Chương 2: Phụ tải điện

• Định nghĩa: Phụ tải điện là đại lượng đặc trưng cho công suất tiêu thụ của các thiết bị điện hoặc các hộ tiêu thụ điện năng.. • Phân loại:..[r]

(1)

Chương 2 Phụ tải điện

(2)

2.1 Định nghĩa, phân loại

• Định nghĩa: Phụ tải điện đại lượng đặc trưng cho công suất tiêu thụ thiết bị điện hộ tiêu thụ điện

(3)

2.2 Đồ thị phụ tải

• Đồ thị phụ tải hàng ngày - Phụ tải thực tế

2 - Phụ tải tương lai - Phụ tải ngày nghỉ

• Đồ thị phụ tải hàng năm - Điện tiêu thụ

- Thời gian sử dụng công suất lớn Tmax

- Chọn dung lượng máy biến áp - Chọn thiết bị điện

- Đánh giá mức độ sử dụng điện - Tiêu hao điện

%

80 60 40 20

giờ 24 20

16 12

8

0

3

(4)

2.3 Các hệ số đặc trưng cho thiết bị tiêu thụ điện

• Cơng suất định mức:

Cơng suất đặt động tính sau:

Pđ - công suất đặt động

Pđm - công suất định mức động

đc - hiệu suất định mức động

Đối với thiết bị làm việc chế độ ngắn hạn lặp lại, công thức quy đổi sau:

- Đối với động điện: - Đối với hàn:

Hệ số tiếp điện ε% = 15, 25, 40, 60%

dc dm d

P P

 

đm đm

đ P

P  

đm đm

đ S cos

(5)

• Phụ tải trung bình:

- Phụ tải trung bình đặc trưng tĩnh phụ tải khoảng thời gian:

- Phụ tải trung bình tính theo dịng điện

- Phụ tải trung bình số liệu quan trọng để xác định phụ tải tính tốn tính tổn hao điện

t dt P P

t

0 tb

 

t dt Q Q

t

0 tb





dm tb tb

tb

U Q P

I

2

(6)

• Phụ tải trung bình bình phương:

- Cơng suất trung bình bình phương Ptbbp cơng suất sau khoảng

thời gian xác định theo biểu thức:

- Dịng điện trung bình bình phương:





t

0

tbbp P dt

T

P  

t

0

tbbp Q dt

T Q



cos .

dm tbbp tbbp

.U 3

(7)

• Phụ tải cực đại Pmax phụ tải trung bình lớn tính

khoảng thời gian tương đối ngắn (thường lấy khoảng thời gian từ 10÷30 phút)

- Phụ tải cực tính tốn tổn thất cơng suất lớn để chọn thiết bị điện, chọn dây dẫn dây cáp theo mật độ dòng điện kinh tế

• Phụ tải đỉnh nhọn Pđn phụ tải cực đại kéo dài khoảng thời

gian từ 1-2 giây

- Đối với động cơ, dòng điện đỉnh nhọn dịng mở máy:

k - bội số mở máy động

đm mm

mm

đn I k I.

(8)

+ Đối với động điện khơng đồng rơto lồng sóc kmm = 5÷7

+ Đối với động điện chiều động khơng đồng rơto dây quấn kmm = 2,5

+ Đối với máy biến áp lò điện hồ quang kmm ≥

- Đối với nhóm máy dịng điện đỉnh nhọn xuất máy có dịng điện mở máy lớn nhóm mở máy cịn máy khác làm việc bình thường

Do cơng thức tính:

Imm(max) - dòng điện mở máy lớn dòng điện mở

máy động nhóm

I - dịng điện tính tốn nhóm máy

)

( (max)

(max) tt sd dm

mm

ñn I I k I

(9)

ksd - hệ số sử dụng động có dịng mở máy lớn

Iđm(max) - dòng điện định mức động có dịng điện mở máy lớn

nhất quy đổi chế độ làm việc dài hạn

- Phụ tải đỉnh nhọn dùng để kiểm tra độ dao động điện áp, kiểm tra điều kiện tự khởi động động cơ, chọn dây chảy cầu chì tính dịng khởi động rơle bảo vệ

• Phụ tải tính tốn: phụ tải giả thiết lâu dài không đổi phần tử hệ thống cung cấp điện, tương đương với phụ tải thực tế biến đổi theo điều kiện tác dụng nhiệt nặng nề

max tt

tb P P

(10)

• Hệ số sử dụng ksd ≤ 1: Hệ số sử dụng ksd tỷ số phụ tải tác

dụng trung bình với cơng suất đặt khoảng thời gian xem xét (giờ, ca, ngày đêm ) Thời gian xem xét gọi chu kỳ xem xét tck

- Đối với thiết bị:

- Đối với nhóm thiết bị - Nếu có đồ thị phụ tải

đm tb sd p p k        n i đmi n i tbi đm tb sd p p P P k

 n 

ñm

n n

sd P . t t t

(11)

• Hệ số đóng điện cho hộ tiêu thụ kđóng: Là tỉ số thời gian đóng

điện cho hộ tiêu thụ tđóng với thời gian chu kỳ xem xét tck Thời

gian đóng điện cho hộ tiêu thụ tđóng chu kỳ xem xét

tổng thời gian làm việc tlv với thời gian chạy không tải tkt

Hệ số đóng điện nhóm hộ tiêu thụ xác định sau:

ck kt lv

ck dong dong

t t t

t t

k   

 

 

 n

i

dm n

i

dmi di

n dong

p p k

k

1 hom

(12)

• Hệ số phụ tải kpt: Hệ số phụ tải hay gọi hệ số mang tải, tỷ

số công suất thực tế tiêu thụ (tức phụ tải trung bình thời gian đóng điện tiêu thụ Ptb đóng) với cơng suất định mức

• Hệ số cực đại kmax ≥ 1: Hệ số cực đại tỷ số phụ tải tính tốn

và phụ tải trung bình khoảng thời gian xem xét

đóng pt

sd k .k

k  đóng đóng k k t t . P P P P P P

k ck sd

dm tb dm tbdong dm te thuc

pt    

tb tt max

P P

k  max sd

sd hq

1 k 1,5

k 1 .

k n

(13)

• Hệ số nhu cầu knc ≤ 1: Hệ số nhu cầu tỷ số cơng suất tính

tốn (trong điều kiện thiết kế) cơng suất tiêu thụ (trong điều kiện vận hành) với công suất đặt (cơng suất định mức) nhóm hộ tiêu thụ

• Hệ số hình dáng khd: Hệ số hình dáng tỷ số cơng suất trung bình

bình phương hộ tiêu thụ nhóm hộ tiêu thụ với giá trị trung bình thời gian khảo sát

sd tb

tb dm

tt dm

tt

nc k k

P P P

P P

P

k   .  max.

tb tbbp hdp

P P k 

tb tbbp hdi

(14)

• Hệ số điền kín đồ thị phụ tải kđk: Hệ số điền kín đồ thị phụ tải kđk

là tỉ số cơng suất tác dụng trung bình với cơng suất cực đại thời gian khảo sát:

max

P P k tb

dk 

max max

1 k P

P P

P k

tt tb tb

(15)

• Hệ số đồng thời kđt: Hệ số đồng thời tỷ số cơng suất tác dụng tính

toán cực đại nút khảo sát hệ thống cung cấp điện với tổng công suất tác dụng tính tốn cực đại nhóm hộ tiêu thụ riêng biệt nối vào nút đó, tức là:

- Đối với đường dây cao áp hệ thống cung cấp điện xí nghiệp lấy gần kđt = 0,85÷1,0

- Đối với trạm xí nghiệp đường dây tải điện (của hệ thống cung cấp điện bên ngồi) kđt = 0,9÷1,0





 n

1 i

tti tt dt

(16)

• Số thiết bị hiệu nhq: hệ số quy đổi gồm có nhq thiết bị

có công suất định mức chế độ làm việc tạo nên phụ tải tính tốn phụ tải thực tiêu thụ n thiết bị tiêu thụ

- Nếu tất thiết bị nhóm có cơng suất định mức nhq = n

- Nếu hộ tiêu thụ nhóm có cơng suất khác nhq < n

  



 n

1 i

2 dmi n

1 i

2 dmi hq

) (p

) p

(17)

 Phương pháp đơn giản tính nhq: - Nếu n ≥ m ≤ 3: nhq = n Với

- Khi m > ksd ≥ 0,2 số nhq xác định theo công thức:

Nếu công thức trên, tính nhq có giá trị lớn n, ta lấy:

nhq = n

3 P

P m

min dm

max dm

 

max dm

n i

dmi hq

P

p 2.

(18)

- Khi m > ksd < 0,2 khơng thể dùng phương pháp đơn giản

hóa để tính nhq nêu trên, mà phải xác định nhq theo công

thức:

n1 số thiết bị có cơng suất lớn nửa công suất thiết bị

lớn nhóm

  * * * * * 1 1 95 , 0 n P n P nhq     n n

n*

    dmn dmn * p p P n . n n n n

(19)

Số thiết bị hiệu nhq nhóm thiết bị pha xác

định theo công thức sau:

Trong

tổng cơng suất định mức thiết bị pha nút khảo sát

Pđm max - công suất định mức thiết bị pha lớn

dmmax n

1 i

dmi hq

3.P p 2.

n  





n i

dmi

P

(20)

2.4 Cách xác định phụ tải tính tốn

• Ngun tắc chung: Tính từ thiết bị dùng điện ngược trở nguồn. • Mục đích:

- Chọn tiết diện dây dẫn lưới cung cấp phân phối - Chọn số lượng công suất máy biến áp trạm biến áp - Chọn tiết diện dẫn thiết bị phân phối.

- Chọn thiết bị chuyển mạch bảo vệ • Phương pháp xác định phụ tải tính tốn:

- Theo suất tiêu hao điện đơn vị sản phẩm

- Tính tốn theo suất phụ tải đơn vị diện tích sản xuất. - Theo cơng suất đặt Pđ hệ số nhu cầu knc

- Theo hệ số cực đại kmax cơng suất trung bình Ptb (còn gọi

phương pháp số thiết bị hiệu nhq hay phương pháp biểu đồ)

(21)

• Xác định phụ tải tính tốn theo suất tiêu hao điện đơn

vị sản phẩm

- Phụ tải tính tốn biết số lượng sản phẩm sản xuất ca mang tải lớn

- Phụ tải tính tốn biết số lượng sản phẩm sản xuất năm

Mca - số lượng sản phẩm sản xuất ca

Tca - thời gian ca phụ tải lớn nhất,

W0 - suất tiêu hao điện cho đơn vị sản phẩm, kW/một đơn vị sản phẩm

max tt

T W . M P 

ca ca

ca tt

T W . M P

(22)

• Xác định phụ tải tính tốn theo suất phụ tải đơn vị

diện tích sản xuất

Trong

p0 - suất phụ tải m2 diện tích sản xuất, kW/m2

S - diện tích sản xuất, m2

• Xác định phụ tải tính tốn Ptt theo cơng suất đặt Pđ hệ số

nhu cầu knc

S . p Ptt  0





n i

di nc

tt k . p

P

 P tg Qtt tt

 

 

cos P Q

P

S tt

tt tt

(23)

- Trong nhóm thiết bị hệ số cosφ thiết bị không giống phải tính hệ số trung bình:

- Phụ tải tính tốn điểm nút hệ thống cung cấp điện xác định tổng phụ tải nhóm thiết bị nối đến nút có kể đến hệ số đồng thời, tức ta tính sau:

n

n n

tb P P P

cos P cos P cos P cos            2 1 2 .                   n i tti n i tti dt

tt k P Q

(24)

dm sd

max ca

max

tt k .P k .k .P

P  

875 ,

0

. dm

dm tt

S

S  





 

n i

đmi.tg

P

tt

(25)

- Trường hợp 2:

n > 3, nhq < 4: cơng thức tính

Khi khơng có số liệu xác kpt cosđm, ta lấy giá trị

trung bình chúng sau:

+ Đối với thiết bị làm việc chế độ dài hạn: kpt = 0,9 cosđm =

0,8

+ Đối với thiết bị làm việc chế độ ngắn hạn lặp lại: kpt = 0,75

cos = 0,7

n

tt ñmi pti

i

P P k





n

tt ñmi pti

i

Q P k tg



(26)

Hệ số cực đại kmax phụ thuộc vào số thiết bị hiệu nhq hệ số sử

dụng ksd:

+ Khi nhq >10:

+ Khi ≤ nhq ≤ 10:

) k , n ( f

kmax  hq sd





n

i

dmi sd

tt k k p

P

1

max. . Qtt Qtb Ptb.tg

tt tb tb

Q 1,1.Q 1,1.P tg





n

i

dmi sd

tt k k p

P

1

(27)

Đối với thiết bị có đồ thị phụ tải phẳng (máy bơm, quạt nén khí,…) phụ tải tính tốn lấy phụ tải trung bình:

dm sd

tb ca

tt P P k P

(28)

• Tính phụ tải tính tốn cho thiết bị pha

Nếu

Thì Ptt 1pha = Ptt 3pha - Trường hợp 2:

Nếu

Thì phụ tải tính tốn quy đổi ba pha Ptt (3 pha) thiết bị pha

tính sau:

 Pkhongcanbang 0,15 Pcanbang

(29)

+ Nếu thiết bị pha nối vào điện áp pha mạng điện thì: Ptt (3 pha) = 3P1 pha (max)

+ Nếu thiết bị pha nối vào điện áp dây mạng thì:

+ Trường hợp mạng vừa có thiết bị pha nối vào điện áp pha, lại vừa có thiết bị pha nối vào điện áp dây, ta phải quy đổi thiết bị nối vào điện áp dây thành thiết bị nối vào điện áp pha

pha pha

tt P

(30)

Cơng thức quy đổi: Phụ tải tác dụng:

Phụ tải phản kháng:

ao ac

ab a

pha P p ab a P p ac a P

P  . ( )  . ( ) 

bo bc

ab b

pha P p ab b P p bc b P

P  . ( )  . ( ) 

co bc

ac c

pha P p ac c P p bc c P

P  . ( )  . ( ) 

ao ac

ab a

pha Q q ab a Q q ac a Q

Q  ( )  ( ) 

bo bc

ab b

pha Q q ab b Q q bc b Q

Q  ( )  ( ) 

co bc

ac c

pha Q q ac c Q q bc c Q

(31)

Hệ số quy đổi phụ tải pha nối vào điện áp dây thành phụ tải pha nối vào điện áp pha mạng

Hệ số quy đổi Hệ số công suất phụ tải

0,4 0,5 0,6 0,65 0,7 0,8 0,9 1,0 p(ab)a, p(bc)b, p(ac)c

p(ab)b, p(bc)c, p(ac)a q(ab)a, q(bc)b, q(ac)c q(ab)b, q(bc)c, q(ac)a

1,17 -0,17

0,86 1,44

1,00 0,58 1,16

0,89 0,11 0,38 0,96

0,84 0,16 0,30 0,88

0,80 0,20 0,22 0,80

0,72 0,28 0,09 0,67

0,64 0,36 -0,05

0,53

0,50 0,50 -0,29