BÀI 1: KHÁI QUÁT HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN

Chia sẻ: Hiếu Hào Hoa | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:160

Thêm vào BST

Báo xấu

116
lượt xem 27
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nhà máy nhiệt điện: (NĐ).Qúa trình biến đổi năng lượng trong nhà máy nhiệt điện xảy ra như sau.. • Nhiệt năng ( của than) cơ năng ( tua bin) điện năng (máy phát. điện) Nhà máy nhiệt điện chạy than. • Nhiệt năng ( của khí ga) cơ năng( tua bin khí) điện năng (máy phát. điện) Nhà máy nhiệt điện chạy khí.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: BÀI 1: KHÁI QUÁT HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN

BÀI 1: KHÁI QUÁT HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN 1. Nhà máy điện 1.1. Nguồn năng lượng tự nhiên và đặc điểm của năng lượng điện * Các dạng nguồn điện 1/ Nhà máy nhiệt điện: (NĐ) Qúa trình biến đổi năng lượng trong nhà máy nhiệt điện xảy ra như sau. • Nhiệt năng ( của than) cơ năng ( tua bin) điện năng (máy phát điện) Nhà máy nhiệt điện chạy than • Nhiệt năng ( của khí ga) cơ năng( tua bin khí) điện năng (máy phát điện) Nhà máy nhiệt điện chạy khí • Nhiệt năng ( của dầu) cơ năng ( động cơ điezen) điện năng (máy phát điện) Nhà máy nhiệt điện điezen Nhiệt độ tạo ra do đốt nhiên liệu (than, dầu…) sẽ làm nóng, hơi nước tới thông số sau: ( áp suất P=( 130÷240 ) Kg/ cm2, t0 = (540÷5650c) rồi đưa đến tua bin Quay máy phát dẫn đến điện năng * Ưu nhược điểm: - Ưu điểm : + Tận dụng nguồn nguyên liệu sẵn có + Việc sản xuất tới đâu được đưa ngay tới điện cao áp - Nhược điểm: + Tính linh hoạt kém + Việc khởi động và tăng phụ tải còn kém + Hiệu suất thấp 30%- 40% + Khối lượng nguyên liệu lớn, làm ô nhiễm môi trường 2/ Nhà máy thủy điện: (TĐ) Qúa trình biến đổi năng lượng trong nhà máy thủy điện xảy ra như sau : • Thủy năng ( của cột nước ) cơ năng ( tua bin nước) điện năng ( máy phát điện) Nhà máy thủy điện Đặc điểm : Gía thành rẻ, hơn nữa công trình thủy điện bao giờ cũng kết hợp với tưới tiêu , chống lũ, giao thông… Công suất nhà máy được xác định : P= 9,8 Q.H.η
Trong đó Q: là lưu lượng nước (m3/giây) H :là chiều cao của cột nước(m) Η :là hiệu suất tua bin *Ưu nhược điểm: - Ưu điểm : + Gía thành điện năng rẻ. +Mức độ tự động hóa được thực hiện dễ dàng + Mở máy nhanh nên đáp ứng được yêu cầu + ít sự cố + Vận hành đơn giản + Hiệu suất cao tới 80% - Nhược điểm : + So với nhà máy nhiệt điện có cùng công suất thì vốn đầu tư nhiều hơn + Thời gian xây dựng lâu hơn + Phụ thuộc nhiều vào thời tiết do lượng nước đổ về 3/ Nhà máy điện nguyên tử ( ĐNT) Ở nước ta hiện nay dây dựng nhà máy điện nguyên tử và bắt đầu hoạt động năm 2017- 2020 * Đặc điểm : Là quá trình sản xuất điện năng từ nhiệt năng do phản ứng hạt nhân tạo ra * Nguyên lý hoạt động : Nhiệt năng do phản ứng hạt nhân tạo ra sẽ biến thàng cơ năng và từ cơ năng biến thành điện năng Ưu nhược điểm : - Ưu điểm : + Khả năng làm việc độc lập. + Tốn ít nhiên liệu + Vận hành linh hoạt, hiệu suất. + Không thải khi ra ngoài khí quyển. - Nhược điểm : + Vốn dây dựng lớn. + Nguy hiểm cho người và thiết bị do phóng xạ
4/ Nhà máy điện nhiệt hạch. Làm việc trên nguyên lý sử dụng phản ứng hạt nhân hydro siêu nặng H2(D) và trili H3(T). Các hạt (D) và (T) kết hơp với nhau tạo thành hêli đồng thời giải phóng ra một năng lượng khổng lồ 5/ Nhà máy điện từ- thủy động. Nguyên lý làm việc của nhà máy này là đưa một luồng plasma được tạo ra từ đốt nòng thủy động chạy rất nhanh qua một ống phun có từ trường mạnh, các hạt điện tích âm và dương chuyển động về các cực đối diện, chúng va đập vào các điện cực và sinh ra dòng điện nhờ hiệu điện thế cảm ứng. 6/ Các nhà máy điện dùng năng lượng điện tái sinh. • Năng lượng mặt trời • Năng lượng sinh khối • Trạm phong điện • Địa nhiệt * Nhận xét : Điện năng là một dạng năng lượng đặc biệt không dự trữ được( việc sản xuất luôn đồng hành cùng với tiêu thụ ). Hiện nay trên thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng, việc sản xuất điện năng là rất phong phú, ngoài các nhà máy như nhiệt điện (Uông bí) thủy điện ( Sơn la), điện nguyên tử, ta còn s ử dụng năng lượng gió, mặt trời để sản xuất nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của người tiêu dùng 1.2. Đặc điểm của nguồn năng lượng điện. * Đặc điểm của điện năng. - Điện năng sản xuất ra không dự trữ được nó mang tính đồng thời ( trừ một số trường hợp cá biệt với công suất nhỏ như pin, ác quy...) Tại mọi lúc ta phải đảm bảo cân bằng giữa điện năng được sản xuất với điện năng tiêu thụ kể cả tổn thất do truyền tải. - Điện năng được tạo ra từ các nguồn năng lượng khác và ngược lại - Qúa trình về điện xảy ra rất nhanh
VD : Sóng điện từ lan truyền trong dây dẫn với tốc độ = 3.10 8m. Quá trình quá độ xảy ra rất nhanh. Vì vậy đòi hỏi sử dụng các thiết bị tự động trong vận hành và trong điều khiển một cách có hiệu quả. - Công nghệ điện lực có liên quan chặt chẽ hầu hết các ngành kinh tế quốc dân. Đó là một trong nhưng động lực tăng năng suất lao động tạo lên sự phát triển nhịp nhàng trong cấu trúc kinh tế. - Vốn đầu tư lớn - Thời gian hoàn lâu * Đặc điểm của cung cấp điện xí nghiệp công nghiệp - Việc cung cấp điện phải đảm bảo tính đồng thời cùng với quá trình sản xuất Sự khác biệt so với mạng điện nông thôn, đô thị được thể hiện : - Những hộ tiêu thụ điện tập trung công suất lớn - Điện năng cấp cho xí nghiệp từ các trạm trung gian bằng các đường dây trung áp (35KV) 2. Mạng lưới điện 2.1. Hộ tiêu thụ. * Khái niệm: Hộ tiêu thụ là tất cả các máy móc, dụng cụ dùng để biến đổi điện năng thành các dạng năng lượng khác. * Phân loại: Tùy vào tầm quan trọng trong nền kinh tế và xã hội, hộ tiêu thụ được cấp điện với mức độ tin cậy khác nhau và được phân ra làm 3 loại. - Hộ tiêu thụ loại 1: Đặc điểm là nhưng hộ tiêu thụ mà khi ngừng cung cấp điện sẽ dẫn đến tổn thất kinh tế, đe dọa tính mang con người hoặc ảnh hưởng đến chính tri quốc gia VD: Phòng cấp cứu trong bệnh viện, văn phòng chính phủ, sân bay, nhà máy hóa chất, trục giao thông chính trong thành phố Phương án cung cấp cho phụ tải loại này là nguồn độc lập, thời gian mất điện được phép bằng thời gian đóng thiết bị dự trữ. Tức nó yêu cầu năng cao tính lien tục cấp điện đến tối đa. - Hộ tiêu thụ loại 2 Đặc điểm là những hộ tiêu thụ mà nếu ngừng cung cấp điện chỉ liên quan đến hàng loạt sản phẩm không sản xuất được đến thiệt hại về mặt kinh tế do hư
hỏng sản phẩm, ngừng trệ sản xuất, lãng phí lao động…VD: Các phân xưởng cơ khí, xí nghiệp công nghiệp nhẹ Phương án cung cấp cho phụ tải loại này là có hoặc không có nguồn dự trữ, việc chọn phương án cần dựa vào kết quả so sánh giữa vốn đầu tự phải tăng them và giá trị thiệt hại kinh tế do ngừng cấp điện và thời gian mất điện cho phép bằng thời gian đóng nguồn dự trữ bằng tay Hộ tiêu thụ loại 3: Đặc điểm là những hộ còn lại cho phép với mức độ tin cậy thấp( khu nhà ở, trường học…)cho phép mất điện trong thời gian sửa chữa, thay thế thiết bị sự cố nhưng thường không cho phép quá 1 ngày đêm (24h) Phương án cung cấp ta có thể dùng 1 nguồn điện Nhận xét : Viêc phân loại và đánh giá một cách đứng đắn hộ tiêu thụ điện, đó là kết quả bước đầu. Qua đó lựa chọn phương án cung cấp điện hợp lý, phù hợp nhất về mặt kinh tế và kỹ thuật. Để xác định loại hộ tiêu thụ điện năng của các ngành sản xuất khác nhau ta cần nghiên cứu các đặc điểm nhu cầu và những hướng dẫn cần thiết của ngành đó. 2.2. Hệ thống bảo vệ. 2.3. Trung tâm điều độ hệ thống điện * Các chức năng của Trung tâm Điều độ Hệ thống điện Quốc gia - Lập phương thức hoạt động và chỉ huy vận hành hệ thống điện Quốc gia từ các khâu truyền tải đến phân phối điện năng theo quy trình nhiệm vụ và phân cấp điều độ hệ thống điện Quốc gia đã được phê duyệt - Quản lý hệ thống SCADA (kiểm soát, điều khiển, thu nhập và quản lý số liệu)/ EMS(hệ thống quản lý năng lượng ) phục vụ sản xuất - Hoạt động tư vấn lĩnh vực lập báo cáo nghiên cứu tiền khả thi, báo cáo nghiên cứu khả thi, thiết kế lắp đặt hệ thống rơ le bảo vệ và tự động hóa hệ thống điện, hệ thống SCADA/EMS và hệ thống máy tính chuyên dụng và các dịch vụ khác liên quan đến tính toán hệ thống điện, thiết bị điện, ứng dụng tin học điều khiển vào sản xuất Nhiệm vụ trọng tâm của công tác điều độ HTĐ Quốc gia:
• Cung cấp điện an toàn, liên tục; • Đảm bảo sự hoạt động ổn định của toàn bộ HTĐ Quốc gia; • Đảm bảo chất lượng điện năng; • Đảm bảo HTĐ Quốc gia vận hành kinh tế nhất. 2.4. Hệ thống điện Việt Nam Hệ thống điện Việt Nam gồm có các nhà máy điện, các lưới điện, các hộ tiêu thụ được liên kết với nhau thành một hệ thống để thực hiện 4 quá trình sản xuất, truyền tải, phân phối và tiêu thụ điện năng trong lãnh thổ Việt Nam. Nhà máy điện:Là nơi sản xuất(chuyển đổi)ra điện năng từ các dạng năng lượng khác. • Nhà máy nhiệt điện Phả lại, Uông bí • Thủy điện (Hòa Bình, Sơn La...) • Điện hạt nhân (Ninh thuận vào năm 2012-2017,công suất 2000 MW) Lưới điện:Làm nhiệm vụ truyền tải và phân phổi điện năng từ nơi sản xuất đến nơi tiêu thụ • Lưới hệ thống:Nối các nhà máy điện với nhau và với các nút phụ tải khu vực. Ở Việt Nam lưới hệ thống do A0 quản lý, vận hành ở mức điện áp 500 KV • Lưới truyền tải: Phần lưới từ trạm trung gian khu vực đến thanh cái cao áp cung cấp điện cho trạm trung gian địa phương.Thường từ 110-220KV do A1,A2,A3 quản lý • Lưới phân phối:Từ các trạm trung gian địa phương đến các trạm phụ tải(trạm phân phối). Lưới phân phối trung áp (6-35kV)do sở điện lực tỉnh quản lý và phân phối hạ áp (380/220V) Hộ tiêu thụ:Do đặc điểm và yêu cầu từng loại khách hàng sử dụng điện nên phụ tải điện được chia ra
3. Những yêu cầu, nội dung chủ yếu khi thiết kế hệ thống điện Mục tiêu chính của thiết kế cung cấp điện là đảm bảo cho hộ tiêu th ụ luôn luôn đủ điện năng với chất lượng nằm trong phạm vi cho phép. 3.1. Những yêu cầu chủ yếu khi thiết kế cung cấp điện. Một phương án cung cấp điện xí nghiệp, công nghiệp được xem là hợp lý khi thỏa mãn những nhu cầu sau: - Vốn đầu tư nhỏ, chú ý đến tiết kiệm. - Chi phí vận hành hàng năm thấp - Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cao tùy theo tính chất hộ tiêu thụ điện - Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị - Thuận tiện cho vận hành và sửa chữa - Chất lượng điện áp được đánh giá 2 chỉ tiêu (U và f), sai số nằm trong giá trị cho phép so với định mức. Chỉ tiêu tần số do cơ quan điều khiển hệ thống điện điều chỉnh ( trừ hộ tiêu thụ điện lớn tới hàng chục MW ) Chi tiêu điện áp do người thiết kế quan tâm đến. Điện áp lưới trung, hạ áp cho phép dao động quanh giá trị (± 5%) Uđm . Đối với phụ tải có yêu cầu cao về chất lượng điện áp như : Nhà máy hóa chất điện tử, cơ khí chính xác… cho phép dao đông quanh giá trị (± 2.5%) 1.5.2. Những nội dung chủ yếu khi thiết kế cung cấp điện. - Bước 1: Thu thập dữ liệu ban đầu + Nhiệm vụ, mục đích thiết kế cung cấp điện. + Đặc điểm quy trình công nghệ của chương trình sẽ được cung cấp điện. + Dữ liệu về nguồn điện, công suất, hướng cung cấp điện, khoảng cách đến hộ tiêu thụ điện + Dữ liệu về phụ tải, công suất phân bố và phân loại hộ tiêu thụ Bước 2: Tính toán phụ tải. + Danh mục thiết bị điện + Tính phụ tải động lực, chiếu sang Bước 3: Chọn trạm biến áp, trạm phân phối + Dung lượng, số lượng, vị trí của trạm biến áp
+ Số lượng, vị trí phân phối, tủ động lực của mạng hạ áp. Bước 4: Xác định phương án cung cấp điện + Đó là mạng cao áp, hạ áp. + Sơ đồ nối dây của trạm biến áp, phân phối Bước 5: Tính toán ngắn mạch +Tính toán ngắn mạch trong mạng cao áp, hạ áp. Bước 6: Lựa chọn các trang thiết bị điện. + Lựa chọn máy biến áp. + Lựa chọn thiết bị dây dẫn + Lựa chọn thiết bị ứng với điện cao áp, hạ áp Bước 7: Tính toán chống sét và nối đất + Tính toán chống sét cho trạm biến áp + Tính toán chống sét cho đường dây cao áp + Tính toán nối đất trung tính của máy biến áp hạ áp Bước 8: Tính toán tiết kiệm điện năng và nâng cao hệ số công suất cos φ + Phương án tiết kiệm điện năng và nâng cao hệ số công suất cos φ + Phương án bù bằng tụ điện. Trước hết ta phải xác định dung lượng tụ và phân phối hợp lý Bước 9: Bảo vệ rơ le và tự động hóa + Bảo vệ rơ le cho máy biến áp, đường dây cao áp, các thiết bị điện công nghiệp lớn là cần thiết + Các biện pháp tự động hóa + Các biện pháp thong tin điều khiển Bước 10: Hồ sơ thiết kế cung cấp điện + Bảng thống kê các dự liệu ban đầu. + Bảng vẽ mặt bằng công trình và phân bố phụ tải + Sơ đồ nguyên lý + Bản vẽ chi tiếp các bộ phận bảo vệ rơle, đo lường tự động hóa, nối đất, thiết bị chống sét + Các chỉ dẫn về vận hành và quản lý
BÀI 2: XÁC ĐỊNH NHU CẦU ĐIỆN 1. Đặt vấn đề. Vai trò của phụ tải điện: trong XN có rất nhiều loại máy khác nhau, với nhiều công nghệ khác nhau; trình độ sử dụng cũng rất khác nhau cùng với nhiều yếu tố khác dẫn tới sự tiêu thụ công suất của các thiết bị không bao giờ bằng công suất định mức của chúng. Nhưng mặt khác chúng ta lại cần xác định phụ tải điện. Phụ tải điện là một hàm của nhiều yếu tố theo thời gian P(t), và vì vậy chung không tuân thủ một qui luật nhất định cho nên việc xác định được chúng là rất khó khăn. Nhưng phụ tải điện lại là một thông số quan trọng để lựa chọn các thiết bị của HTĐ. 2. Đồ thị phụ tải điện. 2.1. Khái niệm. Đường biểu diễn sự thay đổi của phụ tải ( công suất tác dụng), công suất phản kháng hoặc dòng điện theo thời gian gọi là đồ thị phụ tải tác dụng, phản kháng, dòng điện. Đối với mỗi loại hộ tiêu thụ của một ngành công nghiệp đều có thể đưa ra một dạng đồ thị phụ tải điển hình 2.2 Đặc điểm của phụ tải điện xí nghiệp 1/ Các thiết bị động lực công nghiệp Bao gồm các động cơ quạt máy, khí nén, máy bơm làm việc ở chế độ dài hạn công suất từ một đến hàng nghìn KW, sử dụng điện áp ( 0.25÷10KV), Các thiết bị nâng vận chuyển làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại có công suất từ (0.3÷0.8) có thể sử dụng điện áp xoay chiều, một chiều 2/ Các thiết bị chiếu sang Thường là thiết bị 1 pha có công suất nhỏ, phụ tải này ít biết đổi thường phụ thuộc vào thời gian và mùa vụ 3/ Các thiết bị biến đổi. Là thiết bị có nhiệm vụ biến đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều, hoặc biến đổi dòng ba pha tần số khác 50HZ. Các thiết bị biến đổi gồm các loại: Máy phát động cơ, bán dẫn, bộ biến tần… - Dùng trong ngành công nghệ luyện kim
- Dùng cho giao thông vận tải 4/ Các động cơ chuyền động máy gia công 5/ Các lò điện và thiết bị nhiệt 6/ Các thiết bị hàn 2.3. Ý nghĩa của đồ thị phụ tải. Từ đồ thị phụ tải ta có thể xác định được các tham số của mạng điện như: T max, Kdk, Kmt….thông qua các tham số này cho phép ta lựa chọn thiết bị, xác định lượng điện năng tiêu thụ, đánh giá chế độ làm việc của mạng điện và lựa chọn phương thức vận hành hợp lý, kinh tế nhất. Ngoài ra đối với các nhà máy người ta căn cứ vào đồ thị phụ tải đ ể l ập kế hoạch sản xuất nhằm cân bằng lượng điện năng sản xuất và tiêu thụ. Kế hoạch dự trữ nhiên liệu, sửa chữa định kỳ các tổ máy, mà không gây thiếu hụt công suất trong hệ thống điện. Để liên kết các nhà máy điện với nhau nhằm giảm công suất cực đại và san băng đồ thị phụ tải. Do đó năng cao hiệu suất của các nhà máy làm giảm giá thành điện năng Hệ số điền kín cho phép xác định được chế độ làm việc (quá tải hay non tải) của máy biến áp Lựa chọn nguồn cấp và sơ đồ cung cấp hợp lý 2.4. Phân lọai phụ tải điện a/ Theo độ tin cậy cung cấp điện b/ Theo góc độ sử dụng điện 2.5. Phương pháp xây dựng đồ thị phụ phụ tải 1/ Đồ thị phụ tải ngày: a/ Phương pháp thu thập số liệu + Phương pháp đo đếm từ xa: Tại các vị trí cần quan sát phụ tải người ta đặt các bộ cảm biến, các thiết bị đo và truyền tín hiệu. Các thông tin về phụ tải và các tham số có liên quan của mạng được truyền tới trung tâm xủ lý tún hiệu. PP này đòi hỏi vốn đầu tư cao về trang thiết bị + Phương pháp bán tự động : Người ta đặt các đồng hồ tự ghi hoặc các bộ cảm biến nhận thông tin cấn thiết của phụ tải. Các thiết bị này sẽ ghi vào các bộ nhớ
các tín hiệu cần thiết sau một khoảng thời gian nhất định hoặc được ghi liên tục. PP này đòi hỏi vốn đầu tư cao về trang thiết bị + Phương pháp đo gián tiếp. + Phương pháp đo trực tiếp b/ Sử lý số liệu. c/ Xây dựng đồ thị phụ tải. Tương ứng với chuỗi thời gian từ (1 ÷24) giờ ta sẽ được chuỗi công suất tương ứng. Biểu diễn mối quan hệ này lên hệ trục tạo độ với trục tung là phụ tải, tr ục hoành là thời gian ta sẽ nhận được đồ thị phụ tải ngày. Chú ý: Khi đo đếm cần phải tuân thủ theo các đặc tính sau: Ngày làm việc, ngày nghỉ, ngày đầu tuần, ngày lễ tết.Nhìn chung khu vực nông thôn chênh lệch không đáng kể. Nhưng đối với xí nghiệp công nghiệp là đáng kể khi phải quy về ngày làm việc. Đồ thị phụ tải ngày sau khi sử lý sơ bộ số liệu ta sẽ biểu diễn phụ tải trên tr ục tung tương ứng với thời gian trên trục hoành duới dạng bậc thang +Bằng dụng cụ đo tự động ghi lại (VH- 2a) +Do nhân viên trực ghi lại sau những giờ nhất định (HV-2b). + Biểu diễn theo bậc thang, ghi lại giá trị trung bình trong những khoảng nhất định (HV-2c). 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 còn làm căn cứ để tính chọn thiết bị, tính điện năng tiêu thụ… 2/ Đồ thị phụ tải tháng Đồ thị phụ tải hàng tháng cho ta biết nhịp độ sản xuất của xí nghiệp. Từ đó có thể đề ra lịch vận hành sửa chữa các TB điện một cách hợp lý nhất, nhằm đáp ứng các yêu cầu của sản xuất (VD: vào tháng 3,4 ? sửa chữa vừa và lớn, còn ở những tháng cuối năm chỉ sửa ch ữa nh ỏ và thay các thiết bị. 3/ Đồ thị phụ tải năm Đồ thị phụ tải hàng năm được xây dựng dựa trên đồ thị phụ tải ngày đêm mùa hè và đồ thị phụ tải ngày đêm mùa đông. 3.Các đại lượng cơ bản. 3.1. Công suất định mức (Pđm): - Là thông số chính và được nhà chế tạo ghi sẵn trong lý lịch máy hoặc trên nhãn hiệu máy - Đối với động cơ không đồng bộ, động cơ điện 1 chiều, công suất định mức KW( công suất tác dụng )
- Đối với ddộng cơ đồng bộ , máy biến áp được đo bằng KVA (công suất bi ểu kiến S)và định mức 3.2 Công suất đặt (Pđ): Là công suất đầu vào của động cơ Pđ Pđm Lưu ý: Đứng về mặt cung cấp điện, ta quan tâm đến loại công suất này. Pđ Pđ = m η Trong đó: Pđ: Công suất đặt của động cơ, kW Pđm: Công suất định mức của động cơ, kW ηđc: Hiệu suất định mức của động cơ. Vì hiệu suất định mức của động cơ tương đối cao (đối với động cơ không đồng bộ rô to lồng sóc, ηđc =( 0,8 ÷ 0,95) nên để cho tính toán được đơn giản, người ta thường cho phép bỏ qua hiệu suất, lúc này lấy Pđ ≈ Pđm. a. Đối với thiết bị chiếu sáng: Công suất đặt là công suất tương ứng với số ghi trên đế hay ở bầu đèn, công suất này bằng với công suất được tiêu thụ bởi đèn khi điện áp mạng điện là đ ịnh mức. b. Đối với các thiết bị điện làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại như cầu trục, máy hàn...: Khi tính toán phụ tải điện của chúng, ta phải quy đổi về công suất định mức ở chế độ làm việc dài hạn, tức là quy đổi về chế độ làm việc có hệ số tiếp điện ε% = 100%.
Cụ thể: + Đối với động cơ: Pđ = P'đm = Pđm . ε đm (2.11) + Đối với máy biến áp hàn: P’đm = Sđm.cosϕđm ε đm Trong đó: P'đm : là công suất định mức đã quy về chế độ làm việc dài hạn. Sđm,Pđm ,cosϕđm, εđm các tham số định mức cho trong lý lịch máy 3.3.Phụ tải trung bình (Ptb): Là một đặc trưng tĩnh của phụ tải trong một khoảng thời gian nào đó, được xác định bằng biểu thức: AP Aq ptb = t ; Qtb = t Trong đó: AP; Aq: Là điện năng tác dụng và phản kháng trong khoảng thời gian khảo sát (kWh; kVArh) t: Là thời gian khảo sát (h).( Thời gian khảo sát là 1 ca làm việc, một tháng hay một năm.) Phụ tải trung bình của một nhóm thiết bị: n n ∑ pi ∑q i Ptb = i =1 (KW) Qtb = i =1 (KVAr) Phụ tải trung bình tính theo dòng điện: 2 P 2 tb + Qtb Với điện 3 pha: Un * 3 Tổng công suất trung bình của các thiết bị cho ta căn cứ đ ể đánh giá mức đ ộ s ử dụng thiết bị và là số liệu quan trọng để xác định phụ tải tính toán. Thường phụ tải trung bình được xác định ứng với thời gian khảo sát là một ca làm việc, một tháng hoặc một năm. 3.4. Phụ tải cực đại (Pmax) Phụ tải cực đại chia làm hai nhóm: a. Phụ tải cực đại dài hạn (Pmax):
Là phụ tải trung bình lớn nhất tính trong khoảng thời gian tương đối ngắn. Để tính toán lưới điện và máy biến áp theo phát nóng, ta thường lấy bằng phụ tải trung bình lớn nhất trong thời gian 5, 10 phút, 30 phút hay 60 phút (thông thường nhất lấy trong thời gian 30 phút, lúc đó ký hiệu P30, Q30, S30) đôi khi người ta dùng phụ tải cực đại xác định như trên để làm phụ tải tính toán. Người ta dùng phụ tải cực đại để tính tổn thất công suất lớn nhất và để chọn các thiết bị điện, chọn dây dẫn và dây cáp theo mật độ dòng điện kinh tế. b. Phụ tải cực đại ngắn hạn hay còn gọi là Phụ tải đỉnh nhọn (Pđn): Là phụ tải cực đại xuất hiện trong khoảng thời gian 1 ÷ 2 giây. Phụ tải đỉnh nhọn được dùng để kiểm tra dao động điện áp, kiểm tra điều kiện tự khởi động của động cơ, chọn dây chảy cầu chì và tính dòng khởi đ ộng của rơ le bảo vệ .v.v... Phụ tải đỉnh nhọn thường xảy ra khi động cơ khởi động. Chúng ta không chỉ quan tâm đến trị số của phụ tải đỉnh nhọn mà còn quan tâm đến tần số xuất hiện của nó. Bởi vì số lần xuất hiện của phụ tải đỉnh nhọn càng tăng thì càng ảnh hưởng tới sự làm việc bình thường của các thiết bị dùng điện khác ở trong cùng một mạng điện. 3.5. Công suất phản kháng(Q) - Khi một thiết bị làm việc nó tiêu thụ một lượng công suất điện dung Q C để trao đổi với điện trường và một công suất điện cảm Q1 để trao đổi với từ trường. - Ngoài ra Q cần thiết cho quá trình điều chỉnh điện áp và dự trữ công suất trong hệ thống điện 3.6. Phụ tải tính toán (Ptt) Phụ tải tính toán là phụ tải giả thiết không đổi lâu dài 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 nhiệt nặng nề nhất. Nói một cách khác, phụ tải tính toán cũng làm nóng dây dẫn lên tới nhiệt đ ộ bằng nhiệt độ lớn nhất do phụ tải thực tế gây ra. Do vậy, về phương diện phát nóng, nếu ta chọn các thiết bị điện theo phụ tải tính toán thì có thể đảm bảo an toàn cho các thiết bị đó trong mọi trạng thái vận hành.
- Phụ tải tính toán dùng để lựa chọn máy biến áp , các thiết bị điện phát nóng cho phép Quan hệ giữa phụ tải tính toán và các phụ tải tính toán khác Ptb ≤ Ptt ≤ Pmax 4. Các hệ số tính toán 4.1.Hệ số sử dụng ( ksd): Hệ số sử dụng (ksd) là tỷ số giữa phụ tải tác dụng trung bình với công suất định mức của thiết bị. Ptb Đối với một thiết bị: ksd = Pdm n Ptb ∑p i =1 tbi ksd = Pdm = n Đối với nhóm có n thiết bị: ∑p i =1 đmi Hệ số sử dụng đặc trưng cho chế độ làm việc của phụ tải theo công suất và thời gian và là số liệu để xác định phụ tải tính toán. 4.2. Hệ số đóng điện (kđ): Hệ số đóng điện (kđ) của thiết bị là tỷ số giữa thời gian đóng điện trong chu trình với toàn bộ thời gian của chu trình (tct). Thời gian đóng điện (tđ) gồm thời gian làm việc mang tải (tlv) và th ời gian chạy không tải (tkt), như vậy: Tlv+Tkt Kđ = Tct Hệ số đóng điện của một nhóm thiết bị được xác định theo biểu thức: n ∑k di .Pdmi kd = i =1 n ∑P i =1 dmi Hệ số đóng điện phụ thuộc vào qui trình công nghệ.
4.3 Hệ số phụ tải kpt (còn gọi là hệ số mang tải): Hệ số phụ tải (kpt) là tỉ số giữa công suất thực tế với công suất định mức. Pthucte Ptb kpt = Pdm ≈ Pdm Ptb P .t A P .t k k pt = = tb d = = tb ct = sd Mặt khác: Pdm Pdm .t d Pdm .t d Pdm .t ct k d Trong đó: Điện năng A = Ptb.tđ = Ptb.tct Hệ số phụ tải công suất tác dụng của nhóm thiết bị là tỷ số của hệ số s ử dụng Ksd với hệ số đóng điện kđ. K sd kpt= Kđ 4.4.Hệ số cực đại (kmax): Hệ số cực đại (kmax) là tỉ số giữa phụ tải tính toán với phụ tải trung bình trong khoảng thời gian đang xét. Ptt Kmax = Ptb Hệ số cực đại thường tính với ca làm việc có phụ tải lớn nhất, nó phụ thuộc vào nhiều hệ số và các yếu tố khác đặc trưng cho chế độ làm việc của thiết bị, giá trị kmax cũng có thể tra trong sổ tay. 4.5. Hệ số nhu cầu ( Knc): Hệ số nhu cầu (Knc) là tỷ số giữa phụ tải tính toán với công suất định mức. Ptt Ptt Ptb . Knc = Pdm = Ptb Pdm = K .K max sd 1 − K sd Knc= Ksd + ηhq
Trong thực tế hệ số nhu cầu do kinh nghiệm vận hành mà tổng kết lại. 4.6.Hệ số đồng thời Là tỷ số giữa phụ tải cực đại nửa giơ tính tổng lại nút khảo sát của phân xưởng hay nhà máy với tổng các phụ tải cực đại nửa giờ của nhóm hộ tiêu thụ riêng hay phân xưởng riêng biệt Pso phân xuong n ∑ PSO nhóm − ho − tieu − thu − i Đối với phân xưởng: Kđt = i =1 Pso Nhà − máy n ∑ PSO Nhóm − phân − xuong − thu − i Đối với nhà máy: Kđt= i =1 Hệ số đồng thời phản ánh sự xê dịch phụ tải cực đại nửa giờ của phụ tải riêng biệt với phụ tải cực đại nửa giờ chung của tổng các thiết bị Đối với đường dây cao áp Kđt= 0.85÷1 Đối với thanh cái của trạm hạ áp và đường dây phía bên ngoài xí nghiệp thì Kđt=0.9÷1 Chú ý : Ptt không được nhỏ hơn Ptb tại nút đó 4.7.Hệ số điền kín đồ thị phụ tải. Là tỷ số giữa công suất trung bình với công suất cực đại trong thời gian khảo sát Ptb Kđk= Pmax Ptb 1 Nếu lấy Ptt=Pmax thì ta có Kđk= = Ptt K Max Hệ số Kđk là thông số đánh giá đồ thị phụ tải. Nếu Kđk càng lớn thì chênh lệch công suất giữa phụ tải tại thời điểm cực tiểu càng nhỏ 4.8.Số thiết bị hiệu quả (nhq) a. Định nghĩa Số thiết bị hiệu quả là số thiết bị giả thiết công suất định mức và chế độ làm việc khác nhau , ta gọi nhq là số thiêt bị tiêu thụ điện năng hiệu quả của nhóm đó. Đấy là một số quy đổi gồm nhq thiết bị có công suất định mức cà chế độ làm việc như nhau và tạo nên phụ tải tính toán bằng phụ tải tiêu thụ bởi n thiết bị tiêu thụ
Tính toán nhq là công việc quan trọng trong thiết kế cung cấp điện: chọn dây dẫn, thiết bị bảo vệ. b. Cách xác định nhq: - Công thức đầy đủ khi tính số thiết bị tiêu thụ hiệu quả. n (∑ p đmi ) 2 i =1 nhq = n ∑(p i =1 đmi )2 (2.28) Trong đó: n: là số thiết bị có trong nhóm. Pđmi: là công suất định mức của thiết bị thứ i (kW) - Nếu các thiết bị tiêu thụ của nhóm đều có công suất định mức như nhau thì: ( n.Pdm ) 2 2 nhq = n.Pdm =n - Khi không có khả năng sử dụng các phương pháp đơn giản, thì trong thực tế người ta tìm nhq theo đường cong hoặc tra bảng. Bảng và đường cong được xây dựng quan hệ số thiết bị hiệu quả tương đối theo n*, p* tức nhq=(n*, p* ) Trình tự tính toán theo các bước như sau: Bước 1: Xác định tổng số thiết bị trong nhóm (n) Bước 2: Xác định tổng số thiết bị n1 là số thiết bị có P≥1/2 Pmaxtrong nhóm n Bước 3: Xác định tổng công suất của n thiết bị ( ∑ Pdmi .n) và tổng công suất của i =1 n n1thiết bị( ∑ Pdmi .n1) i =1 n1 ∑P n . đm 1 Bước 4: Xác định n* = n ; P* = ∑ P .n đm Bước 5: Tra bảng 2.1 để tìm nhq* Bước 6: Xác định số thiết bị hiệu quả: nhq = nhq*.n * Ví dụ:
Xác định nhq vơí nhóm thiết bị gồm 3 động cơ có P=150KW, 2 động cơ mỗi động cơ có P= 80KW, 4 động cơ có P=30KW và 10 động cơ có P=10KW Phương pháp: Bước 1: Tổng số thiết bị trong nhóm: n= 3+2+4+10=19 Bước 2:Xác định tổng số thiết bị có công suất lớn hơn một nửa công suất lớn nhất của thiết bị n1= 3+2= 5 Bước 3