Bai giang cung cấp điện trường đại học bách khoa

Tính toán cung cấp điện trong hệ thống điện dành cho các sinh viên trường cao đẳng, đại học trong nước dành cho các sinh viên chuyên ngành điện, ngành điện tử, ngành tự động hóa, ngành cơ điện Tính toán cung cấp điện trong hệ thống điện dành cho các sinh viên trường cao đẳng, đại học trong nước dành cho các sinh viên chuyên ngành điện, ngành điện tử, ngành tự động hóa, ngành cơ điện

Tùa

3

lôc

cao

205

lôc

191

15 Tµi liÖu tham

kh¶o

206

16 C¸c ch÷ viÕt t¾t

Giới thiệu môn học

Vị trí, ý nghĩa, vai trò môn học :

Trong công cuộc xây dựng chủ nghĩa xã hội ở nớc ta, công nghiệp điện lựcgiữ vai trò rất quan trọng Khi xây dựng một nhà máy, một khu vực kinh tế, mộtthành phố v.v…trớc tiên chúng ta phải xây dựng hệ thống cung cấp điện đểcấp điện năng cho các máy móc, các nhà máy, xí nghiệp và cho nhu cầu sinhhoạt của con ngời

Hệ thống cung cấp điện hiểu theo nghĩa rộng là một hệ thống bao gồmcác khâu sản xuất, truyền tải và phân phối điện năng Nh vậy, hệ thống điệnbao gồm các nhà máy phát điện có thể đợc coi là hệ thống cung cấp điện củaquốc gia Những hệ thống nh vậy đợc nghiên cứu ở các giáo trình ″Nhà máy

điện", ″Hệ thống điện",v v… Hệ thống cung cấp điện đợc trình bày tronggiáo trình này đợc hiểu theo nghĩa hẹp hơn Đó là hệ thống truyền tải và phânphối điện năng, làm nhiệm vụ cung cấp điện năng cho một khu vực nhất định,nguồn của nó thờng lấy từ hệ thống điện quốc gia và thờng sử dụng cấp điện

áp từ trung bình trở xuống

Giáo trình này bao gồm 7 bài

Ngoài nội dung đề cập trong các bài còn có thêm phần phụ lục Phụ lục nàybao gồm các số liệu tra cứu Chúng ta biết rằng để tiến hành thiết kế, cung cấp

điện cần phải tra cứu rất nhiều số liệu Nhng vì khuôn khổ có hạn của cuốnsách, phần này chỉ trình bày những số liệu tra cứu cần thiết nhất, đủ dùng đểthiết kế những hệ thống cung cấp điện thông thờng, phần này sẽ rất có ích vàthuận tiện cho ngời sử dụng giáo trình này

Mô đun này đợc học sau khi học viên đã học xong các môn học An toàn lao

động, Kỹ thuật điện, Đo lờng điện, Vẽ điện, Khí cụ điện, Vật liệu điện, Thiết

bị điện gia dụng

Mục tiêu của môn học:

Sau khi hoàn tất mô-đun này, học viên có năng lực:

• Chọn đợc phơng án cung cấp điện cho một phân xởng

• Tính chọn dây dẫn, bố trí hệ thống chiếu sáng phù hợp với điều kiệnlàm việc, mục đích sử dụng

• Tính chọn đợc chống sét và nối đất

Mục tiêu thực hiện của môn học:

Học xong môn học này, học viên có năng lực:

• Chọn phơng án, lắp đặt đợc đờng dây cung cấp điện cho một phânxởng phù hợp yêu cầu cung cấp điện theo Tiêu chuẩn Việt Nam

• Tính chọn đợc dây dẫn, bố trí hệ thống chiếu sáng phù hợp với điều kiệnlàm việc, mục đích sử dụng theo qui định kỹ thuật điện.

• Tính chọn đợc nối đất và chống sét cho đờng dây tải điện và các côngtrình phù hợp điều kiện làm việc, theo Tiêu chuẩn Việt Nam

Nội dung chính của môn học:

Để thực hiện mục tiêu mô-đun, nội dung bao gồm:

• Trình bày các khái niệm chung về các nhà máy điện, các phơng phápsản xuất điện năng

• Khái quát về mạng điện áp, trạm biến áp, các đờng dây truyền tải vàphân phối điện năng

• Chọn số lợng, công suất và đấu dây vận hành trạm biến áp

• Phơng pháp thiết kế hệ thống chiếu sáng đạt yêu cầu, chất lợng

• Biện pháp nâng cao hệ số công suất cosϕ

• Tính chọn chống sét và nối đất

Mô đun này bao gồm 7 bài học sau:

Bài 1: Khái quát về hệ thống cung cấp điện

Bài 2: Xác định nhu cầu điện

Bài 3: Chọn Phơng án cung cấp điện

Bài 4: Trạm biến áp

Bài 5: Chống sét và nối đất

Bài 6: Chiếu sáng công nghiệp

Bài 7: Nâng cao hệ số công suất cos ϕ

• Chọn số lợng, công suất và đấu dây vận hành trạm biến áp.

• Phơng pháp thiết kế hệ thống chiếu sáng đạt yêu cầu, chất lợng

• Biện pháp nâng cao hệ số công suất cosϕ

• Tính chọn chống sét và nối đất

Hoạt động thực hành tại xởng điện:

- Đấu máy biến áp để Hình thành các tổ nối dây máy biến áp nh:

Y/Y-12, Y/∇-11 Đo kiểm các thông số cơ bản của máy biến áp

- Đấu dây vận hành song song máy biến áp Đo kiểm các thông số cơbản của máy biến áp

- Thực hành trên mô Hình việc lắp đặt đờng dây truyền tải, phânphối ngầm, phân phối trên không

- Đo điện trở tiếp đất, điện trở cách điện của thiết bị

- Tính toán chống sét cho một trạm biến áp cụ thể, một công trình cụthể, nhà ở cụ thể mà giáo viên yêu cầu

- Tính chọn dây dẫn, bố trí hệ thống chiếu sáng phù hợp với điều kiệnlàm việc, mục đích sử dụng theo qui định kỹ thuật điện

- Lắp ráp mạch, khảo sát và đo kiểm các thông số theo yêu cầu

Hoạt động tham quan thực tế:

Tham quan về các hệ thống cung cấp điện tại trờng, tại một doanhnghiệp ở địa phơng

Yêu cầu về đánh giá hoàn thành môn học

• BàI kiểm tra 1: 45 phút: Kiểm tra trọng tâm ở các nội dung sau:

- Khả năng sản xuất, truyền tảI, phân phối năng lợng đIện ở nớc ta

- Xác định đợc phụ tảI tính toán

- Tính toán đợc một số phụ tảI đặc biệt

• BàI kiểm tra 2: 45 phút: Kiểm tra trọng tâm ở các nội dung sau:

- Chọn phơng án cung cấp điện

- Chọn vị trí, số lợng và công suất trạm

• BàI kiểm tra 3: 45 phút: Kiểm tra trọng tâm ở nội dung:

- Công dụng của chống sét và nối đất

- Tính toán đợc chống sét và nối đất

• BàI kiểm tra 4: 45 phút: Kiểm tra trọng tâm ở các nội dung

- Tính toán chiếu sáng công nghiệp

- Chọn các thiết bị, khí cụ điện trong mạng chiếu sáng

- Các biện pháp nâng cao hệ số công suất

• BàI kiểm tra 5 (Thực hành): 90 phút Tiến hành thờng xuyên trong các

buổi thực hành Nội dung trọng tâm đánh giá là:

- Đấu máy biến áp để Hình thành các tổ nối dây máy biến áp nh:Y/Y-12, Y/∇-11 Đo kiểm các thông số cơ bản của máy biến áp

- Đấu dây vận hành song song máy biến áp Đo kiểm các thông sốcơ bản của máy biến áp

- Thực hành trên mô Hình việc lắp đặt đờng dây truyền tải,phân phối ngầm, phân phối trên không

- Đo điện trở tiếp đất, điện trở cách điện của thiết bị

- Tính toán chống sét cho một trạm biến áp cụ thể, một công trình

cụ thể, nhà ở cụ thể mà giáo viên yêu cầu

- Tính chọn dây dẫn, bố trí hệ thống chiếu sáng phù hợp với điềukiện làm việc, mục đích sử dụng theo qui định kỹ thuật điện

- Lắp ráp mạch, khảo sát và đo kiểm các thông số theo yêu cầu

• BàI Kiểm tra 6 (kết thúc mô-đun): (90 - 120) phút Gồm 2 phần:

- Lý thuyết: Nội dung tổng hợp các ý trọng tâm của từng bài học.Tiến hành bằng Hình thức kiểm tra viết hoặc trắc nghiệm

- Thực hành: Có thể tiến hành 1 trong 2 kiểu sau đây:

 Giáo viên đa ra một mạch điện tổng hợp về hệ thốngcung cấp điện đang có sai lỗi Học viên khảo sát và thực hiện:

o Nêu hiện trạng của mô hình, chỉ ra các chỗ sai lỗi

o Sửa chữa, lắp ráp, đo kiểm lại các thông số của mạch

o Viết báo cáo về quy trình thực hiện

 Giáo viên đa ra một sơ đồ mạch điện có những yêu cầu

cụ thể Học viên thực hiện:

o Lắp ráp mạch, khảo sát, đo kiểm các thông số theo yêu cầu

o Viết báo cáo về quy trình thực hiện

Bài 1 Khái quát về hệ thống cung cấp điện

Mã bài : CIE 01 19 01Giới thiệu bài học.

Ngày nay, nền kinh tế nớc ta đang phát triển mạnh mẽ, đời sống nhândân cũng đợc nâng cao nhanh chóng, nhu cầu điện năng trong các lĩnhvực công nghiệp, nông nghiệp, dịch vụ và sinh hoạt tăng trởng không ngừng.Một lực lợng đông đảo cán bộ kỹ thuật trong và ngoài ngành điện lực đangtham gia thiết kế, lắp đặt các công trình điện

Ngời thiết kế phải có sự hiểu biết nhất định về xã hội, môi trờng, vềcác đối tợng cấp điện, về tiếp thị Công trình thiết kế d thừa sẽ gây lãngphí đất đai, nguyên liệu, làm ứ đọng vốn đầu t Công trình thiết kế sai(hoặc do thiếu hiểu biết, hoặc do lợi nhuận) sẽ gây ra hậu quả khôn lờng:gây sự cố mất điện, gây cháy nổ làm thiệt hại đến tính mạng và tài sảncủa nhân dân

Đối với những ngời công tác trong ngành điện thì mảng kiến thức vềlĩnh vực này là không thể thiếu Nó là tiền đề cho việc tiếp thu, thực hiệncác bài tiếp theo

Mục tiêu thực hiện:

Học xong bài này, học viên có năng lực:

Nhận thức chính xác về sản xuất, truyền tải và phân phối điện năng từ

đó phục vụ cho việc tiếp thu tốt những bài học tiếp theo

Nội dung chính:

Để thực hiện mục tiêu bài học, nội dung bao gồm:

1.1 Nguồn năng lợng tự nhiên và đặc điểm của năng lợng điện

Hình thức tự học và ôn tập

Hình thức thực hành tại xởng trờng

Hoạt động I: nghe giảng trên lớp có thảo luận

Khái quát về hệ thống cung cấp điện1.1 Nguồn năng lợng tự nhiên và đặc điểm của năng lợng điện.

Ngày nay, ngời ta đã tạo ra ngày càng nhiều của cải vật chất cho xã hội.Trong số của cải vật chất ấy có nhiều dạng năng lợng đợc tạo ra

Năng lợng cơ bắp của ngời và vật cũng là một nguồn nặng lợng đã có từ

xa xa của xã hội loài ngời Sự phát triển mạnh mẽ và liên tục những hoạt độngcủa con ngời trên quả đất đòi hỏi ngày càng nhiều năng lợng lấy từ cácnguồn trong thiên nhiên

Thiên nhiên xung quanh ta rất giàu, nguồn năng lợng điện cũng rất dồidào Than đá, dầu khí, nguồn nớc của các dòng sông và biển cả, nguồn phátnhiệt lợng vô cùng phong phú của mặt trời và ở trong lòng đất, các luồng khíchuyển động, gió v.v đã là những nguồn năng lợng rất tốt và quí giá đốivới con ngời

Năng lợng điện (điện năng) hiện nay đã là một dạng năng lợng rất phổbiến, sản lợng hằng năm trên thế giới ngày càng tăng và chiếm hằng nghìn

tỷ kWh Sở dĩ điện năng đợc thông dụng nh vậy vì nó có nhiều u điểm nh:

dễ dàng chuyển thành các năng lợng khác (cơ, hoá, nhiệt v.v ), dễ chuyểntải đi xa, hiệu suất lại cao

Trong quá trình sản xuất và phân phối, điện năng có một số đặc

điểm chính nh sau:

Khác với hầu hết các loại sản phẩm, điện năng sản xuất ra nói chungkhông tích trữ đ ợc (trừ một vài trờng hợp cá biệt với công suất rất nhỏ ngời tadùng pin và ắc quy làm bộ phận tích trữ) Tại mọi thời điểm, ta phải đảmbảo cân bằng giữa điện năng đợc sản xuất ra với điện năng tiêu thụ kể cảnhững tổn thất do truyền tải

Đặc điểm này cần quán triệt không những trong nhiệm vụ quy hoạch,thiết kế hệ thống cung cấp điện, nhằm giữ vững chất lợng điện năng thểhiện ở giá trị điện áp và tần số

Các quá trình về điện xảy ra rất nhanh, ví dụ sóng điện từ lantruyền trong dây dẫn với tốc độ rất lớn xấp xỉ tốc độ ánh sáng 300.000km/sec, quá trình sóng sét lan truyền, quá trình quá độ, ngắn mạch xảy rarất nhanh (trong vòng nhỏ hơn 1/10 giây)

Đặc điểm này đòi hỏi phải sử dụng thiết bị tự động trong vận hành,trong điều độ hệ thống cung cấp điện Bao gồm các khâu bảo vệ, điều

chỉnh và điều khiển, tác động trong trạng thái bình thờng và sự cố, nhằm

đảm bảo hệ thống cung cấp điện làm việc tin cậy và kinh tế

Đặc điểm thứ ba là: công nghiệp điện lực có liên quan chỗt chẽ đếnhầu hết các ngành kinh tế quốc dân (khai thác mỏ, cơ khí, dân dụng, côngnghiệp nhẹ ) Đó là một trong những động lực tăng năng suất lao động, tạonên sự phát triển nhịp nhằng trong cấu trúc kinh tế

Quán triệt đặc điểm này sẽ xây dựng đợc những quyết định hợp lýtrong mức độ điện khí hóa đối với các ngành kinh tế các vùng lãnh thổ khácnhau; mức độ xây dựng nguồn điện, mạng lới truyền tải phân phối, nhằm

đáp ứng sự phát triển cân đối, tránh đợc những thiệt hại kinh tế quốc dân

do phải hạn chế nhu cầu của hộ dùng điện

Điện năng đợc sản xuất chủ yếu dới dạng điện xoay chiều với tần số60Hz (tại Mỹ và Canada) hay 50Hz (tại Việt Nam và các nớc khác)

Hệ thống điện bao gồm ba khâu: nguồn điện, truyền tải điện và tiêuthụ điện

♦ Nguồn điện là các nhà máy điện (nhiệt điện, thủy điện, điệnnguyên tử v.v…) và các trạm phát điện (điêzen, điện gió, điện mặt trờiv.v…)

♦ Tiêu thụ điện bao gồm tất cả các đối tợng sử dụng điện năng trongcác lĩnh vực kinh tế và đời sống: công nghiệp, nông nghiệp, lâm nghiệp,giao thông vận tải, thơng mại, dịch vụ, phục vụ sinh hoạt

♦ Để truyền tải điện từ nguồn phát đến các hộ tiêu thụ ngời ta sửdụng lới điện Lới điện bao gồm đờng dây tải điện và trạm biến áp

Lới điện nớc ta hiện có nhiều cấp điện áp: 0,4kV; 6kV; 10kV; 22kV;35kV; 110kV; 220kV và 500kV Một số chuyên gia cho rằng, trong tơng lại lới

điện Việt Nam chỉ nên tồn tại năm cấp điện áp: 0,4kV; 22kV; 110kV; 220kV

và 500kV

Có nhiều cách phân loại lới điện:

• Căn cứ vào trị số điện áp, chia ra:

- Lới siêu cao áp: 500kV

- Lới cao áp: 220kV; 110kV

- Lới trung áp: 35kV; 22kV; 10kV; 6kV

- Lới hạ áp: 0,4kV

• Căn cứ vào nhiệm vụ, chia ra:

- Lới cung cấp:110kV; 220kV; 500kV

- Lới phân phối: 0,4kV; 6kV; 10kV; 22kV; 35kV

• Căn cứ vào phạm vi cấp điện, chia ra:

- Lới khu vực

* Hệ thống điện hiện đại:

Hệ thống điện ngày nay là một mạng lới liên kết phức tạp (Hình 1.1) và

1.2 Các dạng nguồn điện:

Có rất nhiều phơng pháp biến đổi điện năng từ các dạng năng lợngkhác nh nhiệt năng, thuỷ năng, năng lợng hạt nhân vì vậy có nhiều kiểunguồn phát điện khác nhau: nhà máy nhiệt điện, thuỷ điện, điện nguyên

tử, trạm điện gió, điện điêzen

Hiện nay, nhà máy nhiệt điện và thuỷ điện vẫn là những nguồn điệnchính sản xuất ra điện trên thế giới dù cho sự phát triển của nhà máy điệnnguyên tử ngày càng tăng

1.2.1 Nhà máy nhiệt điện (NMNĐ):

Bao gồm:

Nhà máy nhiệt điện ngng hơi: Là nhà máy nhiệt điện mà việc thảinhiệt của môi chất làm việc (hơi nớc) đợc thực hiện qua bình ngng

Nhà máy nhiệt điện rút hơi: đồng thời sản xuất điện năng và nhiệt

điện Về nguyên lý hoạt động giống nh nhà máy nhiệt điện ngng hơi, song

ở đây lợng hơi rút ra đáng kể từ một số tầng của tuốc bin để cấp cho cácphụ tải nhiệt công nghiệp và sinh hoạt Do đó hiệu suất chung của nhà máytăng lên

ở nhà máy nhiệt điện sự biến đổi năng lợng đợc thực hiện theonguyên lý:

Nhiệt năng → Cơ năng → Điện năng.

Nhà máy nhiệt điện có những đặc điểm sau:

• Thờng đợc xây dựng gần nguồn nhiên liệu và nguồn nớc

• Tính linh hoạt trong vận hành kém, khởi động và tăng phụ tải chậm

• Hiệu suất thấp (η = 30 ữ 40%)

• Khối lợng nhiên liệu sử dụng lớn, khói thải và ô nhiễm môi trờng

1.2.2 Nhà máy thủy điện (NMTĐ):

Nguyên lý của nhà máy thủy điện là sử dụng năng lợng dòng nớc để làmquay trục tuốc bin thủy lực để chạy máy phát điện ở đây, quá trình biến

đổi năng lợng là:

Thủy năng → Cơ năng → Điện năng.

Công suất của nhà máy thủy điện phụ thuộc vào hai yếu tố chính là lulợng dòng nớc Q qua các tuốc bin và chiều cao cột nớc H, đó là:

P = 9,81QH MW hay chính xác hơn: P = 9,81 QHη.

Trong đó: Q: lu lợng nớc (m3/sec)

H: chiều cao cột nớc (m)

η: hiệu suất tuốc binNhà máy thủy điện có những đặc điểm sau:

• Xây dựng gần nguồn nớc nên thờng xa phụ tải

• Vốn đầu t xây lắp ban đầu lớn, chủ yếu thuộc về các công

trình nh đập chắn, hồ chứa

• Thời gian xây dựng kéo dài

• Chi phí sản xuất điện năng thấp

• Thời gian khởi động máy ngắn

• Hiệu suất cao (η = 80 ữ 90%)

• Tuổi thọ cao

1.2.3 Nhà máy điện nguyên tử (NMĐNT)

Nhà máy điện nguyên tử cũng tơng tự nh nhà máy nhiệt điện về

ph-ơng diện biến đổi năng lợng: Tức là nhiệt năng do phân hủy hạt nhân sẽbiến thành cơ năng và từ cơ năng sẽ biến thành điện năng

ở nhà máy điện nguyên tử, nhiệt năng thu đợc không phải bằng cách

đốt cháy các nhiên liệu hữu cơ mà thu đợc trong quá trình phá vỡ liên kếthạt nhân nguyên tử của các chất Urani-235 hay Plutoni-239 trong lò phảnứng Do đó nếu nh NMNĐ dùng lò hơi thì NMĐNT dùng lò phản ứng và nhữngmáy sinh hơi đặc biệt

(7)

(11)

(12) (10)

(8) (6)

(5)

(9) (3)

u điểm của NMĐNT:

Chỉ cần một lợng khá bé vật chất phóng xạ đã có thể đáp ứng đợc yêucầu của nhà máy

Một nhà máy có công suất 100MW, một ngày thờng tiêu thụ khôngnhiều hơn 1kg chất phóng xạ

Công suất một tổ Máy phát điện-tuốc bin của nhà máy điện nguyên

tử sẽ đạt đến 500, 800, 1200 và thậm chí đến 1500MW

Nhà máy điện nguyên tử có những đặc điểm sau:

• Có thể xây dựng trung tâm phụ tải

• Vốn đầu t xây lắp ban đầu lớn và thời gian xây dựng kéo dài

• Chi phí sản xuất điện năng thấp nên thờng làm việc ở đáy đồ thị phụ tải

• Thời gian sử dụng công suất cực đại lớn khoảng 7000giờ/năm hay cao hơn

1.2.4 Nhà máy điện dùng sức gió (động cơ gió phát điện)

Ngời ta lợi dụng sức gió để quay hệ thống cánh quạt đặt đối diện vớichiều gió Hệ thống cánh quạt đợc truyền qua bộ biến đổi tốc độ để làmquay máy phát điện, sản xuất ra điện năng Điện năng sản xuất ra đợc tíchtrữ nhờ các bình ắc quy

Động cơ gió phát điện có khó khăn trong điều chỉnh tần số do vận tốcgió luôn luôn thay đổi Động cơ gió phát điện thờng có hiệu suất thấp, công

Hình 1.3: Sơ đồ nguyên lý nhà máy điện nguyên tử loại lò

(3)

(4) (5)

suất đạt nhỏ do đó chỉ dùng ở những vùng hải đảo, những nơi xa xôi không

có lới điện đa đến hoặc ở những nơi thật cần thiết nh ở các đèn hải đăng

1.2.5 Nhà máy điện dùng năng lợng bức xạ mặt trời

Thờng có dạng nh nhà máy nhiệt điện, ở đây lò hơi đợc thay bằng hệthống kính hội tụ để thu nhận nhiệt lợng bức xạ mặt trời để tạo hơi nớcquay tuốc bin

Nhà máy điện dùng năng lợng bức xạ mặt trời có những đặc điểm sau:

• Sử dụng nguồn năng lợng không cạn kiệt

• Chi phí phát điện thấp và đặc biệt hiệu quả ở các vùng mà việckéo các lới điện quốc gia quá đắt

• Độ tin cậy vận hành cao

• Chi phí bảo trì ít

• Không gây ô nhiễm môi trờng

1.2.6 Nhà máy năng lợng địa nhiệt:

Nhà máy năng lợng địa nhiệt sử dụng sức nóng của lòng đất để gianhiệt làm nớc bốc hơi HơI nớc với áp suất cao làm quay tuốc bin hơi nớc Tuốcbin này kéo một máy phát điện, từ đó năng lợng địa nhiệt biến thành nănglợng điện Có hai loại nhà máy năng lợng địa nhiệt: loại chu kỳ kép (hình1.4)

và loại phun hơi (hình1.5) Nớc nóng địa nhiệt có nhiệt độ vào khoảng

3500F và áp suất khoảng 16.000psi

Hình 1.4: Sơ đồ nguyên lý nhà máy đia nhiệt

Hình 1.5: Sơ đồ nguyên lý nhà máy đia nhiệt

Loại phun hơi

1.3 Mạng lới điện.

1.3.1 Mạng truyền tải và truyền tải phụ:

Mục đích của mạng truyền tải trên không là truyền tải năng lợng từ cácnhà máy phát ở các nơi khác nhau đến mạng phân phối Mạng phân phối lànơi cuối cùng cung cấp điện năng cho các hộ tiêu thụ Các đờng dây truyềntải cũng nối kết các hệ thống điện lân cận Điều này không những chophép điều phối kinh tế năng lợng giữa các vùng trong quá trình vận hànhbình thờng mà còn cho phép chuyển tải năng lợng giữa các vùng trong điềukiện sự cố

Mạng truyền tải có điện áp dây trên 60kV và đợc tiêu chuẩn hóa là69kV, 115kV, 138kV, 161kV, 230kV, 345kV, 500kV và 765kV (tiêu chuẩnASNI) Điện áp truyền tải trên 230 kV thờng đợc coi là siêu cao áp

1.3.2 Mạng phân phối:

Mạng phân phối là phần kết nối các trạm phân phối với các hộ tiêu thụ.Các đờng dây phân phối sơ cấp thờng ở cấp điện áp từ (4 ữ 34,5)kV vàcung cấp điện cho một vùng địa lý đợc xác định trớc Một vàI phụ tảI côngnghiệp nhỏ đợc cung cấp trực tiếp bằng đờng dây cáp sơ cấp

Mạng phân phối thứ cấp giảm điện áp để sử dụng cho các hộ phụ tảIdân dụng và kinh doanh Dây và cáp điện không đợc vợt quá vài trăm métchiều dài, sau đó cung cấp năng lợng cho các hộ tiêu thụ riêng biệt Mạngphân phối thứ cấp cung cấp cho hầu hết các hộ tiêu thụ ở mức 240/120V bapha 4 dây, 400/240V ba pha 4 dây, hay 480/277V ba pha 4 dây Ngày nay,năng lợng cung cấp cho hộ tiêu thụ điển Hình đợc cung cấp từ máy biến áp,giảm điện áp cung cấp xuống 400/240V sử dụng ba pha 4 dây

1.4 Hộ tiêu thụ điện (hộ dùng điện):

Hộ tiêu thụ điện hay còn gọi là hộ dùng điện, phụ tải điện Trong hệthống năng lợng thì phụ tảI điện rất đa dạng và đợc phân thành nhiều loạidới các khía cạnh xem xét khác nhau

1.4.1.Theo ngành nghề: Phụ tải đợc phân làm 2 loại:

− Phụ tải công nghiệp

− Phụ tải kinh doanh và dân dụng

1.4.2.Theo chế độ làm việc: Phụ tải đợc phân làm 3 loại:

− Phụ tải làm việc dài hạn

− Phụ tải làm việc ngắn hạn

− Phụ tải làm việc ngắn hạn lặp lại

1.4.3.Theo yêu cầu liên tục cung cấp điện: Phụ tải đợc phân làm 3

loại:

• Phụ tải loại 1 (hộ loại 1):

− Là những hộ rất quan trọng không đợc để mất điện, nếu xảy ra mất

điện sẽ gây hậu quả nghiêm trọng, cụ thể:

+Làm ảnh hởng trực tiếp đến chính trị, an ninh quốc phòng, mấttrật tự xã hội: đó là sân bay, hải cảng, khu quân sự, khu ngoại giao, các đại

sứ quán, nhà ga, bến xe, trục giao thông chính trong thành phố v.v…

+Làm thiệt hại lớn về kinh tế: đó là khu công nghiệp, khu chế xuất,dầu khí, luyện kim, nhà máy cơ khí lớn, trạm bơm nông nghiệp lớn v.v…Những hộ này đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế quốc dân hoặc cógiá trị xuất khẩu cao đem lại nhiều ngoại tệ cho đất nớc

+Gây hậu quả nghiêm trọng về tính mạng con ngời

−Hộ loại 1 phảI đợc cung cấp điện với độ tin cậy cao, yêu cầu có nguồn

dự phòng Tức là hộ loại 1 phải đợc cấp điện ít nhất là từ hai nguồn độc lập

−Thời gian mất điện cho phép ở hộ loại 1 bằng với thời gian đóng nguồn

dự phòng với các thiết bị tự động

•Phụ tải loại 2 (hộ loại 2):

−Là những hộ tơng tự nh hộ loại 1, nhng hậu quả do mất điện gây rakhông nghiêm trọng bằng nh hộ loại 1

−Hộ loại 2 bao gồm: các xí nghiệp chế tạo hằng tiêu dùng (nh xe đạp,vòng bi, bánh kẹo, đồ nhựa, đồ chơi trẻ em v.v…) và thơng mại, dịch vụ(khách sạn, siêu thị, trung tâm thơng mại lớn v.v….)

−Hộ loại này nếu ngừng cung cấp điện chỉ dẫn đến những thiệt hại

về kinh tế do ngừng trệ sản xuất, h hỏng sản phẩm, lãng phí sức lao động Phơng án cung cấp điện cho hộ lọai 2 có thể có hoặc không có nguồn

dự phòng Nguồn dự phòng có hay không là kết quả của bài toán so sánhgiữa vốn đầu t phảI tăng thêm và giá trị thiệt hại về kinh tế do ngừng cungcấp điện

•Phụ tải loại 3 (hộ loại 3):

−Là những hộ không quan trọng, đó là hộ ánh sáng sinh hoạt đô thị vànông thôn

−Thời gian mất điện cho bằng thời gian sửa chữa thay thế thiết bị,

nh-ng thờnh-ng khônh-ng quá một nh-ngày đêm

−Phơng án cung cấp điện cho hộ loại 3 có thể dùng một nguồn

Cần nhớ là cách phân loại hộ dùng điện nh trên chỉ là tạm thời, chỉthích hợp với giai đoạn nền kinh tế của nớc ta còn thấp kém Khi kinh tế pháttriển đến mức nào đó thì tất cả các hộ dùng điện sẽ là loại một, đợc cấp

điện liên tục

1.5 Những yêu cầu và nội dung chủ yếu khi thiết kế hệ thống cung

th-đờng lối, tốc độ và qui mô phát triển kinh tế, khả năng huy động vốn, tìnhHình cung cấp thiết bị vật t, trình độ quản lý thi công và vận hành

1.5.1 Các chỉ tiêu kỹ thuật của phơng án cung cấp điện:

Các chỉ tiêu kỹ thuật của một phơng án cung cấp điện bao gồm:

a Độ tin cậy cung cấp điện:

Đó là mức đảm bảo liên tục cung cấp điện tùy thuộc vào tính chất hộdùng điện ta đã nêu ở trên

Độ liên tục cung cấp điện tính bằng thời gian mất điện trung bình nămcho một hộ tiêu thụ và các chỉ tiêu khác, đạt giá trị hợp lý chấp nhận đ ợc chocả phía ngời sử dụng điện và ngành điện

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

b Chất lợng điện năng:

Chất lợng điện đợc thể hiện ở hai chỉ tiêu: tần số f và điện áp U

Một phơng án cấp điện có chất lợng tốt là phơng án đảm bảo trị số tần

số và điện áp nằm trong giới hạn cho phép Cơ quan Trung tâm Điều độQuốc gia chịu trách nhiệm điều chỉnh tần số chung cho hệ thống điện.Việc đảm bảo cho điện áp tại mọi điểm nút trên lới trung áp và hạ áp nằmtrong phạm vi cho phép là nhiệm vụ của kỹ s thiết kế và vận hành lới cungcấp điện

Theo tiêu chuẩn Việt Nam:

an toàn cho thiết bị, công trình điện, an toàn cho mọi ngời dân, an toàncho các công trình dân dụng lân cận.

Ngời thiết kế và vận hành công trình điện phải nghiêm chỉnh tuânthủ triệt để các qui định, nội qui an toàn Ví dụ nh khoảng cách an toàn từdây dẫn tới mặt đất, khoảng cách an toàn giữa công trình điện và côngtrình dân dụng v.v…

1.5.2 Các chỉ tiêu kinh tế của phơng án cung cấp điện:

Tính kinh tế của một phơng án cung cấp điện thể hiện qua hai chỉtiêu: tổng vốn đầu t ban đầu và chi phí vận hành hằng năm Trong hai chỉtiêu này, vốn đầu t ban đầu đợc bỏ ra trong thời gian ngắn trong khi đó chiphí vận hành hằng năm thì phân bố trong nhiều năm

a Tổng vốn đầu t ban đầu V:

Việc xác định tổng vốn đầu t ban đầu V hầu nh dựa hoàn toàn vàocác ớc lợng Các dữ liệu trong quá quá khứ cũng nh dữ liệu hiện tại chỉ giúptăng cờng độ tin cậy, nâng cao độ chính xác đến mức có thể vì luôn có

sự thay đổi của giá cả và sự tiến bộ trong công nghệ

Tổng vốn đầu t ban đầu bao gồm các chi phí nh sau:

• Chi phí mua mới thiết bị và chi phí xây dựng trực tiếp: V1

• Chi phí tồn kho cho các thiết bị và vật t đợc sử dụng cho xây dựngmới: V2

• Chi phí xây dựng gián tiếp V3, bao gồm chi phí cho lao động giántiếp, chi phí cho giám sát công trình, chi phí bảo hiểm, chi phí về thuế vàcác chi phí khác nh tiền vận chuyển, tiền thí nghiệm, thử nghiệm, tiền mua

đất đai, đền bù hoa màu, tiền khảo sát thiết kế, tiền lắp đặt, nghiệmthu

V = V1 + V2 + V3 (đ)

b Chi phí vận hành hằng năm:

Chi phí vận hành hằng năm bao gồm các khoản tiền phải chi phí trongquá trình vận hành công trình điện: Tiền lơng cán bộ quản lý, cán bộ kỹthuật, công nhân vận hành, tiền bảo dỡng định kỳ, tiền sửa chữa, trung tu,

đại tu, tiền thử nghiệm, thí nghiệm, tiền tổn thất điện năng trên côngtrình điện

Thờng thì hai khoản kinh phí này luôn mâu thuẫn nhau, nếu vốn đầu

t lớn thì phí tổn vận hành nhỏ và ngợc lại Ví dụ: nếu chọn tiết diện dây

dẫn nhỏ thì tiền mua ít đI nhng tiền tổn thất điện năng lại tăng lên do

điện trở dây lớn hơn; Nếu mua thiết bị điện lọai tốt thì đắt tiền nhnggiảm đợc phí tổn vận hành do ít phải sửa chữa, bảo dỡng

Phơng án cấp điện tối u là phơng án tổng hòa hai đại lợng trên, đó làphơng án có chi phí tính toán hằng năm nhỏ nhất

Ttc: là thời hạn tiêu chuẩn thu hồi vốn định mức

Với lới cung cấp điện: Ttc = 5 năm → atc = 0,2K: là vốn đầu t

∆A: Tổn thất điện năng một năm

c: Giá tiền tổn thất điện năng (đ/kWh)

1.6 Một vài nét về tình Hình năng lợng ở Việt Nam trong giai đoạn hiện nay và triển vọng.

Theo số liệu thông tin nguồn điện vào tháng 01/2000, tổng công suấtlắp đặt của các nhà máy điện của nớc ta là 5710MW, công suất khả dụnghơn 5382MW, trong đó thủy điện chiếm 54%; nhiệt điện chiếm 22%;

điêzen và tuốc bin khí 24% Tổng sản lợng của các nhà máy điện năm 1999

là 23,738 tỷ kWh, trong đó thủy điện chiếm 58,7%; nhiệt điện chiếm22,7%; điêzen và tuốc bin khí 18,6%

Tỷ trọng tiêu thụ điện trong năm 1999 nh sau:

• Điện công nghiệp: 38,7%

• Điện nông nghiệp: 3,0%

• Điện sinh hoạt: 51,1%

• Điện khác: 7,2%

Năm 1999, tiêu thụ điện thơng phẩm toàn quốc đạt gần 19,6 tỷ kWh,

điện sản xuất đạt hơn 23,7 tỷ kWh Dự kiến nhu cầu tiêu thụ điện củanăm 2000 khoảng 26 tỷ kWh

Đến nay lới điện quốc gia bao gồm lới miền Bắc (điển Hình là lới HàNội), lới miền Nam (điển Hình là lới TP.Hồ Chí Minh), lới miền Trung Các lớinày liên kết với nhau bằng các tuyến dây điện áp 230kV và 500kV Hiện naylới quốc gia đã phát triển đến tất cả các tỉnh thành trong cả nớc

Năm 2007: tổng sản lợng của các nhà máy điện đến tháng 3/2007 là12,612 tỷ kWh, trong đó:

• Điện công nghiệp - xây dựng: 48,82%

• Điện sinh hoạt, quản lý, tiêu dùng, dân c: 41,57%

* Giới thiệu một số sơ đồ thực tế của nhà máy nhiệt điện cần thơ:

1 Sơ đồ vị trí các tổ máy:

2 Sơ đồ nhiệt chính của tổ máy điện 33 MW:

a Các bộ phận và chức năng trong sơ đồ nguyên lý:

- Lò hơi:

Là thiết bị chứa nớc và hơi nớc ở trạng thái bão hòa, cũng là nơi tiếp nhậnnhiệt lợng để chuyển hóa nớc thành hơi bão hòa và tiếp tục thành hơi quánhiệt

Nhiên liệu dầu FO đợc đốt cháy với không khí lấy từ bộ xông gió quay và

đốt nóng các ống dẫn nớc Khi nhiệt độ trong lò đạt đến 12000C thì nớc ở ápsuất cao sẽ chuyển thành hơi bão hòa Hơi bão hòa sẽ theo hệ thống ống góp

và đờng dẫn hơi đi vào bộ quá nhiệt để tạo thành hơi quá nhiệt (4830C,60at) để làm quay tuốc bin

- Bồn dầu FO:

Lu trữ dầu FO là nhiên liệu tổ máy

- Hai bơm dầu đen:

Có nhiệm vụ bơm dầu đen FO vào bộ gia nhiệt dầu đen

- Bộ gia nhiệt dầu đen:

Gia nhiệt dầu FO đạt nhiệt độ khoảng 1000C, tạo điều kiện cho lợng dầucháy nhằm tăng hiệu suất chu trình

Làm ngng tụ hơi nứơc sau khi qua tuốc bin trở về trạng thái lỏng để bơm

về lò hơi Môi trờng giải nhiệt cho bình ngng là nớc sông đợc 2 bơm tuầnhoàn bơm lên và thải ra sông Hậu Giang

• Thông số hơi nớc vào tuốc bin: t = 4800C, P = 60at

• Thông số hơi nớc ra tuốc bin: t = 400C, P = 700mmHg

• Có 5 đờng trích hơi

* Hoạt động:

Năng lợng từ khối hơi nớc quá nhiệt sẽ đợc chuyển thành động năng làmquay tuốc bin và kéo Rotor máy phát Hiệu suất của quá trình chuyển đổikhoảng 30%

 Nguyên liệu dầu FO đợc 2 bơm dầu đen bơm lên bộ gia nhiệtdầu đen, nâng áp suất dầu lên và tăng nhiệt độ khoảng 1000C ( nhằm tănghiệu suất cháy của dầu) sau đó dầu đợc phun vào buồng đốt dới dạng sơng

mù nhờ van tiết lu Lợng gió sau khi đợc làm nóng bởi bộ xông gió quay đợc chovào buồng đốt Hỗn hợp dầu và gió sẽ cháy hết và cấp nhiệt cho lò hơi và bộquá nhiệt

 Hơi bão hòa sau khi ra khỏi bao hơi sẽ đợc cho qua bộ quá nhiệttrở thành hơi quá nhiệt, sau đó đợc dẫn đến tuốc bin với T = 4830C và P =60at làm quay tuốc bin kéo máy phát S4, tạo ra điện năng Lợng hơi ra khỏituốc bin theo một đờng dẫn hơi chính và 5 đờng trích hơi: Hơi trong đờngdẫn hơi chính có áp suất 700mmHg, 400C qua bình ngng tụ để hóa lỏng lợnghơi này Lợng nớc ngng tụ này sẽ đợc 2 bơm nớc ngng tụ bơm và các đờng ống

đến các bình gia nhiệt 1 và 2 Do đó nhiệt độ của nó sẽ tăng thêm vài 0C

 Sau đó tiếp tục đến bình khử khí chứa Na2HPO4, khí N2H4 đểgiải phóng luồng khí không ngng, chống bị rỉ sét các đờng ống Sau đó cáclợng nớc này đợc 2 bơm nớc cấp nâng áp suất lên khoảng 90at và lần lợt qua 2bình gia nhiệt số 4 và 5 để cất vào lò hơi ở nhiệt độ 2200C áp suất lớn hơn60at

Bình ngng tụ đợc làm mát bằng nớc sông đợc bơm bởi 2 bơm nớctuần hoàn có công suất 1200 tấn/h

3 S¬ §å DIAGRAM.CON.DEVICES - GAS TU«C BIN:

Máy nén: Nén không khí lấy từ môi trờng lên áp suất cao (10 at) để đa

vào buồng đốt nhằm đạt hiệu suất cháy cao Công suất máy nén chiếmkhoảng 65% công suất tự dùng của tổ máy Lu lợng gió vào là 150 tấn/giờ Bêntrong máy nén có 17 tầng cánh

Bộ đốt: : Là nơi nhiên liệu cháy sinh ra khối khí có năng lợng lớn làm quay

tuốc bin

Tuốc bin có 3 tầng cánh dùng để kéo máy phát

Máy phát: Phát điện lên hệ thống.

* Khởi động gas - tuốc bin

• điêzen chạy xông nóng trong 2 phút với tốc độ 890 v/ph

• Sau 2 phút điêzen tăng tốc Khi tốc độ của nó khoảng 2300 v/ph thì

nó đợc kết trục kéo máy nén và tuốc bin làm cho chúng tăng tốc theo

• Khi tuốc bin đạt khoảng 1000 v/ph thì đóng kích từ cho máy phát Bộphận đánh lửa hoạt động khi tốc độ tuốc bin là 1100 v/ph

• Khi đạt tốc độ 3400 v/ph bộ ly hợp thủy lực sẽ tách điêzen ra khỏi hệthống Nó sẽ chạy cầm chừng khoảng 5 phút để làm nguội rồi ngng hoạt động.Tuốc bin sẽ tăng tốc đến tốc độ 5115 v/ph và cố định ở đó nhờ hệthống tự động Lúc này máy phát (MF) sẵn sàng hòa lới

• Thời gian từ lúc bắt đầu khởi động đến khi hòa vào lới khoảng 14phút

* Quá trình dừng máy GT

• Nhấn nút (Stop) trên màn Hình máy tính, hệ thống tự động sẽ tự

động giảm công suất thực P, điều hành viên phải điều chỉnh giảm côngsuất Q bằng tay

Khi P = 2MW, điều chỉnh Q = 0

• Lúc P < 0 rơle công suất ngợc 32 sẽ tác động ngắt máy phát ra khỏi hệthống

• Khi còn 46 % tốc độ định mức thì ngắt kích từ cho máy phát khi tốc

độ còn 40 % tốc độ định mức thì bơm dầu ngừng bơm Tuốc bin sẽ chạytheo quán tính đến khi ngừng hẳn Điều hành viên kiểm tra các thông số cầnthiết Quá trình xuống máy kết thúc

Hoạt động ii: tự học và ôn tập

- Tài liệu tham khảo cho bài này:

• Nguyễn Xuân Phú, Nguyễn Công Hiền, Nguyễn Bội Khuê:

Cung cấp điện, NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội, 1998

• Nguyễn Công Hiền, Đặng Ngọc Dinh, Nguyễn Hữu Khái, Phan

Đăng Khải, Nguyễn Thành: Cung cấp điện, NXB Đại học và Trung

học Chuyên nghiệp, Hà Nội, 1984

• Cung cấp điện, Vụ Trung học Chuyên nghiệp và Dạy nghề, NXB Giáodục, Hà Nội, 2005

• Quyền Huy ánh: Cung cấp điện, Trờng Đại học S phạm Kỹ thuật TP.

Hồ Chí Minh, 2006

• Trần Bách, Phan Đăng Khải, Ngô Hồng Quang: Hệ thống cung

cấp điện, Đại học Bách khoa Hà Nội, 1978

• Trịnh Hồng Thám, Đào Quang Thạch, Đào Kim Hoa: Nhà máy

điện và Trạm biến áp, NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội, 1996

• Cung cấp điện cho xí nghiệp công nghiệp, NXB Khoa học và Kỹthuật, Hà Nội, 1974

- Trả lời các câu hỏi sau:

?????

Bài 2 Xác định nhu cầu điện Mã bài : CIE 01 19 02Giới thiệu :

Xác định phụ tải điện là nhiệm vụ đầu tiên khi thiết kế hệ thống cungcấp điện Nhu cầu điện chẳng những xác định theo phụ tải thực tế mà cònphải kể đến khả năng phát triển trong tơng lai Xác định nhu cầu điện cóvai trò rất quan trọng, vì vậy đây là mảng kiến thức yêu cầu bắt buộc Nó

là tiền đề cho việc thiết kế cung cấp điện

Mục tiêu thực hiện:

Học xong bài này, học viên có năng lực:

Xác định đợc nhu cầu về điện, từ đó chọn đợc phơng án cung cấp

2.4 Xác định phụ tải tính toán

2.5 Phơng pháp tính một số phụ tải đặc biệt

Các Hình thức học tập:

Hình thức nghe giảng trên lớp có thảo luận

Hình thức tự học và ôn tập

Hình thức thực hành tại xởng trờng

Hoạt động I: nghe giảng trên lớp có thảo luận

Xác định nhu cầu điện2.1 Đặt vấn đề:

Khi thiết kế cung cấp điện cho một hộ phụ tải, nhiệm vụ đầu tiên là xác

định nhu cầu điện của hộ phụ tải đó Tùy theo qui mô của phụ tải mà nhucầu điện phải đợc xác định theo phụ tải thực tế hoặc phải dự kiến đến khảnăng phát triển phụ tải trong tơng lai từ 5 năm đến 10 năm hoặc lâu hơnnữa Nh vậy, xác định nhu cầu điện chính là giải bài toán về dự báo phụ tảingắn hạn hoặc dài hạn

Dự báo phụ tải ngắn hạn tức là xác định phụ tải của công trình ngay saukhi công trinh đi vào hoạt động, đi vào vận hành Phụ tải đó thờng đợc gọi làphụ tải tính toán Phụ tải tính toán đợc sử dụng để chọn các thiết bị điện

nh: máy biến áp, dây dẫn, các thiết bị đóng cắt, bảo vệ , để tính cáctổn thất công suất, tổn thất điện áp để chọn các thiết bị bù

Nh vậy, phụ tải tính toán là một số liệu quan trọng để thiết kế cung cấp

Các phơng pháp chính của nhóm này là:

• Phơng pháp hệ số nhu cầu

• Phơng pháp suất tiêu hao điện năng trên một đơn vị sản phẩm

• Phơng pháp suất phụ tải trên đơn vị diện tích sản xuất

2.1.2 Nhóm thứ hai:

Đây là nhóm các phơng pháp dựa trên cơ sở lý thuyết xác suất và thống

kê Đặc điểm của phơng pháp này là có kể đến ảnh hởng của nhiều yếu tố,

do đó cho kết quả chính xác hơn nhng tính toán phức tạp hơn

Các phơng pháp chính của nhóm này là:

• Phơng pháp công suất trung bình và hệ số Hình dáng của đồ thịphụ tải

• Phơng pháp công suất trung bình và phơng sai của phụ tải

• Phơng pháp số thiết bị hiệu quả

Trong thực tế, tùy theo qui mô và đặc điểm công trình, tùy theo giai

đoạn thiết kế là sơ bộ hay kỹ thuật thi công mà chọn phơng pháp xác địnhphụ tải tính toán thích hợp

2.2 Đồ thị phụ tải.

2.2.1 Định nghĩa:

Đồ thị phụ tải là quan hệ của công suất phụ tải theo thời gian và đặc

tr-ng cho nhu cầu điện của từtr-ng thiết bị

2.2.2 Phân loại:

 Theo loại công suất, đồ thị phụ tải gồm có:

• Đồ thị phụ tải công suất tác dụng: P = f(t)

• Đồ thị phụ tải công suất phản kháng: Q = g(t)

• Đồ thị phụ tải công suất biểu kiến: S = h(t)

 Theo dạng đồ thị, đồ thị phụ tải gồm có:

• Đồ thị phụ tải thực tế: đây là dạng đồ thị phản ánh qui luật thay đổithực tế của công suất theo thời gian (Hình 2.1)

• Đồ thị phụ tải nấc thang: đây là dạng đồ thị qui đổi từ đồ thị thực

 Theo thời gian khảo sát, đồ thị phụ tải gồm có:

• Đồ thị phụ tải hằng ngày: đây là dạng đồ thị phụ tải đợc xây dựngvới thời gian khảo sát là 24 giờ Nghiên cứu đồ thị phụ tải hằng ngày

có thể biết đợc tình trạng làm việc của các thiết bị Từ đó, có thể

định ra qui trình vận hành hợp lý nhất nhằm đạt đợc đồ thị phụtải tơng đối bằng phẳng

• Đồ thị phụ tải hằng tháng: đây là dạng đồ thị phụ tải đợc xâydựng theo phụ tải trung bình hằng tháng (Hình 2.3)

Hình 2.2: Đồ thị phụ tải hàng ngày

dạng nấc thang

CS

V 3

24 t(giờ)

24 t(giờ)

• Đồ thị phụ tải hằng năm: đây là dạng đồ thị phụ tải đợc xây dựngcăn cứ vào đồ thị phụ tải điển Hình của một ngày mùa đông vàmột ngày mùa hè (Hình 2.4)

Giả sử mùa hè gồm n1 ngày và mùa đông gồm n2 ngày ở đồ thị Hình2.4a, mức P2 tồn tại trong khoảng thời gian t2 + t/

2; còn ở đồ thị Hình 2.4b,mức P2 tồn tại trong khoảng thời gian t//

2 Vậy trong một năm, mức phụ tải P2 tồn tại trong khoảng thời gian là:

Trong đó: n1, n2 lần lợt là số ngày mùa hè và mùa đông trong một năm

Đồ thị phụ tải hằng năm tiện lợi trong việc dự báo nhu cầu về điện năngtrong năm và về hiệu quả kinh tế trong cung cấp điện

2.2.3 Các đặc trng của đồ thị phụ tải:

Các đặc trng của đồ thị phụ tảI đợc thể hiện qua các hệ số và các đại ợng nh sau:

l-a Công suất cực đại P max : là giá trị công suất cực đại trong khoảng thời

gian khảo sát

b Công suất trung bình P tb : là đặc trng tĩnh cơ bản của phụ tảI

trong khoảng thời gian khảo sát

Ptb

=

AT

T

Trong đó: AT là điện năng tiêu thụ trong khoảng thời gian khảo sát T

c Công suất cực tiểu P min : là giá trị công suất cực tiểu trong khoảng

d Điện năng tiêu thụ A T : thể hiện qua phần diện tích giới hạn bởi đờng

cong đồ thị phụ tải và các hệ trục tọa độ

t P A

Trong đó: Pi: là công suất trong khoảng thời gian khảo sát thứ i

ti: là giá trị thời gian của đoạn khảo sát thứ i

T: là thời gian khảo sát

Pmax: là công suất cực đại trong khoảng thời gian khảo sát

e Hệ số điền kín phụ tải k đk : là tỷ số giữa công suất trung bình và

Thờng kđk< 1 Với kđk = 1 thì đồ thị phụ tải có dạng bằng phẳng

f Hệ số Hình dáng của đồ thị phụ tải k hd : là đặc trng không đồng

đều của đồ thị phụ tảI theo thời gian

Khd = 1 khi phụ tải không đổi theo thời gian

Trong điều kiện vận hành để thuận tiện, thờng xác định Khd theo chỉ

số đo của đồng hồ điện năng tác dụng (phản kháng)

Trong đó: n: là số phân đoạn thời gian (bằng nhau) để phân chia đồthị phụ tải

trong thời gian T

∆Api: là điện năng tiêu thụ trong thời gian

n

T

∆ theo chỉ sốcủa công tơ

Ap: là điện năng tiêu thụ trong thời gian T theo chỉ số của côngtơ

(2.3)

(2.4)

(2.5)

g Thời gian sử dụng công suất cực đại: là khoảng thời gian lý thuyết

mà khi sử dụng công suất Pmax không đổi thì trong khoảng thời gian này lợng

điện năng A bằng đúng lợng điện năng tiêu thụ thực tế

Nếu thời gian t1 càng kéo dài hơn thời gian t2 thì Tmax càng lớn

Trờng hợp t1 = T thì Tmax = T

Tmax phụ thuộc vào tính chất của phụ tảI, qui trình của các xí nghiệpcông nghiệp và có thể tham khảo từ các sổ tay thiết kế cung cấp điện

max max

1 max

.

P

A P

t P

n i i i

=

h Tầm quan trọng của đồ thị phụ tải:

Đồ thị phụ tải là số liệu ban đầu rất quan trọng trong thiết kế cung cấp

điện NgoàI các số liệu và đại lợng tính đợc từ đồ thị phụ tảI nêu ở phần trên,

đồ thị phụ tải hằng ngày còn cung cấp một số thông tin nh:

• Số ca làm việc trong ngày

• Tính chất của phụ tải: phụ tảI công nghiệp, phụ tảI dân dụng,…

• Tính hợp lý trong việc tiêu thụ điện của phụ tảI nhằm đề ra biện phápgiảm chi phí tiền điện cho sản xuất, …

Hình 2.5:Đồ thị phụ tải

hai cấp

biểu diễn bằng công suất biểu kiến S (đối với máy biến áp hàn, lò điện cảmứng…) Công suất định mức đợc tính với thời gian làm việc lâu dài.

Đối với động cơ, công suất định mức ghi trên nhãn máy chính là côngsuất cơ trên trục động cơ

+ Đối với một pha: Pđm = Uđđm.Iđm cosϕđm

(2.8)

+ Đối với ba pha: Pđm =Uđm.Iđm.cosϕđm (2.9)

2.3.2 Công suất đặt (P đ ):

Là công suất đầu vào của động cơ

Lu ý: Đứng về mặt cung cấp điện, ta quan tâm đến loại công suất này.

ηđc: Hiệu suất định mức của động cơ

Vì hiệu suất định mức của động cơ tơng đối cao (đối với động cơkhông đồng bộ rô to lồng sóc, ηđc = 0,8 ữ 0,95) nên để cho tính toán đợc

đơn giản, ngời ta thờng cho phép bỏ qua hiệu suất, lúc này lấy Pđ≈ Pđm

a Đối với thiết bị chiếu sáng:

Công suất đặt là công suất tơng ứng với số ghi trên đế hay ở bầu đèn,công suất này bằng với công suất đợc tiêu thụ bởi đèn khi điện áp mạng điện

là định mức

b Đối với các thiết bị điện làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại

nh cầu trục, máy hàn : Khi tính toán phụ tải điện của chúng, ta phải quy

đổi về công suất định mức ở chế độ làm việc dài hạn, tức là quy đổi vềchế độ làm việc có hệ số tiếp điện ε% = 100%.

Pđm; (đm: các tham số định mức cho trong lý lịch máy

+ Đối với máy biến áp của lò điện:

cosϕđm : hệ số công suất, ghi trong lý lịch máy.

+ Đối với máy biến áp hàn: Pđ = Sđm.cosϕđm

(2.13)

2.3.3 Phụ tải trung bình (P tb ):

Là một đặc trng tĩnh của phụ tải trong một khoảng thời gian khảo sát,

Trong đó: A P ; A Q : Là điện năng tác dụng và phản kháng trong khoảng

thời gian khảo sát (kWh; kVArh) t: Là thời gian khảo sát (h).

Thời gian khảo sát là 1 ca làm việc, một tháng hay một năm.Phụ tải trung bình của một nhóm thiết bị:

Ptb = ∑

=

n i ip

1

(2.16) Qtb = ∑

=

n i iq

1(2.17)

Tổng công suất trung bình của các thiết bị cho ta căn cứ để đánh giámức độ sử dụng thiết bị và là số liệu quan trọng để xác định phụ tảI tínhtoán Thờng phụ tảI trung bình đợc xác định ứng với thời gian khảo sát là một

ca làm việc, một tháng hoặc một năm

2.3.4 Phụ tải cực đại:

Phụ tải cực đại chia làm hai nhóm:

a Phụ tải cực đại dài hạn (P max ):

Là phụ tải trung bình lớn nhất tính trong khoảng thời gian tơng đốingắn Để tính toán lới điện và máy biến áp theo phát nóng, ta thờng lấy bằngphụ tải trung bình lớn nhất trong thời gian 5, 10 phút, 30 phút hay 60 phút(thông thờng nhất lấy trong thời gian 30 phút, lúc đó ký hiệu P30, Q30, S30)

đôi khi ngời ta dùng phụ tải cực đại xác định nh trên để làm phụ tải tính

Ngời ta dùng phụ tải cực đại để tính tổn thất công suất lớn nhất và đểchọn các thiết bị điện, chọn dây dẫn và dây cáp theo mật độ dòng điệnkinh tế.

b Phụ tải cực đại ngắn hạn hay còn gọi là Phụ tải đỉnh nhọn (P đn ):

Là phụ tải cực đại xuất hiện trong khoảng thời gian 1 ữ 2 giây

Phụ tải đỉnh nhọn đợc dùng để kiểm tra dao động điện áp, kiểm tra

điều kiện tự khởi động của động cơ, chọn dây chảy cầu chì và tính dòngkhởi động của rơ le bảo vệ v.v

Phụ tải đỉnh nhọn thờng xảy ra khi động cơ khởi động Chúng ta khôngchỉ quan tâm đến trị số của phụ tải đỉnh nhọn mà còn quan tâm đến tần

số xuất hiện của nó Bởi vì số lần xuất hiện của phụ tải đỉnh nhọn càngtăng thì càng ảnh hởng tới sự làm việc bình thờng của các thiết bị dùng điệnkhác ở trong cùng một mạng điện

2.3.5 Phụ tải tính toán (P tt )

Phụ tải tính toán là phụ tải giả thiết không đổi lâu dài của các phần tửtrong hệ thống cung cấp điện (máy biến áp, đờng dây ) tơng đơng với phụtải thực tế biến đổi theo điều kiện tác dụng nhiệt nặng nề nhất

Nói một cách khác, phụ tải tính toán cũng làm nóng dây dẫn lên tới nhiệt

độ bằng nhiệt độ lớn nhất do phụ tải thực tế gây ra

Do vậy, về phơng diện phát nóng, nếu ta chọn các thiết bị điện theophụ tải tính toán thì có thể đảm bảo an toàn cho các thiết bị đó trong mọitrạng thái vận hành

Quan hệ giữa phụ tải tính toán và các phụ tải khác đợc nêu trong bất

(2.18)

Đối với nhóm có n thiết bị: ksd = dm

tbP

P

= ∑

∑1

1

n i dmi

n i tbi

P P

=

=

(2.19)

Hệ số sử dụng đặc trng cho chế độ làm việc của phụ tảI theo công suất

và thời gian và là số liệu để xác định phụ tảI tính toán

2.3.7 Hệ số đóng điện k :

Hệ số đóng điện (kđ) của thiết bị là tỷ số giữa thời gian đóng điệntrong chu trình với toàn bộ thời gian của chu trình (tct).

Thời gian đóng điện (tđ) gồm thời gian làm việc mang tải (tlv) và thờigian chạy không tải (tkt), nh vậy:

n 1 i

dmi di

P

.P k

Hệ số đóng điện phụ thuộc vào qui trình công nghệ

2.3.8 Hệ số phụ tải k pt (còn gọi là hệ số mang tải):

Hệ số phụ tải (kpt) là tỉ số giữa công suất thực tế với công suất định

thucteP

P

≈ dm

tbP P

(2.22)Mặt khác:

d

sd ct dm

ct tb d dm d dm

d tb dm

tb

k

k t P

t P t P

A t

P

t P P

=

.

.

.

.

kpt

(2.23)Trong đó: