Giáo trình Cung cấp điện (Nghề: Điện công nghiệp - Trình độ: Trung cấp) - Trường Cao đẳng Cơ giới và Thủy lợi (Năm 2020)

Chia sẻ: Đàm Tuyết Hạ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:243

Thêm vào BST

Báo xấu

11
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình Cung cấp điện (Nghề: Điện công nghiệp - Trình độ: Trung cấp) được ban hành kèm theo quyết định số 546 ngày 11 tháng 8 năm 2020. Giáo trình với nội dung trình bày những vấn đề chủ yếu của thiết kế hệ thống cung cấp điện đó là xác định phương án cung cấp điện, lựa chọn các phần tử trong hệ thống cung cấp điện; trình bày những vấn đề về chiếu sáng công nghiệp, một phần không thể thiếu được trong bất kỳ hệ thống cung cấp điện nào;... Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Cung cấp điện (Nghề: Điện công nghiệp - Trình độ: Trung cấp) - Trường Cao đẳng Cơ giới và Thủy lợi (Năm 2020)

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN TRƯỜNG CAO ĐẲNG CƠ GIỚI VÀ THỦY LỢI GIÁO TRÌNH CUNG CẤP ĐIỆN NGHỀ: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ: TRUNG CẤP (Ban hành kèm theo quyết định số 546 ngày 11 tháng 8 năm 2020) NĂM 2020
TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo. Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm
LỜI GIỚI THIỆU Trong công cuộc xây dựng chủ nghĩa xã hội ở nước ta, công nghiệp điện lực giữ vai trò rất quan trọng. Khi xây dựng một nhà máy, một khu vực kinh tế, một thành phố v.v…trước tiên phải xây dựng hệ thống cung cấp điện để cấp điện năng cho các máy móc, các nhà máy, xí nghiệp và cho nhu cầu sinh hoạt của con người. Hệ thống cung cấp điện hiểu theo nghĩa rộng là một hệ thống bao gồm các khâu sản suất, truyền tải và phân phối điện năng. Như vậy hệ thống điện bao gồm các nhà máy phát điện có thể được coi là hệ thống cung cấp điện của quốc gia. Những hệ thống như vậy được nghiên cứu ở các giáo trình Nhà máy điện", Hệ thống điện",v .v… Hệ thống cung cấp điện được trình bày trong giáo trình này được hiểu theo nghĩa hẹp hơn. Đó là hệ thống truyền tải và phân phối điện năng, làm nhiệm vụ cung cấp điện năng cho một khu vực nhất định, nguồn của nó thường lấy từ hệ thống điện quốc gia và thường sử dụng cấp điện áp từ trung bình trở xuống. Giáo trình này bao gồm 7 bài: Bài 1: Trình bày những vấn đề chung về cung cấp điện Bài 2: Trình bày những vấn đề chủ yếu của thiết kế hệ thống cung cấp điện : xác định nhu cầu điện, xác định phụ tải tính toán và phương pháp tính một số phụ tải đặc biệt. Bài 3: Trình bày những vấn đề chủ yếu của thiết kế hệ thống cung cấp điện đó là xác định phương án cung cấp điện, lựa chọn các phần tử trong hệ thống cung cấp điện. Bài 4: Trình bày những vấn đề về việc chọn vị trí, số lượng, và công suất trạm, sơ đồ nối dây của trạm biến áp, cấu trúc của trạm và phương pháp vận hành trạm biến áp. Bài 5: Trình bày những vấn đề về chiếu sáng công nghiệp, một phần không thể thiếu được trong bất kỳ hệ thống cung cấp điện nào. Cuốn giáo trình này ngoài nội dung như các bài ở trên còn có thêm phần phụ lục bao gồm các số liệu tra cứu. Trong khuôn khổ có hạn của giáo trình này chỉ trình bày những số liệu tra cứu cần thiết nhất, đủ dùng để thiết kế những hệ
thống cung cấp điện thông thường. Phụ lục này hữu ích và thuận tiện cho người học. Mô đun này được học sau khi học viên đã học xong các môn học An toàn lao động, Kỹ thuật điện, Đo lường điện, Vẽ điện, Khí cụ điện, Vật liệu điện, Thiết bị điện gia dụng. Giáo trình cũng là tài liệu giảng dạy và tham khảo tốt cho các ngành thuộc lĩnh vực điện dân dụng, điện tử công nghiệp, điện tử, cơ điện tử Mặc dù đã cố gắng tổ chức biên soạn để đáp ứng được mục tiêu đào tạo nhưng không tránh được những khiếm khuyết. Rất mong nhận được đóng góp ý kiến của các thầy, cô giáo, bạn đọc để nhóm biên soạn sẽ hiệu chỉnh hoàn thiện hơn. Các ý kiến đóng góp xin gửi về Trường Cao đẳng nghề Cơ Giới và Thủy Lợi - Ấp Thanh Hóa – Hố Nai 3 – Trảng Bom – Đồng Nai Nhóm biên soạn
MỤC LỤC TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN ............................................................................. 0 LỜI GIỚI THIỆU ........................................................................................... 2 MÔ ĐUN ĐÀO TẠO CUNG CẤP ĐIỆN...................................................... 7 BÀI 1: KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN....................... 13 1.1. Nguồn năng lượng tự nhiên và đặc điểm của năng lượng điện. ............................................14 1.2. Nhà máy điện: ............................................................................................................................17 1.2.1. Nhà máy nhiệt điện (NMNĐ):............................................................................................. 17 1.2.2. Nhà máy thủy điện (NMTĐ): .............................................................................................. 17 1.2.3. Nhà máy điện nguyên tử (NMĐNT) ................................................................................... 18 1.2.4. Nhà máy điện dùng sức gió (động cơ gió phát điện)........................................................... 19 1.2.5. Nhà máy điện dùng năng lượng bức xạ mặt trời ................................................................. 20 1.2.6. Nhà máy năng lượng địa nhiệt: ........................................................................................... 20 1.3. Mạng lưới điện...........................................................................................................................21 1.3.1. Mạng truyền tải: .................................................................................................................. 21 1.3.2. Mạng phân phối:.................................................................................................................. 21 1.4. Hộ tiêu thụ điện (Hộ dùng điện): .............................................................................................22 1.4.1.Theo ngành nghề: Phụ tải được phân làm 2 loại: ................................................................. 22 1.4.2.Theo chế độ làm việc: Phụ tải được phân làm 3 loại: .......................................................... 22 1.4.3.Theo yêu cầu liên tục cung cấp điện: Phụ tải được phân làm 3 loại: ................................... 22 1.5. Hệ thống bảo vệ .........................................................................................................................23 1.6. Trung tâm điều độ hệ thống điện .............................................................................................23 1.7. Những yêu cầu và nội dung chủ yếu khi thiết kế hệ thống cung cấp điện...........................24 1.7.1. Các chỉ tiêu kỹ thuật của phương án cung cấp điện: ........................................................... 24 1.7.2. Các chỉ tiêu kinh tế của phương án cung cấp điện: ............................................................. 25 1.8. Hệ thống điện Việt nam. ...........................................................................................................26 BÀI 2 : XÁC ĐỊNH NHU CẦU ĐIỆN......................................................... 39 2.1. Xác định nhu cầu điện ..............................................................................................................40 2.1.1. Đặt vấn đề............................................................................................................................ 40 2.1.2. Đồ thị phụ tải điện ............................................................................................................... 41 2.1.3. Các đại lượng cơ bản: .......................................................................................................... 43 2.1.5. Các phương pháp xác định công suất tính toán: .................................................................. 52 2.1.6. Phương pháp tính một số phụ tải đặc biệt. .......................................................................... 55 2.1.7. Xác định công suất tính toán ở các cấp trong mạng điện: ................................................... 59 2.1.8. Xác định tâm phụ tải: .......................................................................................................... 61 2.2 Chọn phương án cung cấp điện................................................................................................61 2.2.1. Khái quát. ............................................................................................................................ 61 2.2.2. Chọn cấp điện áp định mức của mạng điện. ........................................................................ 62 2.2.3. Sơ đồ mạng điện áp cao. ..................................................................................................... 63 2.2.4. Sơ đồ mạng điện áp thấp. .................................................................................................... 68
2.2.5. Đường dây cáp. ................................................................................................................... 73 BÀI 3: TÍNH TOÁN MẠNG VÀ TỔN THẤT ........................................... 79 3.1.Tính toán tổn thất điện áp, tổn thất công suất, tổn thất điện năng........................................79 3.1.1. SƠ ĐỒ THAY THẾ LƯỚI ĐIỆN ....................................................................................... 80 3.1.2. TÍNH TOÁN MẠNG HỞ CẤP PHÂN PHỐI .................................................................... 86 3.1.3.Tính toán mạng kín đơn giản ............................................................................................... 97 3.2. Trạm biến áp ...........................................................................................................................107 3.2.1 Khái quát và phân loại. ....................................................................................................... 107 3.2.2. Sơ đồ nối dây của trạm biến áp. ........................................................................................ 110 3.2.3. Đo lường và kiểm tra trong trạm biến áp ......................................................................... 113 2.2.4. Nối đất trạm biến áp và đường dây tải điện ...................................................................... 113 3.2.5. Cấu trúc của trạm: ............................................................................................................. 114 3.2.6.Vận hành trạm biến áp: ...................................................................................................... 115 BÀI 4: LỰA CHỌN THIẾT BỊ TRONG CUNG CẤP ĐIỆN ................. 117 4.1. Lựa chọn dây dẫn, thiết bị đóng cắt và bảo vệ .....................................................................117 4.1.1. Lựa chọn máy biến áp ....................................................................................................... 117 4.1.2. Lựa chọn máy cắt điện. ........................................................... Error! Bookmark not defined. 4.1.3. Lựa chọn cầu chì, dao cách ly: .......................................................................................... 119 4.1.4. Lựa chọn áptômát: ............................................................................................................. 124 4.1.5. Lựa chọn thanh góp (Thanh dẫn) ............................................ Error! Bookmark not defined. 4.1.6. Lựa chọn dây dẫn và cáp: .................................................................................................. 125 4.2. Chống sét và nối đất ................................................................................................................146 4.2.1. Sự hình thành sét và tác hại của sét. .................................................................................. 146 4.2.2. Bảo vệ chống sét đánh trực tiếp. ....................................................................................... 147 4.2.3. Bảo vệ chống sét đường dây tải điện................................................................................. 157 4.2.4. Bảo vệ chống sét từ đường dây truyền vào trạm. .............................................................. 159 4.2.5. Một số ví dụ bảo vệ chống sét cho các công trình............................................................. 162 4.2.6. Nối đất. .............................................................................................................................. 166 4.2.7. Tính toán trang bị nối đất. ................................................................................................. 167 4.2.8.Giới thiệu một số nét về kỹ thuật chống sét mới xuất hiện gần đây trên thế giới: ............. 173 BÀI 5: CHIẾU SÁNG CÔNG NGHIỆP ................................................... 192 5.1. Tính toán chiếu sáng ...............................................................................................................193 5.1.1.Khái niệm chung về chiếu sáng.......................................................................................... 193 5.1.2. Một số đại lượng dùng trong tính toán chiếu sáng.............................. 198 5.1.3. Nội dung thiết kế chiếu sáng. ............................................................................................ 200 5.1.5. Thiết kế chiếu sáng công nghiệp: ...................................................................................... 208 5.2. Nâng cao hệ số công suất ........................................................................................................214 5.2.1. Hệ số công suất (cos) và nghĩa của việc nâng cao hệ số công suất cos....................... 214
5.2.2. Các giải pháp bù cos tự nhiên ........................................................................................ 215 5.2.3. Các thiết bị bù cos: ......................................................................................................... 219
MÔ ĐUN ĐÀO TẠO CUNG CẤP ĐIỆN Mã số mô đun: MĐ 20 I. VỊ TRÍ, TÍNH CHẤT, Ý NGHĨA VÀ VAI TRÒ CỦA MÔ ĐUN: - Vị Trí: Trước khi học mô đun này phải hoàn thành: An toàn lao động; Điện kỹ thuật; Máy điện; Trang bị điện; Lắp đặt điện và Truyền động điện; Vẽ điện ... - Vai trò: Góp phần trong việc điều khiển hệ thống điện trong công nghiệp , đáp ứng việc cung cấp điện liên tục ... - Ý nghĩa: Mô đun bắt buộc đã đóng góp cho ngành điện công nghiệp hay phân phố , truyền tải một kiến thức đầy đủ nhất hệ thống điện. - Tính chất: Là mô đun đào tạo chuyên môn nghề. Mục tiêu của môn học: Sau khi hoàn tất mô-đun này, học viên có năng lực:  Chọn được phương án cung cấp điện cho một phân xưởng  Tính chọn dây dẫn, bố trí hệ thống chiếu sáng phù hợp với điều kiện làm việc, mục đích sử dụng.  Tính chọn được chống sét và nối đất. Mục tiêu thực hiện của môn học: Học xong môn học này, học viên có năng lực:  Chọn phương án, lắp đặt được đường dây cung cấp điện cho một phân xưởng phù hợp yêu cầu cung cấp điện theo Tiêu chuẩn Việt Nam.  Tính chọn được dây dẫn, bố trí hệ thống chiếu sáng phù hợp với điều kiện làm việc, mục đích sử dụng theo qui định kỹ thuật điện.  Tính chọn được nối đất và chống sét cho các công trình phù hợp điều kiện làm việc, theo Tiêu chuẩn Việt Nam. Nội dung chính của môn học: Để thực hiện mục tiêu mô-đun, nội dung bao gồm:  Trình bày các khái niệm chung về các nhà máy điện, các phương pháp sản xuất điện năng.
 Khái quát về mạng điện, trạm biến áp, các đường dây truyền tải và phân phối điện năng.  Chọn số lượng, công suất và đấu dây vận hành trạm biến áp.  Phương pháp thiết kế hệ thống chiếu sáng đạt yêu cầu về kỹ thuật và mỹ thuật.  Biện pháp nâng cao hệ số công suất cos.  Tính chọn chống sét và nối đất. Mô đun này bao gồm 5 bài học sau: Bài 1: Khái quát về hệ thống cung cấp điện Bài 2: Tính toán phụ tải Bài 3: Tính toán mạng và tổn thất Bài 4: Lựa chọn thiết bị trong cung cấp điện Bài 5: Chiếu sáng công nghiệp
Sơ đồ quan hệ theo trình tự học nghề MÁY ĐIỆN -17 CUNG CẤP ĐIỆN 1 - 19 VẼ KT CƠ KHÍ- 10 Q -DÂY MÁY ĐIỆN -18 TRANG BỊ ĐỆN 2 - 26 KỸ THUẬT NGUỘI - 12 TRANG BỊ ĐIỆN 1 - 21 ĐẦU VÀO KỸ THUẬT ĐIỆN - 08 PLC CƠ BẢN -27 KỸ THUẬT SỐ - 25 VẬT LIỆU ĐIỆN -13 K-THUẬT CẢM BIẾN - 24 THỰC TẬP SẢN SUẤT CÁC MÔN HỌC CHUNG KHÍ CỤ ĐIỆN - 14 CHÍNH TRỊ - 01 ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG - 23 ĐO LỜNG ĐIỆN 1 - 16 PHáP LUậT - 02 KT LẮP ĐẶT ĐIỆN - 20 THỂ CHẤT - 03 VẼ ĐIỆN - 11 T-H TRANG BỊ ĐIỆN 1 - 22 Q. PHÒNG - 04 ĐIỆN TỬ CƠ BẢN - 09 TIN HỌC - 05 THIẾT BỊ ĐIỆN GD - 15 ANH VĂN - 06 MỘT MÔ-ĐUN BỔ TRỢ
Ghi chú: Mô-đun cung cấp điện phải học sau khi đã hoàn thành các môn học An toàn lao động, Kỹ thuật điện, Đo lường điện, Vẽ điện, Khí cụ điện, Vật liệu điện, Thiết bị điện gia dụng. Mô-đun cung cấp điện là một mô đun chuyên ngành cơ bản và bắt buộc. Mọi học viên phải học và đạt kết quả chấp nhận được đối với các bài kiểm tra đánh giá và thi kết thúc như đã đặt ra trong chương trình đào tạo. Những học viên qua kiểm tra và thi mà không đạt phải thu xếp cho học lại những phần chưa đạt ngay và phải đạt điểm chuẩn mới được phép học tiếp các mô đun tiếp theo. Học viên, khi chuyển trường, chuyển ngành.nếu đã học ở một cơ sở đào tạo khác rồi thì phải xuất trình giấy chứng nhận; Trong một số trường hợp có thể vẫn phải qua sát hạch lại. CÁC HÌNH THỨC HỌC TẬP CHÍNH TRONG MÔ ĐUN Hoạt động học trên lớp:  Các khái niệm chung về các nhà máy điện, các phương pháp sản xuất điện năng.  Khái quát về mạng điện, trạm biến áp, các đường dây truyền tải và phân phối điện năng.  Chọn số lượng, công suất và đấu dây vận hành trạm biến áp.  Tính chọn chống sét và nối đất.  Phương pháp thiết kế hệ thống chiếu sáng đạt yêu cầu, chất lượng.  Biện pháp nâng cao hệ số công suất cos Hoạt động thực hành tại xưởng điện: - Đấu máy biến áp để hình thành các tổ nối dây máy biến áp như: Y/Y-12, Y/-11. Đo kiểm các thông số cơ bản của máy biến áp. - Đấu dây vận hành song song máy biến áp. Đo kiểm các thông số cơ bản của máy biến áp.
- Thực hành trên mô hình việc lắp đặt đường dây truyền tải, phân phối ngầm, phân phối trên không. - Đo điện trở tiếp đất, điện trở cách điện của thiết bị. - Tính toán chống sét cho một trạm biến áp cụ thể, một công trình cụ thể, nhà ở cụ thể mà giáo viên yêu cầu. - Tính chọn dây dẫn, bố trí hệ thống chiếu sáng phù hợp với điều kiện làm việc, mục đích sử dụng theo qui định kỹ thuật điện. - Lắp ráp mạch, khảo sát và đo kiểm các thông số theo yêu cầu. Hoạt động tham quan thực tế: - Tham quan về hệ thống cung cấp điện tại trường, tại một doanh nghiệp ở địa phương.
BÀI 1: KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN Mã bài: MĐ 20 - 01 Giới thiệu bài học: Ngày nay, nền kinh tế nước ta đang phát triển mạnh mẽ, đời sống nhân dân cũng nâng cao nhanh chóng nhu cầu điện năng trong các lĩnh vực công nghiệp, nông nghiệp, dịch vụ và sinh hoạt tăng trưởng không ngừng. Một lực lượng đông đảo cán bộ kỹ thuật trong và ngoài ngành điện lực đang tham gia thiết kế, lắp đặt các công trình điện. Người thiết kế phải có sự hiểu biết nhất định về xã hội, môi trường, về các đối tượng cấp điện, về tiếp thị. công trình thiết kế dư thừa sẽ gây lãng phí đất đai, nguyên liệu, làm ứ đọng vốn đầu tư. Công trình thiết kế sai (hoặc do thiếu hiểu biết, hoặc do lợi nhuận) sẽ gây ra hậu quả khôn lường: gây sự cố mất điện, gây cháy nổ làm thiệt hại đến tính mạng và tài sản của nhân dân. Đối với những người công tác trong ngành điện thì mảng kiến thức về lĩnh vực này là không thể thiếu. Nó là tiền đề cho việc tiếp thu, thực hiện các bài tiếp theo. Mục tiêu thực hiện: Học xong bài này, học viên có năng lực:  Nhận thức chính xác về sản xuất, truyền tải và phân phối điện năng từ đó phục vụ cho việc tiếp thu tốt những bài học tiếp theo. Nội dung chính: Để thực hiện mục tiêu bài học, nội dung bao gồm: 1.1. Nguồn năng lượng tự nhiên và đặc điểm của năng lượng điện. 1.2. Nhà máy điện. 1.3. Mạng lưới điện. 1.4. Hộ tiêu thụ. 1.5. Hệ thống bảo vệ. 1.6. Trung tâm điều độ hệ thống điện 1.7. Những yêu cầu và nội dung chủ yếu khi thiết kế hệ thống cung cấp điện. 1.8. Hệ thống điện Việt nam. Các hình thức học tập: Hình thức nghe giảng trên lớp có thảo luận. Hình thức tự học và ôn tập. Hình thức thực hành tại xưởng trường.
HOẠT ĐỘNG I: NGHE GIẢNG TRÊN LỚP CÓ THẢO LUẬN KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN 1.1. Nguồn năng lượng tự nhiên và đặc điểm của năng lượng điện. Ngày nay, nhân dân thế giới đã tạo ra ngày càng nhiều của cải vật chất cho xã hội. Trong số của cải vật chất ấy có nhiều dạng năng lượng được tạo ra. Năng lượng cơ bắp của người và vật cũng là một nguồn nặng lượng đã có từ xa xưa của xã hội loài người. Sự phát triển mạnh mẽ và liên tục những hoạt động của con người trên quả đất đòi hỏi ngày càng nhiều năng lượng lấy từ các nguồn trong thiên nhiên. Thiên nhiên xung quanh con người rất phong phú, nguồn năng lượng điện cũng rất dồi dào. Than đá, dầu khí, nguồn nước của các dòng sông và biển cả, nguồn phát nhiệt lượng vô cùng phong phú của mặt trời và ở trong lòng đất, các luồng khí chuyển động, gió v.v... đã là những nguồn năng lượng rất tốt và quí giá đối với con người. Năng lượng điện hay còn được gọi là điện năng hiện nay đã là một dạng năng lượng rất phổ biến, sản lượng hàng năm trên thế giới ngày càng tăng và chiếm hàng nghìn tỷ kWh. Sở dĩ điện năng được thông dụng như vậy vì nó có nhiều ưu điểm như: dễ dàng chuyển thành các năng lượng khác (cơ, hoá, nhiệt v.v...) dễ chuyển tải đi xa, hiệu suất lại cao. Trong quá trình sản xuất và phân phối, điện năng có một số đặc điểm chính như sau: - Khác với hầu hết các loại sản phẩm, điện năng sản xuất ra nói chung không tích trữ được (Trừ một vài trường hợp cá biệt với công suất rất nhỏ người ta dùng pin và ắc quy làm bộ phận tích trữ). Tại mọi thời điểm, phải đảm bảo cân bằng giữa điện năng được sản xuất ra với điện năng tiêu thụ kể cả những tổn thất do truyền tải. Đặc điểm này cần quán triệt không những trong nhiệm vụ quy hoạch, thiết kế hệ thống cung cấp điện, nhằm giữ vững chất lượng điện năng thể hiện ở giá trị điện áp và tần số. - Các quá trình về điện xảy ra rất nhanh, ví dụ sóng điện từ lan truyền trong dây dẫn với tốc độ rất lớn xấp xỉ tốc độ ánh sáng 300.000 km/giây, quá trình sóng sét lan truyền, quá trình quá độ, ngắn mạch xảy ra rất nhanh (trong vòng nhỏ hơn 1/10 giây).
Đặc điểm này đòi hỏi phải sử dụng thiết bị tự động trong vận hành, trong điều độ hệ thống cung cấp điện. Bao gồm các khâu bảo vệ, điều chỉnh và điều khiển, tác động trong trạng thái bình thường và sự cố, nhằm đảm bảo hệ thống cung cấp điện làm việc tin cậy và kinh tế. - Đặc điểm thứ ba là: công nghiệp điện lực có liên quan chặt chẽ đến hầu hết các ngành kinh tế quốc dân (khai thác mỏ, cơ khí, dân dụng, công nghiệp nhẹ...). Đó là một trong những động lực tăng năng suất lao động, tạo nên sự phát triển nhịp nhàng trong cấu trúc kinh tế. Quán triệt đặc điểm này sẽ xây dựng được những quyết định hợp lý trong mức độ điện khí hóa đối với các ngành kinh tế các vùng lãnh thổ khác nhau; mức độ xây dựng nguồn điện, mạng lưới truyền tải phân phối, nhằm đáp ứng sự phát triển cân đối, tránh được những thiệt hại kinh tế quốc dân do phải hạn chế nhu cầu của hộ dùng điện. Điện năng được sản xuất chủ yếu dưới dạng điện xoay chiều với tần số 60Hz (tại Mỹ và Canada) hay 50Hz (tại Châu âu và các nước khác). Hệ thống điện bao gồm ba khâu: nguồn điện, tuyền tải điện và tiêu thụ điện.  Nguồn điện là các nhà máy điện (nhiệt điện, thủy điện, điện nguyên tử v.v…) và các trạm phát điện (điêzen, điện gió, điện mặt trời v.v…)  Tiêu thụ điện bao gồm tất cả các đối tượng sử dụng điện năng trong các lĩnh vực kinh tế và đời sống: công nghiệp, nông nghiệp, lâm nghiệp, giao thông vận tải, thương mại, dịch vụ, phục vụ sinh hoạt...  Để truyền tải điện từ nguồn phát đến các hộ tiêu thụ người ta sử dụng lưới điện. Lưới điện bao gồm đường dây tải điện và trạm biến áp. Lưới điện nước ta hiện có nhiều cấp điện áp: 0,4kV; 6kV; 10kV; 15kV; 22kV; 35kV; 110kV; 220kV và 500kV. Một số chuyên gia cho rằng, trong tương lại lưới điện Việt nam chỉ nên tồn tại năm cấp điện áp: 0,4kV; 22kV; 110kV; 220kV và 500kV. Có nhiều cách phân loại lưới điện:  Căn cứ 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 cứ vào nhiệm vụ, chia ra:
- Lưới cung cấp:110kV; 220kV; 500kV. - Lưới phân phối: 0,4kV; 6kV; 10kV; 15kV; 22kV; 35kV.  Căn cứ vào phạm vi cấp điện, chia ra: - Lưới khu vực. - Lưới địa phương.  Căn cứ vào số pha, chia ra: - Lưới một pha. - Lưới hai pha. - Lưới ba pha.  Căn cứ vào đối tượng cấp điện, chia ra: - Lưới công nghiệp. - Lưới nông nghiệp. - Lưới đô thị. * Hệ thống điện hiện đại: Hệ thống điện ngày nay là một mạng lưới liên kết phức tạp (hình 1.1) và có thể chia ra làm 4 phần:  Nhà máy điện.  Mạng truyền tảI – truyền tải phụ.  Mạng phân phối. Nhµ m¸y nhiÖt ®iÖn Nhµ m¸y ®iÖn nguyªn Nhµ m¸y thñy ®iÖn  Phụ tải điện. tö M¹ng truyÒn t¶i 115kV – 765kV Tr¹m T¶i c«ng ®ãng ng¾t suÊt rÊt lín Tr¹m cao Tr¹m cao Tr¹m cao ¸p ¸p T¶i c«ng suÊt lín Nhµ m¸y ph¸t M¹ng truyÒn t¶i Tuèc bin khÝ phô 69kV – 138kV N¨ng l-îng giã Tr¹m Tr¹m Tr¹m N¨ng l-îng thñy ph©n phèi ph©n phèi ph©n phèi triÒu N¨ng l-îng ®Þa M¹ng ph©n phèi nhiÖt 4kV – 34.5kV T¶i trung b×nh Hình 1.1: SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ CÁC THÀNH PHẦN CỦA HỆ THỐNG
1.2. Nhà máy điện: Có rất nhiều phương pháp biến đổi điện năng từ các dạng năng lượng khác như nhiệt năng, thuỷ năng, năng lượng hạt nhân... vì vậy có nhiều kiểu nguồn phát điện khác nhau: nhà máy nhiệt điện, thuỷ điện, điện nguyên tử, trạm điện gió, điện Diezen... Hiện nay, nhà máy nhiệt điện và thuỷ điện vẫn là những nguồn điện chính sản xuất ra điện trên thế giới dù cho sự phát triển của nhà máy điện nguyên tử ngày càng tăng. 1.2.1. Nhà máy nhiệt điện (NMNĐ): Bao gồm: - Nhà máy nhiệt điện ngưng hơi: Là nhà máy nhiệt điện mà việc thải nhiệt của môi chất làm việc (hơi nước) được thực hiện qua bình ngưng. - Nhà máy nhiệt điện rút hơi: đồng thời sản xuất điện năng và nhiệt điện. Về nguyên lý hoạt động giống như nhà máy nhiệt điện ngưng hơi, song ở đây lượng hơi rút ra đáng kể từ một số tầng của tuốc bin để cấp cho các phụ tải nhiệt công nghiệp và sinh hoạt. Do đó hiệu suất chung của nhà máy tăng lên. Ở nhà máy nhiệt điện sự biến đổi năng lượng được thực hiện theo nguyên lý: Nhiệt năng  Cơ năng  Điện năng. Nhà máy nhiệt điện có những đặc điểm sau:  Thường được xây dựng gần nguồn nhiên liệu và nguồn nước.  Tính linh hoạt trong vận hành kém, khởi động và tăng phụ tải chậm.  Hiệu suất thấp ( = 30  40%)  Khối lượng nhiên liệu sử dụng lớn, khói thảI và ô nhiễm môI trường. 1.2.2. Nhà máy thủy điện (NMTĐ): Nguyên lý của nhà máy thủy điện là sử dụng năng lượng dòng nước để làm quay trục tuốc bin thủy lực để chạy máy phát điện. Ở đây, quá trình biến đổi năng lượng là: Thủy năng  Cơ năng  Điện năng. Công suất của nhà máy thủy điện phụ thuộc vào hai yếu tố chính là lưu lượng dòng nước Q qua các tuốc bin và chiều cao cột nước H, đó là: P = 9,81QH MW Chính xác hơn: P = 9,81 QH MW Trong đó:Q: lưu lượng nước (m3/sec)
H: chiều cao cột nước (m) : hiệu suất tuốc bin Nhà máy thủy điện có những đặc điểm sau:  Xây dựng gần nguồn nước nên thường xa phụ tải.  Vốn đầu tư xây lắp ban đầu lớn, chủ yếu thuộc về các công trình như đập chắn, hồ chứa . . .  Thời gian xây dựng kéo dài.  Chi phí sản xuất điện năng thấp.  Thời gian khởi động máy ngắn.  Hiệu suất cao ( = 80  90%).  Tuổi thọ cao. 1.2.3. Nhà máy điện nguyên tử (NMĐNT) Nhà máy điện nguyên tử cũng tương tự như nhà máy nhiệt điện về phương diện biến đổi năng lượng: Tức là nhiệt năng do phân hủy hạt nhân sẽ biến thành cơ năng và từ cơ năng sẽ biến thành điện năng. Ở nhà máy điện nguyên tử, nhiệt năng thu được không phải bằng cách đốt cháy các nhiên liệu hữu cơ mà thu được trong quá trình phá vỡ liên kết hạt nhân nguyên tử của các chất Urani-235 hay Plutoni-239... trong lò phản ứng. Do đó nếu như NMNĐ dùng lò hơi thì NMĐNT dùng lò phản ứng và những máy sinh hơi đặc biệt. (1) (7) (4) (6) (11) (2) (9) (3) (8) (12) (5) (10) Hình 1.2: SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ NHÀ MÁY ĐIỆN NGUYÊN TỬ LOẠI LÒ PHẢN ỨNG NƯỚC ÁP LỰC 1. Cấu trúc bảo vệ. 5. Máy bơm. 9. Bơm cấp. 2. Bình phản ứng. 6. Nồi hơi. 10. Nước ngưng. 3. Lò phản ứng. 7. Ống hơi. 11. Máy phát điện. 4. Thanh điều khiển. 8. Tuốc bin. 12. Tháp ngưng.
(1) (2) (6) (8) (10) (3) (7) (9) (4) (5) H×nh 1.3: S¬ ®å nguyªn lý nhµ m¸y ®iÖn nguyªn tö lo¹i lß ph¶n øng n-íc s«i 1. Buång ph¶n øng. 5. §Õ. 9. B×nh ng-ng. 2. Vá b¶o vÖ. 6. èng dÉn h¬i chÝnh 10. §Õn tr¹m ®iÖn. 3. Lâi ph¶n øng. 7. B¬m cÊp n-íc. 4. Thanh ®iÒu khiÓn. 8. Tuèc bin m¸y ph¸t. Ưu điểm của NMĐNT: - Chỉ cần một số lượng khá bé vật chất phóng xạ đã có thể đáp ứng được yêu cầu của nhà máy. - Một nhà máy có công suất 100MW, một ngày thường tiêu thụ không nhiều hơn 1kg chất phóng xạ. - Công suất một tổ Máy phát điện-Tuốc bin của nhà máy điện nguyên tử sẽ đạt đến 500, 800, 1200 và thậm chí đến 1500MW. Nhà máy điện nguyên tử có những đặc điểm sau:  Có thể xây dựng trung tâm phụ tải.  Vốn đầu tư xây lắp ban đầu lớn và thời gian xây dựng kéo dài.  Chi phí sản xuất điện năng thấp nên thường làm việc ở đáy đồ thị phụ tải.  Thời gian sử dụng công suất cực đại lớn khoảng 7000giờ/năm hay cao hơn. 1.2.4. Nhà máy điện dùng sức gió (động cơ gió phát điện) Lợi dụng sức gió để quay hệ thống cánh quạt đặt đối diện với chiều gió. Hệ thống cánh quạt được truyền qua bộ biến đổi tốc độ để làm quay máy phát điện, sản xuất ra điện năng, Điện năng sản xuất ra được tích trữ nhờ các bình ắc quy. Động cơ gió phát điện gặp khó khăn trong điều chỉnh tần số do vận tốc gió luôn luôn thay đổi. Động cơ gió phát điện thường có hiệu suất thấp, công suất đặt nhỏ do đó chỉ dùng ở những vùng hải đảo, những nơi xa xôi không có lưới điện đưa đến hoặc ở những nơi thật cần thiết như ở các đèn hải đăng.