Giáo trình Kỹ thuật điện công trình (Ngành: Công nghệ kỹ thuật kiến trúc - Cao đẳng) - Trường Cao đẳng Xây dựng số 1

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:120

Thêm vào BST

Báo xấu

8
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình "Kỹ thuật điện công trình (Ngành: Công nghệ kỹ thuật kiến trúc - Cao đẳng)" được biên soạn với mục tiêu nhằm giúp sinh viên nắm được các kiến thức về: Mạch điện, các đại lượng cơ bản của mạch điện; lựa chọn tiết diện dây, cáp và khí cụ điện; thiết bị điện công trình; bản vẽ điện trong công trình. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Kỹ thuật điện công trình (Ngành: Công nghệ kỹ thuật kiến trúc - Cao đẳng) - Trường Cao đẳng Xây dựng số 1

BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG XÂY DỰNG SỐ 1 GIÁO TRÌNH MÔN HỌC/MÔ ĐUN: KỸ THUẬT ĐIỆN CÔNG TRÌNH NGÀNH/NGHỀ: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT KIẾN TRÚC TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG (Ban hành theo Quyết định số: 368ĐT/QĐ-CĐXD1, ngày 10 tháng 8 năm 2021 của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Xây dựng số 1) Hà nội, năm 2021
TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo. Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm.
LỜI NÓI ĐẦU Giáo trình Kỹ thuật điện công trình (KTĐCT) được biên soạn nhằm phục vụ cho giảng dạy và học tập cho trình độ Cao đẳng ngành Công nghệ kỹ thuật kiến trúc ở trường Cao đẳng Xây dựng số 1. Kỹ thuật điện công trình là môn học chuyên môn ngành nhằm cung cấp các kiến thức về mạch điện, khí cụ điện, bản vẽ điện và lựa chọn tiết diện dây dẫn sử dụng cho công trình xây dựng. Giáo trình Kỹ thuật điện công trình do bộ môn Máy điện xây dựng gồm: ThS.Nguyễn Trường Sinh làm chủ biên và các thầy cô đã và đang giảng dạy trực tiếp trong bộ môn cùng tham gia biên soạn. Giáo trình này được viết theo đề cương môn học Kỹ thuật điện công trình đã được Trường CĐXD1 ban hành. Ngoài ra giáo trình còn bổ sung thêm một số kiến thức mà trong các giáo trình trước chưa đề cập tới. Nội dung gồm 04 chương sau: Chương 1. Mạch điện, các đại lượng cơ bản của mạch điện. Chương 2. Lựa chọn tiết diện dây, cáp và khí cụ điện. Chương 3. Thiết bị điện công trình. Chương 4. Bản vẽ điện trong công trình. Trong quá trình biên soạn, nhóm giảng viên Bộ môn Máy điện của Trường Cao đẳng Xây dựng Số 1 - Bộ Xây dựng, đã được sự động viên quan tâm và góp ý của các đồng chí lãnh đạo, các đồng nghiệp trong và ngoài trường. Mặc dù có nhiều cố gắng, nhưng trong quá trình biên soạn, biên tập và in ấn khó tránh khỏi những thiếu sót. Tác giả rất mong nhận được các góp ý, ý kiến phê bình, nhận xét của người đọc để giáo trình được hoàn thiện hơn. Trân trọng cảm ơn! Hà Nội, ngày……tháng……năm 2021 Tham gia biên soạn 1. ThS. Nguyễn Trường Sinh - Chủ biên 2. ThS. Lê Anh Đức 3
CÁC THUẬT NGỮ CHUYÊN MÔN CÁC TỪ VIẾT TẮT ĐKB động cơ không đồng bộ AC Điện xoay chiều DC Điện một chiều KCĐ Khí cụ điện CD cầu dao điện CC Cầu chì KĐT Khởi động từ N, O Dây trung tính CTT Công tắc tơ RN Rơ-le nhiệt RTh Rơ le thời gian RU Rơ le điện áp RI Rơ le dòng điện RTr Rơ le trung gian RTĐ Rơ le tốc độ TCVN. Tiêu chuẩn Việt Nam TCXDVN. Tiêu chuẩn Xây dựng Việt Nam IEC 158-1 Tiêu chuẩn quốc tế (IEC: International Electrotechnical Commission) 4
CHƯƠNG TRÌNH MÔN HỌC/ MÔ ĐUN Tên môn học: KỸ THUẬT ĐIỆN CÔNG TRÌNH Mã môn học: MH 12 Thời gian thực hiện môn học/ mô đun: 45 giờ. Trong đó: - Lý thuyết: 15 giờ; - Thực hành, thí nghiệm, thảo luận, bài tập: 28 giờ; - Kiểm tra: 2 giờ I. Vị trí, tính chất của môn học/ mô đun - Vị trí: + Môn học/ mô đun được bố trí ở kỳ học thứ 2; + Môn học/ mô đun tiên quyết: Cấu tạo kiến trúc. - Tính chất: Là môn học chuyên môn. II. Mục tiêu môn học/ mô đun Học xong môn học/ mô đun này người học sẽ có khả năng: II.1. Kiến thức 1.1. Trình bày được khái niệm các đại lượng cơ bản trong mạng điện. 1.2. Trình bày được cách lựa chọn dây dẫn theo điều kiện phát nhiệt. 1.3. Trình bày được công dụng và điều kiện lựa chọn cầu chì, aptomat. 1.4. Phân biệt và vận dụng được các tiêu chuẩn bản vẽ điện. 1.5. Trình bày được các loại đèn thường dùng trong công trình. 1.6. Trình bày được các loại điều hòa, thang máy, thang cuốn trong công trình. II.2. Kỹ năng 2.1. Phân tích được các thành phần của mạch điện. 2.2. Lựa chọn được tiết diện dây dẫn cho các thiết bị điện trong công trình dân dụng. 2.3. Lựa chọn được cầu chì, aptomat cho thiết bị điện công trình. 2.4. Đọc và bóc tách được khối lượng thiết bị điện trong bản vẽ điện đơn giản trong công trình dân dụng. 2.5. Vẽ/phân tích được các bản vẽ điện chiếu sáng; bản vẽ lắp đặt điện, cung cấp điện đơn giản trong công trình dân dụng. 2.6. Chọn được sơ bộ công suất máy điều hòa cho công trình dân dụng. II.3. Năng lực tự chủ và trách nhiệm 3.1. Rèn luyện tính nghiêm túc trong học tập và trong thực hiện công việc. 3.2. Rèn luyện khả năng làm việc độc lập và theo nhóm. III. Nội dung môn học/ mô đun Thời gian (giờ) Số Tên các bài trong mô đun Tổng Lý TH,TN, Kiểm TT số thuyết TL,BT tra 1. Chương 1 Mạch điện, các đại lượng cơ bản của 5 4 1 mạch điện. 2. Chương 2 Lựa chọn tiết diện dây, cáp và khí 12 4 8 cụ điện 5
Số Thời gian (giờ) Tên các bài trong mô đun Tổng Lý TH,TN, Kiểm TT số thuyết TL,BT tra 3. Kiểm tra bài 1 1 1 4. Chương 3 Thiết bị điện công trình 6 4 2 5. Chương 4 Bản vẽ điện trong công trình. 20 3 17 6. Kiểm tra bài 2 1 1 Cộng 45 15 28 2 6
CHƯƠNG I. MẠCH ĐIỆN, CÁC ĐẠI LƯỢNG CƠ BẢN CỦA MẠCH ĐIỆN. Mục tiêu: - Trình bày được khái niệm về mạch điện; - Nêu được khái niệm của nguồn điện, phụ tải điện; - Trình bày được khái niệm về điện áp, dòng điện, công suất của mạch điện xoay chiều; - Trình bày được các loại dây dẫn thường dùng trong công trình xây dựng; 1.1. Tổng quan về hệ thống điện: Ngày nay khi nói đến hệ thống năng lượng, thông thường người ta thường hình dung nó là hệ thống điện, đó không phải là hiện tượng ngẫu nhiên mà nó chính là bản chất của vấn đề. Lý do là ở chỗ năng lượng điện đã có ưu thế trong sản xuất, khai thác và truyền tải, cho nên hầu như toàn bộ năng lượng đang khai thác được trong tự nhiên người ta đều chuyển đổi nó thành điện năng trước khi sử dụng nó. Từ đó hình thành một hệ thống điện nhằm truyền tải, phân phối và cung cấp điện năng đến từng hộ sử dụng điện. 1.1.1. Khái niệm: Điện năng sau khi sản xuất ra từ các nguồn phát sẽ được truyền tải - cung cấp, phân phối tới các hộ tiêu thụ điện nhờ mạng lưới điện. Hệ thống điện bao gồm toàn bộ các khâu phát điện - truyền tải - cung cấp, phân phối đến các hộ tiêu thụ điện. Mạng lưới điện bao gồm hai bộ phận chủ yếu: đường dây tải điện và các trạm biến áp khu vực. Cấp điện áp định mức của mạng điện được chọn càng cao thì công suất truyền tải và độ dài truyền tải càng lớn. Cấp điện áp định mức càng cao thì vốn đầu tư xây dựng cũng như chi phí vận hành và tính phức tạp của mạng điện cũng tăng theo. Cấp điện áp là một trong những giá trị của điện áp danh định được sử dụng trong hệ thống điện, bao gồm: - Hạ áp là cấp điện áp danh định đến 01 kV; - Trung áp là cấp điện áp danh định trên 01 kV đến 35 kV, gồm 6; 10; 15; 22; 35 kV; - Cao áp là cấp điện áp danh định trên 35 kV, gồm 110; 220; 500 kV; Quy định khoảng cách an toàn với các loại điện áp: chú ý giữ khoảng cách an toàn tối thiểu theo bảng dưới đây để tránh các nguy cơ, hiểm họa có thể xẩy ra hậu quả nghiêm trọng dẫn đến sự cố mất điện và tai nạn điện dẫn đến tử vong khi vi phạm khoảng cách gần đường dây đang có điện: 7
Bảng 1 - 1. Quy định khoảng cách an toàn với các loại điện áp Cấp điện áp Khoảng cách an toàn tối thiểu Điện hạ thế 0,3m Điện áp từ 1kV đến 15 kV 0,7m Điện áp từ 15kV đến 35 kV 1,00m Điện áp từ 35kV đến 110 kV 1,50m Điện áp từ 110kV đến 220 kV 2,50m Điện áp từ 220kV đến 500 kV 4,50m Hình 1 - 1. Các khâu trong hệ thống điện nói chung 1.1.2. Một số đặc điểm của điện năng: + Dễ chuyển hoá thành các dạng năng lượng khác (quang, nhiệt, cơ năng…). + Dễ truyền tải và truyền tải với hiệu suất khá cao. + Không có sẵn trong tự nhiên, đều được khai thác rồi chuyển hoá thành điện năng. Ở nơi sử dụng điện năng lại dễ dàng chuyển thành các dạng năng lượng khác. Ngày nay phần lớn năng lượng tự nhiên khác được khai thác ngay tại chỗ rồi được đổi thành điện năng (Ví dụ Nhà máy nhiệt điện thường được xây dựng tại nơi gần 8
nguồn than, khí đốt…; nhà máy thủy điện gần nguồn nước…). Đó cũng chính là lý do xuất hiện hệ thống truyền tải, phân phối và cung cấp điện năng mà chúng ta thường gọi là hệ thống điện. + Điện năng sản xuất ra, nói chung không tích trữ được. Vì vậy tại mọi thời điểm luôn luôn phải đảm bảo cân bằng giữa lượng điện năng sản xuất ra với điện năng tiêu thụ. + Quá trình về điện xảy ra rất nhanh. + Điện năng là nguồn năng luợng chính của các ngành: công nghiệp nặng, công nghiệp nhẹ... và là điều kiện quan trọng để phát triển các đô thị và khu dân cư. 1.2. Mạch điện: 1.2.1. Khái niệm: Mạch điện là tập hợp các thiết bị điện nối với nhau bằng các dây dẫn tạo thành những vòng kín trong đó dòng điện có thể chạy qua. Mạch điện thường gồm các phần tử sau: nguồn điện, phụ tải, dây dẫn. 1.2.2. Kết cấu hình học của mạch điện: - Nhánh: là bộ phận của mạch điện gồm các phần tử nối tiếp nhau trong đó có cùng dòng điện chạy qua. - Nút: là chỗ gặp nhau của từ 3 nhánh trở lên. - Vòng: là lối đi khép kín qua các nhánh. A B Hình 1 - 2. Ví dụ về mạch điện Trong đó: - Mạch gồm: MF - nguồn điện; Đ (bóng đèn), ĐC (động cơ) - phụ tải; và dây dẫn nối kín từ MF sang Đ, ĐC - Kết cấu của mạch điện gồm: + 3 nhánh là: nhánh 1 (MF - máy phát điện), nhánh 2 (Đ - bóng đèn), nhánh 3 (ĐC - động cơ điện). + 2 nút là: A, B. + 3 vòng độc lập là: a, b, c 9
1.2.3. Nguồn điện: Nguồn điện là thiết bị phát ra điện năng. Về nguyên lý, nguồn điện là thiết bị biến đổi các dạng năng lượng như cơ năng, hóa năng, nhiệt năng thành điện năng. 1.2.3.1. Phân loại nguồn điện: a. Nguồn điện 1 chiều (DC) Nguồn điện một chiều là nguồn điện phát ra điện áp một chiều, điện áp này có chiều xác định, độ lớn có thể biến thiên nhưng trị số của nó luôn nằm giới hạn trong 1 phía của trục thời gian Ox, nghĩa là hoặc luôn dương (+), hoặc luôn âm (-) và không đi qua giá trị "0". Hình 1 - 3. Đồ thị điện áp 1 chiều Nguồn điện 1 chiều được cấp từ: máy phát điện 1 chiều, pin, ắc quy, chỉnh lưu từ xoay chiều về 1 chiều … a. b. c. d. e. Hình 1 - 4. Các loại nguồn điện 1 chiều a. Máy phát điện 1 chiều; b. Tấm pin mặt trời; c. Pin; d. Ắc quy; e. Bộ nguồn AC/DC b. Nguồn điện xoay chiều (AC) Nguồn điện xoay chiều là nguồn điện phát ra điện áp xoay chiều, điện áp này có chiều và trị số luôn biến thiên theo một chu kỳ tuần hoàn nhất định theo thời gian. 10
Hình 1 - 5. Đồ thị điện áp xoay chiều Nguồn điện xoay chiều được cấp từ: máy phát điện xoay chiều, bộ nghịch lưu DC/AC, máy biến áp … Hình 1 - 6. Máy phát điện xoay chiều, máy biến áp c. Nguồn điện xoay chiều 3 pha Để tạo ra nguồn điện xoay chiều 3 pha, ta sử dụng máy phát điện đồng bộ 3 pha. * Cấu tạo: xét cấu tạo của 1 máy phát điện 3 pha đơn giản, bao gồm: - Stato: gồm lõi thép, dây quấn 3 pha gồm 3 cuộn dây AX, BY, CZ (các cuộn dây AX, BY, CZ giống nhau về số vòng dây, vật liệu, và cùng tiết diện nhưng đặt lệch nhau một góc 2 /3 trong không gian) và vỏ máy. - Roto: gồm trục quay và nam châm điện gắn trên trục. Hình 1 - 7. Cấu tạo máy phát điện xoay chiều 3 pha * Nguyên lý làm việc Khi rôto máy phát điện quay với tốc độ không đổi, từ trường quay do nam châm sinh ra sẽ lần lượt quét qua các dây quấn stato và cảm ứng trong dây quấn stato các sức điện động cùng biên độ, tần số nhưng lệch pha nhau 1 góc 2 /3, biểu thức tức thời của sức điện động 3 pha là: 11
eA Em sin t (V) (1.1.1) e E sin( t 1200 ) E sin( t 2 ) B m m 3 (V) (1.1.2) e E sin( t 2400 ) E sin( t 4 ) m m A 3 (V) (1.1.3) Ta có giản đồ điện áp và đồ thì véc tơ : Hình 1 - 8. Giản đồ điện áp và đồ thị véc tơ sđđ xoay chiều 3 ̇ ̇ ̇ pha Khi nguồn 3 pha đối xứng ta có: eA + eB +eC = 0 hay + + = 0 Nếu các cuộn dây của máy phát điện nối riêng rẽ với các tải có tổng trở pha là ZA, ZB, ZC ta có hệ thống 3 pha gồm 3 mạch độc lập, mỗi mạch là 1 pha của hệ thống mạch điện 3 pha. Hình 1 - 9. Mạch điện xoay chiều 3 pha + Dây pha: nối điểm đầu của nguồn (A,B,C) đến các tải + Dây trung tính: nối từ điểm trung tính của nguồn O đến điểm trung tính của tải O’ + Dòng điện dây (Id): là dòng điện chạy trong dây pha (I dA, IdB, IdC). + Dòng điện pha (Ip): là dòng điện chạy trong mỗi pha (I pA, IpB, IpC). + Điện áp dây (Ud): là điện áp giữa hai dây pha bất kỳ hay giữa điểm đầu của 2 pha (UAB, UBC, UCA) + Điện áp pha (Up): là điện áp giữa dây pha và dây trung tính hay giữa điểm đầu và cuối của 1 pha nguồn (UA, UB, UC). * Cách đấu dây nguồn điện ba pha: - Nối hình sao Y: nối 3 cực cuối X, Y, Z chụm lại một điểm O, gọi là điểm trung tính của nguồn. 12
Hình 1 - 10. Cách nối Y nguồn điện xoay chiều 3 pha Mạng 3 pha - 4 dây với tải nối hình sao thường dùng cung cấp điện cho mạng điện công nghiệp (với các phụ tải 3 pha) và mạng điện sinh hoạt (với các phụ tải 1 pha). - Nối hình tam giác Δ: Hình 1 - 11. Cách nối Δ nguồn điện xoay chiều 3 pha Mạng 3 pha - 3 dây với nguồn nối hình tam giác thường dùng để cung cấp điện cho mạng điện công nghiệp, phục vụ nhu cầu sản xuất, với tải là các động cơ 3 pha. * Cách đấu dây tải ba pha. Các tải của mạng điện 3 pha cũng có thể được đấu nối theo 2 cách: Hình sao Y và hình tam giác Δ Hình 1 - 12. Cách nối dây phụ tải 3 pha Cách đấu dây của nguồn và tải 3 pha không phụ thuộc vào nhau và có thể khác nhau. Hình 1 - 1. Cách nối dây mạch điện 3 pha 13
* Khảo sát mạch điện xoay chiều 3 pha - Mạch điện 3 pha nối hình sao + Cách nối: Muốn nối hình sao ta nối 3 điểm cuối của 3 pha với nhau tạo thành điểm trung tính. Đối với nguồn, 3 điểm cuối X, Y, Z nối với nhau thành điểm trung tính O của nguồn. Đối với tải, 3 điểm cuối X’, Y’, Z’ nối với nhau tạo thành trung tính của tải. 3 điểm đầu 3 pha nối với 3 dây pha ra tải. A IA IpA EA Up Ud ZA e O IO O’ Z B C EC EB ZC e e IC Hình 1 - 14. Mạch điện 3 pha nối hình Y + Các quan hệ giữa dòng điện và điện áp Quan hệ giữa dòng điện dây và pha : Id = Ip (1.2.1) Quan hệ giữa điện áp dây và điện áp pha: = √3. (1.2.2) - Mạch điện 3 pha nối hình tam giác + Cách nối Muốn nối hình tam giác ta lấy đầu pha này nối với cuối pha kia. Ví dụ: A nối với Z, B nối với X ; C nối với Y. 3 điểm nối chung nối với 3 dây pha ra tải. Hình 1 - 15. Mạch điện 3 pha nối hình Δ + Các quan hệ giữa dòng điện và điện áp dây và pha Quan hệ giữa điện áp dây và điện áp pha: U d = Up (1.3.1) Quan hệ giữa dòng điện dây và pha: = √3. (1.3.2) 14
1.2.3.2. Các dạng nguồn điện của Việt Nam hiện nay: Hệ thống điện Việt Nam có các dạng nguồn điện đa dạng: thủy điện, nhiệt điện than, tuabin khí, nhiệt điện dầu, điện mặt trời, điện gió, điện sinh khối… với tổng công suất đặt năm 2020 là hơn 60.000 MW, trong đó tỷ trọng các loại nguồn như sau: Hình 1 - 16. Số liệu theo Báo cáo tổng kết vận hành HTĐQG năm 2020 Các nguồn điện phân bố không đồng đều giữa các miền do đặc thù của nguồn nhiên liệu sơ cấp. Thủy điện tập trung chủ yếu ở Miền Bắc và miền Trung, nơi có nhiều sông ngòi và địa hình phù hợp. Trong khi đó nhiệt điện than lại tập trung ở miền Bắc gần các mỏ than và ở miền Nam nơi có các cảng biển lớn thuận lợi cho việc nhập khẩu than. Điện mặt trời và điện gió có tiềm năng lớn ở miền Trung và miền Nam nên hầu hết các nhà máy điện gió và mặt trời đều phân bố ở đây. Trong gần 9.000 MW điện mặt trời thì gần 6.000MW ở miền Nam và 2.600MW ở miền Trung. Nguồn tuabin chạy khí chỉ có ở miền Nam, là nơi có các mỏ khí Nam Côn Sơn, Cửu Long, PM3 với tổng công suất các nguồn chạy khí lên tới gần 7.400MW. Hình 1 - 17. Sơ đồ liên hệ giữa các khâu trong hệ thống điện 15
1.2.4. Phụ tải điện. 1.2.4.1. Khái niệm: Phụ tải điện là các thiết bị tiêu thụ điện năng và biến đổi điện năng thành các dạng năng lượng khác như cơ năng, nhiệt năng, quang năng… Phụ tải điện là dữ kiện tối quan trọng của bài toán thiết kế cung cấp điện là phụ tải điện. Việc xác định chính xác giá trị phụ tải cho phép lựa chọn đúng thiết bị và sơ đồ cung cấp điện, đảm bảo tính kinh tế, kỹ thuật của hệ thống cung cấp điện. Các nhân tố công suất, loại và vị trí của các thiết bị tiêu thụ cho phép xác định cấu trúc sơ đồ và các tham số của các phần tử hệ thống cung cấp điện. Thường trong dữ kiện bài toán thiết kế cho biết công suất đặt của các thiết bị tiêu thụ điện, tuy nhiên sự đốt nóng các phần tử và các thiết bị điện còn phụ thuộc cả vào chệ độ làm việc của các hộ dùng điện vì vậy cần phải xem xét phụ tải theo cả dòng điện I, công suất tác dụng P, công suất phản kháng Q và công suất toàn phần S. Việc lựa chọn các thiết bị, các phần tử của hệ thống cung cấp điện được thực hiện dựa trên kết quả tính toán phụ tải. Sai số của bài toán xác định phụ tải có thể dẫn đến việc lựa chọn sơ đồ thiếu chính xác, dẫn đến giảm sút các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật của hệ thống cung cấp điện. Nếu kết quả tính toán lớn hơn so với giá trị thực thì sẽ dẫn đến sự lãng phí vốn đầu tư, các thiết bị được lựa chọn không làm việc hết công suất, dẫn đến hiệu quả thấp; Nếu kết quả tính toán nhỏ hơn giá trị thực, thì sẽ dẫn đến sự làm việc quá tải của các thiết bị, không sử dụng hết khả năng của các thiết bị công nghệ, làm giảm năng suất, làm tăng tổn thất điện năng và giảm tuổi thọ của các thiết bị điện. Như vậy bài toán xác định phụ tải là giai đoạn tối quan trọng của quá trình thiết kế cung cấp điện. Tuy nhiên, việc xác định chính xác giá trị phụ tải là không thể, vì có rất nhiều nhân tố ảnh hưởng đến chệ độ tiêu thụ điện, trong dó có cả các nhân tố tác động ngẫu nhiên. Nhìn chung sai số cho phép của bài toán này khoảng 10%. 1.2.4.2. Các tham số quan trọng tham gia trong quá trình tính toán phụ tải là: a. Công suất định mức (Pđm) Công suất định mức là công suất thiết bị ứng với với các điều kiện làm việc tiêu chuẩn do nhà máy chế tạo ghi trên hộ chiếu của thiết bị. Đối với động cơ điện, công suất định mức ghi trên nhãn hiệu máy, chính là công suất cơ trên trục cơ. Đối với các thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại, khi tính toán, công suất định mức được quy về chế độ làm việc dài hạn ứng với hệ số tiếp điện định mức n: P’n = Pn n (1.4) Ở đây P’n là công suất định mức quy về chế độ làm việc dài hạn; n - hệ số tiếp điện định mức. Công suất định mức của nhóm gồm n thiết bị: đ=∑ đ (1.5) - Pđm: Công suất định mức của n thiết bị. 16
- Pđmi: Công suất định mức của thiết bị thứ i. b. Công suất tiêu thụ trung bình (P tb) Công suất tiêu thụ trung bình trong một khoảng thời gian xét t được xác định từ biểu thức sau: A P r ; (1.6) tb t Ar - điện năng tác dụng và phản kháng tiêu thụ trong khoảng thời gian t. Công suất tiêu thụ trung bình đóng vai trò quan trọng trong việc phân tích chế độ, xác định phụ tải tính toán và tổn hao điện năng . c. Công suất cực đại (Pmax) Công suất cực đại là công suất lớn nhất xuất hiện trong khoảng thời gian xét. Phân biệt hai loại công suất cực đại: P Pđỉnh nhọn P 30’ 30’ 2’’ t (giờ) Hình 1 - 18. Biểu đồ phụ tải điện - Công suất cực đại ổn định (PM) là công suất tiêu thụ lớn nhất tác động trong khoảng thời gian không dưới 30 phút. Đây là công suất để đánh giá chế độ làm việc và chọn thiết bị điện theo điều kiện đốt nóng cho phép. - Công suất cực đại đỉnh nhọn - P đnh là công suất lớn nhất xuất hiện trong khoảng thời gian ngắn (ví dụ như khi khởi động động cơ). Người ta căn cứ vào giá trị phụ tải này để kiểm tra dao động điện áp, điều kiện tự khởi động của động cơ, chọn dây chảy và tính dòng điện khởi động của rơle bảo vệ. Ngoài trị số của phụ tải đỉnh nhọn, người ta còn quan tâm đến số lần xuất hiện nó, nếu tần số xuất hiện càng lớn thì mức độ ảnh hưởng tới sự làm việc bình thường của các thiết bị dùng điện khác trong mạng điện sẽ càng cao. d. Công suất tính toán (Ptt) Công suất tính toán là công suất giả định lâu dài không đổi, tương đương với phụ tải thực tế về mặt hiệu ứng nhiệt lớn nhất. Các thiết bị điện được chọn theo công suất này sẽ đảm bảo được an toàn trong mọi trạng thái vận hành. Trong thực tế công suất tính toán thường được lấy bằng công suất cực đại ổn định P tt = PM hoặc Ptt = Pđm.Kđt 17
1.2.4.3. Phân loại phụ tải điện Tất cả các thiết bị điện được phân loại theo các đặc điểm vận hành và kỹ thuật cơ bản sau: thiết bị sản xuất; điều khiển sản xuất; chế độ dùng điện; công suất và điện áp; loại dòng điện; mức độ tin cậy cung cấp điện v.v. a. Phân loại theo cấp điện áp. Theo cấp điện áp tất cả các thiết bị điện được phân thành hai loại: thiết bị hạ áp (có U 1000 V) và thiết bị cao áp (U>1000 V). b. Phân loại theo loại dòng điện. - Thiết bị làm việc ở mạng điện xoay chiều tần số công nghiệp (50 Hz); - Thiết bị làm việc ở mạng điện tần số cao hoặc thấp; - Thiết bị làm việc ở mạng điện một chiều. c. Phân loại theo chế độ làm việc. - Thiết bị làm việc với chế độ dài hạn: các thiết bị này có phụ tải không thay đổi hoặc ít thay đổi trong suốt thời gian làm việc như động cơ các máy bơm, máy quạt v.v. - Thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn: các thiết bị chỉ làm việc trong khoảng thời gian ngắn chưa đủ để nhiệt độ tăng lên đến giá trị xác lập, ví dụ như máy cắt kim loại, máy trộn v.v. - Thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại: trong trường hợp này các thiết bị làm việc theo chế độ luân phiên: đóng, cắt thời gian gian của toàn bộ chu trình không vượt quá 10 phút, ví dụ máy nâng hạ, máy hàn, thang máy v.v. d. Phân loại theo dạng năng lượng biến đổi Phụ tải được phân thành các nhóm: động lực, chiếu sáng, tạo nhiệt v.v. c. Phân loại theo vị trí lắp đặt. - Thiết bị điện lắp đặt cố định, di động. - Thiết bị điện lắp đặt trong nhà, ngoài trời. - Thiết bị điện lắp đặt ở những điều kiện đặc biệt như nóng, ẩm, bụi, có hơi và khí ăn mòn, có khí và bụi nổ. c. Phân loại theo mức độ tin cậy cung cấp điện (CCĐ) - Phụ tải loại 1 (hộ loại 1): là những phụ tải đặc biệt quan trọng mà khi có sự cố ngừng CCĐ sẽ gây lên những ảnh hưởng lớn tới chính trị, xã hội và con người. Hộ loại 1 không được phép cắt điện trừ những nguyên nhân khách quan và phải có 2 nguồn CCĐ trở lên. - Phụ tải loại 2 (hộ loại 2): là những phụ tải quan trọng mà khi có sự cố ngừng CCĐ sẽ gây lên những những thiệt hại lớn về kinh tế do rối loạn quy trình công nghệ, đình trệ sản xuất, lãng phí nhân công. Hộ loại 2 được phép cắt điện nhưng phải thông báo trước. Hộ loại 2 có thể được CCĐ bằng 1 hoặc 2 nguồn. - Phụ tải loại 3 (hộ loại 3): là những phụ tải còn lại. Hộ loại 3 có thể bị cắt điện nhưng không qúa 1 ngày đêm. Hộ loại 3 chỉ cần 1 nguồn CCĐ. 18
1.2.5. Dây và cáp điện. Dây dẫn điện chủ yếu dùng kim loại đồng và nhôm vì chúng có tính dẫn điện tốt, giá rẻ hơn các kim loại khác. Khi truyền tải điện ngoài trời, dây dẫn điện thường không bọc chất cách điện còn hầu hết các dây dẫn điện đều phải được bọc cách điện nhằm tránh sự chạm chập giữa các đường dây và an toàn điện cho người sử dụng. Dây & cáp điện dùng để truyền tải điện năng từ nguồn đến phụ tải. Tiết diện dây dẫn và lõi cáp phải được lựa chọn nhằm đảm bảo sự làm việc an toàn, đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật và kinh tế. 1.2.5.1. Dây trần: Dây trần là loại dây được dùng chủ yếu cho đường dây dẫn trên không (dây ngoài trời). Dây trần có các loại: - Dây đồng trần (M): có độ dẫn điện và sức bền cơ học tốt hơn dây nhôm, dễ vặn xoắn, kéo, uốn, dát mỏng, giá thành đắt. Ví dụ: M50, M70, M95 … - Dây nhôm trần (A): nhẹ, dẫn điện tốt (nhưng kém hơn đồng) độ bền cơ học thấp nên chỉ chế tạo dạng dây xoắn. Ví dụ: A25, A35, A50 … - Dây nhôm lõi thép (AC): được làm bằng những sợi thép tráng kẽm vặn xoắn với nhau, phía ngoài có hai lớp dây nhôm vặn xoắn. Nhôm dẫn điện dây thép tráng kẽm hoặc ni ken để chống rỉ. Dây nhôm lõi thép chịu được các điều kiện hoá học, vật lý và giá thành rẻ hơn dây dẫn điện bằng đồng Ví dụ: A25, A35, A50 … Dây trần thường là dây có nhiều sợi vặn xoắn vào nhau Hình 1 - 19. Dây dẫn trần 1.2.5.2. Dây bọc cách điện: Dây bọc cách điện có lõi là nhôm hoặc đồng với 1 hay nhiều lớp vỏ bọc cách điện bằng sao su, vải dệt bông tẩm dầu, nhựa PVC... Dây bọc cách điện bằng nhựa PVC: có tính chất cách điện tốt, được sử dụng rộng rãi nhất trong dân dụng và công nghiệp, ruột dây có thể chế tạo bằng đồng hoặc nhôm. Dây có loại lõi 1 sợi ( dây đơn cứng), dây nhiều sợi (dây mềm) 19
Hình 1 - 20. Dây dẫn lõi cứng và lõi mềm Hình 1 - 21. Dây đồng cách điện PVC loại 1 lõi, 2 lõi, 3 lõi Ví dụ: Cu/PVC 2c x4 mm2, Cadisun - dây đồng cách điện PVC, 2 lõi, mỗi lõi có tiết diện 4 mm2, nhà sản xuất Cadisun. CVV 2x6mm2, Tran Phu - dây đồng cách điện PVC, vỏ PVC, 2 lõi, mỗi lõi có tiết diện 6 mm2, nhà sản xuất Trần Phú. Cu/PVC 1x2,5mm2, LS - dây đồng cách điện PVC, 1 lõi có tiết diện 2,5 mm2, nhà sản xuất LS. 1.2.5.3. Dây cáp: - Dây cáp là loại dây có một lõi hoặc nhiều lõi trong vỏ bọc bằng nhôm, thép, cao su hoặc nhựa tổng hợp. + Cáp cách điện bằng cao su: dùng cho điều kiện ẩm ướt. + Cáp cách điện cao su nhưng bên ngoài bọc chì, thép để tăng độ bền độ chịu lực, a xít. Nhựa tổng hợp dùng để cách điện trong mỗi trường nhiệt độ, axít, dầu mỡ, étxăng... Ngoài ra còn có loại cáp dùng để cách điện dưới tác dụng của các loại lực cơ học mạnh, nhiệt độ cao... + Cáp bọc bằng nhựa XLPE chế tạo đơn giản cách điện tốt. Loại này được sử dụng rộng rãi trong điện công nghiệp và dây điện nguồn chiếu sáng sinh hoạt. Hình 1 - 22. Cáp đồng cách điện XLPE 20