Tập bài giảng môn học cung cấp điện dùng chung cho ngành HTĐ và
các ngành điện khác hoặc các ngành khác có liện quan. Đây chỉ là tài
liệu tóm tắt dùng làm bài giảng của tác giả Trân Tấn Lợi. Khi sử dụng
cho các đối tợng khác nhau tác giả sẽ có những thêm bớt cho phù
hợp hơn. Chơng I
Bài mở đầu:
Các tài liệu tham khảo:
1. Giáo trình CCĐ cho xí nghiệp công nghiệp
Bộ môn phát dẫn điện xuất bản 1978 (bản in roneo).
2. Giáo trình CCĐ (tập 1 và 2)
Nguyễn Công Hiền và nhiều tác giả xuất bản 1974,1984.
3. Thiết kế CCĐ XNCN.
Bộ môn phát dẫn điện (bản in roneo khoa TC tái bản).
4. Một số vấn đề về thiết kế và qui hoach mạng điện địa phơng
Đặng Ngọc Dinh và nhiều tác giả.
5. Giáo trình mạng điện
Bộ môn phát dẫn điện.
Một số tài liệu nớc ngoài hoặc dịch:
1. Cung cấp điện cho xí nghiệp công nghiệp
Tg: Fe-đô-rov NXB-Năng lợng 1972
2. Cung cấp điện cho xí nghiệp công nghiệp.
Tg: Epmulov NXB-Năng lợng 1976
3. Sách tra cứu về cung cấp điện (tập I & II sách dịch).
Tg: Fe-đô-rov NXB-Năng lợng 1980.
Chơng I
Những vấn đề chung về HT-CCĐ
1.1 Khái niệm về hệ thống điện:
Ngày nay khi nói đến hệ thông năng lợng, thông thờng ngời ta thờng hình dung nó là
hệ thông điện, tơng tự nh vậy đôi lúc ngờng ta gọi Khoa điện là Khoa năng lợng, đó
không phải là hiện tợng ngẫu nhiên mà nó chính là bản chất của vấn đề. Lý do là ở chỗ
năng lợng điện đã có u thế trong sản xuất,khai thác và truyền tải, cho nên hầu nh toán
bộ năng lợng đang khai thác đợc trong tự nhiên ngời ta đều chuyển đổi nó thầnh điện
năng trớc khi sử dụng nó. Từ đó hình thành một hệ thống điện nhằm tryuền tải, phân phối
và CCĐ điện năng đến từng hộ sử dụng điện.
Một số u điểm của điện năng:
+ Dễ chuyển hoá thành các dạng năng lợng khác (Quang, nhiệt, hoá cơ năng).
+ Dễ chuyền tải và truyền tải với hiệu suất khá cao.
+ Không có sắn trong tự nhiên, đều đợc khai thác rồi chuyển hoá thành điện năng. ở nơi
sử dụng điện năng lại dẽ dàng chuyển thành các dạng năng lợng khác
Ngày nay phần
lớn năng lợng tự nhiên khác đợc khai thác ngay tại chỗ rồi đợc đổi thành điện năng (VD
NM nhiệt điện thờng đợc xây dựng tại nơi gần nguồn than; NM thỷ điện gần nguồn
nớc). Đó cũng chính là lý do xuất hiện hệ thống tryền tải, phân phối và cung cấp điện
năng mà chung ta thờng giọ là hệ thông điện.
Định nghĩa:
Vài nét đặc trng của năng lợng điện:
1- Khác với hầu hết các sản phẩm, điện năng đợc sản xuất ra, nói
chung không tích trữ đợc (trừ vài trờng hợp đặc biệt với công
suất nhỏ nh pin, acqui..)
Tại mỗi thời điểm luôn luôn phải đảm
bảo cần bằng giữa lợng điện năng sản xuất ra và tiêu thụ có kể
đến tổn thất trong khâu truyền tải. Điều này când phải đợc quán
triệt trong khâu thiết kế, qui hoạch, vận hành và điều độ hệ thống
điện, nhăm giữ vững chất lợng điện (u & f).
2- Các quá trình về điện xẩy ra rất nhanh. Chẳng hạn sóng điện từ
lan tuyền trong dây dẫn với tốc độ rất lớn xấp sỉ tốc độ ánh sáng
30 000 000 km/s (quá trình ngắn mạch, sóng sét lan truyền lan
tuyền)
Đóng cắt của các thiết bị bảo v.v đều phải xẩy ra
trong vòng nhỏ hơn 1/10 giây
cần thiết để thiết kế, hiệu chỉnh
các thiết bị bảo vệ.
3- Công nghiệp điện lực có quan hệ chặt chẽ đến nhiều ngành kinh
tế qquốc dân (luyện kim, hoá chất, khai thác mỏ, cơ khí, công
nghiệp dệt).
là một trong những động lực tăng năng suất lao
động tạo nên sự phát triển nhịp nhành trong cấu trúc kinh tế.
Quán triệt đặc điểm này sẽ xây dựng những quyết định hợp lý
trong mức độ điện khí hoá đối với cacs ngành kinh tế Các vùng
1.2 Phân loại hộ dùng điện xí nghiệp:
Các hộ dùng điện trong xí nghiệp gồm nhiều loại tuỳ theo cách phân chia khác
nhau
(nhằm mục đích đảm bảo CCĐ theo nhu cầu của từng loại hộ phụ tải).
a) Theo điện áp và tần số: căn cứ vào U
dm
và f
* Hộ dùng điện 3 pha U
dm
< 1000 V ; f
dm
= 50 Hz.
* Hộ dùng điện 3 pha U
dm
> 1000 V ; f
dm
= 50 Hz.
* Hộ dùng điện 1 pha U
dm
< 1000 V ; f
dm
= 50 Hz.
* Hộ dùng điện làm việc với tần số
50 Hz.
v.v Hộ loại II đợc CCĐ từ 1 hoặc 2 nguồn thời gian ngừng CCĐ cho phép
bằng thời gian để đóng TB dự trữ bằng tay (XN cơ khí, dệt, công nghiệp nhẹ, công
nghiệp địa phơng).
Hộ loại III:
mức độ tin cậy thấp hơn, gồm các hộ không nằm trong hộ loại 1 và 2.
Cho phép mất điện trong thời gian sửa chữa, thay thế phần tử sự cố nhng không
quá một ngày đêm. Hộ loại III thờng đợc CCĐ băng một nguồn.
1.3 Các hộ tiêu thụ điện điển hình:
1) Các thiết bị động lực công nghiệp.
2) Các thiết bị chiếu sáng. (thờng 1 pha, ĐTPT bằng phẳng, cos
= 1-0,6).
3) Các TB biến đổi.
4) Các động cơ truyền động máy gia công.
5) Lò và các thiết bị gia nhiệt.
6) Thiết bị hàn.
(Giải công suất; dạng ĐTPT; Giải U
dm
; f
dm
; cos
; đặc tính phụ tải; thuộc
hộ tiêu thụ loại 1; 2 hoặc 3).
1.4 Các chỉ tiêu kỹ thuật trong CCĐ-XN:
5 % U
dm
+ Mạng chiếu sáng: [
U%] =
2, 5 % U
dm
Trờng hợp khởi động động cơ hoặc mạng điện đang trong tình trạng sự cố
thì độ lệch điện áp cho phép có thể tới (-10
ữ
20 %)U
dm
. Tuy nhiên vì phụ
tải điện luôn thay đổi nên giá trị điện áp lại khác nhau ở các nút của phụ tải
điều chỉnh rất phức tạp. Để có những biện pháp hiệu lực điều chỉnh điện
áp, cần mô tả sự diễn biến của điện áp không những theo độ lệch so với
giá trị định mức, mà còn phải thể hiện đợc mức độ kéo dài. Khi đó chỉ tiêu
đánh giá mức độ chất lợng điện áp là giá trị tích phân.
dt
U
U)t(U
T
0
dm
2 - Động cơ điện 3 Máy biến áp 2 cuộn dây. 4 Máy biến áp 3 cuộn dây. 5 Máy biến áp điều chỉnh dới tải. 6 - Kháng điện. 7 Máy biến dòng điện. 8 Máy cắt điện. 9 - Cầu chì. 10 - Aptômát. 11 Cầu dao cách ly.
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 4 dây.
Lãng phí.
Do đó đã có rất nhiều công trình nghiên cứu nhằm xác định P
tt
sát nhất với
P_thực tế. Chủ yếu tồn tại 2 nhóm phơng pháp.
+ Nhóm phơng pháp dựa trên kinh nghiệm vận hành, thiết kế và đợc tổng kết lại
bằng các hệ số tính toán (đặc điểm của nhóm phơng pháp này là: Thuận lợi nhất
cho việc tính toán, nhanh chóng đạt kết quả, nhng thờng cho kết quả kém chính
xác).
+ Nhóm thứ 2 là nhóm phơng pháp dựa trên cơ sở của lý thuyết xác suất và thống
kê (có u điểm ngợc lại với nhóm trên là: Cho kết quả khá chính xác, xong cách
tính lại khá phức tạp ).
2.1 Đặc tính chung của phụ tải điện:
1)
Các đặc trng chung của phụ tải điện:
Mỗi phụ tải có các đặc trng riêng và các chỉ tiêu xác định điều kiện làm việc của
mình mà khi CCĐ cần phải đợc thoả mãn hoặc chú ý tới. (có 3 đặc trng chung).
a) Công suất định mức:
Là thông số đặc trng chính của phụ tải điện, thờng đợc ghi trên nhãn của máy
hoặc cho trong lý lịch máy.
Đơn vị đo của công suất định mức thờng là kW hoặc kVA. Với một động cơ điện P
đm
+ Với các thiết bị nung chẩy công suất lớn, các thiết bị hàn thì công suất định mức
chính là công suất định mức của máy BA. và thờng cho là [kVA].
+ Thiết bị ở chế độ ngắn hạn lập lại, khi tính phụ tải tính toán phải qui đổi về chế độ
làm việc dài hạn (tức phải qui về chế độ làm việc có hệ số tiết điện tơng đối).
Động cơ
dmdm
'
dm
.PP
= Biến áp
dmdm
'
dm
.cos.SP
=Trong đó:
P
dm
Công suất định mức đã qui đổi về
dm
nhiều loại khác nhau trong cùng một cấp điện áp định mức. Ví dụ ở mạng 110 V có các
loại bóng đèn 100; 110; 115; 120; 127 V.
Tần số:
do qui trình công nghệ và sự đa dạng của thiết bị trong xí nghiệp
chúng sử
dụng dòng điện với tần số rất khác nhau từ f = o Hz (TB. một chiều) đến các thiết bị có
tần số hàng triệu Hz (TB. cao tần). Tuy nhiên chúng vẫn chỉ đợc CCĐ từ lới điện có
tần số định mức 50 hoặc 60 Hz thông qua các máy biến tần.
Chú ý: Các động cơ thiết kế ở tần số định mức 60 Hz vẫn có thể sử dụng đợc ở lới có
tần số định mức 50 Hz với điều kiện điện áp cấp cho động cơ phải giảm đi theo tỷ lệ
của tần số (VD. động cơ ở lới 60 Hz muốn làm việc ở lới có tần số 50 Hz thì điện áp
trớc đó của nó phải là 450
ữ
460 V).
2)
Đồ thị phụ tải:
Đặc trng cho sự tiêu dùng năng lợng điện của các thiết bị riêng lẻ, của nhóm
thiết bị, của phân xởng hoặc của toàn bộ xí nghiệp. Nó là tài liệu quan trọng trong
thiết và vận hành.
a) Phân loại: có nhiều cách phân loại
+ Đồ thị phụ tải tác dụng P(t).
* Theo đại lợng đo + Đồ thị phụ tải phản kháng Q(t).
+ Đồ thị phụ tải điện năng A(t).
Đ
P
+ Đồ thị phụ tải hàng ngày cho ta biết tình trạng làm việc của thiết bị để từ đó sắp xếp
lại qui trình vận hành hợp lý nhất, nó cong làm căn cứ để tính chọn thiết bị, tính điện
năng tiêu thụ
+ Các thông số đặc trng của đồ thị phụ tải hàng ngày:
1- Phụ tải cực đại P
max
; Q
max2- Hệ số công suất cực đại cos
max
tơng ứng với tg
max
= Q
max
/P
max
d
Đồ thị phụ tải hàng năm:
Gồm hai loại + ĐTPT hàng tháng
+ ĐTPT theo bậc thang
Đồ thị phụ tải hàng tháng:
đợc xây dựng theo phụ tải trung bình của từng tháng của
xí nghiệp trong một năm làm việc.
Đồ thị phụ tải theo bậc thang:
xây dựng trên cơ sở của đồ thị phụ tải ngày đêm điển
hình (thờng chọn 1 ngày điển hình vào mua đông và vào mua hạ).
1 - Điện năng tác dụng và phản kháng tiêu thụ trong một năm làm việc:
A [kWh/năm] & Ar [kVArh/năm]
Chúng đợc xác địng bằng diện tích bao bởi đờng ĐTPT và trực thời gian.
2- Thời gian sử dụng công suất cực đại:
max
max
P
A
T =
;
max
r
rmax
Q
A
T =24
P
0
t (giờ)
P
max
24
P
0
t (giờ)
mùa hè
0
P
i
P
max
T
i
A
8760 [giờ]
3 Hệ số công suất trung bình: Cos
tb
tơng ứng với tg
tb
A
A
tg
r
tb
=
4 Hệ số điền kín đồ thị phụ tải:
Định nghĩa
T
max
: Nếu giả thiết rằng ta luôn luôn sử dụng công suất cực đại thì thời
gian cần thiết T
max
để cho phụ tải đó tiêu thụ đợc lợng điện năng do phụ tải thực tế
(biến thiên) tiêu thụ trong một năm làm việc T
max
gọi là thời gian sử dụng công suất
lớn nhất.
Định nghĩa
Giả thiết ta luôn luôn vận hành với tổn thất công suất lớn nhất thì thời
gian cần thiết
để gây ra đợc lợng điện năng tổn thất bằng lợng điện năng tổn
cha giảm xuống nhiệt độ của môi trờng xung quanh.
Đặc trng bằng hệ số đóng điện
%
100.
T
t
100.
tt
t
%
c
d
d0
d
=
+
=
t
d
thời gian đóng điện cuat TB.
t
0
thời gian nghỉ.
T
c
là một chu kỳ công tác và phải nhỏ hơn 10 phút.
P.3P =+ Khi có nhiều phụ tải 1 pha đấu vào nhiều điện áp dây và pha khác nhau: maxdmfadmtd
P.3P =Để tính toán cho trờng hợp này, trớc tiên phải qui đổi các TB. 1 pha đấu vào điện áp
dây về TB. đấu vào điện áp pha. Sau đó sẽ xác định đợc công suất cực đại của 1 pha
nào đó (P
dmfamax
).
2.1 Các phơng pháp xác định phụ tải tính toán:
1) Khái niệm về phụ tải tính toán:T
max
ứng với mỗi XN khác nhau sẽ có giá trị
khac nhau.
+ Trị số này có thể tra ở sổ tay và thờng đợc
định nghĩa theo P & Q hai thông số này thờng
không trùng nhau.
+ Qua thông kê có thể đa ra T
max
và T
max
thờng không bao giờ bằng nhau, tuy
nhiên chúng lại có quan hệ rất gắn bó, nhng lại
không tỷ lệ tuyến tính vì
P không chỉ xuất hiện lúc
có tải, mà ngay cả lúc không tải cũng vẫn có tổn thất
ngời ta xây dựng quan hệ
theo T
max
và cos
Là phụ tải không có thực mà chúng ta cần phải tính ra để từ đó làm cơ sở cho việc
tính toán thiêts kế, lựa chọn TB. CCĐ.
có 2 loại
+ Phụ tải tính toán theo phát nóng cho phép.
+ Phụ tải tính toán theo điều kiện tổn thất.
Phụ tải tính toán theo phat nóng:
Định nghĩa:
là phụ tải giả thiết lâu dài không đổi, tơng đơng với phụ tải thực tế
P
qp
P
tbTrong đó:
T
dt).t(P
P
T
0
tb
=
T thời gian khảo sát.
P(t) - đồ thị phụtải thực tế.
=
T
0
2
qp
dt).t(P
T
Nếu hằng số thời gian phát
nóng của dây dẫn lớn hơn so với 10 phút thì công suất cực đại 30 phút phải qui đổi ra
công suất cực đại với khoảng thời gian dài hơn. Bên cạnh P
tt
còn có Q
tt
;S
tt
và I
tt
.
Phụ tải tính toán theo điều kiện tổn thất cho phép: còn gọi là phụtải đỉnh nhọn P
dn
;Q
dn
;S
dn
;I
dn
- là phụ tải cực đại xuất hiện trong thời gian ngắn (1
ữ
2 giây). Nó gây ra
tổn thất điện áp lớn nhất trong mạng điện và các điều kiện làm việc nặng nề nhất cho
mạng. Mà chính lúc đó lại cần phải đảm bảo các yêu cầu của sản xuất. VD moment
khởi động của động cơ, chất lợng các mối hàn, độ ổn định của ánh sáng điện.
+ Đối với phụ tải đang vận hành có thể có đợc bằng cách đo đạc, còn trong thiết kế
có thể xác định gần đúng căn cứ vào các giá trị đặc trng của các phụ tải đã có và đã
đợc đo đạc thống kê trong quá trình lâu dài.
còn 2 phơng pháp khác.
5- Theo xuất chi phí điện năng trên đơn vị sản phẩm:
6- Theo xuất phụ tải trên đơn vị diện tích sản xuất::
cả hai phuoeng pháp trên đều
dùng để tính toán sơ bộ
1) Xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ số cực đại:Theo phơng pháp này phụ tải tính toán của nhóm thiết bị: dmsdMtbMtt
P.K.KP.KP ==P
tb
công suất trung bình của phu tải trong ca mang tải lớn nhất.
P
dm
công suất định mức của phụ tải (tổng P
dm
của TB trong nhóm ).
P
tb2
P
T
M
Hệ số cực đại công suât tác dụng với khoảng thời gian trung bình T=30 phút (với
P
tt
và K
M
khi không có ký hiệu đặc biệt đợc hiểu là tính với T=30 phút).
a) Hệ số sử dụng công suât::
K
sd
là tỉ số giữa công suất trung bình và công suất
định mức hệ số sử dụng đợc định nghĩa cho cả Q; I. Với thiết bị đơn lẻ kí hiệu bằng
chữ nhỏ còn với nhóm TB. đợc kí hiệu bằng chữ in hoa.
dm
tb
sd
p
p
k =
;
=
=
==
n
1i
dmj
sdq
q
q
k =
;
=
=
==
n
1i
dmj
n
1i
sdqidmi
dm
tb
sdq
q
k.q
Q
Q
Kdm
tb
sdI
i
Định nghĩa: là số thiết bị điện giả thiết có cùng công suât, cùng chế độ làm việc mà
chúng gây ra một phụ tải tính toán, bằng phụ tải tính toán của nhóm TB. có đồ thị phụ
tải không giống nhau về công suât và chế độ làm việc
Công thức đầy đủ để tính số thiết bị dùng điện hiệu quả của nhóm có n thiết bị:
()
=
=
=
n
1i
2
dmi
2
n
1i
P
m
mindm
maxdm
=
và K
sd
0,4 Thì số thiết bị hiệu quả sẽ lấy bằng số
thiết bị thực tế của nhóm
nn
hq
=+ Khi trong nhóm có n
1
thiết bị dùng điện có tổng công suất định mức nhỏ hơn hoặc
bằng 5 % tổng công suất định mức của toàn nhóm
n
dmi
n
dmi
p
dm
x 5% = 148,5x5%= 7,4
n
hq
= n n
1
= 28 10 = 18 kết quả này sai số 10%.
+ Khi m > 3 và K
sd
0,2 thì maxdm
n
1i
dmi
hq
p
p.2
n
=
=
307,29
20
297
P
p2
n
maxdm
n
1i
dmi
hq
==
=
+ Khi không có khả năng sử dụng các phơng pháp đơn giản: thì phải sử dụng các
đờng cong hoặc bảng tra. Bảng và đờng cong đợc xây dựng quan hệ số thiết bị
hiệu quả tơng đối theo n
*
và p
*
tức
)p;n(fn
***
dm
1dm
*
P
P
p =
Via dụ:
Xác định số TB hiệu quả của nhóm TB. Nhóm có K
sd
= 0,1
Giải: ta có m = 10/1 =10 với m = 10 ; K
sd
= 0,1
không áp dụng đợc cách gând đúng.
n = 5 + 4 + 5 + 4 + 20 = 38
P
dm
= 4x10 + 5x7 + 4x4,5 + 5x2,8 + 20x1 = 127 kW Thiết bị có công suất lớn nhất là 10 kW 1/2. 10 = 5 kW
n
1
hqhq
===
+ Đối với nhóm thiết bị một pha đấu vào mạng 3 pha:
thì số thiết bị hiệu quả có thể
xác định 1 cách đơn giản theo công thức sau: maxdm
n
1
dmi
hq
P3
p2
n
=
(2.40) c) Hệ số cực đại: K
M
dt)t(P
P
T
0
tb
==
T thời gian khảo sát lấy bằng độ dai của ca mang tải lớn nhất.
Tơng tự ta có hệ số cực đại với dòng điện:
tb
tt
MI
I
I
K =+ Hệ số cực đại liên quan đến 2 đại lợng quan trọng của đồ thị phụ tải là P
tt
và P
tb
. trị
số của nó phụ thuộc vào số thiết bị dùng điện hiệu quả n
hq
và nhiều hệ số khác đặc
trng cho chế độ tiêu thụ của nhóm TB.
có nhiều phơng pháp xác định K
T2
K
1K
M
MT
+=K
M
- tra đợc trong bảng (T=30 phút).
T > 30 phút
Số TB
Công suât
4 -- 20 kW
5 -- 10 kW
6 -- 4 kW
5 -- 7 kW
4 -- 4,5 kW
25 -- 2,8 kW
20 -- 1 kW
n
1
- số thiết bị có công suất lớn hơn ẵ công suất
của thiết bị có công suất lớn nhất trong nhóm.
P
dm1
- Tổng công suất của n
Thờng chỉ đợc tính gần đúng nh sau:
+ Khi n
hq
10
Q
tt
= 1,1 Q
tb+ Khi n
hq
> 10
Q
tt
= Q
tbQ
tb
- là công suất trung bình của nhóm phụ tải trong ca mang tải lớn nhất.
Q
tb
cos.p
cos
e) Nhữg trờng hợp riêng dùng phơng pháp đơn giản để tính P
tt
:
+ Khi n
hq
< 4
trờng hợp này không tra đợc K
M
theo đờng cong.
+ Nếu n
3
=
=
n
1i
dmitt
=
n
1i
tqidmitt
k.qQ
k
ti
và k
tqi
- là hệ số tải tác dụng và hệ số tải phản kháng.
+ Khi không có số liệu cụ thể lấy gần đúng với thiết bị có chế độ làm việc dài hạn K
t
=
0,9; cos
dm
= 0,8 , còn đối với TB. ngắn hạn lập lại K
t
= 0,7 ; cos
dm
= 0,7.
+ Với nhóm thiết bị làm việc dài hạn, có đồ thị phụ tải bằng phẳng, ít thay đổi (VD lò
điện trở, quạt gió, trạm khí nén, tạm bơm) K
sd
0,6 ; K
dk
+ Nhóm thiết bị một pha có n > 3 có đồ thị phụ tải thay đổi có chế độ làm việc giống
nhau (cùng K
sd
và cos
) đấu vào điện áp dây và pha, phân bố không đều trên các pha
thì phụ tải tính toán tơng đơng xác định theo công thức: (2.48) P
tt tđ
= 3.P
tb pha
. K
M
= 3. K
sd
. K
M
.P
dm
pha (2.49) Khi n
hq
10
= 3.K
sdp
.P
dm pha
.tg
Trong đó:
P
tb pha
; Q
tb pha
- Phụ tải trung bình trong pha mang tải lớn nhất của pha có
phụ tải lớn nhất.
+ Nhóm thiết bị một pha n > 3 có đồ thị phụ tải thay đổi, có chế độ làm việc khác
nhau. đấu vào điện áp pha và điện áp dây. Trớc tiên cần tính phụ tải trung bình trong
ca mang tait lớn nhất
Tính cho pha A: P
tb (A)
= K
sd
.P
dmAB
sdq
- hệ số sử dụng công suât tác dụng và phản kháng của TB. một pha có chế
độ làm việc khác nhau.
p(AB)A; p(AC)A; q(AB)A; q(AC)A hệ số qui đổi công suất của TB một pha khi mắc
vào điện áp dây và qui về pha A - (tra bảng).
Tơng tự nh trên chúng ta sẽ xác định đợc phụ tải trung bình của các pha cong lại
(pha B và C)
ta có phụ tải trung bình của pha lớn nhất
Từ đó xác định đợc phụ
tải trrung bình tơng đơng 3 pha:
P
tb tđ
= 3. P
tb pha
(pha có tải lớn nhất)
Q
tb tđ
= 3. Q
tb phaSau đó P
tt tđ
= K
M
. P
tb tđ
mang tải lớn nhất).
P
dm1
; P
dm2
- Tổng công suất định mức của các thiết bị 1 pha đấu giữa pha mang tải
lớn nhất và 2 pha cong lại.
+ Nếu nhóm thiết bị một pha có đồ thị phụ tải bằng phẳng (VD chiếu sáng, các lò
điện trở 1 pha ) có thể xem K
M
=1
P
tttđ
= P
tb td
; Q
tt tđ
= Q
tbtđ
(2.54)
g) Phụ tải tính toán của nút hệ thống CCĐ:
(tủ phân phối, đờng dây chính, tram
biến áp, trạm phân phối điện áp < 1000 V). Nút phụ tải này cung cấp cho n nhóm phụ
tải.
P
tt
= K
tbi
Q2
tt
2
tttt
QPS +=Trong đó: P
tbi
=
K
1
sdidmi
k.p
(2.57)
Q
tbi
=
K
1
sdidmi
k.q
(2.58)
K số thiết bị trong nhóm thứ i
n
tbiMtt
PPKP
(2.60)
Khi n
hq
10
+=
m
tbj
n
tbitt
QQ1,1Q
n
hq
> 10
+=
m
tbj
n
tbitt
QQQ
Chú ý:
2
tt
2
tttt
QPS +=K
hdp
và K
hdq
- Hệ số hình dạng của đồ thị phụ tải tác dụng và phản kháng, đợc tính
nh sau:
tb
qp
hdp
p
p
k =
;
tb
qp
hdp
P
P
K =
pi
hdp
A
A
.mK
=
(2.73)
A
p
- Điện năng tác dụng tiêu thụ 1 ngày đêm.
A
pi
- Điện năng tác dụng tiêu thụ trong khoảng
T=T/m
T - Thời gian khảo sát, thờng lấy là 1 ngày đêm.
m Khoảng chia của đồ thị phụ tải thờng lấy là 24 giờ (tức
T = 1 giờ). Hệ số hình
dạng có giá trị nằm trong khoảng 1,1
ữ
1,2
3) Xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu:+ Phụ tải tính toán của nhóm TB. có chế độ làm việc giống nhau (cúng k
tt
2
tttt
=+=
K
nc
hệ số nhu cầu của nhóm thiết bị.
cos
- hệ số công suất của nhóm TB. (vì giả thiết là toàn bộ nhóm là có chế độ làm
việc nh nhau và cùng chung một hệ số cos
).
+ Nếu nhóm TB. có nhiều TB với cos
khá khác nhau, để tính Q
tt
ngời ta có thể sử
dụng hệ số cos
trung bình của nhóm:
=
n
1
dmi
n
K
1
tti
2
K
1
ttidtttXN
QP.KS
+
=
K
. P
tbTrờng hợp T = 1 năm
max
0
maxtt
T
a.M
PP ==
(2.77)
5) Xác định phụ tải tính toán theo xuất phụ tải trên đơn vị diện tích sản xuất:Theo phơng pháp này:
P
tt
= p
0
.F (2.78)
p
0
- Xuất phụ tải tính toán trên 1 m
2
diện tích sản suất [kW/m
2
I
kd
= k
mm
.I
dm k
mm
hệ số mở máy của thiết bị.
- (5 7) - động cơ không đồng bộ
- 2,5 động cơ dây quấn
-
lò điện, máy biến áp
I
dm (max)
- đòng định mức của động cơ đang khởi động, đã qui về
%.
I
tt
- dòng tính toán của toàn nhóm TB.
+ Với một thiết bị: I
dn
Điểm 3:
sẽ bằng phụ tải điểm 2 công thêm phần tổn thất đờng dây hạ áp.
.
.
dd2
3
.
SSS
+=Điểm 4:
điểm tổng hạ áp của các tram BA phân xởng. Tai đây phụ tải tính toán có
thể tính bằng phơng pháp hệ số nhu cầu hoặc tổng hợp các phụ tải tại các điểm 4.
)QjP(KS
nn
i3i3dt4
+=
K
(
P
6i
+j
Q
6i
)
Điểm 8:
S
8
= S
7
+
S
B1Chú ý:
S
8
cha phải là phụ tải của xí nghiệp. Vì khi tính phụ tải XN còn phải kể đến
sự phát triển của XN (5
ữ
10 năm) sau.
S
quá khứ căn cứ vào số liệu thống kê trong thời gian đủ dải. Sau đó kéo dai qui luật đó
vào tơng lai, (trên cơ sở giả thiết rằng qui luật phat triển phụ tải điện trong tơng lai).
Gồm 2 phơng pháp nhỏ: + phơng pháp hàm phát triển và phơng pháp ham tơng
quan.
1)Phơng pháp hàm phát triển:
Nội dung của phơng pháp này là xây dựng qui luật phát triển của phụ tải theo thời
gian trong quá khứ. Qui luật này đợc biểu diễn dới dạng.
P(t) = f(t)
P(t) là phụ tải điện tại t.
f(t) là hàm xác định P(t).
Sự phát triển của phụ tải theo thờ gian là một quá trình ngẫu nhiên vì thế giữa phụ tải
điện và thời gian không có quan hệ hàm, mà là quan hệ tơng quan
hàm f(t) là hàm
tơng quan. Hai dạng thông dụng nhất của f(t) dùng trong dự báo là hàm tuyến tính và
hàm mũ.
P(t) = a + b(t) (2.82)
P(t) = a.e
bt
hoặc P(t) = P
0
.(1+
)
5 5 5 5
5
B2
4
0,2; 0,4; 0,6 kV
Đ Đ
3
3
3
1 1 1
1 1 1 1 1 1 1 1 1
1 1 1
2
2
2
1
1
1
1
1
1
2
2
2
4
B2
+ Nguyên tắc:
+ P
ttXN
tt
bằng
phơng pháp số thiết bị hiệu quả.
P
tt
= K
M
.P
tb
.
222
jQPS +=
P
t
0
t
n
t
1
t
2
t
3
t
4
t
5
=
2
i
2
i
ii
pt
tt.PP
)tt)(PP(
r
(2.84)
Trong đó: P
i
giá trị của phụ tải tại thời điểm t
i
quan sát đợc trong quá khứ.
n - là số giá trị thống kê đợc trong quá khứ. Thơi gian t thờng lấy đơn
vị là năm và giá trị thống kê đợc bắt đầu thờng kí hiệu là năm thứ 0, tức t
0
=0; t
1
=1;
t
n
=n và ta có: n
1n..........210
t
++++
=
r
pt
- Càng gần 1 bao nhiêu thì quan hệ tuyến tính giữa P và t càng chặt chẽ, và việc
sử dụng hàm a + bt để dự báo càng chính xác. Khinh nghiệm dự báo cho thấy rằng r
pt
0,75 thì có thể sử dụng (2.82) vào dự báo. Khi r
tp
< 0,7 thì không thể sử dụng hàn
tuyến tính đợc vì sai số sẽ khá lớn. Lúc này phải chọn một dạng khác thích hợp của
hàm phát triển để dự báo.
1n
0i
ii
0)btaP(2
a
=
==
1n
0i
iii
0t)btaP(2
b
Ta có hệ phơng trình:
=
=
1n
i
1n
0i
ii
tnt
tPntP
b
;
=
=
=
1n
0i
22
i
1n
0i
1n
0i
ii
=
=
=
Sai số dự bào:
)%
)tt(
)t(
n
1
1.(
2
i
2
++
t
(2.93)
Để có thể sử dụng các công thức của quan hệ tuyến tính đã nêu trên chúng ta tuyến
tính hoá (2.92) và (2.93)
log hoá ta có:
log P(t) = log a + log e.bt (2.94)
log P(t) = log P
0
+ log (1+
) (2.95)
P
0
- là công suất ở năm gốc t =0;
là hệ số tăng hàng năm. Nh vậy cả 2 biểu thức
(2.94); (2.95) đều có thể đa về dạng tổng quát.
Y = A + B.t (2.96)
Và có thể sử dụng các biểu thức của tơng quan tuyến tính. Trớc tiên xác định hệ số
tơng quan r
Yt)YnY)(tnt(
tYntY
r
=
=
=
=
1n
0i
2
2
i
1n
0i
1n
0i
ii
2
i
tnt
YtttY
A
(2.98)
A
;
= 10
B
1
2) Phơng pháp hàm tơng quan:
Trong phơng pháp này phụ tải đợc dự báo một cách gián tiếp qua quan hệ tơng
quan giữa nó và các đại lợng khác. Các đại lợng này có nhịp độ phát triển đều đặn
mà có thể dự báo chính xác bằng các phơng pháp trực tiếp. Ví dụ: Tổng thu nhập
quốc dân, dân số, tổng sản lợng của xí nghiệp. Nh vậy theo phơng pháp hàm
tơng quan, ngời ta phải dự báo một đại lợng khác, rồi từ đó qui ra phụ tải điện căn
cứ vào quan hệ tng quan giữa 2 đại lu2o2ngj này với phụ tải điện.
Quan hệ tơng quan giữa 2 đại lợng phụ tải P và 1 đại lợng Y khác có thể
là tuyến tính và cũng có thể là phi tuyến. Để đánh giá quan hệ tơng quan tuyến tính,
ta xét hệ số tơng quan:
=
2
i
2
i
=
2
i
2
Y
)YY(
n
1
S
;
=
2
i
2
P
)PP(
n
1
S
Theo quan hệ này, ứng với các giá trị số của Y ta tính ra đợc phụ tải P. Quan hệ
tơng quan tuyến tính đợc đánh giá bằng tỷ số tơng quan.
=
=
i
1i
i
i
j
P
P
- giá trị trung bình của phụ tải trong nhóm.
P
- Giá trị trung bình của tổng quát.
Khi có tơng quan tuyến tính thì
= r
PY
còn khi có tơng quan không tuyến tính
2
> r
PY
Hàm tơng quan không tuyến tính giữa P và Y có thể có các dạng:
P = exp (a
0
bằng phơng pháp ngoại suy chỉ cho sự phát triển tổng thể của phụ tải chú không đự
báo đợc sự phân bố không gian của phụ tải điện.. Vì thế đòi hỏi ngời làm công tác dự
báo phụ tải điện phải nắm đợc qui luật phát triển của phụ tải, phải biết đánh giá và sử
dụng các giá trị phụ tải đã dự báo đợc bằng phơng pháp ngoại suy.
Chơng III
Cơ sở tính toán kinh tế kỹ thuật
trong ccđ-xn
3.1 Mục đích; yêu cầu:
Mục đích: chọn đợc phơng án (PA). tốt nhất vừa đảm bảo yêu cầu kỹ
thuật lại hợp lý về mặt kinh tế.
Yêu cầu:
K
tram
- Vốn đầu về trạm (trạm BA. PP. .. tiền mua tủ PP, máy BA và các
TB.)
K
dd
- Tiền cột, xà, thi công tuyến dây.
K
xd
- Vốn xây dựng (vỏ trạm, hào cáp và các công trình phụ trợ).
2 Chi phí vận hành năm:
Y
Tiền cần để đảm bảo cho HTCCĐ vận hành đợc trong một năm. phucnkhA
YYYYY +++=
Trong đó:
Y
A
Chi phí về tổn thất điện năng trong năm.
Y
cn
- Chi phí về lơng công nhân vận hành.
Y
phu
- Chi phí phụ, dầu mỡ (dầu BA); sửa chữa định kỳ.
Hai thành phần này khá nhỏ và ít thay đổi giữa các phơng án nên trong
khi so sánh khi không cần độ chính xác cao có thể bỏ qua.
nên
KaAY
vh
.. +=
a
vh
là hệ số khấu hao + các tỷ lệ khác K.(a
kh
+ %chi phí phụ, lơng ).
3) So sanh khi có hai phơng án: Gọi K
1
; Y
1
Y
1
> Y
2
chọn PA ?
Nếu dùng PA 2
cần một lợng vốn nhiều hơn
+ Mức chênh vốn là:
K = K
2
K
1
[đồng].
+ Mức tiết kiệm đợc chi phí hàng năm là:
Y = Y
1
Y
2
của ngành, triển vọng phát triển, khả năng cung cấp vốn của nhà
nớc.). T
tc
đợc qui định riêng cho từng ngành kinh tế, từng vùng lãnh thổ
(từng nớc) ở các thời đoạn kinh tế nhất định. ở LX cũ T
tc
= 7 năm. ở VN
hiện nay T
tc
= 5 năm.
Căn cứ vào T
tc
thif cách chọn PA sẽ đợc tiết hành nh sau:
+ Nếu T = T
tc
ngời ta nói rằng cả hai phơng án nh nhau về
kinh tế.
+ Nếu T > T
tc
PA có vồn đầu t nhỏ hơn sẽ nên đợc chọn.
+ Nếu T < T
tc
PA có vốn đầu t lớn hơn sẽ nên đợc chọn.
3.3 Hàm mục tiêu chi phí tính toán hàng năm: trong trơng hợp có nhiều PA cùng tiết hành so sánh
1
tc
1
Y
T
K
Y
T
K
+<+Gọi
tc
tc
a
T
1
=
- là hệ số thu hồi vốn đầu t phụ tiêu chuẩn.
Đặt Z
1
= a
tc
.K
1
+ Y
1
; Z
Ai
- chi phí về tổn thất điện năng của PA thứ i.
Dạng tổng quá của hàm Z: Aiivhtci
YK).aa(Z
++=Z
i
- đợc gọi là hàm mục tiêu khi tính toán kinh tế kỹ thuật.
Các trờng hợp riêng khi sử dụng hàn Z
i
:
Khi có xét đến độ tin cậy CCĐ của PA thì hàm Z
i
sẽ có dạng: iAiitcvhi
HYK).aa(Z +++=
=
+++=
1T
0t
T
1t
)1t(
tc1tt
tT
tcttc
)a1)(YY()a1.(K.aZ
a
tc
còn đợc gọi là hệ số qui đổi định mức chi phí ở các thời điểm khác
nhau có tính đến ứ đọng vốn trong công trình cha hoàn thành.
T - toàn bộ thời gian tính toán [năm].
K
t
- vốn đầu t đặt vào năm thứ (t+1).
Y
t
-phí tổn vận hành trong năm thứ t. Với giả thiết rằng Y
c
(8)
Tron đó:
K
c
chi phí đầu t sửa chữa thiết bi cũ.
Y
c
- phí tổn vận hành hàng năm khi sử dụng TB cũ (sau phục hồi).
Với PA thay thiết bị mới:
Z
m
= a
tc
.(K
m
K
th
) + Y
m
(9)
K
m
- vốn đầu t mua thiết bị mới để thay thế.
K
chọn PA mới. Trờng hợp T > T
tc
việc
quyết định chọn PA mơi còn phụ thuộc vào mức độ khác nhau giữa Z và
vào những u thế kỹ thuạat của thiết bị mới.
đảm bảo CCĐ an toàn
sơ đồ CCĐ phải có cấu trúc hợp lý.
+ Để giảm số mạch vòng và tổn thất
các nguồn CCĐ phải đợc đặt gần các TB
dùng điện.
+ Phần lớn các XN hiện dợc CCĐ từ mạng của HTĐ khu vực (quốc gia).
+ Việc xây dựng các nguồn cung cấp tự dùng cho XN chỉ nên đợc thực hiện cho
một số trờng hợp đăcj biệt nh:
- Các hộ ở xa hệ thống năng lợng, không có liên hệ với HT hoặc khi HT
không đủ công suất (liên hợp gang thép, hoá chất .).
- Khi đòi hỏi cao về tính liên tục CCĐ, lúc này nguồn tự dùng đóng vai trò
của nguồn dự phòng.
- Do quá trình công nghệ cần dùng 1 lợng lớn nhiệt năng, hơi nớc nóng
.v.v (XN giấy, đờng cỡ lớn) lúc này
thờng xây dựng NM nhiệt điện
vừa để cung cấp hơi vừa để CCĐ và hỗ trợ HTĐ.
-
2) Yêu câu vơi sơ đồ CCĐ: việc lựa chọn sơ đồ phải dựa vào 3 yêu cầu: Độ tin
cây ; Tính kinh tế ; An toàn:
+ Độ tin cậy:
Sơ đò phải đảm bảo tin cậy CCĐ theo yêu cầu của phu tải
căn cứ
vào hộ tiêu thụ
chọn sơ đồ nguồn CCĐ.
i
=
.R
2
i
.m
m.
S
R
i
i
=
x
;
=
=
=
n
1i
i
n
1i
ii
0
S
yS
y
;
=
=
=
n
1i
i
n
1i
ii
0
=
n
1i
ii
n
1i
iii
0
TS
TxS
x
;
=
=
=
n
1i
ii
n
1i
iii
0
TS
TyS
y
T
i
ữ
220
kV) đến trạn BA chính hoặc trạm PP trung tâm của XN.
SĐ-CCĐ bên trong: là từ trạm BA chính đến trạm BA-PX
1) Sơ đồ CCĐ bên ngoài XN:
+ Đối với XN không có nhà máy điện tự dùng:
HV-a2.2 Dùng khi nhà máy nhiệt điện đợc xây dựng đúng tại trọng tâm phụ
~
HV-c2.1
35 -220 kV
6 - 20 kV
~
35 -220 kV
6 - 10 kV
10 - 20 kV
HV-d2.1
HV-a2.1 Sơ đồ lấy điện trực tiếp từ HT
sử dụng khi mạng điện cung cấp bên
ngoài trùnh với cấp điện áp bên trong XN
(dùng cho các XN nhỏ hoặc ở gần HT.).
HV-b2.1 Còn gọi là sơ đồ dẫn sâu, không
có trạm PP trung tâm, các trạm biến áp
PX nhận điện trục tiếp từ đờng dây cung
cấp (35
ữ
110 kV) rồi hạ xuống 0,4 kV.
HV-c2.1 Sơ đồ có trạm biến áp trung tân
biến đổi điện áp 35 220 kV xuống một
cấp (6-10 kV) sau đó mới phân phối cho
các trạm PX Dùng cho các XN có phụ
tải tập chung, công suất lớn và ở xa hệ
thống.
6 ữ 10 kV
~
HT
HT
MF
MF
6 ữ 10 kV
HV-d2.2
HV-e2.2
~~
Sơ đồ hình tia: là sơ đồ mà điện năng đợc cung cấp trực tiếp đến thẳng các
trạm biến áp PX (nguồn là từ các TPP. hoặc các trạm BATT).
Sơ đồ đờng dây chính:
(sơ đồ liên thông) - đợc dùng khi số hộ tiêu thụ quá
nhiều, phân bố dải rác. Mỗi đờng dây trục chính có thể nối vào 5
ữ
6 trạm, có
tổng công suất không quá 5000
ữ
6000 kVA. Để nâng cao độ tin cậy ngời ta
dùng sơ đồ đờng dây chính lộ kép.
Sơ đồ hỗn hợp: phối hợp cả 2 hình thức trên.
Thờng sử dụng sơ đồ hình tia và sơ đồ đờng dây chính: (trong phân xởng thông
thờng có hai loại mạng tách biệt:: Mạng động lực
và mạng chiếu sáng).
Sơ đồ hình tia: thờng đợc dùng để cung cấp cho các nhóm động cơ công suất
nhỏ nằm ở vị trí khác nhau của PX, đồng htời cũng để cung cấp cho các thiết bị
công suất lớn
Chiếu sáng sự cố:
Đảm bảo đủ độ sáng tối thiểu, khi nguồn chính bị mất, hỏng
nó
phải đảm bảo đợc cho nhân viên vận hành an toàn, thao tác khi sự cố và rút khỏi
nơi nguy hiểm khi nguồn chính bị mất điện. Nguồn của mạng chiếu sáng sự cố
HV-a2.3
HV-b2.3
TPP
TĐL
SĐ. hình tia cung
cấp cho phụ tải
phân tán.
SĐ. hình tia cung
cấp cho phụ tải tập
trung.
ĐĐĐĐ
SĐ. cung cấp điện bằng
thanh cái đặt dọc nhà xởng
hoặc nơi có mật độ cao.
ĐĐ Đ
SĐ. liên thông mạng cáp.
SĐ. cung cấp điện bằng đờng dây trục
chính.
SĐ. cung cấp điện bằng cáp nổi đặt trên
sứ pu-ly dọc nhà xởng.
Copyright: Tài liệu đại học ©