Tập giảng môn học cung cấp điện dùng chung cho ngành HTĐ ngành điện khác ngành khác có liện quan Đây tài liệu tóm tắt dùng làm giảng tác giả Trân Tấn Lợi Khi sử dụng cho đối tượng khác tác giả có thêm bớt cho phù hợp Chương I Bài mở đầu: Các tài liệu tham khảo: Giáo trình CCĐ cho xí nghiệp cơng nghiệp Bộ môn phát dẫn điện xuất 1978 (bản in roneo) Giáo trình CCĐ (tập 2) Nguyễn Công Hiền nhiều tác giả xuất 1974,1984 Thiết kế CCĐ XNCN Bộ môn phát dẫn điện (bản in roneo khoa TC tái bản) Một số vấn đề thiết kế qui hoach mạng điện địa phương Đặng Ngọc Dinh nhiều tác giả Giáo trình mạng điện Bộ mơn phát dẫn điện Một số tài liệu nước dịch: Cung cấp điện cho xí nghiệp cơng nghiệp Tg: Fe-đơ-rov NXB-Năng lượng 1972 Cung cấp điện cho xí nghiệp cơng nghiệp Tg: Epmulov NXB-Năng lượng 1976 Sách tra cứu cung cấp điện (tập I & II sách dịch) Tg: Fe-đô-rov NXB-Năng lượng 1980 Giới thiệu chương giáo trình: Chương I: Chương II: Chương III: Chương IV: Chương V: Chương VI: Chương VII: Chương VIII: Chương IX: Chương X: Chương XI: Chương XII: Những vấn đề chung TH-CCĐ Phụ tải điện Cơ sở so sánh-kinh tế kỹ thuật CCĐ Sơ đồ CCĐ trạm biến áp Tính tốn mạng điện xí nghiệp Xác định tiết diện dây dẫn mạng điện Tính tốn dịng ngắn mạch Lựa chọn thiết bị điện Bù công suất phản kháng mạng xí nghiệp Bảo vệ rơ-le mạng điện xí nghiệp Nối đất chiếu sáng Chiếu sáng công nghiệp Chương I Những vấn đề chung HT-CCĐ 1.1 Khái niệm hệ thống điện: Ngày nói đến hệ thơng lượng, thơng thường người ta thường hình dung hệ thơng điện, tương tự đôi lúc ngường ta gọi Khoa điện Khoa lượng, khơng phải tượng ngẫu nhiên mà chất vấn đề Lý chỗ lượng điện có ưu sản xuất,khai thác truyền tải, toán lượng khai thác tự nhiên người ta chuyển đổi thầnh điện trước sử dụng Từ hình thành hệ thống điện nhằm tryuền tải, phân phối CCĐ điện đến hộ sử dụng điện Một số ưu điểm điện năng: + Dễ chuyển hoá thành dạng lượng khác (Quang, nhiệt, hoá năng…) + Dễ chuyền tải truyền tải với hiệu suất cao + Khơng có sắn tự nhiên, khai thác chuyển hoá thành điện Ở nơi sử dụng điện lại dẽ dàng chuyển thành dạng lượng khác → Ngày phần lớn lượng tự nhiên khác khai thác chỗ đổi thành điện (VD NM nhiệt điện thường xây dựng nơi gần nguồn than; NM thỷ điện gần nguồn nước…) Đó lý xuất hệ thống tryền tải, phân phối cung cấp điện mà chung ta thường giọ hệ thông điện Định nghĩa: Hệ thống điện bao gồm khâu sản xuất điện năng; khâu tryền tải; phân phối cung cấp điện đến tận hộ dùng điện (xem HV.) NL sơ cấp 220 kV 110 kV 10 kV ~ ~ NMĐ1 10 kV sản xuất & tryền tải (phát dẫn điện) NMĐ2 35 kV 6; 10 kV 0,4 kV HV 01 phân phối & cung cấp điện (CCĐ) Từ cho thấy lĩnh vực cung cấp điện có ý nghĩa hẹp Định nghĩa: Hệ thông cung cấp điện bao gồm khâu phân phối; Tuyền tải & cung cấp điện đến hộ tiêu thụ điện Vài nét đặc trưng lượng điện: 1- 2- 3- Khác với hầu hết sản phẩm, điện sản xuất ra, nói chung khơng tích trữ (trừ vài trường hợp đặc biệt với công suất nhỏ pin, acqui ) → Tại thời điểm luôn phải đảm bảo cần lượng điện sản xuất tiêu thụ có kể đến tổn thất khâu truyền tải Điều când phải quán triệt khâu thiết kế, qui hoạch, vận hành điều độ hệ thống điện, nhăm giữ vững chất lượng điện (u & f) Các trình điện xẩy nhanh Chẳng hạn sóng điện từ lan tuyền dây dẫn với tốc độ lớn xấp sỉ tốc độ ánh sáng 30 000 000 km/s (q trình ngắn mạch, sóng sét lan truyền lan tuyền) → Đóng cắt thiết bị bảo v.v… phải xẩy vòng nhỏ 1/10 giây → cần thiết để thiết kế, hiệu chỉnh thiết bị bảo vệ Cơng nghiệp điện lực có quan hệ chặt chẽ đến nhiều ngành kinh tế qquốc dân (luyện kim, hố chất, khai thác mỏ, khí, cơng nghiệp dệt…) → động lực tăng suất lao động tạo nên phát triển nhịp nhành cấu trúc kinh tế Quán triệt đặc điểm xây dựng định hợp lý mức độ điện khí hố cacs ngành kinh tế – Các vùng lãnh thổ khác – Mức độ xây dựng nguồn điện, mạng lưới truyền tải, phân phối → nhằm đáp ứng phát triển cân đối, tránh thiệt hại kinh tế quốc dân phải hạn chế nhu cầu hộ dùng điện Nội dung môn học: Nhằm giải vấn đề kỹ thuật việc thiết kế hệ thống CCĐXN nói chung HTĐ nói riêng Một phương án CCĐ gọi hợp lý phải kết hợp hài hoà loạt u cầu như: • Tính kinh tế (vốn đầu tư nhỏ) • Độ tin (xác suất điện nhỏ) • An toàn tiện lợi cho việc vận hành thiết bị • Phải đam bào chất lượng điện phạm vi cho phép (kỹ thuật) Như lời giải tối ưu thiết kế HTĐ phải nhận từ quan điểm hệ thống, không tách khỏi kế hoạch phát triển lượng vùng; Phải phối hợp vấn đề cụ thể – Chọn sơ đồ nối dây lưới điện, mức tổn thất điện áp … Việc lựa chọn PA CCĐ phải kết hợp với vviệc lựa chọn vị trí, cơng suất nhà máy điện trạm biến áp khu vực Phải quan tâm đến đạc điểm cơng nghệ xí nghiệp, xem xét phát triển xí nghiệp kế hoạch tổng thể (xây dựng, kiến trúc… ) Vì dự án thiết kế CCĐ-XN, thường đưa đồng thời với dự án xây dựng, kiến trúc, cấp thoát nước v.v… duyệt quan trung tâm có phối mặt quan điểm hệ thống tối ưu tổng thể 1.2 Phân loại hộ dùng điện xí nghiệp: Các hộ dùng điện xí nghiệp gồm nhiều loại tuỳ theo cách phân chia khác → (nhằm mục đích đảm bảo CCĐ theo nhu cầu loại hộ phụ tải) a) Theo điện áp tần số: vào Udm f * Hộ dùng điện pha Udm < 1000 V ; fdm = 50 Hz * Hộ dùng điện pha Udm > 1000 V ; fdm = 50 Hz * Hộ dùng điện pha Udm < 1000 V ; fdm = 50 Hz * Hộ dùng điện làm việc với tần số ≠ 50 Hz * Hộ dùng dòng điện chiều b) Theo chế độ làm việc: (của hộ dùng điện) • • • Dài hạn: phụ tải khơng thay đổi thay đổi, làm việc dài hạn mà nhiệt độ không vượt giá trị cho phép (VD: Bơm; quạt gió, khí nén…) Ngắn hạn: thời gian làm việc không đủ dài để nhiệt độ TB đạt giá trị qui định (VD động truyền động cấu phụ máy cắt gọt kim loại, động dóng mở van TB thuỷ lực) Ngắn hạn lập lại: thời kỳ làm việc ngắn hạn TB xen lẫn với thời kỹ nghỉ ngắn hạn → đặc trưng tỷ số thời gian đóng điện thời gian tồn chu trình sản suất (VD máy nâng; TB hàn) c) Theo mức độ tin cung cấp điện: tuỳ theo tầm quan trọng kinh tế xã hội, hộ tiêu thụ điện CCĐ với mức độ tin cậy khác phân thành loại • • • Hộ loại I: Là hộ mà cố ngứng CCĐ gây thiệt hại lớn kinh tế, đe doạ đến tính mạng người, ảnh hưởng có hại lớn trị – gây thiệt hại đối loạn qui trình cơng nghệ Hộ loại I phải CCĐ từ nguồn độc lập trở lên Xác suất ngừng CCĐ nhỏ, thời gian ngừng CCĐ thường phép thời gian tự động đóng thiết bị dự trữ (VD xí nghiệp luyện kim, hố chất lớn…) Hộ loại II: Là hộ có tầm quan trọng lớn ngừng CCĐ dẫn đến thiệt hại kinh tế hư hỏng sản phẩm, ngừng trệ sản xuất, lãng phí loa động v.v… Hộ loại II CCĐ từ nguồn – thời gian ngừng CCĐ cho phép thời gian để đóng TB dự trữ tay (XN khí, dệt, cơng nghiệp nhẹ, công nghiệp địa phương…) Hộ loại III: mức độ tin cậy thấp hơn, gồm hộ không nằm hộ loại Cho phép điện thời gian sửa chữa, thay phần tử cố không ngày đêm Hộ loại III thường CCĐ băng nguồn 1.3 Các hộ tiêu thụ điện điển hình: 1) 2) 3) Các thiết bị động lực công nghiệp Các thiết bị chiếu sáng (thường pha, ĐTPT phẳng, cosϕ = 1-0,6) Các TB biến đổi 4) 5) 6) Các động truyền động máy gia cơng Lị thiết bị gia nhiệt Thiết bị hàn (Giải công suất; dạng ĐTPT; Giải Udm ; fdm ; cos ϕ ; đặc tính phụ tải; thuộc hộ tiêu thụ loại 1; 3……) 1.4 Các tiêu kỹ thuật CCĐ-XN: Chỉ tiêu kỹ thuật hệ thông CCĐ đánh giá băng chất lượng điện cung cấp, thông qua tiêu U; f; tính liên tục CCĐ *Tính liên tucj CCĐ: hệ thống CCĐ phải đảm bảo việc CCĐ liên tục theo yêu cầu phụ tải (yêu cầu hộ loại I; II & III) Chỉ tiêu thường cụ thể hoá xác suất làm việc tin cậy → sở người ta phân hộ tiêu thụ thành loại hộ mà thiết kế cần phải quán triẹet để có PA CCĐ hợp lý * Tần số: độ lệch tần số cho phép qui định ± 0,5 Hz Để đảm bảo tần số hệ thông điện ổn định công suất tiêu thụ phải < công suất HT Vậy xí nghiệp lớn phụ tải gia tăng thường phải đặt thêm TB tự động đóng thêm máy phát điện dự trữ XN TB bảo vệ sa thải phụ tải theo tần số *Điện áp: Độ lệch điện áp cho phép so với điện áp định mức qui định sau: (ở chế độ làm việc bình thường) + Mạng động lực: + Mạng chiếu sáng: [∆U%] = ± % Udm [∆U%] = ± 2, % Udm Trường hợp khởi động động mạng điện tình trạng cố độ lệch điện áp cho phép tới (-10 ÷ 20 %)Udm Tuy nhiên phụ tải điện thay đổi nên giá trị điện áp lại khác nút phụ tải → điều chỉnh phức tạp Để có biện pháp hiệu lực điều chỉnh điện áp, cần mô tả diễn biến điện áp theo độ lệch so với giá trị định mức, mà phải thể mức độ kéo dài Khi tiêu đánh giá mức độ chất lượng điện áp giá trị tích phân T U( t ) − U dm ∫0 Udm dt Trong đó: tiêu quan trọng điều chỉnh điện áp là: cho giá trị xác suất để suốt khoảng thời gian khảo sát T độ lệch điện áp năm phamj vi cho phép, đạt cực đại Ngaòi nghiên cứu chất lượng điện cần xét đến hành vi kinh tế, nghĩa phải xét đến thiệt hại kinh tế điện, chất lượng điện xấu Chẳng hạn điện áp thấp định mức, hiệu xuất máy giảm, sản xuất kém, tuổi thọ động thấp định mức, hiệu suất máy giảm, sản phẩm kém, tuổi thọ động giảm v.v Từ xác định giá trị điện áp tối ưu Mặt khác nghiên cưu chất lượng điện quan điểm hiệu sử dụng điện, nghĩa điều chỉnh điện áp đồ thị phụ tải cho tổng số điện sử dụng với điện áp cho phép cực đại Những vấn đè nêu cần có nghiên cưu tỉ mỉ dựa thơng kê có hệ thơng phân phối điện áp nút, suất thiệt hại kinh tế chất lượng điện xấu 1.4 Một số ký hiệu thường dùng: – Máy phát điện nhà máy điện - Động điện – Máy biến áp cuộn dây – Máy biến áp cuộn dây – Máy biến áp điều chỉnh tải - Kháng điện – Máy biến dòng điện – Máy cắt điện - Cầu chì 10 - Aptômát 11 – Cầu dao cách ly U(t) - giá trị điện áp nút khảo sát thời điểm t T - khoảng thời gian khảo sát Udm - giá trị định mức mạng 12 – Máy cắt phụ tải Khi độ lệch điện áp so với giá trị yêu cầu (hoặc định mức) mơ tả đại lượng ngẫu nhiên có phân bố chuẩn, mục 13 – Tụ điện bù ~ Đ 31 – Đường dây mạng động lực chiều 14 – Tủ điều khiển 32 – Chống sét ống 15 – Tủ phân phối 33 – Chông sét van 16 – Tủ phân phối động lực 17 – Tủ chiếu sáng làm việc 18 Tủ chiếu sáng cục 19 – Khởi động từ 20 - Đèn sợi đốt 21 - Đèn huỳnh quang 22 – Công tắc điện 23 – Ổ cắm điện 24 – Dây dẫn điện 25 – Dây cáp điện 26 – Thanh dẫn (thanh cái) 27 – Dây dẫn tần số ≠ 50 Hz 28 – Dây dẫn mạng hai dây 29 – Dây dẫn mạng dây 30 - Đường dây điện áp U ≤ 36 V 34 – Cầu chì tự rơi ... phân bố chuẩn, mục 13 – Tụ điện bù ~ Đ 31 – Đường dây mạng động lực chiều 14 – Tủ điều khiển 32 – Ch? ??ng sét ống 15 – Tủ phân phối 33 – Ch? ?ng sét van 16 – Tủ phân phối động lực 17 – Tủ chiếu sáng... điện - Cầu ch? ? 10 - Aptơmát 11 – Cầu dao c? ?ch ly U(t) - giá trị điện áp nút khảo sát thời điểm t T - khoảng thời gian khảo sát Udm - giá trị định mức mạng 12 – Máy cắt phụ tải Khi độ l? ?ch điện áp... ngắn m? ?ch, sóng sét lan truyền lan tuyền) → Đóng cắt thiết bị bảo v.v… phải xẩy vòng nhỏ 1/ 10 giây → cần thiết để thiết kế, hiệu ch? ??nh thiết bị bảo vệ Cơng nghiệp điện lực có quan hệ ch? ??t ch? ?? đến