markdown:
This action might not be possible to undo. Are you sure you want to continue?
# Giáo Trình Cung Cấp Điện
**LỜI NÓI ĐẦU
**
Đất nước Việt Nam trong công cuộc công nghiệp hoá - hiện đại hoá, nền
kinh tế đang trên đà phát triển. Yêu cầu sử dụng điện và thiết bị điện ngày càng
tăng. Việc trang bị kiến thức về hệ thống điện nhằm phục vụ cho nhu cầu sinh
hoạt của con người, cung cấp điện năng cho các thiết bị của khư vực kinh thế,
các khu chế xuất, các xí nghiệp là rất cần thiết.
Với một vai trò quan trọng như vậy và xuất phát từ yêu cầu, kế hoạch đào
tạo, chương trình môn học của Trường Cao Đẳng Ngoại ngữ - Công nghệ
Việt Nhật. Chúng tôi đã biên soạn cuốn giáo trình Cung cấp điện gồm 5
chương với những nội dung cơ bản sau:
- Chương 1: Tính toán phụ tải điện
- Chương 2: Tính toán tổn thất điện áp, tổn thất công suất.
- Chương 3: Lựa chọn các thiết bị điện trong lưới cung cấp điện.
- Chương 4: Nâng cao hệ số công suất.
- Chương 5: Tính toán chiếu sáng.
Giáo trình cung cấp điện được biên soạn phục vụ cho công tác giảng dạy
của giáo viên và là tài liệu học tập của học sinh.
Do chuyên môn và thời gian có hạn nên không tránh khỏi những thiết sót,
vậy rất mong nhận được ý kiến đóng góp của đồng nghiệp và bạn đọc để cuốn
sách đạt chất lượng cao hơn.
TÁC GIẢ
1
Giáo Trình Cung Cấp Điện
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CUNG CẤP ĐIỆN
1. LƯỚI ĐIỆN VÀ LƯỚI CUNG CẤP ĐIỆN
Hệ thống điện bao gồm ba khâu: nguồn điện, truyền tải điện và tiêu thụ
điện
Nguồn điện là các nhà máy điện (thuỷ điện, nhiệt điện, điện nguyên tử …)
và các trạm phát điện (điêzen, điện mặt trời…).
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…
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. Lưới điện nước ta
hiện có nhiều cấp điện áp: 0,4KV, 6KV, 10KV, 22KV, 35KV, 110KV, 220KV
và 500KV. Một số chuyên gia cho rằng trong tương lai lưới điện Việt nam chỉ
nên tồn tại năm cấp điện áp: 0,4KV, 22KV, 110KV, 220KV và 500KV.
Có nhiều cách phân loại lưới điện:
Căn cứ vào trị số của điện áp, chia ra lưới điện siêu cao áp (500KV), lưới
điện cao áp (220KV, 110KV), lưới trung áp (35KV, 22KV, 10KV, 6KV) lưới
điện hạ áp (0,4KV).
Căn cứ vào nhiệm vụ, chia ra lưới cung cấp (500KV, 220KV, 110KV),
lưới phân phối (35KV, 22KV, 10KV, 6KV, 0,4KV).
Ngoài ra còn nhiều cách chia khác, Ví dụ 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,
hai pha, ba pha; căn cứ vào đối tượng cấp điện chia ra lưới công nghiệp, lưới
nông nghiệp, lưới đô thị…
2. NHỮNG YÊU CẦU ĐỐI VỚI PHƯƠNG ÁN CUNG CẤP ĐIỆN
Bất kỳ một phương án (hoặc dự án) cung cấp điện nào cũng phải thoả mãn
4 yêu cầu cơ bản sau:
2.1. Độ tin cậy cung cấp điện
Đó là mức đảm bảo liên tục cung cấp điện tuỳ thuộc vào tính chất của hộ
dùng điện.
2
Giáo Trình Cung Cấp Điện
Hộ loại 1: là những hộ rất quan trọng không được để mất điện, nếu xảy ra
mất điện sẽ gây ra hậu quả nghiêm trọng.
- Làm mất an ninh chính trị, mất trật tự xã hội. Đó là sân bay, cảng hang
hải, khu quân sự, khu ngoại giao đoàn, các đại sứ quán, nhà ga, bến xe, trục giao
thông chính trong thành phố…
- Làm thiệt hại lớn đối với nền kinh tế quốc dân. Đó là khu công
nghiệp, khu chế xuất, dầu khí, luyện kim, nhà máy cơ khí lớn, trạm bơm nông
nghiệp lớn… Những hộ này đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế quôc dân.
- Làm nguy hại đến tính mạng con người.
Hộ loại 2: bao gồm các xí nghiệp chế tạo hang tiêu dùng (như xe đạp,
vòng bi, bánh kẹo, đồ nhựa …) và thương mại, dịch vụ (khách sạn, siêu thị,
trung tâm thương mại lớn…). Với những hộ này nếu mất điện sẽ bị thua thiệt về
kinh tế như dẫn công,gây thứ phẩm, chế phẩm phá vỡ hợp đồng cung cấp
nguyên liệu hoặc sản phẩm cho khách hang, làm giảm sút doanh số và lãi xuất…
Hộ loại 3: là nhữn hộ không quan trọng cho phép mất điện tạm thời khi
cần thiết. Đó là hộ ánh sang sinh hoạt đô thị và nông thôn.
2.2. Chất lượng điện
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.
Để đảm bảo cho các thiết bị dùng điện (động cơ, đèn, quạt, tủ lạnh, ti
vi…) làm việc bình thường yêu cầu điện áp đặt vào cực các thiết bị dùng điện
không được chênh lệch quá 5% so với trị số điện áp định mức. Độ chênh lệch
điện áp so với trị số định mức gọi là độ chênh lệch điện áp, ký hiệu là δU.
δU = U – U
đm
Yêu cầu:
δU ≤ 5%U
đm
2.3. Kinh tế
Tính kinh tế của một phương án cấp điện thể hiện qau hai chỉ tiêu: vốn
dầu tư và phí tổn vận hành.
3
Giáo Trình Cung Cấp Điện
Vốn đầu tư một công trình điện bao gồm tiền mua vật tư, thiết bị, tiền vận
chuyển, tiền thí nghiệm, thử nghiêm, tiền mua đất đai, đề bù hoa màu, tiền khảo
sát thiết kế, tiềm lắp đặt, nghiệm thu.
Phí tổn vận hành bao gồ 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 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. Ví dụ: nếu mua thiết bị điện loại tốt thì đất nhưng giảm được phí tổn vận
hành do ít phải sửa chữa, bảo dưỡng…
2.4. An toàn
An toàn là vấn đề quan trọng, thậm chí phải đặt lên hang đầu khi thiết kế,
lắp đặt, vận hành công trình điện. An toàn cho cán bộ vận hành, an toàn cho
thiết bị, công trình điện, an toàn cho người dân và các công trình dân dụng lân
cận.
Người thiết kế và vận hành công trình điện phải nnghiêm chỉnh tuân thủ
triệt để các quy định, nội quy an toàn, ví dụ khoản cách an toàn giữa công trình
điện và công trình dân dụng, khoảng cách an toàn từ dây dẫn tới mặt đất…
3. MỘT SỐ KÝ HIỆU TRÊN SƠ ĐỒ CẤP ĐIỆN
TT Thiết bị điện Ký hiệu trên bản vẽ
Máy phát điện
F,
Trạm biến áp
Trạm phân phối
Máy biến áp 2 cuộn dây, 3 cuộn dây
Máy cắt điện
Dao cách ly, cầu dao
4
Giáo Trình Cung Cấp Điện h tt p: / /w w w .e b o o k .e d u .v n
Dao cắt phụ tải, máy cắt phụ tải
Cầu chì
Máy biến dòng điện
Dây dẫn
Dây dẫn ghi rõ số dây
Áp tô mát
Khởi động từ
Động cơ điện
Đ
Đèn sợi đốt
Đèn tuýp
Nối đất
Đồng hồ ampe, vôn
A
V
5
Giáo Trình Cung Cấp Điện h tt p: / /w w w .e b o o k .e d u .v n
Chương 1: TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN
1.1. KHÁI NIỆM CHUNG
Phụ tải điện là số liệu đầu tiên và quan trọng nhất để tính toán thiết kế hệ
thống cung cấp điện. Xác định phụ tải điện quá lớn so với thực tế sẽ dẫn đến
chọn thiết bị điện quá lớn làm tăng vốn đầu tư. Xác định phụ tải điện quá nhỏ
dẫn tới chọn thiết bị điện quá nhỏ sẽ bị quá tải gây cháy nổ hư hại công trình,
làm mất điện.
Xác định chính xác phụ tải điện là việc làm khó. Công trình điện thường
phải được thiết kế, lắp đặt trước khi có đối tượng sử dụng điện. Ví dụ: cần thiết
kế và lắp đặt trạm biến áp trung gian để cấp điện cho khu chế xuất ngay từ giai
đoạn xây dựng cơ sở hạ tầng (đường giao thông, điện, nước), sau đó mới mời
các xí nghiệp vào mua đất xây dựng nhà máy. Khi thiết kế lắp đặt đường dây
cao áp và trạm biến áp trung gian cấp điện cho khu chế xuất người thiết kế chỉ
biết thông tin rất ít: diện tích khu chế xuất và tính chất của các xí nghiệp sẽ xây
dựng tại đó (công nghiệp nặng, nhẹ).
Phụ tải cần xác định trong giai đoạn tính toán thiết kế hệ thống cung cấp
điện gọi là phụ tải tính toán. Cần lưu ý phân biệt phụ tải tính toán và phụ tải thực
tế khi các nhà máy đã đi voà hoạt động. Phụ tải tính toán là phụ tải gần đúng chỉ
dùng để tính toán thiết kế hệ thống cung cấp điện còn phụ tải thực tế là phụ tải
chính xác có thể xác định được bằng các đồng hồ đo điện trong quá trình vận
hành.
Có nhiều phương pháp xác định phụ tải điện. Cần căn cứ vào lượng thông
tin thu nhận được qua từng gai đoạn thiết kế để lựa chọn phương pháp thích hợp.
Càng có nhiều thông tin về đối tượng sử dụng càng lựa chọn được phương pháp
chính xác.
2.2. XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI ĐIỆN KHU VỰC NÔNG THÔN
Nông thôn có nhiều đối thượng sử dụng điện, phổ biến nhất vẫn là trạm
bơm, trường học và ánh sáng sinh hoạt.
2.2.1. Phụ tải điện trạm bơm
Các máy bơm nông nghiệp thường có các thang công suất 14KW, 20KW,
33KW, 45KW, 55KW, 75KW, 100KW. Với máy bơm công suất nhỏ sử dụng
6
Giáo Trình Cung Cấp Điện h tt p: / /w w w .e b o o k .e d u .v n
điện hạ áp, máy bơm công suất lớn 100KW trở lên thường dùng điện 6KV hoặc
10KV.
Trạm bơm chia làm 2 loại: trạm bơm tưới và trạm bơm tiêu. Trạm bơm
tưới làm việc hầu như quanh năm. Trạm bơm tiêu chỉ làm việc ít ngày vào
những dịp úng lụt.
Phụ tải trạm bơm được xác định theo công thức sau:
n
P
tt
= k
dt
.
∑
k
ti
P
dmi
i =1
Q
tt
= P
tt
.tgϕ
Trong đó: P
tt
, Q
tt
- phụ tải tác dụng và phản kháng tính toán của trạm
bơm
k
dt
=
k
đt
- hệ số đồng thời, lấy theo tực tế
n
lv
n
với n - tổng số máy bơm đặt trong trạm
n
lv
- số máy bơm làm việc.
Với trạm bơm tưới đặt nhiều máy bơm người ta thường cho một máy bơm
thay phiên nhau nghỉ để bảo dưỡng.
Với trạm bơm tiêu, do tính cấp bách của việc chống lũ lụt bảo vệ hoa màu,
cần cho 100% máy bơm làm việc
K
t
- hệ số tải
với trạm bơm tưới lấy theo thực tế.
với trạm bơm tiêu cho máy tải 100% công suất.
Như vậy với trạm bơm tiêu trong những ngày làm việc phải cho 100%
máy bơm vận hành đẩy tải, nghĩa là:
K
t
= k
đt
= 1
Khi đó phụ tải điện của trạm bơm tiêu sẽ là:
n
P
tt
=
∑
k
dmi
i =1
Trị số cosϕ của trạm bơm lấy như sau:
với trạm bơm tiêu cosϕ = cosϕ
đm
≈ 0,8 (k
t
= 1)
với trạm bơm tưới cosϕ = 0,6 ÷ 0,7 tuỳ theo k
t
7
Giáo Trình Cung Cấp Điện h tt p: / /w w w .e b o o k .e d u .v n
2.2.2. Phụ tải điện trường học
Hiện nay ở nông thôn trường học phát triển mạnh mẽ và đều khắp, mỗi xã
có trường học tiểu học, trường phổ thông cơ sở, mỗi huyện có 1, 2 thậm chí 3, 4
trường phổ thông trung học.
Với các trưòng phổ thông, điện chỉ dùng để chiếu sang và quạt mát, vì thế
phụ tải điện được xác định theo diện tích.
Để thiết kế cấp điện cho trường cần xác định phụ tải điện từng phòng học,
cả nhà học và toàn trường.
Phụ tải điện một phòng học xác định theo công thức:
P
tt
= P
o
.S
Trong đó:
S - Diện tích phòng học (m
2
). Một phòng học của trường phổ thông
thường có diện tích S = 8x10 = 80m
2
.
P
o
- Suất phụ tải trên đơn vị diện tích P
o
= (15 – 20) (W/m
2
).
Q
p
= P
p
.tgϕ
hệ số công suất cosϕ của phòng học lấy như sau:
Nếu là đèn tuýp + quạt: cosϕ = 0,8
Nếu là đèn sợi đốt + quạt: cosϕ = 0,9
Phụ tải tính toán một tầng nhà gồm n phòng học:
n
P
T
= k
đt
.
∑
P
p
i =1
Trong đó: k
đt
- hệ số đồng thời. Nếu các phòng học thường xuyên sử
dụng hết thì k
đt
= 1.
Ví dụ 2.2: Yêu cầu xác định phụ tải tính toán của một trường phổ thông cơ
sở của xã bao gồm nhà học 2 tầng, mỗi tầng 6 phòng học mỗi phòng có diện tích
80m
2
và khu nhà thường trực, hiệu trưởng, phòng họp, giáo viên có tổng diện
tích 100m
2
.
GIẢI
Phụ tải một phòng học với P
o
= 15 (W/m
2
)
P
p
= P
o
.S = 15.80 = 1200 (W) = 1,2 (kW)
Phụ tải tầng gồm 6 tầng học giống nhau:
P
T
= 6.P
p
= 6.1,2 = 7,2 (kW)
Phụ tải cả nhà học 2 tầng:
8
Giáo Trình Cung Cấp Điện h tt p: / /w w w .e b o o k .e d u .v n
P
N
= 2.7,2 = 14,4 (KW)
Phụ tải khu nhà thường trực, phòng họp:
P
H
= 20.100 = 2000 (W) = 2 (kW)
Tổng phụ tải điện toàn trường
P
Σ
= P
N
+ P
H
= 14,4 + 2 = 16,4 (kW)
Giả thiết dùng đèn tuýp, cosϕ = 0,8, xác định được phụ tải toàn phần
P
S =
∑
=
16,4
= 20,5 (kVA)
∑
cosϕ 0,8
2.2.3. Phụ tải ánh sáng sinh hoạt
Đây là phụ tải điện của các hộ gia đình. Ở nông thôn, các gia đình dùng
điện không chênh lệch nhau lắm.
Phụ tải tính toán của một thôn, xóm hoặc làng được xác định như sau:
P
tt
= P
o
.H
Q
tt
= P
tt
.tgϕ
Trong đó: H - số hộ dân trong thôn, làng
P
o
- suất phụ tải tính toán cho 1 hộ, thường lấy P
o
= (0,5 ÷
0,8) (kW/hộ).
với 0,5 dành cho khu vực thuần nông
0,6 ÷ 0,8 dành cho khu vực có nghề phụ hoặc làng xóm ven đường.
Để phục vụ sinh hoạt các hộ thường dùng nhiều loại thiết bị điện gia dụng
khác nhau như: đèn, quạt, tivi, radio, bàn là, tủ lạnh v.v…trong tính toán cung
vấp điện thường lấy hệ số công suất chung là cosϕ = 0,85.
Phụ tải tính toán toàn xã bao gồ các thông xóm, trường học, trạm bơm
v.v… là:
n
P
X
= k
đt
.
∑
i=1
n
P
tti
Q
X
= k
đt
.
∑
Q
i=1
tti
S
x
=
P
2
+
Q
2
x x
k
đt
- hệ số đồng thời
với n = 1, 2 → k
đt
=1
n = 3, 4 → k
đt
=0,9 ÷ 0,95
9
Giáo Trình Cung Cấp Điện h tt p: / /w w w .e b o o k .e d u .v n
n = 5, 6, 7 → k
đt
=0,8 ÷ 0,85
Ví dụ 2.3. Yêu cầu xác định phụ tải điện cho 1 xã nông nghiệp bao gồm:
Thôn 1: 300 hộ dân, thuần nông
Thôn 2: 200 hộ dân, thuần nông
Thôn 3: 120 hộ dân, bám mặt đường liên xã
Trường PTCS: 12 lớp học + 100m
2
khu hành chính
Trạm bơm: 1x33 (kW)
GIẢI
Để xác định phụ tải điện toàn xã cần xác định phụ tỉa cho từng khu vực:
Phụ tải điện thôn 1: là thôn thuần nông lấy P
o
= 0,5 (kW/hộ)
P
1
= 0,5.300 = 150 (kW)
Q
1
= 150.0,527 = 79 (kVAr) (cosϕ = 0,85 → tgϕ = 0,527)
Phụ tải thôn 2:
P
2
= 0,5.200 = 100 (kW)
Q
2
= 100.0,527 = 52,7 (kVAr)
Phụ tải thôn 3 với P
o
= 0,8 (kW/hộ)
P
3
= 0,8.120 = 96 (kW)
Q
3
= 96.0,527 = 50,59 (kVAr)
Phụ tải trường học đã tính ở ví dụ 2.2
P
T
= 16,4 (kW)
Q
T
= 16,4.0,75 = 24,75 (kVAr)
Phụ tải trạm bơm với k
t
= 1
P
B
= 33 (kW)
Q
B
= 33.0,75 = 24,75 (kVAr)
Lấy hệ số đồng thời k
đt
= 0,8, xác định được phụ tải điện toàn xã
P
X
= k
đt
.(P
1
+ P
2
+ P
3
+ P
T
+ P
B
)
P
X
= 0,8.(150 + 100 + 96 + 16,4 + 33) = 316 (kW)
Q
X
= 0,8.(79 + 52,7 + 50,6 + 12,5 + 24,7) = 219 (kVAr)
S
X
= 316
2
+ 219
2
= 385 (kVA)
10
Giáo Trình Cung Cấp Điện h tt p: / /w w w .e b o o k .e d u .v n
2.3. X ÁC ĐỊNH PHỤ TẢI ĐIỆN KHU VỰC CÔNG NGHIỆP
2.3.1. Trong giai đoạn dự án khả thi
Trong giai đoaạnnày các nhà máy, hoặc khu công nghiẹp chưa xây dựng.
Cần xác định phụ tải điện để chuẩn bị nguồn điện, thiết kế và xây dựng đường
dây cao áp và trạm biến áp trung gian. Thông tin thu nhận được ở giai đoạn dự
án khả thi rất ít, chỉ là diện tích hoặc sản lượng.
Công thức xác định phụ tải điện cho khu chế xuất hoặc khu công nghiệp
thường căn cứ vào diện tích:
S
tt
= s
0
.D
Trong đó: s
0
- suất phụ tải trên một đơn vị diện tích (ha)
D - diện tích khu chế xuất hoặc khu công nghiệp (ha).
Trị số của s
o
lấy như sau:
- Với khu công nghiệp nhẹ (dệt, may, giầy dép, kẹo bánh…)
s
o
= 100 ÷ 200 (kVA/ha)
- Với khu công nghiệp nặng (luyện kim, cơ khí, hoá chất…)
s
o
= 300 ÷ 400 (kVA/ha)
Với một số xí nghiệp, trong giai đoạn dự án khả thi thường biết sản lượng,
công thức xác định phụ tải điện như sau:
P =
a.M
tt
T
Trong đó:
max
a - suất điện năng chi phí để sản xuất 1 sản phẩmm (kWh/1sp)
M - sản lượng, nghĩa là số sản phẩm một năm
T
max
- thời gian sử dụng công suất lớn nhất
Trị số của a và T
max
tra bảng.
Ví dụ 2.4. Yêu cầu xác định phụ tải điện cho một khu chế xuất trong giai
đoạn dự án khả thi, dự định sẽ xây dựng sau 5 năm, biết rằng khu chế xuất được
xây dựng trên diện tích 80 (ha) và là khu công nghiệp nặng.
GIẢI
Vì chỉ biết duy nhất thông tin là diện tích, phụ tải điện của khu chế xuất
xác định theo công thức S
tt
= s
0
.D. Giả thiết các nhà máy trong khu đều được
trang bị máy móc hiện đại, công nghệ cao, dây chuyền sản xuất tiên tiến, chọn
suất phụ tải s
0
= 400 (kVA/ha), phụ tải điện của khu chế xuất là:
11
4
Giáo Trình Cung Cấp Điện h tt p: / /w w w .e b o o k .e d u .v n
S
tt
= s
0
.D = 400.800 = 32000 (kVA).
Ví dụ 2.5. Yêu cầu xác định phụ tải điện cho xi nghệp sản xuất xe đạp, sản
lưọng một vạn chiếc/năm, dự định xây dựng sau 3 năm.
GIẢI
Thông tin về nhà máy tương lai là sản lượng, ta phải áp dụng công thức
P =
a.M
tt
T
max
Tra cẩm nang với nhà máy sản xuất xe đạp a
o
= 200 (kWh/xe) và T
max
=
5000 (h), xác định được phụ tải điện;
P
tt
=
a.M
T
max
=
200.10
5000
= 400
(kW)
Tiếp tục tra cẩm nang được cosϕ = 0,6 → tgϕ = 1,33
Q
tt
= P
tt
.tgϕ = 400.1,33 = 533 (kVAr)
S =
P
tt
cosϕ
=
400
= 667
0,6
(kVA)
2.3.2. Trong giai đoạn xây dựng nhà xưởng
Ở giai đoạn này, thông tin mà người thiết kế điện nhận được là công suất
đặt của từng phân xưởng và diện tích của các phân xưởng.
Phụ tải điện của từng phân xưởng xác định theo công thức:
P
tt
= k
nc
.P
đ
Q
tt
= P
tt
.tgϕ
Trong đó: k
nc
- hệ số nhu cầu
P
đ
– công suất đặt của phân xưởng (kW)
n
P
đ
=
∑
P
đmi
i=1
với P
đm
– công duất định mức của từng máy (động cơ)
n - số máy (động cơ) đặt trong phân xưởng.
Hai công thức trên xác đinh phụ tải điện của các máy móc đặt trong phân
xưởng, còn gọi là phụ tải động lực.
Phụ tải điện chiếu sáng phân xưởng được xác định theo diện tích
P
cs
= P
o
.D
Trong đó: D - diện tích phân xưởng (m
2
)
P
o
– Công suất chiếu sang trên đơn vị diện tích (W/m
2
)
12
Q
Q
Giáo Trình Cung Cấp Điện h tt p: / /w w w .e b o o k .e d u .v n
Tuỳ theo yêu cầu,tính chất làm việc của các phân xưởng mà lấy trị số P
0
thích hợp:
với các phân xưởng cơ khí, luyện kim… P
0
= 12 ÷ 15 (W/m
2
)
với các phân xưởng dệt, may, hoá chất… P
0
= 15 ÷ 20 (W/m
2
)
với kho bãi… P
0
= 5 ÷ 15 (W/m
2
)
với xưởng thiết kế… P
0
= 25 ÷ 30 (W/m
2
)
với nhà hành chính … P
0
= 20 ÷ 25 (W/m
2
)
Phụ tải chiếu sáng phản kháng của phân xưởng xác định theo công thức:
Q
cs
= P
cs
.tgϕ
Nếu dùng đèn sợi đốt cosϕ = 1 → tgϕ = 0 → Q
cs
= 0
Nếu dùng đèn tuýp cosϕ = 0,8 → tgϕ = 0,75
Phụ tải điện toàn phân xưởng
P
PX
= P
tt
+ P
cs
Q
PX
= Q
tt
+ Q
cs
2 2
S
PX
= P
PX
+ Q
PX
cosϕ =
P
PX
PX
PX
Sau khi lần lượt tính toán phụ tải điện các phân xưởng, ta xác định được
phụ tải điện toán xí nghiệp bao gồm n phân xưởng:
n
P
XN
= k
đt
.
∑
P
PXi i=1
n
Q
XN
= k
đt
.
∑
Q
PXi i=1
Từ đây sẽ tính được phụ tải toàn phần và cosϕ của xí nghiệp:
2 2
S
PX
= P
PX
+ Q
PX
cosϕ =
P
PX
PX
PX
Ví dụ 2.6. Một xưởng sửa chữa ôtô có công suất đặt 200kW, diện tích
xưởng 20×40 = 800m
2
. Yêu cầu xác định phụ tải điện
GIẢI
Xưởng sửa chữa ôtô đặt các máy công cụ như phay, tiện, dập, khoan,
mài… thực chất là một xưởng cơ khí.
13
Giáo Trình Cung Cấp Điện h tt p: / /w w w .e b o o k .e d u .v n
Tra PL 2 với xưởng cơ khí k
nc
= 0,2 ÷ 0,3. Vì là xưởng sửa chữa, máy móc
làm việc không liên tục, không tải cố định như sản xuất dây chuyền lấy k
nc
=
0,3, phụ tải tính toán động lực:
P
tt
= k
nc
.P
đ
= 0,3.200 = 60 (kW)
Phụ tải chiếu sáng với P
0
= 12 (W/m
2
)
P
cs
= P
o
.D = 12.800 = 9600 (W) = 9,6 (kW)
Phụ tải toàn xưởng
P
X
= P
tt
+ P
cs
= 60 + 9,6 = 69,6 (kW)
Xưởng dùng đèn sợi đốt
Q
cs
= 0 → Q
XN
= Q
tt
= P
tt
.tgϕ
Tra sổ tay có cosϕ = 0,5 ÷ 0,6. Vì là xưởng sửa chữa lấy cosϕ = 0,5.
Xác định được phụ tải điện phản kháng
Q
X
= Q
tt
= 60.1,73 = 103,8 (kVAr)
Phụ tải điện toàn phần
S
X
= 69,6 + j103,8 (kVA)
S
X
= 69,6
2
+
103,8
2
= 125 (kVA)
cosϕ =
P
X
=
69,6
≈ 0,56
S
X
125
2.3.3. Trong giai đoạn thiết kế chi tiết
Đây là công đoạn cuối cùng trong quá trình thiét kế cấp điện cho xí nghiệp
công nghiệp. Ở giai đoạn này đã biết hết thông tin về đối tượng sử dụng điện:
công duất, chủng loại động cơ, vị trí đặt trong phân xưởng và đặc tính kỹ thuât,
công nghệ của chúng. Nhiệm vụ của người thiết kế là phải để ra phương án cấp
điện hợp lý cho các phân xưởng và thiết kế mạng hạ áp phân xưởng đưa điện
đến từng động cơ.
Để xác định phụ tải điện phân xưởng, ta chia ra thành các nhóm máy cho
các động cơ đặt gần nhau, mỗi nhóm khoảng 8 ÷ 12 máy, sau đó xác định phụ
tải điện cho từng nhóm máy và cuối cùng cho cả phân xưởng.
Phụ tải tính toán cho một nhóm n máy xác định theo công thức căn cứ vào
công suất trung bình P
tb
và hệ số cực đại k
max
.
n
P
tt
= k
max
.P
tb
= k
max
.k
sd
.
∑
P
đmi
i=1
14
1
n
đm
∑
Giáo Trình Cung Cấp Điện
Q
tt
= P
tt
.tgϕ
Trong đó: P
tb
– công suất trung bình của nhóm máy trong thời gian khảo sát,
thường lấy là 1 ca hoặc 1 ngày đêm.
P
đm
– công suất định mức của máy
k
sd
- hệ số sử dụng
cosϕ - hệ số công suất của nhóm máy công cụ, tra PL1 với nhóm
máy công cụ cosϕ = 0,5 ÷ 0,6.
k
max
- hệ số cực đại, tra PL5 (theo k
sd
và n
hq
)
n
hq
- số thiết bị dùng điện hiệu quả. N
hq
là số thiết bị giả tưởng có
công suất bằng nhau, có cùng chế độ làm việc và gây ra một phụ tải tính toán
đúng bằng phụ tải tính toán do nhóm thiết bị thực tế gây ra.
Ý nghĩa của n
hq
là ở chỗ: một nhóm máy bất lỳ bao gồm nhiều máy có
công suất khác nhau, đặc tính kỹ thuật khác nhau, chế độ làm việc, quá trình
công nghệ khác nhau rất khí tính chính xác phụ tải điện Người ta đưa vào đại
lượng trung gian n
hq
nhằm giúp cho việc xác định phụ tải điện của nhóm máy dễ
dàng tiện lợi mà sai số phạm phải là cho phép.
Trình tự xác định n
hq
như sau:
1. Xác định n
1
- số động cơ có công suất lớn hơn hay bằng một nửa công
suất động cơ có công suất lớn nhất.
n
2. Xác định P
n1
– công suất của n
1
động cơ trên. P
n
=
∑
P
đmi
i=1
3. Xác định các tỉ số: n =
2
n
1
, P =
P
1
n
∑
P
dmi
=
i =1
*
n
*
P
n
∑
P
dmi i=1
4. Tra phụ lục 4 (theo n
*
và P
*
) tìm được n
hq*
5. Xác định n
hq
theo biểu thức
n
hq
= n.n
hq*
Ghi chú:
1. Nếu trong nhóm máy có thiết bị một pha thì phải quy đổi về 3 pha theo
các biểu thức:
- Dùng điện áp pha:
- Dùng điện áp dây
P
qđ
= 3P
*
15
Giáo Trình Cung Cấp Điện h tt p: / /w w w .e b o o k .e d u .v n
P
qđ
= 3 P
đm
2. Nếu trong nhóm này có động cơ làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp đi lặp lại
thì phải quy đổi vè dài hạn:
P
qđ
= P
đm
.
k
d
%
k
d
% - hệ số đóng điện phần trăm, lấy theo thực tế
k
đ
% = Thời gian làm việc (đóng máy)/Thời gian khảo sát
Các động cơ làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại là cần cầu, máy nâng, cầu
trục, biến áp hàn. Riêng biến áp hàn thường chế tạo một pha đấu vào điện áp
dây, khi xác định phụ tải điện phải quy đổi.
Ví dụ: Yêu cầu xác định phụ tải điện của nhóm máy công cụ có các số
liệu cho theo bảng:
TT Tên máy P
đm
(kW) Đặc điểm Số lượng
1. Cầu trục 14 k
d
% = 36% 1
2. Biến áp hàn 12 U
d
, k
d
% = 49% 1
3. Máy mài thô 10 2
4. Máy mài tinh 7 2
5. Máy tiện 5,5 3
6. Máy khoan 4,5 3
7. Quạt gió 1,7 U
f
1
GIẢI
Trước hết phải quy đổi các thiết bị về 3 pha và dài hạn
Cầu trục:
P
qđ
= P
đm
.
Biến áp hàn
k
d
%
= 14. 36% = 8,4 (kW)
P
qđ
= 3 P
đm
.
Quạt gió
k
d
%
= 3 12. 49% = 14,57 (kW)
P
qđ
= P
đm
= 3.1,7 = 5,1 (kW)
Sau khi quy đổi, cần sắp xếp lại thứ tự các máy theo độ lớn công suất
TT Tên máy Số lượng P
đm
(kW)
1. Biến áp hàn 1 14,57
16
Giáo Trình Cung Cấp Điện h tt p: / /w w w .e b o o k .e d u .v n
2. Máy mài thô 2 10
3. Cầu trục 1 8,4
4. Máy mài tinh 2 7
5. Máy tiện 3 5,5
6. Quạt gió 1 5,1
7. Máy khoan 3 4,5
Xác định số thiết bị dùng điện hiệu quả:
1. Thiết bị có công suất lớn nhất là biến áp hàn 14,57 (kW), một nửa công
suất là 7,28 (kW). Vậy có 4 thiết bị có công suất lớn hơn trị số này là biến áp
hàn (1), máy mài thô (2) và cầu trục (1). n
1
= 4
2. Tổng công suất của n
1
máy: P
n1
= (14,57 + 2.10 + 8,4) = 42,97 (kW)
3. Xác định n
*
, P
*
n =
n
1
=
4
*
n 13
= 0,3
P
*
=
42,97
42,97 + 2,7 + 3.5,5 + 5,1 +
3.4,5
= 0,47
4. Tra sổ tay với n
*
= 0,3 và k
sd
= 0,88
5. Tính được
n
hq
= n.n
hq*
= 13.0,88 = 11,44
Tiếp theo, tra sổ tay với n
hq
= 11,44 và k
sd
= 0,2 được k
max
= 1,8
Từ đây xác định được phụ tải điện của nhóm
n
P
tt
= k
max
.P
tb
= k
max
.k
sd
.
∑
P
đmi
= 1,8.0,2.92,37= 33,25 (kW)
i=1
Tra cẩm nang có cosϕ = 0,6 → tgϕ = 1,33
Q
tt
= 33,25.1,33 = 44,22 (kVAr)
Vậy phụ tải điện của nhóm máy là: S
tt
= 33,25 + j44,22 (kVA)
BÀI TẬP CHƯƠNG 1
Bài tập 1. Yêu cầu xác định phụ tải điện cho một trường dạy nghề, bao gồm:
1 nhà giảng đường 3 tầng ×5 lớp học
1 nhà 2 tầng:
- tầng dưới hội trường 200m
2
17
Giáo Trình Cung Cấp Điện h tt p: / /w w w .e b o o k .e d u .v n
- tầng trên thư viện 200m
2
1 xưởng thực tập cơ khí 300m
2
, công suất đặt P
đ
= 150kW
1 ký túc xá 3 tầng × 12 phòng. Mỗi phòng 10 học sinh.
Bài tập 2. Một khu văn phòng đại diện gồm:
1 nhà 4 tầng, mỗi tầng 8 phòng học × 24m
2
1 nhà 2 tầng, mỗi tầng 6 phòng học × 40m
2
Yêu cầu xác định phụ tải điện cần cấp cho khu văn phòng.
18
S
S B
1
Giáo Trình Cung Cấp Điện h tt p: / /w w w .e b o o k .e d u .v n
Chương 2: TÍNH TOÁN TỔN THẤT ĐIỆN ÁP, TỔN THẤT
CÔNG SUẤT, TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG
2.1. SƠ ĐỒ THAY THẾ LƯỚI CUNG CẤP ĐIỆN
Thường dùng 2 loại sơ đồ: sơ đồ nguyên lý và sơ đồ thay thế.
Sơ đồ nguyên lý là sơ đồ chắp nối các phần tử của lưới cung cấp điện
(MBA, đường dây, máy cắt, attomat, cầu dao, cầu chì…) nhằm mô tả cách thức
cấp điện từ nguồn đến các phụ tải.
Sơ đồ thay thế là sơ đồ dùng trong quá trình tính toán lưới cung cấp điện,
trên đó người ta đã thay thế các phần tử của lưới bằng các đại lượng đặc trưng
cho quá trình truyền tải điện.
2.1.1. Sơ đồ thay thế đường dây tải điện
Sơ đồ thay thế đầy đủ của một đoạn đường dây tải điện là sơ đồ hình 2.1
A l, F 1
&
1
A
Z
1
G
B
G
&
2
2
2
2
Hình 2.1. Sơ đồ nguyên lý và sơ đồ thay thế đoạn
đường dây tải điện dài l (km) tiết diện F
Ba đại lượng đặc trưng cho quá trình truyền tải điện trên đường dây là Z,
G và B
Trong đó: Z - tổng trở của đoạn dây, là đại lượng phức: Z = R + jX
với R - điện trở đoạn đường dây: R = ρ
l
F
ρ - điện trở suất của vật liệu làm dây
Có 3 loại vật liệu làm dây: nhôm (A), đồng (M) và thép (C), trong đó A,
M dẫn điện, C làm tăng độ bền cơ.
ρ
A
= 31,5 (Ωmm
2
/km), ρ
M
= 18,8 (Ωmm
2
/km).
19
Giáo Trình Cung Cấp Điện h tt p: / /w w w .e b o o k .e d u .v n
R tượng trưng cho tổn thất công suất tác dụng do phát nóng dây dẫn.
X tượng trưng cho tổn thất công suất phản kháng do từ hoá dây dẫn.
Trong tính toán thực tế người ta lập sẵn các bảng tra r
o
(Ω/km) và x
o
(Ω/km) trong Phụ lục, khi đó tổng trở đoạn đường dây l (km) là:
Z = r
o
l + jx
o
l
Muốn tra x
o
, ngoài biết tiết diện dây cần biết cách treo dây trên xà để xác
định khoảng cách trung bình hình học D giữa các dây.
Trong tính toán sơ bộ, có thể cho phép lấy x
o
= 0,4 (Ω/km)
Với cáp, nếu không có bảng tra, lấy gần đúng x
o
= 0,08 ÷ 0,1 (Ω/km).
G - Điện dẫn của đoạn đường dây, tượng trưng cho tổn thất công suất tác
dụng do rò điện qua sứ, cột và do vầng quang điện. Vầng quang điện là hiện
tượng khi là cường độ điện trường trên bề mặt dây dẫn đủ lớn làm ion hoá lớp
không khí xung quanh tạo nên một vầng sáng xung quanh dây dẫn, mắt thườg có
thể nhìn thấy được vào những đêm ẩm ướt cuối tháng tối trời, làm tổn hao công
suất.
∆P
vq
G =
U
2
Tổn thất do công suất tác dụng do vầng quang thực tế chỉ xảy ra ở đường
dây trên không điện áp >220kV.
B – Dung dẫn của đoạn đường dây. Khi dây dẫn tải điện, giữa các dây đặt
gần nhau và giữa dây với đất hình thành những bản cực, kết quả là tạo ra một
công suất phản kháng Q
c
phóng lên đường dây. Với đường dây cao áp (110,
220KV) nhiều khi hiện tượng này có lợi vì nó bù lại lượng công suất Q tổn thất
trên điện kháng X của đường dây, nhưng lại rất nguy hiểm ở những đường dây
siêu cao đặc biệt khi không tải và non tải, làm cho điện áp cuối đường dây tăng
cao vượt quá trị số cho phép.
B = b
o
.l
với: b
o
là dung dẫn trên 1km đường dây; l là chiều dài đường dây.
Lượng Q
c
do đường dây sinh ra tỉ lệ với bình phương điện áp tải điện,
vơớiđiện áp đườn dây U ≤ 35 (kV) lượng Q
c
này nhỏ, có thể bỏ qua.
Cũng vì điện áp trung và hạ áp tổn thất vầng quang và rò điện rất nhỏ,
người ta cho phép bỏ qua đại lượng G trên sơ đồ thay thế.
Tổng dẫn đường dây
Y G B
= + j
2 2 2
20
S
S
S
S
o
&
&
Giáo Trình Cung Cấp Điện h tt p: / /w w w .e b o o k .e d u .v n
Tóm lại, với lưới cung cấp điện cho phép sử dụng sơ đồ thay thế đơn giản
chỉ bao gồm tổng trở các đoạn đường dây.
A
l
A1
, F
A1
1
l
12
, F
12
2
&
1
2
Z
A1 Z
12
A 1 2
&
1
2
Hình 2.2. Sơ đồ nguyên lý và sơ đồ thay thế đường dây trung áp và hạ áp
3.1.2. Sơ đồ thay thế máy biến áp
Máy biến áp là thiết bị điện làm nhiệm vụ biến đổi điện áp và truyền tải
công suất.
1
Z
1
Z
2
1
Z
0
Z
o
∆S
&
a)
b)
Hình 2.3. Sơ đồ thay thế máy biến áp hai cuộn dây
a) sơ đồ thay thế chính xác máy biến áp; b) sơ đồ thay thế gần đúng máy biến áp
Máy biến áp làm việc theo nguyên tắc cảm ứng điện từ, gồm 3 bộ phận
chính là cuộn dây 1, cuộn dây 2 và lõi thép non có độ dẫn từ cao. Để đặc trưng
cho các đại lượng tổn thất trên 3 phần tử đó trong quá trình tải điện người ta
dùng sơ đồ thay thế hình T với 3 phần đại lượng Z
1
, Z
2
, Z
o
. Sơ đồ này tính toán
khó. Người ta thường sử dụng sơ đồ thay thế gần đúng hình Γ.
Tổng trở MBA: Z
B
= R
B
+ jX
B
Trong đó: R
B
- điện trở hai cuộn dây, tượng trưng cho tổn thất công suất
tác dụng do phát nóng 2 cuộn dây.
X
B
- điện kháng hai cuộn dây, tượng trưng cho tổn thất công
suất phản kháng do từ hoá hai cuộn dây.
Với máy biến áp nhà chế tạo cho 4 thông số sau:
∆P
o
(W, kW) - tổn hao không tải
21
S
2S
2
+
Giáo Trình Cung Cấp Điện h tt p: / /w w w .e b o o k .e d u .v n
∆P
N
(W, kW) - tổn hao ngắn mạch, đó chính là tổn hao định mức trong 2
cuộn dây.
I
o
(%) – dòng điện không tải (%)
U
N
(%) - điện áp ngắn mạch (%)
Từ 4 thông sô snày ta có thể xác định được các đại lượng trên sơ đồ thay
thế máy biến áp:
∆P U
2
U U
2
Z
B
=
N d mB
.10
3
2
dmB
j
N d mB
.10
S
dmB
(Ω)
Trong công thức này:
U
dmB
(kV) - điệnáp định mức của biến áp. Nếu tính Z
B
về phía cao áp thì
lấy U
dmB
ở phía cao, nếu tính Z
B
về phía hạ thì lấy U
dmB
ở phía hạ.
S
dmB
– công suất định mức của MBA
U
N
(%) – nhà chế tạo
∆S
o
- tổn thất công suất trong lõi thép còn gọi là tổn thất không tải và
không phụ thuộc vào trị số của công suất tải qua biến áp. Trị số ∆S
o
không đổi
trong suốt tời gian đóng máy vào lưới điện.
∆S
o
= ∆P
o
+ j∆Q
o
Trong đó: ∆P
o
– nhà chế tạo cho, tượng trưng cho tổn thất công suất tác
dụng do phát nóng lõi thép.
∆Q
o
- tổn thất công suất phản kháng do từ hoá lõi thép, xác
định theo công thức:
∆Q
o
=
I
o
S
dmB
.
100
Nếu hai máy biến áp làm việc song song
Z
B
=
∆P U
2
N dmB
.10
3
+
dmB
U U
2
j
N dmB
.10
2S
dmB
(Ω)
Và ∆S
o
= 2∆P
o
+ j2∆Q
o
.
2.2. TÍNH TOÁN TỔN THẤT ĐIỆN ÁP
Tổn thất điệ áp là đại lượng phức (véc tơ phức)
∆U
&
= ∆U + jδU . Trong
lưới
cung cấp điện, người ta chỉ quan tâm đến trị số của tổn thất điện áp, trị sô snày
có độ lớn xấp xỉ độ lớn của thành phần thực ∆U.
22
S
S
Giáo Trình Cung Cấp Điện h tt p: / /w w w .e b o o k .e d u .v n
Nhìn trên hình 2.4 nhận thấy trị số (độ lớn) của véctơ
∆U
&
:
∆U
&
=OA ≈
OB
(trị số của thành phần thực ∆U). Vì thế, để đơn giản trong tính toán, có thể tính
tổn thất điện áp theo trị số của hành phần thực.
∆U
&
ϕ
0
∆U
A
jδU
B
Hình 2.4. Véc tơ tổn thất
∆U
&
và thành phần ∆U
Tổn thất điện áp (thành phần thực) là do công suất tác dụng gây nên điện
trở R và công suất phản kháng gây trên X.
∆U =
PR
U
dm
+
QX
U
dm
=
PR + QX
U
dm
Nếu P(kW), Q(kVAr), R, X(Ω), U
dm
(kV) thì ∆U(V)
2.2.1. Đường dây 1 phụ tải
A l, F 1
&
1
A
Z
A1
1
&
1
P
1
+ jQ
1
Hình 2.5: Sơ đồ nguyên lý và sơ đồ thay thế đường dây 1 phụ tải
Trên sơ đồ thay thế, để tính tổn thất điện áp theo công thức
∆U =
PR
U
dm
+
QX
U
dm
=
PR + QX
U
dm
dạng S∠cosϕ về dạng P + jQ
Tổn thất điện áp trên đoạn đường dây A1 là:
∆U =
P
1
R
A1
+ Q
1
X
A1
A1
U
dm
Trong đó: Z
A1
= R
A1
+ jX
A1
= r
o
l
A1
+ jx
o
l
A1
& &
Và S
A1
= S
1
= S
1
cosϕ + jS
1
sinϕ .
23
S
S S
Giáo Trình Cung Cấp Điện h tt p: / /w w w .e b o o k .e d u .v n
Ví dụ 2.1: Đường dây trên không 10(kV) (Viết tắt là ĐDK – 10 kV) cấp
điện cho xí nghiệp có các số liệu ghi trên hình vẽ. Yêu cầu xác định tổn thất điện
áp trên đường dây.
A AC – 50, 5km 1
1000∠ 0,8
Hình 2.6. ĐDK – 10 (kV) cấp điện cho xí nghiệp
GIẢI
Trước hết cần vẽ sơ đồ thay thế đường dây. Tra Phụ lục 25 với dây AC –
50 có r
o
= 0,64 (Ω/km), x
o
= 0,4 (Ω/km)
Z
A1
= 0,64.5 + j0,4.5 = 3,2 + j2 (Ω)
& &
S
A1
= S
1
=1000∠0,8 = 1000.0,8 + j1000.0,6 = 800 + j600 (kVA)
A
3,2 + j2 (Ω)
1
800 + j600 (kVA)
Hình 2.7. Sơ đồ thay thế đường dây của ví dụ 2.1
Điện áp tổn thất trên đường dây cấp cho xí nghệp:
∆U
A1
=
800.3,2 + 600.2
= 376
10
(V)
2.2.2. Đường dây n phụ tải
Với đường dây liên thông cấp điện cho 3 phụ tải, tổn thất điện áp bằng
tổng tổn thất điện áp trên 3 đoạn đường dây
∆U
Σ
= ∆U
max
= ∆U
A123
= ∆U
A1
+ ∆U
12
+ ∆U
23
A
l
A1
, F
A1
1
l
12
, F
12 2
l
23
, F
23 3
A
Z
A1
S
1
S
2
&
1
1
Z
12
S
2
& &
2 3
2
Z
23
3
S
3
S
3
P
1
+ jQ
1
S
3
P
2
+ jQ
2
P
3
+ jQ
3
Hình 2.8. Sơ đồ nguyên lý và sơ đồ thay thế đường dây
liên thông cấp điện cho 3 phụ tải
24
Giáo Trình Cung Cấp Điện h tt p: / /w w w .e b o o k .e d u .v n
Với lưới điện trung và hạ áp, để tính toán tổn thất điện áp cho phép coi
điệnáp tại mọi điểm trên đường dây bằng U
đm
và cho phép coi dòng công suất
chạy trên các đoạn đường dây bằng công suất phụ tải, nghĩa là cho phép bỏ qua
tổn thất điện áp và tổn thất công duất trên các đoạn đường sau khi tính tổn thất
trên đoạn đường dây trước. Ví dụ khi tính toán đoạn 12, lẽ ra công suất chạy trên
& &
đoạn 12 bao gồm phụ tải 2, 3 ( S
2
, S
3
) và tổn thất trên đoạn 2, 3 nhưng cho phép
& & &
bỏ qua lượng tổn thất này, S
12
= S
2
+ S
3
Điện áp tổn thất trên các đoạn như sau:
∆U
23
∆U
23
∆U
A1
P
3
R
23
+ Q
3
X
23
=
U
dm
(P
2
+ P
3
)R
12
+ (Q
2
+ Q
3
)X
12
=
U
dm
(P
1
+ P
2
+ P
3
)R
A1
+ (Q
1
+ Q
2
+ Q
3
)X
A1
=
U
dm
Từ đây xác định được tổn thất điện áp trên toàn bộ tuyến dây
(P
1
+ P
2
+ P
3
)R
A1
+ (Q
1
+ Q
2
+ Q
3
)X
A1
∆U
∑
= ∆U
A123
= +
U
dm
(P
2
+ P
3
)R
12
+ (Q
2
+ Q
3
)X
12
P
3
R
23
+ Q
3
X
23
+ +
U
dm
n
U
dm
n
Tổng quát ∆U
∑
∑
P
ij
R
ij
+
∑
Q
ij
X
ij
=
1 1
U
dm
Trong đó: n - số đoạn đường dây
P
ij
, Q
ij
– công suất tác dụng và phản kháng chạy trên đoạn
đường dây ij. Ví dụ:
Công suất chạy trên đoạn A1: P
A1
= P
1
+ P
2
+ P
3
Q
A1
= Q
1
+ Q
2
+ Q
3
Công suất chạy trên đoạn 1, 2: P
12
= P
2
+ P
3
Q
12
= Q
2
+ Q
3
Công suất chạy trên đoạn 2, 3: P
23
= P
3
Q
23
= Q
3
Ví dụ 2.2. ĐDK – 10kV cấp điện cho 2 xí nghiệp, toàn bộ đường dây dùng
AC – 50, các số liệu khác cho trên hình vẽ. Yêu cầu:
1. Kiểm tra tổn thất điện áp
2. Biết U
1
= 10,250 (kV), cần xác định U
2
, U
A
25
1
2
Giáo Trình Cung Cấp Điện h tt p: / /w w w .e b o o k .e d u .v n
Sơ đồ thay thế đường dây:
BÀI GIẢI
A AC – 50, 5km
1
AC – 50, 2km 2
1000∠ 0,8(kVA)
500∠ 0,7(kVA)
A
1,6 + j1 (Ω)
1
1,28 + j0,8(Ω)
2
800 + j600 (kVA)
350 + j350 (kVA)
Hính 2.9. Sơ đồ nguyên lý và sơ đồ thay thế ĐDK – 10(kV) của ví dụ 2.2
Z
A1
=
0,64.5 + j0,4.5
= 1,6 + j1 (Ω)
2
Z
12
= 0,64.2 + 0,4.2 = 1,28 + j0,8 (Ω)
S
&
= 1000∠ 0,8 = 800 + j600 (kVA)
S
&
=500∠0,7 = 350 + j350 (kVA)
1. Kiểm tra tổn thất điện áp
Cần xác định ∆U của đường dây và so sánh với trị số cho phép xem có
thoả mãn hay không. Các biểu thức so sánh như sau:
- Khi đường dây làm việc bình thường: ∆U
Σ
≤ ∆U
cp
= 5%U
đm
- Khi đường dây có sự cố: ∆U
Σ
≤ ∆U
cp
= 10%U
đm
Với đường dây trong ví dụ này, tổn thất điện áp khi đường dây làm việc
bình thường là:
∆U =
(800 + 350)1,6 + (600 + 350)1
+
350.1,28 + 350.0,8
= 279 + 72,8 =
351,8 V
∑
10 10
Khi sự cố 1 đường dây trên đoạn A1, đường dây lộ kép chỉ còn lộ đơn,
tổng trở tăng gấp đôi nên ∆U cũng tăng gấp đôi.
∆U
sc
= 2.279 + 72,8 = 630,8 (V)
Kết quả kiểm tra:
∆U
Σ
= 351,8 (V) < ∆U
cp
= 5%.10 000 = 500 (V)
∆U
sc
= 630,8 (V) < ∆U
cp
= 10%.10 000 = 1000 (V)
Vậy đường dây đảm bảo yêu cầu (hoặc thoả mãn yêu cầu) về tổn thất điện
áp.
26
S
S
S
Giáo Trình Cung Cấp Điện h tt p: / /w w w .e b o o k .e d u .v n
2. Xác định điện áp các điểm khi biết U
1
= 10,250 (kV)
U
2
= U
1
- ∆U
12
= 10,250 - 0,073 = 10,177 (kV)
U
A
= U
1
+∆U
A1
= 10,250 + 0,279 = 10,529 (kV)
2.2.3. Đường dây phân nhánh
&
2
&
1
&
3
Hình 2.10. Đường dây phân nhánh
Trên lưới cung cấp điện nhiều khi gặp đường dây phân nhánh, nghĩa là
đến 1 nút nào đó thì đường dây rẽ ra thành 2, 3 tuyến theo hướng khác nhau. Để
kiểm tra tổn thất điện áp trên đường dây phân nhánh cần lưu ý rằng: tổn thất
điện áp là tổn thất trên từng tuyến dây để từ nguồn đến điêể nút xa nhất của
tuyến. Ví dụ với đường dây phân nhánh trên hình 2.10 cần kiểm tra ∆U theo 2
tuyến dây: tuyến A12 và tuyến A13, tuyến có trị số ∆U lớn phải nhỏ hơn ∆U
cp
.
2
∆U
A12
%
∆U = MAX ≤
max
l
Î
∆U
ÿ
A13 °
∆U
cp
2.3. TÍNH TOÁN TỔN THẤT CÔNG SUẤT
2.3.1. Tổn thất công suất
Tổn thất công suất trên đường dây là một đại lượng phức
∆S
&
= ∆P + j∆Q
Trong đó: ∆P - tổn thất công suất tác dụng do phát nóng trên điện trở
đường dây
∆Q - tổn thất công suất phản kháng do từ hoá đường dây.
27
U
S
A1
S
U
S
U
2 2
dm
Giáo Trình Cung Cấp Điện h tt p: / /w w w .e b o o k .e d u .v n
Tổn thất công suất trên đường dây xác định theo biểu thức:
∆S
&
= I
2
Z =
S
Z =
P
+ Q
2 (R + jX)
2
U
dm
Nếu S (kVA), P(kW), Q(KVAr), Z, X, Y (Ω) và U
dm
(kV) thì ∆S
&
(VA)
.
Đơn vị công suất và tổn thất công suất thường dùng ở lưới cung cấp điện là
(kVA) cần phải nhân với 10
-3
.
1. Đường dây 1 phụ điện
A l, F 1
&
1
A
Z
A1
1
Hình 2.11. Đường dây 1 phụ tải và sơ đồ thay thế
Với đường dây 1 phụ tải, công suất chạy qua tổng trở Z
12
chính là phụ tải
S
1
. Vậy:
∆S
&
=
2
A 1
2
dm
Z
A1
=
2
1
2
dm
Z
A1
= ∆P
A1
+ j∆∆
A1
Ví dụ 2.3. ĐDK – 10 (kV) cấp điện cho xí nghiệp cơ khí có phụ tải điện
2000 (kV), cosϕ = 0,6. Dây dẫn AC – 70, dài 5km. Yêu cầu xác định tổn thất
công suất trên đường dây.
GIẢI
Sơ đồ thay thế đường dây
A AC – 70, 5km
A
2,3 + j2 (Ω)
1
2000∠ 0,6
1
92000 + j80000 (kVA)
Hình 2.12. Đường dây 10 (kV)cấp điện cho xí nghiệp và sơ đồ thay thế
Tra bảng có r
o
= 0,46 (Ω/km), x
o
= 0,4 (Ω/km)
Z
A1
= 0,46.5 + j0,4.5 = 2,3 + j2 (Ω)
Tổn thất công suất trên đường dây:
28
∆
S
S
S
S
U
2
∑
2
U U
&
&
&
n
2
1 1
Giáo Trình Cung Cấp Điện h tt p: / /w w w .e b o o k .e d u .v n
2000
2
A1
=
10
2
(2,3 + j2) = 92000 + j 8 0 0 0 0 (VA) = 92 + j 8 0(kVA)
2. Đường dây n phụ tải
A
l
A1
, F
A1
1
l
12
, F
12
2
&
1
2
Z
A1 Z
12
A 1 2
&
1
2
Hình 3.13. Sơ đồ nguyên lý và sơ đồ thay thế
đường dây cấp điện cho 2 phụ tải
Cũng tương tự như khi tính toán ∆U, khi tính
∆S
&
coi điện áp các điểm
bảng U
đm
và coi công suất gây ∆S
&
trên các đoạn chỉ là công suất tải (bỏ
qua của đoạn sau)
∆S
&
& & & &
∆S
∑
= ∆S
A12
= ∆S
A1
+ ∆S
12
(P + P )
2
+ (Q + Q )
2
S
2
&
1 2 1 2 2
Z
∆S
∑
=
2
Z
A1
+
2
12
dm
U
dm
Tổng quát với đường dây n tải
n
∑
S
ij
Z
ij
&
ij
+ Q
ij
)Z
ij
∆S
∑
=
2
=
2
dm dm
Trong đó:
n - số đoạn đường dây hoặc số phụ tải
S
ij
, P
ij
, Q
ij
- công suất S, P, Q chạy trên đoạn đường dây ij
Z
ij
- tổng trở của đoạn đường dây ij
U
dm
- điện áp định mức của đường dây.
Ví dụ 2.4. Đường dây trên không 10 (kV) cấp điện cho 3 phụ tải, toàn bộ
dùng dây AC – 50. Chiều dài các đoạn đường dây và số liệu phụ tải cho trên
hình vẽ. Yêu cầu xác định tổng tổn thất công suất trên đường dây.
GIẢI
29
U
∑
=
S
&
S
Giáo Trình Cung Cấp Điện h tt p: / /w w w .e b o o k .e d u .v n
Trước hết ta cần vẽ sơ đồ thay thế đường dây, dùng công thức tính tổng
trở quen thuộc và các công thức biến đổi công suất S sang P, Q được các thông
số của sơ đồ thay thế.
A AC – 50, 5km
AC – 50, 3km
1
AC – 50, 2km
3
400∠ 0,8(kVA)
2
500∠ 0,8(kVA)
A
1,6 + j1 (Ω)
1
1,92+j1,20 (kVA)
3
1,28 + j0,8(Ω)
320 + j240 (kVA)
320 + j240 (kVA)
2
400 + j300 (kVA)
Hình 2.14. Sơ đồ nguyên lý và sơ đồ thay thế đường dây
Tổng tổn thất công suất trên đường dây là:
(P + P + P )
2
+ (Q +
Q
+ Q )
2
S
2
S
2
∆S
∑ = ∆S
A1
+ ∆S
12
+ ∆S
13
=
1 2 3 1 2 3
Z +
2
Z +
3
Z
& & & &
2
A1
dm
U
2
12
dm
U
2
13
dm
Thay số vào ta có:
∆S
&
(700 + 400 + 320 )
2
+ (700 + 300 +
240 )
2
10
2
10
− 3
(1,6 + j)
+
500
2
10
2
10
− 3
(1,28 + j0,8) +
400
2
+
10
2
10
− 3
(1,92 + j1,2) =
= (56,86 + j35,54) + (3 + j2) + (3,07 + j1,92)
= 63,56 + j39,46(kVA)
2.3.2. Tổn thất công suất trong tạm biến áp
1. Trạm 1 biến áp
&
1
S
dmB
&
1
∆S
0
Hình 2.15. Sơ đồ nguyên lý và sơ đồ thay thế trạm biến áp
30
B
0
"
S
∆
2
cu
Giáo Trình Cung Cấp Điện h tt p: / /w w w .e b o o k .e d u .v n
Tổn thất công suất trong trạm biến áp chỉ là tổn thất trong các máy biến áp
đặt trọng trạm, các thiết bị điện khác như máy cắt, dao cách ly có tổng trở nhỏ
gần như bằng 0, tổn thất công suất trên chúng là không đáng kế.
Tổn thất công suất trong máy biến áp bao gồm tổn thất trong lõi thép và
tổn thất trên hai cuộn dây. Tổn thất trong máy biến áp là một đại lượng phức:
∆ S
&
= ∆
S
&
+ ∆
S
&
cu
= ∆P
B
+
j∆Q
B
I S
Trong đó: ∆S
&
o
= ∆P
o
+
j∆Q
= ∆
o
+ j
o dm B
B
P
100
&
∆S
cu
- tổn thất trên 2 cuộn dây có thể xác định theo 2 cách
Theo tổng trở biến áp:
&
S
2
Theo ∆P
N
và U
N
∆S
cu
=
2
Z
B
U
dm
∆S
&
cu
= ∆P
cu
+ j∆Q
cu
= ∆P
"
S
ü
2
U S " ü
2
ü
+ j
N dm
" ü
N
"
S
dmB
ü
100
"
S
dmB
ü
° ü ° ü
Trong đó: ∆P
N
, U
N
là số liệu nhà chế tạo cho với tải định mức, cần quy
đổi về tải S bất kỳ bằng cách nhân với bình phương hệ số tải.
Như vậy, nếu tính toán tổn thất công suất trên 2 cuộn dây theo tổng trở
biến áp thì:
&
"
S
2
ü "
I S S
2
ü
∆S
B
=
"
∆P
o
+ R
B
ü
+ j
"
o
dmB
+
ü
"
U
2 ü "
100
U
2 ü
Nếu tính
&
° dm ü °
theo ∆P
N
, U
N
thì
dmB ü
"
S
2
ü
"
I S U S S
2
ü
∆S
&
=
"
∆P
+ ∆P
ü
+ j
"
o d mB
+
N d mB
ü
B
"
o N
U
ü "
100 100
U
2 ü
° dm ü ° dmB ü
31
Giáo Trình Cung Cấp Điện
Ví dụ 3.5. Trạm biến áp cấp điện cho xí nghiệp cơ khí đặt 1 biến áp
1000(kV) – 10/0,4 (kV) có các số liệu kỹ thuật ∆P
o
= 5 (kW), ∆P
N
= 12 (kW),
I
o
% = 3 (%), U
N
(%) = 5 (%). Phụ tải nhà máy là 800∠0,6 (kVA) hình vẽ. Yêu
cầu xác định tổn thất công suất trong trạm.
GIẢI
10(kV)
0,4(kV)
800∠0,6 (kVA)
1x1000(kVA)
1,2 + j5 (kVA)
5 + j30 (kVA)
800∠0,6 (kVA)
32
I S
cu
S
0
S
2I S
2
&
Giáo Trình Cung Cấp Điện h tt p: / /w w w .e b o o k .e d u .v n
Hình 2.16. Sơ đồ nguyên lý và sơ đồ thay thế trạm biến áp
của xí nghiệp cơ khí
∆S
&
o
= ∆P
o
+ j
o dmB
100
= 5 + j
3.1000
= 5 + j30(kVA)
100
∆P
N
U
2
3
U U
2
1
2.10
2
3
5.10
2
Z
B
=
dmB
10 + j
2
N dmB
10 =
2
10 + j 10 = 1,2 + j5(Ω)
S
dmB
&
S
dm
1000
1000
Xác định ∆S
cu
theo Z
B
:
∆S
&
S
2
800
2
= Z = (1,2 + j5)10
−3
= 7,68 + j3 2(kVA)
cu
U
2
10
2
Trường hợp này tổn thất trong trạm biến áp
∆S
&
= (5 + 7,68) + j(30 + 32) = 12,68 + j62 (kVA)
2. Trạm biến áp đặt 2 máy
Z
B
&
1
1
∆S
&
2S
dmB
Hình 2.17. Sơ đồ nguyên lý và sơ đồ thay thế trạm biến áp đặt 2 máy
Với trạm biến áp đặt 2 máy, so với trạm 1 máy, tổng trở giảm đi một nửa
&
còn ∆S
0
tăng gấp đôi.
∆S
&
o
= 2∆P
o
∆P
+ 2 j∆Q
B
2
= 2∆P
o
+ j
o dmB
100
2
Z =
N
U
dmB
10
3
+ j
U
N
U
dmB
10
B
2S
2
dmB
2S
dm
Tổn thất công suất trong trạm 2 máy:
"
1 S
2
ü "
2I
S
1 U S S
2
ü
∆S
&
=
"
2∆P + ∆P
ü
+ j
"
o d mB
+
N d mB
ü
B
"
o
2
N
U
ü "
100 2 100
U
2 ü
° dm ü ° dmB ü
33
ü
ü
j
2
°
°
Giáo Trình Cung Cấp Điện h tt p: / /w w w .e b o o k .e d u .v n
Ví dụ 2.6. Xí nghiệp luyện kim đặt hai máy biến áp do Công ty thiết bị
điện Đông anh chế tạo 2x1000(kVA) – 22/0,4 (kV). Phụ tải xí nghiệp S = 1500
(kVA), cosϕ = 0,9. Yêu cầu xác định tổn thất trong 2 trạm biến áp.
GIẢI
Tra phụ lục 6 với biến áp 1000 (kVA) – 22/0,4 (kV) do công ty thiết bị
điện Đông Anh chế tạo ta có:
∆P
o*
= 1570 (W), ∆P
N
= 9500 (W), I
o
(%) = 1,32 %, U
N
% = 5%
Áp dụng công thức ta có:
∆S
&
"
2∆∆
1
∆P
S
2
ü "
2I
o
S
dmB
1 U
N
S
dmB
S
2
ü
B
= "
o
+
2
N
U
2
ü +
"
100 + ü
2 100 U
2
° dm ü °
"
2
ü
"
dmB ü
2
ü
∆S
&
=
"
2.1,57 +
1
9,5
1500
ü
+ j"
2.1,3.1000
+
1 5.1000 1500
ü
B
"
1000
2
ü
"
&
100 2 100 1000
2 ü
∆S
B
= 13,38 + j82,25(kVA)
BÀI TẬP CHƯƠNG 2
Bài tập 1. Đường dây 10kV cấp điện cho 3 phụ tải, toàn bộ dùng dây AC – 70
các số liệu cho trên hình vẽ. Yêu cầu:
1. Kiểm tra tổn thất điện áp
2. Cho biết U
2
= 10.18kV, hãy xác định trị số điện áp U
A
, U
1
, U
3
.
A
4km
1
3km
800∠ 0,8(kVA)
2
500∠
0,7(kVA)
2km
3
300∠ 0,8(kVA)
Bài tập 2. Đường dây phân nhánh cấp điện cho 4 phụ tải, toàn bộ dùng dây AC
– 50, có số liệu cho trên hình vẽ. Yêu cầu:
1. Kiểm tra tổn thất điện áp
2. Biết U
3
= 9,850kV, Yêu cầu xác định U
A
, U
1
, U
3
, U
4
.
34
35
Giáo Trình CungCấp Điện h tt p: / /w w w .e b o o k .e d u .v n
Chương 3: LỰA CHỌN CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN TRONG LƯỚI
CUNG CẤP ĐIỆN
Hệ thống điện bao gồm các thiết bị điện được chắp nối với nhau theo một
nguyên tắc chặt chẽ tạo nên một cơ cấu đồng bộ, hoàn chỉnh. Mỗi thiết bị điện
cần được lựa chọn đúng để thực hiện tốt chức năng trong sơ đồ cấp điện và góp
phần làm cho hệ thống cung cấp điện vận hành đảm bảo các chỉ tiêu kỹ thuật,
kinh tế và an toàn.
3.1. LỰA CHỌN MÁY BIẾN ÁP
Trong sơ đồ cấp điện, máy biến áp có vai trò rất quan trọng, làm nhiệm vụ
biến đổi điện áp và truyền tải công suất.
Người ta chế tạo ra máy biến áp rất đa dạng, nhiều kiểu cách, kích cỡ,
nhiều chủng loại. Người thiết kế căn cứ vào đặc điểm của đối tượng dùng điện
(khách hàng) để lựa chọn hợp lý máy biến áp.
Thường ký hiệu máy biến áp như sau:
Kiểu máy – công suất – U
1
/U
2
Ví dụ: 4JB 5444 – 3LA – 250 – 24/0,4 là máy biến áp phân phối do Siemens chế
tạo, kiểu 4JB – 4LA, công suất 250 kVA, điện áp U
1
=24 kV, U
2
= 0,4 kV.
Cũng có khi ký hiệu đơn giản hơn: Kiểu – Công suất/điện áp
Ví dụ: 8CB8 – 400/35 là biến áp phân phối khô, công suất 400 kVA, điện
áp 35/0,4 kV do ChongQing chế tạo.
Lựa chọn máy biến áp bao gồm lựa chọn số lượng, công suất, chủng loại,
kiểu cách và các tính năng khác của biến áp.
Số lượng biến áp đặt trong một trạm phụ thuộc vào độ tin cậy cung cấp
điện cho phụ tải của trạm đó.
- Với phụ tải quan trọng không được phép mất điện, phải đặt hai biến
áp.
- Với các xí nghiệp hàng tiêu dùng, khách sạn, siêu thị (hộ loại 2)
thường đặt 1 biến áp cộng với máy dự phòng.
- Với cá hộ ánh sáng sinh hoạt thường chỉ đặt trạm 1 máy.
Công suất máy biến áp được chọn theo các công thức sau:
Với trạm 1 máy: S
dmB
≥ S
tt
Với trạm 2 máy: S
dmB
S
tt
≥
1,4
36
k
hc
Giáo Trình Cung Cấp Điện h tt p: / /w w w .e b o o k .e d u .v n
Trong đó: S
dmB
– công suất định mức của máy biến áp, nhà chế tạo cho
S
tt
– công suất tính toán, nghĩa là công suất yêu cầu lớn nhất của
phụ tải
1,4 - hệ số quá tải k = 1,4
Cần lưu ý rằng hệ số quá tải phụ thuộc thời gian quá tải. Lấy k
qt
= 1,4 là
ứng với điều kiện thời gian như sau: quá tải không quá 5 ngày đêm, mỗi ngày
quá tải không quá 6 giờ. Nếu không thoả mãn điều kiện thời gian trên phải tra đồ
thị tìm k
qt
trong sổ tay cung cấp điện hoặc không cho quá tải.
Hai công thứ trên chỉ dùng để chọn máy biến áp chế tạo trong nước hoặc
với máy biến áp ngoại nhập đã nhiệt đới hoá.
Khi sử dụng máy ngoại nhập chưa nhiệt đới hoá cần phải đưa vào công
thức hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ k
hc
kể đến sự chênh lệch nhiệt độ giữa môi trường
chế tạo và môi trường sử dụng máy.
k
hc
= 1 −
θ
1
− θ
2
100
Trong đó: θ
1
- nhiệt độ môi trường sử dụng (
o
C)
θ
2
- nhiệt độ môi trường chế tạo (
o
C)
Ví dụ: Nếu dụng máy biến áp Nga ở Việt nam thì
k
hc
= 1 −
24 − 5
=
0,81
100
Với 24 - nhiệt độ trung bình ở Hà Nội
5 - nhiệt độ trung bình ở Mátcơva.
Khi đó công suất máy biến áp được tính theo công thức:
S ≥
S
tt
và S ≥
S
tt
dmB
hc
dmB
1,4k
Cũng cần lưu ý là máy biến áp rất ít xảy ra sự cố, nếu như khảo sát thống
kê được trong hộ loại 1 có một số phần trăm nào đó hộ loại 3 có thể cắt điện khi
cần thiết với thời gian kể trên thì khi 1 biến áp sự cố, biến áp còn lại chỉ cần cấp
điện cho hộ loại 1. Kết quả là sẽ lựa chọn được cỡ máy nhỏ hơn, họp lý hơn.
Công thức chọn công suất máy cho 2 trạm máy sẽ là:
S
1
S
dmB
≥
1,4
Ví dụ 3.1. Yêu cầu chọn máy biến áp cho khu chung cư có phụ tải điện S
tt
= 300 kVA, điện áp trung áp 22 KV.
37
2S
2S
Giáo Trình Cung Cấp Điện h tt p: / /w w w .e b o o k .e d u .v n
GIẢI
Vì cấp điện cho khu chung cư, trạm đặt 1 máy
Ta có: S
dmB
≥ 300 kVA
Chọn máy 315 kVA do ABB chế tạo: 315 – 22/0,4
Ví dụ 3.2. Yêu cầu chọn máy biến áp cho trạm biến áp nhà máy luyện kim
có phụ tải điện S
B
= 1200 (kVA) trong hai trường hợp: không biết số % phụ tải
loại 3 và biết phụ tải loại 3 là 20%.
GIẢI
Trạm cấp điện cho nhà máy luyện kim phải đặt 2 máy biến áp.
Khi không biết số phụ tải loại 3 của nhà máy, khi sự cố 1 máy biến áp,
máy còn lại phải cấp đủ công suất 1200 (kVA).
S
dmB
S
tt
≥
1,4
=
1200
= 857(kVA)
1,4
Chọn dòng 2 máy biến áp do Công tu thiết bị điện Đông Anh chế tạo,
công suất 1000 (kVA), 2x1000 – 22/0,4
Trường hợp khảo sát thống kê được tron gnhà máy có 20% phụ tải loại 3
(ví dụ nhà kho, nhà hành chính, phân xưởng sửa chữa…)
S
1
S
dmB
≥
1,4
=
80%.1200
1,4
= 685(kVA)
Chọn dùng 2 máy biến áp do Công ty thiết bị điện Đông Anh chế tạo,
công suất 750 (kVA), 2x750 – 11/0,4
So sánh hai phương án chọn máy:
Phương án chọn 2 máy 1000 (kVA) có lợi là khi 1 máy sự cố không phải
cắt điện phụ tải loại 3 nhưng có hại là vốn đầu tư lớn, hệ số tải nhỏ.
S
tt
K
1
=
dmB
=
1200
=
2000
0,6
Phương án chọn 2 máy 750 (kVA) có lợi là vốn đầu tư nhỏ, hệ só tải cao
S
tt
K
1
=
dmB
=
1200
=
1500
0,8
Tuy nhiên, khi có sự cố 1 máy, máy còn lại cho phép tải 1,4 sẽ phải cắt 1
lượng tải loại 3 là:
1200 – 1,4.750 = 150 (kVA)
Số % phải cắt:
38
Giáo Trình Cung Cấp Điện
h tt p: / /w w w .e b o o k .e d u .v n
1200
.100 = 12,5%
1500
Nghĩa là không cần cắt hết 20% phụ tải loại 1.
3.2. LỰA CHỌN MÁY CẮT ĐIỆN
Máy cắt điện, ký hiệu là MC là thiết bị đóng cắt mạch điện cao áp (trên
1000V). Ngoài nhiệm vụ đóng, cắt điện phụ tải phục vụ cho công tác vận hành,
máy cắt còn có chức năng cắt dòng điện ngắn mạch để bảo vệ các phần tử của
hệ thống cung cấp điện.
Máy cắt cũng được chế tạo nhiều chủng loại, nhiều kiểu cách, mẫu mã. Có
máy cắt ít dầu, máy cắt nhiều dầu, máy cắt không khí, máy cắt chân không, máy
cắt khí SF
6
.
Máy cắt hợp bộ (MCHB) là loại máy cắt chế tạo thành tủ, trong đó đặt sẵn
máy cắt và hai dao cách ly, loại máy dùng rất tiện lợi cho các trạm biến áp hoặc
trạm phân phối kiểu trong nhà.
Máy cắt phụ tải (MCPT) bao gồm dao cắt phụ tải dùng kết hợp với cầu
chì, trong đó dao cắt phụ tải dùng để đóng cắt dòng phụ tải còn cầu chì (CDPT -
CC) để cắt dòng ngắn mạch. Máy cắt phụ tải rẻ tiền hơn nhưng làm việc không
chắc chắn, tin cậy bằng máy cắt.
Máy cắt điện được chọn và kiểm tra theo các điều kiện ghi trong bảng
Bảng 3.1. CÁC ĐIỀU KIỆN CHỌN VÀ KIỂM TRA MÁY CẮT
Các điều kiện chọn và kiểm tra Điều kiện
Điện áp định mức (kV)
U
dmMC
≥ U
dmLĐ
Dòng điện định mức (A)
I
dmMC
≥ I
cb
Dòng cắt định mức (kA)
I
Cdm
≥ I
N
”
Công suất cắt định mức (MVA)
S
Cdm
≥ S
N
”
Dòng điện ổn định động (kA)
I
odđ
≥ i
xk
Dòng điện ổn định nhiệt (kA)
I
ođnh
≥ I
∞
.
t
qd
t
nh.dm
39
Giáo Trình Cung Cấp Điện h tt p: / /w w w .e b o o k .e d u .v n
Bảng 3.2. ĐIỀU KIỆN CHỌN VÀ KIỂM TRA MÁY CẮT PHỤ TẢI
Các điều kiện chọn và kiểm tra Điều kiện
Điện áp định mức (kV)
U
dmMC
≥ U
dmLĐ
Dòng điện định mức (A)
I
dmMC
≥ I
cb
Dòng ổn định động (kA)
I
odđ
≥ i
ck
Dòng ổn định nhiệt (kA)
I
ođnh
≥ I
∞
.
t
qd
t
nh.dm
Dòng điện định mức của cầu chì (A)
I
đmcc
≥ I
cb
Dòng cắt định mức của cầu chì (kA)
I
cđn
≥ I”
Công suất cắt định mức của cầu chì (MVA)
S
cđm
≥ S”
Trong 2 bảng trên:
U
đmLĐ
- điện áp định mức của lưới điện (kV)
I
cb
– dòng điện cưỡng bức, nghĩa là dòng điện làm việc lớn nhất đi qua
máy cắt, xác định theo sơ đồ cụ thể.
I
∞
, I” – dòng ngắn mạch vô cùng và siêu quá độ trong tính toán ngắn mạch
lưới cung cấp điện, coi ngắn mạch là xa nguồn, các dòng này bằng nhau và bằng
dòng ngắn mạch chu kỳ.
I
xk
– dòng điện ngắn mạch xung kích, là trị số tức thời lớn nhất của dòng
ngắn mạch.
I
xk
= 1,8. 2 I
N
S” – công suất ngắn mạch
S” = 3 U
tb
I”
t
nh. đm
– thời gian ổn định nhiệt định mức, nhà chế tạo cho tương ứng với
I
nh.đm
(I
ođnh
).
t
qđ
- thời gian quy đổi, xác định bằng cách tính toán và tra đồ thị. Trong
tính toán thực tế lưới trung áp, người ta cho phép lấy t
qđ
bằng thời gian tồn tại
ngắn mạch, nghĩa là bằng thời gian cắt ngắn mạch.
t
Vậy: I
cđm
= I
nh.dm
≥
c
t
nh.dm
40
Giáo Trình Cung Cấp Điện h tt p: / /w w w .e b o o k .e d u .v n
Các thiết bị điện có I
đm
> 1000 (A) không cần kiểm tra ổn định nhiệt.
Ví dụ 3.1. Trạm biến áp phân phối 1000 (kVA) – 22/0,4 (kV) cấp điện cho
khách sạn dùng máy cắt phụ tải (DCPT - CC) 22 (kV). Biết dòng ngắn mạch sau
cầu chì trung áp I” = 8 (kA), yêu cầu lựa chọn máy cắt phụ tải cho TBAPP.
GIẢI
Dòng cưỡng bức qua máy cắt chính là dòng định mức của biến áp với giả
thiết không cho biến áp quá tải thì I
qt
= 1,25I
dmB
(trạm 1 máy), I
qt
= 1,4I
dmB
(trạm
2 máy)
I
cb
= I
dmB
=
1000
3.22
= 26,27(A)
Chọn dùng dao cắt phụ tải của ABB kết hợp với bộ cầu chì ống của
Siemens có các thông số kỹ thuật ghi trong bảng
Bảng 3.3. THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA DAO CẮT PHỤ TẢI DO ABB
CHẾ TẠO
Loại dao cắt phụ
tải
U
dm
(kV) I
dm
(A) I
Nmax
(kA) I
N3s
(kA)
NPS 24 B1/A1 24 400 40 10
Bảng 3.4. THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA CẦU CHÌ ỐNG DO SIEMENS
CHẾ TẠO
Loại cầu chì ống U
dm
(kV) I
dm
(A) I
Nmax
(kA) I
N3s
(kA)
3GD1 406 4B 24 32 31,5 27
Căn cứ vào dòng ngắn mạch đã cho, lập bảng kiểm tra bộ DCTT – CC
Bảng 3.5. BẢNG KIỂM TRA DCTT – CC ĐÃ CHO
Các điều kiện chọn và kiểm tra Điều kiện
Điện áp định mức (kV)
U
dmMC
= 24 ≥ U
dmLĐ
= 22
Dòng điện định mức (A)
I
dmMC
= 400 ≥ I
cb
= 16,27
Dòng ổn định động (kA)
I
odđ
= 40≥ i
ck
= 2 .1,8.8 = 20,3
Dòng ổn định nhiệt (kA)
I
ođnh
= 10≥
I
∞
.
t
qd
= 8
t
nh.dm
0,8
3
= 4,13
41
Giáo Trình Cung Cấp Điện h tt p: / /w w w .e b o o k .e d u .v n
Dòng điện định mức của cầu chì (A)
I
đmcc
= 32 ≥ I
cb
= 26,27
Dòng cắt định mức của cầu chì (kA)
I
cđn
= 40 ≥ I” = 8
Công suất cắt định mức của cầu chì
(MVA)
S
cđm
= 3 .24.40 ≥ S” = 3 .8.23
3.3. LỰA CHỌN CẦU CHÌ, DAO CÁCH LY
Cầu chì là phần tử “yếu” nhất trong hệ thống cung cấp điện do người thiết
kế tạo ra nhằm cắt đứt mạch điện khi có dòng điện lớn quá trị số cho phép đi
qua. Vì thế chức năng của cầu chì là bảo vệ quá tải và ngắn mạch. Cần lưu ý là
dây chì chế tạo rất khó đồng nhất tiết diện và khó khử hết tạp chất nên làm việc
không được tin cậy lắm, không cắt dòng thật chính xác, vì thế chức năng chủ
yếu là bảo vệ ngắn mạch, cầu chì chỉ làm dự phòng bảo vệ quá tải cho áptômát
hoặc khởi động từ.
Dao cách ly (còn gọi là cầu dao) có nhiệm vụ chủ yếu là cách ly phần có
điện và phần không có điện tạo khoảng cách an toàn trông thấy phục vụ cho
công tác sửa chữa, kiểm tra, bảo dưỡng. Sở dĩ không cho phép dao cách ly đóng
cắt mạch khi đang mang tải vì không có bộ phận dập hồ quang. Tuy nhiên, có
thể cho phép dao cách ly đóng, cắt không tải biến áp khi công suất máy không
lớn (thường nhỏ hơn 1000 kVA)
Cầu chì và dao cách ly được chế tạo với mọi cấp điện áp.
Trong lưới cung cấp điện, cầu chì có thể dùng riêng rẽ, nhưng thường
dùng kết hợp với dao cách ly hoặc dao cắt phụ tải. Dao cách ly cũng có thể dùng
riêng rẽ, nhưng thường dùng kết hợp với máy cắt và cầu chì.
3.2.1. Lựa chọn dao cách ly, cầu chì cao áp
Trong lưới điện cao áp, cầu chì thường dùng ở các vị trí sau:
- Bảo vệ máy biến điện áp
- Kết hợp với dao cắt phụ tải thành bộ máy cắt phụ tải trung áp để bảo
vệ các đường dây.
Cầu chì được chế tạo nhiều loại, nhiều kiểu, ở điện áp trung phổ biến nhất
là cầu chì ống. Ở điện áp trung người ta còn dùng cầu chì tự rơi (CCTR) thay
cho bộ cầu dao - cầu chì (CD - CC).
42
Giáo Trình Cung Cấp Điện h tt p: / /w w w .e b o o k .e d u .v n
Trong lưới cung cấp điện trung và cao áp, dao cách ly ít dùng riêng rẽ,
thường dùng kết hợp.
- Kết hợp với máy cắt trong tủ máy cắt hoặc trong bộ MC – DCL
- Kết hợp với cầu chì trung áp đặt tại các trạm BAPP
Cầu chì và cầu dao cách ly trung, cao áp được chọn và kiểm tra theo các
điều kiện ghi trong bảng 3.6, 3.7.
Bảng 3.6. CÁC ĐIỀU KIỆN CHỌN VÀ KIỂM TRA DAO CÁCH LY
Các điều kiện chọn và kiểm tra Điều kiện
Điện áp định mức (kV)
U
dmDCL
≥ U
dmLĐ
Dòng điện định mức (A)
I
dmDCL
≥ I
cb
Dòng điện ổn định động (kA)
I
d.đ
≥ i
xk
Dòng điện ổn định nhiệt (kA)
I
nh.đm
≥ I
∞
.
t
qd
t
nh.dm
Bảng 3.7. CÁC ĐIỀU KIỆN CHỌN VÀ KIỂM TRA CẦU CHÌ
Các điều kiện chọn và kiểm tra Điều kiện
Điện áp định mức (kV)
U
dmCC
≥ U
dmLĐ
Dòng điện định mức (A)
I
dmCCL
≥ I
cb
Dòng cắt định mức (kA)
I
đm
≥ I”
Công suất cắt định mức (MVA)
S
cđm
≥ S”
Ví dụ 3.2. Trạm biến áp của một xã nông nghiệp đặt 1 máy biến áp 320
(kVA) điện áp 110/0,4 (kV), Biết rằng trạm được cấp điện từ TBATG 35/10
(kV) của huyện cách 3km bằng ĐDK – 10, dây AC – 35. Máy cắt dầu đường
dây là của Liên xô (cũ) đã mất Catalog. Yêu cầu chọn DCL – CC 10 (kV) cho
trạm.
GIẢI
Dòng điện lớn nhất qua dao cách ly và cầu chì chính là dòng quá tải máy
biến áp. Ở các máy biến áp cấp điện cho nông thôn, do non tải suốt ngày, buổi
tối có thể cho phép quá tải với k
rt
= 1,25.
43
Giáo Trình Cung Cấp Điện h tt p: / /w w w .e b o o k .e d u .v n
Dòng cưỡng bức qua DCL – CC là:
I
cb
= I
qtB
= 1,25I
dmB
= 1,25
320
3.10
= 27,75 (A)
Căn cứ vào I
cb
= 27,75 (A) chọn dao cách lý 3DC điện áp 12kV và cầu chì ống
3GD do Siemens chế tạo có các thông số kỹ thuật ghi trong bảng:
BẢNG CHỌN DAO CÁCH LY
Loại DCL U
dm
(kV) I
dm
(A) I
Nmax
(kA) I
N3
(kA)
3DC 12 400 40 10
BẢNG CHỌN CẦU CHÌ
Loại CC U
dm
(kV) I
dm
(A) I
Nmax
(kA) I
N3
(kA)
3GD1 - 120 - 2B 12 100 80 40
Để kiểm tra ổn định điện động dao cách ly cần tính trị số dòng ngắn mạch
xung kích: i
xk
= 1,8 2 I
N
= 1,8. 2 .1,9 = 4,79 (kA).
KẾT QUẢ KIỂM TRA DAO CÁCH LY
Các điều kiện chọn và kiểm tra Điều kiện
Điện áp định mức (kV)
U
dmDCL
=12 ≥ U
dmLĐ
= 10
Dòng điện định mức (A)
I
dmDCL
= 400 ≥ I
cb
= 27,75
Dòng điện ổn định động (kA)
I
d.đ
= 40 ≥ i
xk
= 4,79
Dòng điện ổn định nhiệt (kA)
I
nh.đm
= 10 ≥
I
∞
.
t
qd
t
nh.dm
=
1,9
0,8
3
BẢNG KẾT QUẢ KIỂM TRA CẦU CHÌ
Các điều kiện chọn và kiểm tra Điều kiện
Điện áp định mức (kV)
U
dmCC
= 12 ≥ U
dmLĐ
= 10
Dòng điện định mức (A)
I
dmCCL
= 100 ≥ I
cb
= 27,75
Dòng cắt định mức (kA)
I
đm
= 80 ≥ I” = 1,9
Công suất cắt định mức (MVA)
S
cđm
= 3 .12.80 ≥ S” = 3 .10,5.1,9
44
30 200
500
15 100
200
Giáo Trình Cung Cấp Điện h tt p: / /w w w .e b o o k .e d u .v n
3.3.2. Lựa chọn cầu dao, cầu chì hạ áp
Ở lưới hạ áp thường gọi dao cách ly là cầu dao. Người ta chế tạo cầu dao
1 pha, 2 pha, 3 pha với số cực khác nhau: 1 cực, 2 cực, 3 cực, 4 cực. Về khả
năng đóng cắt, cầu dao được chế tạo gồm hai loại:
- Cầu dao (thường, không tải) chỉ làm nhiệm cách ly, đóng cắt không
tải hoặc dòng nhỏ
- Cầu dao phụ tải làm nhiệm vụ cách ly và đóng cắt dòng phụ tải.
Cầu chì hạ áp cũng được chế tạo gồm 3 loại:
- Cầu chì thông thường (không làm nhiệm vụ cách ly, cắt tải).
- Cầu chì cách ly có một đầu cố định, 1 đầu mở ra được như dao cách ly
làm nhiệm vụ cách ly như cầu dao.
- Cầu chì cắt tải là cầu chì cách ly có thể đóng cắt dòng phụ tải như cầu
dao phụ tải.
Người ta cũng chế tạo bộ cầu dao – cầu chì theo loại:
- Bộ cầu dao – cầu chì thông thường
- Bộ cầu dao phụ tải - cầu chì
Bảng 3.5 chỉ ra ký hiệu, sơ đồ và chức năng của từng loại cầu dao, cầu chì hạ áp.
Cầu chì hạ áp được đặc trưng bởi 2 đại lượng:
I
dc
- dòng định mức của dây chảy cầu chì (A)
I
vỏ
- dòng định mức của vỏ cầu chì (bao gồm cả đế và nắp).
Khi lựa chọn cầu chì hạ áp phải lựa chọn cả I
dc
và I
vỏ
. Thường chọn I
vỏ
≥
I
dc
vài cấp để khi dây chảy đứt vì quá tải, ngắn mạch hoặc khi cần tăng tải ta chỉ
cần thay dây chảy chứ không cần thay vỏ. Ký hiệu đầy đủ cầu chì hạ áp cho trên
hình vẽ.
I
vo
(A)
I
dc
(A)
Hình 3.1. Ký hiệu đầy đủ cầu chì hạ áp và các ví dụ
Cũng cần lưu ý là:
Khi nói cầu chì 100 (A) phải hiểu cầu chì có I
vỏ
= 100 (A)
Khi nói bộ cầu dao - cầu chì 100 (A) phải hiểu là I
CD
= I
vỏCC
= 100 (A)
45
Giáo Trình Cung Cấp Điện h tt p: / /w w w .e b o o k .e d u .v n
Trong lưới hạ áp cầu chì và cầu dao thường được đặt khá xa nguồn
(TBAPP) vì thế dòng ngắn mạch qua chúng dù nhỏ, nên không cần kiểm tra các
đại lượng liên quan đến dòng ngắn mạch.
Bảng 3.8. CÁC LOẠI CẦU DAO, CẦU CHÌ HẠ ÁP
Loại Ký hiệu Chức năng
Cầu dao (dao cách
ly)
CD(DCL)
Cách ly, đóng cắt dòng
nhỏ
Cầu dao phụ tải
(dao cắt tải)
CDPT
Cách ly, đóng cắt dòng
phụ tải
Cầu chì
CC
Bảo vệ quá tải và ngắn
mạch
Cầu chì cách ly
CCCL
Bảo vệ quá tải ngắn
mạch, cách ly
Cầu chì cắt tải
CCCT
Bảo vệ quá tải và ngắn
mạch, Đóng cắt dòng
điện phụ tải
Bộ cầu dao - cầu
chì
CD - CC
Bảo vệ quá tải và ngắn
mạch, cách ly
Bộ cầu dao phụ tải
- cầu chì
CDPT - CC
Bảo vệ quá tải và ngắn
mạch, đóng cắt dòng
điện phụ tải
1. Lựa chọn cầu dao hạ áp
Cầu dao hạ áp được chọn theo 2 điều kiện:
U
dmCD
≥ U
dmLĐ
I
dmCD
≥ I
tt
Trong đó: U
dmCD
- điện áp định mức của cầu dao, thường chế tạo 220V,
230V, 250V, 380V, 400V, 440V, 500V, 690V.
U
dmLĐ
- điện áp định mức của lưới điện hạ áp, có trị số 220V
(điện áp pha), hoặc 380V (điện áp dây)
46
Giáo Trình Cung Cấp Điện h tt p: / /w w w .e b o o k .e d u .v n
Ngoài ra, còn phải chú ý đến số pha, số cực, khả năng cắt tải, trong nhà,
ngoài trời…
2. Lựa chọn cầu chì hạ áp
a) Trong lưới điện thắp sang, sinh hoạt
Cầu chì được chọn theo 2 điều kiện
U
dmCD
≥ U
dmLĐ
I
dc
≥ I
tt
Trong đó: U
dmCC
- điện áp định mức của cầu chì, chế tạo các cỡ điện áp như
với cầu dao.
cầu chì (A)
I
dc
– dòng điện định mức của dây chảy (A) nhà chế tạo cho
I
b
– dòng điện tính toán, là dòng lâu dài lớn nhất chạy qua dây chảy
- Với phụ tải 1 pha (ví dụ các thiết bị gia dụng)
I
tt
= I
dm
=
P
dm
U
pdm
cosϕ
Trong đó:
U
pdm
- điện áp pha định mức, bằng 220V
cosϕ - hệ số công suất
với đèn sợi đốt, bàn là, bếp điện, bình nóng lạnh, cosϕ = 1
với quạt, tủ lạnh, điều hoà, đèn tuýp, cosϕ = 0,8
với căn hộ gia đình cosϕ = 0,83
với lớp học dùng quạt + đèn sợi đốt cosϕ = 0,9
với lớp học dùng quạt + đèn tuýp cosϕ = 0,8
- Với phụ tải 3 pha:
I
tt
=
P
tt
3U
dm
cosϕ
Trong đó:
U
dm
- điện áp dây đinh mức, bằng 380V
cosϕ - lấy theo phụ tải
b) Trong lưới điện công nghiệp
Phụ tải chủ yếu của lưới công nghệp là các máy móc công cụ, các động
cơ. Sơ đồ cấp điện cho các động cơ giới thiệu trên hình vẽ.
47
Giáo Trình Cung Cấp Điện h tt p: / /w w w .e b o o k .e d u .v n
CCT
CC1
CC2
CC3
Đ
1
KĐT
Đ
2
KĐT
Đ
3
KĐT
Đ
4
KĐT
Hình 3.2. Cầu chì bảo vệ 1 động cơ (CC2, CC3),
bảo vệ 2 động cơ (CC1) và cả nhóm động cơ (CCT)
- Cầu chì bảo vệ 2, 3 động cơ
Trong thực tế, cụm 2, 3 động cơ nhỏ hơn hoặc 1 động cơ lớn cùng 1, 2
động cơ nhỏ ở gần có thể được cấp điện chung 1 đường dây và được bảo vệ
chúng bằng 1 cầu chì (như Đ
1
, Đ
2
trên hình 3.2)
Trường hợp này cầu chì được chọn theo 2 điều kiện sau:
n
I
dc
≥
∑
k
ti
I
dmi i=1
n −1
I
mmmax
+
∑
k
ti
I
dmi
I
dc
≥
1
α
α lấy theo tính chất của động cơ mở máy.
- Cầu chì tổng bảo vệ nhóm động cơ
Cầu chì tổng được chọn theo 3 điều kiện
I
dc
≥ I
tt
I
dc
≥
I
mm
α
Hai điều kiện trên là điều kiện chọn lọc, nghĩa là CTT chỉ chảy khi có
ngắn mạch trên thanh cái tủ điện, còn khi xảy ra ngăn smạch tại động cơ nào
hoặc dây dẫn nào thì chỉ cầu chì nhánh đó chảy, đảm bảo cho cả nhó không bị
mất điện. Muốn vậy, người ta quy ước phải chọn I
dc
của cầu chì tổng lớn hơn ít
nhất là 2 cấp so với I
dc
của cầu chì nhánh lớn nhất.
Ví dụ 3.3. Yêu cầu lựa chọn cầu chì bảo vệ bóng đèn sợi đốt 100 (W)
GIẢI
48
Giáo Trình Cung Cấp Điện h tt p: / /w w w .e b o o k .e d u .v n
thức:
Bóng đèn sợi đốt dùng điện áp 220V và cosϕ = 1, cầu chì chọn theo công
I
dc
≥ I
tt
=
P
tt
3U
dm
cosϕ
=
100
= 0,45A
220
Vậy chọn cầu chì hạ áp có I
dc
= 2A, I
vỏ
= 5A
3.4. LỰA CHỌN ÁPTÔMÁT
Áptômát là thiết bị đóng cắt hạ áp có chức năng bảo vệ quá tải và ngắn
mạch.
Do cơ ưu điểm hơn hẳn cầu chì là khả năng làm việc chắc chắn, tin cậy, an
toàn, đóng cắt đồng thời 3 pha và có khả năng tự động hoá cao nên áptômát mặc
dù có giá đắt hơn vẫn ngày càng được dùng rộng rãi trong lưới điện hạ áp công
nghiệp, dịch vụ cũng như lưới điện sinh hoạt.
Áptômát được chế ạo với điện áp khác nhau: 400V, 440V, 500V, 600V,
690V.
Người ta cũng chế tạo các loại áptômát 1 pha, 2 pha, 3 pha với số cực
khác nhau: 1 cực, 2 cực, 3 cực, 4 cực. Ký hiệu áptômát cho ở bảng dưới dây:
Ký
hiệu
Số cực 1 cực 1 cực +TT 2 cực 3 cực 3 cực + TT 4 cực
Ngoài áptômát thông thường, người ta còn chế tạo loại áptômát chống rò
điện. Áptômát chống rò tự động cắt mạch điện nếu dòng rò có trị số 30mA, hoặc
300mA tuỳ loại.
Áptômát được chọn theo 3 điều kiện:
U
dmA
≥ U
dmLĐ
I
dmA
≥ I
B
I
cđmA
≥ I
N
49
Giáo Trình Cung Cấp Điện h tt p: / /w w w .e b o o k .e d u .v n
Ví dụ 3.4. Yêu cầu chọn áptômát tổng cho căn hộ gia đình có công suất đặt
là 6kW.
GIẢI
Phụ tải tính táon căn hộ
P
tt
= k
đt.
P
đ
= 0,8.6 = 4,8 kW
Căn hộ dùng điện áp 220V, cosϕ = 0,85
I
B
=
4,8
0,22.0,85
= 25,66A
Có thể chọn áptômát 32A, ở đây dự phòng phát triển phụ tải, chọn
áptôtmát 1 pha G4CB 1040 do Clipsal chế tạo có I
dm
= 40A, I
cđm
= 6 kA.
3.4. LỰA CHỌN DÂY DẪN VÀ CÁP
3.4.1. Giới thiêu chung về các phương pháp và phạm vi áp dụng.
Có 3 phương pháp lựa chọn tiết diện dây dẫn và cáp.
1. Chọn tiết diện theo mật độ kinh tế của dòng điện
J
kt
(A/mm2) là số ampe lớn nhất trên 1mm
2
tiết diện chọn theo phương
pháp này sẽ có lợi về kinh tế.
Phương pháp chọn tiết diện dây theo J
kt
áp dụng với điện có điện áp U ≥
110kV, bởi vì trên lưới ngày không có thiết bị sử dụng điện trực tiếp đấu vào,
vấn đề điện áp không cấp bách, nghĩa là yêu cầu không chặt chẽ.
Lưới trung áp đô thị và xí nghiệp nói chung khoảng cách tải điện ngắn,
thời gian sử dụng công suất lớn cũng được chọn theo Jkt.
2. Chọn tiết diện theo điện áp cho phép ∆Ucp
Phương pháp lựa chọn tiết diện này lấy chỉ tiêu chất lượng điện làm điều
kiện tiên quyết. Chính vì thế nó được áp dụng để lựa chọn tiết diện dây cho lưới
điện nông thôn, thường đường dây tải điện khá dài, chỉ tiêu điện áp rất dễ bị vi
phạm.
3. Chọn dây dẫn theo dòng phát nóng lâu dài cho phép.
Phương pháp này tận dụng hết khả năng tải của dây dẫn và cáp, áp dụng
cho lưới hạ áp đô thị, công nghiệp và sinh hoạt.
Bảng 3.9. PHẠM VI ÁP DỤNG CÁC PHƯƠNG PHÁP LỰA CHỌN TIẾT
DIỆN DÂY DẪN VÀ CÁP.
Lưới điện J
kt
∆U
cp
I
cp
50
Giáo Trình Cung Cấp Điện h tt p: / /w w w .e b o o k .e d u .v n
Cao áp Mọi đối tượng - -
Trung áp Đô thị, công nghiệp Nông thôn -
Hạ áp - Nông thôn Đô thị, công
nghiệp
Tiết diện dù chọn theo phương pháp nào cũng phải thoả mãn các điều
kiện kỹ thuật sau đây:
∆U
bt
≤ ∆U
btcp
∆U
sc
≤ ∆U
sccp
I
sc
≤ I
cp
Trong đó:
∆U
bt
, ∆U
sc
– là tổn thất điện áp lúc đường dây làm việc bình thường và
khi ở đường dây bị sự cố nặng nề nhất (đứt 1 đường dây trong lộ kép, đứt đoạn
dây trong mạch kín).
∆U
btcp
, ∆U
sccp
- trị số ∆U cho phép lúc bình thường và sự cố.
với U ≥ 110kV: ∆U
btcp
= 10%U
đm
∆U
sccp
= 20%U
đm
Với U ≤ 35kV: ∆U
btcp
= 5%U
đm
∆U
sccp
= 10%U
đm
I
sc
, I
cp
– dòng điện sự cố lớn nhất qua dây dẫn và dòng điện phát nóng lâu
dài cho phép.
Ngoài ra, tiết diện dây dẫn đường dây trên không phải thoả mãn các điều
kiện độ bền cơ học và tổn thất vầng quang điện.
Riêng với cáp ở mọi cấp điện áp phải thoả mãn điều kiện ổn định nhiệt
dòng ngắn mạch.
F ≥ α.I
∞
. t
qd
Trong đó: α - hệ số, với nhôm α = 11, với đồng α = 6
t
qđ
- thời gian quy đổi, với ngắn mạch trung, hạ áp cho phép
lấy t
qđ
= t
c
(thời gian cắt ngắn mạch), thường t
c
= (0,5 ÷ 1)s.
3.4.2. Lựa chọn tiết diện theo J
kt
Trình tự lựa chọn tiết diện theo phương pháp này như sau:
51
Giáo Trình Cung Cấp Điện h tt p: / /w w w .e b o o k .e d u .v n
1. Căn cứ vào loại dây định dùng (dây dẫn hoặc cáp) và vật liệu làm dây
(nhôm hoặc đồng) và trị số T
max
tra bảng chọn trị số J
kt
.
Bảng 3.10. TRỊ SỐ J
kt
THEO T
max
VÀ LOẠI DÂY DẪN
Loại dây
T
max
(h)
<3000 3000 – 5000 >5000
Dây đồng 2,5 2,1 1,8
Dây A, AC 1,3 1,1 1
Cáp đồng 3,5 3,1 2,7
Cáp nhôm 1,6 1,4 1,2
Nếu đường dây cấp điện cho nhiều phụ tải có T
max
khác nhau thì xác định
trị số trung bình của T
max
theo biểu thức:
n
∑
S
i
T
maxi
n
∑
P
i
T
maxi
T =
i =1
≈
i =1
maxtb n
∑
S
i
i=1
n
∑
P
i
i=1
Trong đó: S
i
, P
i
– là phụ tải điện (phụ tải tính toán) của hộ tiêu thụ
2. Xác định trị số dòng điện lớn nhất chạy trên các đoạn dây
I
ij
=
S
ij
=
P
ij
n 3U
dm
n 3U
dm
cosϕ
Với n - số lộ đường dây (lộ đơn n = 1, lộ kép n = 2)
3. Xác định tiết diện kinh tế từng đoạn
I
F =
ij
ktij
J
ij
Căn cứ vào trị số F
ij
tính được, tra sổ tay tìm tiết diện tiêu chuẩn nhất nhất
bé hơn.
4. Kiểm tra tiết diện đã chọn theo các điều kiện kỹ thuật. Nếu không thoả
mãn phải nâng tiết diện lên 1 cấp và thử lại.
Ví dụ3.5: Yêu cầu lựa chọn dây dẫn cho đường dây từ 10kV cấp điện cho
2 xí nghiệp như hình vẽ. Các số liệu phụ tải cho trong bảng.
Phụ tải S (kVA) cosϕ T
max
(h)
Xí nghiệp 1 2000 0,8 5200
Xí nghiệp 2 1000 0,7 4000
52
Giáo Trình Cung Cấp Điện h tt p: / /w w w .e b o o k .e d u .v n
A
4km
1
3km
2
Hình 3.3. Đường dây 10kV cấp điện cho 2 xí nghiệp
GIẢI
Vì đường dây cấp điện cho xí nghiệp (có chiều dài ngắn, T
max
lớn) chọn
tiết diện theo J
kt
, dây AC.
T
maxtb
=
2000.5200 + 1000.4000
= 4800(h )
2000 + 1000
Từ T
max
= 4800h và dây AC tra bảng có J
kt
= 1,1 (A/mm
2
)
Trị số dòng điện trên các đoạn:
I
12
=
S
2
=
3U
dm
1000
3.10
= 57,8(A )
I
(
P
1
+ P
2
)
+
(
Q
1
+ Q
2
) (
1600 +
700
)
+
(
1200 +
710
)
86,4(A)
A1
=
2 2
=
2 3.U
dm
2 2
=
2 3.10
Tiết diện kinh tế mỗi đoạn:
F
12
F
A1
=
57,8
= 52,5(mm
2
)
1,1
=
86,4
= 78,5(mm
2
)
1,1
Tra bảng tiết diện tiêu chuẩn chnj dây gần nhất bé hơn
Đoạn 12 chọn AC – 50 có x
o
= 0,65 (Ω/km); r
o
= 0,368 (Ω/km)
Đoạn A1 chọn 2AC – 70 có x
o
= 0,46 (Ω/km); r
o
= 0,36 (Ω/km)
Tổn thất điện áp lớn nhất lúc bình thường (không dây nào bị đứt)
∆U
max
= ∆U
A12
= ∆U
A1
+ ∆U
12
∆U
max
=
(1600 + 700)0,46 + (1200 +
710)0,36
+
2.10
700.0,64 + 710.0,368
10
= 561,8(V )
∆U
max
= 561,8V > ∆U
btcp
= 5%U
dm
= 500V
Cần tăng tiết diện đoạn A1 lên 95mm
2
có x
o
= 0,33 (Ω/km); r
o
= 0,34 (Ω/km)
∆U =
(1600 + 700)0,33 + (1200 + 710)0,34
+
700.0,64 + 710.0,368
=
494,5(V)
max
2.10 10
∆U
max
= 494,5V < ∆U
btcp
= 5%U
dm
= 500V
53
U F.U
Giáo Trình Cung Cấp Điện h tt p: / /w w w .e b o o k .e d u .v n
đôi.
Khi sự cố một dây trên dây kép A1, dòng điện trên đường còn lại tăng gấp
I
sc
= 2I
A1
= 2.86,4 =172,8A
I
sc
= 172,8A < I
cp
= 325A
Vậy chọn dây dẫn cho toàn bộ đường dây như sau:
Đoạn A1: 2AC – 95
Đoạn 12: AC – 50
3.4.3. Chọn tiết diện dây dẫn theo ∆U
cp
Xuất phát từ nhận xét: khi tiết diện dây dẫn thay đổi thì điện trở thay đổi
theo còn điện kháng rất ít thay đổi, tra sổ tay thấy x
o
(Ω/km) có giá trị x
o
= 0,33
÷ 0,45 bất kể cỡ dây dẫn và khoảng cách giữa các pha. Vì thế cho một trị số x
o
ban đầu nằm trong khoảng giá trị trên thì sai số là không lớn.
Tổn thất điện áp được xác định theo biểu thức đã biết
∆U =
PR + QX
=
U
dm
Khi cho giá trị x
o
tính được:
PR
U
dm
+
QX
U
dm
= ∆U′ + ∆U′′
∆U′′ =
QX
Ql
= x
o
Từ đây xác định được
U
dm
U
dm
∆U’ = ∆U
cp
- ∆U”
PR P.ρ.l
Mặt khác ∆U
′
= = x
o
dm dm
P.ρ.l
Suy ra: F =
o
∆U′.U
dm
Vậy trình tự xác định tiết diện dây theo phương pháp này như sau:
1. Cho một trị số lân cận 0,4 (Ω/km), trường hợp tổng quát đường dây n tải,
tính được:
∆U′′ =
x
o
U
dm
n
∑
Q
ij
.l
i =1
2. Xác định thành phần ∆U’:
∆U’ = ∆U
cp
- ∆U”
3. Xác định tiết diện tính toán theo ∆U
cp
54
F
Giáo Trình Cung Cấp Điện h tt p: / /w w w .e b o o k .e d u .v n
ρ
=
o
∑
∆U
′
.U
dm
P.l
Chọn tiết diện tiêu chuẩn gần nhất lớn hơn,
4. Kiểm tra lại tiết diện đã chọn theo các tiêu chuẩn kỹ thuật
Trong các công thức trên:
Q(kVAr), P(kW), l(km), ∆U’(V), U
đm
(kV)
Ví dụ 3.6. ĐDK – 10 kV cấp điện cho 2 phụ tải (hình vẽ). Cho biết tổn
thất điện áp cho phép từ điểm rẽ A đến phụ tải 2 là 3%U
đm
. Yêu cầu xác định
tiết diện dây dẫn cho đường dây.
A
5km
1
3km
2
400∠0,8 kVA 200∠0,8 kVA
Hình 3.4. Đường dây cấp điện cho 2 phụ tải
GIẢI
Dây được chọn theo ∆U
cp
, loại dây AC
Chọn x
o
= 0,35 (Ω/km),
∆U′ =
0,35
[(400.0,6 + 200.0,65).5 + 200.0,6.3] = 75,6(V)
10
∆U’ = 3%U
đm
- ∆U” = 300 – 75,6 = 224,4 (V)
Tiết diện tính toán:
F =
31,5
10.224,4
[(400.0,8 + 2 0 0.0,8)5 + 2 0 0.0,8.3] = 40,43mm
2
Chọn tiết diện tiêu chuẩn 50mm
2
→ AC – 50
Kiểm tra lại:
Tra sổ tay với dây AC – 50, treo trên đỉnh tam giác đều cách 2m có x
o
= 0,393
(Ω/km); r
o
= 0,64 (Ω/km).
A
3,2 + j1,965(Ω)
1
1,92 + j1,179(Ω)
2
320 + j240(Ω) 160 + j120(Ω)
Hình 3.5. Sơ đồ thay thế đường dây 10kV
Z
A1
= 064.5 + j0,393.5 = 3,2 + j1,965 (Ω)
Z
12
= 064.3 + j0,393.3 = 1,92 + j1,179 (Ω)
55
Giáo Trình Cung Cấp Điện h tt p: / /w w w .e b o o k .e d u .v n
∆U =
(320 + 160)3,2 + (240 + 120)1,965
+
160.1,192 + 120.1,179
=
269,2(V)
A12
10 10
∆U
A12
= 269,2V < ∆U
cp
= 300V
Vậy chọn dây AC – 50 cho toàn tuyến là hợp lý.
Công thức xác định tiết diện theo I
cp
rất đơn giản
K
1
K
2
I
cp
≥ I
tt
(*)
Trong đó:
K
1
- hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ kể đến sự chênh lệch nhiệt độ môi trường
chế tạo và môi trường đặt dây, tra sổ tay.
K
2
- hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ, kể đến số lượng cáp đặt chung một rãnh,
tra sổ tay.
I
cp
– dòng phát nóng cho phép, nhà chế tạo cho ứng với từng loại dây,
từng tiết diện dây, tra sổ tay.
I
tt
– dòng điện làm việc lớn nhất (dài hạn) qua dây.
Tiết diện dây sau khi chọn theo (*) phải thử lại mọi điều kiện kỹ thuật,
ngoài ra còn phải kiểm tra điều kiện kết hợp với các thiết bị bảo vệ.
Nếu bảo vệ bằng cầu chì:
I
dc
≥
K
1
K
2
I
cp
α
α = 3 với mạch động lực (cấp điện cho các máy)
α = 0,8 với mạch sinh hoạt
Nếu bảo vệ bằng áptômát
1,25I
dmA
≥
K
1
K
2
I
cp
1,5
Với 1,25I
dmA
là dòng khởi động nhiệt (I
kđ.nh
) của áptômát, trong đó 1,25 là hệ số
cắt quá tải của áptômát.
Ví dụ 3.7. Yêu cầu lựa chọn dây dẫn cấp điện cho động cơ máy mài có số liệu
kỹ thuật cho theo bảng dưới dây, biết rằng dây dẫn đi chung một rãnh với 5 dây
khác, nhiệt độ môi trường +30
o
C, dây được bảo vệ bằng cầu chì có I
dc
= 50A.
Động cơ P
đm
(kW) cosϕ k
mm
η
Máy mài 10 0,8 5 0,9
56
GIẢI
Dòng điện lâu dài lớn nhất qua máy mài là dòng định mức:
Giáo Trình Cung Cấp Điện h tt p: / /w w w .e b o o k .e d u .v n
I
tt
= I
dmD
=
10
3.0,38.0,8.0,9
= 21,125A
Tra bảng chọn cáp đồng 4 lõi PVC (3.2,5 + 1.2,5) có I
cp
= 36A
Từ nhiệt độ môi trường tra sổ tay có K
1
= 0,94
Với 6 cáp đi chung một rãnh tra sổ tay có K
2
= 0,75.
K
1
K
2
I
cp
= 0,94.0,75.36 = 25,38A > 21,125A
Thử lại điều kiện kết hợp cầu chì bảo vệ:
K
1
K
2
I
cp
= 25,38A >
I
dc
3
=
50
3
= 16,67A
Không cần kiểm tra ∆U vì đường dây ngắn.
Không cần kiểm tra ổn định nhiệt dòng ngắn mạch vì xa nguồn.
BÀI TẬP CHƯƠNG 3
Bài tập 1. Yêu cầu lựa chọn bộ CD – CCT và các cầu chì nhánh đặt trong tủ
động lực cấp điện cho một nhóm máy công cụ có các số liệu cho trong bảng
dưới đây
Động cơ P
đm
(kW) cosϕ K
mm
K
t
η
Máy mài 12 0,8 5 0,8 0,9
Máy khoan 7,5 0,8 5 0,8 0,9
Máy tiện 1 5 0,8 5 0,8 0,9
Máy tiện 2 4 0,8 5 0,8 0,9
Quạt gió 1,7 0,8 5 0,8 0,9
Bài tập 2. Cho một đường dây 10kV cấp điện cho phụ tải cho trên hình vẽ. Biết
khoảng cách trung bình giữa các pha là 1m. Yêu cầu lựa chọn tiết diện dây dẫn
theo J
kt
.
A
3km
1
2km
800∠ 0,6(kVA)
2
500∠
0,8(kVA)
2km
3
200∠ 0,8(kVA)
Bài tập 3. Một đường dây 10kV câp điện cho 3 phụ tải (hình vẽ), biết khoảng
cách trung bình giữa các pha là 0,8.Yêu cầu lựa chọn tiết diện dây dẫn theo hao
tổn điện áp cho phép. ∆U
cp
= 5%.
A
3km
1
4km
2
6km
3
20∠ 0,8(kVA)
18∠
0,85(kVA)
15∠ 0,8(kVA)
57
Giáo Trình Cung Cấp Điện h tt p: / /w w w .e b o o k .e d u .v n
Chương 4. NÂNG CAO HỆ SỐ CÔNG SUẤT
4.1. HỆ SỐ CÔNG SUẤT VÀ Ý NGHĨA CỦA VIỆC NÂNG CAO HỆ SỐ
CÔNG SUẤT
4.1.1. Khái niệm chung
Điện năng là năng lượng chủ yếu của các xí nghiệp. Các xí nghiệp này
tiêu thụ khoảng 70% lượng điện năng xản xuât ra. Vì thế vấn đề sử dụng hợp lý
và tiết kiệm điện năng trong các xí nghiệp có ý nghĩa rất lớn.
Về mặt sản xuất điện năng, vấn đề đặt ra là phải tận dụng hết khả năng của
cá nhà máy để sản xuất ra được nhiều điện năng, đồng thời về mặt dùng điện
phải hết sức tiết kiệm điện năng, giảm tổn thất điện năng đến mức thấp nhất,
phấn đấu để 1kWh điện năng ngày càng làm ra nhiều sản phẩm hoặc chi phí
điện năng trên một đơn vị sản phẩm ngày càng giảm.
Tính toán trong toàn hệ thống điện, tổn thất điện năng trong quá trình
truyền tải và phân phối chiếm khoảng 10 ÷ 15%, trong đó tổn thất điện năng cho
mạng 1 ÷ 10kV (mạng điện xí nghiệp) chiếm tới 64,4% tổng tổn thất điện năng.
Nguyên nhân là mạng điẹn xí nghiệp thường dùng điện áp tương đối thấp,
đường dây tài và phân tán gây ra tổn thất lớn. Vì thế các biện pháp tiết kiệm điện
năng trong xí nghệp có ý nghĩa rất quan trọng không những có lợi cho bản than
xí nghiệp mà còn có lợi cho nền kinh tế quốc dân.
Hệ số cosϕ là một chỉ tiêu để đánh giá xí nghiệp dùng điện có hợp lý và
tiết kiệm không. Do đó nhà nước ban hành các chính sách khuyến khích các xí
nghiệp nâng cao hệ số cosϕ . Hệ số cosϕ của các xí nghiệp nói chung là thấp
khoảng 0,6 ÷ 0,7%, chúng ta phải phấn đấu để nâng cao hệ số cosϕ lên 0,9.
Tiết kiệm điện năng và nâng cao hệ số cosϕ không phải là biện pháp tạm
thời đối phó mà là biện pháp lâu dài với mục đích phát huy hiệu quả cao nhất
trong quá trình truyền tải, phân phối và sử dụng điện năng.
4.1.2. Các biện pháp tiết kiệm điện năng
- Tạo thói quen tắt các thiết bị điện khi ra khỏi phòng
- Bảo trì tốt các thiết bị điện
Đối với thiết bị điện, các động cơ điện phải được bảo đưỡng theo định kỳ
58
Giáo Trình Cung Cấp Điện h tt p: / /w w w .e b o o k .e d u .v n
Đối với thiết bị chiếu sáng phải thường xuyên lau chùi bụi bẩn bám vào
bề ngoài để tăng hiệu quả phát sáng.
- Nâng cao hệ số cosϕ
- Sử dụng các thiết bị điện có hiệu suất cao: đèn compact, động cơ điện
có hiệu suất cao.
4.1.3. Ý nghĩa của việc nâng cao hệ số cosϕ
4.1.3.1 Các định nghĩa của việc nâng cao hệ số cosϕ
* Hệ số cosϕ tức thời: là hệ số công suất tại một thời điểm nào đó đo
được nhờ dụng cụ đo cosϕ hoặc nhờ dụng cụ đo công suất, điện áp.
cosϕ =
P
3.U .
I
Do phụ tải luôn biến đổi nên cosϕ tức thời luôn biến đổi. Vì thế hệ số
cosϕ thức thời không có giá trị trong tính toán.
* Hệ số cosϕ trung bình: là hệ số cosϕ trong một khoảng thời gian nào
đó (một ca, một ngày đem, một tháng…)
cosϕ = co sartg
Q
tb
P
tb
Hệ số cosϕ dùng để đánh giá mức độ sử dụng điện tiết kiệm và hợp lý của
xí nghiệp.
* Hệ số cosϕ tự nhiên: là hệ số cosϕ
tb
tính cho cả năm khi không có thiết
bị bù. Hệ số cosϕ tự nhiên dùng làm căn cứ để tính toán, nâng cao hệ số công
suất bù và công suất phản kháng.
4.1.3.2. Ý nghĩa của việc nâng cao hệ số cosϕ
Nâng cao hệ số cosϕ là một trong những biện pháp quan trọng để tiết
kiệm điện năng. Phần lớn các thiết bị điện đều sử dụng công suất phản kháng Q
và công suất tác dụng P. Những thiết bị tiêu thụ nhiều công suất phản kháng là:
- Động cơ không đồng bộ: chúng tiêu thụ khoảng 60 ÷ 65% tổng công
suất phản kháng của mạng.
- Máy biến áp tiêu thụ khoảng 20 ÷ 25%
- Đường dây trên không, điện kháng và các thiết bị khác tiêu thụ
khoảng 10%.
59
Giáo Trình Cung Cấp Điện h tt p: / /w w w .e b o o k .e d u .v n
Công suất tác dụng P là công suất biến thành cơ năng hoặc nhiệt năng
trong các thiết bị bù điện.
Công suất phản kháng: là công suất từ hoá trong các máy điện xoay chiều,
nó không sinh ra công. Quá trình trao đổi công suất phả kháng giữa máy điện và
hộ dùng điện là một quá trình dao động. Mỗi kỳ của dòng điện Q đổi chiều 4
lần, giá trị trung bình trong một nửa chu kỳ của dòng điện bằng không. Cho nên
việc tạo ra công suất phản kháng không đòi hỏi tiêu tốn năng lượng của lđộng cơ
sơ cấp quay máy phát điện. Mặt khác công suất phản kháng cung cấp cho các hộ
tiêu thụ không nhất thiết phải lấy từ nguồn. Vì vậy để tránh việc truyền tải một
lượng công suất phản kháng lớn trên đường dây, người ta đặt gần các hộ tiêu thụ
các thiết bị sinh ra Q (tụ bù, máy bù đồng bộ) để cung cấp trực tiếp cho phụ tải.
Làm như vậy gọi là bù công suất phản kháng. Khi bù công suất phản kháng thì
góc lệch pha là:
ϕ = artg
Q
P
Khi lượng P không đổi nhờ có bù công suất phản kháng lượng Q truyền
tải trên đường dây giảm → ϕ giảm → cosϕ tăng.
Hệ số cosϕ tăng sẽ đưa đến hiệu quả sau:
- Giảm được tổn thất công suất trên mạng điện
P
2
+ Q
2
P
2
Q
2
∆P =
U
2
R = R + R = ∆P
(P )
+ ∆Q
(Q )
U
2
U
2
Khi Q giảm sẽ giảm được ∆P
(Q)
- Giảm được tổn thất điện áp trong mạng điện
∆U =
P +
Q
U
(R + X) =
P
R
U
+
QX
U
= ∆U
(p )
+ ∆U
(Q )
Khi Q truyền tải trên đường dây giảm thì ∆U
(Q)
giảm.
- Tăng khả năng truyền tải của đường dây và máy biến áp. Khả năng
truyền tải của đường dây và máy biến áp phụ thuộc vào điều kiện phát nóng tức
là phụ thuộc vào I
CP
. Dòng điện truyền atải trong dây dẫn và trong máy biến áp
được tính theo công thức:
I =
S
=
3U
P
2
+ Q
2
3U
60
Giáo Trình Cung Cấp Điện h tt p: / /w w w .e b o o k .e d u .v n
Biểu thức trên cho ta thấy nếu ở cùng một điều kiện phát nóng của dây
dẫn và của máy biến áp, chúng ta có thể tăng khả năng truyền tải công suất tác
dụng P của chúng bằng cách giảm công suất Q.
Vì những lý do trên mà việc nâng cao hệ số cosϕ, bù công suất phản
kháng đã trở thành vấn đề quan trọng cần phải quan tâm đúng mức khi thiết kế
cũng như vận hành hệ thống cung cấp điện.
4.2. CÁC BIỆN PHÁP NÂNG CAO HỆ SỐ cosϕ TỰ NHIÊN
Nâng cao hệ số cosϕ tự nhiên là tìm các biện pháp để các hộ dùng điện
giảm bớt được lượng công suất phản kháng Q như: áp dụng các quá trình công
nghệ tiên tiến, sử dụng hợp lý các thiết bị điện.
Như vậy nâng cao hệ số cosϕ tự nhiên rất có lợi vì đưa lại hiệu quả kinh
tế mà không phải đặt thêm các thiết bị bù. Vì thế ki xét đến các vấn đề nâng cao
hệ số cosϕ bao giờ cũng xét đến cá biện pháp nâng cao hệ số cosϕ tự nhiên
trước sau đó mới xét đến biện pháp bù.
1. Thay đổi và cải tiến quy trình công nghệ để các thiết bị làm việc ở chế
độ hợp lý nhất.
Căn cứ vào điều kiện cụ thể cần sắp xếp quy trình công nghệ một cách
hợp lý nhất. Việc giảm bớt các động tác, những nguyên công thừa và áp dụng
các biện pháp gia công tiên tiến… đều đưa đến hiệu quả tiết kiệm điện năng
giảm bớt điện năng tiêu thụ cho một đơn vị sản phẩm. Trong các xí nghiệp, các
thiết bị công suất lớn thường là nơi tiêu thụ nhiều điện năng. Vì thế nghiên cứu
để các thiết bị vận hành ở chế độ kinh tế và tiết kiệm điện nhất.
Ví dụ: ở các nhà máy cơ khí, máy nén khí thường tiêu thụ khoảng 30 ÷
40% điện năng cung cấp toàn nhà máy. Vì vậy việc định ở chế độ vận hành hợp
lý cho máy nén khí có ảnh hưởng lớn đến vấn đề tiết kiệm điện năng. Qua kinh
nghiệm vận hành khi hệ số của máy nén khí xấp xỉ bẳng 1 thì điện năng tiêu hao
cho một đơn vị sản phẩm sẽ giảm tới mức thối thiểu. Vì vậy cần bố trí cho các
máy nén khí luôn làm việc ở chế độ đầy tải, lúc phụ tải của xí nghiệp nhỏ có thể
cắt bớt máy nén khí.
2.Thay thế động cơ không đồng bộ làm việc non tải bằng động cơ có công
suất nhỏ hơn
Khi làm việc động cơ không đồng bộ tiêu thụ lượng công suất phản kháng
bằng:
61
pt
° ü
Giáo Trình Cung Cấp Điện h tt p: / /w w w .e b o o k .e d u .v n
Q = Q
O
+ (Q
dm
− Q
o
).k
2
Trong đó: Q
o
– lúc động cơ làm việc không ‘tải
Q
dm
– công suất phản kháng lúc động cơ làm việc ở chế độ
định mức
K
pt
- hệ số phụ tải
Công suất phản kháng Q
o
= (60 ÷ 70)% Q
dm
Hệ số công suất của động cơ được tính theo công thức sau:
cosϕ =
P
=
S
P
=
P
2
+ Q
2
1
2
"
Q
ü
1 +
" ü
⇒ cosϕ =
"
°
P
ü
1
2
(*)
2
ü
+
"
Q
0
+ (Q
dm
− Q
O
).k
pt
ü
1
"
P
dm
ü
Biểu thức (*) cho ta thấy: nếu động cơ làm việc non tải thì cosϕ sẽ thấp.
Ví dụ: Nếu đông cơ có k
pt
= 1 thì cosϕ = 0,8
K
pt
= 0,3 thì cosϕ = 0,51
Nhận xét: thay thế động cơ làm việc non tải bằng động cơ có công suất
nhỏ hơn sẽ tăng hệ số mang tải do đó nâng cao được hệ số cosϕ .
Điều kiện kinh tế cho phép thay thế động cơ đó là việc thay thế động cơ
phải giảm được công suất tác dụng trong mạng và trong động cơ. Nếu đảm bảo
được điều kiện trên thì việc thay thế động cơ mới có lợi.
- Nếu k
pt
< 0,45 thì việc thay thế bao giờ cũng có lợi
- Nếu 0,45 < k
pt
< 0,7 thì phải so sánh kinh tế kỹ thuật mới xác định
được việc thay thế động cơ có lợi hay không.
Điều kiện kỹ thuật cho phép thay thế động cơ là: việc thay thế phải đảm
bảo nhiệt, đảm bảo điều kiện mở máy và làm việc ổn đinh.
3. Giảm điện áp của những động cơ làm việc non tải.
Biện pháp này được dùng khi không có điều kiện thay thế động cơ làm
việc non tải bằng động cơ có công suất nhỏ hơn.
Trong thực tế người ta thường dùng các biện pháp sau đây để giảm điện
áp đặt vào động cơ làm việc non tải:
- Đổi nối dây quấn Stato từ ∆ → Y. Khi thay đổi dây quấn từ tam giác
sang sao thì điện áp đặt lên một pha của động cơ sẽ giảm đi 3 lần, do đó cosϕ
62
Giáo Trình Cung Cấp Điện h tt p: / /w w w .e b o o k .e d u .v n
và hiệu suất của động cơ cũng tăng lên. Đồng thời mômen cực đại của động cơ
sẽ giảm đi 3 lần so với trước vì vậy phải kiểm tra lại khả năng mở máy và điều
kiện làm việc ổn định của động cơ. Biện pháp này thường dùng cho các động cơ
có điện áp nhỏ hơn 1000V và k
pt
nằm trong khoảng 0,35 ÷ 0,4.
- Thay cách phân nhóm của dây quấn stato. Biện pháp này thường được
dùng với động cơ có công suất lớn và có nhiều mạch nhánh song song trong một
pha. Biện pháp này khó thực hiện vì phải tháo động cơ ra mới thay đổi được
cách đấu các cuộn dây của stato.
- Thay đổi đầu phân áp của máy biến áp để hạ thấp điện áp của mạng
điện phân xưởng. Biện pháp này chỉ được thực hiện khi tất cả các động cơ trong
phân xưởng đều làm việc ở chế độ non tải và phân xưởng không có các thiết bị
yêu cầu cao về mức điện áp. Trong thực tế biện pháp này ít được sử dụng.
4. Hạn chế động cơ chạy không tải
Biện pháp này được thực hiện theo hai hướng:
- Vận động công nhân hợp lý hoá các thao tác, hạn chế đến mức thấp
nhất thời gian máy chạy không tải.
- Đặt bộ hạn chế chạy không tải trong sơ đồ khống chế động cơ. Thông
thường nếu động cơ chạy không tải quá thời gian chỉnh định nào đó thì động cơ
bị ngắt ra khỏi mạng điện.
5. Dùng động cơ đồng bộ thay thế động cơ không đồng bộ
Vì động cơ đồng bộ có một số ưu điểm rõ rệt sau đây so với động cơ
không đồng bộ.
- Hệ số công suất cao, khi cần có thể làm việc ở chế độ quá kích thích
để trở thành máy bù cung cấp công suất phản kháng cho mạng.
- Mômen quay tỉ lệ bậc nhất với điện áp, vì vậy ít phụ thuộc vào phụ tải
do đó năng suất làm việc của máy cao hơn.
Khuyết điểm: cấu tạo phức tạp, giá thành cao. Vì vậy động cơ đồng bộ chỉ
chiếm khoảng 20%.
6. Nâng cao chất lượng sửa chữa động cơ
Do chất lượng sửa chữa động cơ không tốt nên sau khi sửa chữa tính năng
của động cơ thường kém hơn trước: tổn thất trong động cơ tăng lên, hệ số cosϕ
giảm… Vì vậy cần chú ý đến khâu nâng cao chất lượng sửa chữa động cơ góp
phần cải thiện vấn đề hệ số cosϕ của xí nghệp.
63
Giáo Trình Cung Cấp Điện h tt p: / /w w w .e b o o k .e d u .v n
4.3. CÁC BIỆN PHÁP NÂNG CAO HỆ SỐ cosϕ NHÂN TẠO
4.3.1. Khái quát
Bằng cách đặt các thiết bị bù ở gần các hộ tiêu thụ để cung cấp công suất
phản kháng, ta giảm được công suất phản kháng truyền tải trên đường dây và do
đó cosϕ của mạng tăng lên. Biện pháp bù không giảm được công suất phản
kháng của cá hộ mà chỉ giảm được công suất phản kháng truyền tải. Vì vậy sau
khi thực hiện các biện pháp nâng cao hệ số cosϕ tự nhiên mà vẫn không đạt yêu
cầu thì mới xét đến các biện pháp bù.
Cần chú ý thêm bù công suất phản kháng Q ngoài mục đích là nâng cao hệ
số công suất cosϕ để tiết kiệm điện, nó còn có tác dụng không kém phần quan
trọng là điều chỉnh và ổn định điện áp cung cấp.
Bù công suất phản kháng đưa lại hiệu quả kinh tế nhưng tốn kém thêm về
mua sắm thiết bị bù và chi phí vận hành cho chúng. Vì vậy quyết định phương
án bù phải dựa trên có sở tính toán và so sánh kinh tế, kỹ thuật.
4.3.2. Chọn các thiết bị bù
1. Tụ điện
Là loại thiết bị điện tĩnh, làm việc với dòng điện vượt trước định áp có thể
sinh ra công suất phản kháng cung cấp cho mạng.
* Ưu điểm:
- Tổn thất công suất bé, không có phần tử quay nên lắp ráp bảo quản dễ
dàng
- Tụ điện được chế tạo thành từng đơn vị công suất nhỏ, vì thế có thể
tuỷ theo sự phát triển của phụ tải trong quá trình sản xuất là chúng ta ghép dần
tụ điện vào mạng do đó hiệu suất sử dụng cao và không phải bỏ nhiều vốn đầu
tư ngay một lúc.
* Nhược điểm:
- Rất nhạy cảm với điệnáp đặt lên tụ: Q
c
= 3U
2
.ω.C.10
-3
- Tụ điện có cấu tạo kém chắc chắn, dễ bị phá hỏng khi bị ngắn mạch.
Khi điện áp tăng lên 110%U
đm
thì tụ điện bị chọc thủng.
- Khi đóng tụ điện vào mạng sẽ có dòng điện xung, còn khi ngắt tụ ra
khỏi mạng trên cực của tụ điện vẫn còn điện áp dư có thể gây nguy hiểm cho
ngưới vận hành.
64
Giáo Trình Cung Cấp Điện h tt p: / /w w w .e b o o k .e d u .v n
* Ứng dụng:
Tụ điện được sử dụng rất rộng rãi trong các xí nghiệp có công suất trung
bình và nhỏ. Thông thường nếu dung lượng bù ≤ 5000kVr thì người ta dùng tụ,
còn dụng lượng > 5000kVr thì phải so sánh giữa dùng tụ và máy bù đồng bộ.
2. Máy bù đồng bộ
Là một động cơ đồng bộ làm việc ở chế độ không tải. Do không có phụ
tải nên máy bù đồng bộ được chế tạo gọn nhẹ và rẻ hơn máy máy bù cùng công
suất. Ở chế độ quá kích thích mày bù đồng bộ sản xuất ra công suất phản kháng
cho mạng. còn ở chế độ thiếu kích thích máy bù là thiết bị rất tốt để điều chỉnh
điện áp trong mạng.
* Nhược điểm:
- Giá thành cao
- Máy bù có phần tử quay nên lắp ráp, bảo quản, vận hành khó khăn.
* Ứng dụng:
- Được sử dụng ở những nơi quan trọng hoặc những nơi tập trung với
lượng bù lớn.
3. Đồng cơ không đồng bộ dây quấn được đồng bộ hoá
Khi cho dòng điện một chiều vào rôto, động cơ sẽ làm việc như động cơ
đồng bộ và sinh ra công suất phản kháng.
* Nhược điểm:
Hao tổn công suất khá lớn, khả năng quá tải lớn vì vậy động cơ chỉ làm
việc ở 75% công suất định mức.
* Ứng dụng:
Động cơ không đồng bộ dây quấn được đồng bộ hoá rất ít được sử dụng.
Ngoài ra có thể tạo ra công suất phản kháng bằng cách:
- Dùng động cơ đồng bộ làm việc ở chế độ quá kích thích
- Dùng máy phát làm việc ở chế độ bù.
4.4. XÁC ĐỊNH DUNG LƯỢNG BÙ
Dung lượng bù được xác định theo công thức:
Q
bù
= P(tgϕ
1
- tgϕ
2
).α
Trong đó: P – công suất tác dụng của phụ tải tính toán
ϕ
1
– góc tương ứng với cosϕ
tb1
trước khi bù.
ϕ
2
– góc tương ứng với cosϕ
tb2
sau khi bù
65
kt
2
Q
Giáo Trình Cung Cấp Điện h tt p: / /w w w .e b o o k .e d u .v n
cosϕ
tb2
được lấy bằng hệ số công suất do cơ quan quản lý hệ thống điện
quy định, thường lấy bằng 08 ÷ 0,95.
α: Hệ số tính đến khả năng nâng cao hệ số cosϕ bằng phương pháp tự
nhiên, thuộc khoảng 0,9 ÷ 1,0.
* Thường người ta xác định theo dung lượng bù tối ưu
Do khi bù có thể tiết kiệm được dung lượng công suất tác dụng:
∆P
tk
= k
kt
.Q
bù
– k
bù
.Q
bù
= Q
bù
(k
kt
– k
bù
)
Trong đó: k
kt
- đương lượng kinh tế của công suất phản kháng kW/kVAr
K
bù
- suất tổn thất công suất tác dụng trong thiết bị bù, kW/kVAr
k
kt
được xác định như sau:
Trước khi bù Q gây ra tổn thất công suất tác dụng:
2
Q
∆P
1
=
2
R
U
Sau khi bù một lượng Q gây ra tổn thất công suất tác dụng là:
(Q - Q )
2
∆P
2
=
bu
R
U
2
Vậy lượng công suất tác dụng tiết kiệm được là:
Q
2
(Q - Q )
2
∆P = ∆P
1
− ∆P
2
= R -
b u
R
U
2
U
2
Theo định nghĩa ta có:
∆P QR " Q
bu
ü
k
kt
=
bu
= " 2 −
U
2
°
ü (Kw/kVAr)
Q
ü
Nếu dung lượng Q
bù
nhỏ hơn nhiều so với công suất phản kháng truyền tải
trên đường dây Q (điều này thường xảy ra trong thực tế), tức là có thể coi
Q
bu
Q
= 0 , lúc này đương lượng kinh tế của công suất phản kháng được tính theo
công thức đơn giản sau:
k = 2
QR
U
Nếu Q và R càng lớn thì k
kt
càng lớn, nghĩa là nếu phụ tải phản kháng
càng lớn và càng ở xa nguồn thì việc bù càng có hiệu quả kinh tế.
Dung lượng bù tối ưu
Q
bù t.ưu
= Q -
U
2
k
bù
(*)
2R
66
° ü
Giáo Trình Cung Cấp Điện h tt p: / /w w w .e b o o k .e d u .v n
Dung lượng bù tối ưu
Q
bù. t.ưu
= Q -
U
2
R
2R
(**)
" k ü
Từ (*) và (**) ta có: Q
bù t.ưu = Q
"
1−
b u ü
"
k
kt
ü
4.5. PHÂN PHỐI DUNG LƯỢNG BÙ TRONG MẠNG ĐIỆN
4.5.1. Vị trí đặt thiết bị bù
1. Đặt tụ bù ở phía cao áp của xí nghiệp: Đặt tại ví trí này có lợi là giá tụ
cao áp thường rẻ hơn tụ hạ áp, tuy nhiên chỉ làm giảm tổn thất điện năng từ vị trí
đặt tụ bù trở lên lưới điện, khoong giảm được tổn thất điện năng trong mạng
biến áp và lưới hạ áp xí nghiệp.
2. Đặt tụ bù tại thanh cái hạ áp của TBA xí nghiệp. Tụ điện đặt tại vị trí
này làm giảm tổn thất điện năng trong trạm biến áp và cũng không làm giảm tổn
thất điện năng trên lưới hạ áp xí nghiệp.
3. Đặt tụ bù tại các tủ động lực. Đặt tụ bù tại các điểm nàu làm giảm được
tổn thất điện năng trên các đường dây từ tủ phân phối tới các tủ động lực và
trong trạm biến áp xí nghiệp.
4. Đặt tụ bù tại cực của tất cả động cơ. Đặt bù tại cực động cơ có lợi nhất
về giảm tổn thất điện năng, tuy nhiên vốn đầu tư sẽ cao và tăng chi phí quản lý,
vận hành, bảo dưỡng tụ.
Trong thực tế để bù cosϕ cho xí nghiệp, tuỳ theo quy mô của xí nghiệp và
kết cấu của lưới điện xí nghiệp, người ta tiến hành bù như sau:
1. Với 1 xưởng sản xuất hoặc xí nghiệp nhỏ nên đặt tập trung tụ bù tại
thanh cái hạ áp trạm biến áp xí nghiệp
2. Với xí nghiệp loại vừa có 1 trạm biến áp và một số phân xưởng với
công suất khá lớn và khá xa trạm biến áp, để giảm tổn thất điện năng trên các
đường dây từ TBA đến các phân xưởng có thể đặt phân tán tụ bù tại các tủ phân
phối phân xưởng và tại cực động cơ có công suất lớn (50 ÷ 70kW).
3. Với xí nghiệp quy mô lớn bao gồm hàng chục phân xưởng, thường lưới
điện khá phức tạp gao gồm trạm phân phối trung tâm và nhiều trạm biến áp phân
xưởng, khi đó để xác định vị trí và công suất bù thường tính theo 2 bước:
67
R
1
S
3
i
2
Giáo Trình Cung Cấp Điện h tt p: / /w w w .e b o o k .e d u .v n
- Bước 1: xác định công suất bù đặt tại thanh cái hạ áp tất cả các TBA
phân xưởng.
- Bước 2: phân phối công suất bù của từng trạm (đã xác định được từ
bước 1) cho các phân xưởng mà trạm biến áp đó cấp điện.
4. Cũng có thể xét đặt bù toàn bộ phía cao áp, hoặc 1 phần bù bên cao, 1
phần bù bên hạ áp tuỳ thuộc vào độ chênh lệch giá tụ cao và hạ áp.
Trong trường hợp bù tụ nhiều điểm (trường hợp 2 và 3), công suất bù tối
ưu tại điểm i nào đó xác định theo biểu thức:
Q
bù i
= Q
i
– (Q
Σ
- Q
bù Σ
)
td
R
i
Trong đó: Q
i
– công suất phản kháng yêu cầu tại nút i
n
Q
Σ
- tổng công suất phản kháng yêu cầu, Q
Σ
=
∑
Q
i=1
Q
bùΣ
- tổng công suất bù, xác định theo bước 1 của trường hợp 3
R
i
- điện trở nhánh đến vị trí nút i
R
tđ
- điện trở tương đương của lưới điện
1
R
tđ
=
1 1
+
R
1
R
2
+ ... +
1
R
n
Ví dụ 4.1. Một xưởng cơ khí nông nghiệp công suất 100kW, cosϕ = 0,6.
Yêu cầu xác định công suất bộ tụ bù để nâng cosϕ = 0,9.
GIẢI
Với cosϕ = 0,6 → tgϕ = 1,33
Với cosϕ = 0,9 → tgϕ = 0,48
Tổng công suất bộ tụ bù là:
Q
bù
= P(tgϕ
1
- tgϕ
2
) = 100(1,33 – 0,48) = 85kVAr
Ví dụ 4.2. Xí nghiệp cơ khí gồm 3 phân xưởng có mặt bằng và số liệu phụ
tải cho trên hình vẽ. Yêu cầu đặt tụ bù bên cạnh các tủ phân phối của 3 phân
xưởng để cosϕ = 0,95.
PX1
PX2 PX3
S
&
= 50 +
j120kVA
&
= 50 + j50kVA S
&
= 50 + j70kVA
68
Giáo Trình Cung Cấp Điện h tt p: / /w w w .e b o o k .e d u .v n
Các đường cáp từ TBA về 3 phân xưởng có các số liệu cho trong bảng
Đường dây Loại cáp l(km)
r
o
(Ω/km) R(Ω)
TBA – PX1 PVC(3x50+1,35) 50 0,387 0,0194
TBA – PX2 PVC(3x25+1,16) 70 0,727 0,0509
TBA – PX3 PVC(3x16+1,10) 100 1,15 0,115
GIẢI
Tổng công suất tính toán của xí nghiệp
& & &
S
1
+ S
2
+ S
3
= 180 + j240kVA
Q
tgϕ
1
=
P
=
240
=
180
1,33
cosϕ
2
= 0,95 → tgϕ
2
= 0,33
Tổng công suất phản kháng cần bù tại 3 phân xưởng để nâng cosϕ của xí
nghiệp lên 0,95 là:
Q
bù
= P(tgϕ
1
- tgϕ
2
) = 180(1,33 – 0,33) = 180kVAr
Sơ đồ thay thế và sơ đồ tương đương lưới điện hạ áp dùng xác định Q
bù i
TBA
R
1
Q
1
– Q
bù1
R
2
Q
2
– Q
bù2
TBA
R
tđ
R
3
Q
Σ
– Q
bùΣ
Q
3
– Q
bù3
Điện trở tương đương của lưới điện hạ áp xí nghiệp
R
tđ
=
1 1
+
R
1
R
2
1
+ ... +
1
R
n
=
1
+
0,0194
1
1
+
0,0505
1
0,115
= 0,0126(Ω)
Áp dụng công thức:
R
Q
bù i
= Q
i
– (Q
Σ
- Q
bù Σ
)
td
R
i
Xác định được công suất các tủ tụ bù đặt tại 3 phân xưởng:
69
Giáo Trình Cung Cấp Điện h tt p: / /w w w .e b o o k .e d u .v n
Q
bù1
= 120 – (240 - 180 )
0,0126
0,0194
= 81kVAr
Q
bù2
= 50 – (240 - 180 )
Q
bù3
= 70 – (240 - 180 )
0,0126
0,0509
0,0126
0,115
= 35kVAr
= 64kVAr.
BÀI TẬP CHƯƠNG 4
Bài tập 1. Một siêu thị lớn, có phụ tải tính toán P = 600kW, cosϕ = 0,9.
Yêu cầu lựa chọn tụ bù đặt tại thanh cái hạ áp TBA siêu thị để nâng cosϕ = 0,9.
Bài tập 2. Một trạm bơm cao áp 10kV đặt 5 máy bơm 200kW, cosϕ =
0,7. Yêu cầu lựa chọn tụ bù 10kV cho trạm bơm để cosϕ = 0,9.
Bài tập 3. Một mạng hình tia có 4 nhánh, điện áp 6kV, Điện trở và phụ tải
phản kháng của từng nhánh như sau:
r
1
= 0,1Ω, Q
1
= 400KVAr
r
2
= 0,05Ω, Q
1
= 400KVAr
r
3
= 0,06Ω, Q
1
= 500KVAr
r
1
= 0,2Ω, Q
1
= 200KVAr
Dung lượng bù của mạng Q
bù
= 1200 kVAr. Hãy tính dung lượng bù của từng
nhánh.
70
Giáo Trình Cung Cấp Điện h tt p: / /w w w .e b o o k .e d u .v n
Chương 5. TÍNH TOÁN CHIẾU SÁNG
5.1. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ CHIẾU SÁNG
Chiếu sáng đóng vai trò hết sức quan trọng trong đời sống sinh hoạt cũng
như trong sản xuất công nghiệp. Nếu ánh sáng thiết sẽ gây hại mắt, hai sức khoả,
làm giảm năng suất lao động, gây ra thứ phẩm phế phẩm, gây tai nạn lao động…
Đặc biệt, có những công việc không thể tiwns hành được nếu thiếu ánh sáng
hoặc ánh sáng không thật (nghĩa là không giống ánh sáng ban ngày) như bộ
phận kiểm tra chất lượng máy, bộ phận pha chế hoá chất, bộ phận nhuộm mày…
Có nhiều cách phân loại cá hình thức chiếu sáng.
- Căn cứ vào đối thượng cần chiếu sáng chia ra chiếu sáng dân dụng và
chiếu sáng công nghiệp. Chiếu sáng dân dụng bao gồm chiếu sáng cho căn hộ
giá đình, các cơ quan, trường học, bệnh viện, khách sạn… Chiếu sáng công
nghiệp nhằm cung cấp ánh sáng cho các khu vực sản xuất như nhà xưởng, kho
bãi…
- Căn cứ vào mục đích chiếu sáng chia ra chiếu sáng chung, chiếu sáng
cục bộ, chiếu sáng sự cố, chiếu sáng chung tạo nên độ sáng đồng đều trên toàn
bộ diện tích cần chiếu sáng (phòng khách, hội trường, nhà hàng, phân xưởng…).
Chiếu sáng cục bộ là hình thức tập trung ánh sáng vào 1 điểm hoặc 1 diện tích
hẹp (bàn làm việc, chi tiết cần gia công chính xác như tiện, khoan, đường chỉ
máy khâu…). Chiếu sáng sự cố là hình thức chiếu sáng dự phòng khi xảy ra mất
điện lưới nhằm mcụ đích an toàn cho con người trong các khu vực sản xuất hoặc
nơi tập trung đông người (nhà hát, hội trường…).
- Ngoài ra còn chia ra chiếu sáng trong nhà, ngoài trời, chiếu sáng trang
trí, chiếu sáng bảo vệ…
Mỗi hình thức chiếu sáng có yêu cầu riêng, đặc điểm riêng, dẫn tới
phương pháp tính toán, cách sử dung loại đèn, bố trí đèn khác nhau.
5.2. MỘT SỐ ĐẠI LƯỢNG DÙNG TRONG TÍNH TOÁN CHIẾU SÁNG.
5.2.1. Quang thông
Năng lượng do một nguồn sáng phát ra qua một điện tích trong một đơn vị
thời gian gọi là thông lượng của quang năng. Những ánh sáng của nguồn quang
phát ra gồm nhiều song điện tử có độ dài song khác nhau, do đó năng lượng của
nguồn quang điện biểu thị bằng biểu thức:
71
λ λ
Giáo Trình Cung Cấp Điện h tt p: / /w w w .e b o o k .e d u .v n
λ
2
E
1 2
=
∫
e
λ
dλ
λ
1
Trong đó: e
λ
- hàm phân bố năng lượng
λ - bước sáng
E
λ1λ2
– thông lượng của quang năng từ λ
1
đến λ
2
Thông lượng toàn phần:
∞
E =
∫
e
λ
dλ
0
Trong nguồn quang có công suất khá lớn, nhưng có các bước song khác
nhau, sẽ gây cho mắt ta cảm giác nhau. Do đó, người ta đưa thêm vào khái niệm
độ rõ, kí hiệu V
λ
.
Cuối cùng người ta định nghĩa quang thông là tích phân của thông lượng
quang năng và hàm độ rõ V
λ
:
∞
F =
∫
V
λ
e
λ
dλ
0
Đơn vị của quang thông là Lumen (lm).
5.2.2. Cường độ ánh sáng
Nếu có một nguồn sáng S bức xạ theo mọi phương, trong góc đặc dω nó
truyền đi một quang thông dF thì đại lượng
dF
gọi là cường độ ánh sáng của
dω
nguồn sáng trong phương đó: I =
dF
dω
Nếu dF tính bằng Lumen, góc đặc tính bằng stê-ra-đi-an thì cường độ ánh
sáng tính bằng nến quốc tế, gọi tắt là Nến, ký hiệu là Cd, 1Cd = 1lm/1sr.
5.2.3. Độ trưng và độ rọi
Một nguồn sáng có kích thước giới hạn, trên đó lấy một diện tích dS,
quang thông bức xạ theo mọi phương của gốc đặc 2π gọi là dF thì độ trưng của
nguồn sáng được định nghĩa:
R =
dF
(*)
dS
72
Giáo Trình Cung Cấp Điện h tt p: / /w w w .e b o o k .e d u .v n
Như vậy độ trưng là quang thông bức xạ trên một đơn vị diện tích của
nguồn.
Ngược lại, độ rọi là phần quang thông thới trên một đơn vị diện tích dS.
Độ rọi ký hiệu là E.
N
dS
ϕ
dω
r
C
Hình 5.1. Hình minh hoạ xác định độ rọi
Giả thiết có nguồn sáng C, diện tích được chiếu sáng dS có phương pháp
tuyến N (hình vẽ), thông lượng của nguồn C đi qua diện tích dS là dF = ldω.
dω =
dScosϕ
r
2
r là khoảng cách từ C đến tâm dS
Thay vào công thức (*) ta có:
E =
dF
=
ldScosϕ
dS r
2
dS
Vậy độ rọi của nguồn sáng tỷ lệ thuận với cường độ ánh sáng và tỉ lệ
nghịch với bình phương khoảng cách từ nguồn tới tâm diện tích được chiếu
sáng, ngoài ra còn phụ thuộc vào hướng tới của nguồn.
Tóm lại, người ta định nghĩa mật độ quang thông rơi trên một bề mặt gọi
là độ rọi, đơn vị là lux (viết tắt là lx)
E =
F
S
Trong đó: F – quang thông của nguồn sáng (lm)
S - diện tích chiếu sáng (m
2
)
5.3. CÁC LOẠI ĐÈN
Để tạo nguồn sáng người ta thường dùng các loại đèn điện, thông dụng
nhất là đèn sợi đốt và đèn tuýp.
73
Giáo Trình Cung Cấp Điện h tt p: / /w w w .e b o o k .e d u .v n
5.3.1. Đèn sợi đốt
Đèn sợi đốt còn gọi là đèn dây tóc được dùng rộng rãi trong các lĩnh vực
do cấu tạo đơn giản, lắp đặt dễ dàng. Nguyên tắc làm việc của đèn sợi đốt dựa
trên cơ sở bức xạ nhiệt. Khi dòng điện đi qua sợi dây tóc, dây tóc sẽ phát sáng
và phát quang. Vật liệu làm dây tóc là Vônfram, Tungsten vặn xoắn ốc hoặc để
thẳng mắc dích dắc trên các cực phụ và hai cực chính trong bóng đèn. Nhiệt độ
của dây tóc trong bóng có thể lên tới 200 – 3000
o
C. Trong bóng có thể chứa khí
trơ hoặc chân không. Thường bong công suất nhỏ thì hút chân không, bóng công
suất lớn (trên 75W) thì nạp khí trơ.
Ưu điểm của đèn sợi đốt:
- Nối trực tiếp vào lưới điện
- Kích thước nhỏ
- Rẻ tiền
- Bật sáng ngay
- Tạo ra màu sắc ấm áp
- cosϕ cao (bằng 1)
Nhược điểm chủ yếu là tốn điện và phát nóng. Ngoài ra, tính năng của đèn
thay đổi đáng kể theo biến thiên điện áp nguồn. Mọi biến thiên điện dẫn tới biến
thiên dòng điện và do đó biến thiên sợi đốt nóng là ảnh hưởng đến quan thông
và tuổi thọ của đèn. Ví dụ, nếu điện áp giảm đi 10% tuổi thọ đèn là 3700h, khi
quá điện áp 5% tuổi thọ của đèn nhỏ hơn 500h.
5.3.2. Đèn tuýp
Đèn tuýp còn gọi là đèn huỳnh quang. Nguyên tắc phát quang của loại đèn
này dựa trên cơ sở phóng điện của các chất khí. Sau khi rút chân không người ta
nạp vào trong bóng một ít khí argon và thuỷ ngân. Phía mặt trong ống bôi một ít
bột huỳnh quang. Hai điện cực đặt ở hai đầu ống. Hai điện cực đặt ở hai đầu
ống. Sơ đồ nối dây đèn tuýp cho trên hình 5.2. Khi dòng điện hai đầu cực của
Stắc-te có điện thế khá lớn làm cho Stắcte phóng điện, mạch điện được nối liền.
Hai điện cực A và B của bóng được đốt nóng. Sự đốt nóng này là cần thiết cho
sự phóng điện trong đèn. Khi stắcte đã phóng điện thì điện thế trên hai cực của
nó giảm xuống, nhiệt lượng trên stắcte cũng giảm, tiếp điểm của stắcte mở ra.
Hiện tượng quá độ trong mạch điện xảy ra làm cho đèn phóng điện từ cực A
sang cực B. Các sóng điện từ phóng từ A sang B và ngược lại có tần số lớn, các
74
Giáo Trình Cung Cấp Điện h tt p: / /w w w .e b o o k .e d u .v n
song này đập vào màn huỳnh quang ở vách bóng và phát ra các tia bức xạ thứ
cấp lần 2 ở các bước sóng này mắt ngới ta mới cảm thấy được.
Hình 5.2. Sơ đồ nối dây đèn tuýp
1. bóng đèn; 2. chấn lưu; 3. Stắcte; 4. tụ điện bù cosϕ
a) Vai trò của cuộn dây chấn lưu (chấn lưu điện cảm)
Chấn lưu điện cảm cho phép san bằng dạng song dòng điện. Dòng điện
không còn hình sin nữa
b) Chấn lưu điện tử
Do sự phát triển của kỹ thuật điện tử nên người ta đã nghiên cứu và thay
thế các chấn lưu kiểu cuộn dây – lõi thép bằng một mạch bán dẫn nhẹ hơn và
tiêu thụ điện năng ít hơn.
Vấn đề cơ bản ở ddaay là biến đổi tần số từ 50Hz lên khoảng 20kHz bằng
bộ chỉnh lưu - nghịch lưu. Chấn lưu điện tử có kích thước nhỏ hơn nhiều so với
các loại chấn lưu cuộn dây lõi thép và loại trừ được hiệu ứng nhấp nháy
c) Ưu điểm đèn tuýp:
- Hiệu suất ánh sáng lớn, dùng ở nơi cần độ rọi lớn.
- Tuổi thọ cao
- Diện tích phát quang lớn
- Khi điện áp thay đổi trong phạm vi cho phép, quang thông giảm ít
(1%)
d) Nhược điểm:
- Chế tạo phức tạp, giá thành cao, cosϕ thấp
75
Giáo Trình Cung Cấp Điện h tt p: / /w w w .e b o o k .e d u .v n
- Quang thông phụ thuộc vào nhiệt độ, pham vi phát quang cũng phụ
thuộc nhiệt độ. Khi nhiệt độ dưới 15
o
C thì stắcte làm việc khó khăn.
- Khi đóng điện đèn không sáng ngay.
Ngoài hai loại đèn sợi đốt và huỳnh quang còn dùng các đèn khác như:
đèn khí natri áp suất thấp, đèn khí natri áp suất cao, đèn halogen kim loại…
5.3.3. Các loại chao đèn
Chao đèn là bộ phận bao bọc ngoài bóng đèn. Nó được dùng để phân phối
lại quang thông của bóng đèn một cách hợp lý và theo yêu cầu nhất định.
Chao đèn còn có tác dụng làm cho mắt khỏi bị chói, bảo vệ cho bóng khỏi
va đập, bụi bẩn hoặc khỏi phá huỷ bởi các khí ăn mòn…
Theo cách phân bố quang thông, chao đèn được chia ra làm 3 loại: chao
đèn chiếu trực tiếp, chao đèn phản xạ và chao đèn khuếch tán. Chao đèn chiếu
trực tiếp có thể tập trung hơn 90% quang thông của nguồn sáng xuống phía
dưới. Ngược lại, chao đèn phản xạ tập trung ghơn 90% quang thông của nguồn
sáng lên phía trên rồi phản xạ trở xuống. Chao đèn khuếch tán tạo ra ánh sáng
khuếch tán chứ không thiếu ánh sáng trực tiếp.
5.4. THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG DÂN DỤNG
Chiếu sáng dân dụng bao gồm chiếu sáng cho các khu vực ánh sáng sinh
hoạt như nhà ở, hội trường, trường học, cơ quan, văn phòng đại diện, cửa hàng,
siêu thị, bệnh viện v.v… Ở những khu vực này yêu cầu chiếu sáng chung, không
đòi hỏi thật chính xác trị số độ rọi cũng như các thông số kỹ thuật khác.
Trong chiếu sáng dân dụng, tuỳ theo khả năng kinh phí, ttuỳ theo mức độ
yêu cầu mỹ quan có thể sử dụng mọi loại đèn: đèn sợi đốt, đèn tuýp, đèn
halogen, đèn natri cao, thấp áp.
Trình tự thiết kế chiếu sáng dân dụng như sau:
1. Căn cứ vào tính chất của đối tượng cần chiếu sáng, chọn suất phụ tải
chiếu sáng P
o
(W/m
2
) thích hợp, từ đây tính được tổng công suất chiếu sáng cho
khu vực có diện tích S (m
2
). P
cs
= P
o
.S
2. Chọn loại đèn, công suất đèn P
đ
, xác định tổng số bóng đèn cấp lắp trong
khu vực: n =
P
cs
P
d
76
Giáo Trình Cung Cấp Điện h tt p: / /w w w .e b o o k .e d u .v n
3. Căn cứ vào diện tích cần chiếu sáng, vào số lượng bóng đèn, vào tính
chất yêu cầu sử dụng ánh sáng mà chọn cách bố trí đèn thích hợp (bố trí dải đều
hay thành rãnh, thành cụm, số lượng bóng trong mỗi cụm…)
4. Vẽ sơ đồ đấu dây từ bảng điện đến từng bóng đèn. Đó là bản vẽ mặt
bằng cấp điện chiếu sáng.
5. Vẽ sơ đồ nguyên lý lưới điện chiếu sáng.
6. Lựa chọn và kiểm tra các phần tử trên sơ đồ (Áptomat, cầu chì, thanh
cái, dây dẫn).
Ghi chú: Trong tính toán chiếu sáng dân dụng đô thị bao gồm cả tính toán
thiết kế cho quạt. Trong trường hợp này có 2 cách làm:
- Lấy suất phụ tải cung cho cả chiếu sáng và quạt, sau đó trừ đi công
suất quạt (lấy thoe thực tế) tìm được công suất chiếu sáng.
- Lấy riêng suất phụ tải cho chiếu sáng để tính toán thiết kế chiếu sáng,
còn quạt lấy theo thực tế, tính toán riêng.
Ví dụ 5.1. Yêu cầu thiết kế chiếu sáng cho 1 siêu thị nhỏ, diện tích
10x10m.
GIẢI
Siêu thị điện thoại yêu cầu mức độ chiếu sáng cao. Chọn suất chiếu sáng;
P
o
= 30W/m
2
.
Tổng công suất cần cấp cho chiếu sáng siêu thị
P = P
o
.S = 30(10x10) = 3000W
Chọn dùng đèn tuýp dài 1,2m, công suất 40W. Số lượng bóng đèn cần dùng là
n =
3000
= 75 bóng
40
số lượng này được bố trí thành 5 dãy, mỗi dãy 15 bóng chia làm 3 cụm, mỗi
cụm 3 bóng.
5.5. THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG CÔNG NGHIỆP
Với các nhà xưởng sản xuất công nghiệp thường là chiếu sáng chung khi
cần tăng cường ánh sáng tại điểm làm việc đã có chiếu sáng cục bộ.
Vì là phân xưởng sản xuất, yêu cầu khá chính xác về độ rọi tại mặt bàn
công tác, nên để thiết kế chiếu sáng cho khu vực này thường dùng phương pháp
hệ số sử dụng.
Trình tự tính toán theo phương pháp này như sau:
77
Giáo Trình Cung Cấp Điện h tt p: / /w w w .e b o o k .e d u .v n
1. Xác định độ treo cao đèn H = h – h
1
– h
2
Trong đó: h - độ cao của nhà xưởng
h
1
- khoảng cách từ trần đến bóng đèn
h
2
- độ cao mặt bàn làm việc
h
1
L
H
L L L
h
L
L
h
2
Hình 5.2. Bố trí đèn trên mặt bằng và mặt đứng
2. Xác định khoảng cách giữa 2 đèn kề nhau (L) theo tỉ số hợp lý L/H tra
theo bảng 5.1
Bảng 5.1. TỈ SỐ L/H HỢP LÝ CHO CÁC ĐỐI TƯỢNG CHIẾU SÁNG
Loại đèn và nơi sử dụng
L/H bố trí nhiều
dãy
L/H bố trí 1 dãy
Chiều rộng
giới hạn của
nhà xưởng bố
trí 1 dãy
Tốt
nhất
Max cho
phép
Tốt
nhất
Max cho
phép
Chiếu sáng nhà xưởng
dùng chao mờ hoặc sắt
tráng men
2,3 3,2 1,9 2,5 1,3H
Chiếu sáng nhà xưởng
dùng chao vạn năng
1,8 2,5 1,8 2,0 1,2H
Chiếu sáng cơ quan văn
phòng
1,6 1,8 1,5 1,8 1,0H
3. Căn cứ vào sự bố trí đèn trên mặt bằng, mặt cắt xác định hệ số phản xạ
của tường (ρ
tg
%), trần (ρ
tr
%).
4. Xác định chỉ số của phòng (có kích thước a×b)
ϕ =
a × b
H(a × b)
78
Giáo Trình Cung Cấp Điện h tt p: / /w w w .e b o o k .e d u .v n
5. Từ ρ
tg
, ρ
tr
, ϕ tra bảng tìm hệ số sử dụng k
sd
6. Xác định quang thông của đèn
F =
k
dt
E.S.Z
n.k
sd
(lm)
Trong đó: k
dt
- hệ số dự trữ, tra bảng 5.2
E - độ rọi (lx) theo yêu cầu của nhà xưởng
S - diện tích nhà xưởng (m
2
)
Z - hệ số tính toán Z = 0,8 ÷ 1,4
n - số bóng đèn được xác định chính xác sau khi bố trí đèn
trên mặt bằng
7. Tra sổ tay tìm công suất bóng có F≥ F tính toán tính theo công thức ở
bước 6
8. Vẽ sơ đồ cấp điện chiếu sáng trên mặt bằng
9. Vẽ sơ đồ nguyên lý cấp điện chiếu sáng
10. Lựa chọn các phần tử trên sơ đồ nguyên lý.
Bảng 5.2. HỆ SỐ DỰ TRỮ
Tính chất môi trường
Số lần lau bóng
ít nhất một tháng
Hệ số dự trữ
Đèn tuýp Đèn sợi đốt
Nhiều bụi khói, tro, mồ hóng 4 2 1,7
Mức khói, bụi, mồ hóng
trung bình
3 1,8 1,5
Ít bụi khói, tro, mồ hóng 2 1,5 1,3
Ví dụ 5.2. Yêu cầu thiết kế chiếu sáng cho phân xưởng cơ khí có a =
20m, b = 50m, cao = 4,5m, h
2
= 0,8m, h
1
= 0,7m
GIẢI
1. Xác định số lượng, công suất bóng
Nội dung phần này bao gồm các hạng mục từ 1 đến 7 trong trình tự tính
toán nêu trên.
Vì là xưởng sản xuất, dự định dùng đèn sợi đốt cosϕ = 1
Chọn độ rọi cho chiếu sáng chung là E = 30lx
Độ treo cao đèn
79
Giáo Trình Cung Cấp Điện h tt p: / /w w w .e b o o k .e d u .v n
H = 4,5 - 0,8 - 0,7 = 3m
Tra bảng đèn sợi đốt, bóng vạn năng có L/H = 1,8. Xác định được khoảng
cách giữa các đèn
L = 1,8.H = 1,8.3 = 5,4m
Căn cứ vào bề rộng phòng (20m) chọn L = 5m
Đèn sẽ được bố trí làm 4 dãy cách nhau 5, cách tường 2,4m tổng cộng 36
bóng, mỗi dãy 9 bóng.
Xác định chỉ số phòng
a × b
ϕ =
H(a × b)
=
20.50
3(20 + 50)
≈ 5
Lấy hệ số phản xạ tường 50%, trần 30%, tra sổ ta tìm được hệ số sử dụng k
sd
=
0,48.
là:
Lấy k
dt
= 1,3, hệ số tính toán Z = 1,1 xác định được quang thông mỗi đèn
F =
k
dt
E.S.Z
=
1,3.30.1000.1,1
= 2483 (lm)
n.k
sd
36.0,48
Tra bảng chọn bóng sợi đốt 200W có F = 2528lm.
Tổng công suất chiếu sáng toàn xưởng:
P = 36.200 = 7200W = 7,2kW.
BÀI TẬP CHƯƠNG 5
Bài tập 1. Yêu cầu thiết kế chiếu sáng và quạt cho 1 lớp học kích thước
8×10m.
Bài tập 2. Yêu cầu thiết kế chiếu sáng cho 1 phòng làm việc của văn
phòng đại diện nước ngoài kích thước 4×6m.
Bài tập 3. Yêu cầu thiét kế chiếu sáng cho một hội trường có diện tích
12×20m.
Bài tập 4. Yêu cầu thiết kế hệ thống chiếu sáng chung cho phân xưởng
may xuất khẩu kích thước 15×30m. Yêu cầu độ rọi 100lx.
80
Giáo Trình Cung Cấp Điện h tt p: / /w w w .e b o o k .e d u .v n
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Cung cấp điện (NXB KHKT), Nguyễn Xuân Phú, Nguyễn Công Hiển,
Nguyễn Bội Khê...
2. Giáo trình cung cấp điện (NXB Đại học và THCN), Nguyễn Công Hiển,
Đặng Ngọc Dinh...
3. Mạng cung cấp và phân phối điện (NXB KHKT), Bùi Ngọc Thư
4. Lưới điện và Hệ thống điện (NXB KHKT), Trần Bách
5. Giáo trình cung cấp điện (NXB GD), Ngô Hồng Quang
81
Giáo Trình Cung Cấp Điện h tt p: / /w w w .e b o o k .e d u .v n
PHỤ LỤC
PL1 Trị số trung bình k
sd
và cosϕ của các nhóm thiết bị điện
Nhóm thiết bị k
sd
cosϕ
Nhóm máy gia công kim loại (tiện, cưa, bào, khoan...) 0,2 – 0,4 0,6 – 0,7
- Phân xưởng cơ khí 0,14 – 0,2 0,5 – 0,6
- Phân xưởng sửa chữa cơ khí 0,5 – 0,6 0,7
Nhóm máy phân xưởng rèn 0,25 – 0,35 0,6 – 0,7
Nhóm máy của phân xưởng đúc 0,3 – 0,35 0,6 – 0,7
Nhóm động ơ làm việc liên tục (quạt gió, máy bơm,
máy nén khí)
0,6 – 0,7 0,7 – 0,8
Nhóm động cơ làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại (cầu
trục, cần cẩu...)
0,05 – 0,1 0,4 – 0,5
Nhóm máy vận chuyển làm việc liên tục (băng tải,
băng chuyển)
0,6 – 0,7 0,65 – 0,75
Nhóm lò điện (lò điện trở, lò sấy)
- Lò điện trở làm việc liên tục 0,7 – 0,8 0, 9 – 0,95
- Lò cảm ứng 0,75 0,3 – 0,4
Lò cao tần 0,5 – 06 0,7
Nhóm máy hàn
- Biến áp hàn hồ quang 0,3 0,35
- Thiết bị hàn hơi, hàn đường, nung tán đinh 0,35 – 0,4 0,5 – 0,6
Nhóm máy dệt 0,7 – 0,8 0,7 – 0,8
82
Giáo Trình Cung Cấp Điện h tt p: / /w w w .e b o o k .e d u .v n
PL2. Trị số trung bình k
nc
và cosϕ của các phân xưởng
Tên phân xưởng k
nc
cosϕ
Phân xưởng cơ khí lắp ráp 0,3 – 0,4 0,5 – 0,6
Phân xưởng nhiệt luyện 0,6 – 0,7 0,7 – 0,9
Phân xưởng rèn, dập 0,5 – 0,6 0,6 – 0,7
Phân xưởng đúc 0,6 – 0,7 0,7 – 0,8
Phân xưởng sửa chữa cơ khí 0,2 – 0,3 0,5 – 0,6
Phân xưởng nhuộm, tẩy, hấp 0,65 – 0,7 0,8 – 0,9
Phân xưởng nén khí 0,6 – 0,7 0,7 – 0,8
Phân xưởng mộc 0,4– 0,5 0,6 – 0,7
Phòng thí nghiệm, nghiên cứu khoa học 0,7 – 0,8 0,7 – 0,8
Nhà hành chính, quản lý 0,7 – 0,8 0,8 – 0,9
PL3. Trị số trung bình T
max
và cosϕ của các xí nghiệp
Tên phân xưởng T
max
(h) cosϕ
Xí nghiệp cơ khí chế tạo máy 4500 – 5000 0,6 – 0,7
Xí nghiệp chế tạo bòng bi 5000 – 5500 0,7 – 0,75
Xí nghiệp chế tạo dụng cụ 3000 – 4000 0,62 – 0,7
Xí nghiệp gia công gỗ 3000 – 3500 0,65 – 0,7
Xí nghiệp hoá chất 5500 – 6000 0,8 – 0,84
Xí nghiệp đường 1800 – 5200 0,7 – 0,8
Xí nghiệp luyện kim 5000 – 5500 0,75 – 0,88
Xí nghiệp bánh kẹo 5000 - 5300 0,7 – 0,75
Xí nghiệp ôtô máy kéo 4000 – 4500 0,72 – 0,8
Xí nghiệp in 3000 – 3500 0,75 – 0,82
Xí nghiệp dệt 4800 – 5500 0,7 – 0,8
83
Giáo Trình Cung Cấp Điện h tt p: / /w w w .e b o o k .e d u .v n
MỤC LỤC
Lời nói đầu Trang
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CUNG CẤP ĐIỆN
1. Lưới điện và lưới cung cấp điện 4
2. Những yêu cầu đối với phương án cung cấp điện 4
3. Một số ký hiệu trên sơ đồ cấp điện 6
Chương 1: TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN 8
1.1. Khái niệm chung 8
2.2. Xác định phụ tải điện khu vực nông thôn 8
2.3. Xác định phụ tải điện khu vực công nghiệp 13
BÀI TẬP CHƯƠNG 1 19
Chương 2: TÍNH TOÁN TỔN THẤT ĐIỆN ÁP, TỔN THẤT CÔNG SUẤT,
ỔN THẤT ĐIỆN NĂNG
2.1. Sơ đồ thay thế lưới cung cấp điện 21
2.2. Tính toán tổn thất điện áp 24
2.3. Tính toán tổn thất công suất 29
BÀI TẬP CHƯƠNG 2 35
Chương 3: LỰA CHỌN CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN TRONG LƯỚI CUNG CẤP
ĐIỆN
3.1. Lựa chọn máy biến áp 36
3.2. Lựa chọn máy cắt điện 39
3.3. Lựa chọn cầu chì, dao cách ly 42
3.4. Lựa chọn aptômát 49
3.4. Lựa chọn dây dẫn và cáp 50
BÀI TẬP CHƯƠNG 3 57
Chương 4. NÂNG CAO HỆ SỐ CÔNG SUẤT
4.1. Hệ số công suất và ý nghĩa của việc nâng cao hệ số công suất 58
4.2. Các biện pháp nâng cao hệ số cosϕ tự nhiên 61
4.3. Các biện pháp nâng cao hệ số cosϕ nhân tạo 64
4.4. Xác định dung lượng bù 65
4.5. Phân phối dung lượng bù trong mạng điện 67
BÀI TẬP CHƯƠNG 4 70
Chương 5. TÍNH TOÁN CHIẾU SÁNG
5.1. Khái niệm chung về chiếu sáng 71
5.2. Một số đại lượng dùng trong tính toán chiếu sáng. 71
5.3. Các loại đèn 73
5.4. Thiết kế chiếu sáng dân dụng 76
5.5. Thiết kế chiếu sáng công nghiệp 77
BÀI TẬP CHƯƠNG 5 80
84

X-Served-By: cache, cache-iad2634-IAD

Set-Cookie: stg=276; Domain=.scribd.com; Path=/; Expires=Tue, 20-Jul-27 16:37:08 GMT

X-Page-Type: docview

X-Cache: MISS, MISS

Via: 1.1 varnish

Cache-Control: no-cache

Vary: Accept-Encoding, User-Agent