1
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
CHƯƠNG TRÌNH TRÌNH ĐỘ ĐẠI HỌC
NGÀNH ĐÀO TẠO: KỸ THUẬT ĐIỆN
MÔN HỌC
Hệ thống cung cấp điện
I. Thông tin học phần
Mã học phần: CD2701
Số tín chỉ: Tổng số: 3TC(3LT)
Học phần tiên quyết: Máy điện 1, Mạng điện.
Học kỳ: 6
II. Thông tin về giảng viên:
Giảng viên: Nguyễn Xuân Hiếu
Bộ môn Hệ thống Điện, Khoa Cơ điện.
III. Mục tiêu:
Trang bị cho sinh viên những kiến thức cơ bản về hệ thống cung cấp điện. Xác định nhu cầu
điện, tính toán phần điện của đường dây và trạm biến áp. Tính toán bảo vệ rơ le và nối đất. Các biện
pháp nâng cao chất lượng điện năng và hệ số công suất. Cuối môn học, sinh viên có thể thiết kế
cung cấp điện và thiết kế chiếu sáng cho một số cơ sở sản xuất hoặc sinh hoạt dân dụng.
IV. Mô tả tóm tắt nội dung học phần:
Khái niệm chung về sản xuất và phân phối điện năng. Phụ tải điện. Sơ đồ cung cấp điện.
Tính toán kinh tế - kỹ thuật khi quy hoạch và thiết kế hệ thống cung cấp điện. Tính toán về điện
trong hệ thống cung cấp điện. Bảo vệ rơ le và tự động hóa trong hệ thống cung cấp điện. Lựa chọn
các thiết bị trong hệ thống cung cấp điện. Tính toán nối đất và chống sét. Chiếu sáng công nghiệp.
V. Nhiệm vụ của sinh viên:
Dự lớp
Thực hành, bài tập
VI. Tài liệu học tập:
-Sách tham khảo:
+“Hệ thống cung cấp điện của xí nghiệp công nghiệp, đô thị và nhà cao tầng” – Nguyễn
Công Hiền, Nguyễn Mạnh Hoạch, NXB Khoa học kỹ thuật
+“Cung cấp điện” - Nguyễn Xuân Phú, Nguyễn Công Hiền, Nguyễn Bội Khê, NXB Khoa
học kỹ thuật
+“Thiết kế cấp điện” – Ngô Hồng Quang, Vũ Văn Tẩm, NXB Khoa học kỹ thuật
+“Mạng điện nông nghiệp” – Nguyễn Văn Sắc, Nguyễn Ngọc Kính, NXB Giáo dục
+“Electric power system engineering” – Turan Gonen
-Phần mềm liên quan:
+Phần mềm tính toán lưới điện: “PowerWorld Simulator”, “Ecodial”, “PSSE”, “PSS
Adept”, “Load Flow”…
+Phần mềm tính toán chống sét: “Benji”…
+Phần mềm tính toán, thiết kế chiếu sáng: “Luxicon”, “Dialux”…
2
VII. Tiêu chuẩn đánh giá sinh viên:
Dự lớp
Bài tập
Kiểm tra giữa kỳ
Thi cuối học kỳ
VIII. Thang điểm đánh giá: Thang điểm 10,0 (lấy một chữ số thập phân)
Chuyên cần: dự lớp, thảo luận… 10%
Kiểm tra giữa kỳ, báo cáo thực hành/ thực tập/ tiểu luận… 30%
Điểm thi cuối kỳ: 60%
IX. Nội dung chi tiết học phần
Tuần
Nội dung Bài đọc bắt buộc/ tham khảo
Chương 1. Những khái niệm cơ bản về hệ thống cung
cấp điện
1.1. Những đặc điểm của quá trình sản xuất và phân phối
điện năng
1.2. Các dạng nguồn điện
1.3. Khái niệm về truyền tải và phân phối điện năng
1.4. Kết cấu mạng lưới điện
Cung cấp điện, Nguyễn
Công Hiền – Nguyễn Bội
Khê; Thiết kế cấp điện, Ngô
Hồng Quang – Vũ Văn Tẩm
Chương 2. Xác định phụ tải điện
2.1. Đồ thị phụ tải
2.2. Các định nghĩa và khái niệm về phụ tải điện
2.3. Chế độ làm việc của phụ tải và qui đổi phụ tải
2.4. Các phương pháp xác định phụ tải tính toán
2.5. Dự báo phụ tải điện
Cung cấp điện, Nguyễn
Công Hiền – Nguyễn Bội
Khê; Thiết kế cấp điện, Ngô
Hồng Quang – Vũ Văn Tẩm
Chương 3. Cơ sở tính toán kinh tế - kỹ thuật trong
cung cấp điện
3.1. Mục đích, yêu cầu
3.2. So sánh kinh tế - kỹ thuật hai phương án
3.3. Hàm mục tiêu chi phí tính toán hàng năm
3.4. Tính toán kinh tế - kỹ thuật khi cải tạo
Cung cấp điện, Nguyễn
Công Hiền – Nguyễn Bội
Khê; Thiết kế cấp điện, Ngô
Hồng Quang – Vũ Văn Tẩm
Chương 4. Sơ đồ cung cấp điện và trạm biến áp
4.1. Các yêu cầu chung đối với sơ đồ cung cấp điện
4.2. Sơ đồ cung cấp điện của xí nghiệp
4.3. Mạng điện phân xưởng
4.4. Trạm biến áp
4.5. Vận hành kinh tế trạm biến áp
4.6. Chọn nguồn điện và điện áp định mức
4.7.Yêu cầu nội dung chủ yếu trong thiết kế cung cấp điện
Cung cấp điện, Nguyễn
Công Hiền – Nguyễn Bội
Khê; Thiết kế cấp điện, Ngô
Hồng Quang – Vũ Văn Tẩm
Chương 5. Tính toán mạng điện
5.1. Sơ đồ thay thế đường dây
5.2. Sơ đồ thay thế máy biến áp
5.3. Tổn thất công suất trong mạng điện
Cung cấp điện, Nguyễn
Công Hiền – Nguyễn Bội
Khê; Thiết kế cấp điện, Ngô
Hồng Quang – Vũ Văn Tẩm
5.4. Tổn thất điện năng trong mạng điện Cung cấp điện, Nguyễn
3
5.5. Tổn thất điện áp trong mạng điện
5.6. Tính toán mạng điện có nhiều cấp điện áp
5.7. Tính toán chế độ mạng điện hở khu vực
Công Hiền – Nguyễn Bội
Khê; Thiết kế cấp điện, Ngô
Hồng Quang – Vũ Văn Tẩm
5.8. Tính toán chế độ mạng điện kín đơn giản
5.9. Tính toán mạng điện có nhiều cấp điện áp
Cung cấp điện, Nguyễn
Công Hiền – Nguyễn Bội
Khê; Thiết kế cấp điện, Ngô
Hồng Quang – Vũ Văn Tẩm
Chương 6. Lựa chọn tiết diện dây dẫn trong mạng điện
6.1. Khái niệm chung
6.2. Lựa chọn tiết diện dây dẫn và cáp theo điều kiện phát
nóng
6.3. Lựa chọn tiết diện dây dẫn và cáp theo điều kiện phát
nóng do dòng ngắn mạch
6.4. Lựa chọn tiết diện dây dẫn theo điều kiện tổn thất điện
áp cho phép
6.5. Lựa chọn tiết diện dây dẫn và cáp theo điều kiện kinh
tế
Cung cấp điện, Nguyễn
Công Hiền – Nguyễn Bội
Khê; Thiết kế cấp điện, Ngô
Hồng Quang – Vũ Văn Tẩm
Chương 7. Tính toán ngắn mạch và lựa chọn thiết bị
điện
7.1. Khái niệm chung
7.2. Tính toán ngắn mạch trong hệ thống cung cấp điện
7.3. Những điều kiện chung để lựa chọn thiết bị điện
Cung cấp điện, Nguyễn
Công Hiền – Nguyễn Bội
Khê; Thiết kế cấp điện, Ngô
Hồng Quang – Vũ Văn Tẩm
7.4. Lựa chọn và kiểm tra máy cắt
7.5. Lựa chọn và kiểm tra dao cách ly, cầu chì
7.6. Lựa chọn và kiểm tra sứ cách điện
7.7. Lựa chọn và kiểm tra thanh dẫn
7.8. Lựa chọn và kiểm tra thiết bị phục vụ đo lường
Cung cấp điện, Nguyễn
Công Hiền – Nguyễn Bội
Khê; Thiết kế cấp điện, Ngô
Hồng Quang – Vũ Văn Tẩm
Chương 8. Bảo vệ rơle và tự động hóa trong hệ thống
cung cấp điện
8.1. Khái niệm bảo vệ rơle và tự động hóa trong hệ thống
cung cấp điện
8.2. Các hình thức bảo vệ rơle trong hệ thống cung cấp
điện
8.3. Bảo vệ các phần tử cơ bản của hệ thống cung cấp điện
8.4. Tự động hóa trong hệ thống cung cấp điện
Cung cấp điện, Nguyễn
Công Hiền – Nguyễn Bội
Khê; Thiết kế cấp điện, Ngô
Hồng Quang – Vũ Văn Tẩm
Chương 9. Nâng cao chất lượng điện năng và hệ số
công suất
9.1. Các chỉ tiêu chất lượng điện năng
9.2. Các biện pháp điều chỉnh điện áp
9.3. Độ tin cậy cung cấp điện
Cung cấp điện, Nguyễn
Công Hiền – Nguyễn Bội
Khê; Thiết kế cấp điện, Ngô
Hồng Quang – Vũ Văn Tẩm
9.4. Ý nghĩa của việc nâng cao hệ số công suất
9.5. Các biện pháp nâng cao hệ số công suất
9.6. Phương pháp bù công suất phản kháng
9.7. Tối ưu hóa công suất thiết bị bù
Cung cấp điện, Nguyễn
Công Hiền – Nguyễn Bội
Khê; Thiết kế cấp điện, Ngô
Hồng Quang – Vũ Văn Tẩm
Chương 10. Nối đất và chống sét
10.1. Nối đất và trang bị nối đất
10.2. Tính toán trang bị nối đất
Cung cấp điện, Nguyễn
Công Hiền – Nguyễn Bội
Khê; Thiết kế cấp điện, Ngô
4
10.3. Sét và thiết bị chống sét Hồng Quang – Vũ Văn Tẩm
Chương 11. Chiếu sáng công nghiệp
11.1. Đặt vấn đề
11.2. Phân loại các hình thức chiếu sáng
11.3. Bóng đèn và chao đèn
11.4. Các tiêu chuẩn về chiếu sáng
11.5. Thiết kế chiếu sáng
11.6. Thiết kế chiếu sáng ngoài trời
Cung cấp điện, Nguyễn
Công Hiền – Nguyễn Bội
Khê; Thiết kế cấp điện, Ngô
Hồng Quang – Vũ Văn Tẩm
Thi hết học phần
5
Ch¬ng 1. Nh÷ng kh¸i niÖm c¬ b¶n vÒ hÖ thèng cung cÊp ®iÖn
1.1. Nh÷ng ®Æc ®iÓm cña qu¸ tr×nh s¶n xuÊt vµ ph©n phèi ®iÖn n¨ng
Tõ khi ph¸t minh ra ®Õn nay, ®iÖn n¨ng ®· chiÕm vÞ trÝ hµng ®Çu trong c¸c nguån n¨ng
lîng, v× nã cã nhiÒu u ®iÓm tuyÖt ®èi mµ c¸c nguån n¨ng lîng kh¸c kh«ng cã nh: dÔ dµng
chuyÓn thµnh c¸c d¹ng n¨ng lîng kh¸c (nhiÖt, c¬, hãa…), dÔ truyÒn t¶i, hiÖu suÊt cao.
§iÖn n¨ng trong qu¸ tr×nh s¶n xuÊt vµ ph©n phèi cã ba ®Æc ®iÓm chñ yÕu sau ®©y:
§Æc ®iÓm thø nhÊt, kh¸c víi hÇu hÕt c¸c lo¹i s¶n phÈm, ®iÖn n¨ng s¶n xuÊt ra, nãi chung kh«ng tÝch
tr÷ ®îc (trõ mét vµi trêng hîp c¸ biÖt víi c«ng suÊt nhá cã thÓ tÝch tr÷ ®îc trong pin, acquy). T¹i
mäi thêi ®iÓm lu«n ph¶i ®¶m b¶o c©n b»ng gi÷a lîng ®iÖn n¨ng s¶n xuÊt vµ tiªu thô.
§Æc ®iÓm nµy cÇn qu¸n triÖt kh«ng nh÷ng trong nhiÖm vô quy ho¹ch, thiÕt kÕ hÖ thèng cung cÊp
®iÖn, nh»m tháa m·n nhu cÇu ®iÖn trong thêi gian kÕ ho¹ch, mµ cßn ph¶i thÓ hiÖn trong qu¸ tr×nh
vËn hµnh, ®iÒu ®é hÖ thèng ®iÖn, nh»m gi÷ v÷ng chÊt lîng ®iÖn n¨ng, thÓ hiÖn ë gi¸ trÞ ®iÖn ¸p vµ
tÇn sè. ChÊt lîng ®iÖn n¨ng ®îc ®¶m b¶o nÕu thiÕt bÞ dïng ®iÖn ®îc cung cÊp ë tÇn sè ®Þnh møc
cña hÖ thèng ®iÖn vµ víi ®iÖn ¸p ®Þnh møc cña thiÕt bÞ ®ã. Mçi møc c©n b»ng c«ng suÊt t¸c dông P
vµ c«ng suÊt ph¶n kh¸ng Q trong hÖ thèng ®iÖn, x¸c ®Þnh mét gi¸ trÞ cña tÇn sè vµ ®iÖn ¸p. qu¸ tr×nh
biÕn ®æi cña c«ng suÊt vµ c¸c chØ tiªu chÊt lîng ®iÖn.Qu¸ tr×nh biÕn ®æi cña c«ng suÊt vµ c¸c chØ
tiªu chÊt lîng ®iÖn n¨ng khi c©n b»ng c«ng suÊt bÞ ph¸ ho¹i, x¶y ra rÊt phøc t¹p, v× gi÷a chóng cã
quan hÖ t¬ng hç. §Ó ®¬n gi¶n bµi to¸n, ta coi sù thay ®æi c©n b»ng c«ng suÊt Q ¶nh hëng chñ yÕu
®Õn ®iÖn ¸p. Cô thÓ lµ khi nguån ph¸t kh«ng ®ñ c«ng suÊt P cÊp cho phô t¶i th× tÇn sè sÏ bÞ gi¶m ®i,
vµ ngîc l¹i. Còng t¬ng tù khi thiÕu c«ng suÊt Q, ®iÖn ¸p sÏ gi¶m thÊp vµ ngîc l¹i.
§Æc ®iÓm thø hai, lµ qu¸ tr×nh vÒ ®iÖn x¶y ra rÊt nhanh. Ch¼ng h¹n sãng ®iÖn tõ lan truyÒn trong d©y
dÉn víi tèc ®é rÊt lín, xÊp xØ b»ng tèc ®é ¸nh s¸ng. Qu¸ tr×nh ng¾n m¹ch, sãng sÐt lan truyÒn, ®ãng
c¾t thiÕt bÞ ®iÖn, t¸c ®éng cña thiÕt bÞ b¶o vÖ…®Òu x¶y ra trong thêi gian nhá h¬n phÇn mêi gi©y.
§Æc ®iÓm nµy ®ßi hái ph¶i dù kiÕn hÕt nh÷ng kh¶ n¨ng cã thÓ x¶y ra, tÝnh to¸n ®Çy ®ñ ®Ó sö dông
réng r·i thiÕt bÞ tù ®éng trong c«ng t¸c vËn hµnh ®iÒu ®é hÖ thèng ®iÖn, bao gåm c¸c kh©u b¶o vÖ,
®iÒu khiÓn t¸c ®éng c¸c tr¹ng th¸i b×nh thêng vµ sù cè, nh»m b¶o ®¶m hÖ thèng ®iÖn lµm viÖc tin
cËy vµ kinh tÕ.
§Æc ®iÓm thø ba lµ c«ng nghiÖp ®iÖn lùc cã liªn quan chÆt chÏ ®Õn nhiÒu ngµnh kinh tÕ quèc d©n, lµ
mét trong nh÷ng ®éng lùc t¨ng n¨ng suÊt lao ®éng, t¹o nªn sù ph¸t triÓn nhÞp nhµng trong c¸c thµnh
phÇn c¬ cÊu kinh tÕ vµ x· héi.
GÇn 70% tæng sè ®iÖn n¨ng s¶n xuÊt ra ®îc sö dông trong c¸c xÝ nghiÖp c«ng nghiÖp, do ®ã viÖc
kÕt hîp hîp lý vµ vËn hµnh kinh tÕ c¸c hÖ thèng cung cÊp ®iÖn sÏ cã ¶nh hëng ®Õn toµn bé nÒn
kinh tÕ quèc d©n. Trõ c¸c s¶n phÈm vÒ ®iÖn hãa, phÇn lín s¶n phÈm vÒ c¬ khÝ, gi¸ thµnh ®iÖn chiÕm
mét tû lÖ rÊt nhá trong gi¸ thµnh s¶n phÈm, chØ tõ 2 ®Õn 3 phÇn tr¨m. §Çu t vÒ hÖ thèng cung cÊp
®iÖn còng chØ chiÕm mét phÇn rÊt nhá, vµo kho¶ng 4 ®Õn 6 phÇn tr¨m cña tæng sè vèn ®Çu t cña xÝ
nghiÖp. Nhng ý nghÜa quan träng cña cung cÊp ®iÖn kh«ng ph¶i lµ tû lÖ trong gi¸ thµnh vèn ®Çu t,
mµ ë chç hÖ thèng cung cÊp ®iÖn bÞ ngng trÖ sÏ lµm cho nhµ m¸y ngõng s¶n xuÊt, g©y nªn thiÖt h¹i
kh«ng lêng hÕt ®îc trong nÒn kinh tÕ quèc d©n.
1.2. C¸c d¹ng nguån ®iÖn
Nhµ m¸y s¶n xuÊt ra ®iÖn n¨ng gäi lµ nhµ m¸y ®iÖn. Nhiªn liÖu dïng cho c¸c nhµ m¸y ®iÖn
lµ nh÷ng tµi nguyªn thiªn nhiªn nh: than ®¸, than bïn, khÝ, dÇu, níc, giã, mÆt trêi, n¨ng lîng
nguyªn tö…§Ó lµm quay c¸c m¸y ph¸t ®iÖn, ngêi ta ph¶i dïng nh÷ng m¸y ®éng lùc s¬ cÊp nh
m¸y h¬i níc, ®éng c¬ ®èt trong, tua bin khÝ, tua bin nhiÖt, tua bin thñy lùc…Tïy theo d¹ng n¨ng
lîng ®îc sö dông cho c¸c m¸y ®éng lùc s¬ cÊp, ngêi ta chia ra c¸c lo¹i nhµ m¸y ®iÖn nh sau:
nhµ m¸y nhiÖt ®iÖn, nhµ m¸y ®iÖn nguyªn tö, nhµ m¸y thñy ®iÖn, nhµ m¸y ®iÖn tua bin khÝ, vµ c¶
nh÷ng nhµ m¸y ®iÖn c«ng suÊt kh«ng lín l¾m nh nhµ m¸y ®iÖn ch¹y b»ng søc giã, nhµ m¸y ®iÖn
mÆt trêi, nhµ m¸y ®iÖn ®Þa nhiÖt, nhµ m¸y ®iÖn thñy triÒu…
1.2.1 Nhµ m¸y nhiÖt ®iÖn
Nguyªn lý ho¹t ®éng:
NhiÖt n¨ng - C¬ n¨ng - §iÖn n¨ng
Nhiªn liÖu dïng ®Ó ®èt lß lµ than ®¸, than bïn, khÝ ®èt, c¸c lo¹i dÇu nÆng…NhiÖt n¨ng lµm níc bèc
thµnh h¬i, h¬i níc cã nhiÖt ®é vµ ¸p suÊt cao t¸c ®éng lªn c¸nh tua bin vµ lµm quay tua bin, c¬
n¨ng nµy lµm quay trôc cña m¸y ph¸t vµ m¸y ph¸t ph¸t ra ®iÖn n¨ng.