Giáo án Cung cấp điện

Giáo án Cung cấp điện

1 MỤC LỤC MC LC 1 CHƯƠNG I: . 4 TNG QUAN V H THNG CUNG CP IN . 4 1.1. Tng quan v H thng in 4 1.1.1. Các khái nim chung: . 4 1.1.2. Công ngh sn xut in năng: 4 1.1.3. H thng truyn ti và phân phi in năng: . 10 1.2. Tng quan v H thng cung cp in: . 14 1.2.1. Sơ  tng quát ca h thng cung cp in: . 14 1.2.2. Phân loi các h thng cung cp in: 14 1.2.3. Các ni dung cn nghiên cu và tính toán khi quy hoch và thit k h thng cung cp in: 15 CHƯƠNG II: . 17 PH TI IN . 17 2.1: Khái nim chung . 17 2.1.1. nh nghĩa: 17 2.1.2. Phân loi: . 17 2.2: Nhng c trưng ca ph ti in 21 2.2.1. Công sut danh nh ( công sut nh mc) P  m , S  m , Q  m , I  m : . 21 2.2.2. Công sut trung bình P tb : . 22 2.2.3. Công sut trung bình bình phương Ptbbp: . 23 2.2.4. Công sut cc i: 24 2.2.5. Ph ti tính toán: 25 2.3:  th ph ti và nhng c trưng ca  th ph ti 25 2.3.1. nh nghĩa: 25 2.3.2. Phân loi  th ph ti: 25 2.3.3. Các phương pháp xây dng  th ph ti: 25 2.3.4. Nhng c trưng ca  th ph ti: 26 2.4: Các phương pháp xác nh ph ti tính toán. 30 2.4.1. t vn : 30 2.4.2. Các phương pháp xác nh ph ti tính toán và phm vi ng dng: 30 2.4.3. Tâm ph ti in và biu  ph ti: . 38 2.4.4. Trình t xác nh ph ti tính toán: . 40 2.5: D báo ph ti in 44 2.5.1. t vn : 44 2.5.2. Mt vài phương pháp d báo ph ti in thông dng: 44 CHƯƠNG III: 47 SƠ  CUNG CP IN . 47 3.1: Khái nim chung . 47 3.2: Sơ  các ưng dây ti in 47 3.2.1. Sơ  hình tia: . 47 3.2.2. Sơ  ưng dây chính ( sơ  liên thông): . 48 3.2.3. Sơ  hn hp: . 49 3.2.4. Sơ  mch vòng kín: 49 3.2.5. Sơ  dn sâu: 50 3.3: Sơ  trm bin áp và trm phân phi 50 3.3.1. Sơ  h thng 1 thanh góp: . 50 3.3.2. Sơ  h thng 1 thanh góp có phân on: . 51 3.3.3. Sơ  h thng hai thanh góp: 51 CHƯƠNG IV: 53 PHÂN TÍCH KINH T - K THUT KHI LA CHN SƠ  CUNG CP IN 53 4.1: Khái nim chung . 53 4.2. Các phương pháp phân tích kinh t - k thut 54 4.2.1. Phương pháp “ Thi gian thu hi vn u tư ph”: . 54 2 4.2.2. Phương pháp “ Hàm chi phí tính toán”: 54 CHƯƠNG V: 57 T ÍNH TOÁN V IN TRONG H THNG CUNG CP IN . 57 5.1: Sơ  thay th ca h thng cung cp in . 57 5.1.1. t vn : 57 5.1.2. Sơ  thay th ca ưng dây: 57 5.1.3. Sơ  thay th ca máy bin áp 61 5.2. Tính toán tn tht trên ưng dây . 66 5.2.1. Tính toán tn tht công sut trên ưng dây: . 66 5.2.2. Tính toán tn tht in năng trên ưng dây: . 66 5.2.3. Tn tht in áp trên ưng dây: . 66 5.2.4. Tính toán tn tht trên ưng dây có các ph ti phân b u: . 68 5.3. Tính toán tn tht trong trm bin áp . 69 5.3.1. Tính toán tn tht công sut trong trm bin áp: . 69 5.3.2. Tính toán tn tht in năng trong trm bin áp: . 70 5.4. Tính toán mng in kín ơn gin . 71 5.4.1. Khái nim chung v mng in kín: . 71 5.4.2. Tính toán phân b công sut trong mng in kín : 71 5.5. Tính toán ngn mch trong h thng cung cp in 72 5.5.1. Khái nim chung: 72 5.5.2. Các h ơn v dùng trong tính toán ngn mch . 74 5.5.3. Tính toán ngn mch trong h thng cung cp in có in áp trên 1kV: 76 CHƯƠNG VI: 85 LA CHN THIT B IN . 85 6.1: Khái nim chung . 85 6.2: La chn tit din dây dn 85 6.2.1. La chn tit din dây dn theo iu kin phát nóng cho phép trong iu kin làm vic bình thưng: 86 6.2.3 La chn tit din dây dn theo iu kin kinh t: 88 6.2.4. iu kin phát nóng do dòng in trong ch  ngn mch: . 90 6.3: La chn trm bin áp . 90 6.3.1. La chn v trí t trm bin áp: 90 6.3.2. La chn s lưng máy bin áp có trong trm: 91 6.3.3. La chn dung lưng máy bin áp: 91 6.4: La chn các thit b phân phi và óng ct . 92 6.4.1. Chn thanh cái và s  . 92 6.4.2. Chn máy ct in: 94 6.4.3. Chn dao cách ly : . 95 6.4.4. Chn cu chì : 96 6.4.5.La chn aptomat: . 97 CHƯƠNG VII: . 98 NÂNG CAO CHT LƯNG IN NĂNG TRONG H THNG CUNG CP IN 98 7.1: Khái nim chung . 98 7.1.1. Cht lưng in áp: 98 7.1.2. Cht lưng tn s: 99 7.2: Các bin pháp gim tn tht in năng trong h thng cung cp in 100 7.2.1. Nâng cao cosφ  ci thin cht lưng in năng: . 100 7.2.2. Nâng cao in áp vn hành trong h thng cung cp in: 112 7.3.4. Thay i cu trúc ca mng in: 112 7.3.5. Vn hành kinh t trm bin áp: 112 7.3.6. San bng  th ph ti. . 112 7.3.7. S dng bin pháp qun lý nhu cu DSM: 112 CHƯƠNG VIII: 118 BO V TRONG H THNG CUNG CP IN . 118 8.1: Khái nim chung. . 118 8.2: Bo v rơ le và t ng hóa trong h thng cung cp in. 118 3 8.2.1. t vn : . 118 8.2.2. Bo v các phn t chính trong h thng cung cp in: . 124 8.2.3. T ng hóa trong h thng cung cp in: 126 8.3: Ni t và chng sét cho h thng cung cp in . 129 8.3.1. t vn : 129 8.3.2. Ni t và trang b ni t: . 130 8.3.3. Bo v chng sét: . 135 CHƯƠNG IX: 144 THIT K CHIU SÁNG CÔNG NGHIP 144 9.1: Khái nim chung. 144 9.1.1. Phân loi h thng chiu sáng: . 144 9.1.2. Phân loi hình thc chiu sáng: . 145 9.2: Các thit b ca h thng chiu sáng 146 9.2.1. Chao èn: . 146 9.2.2. Bóng èn: . 146 9.3: Các phương pháp thit k h thng chiu sáng chung 149 9.3.1. Các yêu cu khi thit k chiu sáng: 149 9.3.2. Các i lưng tính toán khi thit k chiu sáng: . 150 9.3.3. Các s liu ban u ca bài toán thit k chiu sáng: . 150 9.3.4. Cách b trí thit b chiu sáng: 151 9.3.5. Các phương pháp thit k h thng chiu sáng chung: 151 4 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN 1.1. Tổng quan về Hệ thống điện 1.1.1. Các khái niệm chung: Khái nim v H thng in: H thng in bao gm các khâu sn xut sn xut ra in năng, khâu truyn ti, phân phi và cung cp in năng ti tn các h tiêu th in. H thng in bao gm 3 phn t: - Ph ti in: ây là phn t quan trng nht ca h thng in vì ây là nơi tiêu th in năng. - Ngun in: là nơi cung cp in năng nhm áp ng nhu cu s dng ca ph ti. Ngun in có nhiu dng: nhà máy in, ưng dây ti in, trm bin áp ( Ví d: khi t nhà máy  ưng dây 35kV thì ly in t ưng dây  cung cp cho nhà máy) - H thng truyn ti: là tp hp các trm bin áp tăng hoc gim áp, các trm phân phi, các ưng dây làm nhim v truyn ti in năng t ngun in n các ph ti. Hình 1.1. 1.1.2. Công nghệ sản xuất điện năng: Hin nay có nhiu phương pháp bin i các dng năng lưng khác như nhit năng, thy năng, năng lưng ht nhân, năng lưng gió v.v… thành in năng. Tùy thuc vào dng năng lưng ưc s dng  sn xut in năng, ngưi ta chia các nhà máy in thành các loi sau: H thng truyn ti Ph ti in MF MBA tăng áp MBA h áp 5 - Nhà máy nhiêt in: chim t 60÷70% tng sn lưng in năng trên toàn th gii. - Nhà máy thy in: chim 25÷27% tng sn lưng in năng. - Nhà máy in nguyên t, phong in… chim 5÷7% tng sn lưng in năng. 1. Nhà máy nhit in: trong nhà máy nhit in, nhit năng thu ưc khi t các nhiên liu ( than, du, khí t ) ưc chuyn hóa thành in năng. a. Nguyên lý hot ng: Quá trình bin i năng lưng ca các nhà máy nhit in: Hình 1.2 b. Phân loi: - Theo nhiên liu s dng: + Nhà máy nhit in chy than. + Nhà máy nhit in chy khí. + Nhà máy nhit in chy du diesel. - Theo loi ph ti: + Nhà máy nhit in ngưng hơi, ch sn xut in năng. + Nhà máy nhit in rút hơi, trong ó có mt phn hơi nóng ưc trích ra t tua bin  cung cp cho các ph ti nhit. c. Ưu, nhưc im: - Ưu im: + Vn u tư thp ( tùy thuc vào công sut nhà máy và loi nhiên liu t, khong 1 triu USD/ 1MW công sut t) + thi gian xây dng nhanh + có th xây dng gn trung tâm ph ti, nh ó gim ưc vn u tư và tn tht trên h thng truyn ti - Nhưc im: Tua bin Lò hơi Máy phát Hoá năng ca nhiên liu Nhit năng ca hơi nưc Cơ năng ca tua bin in năng 6 + Giá thành in năng t do hiu sut thp ( Nhà máy nhit in ngưng hơi: 30 ÷ 35% ; nhà máy nhit in trích hơi: 60 ÷ 70%); do kh năng t ng hóa thp, tn nhiu nhân công lao ng. + Nhiên liu u vào là loi nhiên liu không tái to ưc + Gây ô nhim môi trưng do khói, bi nh hưng n mt vùng khá rng + T l in t dùng cao: 8÷10% + Kh năng huy ng công sut chm, t 4h n 8h + Di iu chnh công sut b gii hn bi P min do k thut Hình 1.3 P min là công sut cn  duy trì s cháy ca lò. Kt lun: Nhà máy nhit in thưng ưc xây dng  gn ngun nhiên liu. Nhà máy nhit in thưng làm vic vi  th ph ti ít thay i. i vi nhit in rút hơi thì phi xây dng gn ph ti nhit. Nhà máy nhit in phù hp vi iu kin không có nhiu vn và cn phát in nhanh. 2. Nhà máy thy in: là các nhà máy bin i năng lưng ca dòng nưc thành in năng. a. Nguyên lý hot ng: Quá trình bin i năng lưng trong các nhà máy thy in: Công sut ca nhà máy thy in ph thuc vào lưu lưng nưc chy qua Máy phát Tua bin Th năng ca ct nưc Cơ năng ca tua bin in năng P min P t 0 7 tua bin và chiu cao ct nưc toàn phn: N T = 9,81.η.Q.H (1.1) Trong ó: Q: lưu lưng nưc chy qua tua bin H: chiu cao ct nưc toàn phn η: hiu sut ca nhà máy thy in η =η công trình . η tuabin . η máy phát = 0,89 ÷ 0,92 (1.2) T công thc ta thy công sut ca nhà máy ph thuc vào chiu cao ct nưc H. b. Phân loi: Tùy theo cách to ra ct nưc ta có các kiu nhà máy thy in sau: - Nhà máy thy in kiu p: to ra ct nưc H bng cách xây p ngăn dòng nưc. Nưc ưc dn qua tua bin bng ng dn. - Nhà máy thy in kiu kênh dn: dùng kênh dn  to ra ct nưc. Kênh dn gm hai phn: phn u là kênh dn h ( hoc hm dn nưc) dùng  ưa nưc t nơi có mc nưc cao n nơi có mc nưc thp; phn cui là ng dn kín ưa nưc t trên cao xung thp  chy tua bin. H Hình 1.4 p Tua bin và MF Kênh dn Hình 1.5 Tua bin và MF p 8 - Nhà máy thy in tích năng: Nhà máy có mt h cha  thưng lưu và mt h cha  h lưu. Nhà máy có th làm vic  hai ch  ngưc nhau là ch  sn xut in năng và ch  tiêu th in năng nhm góp phn san bng  th ph ti ca h thng, tăng hiu qu kinh t ca toàn h thng và ph kín ph ti nh. - Nhà máy thu in thu triu: ưc xây dng  các vnh nhm tn dng dòng nưc chy vào và chy ra  ca vnh do thu triu. - Nhà máy thy in dùng dòng hi lưu: hin nay ang ưc th nghim  Anh. c. Ưu, nhưc im : - Ưu im: + Chi phí vn hành thp, vn hành ơn gin, kh năng t ng hóa cao, không cn nhiu nhân công nên giá thành in năng thp. + Kh năng huy ng công sut nhanh ( 1 ÷ 2ph) => có th phân cho vài nhà máy thy in hoc vài t máy ca chúng làm nhim v iu tn ( gánh ph ti nh) + Hiu sut cao 85÷90% + Lưng in t dùng thp do không có lò hơi và khâu x lý nhiên liu + Không gây ô nhim. + Nhà máy thy in kiu p còn mang n nhiu ngun li khác như iu tit nưc phc v thy li, nuôi bt thy sn, ci to cnh quan môi trưng, du lch. - Nhưc im: + Giá thành xây dng t do ngoài chi phí xây dng nhà máy còn có chi phí xây dng các ưng dây cao áp ưa in t nhà máy vào lưi, chi phí  di dân . + Thi gian xây dng lâu ( 10-20 năm) + Thưng phi xây dng xa vùng ph ti nên tn tht trên h thng 9 truyn ti ln + Ngun nc cung cp cho cỏc nh mỏy thy in ( t cỏc dũng chy t nhiờn) thay i theo thi gian ( ph thuc khớ hu, thi tit) => gp khú khn trong vic xõy dng phng ỏn iu tit ti u. + Gõy nh hng bt li n mụi trng sinh thỏi. 3. Nh mỏy in nguyờn t: a. Nguyờn lý hot ng: Nh mỏy in nguyờn t l mt dng c bit ca nh mỏy nhit in trong ú nhit lng c sinh ra t phn ng phõn hu ht nhõn Urani. Cỏc quỏ trỡnh sn xut cng tng t nh nh mỏy nhit in nhng cú nhng im khỏc bit cn lu ý sau: - Lũ hi ca nh mỏy nhit in c thay bng lũ phn ng ht nhõn v bỡnh trao i nhit. - Dựng 2 n 3 vũng chu trỡnh nhit trỏnh nguy him ca phúng x i vi ngi. S nguyờn lý: b. Phõn loi: Tu theo cụng ngh ca lũ phn ng cú cỏc loi nh mỏy in nguyờn t sau: - NMNT dựng lũ khớ trong ú dựng khớ lm cht ti nhit, than chỡ lm 1 2 4 5 6 7 3 Hình 1.6. Sơ đồ nguyên lý NMĐNT hai chu trình nhiệt, nớc - nớc 1. Lò phản ứng hạt nhân, 2. Bộ trao đổi nhiệt, 3. Bơm nớc tuần hoàn của chu trình 1, 4. Turbine, 5. Máy phát, 6. Bình ngng, 7. Bơm cấp nớc 10 cht gi chm. - NMNT dùng lò nưc nng trong ó dùng khí làm cht ti nhit, nưc nng (D 2 O) làm cht gi chm. - NMNT dùng lò nưc nh trong ó dùng khí làm cht ti nhit và nưc nh làm cht gi chm. c. Ưu, nhưc im: - Ưu im: + Vn hành linh hot, khi ng nhanh, d dàng thay i công sut phát. + Hiu sut cao. + Yêu cu v nhiên liu nh - Nhưc im: + Gây nguy him cho con ngưi nu  rò r phóng x. + Vn u tư ln. + Qun lý, vn hành òi hi phi có trình  k thut cao. 4. Mt s loi nhà máy in khác: - Nhà máy in a nhit: loi nhà máy này thưng ưc xây dng  nhng nơi có nhiu núi la hot ng. ây là mt loi nhà máy nhit in dùng nhit ca khí nóng dn ra t lòng t  cp cho lò hơi. Công sut ca các nhà máy này có th t n 500MW. - Nhà máy in mt tri: ây là mt loi nhà máy nhit in dùng h thng kính cm quang phn x các tia sáng mt tri ti lò hơi  t nóng nưc. Nhà máy loi này ưc xây dng  nhng nơi có nhiu ngày nng. Giá thành xây dng t và hiu sut không cao (7-10%). - Nhà máy in dùng sc gió: dùng năng lưng gió  làm quay h thng máy phát. Loi nhà máy này có công sut không cao, tuỳ thuc vào sc gió. 1.1.3. Hệ thống truyền tải và phân phối điện năng: 1. Trm bin áp: Trm bin áp có nhim v chuyn i năng lưng in t cp in áp này sang cp in áp khác  truyn ti hoc phân phi năng lưng in. Phân loi trm bin áp theo nhim v: . (trung tính). 1.2. Tổng quan về Hệ thống cung cấp điện: 1.2.1. Sơ đồ tổng quát của hệ thống cung cấp điện: 1.2.2. Phân loại các hệ thống cung cấp điện: Tùy c. 151 4 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN 1.1. Tổng quan về Hệ thống điện 1.1.1. Các khái niệm chung: Khái nim