1. Trang Chủ
  2. Điện - Điện tử
  3. Giáo trình Cung cấp điện 1: Phần 2 - CĐ Giao thông Vận tải TP.HCM

Giáo trình Cung cấp điện 1: Phần 2 - CĐ Giao thông Vận tải TP.HCM

(NB) Tiếp nội dung phần 1, Giáo trình Cung cấp điện 1: Phần 2 cung cấp cho người học những kiến thức như: Trạm biến áp trung hạ; tính toán điện; tính toán ngắn mạch mạng hạ áp; lựa chọn các thiết bị cung cấp điện hạ áp. Mời các bạn cùng tham khảo! Giáo trình Môn Cung cấp điện 1 CHÖÔNG 5: TRAÏM BIEÁN AÙP TRUNG / HAÏ AÙP 5.1. Khaùi nieäm chung. Maùy bieán aùp duøng ñeå bieán ñoåi ñieän aùp töø caáp ñieän aùp naøy sang caáp ñieän aùp khaùc. Noù ñoùng vai troø raát quan troïng trong heä thoáng cung

Thể loại Tài liệu miễn phí Điện - Điện tử

Số trang 68

Ngày tạo 4/5/2023 4:24:29 PM +00:00

Loại tệp PDF

Kích thước 1.33 M

Tên tệp

Tải Giáo trình Cung cấp điện 1: Phần 2 - CĐ Giao thông... (.pdf)

Xem mẫu

  1. Giáo trình Môn Cung cấp điện 1 CHÖÔNG 5: TRAÏM BIEÁN AÙP TRUNG / HAÏ AÙP 5.1. Khaùi nieäm chung. Maùy bieán aùp duøng ñeå bieán ñoåi ñieän aùp töø caáp ñieän aùp naøy sang caáp ñieän aùp khaùc. Noù ñoùng vai troø raát quan troïng trong heä thoáng cung caáp ñieän. 5.2. Phaân loaïi traïm bieán aùp trung/haï aùp. a. Theo nhieäm vuï, ngöôøi ta phaân ra thaønh hai loaïi traïm bieán aùp:  Traïm bieán aùp trung gian hay coøn goïi laø traïm bieán aùp chính: Traïm naøy nhaän ñieän töø heä thoáng 35220kV, bieán thaønh caáp ñieän aùp 15kV,10kV, hay 6kV, caù bieät coù khi xuoáng 0.4 kv  Traïm bíeân aùp phaân xöôûng: Traïm naøy nhaän ñieän töø traïm bieán aùp trung gian vaø bieán ñoåi thaønh caùc caáp ñieän aùp thích hôïp phuïc vuï cho phuï taûi cuûa caùc nhaø maùy, phaân xöôûng, hay caùc hoä tieâu thuï. Phía sô caáp thöôøng laø caùc caáp ñieän aùùp: 6kV, 10kV, 15kV,…. Coøn phía thöù caáp thöôøng coù caùc caáp ñieän aùp : 380/220V, 220/127V., hoaëc 660V. b. Veà phöông dieän caáu truùc, ngöôøi ta chia ra traïm trong nhaø vaø traïm ngoaøi trôøi.  Traïm BA ngoaøi trôøi: ÔÛ traïm naøy caùc thieát bò phía ñieän aùp cao ñeàu ñaët ôû ngoaøi trôøi, coøn phaàn phaân phoái ñieän aùp thaáp thì ñaët trong nhaø hoaëc trong caùc tuû saét cheá taïo saün chuyeân duøng ñeå phaân phoái cho phía haï theá. Caùc traïm bieán aùp coù coâng suaát nhoû ( 300 kVA) ñöôïc ñaët treân truï, coøn traïm coù coâng suaát lôùn thì ñöôïc ñaët treân neàn beâ toâng hoaëc neàn goã. Vieäc xaây döïng traïm ngoaøi trôøi seõ tieá t kieäm chi phí so vôùi traïm trong nhaø.  Traïm BA trong nhaø: ÔÛ traïm naøy thì taát caû caùc thíeât bò ñieän ñeàu ñöôïc ñaët trong Khoa kỹ thuật điện – điện tưû 46
  2. Giáo trình Môn Cung cấp điện 1 nhaø . 5.3. Choïn vò trí, soá löôïng vaø dung löôïng traïm bieán aùp trung/haï aùp. a. Choïn vò trí, caáp ñieän aùp, sô ñoà Maùy bieán aùp  Choïn vò trí cuûa traïm bieán aùp caàn thoûa caùc yeâu caàu sau:  Gaàn taâm phuï taûi.  An toaøn, lieân tuïc cung caáp ñieän.  Thao taùc vaän haønh vaø söûa chöõa deã daøng.  Phoøng vieäc chaùy noå, buïi baëm, khí aên moøn.  Chi phí ñaàu tö nhoû. Tuy nhieân, vò trí ñöôïc choïn löïa cuoái cuøng coøn phuï thuoäc vaøo caùc ñieàu kieän khaùc nhö: Ñaûm baûo khoâng gian khoâng caûn trôû ñeán caùc hoaït ñoäng khaùc, tính myõ quan,v.v…  Choïn caáp ñieän aùp Tuøy theo caáp ñieän aùp cuûa traïm bieán aùp trung gian cung caáp cho xí nghieäp vaø caáp ñieän aùp cuûa phuï taûi xí nghieäp maø ta choïn caáp ñieän aùp cho phuø hôïp .Thoâng thöôøng caáp ñieän aùp cuûa traïm bieán aùp trung gian cung caáp laø15 ,22 ,35KV.,caáp ñieän aùp cuûa phuï taûi xí nghieäp thöôøng 220 vaø 380V ,do ñoù khi choïn MBA thöôøng choïn caáp ñieän aùp 15-22-35/0,4KV 5.4. Sô ñoà noái daây traïm bieán aùp trung/haï aùp. Vôùi löôùi ñieän haï aùp cung caáp cho caùc xí nghieäp, hoä tieâu thuï, thöôøøng thì ngöôøi ta seõ thöïc hieän theo hai sô ñoà noái daây chính sau: a. Sô ñoà hình tia: Khoa kỹ thuật điện – điện tưû 47
  3. Giáo trình Môn Cung cấp điện 1 M M M Hình 5.1: Sô ñoà maïch hình tia Sô ñoà naøy coù öu ñieåm laø: ñoä tin caäy cao, deå thöïc hieän caùc phöông aùn baûo veä vaø töï ñoäng hoaù, deã vaän haønh,… Nhöng coù nhöôïc ñieåm laø voán ñaàu tö cao. b. Sô ñoà phaân nhaùnh: M M M Hình 5.2: Sô ñoà maïch phaân nhaùnh Ñoái vôùi sô ñoà naøy thì chi phí thaáp hôn, tính linh hoaït cao hôn khi caàn thay ñoåi quy trình coâng ngheä, saép xeáp laïi caùc maùy moùc, nhöng coù nhöôïc ñieåm laø ñoä tin caäy cung caáp ñieän khoâng cao. Sô ñoà hình tia ñöôïc söû duïng khi coù caùc hoä tieâu thuï taäp trung taïi ñieåm phaân phoái. Coøn sô ñoà phaân nhaùnh ñöôïc duøng trong nhöõng phoøng khaù daøi, caùc hoä tieâu thuï raûi doïc vaø naèm caïnh nhau. Khoa kỹ thuật điện – điện tưû 48
  4. Giáo trình Môn Cung cấp điện 1 5.5. Keát caáu traïm bieán aùp trung/haï aùp. a. Sơ đồ trạm một máy biến áp: Loại trạm này thường để phục vụ cho các hộ tiêu thụ loại II và loại III. Loại trừ trường hợp có thêm máy phát cục bộ hoặc có đường dây dự phòng đưa điện áp hạ áp từ nơi khác đến và bố trí tự động đóng nguồn dự phòng thì có thể phục vụ cho hộ tiêu thụ loại I với tải không lớn. b. Sơ đồ trạm hai đường dây cung cấp hai máy biến áp. Loại trạm này tương ứng với những điều kiện bảo đảm yêu cầu tốt nhất của hộ tiêu thụ loại I. Trên phần điện áp phía sơ cấp thường dùng sơ đồ hình H kinh tế hơn sơ đồ có thanh cái. Trên phần điện áp phía thứ cấp thường dùng sơ đồ thanh cái đơn hay kép, có phân đoạn hay không phân đoạn tuỳ theo số lượng các khởi hành. Với trạm loại này có thể áp dụng các hình thức dự phòng sau: - Dự phòng nguội: Trong đó có một hệ thống làm việc, một hệ thống dự phòng hoàn toàn. - Dự phòng nóng: bình thường cả hai hệ thống làm việc, khi xảy ra sự cố ở một hệ thống thì các hệ thống còn lại sẽ cung cấp cho phụ tải loại I và những phụ tải loại II quan trọng. Việc cắt cung cấp cho các phụ tải còn lại được thực hiện tự động hoặc do Khoa kỹ thuật điện – điện tưû 49
  5. Giáo trình Môn Cung cấp điện 1 người trực trạm. c. Sơ đồ cung cấp hỗn hợp. Loại trạm này tương tự như trạm 2 hệ thống, nhưng để đảm bảo tính cung cấp điện liên tục cao trạm còn được bố trí thêm các máy phát cục bộ, phát điện với cấp điện áp tương ứng với điện áp phía thứ cấp của máy biến áp. Loại này chỉ được sử dụng cho các xí nghiệp có nhiều phụ tải loại I quan trọng, hơn nữa độ tin cậy của đường dây phía cung cấp không cao. d. Sơ đồ trạm hai máy biến áp ba cuộn dây. Sơ đồ này được sử dụng trong trường hợp phạm vi của xí nghiệp rộng, công suất tiêu thụ lớn do đó cần phải có hai cấp điện áp ( trung áp và hạ áp) để cung cấp cho các phụ tải ở gần trạm và xa trạm. Việc sử dụng các trạm có nhiều hơn hai máy sẽ làm sơ đồ điện phức tạp, số thiết bị đóng cắt, dụng cụ đo lường và thiết bị bảo vệ tăng lên nhiều, do đó làm tăng vốn đầu tư cho trạm. 5.6. Ño löôøng vaø kieåm tra trong traïm bieán aùp trung/haï aùp. 5.6.1. Tính chọn dung lượng máy biến áp Điều kiện chọn máy biến áp chọn dung lượng máy biến áp theo điều kiện: - Đối với trạm một máy: Sđm  Stt - Đối với trạm nhiều máy: nSđm  Stt Trong đó: n - Số lượng máy biến áp trong trạm  Sđm- Công suất định mức của máy biến áp ; KVA  Stt - Công suất tính toán của phân xưởng hoặc xí nghiệp; KVA Ngoài ra, khi chọn máy biến áp còn phải đảm bảo các điều kiện sau:  Điện áp phía sơ cấp U1đm phải phù hợp với điện áp phía cao áp của lưới điện  Điện áp phía thứ cấp U2đm phải phù hợp với điện áp của phụ tải. Khoa kỹ thuật điện – điện tưû 50
  6. Giáo trình Môn Cung cấp điện 1  Đúng chủng loại và phạm vi sử dụng. Số lượng và công suất máy biến áp được xác định theo các tiêu chuẩn kinh tế kỹ thuật sau đây:  An toàn, liên tục cung cấp điện  Vốn đầu tư bé nhất  Chi phí vận hành hàng năm bé nhất Ngoài cần lưu ý đến việc:  Tiêu tốn kim loại màu ít nhất  Các thiết bị và khí cụ phải được mua và nhập dễ dàng v.v… Dung lượng của máy biến áp trong một xí nghiệp nên đồng nhất, ít chủng loại để giảm dung lượng và số lượng máy biến áp dự phòng. Sơ đồ nối dây của trạm nên đơn giản, chú ý đến sự phát triển của phụ tải sau này a. Đảm bảo liên tục cung cấp điện Muốn thực hiện yêu cầu này, ta có thể dự kiến thêm một đường dây phụ nối từ thanh cái điện áp thấp của một trạm biến áp khác của xí nghiệp nếu xí nghiệp có từ hai trạm biến áp trở lên. Hoặc về số lượng máy biến áp trong một trạm ta có thể bố trí thêm một máy dự trữ, trong trường hợp sự cố máy này sẽ vận hành. Về phương diện công suất, trạm biến áp cung cấp điện cho các phụ tải loại I nên dùng 2 máy. Khi công suất của các phụ tải loại I bé hơn 50% tổng công suất của phân xưởng đó thì ít nhất mỗi một máy phải có dung lượng bằng 50% công suất cuả phân xưởng đó. Khi công suất của các phụ tải loại I lớn hơn 50% tổng công suất của phân xưởng đó thì mỗi một máy biến áp phải có dung lượng bằng 100% công suất cuả phân xưởng đó. Ở chế độ làm việc bình thường cả 2 máy biến áp làm việc, còn trong trường hợp sự cố một máy thì ta sẽ chuyển toàn bộ phụ tải về máy không sự cố. Khi đó ta sử dụng khả năng quá tải của hoặc ta sẽ ngắt các hộ tiêu thụ không quan trọng. b. Vốn đầu tư bé nhất: Để thực hiện chỉ tiêu vốn đầu tư bé nhất thì số lượng máy biến áp đặt trong trạm Khoa kỹ thuật điện – điện tưû 51
  7. Giáo trình Môn Cung cấp điện 1 biến áp phải ít nhất. Kết quả của việc giảm số lượng máy biến áp trong trạm sẽ đưa đến đơn giản hoá sơ đồ điện, tiết kiệm được thiết bị đóng cắt, dụng cụ đo lường và thiết bị bảo vệ rơ le, đồng thời từ đó nâng cao được độ tin cậy cung cấp điện. Việc sử dụng hợp lý dung lượng quá tải của máy biến áp cho phép giảm được công suất đặt và do đó thực hiện được tiết kiệm vốn đầu tư. Đối với các máy biến áp trong chế độ vận hành bình thường có thể sử dụng 3 qui tắc quá tải sau đây:  Quá tải cho phép trên cơ sở thay đổi phụ tải hàng ngày Khi đường cong đồ thị phụ tải hàng ngày của máy biến áp có hệ số điền kín bé S tb hơn 100% (kđk =  100%) thì cứ mỗi sự giảm 10% của hệ số điền kín sẽ cho phép S max quá tải 3% so với công suất định mức của máy biến áp. Qui tắc này chỉ áp dụng khi nhiệt độ không khí xung quanh không quá 300C 100  k dk %  3%  3. ; [%] 10 qui tắc này còn được gọi là qui tắc quá tải 3%.  Quá tải cho phép trên cơ sở non tải trong thời gian mùa hè Nếu phụ trung bình cực đại hàng ngày trong các tháng 6,7,8 của mùa hè mà nhỏ hơn công suất định mức của máy biến áp thì khi cần thiết trong những ngày mùa đông có thể cho phép quá tải 1% = 1% đối với mỗi phần trăm non tải của mùa hè nhưng mức quá tải tối đa không được quá 15%. Qui tắc này được gọi là qui tắc quá tải 1% Pdm  Pmax 1%  100. ;[%] Pdm kết hợp cả 2 qui tắc, giá trị tổng  = 1%+3%không được phép vượt quá 30% đối với máy biến áp đặt ngoài trời và 20% đối với máy biến áp đặt trong nhà.  Quá tải cho phép trong trường hợp tải không đối xứng Khoa kỹ thuật điện – điện tưû 52
  8. Giáo trình Môn Cung cấp điện 1 Ở các xí nghiệp có các phụ tải 1 pha, máy biến áp của xí nghiệp đó có khả năng làm việc với phụ tải không cân bằng giữa các pha. Trường hợp này ta không chọn dung lượng máy biến áp theo pha có phụ tải lớn nhất mà chọn theo một phụ tải tính toán nhỏ hơn nhưng vẫn đảm đảm bảo máy biến áp vận hành trong giói hạn cho phép. Khi đó: Tỉ giữa dòng điện pha A có phụ tải lớn nhất cho phép và dòng điện pha định mức của máy biến áp là: 1,525 I A  I dm . IB 2 I 1  0,45[1  ( )  ( C )2 ] IA IA  Chi phí vận hành hàng năm bé nhất Như ta đã biết, trong thành phần của chi phí vận hành hàng năm thì chi phí về tổn thất điện năng chiếm một vị trí rất quan trọng trong chi phí chung. Tổn thất này sinh ra ở trong máy biến áp cũng như ở trên đường dây trong thời gian vận hành. Tổn thất trong máy biến áp phụ thuộc vào các thông số của máy biến áp và chế độ vận hành biến áp v.v…  Tiêu tốn kim loại màu bé nhất Việc tiêu tốn kim loại màu trong lưới điện cung cấp cho các hộ tiêu thụ liên quan trực tiếp tới vị trí đặt và công suất của trạm biến áp. Khi trạm biến áp càng gần trọng tâm phụ tải của hộ tiêu thụ thì công suất đặt sẽ giảm và việc giảm công suất đặt trong trạm sẽ thực hiện tiết kiệm đáng kể kim loại màu và đồng thời cũnggiảm được tổn thất. Đối với vị trí trạm biến áp phải thoả mãn các yêu cầu cơ bản sau: Gần tâm phụ tải, thuận tiện cho nguồn cung cấp đưa đến Toạ độ tâm phụ tải được xác định: x0   x i Si ; y0   y i Si  Si  Si Khoa kỹ thuật điện – điện tưû 53
  9. Giáo trình Môn Cung cấp điện 1 Trong đó: (xi, yi)- Toạ độ của phụ tải thứ i Si- Là công suất biểu kiến của phụ tải thứ i Nếu máy biến áp đặt gần tâm phụ tải thì đường dây cung cấp điện từ nguồn đến phụ tải là ngắn nhất do đó tổn hao năng lượng và chi phí vận hành hàng năm là thấp nhất, với ngành mỏ tâm phụ tải chỉ là để tham khảo An toàn, liên tục cung cấp điện (trong ngành mỏ, nền móng phải ổn định trong suốt thời gian tuổi thọ của máy là 20 năm ) Thao tác vận hành và quản lý dễ ràng 5.6.2. Chọn máy biến áp Căn cứ vào các điều kiện ở trên và căn cứ vào các thông số kỹ thuật của máy biến áp ta chọn máy biến áp sao cho phù hợp. Khi chọn máy biến áp cần lưu ý 2 trường hợp sau đây: Nếu chọn máy biến áp do trong nước chế tạo thì không phải hiệu chỉnh lại theo nhiệt độ môi trường. Nếu máy biến áp là nhập ngoại thì phải đưa vào biểu thức trên 1 hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường khc. Lúc đó, điều kiện chọn công suất của máy biến áp sẽ là: Đối với trạm một máy: Sđm Stt/ khc Đối với trạm nhiều máy: nSđm Stt/ khc Hệ số khc được xác định như sau:  tb  5 k hc  1  100 Trong đó: tb- Nhiệt độ trung bình nơi đặt máy biến áp làm việc, thường lấy bằng 25 0C. 5.7. Vaän haønh traïm bieán aùp trung/haï aùp. Thiết kế và vận hành có liên quan mật thiết với nhau. Người vận hành cần phải Khoa kỹ thuật điện – điện tưû 54
  10. Giáo trình Môn Cung cấp điện 1 hiểu về sơ đồ thiết kế và cần phải chấp hành đầy đủ các quy trình dự định thiết kế để phát huy hết các ưu điểm của phương án thiết kế và tận dụng được hết khả năng của thiết bị. 5.7.1. Trình tự thao tác a. Thực hiện thao tác máy cắt điện và cầu dao cách ly cần phải tôn trọng các thứ tự sau:  Đóng đường dây cung cấp điện:  Đóng cầu dao cách ly thanh cái  Đóng dao cách ly đường dây  Đóng máy cắt điện  Mở đường dây cung cấp điện  Mở máy cắt điện  Mở dao cách ly đường dây  Mở dao cách ly thanh cái  Đóng máy biến áp ba dây quấn  Đóng dao cách ly thanh cái trên phần điện cao áp, phần điện áp trung và phần điện áp thấp( điện hạ áp).  Đóng máy cắt điện ở phía cuộn dây cao, trung và hạ áp.  Mở máy biến áp ba dây quấn.  Mở máy cắt điện trên phần điện hạ áp, trung áp và cao áp.  Mở dao cách ly thanh cái trên phần điện hạ áp, trung áp và cao áp. Nếu người vận hành thực hiện thao tác sai, không đúng thứ tự nêu trên sẽ gây nên tai nạn cho người, làm hư hỏng thiết bị và sẽ làm gián đoạn việc cung cấp điện cho hộ tiêu thụ. 5.7.2. Kiểm tra. a. Kiểm tra thường xuyên: Đối với trạm có công nhân trực, cứ cách nhau nửa hay một giờ phải đi kiểm tra phụ tải của máy biến áp và đường dây. Phải ghi rõ từng Khoa kỹ thuật điện – điện tưû 55
  11. Giáo trình Môn Cung cấp điện 1 phụ tải khi kiểm tra vào sổ trực. b. Kiểm tra định kỳ: Đối với máy biến áp đang vận hành hay dự trữ và các thiết bị khác trong trạm đều phải có chế độ kiểm tra định kỳ. Nội dung kiểm tra tuỳ theo yêu cầu của từng thiết bị. Ví dụ đối với máy biến áp, cần kiểm tra định kỳ như sau: (để phát hiện kịp thời các hư hỏng).  Kiểm tra dầu ở ống chỉ mức dầu ở bình dầu phụ.  Kiểm tra nhiệt độ dầu trong máy biến áp theo nhiệt kế đặt ở trên máy biến áp hoặc theo các nhiệt ngẫu.  Chất lượng dầu của máy biến áp theo sự biến màu của hạt hút ẩm.  Kiểm tra xem dầu có bị gỉ chảy ở các gioăng xiết dưới đáy máy, ở chân các sứ đầu vào, đầu ra, ở các cánh làm mát...  Kiểm tra các sứ của máy biến áp, kiểm tra hiện tượng sứ bị nứt, dấu vết phóng điện trên mặt sứ...  Nên lắng nghe tiếng kêu của máy biến áp xem có bình thường không. Nếu kêu khác lạ hoặc kêu to thì cần phải lưu ý.  Kiểm tra hệ thống thông gió.  Trong thời gian máy biến áp mang tải tối đa phải kiểm tra cửa ra vào, kiểm tra khoá, kiểm tra mái có bị dột không, tình trạng thông gió của máy... c. Kiểm nghiệm: Đối với máy biến áp, máy cắt dầu các cáp điện phải có chế độ kiểm nghiệm định kỳ cách điện. Các mạch và các thiết bị đo lường, bảo vệ, tín hiệu điều khiển và tự động của mạng lưới điện phải do phòng thí nghiệm hoặc đội thí nghiệm quản lý và phải kiểm nghiệm định kỳ cũng như đột xuất.  Khoa kỹ thuật điện – điện tưû 56
  12. Giáo trình Môn Cung cấp điện 1 CAÂU HOÛI VAØ BAØI TAÄP 1 – Phân biệt các loại trạm điện trong xí nghiệp ? Các yêu cầu đối với vị trí trạm điện và phân tích các yêu cầu đó ? 2 – Sơ đồ nối dây của trạm cần phải thoả mãn các yêu cầu nào ? Tại sao ? Cho ví dụ về sơ đồ nối dây của trạm ? 3 – Phương pháp tính chọn dung lượng máy biến áp ? Số lượng và công suất máy biến áp được xác định theo các tiêu chuẩn kinh tế kỹ thuật nào ? Phân tích các tiêu chuẩn đó ? 4 – Việc thực hiện thao tác máy cắt điện và cầu dao cách ly phải tôn trọng trình tự thao tác như thế nào ? Tại sao ? 5 – Hãy trình bày trình tự thao tác để đưa máy cắt điện của đường dây ra khỏi lưới điện để sửa chữa trình tự thao tác đưa đường dây 6 kv vào làm việc sau khi sữa chữa ? 6 – Hãy trình bày nội dung các bước kiểm tra thường xuyên và định kỳ trạm biến áp trong quá trình vận hành ? Khoa kỹ thuật điện – điện tưû 57
  13. Giáo trình Môn Cung cấp điện 1 CHÖÔNG 6: TÍNH TOAÙN ÑIEÄN 6.1. Khaùi nieäm chung. Tổn thất công suất trên đường dây: S dd  Pdd  jQdd ( P 2  Q 2 ).Rdd ( P 2  Q 2 ). X dd S dd  2 j 2 U dm U dm Tổn thất công suất trong máy biến áp S MBA  (PCu  PFe )  j (QCu  QFe ) Tổn thất điện năng trên đường dây: A  Pdd . Tổn thất điện áp trên đường dây: U dd  U P  U Q 100 Ptt .Rd  Qtt . X d U %  . 2 1000 U dm Tổn thất điện áp trong máy biến áp 100 Ptt .RMBA  Qtt . X MBA U %  . 2 1000 U dm Các biện pháp giảm tổn thất điện năng: Tăng điện áp truyền tải đường dây; cắt giảm công suất tác dụng, bù công suất phản kháng và giảm điện trở đường dây. 6.2. Tổn thất công suất trong mạng điện Khi truyền tải điện năng từ nguồn đến nơi tiêu thụ thì mỗi phần tử của mạng điện do có tổng trở đều gây nên tổn thất công suất và tổn thất điện áp. Tổn thất công suất gây ra tình trạng thiếu hụt điện năng tại nơi tiêu thụ, làm tăng giá thành truyền tải điện và đưa đến hiệu quả kinh tế kém. Tổn thất điện áp tạo nên điện áp tại các hộ tiêu thụ bị giảm thấp quá, ảnh hưởng đến chất lượng điện. Khoa kỹ thuật điện – điện tưû 58
  14. Giáo trình Môn Cung cấp điện 1 6.2.1. Tổn thất công suất trên đường dây a. Tổn thất công suất trên đường dây có một phụ tải tập trung. A B P,Q,cos Hình 6.1: đường dây có một phụ tải tập trung Giả sử có một đường dây AB có tổng trở Z = R+j X dùng để cung cấp cho một phụ tải tập trung có công suất (P,Q) và hệ số công suất cos. Như ta đã biết: Khi có dòng điện 3 pha chạy qua dây dẫn có tổng trở Z = R+j X thì tổn thất công suất tác dụng và công suất phản kháng là: S2 P2  Q2 P = 3.I R = 2 .R  .R U2 U2 S2 P2  Q2 Q = 3.I2X = 2 .X  .X U U2 Trong đó: P- Tổn thất công suất tác dụng, [MW]; Q- Tổn thất công suất phản kháng, [MVAR]; S - Công suất biểu kiến truyền tải trên đường dây, [MVA]; U- Điện áp định mức của lưới điện,[KV]; R, X- Tương ứng là điện trở tác dụng và điện kháng của đường dây,[]; b. Tổn thất công suất trên đường dây có phụ tải phân bố đều Khoa kỹ thuật điện – điện tưû 59
  15. Giáo trình Môn Cung cấp điện 1 I 2 dl 1 l I0 L Hình 6.2: đường dây có phụ tải phân bố đều Nếu đường phân phối có phụ tải phân bố đều như đường dây chiếu sáng ngoài đường chẳng hạn thì để tính tổn thất, ta xét một vi phân phân tố chiều dài dây dẫn dl (như hình vẽ ) cách điểm cuối của đường dây là l thì tổn hao công suất trên nó là dP được xác định theo công thức: dP = 3.(I0l)2dr = 3. (I0l)2 r0dl; với: I0 = I/L thì L P = 3.  I 0 l 2 .r0 .dl = I 02 . r0 .L3; 0 hay P =(I0 L )2. r0 L = I2.R Rõ ràng tổn thất trên đường dây có phụ tải phân bố đều, bé hơn 3 lần tổn thất trên đường dây có phụ tải tập trung nhưng đặt ở cuối đường dây. 6.2.2. Tổn thất công suất trong máy biến áp (chủ yếu khảo sát trong máy biến áp hai cuộn dây) Tổn thất công suất trong máy biến áp bao gồm tổn thất không tải (tổn thất trong lõi thép hay tổn thất sắt từ) và tổn thất có tải (tổn thất trong dây quấn hay tổn hao đồng). Thành phần tổn thất trong lõi thép không thay đổi khi phụ tải thay đổi và bằng tổn thất không tải. S0 = P0+j Q0; Khoa kỹ thuật điện – điện tưû 60
  16. Giáo trình Môn Cung cấp điện 1 I 0 %.Sdm Với Q0= ; 100 I 0 %.Sdm Do đó : S0 = P0+j ; 100 Trong đó: P0 = PFe- Tổn thất công suất tác dụng không tải chính bằng tổn thất công suất tác dụng trong lõi thép. Tổn thất công suất trong máy biến áp khi mang tải là định mức:  Tổn thất công suất tác dụng trong các cuộn dây khi tải là định mức: Pcd đm= Pk;  Tổn thất công suất phản kháng trong các cuộn dây khi tải là định mức: U pk %.S dm Qcd đm= Qk= ; 100 Trong đó: Upk%- Thành phần điện áp phản kháng của điện áp ngắn mạch, % Đối với máy biến áp có công suất Sđm  1000 KVA do xba  rba thì tổn thất công suất phản kháng định mức trong dây quấn máy biến áp được xác định: U N %.S dm Qcd đm= ; 100 Vì khi máy biến áp làm việc thì phụ tải của máy biến áp (S pt) thường khác với dung lượng định mức của máy biến áp, nên khi xác định tổn thất trong máy biến áp cần chu ý đến hệ số mang tải: kmt= Spt/ Sđm = Ipt/ Iđm; Khi đó tổn thất trong các cuộn dây là: U pk %.S dm Scuộndây = k mt2 .Pk+j k mt2 ; 100 Do vậy, tổn thất công suất trong máy biến áp khi phụ tải bất kỳ sẽ được xác định theo công thức: Khoa kỹ thuật điện – điện tưû 61
  17. Giáo trình Môn Cung cấp điện 1 I 0 %.Sdm U %.S ST = ( P0 + k mt2 .Pk)+j ( + k mt2 pk dm ); 100 100 Vậy: ST = PT+j QT; với : PT = P0 + k mt2 .Pk; QT = Q0 + k mt2 .Qk; 6.3. Tổn thất điện năng trong mang điện (đường dây và máy biến áp) 6.3.1. Xác định thời gian sử dụng công suất lớn nhất Tmax và thời gian chịu tổn thất công suất lớn nhất  . Điện năng tiêu thụ phụ thuộc vào phụ tải và thời gian vận hành. Song trong quá trình vận hành, phụ tải luôn biến đổi, vì vậy để thuận tiện trong quá trình tính toán người ta giả thiết phụ tải luôn không thay đổi và bằng phụ tải lớn nhất. Do vậy thời gian dùng điện lúc này là thời gian tuơng đương về phưong diện tiêu thụ điện năng. Với giả thiết như trên thì thời gian dùng điện ở phụ tải lớn nhất này (thường lấy bằng phụ tải tính toán ) đựơc gọi là thời gian sử dụng công suất lớn nhất, ký hiệu là Tmax. Từ đồ thị vẽ đường cong phụ tải hình 6.3, ta định nghĩa: I I(t) I2(t) I tbbp 2 2 I max Imax t 0  Tmax t Khoa kỹ thuật điện – điện tưû 62
  18. Giáo trình Môn Cung cấp điện 1 Hình 6.3: Đường cong phụ tải t 8760h t 8760h  It .dt  It .dt  Tmax= 0 Imax.Tmax= ; 0 I max Vậy: Nếu ta giả thiết rằng ta luôn sử dụng phụ tải lớn nhất và không đổi thì thời gian cần thiết Tmax để cho phụ tải đó tiêu thụ một lượng điện năng bằng lượng điện năng do phụ tải thực tế ( biến thiên) tiêu thụ trong một năm làm việc được gọi là thời gian sử dụng công suất lớn nhất.  Đối với xí nghiệp làm việc một ca: Tmax= 1500  2000 h  Đối với xí nghiệp làm việc hai ca: Tmax= 3000  4500 h  Đối với xí nghiệp làm việc ba ca: Tmax= 5000  7000 h Thời gian chịu tổn thất công suất lớn nhất  là thời gian nếu trong đó mạng điện mang tải lớn nhất sẽ gây ra một tổn thất điện năng đúng bằng tổn thất điện năng thực tế trên mạng điện trong một năm. Cũng từ đồ thị trên ta định nghĩa: t 8760h  I t .dt 2 = 0 ; I 2 max từ  ta có thể xác định dòng điện trung bình phương Itbbp. Dòng điện trung bình bình phương được xác định như sau: t 8760h  I t .dt 2 t 8760h  I t .dt , do đó : I tbbp  0 2 I tbbp .t  2 ; 0 t  8760h Từ Trên ta cũng có: Khoa kỹ thuật điện – điện tưû 63
  19. Giáo trình Môn Cung cấp điện 1 2 I max .  I tbbp 2 .t ;   Vậy: I tbbp  I max .  I max . ; t 8760 trị số  có thể xác định theo đồ thị quan hệ: từ  = f(Tmax,cos ) như hình vẽ:  cos = 0,7 3 cos = 0,8 2 cos =1 1 Tmax Hình 6.4: Đồ thị trị số  Và cũng có thể xác định theo công thức kinh nghiệm của Kezevit sau:  = (0,124+ Tmax.10 ) .8760. -4 2 6.3.2. Tổn thất điện năng trên đường dây và trong máy biến áp. a. Tổn thất điện năng trên đường dây: Tổn thất điện năng trên đường dây đựơc xác định như sau: Add= Pdd.  , [kW.h]; Trong đó:  Pdd- Là tổn thất công suất lớn nhất trên đường dây với phụ tải tính toán.   - Thời gian chịu tổn thất công suất lớn nhất. Tổn thất điện năng trong máy biến áp: Đối với trạm biến áp có một máy biến áp thì tổn thất điện năng được xác định Khoa kỹ thuật điện – điện tưû 64
  20. Giáo trình Môn Cung cấp điện 1 theo công thức: S pt max AT = P0.t + Pk( )2.  , [kw.h]; S dm nếu máy biến áp làm việc liên tục trong một năm t =8760h; Đối với trạm biến áp có n máy biến áp giống nhau làm việc song song thì tổn thất điện áp đựợc tính theo công thức: 1 S pt max 2 AT = n.P0.t + Pk( ) .  , [kW.h]; n S dm với t- Thời gian vận hành thực tế của máy biến áp, h; Nếu bình thường máy biến áp luôn đóng vào mạng thì t = 8760 h. Khi biết đồ thị phụ tải, để giảm tổn thất điện năng người ta thường thay đổi số lượng máy biến áp tuỳ theo mức phụ tải (như hình vẽ) lúc ấy tổn thất diện năng của trạm trong một năm được xác định: m m 1 S AT = P0.  ni .t i + Pk.  .( i )2.ti , [kW.h]; i 1 i 1 ni S dm ở đây: Số máy biến áp làm việc trong thời gian ti S(kvA) t1 S1 S2 t2 S3 t3 0 8760 t(h) Hình 6.5: Đồ thị phụ tải làm việc cua máy biến áp 6.4. Tổn thất điện áp trong mạng điện Khoa kỹ thuật điện – điện tưû 65
nguon tai.lieu . vn
Kiến trúc - Xây dựng Tự động hoá Điện - Điện tử Kĩ thuật Viễn thông Cơ khí - Chế tạo máy Năng lượng Hoá dầu Hoá học Sinh học