Giáo trình Hệ thống cung cấp điện - Trương Minh Tân

Chia sẻ: Lan Lan | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:132

Thêm vào BST

Báo xấu

2.365
lượt xem 978
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình Hệ thống cung cấp điện gồm 9 chương nhằm giúp bạn nắm vững các kiến thức sau: Những vấn đề chung về hệ thống cung cấp điện, phụ tải điện, tính toán kinh tế kỹ thuật trong thiết kế cung cấp điện, sơ đồ cung cấp điện và trạm biến áp, tính toán điện trong mạng điện địa phương, lựa chọn tiết diện dây dẫn trong mạng điện địa phương,...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Hệ thống cung cấp điện - Trương Minh Tân

TRƯ NG ð I H C QUI NHƠN KHOA K THU T & CÔNG NGH ---o0o--- TRƯƠNG MINH T N GIÁO TRÌNH H TH NG CUNG C P ðI N Qui Nhơn, 2009
M CL C L I NÓI ð U 3 Chương 1: NH NG V N ð CHUNG V H TH NG CUNG C P ðI N 4 1.1. Khái ni m v h th ng ñi n 4 1.2. Nh ng yêu c u ñ i v i phương án cung c p ñi n 5 1.3. M t s ký hi u thư ng dùng 7 Chương 2: PH T I ðI N 9 2.1. Ph t i ñi n 9 2.2. ð th ph t i 9 2.3. Các ñ i lư ng v t lý cơ b n c a ph t i ñi n 13 2.4. Các phương pháp tính ph t i tính toán 16 2.5. Ph t i tính toán toàn xí nghi p 20 2.6. Bi u ñ ph t i 21 Chương 3: TÍNH TOÁN KINH T - K THU T TRONG THI T K CUNG C P ðI N 23 3.1. M c ñích, yêu c u 23 3.2. Phương pháp tính toán so sánh kinh t - k thu t 23 3.3. Tính toán kinh t - k thu t khi c i t o 25 Chương 4: SƠ ð CUNG C P ðI N VÀ TR M BI N ÁP 27 4.1. C p ñi n áp 27 4.2. Ngu n ñi n 29 4.3. Sơ ñ n i dây c a m ng ñi n cao áp 29 4.4. Sơ ñ n i dây c a m ng ñi n h áp, m ng phân xư ng 31 4.5. Tr m bi n áp 33 Chương 5: TÍNH TOÁN ðI N TRONG M NG ðI N ð A PHƯƠNG 47 5.1. T n th t công su t và ñi n năng trên ñư ng dây c a m ng ñi n 47 5.1.1. ðư ng dây ch có m t ph t i 47 5.1.2. ðư ng dây cung c p cho nhi u ph t i 47 5.1.3. T n th t công su t trên ñư ng dây có ph t i phân b ñ u 49 5.1.4. T n th t ñi n năng trên ñư ng dây 49 5.1.5. T n th t ñi n năng và công su t trong máy bi n áp 50 5.2. T n th t ñi n áp trong m ng ñi n ñ a phương 52 5.2.1 Xác ñ nh t n th t ñi n áp trên ñư ng dây c a m ng ñi n ñ a phương. 53 5.2.2. Xác ñ nh t n th t ñi n áp trên ñư ng dây có ph t i phân b ñ u 55 5.2.3. T n th t ñi n áp trên ñư ng dây có dây trung tính 57 5.2.4. Xác ñ nh t n th t ñi n áp trong m ng ñi n ñ a phương kín 59 5.2.5. ði u ch nh ñi n áp trong lư i phân ph i 64 1
Chương 6: L A CH N TI T DI N DÂY D N TRONG M NG ðI N ð A PHƯƠNG 72 6.1. Khái ni m chung 72 6.2. L a ch n ti t di n dây trên không và cáp theo ñi u ki n phát nóng 72 6.3. L a ch n ti t di n dây và cáp theo ñi u ki n t n th t ñi n áp cho phép 74 6.4. L a ch n ti t di n dây theo ñi u ki n phí t n kim lo i màu ít nh t 76 6.5. L a ch n ti t di n dây theo m t ñ dòng ñi n kinh t 81 6.6. L a ch n ti t di n dây trong m ng kín 84 Chương 7: L A CH N THI T B ðI N 89 7.1. Khái ni m chung 89 7.2.Tính toán ng n m ch trong h th ng cung c p ñi n 89 7.3. L a ch n thi t b và các tham s theo ñi u ki n làm vi c lâu dài 93 7.4. Ki m tra các thi t b ñi n 94 7.5. L a ch n máy c t ñi n 96 7.6. Ch n và ki m tra máy c t ph t i 97 7.7. Ch n và ki m tra dao cách ly 97 7.8. Ch n và ki m tra c u chì 97 7.9. L a ch n và ki m tra s cách ñi n 99 7.10. Ch n và ki m tra máy bi n dòng BI 100 7.11. Ch n và ki m tra máy bi n ñi n áp BU 101 7.12. L a ch n thanh d n ñi n 102 7.12. L a ch n và ki m tra thi t b có ñi n áp ñ n 1000V 103 Chương 8: TI T KI M ðI N NĂNG 103 8.1. Nh ng v n ñ chung 106 8.2. M t s bi n pháp bù 122 Chương 9: N I ð T VÀ CH NG SÉT 122 9.1. Khái ni m v n i ñ t 116 9.2. Cách th c hi n và tính toán trang b n i ñ t 118 TÀI LI U THAM KH O 131 2
L I NÓI ð U Tài li u này là bài gi ng c a tác gi môn h c “H th ng cung c p ñi n” cho sinh viên ngành ði n k thu t. Tài li u g m 9 chương: Chương 1: Nh ng v n ñ chung v h th ng cung c p ñi n Chương 2: Ph t i ñi n Chương 3: Tính toán kinh t k thu t trong thi t k cung c p ñi n Chương 4: Sơ ñ cung c p ñi n và tr m bi n áp Chương 5: Tính toán ñi n trong m ng ñi n ñ a phương Chương 6: L a ch n ti t di n dây d n trong m ng ñi n ñ a phương Chương 7: L a ch n thi t b ñi n Chương 8: Ti t ki m ñi n năng Chương 9: N i ñ t và ch ng sét M c ñích c a tác gi khi vi t tài li u này ch ñơn gi n là mong mu n cung c p cho các b n sinh viên ñang theo h c ngành ði n k thu t, thêm m t tài li u b tr cho vi c h c k , hi u bài gi ng cũng như h tr vi c t h c c a sinh viên và cho các b n ñ c quan tâm ñ n v n ñ này. Do h n ch v th i lư ng dành cho môn h c này, n i dung c a nó có th chưa thõa mãn yêu c u c a ñ c gi . Tài li u ñư c hoàn thành nh s c vũ, khuy n khích và t o ñi u ki n thu n l i c a các ñ ng nghi p trong B môn K thu t ñi n, khoa K thu t & Công ngh , Trư ng ð i h c Qui Nhơn, nơi tác gi ñang công tác. Tác gi xin ñư c g i l i c m ơn chân thành. M c dù ñã r t n l c, song ch c không th không có thi u sót. Do ñó tác gi hoan nghênh m i ý ki n góp ý s a ñ i, b sung thêm c a b n ñ c ñ hoàn thi n tài li u. Thư góp ý xin g i v : Trư ng ð i h c Qui Nhơn Khoa K thu t & Công ngh , B môn K thu t ñi n tantmqn@gmail.com 3
Chương 1 NH NG V N ð CHUNG V H TH NG CUNG C P ðI N 1.1. Khái ni m v h th ng ñi n - H th ng ñi n bao g m các nhà máy ñi n, tr m bi n áp, các ñư ng dây t i ñi n và các thi t b khác (như thi t b ñi u khi n, t bù, thi t b b o v …) ñư c n i li n v i nhau thành h th ng làm nhi m v s n xu t, truy n t i, phân ph i và cung c p ñi n năng ñ n t n các h dùng ñi n, hình 1.1. Hình 1.1 - H th ng cung c p ñi n ch bao g m các khâu phân ph i; truy n t i và cung c p ñi n năng ñ n các h tiêu th ñi n. - ð c ñi m c a quá trình s n xu t và phân ph i ñi n năng: + Khác v i h u h t các s n ph m, ñi n năng ñư c s n xu t ra, nói chung không tích tr ñư c (tr vài trư ng h p ñ c bi t v i công su t nh như pin, ac qui..).T i m i th i ñi m luôn luôn ph i ñ m b o cân b ng gi a lư ng ñi n năng s n xu t ra và tiêu th có k ñ n t n th t trong khâu truy n t i. ði u này c n ph i ñư c quán tri t trong khâu thi t k , qui ho ch, v n hành và ñi u ñ h th ng ñi n, nh m gi v ng ch t lư ng ñi n (u và f). + Các quá trình v ñi n x y ra r t nhanh.Ch ng h n sóng ñi n t lan tuy n trong dây d n v i t c ñ r t l n x p s t c ñ ánh sáng 30.000.000 km/s (quá trình ng n m ch, sóng sét lan truy n lan truy n). ðóng c t c a các thi t b b o v vv…ñ u ph i x y ra trong vòng nh hơn 1/10 giây → c n thi t ñ thi t k , hi u ch nh các thi t b b o v . + Công nghi p ñi n l c có quan h ch t ch ñ n nhi u ngành kinh t qu c dân (luy n kim, hoá ch t, khai thác m , cơ khí, công nghi p d t…). → là m t trong nh ng ñ ng l c tăng năng su t lao ñ ng t o nên s phát tri n nh p nhàng trong c u trúc kinh t . Quán tri t ñ c ñi m này s xây d ng nh ng quy t ñ nh h p lý trong m c ñ ñi n khí hoá ñ i v i các ngành kinh t ; các vùng lãnh th khác nhau; m c ñ xây d ng ngu n ñi n, m ng lư i truy n t i, phân ph i → nh m ñáp ng s phát tri n cân ñ i, tránh ñư c nh ng thi t h i kinh t qu c dân do ph i h n ch nhu c u c a các h dùng ñi n. 4
- ð nghiên c u, qui ho ch phát tri n h th ng ñi n cũng như ñ qu n lý, v n hành, h th ng ñi n ñư c phân chia thành các h th ng tương ñ i ñ c l p v i nhau: + V m t qu n lý: • Các nhà máy ñi n do các nhà máy ñi n t qu n lý. • Lư i ñi n h th ng cao áp và siêu cao áp (≥ 220kV) và tr m khu v c do các công ty truy n t i qu n lý. • Lư i truy n t i và phân ph i do các công ty lư i ñi n qu n lý, dư i nó là các s ñi n. + V m t qui ho ch: • Ngu n ñi n, lư i h th ng, các tr m khu v c ñư c qui ho ch trong t ng sơ ñ. • Lư i truy n t i và phân ph i ñư c qui ho ch riêng. + V m t ñi u ñ : • ði u ñ trung ương: G m 2 b ph n → B ph n ch huy v n hành làm nhi m v theo dõi và ñi u khi n tr c ti p ho t ñ ng c a h th ng ñi n, ch huy các ñi u ñ c p dư i th c hi n chương trình ho t ñ ng ñã ñ nh trư c. Khi x y ra các tình hu ng b t thư ng thì th c hi n các bi n pháp kh c ph c nh m gi v ng ch ñ . → B ph n phương th c làm nhi m v chu n b trư c ch ñ v n hành th a mãn các yêu c u an toàn, ch t lư ng ph c v và hi u qu kinh t . • ði u ñ ñ a phương. ði u ñ các nhà máy ñi n, ñi u ñ các tr m khu v c, ñi u ñ các công ty ñi n. • ði u ñ các s ñi n: ði u khi n vi c phân ph i ñi n nh n t các tr m bi n áp do c p trên qu n lý, t i qua lư i cao th , các tr m bi n áp trung gian, lư i ñi n phân ph i trung, h áp ñ n các h dùng ñi n. + V m t nghiên c u, tính toán: • Lư i h th ng: bao g m các ñư ng dây t i ñi n và tr m bi n áp khu v c. • Lư i truy n t i (35, 110, 220 kV). • Lư i phân ph i trung áp (6, 10, 15, 22, 35 kV). • Lư i phân ph i h áp (0,4/0,22 kV). N i dung c a môn h c: Nghiên c u thi t k , tính toán, v n hành lư i ñi n trung và h áp. 1.2. Nh ng yêu c u ñ i v i phương án cung c p ñi n - ð tin c y cung c p ñi n: ñ m b o liên t c cung c p ñi n tùy thu c vào tính ch t c a h dùng ñi n. + H lo i 1: là nh ng h r t quan tr ng không ñư c ñ m t ñi n. N u m t ñi n s d n ñ n m t an ninh chính tr , tr t t xã h i (sân bay, khu quân s , ñ i s quán...); làm 5
thi t h i l n ñ n n n kinh t qu c dân (khu công nghi p, khu ch xu t…); làm nguy h i ñ n tính m ng c a con ngư i. ð i v i h lo i 1, ph i ñư c cung c p ít nh t t 2 ngu n ñi n ñ c l p ho c ph i có ngu n d phòng nóng. + H lo i 2: bao g m các xí nghi p ch t o hàng tiêu dùng và thương m i d ch v . N u m t ñi n gây hư h ng máy móc, ph ph m, ng ng tr s n xu t. Cung c p ñi n lo i 2 thư ng có thêm ngu n d phòng. Nhưng c n ph i so sánh gi a v n ñ u tư cho ngu n d phòng và hi u qu kinh t ñưa l i do không b ng ng cung c p ñi n. + H lo i 3: là nh ng h không quan tr ng cho phép m t ñi n t m th i khi c n thi t (ánh sáng sinh ho t ñô th , nông thôn). Nhưng m t ñi n không quá m t ngày ñêm. Thông thư ng, h lo i 3 ñư c cung c p ñi n t m t ngu n. - Ch t lư ng ñi n năng: g m có ch t lư ng ñi n áp và ch t lư ng t n s . + Ch t lư ng t n s : ñư c ñánh giá b ng f − f ñm • ð l ch t n s so v i t n s ñ nh m c: ∆f = .100 % (1.1) f ñm • ð dao ñ ng t n s : ð c trưng b i ñ l ch gi a giá tr l n nh t và nh nh t c a t n s khi t n s bi n thiên nhanh v i t c ñ l n hơn 1%/s. Theo GOCT 13109-87 c a Nga thì ñ l ch t n s cho phép là ±0,2 Hz v i xác xu t 95% (22,8h/ngày), ñ l ch t i ña cho phép ±0,4 Hz trong m i th i gian và trong m i ch ñ s c cho phép ñ l ch ñ n ±0,5 Hz. ð dao ñ ng t n s không vư t quá 0,2 Hz. Theo tiêu chu n Singapor: ñ l ch t n s cho phép là 1%, t c ±0,5 Hz.. + Ch t lư ng ñi n áp U − U ñm • ð l ch ñi n áp so v i ñi n áp ñ nh m c δU = .100 % (1.2) U ñm U là ñi n áp th c t trên c c c a thi t b dùng ñi n. ði u ki n: δU- ≤ δU ≤ δU+ δU- , δU+ là gi i h n trên và dư i c a ñ l ch ñi n áp. ð l ch ñi n áp cho phép ñư c qui ñ nh ( ch ñ làm vi c bình thư ng). M ng ñ ng l c: ± 5% M ng chi u sáng: ± 2,5% Trư ng h p kh i ñ ng ñ ng cơ ho c m ng ñi n ñang trong tình tr ng s c thì ñ l ch ñi n áp cho phép có th t i -10% ÷ 20%. • ð dao ñ ng ñi n áp: s bi n thiên nhanh c a ñi n áp U max − U min ∆U = .100 % (1.3) U ñm 6
T c ñ bi n thiên t Umax ñ n Umin không nh hơn 1%/s. • ð không ñ i x ng: Ph t i các pha không ñ i x ng d n ñ n ñi n áp các pha không ñ i x ng, s không ñ i x ng này ñư c ñ c trưng b i thành ph n th t ngh ch c a ñi n áp. ði n áp không ñ i x ng làm gi m hi u qu công tác và tu i th c a thi t b dùng ñi n, gi m kh năng t i c a lư i ñi n và tăng t n th t ñi n năng. • ð không sin: Các thi t b dùng ñi n có ñ c tính phi tuy n như máy bi n áp không t i, b ch nh lưu, tiristor…làm bi n d ng ñư ng ñ th ñi n áp, khi n nó không còn là hình sin n a. Xu t hi n các sóng hài b c cao, góp ph n làm gi m ñi n áp, làm tăng t n th t s t t trong ñ ng cơ, t n th t ñi n môi trong cách ñi n, tăng t n th t trong lư i ñi n và thi t b dùng ñi n … Ch t lư ng ñi n áp ñư c ñ m b o nh các bi n pháp ñi u ch nh ñi n áp trong lư i ñi n truy n t i và phân ph i. Các bi n pháp này ch n l a trong qui ho ch và thi t k lư i ñi n và ñư c hoàn thi n thư ng xuyên trong v n hành. - An toàn H th ng cung c p ñi n ph i ñư c v n hành an toàn ñ i v i ngư i và thi t b . Mu n v y, ngư i thi t k ph i ch n sơ ñ cung c p ñi n h p lý, các thi t b ñi n ph i ñư c ch n ñúng ch ng lo i, ñúng công su t. Công tác xây d ng, l p ñ t ph i ñúng qui ph m. Công tác v n hành qu n lý có vai trò ñ c bi t quan tr ng. Ngư i s d ng ph i tuy t ñ i ch p hành nh ng qui ñ nh v an toàn s d ng ñi n. - Kinh t Khi ñánh giá so sánh các phương án cung c p ñi n, ch tiêu kinh t ch ñư c xét ñ n khi các ch tiêu k thu t nêu trên ñã ñư c ñ m b o. Ch tiêu kinh t ñư c ñánh giá qua: t ng s v n ñ u tư, chi phí v n hành và th i gian thu h i v n ñ u tư. Vi c ñánh giá ch tiêu kinh t ph i thông qua tính toán và so sánh các phương án ñ ñưa ra ñư c phương án t i ưu. 1.3. M t s ký hi u thư ng dùng 1. Máy phát ñi n ho c 2. T ñ ng l c nhà máy ñi n 3. ð ng cơ ñi n 4. Kh i ñ ng t 5. Máy bi n áp 2 cu n 6. ðèn s i ñ t dây 7. Máy bi n áp 3 cu n 8. ðèn huỳnh quang dây 7
9. Máy bi n áp ñi u 10. Công t c ñi n ch nh dư i t i 11. Kháng ñi n 12. c m ñi n 13. Máy bi n dòng ñi n 14. Dây d n ñi n 15. Máy c t ñi n 16. Dây cáp ñi n 17. C u chì 18. Thanh d n (thanh cái) 19. Aptomat 20. Dây d n m ng 2 dây 21. C u dao cách ly 22. Dây d n m ng ñ ng l c m t chi u 23. Máy c t ph t i 24. Ch ng sét ng 25. T ñi n bù 26. Ch ng sét van 27. T chi u sáng 28. C u chì t rơi 29. T phân ph i 8
Chương 2 PH T I ðI N 2.1. Ph t i ñi n Bao g m t t c các thi t b ñi n thu nh n năng lư ng t lư i ñ chuy n hóa thành các d ng năng lư ng khác như cơ năng, nhi t năng, quang năng… 2.2. ð th ph t i - Quá trình s n xu t và tiêu th ñi n năng x y ra ñ ng th i, ph t i luôn bi n ñ ng theo th i gian. ðư ng bi u di n qui lu t bi n ñ i c a ph t i theo th i gian g i là ñ th ph t i. - Phân lo i: có nhi u cách phân lo i + Theo công su t: ð th ph t i công su t tác d ng P = f(t). ð th ph t i công su t ph n kháng Q = f(t). ð th ph t i công su t toàn ph n S = f(t). + Theo th i gian: ð th ph t i hàng ngày. ð th ph t i hàng tháng. ð th ph t i năm. - Các lo i ñ th ph t i thư ng dùng + ð th ph t i hàng ngày: thư ng ñư c xét v i chu kỳ th i gian là m t ngày ñêm (24gi ) và có th xác ñ nh theo 3 cách: B ng d ng c ño t ñ ng ghi l i, hình 2.1a. Do nhân viên tr c ghi l i sau nh ng gi nh t ñ nh, hình 2.1b. Bi u di n theo b c thang, ghi l i giá tri trung bình trong nh ng kho ng nh t ñ nh, hình 2.1c. Hình 2.1a Hình 2.1b Hình 2.1c ð th ph t i hàng ngày cho ta bi t tình tr ng làm vi c c a thi t b ñ t ñó s p x p l i qui trình v n hành h p lý nh t, nó còn làm căn c ñ tính ch n thi t b , tính ñi n năng tiêu th . Các thông s ñ c trưng c a ñ thi ph t i. Ph t i c c ñ i Pmax; Qmax H sô công su t c c ñ i cosϕmax, tương ng v i tgϕmax = Qmax/Pmax. 9
ði n năng tác d ng và ph n kháng ngày ñêm: A [kWh], Ar [kVArh]. H s công su t trung bình cosϕtb, tương ng v i tgϕtb = Ar/A. H s ñi n kín ñ th ph t i: A Ar k ñk = , k ñkr = (2.1) 24.Pmax 24.Qmax + ð th ph t i hàng tháng: ðư c xây d ng theo ph t i trung bình hàng tháng Hình 2.2 ð th ph t i hàng tháng cho ta bi t ñư c nh p ñ làm vi c c a h tiêu th , t ñó ñ nh ra l ch v n hành s a ch a các thi t b ñi n m t cách h p lý, ñáp ng ñư c yêu c u s n xu t. Ví d : Hình 2.2, kho ng tháng 4, 5 ph t i là nh nh t nên ti n hành s a ch a v a và l n các thi t b ñi n, còn nh ng tháng cu i năm ch s a ch a nh và thay các thi t b . + ð th ph t i hàng năm: Căn c vào ñ th ph t i ñi n hình c a m t ngày mùa hè và m t ngày mùa ñông chúng ta có th v ñư c ñ th ph t i hàng năm. Hình 2.3 G i n1 là s ngày mùa ñông trong năm n2 là s ngày mùa hè trong năm Ti = (t1’+t1”).n1 + t2’.n2 Các thông s ñ c trưng ñ th ph t i năm : 10
ði n năng tác d ng và ph n kháng tiêu th trong m t năm làm vi c: A[kWh/năm], Ar[kVArh/năm]. A Ar Th i gian s d ng công su t c c ñ i : Tmax = , Tmax r = (2.2) Pmax Qmax H s công su t trung bình cosϕtb, tương ng v i tgϕtb = Ar/A. H s ñi n kín ñ th ph t i: A T Ar T k ñk = = max , kñkr = = max r (2.3) 8760.Pmax 8760 8760.Qmax 8760 -Khái ni m v Tmax và τ Hình 2.4 + Th i gian s d ng công su t c c ñ i (Tmax): N u gi thi t r ng ta luôn luôn s d ng công su t c c ñ i thì th i gian c n thi t Tmax ñ cho ph t i ñó tiêu th ñư c lư ng ñi n năng do ph t i th c t (bi n thiên) tiêu th trong m t năm làm vi c. Tmax ng v i m i xí nghi p khác nhau s có giá tr khác nhau VD. ð i v i xí nghi p 1 ca/ngày: Tmax = 1500 ÷ 2200h/năm. ð i v i xí nghi p 2 ca/ngày: Tmax = 3000 ÷ 4000h/năm. ð i v i xí nghi p 3 ca/ngày: Tmax = 5000 ÷ 7000h/năm. Tmax l n, ñ th ph t i càng b ng ph ng Tmax nh , ñ th ph t i ít b ng ph ng hơn 8760 ∫ P(t )dt A = = Th i gian s d ng công su t c c ñ i năm: Tmax 0 Pmax Pmax + Th i gian ch u t n th t công su t l n nh t (τ): Gi thi t ta luôn luôn v n hành v i t n th t công su t l n nh t thì th i gian c n thi t τ ñ gây ra ñư c lư ng ñi n năng t n th t b ng lư ng ñi n năng t n th t do ph t i th c t gây ra trong m t năm làm vi c. τ và Tmax thư ng không bao gi b ng nhau, tuy nhiên chúng l i có quan h r t g n bó, nhưng l i không t l tuy n tính vì ∆P không ch xu t hi n lúc có t i, mà ngay c lúc không t i cũng v n có t n th t → ngư i ta xây d ng quan h τ theo Tmax và cosϕ theo ñư ng cong ho c cũng có th tính τ b ng công th c Kêzovit sau: 11
τ = (0,124 + Tmax .10 −4 )2 .8760 (2.4) - Ch ñ làm vi c c a ph t i: 3 ch ñ + Ch ñ dài h n: Ch ñ trong ñó nhi t ñ c a thi t b tăng ñ n giá tr xác l p và là h ng s không ph thu c vào s bi n ñ i c a công su t trong kho ng th i gian b ng 3 l n h ng s th i gian phát nóng c a cu n dây. Ph t i có th làm vi c v i ñ th b ng ph ng v i công su t không ñ i trong th i gian làm vi c ho c ñ th ph t i không thay ñ i trong th i gian làm vi c. + Ch ñ làm vi c ng n h n: Ch ñ trong ñó nhi t ñ c a thi t b tăng ñ n giá tr nào ñó trong th i gian làm vi c, r i l i gi m xu ng b ng nhi t ñ môi trư ng xung quanh trong th i gian ngh . + Ch ñ ng n h n l p l i: Ch ñ trong ñó nhi t ñ c a thi t b tăng lên trong th i gian làm vi c nhưng chưa ñ t giá tr cho phép và l i gi m xu ng trong th i gian ngh , nhưng chưa gi m xu ng nhi t ñ c a môi trư ng xung quanh. Ví d : Các ñ ng cơ c u tr c, máy bi n áp hàn… td t ð c trưng b ng h s ti p ñi n ε % = .100 = d .100 (2.5) t0 + t d Tc td - th i gian ñóng ñi n c a thi t b t0 - th i gian ngh Tc - là m t chu kỳ công tác và ph i nh hơn 10 phút - Qui ñ i ph t i: + Thi t b ch ñ ng n h n l p l i, khi tính ph t i tính toán ph i qui ñ i v ch ñ làm vi c dài h n (t c là qui v ch ñ làm vi c có h s ti p ñi n tương ñ i). Pñm’ = Pñm . ε ñm ð ng cơ: (2.6) Máy bi n áp: Pñm’ = S ñm . cos ϕ . ε ñm (2.7) Trong ñó: Pñm’- công su t ñ nh m c ñã qui ñ i Pñm, Sñm, cosϕ, εñm – các tham s ñ nh m c lý l ch máy c a thi t b . + Qui ñ i ph t i m t pha v 3 pha Vì t t c các thi t b cung c p ñi n t ngu n ñ n các ñư ng dây truy n t i ñ u là thi t b ba pha, các thi t b dùng ñi n l i có c thi t b 1 pha (thư ng công su t nh ). Các thi t b này có th ñ u vào ñi n áp pha ho c ñi n áp dây. Khi tính ph t i c n ph i ñư c qui ñ i v 3 pha. Khi có thi t b n i vào ñi n áp pha thì công su t tương ñương sang 3 pha Pñm tñ = 3.Pñm fa (2.8) Pñm tñ – công su t ñ nh m c tương ñương (sang 3 pha) Pñm fa – công su t ñ nh m c c a ph t i m t pha Khi có thi t b 1 pha n i vào ñi n áp dây 12
Pñm tñ = 3 .Pñm fa (2.9) Pñm tñ – công su t ñ nh m c tương ñương (sang 3 pha) Pñm fa – công su t ñ nh m c c a ph t i m t pha Khi có nhi u ph t i 1 pha n i vào nhi u ñi n áp dây và pha khác nhau Pñm tñ = 3 .Pñm fa max (2.10) ð tính toán cho trư ng h p này, trư c tiên ph i qui ñ i các thi t b 1 pha ñ u vào ñi n áp dây v thi t b ñ u vào ñi n áp pha. Sau ñó s xác ñ nh ñư c công su t c c ñ i c a m t pha nào ñó. 2.3. Các ñ i lư ng v t lý cơ b n c a ph t i ñi n - Công su t ñ nh m c (Pñm) : ðư c xem là m t ñ i lư ng dùng ñ tính ph t i ñi n (ghi s n trong lý l ch máy). Hình 2.5 ðơn v c a công su t ñ nh m c thư ng là kW. V i m t ñ ng cơ ñi n Pñm chính là công su t cơ trên tr c cơ c a nó, nhưng v thi t k cung c p ñi n ta quan tâm ñ n công Pñm Pñ = su t ñ u vào (công su t ñ t) : (2.11) η ñm ηñm – hi u su t ñ nh m c c a ñ ng cơ thư ng l y 0,8 ÷ 0,95, nên ñ cho tính toán ñư c ñơn gi n, ngư i ta có th l y Pñ = Pñm. - Ph t i trung bình (Ptb): là m t ñ c trưng tĩnh c a ph t i trong m t kho ng th i gian nào ñó T T ∫ P(t ).dt ∫ Q(t ).dt ∆P ∆Q Ptb = = ; Qtb = = (2.12) 0 0 T T T T Trong ñó ∆P, ∆Q – ñi n năng tiêu th trong th i gian kh o sát, kW, kVAr P(t), Q(t) – ñ th ph t i th c t T – th i gian kh o sát, h Ph t i trung bình có th dùng ñ ñánh giá ñư c m c ñ s d ng thi t b ; xác ñ nh ph t i tính toán; tính t n hao ñi n năng. - Ph t i c c ñ i: chia làm 2 nhóm + Ph t i c c ñ i (Pmax): là ph t i trung bình l n nh t tính trong kho ng th i gian tương ñ i ng n (5, 10 ho c 30 phút) ng v i ca làm vi c có ph t i l n nh t trong ngày. 13
Pmax dùng ñ tính t n th t công su t l n nh t, ñ ch n các thi t b ñi n, ch n dây d n và dây cáp theo ñi u ki n m t ñ dòng ñi n kinh t … + Ph t i ñ nh nh n (Pñn): là ph t i c c ñ i xu t hi n trong kho ng th i gian r t ng n (1 ÷2s), nó thư ng xu t hi n khi kh i ñ ng c a ñ ng cơ. Pñn dùng ñ ki m tra dao ñ ng ñi n áp, ñi u ki n t kh i ñ ng c a ñ ng cơ, ki m tra ñi u ki n làm vi c c a c u chì, tính dòng ñi n kh i ñ ng c a rơle b o v … - Ph t i tính toán (Ptt): là thông s quan tr ng trong thi t k cung c p ñi n. Ptt là ph t i gi thi t lâu dài không ñ i tương ñương v i ph t i th c t (bi n ñ i) v m t hi u ng nhi t l n nh t. Ptb ≤ Ptt ≤ Pmax - H s s d ng (ksd): là t s gi a ph t i tác d ng trung bình v i công su t ñ nh m c c a thi t b . ptb ð i v i m t thi t b k sd = (2.13) pñm n ∑p tbi Ptb ð i v i m t nhóm thi t b k sd = = (2.14) 1 n Pñm ∑p ñmi 1 ksd nói lên m c ñ s d ng, m c ñ khai thác công su t c a thi t b ñi n trong m t chu kỳ làm vi c. - H s ph t i (kpt): là t s gi a công su t th c t v i công su t ñ nh m c c a thi t b Pthuc k pt = (2.15) Pñm kpt nói lên m c ñ s d ng, m c ñ khai thác c a thi t b ñi n trong th i gian ñang xét. - H s c c ñ i (kmax): là t s gi a ph t i tính toán và ph t i trung bình trong kho ng th i gian ñang xét Ptt kmax = (2.16) Ptb kmax thư ng ñư c tính ng v i ca làm vi c có ph t i l n nh t Mu n tìm kmax ho c tra b ng ho c d a vào ñư ng cong kmax = f (nhi uqu , ksd). 14
Hình 2.6 - H s nhu c u (knc): là t s gi a ph t i tính toán và công su t ñ nh m c P .P Ptt knc = = tt tb = kmax .k sd (2.17) Pñm Pñm .Ptb Trong th c t knc thư ng do kinh nghi m v n hành mà t ng k t l i - S thi t b hi u qu (nhq): là s thi t b gi thi t có cùng công su t và ch ñ làm vi c 2 n   ∑ Pñmi  nhq =  1  (2.18) n ∑ ( Pñmi )2 1 Khi s thi t b dùng ñi n trong nhóm n > 5, tìm nhq theo b ng ho c ñư ng cong cho trư c. Trình t tính như sau: n1 P n* = , P* = 1 n P Trong ñó: n - s thi t b trong nhóm n1 - s thi t b có công su t không nh hơn m t n a công su t c a thi t b có công su t l n nh t. P và P1 - t ng công su t ng v i n và n1 thi t b T n* và P* tra ñư ng cong hình 2.7, tìm nhq* và tìm ñư c nhq = nhq*.n 15
Hình 2.7 2.4. Các phương pháp tính ph t i tính toán Có nhi u phương pháp ñ xác ñ nh ph t i tính toán (PTTT) nhưng chưa có phương pháp nào là v a cho k t qu chính xác l i v a có cách tính ñơn gi n. Vì v y tuỳ theo giai ño n thi t k , tuỳ theo yêu c u c th mà ch n phương phap thi t k cho thích h p. 2.4.1. Phương pháp xác ñ nh ph t i tính toán theo công su t ñ t và h s knc n n Ptt = knc. ∑ Pñi ≈knc .∑ Pñmi (2.19) 1 1 Trong ñó: knc- là h s nhu c u c a thi t b , tra trong s tay k thu t Pñi, Pñmi - công su t ñ t và công su t ñ nh m c c a thi t b th i, kW n – s thi t b trong nhúm Qtt = Ptt.tgϕ Ptt S tt = Ptt2 + Qtt = 2 cos ϕ N u h s công su t c a các thi t b trong nhóm không gi ng nhau thì ph i tính n ∑ P cosϕi i cosϕtb : cosϕtb = (2.20) 1 n ∑ Pi1 Ưu ñi m c a phương pháp này là ñơn gi n, ti n l i nên ñư c ng d ng r ng rãi Như c ñi m c a phương pháp này là kém chính xác, b i vì knc ñư c tra trong tài li u k thu t, nó không ph thu c vào ch ñ v n hành và s thi t b trong nhóm máy. Do ñó n u ch ñ v n hành và s thi t b trong nhóm thay ñ i nhi u thì k t qu tính theo h s nhu c u s kém chính xác. 2.4.2. Phương pháp xác ñ nh ph t i tính toán theo su t tiêu hao ñi n năng cho m t ñơn v s n ph m a0 M Ptt = (2.21) Tmax Trong ñó : 16
a0- su t tiêu hao ñi n năng cho m t ñơn v s n ph m, kWh/ñvsp. M - s s n ph m s n xu t ra trong m t năm. Tmax - th i gian s d ng công su t c c ñ i. N u M là s s n ph m s n xu t ra trong ca mang t i l n nh t thì Tmax = 8h ðây là phương pháp hay ñư c dùng ñ xác ñ nh ph t i tính toán c a các nhà máy xí nghi p có ch ng lo i s n ph m ít, s n xu t tương ñ i n ñ nh. Ví d như các nhà máy d t, nhà máy s i, các tr m bơm, tr m nén khí… 2.4.3. Phương pháp xác ñ nh ph t i tính toán theo su t ph t i trên m t ñơn v di n tích s n xu t Ptt = P0 .F (2.22) Trong ñó: P0 - su t ph t i cho m t ñơn v di n tích s n xu t, kW/m2. F - di n tích s n xu t, m2. Phương pháp hay dùng ñ xác ñ nh ph t i tính toán c a các nhà máy xí nghi p có phân b ph t i tương ñ i ñ u như là các nhà máy s i, may, d t…xác ñ nh ph t i tính toán c a các công trình dân d ng như trư ng h c, nhà , công s , b nh vi n r t hay ñư c dùng ñ xác ñ nh ph t i tính toán chi u sáng. 2.4.4. Phương pháp xác ñ nh ph t i tính toán theo h s c c ñ i kmax và công su t trung bình Ptb (còn g i là phương pháp s thi t b hi u qu nhq) Ptt = kmaxPtb = kmax.ksd.Pdm (2.23) Trong ñó: Pñm - công su t ñ nh m c. ksd, kmax – h s s d ng và h s c c ñ i. Chú ý: n N u n ≤ 3 và nhq < 4 thì Ptt = ∑ Pñmi 1 n N u n > 3 và nhq < 4 thì Ptt = ∑ k pti .Pñmi (2.24) 1 kpt – h s mang t i c a thi t b G n ñúng: kpt = 0,9 ñ i v i thi t b làm vi c ch ñ dài h n kpt = 0,75 ñ i v i thi t b làm vi c ch ñ ng n h n l p l i. ðư ng cong hình 2.6 ch cho ñ n giá tr nhq = 300. N u nhq > 300 và ksd < 0,5 thì h s kmax ñư c l y ng v i nhq = 300. Còn khi nhq > 300 và ksd ≥ 0,5 thì Ptt = 1,05.ksd.Pñm (2.25) ð i v i các thi t b có ñ th ph t i b ng ph ng (máy bơm, qu t nén khí …): Ptt = Ptb = ksd.Pñm (2.26) ðây là phương pháp hay ñư c dùng trong th c t ñ xác ñ nh ph t i tính toán cho các xí nghi p công nghi p b i nó không quá ph c t p mà l i tính ñ n c công su t, ch 17
ñ làm vi c (thông qua h s kmax) c a các thi t b có trong nhóm, do v y k t qu tính toán khá tin c y. Ví d : Xác ñ nh ph t i tính toán c a phân xư ng cơ khí v i các thông s sau: cosϕ Tên máy S lư ng Pñm (kW)/1 máy Máy ti n T630 4 10 0,7 Máy ti n C620 5 7 0,6 Máy ti n C616 4 4,5 0,65 Máy khoan ñ ng 5 2,8 0,5 Máy khoan bàn 20 1 0,5 H s s d ng c a các máy trong phân xư ng ksd = 0,1 Gi i: n = 4 + 5 + 4 + 5 + 20 = 38 P = 4.10 + 5.7 + 4.4,5 + 5.2,8 + 20.1 = 127 kW n1 = 4 + 5 = 9 P1 = 4.10 + 5.7 = 75 kW n* = n1/n = 9/38 = 0,23 P* = P1/P = 75/127 = 0,59 T n* và P* tra ñư ng cong → nhq* = 0,56 S thi t b hi u qu n = nhq*.n = 0,56.38 = 21,2 T nhq và ksd tra ñư ng cong → kmax = 1,82 38 Ptt = kmax.ksd. ∑ Pñmi = 1,82.0,1.127 = 23,1 kW 1 38 ∑ P cosϕ i i cosϕtb = = 0,61 → tgϕtb = 1,299 1 38 ∑P i 1 Qtt = Ptt.tgϕtb = 23,1.1,299 = 30 kVAr 2 2 Stt = Ptt + Qtt = 37,86 kVA 2.4.5. Xác ñ nh ph t i chi u sáng Ph t i chi u sáng c a phân xư ng ñư c xác ñ nh theo công su t chi u sáng trên m t ñơn v di n tích. Pcs = Po .Fpx (2.27) Qcs = Pcs .tgϕ (2.28) 2 Trong ñó : Po- su t chi u sáng trên ñơn v di n tích, W/m . Fpx - di n tích phân xư ng, m2. 18
Công su t ph n kháng chi u sáng Qcs ph thu c vào lo i ñèn ta ch n: N u ñèn s i ñ t thì cosϕ =1 và tgϕ = 0. N u ñèn huỳnh quang thì cosϕ < 1 và tgϕ ≠ 0. 2.4.6 . Xác ñ nh ph t i tính toán c a m t s ph t i ñ c bi t - Tính ph t i tính toán cho thi t b ñi n m t pha: Khi có thi t b ñi n m t pha trư c h t ph i phân b các thi t b ñó lên 3 pha sao cho ñ u nhau. N u t i ñi m cung c p ph n công su t không cân b ng nh hơn 15% t ng công su t t i ñi m ñó thì các thi t b m t pha ñư c xem như là thi t b 3 pha có công su t tương ñương. N u l n hơn 15% thì ph i qui ñ i thi t b m t pha v ba pha + V i thi t b 1 pha n i vào ñi n áp pha thì Ptt(3 pha) = 3 P1p(max) P1p(max) - t ng công su t các thi t b m t pha c a pha có ph t i l n nh t + V i thi t b 1 pha n i vào ñi n áp dây thì Ptt(3 pha) = 3 P1p + V a có thi t b 1 pha n i vào ñi n áp pha v a có thi t b 1 pha n i vào ñi n áp dây thì ta ph i qui ñ i các thi t b n i vào ñi n áp dây thành thi t b n i vào ñi n áp pha, các h s qui ñ i cho trong tài li u k thu t. - Xác ñ nh ph t i ñ nh nh n + ð i v i m t thi t b : Iñn = Imm = kmm.Iñm ñ (2.29) ng cơ kmm - h s m máy c a ñ ng cơ + ð i v i m t nhóm thi t b Iñn = Imm(max) + Itt - ksd.Iñm(max) (2.30) Imm(max) - dòng ñi n m máy l n nh t trong các ñ ng cơ Itt - dòng ñi n tính toán cho c nhóm ñ ng cơ Iñm(max) -dòng ñi n ñ nh m c c a ñ ng cơ nào có Imm(max) Ví d : Tính dòng ñi n ñ nh nh n c a ñư ng dây cung c p cho c u tr c như sau: ε% cosϕ ð ng cơ Pñm(kW) Iñm (A) kmm Nâng hàng 12 15 0,76 27,5 5,5 Xe con 4 15 0,70 Xe l n 8 15 0,75 ði n áp U = 380/220 V, ksd = 0,1 Gi i: Imm(max) = kmm.Iñm = 5,5.27,5 = 151 A Vì c u tr c làm vi c ch ñ ng n h n l p l i nên ta ph i qui ñ i sang ch ñ dài h n 19