Giáo trình cung cấp điện

Giáo trình “Cung cấp điện” nhằm đáp ứng cho các cử nhân cao đẳng ngành cơ điện mỏ trường Cao đẳng kỹ thuật mỏ, được biên soạn nhằm phục vụ sự nghiệp đào tạo và cải cách giáo dục của Bộ giáo dục và Đào tạo

Giáo trình Cung cấp điện http://www.ebook.edu.vn Biên soạn: Đỗ Nh Trởng 3 LI NểI U t nc Vit Nam trong cụng cuc cụng nghip hoỏ - hin i hoỏ, nn kinh t ang trờn phỏt trin. Yờu cu s dng in v thit b in ngy cng tng. Vic trang b kin thc v h thng in nhm phc v cho nhu cu sinh hot ca con ngi, cung cp in nng cho cỏc thit b ca kh vc kinh th, cỏc khu ch xut, cỏc xớ nghip l rt cn thit. Vi mt vai trũ quan trng nh vy v xut phỏt t yờu cu, k hoch o to, chng trỡnh mụn hc ca Trng Cao ng Ngoi ng - Cụng ngh Vit Nht. Chỳng tụi ó biờn son cun giỏo trỡnh Cung cp in gm 5 chng vi nhng ni dung c bn sau: - Chng 1: Tớnh toỏn ph ti in - Chng 2: Tớnh toỏn tn tht in ỏp, tn tht cụng sut. - Chng 3: La chn cỏc thit b in trong li cung cp in. - Chng 4: Nõng cao h s cụng sut. - Chng 5: Tớnh toỏn chiu sỏng. Giỏo trỡnh cung cp in c biờn son phc v cho cụng tỏc ging dy ca giỏo viờn v l ti liu hc tp ca hc sinh. Do chuyờn mụn v thi gian cú hn nờn khụng trỏnh khi nhng thit sút, vy rt mong nhn c ý kin úng gúp ca ng nghip v bn c cun sỏch t cht lng cao hn. TC GI Giáo trình Cung cấp điện http://www.ebook.edu.vn Biên soạn: Đỗ Nh Trởng 4 GII THIU CHUNG V CUNG CP IN 1. LI IN V LI CUNG CP IN H thng in bao gm ba khõu: ngun in, truyn ti in v tiờu th in Ngun in l cỏc nh mỏy in (thu in, nhit in, in nguyờn t ) v cỏc trm phỏt in (iờzen, in mt tri). Tiờu th in bao gm tt c cỏc i tng s dng in nng trong cỏc lnh vc kinh t v i sng: cụng nghip, nụng nghip, lõm nghip, giao thụng vn ti, thng mi, dch v, phc v sinh hot truyn ti in t ngun phỏt n cỏc h tiờu th ngi ta s dng li in. Li in bao gm ng dõy ti in v trm bin ỏp. Li in nc ta hin cú nhiu cp in ỏp: 0,4KV, 6KV, 10KV, 22KV, 35KV, 110KV, 220KV v 500KV. Mt s chuyờn gia cho rng trong tng lai li in Vit nam ch nờn tn ti nm cp in ỏp: 0,4KV, 22KV, 110KV, 220KV v 500KV. Cú nhiu cỏch phõn loi li in: Cn c vo tr s ca in ỏp, chia ra li in siờu cao ỏp (500KV), li in cao ỏp (220KV, 110KV), li trung ỏp (35KV, 22KV, 10KV, 6KV) li in h ỏp (0,4KV). Cn c vo nhim v, chia ra li cung cp (500KV, 220KV, 110KV), li phõn phi (35KV, 22KV, 10KV, 6KV, 0,4KV). Ngoi ra cũn nhiu cỏch chia khỏc, Vớ d cn c vo phm vi cp in, chia ra li khu vc, li a phng: cn c vo s pha, chia ra li mt pha, hai pha, ba pha; cn c vo i tng cp in chia ra li cụng nghip, li nụng nghip, li ụ th 2. NHNG YấU CU I VI PHNG N CUNG CP IN Bt k mt phng ỏn (hoc d ỏn) cung cp in no cng phi tho món 4 yờu cu c bn sau: 2.1. tin cy cung cp in ú l mc m bo liờn tc cung cp in tu thuc vo tớnh cht ca h dựng in. Giáo trình Cung cấp điện http://www.ebook.edu.vn Biên soạn: Đỗ Nh Trởng 5 H loi 1: l nhng h rt quan trng khụng c mt in, nu xy ra mt in s gõy ra hu qu nghiờm trng. - Lm mt an ninh chớnh tr, mt trt t xó hi. ú l sõn bay, cng hang hi, khu quõn s, khu ngoi giao on, cỏc i s quỏn, nh ga, bn xe, trc giao thụng chớnh trong thnh ph - Lm thit hi ln i vi nn kinh t quc dõn. ú l khu cụng nghip, khu ch xut, du khớ, luyn kim, nh mỏy c khớ ln, trm bm nụng nghip ln Nhng h ny úng vai trũ quan trng trong nn kinh t quục dõn. - Lm nguy hi n tớnh mng con ngi. H loi 2: bao gm cỏc xớ nghip ch to hang tiờu dựng (nh xe p, vũng bi, bỏnh ko, nha ) v thng mi, dch v (khỏch sn, siờu th, trung tõm thng mi ln). Vi nhng h ny nu mt in s b thua thit v kinh t nh dn cụng,gõy th phm, ch phm phỏ v hp ng cung cp nguyờn liu hoc sn phm cho khỏch hang, lm gim sỳt doanh s v lói xut H loi 3: l nhn h khụng quan trng cho phộp mt in tm thi khi cn thit. ú l h ỏnh sang sinh hot ụ th v nụng thụn. 2.2. Cht lng in Cht lng in c th hin hai ch tiờu: tn s (f) v in ỏp (U). Mt phng ỏn cp in cú cht lng tt l phng ỏn m bo tr s tn s v in ỏp nm trong gii hn cho phộp. C quan Trung tõm iu Quc gia chu trỏch nhim iu chnh tn s chung cho h thng in. Vic m bo cho in ỏp ti mi im nỳt trờn li trung ỏp v h ỏp nm trong phm vi cho phộp l nhim v ca k s thit k v vn hnh li cung cp in. m bo cho cỏc thit b dựng in (ng c, ốn, qut, t lnh, ti vi) lm vic bỡnh thng yờu cu in ỏp t vo cc cỏc thit b dựng in khụng c chờnh lch quỏ 5% so vi tr s in ỏp nh mc. chờnh lch in ỏp so vi tr s nh mc gi l chờnh lch in ỏp, ký hiu l U. U = U U m Yờu cu: U 5%U m 2.3. Kinh t Tớnh kinh t ca mt phng ỏn cp in th hin qau hai ch tiờu: vn du t v phớ tn vn hnh. Giáo trình Cung cấp điện http://www.ebook.edu.vn Biên soạn: Đỗ Nh Trởng 6 Vn u t mt cụng trỡnh in bao gm tin mua vt t, thit b, tin vn chuyn, tin thớ nghim, th nghiờm, tin mua t ai, bự hoa mu, tin kho sỏt thit k, tim lp t, nghim thu. Phớ tn vn hnh bao g cỏc khon tin phi chi phớ trong quỏ trỡnh vn hnh cụng trỡnh in: Tin lng cỏn b qun lý, cỏn b k thut, cụng nhõn vn hnh, tin bo dng nh k, tin sa cha, trung i tu, tin th nghim, thớ nghim, tin tn tht in nng trờn cụng trỡnh in. Thng thỡ hai khon kinh phớ ny luụn mõu thun nhau, nu vn u t ln thỡ phớ tn vn hnh nh v ngc li. Vớ d: nu chn tit din dõy dn nh thỡ tin mua ớt i nhng tin tn tht in nng li tng lờn do in tr dõy ln hn. Vớ d: nu mua thit b in loi tt thỡ t nhng gim c phớ tn vn hnh do ớt phi sa cha, bo dng 2.4. An ton An ton l vn quan trng, thm chớ phi t lờn hang u khi thit k, lp t, vn hnh cụng trỡnh in. An ton cho cỏn b vn hnh, an ton cho thit b, cụng trỡnh in, an ton cho ngi dõn v cỏc cụng trỡnh dõn dng lõn cn. Ngi thit k v vn hnh cụng trỡnh in phi nnghiờm chnh tuõn th trit cỏc quy nh, ni quy an ton, vớ d khon cỏch an ton gia cụng trỡnh in v cụng trỡnh dõn dng, khong cỏch an ton t dõy dn ti mt t 3. MT S Kí HIU TRấN S CP IN TT Thit b in Ký hiu trờn bn v Mỏy phỏt in F, Trm bin ỏp Trm phõn phi Mỏy bin ỏp 2 cun dõy, 3 cun dõy Mỏy ct in Dao cỏch ly, cu dao Gi¸o tr×nh Cung cÊp ®iÖn http://www.ebook.edu.vn Biªn so¹n: §ç Nh− Tr−ëng 7 Dao cắt phụ tải, máy cắt phụ tải Cầu chì Máy biến dòng điện Dây dẫn Dây dẫn ghi rõ số dây Áp tô mát Khởi động từ Động cơ điện Đèn sợi đốt Đèn tuýp Nối đất Đồng hồ ampe, vôn Đ A V Giáo trình Cung cấp điện http://www.ebook.edu.vn Biên soạn: Đỗ Nh Trởng 8 Chng 1: TNH TON PH TI IN 1.1. KHI NIM CHUNG Ph ti in l s liu u tiờn v quan trng nht tớnh toỏn thit k h thng cung cp in. Xỏc nh ph ti in quỏ ln so vi thc t s dn n chn thit b in quỏ ln lm tng vn u t. Xỏc nh ph ti in quỏ nh dn ti chn thit b in quỏ nh s b quỏ ti gõy chỏy n h hi cụng trỡnh, lm mt in. Xỏc nh chớnh xỏc ph ti in l vic lm khú. Cụng trỡnh in thng phi c thit k, lp t trc khi cú i tng s dng in. Vớ d: cn thit k v lp t trm bin ỏp trung gian cp in cho khu ch xut ngay t giai on xõy dng c s h tng (ng giao thụng, in, nc), sau ú mi mi cỏc xớ nghip vo mua t xõy dng nh mỏy. Khi thit k lp t ng dõy cao ỏp v trm bin ỏp trung gian cp in cho khu ch xut ngi thit k ch bit thụng tin rt ớt: din tớch khu ch xut v tớnh cht ca cỏc xớ nghip s xõy dng ti ú (cụng nghip nng, nh). Ph ti cn xỏc nh trong giai on tớnh toỏn thit k h thng cung cp in gi l ph ti tớnh toỏn. Cn lu ý phõn bit ph ti tớnh toỏn v ph ti thc t khi cỏc nh mỏy ó i vo hot ng. Ph ti tớnh toỏn l ph ti gn ỳng ch dựng tớnh toỏn thit k h thng cung cp in cũn ph ti thc t l ph ti chớnh xỏc cú th xỏc nh c bng cỏc ng h o in trong quỏ trỡnh vn hnh. Cú nhiu phng phỏp xỏc nh ph ti in. Cn cn c vo lng thụng tin thu nhn c qua tng gai on thit k la chn phng phỏp thớch hp. Cng cú nhiu thụng tin v i tng s dng cng la chn c phng phỏp chớnh xỏc. 2.2. XC NH PH TI IN KHU VC NễNG THễN Nụng thụn cú nhiu i thng s dng in, ph bin nht vn l trm bm, trng hc v ỏnh sỏng sinh hot. 2.2.1. Ph ti in trm bm Cỏc mỏy bm nụng nghip thng cú cỏc thang cụng sut 14KW, 20KW, 33KW, 45KW, 55KW, 75KW, 100KW. Vi mỏy bm cụng sut nh s dng Giáo trình Cung cấp điện http://www.ebook.edu.vn Biên soạn: Đỗ Nh Trởng 9 in h ỏp, mỏy bm cụng sut ln 100KW tr lờn thng dựng in 6KV hoc 10KV. Trm bm chia lm 2 loi: trm bm ti v trm bm tiờu. Trm bm ti lm vic hu nh quanh nm. Trm bm tiờu ch lm vic ớt ngy vo nhng dp ỳng lt. Ph ti trm bm c xỏc nh theo cụng thc sau: .tgPQ Pk.kP tttt n 1i dmitidttt = = = Trong ú: P tt , Q tt - ph ti tỏc dng v phn khỏng tớnh toỏn ca trm bm k t - h s ng thi, ly theo tc t n n k lv dt = vi n - tng s mỏy bm t trong trm n lv - s mỏy bm lm vic. Vi trm bm ti t nhiu mỏy bm ngi ta thng cho mt mỏy bm thay phiờn nhau ngh bo dng. Vi trm bm tiờu, do tớnh cp bỏch ca vic chng l lt bo v hoa mu, cn cho 100% mỏy bm lm vic K t - h s ti vi trm bm ti ly theo thc t. vi trm bm tiờu cho mỏy ti 100% cụng sut. Nh vy vi trm bm tiờu trong nhng ngy lm vic phi cho 100% mỏy bm vn hnh y ti, ngha l: K t = k t = 1 Khi ú ph ti in ca trm bm tiờu s l: P tt = = n 1i dmi k Tr s cos ca trm bm ly nh sau: vi trm bm tiờu cos = cos m 0,8 (k t = 1) vi trm bm ti cos = 0,6 ữ 0,7 tu theo k t Giáo trình Cung cấp điện http://www.ebook.edu.vn Biên soạn: Đỗ Nh Trởng 10 2.2.2. Ph ti in trng hc Hin nay nụng thụn trng hc phỏt trin mnh m v u khp, mi xó cú trng hc tiu hc, trng ph thụng c s, mi huyn cú 1, 2 thm chớ 3, 4 trng ph thụng trung hc. Vi cỏc trũng ph thụng, in ch dựng chiu sang v qut mỏt, vỡ th ph ti in c xỏc nh theo din tớch. thit k cp in cho trng cn xỏc nh ph ti in tng phũng hc, c nh hc v ton trng. Ph ti in mt phũng hc xỏc nh theo cụng thc: P tt = P o .S Trong ú: S - Din tớch phũng hc (m 2 ). Mt phũng hc ca trng ph thụng thng cú din tớch S = 8x10 = 80m 2 . P o - Sut ph ti trờn n v din tớch P o = (15 20) (W/m 2 ). Q p = P p .tg h s cụng sut cos ca phũng hc ly nh sau: Nu l ốn tuýp + qut: cos = 0,8 Nu l ốn si t + qut: cos = 0,9 Ph ti tớnh toỏn mt tng nh gm n phũng hc: P T = k t . = n 1i p P Trong ú: k t - h s ng thi. Nu cỏc phũng hc thng xuyờn s dng ht thỡ k t = 1. Vớ d 2.2: Yờu cu xỏc nh ph ti tớnh toỏn ca mt trng ph thụng c s ca xó bao gm nh hc 2 tng, mi tng 6 phũng hc mi phũng cú din tớch 80m 2 v khu nh thng trc, hiu trng, phũng hp, giỏo viờn cú tng din tớch 100m 2 . GII Ph ti mt phũng hc vi P o = 15 (W/m 2 ) P p = P o .S = 15.80 = 1200 (W) = 1,2 (kW) Ph ti tng gm 6 tng hc ging nhau: P T = 6.P p = 6.1,2 = 7,2 (kW) Ph ti c nh hc 2 tng: Giáo trình Cung cấp điện http://www.ebook.edu.vn Biên soạn: Đỗ Nh Trởng 11 P N = 2.7,2 = 14,4 (KW) Ph ti khu nh thng trc, phũng hp: P H = 20.100 = 2000 (W) = 2 (kW) Tng ph ti in ton trng P = P N + P H = 14,4 + 2 = 16,4 (kW) Gi thit dựng ốn tuýp, cos = 0,8, xỏc nh c ph ti ton phn 5,20 8,0 4,16 cos == = P S (kVA) 2.2.3. Ph ti ỏnh sỏng sinh hot õy l ph ti in ca cỏc h gia ỡnh. nụng thụn, cỏc gia ỡnh dựng in khụng chờnh lch nhau lm. Ph ti tớnh toỏn ca mt thụn, xúm hoc lng c xỏc nh nh sau: P tt = P o .H Q tt = P tt .tg Trong ú: H - s h dõn trong thụn, lng P o - sut ph ti tớnh toỏn cho 1 h, thng ly P o = (0,5 ữ 0,8) (kW/h). vi 0,5 dnh cho khu vc thun nụng 0,6 ữ 0,8 dnh cho khu vc cú ngh ph hoc lng xúm ven ng. phc v sinh hot cỏc h thng dựng nhiu loi thit b in gia dng khỏc nhau nh: ốn, qut, tivi, radio, bn l, t lnh v.vtrong tớnh toỏn cung vp in thng ly h s cụng sut chung l cos = 0,85. Ph ti tớnh toỏn ton xó bao g cỏc thụng xúm, trng hc, trm bm v.v l: P X = k t . = n 1i tti P Q X = k t . = n 1i tti Q 2 x Q 2 x P x S += k t - h s ng thi vi n = 1, 2 k t =1 n = 3, 4 k t =0,9 ữ 0,95 Giáo trình Cung cấp điện http://www.ebook.edu.vn Biên soạn: Đỗ Nh Trởng 12 n = 5, 6, 7 k t =0,8 ữ 0,85 Vớ d 2.3. Yờu cu xỏc nh ph ti in cho 1 xó nụng nghip bao gm: Thụn 1: 300 h dõn, thun nụng Thụn 2: 200 h dõn, thun nụng Thụn 3: 120 h dõn, bỏm mt ng liờn xó Trng PTCS: 12 lp hc + 100m 2 khu hnh chớnh Trm bm: 1x33 (kW) GII xỏc nh ph ti in ton xó cn xỏc nh ph ta cho tng khu vc: Ph ti in thụn 1: l thụn thun nụng ly P o = 0,5 (kW/h) P 1 = 0,5.300 = 150 (kW) Q 1 = 150.0,527 = 79 (kVAr) (cos = 0,85 tg = 0,527) Ph ti thụn 2: P 2 = 0,5.200 = 100 (kW) Q 2 = 100.0,527 = 52,7 (kVAr) Ph ti thụn 3 vi P o = 0,8 (kW/h) P 3 = 0,8.120 = 96 (kW) Q 3 = 96.0,527 = 50,59 (kVAr) Ph ti trng hc ó tớnh vớ d 2.2 P T = 16,4 (kW) Q T = 16,4.0,75 = 24,75 (kVAr) Ph ti trm bm vi k t = 1 P B = 33 (kW) Q B = 33.0,75 = 24,75 (kVAr) Ly h s ng thi k t = 0,8, xỏc nh c ph ti in ton xó P X = k t .(P 1 + P 2 + P 3 + P T + P B ) P X = 0,8.(150 + 100 + 96 + 16,4 + 33) = 316 (kW) Q X = 0,8.(79 + 52,7 + 50,6 + 12,5 + 24,7) = 219 (kVAr) S X = 22 219316 + = 385 (kVA) . lng cao hn. TC GI Giáo trình Cung cấp điện http://www.ebook.edu.vn Biên soạn: Đỗ Nh Trởng 4 GII THIU CHUNG V CUNG CP IN 1. LI IN V LI CUNG CP IN H thng. tầng 6 phòng học × 40m 2 Yêu cầu xác định phụ tải điện cần cấp cho khu văn phòng. Giáo trình Cung cấp điện http://www.ebook.edu.vn Biên soạn: Đỗ Nh Trởng