Giáo trình môn cung cấp điện

Chia sẻ: 124357689 124357689 | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:360

Thêm vào BST

Báo xấu

164
lượt xem 56
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Trong thế giới hiện đại điện năng có mặt ở mọi lĩnh vực của cuộc sống. Cùng với sự phát triển khoa học kỹ thuật, điện năng ngày càng trở nên là nhu cầu thiết yếu đối với mọi hoạt động của con người. Điện năng là động lực phát triển kinh tế, văn hóa, xã hội, nhân chủng v.v. nó chi phối hầu như toàn bộ nền kinh tế quốc dân.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình môn cung cấp điện

Chương 1 Những vấn đề chung về dự án cung cấp điện 1.1. Đại cương Trong thế giới hiện đại điện năng có mặt ở mọi lĩnh vực của cuộc sống. Cùng với sự phát triển khoa học kỹ thuật, điện năng ngày càng trở nên là nhu cầu thiết yếu đối với mọi hoạt động của con người. Điện năng là động lực phát triển kinh tế, văn hóa, xã hội, nhân chủng v.v. nó chi phối hầu như toàn bộ nền kinh tế quốc dân. Thêm vào đó, nhu cầu điện năng không ngừng gia tăng, đòi hỏi hệ thống điện không ngừng phát triển theo thời gian và không gian. Đồng thời các yêu cầu về chất lượng và độ tin cậy đối với hệ thống điện cũng ngày càng nghiêm ngặt hơn. Hệ thống điện là tập hợp các trang thiết bị biến đổi, truyền tải và phân phối điện năng, đòi hỏi chi phí rất lớn về thiết bị và vốn đầu tư. Trong thành phần giá thành của các sản phẩm công nghiệp giá trị điện năng chiếm một tỷ lệ rất đáng kể, ví dụ trong ngành sản xuất nhôm có tới 50  60% giá trị sản phẩm thuộc về điện năng. Việc thiết kế xây dựng hệ thống cung cấp điện hợp lý sẽ góp phần là giảm giá thành sản phẩm, nâng cao hiệu quả kinh tế của các xí nghiệp và nâng cao tính cạnh tranh của sản phẩm trên thị trường. Các vấn đề thiết kế và vận hành hệ thống điện phải được nhìn nhận từ chính từ góc đó. Thiết kế hệ thống cung cấp điện trong điều kiện kinh tế thị trường đòi hỏi sự nhạy bén trong việc lựa chọn thiết bị và các phương án. Bài toán phân tích so sánh các phương án cần có nhiều thông tin kinh tế, kỹ thuật liên quan đến phương án lựa chọn. Với sự phát triển khoa học-kỹ thuật có rất nhiều công nghệ, thiết bị mới được áp dụng trong sản xuất, một loại thiết bị nhất định có thể được sản xuất bởi nhiều hãng khác nhau với các đặc tính kinh tế-kỹ thuật khác nhau. Việc lựa chọn thiết bị phù hợp với điều kiện cụ thể không những đòi hỏi người thiết kế phải có sự am hiểu về thiết bị, mà còn phải có kinh nghiệm thực tế. Đó là yêu cầu hết sức khó khăn đối với những người mới bắt đầu. Những người ‘non gan” khi thiết kế 3
thường chỉ chú trọng đến yêu cầu kỹ thuật, điều đó có thể dẫn đến sự kém hiệu quả của phương án lựa chọn. Các phương án lựa chọn không chỉ đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật mà còn phải có hiệu quả kinh tế cao. Các giai đoạn vòng đời của dự án bao gồm toàn bộ quá trình thay đổi: sự hình thành ý tưởng (đặt vấn đề, nhiệm vụ), phương tiện thực hiện (giải các bài toán), các giai đoạn thực hiện, các kết quả đạt được và sự kết thúc dự án (quyết toán và giải pháp phát triển – dự án mới). Như vậy, để dự án được thực hiện thuận lợi, cần phải có sự điều khiển nó. Để thực hiện điều đó cần phải phân chia dự án thành các tiểu hệ thống phả hệ và các bộ phận cấu thành. Cấu trúc của dự án bao gồm: Các cấu thành sản phẩm dự án, các giai đoạn của vòng đời dự án, các phần tử cấu trúc tổ chức. 1.2. Quá trình hình thành dự án cung cấp điện Dự án cung cấp điện có thể là xây dựng hệ thống cung cấp điện mới, cũng có thể là cải tạo phát triển hệ thống đã có. Cũng giống như bất cứ một dự án nào khác, dự án cung cấp điện được bắt đầu từ nhu cầu thực tế. Khi đã được sự đồng ý của các cấp có thẩm quyền, sẽ tiến hành chuẩn bị các tư liệu cần thiết để thực hiện các giai đoạn tiếp theo. Quá trình hình thành dự án cung cấp điện bao gồm nhiều giai đoạn: Nghiên cứu tiền khả thi, thiết kế sơ bộ, thiết kế chi tiết, thực thi dự án. Nếu dự án được thực hiện theo yêu cầu về chính trị, xã hội thì bỏ qua giai đoạn nghiên cứu tiền khả thi. 1.2.1. Nghiên cứu tiền khả thi Trước khi đưa ra quyết định về sự thực hiện dự án, cần xem xét dưới các góc độ khác nhau trong suốt cả vòng đời của nó. Muốn vậy trước hết cần tiến hành nghiên cứu tiền khả thi, bao gồm các phân tích về kỹ thuật, thương mại, tài chính, kinh tế, tổ chức, xã hội và môi trường. Mục đích cơ bản của các phân tích này là đánh giá khả năng thực thi dự án trên cơ sở xác định sơ bộ hiệu quả kinh tế và tính khả thi tài chính. Việc nghiên cứu tiền khả thi được thực hiện ngay sau khi đề xuất về dự án được chấp nhận. Để bước đầu có thể đánh giá một cách tổng thể tiềm năng của dự án, các số liệu được đưa ra trong dự án được xem xét trong dải biến thiên thực tế của từng thông số với mục đích là ước tính sức hấp dẫn của dự án cũng như khả 4
năng tiến hành các bước tiếp theo. Trong giai đoạn nghiên cứu tiền khả thi cần tiến hành giải quyết các vấn đề sau: - Thu thập thông tin và các dữ liệu cần thiết, liên quan đến sự thực hiện dự án; - Phân tích sơ bộ các phương án cạnh tranh và lựa chọn phương án khả thi cho việc nghiên cứu chi tiết; - Đánh giá khối lượng và hiệu quả đầu tư, xác định phương pháp và cơ cấu tài chính, đảm bảo vòng đời hoạt động tối đa của dự án. Trên cơ sở các kết quả nghiên cứu sơ bộ về đầu tư dự án, tiến hành thiết lập các văn bản có tính pháp lý về yêu cầu vốn đầu tư để gửi đến các tổ chức và cá nhân có liên quan. Sau khi quá trình thương thảo kết thúc thành công, cần tiến hành thiết lập cơ cấu các thành viên tham gia dự án. Thường thì các số liệu ở bước này còn mang tính ngẫu nhiên với sự bất định cao, dải biên thiên của các tham số khá rộng, việc đánh giá dự án mang tính xác suất. Trong một tình huống nhất định cần xác định kỳ vọng toán hiệu quả, nếu giá trị này tỏ ra hấp dẫn thì sẽ tiến hành các bước xem xét tiếp theo. 1.2.2. Nghiên cứu khả thi Nhiệm vụ chính của giai đoạn này là chính xác hoá lại các chỉ tiêu, tham số chính của dự án để chứng tỏ rằng dự án sẽ thành công. Ở giai đoạn này cần phân tích một cách chi tiết các chỉ tiêu có ảnh hưởng quyết định để rút ra kết luận một cách chắc chắn tính khả thi của dự án. Việc nghiên cứu khả thi đòi hỏi phải có số liệu tương đối đầy đủ và tin cậy. Vấn đề thu thập thông tin và xử lý số liệu là những bài toán bước đầu hết sức cần thiết đối với mỗi dự án. Điều tra số liệu: 1.2.2.1. Thông tin là "nguyên liệu" tối cấn thiết cho dự án công trình điện. Thông tin được thu thập từ các nguồn khác nhau như: + Các dự án phát triển kinh tế. + Các tài liệu, sổ tay thiết kế, tính toán. + Số liệu lưu trữ về sản xuất và tiêu thụ điện năng. + Đo đếm trực tiếp.v.v... 5
Để làm dễ dàng cho quá trình thu thập thông tin, trước hết cần thiết lập một hệ thống bảng biểu sao cho đơn giản nhất nhưng có thể chứa đựng nhiều thông tin nhất. Việc chọn mẫu điều tra được tiến hành theo các nguyên tắc thống kê toán học. Kích thước tập mẫu được xác định theo biểu thức. k n  (  )2 ; (1.1) s Trong đó: n - số phần tử tối thiểu cần khảo sát (kích thước mẫu). k - hệ số biến động, xác định theo biểu thức: x k  ; (1.2) M ( x) M(x), (x) - kỳ vọng toán và độ lệch chuẩn của tham số x cần khảo sát; s - sai số tương đối cho phép;  - bội số tản, phụ thuộc vào độ tin cậy tính toán có thể lấy giá trị trong khoảng 1,5÷2,5. Số liệu sau khi thu thập, được trình bày dưới dạng bảng biểu theo nguyên tắc thống kê. 1.2.2.2. Xử lý số liệu: a) Đánh giá sai số. Có 3 loại sai số có thể mắc phải trong quá trình thu thập số liệu là: sai số thô, sai số hệ thống và sai số ngẫu nhiên. * Sai số thô: Trong khi đo đếm đôi khi ta gặp những kết quả sai khác nhiều so với các số liệu bên cạnh. Cần phải nghĩ ngay là có thể đó là sai số thô do những sai lầm, sơ suất trong quá trình thu thập số liệu gây ra. Coi đó là giá trị nghi ngờ, ta cần phải kiểm tra để loại trừ những nghi ngờ đã xuất hiện. Giả thiết sự phân bố xác suất của chuỗi số liệu tuân theo quy luật chuẩn, lúc đó theo quy tắc "ba xích ma" ta có: Xmax= M(x) + 3 (x) Xmin= M(x) - 3 (x) (1.3) 6
So sánh giá trị nghi ngờ với các giá trị Xmax, Xmin nếu xn.ng < Xmin hoặc xn.ng > Xmax thì ta có thể gạt bỏ ra khỏi dãy số liệu cần xử lý. * Sai số hệ thống: Do những nguyên nhân không thể khắc phục được mà ở mỗi phép đo đều có chứa một sai số nhất định gọi là sai số hệ thống. Đây là sai số có thể dự đoán trước được một khi đã biết quy luật biến thiên của các trị số trong các điều kiện đo cụ thể. Do đó có thể dùng các biện pháp khác nhau để loại trừ sai số hệ thống. Chẳng hạn kiểm tra sai số hệ thống bằng thiết bị đo chính xác hơn. * Sai số ngẫu nhiên: Trong quá trình đo đếm có thể có rất nhiều nguyên nhân không thể lường trước dẫn đến những sai số của phép đo, mà người ta gọi là sai số ngẫu nhiên. Sai số này phụ thuộc vào phương sai của đại lượng đo và có thể hiệu chỉnh theo biểu thức  ( x ) s ; (1.4) n Trong số các loại sai số có thể phân biệt 2 dạng sai số là sai số tĩnh và sai số động. Sai số tỉnh suất hiện đối với các phép đo một đại lượng không đổi theo thời gian, còn sai số động xuất hiện khi phép đo được thực hiện đối với tham số biến đổi theo thời gian. Sai số động càng lớn nếu thời gian của phép đo càng dài. Để phân tích sai số động có thể áp dụng hiệp phương sai, giả thiết là trong thời gian đo kỳ vọng toán của đại lượng đo không đổi. b) Xác định các đại lượng đặc trưng của tập mẫu. - Kỳ vọng toán hay giá trị trung bình 1n M ( x)  X   xi ; (1.5) n i 1 Trong đó: xi - Giá trị quan sát thứ i - Phương sai tập mẫu  ( x  M ( x)) 2 D( x )  (1.6) i n - Phương sai tập tổng quát [ xi  M ( x)]2 D( x)  n 1 - Độ lệch trung bình bình phương 7
 ( x)  D ( x ) (1.7) - Hệ số biến động.  ( x) kv  (1.8) M ( x) Trên cơ sở các số liệu thu thập và xử lý, tiến hành các phân tích đánh giá để rút ra những kết luận cần thiết khẳng định tính khả thi của dự án. 1.2.3. Đánh giá hiện trạng mạng điện Trong trường hợp dự án cung cấp điện được tiến hành tại các khu vực đang có lưới điện, thì trước hết cần có những nghiên cứu đánh giá hiện trạng mạng điện. Việc đánh giá hiện trạng mạng điện được tiến hành với những bài toán cơ bản sau: 1.2.3.1. Đánh giá nguồn điện: Phân tích và đánh giá tiềm năng của nguồn điện có thể khai thác ở địa phương như: nhiệt năng, thuỷ năng, phong năng vv... Đối với mạng điện được cung cấp từ lưới quốc gia thì nguồn điện là các trạm trung gian và mạng cung cấp. Cần phân tích đánh giá khả năng phát triển của trạm biến áp trung gian để đáp ứng cho nhu cầu phát triển của mạng điện vùng. 1.2.3.2. Đánh giá khả năng mang tải của mạng điện 1) Khả năng mang tải của các trạm biến áp Hệ số mang tải trung bình của các trạm biến áp được xác định theo biểu thức: Stb kmt  ; (1.9) Sn Stb, Sn - công suất trung bình và công suất định mức của máy biến áp. Công suất trung bình được xác định theo biểu thức: A Stb  T . cos  Trong đó: A – điện năng truyền tải qua máy biến áp trong khoảng thời gian khảo sát T; cos - hệ số công suất trung bình của phụ tải. 8
Nếu hệ số mang tải nằm trong khoảng kmt < 0,45 thì máy biến áp được coi là non tải, trong khoảng 0,5  kmt  0,75 thì máy biến áp được coi là mang tải bình thường, còn trong khoảng > 0,8 thì có thể coi là máy đ ầy t ải . 2)Khả năng mang tải của đường dây Trước hết cần xác định mật độ dòng điện thực tế trên các đường dây: I j ; (1.10) F I - Dòng điện chạy trong dây dẫn A; F - Tiết diện dây dẫn mm2. So sánh giá trị mật độ dòng điện thực tế với giá trị mật độ dòng điện kinh tế để đánh giá mức độ mang tải của đường dây. 3) Bán kính hiệu dụng của lưới phân phối Bán kính hiệu dụng của mạng điện phân phối được xác định theo biểu thức: 10.U .U cp rhd  (1.11) 3. .k x . j Trong đó: Ucp - hao tổn điện áp cho phép trên mạng điện, %; U - điện áp định mức của mạng điện, kV;  - điện trở suất của vật liệu làm dây dẫn, .mm2/km; j – mật độ dòng điện, A/mm2 của mạng điện, xác định theo biểu thức: n  j .l ii j i 1 n l i i 1 ji, li – mật độ dòng điện và chiều dài đoạn dây thứ i; kx – hệ số, phụ thuộc vào dây dẫn và hệ số công suất của phụ tải, xác định theo biểu thức: x0 k x  cos   sin  r0 r0 và x0 - suất điện trở tác dụng và phản kháng trung bình của đường dây /km; 9
cos - hệ số công suất trung bình của phụ tải. 4) Số lượng trạm biến áp tiêu thụ Số lượng tối ưu của trạm biến áp tiêu thụ phụ thuộc vào mật độ các điểm tải trong khu vực quy hoạch điện và các tham số kinh tế-kỹ thuật của mạng điện, có thể xác định theo biểu thức: S b ; (1.12) N3 k 10.U cf ( Z .U ) 2  d p 0 m kt S - công suất của mạng điện, kVA; k - hệ số tính tới địa hình vùng quy hoạch; b - suất vốn đầu tư thay đổi của đường dây đ/km,mm2; m - suất vốn đầu tư cố định của trạm biến áp, đ. đ/trạm; Z - số lộ ra của trạm biến áp; d- điện dẫn của kim loại làm dây dẫn; P0 - Mật độ công suất của đường dây, kW/km. 5) Đánh giá chất lượng điện Chất lượng điện được đánh giá dựa trên số liệu quan sát về sự thay đổi các tham số chế độ ở các nút khác nhau trong mạng điện. Chất lượng điện được đánh giá theo các chỉ tiêu độ lệch tần số, độ lệch điện áp, độ dao động điện áp, độ hình sin và độ đối xứng của điện áp và dòng điện. Các chỉ tiêu chất lượng điện phải nằm trong giới hạn cho phép theo tiêu chuẩn quy định. 6) Đánh giá độ tin cậy của mạng điện Độ tin cậy được đánh giá dưới góc độ an toàn và dưới góc độ cung cấp điện trên cơ sở khảo sát trạng thái của từng thiết bị và phân tử độc lập của mạng điện. Xác định số lần và thời gian mất điện trong năm. Độ tin cậy cung cấp điện được đánh giá ứng với yêu cầu của các loại phụ tải. Trên cơ sở các số liệu tính toán đánh giá hiện trạng mạng điện sẽ có những nhận xét và kết luận thích hợp đối với sự thực thi dự án. 1.2.4. Thiết kế chi tiết Khi luận chứng kinh tế của nghiên cứu khả thi được khẳng định, các tham số cơ bản đã được xem xét cần tiến hành thiết kế chi tiết và cụ thể. Xác định rõ khối lượng vốn đầu tư, trang thiết bị, nguồn nhân lực v.v. Ở 10
đây mọi vấn đề của dự án đều phải được làm sáng tỏ: các nguồn lực phải được xác định một cách chắc chắn, nhiệm vụ của từng bộ phận, từng đơn vị phải được phân công cụ thể; quá trình thực hiện của từng công việc, từng giai đoạn được hoạch định rõ ràng và chi tiết vv. Tóm lại, mọi dữ kiện ở giai đoạn trước cần được cụ thể hoá một cách chính xác, những bất hợp lý phát hiện ra cần được xử lý và hoàn chỉnh. 1.2.5. Thực thi dự án Nếu tất cả các giai đoạn của dự án đã chứng tỏ khả năng thực thi và thoả mãn yêu cầu về tính kinh tế kỹ thuật thì sẽ triển khai quá trình thương thảo về các điều kiện tài chính, nhân lực và thiết bị. Quá trình này được kết thúc bởi các hợp đồng về điều kiện tài chính, thương mại, về cung cấp thiết bị (thông qua đấu thầu), hợp đồng lao động và các hợp đồng tư vấn. Trong giai đoạn thực hiện dự án thiết kế phát triển mạng điện chỉ tiến hành đánh giá hiệu quả kinh tế. Quá trình so sánh kinh tế của mạng điện được đặc trưng bởi các giai đoạn sau: 1) Nghiên cứu sự cần thiết trang bị mạng điện: - Sự cần thiết phải kết nối các phần tử chính; - Sự cần thiết nâng cao độ tin cậy cung cấp điện; - Nâng cao tính kinh tế của hệ thống điện do việc cải thiện chế độ làm việc để giảm tổn thất điện năng. 2) Lựa chọn các giải pháp kỹ thuật hiệu quả nhất; 3) Đánh giá hiệu quả kinh tế của giải pháp lựa chọn. 1.3. Một số yêu cầu cơ bản đối với thiết kế cung cấp điện - Thiết kế cần tính đến khả năng áp dụng các phương tiện, thiết bị hiện đại và các phương pháp xây dựng, vận hành hiệu quả nhất. Các phương án áp dụng cần phải có sự so sánh kinh tế - kỹ thuật. - Trong các đồ án thiết kế cung cấp điện chỉ xét đến các thiết bị được sản xuất tại các nhà máy theo các tiêu chuẩn. - Để xét đến độ tin cậy cung cấp điện, phụ tải điện được phân thành 3 loại: I, II và III. 11
- Thiết kế cung cấp điện phải tính cho phụ tải dự báo trong chu kỳ tính toán. Các phần tử sơ đồ được chọn ứng với sự phát triển của phụ tải mà không cần đến sự cải tạo mạng điện. Các đường dây được chọn ứng với phụ tải dự báo toàn phần còn trạm biến áp có thể được chọn với sự nâng cấp theo giai đoạn công suất máy biến áp. - Việc tính toán phụ tải phải xét đến các hệ số đồng thời và hệ số tham gia vào cực đại. - Các tham số của tất cả các thiết bị điện phải phù hợp với các tham số của mạng điện cung cấp cho chúng ở mọi chế độ. - Các thiết bị điện và vật liệu phải có khả năng chịu sự tác động của môi trường. Các thiết bị phải được chọn phù hợp với các tiêu chuẩn quy định. Khi lựa chọn các phương án cần ưu tiên cho các phương án có áp dụng các thiết bị và công nghệ tiên tiến và các thiết bị hợp bộ. - Việc lựa chọn các phần tử mạng điện cần xét đến sự thuận tiện trong vận hành, sửa chữa và thay thế thiết bị. Việc lựa chọn các phần tử cơ bản của sơ đồ để đánh giá chi phí của các phương án thiết lập sơ đồ cung cấp điện. Xác định một cách sơ bộ các tham số của các phần tử, mà sẽ được hiệu chỉnh trong quá trình thiết kế chi tiết. Khi so sánh các phương án chỉ cần xét đến các phần tử chính là đường dây và trạm biến áp. 1.4. Thủ tục thực hiện đề án thiết kế 1.4.1. Thông tin cần thiết ban đầu a) Các dữ kiện về phụ tải: - Phụ tải tính toán PM; - Thời gian sử dụng công suất cực đại, TM; - Khoảng cách từ nguồn cung cấp đến trung tâm tải, Lcc; - Vị trí địa lý của đối tượng cung cấp điện. b) Các điều kiện tính toán, các tiêu chuẩn, định mức kỹ thuật. c) Các thông tin khác cần thiết cho quá trình giải các bài toán như: đơn giá thiết bị, giá điện, tỷ lệ khấu hao, tỷ lệ lãi suất v.v. 12
1.4.2. Cơ cấu của đồ án thiết kế cung cấp điện bao gồm Đồ án thiết kế cung cấp điện bao gồm:  Dữ kiện ban đầu;  Bản thuyết minh;  Các tính toán và sơ đồ mặt bằng mạng điện và các tủ phân phối;  Kết quả tính toán nhu cầu phụ tải điện;  Tính toán và sơ đồ mặt bằng hệ thống nối đất;  Sơ đồ mặt bằng phân bố các tuyến dây (cáp) và thiết bị;  Tính toán và sơ đồ cung cấp điện sự cố;  Bảng tổng hợp thiết bị điện;  Bảng hạch toán công trình. Trong thành phần thiết kế cải tạo hệ thống cung cấp điện bao gồm các vấn đề phân tích hiện trạng mạng điện, tính toán phụ tải và cân bằng công suất, xác định vị trí của trạm biến áp và trạm phân phối, vạch tuyến đường dây và cáp. Các bản vẽ: sơ đồ mặt bằng với mạng điện thiết kế có chỉ rõ mã hiệu của các thiết bị, các tham số của sơ đồ và thiết bị; Các sơ đồ của các phương án so sánh; Sơ đồ cấu trúc và sơ đồ nguyên lý của trạm biến áp; Các bảng biểu số liệu khỏa sát và tính toán; Bảng liệt kê thiết bị và hạch toán giá thành. Trên sơ đồ mạng điện cần chỉ rõ các thiết bị bảo vệ, đo lường, điều khiển, tín hiệu v.v. 1.5. Phương pháp trình bày báo cáo khoa học và thuyết minh thiết kế 1.5.1. Cấu trúc của báo cáo Báo cáo khoa học và thuyết minh thiết kế (sau đây gọi tắt là báo cáo) là văn bản trình bày các kết quả nghiên cứu và tính toán thiết kế. Nội dung của bản báo cáo khoa học nói chung và bản thuyết minh thiết kế nói riêng thường bao gồm ba phần chính là: Mở đầu, nội dung và kết luận. Phần mở đầu cần được trình bày ngắn gọn, nhưng phải đầy đủ những thông tin cần thiết nhằm khái quát hóa tính thời sự, cấp thiết của dự án thiết kế, lý do thực hiện đề án, cơ sở luận chứng, mục đích, yêu cầu và phạm vi 13
của đề án. Những thông tin về hiệu quả của đề án cũng như sản phẩm đạt được cũng rất cần được thể hiện trong phần mở đầu. Như vậy có thể nhận thấy phần mở đầu, thực chất lại được viết sau khi đã hoàn thành dự án. Phần nội dung, cũng là phần chính của báo cáo, bao gồm các mục: cơ sở lý thuyết chung (luận cứ lý thuyết), các vấn đề cần giải quyết (có thể trình bày theo từng chương), các kết quả nghiên cứu và tính toán. Cuối mỗi chương, mục lớn cần có nhận xét của tác giả. Trong quá trình thực hiện đề án nhiều khi ta phải đứng trước sự lựa chọn, ví dụ lựa chọn phương pháp tính toán, lựa chọn phương án thực hiện v.v. vì vậy cần phải có những phân tích hợp lý để khẳng định cách lựa chọn là đúng đắn. Phần kết luận và kiến nghị bao gồm các nội dung: các kết quả tổng thể, các kiến nghị rút ra từ các kết quả nghiên cứu. Trong phần kết luận phải thể hiện được sản phẩm thực của đề án, vì vậy không nên tập hợp tất cả, mà chỉ trình bày những kết quả nổi bật nhất, khác biệt so với những gì đã biết từ trước đến nay, tránh bàn luận, phân tích dài dòng, chỉ kết luận những nội dung được thực hiện trong đề án một cách ngắn gọn nhất. Phần kết luận phải được trình bày sao cho người đọc thấy được hiệu quả và sự thành công của dự án. Phần kiến nghị thường nêu lên những gì mà đề án chưa thể hoàn thiện được như mong muốn, những gợi ý tiếp tục phát triển dự án và đề xuất áp dụng những kết quả đạt được trong thực tế. Một phần không thể thiếu đối với báo cáo là danh mục tài liệu tham khảo. Vấn đề là ở chỗ các nghiên cứu, tính toán được thực hiện trong dự án là dựa trên cơ sở kế thừa các kiến thức của những người đi trước. Các phương pháp, số liệu mà tác giả áp dụng phải được chỉ rõ nguồn tài liệu bằng cách ghi số thứ tự của tài liệu tham khảo trong ngoặc vuông, ví dụ hệ số đồng thời kđt=0,8 [1], có nghĩa là hệ số này được lấy từ tài liệu thứ nhất trong danh mục tài liệu tham khảo. Phần mục lục có thể đặt ở đầu hoặc cuối của báo cáo. Trong phần mục lục không cần biểu thị quá chi tiết mà chỉ cần các chương mục chính. 1.5.2. Phương pháp trình bày 1) Phần văn bản 14
Phần văn bản được trình bày bằng văn phong kỹ thuật. Khác với văn phong dùng trong khoa học xã hội, nơi thường dùng các loại từ trừu tượng, khái quát, chung chung, văn phong kỹ thuật rất ngắn gọn, rõ ràng và chính xác. Cần có sự thống nhất trong trình bày các thuật ngữ khoa học. Để tăng tính khách quan, khoa học, trong văn bản thường sử dụng các câu vô nhân xưng, có chủ ngữ phiếm chỉ. Ví dụ: Dễ dàng nhận thấy rằng …; Vấn đề đặt ra là …; Như đã biết … v.v. Cách sử dụng câu ở thể bị động cho phép biểu thị dễ dàng vấn đề cần trình bày. Ví dụ thay vì nói “Chúng tôi thực hiện thí nghiệm trong điều kiện trong môi trường ẩm ướt”, nên nói là “Thí nghiệm được thực hiện hiện trong môi trường ẩm ướt”. Đối với những câu danh xưng thường trong báo cáo được sử dụng đại từ ngôi thứ nhất số nhiều để chỉ tác giả, như: ta, chúng ta, chúng tôi. Trong nhiều trường hợp cũng có thể dùng đại từ ngôi thứ ba “người ta”. Cách dùng từ như vậy thể hiện sự khiêm tốn của tác giả và cho phép khách quan hóa vấn đề. Để đảm bảo tính logic và liên tục của báo cáo, các từ liên kết được áp dụng như: tóm lại, như đã trình bày, nói cách khác, như đã biết, theo như, vấn đề tiếp theo là, bây giờ ta xét v.v. Các công thức cần có số hiệu và được trình bày ở giữa trang giấy (cách đều hai lề). Các số hiệu cho phép gọi lại công thức khi cần mà không cần nhắc lại. Các ký hiệu trong biểu thức cần phải được giải thích đầy đủ ở lần gặp đầu tiên. Khi thực hiện một phép tính, trước hết cần viết biểu thức, sau đó điền các giá trị của các đại lượng vào các vị trí tương ứng và trình bày kết quả tìm được. Nếu có nhiều phép tính giống nhau thì không cần phải lặp lại, mà chỉ cần ghi tính toán tương tự và kết quả thể hiện dưới dạng bảng biểu. Đầu đề các chương mục và tiểu mục của văn bản cần phải được thống nhất kiểu chữ phong chữ và quy cách trong suốt báo cáo. Các mục cấp một được để ở đầu trang, không nên để các đề mục ở cuối trang. Thứ tự các mục và tiểu mục thường được trình bày bằng chữa Ả rập theo kiểu sơ đồ phả hệ: mục cha, con, cháu v.v. ví dụ: 3; 3.1; 3.1.1. Tuy nhiên số thế hệ không nên quá nhiều ( 4). 15
* Viết tắt và thuật ngữ có gốc nước ngoài: Các thuật ngữ viết tắt là những từ hay cụm từ được lặp lại nhiều lần, thuật ngữ cần viết tắt được viết đầy đủ khi xuất hiện lần đầu tiên và ngay sau đó đặt kí hiệu tắt trong ngoặc đơn, tuy nhiên không nên lạm dụng viết tắt. Không được viết tắt ở các đầu mục. Đối với thuật ngữ hay cụm từ có nguồn gốc nước ngoài thì phiên âm theo quy định. Trong những trường hợp còn tranh luận về phiên âm thì có thể để nguyên văn đối với các ngôn ngữ có nguồn gốc latinh, ngoại trừ các ngôn ngữ bằng chữ tượng hình. * Trích dẫn trong báo cáo: Các thông tin kèm theo phần trích dẫn phải bảo đảm các yếu tố để người đọc có thể tìm được tài liệu gốc khi cần. Các trích dẫn phải kèm theo dấu [ ], ví dụ Glazunop M.V. [23] cho rằng. Số 23 ở ví dụ trên là thứ tự tài liệu trong danh mục tài liệu tham khảo có sử dụng. Trường hợp cả số tài liệu và số trang của tài liệu thì ghi kết hợp như sau: [23, tr. 114116] nghĩa là trang tham khảo là 114116 ở tài liệu 23. Khi dùng nhiều tài liệu cho một nội dung trích dẫn thì ghi các tài liệu cách nhau một dấu phẩy, ví dụ: “...nội dung trích...”[4], [15], [27]. 2) Bảng biểu và hình vẽ Bảng biểu là cách thể hiện các kết quả ngắn gọn và hiệu quả. Bảng biểu cần phải quy hoạch sao cho đơn giản và rõ ràng nhất. Số hiệu và tên của bảng biểu được trình bày ở phía trên, các chú thích được trình bày ở phía dưới.Vị trí của bảng biểu được thể hiện ở giữa trang giấy. Lượng thông tin do các biểu đồ, hình vẽ đem lại nhiều hơn so với cách mô tả bằng bảng biểu và càng nhiều hơn so với văn bản. biểu đồ và hình vẽ cho phép thể hiện mối liên hệ trực quan giữa các yếu tố của một hệ thống hoặc một quá trình. Thông thường hình vẽ được trình bày ở giữa trang, tuy nhiên trong một số trường hợp hình vẽ cũng có thể được trình bày ở sát lề trái hoặc lề phải. Hình vẽ phải có số hiệu, tên và chú thích. Khác với bảng biểu, tên của hình vẽ được trình bày ở phía dưới. Các bản vẽ kỹ thuật phải được trình bày theo đúng các quy định như nét vẽ, kiểu chữ, cách trình bày, khung tên v.v. 3) Tài liệu tham khảo 16
Tài liệu tham khảo là phần không thể thiếu đối với một công trình nghiên cứu, thiết kế. Chỉ nên đưa vào danh mục tài liệu tham khảo khi có sử dụng các thông tin trong báo cáo. Các thông tin cơ bản của một tài liệu tham khảo là: Tên tác giả; Tên tài liệu; Cơ quan công bố: NXB, Tạp chí...; Địa danh NXB; Năm công bố tài liệu. Gần đây theo quy định mới về cách trình bày báo cáo tốt nghiệp, thông tin về năm công bố tài liệu để ngay sau tên tác giả. Tài liệu tham khảo nên được trình bày theo khối ngôn ngữ (tiếng Anh, Pháp, Nga, Việt v.v.) và theo vần ABC ở từng khối tiếng. Không phiên âm tài liệu nước ngoài, kể cả tài liệu có gốc từ Latinh. Chữ cái dùng để xếp thứ tự căn cứ vào tên nếu là người Việt Nam và họ nếu là người nước ngoài. 1.6. Ví dụ và bài tập Ví dụ 1.1. Số liệu thống kê về phụ tải cho thấy kỳ vọng toán của phụ tải là M(P)=Ptb= 86,5 kW, độ lệch trung bình bình phương P = 7,75 kW. Hỏi cần phải có kích thước mẫu (số lần lấy số liệu) là bao nhiêu để đảm bảo sai số không quá 5%, tức là s = 0,05; Cho hệ số tản  = 2. Giải: Trước hết ta xác định hệ số biến động P 7,75 k    0,09 M ( P ) 86,5 Số lần tối thiểu cần lấy số liệu về phụ tải sẽ là: k n  (  ) 2  ( 2.0,09 ) 2  12,84  13 s 0,05 Như vậy cần phải lấy số liệu ít nhất 13 lần. Ví dụ 1.2. Số liệu thống kê về đại lượng X với 9 lần đo như sau: n 1 23456789 X 30 37 28 33 36 40 29 38 35 Để đảm bảo sai số không vượt quá 7,5%, thì cần phải lấy số liệu ít nhất bao nhiêu lần? Lấy  = 2 Giải: Trước hết ta cần xác định các đặc số của đại lượng X: - Giá trị kỳ vọng toán 17
30  37  28  33  36  40  29  38  35 1n  xi ;   34 M ( x)  X  9 n i 1 - Phương sai tập mẫu  ( x  M ( x)) 2 144   16 D( x )  i 9 n  n 1 2 3 4 5 6 7 8 9 306 X 30 37 28 33 36 40 29 38 35 Xi-M(X) -4 3 -6 -1 2 6 -5 4 1 (Xi- M(X))2 16 9 36 1 4 36 25 16 1 144 - Độ lệch trung bình bình phương  ( x)  D( x)  16  4 (1.7) - Hệ số biến động.  ( x) 4 kv    0,118 M ( x) 34 Số lần tối thiểu cần lấy số liệu về phụ tải sẽ là: k n  (  ) 2  ( 2.0,118 ) 2  9,842  10 s 0,075 Ví dụ 1.3. Chỉ số công tơ tổng tại thanh cái trạm biến áp phân phối công suất đặt là 250 kVA cho biết điện năng A=3160 kWh trong một ngày đêm (T=24h), hệ số công suất của phụ tải là cos = 0,87. Hãy đánh giá mức độ mang tải trung bình của máy biến áp. Giải: Trước hết ta xác định công suất trung bình theo biểu thức A 3160 Stb    151,34 kVA; T . cos  24.0,87 Hệ số mang tải trung bình của máy biến áp Stb 151,34 k mt    0,605 Sn 250 Giá trị của hệ số mang tải nằm trong khoảng: 0,5 < 0,605 < 0,75, như vậy có thể nhận thấy máy biến áp có mức độ mang tải bình thường. 18
Ví dụ 1.4. Hãy xác định bán kính hiệu dụng của mạng điện hạ áp U=0,38 kV, biết giá trị điện cho phép là Ucp=7,5%, dây dẫn bằng nhôm có điện trở suất trung bình là r0 = 0,64 và x0= 0,35 /km, mật độ dòng điện trung bình của đường dây là j=1,1 A/mm2, hệ số công suất trung bình là cos = 0,85. Giải: Trước hết ta xác định hệ số kx: 0,35 x0 k x  cos   sin   0,85  0,526  1,14 r0 0,64 Đối với dây nhôm ta lấy  = 31,5 .mm2/km. Bán kính hiệu dụng của mạng điện sẽ là: 10.U .U cp 10.0,38.7,5 rhd    0,417 km 3. .k x . j 3.31,5.1,14.1,1 Bài tập 1.1. Số liệu thống kê về phụ tải cho thấy kỳ vọng toán của phụ tải là M(P)=Ptb= 125,7 kW, độ lệch trung bình bình phương P = 13,58 kW. Hỏi cần phải có kích thước mẫu (số lần lấy số liệu) là bao nhiêu để đảm bảo sai số không quá 7%, tức là s = 0,07; Cho hệ số tản  = 2. Bài tập 1.2. Số liệu thống kê về đại lượng P với 12 lần đo như sau: n1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 P 185 163,3 177,8 143,6 165,2 148,5 154,7 175,3 146,8 157,3 182,4 170 Để đảm bảo sai số không vượt quá 7,5%, thì cần phải lấy số liệu ít nhất bao nhiêu lần? Lấy =2 Bài tập 1.3. Chỉ số công tơ tổng tại thanh cái trạm biến áp phân phối công suất đặt là 250 kVA cho biết điện năng A=6785 kWh trong một ngày đêm (T=24h), hệ số công suất của phụ tải là cos = 0,82. Hãy đánh giá mức độ mang tải trung bình của máy biến áp. Bài tập 1.4. Hãy xác định bán kính hiệu dụng của mạng điện hạ áp U=22 kV, biết giá trị điện cho phép là Ucp=7,5%, dây dẫn bằng nhôm có điện trở suất trung bình là r0 = 0,33 và x0= 0,38 /km, mật độ dòng điện trung bình của đường dây là j=1,12 A/mm2, hệ số công suất trung bình là cos = 0,84. Tóm tắt chương 1 19
Quá trình hình thành dự án cung cấp điện gồm các bước: Nghiên cứu tiền khả thi; Nghiên cứu khả thi; thiết kế chi tiết và thực thi dự án. Kích thước tập mẫu phụ thuộc vào độ tinn cậy tính toán,hệ số biến động và sai số cho phép: k n  (  )2 ; s Có 3 loại sai số có thể mắc phải trong quá trình thu thập số liệu là: sai số thô, sai số hệ thống và sai số ngẫu nhiên. Sai số ngẫu nhiên phụ thuộc vào độ tin cậy tính toán  và kích thước mẫu:  ( x ) s ; n Hệ số mang tải trung bình của các trạm biến áp được xác định theo biểu thức: Stb kmt  ; Sn Bán kính hiệu dụng của mạng điện phân phối được xác định theo biểu thức: 10.U .U cp rhd  3. .k x . j Số lượng tối ưu trạm biến áp tiêu thụ phụ thuộc vào các tham số kinh tế-kỹ thuật của mạng điện: S b N kt  3 k 10.U cf ( Z .U ) 2  d p0 m Câu hỏi ôn tập 1. Hãy cho biết các quá trình hình thành một dự án cung cấp điện 2. Hãy cho biết những yêu cầu cơ bản của thiết kế cung cấp điện 3. Hãy cho biết những thủ tục cơ bản của thiết kế cung cấp điện 4. Hãy cho biết những nguyên tắc cơ bản của việc trình bày báo cáo khoa học và thuyết minh thiết kế. 20
Chương 2 Phụ tải điện 2.1. Đặc tính của phụ tải điện 2.1.1. Khái quát chung về phụ tải 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 điệnn 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%. Các tham số quan trong tham gia trong quá trình tính toán phụ tải là: 16
- Công suất định mức là công suất thiết bị ứng với với các điều kiện 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: n ; P’n = Pn (2.1) 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 tiêu thụ trung bình trong một khoảng thời gian xét t được xác định từ biểu thức sau: A (2.2) P  r; 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 . - Công suất cực đại là công suất lớn nhất xuất hiện trong khoảng thời gian xét. Phân biệt hai loại công suất cực đại: * 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 - Pđnh 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. - 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 17