Giáo trình mô đun Cung cấp điện - Nghề: Điện công nghiệp
CỤC HÀNG HẢI VIỆT NAM
TRƯỜNG CAO ĐẲNG HÀNG HẢI I
GIÁO TRÌNH
MÔ ĐUN: CUNG CẤP ĐIỆN
NGHỀ: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP
TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG
(Ban hành kèm theo Quyết định số.....QĐ/ ngày......tháng........năm....của ...........)
Năm 2017
1
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.
2
LỜI GIỚI THIỆU
Trong công cuộc xây dựng chủ nghĩa xã hội ở nước ta, công nghiệp điện lực
giữ vai trò rất quan trọng. Khi xây dựng một nhà máy, một khu vực kinh tế, một
thành phố v.v…trước tiên chúng ta phải xây dựng hệ thống cung cấp điện để cấp
điện năng cho các máy móc, các nhà máy, xí nghiệp và cho nhu cầu sinh hoạt của
con người.
Hệ thống cung cấp điện hiểu theo nghĩa rộng là một hệ thống bao gồm các
khâu sản xuất, truyền tải và phân phối điện năng. Như vậy, hệ thống điện bao gồm
các nhà máy phát điện có thể được coi là hệ thống cung cấp điện của quốc gia.
Những hệ thống như vậy được nghiên cứu ở các giáo trình Nhà máy điện", Hệ
thống điện",v .v… Hệ thống cung cấp điện được trình bày trong giáo trình này
được hiểu theo nghĩa hẹp hơn. Đó là hệ thống truyền tải và phân phối điện năng,
làm nhiệm vụ cung cấp điện năng cho một khu vực nhất định, nguồn của nó thường
lấy từ hệ thống điện quốc gia và thường sử dụng cấp điện áp từ trung bình trở
xuống.
Nội dung Giáo trình này bao gồm 7 bài.
Trong quá trình biên soạn giáo trình mô đun còn nhiều sai sót, mọi góp ý xin
gửi về địa chỉ: Khoa Điện - Điện tử, Trường Cao đẳng Hàng hải I.
Hải phòng, ngày 9 tháng 10 năm 2017
Tham gia biên soạn
1. Nguyễn Hữu Hưng
3
MỤC LỤC
LỜI GIỚI THIỆU.......................................................................................................3
MỤC LỤC..................................................................................................................4
BÀI 6: TÍNH TOÁN CHIẾU SÁNG .................................................................... 106
4
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
MBA
TBA
TBAPP
Trạm BATG
ALL
NMTĐ
NMNĐ
NMĐNT
GT
Máy biến áp
Trạm biến áp
Trạm biến áp phân phối
Trạm biến áp trung gian
Áptômát liên lạc
Nhà máy thủy điện
Nhà máy nhiệt điện
Nhà máy điện nguyên tử
Gas-turbine
MF
Máy phát điện
MDB
DB
Máy điện đồng bộ
Tủ động lực
Pđn
Pđm
Phụ tải đỉnh nhọn
Công suất định mức
Đường dây trên không trung áp
Máy biến dòng điện
Dao cách ly trung áp
Chống sét van trung áp
Áptômát tổng
ĐDK
BI
DCL
CSV1
AT
CC
Cầu chì
CCT
TC
BA
Cầu chì tổng
Thanh cái ba pha và thanh cái trung tính
Máy biến áp phân phối
Các áptômát nhánh
Hệ thống nối đất
Chống sét van hạ áp
Cáp tổng
A1; A2; A3:
NĐ
CSV2
CT
DCL
CB
Dao cách ly (cầu dao)
Áptômát
CSV
CSO
Chống sét van
Chống sét ống
5
DANH MỤC BẢNG BIỂU, HÌNH VẼ
BẢNG BIỂU:
Bảng 2.1. Thông số các loại máy công cụ............................................................... 28
Bảng 2.3. Hệ số qui đổi phụ tải............................................................................... 33
Bảng 2.4. Thông số phụ tải cần trục........................................................................ 34
Bảng 2.5. Thông số phụ tải các máy ....................................................................... 35
các mạng có cấp điện áp khác nhau ........................................................................ 37
Bảng 3.2. Chọn khoảng cách giữa các dây dẫn....................................................... 42
Bảng 4.1. Lựa chọn kiểm tra dao cách ly................................................................ 58
Bảng 4.2. Lựa chọn kiểm tra cầu chì....................................................................... 58
Bảng 4.3. Ký hiệu cầu dao, cầu chì......................................................................... 59
Bảng 4. 4. Thông số kỹ thuật các động cơ điện ...................................................... 65
Bảng 4.5. Ký hiệu Áp tô mát................................................................................... 66
Bảng 4.6. Tra mật độ Jkt ......................................................................................... 68
Bảng 4.8. Hệ số điều chỉnh k1 theo cách lắp đặt..................................................... 70
Bảng 4.11. Hệ số k4 theo cách lắp đặt..................................................................... 71
Bảng 4.12. Hệ số k5 cho số dây trong hàng............................................................. 72
Bảng 4.13. Hệ số k6 theo sự ảnh hưởng của đất...................................................... 72
Bảng 4.14. Hệ số k7 phụ thuộc nhiệt độ đất ............................................................ 72
Bảng 4.15. Bảng chọn dây trung tính...................................................................... 74
Bảng 6.1. Phân loại đèn theo kỹ thuật chiếu sáng................................................. 107
Bảng 6 3. Hệ số dự trữ........................................................................................... 116
Bảng 6.4. Thông số kỹ thuật của các áptômát....................................................... 117
Bảng 6.6. Thông số kỹ thuật áptômát nhánh......................................................... 120
6
HÌNH VẼ:
Hình 2.1. Sơ đồ nguyên lý cung cấp điện ............................................................... 30
Hình 3.1. Sơ đồ hình tia........................................................................................... 38
Hình 3.2. Sơ đồ phân nhánh.................................................................................... 38
Hình 3.3. Sơ đồ hình tia; ......................................................................................... 39
Hình 3.4. Sơ đồ phân nhánh.................................................................................... 40
Hình 3.5. Đường dây dẫn điện trên không.............................................................. 41
Hình 4.1. Trạm treo Sđm 3 x 75 kVA.................................................................... 47
Hình 4.6. Ký hiệu đầy đủ cầu chì hạ áp và các ví dụ.............................................. 60
Hình 4.7. Cầu chì bảo vệ 1 động cơ........................................................................ 63
Hình 4.9. Sơ đồ tủ điện và kết quả lựa chọn cầu chì............................................... 66
Hình 5.1. Cột thu lôi (thu sét).................................................................................. 80
Hình 5.2. Vùng bảo vệ của hai cột thu lôi............................................................... 80
Hình 5.5. Phạm vi bảo vệ của ba và bốn cột thu lôi................................................ 82
Hình 5.7. Khe hở phóng điện .................................................................................. 86
Hình 5.9. Chống sét van (CSV)............................................................................... 87
Hình 5.8. Chống sét ống.......................................................................................... 87
Hình 5.10 . Sơ đồ bảo vệ trạm 35 110kV............................................................. 88
Hình 5.11. Giới thiệu một số sơ đồ chống sét......................................................... 91
Hình 5.12. Sơ đồ TN-S.......................................................................................... 100
Hình 5.13. Sơ đồ IT............................................................................................... 100
7
Hình 6.1. Các hình thức chiếu sáng....................................................................... 109
Hình 6.2. Bố trí đèn trên mặt bằng và mặt đứng................................................... 115
Hình 7.1. Tam giác công suất................................................................................ 125
Hình 7.2. Trị số Q tương ứng với trị số góc ...................................................... 126
Hình 7.3. Vị trí đặt tụ bù trên lưới điện xí nghiệp................................................. 130
Hình 7.4. Mặt bằng cấp điện cho xí nghiệp .......................................................... 132
Hình 7.6. Bài tập 3................................................................................................. 134
Hình 7.7. Bài tập 4................................................................................................. 135
Hình 7.8. Bài tập 5................................................................................................. 136
8
GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN
Tên mô đun: Cung cấp điện
Mã mô đun: MĐ.6520227.18
Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của mô đun:
- Vị trí: Mô đun này là mô đun chuyên ngành bắt buộc cần phải học sau khi đã
học xong các môn học cơ sở.
- Tính chất: Mô đun cung cấp cho người học kiến thức tính toán và kỹ năng
lựa chọn các phương án lắp đặt hệ thống điện phù hợp thực tế sản xuất.
- Ý nghĩa và vai trò của mô đun: Trong công cuộc xây dựng chủ nghĩa xã hội
ở nước ta, công nghiệp điện lực giữ vai trò rất quan trọng. Khi xây dựng một nhà
máy, một khu vực kinh tế, một thành phố v.v…trước tiên chúng ta phải xây dựng
hệ thống cung cấp điện để cấp điện năng cho các máy móc, các nhà máy, xí nghiệp
và cho nhu cầu sinh hoạt của con người.
Hệ thống cung cấp điện hiểu theo nghĩa rộng là một hệ thống bao gồm các
khâu sản xuất, truyền tải và phân phối điện năng. Như vậy, hệ thống điện bao gồm
các nhà máy phát điện có thể được coi là hệ thống cung cấp điện của quốc gia. Hệ
thống cung cấp điện được trình bày trong giáo trình này là hệ thống truyền tải và
phân phối điện năng, làm nhiệm vụ cung cấp điện năng cho một khu vực nhất định,
nguồn của nó thường lấy từ hệ thống điện quốc gia.
Mục tiêu:
- Về kiến thức:
+ Chọn được phương án cung cấp điện cho một phân xưởng;
+ Tính chọn dây dẫn, bố trí hệ thống chiếu sáng phù hợp với điều kiện làm
việc, mục đích sử dụng;
+ Tính chọn được chống sét và nối đất.
- Về kỹ năng:
+ Chọn phương án, lắp đặt được đường dây cung cấp điện cho một phân
xưởng phù hợp yêu cầu cung cấp điện theo Tiêu chuẩn Việt Nam;
+ Tính chọn được dây dẫn, bố trí hệ thống chiếu sáng phù hợp với điều kiện
làm việc, mục đích sử dụng theo qui định kỹ thuật điện;
+ Tính chọn được nối đất và chống sét cho đường dây tải điện và các công
trình phù hợp điều kiện làm việc, theo Tiêu chuẩn Việt Nam.
+ Tính chọn, lắp ráp, vận hành được trạm biến áp
- Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: Rèn luyện thói quen chuyên cần; thái độ
học tập nghiêm túc, tính tự giác cao và củng cố ý thức với bản thân và xã hội, nâng
cao tinh thần yêu nước.
Nội dung chính
9
Bài 1: GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN
MĐ.6520227.18.01
Giới thiệu.
Ngày nay, nền kinh tế nước ta đang phát triển mạnh mẽ, đời sống nhân dân
cũng được nâng cao nhanh chóng, nhu cầu điện năng trong các lĩnh vực công
nghiệp, nông nghiệp, dịch vụ và sinh hoạt tăng trưởng không ngừng. Một lực
lượng đông đảo cán bộ kỹ thuật trong và ngoài ngành điện lực đang tham gia
thiết kế, lắp đặt các công trình điện.
Người thiết kế phải có sự hiểu biết nhất định về xã hội, môi trường, về các
đối tượng cấp điện, về tiếp thị. Công trình thiết kế dư thừa sẽ gây lãng phí đất
đai, nguyên liệu, làm ứ đọng vốn đầu tư. Công trình thiết kế sai (hoặc do thiếu
hiểu biết, hoặc do lợi nhuận) sẽ gây ra hậu quả khôn lường: gây sự cố mất điện,
gây cháy nổ làm thiệt hại đến tính mạng và tài sản của nhân dân.
Đối với những người công tác trong ngành điện thì mảng kiến thức về lĩnh
vực này là không thể thiếu. Nó là tiền đề cho việc tiếp thu, thực hiện các bài tiếp
theo.
Mục tiêu:
Học xong bài này, học viên có khả năng:
- Về kiến thức: Trình bày được yêu cầu và nội dung chủ yếu khi thiết kế hệ
thống cung cấp điện.
- Về kỹ năng: Phân biệt được các loại nhà máy điện, mạng điện và các phụ
tải dùng điện
- Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Nhận thức chính xác về sản xuất, truyền
tải và phân phối điện năng từ đó phục vụ cho việc tiếp thu tốt những bài học tiếp
theo.
Nội dung chính:
1.1. Hệ thống năng lượng điện.
- Điện năng sản xuất ra nói chung không tích trữ được (trừ một vài trường
hợp cá biệt với công suất rất nhỏ người ta dùng pin và ắc quy làm bộ phận tích
trữ). Tại mọi thời điểm, ta phải đảm bảo cân bằng giữa điện năng được sản xuất
ra với điện năng tiêu thụ kể cả những tổn thất do truyền tải.
- Hệ thống điện bao gồm ba khâu: Nguồn điện, truyền tải điện và tiêu thụ
điện.
+ Nguồn điện là các nhà máy điện (nhiệt điện, thủy điện, điện nguyên tử
v.v…) và các trạm phát điện (điêzen, điện gió, điện mặt trời v.v…)
+ Tiêu thụ điện bao gồm tất cả các đối tượng sử dụng điện năng trong các
lĩnh vực kinh tế và đời sống: Công nghiệp, nông nghiệp, lâm nghiệp, giao thông
vận tải, thương mại, dịch vụ, phục vụ sinh hoạt...
10
+ Để truyền tải điện từ nguồn phát đến các hộ tiêu thụ người ta sử dụng lưới
điện. Lưới điện bao gồm đường dây tải điện và trạm biến áp.
- Phân loại lưới điện:
+ Căn cứ vào trị số điện áp, chia ra: Lưới siêu cao áp: 500kV; Lưới cao áp:
220kV; 110kV; Lưới trung áp: 35kV; 22kV; 10kV; 6kV; Lưới hạ áp: 0,4kV.
+ Căn cứ vào nhiệm vụ, chia ra: Lưới cung cấp: 110kV; 220kV; 500kV;
Lưới phân phối: 0,4kV; 6kV; 10kV; 22kV; 35kV.
+ Căn cứ vào phạm vi cấp điện, chia ra: Lưới khu vực; Lưới địa phương.
+ Căn cứ vào số pha, chia ra: Lưới một pha; Lưới hai pha; Lưới ba pha.
+ Căn cứ vào đối tượng cấp điện, chia ra: Lưới công nghiệp; Lưới nông
nghiệp; Lưới đô thị.
Hình 1.1. Sơ đồ nguyên lý các thành phần của hệ thống
- Sơ đồ thống điện ngày nay là một mạng lưới liên kết phức tạp (hình 1.1)
và có thể chia ra làm 4 phần:
+ Nhà máy điện.
+ Mạng truyền tải – truyền tải phụ.
+ Mạng phân phối.
+ Phụ tải điện.
1.2. Nhà máy điện:
Có rất nhiều phương pháp biến đổi điện năng từ các dạng năng lượng khác
như nhiệt năng, thuỷ năng, năng lượng hạt nhân... vì vậy có nhiều kiểu nguồn
11
phát điện khác nhau: nhà máy nhiệt điện, thuỷ điện, điện nguyên tử, trạm điện
gió, điện điêzen...
Hiện nay, nhà máy nhiệt điện và thuỷ điện vẫn là những nguồn điện chính
sản xuất ra điện trên thế giới dù cho sự phát triển của nhà máy điện nguyên tử
ngày càng tăng.
1.2.1. Nhà máy nhiệt điện (NMNĐ):
Nhà máy nhiệt điện sự biến đổi năng lượng được thực hiện theo nguyên lý:
Nhiệt năng Cơ năng Điện năng.
Nhà máy nhiệt điện có những đặc điểm sau:
- Thường được xây dựng gần nguồn nhiên liệu và nguồn nước.
- Tính linh hoạt trong vận hành kém, khởi động và tăng phụ tải chậm.
- Hiệu suất thấp ( = 30 40%)
- Khối lượng nhiên liệu sử dụng lớn, khói thải và ô nhiễm môi trường.
1.2.2. Nhà máy thủy điện (NMTĐ):
Nguyên lý của nhà máy thủy điện là sử dụng năng lượng dòng nước để làm
quay trục tuốc bin thủy lực để chạy máy phát điện. Quá trình biến đổi năng
lượng: Thủy năng Cơ năng Điện năng.
Công suất của nhà máy thủy điện phụ thuộc vào hai yếu tố chính là lưu
lượng dòng nước Q qua các tuốc bin và chiều cao cột nước H.
Nhà máy thủy điện có những đặc điểm sau:
- Xây dựng gần nguồn nước nên thường xa phụ tải.
- Vốn đầu tư xây lắp ban đầu lớn, chủ yếu thuộc về các công trình như đập
chắn, hồ chứa . . .
- Thời gian xây dựng kéo dài .
- Chi phí sản xuất điện năng thấp.
- Thời gian khởi động máy ngắn.
- Hiệu suất cao ( = 80 90%).
- Tuổi thọ cao.
1.2.3. Nhà máy điện nguyên tử (NMĐNT)
Nhà máy điện nguyên tử cũng tương tự như nhà máy nhiệt điện về phương
diện biến đổi năng lượng: Tức là nhiệt năng do phân hủy hạt nhân sẽ biến thành
cơ năng và từ cơ năng sẽ biến thành điện năng.
Nhiệt năng thu được không phải bằng cách đốt cháy các nhiên liệu hữu cơ
mà thu được trong quá trình phá vỡ liên kết hạt nhân nguyên tử của các chất
Urani-235 hay Plutoni-239... trong lò phản ứng. Do đó nếu như NMNĐ dùng lò
hơi thì NMĐNT dùng lò phản ứng và những máy sinh hơi đặc biệt.
Ưu điểm của NMĐNT:
12
- Chỉ cần một lượng khá bé vật chất phóng xạ đã có thể đáp ứng được yêu
cầu của nhà máy.
- Một nhà máy có công suất 100MW, một ngày thường tiêu thụ không nhiều
hơn 1kg chất phóng xạ.
(1)
(7)
(4)
(11)
(6)
(2)
(9)
(8)
(10)
(3)
(12)
(5)
Hình 1.2. Sơ đồ nguyên lý nhà máy điện nguyên tử loại lò phản ứng
nước áp lực; 1. Cấu trúc bảo vệ; 2. Bình phản ứng; 3. Lò phản ứng;
4. Thanh điều khiển; 5. Máybơm;6. Nồi hơi; 7.Ống hơi; 8. Tuốc
bin; 9. Bơm cấp;10. Nước ngưng;11. Máy phát điện; 12. Tháp ngưng.
- Công suất một tổ Máy phát điện-tuốc bin của nhà máy điện nguyên tử sẽ
đạt đến 500, 800, 1200 và thậm chí đến 1500MW.
(1)
(2)
(8)
(6)
(10)
(3)
(9)
(7)
(4)
(5)
Hình 1.3. Sơ đồ nguyên lý nhà máy điện nguyên tử loại lò phản ứng nước
sôi;
1. Buồng phản ứng; 2. Vỏ bảo vệ; 3. Lõi phản ứng; 4. Thanh điều
khiển;5. Đế; 6. Ống dẫn hơi chính;7. Bơm cấp nước;8.Tuốc bin máy
Nhà máy điện nguyên tử có những đặc điểm sau:
- Có thể xây dựng trung tâm phụ tải.
- Vốn đầu tư xây lắp ban đầu lớn và thời gian xây dựng kéo dài.
- Chi phí sản xuất điện năng thấp nên thường làm việc ở đáy đồ thị phụ tải.
- Thời gian sử dụng công suất cực đại lớn khoảng 7000h/năm hay cao hơn.
1.2.4. Nhà máy điện dùng sức gió (động cơ gió phát điện)
13
Lợi dụng sức gió để quay hệ thống cánh quạt đặt đối diện với chiều gió. Hệ
thống cánh quạt được truyền qua bộ biến đổi tốc độ để làm quay máy phát điện,
sản xuất ra điện năng. Điện năng sản xuất ra được tích trữ nhờ các bình ắc quy.
Động cơ gió phát điện có khó khăn trong điều chỉnh tần số do vận tốc gió
luôn luôn thay đổi. Động cơ gió phát điện thường có hiệu suất thấp, công suất
đạt nhỏ do đó chỉ dùng ở những vùng hải đảo, những nơi xa xôi không có lưới
điện đưa đến hoặc ở những nơi thật cần thiết như ở các đèn hải đăng.
1.2.5. Nhà máy điện dùng năng lượng bức xạ mặt trời
Có dạng như nhà máy nhiệt điện, lò hơi được thay bằng hệ thống kính hội
tụ để thu nhận nhiệt lượng bức xạ mặt trời để tạo hơi nước quay tuốc bin.
Nhà máy điện dùng năng lượng bức xạ mặt trời có những đặc điểm sau:
- Sử dụng nguồn năng lượng không cạn kiệt
- Chi phí phát điện thấp và đặc biệt hiệu quả ở các vùng mà việc kéo các
lưới điện quốc gia quá đắt.
- Độ tin cậy vận hành cao.
- Chi phí bảo trì ít.
- Không gây ô nhiễm môi trường.
1.2.6. Nhà máy năng lượng địa nhiệt:
Nhà máy năng lượng địa nhiệt sử dụng sức nóng của lòng đất để gia nhiệt
làm nước bốc hơi. Hơi nước với áp suất cao làm quay tuốc bin hơi nước. Tuốc
bin này kéo một máy phát điện, từ đó năng lượng địa nhiệt biến thành năng
lượng điện. Có hai loại nhà máy năng lượng địa nhiệt: loại chu kỳ kép (hình1.4)
và loại phun hơi (hình1.5). Nước nóng địa nhiệt có nhiệt độ vào khoảng 3500F và
áp suất khoảng 16.000psi.
Hình 1.4. Sơ đồ nguyên lý nhà máy đia nhiệt loại chu kỳ kép;
1. Hơi, 2. Tuốc bin, 3. Máy phát, 4. Hơi,5. Bình ngưng , 6.
Không khí, 7. Nước, 8. Không khí và hơi nước, 9.Bình trao đổi
nhiệt, 10. Nước ngầm nguội, 11. Ngầm nóng, 12. Bơm, 13. Nước
14
Hình 1.5. Sơ đồ nguyên lý nhà máy đia nhiệt loại phun hơi
1. Hơi. 2. Tuốc bin. 3. Máy phát. 4. Hơi. 5. Nước. 6. Không khí,
7. Tháp làm lạnh, 8. Không khí và hơi nước,9. Cấp nhiệt, 10.
Nước ngầm 11, Nước thải.12. Nước lên,13. Vùng địa nhiệt,14.
Nước xuống.
1.3. Mạng lưới điện.
1.3.1. Mạng truyền tải và truyền tải phụ:
Mục đích của mạng truyền tải trên không là truyền tải năng lượng từ các nhà
máy phát ở các nơi khác nhau đến mạng phân phối. Mạng phân phối là nơi cuối
cùng cung cấp điện năng cho các hộ tiêu thụ. Các đường dây truyền tải cũng nối
kết các hệ thống điện lân cận. Điều này không những cho phép điều phối kinh tế
năng lượng giữa các vùng trong quá trình vận hành bình thường mà còn cho
phép chuyển tải năng lượng giữa các vùng trong điều kiện sự cố.
Mạng truyền tải có điện áp dây trên 60kV và được tiêu chuẩn hóa là 69kV,
115kV, 138kV, 161kV, 230kV, 345kV, 500kV và 765kV (tiêu chuẩn ASNI).
Điện áp truyền tải trên 230 kV thường được coi là siêu cao áp.
1.3.2. Mạng phân phối:
Mạng phân phối là phần kết nối các trạm phân phối với các hộ tiêu thụ. Các
đường dây phân phối sơ cấp thường ở cấp điện áp từ (4 34,5)kV và cung cấp
điện cho một vùng địa lý được xác định trước. Một vài phụ tải công nghiệp nhỏ
được cung cấp trực tiếp bằng đường dây cáp sơ cấp.
Mạng phân phối thứ cấp giảm điện áp để sử dụng cho các hộ phụ tải dân
dụng và kinh doanh. Dây và cáp điện không được vượt quá vài trăm mét chiều
dài , sau đó cung cấp năng lượng cho các hộ tiêu thụ riêng biệt. Mạng phân phối
thứ cấp cung cấp cho hầu hết các hộ tiêu thụ ở mức 240/120V ba pha 4 dây,
400/240V ba pha 4 dây, hay 480/277V ba pha 4 dây. Ngày nay, năng lượng cung
cấp cho hộ tiêu thụ điển Hình được cung cấp từ máy biến áp, giảm điện áp cung
cấp xuống 400/240V sử dụng ba pha 4 dây.
15
1.4. Hộ tiêu thụ điện (hộ dùng điện):
Hộ tiêu thụ điện hay còn gọi là hộ dùng điện, phụ tải điện. Trong hệ thống
năng lượng thì phụ tải điện rất đa dạng và được phân thành nhiều loại dưới các
khía cạnh xem xét khác nhau.
1.4.1. Loại ngành nghề: Phụ tải được phân làm 2 loại:
- Phụ tải công nghiệp.
- Phụ tải kinh doanh và dân dụng.
1.4.2. Theo chế độ làm việc: Phụ tải được phân làm 3 loại:
- Phụ tải làm việc dài hạn.
- Phụ tải làm việc ngắn hạn.
- Phụ tải làm việc ngắn hạn lặp lại.
1.4.3. Theo yêu cầu liên tục cung cấp điện: Phụ tải được phân làm 3 loại:
a. Phụ tải loại 1 (hộ loại 1):
- Là những hộ rất quan trọng không được để mất điện, nếu xảy ra mất điện
sẽ gây hậu quả nghiêm trọng, cụ thể:
+ Làm ảnh hưởng trực tiếp đến chính trị, an ninh quốc phòng, mất trật tự xã
hội: đó là sân bay, hải cảng, khu quân sự, khu ngoại giao, các đại sứ quán, nhà
ga, bến xe, trục giao thông chính trong thành phố v.v…
+ Làm thiệt hại lớn về kinh tế: đó là khu công nghiệp, khu chế xuất, dầu
khí, luyện kim, nhà máy cơ khí lớn, trạm bơm nông nghiệp lớn v.v…Những hộ
này đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế quốc dân hoặc có giá trị xuất khẩu
cao đem lại nhiều ngoại tệ cho đất nước.
+ Gây hậu quả nghiêm trọng về tính mạng con người.
- Hộ loại 1 phải được cung cấp điện với độ tin cậy cao, yêu cầu có nguồn dự
phòng. Tức là hộ loại 1 phải được cấp điện ít nhất là từ hai nguồn độc lập.
- Thời gian mất điện cho phép ở hộ loại 1 bằng với thời gian đóng nguồn dự
phòng với các thiết bị tự động.
b. Phụ tải loại 2 (hộ loại 2):
- Là những hộ tương tự như hộ loại 1, nhưng hậu quả do mất điện gây ra
không nghiêm trọng bằng như hộ loại 1.
- Hộ loại 2 bao gồm: các xí nghiệp chế tạo hằng tiêu dùng (như xe đạp,
vòng bi, bánh kẹo, đồ nhựa, đồ chơi trẻ em v.v…) và thương mại, dịch vụ (khách
sạn, siêu thị, trung tâm thương mại lớn v.v….)
- Hộ loại này nếu ngừng cung cấp điện chỉ dẫn đến những thiệt hại về kinh
tế do ngừng trệ sản xuất, hư hỏng sản phẩm, lãng phí sức lao động.
Phương án cung cấp điện cho hộ lọai 2 có thể có hoặc không có nguồn dự
phòng. Nguồn dự phòng có hay không là kết quả của bài toán so sánh giữa vốn
đầu tư phải tăng thêm và giá trị thiệt hại về kinh tế do ngừng cung cấp điện.
16
c. Phụ tải loại 3 (hộ loại 3):
- Là những hộ không quan trọng, đó là hộ ánh sáng sinh hoạt đô thị và nông
thôn.
- Thời gian mất điện cho bằng thời gian sửa chữa thay thế thiết bị, nhưng
thường không quá một ngày đêm.
- Phương án cung cấp điện cho hộ loại 3 có thể dùng một nguồn.
Cần nhớ là cách phân loại hộ dùng điện như trên chỉ là tạm thời, chỉ thích
hợp với giai đoạn nền kinh tế của nước ta còn thấp kém. Khi kinh tế phát triển
đến mức nào đó thì tất cả các hộ dùng điện sẽ là loại một, được cấp điện liên tục.
1.5. Yêu cầu và nội dung chủ yếu khi thiết kế hệ thống cung cấp điện.
Các phương án phát triển nguồn và lưới điện luôn đi đôi với sự phát triển
liên tục của phụ tải . Một phương án được coi là hợp lý phải thỏa mãn các yêu
cầu kỹ thuật đã đề ra, lại vừa thấp về vốn đầu tư và chi phí vận hành. Thông
thường tồn tại mâu thuẫn giữa các chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật, cho nên tính toán
chỉ mới là căn cứ quan trọng chứ chưa phải quyết định cuối cùng. Để lựa chọn
phương án cung cấp điện cần phải cân nhắc nhiều mặt khác nhau như: Đường
lối, tốc độ và qui mô phát triển kinh tế, khả năng huy động vốn, tình hình cung
cấp thiết bị vật tư, trình độ quản lý thi công và vận hành.
1.5.1. Các chỉ tiêu kỹ thuật của phương án cung cấp điện:
Các chỉ tiêu kỹ thuật của một phương án cung cấp điện bao gồm:
a. Độ tin cậy cung cấp điện:
Đó là mức đảm bảo liên tục cung cấp điện tùy thuộc vào tính chất hộ dùng
điện ta đã nêu ở trên.
Độ liên tục cung cấp điện tính bằng thời gian mất điện trung bình năm cho
một hộ tiêu thụ và các chỉ tiêu khác, đạt giá trị hợp lý chấp nhận được cho cả
phía người sử dụng điện và ngành điện.
Độ tin cậy ccấp điện càng cao thì khả năng mất điện càng thấp và ngược lại.
b. Chất lượng điện năng:
Chất lượng điện được thể hiện ở hai chỉ tiêu: tần số f và điện áp U. Một
phương án cấp điện có chất lượng tốt là phương án đảm bảo trị số tần số và điện
áp nằm trong giới hạn cho phép. Cơ quan Trung tâm Điều độ Quốc gia chịu
trách nhiệm điều chỉnh tần số chung cho hệ thống điện. Việc đảm bảo cho điện
áp tại mọi điểm nút trên lưới trung áp và hạ áp nằm trong phạm vi cho phép là
nhiệm vụ của kỹ sư thiết kế và vận hành lưới cung cấp điện.
Theo tiêu chuẩn Việt Nam:
- Độ lệch tần số cho phép fcp = 0,5Hz.
- Độ lệch điện áp cho phép: - 10% và + 5%.
c. Tính đơn giản trong lắp đặt, vận hành và bảo trì.
17
d. Tính linh hoạt.
Tính linh hoạt thể hiện ở khả năng mở rộng, phát triển trong tương lai và
phù hợp với sự thay đổi nhanh chóng của công nghệ.
e. An toàn điện.
An toàn là vấn đề quan trọng, thậm chí phải đặt lên hằng đầu khi thiết kế,
lắp đặt, vận hành công trình điện. An toàn cho người vận hành, an toàn cho thiết
bị, công trình điện, an toàn cho mọi người dân, an toàn cho các công trình dân
dụng lân cận.
Người thiết kế và vận hành công trình điện phải nghiêm chỉnh tuân thủ triệt
để các qui định, nội qui an toàn. Ví dụ như khoảng cách an toàn từ dây dẫn tới
mặt đất, khoảng cách an toàn giữa công trình điện và công trình dân dụng v.v…
f. Tính tự động hóa cao.
Vì các quá trình cơ điện diễn ra trong hệ thống điện xảy ra trong thời gian
rất ngắn, nên việc đưa ra các quyết định và thao tác cần thiết để đảm bảo an ninh
và chế độ vận hành ổn định của lưới điện cần có sự trợ giúp của các hệ thống
giám sát và tự động hóa cao.
1.5.2. Các chỉ tiêu kinh tế của phương án cung cấp điện:
Tính kinh tế của một phương án cung cấp điện thể hiện qua hai chỉ tiêu:
tổng vốn đầu tư ban đầu và chi phí vận hành hằng năm. Trong hai chỉ tiêu này,
vốn đầu tư ban đầu được bỏ ra trong thời gian ngắn trong khi đó chi phí vận
hành hằng năm thì phân bố trong nhiều năm.
a. Tổng vốn đầu tư ban đầu V:
Việc xác định tổng vốn đầu tư ban đầu V hầu như dựa hoàn toàn vào các
ước lượng. Các dữ liệu trong quá quá khứ cũng như dữ liệu hiện tại chỉ giúp tăng
cường độ tin cậy, nâng cao độ chính xác đến mức có thể vì luôn có sự thay đổi
của giá cả và sự tiến bộ trong công nghệ.
Tổng vốn đầu tư ban đầu bao gồm các chi phí như sau:
- Chi phí mua mới thiết bị và chi phí xây dựng trực tiếp: V1
- Chi phí tồn kho cho các thiết bị, vật tư được sử dụng cho xây dựng mới:
V2
- Chi phí xây dựng gián tiếp V3, bao gồm chi phí cho lao động gián tiếp, chi
phí cho giám sát công trình, chi phí bảo hiểm, chi phí về thuế và các chi phí khác
như tiền vận chuyển, tiền thí nghiệm, thử nghiệm, tiền mua đất đai, đền bù hoa
màu, tiền khảo sát thiết kế, tiền lắp đặt, nghiệm thu.
V = V1 + V2 + V3 (đ)
b. Chi phí vận hành hằng năm:
18
Chi phí vận hành hằng năm bao gồm các khoản tiền phải chi phí trong quá
trình vận hành công trình điện: Tiền lương cán bộ quản lý, cán bộ kỹ thuật, công
nhân vận hành, tiền bảo dưỡng định kỳ, tiền sửa chữa, trung tu, đại tu, tiền thử
nghiệm, thí nghiệm, tiền tổn thất điện năng trên công trình điện.
Thường thì hai khoản kinh phí này luôn mâu thuẫn nhau, nếu vốn đầu tư lớn
thì phí tổn vận hành nhỏ và ngược lại. Ví dụ: nếu chọn tiết diện dây dẫn nhỏ thì
tiền mua ít đi nhưng tiền tổn thất điện năng lại tăng lên do điện trở dây lớn hơn;
Nếu mua thiết bị điện lọai tốt thì đắt tiền nhưng giảm được phí tổn vận hành do ít
phải sửa chữa, bảo dưỡng...
Phương án cấp điện tối ưu là phương án tổng hòa hai đại lượng trên, đó là
phương án có chi phí tính toán hằng năm nhỏ nhất.
Cách tính chi phí hằng năm như sau:
Z = (avh + atc).K + c.A min
Trong đó:
avh: là hệ số vận hành
+ Với ĐDK (đường dây trên không) các cấp điện áp đều lấy avh = 0,04;
+ Với cáp và trạm biến áp: avh = 0,1.
atc: là hệ số thu hồi vốn đầu tư tiêu chuẩn.
1
Ttc
atc =
Với: Ttc: Là thời hạn tiêu chuẩn thu hồi vốn định mức. Với lưới cung
cấp điện: Ttc = 5 năm atc = 0,2;
K: là vốn đầu tư;
A: Tổn thất điện năng một năm;
c: Giá tiền tổn thất điện năng (đ/kWh).
Câu hỏi ôn tập:
Câu hỏi 1. Hệ thống năng lượng điện là gì? Phân loại lưới điện?
Câu hỏi 2. Trình bày đặc điểm mạng lưới điện và hộ tiêu thụ dùng điện?
Câu hỏi 3. Trình bày các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật của phương án cung cấp điện?
Yêu cầu về đánh giá kết quả học tập:
Đánh giá về kiến thức: Tự luận
19
Bài 2: XÁC ĐỊNH NHU CẦU ĐIỆN
MĐ.6520227.18.02
Giới thiệu:
Xác định phụ tải điện là nhiệm vụ đầu tiên khi thiết kế hệ thống cung cấp
điện. Nhu cầu điện chẳng những xác định theo phụ tải thực tế mà còn phải kể
đến khả năng phát triển trong tương lai. Xác định nhu cầu điện có vai trò rất
quan trọng, vì vậy đây là mảng kiến thức, kỹ năng tính toán bắt buộc. Nó là tiền
đề cho việc thiết kế cung cấp điện.
Mục tiêu:
Học xong bài này, học viên có năng lực:
- Về kiến thức:
+ Phân tích các thông số kỹ thuật cần thiết trong một hệ thống điện.
- Về kỹ năng:
+ Tính toán được phụ tải, vẽ được đồ thị phụ tải, tâm phụ tải.
+ Chọn phương án cung cấp điện hợp lý đảm bảo các tiêu chuẩn kỹ thuật.
- Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Đảm bảo an toàn lao động và vệ sinh
công nghiệp
Nội dung chính:
2.1. Đặt vấn đề:
Khi thiết kế cung cấp điện cho một hộ phụ tải, nhiệm vụ đầu tiên là xác định
nhu cầu điện của hộ phụ tải đó. Tùy theo qui mô của phụ tải mà nhu cầu điện
phải được xác định theo phụ tải thực tế hoặc phải dự kiến đến khả năng phát
triển phụ tải trong tương lai từ 5 năm đến 10 năm hoặc lâu hơn nữa. Xác định
nhu cầu điện chính là giải bài toán về dự báo phụ tải ngắn hạn hoặc dài hạn.
Dự báo phụ tải ngắn hạn tức là xác định phụ tải của công trình ngay sau khi
công trình đi vào hoạt động, đi vào vận hành. Phụ tải đó thường được gọi là phụ
tải tính toán. Phụ tải tính toán được sử dụng để chọn các thiết bị điện như: Máy
biến áp, dây dẫn, các thiết bị đóng cắt, bảo vệ ..., để tính các tổn thất công suất,
tổn thất điện áp để chọn các thiết bị bù...
Như vậy, phụ tải tính toán là một số liệu quan trọng để thiết kế cung cấp
điện.
2.2. Các đại lượng cơ bản và các ký hiệu:
- Thiết bị dùng điện: Là những thiết bị tiêu thụ điện năng như động cơ điện,
lò điện, đèn điện ...
- Hộ tiêu thụ: Là tập hợp các thiết bị điện của phân xưởng hay của xí nghiệp
hoặc của khu vực.
20
Tải về để xem bản đầy đủ
137 trang
25262
Free
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình mô đun Cung cấp điện - Nghề: Điện công nghiệp", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- giao_trinh_mo_dun_cung_cap_dien_nghe_dien_cong_nghiep.pdf
