CHƯƠNG 4 CHIA NHÓM PHỤ TẢI VÀ XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN 2.1 LÝ THUYẾT VỀ TÍNH TOÁN PHỤ TẢI: 2.1.5 Xác đònh phụ tải tính toán: a/ Một số khái niệm: - Hệ số sử dụng K sd : là tỉ số của phụ tải tính toán trung bình với công suất đặt hay công suất đònh mức của thiết bò trong một khoảng thời gian khảo sát (giờ, ca, hoặc ngày đêm,…) + Đối với một thiết bò: k sd = dm tb P P (2.1) + Đối với một nhóm thiết bò: K sd =  dm tbn P P hom =     n i dmi n i tbi P P 1 1 =     n i dmi n i dmisdi P Pk 1 1 (2.2) Hệ số sử dụng nói lên mức sử dụng, mức độ khai thác công suất của thiết bò trong khoảng thời gian cho xem xét. - Hệ số đồng thời K đt : là tỉ số giữa công suất tác dụng tính toán cực đại tại nút khảo sát của hệ thống cung cấp điện với tổng các công suất tác dụng tính toán cực đại của các nhóm hộ tiêu thụ riêng biệt (hoặc các nhóm thiết bò) nối vào nút đó: K đt =   n i tti tt P P 1 (2.3) Hệ số đồng thời phụ thuộc vào số các phần tử n đi vào nhóm K đt = 0.9 0.95 khi số phần tử n = 24 K đt = 0.8 0.85 khi số phần tử n = 510 - Hệ số cực đại K max : là tỉ số giữa phụ tải tính toán và phụ tải trung bình trong thời gian xem xét. K max = tb tt P P (2.4) Hệ số cực đại thường được tính với ca làm việc có phụ tải lớn nhất. Hệ số K max phụ thuộc vào số thiệt bò hiệu quả n hq (hoặc N hq ), vào hệ số sử dụng và hàng loạt các yếu tố khác đặc trưng cho chế độ làm việc của các thiết bò điện trong nhóm. Trong thực tế khi tính toán thiết kế người ta chọn K max theo đường cong K max = f(K sd ,n hq ), hoặc tra trong các bảng cẩm nang tra cứu. - Số thiết bò hiệu quả n hq : Giả thiết có một nhóm gồm n thiết bò có công suất và chế độ làm việc khác nhau. Khi đó ta đònh nghóa n hq là một số quy đổi gồm có n hq thiết bò có công suất đònh mức và chế độ làm việc như nhau và tạo nên phụ tải tính toán bằng với phụ tải tiêu thụ thực do n thiết bò tiêu thụ trên. n hq =     n i dmi n i dmi P P 1 2 1 2 )( )( (2.5) - Hệ số nhu cầu K nc : là tỉ số giữa công suất tính toán (trong điều kiện thiết kế) hoặc công suất tiêu thụ (trong điều kiện vận hành) với công suất đặt (công suất đònh mức) của nhóm hộ tiêu thụ. K nc = dm tt P P = dm tt P P . tn tb P P = K max .K sd (2.6) b/ Các phương pháp xác đònh phụ tải tính toán: Mục đích của việc tính toán phụ tải điện tại các nút nhằm: - Chọn tiết diện dây dẫn của lưới cung cấp và phân phối điện áp từ dưới 1000V trở lên. - Chọn số lượng và công suất máy biến áp. - Chọn tiết diện thanh dẫn của thiết bò phân phối. - Chọn các thiết bò chuyển mạch và bảo vệ. Sau đây là một vài phương pháp xác đònh PTTT thường dùng: - Xác đònh PTTT theo suất tiêu hao điện năng theo đơn vò sản phẩm : Đối với hộ tiêu thụ có đồ thò phụ tải thực tế không thay đổi, PTTT bằng phụ tải trung bình và được xác đònh theo suất tiêu hao điện năng trên một đơn vò sản phẩm khi cho trước tổng sản phẩm sản xuất trong một đơn vò thời gian. P tt = P ca = ca oca T WM . (2.7) Trong đó: M ca - Số lượng sản phẩm sản xuất trong một ca. T ca -Thời gian của ca phụ tải lớn nhất. W 0 - Suất tiêu hao điện năng cho một đơn vò sản phẩm. Khi biết W 0 và tổng sản phẩm sản xuất trong cả một năm, PTTT được tính theo công thức sau: maxmax . lv o lv tt T MW T A P  (kW) (2.8) Với T lvmax [giờ] : thời gian sử dụng công suất lớn nhất trong năm. - Xác đònh phụ tải tính toán theo suất phụ tải tính trên một đơn vò sản xuất : Nếu phụ tải tính toán xác đònh cho hộ tiêu thụ có diện tích F, suất phụ tải trên một đơn vò là P 0 thì P tt = P 0 .F (kW) (2.9) Với: P 0 : Suất phụ tải trên một đơn vò diện tích sản xuất (kW/m 2 ). Trong thiết kế sơ bộ có thể lấy theo số liệu trong các bảng tham khảo. F : Diện tích bố trí nhóm, hộ tiêu thụ (m 2 ). Phương pháp này dùng để tính phụ tải của các phân xưởng có mật độ máy móc phân bố tương đối đều. - Xác đònh phụ tải theo công suất đặt (P đ ) và hệ sốâ nhu cầu (K nc ): Phụ tải tính toán được xác đònh bởi công thức: P tt =k nc .   n i dmi P 1 (kW) (2.10) Q tt =P tt .tg  (kVAr) (2.11) Trong công thức trên : k nc : hệ số nhu cầu, tra sổ tay kỹ thuật theo các số liệu thống kê của các xí nghiệp, phân xưởng tương ứng. cos φ hệ số công suất tính toán tra sổ tay kỹ thuật từ đó tính được tg  . Nếu hệ số cosφ của các thiết bò trong nhóm không giống nhau thì ta phải tính hệ số cos φ trung bình của nhóm theo công thức sau: cos tb = dmi n i dmii P PCos  1 .  (2.12) - Xác đònh phụ tải tính toán theo hệ số K max và P tb (còn gọi là phương pháp số thiết bò hiệu quả hay phương pháp sắp xếp biểu đồ): Công thức tính toán: P tt = P ca = K max .K sd .P đm Hay P tt = K nc .P đm . (2.13) Các bước tính toán: - Tính số thiết bò hiệu quả theo công thức (2.5). - Tính hệ số sử dụng của nhóm thiết bò theo công thức (2.2). - Xét các trường hợp: + Nếu n hq < 4 và n < 4 : P tt =   n i dmi P 1 (2.14) + Nếu n hq < 4 và n  4 : P tt =   n i dmi P 1 .K pti (2.15) Với K pti là hệ số phụ tải của thiết bò thứ i. Có thể lấy gần đúng: K pt = 0.75 (Chế độ làm việc ngắn hạn) K pt = 0.90 (Chế độ làm việc dài hạn) + Nếu n hq  4: -Tìm K max theo n hq và K sd . -Xác đònh PTTT theo công thức: P tt = K max . K sd . P đm = K max . P tb (2.16) Q tt = 1.1Q tb (Nếu n hq  10) = Q tb (Nếu n hq >10). Trong đó P tb và Q tb là công suất tác dụng và công suất phản kháng trung bình của nhóm: P tb = K sd .P đm Q tb = P tb .tg tb với cosφ tb tính theo công thức (2.12). (2.17) + Phụ tải tính toán của nhóm : - Với tủ động lực: S tt = 22 tttt QP  (2.18) - Với tủ phân phối: P ttpp = K đt .   n i ttdl P 1 Q ttpp =K đt .   n i ttdl Q 1 (2.19) S ttpp = 22 ttppttpp QP  Trong đó K đt là hệ số đồng thời, chọn theo số nhóm đi vào tủ. Nếu có phụ tải chiếu sáng đi vào tủ thì phải cộng thêm các giá trò P cs và Q cs ,vào P tt và Q tt trong các công thức trên. - Dòng điện tính toán : I tt = dm tt U S .3 (2.20) + Xác đònh phụ tải đỉnh nhọn: Phụ tải đỉnh nhọn là phụ tải cực đại xuất hiện trong thời gian ngắn (trong khoảng một vài giây). Phụ tải đỉnh nhọn thường được tính dưới dạng dòng điện đỉnh nhọn (I đn ). Dòng điện này thường được dùng để kiểm tra sụt áp khi mở máy, tính toán chọn các thiết bò bảo vệ… Đối với một máy móc, thiết bò thì dòng đỉnh nhọn là dòng mở máy. Còn đối với nhóm thiết bò thì dòng đỉnh nhọn xuất hiện khi máy có dòng điện mở máy lớn nhất trong nhóm khởi động, còn các máy khác làm việc bình thường. Do đó dòng đỉnh nhọn được tính theo công thức sau: I đn = I kđ = K mm .I đm (đối với một thiết bò). = I kđmax + I tt –K sd .I đmmax (đối với một nhóm thiết bò). (2.21) Trong đó: K mm là hệ số mở máy : +Với động cơ KĐB, rotor lồâng sóc K mm = 57 + Động cơ DC hoặc KĐB rotor dây quấn K mm = 2.5 + Đối với MBA và lò hồ quang thì K mm  3. I kđmax và K sd là dòng khởi động và hệ số sử dụng của thiết bò có dòng khởi động lớn nhất trong nhóm. I tt là dòng điện tính toán của nhóm. - Phương pháp tính P tt theo hệ số sử dụng k sd (theo đònh nghóa của IEC) và hệ số đồng thời k đt P tt = K đt   n i dmisdi PK 1 (2.22) Vì Citilight Tower là một cao ốc văn phòng – trung tâm thương mại nên phụ tải của nó có những điểm đặc trưng riêng và tác giả nhận thấy phương pháp tính toán phụ tải theo hệ số sử dụng K sd và hệ số đồng thời K đt phù hợp với yêu cầu về thiết kế cung cấp điện cho tòa nhà đặt ra. Chính vì vậy phương pháp tính công suất phụ tải tính toán trong luận văn là tính theo phương pháp hệ số sử dụng K sd và hệ số đồng thời K đt . . toán phụ tải theo hệ số sử dụng K sd và hệ số đồng thời K đt phù hợp với yêu cầu về thiết kế cung cấp điện cho tòa nhà đặt ra. Chính vì vậy phương pháp tính công suất phụ tải tính toán. thời gian cho xem xét. - Hệ số đồng thời K đt : là tỉ số giữa công suất tác dụng tính toán cực đại tại nút khảo sát của hệ thống cung cấp điện với tổng các công suất tác dụng tính toán cực đại. khi tính toán thiết kế người ta chọn K max theo đường cong K max = f(K sd ,n hq ), hoặc tra trong các bảng cẩm nang tra cứu. - Số thiết bò hiệu quả n hq : Giả thiết có một nhóm gồm n thiết bò