bài giảng cung cấp điện

BÀI GIẢNG CUNG CẤP ĐIỆN Biên soạn: Phạm Khánh Tùng Bộ môn Kỹ thuật điện – Khoa Sư phạm kỹ thuật hnue.edu.vn\directory\tungpk CHƯƠNG 4: SƠ ĐỒ CUNG CẤP ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP Các yêu cầu chung với sơ đồ cung cấp điện 1.1 Đặc điểm Khi thiết kế cần lưu ý yếu tố: - Điều kiện khí hậu địa hình - Các thiết bị đặc biệt đòi hỏi độ tin cậy cấp điện cao - Đặc điểm qui trình công nghệ CHƯƠNG 4: SƠ ĐỒ CUNG CẤP ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP Để đảm bảo cấp điện an toàn sơ đồ cung cấp điện phải có cấu trúc hợp lý: + Giảm số mạch vòng tổn thất, nguồn cấp điện phải đặt gần thiết bị dùng điện + Phần lớn xí nghiệp cấp điện từ mạng hệ thống điện khu vực (quốc gia) + Việc xây dựng nguồn cung cấp tự dùng cho xí nghiệp nên thực cho số trường hợp đặc biệt CHƯƠNG 4: SƠ ĐỒ CUNG CẤP ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP - Các hộ xa hệ thống lượng, liên hệ với hệ thống hệ thống không đủ công suất - Khi có đòi hỏi cao tính liên tục cấp điện, lúc nguồn tự dùng đóng vai trò nguồn dự phòng - Do trình công nghệ cần dùng lượng lớn nhiệt năng, nước nóng trường hợp thường xây dựng nhà máy nhiệt điện vừa để cung cấp vừa để cấp điện hỗ trợ hệ thống điện CHƯƠNG 4: SƠ ĐỒ CUNG CẤP ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP 1.2 Yêu cầu với sơ đồ cung cấp điện a) Độ tin cậy cấp điện Sơ đồ phải đảm bảo tin cậy cấp điện theo yêu cầu phụ tải - Hộ loại I: phải có nguồn cấp điện, sơ đồ phải đảm bảo cho hộ tiêu thụ không mất điện, gián đoạn thời gian thiết bị tự động đóng nguồn dự phòng - Hộ loại II: cấp hai nguồn điện Việc lựa chọn số nguồn cấp điện phải dựa thiệt hại kinh tế ngừng cấp điện - Hộ loại III: cần cấp điện từ nguồn CHƯƠNG 4: SƠ ĐỒ CUNG CẤP ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP b) An toàn cấp điện Sơ đồ cung cấp điện phải đảm bảo an toàn tuyệt đối cho người vận hành trạng thái vận hành Ngoài phải đảm bảo yêu cầu kỹ thuật đơn giản, thuật tiện vận hành, có tính linh hoạt cao xử lý cố, có biện pháp tự động hoá c) Tính kinh tế Sơ đồ phải có tiêu kinh tế hợp lý nhất vốn đầu tư chi phí vận hành phải lựa chọn tối ưu CHƯƠNG 4: SƠ ĐỒ CUNG CẤP ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP 1.3 Biểu đồ phụ tải Biểu đồ phụ tải vòng tròn có diện tích phụ tải tính toán phân xưởng theo tỷ lệ xích tuỳ chọn Si Si   R m  R i   m i Si - phụ tải tính toán phân xưởng i (kVA) m - tỷ lệ xích tuỳ chọn (kVA/cm2 ; mm2) CHƯƠNG 4: SƠ ĐỒ CUNG CẤP ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP + Mỗi phân xưởng có biểu đồ phụ tải, tâm trùng với tâm phụ tải Gần lấy tâm hình học phân xưởng + Các trạm biến áp phân xưởng phải đặt gần tâm phụ tải để giảm độ dài mạng giảm tổn thất + Biểu đồ phụ tải cho ta biết phân bố, cấu phụ tải CHƯƠNG 4: SƠ ĐỒ CUNG CẤP ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP 1.4 Xác định tâm qui ước phụ tải điện - Nếu phân xưởng có phụ tải phân bố diện tích nhà xưởng, tâm phụ tải lấy trùng với tâm hình học phân xưởng - Trường hợp phụ tải phân bố không tâm phụ tải phân xưởng xác định giống trọng tâm khối vật thể - Lúc trọng tâm phụ tải điểm M(x0, y0, z0) có toạ độ: CHƯƠNG 4: SƠ ĐỒ CUNG CẤP ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP n x0  S x i i 1 n S n i y0  i i 1 S y i i 1 n S i 1 i n i z0  S z i i i 1 n S i i 1 Si - phụ tải phấn xưởng thứ i xi, yi, zi - toạ độ phụ tải thứ i theo hệ trục toạ độ tuỳ chọn Lưu ý: Chỉ xét đến tọa độ theo chiều cao (trục Oz) phụ tải bố trí độ cao khác CHƯƠNG 4: SƠ ĐỒ CUNG CẤP ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP Trường hợp có n máy giống mắc song song ' S P  n.P  PN  n  Sđm.ba ' ba '    Như tổn thất công suất có quan hệ Pba'  a  b.S2 Với a  n.P0' PN' b n Sđm Đường đồ thị biểu diễn tổn thất công suất đường parabol, độ dốc phụ thuộc vào hệ số b CHƯƠNG 4: SƠ ĐỒ CUNG CẤP ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP Tổn thất trạm biến áp với chế độ máy, máy máy biến áp làm việc CHƯƠNG 4: SƠ ĐỒ CUNG CẤP ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP Vậy ta tính giá trị công suất, mà đưa thêm máy vào làm việc song song, tức từ vận hành n sang (n+1) máy cách cho tổn thất ứng với n (n+1) máy Spt  '  Spt  ' '    n  1.P0   n.P  PN  PN  n n 1  Sđm   Sđm  ' Spt  Sđm P0' n (n  1) ' PN CHƯƠNG 4: SƠ ĐỒ CUNG CẤP ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP Từ biểu thức xác định giá trị S1 S2 đồ thị S1  Sđm P0' ' PN ứng với n = S2  Sđm P0' ' PN ứng với n = CHƯƠNG 4: SƠ ĐỒ CUNG CẤP ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP Ví dụ: Trạm biến áp gồm máy giống có thông số Sđm = 560 kVA; ΔP0 = 2,5 kW; ΔPN = 9,4 kW Hãy xác định thời điểm đóng thêm máy biến áp theo quan điểm vận hành kinh tế trạm biến áp Giải: Thời điểm để đóng máy biến áp thứ S1  Sđm P0' 2,5 '  560  408 (kVA ) PN 9,4 Thời điểm để đóng máy biến áp thứ S2  Sđm P0' 2,5 '  560  707 (kVA ) PN 9,4 CHƯƠNG 4: SƠ ĐỒ CUNG CẤP ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP b Theo tổn thất điện trạm biến áp + Phương thức vận hành theo tổn thất công suất nhỏ nhất đơn giản, nhiên lại chưa hoàn toàn xác, tính toán kinh tế kỹ thuật lại kể đến tổn thất điện năng, yêu cầu trạm biến áp vận hành cho tổn thất điện trạm biến áp nhỏ nhất + Tổn thất điện ∆A hàng năm tính biểu thức  Stt    A  P t  P   Sđm  ' ' N CHƯƠNG 4: SƠ ĐỒ CUNG CẤP ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP Như ứng với chế độ làm việc máy biến áp (làm việc ca, ca, ca) ta có trị số t τ coi không đổi Tối thiểu hóa hàm tổn thất băng cách lấy đạo hàm hàm ∆A = f(S) cho không A 0 S Từ tính dung lượng tối ưu Stư (∆A → min) CHƯƠNG 4: SƠ ĐỒ CUNG CẤP ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP Đo lường kiểm tra trạm biến áp Các dụng cụ đo lường kiểm tra trạm biến áp trạm phân phối trung tâm xí nghiệp công nghiệp đặt để theo dõi chế độ làm việc trang thiết bị điện xác định trạng thái Các thiết bị đo lường kiểm tra phải đặt cho nhân viên vận hành, trực theo dõi số chúng cách dẽ dàng Các dụng cụ đo lường kiểm tra đường dây trạm đặt theo số mẫu: CHƯƠNG 4: SƠ ĐỒ CUNG CẤP ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP a Với đường dây: CHƯƠNG 4: SƠ ĐỒ CUNG CẤP ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP b Với trạm biến áp: CHƯƠNG 4: SƠ ĐỒ CUNG CẤP ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP Lựa chọn cấp điện áp cho hệ thống cung cấp điện 4.1 Các cấp điện áp dùng hệ thống - Theo chức năng: + Cung cấp trực tiếp cho thiết bị + Truyền tải điện đến hộ tiêu thụ a Điện áp cấp đến thiết bị: + Thiết bị động lực: 127/220; 220/380; 380/660 V + Các động công suất lớn ÷ 10 kV + Thiết bị công nghệ khác: công suất đến 10 MVA cấp qua máy ÷ 20 kV, công suất 15 ÷ 45 MVA cấp qua máy 35 ÷ 110 kV + Thiết bị chiếu sáng 220; 110; 30; 12 V CHƯƠNG 4: SƠ ĐỒ CUNG CẤP ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP b Điện áp truyền tải phân phối: Từ nguồn (hệ thống) đến xí nghiệp (trạm biến áp trung tâm, trạm phân phối) + Miền Bắc: (220); 110; 35; 22; 10; 6; 0,4; 0,2 kV + Miến Nam: (220), 66; 31,5; 13,2; 6,6; 0,2 kV CHƯƠNG 4: SƠ ĐỒ CUNG CẤP ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP 4.2 Lựa chọn điện áp tối ưu cho hệ thông cung cấp điện - Lựa chọn điện áp cho xí nghiệp có ý nghĩa kinh tế rất lớn, đo phải so sánh kinh tế - kỹ thuật từ nhiều phương áp - Trước tiên phương án điện áp cho xí nghiệp đưa ra, sau tính hàm chi phí tính toán chúng Z tt  a vh  a tc .K  C A So sánh tìm Zmin từ xác định phương án chọn tìm cấp điện áp tối ưu nằm dãy điện áp tiêu chuẩn CHƯƠNG 4: SƠ ĐỒ CUNG CẤP ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP + Ngoài thực tế nhiều cần biết điện áp tối ưu dẫy qui chuẩn (trong trường hợp làm qui hoạch định hướng phát triển) xác định cách xây dựng hàm liên tục chi phí tính toán theo điện áp Z tt  f U  Tối thiểu hóa hàm chi phí từ tìm Utư Z 0 U CHƯƠNG 4: SƠ ĐỒ CUNG CẤP ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP Một số công thức kinh nghiệm để tính điện áp tối ưu theo đại lượng: công suất, khoảng cách truyền tải điện áp: U  S  1,5.l U (kV) - điện áp truyền tải U  4,34 l  16.P P (MW) - công suất truyền tải U  164 P.l l (km) - khoảng cách cần truyền l U  17 P 16 tải