3
Chương 1
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CUNG CẤP ĐIỆN
Điện năng ngày càng phổ biến vì dễ dàng chuyển thành các dạng năng lượng khác
như: cơ, hóa, nhiệt năng…; được sản xuất tại các trung tâm điện và được truyền tải đến
hộ tiêu thụ với hiệu suất cao.
Trong quá trình sản xuất và tiêu thụ điện năng có một số đặc tính:
- Điện năng sản xuất ra thường không tích trữ được, do đó phải có sự cân bằng giữa
sản xuất và tiêu thụ điện.
- Các quá trình về điện xảy ra rất nhanh và nguy hiểm nếu có sự cố xảy ra, vì vậy
thiết bị điện có tính tự động và đòi hỏi độ an toàn và tin cậy cao.
Hình 1.1. Hệ thống điện
Những yêu cầu và nội dung chủ yếu khi thiết kế hệ thống cung cấp điện:
Mục tiêu chính của thiết kế cung cấp điện là đảm bảo cho hộ tiêu thụ luôn đủ điện
năng với chất lượng trong phạm vi cho phép và một phương án cung cấp điện được
xem là hợp lý khi thỏa mãn các nhu cầu sau:
- Vốn đầu tư nhỏ, chú ý tiết kiệm ngoại tệ và vật tư hiếm.
- Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện tùy theo tính chất hộ tiệu thụ.
- Chi phí vận hành hàng năm thấp.
- Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị.
- Thuận tiện cho vận hành và sửa chữa…
- Đảm bảo chất lượng điện năng.
- Ngoài ra, còn phải chú ý đến các điều kiện khác như: môi trường, sự phát triển
của phụ tải, thời gian xây dựng…
Một số bước chính để thực hiện một phương án thiết kế cung cấp điện:
- Xác định phụ tải tính toán để đánh giá nhu cầu và chọn phương thức cung cấp
điện.
1.2.1. Độ tin cậy cung cấp điện:
Tùy theo tính chất của hộ dùng điện có thể chia thành 3 loại:
- Hộ loại 1: là những hộ rất quan trọng, không được để mất điện như sân bay, hải
cảng, khu quân sự, ngoại giao, các khu công nghiệp, bệnh viện…
- Hộ loại 2: là các khu vực sản xuất, nếu mất điện có thể ảnh hưởng nhiều đến kinh
tế…
- Hộ loại 3: là những hộ không quan trọng cho phép mất điện tạm thời.
Cách chia hộ như vậy chỉ là tạm thời trong giai đoạn nền kinh tế còn thấp kém,
đang hướng đến mục tiêu các hộ phải đều là hộ loại 1 và được cấp điện liên tục.
1.2.2. Chất lượng điện:
Chất lượng điện được thể hiện qua hai thông số: tần số (f) và điện áp (U). Các trị số
này phải nằm trong phạm vi cho phép.
Trung tâm điều độ quốc gia và các trạm điện có nhiệm vụ giữ ổn định các thông số
này: Tần số f được giữ 50 ± 0,5Hz và Điện áp yêu cầu độ lệch |δU|= U – U
đm
≤5%U
đm
.
Lưu ý độ lệch điện áp khác với tổn thất điện áp (hiệu số điện áp giữa đầu và cuối
nguồn của cùng cấp điện áp).
a
: hệ số thu hồi vốn đầu tư tiêu chuẩn
1
tc
T
, với lưới cung cấp điện
5
tc
T
năm.
K: vốn đầu tư.
A
: tổn thất điện 1 năm.
c: giá tiền tổn thất điện năng (đ/kWh).
1.2.4. Tính an toàn:
An toàn thường được đặt lên hàng đầu khi thiết kế, lắp đặt và vận hành công trình
điện. An toàn cho cán bộ vận hành, cho thiết bị, công trình, cho người dân và các công
trình xung quanh.
Người thiết kế và vận hành công trình điện phải tuyệt đối tuân thủ các quy định an
toàn điện.
Bảng 1.1. Một số ký hiệu thường dùng:
Thiết bị
Ký hiệu
Thiết bị
Ký hiệu
Máy phát điện hoặc nhà
máy điện
Động cơ điện
Tủ chiếu sáng làm
việc
Tủ phân phối
Tủ phân phối động
lực
Đèn sợi đốt
Đèn huỳnh quang
Ổ cắm điện
Công tắc điện
Kháng điện
Máy biến dòng điện
Dây cáp điện
Dây dẫn điện
Thanh dẫn (thanh cái)
Dây dẫn tần số ≠
50Hz
truyền tải và các trạm biến áp. Lưới điện Việt nam hiện có các cấp điện áp: 0,4kV;
0,69kV; 1,2kV; 6kV; 10kV; 22kV; 35kV; 110kV; 220kV và 500kV. Tương lai sẽ chỉ còn
các cấp: 0,4kV; 22kV; 110kV; 220kV và 500kV.
Có nhiều cách phân loại lưới điện, sau đây đề cập đến cách phân loại theo đối tượng
cấp điện:
2.1.Lưới điện đô thị
Thường sử dụng cấp điện áp trung áp là 35kV; 22kV; 10kV; 6kV.
Để tăng độ tin cậy cung cấp điện, lưới trung áp thành phố thường có cấu trúc mạch
vòng kín vận hành hở.
Để đảm bảo an toàn và mỹ quan đô thị, thường sử dụng cáp ngầm cho mạng trung và
hạ áp. Thường dùng trạm biến áp kiểu xây. Tuy nhiên chi phí đầu tư và vận hành sẽ cao
hơn nhiều.
Để thuận lợi cho phân phối và ít ảnh hưởng đến giao thông các trạm biến áp thường
chỉ cung cấp điện cho một bên đường và được đặt ở góc hay giữa đoạn đường.
Hình 0.1. Trạm biến áp đặt ở góc phố.
2.2. Lưới điện nông thôn:
Ở nông thôn, mỗi huyện thường được cấp điện từ 1 hay 2 trạm biến áp trung gian,
hiện nay thường sử dụng cấp 10kV; 22kV và 35kV có cấu trúc dạng cây.
Tất cả các tuyến dây đều là đường dây trên không. Các trạm biến áp thường dùng
kiểu trạm cột. Để dễ quản lý và vận hành trạm biến áp phân phối thường được đặt ở giữa
Hình 0.3. Sơ đồ cấp điện bên trong
Lưới hạ áp xí nghiệp chính là lưới điện bên trong mỗi phân xưởng. Để cấp điện cho
phân xưởng người ta đặt các tủ phân phối nhân điện hạ áp từ các máy biến áp về cấp cho
các tủ động lực, từ tủ này cung cấp điện cho các thiết bị.
2.4. Các loại dây và cáp điện:
Để tải điện người ta dùng dây dẫn và cáp. So với dây dẫn tải điện bằng cáp đắt
tiền hơn nhưng mỹ quan hơn, vì thế cáp trung và hạ áp thích hợp cho lưới điện đô thị và
xí nghiệp. Tải điện bằng dây dẫn rẻ tiền, dễ sửa chữa và thay thế thường được dùng trên
lưới trung áp và khu vực nông thôn.
9
Hình 0.4: Cáp và dây trần
2.4.1. Các loại dây dẫn:
Dây dẫn gồm hai loại: dây bọc cách điện và dây trần.
- Dây bọc cách điện: thường dùng trên lưới hạ áp. Dây bọc có nhiều loại: một sợi,
nhiều sợi, dây cứng, mềm, đơn, đôi… Vật liệu thông dụng là đồng và nhôm.
Ký hiệu: M(n, F), trong đó: M là dây đồng; n là số dây; F là tiết diện dây.
- Theo lĩnh vực sử dụng: cáp dùng cho hàng hải, hàng không, dầu mỏ, hầm mỏ, trong
nước hay cho các thiết bị di chuyển (cần cẩu, cần trục…)
10
2.5. Cấu trúc đường dây tải điện:
Đường dây tải điện trên không ký hiệu là ĐDK. Đường dây tải điện trên không bao
gồm các phần tử: dây dẫn, sứ, xà, cột, móng, còn có thể có dây chống sét, dây néo và bộ
chống rung. Hình 0.5: Đường dây tải điện trên không
- Đường dây truyền tải điện trên không: công trình xây dựng mang tính chất kỹ thuật
dùng để truyền tải điện năng theo dây dẫn, được lắp đặt ngoài trời. Dây dẫn được kẹp
chặt nhờ sứ, xà cột và các chi tiết kết cấu xây dựng. Đường dây hạ áp cần có thêm một
dây trung tính để lấy cả điện áp pha và điện áp dây. Nếu phụ tải 3 pha đối xứng thì lấy
dây trung tính bằng ½ dây pha còn khi phụ tải pha không cân bằng thì tiết diện dây trung
tính lấy bằng tiết diện dây pha.
- Khoảng cách tiêu chuẩn: gồm các khoảng cách ngắn nhất giữa dây dẫn được căng
và đất, giữa dây dẫn được căng và công trình xây dựng, giữa dây dẫn và cột, giữa các
dây dẫn với nhau.
phận mang điện; sứ xuyên dùng để dẫn nhánh hay dẫn xuyên qua tường hoặc nhà.
+ Sứ đỡ: thường dùng cho đường dây có điện áp từ 35kV trở xuống, khi đường dây
vượt sông hay đường giao thông thì có thể dùng sứ treo.
+ Sứ treo: có thể phân thành sứ thanh và sứ đĩa. Sứ thanh được chế tạo có chiều dài
và chịu được một điện áp xác định trước. Chuỗi sứ được kết lại từ các đĩa và số lượng
được ghép với nhau tùy thuộc điện áp đường dây. Ưu điểm của việc dùng chuỗi sứ cho
đường dây cao thế là điện áp làm việc có thể tăng bằng cách thêm các đĩa sứ với chi phí
nhỏ. Hình 0.6. Một số dạng sứ
Khi cần tăng cường về lực người ta dùng các chuỗi sứ ghép song song, khi tăng
cường cách điện người ta tăng thêm số đĩa. Việc kẹp dây dẫn vào sứ đứng được thực
hiện bằng cách quấn dây hoặc bằng ghíp kẹp dây chuyên dụng. Việc kẹp dây vào sứ treo
được thực hiện bằng khóa kẹp dây chuyên dụng.
Đường dây có điện áp 110kV trở lên dùng sứ treo. Chuỗi sứ treo gồm các đĩa sứ tuỳ
theo cấp điện áp mà chuỗi sứ có số đĩa khác nhau.
Bảng 2.1. Các đĩa sứ theo cấp điện áp
Điện áp (kV)
Số đĩa sứ
3-10
01
35
03
110
07
220
13
Ti sứ là chi tiết được gắn vào sứ đứng bằng cách vặn ren và chèn ximăng, cát được
dùng làm trụ để kẹp chặt sứ với xà trên cột điện. Ti sứ được làm bằng thép, được sơn phủ
Câu hỏi ôn tập chương 2
Câu 1. Cách phân loại lưới điện và các yêu cầu chung về lưới cung cấp điện ?
Câu 2. Nêu và phân tích kết cấu đường dây trên không? So với kết cấu mạng cáp thì kết
cấu đường dây trên không có những ưu, nhược điểm gì ?
Câu 3. Các dạng sơ đồ cung cấp điện? So sánh ưu, nhược điểm và phạm vi ứng dụng của
các sơ đồ cung cấp điện. Vì sao trong thực tế ngày nay người ta ưu tiên sử dụng sơ đồ
dẫn sâu ? 13
Chương 3
TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN
Nhiệm vụ đầu tiên khi tính toán thiết kế cung cấp điện là xác định nhu cầu điện (gọi
là phụ tải tính toán). Nếu phụ tải tính toán nhỏ hơn phụ tải thực tế sẽ làm giảm tuổi thọ
thiết bị đôi khi có thể gây cháy nổ do quá tải thiết bị, ngược lại thì thiết bị được chọn sẽ
quá lớn gây lãng phí vốn đầu tư.
Phụ tải tính toán của một nhóm thiết bị điện, của một phân xưởng là phụ tải sử
dụng để thiết kế cung cấp điện cho nhóm thiết bị điện đó, phụ tải tính toán còn dùng để
lựa chọn máy biến áp, dây dẫn và các thiết bị đóng cắt. Điều đó có nghĩa là hệ thống
cung cấp điện được xác định theo công suất tính toán này.
Có hai loại phụ tải tính toán:
- Phụ tải tính toán theo phát nóng cho phép: Là phụ tải lâu dài không thay đổi tương
đương với phụ tải thực tế về hiệu quả nhiệt.
- Phụ tải tính toán theo điều kiện phát nóng: Còn gọi là phụ tải đỉnh nhọn, nó gây ra
tổn thất điện áp lớn nhất trong mạng điện và các điều kiện làm việc nặng nề nhất cho
mạng điện.
.
Thường η
đm
=0,8 ÷ 0,85; trường hợp động cơ nhỏ có thể xem P
đ
=P
đm
.
- Điện áp định mức: điện áp làm việc của thiết bị phải phù hợp với lưới điện nơi
đặt thiết bị.
- Tần số: tần số làm việc của thiết bị khác nhau nhiều từ 0Hz (điện DC) đến hàng
triệu Hz ở thiết bị cao tần.
3.1.3. Đồ thị phụ tải.
3.1.3.1. Khái niệm
Đồ thị phụ tải điện đặc trưng cho sự tiêu dùng năng lượng điện của các thiết bị riêng
lẻ, của nhóm thiết bị, của phân xưởng hoặc của toàn bộ xí nghiệp. Nó cho biết quan hệ
theo thời gian của công suất tác dụng P, phản kháng Q, biểu kiến S, hay dòng điện I của
phụ tải.
3.1.3.2. Phân loại: có nhiều cách phân loại
- Theo đại lượng đo: đồ thị phụ tải tác dụng P(t), phản kháng Q(t) và điện năng A(t).
14
- Theo thời gian khảo sát: đồ thị phụ tải hàng ngày, hàng tháng và hàng năm.
3.1.3.3. Các loại đồ thị phụ tải thường dùng:
- Đồ thị phụ tải ngày: như hình a) được ghi bằng máy; b) được ghi và vẽ lại bởi các
vận hành viên và c) thể hiện dạng bậc thang thông số trung bình trong một khoảng thời
gian.
b)a) c)
Hình 3.1. Đồ thị phụ tải ngày
vào mùa hạ). Hình 0.2: Đồ thị phụ tải năm
Đồ thị phụ tải năm có các thông số đặc trưng như: điện năng tác dụng và phản kháng
tiêu thụ trong năm, thời gian sử dụng công suất cực đại T
max
, hệ số công suất trung bình
và hê số điền kín phụ tải.
3.1.4. Các đại lượng và hệ số thường gặp
3.1.4.1. Các đại lượng cơ bản:
- Công suất định mức P
đm
: Công suất định mức của các thiết bị tiêu thụ điện thường
được các nhà chế tạo ghi sẵn trên nhãn hiệu máy hoặc trong các lý lịch máy. Đối với
động cơ, công suất định mức ghi trên nhãn hiệu máy chính là công suất cơ trên trục động
cơ. Công suất đặt là công suất đầu vào của động cơ, vậy công suất đặt trên trục động cơ
được tính như sau:
P
đ
=
dc
dm
η
P
(3.1)
trong đó:
P
đ
: Công suất đặt của động cơ (kW).
(3.2)
+ Đối với máy biến áp hàn: P'
đm
= S
đm
.cos
.
ε%
(3.3)
trong đó:
P
'
đm
là công suất định mức đã quy đổi về chế độ làm việc dài hạn.
- Phụ tải trung bình P
tb
: Phụ tải trung bình là một đặc trưng tĩnh của phụ tải trong
một khoảng thời gian nào đó. Tổng phụ tải trung bình của các thiết bị cho ta căn cứ để
16
đánh giá giới hạn dưới của phụ tải tính toán. Trong thực tế, phụ tải trung bình được tính
toán theo công thức sau:
p
tb
=
t
P
; q
q
(3.5)
Biết được phụ tải trung bình ta có thể đánh giá được mức độ sử dụng thiết bị, xác
định phụ tải tính toán và tính tổn hao điện năng.
- Phụ tải cực đại P
max
: Phụ tải cực đại là phụ tải trung bình lớn nhất được tính trong
khoảng thời gian tương đối ngắn (từ 5-30 phút). Thông thường lấy thời gian là 30 phút
ứng với ca làm việc có phụ tải lớn nhất trong ngày. Phụ tải cực đại để tính tổn thất công
suất lớn nhất, để chọn các thiết bị điện, các dây dẫn và dây cáp theo mật độ kinh tế.
- Phụ tải đỉnh nhọn: Phụ tải đỉnh nhọn (P
đnh
) là phụ tải cực đại xuất hiện trong
khoảng thời gian rất ngắn (1 2s). Thường xảy ra khi mở máy động cơ. Phụ tải này được
dùng để kiểm tra độ dao động điện áp, điều kiện tự khởi động động cơ, chọn dây chảy
cầu chì, tính dòng khởi động của rơle bảo vệ.
Phụ tải đỉnh nhọn còn làm ảnh hưởng đến sự làm việc của các thiết bị khác trong
cùng một mạng điện.
- Phụ tải tính toán P
tt
: Phụ tải tính toán được tính theo điều kiện phát nóng cho phép,
là phụ tải giả thiết lâu dài không đổi của các phần tử trong hệ thống cung cấp điện (máy
biến áp, đường dây) tương đương với phụ tải thực tế biến đổi theo điều kiện tác dụng lớn
nhất. Nói cách khác phụ tải tính toán cũng làm nóng dây dẫn lên tới nhiệt độ lớn nhất do
phụ tải thực tế gây ra.
Do vậy để đảm bảo an toàn trong mọi trạng thái vận hành, trong thực tế thiết kế ta
chỉ sử dụng phụ tải tính toán theo công suất tác dụng.
P
tb
n
1i
dmi
n
1i
tbi
p
p
(3.8)
Nếu có đồ thị phụ tải thì hệ số sử dụng được toán như sau:
k
sd
=
)t t(tP
tP tPtP
n21dm
nn2211
(3.9)
17
Hệ số sử dụng nói lên mức độ sử dụng, mức độ khai thác công suất của thiết bị điện
trong một chu kỳ làm việc và là số liệu để tính phụ tải tính toán.
- Hệ số phụ tải k
Pt
k
pt
=
)t t(tP
tP tPtP
n21dm
nn2211
(3.11)
Hệ số phụ tải nói lên mức độ sử dụng, mức độ khai thác công suất của thiết bị điện
trong khoảng thời gian đang xét.
- Hệ số cực đại k
max
: Hệ số cực đại là tỉ số giữa phụ tải tính toán và phụ tải trung bình
trong khoảng thời gian đang xét:
k
max
=
tb
tt
P
P
(3.11)
Hệ số cực đại phụ thuộc vào nhiều yếu tố, chủ yếu là số thiết bị hiệu quả n
hq
và hệ số
sử dụng k
sd
và hàng loạt các yếu tố đặc trưng cho chế độ làm việc của các thiết bị trong
.k
sd
(3.12)
Hệ số nhu cầu thường được dùng tính cho phụ tải tác dụng. Trong thực tế hệ số nhu
cầu thường do kinh nghiệm vận hành tổng kết lại.
- Hệ số thiết bị hiệu quả n
hq
: Hệ số thiết bị hiệu quả là số thiết bị giả thiết có cùng
công suất và chế độ làm việc. Chúng đòi hỏi phụ tải bằng phụ tải tính toán của nhóm phụ
tải thực tế (gồm các thiết bị có chế độ làm việc khác nhau):
n
hq
=
2
n
1i
2
dm
n
1i
dmi
)(P
P
18
P, P
1
là tổng công suất ứng với n và n
1
thiết bị.
Sau khi tính được n
*
và P
*
tra bảng hoặc đường cong tìm được n
*
hq
, từ đó tính n
hq
theo
công thức sau:
n
hq
= n.n
*
hq
(3.15)
Số thiết bị hiệu quả là một trong những số liệu quan trọng để xác định phụ tải tính
toán.
3.1.5. Các phương pháp tính phụ tải tính toán.
Hiện nay, có nhiều phương pháp để tính phụ tải tính toán. Những phương pháp đơn
giản, tính toán thuận tiện thường kết quả không chính xác. Ngược lại, nếu độ chính xác
2
QP
=
cos
P
tt
(3.18)
Một cách gần đúng có thể lấy P
đ
= P
đm
nên:
P
tt
= k
nc
.
n
1i
dmi
p
(3.19)
trong đó:
P
đi
, P
đmi
(3.20)
Hệ số nhu cầu của các máy khác nhau thường được cho trong các sổ tay.
Phương pháp này có ưu điểm là đơn giản, tính toán thuận tiện. Tuy nhiên, nhược
điểm chủ yếu của phương pháp này là độ chính xác không cao. Bởi vì hệ số nhu cầu k
nc
tra trong các sổ tay là cố định cho trước không phụ thuộc vào chế độ vận hành và số thiết
bị trong nhóm. Trong lúc đó, theo công thức trên ta có k
nc
= k
max
.k
sd
, có nghĩa là hệ số
nhu cầu phụ thuộc nhiều yếu tố kể trên.
3.1.5.2. Xác định phụ tải tính toán theo suất phụ tải trên một đơn vị diện tích.
Công thức tính:
P
tt
= p
0
.F (3.21)
trong đó:
19
0
w
: Suất tiêu hao điện năng cho 1 đơn vị sản phẩm (kWh/đơn vị sản
phẩm).
T
max
: Thời gian sử dụng công suất lớn nhất (h).
Phương pháp này thường dùng để tính toán cho các thiết bị điện có đồ thị phụ tải ít
biến đổi hay không thay đổi như: quạt gió, máy nén khí khi đó phụ tải tính toán gần
bằng phụ tải trung bình và kết quả tương đối chính xác.
3.1.5.4. Xác định phụ tải tính toán theo hệ số cực đại và công suất trung bình.(phương
pháp số thiết bị hiệu quả):
Khi không có các số liệu cần thiết để áp dụng các phương pháp tương đối đơn giản
đã nêu ở trên hoặc khi cần nâng cao độ chính xác của phụ tải tính toán thì nên dùng
phương pháp này.
Công thức tính:
P
tt
= k
max
.k
sd
.P
đm
(3.23)
trong đó:
P
đm
: Công suất định mức (kW).
20
hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm để tính phụ tải tính toán. Các phương pháp trên
cũng thường được áp dụng cho giai đoạn tính toán sơ bộ để ước lượng phụ tải cho hộ tiêu
thụ.
Trong giai đoạn thiết kế sơ bộ thường cần phải đánh giá phụ tải chung của các hộ
tiêu thụ (phân xưởng, xí nghiệp, khu vực, thành phố ) trong trường hợp này nên dùng
phương pháp hệ số nhu cầu k
nc
.
3.2. Xác định phụ tải điện khu vực nông thôn:
Đối tượng sử sụng điện phổ biến ở nông thôn là: trạm bơm, trường học và sinh hoạt.
3.2.1. Phụ tải điện trạm bơm:
Các máy bơm nông nghiệp thường có các thang công suất: 14, 20, 33, 45, 55, 100,
200kW. Với máy bơm công suất nhỏ (< 100kW) sử dụng điện hạ áp, máy bơm công suất
lớn trở lên thường sử dụng điện 6 hay 10kV.
Trạm bơm thường chia thành hai loại: trạm bơm tưới và trạm bơm tiêu.
Phụ tải trạm bơm tính theo công thức sau:
1
. và .
n
tt dt ti dmi tt tt
i
P K K P Q P tg
(3.24)
trong đó:
(3.25)
Hệ số công suất cho: đèn ống + quạt cos= 0,8; đèn sợi đốt + quạt cos= 0,9.
- Phụ tải tính toán một tầng nhà gồm n phòng:
1
n
T dt pi
P K P
(3.26)
Với:
dt
K
là hệ số đồng thời.
- Phụ tải tính toán cho một tòa nhà gồm m lầu:
1
m
N dt Ti
P K P
(3.27)
3.2.3. Phụ tải chiếu sáng sinh hoạt
- Phụ tải tính toán cho một thôn, xóm hoặc làng được xác định:
00
* và *
tt tt
P P H Q Q H
(3.28)
trong đó H: số hộ dân trong làng, thôn.
P
chọn
100÷400(kVA/ha).
D: diện tích khu CN, chế xuất (ha).
- Đối với xí nghiệp, nếu biết sản lượng sẽ sản xuất, công thức xác định phụ tải điện
như sau:
max
.
tt
aM
P
T
(3.31)
trong đó: a: suất điện năng chi phí để sản xuất ra một đơn vị sản phẩm (kWH/sp).
M: sản lượng.
T
max
: thời gian sử dụng công suất cực đại. T
max
và a thường được tra bảng.
3.3.2. Trong giai đoạn xây dựng nhà xưởng:
Thông tin nhận được trong giai đoạn này là công suất đặt của từng phân xưởng, diện
tích của từng xưởng.
- Phụ tải điện động lực của từng phân xưởng được xác định theo công thức:
. và .
tt nc d tt tt
P K P Q P tg
P
: suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích (W/m
2
). Tùy theo vị trí, mục
đích sử dụng chọn
0
P
= 5÷30 W/m
2
.
- Phụ tải điện cho toàn phân xưởng:
và
PX tt cs PX tt cs
P P P Q Q Q
(3.34)
- Phụ tải điện cho toàn xí nghiệp có n phân xưởng:
22
11
. ; . và
nn
XN dt XNi XN dt XNi XN XN XN
P K P Q K Q S P Q
(3.35)
3.3.3. Trong giai đoạn thiết kế chi tiết:
Đây là công đoạn cuối cùng trong quá trình thiết kế cấp điện cho xí nghiệp công
nghiệp. Ở giai đoạn này đã biết hầu hết các thông tin về đối tượng sử dụng điện.
- Phụ tải tính toán xác định cho một nhóm máy, được xác định theo công thức sau:
max max
1
(3.37)
trong đó: L: chiều dài đoạn phố.
0
P
: công suất phụ tải trên một mét chiều dài.
- Trong giai đoạn thiết kế chi tiết, thông tin nhận được tương đối chính xác, để xác
định phụ tải điện có hai phương pháp tính toán:
- Phương pháp 1: Tính phụ tải từ căn hộ rồi đến khu vực.
- Phương pháp 2: Tính ngược lại từ khu vực rồi đến căn hộ.
3.4.2. Phụ tải điện các trường đại học, trung học chuyên nghiệp:
Đối với khu vực giảng đường, hành chính văn phòng, phòng thí nghiệm phụ tải được
xác định theo công thức:
0
*
p
P P S
với
0
P
= 20÷40 W/m
2
. Sau đó được cộng với phụ tải
của xưởng điện, cơ khí, ký túc xá…ta được phụ tải cho trường học.
3.4.3. Các loại phụ tải khác:
Các phụ tải điện khác như: khu văn phòng, khách sạn siêu thị, nhà hàng công viên
được tính toán tương tự bằng cách chọn công suất phụ tải đơn vị (
0
P
) phù hợp.
+ Trạm biến áp trung gian hay còn gọi là trạm biến áp chính: trạm này nhận điện
35÷220kV từ hệ thống biến đổi thành cấp điện áp 10, 6 hay 0,4kV.
+ Trạm biến áp phân xưởng: nhận điện từ trạm biến áp trung gian biến đổi thành các
cấp điện áp thích hợp phục vụ cho phụ tải phân xưởng. Phía sơ cấp thường là 35, 22, 15,
10, 6kV; còn phía hạ áp có thể là 660, 380/220 hay 220/127V.
- Theo cấu trúc, cũng có thể chia thành hai loại:
+ Trạm biến áp ngoài trời: ở trạm này, các thiết bị cao áp đều được đặt ngoài trời, còn
phần phân phối điện áp thấp được đặt trong nhà hoặc trong các tủ chuyên dùng chế tạo
sẵn.
+ Trạm biến áp trong nhà: ở trạm này tất cả các thiết bị đều được đặt trong nhà. Chi
phí xây dựng trạm trong nhà thường cao hơn trạm ngoài trời nhiều.
4.2. Sơ đồ nối dây trạm biến áp
Sơ đồ nối dây của trạm phải thỏa mãn các điều kiện sau:
Đảm bảo liên tục cung cấp điện theo yêu cầu phụ tải.
Sơ đồ nối dây rõ ràng, thuận tiện trong vận hành và lúc xử lý sự cố.
An toàn lúc vận hành và sửa chữa.
Cân bằng giữa các chỉ tiêu về kinh tế và kỹ thuật.
4.2.1. Trạm hạ áp trung gian:
Sơ đồ nối dây phía sơ cấp của trạm loại này phụ thuộc các thông số: điện áp cung
cấp, số lượng và công suất máy biến áp, chế độ làm việc, độ tin cậy yêu cầu, sự phát triển
trong tương lai… Do vậy có rất nhiều phương án để giải quyết vấn đề, tuy nhiên rất ít
hoặc không có phương án nào thỏa hết các yêu cầu.
Sau đây là một số sơ đồ nối dây trạm biến áp thông dụng. Các trạm này thường được
thực hiện theo dạng sau:
+ Nối đến hệ thống bằng một hoặc hai lộ. Hai lộ đến thường không có thanh cái.
24
+ Phía điện áp thứ cấp (điện áp phân phối) người ta dùng sơ đồ với thanh cái đơn hay
thanh cái kép.
4.2.3.2. Trạm hạ áp với nhiều máy biến áp: phục vụ cho tất cả các loại hộ dùng điện.
Tùy theo số máy biến áp, số lộ cung cấp, loại hộ được cung cấp mà có một số dạng sơ đồ
phổ biến như hình 4.2.
4.2.3.3. Trạm hạ áp dùng các tủ chế tạo sẵn: Các tủ chế tạo sẵn thường được chế tạo
thành nhiều ngăn. Mỗi ngăn bao gồm: máy cắt, dao cách ly, thiết bị đo lường và bảo vệ.
Tùy theo dòng phụ tải mà máy cắt có thể là máy cắt dầu, không khí và đôi khi là máy cắt
chân không như hình 4.3.
Hình 0.2: Trạm có một và trạm nhiều máy biến áp Hình 0.3: Trạm với tủ chế tạo sẵn
4.3. Cấu trúc trạm:
Khi thiết kế xây dựng trạm phải tiết kiệm chi phí tuy nhiên một số chỉ tiêu sau phải
được đảm bảo:
- Chọn đúng trang thiết bị điện, lắp rắp đúng quy phạm và thỏa các điều kiện vận hành.
- Tôn trọng khoảng cách giữa các phần dẫn điện với nhau và với xung quanh.
- Khả năng loại nhanh hỏa hoạn và các sự cố khác.
- Thuận tiện trong thao tác và các hành lang thi công, sửa chữa.
- Phải thực hiện nối đất bảo vệ.
26
- Phải sử dụng các tín hiệu cần thiết.
4.3.1. Trạm hạ áp phân xưởng ngoài trời:
Thường áp dụng cho xí nghiệp bé, lưới điện cung cấp từ đường dây trên không. Có
hai dạng phổ biến là máy biến áp được treo trên cột và đặt ngay dưới chân cột.
- Dạng treo cột: khi các máy biến áp ba pha hay một pha (từ 25÷240kVA) và các
tủ này.
27
4.4. Lựa chọn máy biến áp cho trạm:
Lựa chọn máy biến áp bao gồm chọn số lượng và công suất của máy biến áp. Việc
lựa chọn phù hợp với loại hộ tiêu thụ, phù hợp với chỉ tiêu kỹ thuật và kinh tế (phí đầu tư
và vận hành).
4.5. Nối đất trạm và đường dây tải điện:
Trong lưới cung cấp người ta thực hiện nối đất với nhiều mục đích khác nhau: nối đất
làm việc, an toàn và chống sét.
Trang bị nối đất bao gồm các điện cực và dây dẫn nối đất. Các điện cực nối đất bao
gồm: điện cực thẳng được đóng sâu vào trong đất và điện cực ngang được chôn ngầm ở
một độ sâu nhất định. Các dây nối đất dùng để nối liền các bộ phận được nối đất với các
điện cực.
4.5.1. Nối đất trạm biến áp:
Hệ thống nối đất trong trạm biến áp thực hiện cả ba chức năng: làm việc, an toàn và
chống sét. Theo quy phạm điện trở nối đất (R
đ
) của hệ thống nối đất phải đạt như sau:
Với trạm biến áp phân phối: R
đ
≤ 4Ω.
Với trạm biến áp trung gian có U
đm
≤ 35kV: R
đ
≤ 1Ω.
Với trạm biến áp trung gian có U
đm
công suất trạm biến áp phải thoả mãn những yêu cầu gì ?
Câu 2. Nêu đặc điểm của các sơ đồ nối dây cơ bản ?
Câu 3. Nêu và phân tích cấu trúc trạm: Trạm treo, trạm bệt, trạm với tủ chế tạo sẵn ?
Copyright: Tài liệu đại học ©