http://www.ebook.edu.vn Chơng II Phụ tải điện Vai trò của phụ tải điện: trong XN có rất nhiều loại máy khác nhau, với nhiều công nghệ khác nhau; trình độ sử dụng cũng rất khác nhau cùng với nhiều yếu tố khác dẫn tới sự tiêu thụ công suất của các thiết bị không bao giờ bằng công suất định mức của chúng. Nhng mặt khác chúng ta lại cần xác định phụ tải điện. Phụ tải điện l một hm của nhiều yếu tố theo thời gian P(t), v vì vậy chung không tuân thủ một qui luật nhất định cho nên việc xác định đợc chúng l rất khó khăn. Nhng phụ tải điện lại l một thông số quan trọng để lựa chọn các thiết bị của HTĐ. Công suất m ta xác định đợc bằng cách tính toán gọi l phụ tải tính toán P tt . Nếu P tt < P thuc tê Thiết bị mau giảm tuổi thọ, có thể cháy nổ. Nếu P tt > P thuc tê Lãng phí. Do đó đã có rất nhiều công trình nghiên cứu nhằm xác định P tt sát nhất với P_thực tế. Chủ yếu tồn tại 2 nhóm phơng pháp. + Nhóm phơng pháp dựa trên kinh nghiệm vận hnh, thiết kế v đợc tổng kết lại bằng các hệ số tính toán (đặc điểm của nhóm phơng pháp ny l: Thuận lợi nhất cho việc tính toán, nhanh chóng đạt kết quả, nhng thờng cho kết quả kém chính xác). + Nhóm thứ 2 l nhóm phơng pháp dựa trên cơ sở của lý thuyết xác suất v thống kê (có u điểm ngợc lại với nhóm trên l: Cho kết quả khá chính xác, xong cách tính lại khá phức tạp ). 2.1 Đặc tính chung của phụ tải điện: 1) Các đặc trng chung của phụ tải điện: Mỗi phụ tải có các đặc trng riêng v các chỉ tiêu xác định điều kiện lm việc của mình m khi CCĐ cần phải đợc thoả mãn hoặc chú ý tới. (có 3 đặc trng chung). a) Công suất định mức: L thông số đặc trng chính của phụ tải điện, thờng đợc ghi trên nhãn của máy hoặc cho trong lý lịch máy. Đơn vị đo của công suất định mức thờng l kW hoặc kVA. Với một động cơ điện P đm chính l công suất cơ trên trục cơ của nó. dm dm d P P = dm l hiệu suất định mức của động cơ thờng lấy l 0,8 ữ 0,85 (với động cơ không đồng bộ không tải). Tuy vậy với các động cơ công suất nhỏ v nếu không cần chính xác lắm thì có thê lấy P d P dm . Chú ý: + Với các thiết bị nung chẩy công suất lớn, các thiết bị hn thì công suất định mức chính l công suất định mức của máy BA. v thờng cho l [kVA]. + Thiết bị ở chế độ ngắn hạn lập lại, khi tính phụ tải tính toán phải qui đổi về chế độ lm việc di hạn (tức phải qui về chế độ lm việc có hệ số tiết điện tơng đối). Động cơ dmdm ' dm .PP = Biến áp dmdm ' dm .cos.SP = Trong đó: P dm Công suất định mức đã qui đổi về dm %. S dm ; P dm ; cos ; dm % - Các tham số định mức ở lý lịch máy của TB. b) Điện áp định mức: U dm của phụ tải phải phù hợp với điện áp của mạng điện. Trong xí nghiệp có nhiều thiết bị khác nhau nên cũng có nhiều cấp điện áp định mức của lới điện. + Điện áp một pha: 12; 36 V sử dụng cho mạng chiếu sáng cục bộ hoặc các nơi nguy hiểm. + Điện áp ba pha: 127/220; 220/380; 380/660 V cung cấp cho phần lớn các thiết bị của xí nghiệp (cấp 220/380 V l cấp đợc dùng rộng rãi nhất). + Cấp 3; 6; 10 kV: dùng cung cấp cho các lò nung chẩy; các động cơ công suất lớn. Ngoi ra còn có cấp 35, 110 kV dùng để truyền tải hoặc CCĐ cho các thiết bị đặc biệt (công suất cực lớn). Với thiết bị chiếu sáng yêu cầu chặt chẽ hơn nên để thích ứng với việc sử dụng ở các vị trí khacs nhau trong lới. TB chiếu sáng thờng đợc thiết kế nhiều loại khác nhau trong cùng một cấp điện áp định mức. Ví dụ ở mạng 110 V có các loại bóng đèn 100; 110; 115; 120; 127 V. Tần số: do qui trình công nghệ v sự đa dạng của thiết bị trong xí nghiệp chúng sử dụng dòng điện với tần số rất khác nhau từ f = o Hz (TB. một chiều) đến các thiết bị có tần số hng triệu Hz (TB. cao tần). Tuy nhiên chúng vẫn chỉ đợc CCĐ từ lới điện có tần số định mức 50 hoặc 60 Hz thông qua các máy biến tần. Chú ý: Các động cơ thiết kế ở tần số định mức 60 Hz vẫn có thể sử dụng đợc ở lới có tần số định mức 50 Hz với điều kiện điện áp cấp cho động cơ phải giảm đi theo tỷ lệ của tần số (VD. động cơ ở lới 60 Hz muốn lm việc ở lới có tần số 50 Hz thì điện áp trớc đó của nó phải l 450 ữ 460 V). 2) Đồ thị phụ tải: Đặc trng cho sự tiêu dùng năng lợng điện của các thiết bị riêng lẻ, của nhóm thiết bị, của phân xởng hoặc của ton bộ xí nghiệp. Nó l ti liệu quan trọng trong thiết v vận hnh. a) Phân loại: có nhiều cách phân loại + Đồ thị phụ tải tác dụng P(t). * Theo đại lợng đo + Đồ thị phụ tải phản kháng Q(t). + Đồ thị phụ tải điện năng A(t). Đ P đm P đ http://www.ebook.edu.vn + Đồ thị phụ tải hng ngy. * Theo thời gian khảo sát + Đồ thị phụ tải háng thág. + Đồ thị phụ tải hng năm. Đồ thị phụ tải của thiết bị riêng lẻ ký hiệu l p(t); q(t); i(t) Của nhóm thiết bị P(t); Q(t); I(t). b) Các loại đồ thị phụ tải thờng dùng: c Đồ thị phụ tải hng ngy: (của nhóm, phân xởng hoặc của XN). thờng đợc xét với chu kỳ thời gian l một ngy đêm (24 giờ) v có thể xác định theo 3 cách. + Bằng dụng cụ đo tự động ghi lại (VH- 2a) + Do nhân viên trực ghi lại sau những giờ nhất định (HV-2b). + BBiểu diễn theo bậc thang, ghi lại giá trị trung bình trong những khoảng nhất định (HV-2c). + Đồ thị phụ tải hng ngy cho ta biết tình trạng lm việc của thiết bị để từ đó sắp xếp lại qui trình vận hnh hợp lý nhất, nó cong lm căn cứ để tính chọn thiết bị, tính điện năng tiêu thụ + Các thông số đặc trng của đồ thị phụ tải hng ngy: 1- Phụ tải cực đại P max ; Q max 2- Hệ số công suất cực đại cos max tơng ứng với tg max = Q max /P max 3 - Điện năng tác dụng & phản kháng ngy đêm A [kWh]; Ar[kVArh]. 4 Hệ số Cos tb tơng ứng với tg tb = Ar/A 5 Hệ số điền kín của ĐTPT. max dk P.24 A K = ; max dkr Q.24 Ar K = d Đồ thị phụ tải hng năm: Gồm hai loại + ĐTPT hng tháng + ĐTPT theo bậc thang Đồ thị phụ tải hng tháng: đợc xây dựng theo phụ tải trung bình của từng tháng của xí nghiệp trong một năm lm việc. Đồ thị phụ tải theo bậc thang: xây dựng trên cơ sở của đồ thị phụ tải ngy đêm điển hình (thờng chọn 1 ngy điển hình vo mua đông v vo mua hạ). Gọi: n 1 số ngy mùa đông trong năm n 2 số ngy mùa hè trong năm T i = (t 1 + t 1 ).n 1 + t 2 .n 2 Các thông số đặc trng của đồ thị phụ tải năm: 1 - Điện năng tác dụng v phản kháng tiêu thụ trong một năm lm việc: A [kWh/năm] & Ar [kVArh/năm] Chúng đợc xác địng bằng diện tích bao bởi đờng ĐTPT v trực thời gian. 2- Thời gian sử dụng công suất cực đại: max max P A T = ; max r rmax Q A T = 24 P 0 t (giờ) P max 24 P 0 t (giờ) 24 P 0 t (giờ) HV-2a HV-2b HV-2c 0 2 4 6 8 10 12 tháng P Đồ thị phụ tải hng tháng cho ta biết nhịp độ sản xuất của xí nghiệp. Từ đó có thể đề ra lịch vận hnh sửa chữa các TB. điện một cách hợp lý nhất, nhằm đáp ứng các yêu cầu của sản xuất (VD: vo tháng 3,4 sửa chữa vừa v lớn, còn ở những tháng cuối năm chỉ sửa chữa nhỏ v thay các thiết bị. 0 24 t [giờ] P 0 24 t [giờ] P t 1 t 1 mùa đông t 2 mùa hè 0 P i P max T i A 8760 [giờ] http://www.ebook.edu.vn 3 Hệ số công suất trung bình: Cos tb tơng ứng với tg tb A A tg r tb = 4 Hệ số điền kín đồ thị phụ tải: 8760 T xP8760 A K max max dk == 8760 T xQ8760 A K rmax max r dkr == Khái niêm về T max & : Định nghĩa T max : Nếu giả thiết rằng ta luôn luôn sử dụng công suất cực đại thì thời gian cần thiết T max để cho phụ tải đó tiêu thụ đợc lợng điện năng do phụ tải thực tế (biến thiên) tiêu thụ trong một năm lm việc T max gọi l thời gian sử dụng công suất lớn nhất. Định nghĩa Giả thiết ta luôn luôn vận hnh với tổn thất công suất lớn nhất thì thời gian cần thiết để gây ra đợc lợng điện năng tổn thất bằng lợng điện năng tổn thất do phụ tải thực tế gây ra trong một năm lm việc, gọi l thời gian chịu tổn thất công suất lớn nhất 3) Chế độ lm việc của phụ tải v qui đổi phụ tải: a) Chế độ lm việc của phụ tải: 3 chế độ Chê độ di han: Chế độ trong đó nhiệt độ của TB. tăng đến giá trị xác lập v l hằng số không phụthuộc vo sự biến đổi của công suất trong khoảng thời gian bằng 3 lần hằng số thời gian phát nóng của cuộn dây. Phụ tải có thể lm việc với đồ thị bằng phẳng với công suất không đổi trong thời gian lm việc (quạt gió, các lò điện trở) hoặc đồ thị phụtải không thay đổi trong thời gian lm việc. Chế độ lm việc ngắn hạn: Trong đó nhiệt độ của TB. tăng lên đến giá trị no đó trong thời gian lm việc, rồi lại giảm xuống bằng nhiệt độ môi trờng xung quanh trong thời gian nghỉ. Chế độ ngắn hạn lập lại: Trong đó nhiệt độ của TB. tăng lên trong thời gian lm việc nhng cha đạt giá trị cho phép v lại giảm xuống trong thời gian nghỉ, nhng cha giảm xuống nhiệt độ của môi trờng xung quanh. Đặc trng bằng hệ số đóng điện % 100. T t 100. tt t % c d d0 d = + = t d thời gian đóng điện cuat TB. t 0 thời gian nghỉ. T c l một chu kỳ công tác v phải nhỏ hơn 10 phút. b) Qui đổi phụ tải 1 pha về 3 pha: Vì tất cả các TB. CCĐ từ nguồn đến các đờng dây tuyền tải đều l TB. 3 pha, các thiết bị dùng điện lại có cả thiết bị 1 pha (thờng công suất nhỏ). Các thiết bị ny có thể đấu vo điện áp pha hoặc điện áp dây Khi tính phụ tải cần phải đợc qui đổi về 3 pha. + Khi có 1 TB đấu vo điện áp pha thì công suất tơng đơng sang 3 pha: P dm td = 3.P dm fa P dm td - Công suất định mức tơng đơng (sang 3 pha). P dm fa Công suất định mức của phụ tải một pha. + Khi có 1 phụ tải 1 pha đấu vo điện áp dây. dmfadmtd P.3P = + Khi có nhiều phụ tải 1 pha đấu vo nhiều điện áp dây v pha khác nhau: maxdmfadmtd P.3P = Để tính toán cho trờng hợp ny, trớc tiên phải qui đổi các TB. 1 pha đấu vo điện áp dây về TB. đấu vo điện áp pha. Sau đó sẽ xác định đợc công suất cực đại của 1 pha no đó (P dmfamax ). 2.1 Các phơng pháp xác định phụ tải tính toán: 1) Khái niệm về phụ tải tính toán: T max ứng với mỗi XN khác nhau sẽ có giá trị khac nhau. + Trị số ny có thể tra ở sổ tay v thờng đợc định nghĩa theo P & Q hai thông số ny thờng không trùng nhau. + Qua thông kê có thể đa ra T max điển hình của một số XN. + T max lớn đồ thị phụ tải cng bằng phẳng. + T max nhỏ đồ thị phụ tải ít bằng phẳng hơn. P P max T max 0 8760 t 0 8760 T max 1 0,8 0,6 v T max thờng không bao giờ bằng nhau, tuy nhiên chúng lại có quan hệ rất gắn bó, nhng lại không tỷ lệ tuyến tính vì P không chỉ xuất hiện lúc có tải, m ngay cả lúc không tải cũng vẫn có tổn thấ t ngời ta xây dựng quan hệ theo T max v cos http://www.ebook.edu.vn L phụ tải không có thực m chúng ta cần phải tính ra để từ đó lm cơ sở cho việc tính toán thiêts kế, lựa chọn TB. CCĐ. có 2 loại + Phụ tải tính toán theo phát nóng cho phép. + Phụ tải tính toán theo điều kiện tổn thất. Phụ tải tính toán theo phat nóng: Định nghĩa: l phụ tải giả thiết lâu di không đổi, tơng đơng với phụ tải thực tế (biến thiên) về hiệu quả nhiệt lớn nhất. + Trong thực tế thờng dùng phụ tải tính toán tác dụng P tt vì nó đặc trng cho quá trình sinh công, thuận tiện cho việc đo đạc vận hnh. ttttdmtt cosIU.3P = Trong tính toán có thể cho phép lấy gần đúng cos tt = cos tb . Quan hệ giữa phụ tải tính toán với các phụ tải khác nh sau: P ma x P tt P qp P tb Trong đó: T dt).t(P P T 0 tb = T thời gian khảo sát. P(t) - đồ thị phụtải thực tế. = T 0 2 qp dt).t(P T 1 P + Sự phát nóng của dây dẫn l kết quả của sự tác dụng của phụ tải trong thời gian T. Ngời at nhận thấy rằng giá trị trung bình của phụ tải trong thời gian nay P T đặc trng cho sự phát nóng của dây dẫn chính xác hơn so với công suất cực đại tức thời P max trong khoảng thời gian đó. T 0 hằng số thời gian phát nóng của dây dẫn vì sau khoảng thời gian ny trị số phát nóng đạt tới 95% trị số xác lập. + Trong thực tế T thờng đợc lấy l 30 phút, gần bằng 3 lần hằng số thời gian phát nóng của các loại dây dẫn có tiết diện trung bình v nhỏ Nếu hằng số thời gian phát nóng của dây dẫn lớn hơn so với 10 phút thì công suất cực đại 30 phút phải qui đổi ra công suất cực đại với khoảng thời gian di hơn. Bên cạnh P tt còn có Q tt ;S tt v I tt . Phụ tải tính toán theo điều kiện tổn thất cho phép: còn gọi l phụtải đỉnh nhọn P dn ;Q dn ;S dn ;I dn - l phụ tải cực đại xuất hiện trong thời gian ngắn (1 ữ 2 giây). Nó gây ra tổn thất điện áp lớn nhất trong mạng điện v các điều kiện lm việc nặng nề nhất cho mạng. M chính lúc đó lại cần phải đảm bảo các yêu cầu của sản xuất. VD moment khởi động của động cơ, chất lợng các mối hn, độ ổn định của ánh sáng điện. + Đối với phụ tải đang vận hnh có thể có đợc bằng cách đo đạc, còn trong thiết kế có thể xác định gần đúng căn cứ vo các giá trị đặc trng của các phụ tải đã có v đã đợc đo đạc thống kê trong quá trình lâu di. 2) Các phơng pháp xác định phụ tải tính toán: (theo ĐK phát nóng) Tuy thuộc vo vị trí của phụ tải, vo gai đoạn thiết kế m ngời ta dùng phong pháp chính xác hoặc đơn giản. Khi xác định P tt cần lu ý một ssố vấn đề: + Đồ thị phụ tải luôn luôn thay đổi theo thời gian, tăng lên v bằng phẳng hơn theo mức hon thiện kỹ thuật sản xuất (hệ số điền kín phụ tải tăng lên dần). + Việc hon thiện quá trình sản xuất (tự động hoá v cơ giới hoá) sẽ lm tăng lợng điện năng của xí nghiệp. khi thiết kế CCĐ. phải tính đến sự phát triển tơng lai của xí nghiệp, phải lấy mức của phụ tải xí nghiệp 10 năm sau. Các phơng pháp xác định phụ tải tính toán v phạm vi sử dụng: 1- Theo công suât trung bình v hệ số cực đại: còn gọi l phơng pháp biểu đồ hay phơng pháp số thiết bị điện hiệu quả - thờng đợc dùng cho mạng điện PX điện áp đến 1000 V v mạng cao hơn, mạng ton xí nghiệp. 2- Theo công suất trung bình v độ lệch của phụ tải khỏi giá trị trung bình: đây l phơng pháp thống kê - dùng cho mạng điện PX điện áp đến 1000 V 3- Theo công suất trung bình v hệ số hình dạng của đồ thị phụ tải: dùng cho mạng điện từ trạm biến áp phân xởng cho đến mạng ton xí nghiệp. 4- Theo công suất đặt v hệ số nhu cầu (cần dùng): dùng để tính toán sơ bộ, ngoi ra còn 2 phơng pháp khác. 5- Theo xuất chi phí điện năng trên đơn vị sản phẩm: 6- Theo xuất phụ tải trên đơn vị diện tích sản xuất:: cả hai phuoeng pháp trên đều dùng để tính toán sơ bộ 1) Xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình v hệ số cực đại: Theo phơng pháp ny phụ tải tính toán của nhóm thiết bị: dmsdMtbMtt P.K.KP.KP == P tb công suất trung bình của phu tải trong ca mang tải lớn nhất. P dm công suất định mức của phụ tải (tổng P dm của TB trong nhóm ). P tb2 P T T P max1 P max2 P tb1 t Chính vì thế phụ tải tính toán P tt đợc xác định bằng giá trị cực đại trong các giá trị trung bình trong khoảng thời gian T. Khi đó khoảng thời gian ny xê dịch trên ton bộ đồ thị phụ tải đã cho. + Tồn tại một khoảng thời gian tối u m phụ tả i trung bình lấy trong thời gian đó đặc trng chính xác nhất cho sự thay đổi phát nóng của dây dẫn trong khoảng đó. + Ngời ta thờng lấy: T tb = 3T 0 http://www.ebook.edu.vn K sd hệ số sử dụng công suât tác dụng (của nhóm TB.) K M Hệ số cực đại công suât tác dụng với khoảng thời gian trung bình T=30 phút (với P tt v K M khi không có ký hiệu đặc biệt đợc hiểu l tính với T=30 phút). a) Hệ số sử dụng công suât:: K sd l tỉ số giữa công suất trung bình v công suất định mức hệ số sử dụng đợc định nghĩa cho cả Q; I. Với thiết bị đơn lẻ kí hiệu bằng chữ nhỏ còn với nhóm TB. đợc kí hiệu bằng chữ in hoa. dm tb sd p p k = ; = = == n 1i dmj n 1i sdidmi dm tb sd p k.p P P K Có thể xác định theo điện năng: r sd A A K = A - điện năng tiêu thụ trong 1 ca theo đồ thị phụ tải. A r - điện năng tiêu thụ định mức. Tơng tự ta có: dm tb sdq q q k = ; = = == n 1i dmj n 1i sdqidmi dm tb sdq q k.q Q Q K dm tb sdI i i k = ; = = == n 1i dmj n 1i sdidmi dm tb sdI i k.i I I K + hệ số sử dụng các thiết bị riêng lẻ v các nhóm thiết bị đặc trng đợc xây dựng theo các số lieẹu thống kê lâu di v đợc cho trong các cẩm nang kỹ thuật. b) Số thiết bị dùng điện có hiệu quả: n hq Định nghĩa: l số thiết bị điện giả thiết có cùng công suât, cùng chế độ lm việc m chúng gây ra một phụ tải tính toán, bằng phụ tải tính toán của nhóm TB. có đồ thị phụ tải không giống nhau về công suât v chế độ lm việc Công thức đầy đủ để tính số thiết bị dùng điện hiệu quả của nhóm có n thiết bị: () = = = n 1i 2 dmi 2 n 1i dmi hq p p n p dmi công suất định mức của thiết bị thứ i trong nhóm. n - tổng số thiết bị trong nhóm. + Nếu công suất định mức của tất cả các thiết bị dùng điện đều bằng nhau n=n hq . + Với số thiết bị lớn sử dụng công thức trên không thuận lợi có thể sử dụng công thức gần đúng với sai số 20 %. Các trờng hợp riêng để tính nhanh n hq : + Khi 3 P P m mindm maxdm = v K sd 0,4 Thì số thiết bị hiệu quả sẽ lấy bằng số thiết bị thực tế của nhóm nn hq = + Khi trong nhóm có n 1 thiết bị dùng điện có tổng công suất định mức nhỏ hơn hoặc bằng 5 % tổng công suất định mức của ton nhóm n dmi n dmi p%5p 1 1hq nnn = Ví dụ: Xác định số thiết bị hiệu quả của nhóm có chế độ lm việc di hạn có số lợng v công suất nh sau: Hệ số sử dụng của ton nhóm K sd = 0,5 + Tính bằng công thức đầy đủ: ( ) 20 14.210.57.65,4.56,0,10 14.210.57.65,4.56,0.10 22222 2 = ++++ ++++ + Tính gần đúng: vì nhóm có 10 thiết bị rất nhỏ (0,6 kW) 10x0,6= 6 kW < p dm x 5% = 148,5x5%= 7,4 n hq = n n 1 = 28 10 = 18 kết quả ny sai số 10%. + Khi m > 3 v K sd 0,2 thì maxdm n 1i dmi hq p p.2 n = = Chú ý: nếu tính ra n hq > n nn hq = Số TB Công suât 10 -- 0,6 kW 5 -- 4,5 kW 6 -- 7 kW 5 -- 10 kW 2 -- 14 kW http://www.ebook.edu.vn Ví dụ: Nhóm có các thiết bị lm việc di hạn. Hãy xác đinh số thiết bị hiệu quả của nhóm; K sd = 0,4 m = 20/1 = 20 > 3 ; K sd = 0,4 > 0,2 307,29 20 297 P p2 n maxdm n 1i dmi hq == = + Khi không có khả năng sử dụng các phơng pháp đơn giản: thì phải sử dụng các đờng cong hoặc bảng tra. Bảng v đờng cong đợc xây dựng quan hệ số thiết bị hiệu quả tơng đối theo n * v p * tức )p;n(fn *** hq = khi tra đợc n * hq * hqhq n.nn = Trong đó: n n n hq * hq = n n n 1 * = dm 1dm * P P p = Via dụ: Xác định số TB hiệu quả của nhóm TB. Nhóm có K sd = 0,1 Giải: ta có m = 10/1 =10 với m = 10 ; K sd = 0,1 không áp dụng đợc cách gând đúng. n = 5 + 4 + 5 + 4 + 20 = 38 P dm = 4x10 + 5x7 + 4x4,5 + 5x2,8 + 20x1 = 127 kW Thiết bị có công suất lớn nhất l 10 kW 1/2. 10 = 5 kW n 1 = 4 + 5 = 9 P 1 = 4x10 + 5x7 = 75 kW n * = n 1 / n = 9/38 p * = P 1 /P dm = 75/127 Từ n * v p * Tra bảng ta tim đợc n * hq = 0,59 2156,0x38n.nn * hqhq === + Đối với nhóm thiết bị một pha đấu vo mạng 3 pha: thì số thiết bị hiệu quả có thể xác định 1 cách đơn giản theo công thức sau: maxdm n 1 dmi hq P3 p2 n = (2.40) c) Hệ số cực đại: K M l tỉ số giữa công suất tính toán v công suất trung bình. tb tt M p p k = hoặc tb tt M P P K = k M v K M với từng thiết bị v với nhóm thiết bị. Công suất trung bình có thể tính theo công thức sau: T A T dt)t(P P T 0 tb == T thời gian khảo sát lấy bằng độ dai của ca mang tải lớn nhất. Tơng tự ta có hệ số cực đại với dòng điện: tb tt MI I I K = + Hệ số cực đại liên quan đến 2 đại lợng quan trọng của đồ thị phụ tải l P tt v P tb . trị số của nó phụ thuộc vo số thiết bị dùng điện hiệu quả n hq v nhiều hệ số khác đặc trng cho chế độ tiêu thụ của nhóm TB. có nhiều phơng pháp xác định K M của nhiều tác giả khác nhau. + Trong thực tế thờng K M đợc xây dựng theo quan hệ của n hq v k sd dới dạng đờng cong hoặc dạng bảng tra K M = f(n hq ; k sd ). + Cần nhớ rằng K M tra đợc trong các bảng tra thờng chỉ tơng ứng với thời gian tính toán l 30 phút. Trờng hợp khi tính P tt với T>30 phút (với thiết bị lớn) thì K M sẽ phải tính qui đổi lại theo công thức: T2 K 1K M MT += K M - tra đợc trong bảng (T=30 phút). T > 30 phút Số TB Công suât 4 -- 20 kW 5 -- 10 kW 6 -- 4 kW 5 -- 7 kW 4 -- 4,5 kW 25 -- 2,8 kW 20 -- 1 kW n 1 - số thiết bị có công suất lớn hơn ẵ công suất của thiết bị có công suất lớn nhất trong nhóm. P dm1 - Tổng công suất của n 1 thiết bị. P dm - Tổng công suất định mức của tất cả TB. Số TB Công suât 4 -- 10 kW 5 -- 7 kW 4 -- 4,5 kW 5 -- 2,8 kW 20 -- 1 kW n 1 dmi p - Tổng công suất của thiết bị một pha tại nút tính toán. P dmmax - Công suất định mức của thiết bị 1 pha lớn nhất. http://www.ebook.edu.vn d) Phụ tải tính táon phản kháng của nhón TB.: Q tt Thờng chỉ đợc tính gần đúng nh sau: + Khi n hq 10 Q tt = 1,1 Q tb + Khi n hq > 10 Q tt = Q tb Q tb - l công suất trung bình của nhóm phụ tải trong ca mang tải lớn nhất. Q tb = K sdq . Q dm hoặc Q tb = P tb . tg tb tg tb rút từ = = = n 1i dmi n 1i idmi tb p cos.p cos e) Nhữg trờng hợp riêng dùng phơng pháp đơn giản để tính P tt : + Khi n hq < 4 trờng hợp ny không tra đợc K M theo đờng cong. + Nếu n 3 = = n 1i dmitt pP == == n 1i idmi n 1i dmitt tg.pqQ + Nếu n > 3 = = n 1i tidmitt k.pP = = n 1i tqidmitt k.qQ k ti v k tqi - l hệ số tải tác dụng v hệ số tải phản kháng. + Khi không có số liệu cụ thể lấy gần đúng với thiết bị có chế độ lm việc di hạn K t = 0,9; cos dm = 0,8 , còn đối với TB. ngắn hạn lập lại K t = 0,7 ; cos dm = 0,7. + Với nhóm thiết bị lm việc di hạn, có đồ thị phụ tải bằng phẳng, ít thay đổi (VD lò điện trở, quạt gió, trạm khí nén, tạm bơm) K sd 0,6 ; K dk 0,9 (hệ số điền kín đồ thị phụ tải) có thể lấy K M = 1 P tt = P tb ; Q tt = Q tb f) Phụ tải tính toán của các thiết bị một pha: Xẩy ra theo 4 trờng hợp + Nếu nhóm thiết bị một pha phân bố đều trên các pha thì phụ tải tính toán của chúng có thể tính toán nh đối với thiết bị 3 pha có công suất tơng đơng. Chú ý trong đó n hq của nhóm TB. đợc xác định theo công thức (2.40) + Nhóm thiết bị một pha có n > 3 có đồ thị phụ tải thay đổi có chế độ lm việc giống nhau (cùng K sd v cos ) đấu vo điện áp dây v pha, phân bố không đều trên các pha thì phụ tải tính toán tơng đơng xác định theo công thức: (2.48) P tt tđ = 3.P tb pha . K M = 3. K sd . K M .P dm pha (2.49) Khi n hq 10 Q tt tđ = 3.Q tb pha . 1,1 = 3,3.K sdq .Q dm pha = 3,3 K sdp .P dm pha .tg (2.49) Khi n hq > 10 Q tt tđ = 3Q tb pha = 3. K sdq .Q dm pha = 3.K sdp .P dm pha .tg Trong đó: P tb pha ; Q tb pha - Phụ tải trung bình trong pha mang tải lớn nhất của pha có phụ tải lớn nhất. + Nhóm thiết bị một pha n > 3 có đồ thị phụ tải thay đổi, có chế độ lm việc khác nhau. đấu vo điện áp pha v điện áp dây. Trớc tiên cần tính phụ tải trung bình trong ca mang tait lớn nhất Tính cho pha A: P tb (A) = K sd .P dmAB .p(AB)A + K sd . P dm AC . p(AC)A + K sd .P dm A0 Q tb (A) = K sdq . Q dmAB q(AB)A + K sdq . Q dmAC . q(AC)A + K sdq .Q dm A0 Trong đó: K sd ; K sdq - hệ số sử dụng công suât tác dụng v phản kháng của TB. một pha có chế độ lm việc khác nhau. p(AB)A; p(AC)A; q(AB)A; q(AC)A hệ số qui đổi công suất của TB một pha khi mắc vo điện áp dây v qui về pha A - (tra bảng). Tơng tự nh trên chúng ta sẽ xác định đợc phụ tải trung bình của các pha cong lại (pha B v C) ta có phụ tải trung bình của pha lớn nhất Từ đó xác định đợc phụ tải trrung bình tơng đơng 3 pha: P tb tđ = 3. P tb pha (pha có tải lớn nhất) Q tb tđ = 3. Q tb pha Sau đó P tt tđ = K M . P tb tđ Q tt tđ = Tính theo (2.49); (2.50) Để tra đợc K M sẽ lấy K sd của pha mang tải lớn nhất theo công thức sau: http://www.ebook.edu.vn 0dm 2dm1dn tbpha sd P 2 PP P K + + = (2.55) Trong đó: P dm0 - Tổng công suất định mức của phụ tải 1 pha đấu vo điện áp pha (của pha mang tải lớn nhất). P dm1 ; P dm2 - Tổng công suất định mức của các thiết bị 1 pha đấu giữa pha mang tải lớn nhất v 2 pha cong lại. + Nếu nhóm thiết bị một pha có đồ thị phụ tải bằng phẳng (VD chiếu sáng, các lò điện trở 1 pha ) có thể xem K M =1 P tttđ = P tb td ; Q tt tđ = Q tbtđ (2.54) g) Phụ tải tính toán của nút hệ thống CCĐ: (tủ phân phối, đờng dây chính, tram biến áp, trạm phân phối điện áp < 1000 V). Nút phụ tải ny cung cấp cho n nhóm phụ tải. P tt = K M n tbi P (2.55) Khi n hq 10 Q tt = 1,1 n tbi Q (2.56) n hq > 10 Q tt = n tbi Q 2 tt 2 tttt QPS += Trong đó: P tbi = K 1 sdidmi k.p (2.57) Q tbi = K 1 sdidmi k.q (2.58) K số thiết bị trong nhóm thứ i n số nhóm thiết bị đấu vo nút. n hq số thiết bị hiệu quả của ton bộ thiết bị đấu vo nút. K M Hệ số cực đại của nút. Để tra đợc K M cần biết hệ số sử dụng của nút = n dmi n tbi sd P P K (2.59) + Nếu trong nút phụ tải có n nhóm thiết bị có đồ thị phụtải thay đổi v m nhóm có đồ thị phụ tải bằng phẳng. += m tbj n tbiMtt PPKP (2.60) Khi n hq 10 += m tbj n tbitt QQ1,1Q n hq > 10 += m tbj n tbitt QQQ Chú ý: + Trong nút có các nhóm TB. một pha, các nhóm ny đợc thay thế bằng các nhóm thiết bị 3 pha đơng đơng. + Khi trong phân xởng có các TB. dự trữ (máy BA hn, thiết bị lm việc ngắn hạn VD: bơn tiêu nớc, động cơ đóng các van nớc) thì không cần tính công suất của chúng vo phụ tải trung bình của cả nhóm, nhng các tủ động lực, đờng dây CCĐ cho chúng vẫn cần có dự trữ thích hợp. +Trong các nhóm thiết bị trên có xét đến các các phụ tải chiếu sáng v công suất của các thiết bị bù (TB. bù có dấu - trong các nhóm). 2) Xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình v hệ số hình dạng: Theo phơng pháp ny: P tt = K hdp . P tb (2.70) Q tt = K hdq .Q tb 2 tt 2 tttt QPS += K hdp v K hdq - Hệ số hình dạng của đồ thị phụ tải tác dụng v phản kháng, đợc tính nh sau: tb qp hdp p p k = ; tb qp hdp P P K = tb qp hdq q q k = ; tb qp hdq Q Q K = P qp ; Q qp - l phụ tải trung bình bình phơng (tức l bình phơng của đồ thị phụ tải rồi mới lấy trung bình). Hệ số hình dạng có thể xác định trong vận hnh theo chỉ số của đồng hồ đo điện. http://www.ebook.edu.vn () p m 1 2 pi hdp A A .mK = (2.73) A p - Điện năng tác dụng tiêu thụ 1 ngy đêm. A pi - Điện năng tác dụng tiêu thụ trong khoảng T=T/m T - Thời gian khảo sát, thờng lấy l 1 ngy đêm. m Khoảng chia của đồ thị phụ tải thờng lấy l 24 giờ (tức T = 1 giờ). Hệ số hình dạng có giá trị nằm trong khoảng 1,1 ữ 1,2 3) Xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt v hệ số nhu cầu: + Phụ tải tính toán của nhóm TB. có chế độ lm việc giống nhau (cúng k sd ) P tt = K nc . P đ (có thể lấy P đ = P đm ) Q tt = P tt . tg cos P QPS tt 2 tt 2 tttt =+= K nc hệ số nhu cầu của nhóm thiết bị. cos - hệ số công suất của nhóm TB. (vì giả thiết l ton bộ nhóm l có chế độ lm việc nh nhau v cùng chung một hệ số cos ). + Nếu nhóm TB. có nhiều TB với cos khá khác nhau, để tính Q tt ngời ta có thể sử dụng hệ số cos trung bình của nhóm: = n 1 dmi n 1 dmi tb p cos.p cos + Nếu nhóm có nhiều Tb có hệ số nhu cầu khá khác nhau: = n 1 dmi n 1 ncidmi nctb p k p K + Phụ tải tính toán ở một nút no đó của hệ thông CCĐ (phân xởng, XN) bằng cách tổng hợp các phụ tải tính toán của các nhóm nối vo nút có tính đến hệ số đồng thơì. 2 K 1 tti 2 K 1 ttidtttXN QP.KS + = K dt - hệ số đồng thời có gia trị 0,85 ữ 1 4) Xác định phụ tải tính toán theo xuất chi phí điện năng trên đơn vị sản phẩm v tổng sản lợng: + Biết xuất chi phí điện năng cho đơn vị sản phẩm a 0 [kWh/1ĐV]. + Biết M tổng sản phẩm cần sản xuất ra trong khoảng thời gian khảo sát T ( 1 ca; 1 năm) có thể tính đợc phụ tải tác dụng trung bình của phân xởng, XN T a.M P 0 TB = (2.76) Sau đó lựa chọn hệ số cực đại tơng ứng với xí nghiệp hoặc PX P tt = K M . P tb Trờng hợp T = 1 năm max 0 maxtt T a.M PP == (2.77) 5) Xác định phụ tải tính toán theo xuất phụ tải trên đơn vị diện tích sản xuất: Theo phơng pháp ny: P tt = p 0 .F (2.78) p 0 - Xuất phụ tải tính toán trên 1 m 2 diện tích sản suất [kW/m 2 ]. F - Diện tích sản xuất đặt thiết bị [m 2 ]. phơng pháp ny chi dùng để tính toán sơ bộ. 6) Xác định phụ tải đỉnh nhọn: . L phu tải cực đại xuất hiện trong thời gian ngắn 1 ữ 2 giây ; thờng xuất hiện khi khởi động các động cơ. + Với nhóm thiết bị: nó xuất hiện khi thiết bị có dòng mở máy lớn nhất trong nhó lm việc (đóng điện). I dn = I kd (max) + (I ttnhom K sd .I dm (max) (2.79) I kd (max) - Dòng khởi động của động cơ có dòng khởi động lớn nhất trong nhóm máy I kd = k mm .I dm k mm hệ số mở máy của thiết bị. - (5 7) - động cơ không đồng bộ - 2,5 động cơ dây quấn - lò điện, máy biến áp I dm (max) - đòng định mức của động cơ đang khởi động, đã qui về %. I tt - dòng tính toán của ton nhóm TB. + Với một thiết bị: I dn = I kd = k mm .I dm http://www.ebook.edu.vn 2.3 Phụ tải tính toán của toàn xí nghiệp: Điểm 3: sẽ bằng phụ tải điểm 2 công thêm phần tổn thất đờng dây hạ áp. . . dd2 3 . SSS += Điểm 4: điểm tổng hạ áp của các tram BA phân xởng. Tai đây phụ tải tính toán có thể tính bằng phơng pháp hệ số nhu cầu hoặc tổng hợp các phụ tải tại các điểm 4. )QjP(KS nn i3i3dt4 += K dt hệ số đồng thời (xét tới sự đồng thời đạt giá trị cực đại) cho thể chọn trong khoảng từ 0,85 đến 1. Điểm 5: S 5 = S 4 + S B2 Điểm 6: S 6 = S 5 + S dd Điểm 7: S 7 = K dt ( P 6i +j Q 6i ) Điểm 8: S 8 = S 7 + S B1 Chú ý: S 8 cha phải l phụ tải của xí nghiệp. Vì khi tính phụ tải XN còn phải kể đến sự phát triển của XN (5 ữ 10 năm) sau. S XN = S 8 + S XN Để xác định đợc S XN phải dự báo tăng trởng phụ tải 2.4 Dự báo phụ tải: Quá trình sản suất phụ tải của XN phát triển không ngừng. Để đáp ứng liên tục nhu cầu dùng điện của XN, cần phải biết trớc đợc nhu cầu điện trong nhiều năm trớc mắt của XN. Để dự trù công suất v điện năng của hệ thống lập kế hoạch phát triển hệ thống CCĐ-XN Dự báo phụ tải. Có nhiều phơng pháp dự báo nhất l phơng pháp ngoại suy; phơng pháp chuyên gia; phơng pháp mô hình hoá. Dới đây chỉ xét tới phơng pháp ngoại suy. Nội dung: phơng pháp ngoại suy l xây dựng qui luật phát triển của phụ tải điện trong quá khứ căn cứ vo số liệu thống kê trong thời gian đủ dải. Sau đó kéo dai qui luật đó vo tơng lai, (trên cơ sở giả thiết rằng qui luật phat triển phụ tải điện trong tơng lai). Gồm 2 phơng pháp nhỏ: + phơng pháp hm phát triển v phơng pháp ham tơng quan. 1)Phơng pháp hm phát triển: Nội dung của phơng pháp ny l xây dựng qui luật phát triển của phụ tải theo thời gian trong quá khứ. Qui luật ny đợc biểu diễn dới dạng. P(t) = f(t) P(t) l phụ tải điện tại t. f(t) l hm xác định P(t). Sự phát triển của phụ tải theo thờ gian l một quá trình ngẫu nhiên vì thế giữa phụ tải điện v thời gian không có quan hệ hm, m l quan hệ tơng quan hm f(t) l hm tơng quan. Hai dạng thông dụng nhất của f(t) dùng trong dự báo l hm tuyến tính v hm mũ. P(t) = a + b(t) (2.82) P(t) = a.e bt hoặc P(t) = P 0 .(1+ ) t (2.83) ở thời điểm bắt đầu khảo sát t 0 = 0 ~ 7 35 ữ220 kV 8 8 B1 6 ữ 20 kV 7 ~ 6 ữ 20 kV TPP 5 5 5 5 5 B2 4 0,2; 0,4; 0,6 kV Đ Đ 3 3 3 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2 2 1 1 1 1 1 1 2 2 2 4 B2 + Nguyên tắc: + P ttXN phải đợc tính từ các TB điện nguợc trở về phía nguồn. + Phải kể đến tổn thất trên đờng dây v trong máy BA. + Phụ tải tính toán XN cần phải kể đến d ự kiến phát triển của XN trong 5 ữ 10 năm tới. Điểm 1: điểm trực tiếp cấp điện đến các TB. dùng điện, tai đây cần xác định ch ế độ lm việc của từng thiết bị (xác định k t ; %; k sd ; cos ). Điếm 2: Với nhóm thiết bị lm việc ở chế độ khác nhau Xác định P tt bằng phơng pháp số thiết bị hiệu quả. P tt = K M .P tb . 222 jQPS += P t 0 t n t 1 t 2 t 3 t 4 t 5 Trong HV- qui luật phát triển ngầu nhiên của phụ tải trong quá khứ ( t < 0) đợc thay bằng đờng thẳng a + bt. Muốn biết phụ tải năm t n (tơng lai) sẽ tính đợc P(t n ). Vấn đề đặt ra ở đây l khi no cho phép sử dụng hm tuyến tính v nếu dùng đợc hm tuyến tính thì các hệ số a v b xác định nh thế no? Theo lý thuết xác xuất mối quan hệ tuyến tính giữa phụ tải v tời gian đợc đánh giá bởi hệ số tơng quan: a+bt P n [...]... tăng trởng phụ tải điện, nó không phản ánh đợc quá trình phát triển bên trong vầ mặt chất của phụ tải Do đó băng phơng pháp ngoại suy không thể hiện đợc những đột biến, các bớc ngoặt cũng nh giới hạn của sự phát triển của phụ tải điện Mặt khác dự báo phụ tải bằng phơng pháp ngoại suy chỉ cho sự phát triển tổng thể của phụ tải chú không đự báo đợc sự phân bố không gian của phụ tải điện Vì thế đòi hỏi... Ví dụ: Tổng thu nhập quốc dân, dân số, tổng sản lợng của xí nghiệp Nh vậy theo phơng pháp hm tơng quan, ngời ta phải dự báo một đại lợng khác, rồi từ đó qui ra phụ tải điện căn cứ vo quan hệ tng quan giữa 2 đại lu2o2ngj ny với phụ tải điện Quan hệ tơng quan giữa 2 đại lợng phụ tải P v 1 đại lợng Y khác có thể l tuyến tính v cũng có thể l phi tuyến Để đánh giá quan hệ tơng quan tuyến tính, ta xét hệ...Ta có hệ phơng trình: ( P P )( t r pt = i i t) 2 n 1 Pi P t i t ( P a bt (2.84) 2 ( P Trong đó: Pi giá trị của phụ tải tại thời điểm ti quan sát đợc trong quá khứ b= ( i=0 ; t i n (i=0 t... Mặt khác dự báo phụ tải bằng phơng pháp ngoại suy chỉ cho sự phát triển tổng thể của phụ tải chú không đự báo đợc sự phân bố không gian của phụ tải điện Vì thế đòi hỏi ngời lm công tác dự báo phụ tải điện phải nắm đợc qui luật phát triển của phụ tải, phải biết đánh giá v sử dụng các giá trị phụ tải đã dự báo đợc bằng phơng pháp ngoại suy http://www.ebook.edu.vn . nghiệp (cấp 220/380 V l cấp đợc dùng rộng rãi nhất). + Cấp 3; 6; 10 kV: dùng cung cấp cho các lò nung chẩy; các động cơ công suất lớn. Ngoi ra còn có cấp 35,. lới điện. + Điện áp một pha: 12; 36 V sử dụng cho mạng chiếu sáng cục bộ hoặc các nơi nguy hiểm. + Điện áp ba pha: 127/220; 220/380; 380/660 V cung cấp