Giáo trình Cung cấp điện hạ áp (Ngành Điện công nghiệp)

KHOA ĐIỆN TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng nguyên trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm GIÁO TRÌNH CUNG CẤP ĐIỆN HẠ ÁP KHOA ĐIỆN TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH LỜI GIỚI THIỆU Đất nước Việt Nam cơng cơng nghiệp hóa – đại hóa, kinh tế đà phát triển, việc cung cấp điện xây lắp khu công nghiệp, khu chế xuất – liên doanh khu nhà cao tầng ngày nhiều Vì việc tìm hiểu đặc tính, kết cấu, tính tốn lựa chọn sử dụng cần thiết cho sinh viên học ngành Điện Ngồi cần phải cập nhật thêm cơng nghệ không ngừng cải tiến nâng cao chất lượng điện cung cấp điện Với vai trò quan trọng xuất phát từ yêu cầu, kế hoạch đào tạo, chương trình khung Trương cao đẳng Công Nghệ Hà Tĩnh dạy nghề đưa Từ tơi biên soạn giáo trình Cung Cấp Điện Hạ Áp gồm chương với nội dung sau: Bài mở đầu: Khái quát hệ thống cung cấp điện Chương I: Tính tốn phụ tải Chương II: Tính tốn mạng tổn thất Chương III Lựa chọn thiết bị cung cấp điện Giáo trình Cung Cấp Điện Hạ Áp biên soạn phục vụ cho công tác giảng dạy giáo viên tài liệu học tập học sinh Hệ Cao đẳng nghề Trung cấp nghề Do chuyên môn thời gian có hạn nên khơng tránh khỏi thiếu sót, mong nhận ý kiến đóng góp đồng nghiệp bạn đọc để giáo trình đạt chất lượng cao Tp Hà Tĩnh, ngày tháng năm 2020 Tham gia biên soạn Chủ biên Trần Quốc Thương GIÁO TRÌNH CUNG CẤP ĐIỆN HẠ ÁP KHOA ĐIỆN TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH Mục Lục TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN LỜI GIỚI THIỆU CHƯƠNG TRÌNH MƠN HỌC Bài mở đầu: Khái quát hệ thống cung cấp điện Nguồn lượng tự nhiên đặc điểm lượng điện Nhà máy điện Mạng lưới điện Error! Bookmark not defined Hộ tiêu thụ Error! Bookmark not defined Hệ thống bảo vệ Error! Bookmark not defined CÂU HỎI ÔN TẬP Error! Bookmark not defined Chương I: Tính toán phụ tải Error! Bookmark not defined Xác định nhu cầu điện Error! Bookmark not defined 1.1 Khái niệm chung…………………………………… Error! Bookmark not defined 1.2 Các đại lượng tính tốn………………………………………… Error! Bookmark not defined 1.3 Các hệ số tính tốn…………………………………………………………… Error! Bookmark not defined 1.4 Phương pháp xác định phụ tải………………………………………………….Error! Bookmark not defined 1.5 Xác định cơng suất tốn……………………………………………………Error! Bookmark not defined tính Chọn phương án cung cấp điện Error! Bookmark not defined 2.1 Khái niệm chung Error! Bookmark not defined 2.2 Chọn điện áp định mức mạng điện Error! Bookmark not defined 2.3 Sơ đồ cung cấp điện hạ áp Error! Bookmark not defined CÂU HỎI ÔN TẬP Error! Bookmark not defined Chương II: Tính tốn mạng tổn thất Error! Bookmark not defined Tính tổn thất điện áp, tổn thất công suất, tổn thất điện nănError! Bookmark not defined 1.1 Tổn thất điện áp Error! Bookmark not defined 1.2 Tổn thất công suất 10 1.3 Tổn thất điện 12 Trạm biến áp 14 2.1 Khái niệm phận loại trạm biến áp 14 GIÁO TRÌNH CUNG CẤP ĐIỆN HẠ ÁP KHOA ĐIỆN TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH 2.2 Cấu trúc trạm biến áp phân phối 14 CÂU HỎI ÔN TẬP 18 Chương Lựa chọn thiết bị cung cấp điện 21 Lựa chọn dây dẫn điện 21 Lựa chọn thiết bị đóng cắt bảo vệ 30 Nâng cao hệ số công suất 38 Bù cos tự nhiên: 40 CÂU HỎI ÔN TẬP 41 TÀI LIỆU THAM KHẢO 47 GIÁO TRÌNH CUNG CẤP ĐIỆN HẠ ÁP KHOA ĐIỆN TRƯỜNG CAO ĐẲNG CƠNG NGHỆ HÀ TĨNH CHƯƠNG TRÌNH MƠN HỌC Tên mơn học: Cung cấp điện hạ áp Mã mơn học: MH21 I Vị trí, tính chất mơn học: - Vị trí: Mơn học cung cấp điện hạ áp học sau người học học xong mô học, mô đun sở đo lường, mạch điện, khí cụ điện, an tồn lao động - Tính chất: Là mơn học sở thuộc môn học/mô đun chuyên môn nghề - Ý nghĩa vai trị mơn học: Trong nghiệp cơng nghiệp hóa - đại hóa đất nước, ngành cơng nghiệp điện giữ vai trò quan trọng, điện nguồn lượng sử dụng rộng rãi ngành kinh tế quốc dân Khi xây dựng nhà máy, khu công nghiệp, khu dân cư, thành phố…trước tiên người ta phải xây dựng hệ thống cung cấp điện để cung cấp điện cho máy móc phục vụ nhu cầu sinh hoạt người Nội dung môn học nhằm trang bị cho học viên kiến thức, kỹ kỹ thuật Cung cấp điện II Mục tiêu môn học: - Về kiến thức: Trình bày phương án cấp điện cách tính chọn dây dẫn điện, thiết bị đóng cắt, bảo vệ cho hệ thống cung cấp điện hạ áp phòng học, phân xưởng nhỏ - Về kỹ năng: Tính chọn dây dẫn điện, thiết bị đóng cắt, bảo vệ cho hệ thống cung cấp điện hạ áp phòng học, phân xưởng nhỏ - Năng lực tự chủ trách nhiệm: + Làm việc độc lập làm việc theo nhóm, giải công việc, vấn đề phức tạp điều kiện làm việc thay đổi; + Hướng dẫn, giám sát người khác thực nhiệm vụ xác định; chịu trách nhiệm cá nhân trách nhiệm nhóm; + Đánh giá chất lượng cơng việc sau hồn thành kết thực thành viên nhóm III Nội dung môn học: Nội dung tổng quát phân bổ thời gian: Số Tên chương, mục GIÁO TRÌNH CUNG CẤP ĐIỆN HẠ ÁP Thời gian KHOA ĐIỆN TT TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH Thực hành, thí Lý Kiểm Tổng nghiệm, tra thuyết số thảo luận, tập Bài mở đầu: Khái quát 5 hệ thống cung cấp điện Nguồn lượng tự nhiên đặc điểm lượng điện Nhà máy điện Hộ tiêu thụ Hệ thống bảo vệ Chương I Tính tốn 10 phụ tải 1.1 Xác định nhu cầu điện 1.2 Chọn Phương án 2 cung cấp điện Chương II Tính tốn mạng 20 11 tổn thất 2.1 Tính tổn thất điện áp, tổn 15 thất công suất, tổn thất điện 2.2 Trạm biến áp Chương III Lựa chọn thiết bị 25 12 11 cung cấp điện 3.1 Lựa chọn dây dẫn điện 15 7 3.2 Lựa chọn thiết bị đóng cắt bảo vệ 3.3 Nâng cao hệ số công suất 1 Cộng: 60 30 26 GIÁO TRÌNH CUNG CẤP ĐIỆN HẠ ÁP KHOA ĐIỆN TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH Bài mở đầu: Khái quát hệ thống cung cấp điện Giới thiệu: - Trong năm trở lại đây, kinh tế nước ta phát triển mạnh mẽ, đời sống nhân dân nâng cao kéo theo nhu cầu sử dụng điện lĩnh vực công nghiệp, nông nghiệp, dịch vụ, sinh hoạt phát triển không ngừng Đối với người công tác ngành điện cần phải có hiểu biết định xã hội, môi trường, đối tượng cấp điện để tham gia tốt vận hành, thiết kế, lắp đặt cơng trình điện Mục tiêu: - Trình bày đặc điểm nguồn lượng, nhà máy điện, hộ tiêu thụ điện hệ thống bảo vệ mạng điện hạ áp; - Phân loại loại hộ tiêu thụ điện; - Học tập nghiêm túc Nội dung chương: Nguồn lượng tự nhiên đặc điểm lượng điện Các nguồn lượng tự nhiên phong phú giàu có có ích cho hoạt động người Năng lượng gió, lượng nguồn nước ( , chảy từ nơi cao đến nơi thấp ), nhiệt tạo đốt nhiên liệu, loại động biến đổi thành lượng điện Năng lượng điện ngày dùng phổ biến hoạt động người có nhiều ưu điểm dễ dàng chuyển thành dạng lượng khác, dễ chuyển tải xa, hiệu suất cao, giá thành thấp Các đặc điểm ngành công nghiệp điện lực : - Điện sản xuất khơng tích trữ (trừ lượng nhỏ dạng pin ắcquy) Tại lúc, nơi đảm bảo cân điện sản xuất điện tiêu thụ - Q trình điện xảy nhanh chóng, sóng điện lan truyền đường dây với tốc độ xấp xỉ vận tốc ánh sáng Do địi hỏi phải sử dụng thiết bị tự động vận hành , điều khiển mạng điện - Công nghiệp điện lực liên quan chặt chẽ đến hầu hết ngành kinh tế quốc dân Đố động lực thúc đẩy phát triển kinh tế, nâng cao suất lao động, cải thiện điều kiện lao động cho người GIÁO TRÌNH CUNG CẤP ĐIỆN HẠ ÁP KHOA ĐIỆN TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH Hình 1: Sơ đồ cấu trúc hệ thống điện Có nhiều cách phân loại lưới điện:  Căn vào trị số điện áp, chia ra: Lưới siêu cao áp: 500kV Lưới cao áp: 220kV; 110kV Lưới trung áp: 35kV; 22kV; 10kV; 6kV Lưới hạ áp: 0,4kV  Căn vào nhiệm vụ, chia ra: Lưới cung cấp: 110kV; 220kV; 500kV Lưới phân phối: 0,4kV; 6kV; 10kV; 22kV; 35kV  Căn vào phạm vi cấp điện, chia ra: Lưới khu vực Lưới địa phương  Căn vào số pha, chia ra: Lưới pha Lưới hai pha Lưới ba pha  Căn vào đối tượng cấp điện, chia ra: Lưới công nghiệp Lưới nông nghiệp Lưới đô thị Nhà máy điện Điện sản phẩm sản xuất sản xuất từ nhà máy điện Hiện nhà máy điện lớn phát lượng dòng điện xoay chiều ba pha, nhà máy phát lượng dịng điện chiều Trong cơng nghiệp muốn dùng lượng dịng điện chiều người ta dùng chỉnh lưu để biến đổi lượng dòng điện xoay chiều thành dòng điện chiều Nguyên lý chung để sản xuất điện nhà máy điện từ dạng lượng sơ cấp muốn chuyển thành điện phải biến đổi qua cấp trung gian làm quay máy phát điện để phát điện Nguồn lượng thường dùng đa số nhà máy điện lượng chất đốt lượng nước Từ năm 1954, số nước tiên tiến bắt đầu xây dựng số nhà máy điện dùng lượng nguyên tử Dưới trình bày sơ lược nguyên lý làm việc số loại nhà máy điện tương ứng với nguồn lượng kể nhà máy nhiệt điện, nhà máy thuỷ điện, nhà máy điện GIÁO TRÌNH CUNG CẤP ĐIỆN HẠ ÁP KHOA ĐIỆN TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH ngun tử, ngồi cịn kể đến nhà máy điện nhà máy điện sức gió, lượng mặt trời…  Nhà máy nhiệt điện Đây dạng nguồn điện kinh điển đến sử dụng phổ biến Hình 2: Sơ đồ ngun lý cơng nghệ q trình sản xuất điện nhà máy nhiệt điện Đối với nhà máy nhiệt điện, động sơ cấp máy phát điện chủ yếu tuabin hơi, máy nước nhà máy nhiệt điện lớn động sơ cấp tuabin Quá trình biến đổi lượng nhà máy nhiệt điện mô tả sau: Nhiệt - - điện Nhiên liệu đốt cháy buồng đốt nhằm đun sôi nước bao với nhiệt độ áp suất cao (khoảng 5000C 40 at) dẫn đến làm quay tuabin với tốc độ lớn (khoảng 3000 vòng /phút) Trục tuabin gắn với trục máy phát điện làm cho máy phát sản suất điện Nhiên liệu cháy sinh nhiệt buồng đốt trở thành xỉ khói thải ngồi Hơi nước sau sinh cơng tuabin trở thành nước nhờ bình ngưng 5, sau lại bơm trở tạo thành chu kỳ kín Tuy nhiên ln ln phải có bơm nước bổ sung vào bao Nhiên liệu dùng cho lò (buồng đốt) thường than đá, than cám, than bùn, có dùng nhiên liệu chất lỏng dầu điêzen khí đốt tự nhiên, khí than cốc khí tự nhiên Nhà máy nhiệt điện dùng nhiên liệu điêzen khí đốt có hiệu kinh tế cao nhà máy nhiệt điện dùng nhiên liệu than Ở nước ta, nhà máy nhiệt điện dùng than đá NĐ Phả Lại (3x200 MW + 2x300MW), NĐ Na Dương, NĐ ng Bí Các lị dùng nhiên liệu than lị ghi -xích lị than phun Ở lị ghi xích than đưa vào lò than cục cháy thành lớp lò, lò than phun than nghiền nhỏ mịn bột dùng quạt gió thổi mạnh theo đường ống phun vào lò Nhà máy nhiệt điện dùng lị than phun có hiệu suất cao dùng lị ghi - xích Vì lị ghi - xích dùng trường hợp cơng suất lị tương đối nhỏ, thông số (áp lực, nhiệt độ) khơng cao GIÁO TRÌNH CUNG CẤP ĐIỆN HẠ ÁP KHOA ĐIỆN TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH Nhà máy nhiệt điện có cơng suất lớn hiệu suất cao Trên giới có nhà máy nhiệt điện hàng triệu kW có tổ tuabin - máy phát công suất tới 600MW - Ví dụ Xác định tổn hao điện áp đường dây 22kV làm dây dẫn AC-70 dài 47km, công suất truyền tải đường dây S = 340 + j225 (kVA) Lời giải Dây dẫn AC-70 có r0 = 0,46 Ω/km, x0 = 0,395 Ω/km Xác định tổn thất điện áp theo công thức U 01  P1 R01  Q1 X 01 340.0,46.47  225.0,395.47  552,09V = U đm 22 Tính theo phần trăm giá trị định mức U %  U 100 552,09.10 3 (  ) 100  P r Q x 100  2,51% ij ij ij ij =  1000.U dm U dm 22 1.1 Tổn thất công suất a) Tổn thất công suất đường dây cung cấp Trong tính tốn đường dây tải điện, người ta sử dụng sơ đồ thay hình  (đối với mạng 110 kV, với mạng 220 kV người ta thường bỏ qua phần điện dẫn tác dụng đường dây Tức sơ đồ lại thành phần điện dẫn phản kháng Y = jB dung dẫn đường dây thường thay phụ tải phản kháng -jQc Hình 2.7 Sơ đồ thay hình  Chú ý: S = 3.I2dm.Z  S  (mà I  S ) 3U S2 Z U2 Công suất cuối đường dây: S 2"  S  j Qc Q  P2  j (Q2  c ) 2 (2-6) Tổn thất cơng suất xác định theo cơng suất cuối đường dây:  S"  S "2 S "2  S  P  jQ    Z  22 R  j 22 X U2 U2  U2  (2-7) Công suất đầu đường dây: S '1  S"2 S GIÁO TRÌNH CUNG CẤP ĐIỆN HẠ ÁP (2-8) 10 KHOA ĐIỆN TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH Trong thực tế, cụm 2, động nhỏ động lớn 1, động nhỏ gần cấp điện chung đường dây bảo vệ chung cầu chì (như Đ1, Đ2 Hình 3.2) Trường hợp cầu chì chọn theo điều kiện sau: n I dc   k ti I dmi (3-20) n 1 I dc  I mm max   k ti I dmi  (3-21) Trong đó:  lấy theo tính chất động mở máy - Cầu chì tổng bảo vệ nhóm động cơ: - Cầu chì tổng chọn theo điều kiện: I dc  I tt I dc  I mm  Điều kiện chọn lọc, nghĩa CCT chảy có ngắn mạch tủ điện, xảy ngắn mạch động dây dẫn cầu chì nhánh chảy, đảm bảo cho nhóm khơng bị điện Muốn vậy, người ta quy ước phải chọn Idc cầu chì tổng lớn cấp so với Idc cầu chì nhánh lớn GIÁO TRÌNH CUNG CẤP ĐIỆN HẠ ÁP 33 KHOA ĐIỆN TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH Nếu biết kt xác định Nếu khơng biết K, xác định phụ tải tính tốn theo cơng suất trung bình hệ số cực đại Khi Itt xác định theo biểu thức:  (Itt  k sd Idm ) I Idc  mm max  (3-22) Trong đó: Ksd Iđm – ứng với động có I mm max Ví dụ 1: Yêu cầu lựa chọn bảo vệ bóng đèn sợi đốt 100 (V) Giải Bóng đèn sợi đốt dùng điện áp 220 (V) cos = 1, cầu chì chọn theo (4.13) (4.14) Idc  Itt = Pdm 100   0,45( A) U dm cos  220 Vậy chọn cầu chì hạ áp có Idc = 2(A), Ivỏ = 5(A) Ví dụ 2: Yêu cầu chọn cầu dao - cầu chì tổng cho hộ gia đình có cơng suất đặt Giải Phụ tải tính tốn hộ gia đình biêt Pđ: Ptt = Kđt.Pđ = 0,8.4 = 3,2 (kW) Dòng điện tính tốn hộ: Itt = Pdm 3,2   17,1( A) U dm cos  0,22.0,85 Chọn dùng CD-CC 30 (A), có: IđmCD = IvỏCC = 30 (A), Idc = 20 (A) Ví dụ 3: Yêu cầu chọn CD-CC cho tủ điện nhà giảng đường tầng, tầng lớp học Giải Phụ tảI tính tốn tầng nhà lớp nhà tầng là: PttT = 7,2 (kW) PttN = 14,4 (kW) Dịng tính tốn tầng (mỗi tầng cấp điện pha) nhà: GIÁO TRÌNH CUNG CẤP ĐIỆN HẠ ÁP 34 KHOA ĐIỆN TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH Pdm 7.200   13,69( A) Itt = 3.U dm cos  3.380.0,8 IttN = x 13,69 = 27,38 (A) Vậy chọn CD-CC tầng 50 (A),có IđmCD = IvỏCC = 50 (A); Idc = 20 (A) Chọn CD-CC nhà 100 (A), có IđmCD = IvỏCC = 100 (A); Idc = 50 (A) Kết lựa chọn CD-CC cho nhà giảng đường ghi Hình 3.3 Hình 3.3: Tủ điện nhà giảng đường CD-CC chọn Ví dụ 4: Yêu cầu lựa chọn cầu chì nhánh CD-CC tổng cho tủ điện cấp điện cho động có thơng số kỹ thuật cho bảng sau: Động Pđm(kW) cos Kmm Kt  Máy 10 0,8 0,8 0,9 Cầu 0,8 0,8 0,9 Máy 10 0,8 0,8 0,9 mài trục phay GIÁO TRÌNH CUNG CẤP ĐIỆN HẠ ÁP 35 KHOA ĐIỆN Máy khoan TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH 0,8 0,8 0,9 4,5 Giải Lựa chọn CC1: Idc  IttĐ1 = 0,8 Idc  10 = 0,8 21,125 = 16,9 (A) 3.0,38.0,8.0,9 5.21,125 = 42,25 (A) 2,5 Chọn cầu chì hạ áp có Idc = 50 (A), Ivỏ = 100 (A) Lựa chọn CC2: Idc  IttĐ2 = 0,8 Idc  = 0,8 16,9 = 13,52 (A) 3.0,38.0,8.0,9 7.16,9 = 73,9 (A) 1,6 Chọn cầu chì hạ áp có Idc = 80 (A), Ivỏ = 100 (A) Lựa chọn CC3: Cầu chì bảo vệ động Idc  k I ti dmi = 0,8 10 3.0,38.0,8.0,9  0,8 4,5 3.0,38.0,8.0,9 = 0,8 21,125 + 0,8 9,5 = 24,5 (A) I dc  I mm D3  k t4 I dm D4   5.21,125  0,8.9,5 = 45,29 (A) 2,5 Chọn cầu chì hạ áp có Idc = 50 (A), Ivỏ = 100 (A) Lựa chọn CCT: Idc  k I ti dmi = 0,8(21,125 + 16,9 + 21,125 + 9,5) = 59,92 (A) I mm D2   k ti I dm i 7.16,9  0,821,125  21,125 9,5 = 89,25 (A)  1,6 Theo kết tính tốn trên, lẽ chọn Idc = 100 (A) Nhưng theo điều kiện chọn lọc, chọn CD-CC có Idc = 150 (A) ICD = ICCT= 200 (A) Kết lựa chọn cầu chì ghi Hình 3.4 I dc   GIÁO TRÌNH CUNG CẤP ĐIỆN HẠ ÁP 36 KHOA ĐIỆN TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH Hình 3.4: Sơ đồ tủ điện kết lựa chọn cầu chì b) Lựa chọn áptơmát: Việc lựa chọn Áptơmát chủ yếu dựa vào + Dịng điện tính tốn mạch + Dịng điện q tải + Điện áp mạng + Tính thao tác có chọn lọc Ngồi lựa chọn áptơmát cịn phải vào tính chất làm việc phụ tải áptơmát khơng phép cắt có q tải ngắn hạn thường xẩy điều kiện làm việc bình thường dòng điện khởi động dòng điện đỉnh phụ tải Tùy theo đặc tính phụ tải ta chọn dòng điện định mức bảo vệ: Iđm = ( 1,25 ÷ 1,5) Itt (3-23) Sau Áptơmát chọn theo số liệu kỷ thuật cho nhà chế tạo Trong lưới điện ánh sáng sinh hoạt : Chọn CB chọn theo điều kiện sau: Uđm CB ≥ UđmLD Iđm CB ≥ Itt Trong đó: + Uđm CB : điện áp định mức áp to mát + Iđm CB : dòng định mức áp to mát + Itt: dịng điện tính tốn phụ tải Với thiết bị pha (ví dụ thiết bị điện gia dụng), dịng tính tốn dịng định mức thiết bị điện: Itt = Iđmtb = 𝑃𝑑𝑚 𝑈𝑑𝑚 ∗𝑐𝑜𝑠 𝜑 (3-24) Trong đó: + Iđmtb: Là dịng định mức thiết bị (A) + Uđm: điện áp pha định mức 220V + cos : lấy theo thiết bị điện Với đèn sợi đốt, bàn là, bếp điện, bình nóng lạnh: cos = Với quạt, đèn tuýp, điều hoà, tủ lạnh, máy giặt: cos = 0,8 Khi bảo vệ lưới ba pha, dịng tính tốn xác định sau: GIÁO TRÌNH CUNG CẤP ĐIỆN HẠ ÁP 37 KHOA ĐIỆN Trong đó: Itt = TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH (3-25) Pdm √3∗Udm ∗cos φ + Udm: điện áp dây định mức lưới điện 380V + Cos : lấy theo thực tế Ví dụ 1: Yêu cầu chọn áptômát tổng cho hộ gia đình có cơng suất đặt (kW) GIẢI Phụ tải tính tốn hộ Ptt = Kđt Pđ = 0,8 = 4,8 (kW) Căn hộ dùng điện áp 220 (V), cos = 0,85 Itt = 4,8 = 25,66 (A) 0,22.0,85 Có thể chọn áptơmát 32(A), dự phịng phát triển phụ tải, chọn dịng áptơmát pha G4CB 1040C Clipsal chế tạo có Iđm = 40 (A) Không cần kiểm ta điều kiện cắt ngắn mạch xa nguồn Nâng cao hệ số cơng suất a) Khái niệm Điện năng lượng chủ yếu xí nghiệp Các xí nghiệp tiêu thụ khoảng 70% lượng điện xản xuât Vì vấn đề sử dụng hợp lý tiết kiệm điện xí nghiệp có ý nghĩa lớn.Về mặt sản xuất điện năng, vấn đề đặt phải tận dụng hết khả củacá nhà máy để sản xuất nhiều điện năng, đồng thời mặt dùng điệnphải tiết kiệm điện năng, giảm tổn thất điện đến mức thấp nhất,phấn đấu để 1kWh điện ngày làm nhiều sản phẩm chi phíđiện đơn v sảnphẩm ngày àng giảm.Các đại lượng biểu diễn cơng suất có liên quan mật thiết với qua tam giác công suất Hình 3.5: Tam giác cơng suất S: Cơng suất tồn phần P: Cơng suất tác dụng GIÁO TRÌNH CUNG CẤP ĐIỆN HẠ ÁP 38 KHOA ĐIỆN TRƯỜNG CAO ĐẲNG CƠNG NGHỆ HÀ TĨNH Q: Cơng suất phản kháng : Gúc S P Trị số góc  có ý nghĩa quan trọng: - Nếu   P, Q;  = P  S, Q = - Nếu   P, Q;  = 90o Q  S, P = Trong nghiên cứu tính tốn thực tế người ta thường dùng kháI niệm hệ số công suất (cos) thay cho góc S P () Khi cos nhỏ (tức  lớn) lượng cơng suất phản kháng tiêu thụ (hoặc truyền tải) lớn công suất tác dụng nhỏ, ngược lại cos lớn (tức  nhỏ) lượng Q tiêu thụ (hoặc truyền tải) nhỏ Lượng Q truyền tải lưới điện cấp từ nhà máy điện đến hộ tiêu thụ lớn gây tổn thất lớn lưới điện b) Ý nghĩa việc nâng cao hệ số cơng suất cos Các xí nghiệp cơng nghiệp sử dụng nhiều động không đồng ba pha, thường xuyên non tải không tải, tiêu thụ lượng Q lớn, cos thấp Ví dụ xí nghiệp khí thường có cos = 0,5  0,6 Lượng Q mà xí nghiệp cơng nghiệp tiêu thụ chiếm khoảng 65%  70% tổng công suất Q phát từ nhà máy điện Nếu xí nghiệp cơng nghiệp, giải pháp kỹ thuật nâng cao cos, nghĩa làm giảm lượng công suất phản kháng truyền tải lưới điện từ nhà máy điện đến xí nghiệp, dẫn tới làm tăng tính kinh tế vận hành lưới điện Cụ thể là: + Làm giảm tổn thất điện áp lưới điện: Giả thiết cơng suất tác dụng khơng đổi, cos xí nghiệp tăng từ cos1 lên cos2, nghĩa lượng công suất phản kháng truyền tảI giảm từ Q1 xuống Q2 Khi đó, Q1 Q2 U  PR  Q1 X PR  Q2 X  U  U U + Làm giảm tổn thất công suất lưới điện: S1  P  Q12 P  Q22  Z Z  S U2 U2 + Làm giảm tổn thất điện lưới điện: A1  P  Q22 P  Q12  R.  A2 R R  U2 U2 Ta thấy S A giảm tỉ lệ với bình phương lượng giảm Q + Làm tăng khả đường dây máy biến áp: Hình 3.6: Trị số Q tương ứng với trị số góc  Từ Hình 3.6 nhận thấy S2  S1, nghĩa đường dây máy biến áp cần tải công suất S2 sau giảm lượng Q truyền tải Nếu đường dây máy biến áp chọn để tải S1 với Q2 có GIÁO TRÌNH CUNG CẤP ĐIỆN HẠ ÁP 39 KHOA ĐIỆN TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH thể tảI lượng P lớn (xem Hình 9.2) Điều cho thấy, làm giảm Q làm tăng khả tải công suất P từ P1 lên P2 đường dây máy biến áp c) Các biện pháp nâng cao hệ số công suất cos Các biện pháp làm tăng cos xí nghiệp cơng nghiệp gọi thuật ngữ bù cos Bù cos tự nhiên: Bù cos tự nhiên thuật ngữ giải pháp không cần đặt thiết bị bù mà làm tăng trị số cos Đó giải pháp đơn giản, rẻ tiền làm giảm lượng tiêu thụ Q xí nghiệp Các giải pháp bù cos tự nhiên thường dùng là: a) Thay động thường xuyên non tải động có cơng suất bé hơn: Trị số cos động tỉ lệ với hệ số tải động cơ, động non tảI cos thấp Mỗi xí nghiệp cơng nghiệp lớn có ngàn động loại, động thường xuyên non tải thay động có cơng suất nhỏ (làm cho hệ số tải tăng lên) làm cho cos động tăng lên dần đến cos tồn xí nghiệp tăng lên đáng kể Ví dụ, động máy tiện 10kW, trình gia công cần sử dụng công suất 5,5kW, hệ số tải: 5,5 kt   0,55 10 Nếu thay động máy tiện 10kW động 7kW có hệ số tải là: 5,5 kt   0,8 Kinh nghiệm rằng: + Với động có kt  0,45 nên thay + Với động có kt  0,75 khơng nên thay + Với động có kt = 0,45  0,75 cần phải so sánh kinh tế phương án: thay không thay, xem phương án có lợi hơn, sau định có thay động non tải động có cơng suất nhỏ khơng b) Tăng cường chất lượng sửa chữa động cơ: Động sau sửa chữa thường có cos thấp so với trước sửa chữa, mức độ giảm thấp cos tùy thuộc vào chất lượng sửa chữa động Mỗi xí nghiệp lớn thường xuyên có trăm động thay sửa chữa, xí nghiệp phải xây dựng phân xưởng sửa chữa khí, chủ yếu làm nhiệm vụ sửa chữa động GIÁO TRÌNH CUNG CẤP ĐIỆN HẠ ÁP 40 KHOA ĐIỆN TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH Nếu chất lượng sửa chữa đảm bảo góp phần khơng nhỏ vào việc giảm mức tiêu thụ Q động sau sửa chữa góp phần làm tăng cos xí nghiệp Vì thế, tăng cường chất lượng sửa chữa động cần xí nghiệp cơng nghiệp lưu ý mức Tóm lại, giải pháp tổng hợp đồng kể trên, chắn giúp cho cos xí nghiệp nâng cao trước sử dụng thiết bị bù, điều đem lại lợi ích kinh tế rõ rệt cho xí nghiệp Ví dụ, xí nghiệp khí trung, qui mơ có tổng cơng suất tính tốn P = 10.000 kW, cos = 0,5 lượng Q tiêu thụ là: Q = P.tg = 10.000 x 1,732 = 17,320 (kVAr) Giả sử sử dụng giải pháp bù nhân tạo nêu nâng cos lên 0,6, lượng Q tiêu thụ còn: Q = 10.000 x 1,33 = 13,300 (kVAr) Nghĩa giảm lượng tiêu thụ Q là: 17,320 - 13,300 = 4,020 (kVAr) Như xí nghiệp bớt khoản tiền mua, lắp đặt, quản lý, bảo dưỡng 4,020 (kVAr) tự bù CÂU HỎI ÔN TẬP Cáp điện ghi 3Cx10 Sqmm có ý nghiã gì? A Cáp lõi lõi có tiết diện 10 mm2 B Cáp lõi có tiết diện tổng lõi 10 mm2 C Cáp lõi Nâng cao hệ số cơng suất có ý nghĩa gì? A Giảm tổn thất điện áp, tổn thất công suất, tổn thất điên năng, tăng khả truyền tải đường dây máy biến áp B Tăng tổn thất điện áp C Giảm công suất tác dụng, tăng công suất phản kháng Bù cơng suất để làm gì? A Giảm hiệu suất làm việc động điện, tăng hệ số cosφ B Tăng công suất phản kháng lưới điện, giảm tổn thất điện áp lưới điện C Tăng hệ số cosφ, bù lượng công suất phản kháng mà phụ tải tiêu thụ, làm giảm lượng công suất phản kháng truyền tải lưới, Giảm tổn thất điện áp, tổn thất công suất, tổn thất điẹn năng, tăng khả truyền tải đường dây máy biến áp Có phương pháp bù cơng suất nào? A Bù tự nhiên bù nhân tạo B Bù tự nhiên C Bù nhân tạo Tam giác cơng suất biểu diễn mối quan hệ gì? A Mối quan hệ dịng điện điện áp GIÁO TRÌNH CUNG CẤP ĐIỆN HẠ ÁP 41 KHOA ĐIỆN TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH B Mối quan hệ cơng suất tác dụng cơng suất tồn phần C Mối quan hệ cơng suất tồn phần, cơng suất tác dụng công phản kháng thông qua hệ số cơng suất Hệ số cơng suất tăng cơng suất tác dụng công suất phản kháng lưới điện thay đổi nào? A Cả hai loại công suất để tăng B Công suất phản kháng giảm, công suất tác dụng tăng C Công suất phản kháng tăng, công suất tác dụng giảm Hệ số công suất giảm cơng suất tác dụng cơng suất phản kháng lưới điện thay đổi nào? A Công suất phản kháng tăng, công suất tác dụng giảm B Cả hai công suất giảm C Công suất phản kháng giảm, công suất tác dụng tăng Vị trí lắp tụ bù đâu mạng hạ áp? A Lắp trạm biến áp B Tại vị trí tải tủ phân phối C Tại Cuộn sơ cấp máy biến áp Lắp tụ bù để làm gì? A Bù cơng suất phản kháng cho tải giúp giảm công suất phản kháng truyền tải lưới B Tăng công suất tác dụng cho tải C Giảm cơng suất tồn phần lưới điện Câu 1: Tính chọn dây dẫn cấp nguồn cho nhóm động điện pha 220V có tổng cơng suất định mức Pđm = kW; điện áp định mức Uđm = 220V; Cos = 0,85; hiệu suất  = 0,9; hệ số hiệu chỉnh Khc = 0,7 (hai dây đặt ống) Động đặt cách tủ điện khoảng L = 20m Dây dẫn chọn bảng tra thông số dây Bảng tra thông số dây dẫn, dây cáp Điện trở Số Đường Cường độ Tiết diện Đường sợi/đường kính cách dây dẫn tối đa dịng điện tối danh định kính dây dẫn nhiệt độ đa (ruột đồng) kính sợi điện [mm] [mm2] [mm] [mm] 20oC [/Km] [A] 7/1,20 3,60 6,0 2,31 48 10 7/1,35 4,05 6,7 1,83 55 14 7/1,60 4,80 7,6 1,33 70 16 7/1,8 5,20 8,5 1,55 76 18 7/2,2 5,6 9,0 1,66 80 Làm mẫu: Đổi thông số: Pđm = 8kW = GIÁO TRÌNH CUNG CẤP ĐIỆN HẠ ÁP 42 KHOA ĐIỆN TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH L = 20m = Giá trị dòng điện định mức: 𝐼đ𝑚 = 𝑃 𝑈..𝐶𝑜𝑠 = ⋯…………………………… - Dây dẫn chọn thỏa mãn điều kiện sau: 𝐼đ𝑚 < 𝐾ℎ𝑐 𝐼𝑐𝑝 - Tra bảng chọn dây cáp s =……………………………………………………… - Kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp +) Điện trở dây ứng với chiều dài 20m hai dây là: Rd20 = 2.rd.L = ……………………… U = Iđm Rd20 = …………………… ∆U% = ∆U U 100% = ⋯ … … … … … … … … … Tổn thất điện áp nằm giới hạn cho phép U% = ± 5% Vậy chọn dây cáp có s = …………………… Câu 2: Động không đồng ba pha rơto lồng sóc có thơng số định mức sau: Pđm = 20kW; nđm = 730 vg/ph; /Y – 220/380 V; đm(%) = 88, cosđm = 0,82; kmm = 5,5 Điện áp nguồn 380/220V a Chọn dây chảy cầu chì bảo vệ động cho biết động mở máy không tải b Chọn khởi động từ điều khiển động làm việc? ………………………………………………………………………………………… …… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… GIÁO TRÌNH CUNG CẤP ĐIỆN HẠ ÁP 43 KHOA ĐIỆN TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… …… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… Câu 3: Tính chọn dây dẫn cấp nguồn cho máy điều hịa nhiệt độ có cơng suất Pđm = HP, điện áp định mức Uđm = 220V, hiệu suất  = 0,9; hệ số hiệu chỉnh Khc = 0,7; Cos = 0,85 Cho 1HP = 736W, yêu cầu tính tốn cho trường hợp chọn dây cấp nguồn bảng tra dùng dây đơn dây đôi Bảng tra thông số dây dẫn điện Tiết diện danh định [mm2] Số sợi/đường kính sợi [mm] VC 1,0 1,2 (7/0,45) VC 1,5 1,4 (7/0,53) VC 2,0 1,6 (7/0,60) Đường kính tổng [mm] 2,8 (3,0) 3,0 (3,2) 3,2 (3,4) GIÁO TRÌNH CUNG CẤP ĐIỆN HẠ ÁP Trọng lượng gần [Kg/100m] Cường độ dòng điện tối đa [A] 1,67 19 2,09 23 2,58 27 44 KHOA ĐIỆN TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH VCm 2x 40/0,20 3,1x6,2 3,99 12 2x1,25 VCm 2x 30/0,25 3,2x6,4 4,55 14 2x1,5 VCm 2x 50/0,25 3,7x7,4 5,59 18 2x2,5 ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… GIÁO TRÌNH CUNG CẤP ĐIỆN HẠ ÁP 45 KHOA ĐIỆN TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… GIÁO TRÌNH CUNG CẤP ĐIỆN HẠ ÁP 46 KHOA ĐIỆN TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH ………………………………………………………………………………………… TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]- Trần Quang Khánh, Hệ thống cung cấp điện – tập 1,2 Nxb KHKT 2006 [2]- Nguyễn Công Hiền, Hệ thống cung cấp điện xí nghiệp cơng nghiệp thị nhà cao tầng Nxb KHKT 2005 [3]- Trần Quang Khánh, Bài tập cung cấp điện Nxb KHKT 2006 [4]- Nguyễn Ngọc Cẩn, Máy cắt kim loại, NXB Đại học Quốc gia TPHCM 2005 [5]- Lưu Trung Kiên, Cung cấp điện GIÁO TRÌNH CUNG CẤP ĐIỆN HẠ ÁP 47 ... cáp mạng hạ áp Cáp mạng hạ áp thường cáp đồng nhôm bọc cách điện giấy tẩm dầu cao su GIÁO TRÌNH CUNG CẤP ĐIỆN HẠ ÁP 21 KHOA ĐIỆN TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH Để tải điện xoay chiều pha, điện. .. TÀI LIỆU THAM KHẢO 47 GIÁO TRÌNH CUNG CẤP ĐIỆN HẠ ÁP KHOA ĐIỆN TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH CHƯƠNG TRÌNH MƠN HỌC Tên mơn học: Cung cấp điện hạ áp Mã mơn học: MH21 I Vị trí, tính... áp sử dụng đường dây phụ nối hạ áp lấy từ trạm điện khác xí nghiệp GIÁO TRÌNH CUNG CẤP ĐIỆN HẠ ÁP 17 KHOA ĐIỆN TRƯỜNG CAO ĐẲNG CƠNG NGHỆ HÀ TĨNH Như vậy, thấy rằng, để đảm bảo cho việc cung cấp