Giáo trình mô đun Cung cấp điện (Nghề Điện công nghiệp - Trình độ cao đẳng) – CĐ Kỹ thuật Công nghệ BR–VT

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:112

Thêm vào BST

Báo xấu

30
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình Cung Cấp Điện biên soạn lại để nhằm mục đích phục vụ công tác giảng dạy và học tập giúp cho học sinh – sinh viên làm tài liệu học tập hoặc làm tài liệu tham khảo cho học sinh – sinh viên ngành Điện Công Nghiệp đang học tại trường. Để giúp cho học sinh – sinh viên dễ dàng hơn trong học tập và nghiên cứu giáo trình này trình bày những lý thuyết cơ bản và những bài tập về tính toán thiết kế cung cấp điện cho một căn hộ hay một phân xưởng đơn giản để làm nền tảng cho học sinh – sinh viên học các môn chuyên ngành.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình mô đun Cung cấp điện (Nghề Điện công nghiệp - Trình độ cao đẳng) – CĐ Kỹ thuật Công nghệ BR–VT

BM/QT10/P.Đ T-SV/04/04 ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH BR – VT TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ GIÁO TRÌNH MÔN ĐUN: CUNG CẤP ĐIỆN NGHỀ: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG (Ban hành kèm theo Quyết định số: 297/QĐ-CĐKTCN ngày 24 tháng 08 năm 2020 của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Kỹ thuật Công nghệ BR – VT) BÀ RỊA – VŨNG TÀU, NĂM 2020
TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Nhằm đáp ứng nhu cầu học tập và nghiên cứu cho giảng viên và sinh viên nghề điện công nghiệp trong trường Cao đẳng Kỹ thuật Công nghệ Bà Rịa – Vũng Tàu. Chúng tôi đã thực hiện biên soạn tài liệu Cung cấp điện này. Tài liệu được biên soạn thuộc loại giáo trình phục vụ giảng dạy và học tập, lưu hành nội bộ trong nhà trường 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 Giáo trình Cung Cấp Điện biên soạn lại để nhằm mục đích phục vụ công tác giảng dạy và học tập giúp cho học sinh – sinh viên học Điện Công Nghiệp của Trường Cao Đẳng Kỹ Thuật – Công Nghệ Bà Rịa – Vũng Tàu làm tài liệu học tập hoặc làm tài liệu tham khảo cho học sinh – sinh viên ngành Điện Công Nghiệp đang học tại trường. Để giúp cho học sinh – sinh viên dễ dàng trong học tập và nghiên cứu giáo trình này trình bày những lý thuyết cơ bản và những bài tập về tính toán thiết kế cung cấp điện cho một căn hộ hay một phân xưởng đơn giản để làm nền tảng cho học sinh – sinh viên học các môn chuyên ngành. Nội dung của giáo trình gồm 7 bài: Bài 1 : Giới thiệu tổng quan về hệ thống cung cấp điện Bài 2: Tính toán phụ tải điện Bài 3: Tính chọn máy biến áp Bài 4: Tính tổn thất trên đường dây điện Bài 5: Tính chọn khí cụ điện hạ áp Bài 6: Tính chọn dây dẫn điện mạng hạ áp Bài 7: Nâng cao hệ số công suất. Trong quá trình biên soạn không tránh khỏi những sai xót, kính mong quý độc giả góp ý để hoàn thiện giáo trình hơn. Xin trân thành cảm ơn! Bà Rịa – Vũng Tàu, ngày ……. tháng …. năm ….. Tham gia biên soạn Chủ biên: Nguyễn Thị Hiên 1
Content GIÁO TRÌNH .................................................................................................................... 1 LỜI GIỚI THIỆU ................................................................................................................ 1 GIÁO TRÌNH MÔN HỌC/MÔ ĐUN ................................................................................. 4 BÀI 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN ....................... 5 1. Nguồn năng lượng tự nhiên và đặc điểm của năng lượng điện. ...................................... 5 2. Nhà máy điện ................................................................................................................... 5 3. Máy biến áp ..................................................................................................................... 8 4. Giới thiệu sơ đồ hệ thống cung cấp điện. ........................................................................ 8 5. Hộ tiêu thụ ....................................................................................................................... 9 6. Hệ thống bảo vệ ............................................................................................................. 10 7. Trung tâm điều độ hệ thống điện ................................................................................... 10 8. Những yêu cầu và nội dung chủ yếu khi thiết kế hệ thống cung cấp điện. .................. 10 9. Hệ thống điện Việt Nam ................................................................................................ 11 10. Xây dựng đồ thị phụ tải. .............................................................................................. 12 BÀI 2. TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN .............................................................................. 17 1. Các đại lượng cơ bản trong tính toán phụ tải điện ........................................................ 17 2. Các hệ số. ....................................................................................................................... 19 3. Một số phương pháp tính toán phụ tải điện ................................................................... 22 BÀI 3: TÍNH CHỌN MÁY BIẾN ÁP .............................................................................. 34 1. Phân loại trạm biến áp ................................................................................................... 34 2. Lựa chọn máy biến áp. .................................................................................................. 35 BÀI 4. TÍNH TỔN THẤT TRÊN ĐƯỜNG DÂY ............................................................ 41 1. Sơ đồ thay thế đường dây có 1 phụ tải (tập trung) ........................................................ 41 2. Tính tổn thất điện áp trên đường dây có 1 phụ tải ......................................................... 43 3. Tính tổn thất công suất trên đường dây 1 phụ tải ( tập trung) ....................................... 45 4. Tính tổn thất điện năng trên đường dây có một phụ tải (tập trung) .............................. 46 BÀI 5. TÍNH CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN HẠ ÁP ................................................................... 49 1. Lựa chọn cầu chì............................................................................................................ 49 2. Lựa chọn cầu dao hạ áp( dao cách ly) ........................................................................... 55 3. Lựa chọn CB/ Áp tô mat................................................................................................ 57 BÀI 6. TÍNH CHỌN DÂY DẪN ĐIỆN MẠNG HẠ ÁP ................................................. 62 1. Lựa chọn tiết diện dây dẫn theo dòng điện cho phép ( điều kiện phát nóng)................ 63 2.Lựa chọn tiết diện dây dẫn theo tổn thất điện áp cho phép. ........................................... 66 BÀI 7. NÂNG CAO HỆ SỐ CÔNG SUẤT ...................................................................... 71 1. Hệ số công suât và ý nghĩa của việc nâng cao hệ số công suất. .................................... 71 2. Các giải pháp bù hệ số công suất tự nhiên. ................................................................... 72 3. Các thiết bị bù hệ số công suất. ..................................................................................... 73 4. Vị trí đặt thiết bị bù ....................................................................................................... 74 5. Xác định tổng công suất phản kháng cần bù. ................................................................ 75 6. Phân phối dung lượng bù trong mạng hình tia. ............................................................. 76 CÁC BẢNG TRA THÔNG SỐ ........................................................................................ 78 PL1 Trị số trung bình ksd và cosφ của các nhóm thiết bị điện ......................................... 78 PL2. Trị số trung bình knc và cosφ của các phân xưởng ................................................ 78 PL3. Trị số trung bình Tmax và cosφ của các xí nghiệp .................................................. 79 PL4 – BẢNG TRA TRỊ SỐ K max THEO K sd VÀ nhq : ........................................................ 79 PL5- BẢNG TRA TRỊ SỐ nhq  THEO n  VÀ P  : ...................................................... 80 2
PL6 SUẤT PHỤ TẢI CỦA MỘT SỐ PHÂN XƯỞNG ................................................. 81 PL7..................................................................................................................................... 81 Suất phụ tải chiếu sáng của một số phân xưởng : ............................................................. 81 PL8-CÁP HẠ ÁP 4 LÕI ĐỒNG BỌC PVC, loại nửa mềm đặt cố định do CADIVI chế tạo ..................................................................................................................................... 82 PL9-Bảng tụ bù cos  điện áp từ 380V – 480 V ............................................................... 83 PL10-Các hệ số hiệu chỉnh thông số dây/ cápBảng 1: Hệ số K1 cho cách đặt dây khác nhau ( đi dây kiểu không chôn đất) .................................................................................. 84 Bảng 2: Hệ số K2 theo số mạch cáp trên một hàng đơn .................................................... 84 Bảng 3: Hệ số K3 cho nhiệt độ môi trường khác 30oC ...................................................... 85 Bảng 4: Hệ số K4 theo cách lắp đặt (Đi chôn đất) ............................................................. 85 Bảng 5: Hệ số K5 theo cách đặt số dây trong một hàng .................................................... 85 Bảng 6: Hệ số K6 theo tính chất của đất .......................................................................... 85 Bảng 7: Hệ số K7 phụ thuộc vào nhiệt độ của đất ............................................................. 85 Bảng 9: Thông số dây/ cáp CADIVI ................................................................................. 86 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................... 110 3
GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN Tên mô đun: CUNG CẤP ĐIỆN Mã mô đun: MĐ 13 Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của mô đun: - Vị trí: Mô đun này thuộc khối kiến thức chuyên ngành phải học sau khi đã hoàn thành các mô đun An toàn lao động, Mạch điện, Đo lường điện, Vẽ điện, Khí cụ điện, Vật liệu điện và học trước mô đun Kỹ thuật lắp đặt điện 1. - Tính chất: Là mô đun bắt buộc và bổ trợ các kiến thức cần thiết về lĩnh vực điện công nghiệp cho người học Trung cấp và Cao đẳng. - Ý nghĩa và vai trò của mô đun: Mô đun cung cấp điện là mô đun chuyên ngành quan trọng để làm cơ sở cho các mô đun chuyên ngành khác. Mục tiêu của mô đun: -Về Kiến thức: + Trình bày được tổng quan về hệ thống cung cấp điện. + Xác định được phụ tải điện cho lĩnh vực sinh hoạt , chiếu sáng và lĩnh vực công nghiệp. + Lựa chọn được máy biến áp và các khí cụ cầu chì, cầu dao, CB, dây dẫn cho mạng điện ha áp. + Xác định được tổn thất điện áp cho mạng điện hạ áp +Xác định được dung lượng công suất phản kháng cần bù cho lưới điện xí nghiệp - Về kỹ năng Khảo sát, vẽ được, tính toán được hệ thống cung cấp điện cho 1 hộ gia đình, một phân xưởng hay một trường học vừa và nhỏ. - Về năng lực tự chủ và trách nhiệm. Người học có khả năng làm việc độc lập hoặc làm nhóm, có tinh thần hợp tác, giúp đỡ lẫn nhau trong học tập và rèn luyện, có ý thức tự giác, tính kỷ luật cao, tinh thần trách nhiệm trong công việc. Người học tự đánh giá được kết quả công việc mình làm theo yêu cầu công việc mà giáo viên đưa ra. 4
Nội dung của mô đun: BÀI 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN Giới thiệu: Hệ thống cung cấp điện chiếm một vai trò rất quan trọng trong quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước, nó là nền tảng cho sự phát triển nền công nghiệp của đất nước đồng thời nâng cao năng suất lao động và nâng cao đời sống của toàn xã hội. Mục tiêu: - Trình bày được đặc điểm của nguồn năng lượng điện. - Phân loại được các loại nhà máy điện, máy biến áp. - Trình bày được đặc điểm của mạng lưới điện và phân biệt được các loại hộ tiêu thụ điện. - Trình bày được chức năng của hệ thống bảo vệ và chức năng của trung tâm điều độ hệ thống điện. - Xác định được những yêu cầu và nội dung chủ yếu khi thiết kế hệ thống cung cấp điện và tìm hiểu về hệ thống điện Việt Nam. - Khảo sát và vẽ được hệ thống cung cấp điện vừa và nhỏ. -Khảo sát và vẽ được được đồ thị phụ tải điện. - Rèn luyện tính tỷ mỉ, chính xác, an toàn và vệ sinh công nghiệp Nội dung chính: 1. Nguồn năng lượng tự nhiên và đặc điểm của năng lượng điện.  Các nguồn năng lượng trong tự nhiên: Dầu, than, khí thiên nhiên, năng lượng hạt nhân, thủy sinh, sinh khối.  Đặc điểm của năng lượng điện: -Dễ dàng chuyển thành các dạng năng lượng khác như: cơ, hóa, nhiệt năng… -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. 2. Nhà máy điện Điện năng là sản phẩm được sản suất ra từ các nhà máy điện ở dạng xoay chiều 3 pha tần số 50(60) Hz rồi đưa lên lưới. Nguyên lý chung của sản xuất điện năng như sau: Năng lượng sơ cấp Năng lượng cơ học Năng lượng điện 5
2.1. Nhà máy nhiệt điện: - Chiếm một tỉ lệ rất quan trọng trong công suất chung, đây là một dạng nguồn điện kinh điển. Năng lượng cung cấp cho nhà máy điện này là nguồn nhiên liệu đốt như than, dầu, khí đốt. Đặc điểm nhà máy nhiệt điện:  Thường được xây dựng gần nguồn nhiên liệu và nguồn nước.  Tính linh hoạt trong vận hành kém.  Hiệu suất thấp 30 - 40 %  Khối lượng nhiên liệu sử dụng lớn, khói thải và ô nhiễm môi trường. 2.2. Nhà máy thủy điện: Năng lượng cung cấp cho nhà máy điện lấy từ nguồn chảy của nước hoặc độ chênh cột nước. 6
Đặc điểm nhà máy thủy điện:  Xây dựng gần nguồn nước nên thường xa phụ tải  Vốn đầu tư xây lắp bân đầu lớn, chủ yếu thuộc về 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  Công suất nhà máy tùy thuộc vào năng lực của nguồn nước, từ 1 vài MW đến hàng trăm và hàng ngàn MW.  Tính linh hoạt vận hành rất cao, trong một vài phút có thể huy động hết công suất nhà máy.  Số lượng người quản lý vận hành không nhiều, chất thải sạch,  Kết hợp phát điện với điều tiết thủy lợi, phát triển giao thông, du lịch ... Nhược điểm:  Phải ngăn sông tạo ra các hồ nước lớn trải rộng dọc theo lưu vực của sông chính và làm thay đổi căn bản tất cả hệ sinh thái trong vùng. Thay đổi tập quán sinh họat, lao động và văn hóa của các quần cư trong lưu vực.  Khai thác công suất phụ thuộc vào thủy chế của hồ chứa, thời tiết khí hậu trong năm.  Họat động của nhà máy phụ thuộc nhiều vào các ngành liên quan và thụ động. 2.3. Nhà máy điện nguyên tử: Cũng là một dạng đặc biệt của loại nhà máy nhiệt điện, ở đó nguồn nhiệt cung cấp cho nhà máy điện được lấy từ các phản ứng kết hợp hoặc phân huỷ vật chất ở mức nguyên tử. Đặc điểm nhà máy điện nguyên tử:  Có thể xây dựng gần trung tâm phụ tải  Vốn đầu tư xây lắp ban đầu lớn  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 khoảng 7000 h/ năm hay cao hơn 2.4. Nhà máy năng lượng mặt trời: Cũng là một loại nhà máy nhiệt điện, nhưng nguồn nhiệt được thu gom từ năng lượng bức xạ tia nắng mặt trời. Cố 2 loại nhà máy: - Nhà máy pin quang điện - Nhà máy nhiệt mặt trời Đặc điểm nhà máy năng lượng mặt trời:  Sử dụng nguồn năng lượng không cạn kiệt  Chi phí phát điện thấp và đặc biệt hiệu quả ở các vùng mà việc kéo lưới điện quốc gia quá đắt 7
 Độ tin cậy vận hành cao  Chi phí bảo trì ít  Không gây ô nhiễm môi trường 2.5. Nhà máy phong điện Sử dụng năng lượng gió thường được chú ý ở các nơi có mật độ năng lượng gió cao 2.6. Nhà máy địa nhiệt: Nhà máy năng lượng địa nhiệt sử dụng sức nóng của lòng đất để gia nhiệt làm nước bốc hơi. Hơi nước với áp suất cao làm quay tuốc bin hơi nước. Tước bin này kéo một máy phát điện, từ đó năng lượng địa nhiệt biến thành dạng năng lượng điện. 2.7. Nhà máy điện Thủy triều Được xây dựng tại các nơi có sự chênh lệch lớn về độ cao thủy triều lên và xuống. Bằng cách xây dựng đập ngăn cách ở các ngõ vào ra của thủy triều có thể lợi dụng sự lên xuống của thủy triều để làm quay tuốc bin thủy lực. Đặc điểm: + Tuổi thọ cao +Chi phí vận hành thấp + Chi phí đầu tư vận hành và bảo trì + Không gây ô nhiễm môi trường 3. Máy biến áp - Là một phần quan trọng của hệ thống điện - Chuyển năng lượng với hiệu quả cao từ mức điện áp này sang mức điện áp khác. - Nâng điện áp cao để giảm tổn thất trong quá trình truyền tải, hạ xuống điện áp phù hợp cung cấp cho phụ tải. 4. Giới thiệu sơ đồ hệ thống cung cấp điện. Điện năng sau khi sản xuất ra từ các nguồn phát sẽ được truyền tải - phân phối - cung cấp tới các hộ tiêu thụ điện nhờ mạng lưới điện. 8
Hệ thống điện bao gồm toàn bộ các khâu phát điện - truyền tải - cung cấp - phân phối đến các hộ tiêu thụ điện. hộ tiêu thụ Nhà Mạng Mạng máy Mạng truyền tải cung hộ tiêu thụ phân cấp điện phối hộ tiêu thụ - Mạng lưới điện bao gồm hai bộ phận chủ yếu: Đường dây tải điện và các trạm biến áp khu vực. - Mạng điện xí nghiệp có một phạm vi nhỏ, chỉ bao gồm có trạm biến áp và mạng phân phối điện đến các thiết bị dùng điện trong xí nghiệp. Mạng điện có các cấp điện áp định mức như sau: 0,23kV, 0,4kV, 0,6kV, 3kV, 6kV, 10kV, 22kV, 35kV, 110kV, 150kV, 220kV, 330kV, 500kV, 750kV … 5. Hộ tiêu thụ Là những thiết bị tiêu thụ điện năng và biến thành các dạng năng lượng khác. Đặc điểm: 9
Hộ loại 1: Là những hộ tiêu thụ nếu ngừng cung cấp điện có thể gây nên những hậu quả nguy hiểm đến tính mạng con người, thiệt hại lớn kinh tế và hư hỏng những thiết bị, rối loạn các quá trình sản xuất gây nên như hỏng hàng loạt các sản phẩm và còn ảnh hưởng xấu đến chính trị. Hộ loại 2: Là những hộ tiêu thụ nếu ngừng cung cấp điện thì sẽ dẫn tới những thiệt hại về kinh tế hư hỏng sản phẩm, đình trệ sản xuất, lãng phí sức lao động. Dùng phương án 1 hoặc 2 nguồn cung cấp có hoặc không có nguồn dự phòng Cho phép mất điện trong thời gian đóng nguồn dự phòng Ví dụ: Phân xưởng không các nhà máy cơ khí, nhà máy chế biến thuỷ tinh. Hộ loại 3: Là những hộ còn lại, là những hộ cho phép ccđ với mức độ tin cậy thấp, cho phép mất điện trong thời gian sửa chữa sự cố nhưng thường không cho phép mất điện quá 1 ngày đêm. 6. Hệ thống bảo vệ Ngoài máy phát, đường dây truyền tải và phân phối, máy biến áp trong hệ thống điện cần các thiết bị khác để vận hành và bảo vệ . Một vài thiết bị mắc trực tiếp vào mạch được gọi là cơ cấu chuyển mạch để cung cấp năng lượng cho vận hành bình thường và khi xảy ra sự cố. Các thiết bị điều khiển và rơle bảo vê được đặt tại các trạm điều khiển. 7. Trung tâm điều độ hệ thống điện Nhằm để phân phối, truyền tải hợp lý cho hệ thống điện nhằm đạt hiệu quả cao nhất trong sử dụng cho các khu vực sử dụng điện khác nhau. 8. Những yêu cầu và nội dung chủ yếu khi thiết kế hệ thống cung cấp điện. Độ tin cậy cung cấp điện Độ tin cậy là khả năng của hệ thống đảm bảo việc cung cấp đầy đủ và liên tục điện năng cho các hộ tiêu thụ với chất lượng tiêu chuẩn: - Hộ loại 1 - Hộ loại 2 - Hộ loại 3. Việc phân chia các thiết bị điện thuộc hộ loại I, II hay III chỉ là tương đối. Phải kết hợp với tình hình cụ thể của xí nghiệp để phân chia cho hợp lý. Cùng một loại thiết bị, ở xí nghiệp này do có vai trò rất quan trọng nên được xếp vào hộ loại I, nhưng ở xí nghiệp khác thì lại có thể xếp vào hộ loại II ... - Chất lượng điện (điện áp, tần số) Điện áp đặt lên đầu cực thiết bị điện so với điện áp định mức của nó không được vượt quá giới hạn cho phép. Quy định như sau: + Đối với mạng cung cấp cho các thiết bị động lực: [U%] =  5%. + Đối với mạng cung cấp cho các thiết bị chiếu sáng: [U%] =  2,5%. Trong trường hợp khởi động động cơ hoặc mạng đang ở trong tình trạng sự cố thì độ lệch điện áp cho phép có thể tới - 10%Uđm. 10
Chất lượng tần số được đánh giá bằng: Độ lệch tần số so với tần số định mức. Qui định bằng  0,5Hz Khi xảy ra mất cân bằng công suất tác dụng trong hệ thống, thông số thay đổi chủ yếu là tần số. Do đó việc đảm bảo tần số hệ thống có liên quan chặt chẽ với khả năng điều chỉnh công suất tác dụng. Ở các xí nghiệp, để ổn định tần số khi phụ tải tăng lên thường đặt thiết bị tự động đóng thêm máy phát điện dự trữ, hoặc đặt thiết bị cắt bớt phụ tải theo tần số. - An toàn cung cấp điện (người,thiết bị,Thuận tiện cho vận hành, sửa chữa ) Hệ thống cung cấp điện phải được vận hành an toàn đối với người và thiết bị. Muốn vậy phải chọn sơ đồ cung cấp điện hợp lý, rõ ràng mạch lạc để tránh nhầm lẫn trong vận hành, các thiết bị điện phải được chọn đúng chủng loại, đúng công suất. - Chỉ tiêu kinh tế cao (Vốn đầu tư nhỏ, Chi phí vận hành hàng năm thấp ) Chỉ tiêu kinh tế chỉ được xét đến khi các chỉ tiêu kĩ thuật đã được đảm bảo. Chỉ tiêu kinh tế được đánh giá qua: tổng số vốn đầu tư, chi phí vận hành và thời gian thu hồi vốn đầu tư. Đánh giá chỉ tiêu kinh tế cần so sánh tỉ mỉ giữa các phương án, từ đó mới rút ra được phương án tối ưu. 9. Hệ thống điện Việt Nam Ở Việt Nam do hậu quả chiến tranh kéo dài nên cơ sở vật chất kỹ thuật trong ngành điện non yếu. - Sau khi thống nhất đất nước, chúng ta đã xây dựng nhà máy thủy điện Hòa Bình (1920MW) Thủy Điện Trị An (420MW). Nhiệt điện phả lại (440MW) Thuỷ điện Yali (720MW) Cụm nhà máy nhiệt điện Phú Mỹ (công suất toàn bộ 2540MW) Nhà máy điện Bà Rịa (200MW) Nhà máy thủy điện Sơn La gồm 6 tổ máy * 400 MW =2400 MW Nhà máy thủy điện Lai Châu gồm 3 tổ máy * 400 MW = 1200 MW Tính đến nay lượng công suất truyền tải đảm bảo vận hành trên đường dây 500 KV Bắc Nam là 1600 – 1800 MW, dự kiến mạch 3 sẽ hoàn thành vào năm 2020 Nhà máy điện gió tỉnh Bạc Liêu được khởi công ngày 9.9.2010, có quy mô 62 trụ tua bin gió, công suất 99,2 MW; điện năng sản xuất khoảng 320 triệu KWh/năm. Hiện chủ đầu tư chuẩn bị triển khai giai đoạn 3 của dự án, xây dựng thêm 71 trụ tua bin gió, biến vùng đất bãi bồi Bạc Liêu trở thành "cánh đồng điện gió" lớn nhất miền Tây. Cuối quí I/2011, Trạm Tuy Phong thuộc Nhà máy Phong điện 1 (Bình Thuận). Giai đoạn 1 có 20 trụ với công suất 20MW, giai đoạn 2 của Dự án sẽ xây dựng và lắp đặt 60 trụ điện gió, nâng tổng công suất của Nhà máy Phong điện 1 Bình Thuận lên 120MW. 11
10. Xây dựng đồ thị phụ tải. 10.1. Đặt vấn đề  Định nghĩa phụ tải điện Phụ tải điện là công suất tác dụng và công suất phản kháng yêu cầu tại một điểm nào đó của lưới điện ở điện áp định mức, điểm đó gọi là điểm đặt hay điểm đấu phụ tải. Khi thiết kế cung cấp điện cho 1 công trình thì nhiệm vụ đầu tiên là phải xác định được nhu cầu điện của công trình đó. Do đó xác định nhu cầu điện là giải bài toán dự báo phụ tải ngắn hạn hoặc dài hạn. Dự báo phụ tải ngắn hạn là xác định phụ tải của công trình ngay sau khi đưa công trình vào khai thác, vận hành. Phụ tải này thường được gọi là phụ tải tính toán. - Phụ tải điện phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố, do vậy xác định chính xác phụ tải tính toán là một việc rất khó khăn và quan trọng. + Nếu phụ tải tính toán nhỏ hơn phụ tải thực tế thì làm giảm tuổi thọ của các thiết bị sẽ gây ra cháy nổ, nguy hiểm + Nếu phụ tải tính toán lớn hơn phụ tải thực tế thì gây lãng phí. - Trong thực tế thiết kế, khi đơn giản công thức để xác định phụ tải điện thì cho phép sai số ± 10%.  Phân loại phụ tải điện theo hộ tiêu thụ. - Hộ loại 1: là những phụ tải nếu ngừng cung cấp điện sẽ thiệt hại về người, kinh tế, chính trị, ngoại giao. Hộ loại 2: là phụ tải nếu ngừng cung cấp điện sẽ thiệt hại lớn về kinh tế.. Hộ loại 3:  Đặc điểm của phụ tải: - Biến thiên theo qui luật ngày đêm, theo qui luật của sinh hoạt và sản xuất, các phụ tải có tính chất giống nhau thì có đồ thị phụ tải ngày đêm giống nhau, cùng một phụ tải nhưng trong những ngày khác nhau có đồ thị phụ tải ngày đêm khác nhau. - Phụ tải có tính chất mùa: trong những tháng khác nhau có giá trị khác nhau. - Phụ tải biến thiên mạnh theo thời tiết đặc biệt là nhiệt độ môi trường, mùa mưa hoặc mùa khô. - Phụ tải biến đổi theo tần số và điện áp tại điểm đấu nối vào lưới điện.  Phương pháp nghiên cứu phụ tải điện: - Phụ tải điện là số liệu dùng làm căn cứ để chọn các thiết bị điện trong hệ thống cung cấp điện. Nếu tính toán nhỏ hơn phụ tải thực tế thì sẽ dẫn đến làm giảm tuổi thọ của các thiết bị điện, có thể dẫn tới cháy nổ các thiết bị điện. Nếu tính toán lớn hơn phụ tải thực tế nhiểu thì các thiết bị chọn sẽ quá lớn so với yêu cầu dẫn tới lãng phí. - Nhóm dựa vào kinh nghiệm thiết kế và vận hành để tổng kết và đưa ra các hệ số tính toán( Hệ số nhu cầu, Po ) - Nhóm dựa trên cơ sở của lý thuyết toán học, phương pháp này kể đến ảnh hưởng nhiều yếu tố do vậy kết quả tính toán có chính xác song việc tính toán lại phức tạp. Các phương pháp tính số thiết bị hiệu quả, công suất trung bình... 12
10.2.Ý nghĩa của đồ thị phụ tải -Biết được tình trạng làm việc của các thiết bị, từ đó có thể sắp xếp được quy trình vận hành hợp lý nhất, để đảm bảo cho đồ thị phụ tải chung toàn phân xưởng hoặc xí nghiệp tương đối bằng phẳng. Như vậy sẽ đạt được mục đích vận hành kinh tế, giảm được tổn thất trong mạng điện. -Là căn cứ để chọn thiết bị điện, tính điện năng tiêu thụ. 10.3. Xây dựng đồ thị phụ tải. 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).  Theo thời gian khảo sát: đồ thị phụ tải hàng ngày, hàng tháng và hàng năm. 10.3.1. 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. Đồ thị phụ tải ngày 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 cũng làm căn cứ để tính chọn thiết bị, tính điện năng tiêu thụ… Đồ thị phụ tải ngày có 5 thông số đặc trưng sau: phụ tải cực đại, hệ số công suất cực đại, điện năng tác dụng và phản kháng ngày đêm, hệ số công suất tương ứng và hệ số điền kin của đồ thị phụ tải. 13
10.3.2. Đồ thị phụ tải hàng tháng: được xây dựng theo phụ tải trung bình của từng tháng của xí nghiệp trong một năm làm việc. 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 thiết bị 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 chữa nhỏ và thay các thiết bị). Hình 1.3. Đồ thị phụ tải tháng 10.3.3. Đồ thị phụ tải năm: thường được xây dựng dạng bậc thang, xây dựng trên cơ sở của đồ thị phụ tải ngày đêm điển hình (thường chọn 1 ngày điển hình vào mùa đông và vào mùa hạ). 14
Đồ thị phụ 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. Ví dụ1: Bằng cách đo đạc đều đặn sau mỗi giờ trong suốt 1 ngày 24 giờ ở trạm tại 1MBA của trạm ta được bảng ghi kết quả sau đây: Từ lúc 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 P(kw) 50 50 100 150 150 150 200 250 250 250 200 250 đo được Từ lúc 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 P(kw) 250 300 350 400 550 600 400 350 250 50 50 50 đo được 15
Ví dụ 2: Đồ thị phụ tải trạm biến áp Đán Đồ thị phụ tải ngày, đêm (9/3/2005) của trạm Đán vẽ theo phương pháp từng điểm 20 18 16 14 12 P (MW) 10 8 6 4 2 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Series1 7.8 6.9 5.8 6 6.4 7.2 9.3 7.5 10 8.8 14 11 8.7 9.9 10 11 18 18 16 15 14 11 8.7 7.5 t (gio) CÂU HỎI ÔN TẬP 1. Hãy cho biết đặc điểm của điện năng? 2. Hãy trình bày đặc điểm của các loại hộ tiêu thụ điện? 3. Hãy trình bày ý nghĩa của đồ thị phụ tải điện? 16
BÀI 2. TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN Giới thiệu: Tính toán phụ tải điện là một phần rất quan trọng trong việc thiết kế một hệ thống điện nhằm tránh lãng phí vốn đầu tư hay tránh xảy ra các sự cố quá tải trong quá trình vận hành hệ thống điện gây nguy hiểm cho con người và thiết bị. Vì vậy trong quá trình tính toán phụ tải điện phải chính xác phù hợp với yêu cầu của từng loại hộ tiêu thụ, đảm bảo tính liên tục cung cấp điện, chất lượng điện năng, an toàn. Mục tiêu của bài: - Trình bày được các đại lượng cơ bản ứng dụng để tính toán phụ tải điện như công suất định mức, công suất đặt, phụ tải trung bình và phụ tải cực đại. - Trình bày được các hệ số được sử dụng để tính toán phụ tải điện: hệ số phụ tải, hệ số đồng thời, hệ số nhu cầu, hệ số cực đại và số thiết bị tiêu thụ điện năng có hiệu quả. - Tính toán chính xác phụ tải điện dùng trong chiếu sáng, sinh hoạt, công sở và khu vực công nghiệp. - Rèn luyện tính nghiêm túc, cẩn thận, chính xác và khả năng làm việc nhóm trong công việc. Người học tự đánh giá được kết quả công việc mình làm theo yêu cầu công việc mà giáo viên đưa ra. Nội dung chính: 1. Các đại lượng cơ bản trong tính toán phụ tải điện 1.1. Công suất định mức Pđm: Là công suất ghi trên nhãn máy hoặc ghi trên lý lịch máy. Đối với động cơ, công suất định mức ghi trên nhãn máy chính là công suất cơ trên trục cơ. - Công suất đầu vào của động cơ gọi là công suất đặt đc: hiệu suất định mức của động cơ, Vì đc = 0,8 ÷ 0,95 nên lấy Pđ  Pđm 1.2. Công suất đặt Pđ: 1.2.1. Đối với chiếu sáng: công suất đặt là công suất tương ứng với số ghi trên đế hay ở đầu đèn, công suất này bằng công suất được tiêu thụ bởi đèn điện áp mạng điện là định mức. 1.2.2. Đối với động cơ điện. - Làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại như cần trục, công suất định mức được tính toán phải qui đổi về công suất định mức ở chế độ dài hạn. Pđặt =P’đm = Pđm Pđm: công suất định mức đã qui về dài hạn 17
: tham số định mức ghi trong lý lịch máy  đm 1.2.3. Đối với máy biến áp, lò điện Pđ = Sđm. cosđm Sđm: công suất biểu kiến định mức của MBA ghi trong lý lịch máy cosđm: ghi trong lý lịch máy 1.2.4. Máy biến áp hàn Pđ = Sđm. cos dm  dm 1.3. Phụ tải trung bình (công suất, dòng điện) A ; Q  A q 1.3.1. Đối với một thiết bị: P tb  t P tb t Ap, AQ: điện năng tiêu thụ trong một khoảng thời gian khảo sát, kwh, kvarh t: thời gian khảo sát (h) 1.3.2. Đối với nhóm thiết bị: n n Ptb   Pi ; Qtb   Qi i 1 i 1 1.3.3. Phụ tải trung bình tính theo dòng điện: (lưới điện 3 pha), Uđm: điện áp dây định mức của mạng điện 1.4. Phụ tải cực đại Pmax: 1.4.1. Phụ tải cực đại Pmax: Phụ tải trung bình lớn nhất được 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 lớn nhất trong thời gian 5 phút, 10 phút, 30 phút hay 60 phút. - 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 mặt độ dòng kinh tế. 1.4.2. Phụ tải đỉnh nhọn: Pđnh là phụ tải cực đại xuất hiện trong thời gian rất ngắn 1 ÷ 2s. Do vậy phụ tải này được dùng để kiểm tra độ dao động điện áp, kiểm tra điều kiện tự khởi động của động cơ, chọn dây chảy cầu chì và tính dòng khởi động của rơle bảo vệ. 18