Giáo trình Cung cấp điện (Dùng cho hệ Cao đẳng, Trung cấp) - Phần 1 - Trần Ngọc Bình

cố.Thông thường, hộ loại 3 được cung cấp điện từ một nguồn. Trong thực tế, việc phân loại hộ tiêu thụ không hòan tòan cứng nhắc màcòn tùy thuộc vào tầm quan trọng của hộ tiêu thụ được xét đối với các hộ tiêu thụ còn lại. Mặt khác trong một nhà máy, một cơ sở sản xuất dịch vụ, khu dân cư v..v có nhiều loại hộ tiêu thụ nằm xen kẻ nhau. Vì vậy hệ thống cung cấp điện phải được nghiên cứu kỹ lưỡng, đảm bảo việc cung cấp điện an toàn, tin cậy và linh hoạt.  CÂU HỎI ƠN TẬP VÀ BÀI TẬP 1. Hãy cho biết những khái niệm cơ bản về HTĐ? 2. Nêu và phân tích những đặc điểm của quá trình sản xuất, phân phối và tiêu thụ điện năng? 3. Hãy trình bày sơ đồ và nguyên lý làm việc của nhà máy nhiệt điện? 4. Hãy trình bày sơ đồ và nguyên lý làm việc của nhà máy thuỷ điện, nhà máy điện nguyên tử? Giáo trình Môn Cung cấp điện 1 Khoa kỹ thuật điện – điện tử 9 CHƯƠNG 2: CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ - KỸ THUẬT CỦA PHƯƠNG ÁN CUNG CẤP ĐIỆN. 2.1 Khái niệm chung: Việc lựa chọn phương án cung cấp điện bao gồm: Chọn điện áp, nguồn điện, sơ đồ nối dây, phương thức vận hành.... Phương án được chọn là hợp lý nếu thoả mãn các yêu cầu về chất lượng điện năng, tính cung cấp điện liên tục, tính an tồn và kinh tế, cũng như phải xét đến khả năng phát triển của xí nghiệp. Có thể nêu ra một số yêu cầu chính sau đây:  Độ tin cậy cung cấp điện Độ tin cậy cung cấp điện tùy thuộc vào hộ tiêu thụ thuộc lọai nào trong điều kiện cho phép người ta cố gắng chọn phương án cung cấp điện có độ tin cậy càng cao càng tốt.  Chất lượng điện Chất lượng điện được đánh giá bằng hai chỉ tiêu là tần số và điện áp. Chỉ tiêu tần số do cơ quan điều khiển hệ thống điện điều chỉnh. Chỉ có những hộ tiêu thụ lớn ( hàng chục MW trở lên) mới phải quan tâm đến chế độ vận hành của mình sao cho hợp lý để góp phần ổn định tần số của hệ thống điện.Vì vậy, người ta thiết kế cung cấp điện thường chỉ phải quan tâm đảm bảo chất lượng điện áp cho khách hàng Nói chung, điện áp ở lưới trung áp và hạ áp cho phép giao động quanh giá trị  5% điện áp định mức. Đối với những phụ tải có yêu cầu cao về chất lượng điện áp như nhà máy hóa chất, điện tử, cơ khí chính xác v..v điện áp chỉ cho phép giao Giáo trình Môn Cung cấp điện 1 Khoa kỹ thuật điện – điện tử 10 động trong khỏang  2,5%.  An toàn cung cấp điện Hệ thống cung cấp điện phải được vận hành an tòan đối với người và thiết bị. Muốn đạt được yêu cầu đó, người thiết kế phải chọn sơ đồ cung cấp điện hợp lý, rõ ràng , mạch lạc để tránh được nhầm lẫn trong vận hành : các thiết bị điện phải được chọn đúng chủng loại, đúng công suất. Công tác xây dựng, lắp đặt hệ thống cung cấp điện ảnh hưởng lớn đến độ an toàn cung cấp điện. Cuối cùng, việc vận hành quản lý hệ thống điện có vai trò đặc biệt quan trọng. Người sử dụng phải tuyệt đối chấp hành những quy định về an tòan sử dụng điện.  Kinh tế Khi đánh giá so sánh các phương án cung cấp điện, chỉ tiêu kinh tế chỉ được xét đến khi các chỉ tiêu kỹ thuật nêu trên đã được bảo đảm. Việc đánh giá chỉ tiêu kinh tế phải thông qua tính toán và so sánh tỷ mỉ giữa các phương án, từ đó mới có thể đưa ra được phương án tối ưu. Tùy quy mô của công trình lớn hay nhỏ mà các bước thiết kế có thể phân ra tỷ mỉ hoặc gộp một số bước với nhau. 2.2. Phương pháp tính toán kinh tế kỹ thuật. 2.2.1. Phương pháp thời hạn thu hồi vốn: Phương pháp này có thể viết dưới dạng: AB BA CC VV T    Giáo trình Môn Cung cấp điện 1 Khoa kỹ thuật điện – điện tử 11 Trong đó  VA ,VB là vốn đầu tư của phương án A, B.  CA ,CB là chi phí vận hành hàng năm của phương án A, B Hoặc viết dưới dạng hi phí Ctt như sau: vhdmtt CVkC  . Trong đó: kđm: hệ số hiệu quả định mức; Cvh: chi phí vận hành hàng năm. Phương pháp thời hạn thu hồi vốn đầu tư, ta tiến hành thực hiện theo các bước như sau: 1. Phân tích và loại phương án không thảo mãn yêu cầu kỹ thuật. 2. Lựa chọn các phương án đạt yêu cầu kỹ thuật đem ra so sánh. 3. Tình chi phí tính toán Ctt cho từng phương án. Để giảm khối lượng tính, cho phép chỉ tính toán đối với những phần khác nhau giữa các phương án. 4. Chọn phương án có Ctt = min. Đó la phương án tối ưu về mặt kinh tế, trên thực tế có khả năng Ctt của các phương án không chênh lệch nhau nhiều (bé hơn 10%) tức là nằm trong giới hạn độ chính xác của các phép tính, thì có thể coi tính kinh tế của các phương án là ngang nhau và chúng ta nên chọn phương án có vốn đầu tư nhỏ hơn hoặc có những ưu điểm nổi bật về mặt kinh tế. 2.2.2. Tính toán tổn thất kinh tế do ngừng cung cấp điện. Nếu kể đến độ tin cậy cung cấp điện, thì khi tính toán kinh tế kỹ thuật của các phương án nghiên cứu, ta phải quan tâm đến thiệt hại sản xuất do việc gián đoạn cung cấp điện gây nên. Khi đó, chi phí vân hành hàng năm phải tính đến tổn thất kinh tế do mất điện, tức là: min.  mdvhdmtt CCVkC Giáo trình Môn Cung cấp điện 1 Khoa kỹ thuật điện – điện tử 12 Ơû đây, chúng ta không xét đến những thiệt hại doo điện năng được cung cấp kém chất lượng (điện áp và tần số lệch quá giá trị cho phép) mà chỉ chú ý đến việc mất điện do các nguồn cung cấp kém tin cậy gây ra. Thiệt hại cho nền kinh tế quốc dân thường do những nguyên nhân sau đây:  Không sản xuất đủ sản phẩm.  Hư hỏng sản phẩm (một phần hay toàn phần) trong thời gian xí nghiệp bị cắt điện.  Hư hỏng thiết bị.  Rối loạn quá trình công nghệ có thể kéo dài một thời gian sau khi cung cấp điện trở lại.  Trả lương cho công nhân không có việc làm trong thời gian mất điện; trả lương hưu cho những người mất sức lao động do tai nạn khi mất điện và tiền trợ cấp cho những người mất sức lao động tạm thời. Việc thiệt hại kinh tế do việc ngừng cung cấp điện đối với xí nghiệp có thể xác định theo biểu thức: CTPNCmd . Với:  N: Số lần mất điện trong một năm.  T : Kỳ vọng toán của thời gian phục hồi cung cấp điện, đơn vị: giờ.  P : Kỳ vọng toán của phụ tải (kw).  C: Tổn thất kinh tế khi ngừng cung cấp một kwh điện. Số lần mất điện trong một năm N là một đại lượng ngẫu nhiên phụ thuộc vào các yếu tố như: sơ đồ đấu dây, chất lượng của các thiết bị điện và trình độ vận hành của nhân viên, số liệu này do kinh nghiệp vận hành thống kê lại mà có. Giáo trình Môn Cung cấp điện 1 Khoa kỹ thuật điện – điện tử 13 T – là thời gian trung bình cho một lần phục hồi cung cấp điện. Vì nguyên nhân mất điện rất nhiều và rât ngẫu nhiên nên thời gian phục hồi cung cấp điện cũng rất khác nhau, do vậy ta chỉ tính được trị số trung bình theo xác suất của nó mà thôi. P : được tính như sau: 8760 . maxmax PTP  Trong đó, Tmax thời gian sử dụng công suất lớn nhất Pmax, tính bằng giờ (h). Tuy vậy, cho đến nay vẫn chưa có phương pháp đáng tin cậy để đánh giá trị số Cmđ. Do đó ta chỉ tính tới nó trong trường hợp thật sự cần thiết. Tổn thất kinh tế do ngừng cung cấp điện chủ yếu được dùng để đánh giá kinh tế đối với phụ tải loại II, còn đối với phụ tải loại I và loại III không sử dụng chỉ tiêu này.  CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP VỀ NHÀ 1. Những yêu cầu khi thiết kế và trình tự các bước thiết kế cung cấp điện . 2. Hãy so sánh tính kinh tế của bốn phương án thực hiện cho cùng một công trình, vốn đầu tư và chi phí vận hành hàng năm như sau: V1 = 2,0 triệu đồng C1 = 1,8 triệu đồng. V2 = 3,0 triệu đồng C2 = 1,2 triệu đồng. V3 = 5,0 triệu đồng C3 = 0,8 triệu đồng. V4 = 7,5 triệu đồng C4 = 0,6 triệu đồng. Thời gian thu hồi vốn đầu tư phụ định mức là T=8 năm (tức à kđm=0,125). Giáo trình Môn Cung cấp điện 1 Khoa kỹ thuật điện – điện tử 14 3. Một mạng cáp có phụ tải lớn nhất là 3000KVA, hệ số công suất cos=0,85. Thời gian sử dụng công suất lớn nhất Tmax=3000h/năm. Mạng có đường dây dự phòng. Thời gian trung để phục hồi cung cấp điện là T1=1,5 giờ; số lần ngừng cung cấp điện N=0,08 (tức là 12,5 xảy ra một lần). Khi mạng không có dự phòng thì T =24 giờ. Hãy tính số điện năng không được cung cấp trong 1 năm. Giáo trình Mơn Cung cấp điện 1 Khoa kỹ thuật điện – điện tưû 15 CHƯƠNG 3: XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI ĐIỆN 3.1. Khái niệm chung. Khi thiết kế hệ thống cung cấp điện cho một cơng trình nào đĩ nhiệm vụ đầu tiên của chúng ta là xác định phụ tải điện của cơng trình ấy. Tuỳ theo qui mơ của cơng trình mà phụ tải điện phải được xác định theo phụ tải thực tế hoặc phải kể đến khả năng phát triển của xí nghiệp trong tương lai 5 năm, 10 năm hoặc lâu hơn nữa. Ví dụ xác định phụ tải điện cho một phân xưởng thì chủ yếu là dựa vào máy mĩc thực tế đặt trong phân xưởng đĩ, xác định phụ tải điện cho một xí nghiệp thì phải kể đến khả năng mỏ rộng của xí nghiệp trong tương lai gần. Như vậy xác định phụ tải điện là giải bài tốn dự báo phụ tải ngắn hạn hoặc dài hạn. Việc dự báo phụ tải dài hạn là một vấn đề lớn và phức tạp ở đây khơng trình bày, khi cần bạn đọc cĩ thể tham khảo ở tài liệu khác . Dự báo phụ tải ngắn hạn tức là xác định phụ tải của cơng trình ngay sau khi đi vào vận hành. Phụ tải đĩ gọi là phụ tải tính tốn Ptt. Người thiết kế cần biết phụ tải tính tốn để lựa chọn các thiết bị điện như: Máy biến áp, dây dẫn, thiết bị đĩng cắt bảo vệ v.vĐể tính tổn thất cơng suất, điện áp, chọn thiết bị bù v.v Như vậy phụ tải tính tốn là một số liệu quan trọng để thiết kế hệ thống cung cấp điện. 3.2. Đồ thị phụ tải. Đồ thị phụ tải đặc trưng cho sự tiêu dùng năng lượng điện của các thiết bị điện riêng lẻ, của phân xưởng cũng như của tồn xí nghiệp. Nĩ là một hàm theo thời gian và phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố như đặc điểm của quá trình cơng nghệ, chế độ vận hành v.v Đường biểu diễn sự thay đổi của phụ tải tác dụng P phụ tải phản kháng Q hoặc Giáo trình Mơn Cung cấp điện 1 Khoa kỹ thuật điện – điện tưû 16 dịng điện I theo thời gian gọi là đồ thị phụ tải tác dụng, phụ tải phản kháng và đồ thị phụ tải dịng điện. Đối với mỗi loại hộ tiêu thụ của một ngành cơng nghiệp đều cĩ thể đưa ra một dạng đồ thị phụ tải điển hình. Khi thiết kế nếu biết đồ thị phụ tải điển hình, ta sẽ cĩ căn cứ để chọn thiết bị điện và tính điện năng tiêu thụ. Lúc vận hành, nếu biết đồ thị phụ tải điển hình thì cĩ thể định phương thức vận hành các thiết bị sao cho kinh tế và hợp lý nhất. 3.2.1. Đồ thị phụ tải hàng ngày Là đồ thị phụ tải trong một ngày đêm 24 giờ. Trong thực tế vận hành cĩ thể dùng dụng đo tự ghi để vẽ đồ thị phụ tải, hay do nhân viên vận hành ghi lại sau từng khoảng thời gian nhất định. Để thuận lợi khi tính tốn đồ thị phụ tải được vẽ theo hình bậc thang như hình 2.1 Hình 2.1: Đồ thị phụ tải ngày a- Phụ tải tác dụng; b- Phụ tải phản kháng 1- Phụ tải thực tế; 2- Phụ tải ngày nghỉ 3.2.2. Đồ thị phụ tải hàng tháng Là đồ thị được xây dựng theo phụ tải tải trung bình hàng tháng. Nghiên cứu đồ thị phụ tải này ta cĩ thể biết được nhịp độ làm việc của các hộ tiêu thụ và từ đấy cĩ thể định ra lịch vận hành sửa chữa thiết bị hợp lý, đáp được yêu cầu thực tế sản xuất. 0 4 8 12 16 20 24h 20 40 60 80 P% 1 2 0 4 8 12 16 20 24h 60 80 Q% 1 2 40 a, b, Giáo trình Mơn Cung cấp điện 1 Khoa kỹ thuật điện – điện tưû 17 Hình 2.2: Đồ thị phụ tải tháng 3.2.3. Đồ thị phụ tải năm Là dạng đồ thị được xây dựng căn cứ vào đồ thị phụ tải điển hình của một ngày của mỗi mùa mà ta cĩ thể vẽ được đồ thị phụ tải năm (hình II-3:1,2,3). Nghiên cứu đồ thị phụ tải hàng năm ta biết được điện tiêu thụ hàng năm và thời gian sử dụng cơng suất lớn nhất Tmax. Những số liệu này được dùng để chọn dung lượng máy biến áp, chọn thiết bị điện và đánh giá mức độ sử dụng điện và tiêu hao điện năng. Hình 2.3: Đồ thị phụ tải năm 1. Đồ thị phụ tải điển hình của một ngày mùa hè 2. Đồ thị phụ tải điển hình của một ngày mùa đơng 3. Đồ thị phụ tải năm Giáo trình Mơn Cung cấp điện 1 Khoa kỹ thuật điện – điện tưû 18 3.3. Các đại lượng và hệ số tính toán. Thiết bị dùng điện hay cịn gọi là thiết bị tiêu thụ là những thiết bị tiêu thụ điiện năng như: Động cơ điện, lị điện, đèn điện v.v Hộ tiêu thụ là tập hợp các thiết bị điện của phân xưởng hay xí nghiệp hoặc của khu vực. Phụ tải điện là một đặc trưng cho cơng suất tiêu thụ của các thiết bị hoặc các hộ tiêu thụ điện năng. 3.3.1. Cơng suất định mức Pđm của một thiết bị tiêu thụ điện Là cơng suất ghi trên nhãn hiệu máy hay cơng suất ghi trong lý lịch máy. Đối với động cơ cơng suất định mức ghi trên nhãn máy chính là cơng suất cơ trên trục động cơ. Cơng suất đầu vào của động cơ gọi là cơng suất đặt. Vậy cơng suất đặt của động cơ là: Pđ = Pđm/đc Trong đĩ: đc- là hiệu suất định mức của động cơ. Vì đc= 0.8 0.9 khá cao nên để tính tốn đơn giản cho phép lấy Pđ= Pđm 3.3.2. Cơng suất đặt Pđ a- Đối với thiết bị chiếu sáng: cơng suất đặt là cơng suất tương ứng với số ghi trên đế hay bầu đèn b- Đối với các thiết bị điện làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại: Như cần trục, máy hàn, khi tính phụ tải điện của chúng, ta phải qui đổi về cơng suất định mức ở chế độ làm việc dài hạn, tức là qui đổi về chế độ làm việc cĩ hệ số tiếp điện %= 100%. Cơng suất qui đổi như sau:  Đối với động cơ: Pđ = Pđm  Đối với máy biến áp hàn : dm Giáo trình Mơn Cung cấp điện 1 Khoa kỹ thuật điện – điện tưû 19 Pđ = Sđm. cosđm Trong đĩ:  Pđ- cơng suất định mức đã qui đổi về chế độ làm việc dài hạn  Pđm, Sđm, cosđm, đm- là các tham số định mức đã cho trong lý lịch máy 3.3.3. Phụ tải trung bình Ptb Phụ tải trung bình là một đặc trưng tĩnh của phụ tải trong một thời gian nào đĩ, tổng phụ tải trung bình của các thiết bị cho ta căn cứ để đánh giá giới hạn dưới của phụ tải tính tốn. Trong thực tế phụ tải trung bình được tính theo cơng thức sau: ptb= P/ t ; qtb = Q/ t Trong đĩ :  P, Q - điện năng tiêu thụ trong khoảng thời gian khảo sát; ( kW.h, kVAR.h)  t - thời gian khảo sát. Phụ tải trung bình của 1 nhĩm thiết bị được tính theo cơng thức sau: Ptb = pi ; Qtb= qi Biết phụ tải trung bình cĩ thể đánh giá được mức độ sử dụng thiết bị, mức độ khai thác thiết bị. Phụ tải trung bình là số liệu quan trọng để xác định phụ tải tính tốn, tính tổn hao điện năng v.vThơng thường phụ tải trung bình được xác định ứng với một ca làm việc, một tháng hoặc một năm. 3.3.4. Phụ tải cực đại Pmax Phụ tải cực đại Pmaxđược chia làm 2 nhĩm: a. Phụ tải cực đại Pmax: Là phụ tải trung bình lớn nhất trong khoảng thời gian tương đối ngắn (thường lấy bằng 5,10 hoặc 30 ph) ứng với ca làm việc lớn nhất trong ngày. Đơi khi người ta dùng phụ tải cực đại được xác định như trên làm phụ tải tính tốn, tính tổn thất cơng suất lớn nhất, để lựa chọn các thiết bị, chọn dây dẫn và cáp theo điều kiện mật độ dịng kinh tế v.v dm Giáo trình Mơn Cung cấp điện 1 Khoa kỹ thuật điện – điện tưû 20 b. Phụ tải đỉnh nhọn Pđn: Là phụ tải cực đại xuất hiện trong khoảng thời gian 1-2s. Phụ tải đỉnh nhọn được dùng để kiểm tra dao động điện áp, điều kiện khởi động của động cơ, kiểm tra điều kiện làm việc của cầu chì, tính dịng khởi động của rơ le bảo vệ 3.3.5. Phụ tải tính tốn Ptt Phụ tải tính tốn là số liệu cơ bản dùng để thiết kế cung cấp điện. Phụ tải tính tốn Ptt là phụ tải giả thiết lâu dài khơng đổi tương đương với phụ tải thực tế (biến đổi ) về mặt hiệu ứng nhiệt lớn nhất. Nĩi một cách khác phụ tải tính tốn cũng làm nĩng dây dẫn lên tới nhiệt độ bằng nhiệt độ lớn nhất do phụ tải phụ tải thực tế gây ra. Như vậy nếu chọn các thiết bị điện theo phụ tải tính tốn thì cĩ thể đảm bảo an tồn (về mặt đốt nĩng) cho các thiết bị đĩ trong mọi trạng thái vận hành. Quan hệ giữa phụ tính tốn với các phụ tải khác được nêu trong bất đẳng thức sau: Ptb Ptt  Pmax Phụ tải tính tốn thường được lấy bằng phụ tải trung bình của phụ tải lớn nhất xuất hiện trong khoảng 30 phút. 3.3.6. Hệ số sử dụng ksd: Là tỉ số của phụ tải tính toán trung bình với công suất đặt hay công suất định mức của thiết bị trong một khoảng thời gian khảo sát (giờ, ca, hoặc ngày đêm,)  Đối với một thiết bị: ksd =Ptb / Pđm  Đối với một nhĩm cĩ n thiết bị: ksd =Ptb / Pđm = Nếu cĩ đồ thị phụ tải như thì hệ số sử dụng được tính theo cơng thức sau:   n 1i dmi n 1i tbi p/p Giáo trình Mơn Cung cấp điện 1 Khoa kỹ thuật điện – điện tưû 21 Hệ số sử dụng nĩi lên mức độ sử dụng, mức độ khai thác cơng suất thiết bị điện trong một chu kỳ làm việc. Hệ số sử dụng là một số liệu quan trọng để tính phụ tải tính tốn. 3.3.7. Hệ số phụ tải kpt Hệ số phụ tải cịn gọi là hệ số mang tải là hệ số giữa cơng suất thực tế với cơng suất định mức, thường ta phải xét hệ số mang tải trong khoảng thời gian nào đĩ, vì vậy: kpt = Ptt / Pđm = Ptb / Pđm Nếu cĩ đồ thị phụ tải như trên thì ta cũng cĩ thể tính hệ số phụ tải theo cơng thức trên. Hệ số phụ tải cũng nĩi lên mức độ sử dụng, mức độ khai thác thiết bị trong thời gian đang xét 3.3.8. Hệ số cực đại kmax Hệ số cực đại là tỉ số giữa phụ tải tính tốn và phụ tải trung bình trong khoảng thời gian đang xét kmax = Ptt / Ptb Hệ số cực đại thường được tính ứng với ca làm việc cĩ phụ tảilớn nhất , nĩ phụ thuộc vào hệ số thiết bị hiệu quả nhq , hệ số sử dụng ksd và các yếu tố đặc trưng cho các thiết bị làm việc trong nhĩm . Cơng thức tính kmax rất phức tạp, trong thực tế để tính kmax người ta dựa vào )t...tt(P tP...tPtP k n21dm nn2211 sd    Giáo trình Mơn Cung cấp điện 1 Khoa kỹ thuật điện – điện tưû 22 đường cong kmax = f( ksd, nhq) hoặc tra bảng. Hệ số kmax thường tính cho phụ tải tác dụng. 3.3.9. Hệ số nhu cầu knc Là tỉ số giữa phụ tải tính tốn với cơng suất định mức: knc = Ptt / Pđm= kmax. ksd 3.3.10. Hệ số thiết bị hiệu quả nhq Số thiết bị hiệu quả nhq là số thiết bị giả thiết cĩ cùng cơng suất và chế độ làm việc, chúng địi hỏi phụ tải bằng phụ tải tính tốn của nhĩm phụ tải thực tế ( gồm các thiết bị cĩ chế độ làm việc và cơng suất khác nhau ) cơng thức để tính nhq như sau: Khi số thiết bị dùng điện trong nhĩm n 5 tính nhq theo cơng thức trên khá phiền phức, vì vậy trong thực tế người ta tìm nhq theo bảng hoặc theo đường cong cho trước, trình tự tính như sau: n* = n1/ n ; P* = P1/ P Trong đĩ:  n- số lượng thiết bị trong nhĩm;  n1- số thiết bị cĩ cơng suất khơng nhỏ hơn một nửa cơng suất của thiết bị cĩ cơng suất lớn nhất;  P và P1 - tổng cơng suất tương ứng với n và n1 thiết bị; Sau khi tính được n* và P* thì tra bảng hoặc đường cong để tìm từ đĩ tính nhq theo cơng thức: Số thiết bị hiệu quả là một trong những số liệu quan trọng để xác định phụ tải tính tốn. 3.4. Các phương pháp xác định phụ tải tính toán.    n 1i 2 dmi 2 n 1i dmihq )p(/)p(n * hqn n.nn *hqhq  Giáo trình Mơn Cung cấp điện 1 Khoa kỹ thuật điện – điện tưû 23 Phụ tải điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố: Như cơng suất và số lượng các máy, chế độ vận hành của chúng, qui trình cơng nghệ sản xuất, trình độ vận hành của cơng nhân v.v Vì vậy để xác định chính xác phụ tải tính tốn là một nhiệm vụ rất khĩ khăn nhưng quan trọng. Bởi vì nếu phụ tải tính tốn được xác định nhỏ hơn phụ tải thực tế thì sẽ giảm tuổi thọ các thiết bị, cĩ khi dẫn tới cháy nổ rất nguy hiểm. Nếu phụ tải tính tốn lớn hơn phụ tải thực tế nhiều thì các thiết bị được chọn sẽ quá lớn so với yêu cầu, do đĩ gây lãng phí. Do tính chất quan trọng như vậy nên từ trước tới nay đã cĩ nhiều cơng trình nghiên cứu và cĩ nhiều phương pháp tính phụ tải điện. Song vì phụ tải điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố cho nên cho đến nay chưa cĩ phương pháp nào hồn tồn chính xác và tiện lợi. Những phương pháp đơn giản, tính tốn thuận tiện, thường cho kết quả khơng thật chính xác. Ngược lại nếu độ chính xác được nâng cao thì phương pháp tính lại phức tạp. Vì vậy tuỳ theo giai đoạn thiết kế, tuỳ theo yêu cầu cụ thể mà chọn phương pháp tính cho thích hợp. Sau đây sẽ trình một số phương pháp xác định phụ tải tính tốn thường dùng nhất. 3.4.1. Xác định phụ tải tính tốn theo cơng suất đặt và hệ số nhu cầu Để tính phụ tải tính tốn theo phương pháp này người ta thường tiến hành chia phụ tải thành các nhĩm sau :  Nhĩm các phụ tải cùng loại  Nhĩm các phụ tải cùng dây truyền cơng nghệ  Nhĩm các phụ tải cùng khu vực cơng tác (cùng vị trí địa lý) v.v Cơng thức tính như sau : Ptt = knc Qtt = Ptt tg cos 22 tt tttttt P QPS  Một cách gần đúng cĩ thể lấy Pđ = Pđm do đĩ:   n 1i dip Giáo trình Mơn Cung cấp điện 1 Khoa kỹ thuật điện – điện tưû 24 Ptt = knc Trong đĩ:  Pđi, Pđmi : Cơng suất đặt và cơng suất định mức của phụ tải thứ i  Ptt, Qtt, Stt : Cơng suât tác dụng, cơng suất phản kháng, cơng suất tồn phần tính tốn của nhĩm thiết bị; kW, kVAr, kVA;  n: số thiết bị trong nhĩm; Nếu hệ số cos của các thiết bị trong nhĩm khơng giống nhau thì phải tính hệ số cơng suất trung bình theo cơng thức: costb = Hệ số nhu cầu của các máy khác nhau cho trong các sổ tay cung cấp điện. Phương pháp hệ số nhu cầu cĩ ưu điểm đơn giản, thuận tiện. Vì thế nĩ là một trong các phương pháp được dùng rộng rãi. Nhược điểm chủ yếu của phương pháp là kém chính xác. Vì hệ số nhu cầu tra trong sổ tay là một số liệu cố định cho trước khơng phụ thuộc vào chế độ vận hành và số thiết bị trong nhĩm. Trong lúc đĩ, ta cĩ knc = ksd. kmax cĩ nghĩa là phụ thuộc vào chế độ vận hành và số thiết bị trong nhĩm. Vì vậy, nếu chế độ vận hành và số thiết bị trong nhĩm thay đổi nhiều thì kết quả tính phụ tải tính tốn theo hệ số nhu cầu khơng chính xác. 3.4.2. Phương pháp suất phụ tải trên một đơn vị diện tích. Cơng thức tính như sau: Ptt = p0. F, Trong đĩ:  p0 : Suất phụ tải trên 1m 2diện tích sản xuất kw/m2(cĩ thể được tra trong các sổ tay).  F: Diện tích sản xuất m2 (tức là diện tích dùng để đặt máy sản xuất ) Phương pháp này chỉ cho kết quả gần đúng, vì vậy nĩ thường dùng trong giai   n 1i dmip n21 nn2211 p...pp cosp...cospcosp   Giáo trình Mơn Cung cấp điện 1 Khoa kỹ thuật điện – điện tưû 25 đoạn thiết kế sơ bộ và cũng được dùng để tính phụ tải các phân xưởng cĩ mật độ máy mĩc sản xuất phân bố tương đối đều, như phân xưởng gia cơng cơ khí, dệt, sản xuất ơtơ, vịng bi v.v 3.4.3. Phương pháp suất tiêu hao trên một đơn vị sản phẩm. Cơng thức tính: Ptt = Trong đĩ:  M: Số đơn vị sản phẩm được sản xuất ra trong 1năm;  W0: Suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm;  Tmax: Thời gian sử dụng cơng suất lớn nhất; h Phương pháp này thường dùng để tính tốn cho các thiết bị điện cĩ đồ thị phụ tải ít biến đổi: Như quạt giĩ, bơm nước, máy nén khí, thiết bị điện phân v.vKhi đĩ phụ tải tính tốn gần bằng phụ tải trung bình và kết quả tương đối chính xác. 3.4.4. Xác định phụ tải tính tốn theo hệ số cực đại kmax và cơng suất trung bình (cịn gọi là phương pháp thiết bị hiệu quả nhq) Khi cần nâng cao độ chính xác của phụ tải tính tốn thì nên dùng phương pháp tính theo hệ số cực đại: Cơng thức tính: Ptt = kmax . ksd.Pđm Trong đĩ:  Pđm- Cơng suất định mức, kw  ksd- Hệ số sử dụng được tra trong các sổ tay cung cấp điện  kmax - Hệ số cực đại được tính theo đường cong kmax = f( ksd, nhq ) hoặc tra bảng. Phương pháp này cho kết quả tương đối chính xác vì khi xác định số thiết bị hiệu quả, ta đã xét đến một loạt các yếu tố quan trọng như ảnh hưởng của số lượng max 0 T W.M Giáo trình Mơn Cung cấp điện 1 Khoa kỹ thuật điện – điện tưû 26 thiết bị trong nhĩm, số thiết bị cĩ cơng suất lớn cũng như sự khác nhau về chế độ làm việc của chúng. Khi tính phụ tải theo phương pháp này, trong một số trường hợp cụ thể cĩ thể dùng các cơng thức gần đúng sau : 1. Trường hợp n3 và nhq 4 phụ tải tính tốn được tính theo cơng thức: Ptt = Đối với thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại thì: Stt = 2. Trường hợp n3 và nhq  4 phụ tải tính tốn được xác định theo cơng thức: Ptt = Trong đĩ:  kpt - Là hệ số phụ tải của từng máy, nếu khơng cĩ số liệu chính xác thì hệ số phụ tải cĩ thể được lấy gần đúng như sau:  kpt = 0,9 đối với thiết bị làm việc ở chế dộ dài hạn;  kpt = 0,75 đối với thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại; 3. Đường cong kmax = f( ksd , nhq ) chỉ cho đến trị số nhq = 300. Nếu nhq 300 và ksd  0.5 thì lấy hệ số cực đại kmax được ứng với nhq = 300. Cịn khi nhq 300 và ksd  0.5 thì: Ptt = 1,05. ksd. Pđm 4. Đối với các thiết bị cĩ đồ thị phụ tải bằng phẳng (như các máy bơm, quạt, máy nén khí v.v...) phụ tải tính tốn cĩ lấy bằng phụ tải trung bình Ptt = Ptb = ksd. Pđm 5. Nếu trong mạng cĩ các phụ tải 1 pha thì phải cố gắng phân phối đều các thiết bị đĩ lên 3 pha của mạng.   n 1i dmip 875.0 .S dmdm    n 1i dmipt p.k Giáo trình Mơn Cung cấp điện 1 Khoa kỹ thuật điện – điện tưû 27 3.5. Xác định phụ tải tính toán cho các phụ tải đặc biệt. 3.5.1. Tính phụ tải tính toán cho thiết bị một pha Nếu trong mạng có các thiết bị điện một pha thì ta phải phân phối các thiết bị đó lên ba pha của mạng sao cho mức độ không cân bằng giữa các pha là ít nhất. Khi đó: a. Nếu tại điểm cung cấp (tủ phân phối, đường dây chính v.v) phần công suất không cân bằng bé hơn 15% tổng công suất tại điểm đó thì các thiết bị một pha được coi như thiết bị ba pha có công suất tương đương. Tức là:   bangcanbangcankhong PP 15,0 Thì phụ tải không cân bằng được tính như phụ tải cân bằng. b. Nếu phần công suất không cân bằng lớn hơn 15% tổng công suất các thiết bị ở điểm xét, thì phụ tải tính toán quy đổi về ba pha Ptt (3 pha) của các thiết bị một pha được tính như sau:  Trường hợp thiết bị một pha nối vào điện áp pha của mạng thì: Ptt (3 pha) = 3P1 pha (max) Với P1 pha (max): Tổng công suất các thiết bị một pha của pha có phụ tải lớn nhất.  Trường hợp thiết bị một pha nối vào điện áp dây của mạng thì: phaphatt PP 1)3( .3  Trường hợp trong mạng vừa có thiết bị một pha nối vào điện áp pha, vừa có thiết bị một pha nối vào điện áp dây, thì ta phải quy đổi các thiết bị nối vào điện áp dây thành thiết bị nối vào điện áp pha. 3.5.2. Tính phụ tải đỉnh nhọn Phụ tải đỉnh nhọn là phụ tải cực đại xuất hiện trong thời gian ngắn (trong khoảng Giáo trình Mơn Cung cấp điện 1 Khoa kỹ thuật điện – điện tưû 28 một vài giây). Phụ tải đỉnh nhọn thường được tính dưới dạng dòng điện đỉnh nhọn (Iđn). Dòng điện này thường được dùng để kiểm tra sụt áp khi mở máy, tính toán chọn các thiết bị bảo vệ, Đối với một máy bị thì dòng đỉnh nhọn là dòng mở máy. Còn đối với nhóm thiết bị thì dòng đỉnh nhọn xuất hiện khi máy có dòng điện mở máy lớn nhất trong nhóm khởi động, còn các máy khác làm việc bình thường. Do đó dòng đỉnh nhọn được tính theo công thức sau: Iđn = Ikđ = Kmm* Iđm (Đối với một thiết bị). = Ikđmax+ Itt –Ksd*Iđmmax (Đối với một nhóm thiết bị). Trong đó: -Kmm : Là hệ số mở máy - Ikđmax : Là dòng khởi động của thiết bị có dòng khởi động lớn nhất trong nhóm. - Ksd : Hệ số sử dụng của thiết bị. - Itt : Là dòng điện tính toán của nhóm. + Với động cơ KĐB, rotor lồâng sóc thì Kmm = 57 + Động cơ DC hoặc KĐB rotor dây quấn thì Kmm = 2,5 + Đối với MBA và lò hồ quang thì Kmm  3. 3.6. Lựa chọn phương pháp xác định phụ tải tính tóan Trong phần trình bày các phương pháp xác định phụ tải tính tóan, ta thấy mỗi phương pháp đều có ưu khuyết điểm và phạm vi ứng dụng của nó .Vì vậy để chọn một phương nào đó thì còn phụ thuộc rất nhiều vào từng lọai công trình ,cách bố trí các trang thiết bị vvv Sau đây là một vài hướng dẫn về cách chọn phương pháp tính: a. Khi tính phụ tải tính tóan cho từng nhóm máy ở mạng điện áp thấp (< 1000V )thì nên dùng phương pháp tính theo hệ số cực đại Kmax ,bởi vì phương pháp nầy cho kết quả tương đối chính xác . Giáo trình Mơn Cung cấp điện 1 Khoa kỹ thuật điện – điện tưû 29 b. Khi phụ tải phân bố đều trên diện tích sản xuất ,hoặc có số liệu chính xác về suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm thì có thể dùng phương pháp “suất phụ tải trên một đơn vị sản xuất” hoặc phương pháp “suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm “ để tính phụ tải tính tóan .Các phương pháp trên cũng thường được dùng trong giai đọan tính sơ bộ để ước lượng phụ tải cho hộ tiêu thụ . c. Trong giai đọan thiết kế sơ bộ thường phải đánh giá phụ tải chung của cả hộ tiêu thụ (Phân xưỡng ,xí nghiệp ,khu vực ,thành phố .)Trong trường hợp nầy nên dùng phương pháp hệ sô nhu cầu knc . 3.6. Trình tự tính toán phụ tải điện ở các cấp của hệ thống điện. Bước 1 : Thu thập dữ liệu ban đầu  Nhiệm vụ,mục đích thiết kế cung cấp điện  Đặc điểm quá trình công nghệ của công trình sẽ được cung cấp điện  Dữ liệu về nguồn điện : công suất,hướng cấp điện, sơ đồ mặt bằng xây dựng vị trí lắp đặt các thiết bị tiếu thụ điện .  Dữ liệu về phụ tải: công suất, phân bố, phân loại hộ tiêu thụ. Bước 2 : Xác định tâm phụ tải tính tóan  Mục đích của việc xác định tâm phụ tải là để đặt các tủ phân phối hay các tủ động lực nhằm cung cấp điện với tổn thất điện áp và tổn thất công suất nhỏ,chi phí kim lọai màu hợp lý .Tuy nhiên việc lựa chọn cuối cùng còn phụ thuộc vào các yếu tố khác như : Đảm bảo tính mỹ quan, thuận tiện và an tòan trong thao tác cũng như sửa chửa, bảo trì được thuận tiện .v.v.. Bước 3: Tính phụ tải tính toán  Danh mục thiết bị điện Giáo trình Mơn Cung cấp điện 1 Khoa kỹ thuật điện – điện tưû 30  Tính phụ tải động lực  Tính phụ tải chiếu sáng Bước 4: Chọn trạm biến áp  Dung lượng, số lượng, vị trí của trạm biến áp, trạm phân phối  Số lượngvị trí của tủ phân khối, tủ động lực ở mạng hạ áp Bước 5 : Vạch sơ đồ đi dây  Mạng hạ áp  Sơ đồ nối dây của trạm biến áp, tủ phân phối và các tủ động lực Bước 6 : Lựa chọn dây dẫn và kiểm tra sụt áp  Từ MBA đến tủ phân phối  Từ tủ phân phối đến các tủ động lực  Từ tủ động lực đến các thiết bị tiêu thụ điện Bước 7: Tính toán ngắn mạch  Tính toán ngắn mạch 1 pha  Tính tóan ngắn mạch 3 pha Bước 8: Lựa chọn các thiêùt bị bảo vệ  Lựa chọn Cầu dao ,cầu chì ,thanh góp  Lựa chọn Aùp tô mát Bước 9 : Tính tóan và lựa chọn thiết bị bù công suất phản kháng  Bù nền  Bù nhóm  Bù riêng Bước 10 : Tính toán nối đất an tòan  Lựa chọn sơ đồ nối đất Giáo trình Mơn Cung cấp điện 1 Khoa kỹ thuật điện – điện tưû 31  Lắp đặt và tính tóan điện cực nối đất Bước 11 : Tính tóan chống sét  Các dạng chống sét  Tính toán chống sét  Vẽ sơ đồ mặt bằng bảo vệ chống sét 3.8. Xác định tâm phụ tải điện. 3.8.1. Mục đích Để định vị các tủ phân phối ,tủ động lực của một phân xưỡng ,vài phân xưỡng hoặc của tòan bộ nhà máy ,nhằm cung cấp điện với tổn thất điện áp và tổn thất công suất nhỏ chi phí kim lọai màu hợp lý .Tuy nhiên việc lựa chọn cuối cùng còn phụ thuộc vào các yếu tố khác như đảm bảo tính mỹ quan ,thuận tiện và an tòan trong thao tác ,sửa chửa ,bảo trì được dễ dàng . Trong một số trường hợp để đơn giản công việc tính toán thì ta chỉ cần xác định tâm phụ tải cho các vị trí đặt tủ phân phối. Còn vị trí đặt tủ động lực thì chỉ cần xác định một cách tương đối bằng ước lượng sao cho vị trí đặt tủ nằm cân đối trong nhóm thiết bị và ưu tiên gần các động cơ có công suất lớn. 3.8.2. Công thức xác định 1 1 1 1 . ; n n i đmi i đmi i i n n đmi đmi i i x P y P X Y P P           Trong đó : + x ,y : Là tọa độ của các thiết bị + X ,Y : Tọa độ của tủ phân phối và tủ động lực + Pđm : Là công suất định mức của các thiết bị (Kw) . Sau khi xác định tâm phụ tải ta tiến hành vạch sơ đồ đi dây và định vị sơ bộ các tủ Giáo trình Mơn Cung cấp điện 1 Khoa kỹ thuật điện – điện tưû 32 động lực và tủ phân phối trên mặt bằng với các yêu cầu sau :  Tủ phân phối và tủ chiếu sáng nên đặt gần các cửa chính ra vào  Các tủ động lực đặt ở vị trí trung tâm của nhóm thiết bị sau cho không cản lối đi dễ thao tác ,tiết kiệm được dây dẫn và ưu tiên gần các thiết bị có công suất lớn .  Các thiết bị được liên thông với nhau nhưng không được vượt quá 3 máy và tổng công suất của 3máy đó không vượt quá 12KW 3.9. Dự báo phụ tải điện Phụ tải điện của xí nghiệp tăng lên không ngừng thường do các nguyên nhân như: tăng dung lượng do phát triển hợp lý hóa việc tiêu thụ điện năng hoặc cần hoàn thiện và xây lắp thêm các thiết bị công nghệ, do vậy cần tính đến sụ phát triển của phụ tải này về sau. Thông thường có ba loại dự báo chủ yếu:  Dự báo tầm ngắn: Khoảng 1 - 2 năm.  Dự báo tầm vừa: khoảng 3 - 10 năm.  Dự báo tầm xa hay dài hạn: khoảng 15 – 20 năm và dài hơn. Các dự báo tầm ngắn sai số cho phép khoảng 5% đến 10%, tầm vừa và dài sai số cho phép khoảng 10% đến 20%. Đối với dự báo tầm xa có tính chất chiến lược thì chỉ nêu lên những phương hướng phát triển chủ yếu mà không yêu cầu xác định các chỉ tiêu cụ thể. Ngoài các loại dư báo như trên, ta còn gặp dự báo điều độ, tầm dự báo khoảng vài giờ, vài ngày, vài tuần lệ phục vụ cho công tác vận hành của xí nghiệp, các hệ thống điện, sai số cho phép khoảng 3% đến 5%. Ngày nay có nhiều phương án dự báo phụ tải điện như: 3.9.1. Phương pháp tính hệ số vượt trước. Giáo trình Mơn Cung cấp điện 1 Khoa kỹ thuật điện – điện tưû 33 Phương pháp này giúp ta thấy được khuynh hướng phát triển của nhu cầu và sơ bộ cân đối nhu cầu này với nhịp độ phát triển của nền kinh tế quôc dân. Phương pháp này chỉ nói lên một xu thế phát triển với một mức độ chính xác nào đó và trong tương lai, xu thế này còn chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố như tiên bộ kỹ thuật, điện năng được sử dụng ngày càng nhiều hoặc cơ cấu kinh tế không ngừng thay đổi 3.9.2. Phương pháp tính trực tiếp Nội dung của phương pháp này là xác định nhu cầu điện năng của năm dự báo, dựa trên tổng sản lượng kinh tế của các ngành của năm đó và suất tiêu hao điện năng của từng loại sản phẩm. Phương pháp này cho ta kết quả chính xác với điều kiện nền kinh tế phát triển có kế hoạch và ổn định. Phương pháp này thường dùng cho các dự báo ngắn hạn. 3.9.3. Phương pháp ngoại suy theo thời gian. Phương pháp này nghiên cứu sự diễn biến của nhu cầu điệnnăng trong thời gian quá khứ tương đối ổn định để tìm ra quy luật nào đó, rồi dùng nó dự để đoán tương lai. Sự phát triển phụ tải cực đại có thể mô tả tương đối chính xác theo luật tuyến tính sau: Stt = Stt0(1+1 .t) Nhu cầu điện năng diển biến theo quy luật hàm số mũ: At = A0 (1+2) t Trong đó: At : điện năng dự báo ở năm thứ t A0 : điện năng năm chọn dự báo 2: là tốc độ phát triển bình quân hàng năm. Giáo trình Mơn Cung cấp điện 1 Khoa kỹ thuật điện – điện tưû 34 t: thời gian dự báo. Ưu điểm của phương pháp này là kết quả sẽ khá chính xác nếu tương lai không bị nhiễu. Ngoài các phương pháp dự báo như trên, ta còn có các phương ohap1 nghiên cứu khác như: Phương pháp tương quan, phương pháp đối chiếu, phương pháp chuyên gia  CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP VỀ NHÀ 1. Phụ tải điện của xí nghiệp là gì ? Thế nào là đồ thị phụ tải điện ? Đồ thị phụ tải điện đặc trưng cho cái gì ? 2. Cĩ mấy loại đồ thị phụ tải điện ? Mục đích của việc xây dựng các loại đồ thị phụ tải điện để làm gì ? 3. Các tham số đặc trưng của phụ tải điện là gì ? 4. Phụ tải tính tốn là gì ? Mục đích của việc xác đích phụ tải tính tốn của xí nghiệp ? Các phương pháp xác định phụ tải tính tốn, ưu nhược điểm và phạm vi ứng dụng của các phương pháp đĩ ? 5. Yêu cầu xác định phụ tải điện của nhĩm máy cơng cụ cĩ các số liệu cho ở bảng sau: TT Tên máy Số lượng Uđm (v) Pđm (KW) Cos Đặc điểm 1 Cần trục 1 380 14 0,8 kđ % = 36 2 Biến áp hàn 1 380 12 0,4 kđ % = 49 3 Máy mài thơ 2 380 10 0,85 Giáo trình Mơn Cung cấp điện 1 Khoa kỹ thuật điện – điện tưû 35 4 Máy mài tinh 2 380 7 0,85 5 Máy tiện 3 380 5,5 0,7 6 Máy khoan 3 380 4,5 0,85 7 Quạt giĩ 1 380 1,7 0,82 6. Hãy xác định phụ tải tính tốn của phân xưởng phục vụ cho cơng tác sửa chữa, cĩ các số liệu cho ở bảng sau: TT Tên máy Số lượng Uđm (v) Pđm (KW) Cos 1 Máy tiện đứng 1 380 15 0,8 2 Máy khoan đứng 1 380 4 0,8 3 Máy khoan bàn 1 220 0,6 0,85 4 Biến áp hàn kđ % = 25 1 380 24 kVA 0,4 5 Máy mài 1 380 2,8 0,8 6 Máy đột dập 24 tấn 1 380 15 0,8 7. Xác định phụ tải tính tốn của một phân xưởng sàng mỏ, cĩ các phụ tải cho ở bảng sau: TT Tên máy Số lượng Uđm (v) Pđm (KW) Cos Hiệu suất đm 1 Băng tải 8 380 30 0,84 0,9 2 Sàng 4 380 10 0,86 0,9 3 Động cơ cấp liệu 1 220 11 0,86 0,85 4 Bơm cấp liệu 1 380 2,8 0,86 0,89 Giáo trình Mơn Cung cấp điện 1 Khoa kỹ thuật điện – điện tưû 36 CHƯƠNG 4: SƠ ĐỒ VÀ KẾT CẤU MẠNG HẠ ÁP 4.1. Khái niệm chung. Sơ đồ đi dây trong hệ thống cung cấp điện có thể nói đó là xương sống trong hệ thống cung cấp điện ,bởi vì nó ảnh hưởng trực tiếp tới việc vận hành ,khai thác và phát huy hiệu quả của hệ thống cung cấp điện .Do tính chất quan trọng của nó ,khi thiết kế cung cấp điện cho một công trình nào đó thì sơ đồ đi dây thỏa mãn một số yêu cầu sau :  Đảm bảo chất lượng điện  Đảm bảo độ tin cậy ,tính cung cấp điện liên tục ,phù hợp với yêu cầu phụ tải  Thuận tiện trong vận hành ,lắp ráp và sửa chửa  Vốn đầu tư thấp 4.2. Sơ đồ nối dây mạng hạ áp. Có ba dạng sơ đồ chính + Sơ đồ hình tia + Sơ đồ phân nhánh (Còn gọi là sơ đồ đường dây trục chính) + Sơ đồ mạch vòng 4.2.1. Sơ đồ hình tia Giáo trình Mơn Cung cấp điện 1 Khoa kỹ thuật điện – điện tưû 37 Hình 4.1: Sơ đồ hình tia a. Ưu điểm : Nối dây rõ ràng ,mỗi hộ dùng điện được cung cấp từ một đường dây do đó chúng ít ảnh hưởng lẫn nhau ,độ tin cậy cung cấp điện tương đối cao dễ thực hiện các biện pháp bảo vệ và tự động hóa ,dễ vận hành bảo quản . b. Nhược điểm : Vốn đầu tư lớn ,vì vậy sơ đồ nối dây hình tia thường được dùng khi cung cấp điện cho ác hộ tiêu thụ điện lọai 1 loại 2 4.2.2. Sơ đồ phân nhánh Hình 4.2: Sơ đồphân nhánh Giáo trình Mơn Cung cấp điện 1 Khoa kỹ thuật điện – điện tưû 38 a. Ưu điểm :Vốn đầu tư thấp b. Nhược điểm : Nối dây phức tạp ,nhiều hộ được cung cấp trên cùng đường dây do đó các hộ nầy bị ảnh hưởng lẫn nhau vì vậy việc cung cấp điện kém liên tục, do đó dạng nầy thướng cung cấp cho hộ lọai 2 và lọai 3 4.2.3. Sơ đồ mạch vòng Hình 4.3: Sơ đồ mạch vòng a. Ưu điểm : Hạn chế sự mất điện ở các phụ tải khi có sự cố sửa chữa ở một đọan đường dây b. Nhược điểm : Khó chọn chính xác thiết bị bảo vệ đường dây ,vận hành phức tạp . 4.3. Hệ thống mạng hạ áp: 4.3.1. Sơ đồ đi dây cung cấp điện cho khu vực đô thị Đô thị bao gồm thành phố lớn ,nhỏ và thị trấn.Nguồn điện năng thường sử dụng cho đô thị là 10KV và 22KV .Mỗi thành phố tùy theo lớn nhỏ có thể được cung cấp 1 ,2 hoặc nhiều trạm biến áp trung gian . Để tăng độ tin cậy cung cấp điện ,lưới trung áp thành phố thường có cấu Giáo trình Mơn Cung cấp điện 1 Khoa kỹ thuật điện – điện tưû 39 trúc mạch vòng kín vận hành hở .Để đảm bảo an tòan mỹ quan đô thị ,lưới cung cấp điện trong thành phố ,cà trung áp và hạ áp ,nên dùng cáp ngầm và các trạm biến áp phân phối nên dùng kiể trạm xây (còn gọi là trạm kín ). Trên hình 4.4 giới thiệu một phương án cấp điện cho thành phố nhỏ bằng hai trạm biến áp trung gian T1 và T2 (110 / 22KV) ,mỗi trạm có nhiệm vụ cấp điện cho một nữa thành phố bằng 2 mạch vòng cáp ngầm 22KV . Hình 4.4: Sơ đố cấp điện mạch vòng Trên sơ đồ nguyên lý mạch vòng trung áp (Hình 4.5) .Mạch cáp ngầm nhận điện từ 2 phân đọan thanh góp 22KV của trạm biến áp trung gian và cấp điện cho trạm biến áp phân phối đấu vào mạch vòng .Bình thường điểm giữa mạch vòng điểm K hở ,mỗi nữa mạch vòng làm việc độc lập cấp điện cho 4 trạm biến áp phân phối. Giả sử có sự cố trên 2 trạm B3 và B4 ,thiết bị đóng cắt tại 1và 2 mở ra tách phần cáp bị sự cố ra khỏi lưới để sửa chữa điểm K đóng lại chuyển nhiệm vụ cấp điện cho B3 và B4 từ nựa mạch vòng I sang nữa Hình 1 Giáo trình Mơn Cung cấp điện 1 Khoa kỹ thuật điện – điện tưû 40 Hình 4.5: Sơ đồ mạch vòng kín, vận hành hở mạch vòng II .Như vậy dù xãy ra sự cố từ bất kỳ đọan cáp nào trên mạch vòng ,các trạm biến áp phân phối vẫn không bị mất điện . Lưới cung cấp điện cho thị trấn do yêu cầu về độ tin cậy và mỹ quan không cao lắm chỉ cần dùng các đường dây trên không hở trung áp cấp điện cho các trạm biến áp phân phối ,lưới hạ áp cũng dùng các đường dây trên không . Đối với lưới điện đô thị cần hạn chế cáp ngầm và cả đường dây trên không vượt qua đường giao thông ,vì thế mỗi trạm biến áp phân phối chỉ nên cấp điện cho các hộ tiêu thụ nằm trên cùng một phía đường .Tùy theo điều kiện cụ thể có thể đặt trạm tại các góc phố hoặc giữa dãy phố . Hình 4.6: Sơ đồ mạch cáp ngầm 4.3.2. Sơ đồ đi dây cung cấp điện cho khu vực nông thôn Ở nông thôn ,mỗi huyện thường đươc cấp điên từ 1 hoặc 2 trạm biến áp trung Hình 3 Hình 2 Giáo trình Mơn Cung cấp điện 1 Khoa kỹ thuật điện – điện tưû 41 gian .Có cấp điện áp 10KV và 35KV thích hợp cho lưới trung áp nông thôn hiện nay. Do điều kiện địa lý ,phân bố dân cư thưa thớt nên lưới trung áp có cấu trúc giống như thân cành nhánh của cây .Từ trạm biến áp trung gian xây dựng mốt số đường trục trung áp các đường rẽ nhánh từ những đường trục vươn về xã để cấp điện cho các trạm biến áp phân phối .Tất cả các tuyến dây đều là đường dây trên không, hở. Trạm phân phối kiểu cột hoặc bệt là thích hợp với điều kiện nông thôn . Lưới hạ áp nông thôn cũng là đường dây trên không .Để đảm bảo chất lượng điện năng và thuận tiện cho việc quản lý vận hành ,hiện nay mỗi thôn điều được đặt một trạm biến áp phân phối ,trạm được đặt ở giữa thôn (làng),từ đây đi ra 2 đường trục để cấp điện cho các đường rẽ vào ngõ ,xóm .(Hình 4.7) 4.4. Kết cấu mạng điện. 4.4.1. Sơ đồ đi dây cho khu vực xí nghiệp a. Sơ đồ cung cấp điện từ máy biến áp đến tủ phân phối : Các xí nghiệp công nghiệp là những hộ tiêu thụ điện tập trung ,có công suất lớn Điện năng cung cho các xí nghiệp được lấy từ các trạm biến áp trung gian bằng Hình 4.7: Sơ đồ lưới nông thôn Giáo trình Mơn Cung cấp điện 1 Khoa kỹ thuật điện – điện tưû 42 các đường dây trung áp .Tùy theo công suất của xí nghiệp và khỏang cách từ xí nghiệp tới trạm biến áp trung gian có thể chọn dùng cấp điện áp 10 ,22 ,35Kv cho thích hợp . Lưới điện xí nghiệp có cấu trúc khác nhau tùy thuộc vào quy mô của xí nghiệp .Với những xí nghiệp nhỏ chỉ có vài ba phân xưởng ,công suất khỏang vài trăm KVA thì chỉ cần đặt một trạm biến áp . (hình 4.8) Hình 4.7: Sơ đồ từ máy biến áp đến tủ phân phối Với những xí nghiệp có công suất trung bình (trên dưới 1000KW) hoặc quy mô lớn (khỏang vài ngàn KW đến vài chục ngàn KW) thường có nhiều phân xưởng .Khi đó xí nghiệp sẽ đặt nhiều trạm biến áp .Mỗi phân xưởng lớn đặt một trạm ,phân xưởng nhỏ đặt gần nhau thì đặt chung một trạm . Để cấp điện cho các trạm biến áp phân xưởng cần đặt tại trung tâm xí nghiệp một trạm phân phối được gọi là trạm phân phối trung tâm .Trạm phân phối trung tâm có nhiệm vụ nhận điện từ trạm biến áp trung gian về và phân phối cho các trạm biến áp phân xưởng .Trong trạm phân phốt trung tâm chỉ đặt các thiết bị đóng cắt không đặt biến áp .(Hình 4.7) HT Hình 1 Giáo trình Mơn Cung cấp điện 1 Khoa kỹ thuật điện – điện tưû 43 Hình 4.8: Sơ đồ cung cấp cho xí nghiệp Trên (hình 4.8) giới thiệu phương án cấp điện quy mô lớn. Xí nghiệp bao gồm 9 phân xưởng . Căn cứ vào vị trí ,công suất của các phân xưởng dự định xây dựng 7 trạm biến áp phân xưởng (10 – 22 / 0,4KV) .Các phân xưởng 1 ,6 ,7 ,8 ,9 được cấp điện bằng một trạm biến áp riêng .Phân xưởng 3 và 4 do công suất tiê thụ nhỏ được cấp điện bằng đường cáp hạ áp kéo từ các trạm biến áp 2 và biến áp 3 . Đây là một xí nghiệp rất lớn , giữ một ví trí quan trọng trong nền kinh tế , nên được xếp vào hộ tiêu thụ lọai 1 vì vậy xí nghiệp cần được cung cấp điện liên tục , do đó xí nghiệp được cung cấp điện từ trạm biến áp trung gian về bằng đường dây trung áp lộ kép .Riêng đối với các phân xưởng quan trọng sẽ được đặt 2 máy biến áp và được cấp điện từ trạm phân phối trung tâm bằng đường dây lộ kép. Với phân xưởng phụ ,chỉ đặt 1 trạm biến áp và cấp điện bằng đường dây đơn . Để đảm bảo mỹ quan công nghiệp và an tòan , các tuyến dây trung áp trong xí nghiệp đều dùng cáp ngầm ,các trạm biến áp phân xưởng đều dùng kiểu trạm xây đặt kề vào tường phân xưởng . b. Sơ đồ cung cấp điện từ tủ phân phối đến tủ động lực: BATG 2 Giáo trình Mơn Cung cấp điện 1 Khoa kỹ thuật điện – điện tưû 44 Các nhóm thiết bị dùng điện của phân xưởng như động cơ điện ,các lò điện ,các cần trục ..các thiết bị nầy đều dùng điện áp 0,4KV ,nhiều trường hợp cũng có một nhóm thiết bị chuyên dùng sử dụng điện áp từ 1KV đến 3KV các nhóm nầy được cung cấp điện từ các tủ động lực riêng của các nhóm đó ,các tủ nầy lấy điện từ tủ phân phối của phân xưởng . Ngoài các tủ động lực trong phân xưởng còn có một tủ chiếu sáng ,tủ chiếu sáng cũng nhận điện từ tủ phân phối và cấp điện cho hệ thống chiếu sáng của phân xưởng .Dây dẫn từ tủ phân phối đến tủ động lực thường dùng cáp ,nếu dùng dây bọc thì phải được luồn trong ống thép .Cáp được đi trong hệ thống các rãnh được gọi là mương cáp Hình 4.9: Sơ đồ từ tủ phân phối đến tủ động lực c. Sơ đồ đi dây từ tủ động lực đến thiết bị tiêu thụ điện Sơ đồ này nối dây từ tủ động lực đến các thiết bị tiêu thụ điện để cung cấp điện năng cho các thiết bị tiêu thụ điện họat động các dây dẫn nầy thường là dây Từ MBA Giáo trình Mơn Cung cấp điện 1 Khoa kỹ thuật điện – điện tưû 45 cáp hoặc dây bọc và cũng được đặt trong các mương cáp . Hình 4.10: Sơ đồ tủ động lực đến thiết bị tiêu thụ điện  CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP VỀ NHÀ 1. Hãy trình bày các lọai sơ đồ đi dây ? Theo bạn hiện nay lưới điện cấp 0,4KV của thành phố đi dây theo dạng nào ? 2. Hãy trình bày sơ đồ đi dây của lưới điện xí nghiệp ? 3. Hãy trình bày sơ đồ đi dây của khu vực nông thôn ? 4. Vạch sơ đồ đi dây cho bài tập lớn của nhóm ?