Mạng Điện Cung Cấp Điện

CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN 2.1 KHÁI NIỆM VỀ TÍNH TOÁN PHỤ TẢI 2.1 KHÁI NIỆM VỀ TÍNH TOÁN PHỤ TẢI 2.3 CÁC ĐẠI LƯỢNG CÔNG SUẤT VÀ CÁC HỆ SỐ PHỤ TẢI 2.4 CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH PHỤ

CHƯƠNG II:

TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN

2.1 KHÁI NIỆM VỀ TÍNH TOÁN PHỤ TẢI

2.1 KHÁI NIỆM VỀ TÍNH TOÁN PHỤ TẢI

2.3 CÁC ĐẠI LƯỢNG CÔNG SUẤT VÀ CÁC HỆ SỐ PHỤ TẢI

2.4 CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI

TÍNH TOÁN

2.5 XÁC ĐỊNH TÂM PHỤ TẢI ĐIỆN

2.1 KHÁI NIỆM VỀ TÍNH TOÁN PHỤ TẢI

Nên : Các thiết bị hiếm khi làm việc ở chế độ định mức và phụ tải của toàn xí nghiệp luôn khác với phụ tải tổng định

mức của các thiết bị từ đó ta phải xác định phụ tải điện của xí nghiệp

2.1 KHÁI NIỆM VỀ TÍNH TOÁN PHỤ TẢI

• Phụ tải điện là một hàm của nhiều yếu tố theo thời gian P(t) và không tuân thủ một qui luật nhất định, cho nên việc xác định được chúng

2.1 KHÁI NIỆM VỀ TÍNH TOÁN PHỤ

2.1 KHÁI NIỆM VỀ TÍNH TOÁN PHỤ

TẢI

 Nhóm phương pháp dựa trên kinh nghiệm vận hành, thiết kế và được tổng kết lại bằng các hệ số tính toán (đặc điểm của nhóm phương pháp này là: Thuận lợi nhất cho việc tính toán, nhanh

chóng đạt kết quả, nhưng thường cho kết quả

kém chính xác).

 Nhóm phương pháp dựa trên cơ sở của lý thuyết xác suất và thống kê (có ưu điểm ngược lại với nhóm trên là: Cho kết quả khá chính xác, xong cách tính lại khá phức tạp ).

người thiết kế các thông số về phụ tải tại các mốc thời gian xác định

Phân loại đồ thị phụ tải điện

Theo đại lượng đo:

◊ Đồ thị phụ tải tác dụng P(t)

◊ Đồ thị phụ tải phản kháng Q(t)

◊ Đồ thị điện năng A(t)

Theo thời gian khảo sát:

◊ Đồ thị phụ tải ngày

◊ Đồ thị phụ tải hàng tháng

◊ Đồ thị phụ tải năm

2.2.1 Đồ thị phụ tải ngày, đêm

a) Đồ thị phụ tải do thiết bị tự ghi (1).

b) Đồ thị phụ tải do nhân viên vận hành ghi (2) c) Đồ thị phụ tải vẽ theo hình bậc thang (3).

Đồ thị phụ tải ngày đêm

Đồ thị phụ tải hàng tháng

2.2.3 Đồ thị phụ tải năm

Căn cứ vào đồ thị phụ tải điển hình của một ngày mùa hè và một ngày mùa đông để vẽ đồ thị phụ tải năm:

- Tiến hành XD từ mức phụ tải cao đến mức phụ tải thấp, tương ứng với thời gian tồn tại của từng mức

- Giả thiết mùa hè gồm n1 ngày, mùa đông gồm n2 ngày sao cho n1+n2=365

Cách xây dựng đồ thị phụ tải năm bậc thang

Hình 2.4 a Đồ thị phụ tải ngày hè điển hình; b Đồ thị phụ tải

ngày đông điển hình; c Đồ thi phụ tải theo thời gian.

t'3

t'4

T1

T2 T3 T4 T5 8760 giờ

P1=Pmax

P P

2.2.3 Đồ thị phụ tải năm

• Đồ thị phụ tải hàng năm cho biết thời gian sử  dụng công suất lớn nhất, nhỏ nhất hoặc trung  bình của hộ tiêu thụ, chiếm hết bao nhiêu thời  gian trong năm.

•  Qua đó có thể định được công suất của máy  biến áp.

•  Chọn được cácthiết bị điện

• Đánh giá mức độ sử dụng và tiêu hao điện 

năng.

Bài tập 2.1

S%

100 85

15

t (giê) 0

20

22

Một TBA 10 kV có đặt 2MBA

Đồ thị phụ tải hang ngày của

trạm cho trên hình ( đường nét

liền là trong mùa hè, đường nét

đứt là trong mùa đông) Phụ tải

cực đại cũa trạm là Smax =

1900 kVA Biết rằng từ 6 giờ

vận hành 2 MBA, thời gian còn

lại vận hành 1 máy Trong 1

năm có 152 ngày hè, 213 ngày

đông Hãy xây dựng đồ thị phụ

tải năm cho trạm

 

2.3 CÁC ĐẠI LƯỢNG CÔNG SUẤT VÀ CÁC HỆ

SỐ PHỤ TẢI2.3.1 Đại lượng công suất

2.3.2 Các loại phụ tải

2.3.3 Các hệ số phụ tải

2.3.1 Đại lượng công suất

a Công suất định mức

b Các thiết bị làm việc ngắn hạn lặp lại

c Thiết bị 1 pha trong lưới điện 3 pha

a Công suất định mức

• Công suất định mức động cơ Pđm là công suất

cơ trên trục động cơ, được nhà chế tạo ghi sẵn trong lý lịch hay trong nhãn

• Công suất điện Pđiện(Pđ: công suất đầu vào động cơ : là công suất điện cấp cho động cơ

để động cơ hoạt động

Với η ≤ 1 là hiệu suất của động cơ

•  

b Các thiết bị làm việc ngắn hạn lặp lại

• Đối với các thiết bị làm việc ớ chế độ ngắn

hạn như cầu trục, máy biến áp hàn, thang máy,

… Khi tính toán phụ tải điện phải quy đổi về chế độ làm việc dài hạn

• Với εđ % là hệ số đóng điện phần trăm

•  

c Thiết bị 1 pha trong lưới điện 3 pha

• Các thiết bị 1 pha được coi là phân bố đều trên

3 pha nếu :

 Công suất phân bố không đều (công suất thiết

bị 1 pha) < 15% Tổng công suất phân bố đều (công suất thiết bị 3 pha)

• Khi các thiết bị 1 pha phân bố không đều thì phải quy đổi thành phần phân bố không đều 1 pha về công suất 3 pha

Khi số thiết bị 1 pha phân bố không đều trên ba pha :

• Thiết bị nối vào điện áp pha

Khi số thiết bị 1 pha phân bố không đều trên

ba pha :

• Trong đó, các thành phần được tính theo công thức:

• PfA = Pab.p(ab)a + Pca.p(ca)a + Pao

• PfB = Pba.p(ba)b + Pbc.p(bc)b + Pbo

• PfC = Pcb.p(cb)c + Pca.p(ca)c + Pco

Khi số thiết bị 1 pha phân bố không đều

trên ba pha :

• Với p(ab)a p(bc)b p(ca)c : là các hệ số qui đổi

được

Hệ số quy đổi

p(ca)c ……… : là các hệ số qui đổi được tra bảng sau

1.17 -0.17 0.86 1.44

1.0 0 0.58 1.16

0.89 0.11 0.38 0.96

0.84 0.16 0.30 0.88

0.80 0.20 0.22 0.80

0.72 0.28 0.09 0.67

0.64 0.36 -0.05 0.53

- - -

-2.3.2 Các loại phụ tải

• a Phụ tải trung bình

• b Phụ tải cực đại

• b Phụ tải tính toán

b Phụ tải cực đại

Phụ tải cực đại Pmax là trị số lớn nhất trong các trị số trung bình ứng với một thời gian khảo sát

Phụ tải cực đại ngắn hạn ( hay phụ tải đỉnh nhọn) trong

khoảng thời gian 1 giây, 2giây , … Phụ tải đỉnh nhọn dùng để kiểm tra dao động điện áp trong lưới điện, chọn dây dẫn của cầu chì,…

c Phụ tải tính toán

• Phụ tải tính toán( Ptt) là phụ tải giả thiết lâu dài

không đổi, tương đương với phụ tải thực tế về mặt hiệu ứng nhiệt lớn nhất

• Tương quan giữa phụ tải tính toán và các loại

• Chọn thiết bị điện theo phụ tải tính toán thì bảo

đảm an toàn về mặt phát nóng trong quá trình vận hành

•  

a Hệ số sử dụng

Hệ số sử dụng là hệ số giữa phụ tải tác dụng trung bình và công suất định mức của thiết bị

Đối với 1 thiết bị :

Đối với nhóm thiết bị :

•  

b Hệ số đóng điện

• Hệ số đóng điện của thiết bị là tỉ số giữa thời gian đóng điện của thiết bị và thời gian khảo sát

• Đối với 1 thiết bị :

• Đối với nhóm thiết bị :

•

T

t t

t

t

off on

đ

p

p k

k

o n đm

pt

t

A p

1 p(t)dt

t

1 p

1 p(t)dt

t

1 p

1 k

tb pt

k

k t

d Hệ số cực đại

• Hệ số cực đại là tỉ số giữa công suất tác dụng tính toán và công suất tác dụng trung bình của nhóm thiết bị trong thời gian khảo sát

• Thời gian khảo sát là thời gian mang tải lớn nhất

• Hệ số cực đại phụ thuộc số thiết bị hiệu quả nhq,

hệ số sử dụng Ksd theo các bảng tra

•  

e Hệ số nhu cầu

• Hệ số nhu cầu là tỉ số giữa công suất tính toán

và công suất định mức của nhóm thiết bị

•  

f Hệ số đồng thời của các nhóm thiết bị

• Hệ số đồng thời nói lên mức độ đồng thời làm việc của nhóm các thiết bị

• Hệ số đồng thời là tỉ số giữa phụ tải tính toán cực đại tổng của các nhóm thiết bị và tổng của các phụ tải tính toán của nhóm thiết bị đó

•  

f Hệ số đồng thời của các nhóm thiết bị

• Theo quy phạm trang bị điện Việt Nam, hệ số đồng thời trong một số trường hợp được xác định theo I.2.49

• Hệ số đồng thời tính toán phụ tải cho các hộ tiêu thụ

thuần:

• Phụ tải chiếu sáng công cộng : kđt = 1

• Phụ tải sinh hoạt : kđt = 0.9

• Phụ tải thương mại, dịch vụ, văn phòng :

• kđt = 0.80.85

• Phụ tải tiểu thủ công nghiệp : kđt = 04.-0.5

•  

2.4.1 Xác định theo suất phụ tải cho 1

độ máy móc sản xuất tương đối đều.

•  

2.4.2 Xác định theo suất tiêu hao điện năng trên 1 đơn vị sản

phẩm

• b0 : suất tiêu hao điện năng trên 1 đơn vị sản phẩm kWh

• M : Sản lượng hằng năm

• Tmax : Thời gian sử dụng công suất lớn nhất hằng năm

• Phương pháp này được tính toán cho các thiết bị điện có đồ thị phụ tải ít biến đổi như : quạt gió, bơm nước, máy nén khí… khi đó đồ thị phụ tải trung bình và kết quả tính tương đối chính xác

•  

Ví dụ :

• Xác định phụ tải tổng (động lực và chiếu sáng) cho 1 xí nghiệp sản xuất xe đạp

• - Xí nghiệp có sản lượng 1 vạn chiếc/ năm, b0 =

200 kwh / xe, Tmax = 5000h, cosφ=0.8

• Diện tích xí nghiệp 20x40m2, suất phụ tải chiếu sáng 12w/m2, đèn huỳnh quang có cosφ=0.7

2.4.3 Xác định phụ tải theo hệ số đồng thời

Trong hệ thống cung cấp ở một thời điểm nào đó một số hộ dùng điện được đóng,một số khác được cắt ra Tính chất này của phụ tải được đặc trưng bởi hệ số đồng thời Phụ tải tính toán xác định theo:

Pni – Công suất định mức của thiết bị điện thứ i;

kđt – Hệ số đồng thời, phụ thuộc vào số lượng thiết bị tiêu thụ điện trong mạng

•  

2.4.4 Xác định theo hệ số nhu cầu

Ptt = knc knc : Hệ số nhu cầu của nhóm thiết bị

 Nếu nhóm là thiết bị đồng nhất:

 Nếu nhóm gồm nhiều thiết bị khác nhau:

;

•  

2.4.4 Xác định theo hệ số nhu cầu

• Goi k là tỷ số giữa công suất tiêu thụ lớn nhất và nhỏ nhất:

• Nếu và k nhỏ hơn các giá trị trong bảng dưới ứng với hệ số sử dụng thì nhq=n

•  

0.2 0.3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8

3 3,5 4 5 6,5 8 10 không giới hạn 0.2 0.3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8

3 3,5 4 5 6,5 8 10 không giới hạn

2.4.4 Xác định theo hệ số nhu cầu

• Khi thì nhq tính như sau

- Xác định n1 : số thiết bị có công suất (½) thiết

Ví dụ :

Số liệu thống kê trong hộ gia đình cho trong bảng

sau Trong P là công suất định mức, t là thời gian sử dụng công suất mổi ngày ( đối với bàn ủi 5 ngày sử dụng một lầnm mỗi lần 60 phút, tức ngày trung bình

6 phút ) Hãy xác định công suất tính toán hộ gia

đình theo hệ số nhu cầu, coi tải tạo nhiệt và đèn

chiếu sang có hệ số phụ tải bằng 1, còn các tải khác lấy bằng 0,8

2.4.6 Xác định phụ tải thiêu tiêu chuẩn IEC

Hệ số sử dụng cực đại (ku)

• Trong điều kiện hoạt động bình thường công suất tiêu thụ của tải luôn nhỏ hơn công suất định mức, vì vậy để tính toán công suất thực tế phải áp dụng hệ số ku

• Trong công nghiệp hệ số trung bình ku= 0.75 cho động cơ

• Đối với đèn sợi đốt ku = 1

• Đối với ổ cắm hệ số này phụ thuộc vào loại tải mà ổ cắm cung cấp

• Đối với xe điện ku = 1

2.4.6 Xác định phụ tải thiêu tiêu chuẩn IEC

Hệ số đồng thời (ks)

• Hệ số ks được áp dụng cho từng nhóm tải

(cung cấp từ từ tủ phân phối chinh hay phụ)

• Việc ước lượng giá trị ks phụ thuộc vào kinh nghiệm người thiết kế

Hệ số đồng thời cho một dãy nhà

Ví dụ: xác định công suất cho các tầng

Hệ số đồng thời cho bảng phân phối

Hệ số đồng thời tùy theo chức năng mạch

Ví dụ

2.4.7 Xác định phụ tải đỉnh nhọn

• Là phụ tải cực đại xuất hiện trong thời gian ngắn

1 ÷ 2 giây hoặc thời gian khởi động động cơ

Với nhóm thiết bị: Nó xuất hiện khi thiết bị có

dòng mở máy lớn nhất trong nhóm làm việc

I n = Ik (max) + (Ittnhom – Ks I m (max))đ đ đ đ

• Ik (max): đ Dòng khởi động của động cơ có dòng khởi động lớn nhất trong nhóm máy:

Ik = kmm Idm đ

2.4.7 Xỏc định phụ tải đỉnh nhọn

• kmm : hệ số mở máy của thiết bị.

–(5 - 7) : động cơ không đồng bộ –2,5 :động cơ dây quấn

– ≥ 3 :lò điện, máy biến áp

• Idm (max) : đòng định mức của động cơ đang

2.5 XÁC ĐỊNH TÂM PHỤ TẢI ĐIỆN

2.5.1 Ý nghĩa tâm phụ tải 2.5.2 Xác định tâm phụ tải

2.5.1 Ý nghĩa tâm phụ tải

• Tâm phụ tải là một điểm nằm trên mặt bằng phụ tải mà nếu ta đặt trạm biến áp hay tủ phân phối ngay tại tâm phụ tải thì :

 Các dạng tổn thất về điện thấp

 Chi phí về kim loại màu là thấp nhất

2.5.2 Xác định tâm phụ tải

• Vị trí tâm phụ tải thường đặt gần ở những phụ tải hoặc các thiết bị có công suất lớn, tâm phụ tải được xác định như sau:

• Chọn trục tọa độ cho phụ tải

• Xác định vị trí phụ tải hay thiết bị trên phân xưởng

2.5.2 Xác định tâm phụ tải

Mặt Bằng Phụ Tải

x 0

y

Xi Yi

2.5.2 Xác định tâm phụ tải

• Tâm phụ tải được xác định bởi I( XI;YI )

• Trong đó :

• Pi : là công suất tác dụng ở phụ tải thứ i

• Xi và Yi : hoành độ và tung độ của phụ tải thứ i

P

YPY

n* 1,0 0,95 0,9 0,85 0.80 0.75 0.70 0.65 0.60 P* 0.55 0.50 0.45 0.40 0.35 0.30 0.25 0.2

0 0.1 5 0.1 0 0.00

5 0,00 5 0.00 5 0.00 6 0.00 7 0.00 7 0.00 9 0.01 0.01 1 0.013 0.01 6 0.01 9 0.02 4 0.03 0.03 9 0.05 1 0.07 3 0.1 1 0.1 8 0.3 4 0.01 0,00

9 0.01 1 0.01 2 0.01 3 0.01 5 0.01 7 0.01 9 0.02 3 0.026 0.03 1 0.03 7 0.04 7 0.05 9 0.07 6 0.10 0.14 0.2 0 0.3 2 0.5 2 0.02 0,02 0.02 0.02 0.03 0.03 0.03 0.04 0.04 0.05 0.06 0.07 0.09 0.11 0.14 0.19 0.26 0.3

6 0.5 1 0.7 1 0.03 0,03 0.03 0.04 0.04 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.11 0.13 0.16 0.21 0.27 0.36 0.4

8 0.6 4 0.8 1 0.04 0,04 0.04 0.05 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.10 0.12 0.15 0.18 0.22 0.27 0.34 0.44 0.5

7 0.7 2 0.8 6 0.05 0,05 0.05 0.05 0.07 0.07 0.08 0.10 0.11 0.13 0.15 0.18 0.22 0.26 0.33 0.41 0.51 0.6

4 0.7 9 0.9 0 0.06 0,06 0.06 0.07 0.08 0.09 0.1 0.12 0.13 0.15 0.18 0.21 0.26 0.31 0.38 0.47 0.58 0.7

0 0.8 3 0.9 2 0.08 0,08 0.08 0.09 0.11 0.12 0.13 0.15 0.17 0.20 0.24 0.28 0.33 0.40 0.48 0.57 0.68 0.7

9 0.8 9 0.9 4 0,10 0,09 0.10 0.12 0.13 0.15 0.17 0.19 0.22 0.25 0.29 0.34 0.40 0.47 0.56 0.66 0.76 0.8

5 0.9 2 0.9 5 0,15 0,14 0.16 0.17 0.20 0.23 0.25 0.28 0.32 0.37 0.42 0.48 0.56 0.67 0.72 0.80 0.88 0.9

3 0.9 5 0,2 0,19 0.21 0.23 0.26 0.29 0.33 0.37 0.42 0.47 0.54 0.64 0.69 0.76 0.83 0.89 0.93 0.9

5 0,25 0,24 0.26 0.29 0.32 0.36 0.41 0.45 0.51 0.57 0.64 0.71 0.78 0.85 0.90 0.93 0.95