GIÁO TRÌNH VÀ TÀI LIỆU MÔN CUNG CẤP ĐIỆN

Theo con số thông kê vào năm 1998 sản lượng điện do nhà máy nhiệt điệnsản xuất thì: Thế giới chiếm 79,5% Việt Nam chiếm 17,5% Quá trình biến đổi năng lượng: Nhiệt năng → Cơ năng → Điện

Trang 1

LỜI NÓI ĐẦU

Tài liệu và giáo trình trong chuyên ngành Cung Cấp Điện là một nguồn tưliệu vô giá trong việc học tập của các bạn Sinh viên Tuy nhiên, việc trang bị cho các bạn những kiến thức chuẩn nhất, mới nhất,cô đọng nhất về Cung Cấp Điện là rất khó khăn Với tiêu chí đó, chúng tôi đã trình bày một cách ngắn gọn,xúc tích và dễ hiểu nhất

Nội dung của giáo trình bao gồm 9 bài với các nội dung chính như sau:

Bài 1:Khái quát về hệ thống cung cấp điện

Trong bài chủ yếu nói đến sản xuất, truyền tải và phân phối điện

Bài 2: Xác định nhu cầu điện

Phân tích các thông số kỹ thuật cần thiết trong một hệ thống điện

Vận dụng phù hợp các phương pháp tính toán phụ tải, vẽ được đồ thị phụtải, tâm phụ tải

Chọn phương án cung cấp điện hợp lý đảm bảo các tiêu chuẩn kỹ thuật

Bài 3: Chọn Phương án cung cấp điện

Chọn được phương án cung cấp điện phù hợp với tình hình thực tế

Phân tích được các dạng sơ đồ nối dây hệ thống điện

Bài 4: Tính tổn thất điện áp, tổn thất công suất, tổn thất điện năng

Phân tích được tầm quan trong của các loại tổn thất trong phân phối điệnnăng

Tính toán được tổn thất điện áp, tổn thất công suất, tổn thất điện năngtrong mạng phân phối

Bài 5: Trạm biến áp

Chọn vị trí đặt trạm phù hợp theo tiêu chuẩn kỹ thuật điện

Đấu và vận hành trạm biến áp theo tiêu chuẩn kỹ thuật

Bài 6: Lựa chọn các thiết bị trong lưới cung cấp điện

Phân tích được công dụng,vai trò của các thiết bị đóng cắt, bảo vệ trong lưới điện

Lựa chọn được các thiết bị trong lưới cung cấp điện đảm bảo các thiết bị làm việc lâu dài theo yêu cầu kỹ thuật điện

Bài 7: Chống sét và nối đất

Phân tích tác hại của sét và các biện pháp đề phòng

Tính toán nối đất và thiết bị chống sét cho trạm biến áp, cho công trình,nhà ở và cho đường dây tải điện, phù hợp với điều kiện làm việc, mục đích sửdụng, theo tiêu chuẩn điện (TCVN)

Bài 8: Tính toán chiếu sáng

Phân tích các yêu cầu của chiếu sáng nhân tạo

Tính chọn công suất chiếu sáng, dây dẫn, bố trí hệ thống chiếu sáng phùhợp với điều kiện làm việc, mục đích sử dụng, và yêu cầu kỹ thuật

Trang 2

Bài 9: Nâng cao hệ số công suất

Chọn được giải pháp nâng cao hệ số công suất phù hợp tình hình thực tế,theo tiêu chuẩn Việt Nam

Tính chọn được tụ bù thích hợp để nâng cao được hệ số công suất

Toàn bộ giáo trình được biên soạn theo chương trình của Bộ Lao độngThương binh và Xã hội dùng cho sinh viên trình độ Cao đẳng và Trung cấp nghềđiện công nghiệp.Ngoài ra , giáo trình Cung Cấp Điện còn là tài liệu tham khảocho các kỹ sư học nghành điện

Trong quá trình biên soạn giáo trình chúng tôi đã tham khảo nhiều tài liệu,tạp chí chuyên ngành Tuy nhiên, không tránh khỏi những thiếu sót, chúng tôirất mong được sự đóng góp ý kiến để giáo trình hoàn thiệt hơn

TRƯỜNG CAO ĐẲNG

Biên Soạn :

2 Giáo trình môn Cung Cấp Điện dành cho sinh viên Cao Đẳng Nghề và Trung Cấp Nghề

Trang 3

GIÀO TRÌNH Dùng cho các lớp cao đẳng nghề điện

Tài liệu lưu hành nội bộ

BÀI 1: KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN

1.1 NGUỒN NĂNG LƯỢNG TỰ NHIÊN VÀ ĐẶC ĐIỂM CỦA NĂNG

LƯỢNG ĐIỆN.

1.1.1 Nguồn năng lượng thiên nhiên.

Trong tự nhiên năng lượng tồn tại dưới nhiều dạng khác nhau như: Than

đá, nước, dầu khí …Do sự phát triển của nền sản xuất và nhu cầu hoạt động củacon người với mục đích khác nhau Do đó con người đòi hỏi phải khai thác vàbiến đổi các nguồn năng lượng đó thành các dạng năng lượng khác phù hợp vớimục đích yêu cầu sản xuất, sinh hoạt Một trong những sản phẩm có vị trí quantrọng từ các nguồn năng lượng đó năng lượng điện

Năng lượng điện hay còn gọi là điện năng: là sự biến đổi các dạng nănglượng khác nhau thành năng lượng điện

Ưu điểm của năng lượng điện:

Dễ truyền tải đi xa,hiệu quả sản xuất cao

Sử dụng thuận tiện

Trang 4

Dễ chuyển hoá thành các dạng năng lượng khác (nhiệt, cơ )

1.1.2 Đặc điểm năng lượng điện.

Đặc điểm 1: Năng lượng điện không tích trữ được( Trừ một vài trườnghợp cá biệt với công suất rất nhỏ như pin,ắcqui ) vì vậy sản xuất và truyền tảiđiện năng phải đảm bảo cân bằng

Đặc điểm 2: Quá trình về điện xảy ra nhanh (Quá trình sản xuất điện năng

là quá trình điện từ.) Chẳng hạn sóng điện từ lan truyền trong dây dẫn với tốc độlớn, xấp xỉ tốc độ ánh sáng, quá trình ngắn mạch, đóng cắt thiết bị điện, tác độngcủa thiết bị bảo vệ…xảy ra nhỏ hơn 1/10s Đặc điểm này đòi hỏi phải dự kiếnhết khả năng xảy ra, tính toán đầy đủ để sử dụng rộng rãi thiết bị tự động trongcông tác vận hành điều độ hệ thống điện gồm các khâu : Bảo vệ, điều chỉnh vàđiều khiển tự động sự cố đảm bảo HTĐ vận hành kinh tế, tin cậy

Đặc điểm 3: Công nghiệp điện lực giữ vai trò quan trong trong nền sản xuất hiện đại, liên quan chặt chẽ đến nhiều ngành kinh tế quốc dân, là một trong những động lực tăng năng suất lao động.Gần 70% tổng số điện năng sản xuất ra

sử dụng trong sản xuất công nghiệp

1.2 NHÀ MÁY ĐIỆN.

Hiện nay có nhiều phương pháp biến đổi các dạng nămg lượng khác nhưnhiệt năng, thủy năng, năng lượng hạt nhân…, thành điện năng Vì vậy có nhiềukiểu nguồn phát điện khác nhau: nhà máy nhiệt điện, thủy điện, điện nguyên tử,trạm điện gió, điện mặt trời, điện điêzel… nhưng ở nước ta nguồn điện được

sản xuất chủ yếu từ nhà máy nhiệt điện và nhà máy thuỷ điện Sau đây trình

bày một vài nét về nguyên lý làm việc của một số dạng nguồn điện

1.2.1 Nhà máy nhiệt điện (NĐ)

Chiếm tỷ lệ quan trọng trong tổng công suất của chung Đây là một dạngcủa nguồn điện kinh điển

Theo con số thông kê vào năm 1998 sản lượng điện do nhà máy nhiệt điệnsản xuất thì:

Thế giới chiếm 79,5%

Việt Nam chiếm 17,5%

Quá trình biến đổi năng lượng:

Nhiệt năng → Cơ năng → Điện năngNguyên lý làm việc của nhà máy nhiệt điện là dùng nhiệt lượng thu được

từ than, dầu, khí đốt…làm nước bốc hơi trong nồi đáy với nhiệt độ khoảng

500oC và áp suất cao, hơi nước được truyền tới tuabin với vận tốc lớn và mangtheo năng lượng khổng lồ làm quay cánh quạt của tubin mà được gắn đồng trụcvới máy phát, máy này làm quay vận tốc 3000 vòng/ phút nếu là loại máy cómột cặp cực và sinh ra suất điện động có tần số 50 hz.Để tận dụng hết năng

Trang 5

lượng người ta chế tạo tuabin hơi nước có nhiều tầng và nhiều bánh xe phátđộng Trên cơ sở làm việc của nhà máy nhiệt điện người ta đã xây dựng các nhàmáy nhiệt điện chạy bằng than dầu, khí đốt, địa nhiệt Căn cứ vào dặc tính làmviệc của nhà máy nhiệt điện người ta chia ra hai loại: nhà máy nhiệt điện ngưnghơi và nhà máy nhiệt điện rút hơi.

1.2.2.1 Nhà máy nhiệt điện ngưng hơi (NMNĐN)

Sơ đồ nhà máy nhiệt điện ngưng hơi được trình bày như hình vẽ Từ khonhiên liệu (than, dầu) của hệ thống nhiên liệu (1) qua hệ thống phân phối (2),nhiên liệu được đưa vào lò (4) Nhiên liệu này được sấy khô bằng không khínóng từ quạt gió (16) , qua bộ lọc không khí (15) Nước được xử lý qua bộ hâmnước (14) đưa vào nồi hơi của lò Trong quá trình xảy ra phản ứng cháy: Hóanăng biến thành nhiệt năng.Khói, sau khi qua bộ hâm nước và bộ sấy không khí(15) để tận dụng nhiệt, thoát ra ngoài ống khói nhờ máy quạt (17) Nước trongnồi hơi nhận nhiệt năng , biến thành hơi với áp suất khoảng 130 ÷ 240 kg/cm2

và nhiệt độ 540 ÷ 565o C được dẫn đến tubin.Tại đây, áp suất và nhiệt độ hơinước được giảm xuống bởi quá trình biến đổi nhiệt năng thành cơ năng, làmquay tubin và kéo theo máy phát.Như vậy cơ nang đã biến đổi thành điên nănghòa vào hệ thống điện Hơi nước sau khi ra khỏi tubin có thông số thấp ( ápsuất P = 0,03 ÷ 0,04 Kg/ cm2 và nhiệt độ t = 40 o C) đi vào bình ngưng (7).Trong bình ngưng, hơi nước được đọng thành nước nhờ hệ thống tuần hoàn.Nước làm lạnh ỏ (20 ÷ 25oC) có thể lấy từ sông, hồ bằng sự trợ giúp của bơmtuần hoàn (8) Để loại trừ không khí lọt vào bình ngưng, bơm được chọn là loạichân không Từ bình ngưng (7), nước ngưng tụ được đưa qua bình gia nhiệt hạáp(10) và đưa đến bộ khử khí (12) nhờ bơm ngưng tụ (9) Để bù lượng nước

Trang 6

thiếu hụt trong quá trình làm việc một lượng nước bổ xung thường xuyên đượcđưa qua bộ bộ khử khí (12).

Để ngăn ngừa sự ăn mòn đường ống và các thiết bị làm việc ở nhiệt độcao, trước khi dưa vào lò, nước phải được xử lý (chủ yếu là khử O2 CO2) tại bộkhử (12) Nước ngưng tụ và nước bổ xung sau khi được xử lý, nhờ bơm nước(11) được đưa qua bình gia nhiết cao áp (13), bộ hâm nước (14 ) rồi được trở

về nồi hơi của lò Người ta cũng trích một phần hơi nước ở một tầng của tubin

để cung cấp cho các bình gia nhiệt hạ áp (10), cao áp (13) và bộ khử khí (12).Nhà máy NĐN có một số đặc điểm sau:

Thường được xây dựng gần nguồn nguyên liệu

Hầu hết điện năng sản xuất được phát lên lưới điện cao áp

Làm việc với phụ tải tự doTính linh hoạt trong vận hành kém, khởi động và tăng phụ tải chậmHiệu suất thấp (η= 30÷ 40 %)

Khối lượng nhiên liệu tiêu thụ lớn, khói thải làm ô nhiễm môitrường

1.2.1.2 Nhà máy nhiệt điện rút hơi (NMNĐR).

Nhà máy nhiệt điện rút hơi là nhà máy đồng thời sản xuất ra điện năng vànhiệt năng Về nguyên lý hoạt động của tubin để cung cấp cho các phụ tải nhiệtcông nghiệp và sinh hoạt Vì vậy hiệu suất chung của nhà máy tăng lên Do có

sự rút nhiệt phục vụ cho công nghiệp, nên NMNĐR có đặc điểm sau:

Thường được xây dựng gần phụ tải nhiệtĐiện năng sản xuất chủ yếu cung cấp điện áp ở cấp điện áp máyphát

Đảm bảo hiệu suất cao, đồ thị phụ tải điện phụ thuộc vào đồ thị phụtải nhiệt

Tính linh hoạt trong vận hành kemHiệu suất cao hơn NMNĐN (60÷ 70%)

Công suất của một số nhà máy nhiệt điện:

Nhà máy nhiệt điện Thủ Đức có công suất 200MwNhà máy nhiệt điện Bà Rịa có công suất 200MwNhà máy nhiệt điện Phú Mỹ có công suất 2000MwNhà náy nhiệt điện Phả Lại 1 có công suất 400MWNhà náy nhiệt điện Phả Lại 2 có công suất 600MWNhà náy nhiệt điện Uông Bí có công suất 400MW

1.3 Nhà Máy Thủy Điện (TĐ)

Đây là một loại công trình thuỷ lợi nhằm sử dụng năng lượng nguồn nướclàm quay trục tuốc bin để phát ra điện như vậy nhà máy thuỷ điện quá trình biếnđổi năng lượng là:

Trang 7

Thuỷ năng → Cơ năng→ Điện năng

Công suất nhà máy thuỷ điện được xác định bởi công thức :

Nhà máy thủy điện có hai loại là lọai có đập ngăn nước và loại dùng máng dẫn nước:

Loại đập ngăn: thường xây dựng ở những con sông có lưu lượng nước lớn nhưng độ dốc ít Đập xây chắn ngang sông để tạo độ chênh lệch mực nước hai bên đập Gian máy và trạm phân phối xây ngay bên cạnh, trên đập Để bảo đảm nước dùng cho cả năm, các bể chứa được xây dựng rất lớn Ví dụ như: nhà máy thủy điện Sông Đà, Trị An…

Loại có máng dẫn: thường xây dựng ở những con sông có lưu lượng nước ít nhưng độ dốc lớn Nước từ mựcnước cao, qua máng dẫn làm quaytuốc-bin của máy phát Người ta cũng ngăn đập để dự trữ nước cho cả năm

So với nhà máy nhiệt điện, nhà máy thủy điện rẻ từ (3 ÷ 5 )lần Thời giankhởi động rất nhanh ( 5 ÷ 15 ) phút, việc điều chỉnh phụ tải điện nhanh chóng vàrộng

Máy phát

Nguồn xoay chiều ba pha

Trang 8

Tuy nhiên vốn đầu tư rất lớn, thời gian xây dựng lâu Vì vậy song song vớiviệc xây dựng các nhà máy thủy điện, ta phải xây dựng các nhà máy nhiệt điện

có công suất lớn nhằm thúc đẩy tốc độ điện khí hóa trong cả nước

Nhà máy thủy điện có đặc điểm sau:

Nhược điểm:

Phải có địa hình phù hợp và lượng mưa dồi giàuVốn đầu tư xây dựng lớn, thời gian xây dựng kéo dài

Xa trung tâm phụ tải, chi phí truyền tải phân phối cao

Phụ thuộc vào tự nhiên

Ưu điểm:

Không ô nhiễm môi trường

Vận hành linh hoạt: thời gian khởi động và mang tải chỉ mất từ 3 đến 5phút Trong khi đó đối với nhiệt điện, để khởi động một tổ máy phải mất 6 ÷ 8giờ

Số người vận hành nhà máy ít

Ít xảy ra sự cố

Tự động hoá dễ thực hiện

Không cần tác nhân bảo quản nhiên liệu

Hiệu suất cao 85 ÷ 90%

Giá thành điện năng thấp

Thoáng mát, có thể kết hợp với hệ thống thuỷ lợi giao thông đườngthuỷ và nuôi trồng thuỷ hải sản

Công suất của một số nhà máy thủy điện ở nước ta:

Nhà máy Thuỷ điện Đa Nhim có 4t x 40Mw Nhà máy Thuỷ điện Trị An 2t x 100Mw Nhà máy Thuỷ điện Thác Mơ 2t x 60Mw Nhà máy Thuỷ điện Yaly 4t x 180Mw Nhà máy Thuỷ điện Hoà Bình 8t x 240Mw

Nước ta có trên 2200 sông suối lớn nhỏ với tổng tiềm năng theo lý thuyết khoảng 300 tỷ kwh mỗi năm và tiềm năng kinh tế kỹ thuật khoảng 80÷ 100tyr kwh, hiện nay mới

khai thác được 22,5%

1.4 Nhà máy điện nguyên tử (ĐNT)

Trang 9

2

57

1311

98

10

14

Năng lượng nguyên tử được sử dụng qua nhiệt năng ta thu được khi phá

vỡ liên kết hạt nhân nguyên tử của một số chất ở trong lò phản ứng hạt nhân

Nhà máy điện nguyên tử biến nhiệt năng trong lò phản ứng hạt nhân thành điệnnăng Thực chất nhà máy điện nguyên tử là một nhà máy nhiệt điện, nhưng lò hơiđược thay bằng lò hơi được thay bằng lò phản ứng hạt nhân.Theo tính toán, mỗi kgUran có thể sinh ra nhiệt lượng tương đương 2700 tấn than tiêu chuẩn

Để tránh tác hại của các tia phóng xạ đến công nhân làm việc ở gian máy,nhà máy điện nguyên tử có hai đường vòng khép kín:

Đường vòng 1: gồm lò phản ứng hạt nhân 1 và các ống dẫn 5 đặt trong ộtrao nhiệt 4 Nhờ bơm 6 nên có áp suất 100at sẽ tuần hoàn chạy qua các ống của

lò phản ứng và được đốt nóng đến 270o C Bộ lọc 7 dùng để lọc các hạt rắn cótrong nước trước khi đi vào lò

Đường vòng 2: gồm bộ trao nhiệt 4, tuốc-bin 8, bình ngưng 9 Nước lạnhqua bộ trao đổi nhiệt 4 sẽ hấp thụ nhiệt và biến thành hơi có áp suất 12,5at, nhiệt

độ 260o C Hơi nước này làm quay tuốc-bin 8 và máy phát 14, sau đó ngưngđọng lại thành nước ở bình ngưng 9, được bơm 11 đưa trở về bộ trao đổi nhiệt

Hiệu suất của các nhà máy điện nguyên tử hiện nay khoảng ( 20 ÷ 30 )% ,công suất đạt đến 600 000KW

Nhà máy điện nguyên tử có đặc điểm

Khả năng làm việc độc lập

Khối lượng nhiên liệu nhỏ

Vận hành linh hoạt, sử dụng đồ thị phụ tải tự do

Không thải khói ra ngoài khí quyển

Vốn xây dựng lớn, hiệu suất cao hơn nhà máy nhiệt điện

Nước ta có trữ lượng Uran khá lớn Dự kiến đến năm 2017 nước ta đưavào vận hành nhà máy điện nguyên tử đầu tiên với công suất 1000MW và đếnnăm 2020 tổng công suất đạt 4000MW

Trang 10

Hiện có 5 quốc gia dẫn đầu về sản lượng điện hạt nhân, đó là: Mỹ: 780 tỉ kWh; Pháp: 415 tỉ kWh; Nhật: 313 tỉ kWh; Đức: 162 tỉ kWh và Nga: 130 tỉ kWh, và một số quốc gia có tỉ trọng điện hạt nhân đặc biệt cao như Lithunia: 80%; Pháp: 78%; Slovakia: 65% và Bỉ: 57% Theo dự báo, công suất điện hạt nhân sẽ tăng từ 363.000 MW vào năm 2004 lên tới 392.000 MW vào năm 2010

và lên tới 407.000MW vào năm 2015 Lượng gia tăng công suất này có tới 95% thuộc khu vực châu Á, trong đó, Trung Quốc: 19.000 MW, Hàn Quốc: 15.000

1.5.2.2.Theo điện áp

Mạng siêu cao áp Uđm ≥ 220KvMạng cao áp Uđm =35 ÷220KVMạng trung thế Uđm = 11÷ 22KVMạng hạ áp U< 1000V

1.5.2.3.Theo hình dáng sơ đồ

Mạng kín : các hộ tiêu thụ nhậ điện năng ít nhất từ hai phía, mạng này tính toán khó khăn, vận hành phức tạp nhưng mức đảm bảo cung cấp điện cao

Trang 11

Mạng hở: Các hộ tiêu thụ được cấp điện từ một phía.Vân hành đơn giản,

dễ tính,mức bảo đảm cung cấp thấp

1.5.2.4.Theo nhiệm vụ, chức năng.

Mạng chuyển tải hệ thống: có cấp điện áp từ 330 đến 1150 Kv, có nhiệm

vụ tạo thành hệ thống hợp nhất giữa các nhà máy có công suất lớn, đảm bảo chúng vận hành như một hệ thống nhất và đồng thời đảm bảo chuyển tải hết công suất phát ra từ các nhà máy điện đó.mạng chuyển tải hệ thống được thực hiện việc nối kết hệ thống, nghĩa là nối kết trên một khoảng cách rất lớn giữa các

hệ thống điện.Mạng chuyển tải HT được điều khiển vận hành từ một trung tâm điều độ hợp nhất quốc gia

Mạng cung cấp: Hay còn gọi là mạng khu vực,nhiệm vụ truyền tải điện năng từ các trạm biến áp chuyển tải của HT và đoi khi nhận điện từ thanh cái 110Kv-220KV của tram tăng áp của các nhà máy điện để cung cấp cho các trạm nguồn của mạng phân phối, nghĩa là đưa đến trạm biến áp khu vực.Mạng cung cấp thường là mạng kín

Mạng phân phối:Hay còn gọi là mạng điện địa phương, truyền tải điện năng với khoảng cách không lớn từ thanh cái thứ cấp của TBA khu vực đến các

hộ tiêu thụ công nghiệp, nông nghiệp, thành phố.Thường là mạng kín làm việc theo chế độ mạng hở

1.6 HỘ TIÊU THỤ

Những đặc điểm của hộ tiêu thụ:

Hộ tiêu thụ điện là một bộ phận quan trọng của hệ thống cung cấp điện,nhằm biến đổi điện năng thành các dạng năng lượng khác để sử dụng trong sảnxuất hoặc dân dụng

1.6.1.Hộ loại 1

Là những hộ tiêu thụ điện năng mà khi hệ thống cung cấp điện bị sự cố sẽgây ra thiệt hại về tính mạng con người hoặc ảnh hưởng về chính trị Thời giancho phép mất điện đối với hộ loại 1 bằng thời gian tự động cấp nguồn dự phòngtrở lại Đối với hộ loại 1 thường phải sử dụng hai nguồn cung cấp, đường dâyhai lộ, trạm có hai máy biến áp hoặc có nguồn dự phòng… nhằm giảm xác xuấtmất điện xuống rất nhỏ

VD: nhà máy hóa chất, sân bay, bến cảng, văn phòng chính phủ, phòng

mổ bệnh viện

1.6.2 Hộ loại 2

Trang 12

Là những hộ tiêu thụ mà khi bị ngừng cung cấp điện chỉ dẫn đến nhữngthiệt hại về kinh tế do ngừng trệ sản xuất, hư hỏng sản phẩm, lãng phí laođộng… Thời gian cho phép mất điện đối với hộ loại 2 bằng thời gian cấp nguồn

dự phòng trở lại, được thao tác bằng tay Phương án cung cấp cho hộ loại 2, cóhoặc không có nguồn dự phòng, đường dây đơn hoặc kép…

VD : Nhà máy cơ khí, nhà máy thực phẩm, trạm bơm

1.6.3 Hộ loại 3

Là những hộ cho phép cung cấp điện với mức độ tin cậy thấp, nghĩa làcho phép mất điện trong thời gian sữa chữa, thay thế thiết bị sự cố, nhưngthường không quá 24 giờ Đó thường là những hộ thuộc phân xưởng phụ, nhàkho, hoặc một bộ phận của mạng cung cấp nông nghiệp Phương án cung cấpcho hộ loại 3 có thể dùng một nguồn, đường dây một lộ

VD: Khu dân cư, trường học, …

1.7.HỆ THỐNG BẢO VỆ.

Ngoài các máy phát điện, các đường dây tải và các máy biến áp, cần có các thiết bị khác để vân hành và bảo vệ hệ thống điện Một vài thiết bị bảo vệ được mắc trực tiếp vào mạch và được gọi là cơ cấu chuyển mạch Chúng bao gồm máy cắt, cầu dao ngắt mạch, cầu chì và thiết bị chống sét Các thiết bị này cần thiết để ngưng cấp năng lượng cho vận hành bình thường hay vận hành sự

cố Các thiết bị điều khiển và các rơle bảo vệ được lắp đặt trên bảng điều khiểntại các trạm điều khiển

1.8 TRUNG TÂM ĐIỀU ĐỘ HỆ THỐNG ĐIỆN

tuyến đảm bảo sử lý tất cả các hệ thống thông qua hệ thống thu nhận tín hiệu từ

xa Các máy tính vận hành theo cấu trúc phân cấp nhằm phối hợp một cách thíchhợp các yêu cầu về chức năng khác nhau trong vận hành bình thường cũng như trong điều kiện vận hành khẩn cấp Mỗi trung tâm điều độ hệ thống có một bảngđiều khiển Bảng này bao gồm phần tử hiển thị, bàn phím, đèn báo Các máy tính có thể đưa ra các cảnh báo cho hệ thống cho các điều độ viên tiến hành điềuchỉnh và ra quyết định thực hiện chúng với sự giúp đỡ của máy tính

1.9 NHỮNG YÊU CẦU VÀ NỘI DUNG CHỦ YẾU KHI THIẾT KẾ HỆ

1.9.1 Những yêu cầu

Khi xây dựng hệ thống điện cần đảm bảo các yêu cầu sau:

Trang 13

1.9.1.1.Độ tin cậy cung cấp điện

Độ tin cậy cung cấp điện thể hiện qua khả năng liên tục cung cấp điện Độliên tục cung cấp điện tính bằng thời gian mất điện trung bình năm cho một hộ tiêu thụ

Độ tin cậy cung cấp điện càng cao thì khả năng mất điện càng thấp và ngược lại

Tùy thuộc vào hộ tiêu thụ loại nào, trong điều kiện cho phép người ta cố gắng chọn phương án cung cấp điện có độ tin cậy càng cao càng tốt

1.9.1.2.Chất lượng điện

Chất điện được đánh giá bằng chỉ tiêu đảm bảo độ lệch, độ dao động điện

áp và tần số cơ bản nằm trong phạm vi cho phép so với định mức

Chỉ tiêu về tần số

Độ lệch tần số: là hiệu giữa giá trị thực tế của tần số cơ bản với giá trị

danh định của nó:

∆ f = f – fđm (Hz)Hoặc: ∆ f = 100 (%)

đm

đm f

f

f −

Độ lệch tần số cho phép theo tiêu chuẩn Việt Nam là ± 0,5Hz

Độ dao động tần số: là hiệu giữa giá trị lớn nhất và nhỏ nhất của tần số

Chỉ tiêu điện áp :

Độ lệch điện áp:là hiệu giữa giá trị thực tế của điện áp với giá trị danh

định phát sinh khi thay đổi chế độ làm việc tương đối chậm (dưới 1%):

∆ U = U – Uđm V

đm

đm U

U

U −

Độ lệch điện ápcho phép theo tiêu chuẩn Việt Nam là -10 % và ± 5%

Độ dao động điện áp: là hiệu giữa giá trị lớn nhất và nhỏ nhất của điện áp

∆ V = max min 100 (%)

đm U

U

∆ V cho phép là 10%

1.9.1.3 An toàn cung cấp điện

Hệ thống vận hành phải được an toàn đối với người và thiết bị Vì vậy phải chọn sơ đồ cung cấp điện hợp lý rõ ràng, mạch lạc để tránh nhầm lẫn trong

Trang 14

vận hành, thiết bị chọn đúng chủng loại Người vận hành phải phải chấp hành tuyệt đối những qui định về an toàn sử dụng điện.

1.9.1.4 Kinh tế.

Chi phí vốn đầu tư thấp nhất

Ngoài những chỉ tiêu trên khi thiết kế một hệ thống cung cấp điện ta cần quan tâm các vấn đề như: điều kiện để thu hồi vốn nhanh, thời gian xây dựng hệ thống cung cấp, và sự thuận lợi của việc mở rộng hệ thống cung cấp khi yêu cầu của phụ tải tăng

1.9.2 Các bước khi thiết kế cung cấp điện.

Tùy quy mô công trình lớn hay nhỏ mà các bước thiết kế có thể phân ra tỷ

mỷ hoặc gộp lại với nhau Nhìn chung có thể phân ra các bước như sau:

Bước 1: Thu thập dữ liệu ban đầu.

Nhiệm vụ mục đích thiết kế cung cấp điện

Đặc điểm quá trình công nghệ của công trình sẽ được cung cấp điện

Dữ liệu về nguồn điện: công suất,hướng cấp điệnkhoảng cách đến hộ tiêuthụ

Dữ liệu về nguồn điện: Công suất, hướng cấp điện, khoảng cách đến hộ

tiêu thụ

Dữ liệu phụ tải : công suất, phân bố,phân loại hộ tiêu thụ

Bước 2: Tính phụ tải tính toán

Danh mục thiết bị điện

Tính phụ tải động lực

Tính phụ tải chiếu sáng

Bước 3 : Chọn TBA,TPP.

Chọn dung lượng, số lượng, vị trí của TBA,TPP

Chọn số lượng, vị trí của tủ phân phối, tủ động lực ở mạng hạ áp

Bước 4: Xác định phương án cung cấp điện.

Lựa chọn tiết diện dây dẫn

Lựa chọn thiết bị cao áp

Lựa chọn thiết bị điện hạ áp

Bước 7: Tính toán chống sét và nối đất

Tính toán chống sét cho trạm biến áp

Tính toán chống sét cho đường dây cao áp

Trang 15

Tính toán nối đất trung tính cho MBA hạ áp.

Bước 8 : Tính toán tiết kiệm điện và nâng cao hệ số cosϕ

Các phương pháp tiết kiệm điện và năng cao hệ số cosϕ tự nhiên

Phương pháp bù bằng tụ điện bù : Xác định dung lượng bù, phân phối tụ điện bù trong mạng cao áp và hạ áp

Bước 9 : Bảo vệ Rơle và tự động hóa

Bảo vệ Rơle cho MBA, đường dây cao áp, các thiết bị điện có công suất lớn,quan trọng

Các biện pháp tự động hóa

Các biện pháp thông tin điều khiển

Bước 10 : Hồ sơ thiết cung cấp điện

Bảng thống kê các dữ liệu ban đầu

Bản vẽ mặt bằng công trình và phân bố phụ tải

Bản vẽ sơ đồ nguyên lý cung cấp điện mạng cao áp ,mạng hạ áp, mạng chiếu sáng

Bản vẽ chi tiết các bộ phận như bảo vệ Rơle,đo lường, tự động hóa, nối đất,thiết bị chống sét

Các chỉ dẫn về vận hành và quản lý hệ thống cung cáp điện

Tóm lại cần đảm bảo :

1.Xác định phụ tải tính toán của từng phân xưởng và của toàn xí nghiệp

để đánh giá nhu cầu và chọn phương thức cung cấp điện

2 Xác định phương án về nguồn điện

Tiếp theo các bước kỹ thuật là các bước thiết kế thủ công gồm các bản vẽ

kỹ thuật,những nguyên liệu cần thiết…và sơ đồ tổ chức thực hiệncông việc lắp đặt các thiết bị điện, cuối cùng các công tác kiểm tra, điều chỉnh và thử nghiệm các trang thiết bị,đưa vào vận hành thử và bàn giao nhà máy

1.10 HỆ THỐNG ĐIỆN VIỆT NAM

Hiện nay ngành đã cung cấp điện cho 100% số huyện, 81,8% số xã,

73,5% số hộ nông dân Mức độ phủ điện tới các hộ vùng sâu vùng xa đã cao hơn

Trang 16

so với các nước khu vực Tuy nhiên, tổn hao điện năng còn cao (năm 1999 tổn hao là 15,5%)

Hệ thống điện 500kV bắt đầu vận hành từ năm 1994, với việc dưa vào vận hành đường dây 500kV Bắc –Nam dài gần 1500km và các trạm 500kV Hòa Bình, Pleiku và Phú lâm công suất mỗi trạm 900 MVA Hiện nay tổng chiều dài các đường dây 500kV đã là 1534 km

1.10.2 Định hướng phát triển ngành điện lực Việt Nam.

- Đầu tư chiều sâu, cải tạo nẩn cấp, hiện đại hóa đối với các cơ sở nguồn

và lưới hiện có, đồng thời phát triển nguồn và lưới mới mốt cách đồng bộ

Phát triển các công trình thủy điện để tận dụng khai thác nguồn thủy năng của đất nước

Phối hợp với các nước trong khu vực nghiên cứu và phát triển dự án liên kết lưới điện khu vực để trao đổi và nhập khẩu điện

Điện khí hóa nông thôn và mô hình quản lý lưới điện nông thôn hợp lý ,

có hiệu quả

Thu hút vốn đầu tư trực tiếp của nước ngoài và các thành phần trong nướctham gia vào phát triển nguồn lưới điện

Câu hỏi ôn tập:

1 Trình bày sơ đồ và nguyên lý làm việc của nhà máy nhiệt điện.

2 Trình bày sơ đồ và nguyên lý làm việc của nhà máy thủy điên điện

3 Trình bày sơ đồ và nguyên lý làm việc của nhà máy điện nguyên tử.

4 Nêu ưu khuyết điểm của từng nhà máy điện

5 Những yêu cầu cơ bản của hệ thống điện là gì? Các bước tiến hành khi

thiết kế cấp điện

Trang 17

BÀI 2: XÁC ĐỊNH NHU CẦU ĐIỆN

2.1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Nhu cầu tiêu thụ điện năng là vấn đề cần được xác định khi cung cấp điệncho các phân xưởng , cho xí nghiệp Việc xác định nhu cầu về điện là vấn đềgiải bài toán dự báo phụ tải ngắn hạn hoặc dài hạn

Dự báo ngắn hạn là xác định phụ tải của công trình ngay sau khi đưa công trìnhvào hoạt động, Lúc đấy ta gọi là phụ tải tính toán

Dự báo dài hạn là dự báo phụ tải sẽ phát triển trong vài năm sau khi đưacông trình vào hoạt động

Phụ tải điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố công suất và số lượng của cácthiết bị Chế độ vận hành của các thiết bị, quy trình công nghệ sản xuất

Qua những nhận xét trên ta thấy phụ tải tính toán là việc cần xác địnhchính xác và là nhiệm vụ rất quan trọng Do đó điều đầu tiên là phải xác địnhphụ tải tính toán Nếu ta xác định phụ tải tính toán nhỏ hơn phụ tải thực sẽ làmgiảm tuổi thọ của các thiết bị, ngược lại sẽ gây lãng phí Để xác định phụ tải tínhtoán ta có thể chia ra làm những nhóm sau đây:

2.1.1 Nhóm 1:

Trang 18

Là nhóm các phương pháp tính toán được dựa trên kinh nghiệm thiết kế

và sự vận hành mà người ta tổng kết lại để đưa ra các hệ số tính toán Phươngpháp này thuận tiện trong tính toán nhưng chỉ đưa ra được chỉ số gần đúng Khi

sử dụng phương pháp tính toán của nhóm một có thể sử dụng các phương phápsau:

Phương pháp tính toán theo hệ số yêu cầu Phương pháp tính theo xuất tiêu thụ điện năng cho một đơn vị sảnxuất

Phương pháp tính toán theo xuất tiêu thụ của phụ tải trên đơn vịdiện tích sản xuất

2.1.2 Nhóm 2

Là nhóm tính toán dựa trên cơ sở lý thuyết Phương pháp này có kể đếnnhiều yếu tố do đó kết quả tính toán chính xác hơn nhưng tính toán phức tạp.Trong quá trình sử dụng phương pháp cơ sở lý thuyết thì có các phương pháp sửdụng sau:

Phương pháp tính theo công suất trung bình và hệ số hình dạng của

4

1 8

2 0

2 2

2

P (kw)

Pmax

Pmin

Đồ Thị phụ tải

5

Trang 19

Qua các vấn đề trên ta thấy đồ thị phụ tải là thông số rất quan trọng cầnphải có trong quá trình thiết kế cung cấp và vận hành máy điện Tùy theo yêucầu sử dụng mà ta có các loại đồ thị phụ tải khác nhau: đồ thị phụ tải tác dụngP(t), đồ thị công suất phản kháng Q(t), đồ thị điện năng tiêu thụ A(t) Nếu phântheo thời gian để khảo sát thì ta có đồ thị phụ tải hằng ngày, hàng tháng, hàngnăm

2.2.1 Đồ thị phụ tải hàng ngày

Là đồ thị một ngày đêm (24 giờ) Đồ thị phụ tải hàng ngày có thể vẽ được

là do máy tự ghi hay ghi nhận theo từng khoảng thời gian nhất định Đồ thị phụtải hàng ngày thường được vẽ theo hình bậc thang để thuận tiện cho việc tínhtoán

Đồ thị phụ tải hàng ngày cho biết nhịp độ tiêu thụ điện năng hàng ngàycủa hộ tiêu thụ qua đó có thể định được quy trình vận hành hợp lý (điều chỉnhdung lượng máy biến áp, dung lượng bù ), nhằm đạt được đồ thị phụ tảitương đối hợp lý bằng phẳng mà như vậy thì giảm được tổn hao trong mạng vàđạt được vận hành kinh tế của những thiết bị Đồ thị phụ tải hằng ngày cũng làtài liệu làm căn cứ để chọn thiết bị điện, tính điện năng tiêu thụ

19

P (kw)

Pmax

Pmin

5

Trang 20

t (năm)

Đồ thị phụ tải hàng tháng được tính theo phụ tải trung bình của tháng Đồ thị

phụ tải hàng tháng cho biết mức độ tiêu thụ điện năng của hộ tiêu thụ xãy ra

từng tháng trên nhiều năm, tương tự nhau Qua đó có thể định ra lịch sữa chửa

bảo trì bảo dưỡng thiết bị điện một cách hợp lý kịp thời phát hiện ra các hư hỏng

trước khi xãy ra sự cố để đáp ứng yêu cầu cung cấp điện năng cho hộ tiêu thụ

2.2.3 Đồ thị phụ tải hàng 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 các thiết bị điện,

đánh giá mức độ sử dụng và tiêu hao điện năng

1 2

H2-3: Đồ Thị Phụ tải Hàng Tháng

Trang 21

2.3.CÁC ĐẠI LƯỢNG CƠ BẢN.

2.3.1 Công suất định mức : Pđm

Công suất định mức của thiết bị thường được nhà chế tạo ghi sẵn trong lýlịch hoặc trên thẻ máy Đối với động cơ, công suất định mức ghi trên thẻ máychính là công suất cơ ghi trên trục của động cơ Mối liên hệ giữa công suất địnhmức và công suất đầu ra của động cơ được liên hệ với nhau qua biểu thức:

Pđm = Pđặt ηđc

Pđặt : Là công suất đặt của động cơ.(Pđ)

ηđc : Là hiệu suất của động cơĐối với Rotor lồng sóc thì 0.8< ηđc <0.95.V ì hiệu suất động cơ điện tương đối cao nên để cho tính toán được đơn giản, người ta thường cho phép

bỏ qua hiệu suất, lúc này lấy

Pđ ≈ PđmĐối với các thiết bị điện làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại như : cần trục,máy hàn, khi tính toán phụ tải chúng ta quy đổi về công suất định mức ở chế độlàm việc dài hạn, tức là quy đổi về chế độ làm việc có hệ số tiếp điện ε% =100% Công thức quy đổi như sau:

Đối với động cơ

Pđ ∼ P’

đm= Pđm εñm

P’

đm công suất định mức đã qui đổi về chế độ làm việc dài hạn,

Pđm ,εđm các tham số định mức có trong lý lịch máy

Đối với MBA của lò điện, công suất đặt là:

Pđ = Sđm cosϕđm

Sdm công suất biểu kiến định mức của MBA ghi trong lý lịch máy

Đối với máy dạng biến áp (máy hàn)

Trang 22

đm=Sđm cos ϕđm εñm

2.3.2 Công suất trung bìnhP tb

Phụ tải trung bình là một đặc trưng của phụ tải trong một khoảng thời giannào đó Tổng của phụ tải trung bình của các thiết bị sẽ được đánh giá giới hạn của phụ tải tính toán

Phụ tải tính tóan trung bình sau một khoảng thời gian t bất kỳ được xác định nhưsau:

Ptb =

t

dt P

t

∫

0

.

Phụ tải trung bình thực tế được tính theo công thức :

Đối với 1 thiết bị

Ptbmax ; Qtbmax ; hay Ptbnăm ; Qtbnăm.

Phụ tải trung bình tính theo dòng điện.

Đối với lưới điện 3 pha,ta tìm được bằng biểu thức:

Itb =

3

2 2

ñm

tb tb U

Q

P +

Từ các giá trị của phụ tải trung bình ta có thể xác định được phụ tải tính toán, tính tổn thất điện năng Phụ tải trung bình được xác định ứng với một ca làm việc, một tháng hoặc một năm

2.3.3 Phụ tải cực đại P max

Phụ tải cực đại chia ra làm 2 nhóm:

2.3.3.1 Phụ tải cực đại P max

Là phụ tải trung bình lớn nhất tính trong khỏang thời gian tương đối ngắn,thời gian được tính khoảng 5-10 đến 20 phút tương ứng với một ca làm việc có phụ tải lớn nhất trong ngày Phụ tải cực đại đôi khi cũng được dùng như phụ tải tính toán

Trang 23

Phụ tải cực đại dùng để kiểm tra tính chịu nhiệt của thiết bị, như dây dẫn

………

2.3.3.2.Phụ tải đỉnh nhọn P đn

Là phụ tải cực đại xuất hiện từ 1-2s Phụ tải đỉnh nhọn được dùng để kiểmtra điều kiện tự khởi động của động cơ, thiết bị bảo vệ Phụ tải đỉnh nhọn thườngxảy ra khi động cơ khởi động

2.3.3.3 Phụ tải tính toán P tt

Là thành phần chủ yếu để chọn thiết bị trong cung cấp điện

Phụ tải tính toán là phụ tải giả thiết không đổi và được xem như là tương đương với phụ tải thực tế Khi chọn phụ tải tính toán phải đảm bảo an toàn

Sự phát nhiệt của các thiết bị thường dao động trong khoảng 30phút vì vậy thường lấy trị số trung bình của phụ tải lớn nhất trong khoảng thời gian 30phút để làm phụ tải tính toán ( còn gọi là phụ tải nữa giờ)

2.4 CÁC HỆ SỐ TÍNH TOÁN

2.4.1 Hệ số K sử dụng: K sd

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

Thiết bị sử dụng được sử dụng theo công thức sau:

Đối với một thiết bị:

ksd =

dm

tb P P

Đối với một nhóm có n thiết bị:

ksd =

dm

tb P

n i tbi P P

1 1

Khi vẽ được đồ thị phụ tải thì hệ số sử dụng có thể được tính nếu

ñm

1 1 2

2 1 1

t P

t P t P k

+ + +

Trang 24

Hộ tiêu thụ Thiết bị ksd cosϕ

Các động cơ mang tải

đầy làm việc liên tục

Các động cơ điện của

các máy gia công kim

Các dây chuyền tự độngCác máy của phân xưởng trên (máy dập trục khuỷu máy rèn, máy rèn khuôn nóng…)

Phân xưởng đúc (các tang trống quay mài, máy nghiền bi…)Băng tải băng nâng, truyền và các máy ghép bộ với chúngCần trục, cầu trục, palăng điện trong các phân xưởng cơ khí, phân xưởng lắp ráp và các máy của phân xương cơ khí, phân xưởng lắp ráp và các phân xưởng tương tự

Trong các phân xưởng đúc, rèn

và các phân xưởng tương tựCác lò điện trở thiết bị nung nóng, tủ làm việc chu kì, thùng nung nóng

Lò điện trở làm việc liên tục có băn tải máy đẩy

Các động cơ máy phát hàn nhiều mỏ hàn

Đèn sợi đốtĐèn huỳnh quang

0,650,14

0,22 –0,250,6

0,25 –0,350,30,6

0,060,09

0.70.750.60.750.880.3

0.350.350.70.8 – 0.850.85 – 0.9

0,80,6

0,650,7

0,66

0.6 –0,650,7

0,450,45

0,950,350,70,870,870,35

0.550.650.71.00.95

Trang 25

Hệ số sử dụng nói lên mức độ sử dụng, mức độ khai thác công suất củathiết bị điện trong một chu kỳ làm việc Hệ số sử dụng là một số liệu dùng đểtính phụ tải tính toán

2.4.2 Hệ số phụ tải k pt

Hệ số phụ tải hay còn gọi là hệ số mang tải la tỷ số giữa hệ số giữa công suất thực tế với công suất định mức Thường ta phải xét hệ số phụ tải trong một khoảng thời gian nào đó,

Hệ số nhu cầu là tỉ số giữa phụ tải tính toán và công suất định mức

Thường hệ số kmax và knc được dùng tính cho phụ tải tác dụng Thực tế knc thường

do kinh nghiệm vận hành được tổng kết lại

knc=Ptt /Pđm =(Ptt /Ptb).( Ptb /Pđm)=kmax.ksd

Trong thực tế hệ số nhu cầu thường do kinh nghiệm vận hành mà tổng kết lại

có thể tra bảng 2-1 trang 616 sách cung cấp điện tác giả Nguyễn Xuân Phú tìm

k Σ

−

1

2.4.4 Hệ số thiết bị hiệu quả n hq

Số thiết bị hiệu quả là số thiết bị có cùng công suất và chế độ làm việc Đòi hỏi phụ tải bằng phụ tải tính toán của nhóm phụ tải thực tế (gồm có các thiết

bị có các chế độ làm việc và công suất khác nhau)

Nếu số thiết bị nhỏ n< 4 thì nhqđược tính:

Trang 26

Nếu số thiết bị nhỏ n > 4 thì nhq và giá trị của k < kb cho trong bảng, kb ứng với hệ số sử dụng tổng hợp, thì có thể lấy nhq = n

Bảng điều kiện để xác định nhq

Nếu ksd < 0,2 thì xác định số thiết bị hiệu quả như sau:

Phân riêng số thiết bị có công suất lớn hơn một phần hai công suất của thiết bị có công suất lớn nhất trong nhóm:

Pi 2

max

P

≥

Xác định số thiết bị n1 của nhóm này

Xác định tổng công suất định mức của nhóm n1 thiết bị

Tìm các giá trị tương đối:

Tìm các giá trị tương đối

95 , 0

n

P n

P

−

− +

Xác định giá trị tương đối

nhq = n × n*

hq

nhq là số thiết bị làm việc hiệu quả để xác định phụ tải tính toán

2.4.2.5 Hệ số cực đại k max

Là tỉ số giữa phụ tải tính toán và phụ tải trung bình trong khoảng thời gian

xét Hệ số cực đại tính với một ca làm việc có phụ tải lớn nhất kmax thường đượckhảo sát theo đường cong kmax∈ f(ksd và nhq) được tra bởi đồ thị ở hình 3-5 trang 32 sách cung cấp điện

sd k n k

Ngoài ra ta có thể tra Bảng tra trị số kmax theo ksd và nhq dưói đây để tìm kmax

Bảng tra trị số k max theo k sd và n hq

Trang 27

2.142.001.881.801.721.651.111.521.451.411.371.341.281.241.211.191.171.161.141.121.111.101.101.091.081.081.081.071.071.071.061.061.06

1.871.761.661.581.521.471.431.361.321.281.261.241.211.191.171.151.141.131.121.101.101.091.081.071.061.051.051.051.051.051.051.051.04

1.651.571.511.451.401.371.341.281.251.231.211.201.171.161.151.131.121.111.111.101.101.191.081.071.061.051.051.051.051.051.051.051.04

1.461.411.371.331.301.281.261.231.231.201.181.161.151.141.131.121.121.111.101.091.091.081.081.071.071.061.051.051.051.051.051.051.03

1.291.261.231.211.201.181.161.151.131.121.111.111.101.101.091.091.081.081.071.061.061.051.051.051.051.041.041.041.041.031.031.031.03

1.141.121.101.091.081.081.071.071.071.071.061.061.061.051.051.051.041.041.031.031.031.021.021.021.021.021.011.011.011.011.011.011.01

1.051.041.041.041.041.031.031.031.031.031.031.031.031.031.021.021.021.021.021.021.021.021.021.021.021.021.011.011.011.011.011.011.01

2.4.2.6 Hệ số đồng thời.

Các hộ dùng điện không phải lúc nào cũng được đóng điện trong mạng,

mà ở từng thời điểm nhất định một số này được đóng, một số khác lại được cắtra.Tính chất này của phụ tải được biểu thị bởi hệ số kđt

Trang 28

Trong đó : m – số lượng các thiết bị dang làm việc

N- tổng số thiết bị có trong nhómĐối với nhóm tiêu thụ điện đồng nhất, hệ số đồng thời có thể xác định theo côngthức:

Kđt =

n m

Trên thực tế các thụ điện đóng điện vào lưới một cách ngẫu nhiên.Cho nên xácđịnh hệ số đồng thời chỉ có thể dựa vào quan điểm của xác suất thống kê

Nếu giá trị tính toán lớn hơn 1 thì lấy bằng 1

Trường hợp nhóm thụ điện không đồng nhất thì thay n bằng nhq

2.5 XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN (PTTT)

Thiết kế cung cấp điện cho các xí nghiệp bao gồm hai giai đoạn:Giai đoạnlàm thiết kế và giai đoạn bản vẽ thi công.Trong giai đoạn làm nhiệm vụ thiết kế(hoặc thiết kế kỹ thuật ),ta tính toán sơ bộ gần đúng phụ tải dựa trên cơ sở tổngcông suất đã biết của các hộ tiêu thụ (bộ phận, phân xưởng hay khu nhà…).Ởgiai đoạn thiết kế thi công ,ta tiến hành xác định phụ tải dựa vào các số liệu cụthểvề các hộ tiêu thụ của các bộ phận, phân xưởng v.v

Khi có một hệ thống cụ thể, thì yêu cầu xác định một cách chính xác phụtải điện ở các câp của hệ thống.Do vậy , ngoài việc xác định phụ tải tính toánchúng ta còn phải tính đến tổn thất công suất ở các cấp trong hệ thống

Trong HTCCĐ tổn thất công suất xảy ra chủ yếu trên dây dẫn và trongMBA

Nguyên tắc chung để tính phụ tải tính toán của HT là tính từ thiết bị dùngđiện ngược về nguồn, tức là tiến hành từ bậc thấp đến bậc cao của HT CCĐ

2.5.1 Cách chọn phương pháp tính.

1 Để xác định PTTT của các hộ tiêu thụ riêng biệt ở điểm nút điện ápdưới 1000V trong lưới điện phân xưởng nên dùng phương pháp số thiết bị hiệuquả nhq bởi vì phương pháp này cho kết quả tương đối chính xác,hoặc theophương pháp thống kê

2 Để xác định phụ tải ở các cấp cao của HTCCĐ, tức là tính từ thanh cáicác phân xưởng hoặc thanh cái TBA đến đường dây CC cho xí nghiệp nên dùng

Trang 29

phương pháp dựa trên cơ sở giá trị trung bình và các hệ số kmax, khd nhiều trườnghợp lấy giá trị kmax , khd trong giới hạn 1,05 đến 1.2.

3 Khi tính toán sơ bộ ở giai đoạn làm nhiệm vụ thiết kế với các cấp cao

áp của HTCCĐ Có thể sử dụng phương pháp tính toán theo công suất đặt và hệ

số nhu cầu.Trong một số trường hợp cá biệt có thể tính theo phương pháp suấttiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm hoặc PP suất phụ tải trên một đơn

vị diện tích sản xuất

2.6 CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐịNH PHụ TảI TÍNH TOÁN

2.6.1 Xác định phụ tải tính toán theo suất tiêu hao năng lượng.

2.6.1.1 Xác định phụ tải tính toán theo suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm

w0 suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm, kWh

Tmax thời gian sử dụng công suất lớn nhất, giờPhương 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…

2.6.1.2 Xác định phụ tải tính toán theo điện năng cho một đơn vị diện tích

Công thức :

Ptt = P0 FTrong đó

F: diện tích sản xuất (m2) ( là diện tích để lắp đặt máy)

P0 : suất tiêu Thụ điện năng trên 1 m2 sản xuất(Kw/m2 )Giá trị P0 có thể tra trong sổ tay Giá trị P0 của từng hộ tiêu thụ do kinhnghiệm vận hành thống kê lại mà có

Phương pháp này chỉ cho kết qủa gần đúng, vì vậy nó thường được dùngtrong giai đoạn thiết kế sơ bộ Nó cũng được dùng để tính phụ tải các phânxưởng có mật độ máy móc sản xuất tương đối đều

2.6.2.Xác định phụ tải tính toán theo hệ số đồng thời

Hệ số đồng thời thể hiện tính chất làm việc đồng thời của các phụtải.Theo phương pháp này công suất tính toán được xác định dựa vào công suất

Trang 30

lớn nhất tại các thời điểm cực đại Thông thường chọn 2 thời điểm cực đại làcực đại ngày và cực đại đêm.

đ đt

n

i đmi

n đt

P k

Trong đó kn

đt, kđ

đt hệ số đồng thời tại các thời điểm cực đại ngày và cực đại đêm.thường được áp dụng thuận tiện cho các nhóm có công suất hơn kém nhau không quá 4 lần.Thực tế áp dụng với phụ tải sinh hoạt

2.6.3 Xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu:

=

i ñi nc

P Q

cos

Áp dụng để tính toán của nhóm thiết bị có cùng chế độ làm việc

2.6.4 Xác định phụ tải theo hệ số cực đại k max và công suất định mức P đm

Khi không có các số liệu cần thiết để áp dụng các phương pháp tương đốiđơn giản đã nêu ở trên, hoặc khi cần nâng cao độ chính xác của phụ tải tính toánthì nên dùng theo phương pháp tính theo hệ số cực đại

Công thức tính

Ptt = kmax ksd PđmTrong đó

Trang 31

Khi sử dụng công thức này trong một số trường hợp cụ thể ta có thể sửdụng công thức gần đúng sau:

ñm ñm tt

Trong đó: kpt là hệ số phụ tải từng máy

Nếu không có số liệu chính xác, hệ số ohụ tải có thể lấy gần đúng như

kpt = 0.9 đối với thiết bị làm việc ở chế độ dài hạn

kpt = 0.75 đối với thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại

1 2

2 1 2

2 1

P

P P

k P

P P

k P

Hệ số ki được xác định:

Trang 32

ki = 0 , 41

5

04 , 0

Đối với mạng điện cao áp

hú ý: Phụ tải tổng hợp của hai nhóm phải được xác định ở cùng một thời điểm Nếu các phụ tải thành phần không không ở cùng thời điểm thì cần tính tới hệ số tham gia vào cực đại của chúng

2.6.5.2 Phương pháp tổng hợp theo hệ số nhu cầu

Nếu các nhóm phụ tải có cùng tính chất, thì coi mỗi nhóm là một hộ dùng điện với hệ số sử dụng tổng hợp của nhóm, lúc đó công suất tổng được xác định theo hệ số nhu cầu

PΣ = knc.ch ∑

i i P

Trong đó hệ số nhu cầu tổng hợp:

2.7 PHƯƠNG PHÁP TÍNH MỘT SỐ PHỤ TẢI ĐẶT BIỆT

2.7.1 Tính toán đối với thiết bị một pha

Khi trong mạng vừa có thiết bị 3pha (thiết bị cân bằng) và cũng vừa có thiết bị một pha (thiết bi không cân bằng) thì phải phân bố các thiết bị đó lên ba pha sao cho trị số không cân bằng là nhỏ nhất Khi đó phụ tải tính toán được tínhnhư sau

2.7.1.1 Nếu phần công suất của thiết bị không cân bằng nhỏ hơn 15% tổng

công suất của thiết bị cân bằng và thiết bị không cân bằng thì các thiết bị một pha sử dụng điện áp pha được coi như thiết bị 3 pha có công suất tương đương

Pđm3pha = ∑ +∑

j phaj tb i

2.7.1.2 Nếu phần công suất của thiết bị không cân bằng lớn hơn 15%

tổng công suất của các thiết bị tại thời điểm đang xét quy đổi về phụ tải định mức ba pha như sau:

+ Trường hợp các thiết bị một pha sử dụng điện áp pha của mạng:

Pđm3pha = ∑

i phai tb

P 3 + 3 Pđm1 pha (max)Trong đó P1pha (max) pha có phụ tải lớn nhất

+ Trường hợp các thiết bị một pha đấu vào điện áp dây

Trang 33

⇒ Ptt = ∑

i phai tb

P 3 + 3 P1 pha (max)

Trong đó P1pha (max) pha có phụ tải lớn nhất

+ Trường hợp trong mạng một pha vừa có thiết bị một pha nối vào điện

áp dây và vừa có thiết bị một pha đấu vào điện áp pha: thì ta phải qui đổi về

cùng một sơ đồ đấu dây Khi đó phụ tải tính toán được tính như sau

⇒ Ptt = Pcb + 3 Pqđ(max)Trong đó Pqđ(max) được so sánh từ 3 pha như sau:

Pqđa = Pab.p(ab)a + Pac.p(ac)a + Pao

Pqđb = Pba.p(ba)b + Pbc.p(bc)b + Pbo

Pqđc = Pcb.p(cb)c + Pca.p(ca)c + PcoSau đó chọn ra pha nào có công suất lớn nhất thì đó là Pqđ(max)

Trong đó p(ab)a p(ba)b p(cb)c ……… : là các hệ số qui đổi được tra bảng2.6

Hệ số quy đổi phụ tải 1 pha nối vào điện áp dây thành phụ tải 1 pha nối vào điện

1.17-0.170.861.44

1.000.581.16

0.890.110.380.96

0.840.160.300.88

0.800.200.220.80

0.720.280.090.67

0.640.36-0.050.53

0.50.5-0.290.29



 2.7.2 Tính phụ tải đỉnh nhọn

Phụ tải đỉnh nhọn là phụ tải cực đại xuất hiện trong khoảng 1_2 giây

Phụ tải đỉnh nhọn thường được tính dưới dạng dòng điện đỉnh Iđn Chúng tatính Iđn để kiểm tra độ lệch điện áp, chọn các thiết bị bảo vệ, tính toán tự khởiđộng của động cơ…

Chúng ta không chỉ quan tâm đến giá trị của dòng điện đỉnh nhọn mà cònquan tâm đến tần số xuất hiện của nó Trong mạng điện dòng điện đỉnh nhọnxuất hiện khi động cơ khởi động, lò hồ quang hoặc máy hàn làm việc…

Đối với một máy, dòng điện đỉnh nhọn tính bằng dòng điện mở máy

Iđm = Imm = kmm Iđm

Trang 34

Trong đó

kmm _ bội số mở máy của động cơ

Nếu trong động cơ không có giá trị thì ta có thể chọn theo các dữ liệu sau

Đối với động cơ một chiều thì chọn kmm = (10 –30)

Đối với động cơ lồng sóc thì kmm = (5 – 7)

Đối với máy biến áp hàn và lò hồ quang kmm≥ 3

Đối với một nhóm máy, dòng điện đỉnh nhọn xuất hiện khi máy có dòngđiện mở máy lớn nhất trong nhóm mở máy, còn các máy khác làm việcbình thường Công thức tính như sau:

Iđn = Imm(max) + (Itt – ksd .Iđm(max)) Trong đó

 Imm(max) _ dòng điện mở máy lớn nhất trong tất cả các dòng điện mở máy của các động cơ trong nhóm;

 Itt _ dòng điện tính toán của nhóm máy; ksd _ hệ số sử dụng của động

cơ có dòng điện mở máy lớn nhất

Ví dụ: Tính dòng điện đỉnh nhọn của đường dây cung cấp cho một cần

trục Số liệu về phụ tải như sau:

151515

0.760.720.75

i Pñmi εñmi =(12 + 4 + 8) 0, 15 = 9,3kW

=

3 1

i Pñmi εñmi tgϕi = 12. 0, 15 0,85+ 4 0, 15 1+8 0 , 15 0,88 =8,2kVA

Trang 35

.

S S

S = + ∆

Điểm 4: điểm tổng hạ áp của các tram BA phân xưởng Tai đây phụ tải tính toán

có thể tính bằng phương pháp hệ số nhu cầu hoặc tổng hợp các phụ tải tại cácđiểm 4

B1

6 ÷ 20 kV 7

1 1 1

2 2

2 4

Điếm 2: Với nhóm thiết bị làm việc ở chế độ khác nhau → Xác định P tt bằng phương pháp số thiết bị hiệu quả.

P tt = K M P tb

.

2 2

2 P jQ

Trang 36

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 hay chi phí vềkim loại màu là thấp nhất

Xác định tâm phụ tải

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

Xác định trục tọa độ phụ tải

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

Thuận tiện việc vận hành

An toàn cho người vận hành và thiết bị

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

Mặt Bằng Phụ Tải

x 0

y

Xi

Yi

Trang 37

X P

Y P

Với

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

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

Câu hỏi ôn tập

1 Hãy nêu các phương pháp xác định phụ tải tính toán

2 Đồ thị phụ tải là gì? Tại sao phải xây dựng phụ tải hàng ngày, hàng tháng, hàngnăm

3 Hãy nêu các đại lượng và hệ số tính toán thường gặp? Ý nghĩa của từngthông số trong quá trình thiết kế cung cấp điện

4 Cho một phân xưỡng cơ khí có chiều dài 30m chiều rộng 20m gồm có cácthiết bị sau:

stt Thiết bị

P đm (kw) / thiết

bị cosϕ K sd U ( v) pha A pha B pha C Thiết bị 3pha

Hãy xác định Stt , Qtt và Itt cho phân xưỡng

5 Cho một phân xưỡng cơ khí có chiều dài 30m chiều rộng 20m gồm có cácthiết bị sau:

Trang 38

a Hãy xác định tâm phụ tải điện cho phân xưỡng

b Tính Stt , Itt cho phân xưỡng

6 Hãy tính phụ tải tính toán của một phân xưởng cơ khí có các máy sau

bộMáy cưa dài

10.6524.54.52.8

11.364.54.52.8

0.60.650.60.60.60.6

BÀI 3 CHỌN PHƯƠNG ÁN CUNG CẤP ĐIỆN

3.1 KHÁI QUÁT

Phương án cung cấp điện gồm các vấn đề sau đây: chọn cấp điện áp, nguồn điện áp, sơ đồ nối dây,phương thức vận hành, đó là những vấn đề rất quan trọng được đặt ra ngay từ khi xây dựng là vì nó trực tiếp phát huy tính hiệuquả của cung cấp Xác định chính xác sẽ không gây hiệu quả xấu về lâu dài Do

đó để xác định được phương án cung cấp điện hợp lý nhất thì ta phải xác định các dữ liệu ban đầu như là nhu cầu về điện năng, đồng thời xác định tính kinh tế cho các phương án

Một số phương án cung cấp điện đạt được yêu cầu cung cấp điện là:

Trang 39

 Đảm bảo chất lượng điện tức là đảm bảo được tần số và biên độ điện áptrong phạm vi cho phép

 Đảm bảo độ tin cậy, tính liên tục cung cấp điện sao cho phù hợp với yêucầu phụ tải

 Thuận tiện trong vận hành, quá trình lắp ráp và sửa chữa

 Đạt được các chỉ tiêu về kinh tế và kỹ huật hợp lý

Ngoài ra, khi thiết kế công trình cụ thể ta phải xem xét thêm các yếu tố sau:đặc điểm của quá trình công nghệ, yêu cầu cung cấp điện của phụ tải, khả năngcấp vốn và thiết bị, trình độ kỹ thuật chung của công nhân

3.2 CHỌN ĐIỆN ÁP ĐỊNH MỨC CỦA MẠNG ĐIỆN

Để đảm bảo tính cung cấp điện ta phải chọn nguồn điện thoả mảng các yêu cầu sau

 Đảm bảo công suất cấp điện cho phụ tải

 Phải gần phụ tải điện

Cấp điện áp của mạng điện là yếu tố rất quan trọng trong quá trình truyềntải điện là vì ảnh hưởng trực tiếp đến chọn thiết bị, tổn thất điện năng, độ sụt áp

và chi phí trong vận hành Bởi vì

Nếu ta chọn đường dây có cấp điện áp cao

Lợi : Các dạng tổn thất về điện

Chi phí kim loại màuThiệt hại: Chi phí giải tỏa hành lang an toàn

Trang 40

Chi phí thiết bịKhông an toàn Nếu ta chọn đường dây có cấp điện áp thấp

Lợi : An toàn

Chi phí giải tỏa hành lang an toàn Chi phí thiết bị

Thiệt hại : Các dạng tổn thất về điện

Chi phí kim loại màu

Để định hướng cho điện áp cung cấp ta cần tính toán điện áp theo công thứcsau:

_ Nếu tính theo công suất

U = 4 , 34 1 + 16 P

trong đó

U - Điện áp của mạng Kvl- Chiều dài đường dây, Km P- Công suất truyền tải, MWCông thức này chỉ đúng khi khoảng cách giữa phụ tải và nguồn điện khôngquá 250km và dung lượng của phụ tải nhỏ hơn 60MVA Nếulớn hơn ta sử dụngcông thức sau

Giá trị gần đúng về công suất truyền tải và khoảng cách truyền tải của các

mạng có cấp điện áp khác nhau

Hiện nay ở nước ta có các cấp điện áp như sau:

Cấp điện áp

của mạng

Loại đường dây

Công suất truyền

tải

Khoảng cách, km

Định dạng
Số trang	207
Dung lượng	7,44 MB