Ckh T1 Llt Cth Ct T2 β-t Btβ-t 0 Ctβ-t T2β-t 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 517 0 -517 0 0 517 -517 1 0 314,58 36,22 25,87 278,36 288,71 72,18 134,27 180,31 0,91 285,98 314,58 36,22 25,87 278,36 288,71 72,18 134,27 180,31 0,83 259,98 314,58 36,22 25,87 278,36 288,71 72,18 134,27 180,31 0,68 214,86 68,90 92,53 314,58 36,22 25,87 278,36 288,71 72,18 134,27 180,31 0,47 146,7 5 62,64 84,12 314,58 36,22 25,87 278,36 288,71 72,18 134,27 180,31 0,39 121,28 110,97 149,02 314,58 36,22 25,87 278,36 288,71 72,18 134,27 180,31 0,56 177,5 7 75,79 101,78 314,58 36,22 25,87 278,36 288,71 72,18 134,27 180,31 0,42 133,41 122,06 163,92 314,58 36,22 25,87 278,36 288,71 72,18 134,27 180,31 0,62 195,3 3 83,37 111,96 314,58 36,22 25,87 278,36 288,71 72,18 134,27 180,31 0,51 161,43 517 -517 314,58 36,22 25,87 278,36 288,71 72,18 134,27 180,31 0,75 236,3 5 100,88 135,4 7 56,94 76,47 51,77 69,52 -353,5 -204,5 -69,04 54,12 166,08 267,86 360,39 444,5 0 520,9 7 590,49 91,71 123,1 5 NPV -517 - NPV = ΣT2.β-t = 590,49.103$; - R = ΣBt.β-t/Σ Ct.β-t = 1932,96/1342,47 = 1,44; - Thời gian thu hồi vố đầu tư: T= 3+54,12/(54,12+69,04) = 3,44 năm; - IRR = 0,21. * Phương án 2: (Tính toán tương tự như phương án 1, kết quả ghi trong bảng VD 4.6b. Bảng VD 4.6.b Kết quả phân tích kinh tế - tài chính dự án thủy điện nhỏ phương án 2 (đơn vị 10 3 $) Năm t. số Bt 0 1 2 0 4 5 6 7 8 9 620,3 5 58,24 41,60 562,1 1 578,7 5 144,69 244,5 2 375,83 0,68 423,71 620,3 5 58,24 41,60 562,1 1 578,7 5 144,69 244,5 2 375,83 0,62 385,19 620,3 5 58,24 41,60 562,1 1 578,7 5 144,69 244,5 2 375,83 0,51 318,34 620,3 5 58,24 41,60 562,1 1 578,7 5 144,69 244,5 2 375,83 0,47 289,40 620,3 5 58,24 41,60 562,1 1 578,7 5 144,69 244,5 2 375,83 0,42 263,09 167,01 256,7 0 -219.6 151,83 233,36 620,3 5 58,24 41,60 562,1 1 578,7 5 144,69 244,5 2 375,83 0,56 350,1 7 138,03 212,14 125,48 192,86 13.8 225.9 418.8 114,07 175,3 3 594.1 103,70 159,3 9 753.5 Cvh Ckh T1 0,0 277,3 0,0 0 0,0 277,3 0,0 Llt -277,3 -277,3 -277,3 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 T2 β-t Btβ-t 277,3 -277,3 1,0 277,3 -277,3 0,9 277,3 -277,3 0,8 620,3 5 58,24 41,60 562,1 1 578,7 5 144,69 244,5 2 375,83 0,75 466,08 Ctβ-t T2β-t 0,0 277,3 0,0 252,1 0,0 229,2 183,71 282,36 NPV -277.3 -529.4 -758.6 -476.3 Cth Ct 0 3 0,0 277,3 0,0 Tổng hợp kết quả tính toán của hai phương án: Phương V, vo, g, NPV, án 103$ 103$/kW cent/kWh 103$ IRR B/C 10 620,35 58,24 41,60 562,11 578,75 144,69 244,52 375,83 0,39 239,17 94,27 144,90 898.4 T, năm 13 Nguyễn Thế Vụ Đ2H3 1 2 517 832 0,35 0,29 1,94 1,58 592,42 898,41 0,21 0,18 1,44 1,49 3,45 4,06 Như vậy ta thấy trong số 7 chỉ tiêu thì có 4 chỉ tiêu “bỏ phiếu” cho phương án 2 và 3 chỉ tiêu cho phương án 1. Xét về mức độ quan trọng của các chỉ tiêu thì phương án 2 có hiệu quả cao hơn phương án 1. Chương 5 Ví dụ 5.1. Hãy tính toán phụ tải của khu chung cư, xây dựng ở nội thành trong thành phố rất lớn với các dữ kiện: Chung cư hai đơn nguyên 19 tầng: Mỗi đơn nguyên gồm: số căn hộ mỗi tầng n ht= 5 (trong đó 3 căn hộ 70 m 2, một căn hộ 85 và một căn hộ 100 m2; Các căn hộ sử dụng bếp gas; hai thang máy công suất: P ct1= 7 và Pct2= 4,5 kW, hệ số tiếp điện ε =0,7; hai máy bơm công suất mỗi máy 4,5 kW; Giải: Tổng số căn hộ: NHộ= ntầng.nh.t.nđn = 19.5.2= 190 hộ; Theo bảng 10.pl ứng với nội thành thành phố rất lớn, suất tiêu thụ trung bình của hộ gia đình sử dụng bếp gas là P 0 = 1,83 kW/hộ; Xác định phụ tải sinh hoạt của tòa nhà chung cư: N Psh = k cc k đt P0 ∑ ni k hi =kcckđt.P0(n1kh1+n2kh1+n3kh3) =1,05.0,312.1,83.(114+34.1,15+34.1,3)=124,16kW; i =1 Ứng với số hộ NHộ = 190, hệ số kđt=0,312 (bảng 1.pl); n1- số căn hộ 70m2 là 19.3.2=114 hộ; n2- số căn hộ 75m2 là 19.1.2=38 hộ; n3- số căn hộ 100m2 là 19.1.2=38 hộ; kh1, kh2, kh3 – các hệ số hiệu chỉnh đối với các căn hộ diện tích trên 70 m 2 tăng thêm 1% cho mỗi m2 đối với căn hộ dùng bếp điện: kcc – hệ số tính đến phụ tải chiếu sáng chung trong tòa nhà (lấy bằng 5%, tức k cc=1,05). kh1=1 kh2= 1+(85-70).0,01 =1,15; kh3= 1+(100-70).0,01 =1,3. b) Xác định phụ tải động lực: Phụ tải thanh máy: Trước hết cần quy giá trị công suất của các thang máy về chế độ làm việc dài hạn: Ptm1 = Pn.tm1 ε = = 7 0,7 = 5,86 Ptm1 = Pn.tm1 ε = = 4,5 0,7 = 3,76 PtmΣ=knc.tm.NđnΣPtmi = 1.2.(5,86+3,76) = 19,24 kW; Hệ số knc.tm xác định theo bảng 2.pl (phụ lục): ứng với 4 thang máy nhà 19 tầng knc.tm=1. Phụ tải tính toán của trạm bơm: nb Pbom = k nc N đn ∑ Pbom.i = 0,9.2.2.4,5 =16,2 kW 1 Phụ tải động lực: Pđl = k nc.dl ( PtmΣ + Pbom ) = 0,9.(19,24+16,2) = 31,9 kW Tổng công suất tính toán của tòa nhà chung cư: Ptt= Psh+0,9.Pđl= 124,16+0,9.31,9 = 152,87 kW; Ví dụ 5.2. Hãy chọn dây cáp động lực 0,38 kV cung cấp cho các máy bơm, đặt cách nguồn là 75 m, biết công suất tính toán của trạm bơm là 17,28 kW, hệ số công suất cosϕ = 0,8, dự định dùng cáp đồng cách điện Polychlorure vinyle (PVC) 14 Nguyễn Thế Vụ Đ2H3 treo dọc theo tường, nhiệt độ môi trường là 35 0C. Trạm bơm được cung cấp từ máy biến áp 22/0,4 kV, công suất 250 kVA. Thời gian tác động của aptomat tk=0,5s. Giải: Trước hết ta xác định dòng điện chạy trên dây cáp: P 17,28 IM = = = 32,81 A; 3U . cos ϕ 3.0,38.0,8 Theo phương thức đặt cáp tra trong bảng 15pl. ÷ 17pl. ta xác định được các hệ số hiệu chỉnh: k 1 = 0,95; k2 = 1; k3 = 0,96. Căn cứ vào dòng điện làm việc tra bảng 18.pl ta chọn cáp PVC diện tích lõi là 10 mm 2, dòng điện cho phép ở điều kiện tiêu chuẩn là: Icpn = 46 A (bảng 18.pl). Dòng điện cho phép hiệu chỉnh: Icp= k1.k2.k3. Icpn = 0,95.1.0,96.46 = 41,95 A > IM = 32,81 A; Với dây cáp PVC.10 theo bảng ta có r0=1,84 Ω/km, x0=0,073 Ω/km; Kiểm tra dây cáp theo hao tổn điện áp: (Pr + Qx0 ) (13,82.1,84 + 10,37.0,073).0,075 ∆U = 0 = = 5,17V U 0,38 ∆U % = ∆U .100 5,17 = = 1,36% < ∆U cp = 5% U .103 3,8 Để kiểm tra các điều kiện nhiệt, trước hết ta cần xác định dòng ngắn mạch tại điểm đặt thiết bị bảo vệ. 22 kV 0,4 kV ~ ~ BA ĐD E' M ZBA Zd ~ Thiết lập sơ đồ thay thế tính toán: Tra bảng máy biến áp 22/0,4 công suất 250 kVA ta tìm được ∆Pk= 4,1 kW; Uk = 4%; Xác định điện trở của các phần tử, tính trong hệ đơn vị có tên chọn Ucb = 0,4 kV: ZB = U kU cb2 4.0,4 2 = 0,0256Ω; = 100.S nB 100.0,250 RB = ∆PkU cb2 .10 3 4,1.0,38 2.10 3 = = 0,0102Ω; ( S nB .10 3 ) 2 (0,25.10 3 ) 2 X B = Z B2 − RB2 = 0,0256 2 − 0,0102 2 = 0,0235Ω; Điện trở dây dây dẫn: Rd = r0.l= 1,84.0,075 = 0,138 Ω; Xd = x0.l= 0,073.0,075 = 0,0055 Ω; Tổng trở ngắn mạch Z k = ( RB + Rd ) 2 + ( X B + X d ) 2 = (0,0102 + 0,138) 2 + (0,0235 + 0,0055) 2 = 0,151Ω; Giá trị dòng ngắn mạch ba pha: U 0,38 Ik = = = 1,53 kA; 3.Z k 3.0,151 Tiết diện tối thiểu của dây cáp Fmin = I k t k 1530 0,5 2 = = 9,4 mm 2 < Fc = 10 mm . Ct 115 Hệ số Ct = 115 (bảng 5.3). Như vậy cáp đã chọn đảm bảo yêu cầu kỹ thuật. 15 Nguyễn Thế Vụ Đ2H3 Ví dụ 5.3. Chọn cầu chảy để bảo vệ mạch điện chiếu sáng một pha 220 V có công suất tính toán 5,3kW, hệ số cosϕ = 1, được cung cấp bởi đường dây cáp nhôm cách điện XLPE, tiết diện 6 mm 2 đặt trong đường dẫn gắn trên tường cách nhiệt. Giải: Dòng làm việc chạy trên đường dây: IM = P 5,3 = = 24,1 A; U ph 0,22 Ứng với dây cáp nhôm 2XLPE tiết diện 6 mm2 dòng điện cho phép là Icp=32 A (bảng 18.pl) Dòng định mức của cầu chảy được xác định trong khoảng: IM ≤ In ≤ I cp kc → 24,1 < I n < 32 = 26,45 A; 1,21 Hệ số kc lấy theo bảng 5.4: kc = 1,21. Ta chọn cầu chảy có dòng định mức In= 25A Dòng khởi động của dây chảy Idc có thể được xác định theo biểu thức: Idc = k2c.In = 1,6.25 = 40 A Chương 6 Ví dụ 6.2. Hãy xác định phụ tải tính toán của nhà máy gồm 6 phân xưởng, biết công suất tính toán của các phân xưởng như sau: P.xưởng 1 2 3 4 5 6 Ptt, kW 15,55 28,45 57,48 36,54 67,42 82,13 0,47 0,53 0,61 0,52 0,48 0,60 ksdΣ 0,79 0,81 0,78 0,83 0,68 0,76 cosϕ Giải: Bài toán sẽ được giải theo hai phương pháp: a) Phương pháp số gia: Phụ tải tính toán được xác định bằng cách công từng cặp phân xưởng, bắt đầu từ các phân xưởng có công suất thấp nhất và kết thúc với phân xưởng có công suất cao nhất. Phụ tải tính toán của phân xưởng 1 và phân xưởng 2: P 0, 04 15,55 0, 04 ) − 0,41].15,55 = 38,35 kW Pa=P2+k1P1 = P2 + [( 1 ) − 0,41]P1 = 28,45 + [( 5 5 Tính toán tương tự, kết quả ghi trong bảng VD 6.2 sau: Bảng VD 6.2. Kết quả tính toán phụ tải nhà máy theo phương pháp số gia PX 1 2 3 4 5 6 P, kW 15,55 28,45 57,48 36,54 67,42 82,13 ki 0,64 0,66 0,69 0,67 0,70 PP.số gia Pa= P1+P2 Pb =Pa+P4 Pc=Pb+P3 Pd=Pc+P5 Ptt=Pd+P6 Ptti, kW 38,35 62,93 102,74 149,91 208,10 b) Phương pháp hệ số nhu cầu : Tính toán tương tự như bài VD 6.1 ta xác định được các hệ số n k sdΣ = ∑P k ni i =1 sdi n ∑P i =1 k nc = k sdΣ + = 158,9 = 0,55 287,57 ni 1 − k sdΣ 1 − 0,55 = 0,55 + = 0,73 nhd 6 Ptt = knc∑Pni = 0,73.287,57 = 210,95 kW. 16 Nguyễn Thế Vụ Đ2H3 Đánh giá sai số giữa hai phương pháp: ss = Ptt 2 − Ptt1 100 = 1,35% Ptt 2 Có thể nhận thấy sai số giưa hai phương pháp là không đáng kể. Ví dụ 6.5. Xác định các chỉ tiêu độ tin cậy cung cấp điện của sơ đồ mạng điện phân phối từ thanh cái trạm biến áp trung gian đến đầu vào của hộ dùng điện theo sơ đồ hình 6.28 gồm: thanh cái trạm trung gian, máy cắt lộ ra, 17,8 km đường dây 22 kV, máy biến áp tiêu thụ, thanh cái trạm tiêu thụ và 0,47 km đường cáp hạ áp. Công suất tính toán của hộ dùng điện là P = 652 kW. Thiệt hại do mất điện y0= 10,5.103đ/kWh. M C Tc10 ĐD 22kV Mc BA 22/0,4 Đd22 Cáp 0,4 kV BA Tc 0,4 cáp Hình 6.28. Sơ đồ mạng điện ví dụ 6.5 Giải: Để đơn giản, bài toán được giải dưới dạng bảng biểu, các dữ kiện đầu vào và kết quả tính toán được thể hiện trong bảng VD 6.5. Thông lượng hỏng hóc và thời gian phục hồi tra theo bảng 28.pl. Tổng thông lượng hỏng hóc của mạng điện: λ∑ = ∑λi = 122,04.10-3; Tổng thời gian phục hồi của mạng điện: tfΣ = ∑λΣi.tfi = 2,73 h; Bảng VD 6.5. Tham số về ĐTC của các phần tử trong ví dụ 6.5. Phần tử TC MC ĐD 22kV BA 22/0,4 TC Cáp 0,4kV ∑ -3 9,75 1,05 4,5 6 9,75 12 43,05 λ, 10 Số lượng 1 1 17,8 1 2 0,47 23,27 -3 9,75 1,05 80,1 6 19,5 5,64 122,04 λΣi, 10 tfi, h 8 16 24 70 8 24 150 0,078 0,017 1,922 0,42 0,156 0,135 2,73 λΣi.tfi, h (Tiếp bảng VD 6.5) kd kss kd kss Ath, kWh Y, 106đ. 0,108 0,892 0,108 0,892 217,112 2,28 Độ tin cậy trong thời gian một năm vận hành ( t=1) p(t) = e-λt = e-0,122.1 = 0,885 q(t) = 1- p(t) = 1 - 0,885 = 0,115 Thời gian làm việc an toàn tp = 1 = 1/0,122 = 8,194 năm. λΣ Hệ số dừng: kd = λ∑ p(t) = 0,122. 0,885 = 0,0,108 Hệ số sẵn sàng: kss = 1- kd = 1-0, 081 = 0,892; Năng lượng thiếu hụt: Ath = P .tf = 652.2,73= 217,112 kWh. Thiệt hại do mất điện: Y = y0Ath = 10,5.103.217,112 = 2,28.106đ. 17 Nguyễn Thế Vụ Đ2H3 Ví dụ 6.6. Hãy đánh giá độ tin cậy của sơ đồ mạng điện hình tia (hình 6.29) gồm thanh cái trạm biến áp trung gian, hai máy cắt, đường dây 22 kV dài 12,6 km và trạm biến áp phân phối 22/0,4 kV, với hai trường hợp: a) Không có đường dây dự phòng; b) Có đường dây dự phòng, (bỏ qua độ tin cậy của cơ cấu đóng dự phòng). Giải: a) Trường hợp không có đường dây dự phòng Khi không có dự phòng đường dây thì các mạch hoạt động độc lập, do đó độ tin cậy của mỗi mạch được xác định tương tự như ví dụ 6.5. Kết quả được thê hiện trong bảng VD 6.6a sau: Bảng VD 6.6a. Kết quả tính toán ví dụ 6.6 Phần tử TC λ, 10-3 Số lượng λΣι, 10-3 tfi, h λΣιtfi , h 9,75 2 19,5 8 0,156 BA 22/0, 4 6 1 ∑ 1,05 2 ĐD 22k V 4,5 12,6 2,1 16 0,034 56,7 24 1,36 6 70 0,42 84,30 118,00 1,97 MC TCC MC DCLL MC ĐDDP TCC TBA b) Trường hợp có đường dây dự phòng Trong trường hợp có dự phòng đường dây, nếu có sự cố xẩy ra ở một mạch bất kỳ thì toàn bộ phụ tải của mạch này sẽ được cung cấp bởi mạch còn lại qua đường dây Hình 6.29. Sơ đồ mạng điện ví dụ 6.6 dự phòng. Như vậy sơ đồ cung cấp điện được coi như là gồm hai phần tử mắc song song: Xác suất hỏng hóc của sơ đồ được xác định theo biểu thức: n q (t ) = ∏ qi (t ) = q1.q2= 0,0,081.0,081 = 0,007 ; q q 1 2 i =1 Xác suất tin cậy : p(t) = 1- q(t) = 1- 0,007 = 0,993 ; Cường độ sự cố của mạch song song : ∧ss = - ln(p) = - ln(0,993) = 6,56.10-3 Thời gian làm việc an toàn: 1 t pss = = 103/6,56 = 152,5 năm; Λ ss Hệ số dừng: kd = λ∑ p(t) = 6,56.10-3. 0,993 = 0,01 Hệ số sẵn sàng: kss = 1- kd = 1- 0,01 = 0,99. thời gian phục hồi trung bình: tf = 1 1 = = 0,99 h 2 2 t ss 1,97 Kết quả tính toán của cả hai trường hợp được biểu thị trong bảng VD 6.6b sau: Bảng VD 6.6b. Kết quả tính toán độ tin cậy các phương án ví dụ 6.6. Mạch λΣ p q kd kss Độc lập 0,919 0,081 84,30 0,077 0,923 18 Nguyễn Thế Vụ Đ2H3 Song song 0,993 0,007 6,56 0,01 0,99 Phân tích kết quả tính toán ta thấy độ tin cậy của sơ đồ có dự phòng đường dây được cải thiện rất nhiều. Ví dụ 6.7. Mạng điện hạ áp U=0,38 kV của của nhà máy cơ khí với công suất tính toán là P = 1260kW, hệ số công suất cosϕ1= 0,74 (tgϕ1=0,91). Hãy xác định dung lượng thiết bị bù cần thiết để nâng hệ số công suất lên giá trị cosϕ2= 0,9 (tgϕ2=0,484); Đánh giá hiệu quả bù, biết điện trở của mạng điện từ nguồn đến điểm đặt thiết bị bù là R = 1,22 Ω. Giải: Công suất phản kháng của nhà máy: Q = P.tgϕ1 = 1260.0,91 = 1145,25 kVAr; Công suất cần thiết của thiết bị bù để nâng hệ số công suất lên giá trị cosϕ2 = 0,9: Qb= P (tgϕ1-tgϕ2) = 1260.(0,91 – 0,484) = 535 kVAr; Thành phần tổn thất công suất tác dụng do dòng điện phản kháng gây ra: Q 2 1145,25 2 −3 ) .1,22.10 −3 = 11081,36 kW ; Trước khi bù: ∆P1 = ( ) R.10 = ( U 0,38 Sau khi bù: ∆P2 = ( 1145,25 − 535 2 Q − Qb 2 ) 1,22.10 − 3 = 3146,32 kW ; ) R.10− 3 = ( 0,38 U Lượng công suất tiết kiệm được do bù là: δP = ∆P1 − ∆P2 = 11081,36 − 3146,32 = 7935,04 kW Giá trị công suất tiết kiệm được trên một đơn vị công suất bù: δP 7935,04 k dl = = = 14,83 kW / kVAr. Qb 535 Ví dụ 6.8. Dữ kiện đầu vào như bài ví dụ 6.7. Hãy xây dựng biểu đồ hiệu quả bù kdl=f(cosϕ2) và cho nhận xét: Giải: Bài toán giải tương tựng như ví dụ 6.7 ứng với sự thay đổi của hệ số cosϕ2 0,79 0,81 0,83 0,85 17,9 17,38 16,83 16,27 4 cosϕ2 0,87 0,89 0,91 0,93 0,95 0,97 kđl 15,71 15,13 14,5 13,88 13,17 12,34 3 Biểu đồ hiệu quả bù công suất phản kháng phụ thuộc vào hệ số cosϕ2 được xây dựng trên cơ sở số liệu tính toán (hình 6.30). Phân tích biểu đồ thay đổi hiệu quả quả bù công suất phản kháng ta thấy khi hệ số cosϕ yêu cầu càng thấp thì hiệu quả bù càng cao và ngược lại, khi hệ số cosϕ Hình 6.30. Biểu đồ hiệu quả bù công suất phản kháng ví dụ 6.8. càng cao thì hiệu quả bù sẽ càng giảm. Bởi vậy trong thực tế người ta không đặt ra nhiệm vụ bù nâng hệ số cosϕ lên giá trị gần 1. Chương 7 cosϕ2 kđl 0,75 0,77 19,06 18,50 Ví dụ 7.1: Hãy xác định phụ tải dịch vụ công cộng của mạng điện của khu phố với số liệu cho trong bảng VD 7.1a sau: Bảng VD 7.1.a. Số liệu tính toán phụ tải khu phố đơn vị mi Nhà Trường Mẫu Cửa hành Khách Ch.sáng học giáo hàng Nhà hát chính sạn đ. hs hs m2 chỗ m2 chỗ m 580 75 120 500 85 120 1200 19 Nguyễn Thế Vụ Đ2H3 Giải: Suất tiêu thụ điện dịch vụ công cộng được trang trong bảng 14.pl và hệ số tham gia vào cực đại – theo bảng 5.pl. Công suất tính toán của trường học 580 học sinh: Pth= mth.p0.th = 580.0,07 = 40,6 kW; Phụ tải tính toán tương ứng ở thời điểm cực đại ngày và cực đại đêm là: Pthn = ktMn.Pth = 0,82.40,6 = 33,29 kW; Pthđ = ktMđ.Pth = 0,35.40,6 = 14,21 kW. Tính toán tương tự cho các cơ sở khác, các kết quả tính toán được thể hiện trong bảng VD 7.1b. Bảng VD 7.1.b. Kết quả tính toán phụ tải dịch vụ công công của khu phố Trường phổ thông Mẫu giáo Cửa hàng Nhà hát Nhà hành chính Khách sạn Ch.sáng đường đơn vị mi p0, kW/đ.v P, kW ktMn ktMđ hs hs m2 chỗ m2 chỗ m2 580 75 120 500 85 120 1200 0,07 0,21 0,07 0,06 0,04 0,31 0,005 40,6 15,75 8,4 30 3,4 37,2 6 0,82 0,82 0,85 0,45 0,8 0,76 0 0,35 0,35 0,85 0,78 0,4 0,82 1 Png Pđ 33,292 14,21 12,915 5,5125 7,14 7,14 13,5 23,4 2,72 1,36 28,272 30,504 0 6 Công suất tính toán tương ứng theo cực đại ngày và cực đại đêm: n n Pttn = Pcc. max + ∑ ktMi Pcci = 40,6 +(12,92 + 7,14+13,5+2,72+28,27+0) = 105,15 kW; 1 n đ Pttđ = Pcc. max + ∑ ktMi Pcci = 40,6 +(5,51+7,14+23,40+1,36+30,50+6) = 94,82 kW. 1 Như vậy phụ tải tính toán sẽ là Ptt = max(Pttn; Pttđ) = 105,15 kW Ví dụ 7.2: Hãy xác định phụ tải tính toán của khu dân cư thành phố, biết phụ tải tính toán của các trạm biến áp, tỷ lệ phụ tải sinh hoạt và hệ số công suất như sau: Tr.BA Ptti, kW ksh.i, % 1 48 65 2 59 70 3 75 72 4 64 50 5 63 71 6 58 82 7 82 73 8 73 67 cosϕi 0,9 0,91 0,89 0,92 0,9 0,88 0,91 0,9 Giải: Xác định tỷ lệ trung bình phụ tải sinh hoạt và hệ số công suất trung bình ở khu dân cư: n k sh.tb = ∑P k i =1 tti shi n ∑P i =1 cos ϕtb = 35956 = 68,88% ; 522 tti n ∑P i =1 = tti cos ϕi n ∑P i =1 = 470,58 = 0,9 522 tti 20 Nguyễn Thế Vụ Đ2H3 Tra bảng 6.pl ứng với số lượng trạm biến áp là 8 và tỷ lệ phụ tải sinh hoạt 68,88% ta có hệ số đồng thời là k đtB= 0,68, vậy tổng công suất tính toán trong khu dân cư sẽ là: P= kđtBΣPtti = 0,68.522 = 354,96 kW; S = P/cosϕtb = 354,96/0,9 = 393,75 kVA; Q = P.tgϕtb = 354,96.0,48 = 170,4 kVAr. Ví dụ 7.3: Hãy xác định bán kính kinh tế của mạng điện phân phối thành phố, điện áp 22 kV, biết mật độ phụ tải là γ = 120 kW/km2, các hệ số phân nhánh ψ =3,12; mật độ dòng điện kinh tế j kt=3,2A/mm2; hệ số kinh tế thay đổi của đường dây cáp đồng 22 kV là bd=18,22.106đ/km.mm2, điện trở suất ρcu=18,8 Ω.mm2/km; hệ số công suất trung bình cosϕ = 0,88; hệ số kinh tế cố dịnh của đường dây cung cấp 110 kV là a c = 818.106đ/km; hệ số kinh tế cố định của trạm biến áp phân phối m B= 24.106đ; hệ số sử dụng hiệu quả và khấu hao vốn đầu tư của đường dây là pd = 0,18 và của trạm biến áp là p B=0,2; thời gian tổn thất cực đại τ=3210h; giá thành tổn thất điện năng c∆ =1000đ/kWh. Giải: Trước hết ta thiết lập phương trình Ψγ ( pd bd + 3 j 2 ρ .τc∆10 −3 3 r - pc.ac.r - pB.mB = 0 ; 2 3Uj cos ϕ 3,12.120(0,18.18,22 + 3.3,2 2.18,8.3210.0,001.10 −3 3 r − 0,2.818.r − 0,18.24 = 0 2. 3.22.3,2.0,88 Hay: 8,96.r3 – 147,24.r – 4,8 = 0; Nghiệm của phương trình bậc ba là: r = 4,07; Giá trị bán kính kinh tế của mạng điện phân phối: rkt = 1,13.r = 1,13.4,07 = 4,6 km . Ví dụ 7.4: Hãy xây dựng biểu đồ suất chi phí tính toán của trạm biến áp phân phối 22/0,4 kV có công suất định mức 50 kVA và xác định hệ số mang tải kinh tế của nó, cho nhận xét, biết giá thành tổn thất điện năng c ∆ =1000 đ/kWh, thời gian tổn thất cực đại τ=2927 h. Giải: Trước hết ta xác định các tham số kinh tế-kỹ thuật của trạm biến áp: Theo bảng 21.pl ứng với máy biến áp 22/0,4 kV, công suất 50 kVA ta tìm được ∆P0=0,2 và ∆Pk=1,25 kW; Theo bảng 30.pl – vốn đầu tư VB=36.106 VNĐ. Cho phụ tải thay đổi xác định suất chi phí của trạm biến áp theo biểu thức: Z pV ∆P t.c ∆P τ .c S 2 cB = B = b B + 0 ∆ + k ∆ ( ) S S S S SnB Đường cong suất chi phí của trạm biến áp được thể hiện trên hình 7.16. Công suất kinh tế của trạm biến áp: S kt = S nB pbVB + ∆P0t.c∆ 0,2.36 + 0,2.8760.0,001 = 50 = 78,22kVA ∆Pkτ .c∆ 1,25.2927.0,001 Khi đó hệ số mang tải tối ưu của máy biến áp sẽ là: S 78,22 k mt .kt = kt 100% = 100 = 156% S nB 50 21 Nguyễn Thế Vụ Đ2H3 cB cPk cV cPo Hình 7.16. Biểu đồ suất chi phí tính toán TBA phân phối 50 kVA Chương 8 Tên thiết bị tiêu thụ điện cosϕn, ksd T T 1 2 3 4 5 6 7 Pn, kW Ví dụ 8.1: Hãy xác định công suất tính toán của tầng lò khai thác với các dữ kiện về thiết bị tiêu thụ điện cho trong bảng sau. Coi quá trình công nghệ khai thác sự liên động trình tự mở máy các động cơ: Bảng VD 8.1 Tham số kỹ thuật của các thiết bị điện ở tầng khai thác Tổ hợp khai thác Băng truyền tầng lò Máy bốc xếp dỡ Máy bơm Cần cẩu 17ЛС2С Máy nén ЗИФ–ШВ-5М Máy đào «Unizen» Tổng công suất đặt 200 110 55 33 33 55 37 523 0,84 0,85 0,86 0,9 0,7 0,75 0,88 0,78 0,65 0,7 0,75 0,3 0,8 0,7 Giải: Phương pháp 1: Xác định phụ tải tính toán theo hệ số nhu cầu Trước hết ta xác định hệ số sử dụng tổng hợp của các thiết bị điện ở tầng khai thác theo biểu thức: k sdΣ = ∑ Pk ∑P i sdi i = 200.0,78 + 110.0,65 + 55.0,7 + 33.0,75 + 33.0,3 + 55.0,8 + 37.0,7 370,55 = = 0,709 200 + 110 + 55 + 33 + 33 + 55 + 37 523 Do số lượng thiết bị n = 7 > 4 nên ta xác định số lượng hiệu dụng theo các điều kiện: Tỷ lệ giữa thiết bị lớn nhất và thiết bị nhỏ nhất: k= Pmax = 220 = 6,06 33 Pmin 22 Nguyễn Thế Vụ Đ2H3 Tỷ lệ này tra trong bảng 2.pl. ứng với k sd∑ = 0,709 là kb = 8, tức là k < kb vậy số lượng hiệu dụng đúng bằng số lượng thiết bị thực tế nhd = n = 7. Xác định hệ số nhu cầu theo biểu thức k nc = k sdΣ + 1 − k sdΣ nhd = 0,709 + 1 − 0,709 = 0,819 7 Công suất tính toán của tầng lò khai thác: Ptl = knc∑Pi = 0,819. 523 = 428,17 kW Vì tất cả các thiết bị là các động cơ, nên cần xét đến công suất của các thiết bị mở máy (khoảng 1% công suất tính toán), như vậy kết quả cuối cùng của công suất tính toán sẽ là: Ptt = 1,01.Ptl = 1,01.428,17 = 432,45 kW Xác định hệ số công suất trung bình của nhóm thiết bị điện: cos ϕ tb = ∑ P cos ϕ ∑P i i = i 200.0,84 + 110.0,85 + 55.0,86 + 33.0,9 + 33.0,7 + 55.0,75 + 37.0,88 435,41 = = 0,83 200 + 110 + 55 + 33 + 33 + 55 + 37 523 Công suất biểu kiến S tt = Ptt 432,45 = = 519,45 kVA ; cos ϕ tb 0,83 Công suất phản kháng: Qtt= Ptt.tgϕ = 432,45.0,665 = 287,77 kVAr. Phương pháp 2: Xác định phụ tải tính toán theo công thức thực nghiệm: Hệ số nhu cầu xác định theo biểu thức: k nc = α P + (1 − α P ) k sdM Pn.M n ∑k i =1 sdi Pn.i = 0,6 + (1 − 0,6) 0,78.200 = 0,768 370,55 Hệ số αP lấy bằng 0,6; Công suất tính toán theo phương pháp 2: Ptt = kncΣPni = 0,768.523 = 401,87 kW; Đánh giá sai số giữa hai phương pháp: 428,17 − 401,87 ss % = 100 = 6,14% 428,17 Nhận xét: Ta thấy kết quả tính toán theo hai phương pháp không sai lệch nhau nhiều, tuy nhiên, trong trường hợp này ta đã gặp may. Thực ra phương pháp thực nghiệm chỉ đáng tin cậy trong một điều kiện nhất định và chỉ nên sử dụng khi thiếu thông tin. Vì vậy trong thực tế thiết kế việc thu thập đầy đủ thông tin về các thiết bị điện là điều hết sức cần thiết, điều đó cho phép nâng cao độ chính xác của phép tính. Ví dụ 8.2. Chọn máy biến áp cung cấp cho nhóm thiết bị ở tầng khai thác với số liệu như bài 8.1 Giải: Theo kết quả tính toán phụ tải (ví dụ 8.1) sơ bộ chọn trạm biến áp hợp bộ công suất 630kVA. Ta kiểm tra chế độ làm việc ổn định của máy biến áp. Xác định công suất đặt giới hạn của thiết bị điện: Pgh = S nB ⋅ cos ϕ tb − (1 − α P ) ⋅ k sd ⋅ Ρn.M 630 ⋅ 0,83 − (1 − 0,6) ⋅ 0,78 ⋅ 200 = = 770,15 kW αP 0,6 Xác định công suất cho phép của thiết bị có thể mắc vào trạm biến áp, có xét đến vi khí hậu: Pcp = k kh ⋅ S nB ⋅ cos ϕ tb − (1 − α P ) ⋅ k sd ⋅ Ρn.M 1,12.630 ⋅ 0,83 − (1 − 0,6) ⋅ 0,78 ⋅ 200 = = 875,05 kW 0,6 αP Như vậy: ΣРi = 523 kW < Рgh.= 770,15 kW; 23 Nguyễn Thế Vụ Đ2H3 ΣРi = 523 kW < Рcp.= 875,05 kW . và Công suất đặt của các thiết bị nhỏ hơn giá trị giới hạn và giá trị cho phép đối với trạm biến áp, do đó trạm biến áp làm việc ổn định, vậy ta chọn máy biến áp loại ТСВП630/6/0,69. Ví dụ 8.3 Hãy xác định phụ tải tính toán cho mạng điện chiếu sáng và chọn tiết diện dây dẫn cho mạng điện này. Biết chiều dài tầng khai thác là l 1= 245 m, khoảng cách từ cửa sổ tầng khai thác đến đoàn tàu vận chuyển là l 2= 65 m; khoảng cách đến thiết bị chất tải là l3=123 m; số điểm tập kết ntk=2. Giải: Chọn loại đèn Halogen loại MR16 (Рđ= 50 W,ηd= 0,8). Xác định số lượng đèn cần thiết trong tầng khai thác và dọc theo băng truyền theo độ rọi tiêu chuẩn. Đối với tầng khai thác khoảng cách giữa các đèn được chọn là L đ1 = 6 m, theo đường tời nghiêng là L đ2 = 7 m, ở điểm đổ không dưới 3 đèn. nđ = l +l l1 245 123 + 65 + 2 3 + ntk ⋅ 3 = + + 2 ⋅ 3 = 73,69 đèn; Lđ 1 Lđ 2 6 7 Ta chọn nđ=74 đèn. Công suất tính toán của mạng điện chiếu sáng: Pcs = nđ.Pđ = 74.50.10-3 = 3,7 kW Xác định mômen tải: l +l +l 245 + 123 + 65 M = Ptt 1 2 3 = 3,7 = 801,02 kWm ; 2 2 Xác định tiết diện cáp chiếu sáng: М 801,05 Fcs = = = 9,71 mm 2 С ⋅ ∆U cp 16,5 ⋅ 5 Hệ số C = 16,5 tra bảng 26.pl; ∆Ucp =5%. Vậy ta chọn dây cáp nhôm XPLE tiết diện 10 mm2. 24 [...]... 3526,13 166,27 282,54 0,072 0,080 Phân tích kết quả bảng VD 4.4b ta thấy phương án I có giá thành điện năng thấp hơn so với phương án II, vì vậy ta chọn phương án I là phương án xây dựng nguồn cung cấp điện cho khu vực nông thôn miền núi Ví dụ 4.5 Hãy so sánh các phương án xây dựng trạm thủy điện nhỏ cung cấp điện cho khu vực miền núi Thời gian sử dụng công suất trong năm T = 4280 h/năm; Các tham số: chiều... kV cung cấp cho các máy bơm, đặt cách nguồn là 75 m, biết công suất tính toán của trạm bơm là 17,28 kW, hệ số công suất cosϕ = 0,8, dự định dùng cáp đồng cách điện Polychlorure vinyle (PVC) 14 Nguyễn Thế Vụ Đ2H3 treo dọc theo tường, nhiệt độ môi trường là 35 0C Trạm bơm được cung cấp từ máy biến áp 22/0,4 kV, công suất 250 kVA Thời gian tác động của aptomat tk=0,5s Giải: Trước hết ta xác định dòng điện. .. định các chỉ tiêu độ tin cậy cung cấp điện của sơ đồ mạng điện phân phối từ thanh cái trạm biến áp trung gian đến đầu vào của hộ dùng điện theo sơ đồ hình 6.28 gồm: thanh cái trạm trung gian, máy cắt lộ ra, 17,8 km đường dây 22 kV, máy biến áp tiêu thụ, thanh cái trạm tiêu thụ và 0,47 km đường cáp hạ áp Công suất tính toán của hộ dùng điện là P = 652 kW Thiệt hại do mất điện y0= 10,5.103đ/kWh M C Tc10... Trường hợp có đường dây dự phòng Trong trường hợp có dự phòng đường dây, nếu có sự cố xẩy ra ở một mạch bất kỳ thì toàn bộ phụ tải của mạch này sẽ được cung cấp bởi mạch còn lại qua đường dây Hình 6.29 Sơ đồ mạng điện ví dụ 6.6 dự phòng Như vậy sơ đồ cung cấp điện được coi như là gồm hai phần tử mắc song song: Xác suất hỏng hóc của sơ đồ được xác định theo biểu thức: n q (t ) = ∏ qi (t ) = q1.q2= 0,0,081.0,081... định bán kính kinh tế của mạng điện phân phối thành phố, điện áp 22 kV, biết mật độ phụ tải là γ = 120 kW/km2, các hệ số phân nhánh ψ =3,12; mật độ dòng điện kinh tế j kt=3,2A/mm2; hệ số kinh tế thay đổi của đường dây cáp đồng 22 kV là bd=18,22.106đ/km.mm2, điện trở suất ρcu=18,8 Ω.mm2/km; hệ số công suất trung bình cosϕ = 0,88; hệ số kinh tế cố dịnh của đường dây cung cấp 110 kV là a c = 818.106đ/km;... thủy điện Ví dụ 4.6 Hãy so sánh các phương án dầu tư xây dựng trạm thủy điện theo phương pháp phân tích kinh tế - tài chính với các số liệu như ví dụ 4.4 Tất cả vốn đầu tư đều là vốn tự có, đối với phương án 2 vốn đầu tư được dải đều trong suốt thời gian xây dựng (3 năm); thuế suất t s = 25%, hệ số chiết khấu i = 0,1; tỷ lệ khấu hao thiết bị k kh=0,05; Chi phí vận hành lấy bằng 7% vốn đầu tư; Giá bán điện. .. 8642,58 0 8647,08 1903,11 2 4,55 828,84 125 3928,44 471,41 4524,86 996,30 Như vậy ta thấy Zd1 < Zd, có nghĩa là phương án mạng điện đơn pha sẽ cho hiệu quả kinh tế cao hơn so với mạng điện ba pha thông thường Ví dụ 4.4 Hãy so sánh các phương án xây dựng trạm phong điện cung cấp cho khu vực nông thôn miền núi, biết vận tốc gió khảo sát trung bình của trạm khí tượng ở độ cao 10m là v=15,8 m/s; thời gian... Đ2H3 Ví dụ 5.3 Chọn cầu chảy để bảo vệ mạch điện chiếu sáng một pha 220 V có công suất tính toán 5,3kW, hệ số cosϕ = 1, được cung cấp bởi đường dây cáp nhôm cách điện XLPE, tiết diện 6 mm 2 đặt trong đường dẫn gắn trên tường cách nhiệt Giải: Dòng làm việc chạy trên đường dây: IM = P 5,3 = = 24,1 A; U ph 0,22 Ứng với dây cáp nhôm 2XLPE tiết diện 6 mm2 dòng điện cho phép là Icp=32 A (bảng 18.pl) Dòng... các thiết bị điện là điều hết sức cần thiết, điều đó cho phép nâng cao độ chính xác của phép tính Ví dụ 8.2 Chọn máy biến áp cung cấp cho nhóm thiết bị ở tầng khai thác với số liệu như bài 8.1 Giải: Theo kết quả tính toán phụ tải (ví dụ 8.1) sơ bộ chọn trạm biến áp hợp bộ công suất 630kVA Ta kiểm tra chế độ làm việc ổn định của máy biến áp Xác định công suất đặt giới hạn của thiết bị điện: Pgh = S... Vnđ1 = (3,5+0,015.S+0,003.S2)/Rtđ1 = (3,5+0,015.100+0,003.1002)/0,28 = 125.106 đ ; Dòng điện chạy trong mạng đơn pha : S 100 I d1 = = = 4,55 A U 22 Suất điện trở của “dây đất”, xác định theo biểu thức ( ) roe = 492,5 + 0,832 H ρ đ 10 −4 = (492,5 + 0,832.7,5 550 10 −4 = 0,064, Ω / km Tổn thất điện năng trong mạng điện đơn pha: 2 2 ∆ A1D = [ I d 1 (ro + roe ).L + I d 1 2.Rtd 1 ]τ 10−3 =[4,552(0,85+0,064).37+4,552.2.0,513].1167.10-3=