- Boá trí giôø baét ñaàu laøm vieäc giöõa caùc xí nghieäp vôùi nhau cuõng nhö giöõa caùc phaân xöôûng trong cuøng moät xí nghieäp khoâng ñoàng thôøi , thöïc hieän bieän phaùp naøy khoâng[r]
(1)CHƯƠNG
PHỤ TẢI ĐIỆN 2.1 KHÁI NIỆM
Phụ tải điện thiết bị tập hợp khu vực gồm nhiều thiết bị sử dụng điện để biến đổi thành dạng lượng khác quang năng, nhiệt năng, năng, hóa
Phụ tải biểu diễn dạng tổng quát : S = P + j Q
Trong : S – công suất biểu kiến , đơn vị đo lường VA ; kVA ; MVA P – công suất tác dụng , đơn vị đo lường W ; kW ; MW
Q – công suất phản kháng , đơn vị đo lường VAR ; kVAR ; MVAR Về trị số: S = √P2
+Q2
P = S Cos
Q = S.Sin
Điện A công suất tiêu thụ thời gian T A = ∫
0
t
❑P(t)dt = PiTi
Đơn vị đo lường Wh ; kWh ; MWh Phụ thuộc vào mục đích nghiên cứu phụ tải Phân loại theo tính chất : - Phụ tải động lực: cung cấp cho động điện - Phụ tải chiếu sáng
Phân loại theo khu vực sử dụng:
- Phụ tải công nghiệp: cung cấp cho khu công nghiệp - Phụ tải nông nghiệp: cung cấp cho khu vực nông nghiệâp - Phụ tải sinh hoạt: cung cấp cho vùng dân cư
Phân loại theo mức độ quan trọng:
- Phụ tải loại 1: điện ảnh hưởng đến tính mạng người, thiệt hại lớn cho kinh tế quốc dân ảnh hưởng lớn đến trị - Phụ tải loại 2: điện có ảnh hưởng đến kinh tế, sản xuất không nghiêm trọng loại
- Phụ tải loại 3: nguyên tắc điện thời gian ngắn không ảnh hưởng nhiều đến hộ tiêu thụ
(2)- Đối với phụ tải loại 1: khu công nghiệp quan trọng, thành phố lớn, khu vực ngoại giao, công sở quan trọng, hầm mỏ, bệnh viện, hầm giao thông dài v.v… cần phải đảm bảo điện liên tục (24/24 ngày) phải có nguồn độc lập phải có nguồn dự phịng thường trực Nói cách khác nặng kỹ thuật, tính đảm bảo, yếu tố kinh tế (vốn đầu tư) cao
- Đối với phụ tải loại 2: khu công nghiệp nhỏ, địa phương, khu vực sinh hoạt đông dân phức tạp v.v… nói chung quan trọng khơng loại 1, thiết kế cân nhắc yếu tố kỹ thuật với vốn đầu tư Nếu không làm tăng vốn đầu tư nhiều không phức tạp khó khăn nên thiết kế nguồn cung cấp chuyển đổi có cố nguồn
- Đối với phụ tải loại : chủ yếu khu vực dân cư thiết kế nguồn cung cấp
2.2- ĐỒ THỊ PHỤ TẢI
Đồ thị phụ tải ( đtpt) hình vẽ biểu diễn quan hệ công suất phụ tải ( S, P, Q ) theo thời gian (t)
Phụ thuộc vào thời lượng (T) cần quan tâm, quan sát thay đổi phụ tải có loại đtpt sau :
- Đồ thị phụ tải hàng ngày : Thời lượng T gồm 24 Có thể bắt đầu vào bất kỳ, thường vẽ từ đến 24 Phụ tải vẽ trị thực theo tỉ lệ xích chọn thích hợp hay vẽ phần trăm so với trị cực đại (Smax, Pmax) Đồ thị phụ tải thường vẽ theo dạng bậc thang
Đtpt vẽ theo phương pháp xác định điểm trục tọa độ trục tung biểu diễn cơng suất ( S, P, Q ), trục hoành biểu diễn thời gian t nối điểm lại với ( hình 2.1 ) ta đtpt hình gấp khúc Mức độ xác phụ thuộc vào khoảng thời điểm Đtpt vẽ theo phương pháp phức tạp ứng dụng tính tốn thiết kế
Để thuận tiện tính tốn , thường biến đổi từ đtpt dạng thành đtpt hình bậc thang phải đảm bảo hai điều kiện :
- Điện ngày nghĩa diện tích giới hạn hàm số P(t) vơi trục tọa độ không thay đổi
(3)Đường nét đậm vẽ hình 2.1 đtpt vẽ theo bậc thang hóa thỏa mãn điều kiện đtpt vẽ theo điểm
Từ đtpt ngày suy trị số đặc trưng phụ tải : - Trị số cực đại : Pmax
- Trị số cực tiểu : Pmin P
- Trò số trung bình : Ptb = 24A
- A : điện sử dụng ngày : - Tmax : thời gian sử dụng công suất cực đại
Angày đêm=ΣPiTi
Tmax= A
Pmax - Hệ số điền kín phụ tải :
= PPtb
max =
A
24Pmax t1 t2 ti
24 (h)
Hình 2.1- Đtpt ngày Đường nét đứt vẽ theotừng điểm Đường nét đậm vẽ theo bậc thang Đồ thị phụ tải hàng ngày sử dụng thiết kế để chọn công suất máy biến áp, tính tốn phần dẫn điện, tính tổn thất điện máy biến áp
-Đồ thị phụ tải năm:
Tùy theo mục đích sử dụng, đồ thị phụ tải năm biểu diễn dạng thông dụng sau đây:
a Dạng 1: chọn số đtpt hàng ngày điển hình với n ngày sử dụng Ví dụ: - Đồ thị phụ tải mùa hè với n1 ngày có P11(T11); P21(T21); P31(T31); P41(T41)
- Đồ thị phụ tải mùa đông với n2 ngày có P12(T12); P22(T22); P32(T32)
Suy đồ thị phụ tải năm : P1 với T1 = n2T22;
P2 với T2 = n1T31 + n2T32;
P3 với T3 = n1T21 + n2T12;
P4 với T4 = n1 (T11 + T41)
Từ suy đtpt hàng năm biểu diễn quan hệ mức phụ tải Pi từ lớn
nhất Pmax giảm dần đến trị bé Pmin theo thời lượng Ti sử dụng
các trị Pi (hình 2-2) Dạng thường sử dụng để xác định điện tiêu
thụ năm A =Pi Ti cho thời lượng Ti sử dụng bậc phụ tải Pi
(4)Hình 2-2 Đtpt năm vẽ từ đtpt ngày điển hình
lớn Pmax giảm dần đến trị bé Pmin theo thời lượng Ti sử dụng
của trị Pi (hình 2-2) Dạng thường sử dụng để xác định điện
tiêu thụ năm A = Pi Ti cho thời lượng Ti sử dụng bậc phụ
taûi Pi
b) dạng Từ trị số cực đại tháng năm vẽ đtpt năm (hình 2.3)
T32 P22
P32
t
T1 = n2T2
T2 = n1T31 + n2T32
T3 = n1T21 + n2T12
T4 = n1 (T11 + T41) 8760
t
T1 T2 T3 T4
(5)Hình 2-3 Đồ thị phụ tải vẽ theo trị cực đại tháng
Đtpt vẽ theo dạng sử dụng để qui định chế độ vận hành NMĐ nhân viên vận hành , lập kế noạch sữa chữa tổ máy phát chọn công suất máy phát điện thiết kế
2.3 TỔNG HỢP ĐỒ THỊ PHỤ TẢI
Tổng hợp đồ thị phụ tải cộng hai nhiều đồ thị phụ tải cấp điện áp nhà máy hay trạm biến áp cần cung cấp điện Phụ tải tổng bao gồm phần tổn hao truyền tải (qua máy biến áp) phần tự dùng phục vụ cho việc sản xuất truyền tải điện (tự dùng) Ptd
Tự dùng nhà máy điện xác định theo biểu thức : Ptd = α∑Pmf ( 0,4 + 0,6 ∑
Pt
∑Pmf )
- : hệ số tự dùng phụ thuộc vào loại NMĐ công suất tổ máy Pmf
- Pmf: toång công suất đặt tổ máy phát
- Pt: tổng công suất phát thời điểm
- 0.4: 40% công suất tự dùng không phụ thuộc vào công suất phát - 0.6: 60% công suất tự dùng phụ thuộc vào cơng suất phát Pt
Nếu số liệu cụ thể xác định hệ số cách gần
đúng sau:
- Với NMĐ kiểu tuabin ngưng : = ( – 12 ) %
- Với NMĐ kiểu tuabin khí : = ( – ) %
- Với nhà máy thủy điện : = ( 0,5 – ) %
Trị số nhỏ nhà máy có cơng suất tổ máy lớn , trị số lớn nhà máy có cơng suất nhỏ
Tự dùng trạm biến áp khơng phụ thuộc hồn tồn vào công suất trạm biến áp mà chủ yếu vào trạm biến áp có hay khơng có người trực thường xuyên, vào hệ thống làm lạnh máy biến áp (có quạt, có hệ thống bơm dầu, nước cưỡng bức)
(6)Ví dụ 2-1 Về công suất tổng trạm biến áp cung cấp cấp cho hai phụ tải điện áp U1 U2
Đồ thị phụ tải tổng hợp vẽ từ tij nhỏ đến lớn thời gian cộng
phụ tải lại, sau cộng thêm phần tự dùng hay tổn hao
Thường lập thành bảng tổng hợp phụ tải theo phương pháp lập bảng cho P, Q tính S cos khác Trường hợp cos vẽ cho P Ví dụ 2- 2: Vẽ đồ thị phụ tải tổng hợp cho trạm biến áp cung cấp cho phụ tải có đồ thị phụ tải U1, U2, U3 tương ứng cho hình 2-5a,b,c
với P1max = 50MW, P2max = 40MW, P3max = 80MW
Hình 2-4
a) b) c)
Hình 2-5. Đtpt trạm biến áp ví dụ 2-2
Bảng tổng hợp phụ tải trạm biến áp: Bảng 2.1
P1 P2 P3 t1 t2 t3 P1 P2 P3 t1 t2 t3 P1 P1 P1
2 P22
P3 P1 P2 P2 P
(7)TT Từ…đến Phụ tải cấp điện áp (MW)
U1 U2 U3 Tï duøng Toång %
1 6(h) 20 32 48 0.5 100.5 63
2 12(h) 40 40 80 0.5 160.5 100
3 12 18(h) 50 40 64 0.5 154.5 97
4 18 24(h) 20 24 32 0.5 76.5 48
Ví dụ 2-3: Vẽ đtpt qua máy biến áp nhà máy điện vẽ hình 2.6 Máy phát điện F: Sđm = 100MVA
Phụ tải UF: Smax = 60MVA
Đtpt tổng hợp trạm biến áp ví dụ 2.2 theo bảng 2.1 Ví dụ 2-3: Vẽ đtpt qua máy biến áp nhà máy điện vẽ hình 2.6 Máy phát điện F: Sđm = 100MVA
Phụ tải UF: Smax = 60MVA
100 97 63 48
P(MW) %
0 12 18 24 t(giờ) 100.5
160.5 154.5
76.5
HT
100% 80 60
(8)
Hình 2.6 Với đồ thị phụ tải hình 2-6b gồm tự dùng Giả thuyết máy phát điện phát đầy tải
S = 200MVA Phụ tải UF:
- giờ: 40%.60 = 24MVA
- 18 giờ: 80%.60 = 48MVA
- 18 21 giờ: 100%.60 = 60MVA
- 21 24 giờ: 60%.60 = 36MVA
Đồ thị phụ tải qua máy biến áp vẽ cách lấy đồ thị phụ tải máy phát điện trừ phần tải phụ tải điện áp máy phát điện (phần gạch chéo hình 2-7a từ suy hình 2-7-b
F (a) ~ F 40 20
(9)24 24
Hình 2-7
- giờ: S1 = 200 – 24 = 176MVA
- 18 giờ: S2 = 200 – 48 = 152M
- 18 21 giờ: S3 = 200 – 60 = 140MVA
- 21 24 giờ: S4 = 200 – 36 = 164MV
Ví dụ 2-4: Vẽ đồ thị phụ tải qua cuộn dây MBA từ ngẫu nhà máy điện hình 2-8(a) Đtpt cấp điện áp 110 kV cho hình 2-8b, điện áp 10,5 kV cho hình 2-8c Giả thiết máy phát điện ln vận hành định mức Tồn cơng suất thừa phát hệ thống
a) b) c)
Hình 2-8 Sơ đồ nối điện đtpt nhà máy điện cho ví dụ 2.4 a) Sơ đồ nối điện ‘ b) đtpt 110 kV ; c) đtpt 10,5 kV
Máy phát F1, F2, F3: Sđm = 100MVA
Phụ tải 110KV : Smax = 150MVA (hình 2-9.b)
Phụ tải 10.5KV : Smax = 50MVA (hình 2-9.c)
- Đồ thị phụ tải cuộn trung máy biến áp từ ngẫu thực cách lấy đồ thị phụ tải điện áp 110KV trừ công suất máy phát F3 (100MVA)
(hình 2-9a)
Từ – là: 100-90 = 10 MVA
– 18 là: 100-150 =-50 MVA
18 – 24 là: 100-120 =-20 MVA
0 12 18 22 24 t
~ ~ ~
F1 F2 F3 220k VVV 10.5K V 110K V HT 100 80 60 40 20 S%
(10)- Đồ thị phụ tải cuộn hạ máy biến áp thực cách lấy công suất tổng đại số thực trị số thực MVA
- Đtpt qua cuộn cao :
Từ : Sc1 = SH1 + ST1 = 180 + 10 = 190 (MVA) từ hạ trung lên cao
18 giờ: Sc2 = SH2 – ST2 = 160 - 50 = 110 (MVA) từ hạ lên cao trung
18 22 giờ: Sc3 = SH3 – ST3 = 150 – 20 = 130 (MVA) từ hạ lên cao trung
22 24 giờ: Sc4 = SH4 – ST3 = 170 – 20 = 150 (MVA) từ hạ lên cao trung
Do phụ tải qua cuộn cao, trung, hạ MBA tự ngẫu sau:
0 12 18 24 t(giờ)
0 12 18 22 24 S(MVA)
200
t(giờ) 180
170 160 150
0 12 18 24 t(giờ)
0 12 18 22 24 S(MVA)
200 150
50
Đồ thị phụ tải U = 110KV
Máy phát điện F3 100
200
S(MVA)
2 MFĐ F1 F2 phát
Phần cuộn hạ phát lên (đồ thị phụ tải cuộn hạ)
Đồ thị phụ tải cuộn U = 10.5KV
50 40 30 20
90 120
a) Hình 2.9
(11)Thời gian SHạ(MVA) STrung (MVA) SCao (MVA)
0-6 180 10 190
6-18 160 -50 110
18-22 150 -20 130
22-24 170 -20 150
2-4 ĐIỀU CHỈNH ĐỒ THỊ PHỤ TẢI
Đtpt phẳng không dao động nhiều , khác biệt trị số Pmax, Pmin, Ptb không khác nhiều vận hành dể dàng kinh tế ,
cần phải làm cho đtpt phẳng tốt Các biện pháp chủ yếu để điều chỉnh đtpt :
+ Các biện pháp kỷ thuật :
-Ghép thành HTĐ lớn biện pháp tốt để làm cho đtpt phẳng -Phát triển xí nghiệp làm việc ba ca để sang đtpt ban ngày với ban đêm
- Bố trí ngày nghỉ tuần xí nghiệp xen kẻ để sang đtpt ngày thường với ngày chủ nhật
- Bố trí bắt đầu làm việc xí nghiệp với phân xưởng xí nghiệp khơng đồng thời , thực biện pháp tránh phụ tải tăng đột ngột dòng mở máy dộng điện mà cịn góp phần điều hịa giao thơng cao điểm
- Phát triển hộ sử dụng điện ngắn hạn làm việc vào phụ tải thấp + Các biện pháp kinh tế :
Quy định giá điện khác cao điểm phụ tải thấp + Các biện pháp hành :
- Cắt điện để giảm tải cao điểm 12 18 24 0 12 18 22 24
(12)- Phạt hành hộ không chấp hành giảm tải không cần thiết thời gian cao điểm v v
Cần ý biện pháp kỷ thuật , trường hợp bất khả kháng áp dụng biện pháp hành
2.5 PHÂN PHỐI ĐỒ THỊ PHỤ TẢI TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN
Khi tất NMĐ nối chung vào thành HTĐ , việc phân phối phụ tải cho NMĐ có ảnh lớn đến giá thành điện độ tin cậy HTĐ Với đtpt ngày cho phân phối phụ tải cho nhà máy vào nguyên tắc
- Giá thành điện thấp - Độ tin cậy cung cấp điện cao
Chú ý dến NMĐ sử dụng nhiên liệu địa phương Do :
- Trước tiên ưu tiên phân tải cho NMĐ có đtpt bắt buộc nhà máy thủy điện khơng có hồ chứa nước NMĐ vận hành với đtpt định không cần mua nhiên liệu Các NMĐ nhậân phần gốc đtpt - Phần đỉnh phân cho nhà máy thủy điện có hồ chứa nhà máy có khả điều chỉnh cơng suất dể dàng
- Phần đtpt phân phối cho nhà máy nhiệt điện cịn lại ,trong ưu tiên cho nhà máy nhiệt điện ngưng gần nguồn nhiên liệu có suất tiêu hao nhiên liệu thấp
- Nhà máy điện nguyên tử nhận phần đtpt Tuỳ theo tính kinh tế ưu tiên trước hay sau nhà máy nhiệt điện
Cần lưu ý nhà máy nhiệt điện phải làm việc liên tục với công suất tối thiểu yêu cầu lò khởi động tốn thời gian nhiên liệu
Đây toán qui hoạch phi tuyến đa mục tiêu phức tạp Trên hình 2.10 vẽ minh họa phân phối đtpt NMĐ
P
(13)NÑR NT TÑ
t Hình 2-10 Phân phối đtpt NMĐ HTĐ
TĐ - thuỷ điện ; NĐN – nhiệt điện ngưng ; NĐR- nhiệt điện có rút hơi NT – nhà máy điện nguyên tử
2.6 DỰ BÁO PHỤ TẢI.
Phụ tải điện đại lượng luôn thay đổi phát triển , xây dựng NMĐ cần phải có thời gian , muốn đáp ứng yêu cầu cung cấp điện cần có kế hoạch trước , vận hành biết trước phụ tải việc vận hành dễ dàng Do cần phải có dự báo phụ tải Dự báo phụ tải có loại : ngắn hạn , trung hạn dài hạn
- Dự báo ngắn hạn dự báo trước khoảng thơiø gian từ đến năm Thông số sử dụng thiết kế TBA , chọn công suất máy biến áp mạng diện địa phương , mạng điện xí nghiệp v v
- Dự báo trung hạn dự báo trước khoảng thời gian từ đến 10 năm Số liệu sử dụng lập kế hoạch xây dựng NMĐ , đường dây dẩn điện cao áp 110 , 220 kV
- Dự báo dài hạn dự báo trước 10 dến 20 năm lâu gọi dự báo chiến lược dược sử dụng lập kế hoạch lâu dài phạm vi lớn nước hay nhiều nước
(14)Hiện phát triển nhanh khoa học kỷ thuật đặc biệt cơng cụ tính tốn lĩnh vực dự báo phụ tải có nhiều cơng trình có giá trị thực tiển Một số phươmg pháp dự báo phụ tải áp dụng :
- Phương pháp suy diễn hay gọi ngoại suy Phương pháp dựa vào thống kê q khứ có điều chỉnh theo tình hình cụ thể thực tế để tìm qui luật phát triển tính tốn cho tương lai Phương pháp ứng dụng cho nước có tốc độ phát triển nói chung ổn định
- Phương pháp thống kê Phương pháp dựa sở tổng hợp số liệu dự báo ngành , khu vực theo suất tiêu hao điện sản phẩm công nghiệp , dân số v v mà suy điện , công suất cần đáp ứng thời điểm cần xác định
- Phương pháp tương đương : Phương pháp dựa nước , địa phương có thông số tương tự nước , địa phương tương lai cần dự báo mà suy số liệu cần xác định Phương pháp áp dụng tìm đối tượng thích hợp