Phát triển và cải tạo mạng điện, nâng cấp lưới điện

Lời Nói đầu.
Trong sự nghiệp công nghiệp hoá - Hiện đại hoá của nớc ta,
công nghiệp điện lực giữ vai trò đặc biệt quan trọng, bởi vì điện
năng là nguồn năng lợng đợc dùng rộng rãi nhất trong các ngành
kinh tế quốc dân. Tuy nhiên trong sự nghiệp hiện đại hoá, công
nghiệp hoá đất nớc thì việc sử dụng điện năng sao cho vừa tiết kiệm
vừa đảm bảo yêu cầu cung cấp điện là một vấn đề đang cần giải
quyết.
Để đáp ứng nhu cầu sử dụng điện ngày càng tăng và để sử
dụng tốt nguồn phát sao cho việc cung cấp điện, phân phối điện đ-
ợc an toàn nhanh chóng và liên tục. Đòi hỏi phải phát triển và cải
tạo mạng điện, nâng cấp lới điện.
Để giúp sinh viên nghiên cứu tốt hơn về môn học này chúng
tôi biên soạn đề cơng môn học cung cấp điện 1. chắc chắn không
tránh khỏi sai sót, rất mong nhận đợc ý kiến đóng góp của bạn đọc
để cuốn sách này đợc hoàn thiện hơn.
Xin chân thành cảm ơn.
Ngày 01 tháng 12 năm 2006.
Nhóm biên soạn
Chơng I : KháI quát về cung cấp điện

1
1.1 Đặc điểm của cung cấp điện xí nghiệp công nghiệp.
*. Đặc điểm của điện năng.
- Điện năng sản xuất ra không dự trữ đợc nó mang tính đồng thời ( trừ một
số trờng hợp cá biệt với công suất nhỏ nh pin, ắc quy). Tại mọi lúc ta phải đảm
bảo cân bằng giữa điện năng đợc sản xuất với điện năng tiêu thụ kể cả tổn thất do
truyền tải.
- Điện năng đợc tạo ra từ các nguồn năng lợng khác và ngợc lại.
- Quá trình về điện xảy ra rất nhanh.
Ví dụ: Sóng điện từ lan truyền trong dây dẫn với tốc độ 3.10

8
m/s. Quá trình quá
độ xảy rất nhanh. Vì vậy đòi hỏi sử dụng các thiết bị tự động trong vận hành và
trong điều khiển một cách có hiệu quả.
- Công nghiệp điện lực có liên quan chặt chẽ đến hầu hết các ngành kinh tế
quốc dân. Đó là một trong những động lực tăng năng suất lao động tạo lên sự phát
triển nhịp nhành trong cấu trúc kinh tế.
- Vốn đầu t lớn.
- Thời gian hoàn thành lâu.
*. Đặc điểm của cung cấp điện xí nghiệp công nghiệp.
- Việc cung cấp điện phải đảm bảo tính đồng thời cùng với quá trình sản
xuất.
Sự khác biệt so với mạng điện nông thôn, đô thị đợc thể hiện
Là những hộ tiêu thụ điện tập trung công suất lớn .
Điện năng cấp cho xí nghiệp từ các trạm trung gian bằng các đờng dây
trung áp.
1.2 Các dạng nguồn điện.
Trong quá trình sản xuất và tiêu thụ điện năng thì tồn tại rất nhiều dạng
nguồn điện.
Ví dụ: Nhà máy thuỷ điện, nhiệt điện, điện nguyên tử, máy phát điện Diezen, các
trạm sử dụng năng lợng điện của gió và mặt trời
1.2.1 Nhà máy nhiệt điện:
*. Nguyên lý hoạt động:
Nhà máy hoạt động dựa trên nguyên lý sau: nhiệt độ đợc tạo ra do đốt nhiên
liệu( than, dầu ) sẽ làm nóng hơi nớc tới thông số cao: ( áp suất P =130 ữ 240
Kg/cm
2
, t
o
= 540 ữ 565

0
c) rồi đa đến tua bin quay máy phát dẫn đến điện năng.
*. Ưu nhợc điểm:
- Ưu điểm:
+ Tận dụng nguồn nguyên liệu sẵn có.
+ Việc sản xuất tới đâu đợc đa ngay lên lới điện cao áp.

- Nhợc điểm:
+ Tính linh hoạt kém.
+ Việc khởi động và tăng phụ tải c
+ Hiệu suất thấp 30% ữ 40%.
+ Khối lợng nguyên liệu lớn, làm ô nhiễm môi trờng.
1.2.2 Nhà máy thuỷ điện.

2
*. Nguyên lý hoạt động: Là sử dụng nguồn nớc để làm quay tua bin thuỷ năng,
chạy máy phát điện, cơ bản đó là: Thuỷ năng dẫn đến cơ năng, dẫn đến điện năng.
Công suất nhà máy đợc xác định: P 9.8/QH.
Trong đó Q: là lu lợng nớc ( m
3
/sec )
H: là chiều cao cột nớc ( m)
: là hiệu suất tua bin.
*. Ưu nhợc điểm:
- Ưu điểm:
+ Giá thành điện năng rẻ.
+ Mức độ tự động hoá đợc thực hiện dễ dàng.
+ Mở máy nhanh lên đáp ứng đợc nhu cầu.
+ ít sự cố.
+ Vận hành đơn giản.

+ Hiệu suất cao trên 80%.
- Nhợc điểm:
+ So với nhà máy nhiệt điện có cùng công suất thì vốn đầu t nhiều hơn.
+ Thời gian xây dựng lâu hơn.
+ Phụ thuộc nhiều vào thời tiết do lu lợng nớc đổ về.
1.2.3 Nhà máy điện nguyên tử.
*. Đặc điểm: Là quá trình sản xuất điện năng từ nhiệt năng do phản ứng hạt nhân
tạo ra.
*. Nguyên lý hoạt động: Nhiệt năng do phản ứng hạt nhân tạo ra sẽ biến thành cơ
năng và từ cơ năng biến thành điện năng.
*. Ưu, nhợc điểm:
- Ưu điểm:
+ Khả năng làm việc độc lập.
+ Tốn ít nhiên liệu.
+ Vận hành linh hoạt, hiệu suất.
+ Không thải khí ra ngoài khí quyển.
- Nhợc điểm:
+ Vốn xây dựng lớn.
+ Nguy hiểm cho ngời và thiết bị do phóng xạ.
*. Nhận xét:
Điện năng là một dạng năng lợng đặc biệt không dự trữ đợc ( Việc sản xuất
luôn đồng hành cùng với tiêu thụ). Hiện nay trên thế giới nói chung và Việt Nam
nói riêng, việc sản xuất điện năng là rất phong phú, ngoài các nhà máy nh nhiệt
điện (Uông bí) thuỷ điện ( Sơn la), điện nguyên tử, ta còn sử dụng năng lợng gió,
mặt trời để sản xuất nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của ngời tiêu dùng.
1.3Mạng lới điện công nghiệp.
*. Khái niệm về mạng điện: Bao gồm các trạm biến áp và các đờng dây tải điện.
- Mạng lới điện công nghiệp là một phần nằm trong nhiệm vụ truyền tải và cung
cấp điện năng.
- Trong quá trình sản xuất ra sản phẩm đòi hỏi phải ổn định và liên tục của điện

năng. Việc cung cấp cho mạng phân phối riêng là cần thiết.
- Tuỳ theo nhu cầu sử dụng mà việc cung cấp điện cho khu công nghiệp là khác
nhau.

3
1.4 Hội tiêu thụ và phân loại.
*. Khái niệm: Hội tiêu thụ là tất cả các máy móc, dụng cụ dùng để biến đổi điện
năng thành các dạng năng lợng khác.
*. Phân loại: Tuỳ theo tầm quan trọng trong nền kinh tế và xã hội, hội tiêu thụ đợc
cung cấp với điện với mức độ tin cậy khác nhau và đợc phân ra làm 3 loại.
- Hộ tiêu thụ loại 1:
Đặc điểm là những hộ tiêu thụ mà khi ngừng cung cấp điện sẽ dẫn đến tổn
thất về kinh tế đe doạ đến tính mạng con ngời hoặc ảnh hởng đến chính trị quốc
gia.
Phơng án cung cấp cho phụ tải loại này từ nguồn độc lập, thời gian mất
điện cho phép bằng thời gian đóng thiết bị dự trữ. Tức nó yêu cầu cần phải nâng
cao tính liên tục cung cấp điện đến tối đa.
- Hộ tiêu thụ loạ2:
Đặc điểm là những hộ tiêu thụ mà nếu ngừng cung cấp điện chỉ liên quan
đến hành loạt sản phẩm không sản xuất đợc dẫn đến thiệt hại về mặt kinh tế do h
hỏng sản phẩm, ngừng trệ sản xuất, lãng phí lao động ..các phân x ởng cơ khí, xí
nghiệp công nghiệp nhẹ thờng là loại 2.
Qua đây nói lên tầm quan trọng trong việc cung cấp điện hộ 2 này về thiệt hại chủ
yếu về mặt kinh tế.
Phơng án cung cấp có hoặc không có nguồn dự trữ, việc chọn phơng án cần
dựa vàp kết quả so sánh giữa vốn đầu t phải tăng thêm và giá trị thiệt hại kinh tế
do ngừng cung cấp điện và thời gian mất điện cho phép bằng thời gian đóng nguồn
dự trữ bằng tay.
- Hộ tiêu thụ loại 3 :
Đặc điểm là những hộ còn lại cho phép với mức độ tin cậy thấp( khu nhà ở,

nhà kho, trờng học ) cho phép mất điện trong thời gian sửa chữa, thay thế thiết bị
sự cố nhng thờng không cho phép quá 1 ngày đêm ( 24h).
Phơng án cung cấp điện ta có thể dùng một nguồn điện.
Nhận xét: Việc phân loại và đánh giá một cách đúng đắn hộ tiêu thụ, đó là kết quả
bớc đầu. Qua đó lựa chọn phơng án cung cấp điện cho hợp lý, phù hợp nhất cả về
mặt kinh tế và kỹ thuật. Để xác định loại hộ tiêu thụ điện năng của các ngành sản
xuất khác nhau ta cần nghiên cứu các đặc điểm u cầu và những hớng dẫn cần thiết
của ngành đó
1.5 Những yêu cầu và nội dung chủ yếu khi thiết kế cung cấp điện.
Mục tiêu chính của thiết kế cung cấp điện là đảm bảo cho hộ tiêu thụ luôn luôn
đủ điện năng với chất lợng nằm trong phạm vi cho phép.
1.5.1 Một phơng án cung cấp điện xí nghiệp, công nghiệp đợc xem là hợp lý
khi thoả mãn những nhu cầu sau.
- Vốn đầu t nhỏ, chú ý tiết đến tiết kiệm.
- Chi phí vận hành hàng năm thấp.
- Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cao tuỳ theo tính chất hộ tiêu thụ.
- Đảm bảo an toàn cho ngời và thiết bị.
- Thuận tiện cho vận hành, sửa chữa
- Chất lợng điện áp đợc đánh giá 2 chỉ tiêu( U và f ) .sai số nằm trong phạm
vi giá trị cho phép so với định mức.
1.5.2 Những nội dung chủ yếu khi thiết kế cung cấp điện.

4
Cần tuân thủ các bớc sau:
- Bớc 1: Thu thập dữ liệu ban đầu.
+ Nhiệm vụ, mục đích thiết kế cung cấp điện.
+ Đặc điểm quy trình công nghệ của chơng trình sẽ đợc cung cấp điện.
+ Dữ liệu về nguồn điện, công suất hớng cung cấp điện, khoảng cách đến
hộ tiêu thụ.
+ Dữ liệu về phụ tải, công suất phân bố và phân loại hộ tiêu thụ.

- Bớc 2: Tính toán phụ tải.
+ Danh mục thiết bị điện.
+ Tính phụ tải động lực, chiếu sáng.
- Bớc 3: Chọn trạm biến áp, trạm phân phối.
+ Dung lợng, số lợng, vị trí của trạm biến áp.
+ Số lợng, vị trí phân phối, tủ động lực ở mạng hạ áp.
- Bớc 4: Xác định phơng án cung cấp điện.
+ Đó là mạng cao áp, hạ áp.
+ Sơ đồ lối dây của trạm biến áp, phân phối.
- Bớc 5: Tính toán ngắn mạch.
+ Tính toán ngắn mạch trong mạng cao áp, hạ áp.
- Bớc 6: Lựa chọn các trang thiết bị điện.
+ Lựa chọn máy biến áp.
+ Lựa chọn thiết bị dây dẫn.
+ Lựa chọn thiết bị ứng với điện áp cao, hạ áp.
- Bớc 7: Tính toán chống sét và nối đất.
+ Tính toán chống sét cho chạm biến áp.
+ Tính toán chống sét cho đờng dây cao áp.
+ Tính toán nối đất trung tính của máy biến áp hạ áp.
- Bớc 8: Tính toán tiếp kiện điện và nâng cao hệ số công suất cos.
+ Các phơng án tiếp kiệm và nâng cao hệ số cos.
+ Phơng pháp bù bằng tụ điện: Trớc hết ta phải xác định dung lợng tụ và
phân phối hợp lý.
- Bớc 9: Bảo vệ rơle và tự động hoá.
+ Bảo vệ rơle cho máy biến áp, đờn dây cao áp, các thiết bị điện công suất
lớn là cần thiết.
+ Các biện pháp tự động hoá.
+ Các biện pháp thông tin điều khiển.
- Bớc 10: Hồ sơ thiết kế cung cấp điện.
+ Bảng thống kê các dữ liệu ban đầu.

+ Bảng vẽ mặt bằng công trình và phân bố phụ tải.
+ Sơ đồ nguyên lý.
+ Bản vẽ chi tiết các bộ phận bảo vệ rơle, đo lờng tự động hoá, nối đất, thiết
bị chống sét.
+ Các chỉ dẫn về vận hành và quản lý hệ thống cung cấp điện.
Câu hỏi ôn tập:
Câu 1: Đặc điểm của mạng điện xí nghiệp công nghiệp có gì giống
và khác so với mạng điện khác nh nông thôn, đô thị ?

5
Câu 2: Khái quát chung u nhợc điểm của các dạng nguồn điện ?
Câu 3: Trình bày khái quát chung về hệ thống cung cấp điện ?
Chơng II: phụ tảI điện
2.1 Khái niệm chung: Gồm hộ tiêu thụ điện và phụ tải điện.
- Hộ dùng điện là tất cả các thiết bị máy móc dụng cụ dùng để biến đổi điện năng
thành các dạng năng lợng khác.
- Phụ tải điện: Là đại lợng biểu thị mức độ tiêu thụ của các hộ dùng điện nh I, U,
P, A.
2.1.1 Phân loại phụ tải điện.
2.1.1.1 Theo độ tin cậy cung cấp điện.
- Phụ tải loại 1:
Đặc điểm là những hộ tiêu thụ mà khi ngừng cung cấp điện sẽ dẫn đến tổn
thất về kinh tế đe doạ đến tính mạng con ngời hoặc ảnh hởng đến chính trị quốc
gia. Khoảng thời gian mất điện cho phép bằng thời gian đóng thiết bị dự trữ.
Phơng án cung cấp điện cho phụ tải này từ hai nguồn độc lập.
- Phụ tải loại 2:
Là những phụ tải khi mất điện chỉ dẫn đến thiệt hại về kinh tế do h hỏng sản
phẩm, ngừng trệ sản xuất và lãng phí lao động.Khoảng thời gian mất điện cho
phép bằng thời gian đóng điện bằng tay.
Phơng án cung cấp điện từ một hoặc hai nguồn.

- Phụ tải loại 3:
Là những hộ còn lại cho phép cung cấp điện với mức độ tin cậy thấp.
Ví dụ: Khu nhà ở, phòng học, nhà kho
Cho phép mất điện trong thời gian thay thế sửa chữa.
2.1.1.2 Theo góc độ sử dụng điện.
- Phụ tải công nghiệp.
- Phụ tải nông nghiệp.
- Theo chế độ làm.
- Theo mức độ điện áp và tần số.
2.2 Các đại lợng và thông số thờng gặp khi tính toán phụ tải điện.
2.2.1 Công suất định mức ( P
đm
).
- Là thông số chính và đợc ghi trên thiết bị hoặc lý lịch của máy.
- Đối với động cơ điện không đồng bộ, động cơ một chiều, công suất định mức
kW ( công suất tác dụng ).
- Đối với động cơ đồng bộ, máy biến áp đợc đo bằng kVA ( công suất biểu kiến)
và định mức.
2.2.2 Công suất đặt ( P
đ
).
- Là công suất đầu vào của thiết bị.
P
n
P
đ
=

6

n
Trong đó:
n
: Hiệu suất định mức của động cơ.
Với
n
= 0.8ữ0.95
Vì
n
khá cao lên lấy P
đ
P
đm

*.Chú ý: Đối với các thiết bị điện làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại nh: Cần trục,
máy hàn. Khi tính phụ tải điện của chúng, ta phải quy đổi về công suất định mức
làm việc dài hạn, tức là quy đổi về chế độ làm việc có hệ số tiếp điện %=100%.
Công thức quy đổi nh sau:
+ Đối với động cơ điện P

đm
= P
đm
.



đm
+ Đối với máy biến áp hàn P

đm
= S
đm
.co s


đm
Trong đó:
P

đm
:Là công suất định mức đã quy đổi về chế độ làm việc dài hạn, P
đm
, S
đm
,
Co s
đm
.

đm
: Các tham số định mức cho trong lý lịch máy.
2.2.3 Phụ tải trung bình:
- Là một đặc trng tĩnh của phụ tải trong một khoảng thời gian nào đó.
Phụ tải trung bình tính theo công suất phụ tải tiêu thụ trung bình trong khoảng thời
gian bất kỳ.
P
tb
=
t

dttp
t

0
)(
; Q
tb
=
t
dttQ
t

0
)(

Trong đó: Q(t); P(t): là hàm biến thiên theo phụ tải.
t: thời gian khảo sát (h).
Trên thực tế phụ tải trung bình có thể xác định theo mức tiêu thu điện năng.
A
p
A
q
P
tb
= Q
tb
=
t t
Đối với một nhóm thiết bị .
P

tb
=

=
n
i 1
p
tbi
(kW) ; Q
tb
=

=
n
i 1
Q
tbi
(kVAr)
Trong đó:A
p
,A
q
: là điện năng tác dụng và phản kháng của tải trong t
Phụ tải trung bình tính theo dòng điện:
Với lới điện 3 pha:
P
2
tb
+ Q
2

tb
I
tb
=
U
n
. 3
Với lới điện 1 pha :
P
2
tb
+ Q
2
tb
I
tb
=
U
n
2.2.4 Phụ tải cực đại: (P
max
)
a. phụ tải cực đại ổn định:

7
p1
p2
p3
pn
t1

t2
t3
tn
- Là công suất tiêu thụ lớn nhất trong khoảng thời gian 30 phút.
- Đây là công suất để đánh giá chế độ làm việc và Chọn các thiết bị điện theo điện
phát nóng cho phép.
b. phụ tải cực đại đỉnh nhọn:
- Là công suất hiện thời gian ngắn 1-2 (s) và thờng xuất hiện khi khởi động động
cơ. Giá trị này để kiểm tra dao động điện áp, điều kiện tự khởi động động cơ.
- Nếu số này xuất hiện phủ tải này càng lớn thì mức độ ảnh hởng tới sự làm việc
bình thờng của các thiết bị khác trong mạng càng cao.
2.2.5 Công suất phản kháng(Q).
- Khi một thiết bị làm việc nó tiêu thu một lợng công suất điện dung Q
c
để trao
đổi với điện trờngvà một công suất điện cảm Q
l
để trao đổi với từ trờng.
- Ngoài ra Q cần thiết cho quá trình điều chỉnh điện áp và dự trữ công suất trong
hệ thống điện.
2.2.6 Phụ tải tính toán: P
tt
; Q
tt
; S
tt
.
- Là phủ tải giả thiết không đổi lâu dài của các phần tử trong hệ thống cung cấp
điện (máy biến áp, đờng dây ) t ơng đơng với phụ tải thực tế biến đổi theo điều
kiện tác dụng nhiệt nặng nề nhất.

- Phụ tải tính toán dùng để lựa chọn máy biến áp, các thiết bị điện phát nóng cho
phép.
Quan hệ giữa phu tải tính toán và các phụ tải tính toán khác.
P
tb

P
tt


P
ma x

2.3 Các hệ số trong tính toán phụ tải.
2.3.1Hệ số sử dụng(k
sd
)

P
tb
k
sd
= (đối với một thiết bị)
P
đm
P
tb

=
n

i 1
p
tbi
k
sd
= = (đối với nhiều thiết bị)
P
đm

=
n
i 1
p
đmi
Nếu có đồ thị phụ tải nh hình vẽ.
p

8

t
P
1
t
1
+ P
2
t
2
+ + P
n

t
n
k
sd
=
P
đm
(t
1
+t
2
+ +t
n
)
Hệ số sử dụng nói lên mức độ sử dụng, mức độ khai thác công suất của thiết bị
trong khoảng thời gian xét.
2.3.2 Hệ số cực đại : (k
ma x
).
P
tt
k
ma x
=
P
tb
Hệ số cực đại phụ thuộc vào số thiết bị hiệu quả và k
sd
.
2.3.3 Hệ số đồng thời.

Là tỷ số giữa phủ tải cực đại nửa giờ tính tổng tại nút khảo sát của phân xởng
hay nhà máy với tổng các phụ tải cực đại nửa giờ của nhóm hộ tiêu thụ riêng biệt
hay phân xuởng riêng biệt.
P
30
phân xởng
Đối với phân xởng: k
đt
=


=
n
i 1
P
30
nhóm hộ tiêu thụ i
P
30
nhà máy
Đối với nhà máy: k
đt
=


=
n
i 1
P
30

nhóm phân xởng thứ i
Kết luận: K
đt
là tỷ số giữa công suất tác dụng tính toán cực đại tại nút khảo sát của
hệ thống cung cấp điện với tổng các công suất tác dụng tính toán cực đại của các
nhóm hộ tiêu thụ riêng biệt nối vào nút đó.

P
tt

k
đ

t
=

=
n
i 1
P
tti
Hệ số đồng thời phản ánh sự xê dịch phụ tải cực đại nửa giờ của phụ tải
riêng biết với phụ tải cực đại nửa giờ chung của tổng các thiết bị.
Đối với đờng dây cao áp k
đt
= 0,85ữ1
Đối với thanh cáI của tram hạ áp và đờng dây phía bên ngoài xí nghiệp
k
đt
= 0,9 ữ 1.

Chú ý: P
tt
không đợc nhỏ hơn P
tb
tại nút đó.
2.3.4 Hệ số nhu cầu: k
nc
1
Là tỷ số giữa công suất đặt của nhóm tiêu thụ .
P
tt
P
tt
P
tb

9
k
nc
= = . = k
ma x
.k
sd
P
đm
P
đm
P
tb
1 - k

sd
k
nc
= k
sd
+

n
hq
2.3.5 Hệ số điền kín đồ thị phụ tải.
Là tỉ số giữa công suất trung bình với công suất cực đại trong thời gian khảo sát.
P
tb
k
đk
=
P
ma x

Nếu lấy P
tt
=P
ma x
thì ta có:
P
tb
1
k
đt
= =

P
tt
k
ma x
Hệ số k
đt
là thông số đánh giá đồ thị phụ tải. Nếu k
đt
càng lớn thì chênh lệch
công suất giữa phụ tải tại thời điểm cực tiểu càng nhỏ.
2.3.6 Hệ số đóng điện hộ tiêu dùng.
T
đ
k
đ
=
t
c
Là tỉ số đóng điện với thời gian khảo sát.
2.3.7 Số thiết bị hiệu quả: (n
hq
)
Số thiết bị tiêu thụ điện năng hiệu quả. Giả thiết có một nhóm gồm n thiết bị có
công suất định mức và chế độ làm việc khác nhau, ta gọi n
hq
là số thiết bị tiêu thụ
điiện năng hiệu quả của nhóm đó. Đấy là một số quy đổi gồm n
hq
thiết bị có công
suất định mức và chế độ làm việc nh nhau và tạo nên phụ tải tính toán bằng phụ tải

tiêu thụ bởi n thiết bị tiêu thụ.
Ta có: [

=
n
i 1
P
đmi
]
2
n
hq
=


=
n
i 1
(P
đmi
)
2
Công thức trên chỉ dùng tính khi số thiết bị n 5 nếu lớn hơn ta phải tính theo
trình tự sau:
Bớc 1: Xác định tổng số thiết bị trong nhóm (n )
Bớc 2: Xác định tổng công suất định mức của nhóm (

P
ni
).

Bớc 3: Xác định số thiết bị n
1
( là thiết bị có công suất lớn hơn 1/2 công suất lớn
nhất )
Bớc 4: Xác định tổng công suất của n
1
thiết bị (

P
đm
n
1
).
Bớc 5: Xác định n
*
n
1

P
đm
n
1
n
*
= ; P
*
=
n

P

đm
n

10
Bớc 6: Tra bảng tìm đợc n
*
hq
.n
Ví dụ: Xác định n
hq
với nhóm thiết bị gồm 3 động cơ có P = 120 kW, 4 động cơ
mỗi động cơ có P = 90 kW, 3 động cơ có P = 50 kW, 6 động cơ có P = 20 kW và
12 động cơ mỗi động cơ có P = 10 kW.
Phơng pháp:
Ta có n = 3+4+3+6+12 = 28
n
1
= 3+4 = 7
n
*
= 7/28 = 0.25


P
đm
n
1
=3.120 + 4.90 = 720 kW

P
đm
n = 3.120 + 4.90 + 3.50 +6.20 +12.10 = 1110 kW.


P
đm
n
1
P
*
= = 720/1100 = 0.65


P
đm
n
n
hq
*
= 0.51 n
hq
= n
hq
*
. n = 14.
2.4 Các phơng pháp xác định phụ tải tính toán.
2.4.1 Phơng pháp suất tiêu hao điện năng trên một đơn vị sản phẩm.
M
ca

. W
0
P
tt
=
T
ca
Trong đó M
Ca
: số lợng sản phẩm sản suất trong 1 ca.
T
ca
: thời gian của ca có phụ tảI lớn nhất ( h).
W
0
: Suất tiêu hao điện năng trên một đơn vị sản phẩm (kW h / 1 đvsp ).
Khi biết W
0
và tổng sản phẩm sản xuất trong một năm M của phân xởng ta có
M. W
0
P
tt
=
T
max
Trong đó T
max
: là thời gian sử dụng công suất lớn nhất ( h).
2.4.2 Phơng pháp suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản xuất.

P
tt
= P
0
. F
Trong đó: F: là diện tích bố trí nhóm hộ tiêu thụ ( m
2
).
P
0
: là suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản xuất là 1 m
2
(kW / m
2
).
Nhận xét: Phơng án này có sai số lớn, chỉ đợc dùng để tính toán cho các phân x-
ởng có mật độ máy móc tơng đối đồng đều nh xởng dệt, may và tính toán chiếu
sáng.
2.4.3 Phơng pháp công suất P
đ
và hệ số nhu cầu k
nc
.
a) phơng pháp tính:
P
tt
= k
nc
.

=
n
i 1
P
đi
P
tt
= k
nc
.

=
n
i 1
P
đI
.k
mt
Q
tt
= P
tt
. tg

( nếu cùng cos

).
Q
tt
= P

tt
. tg

tb
( nếu cos

khác nhau ).

11

=
n
i 1
P
i
. cos

i
Trong đó: cos

tb
=


=
n
i 1
p
i
b) Ví dụ: xác định phụ tải tính toán cho một nhóm các thiết bị động lực cho trong

bảng sau
STT Tên Thiết bị Số Lợng P
đm
(kW) Cos

k
sd
1 Máy bào 3 2.8 0.8 0.62
2 Máy Tiện 2 4.5 0.75 0.6
3 Máy mài 1 6 0.7 0.57
4 Máy Khoan 1 10 0.65 0.38
5 Quạt 2 4 0.85 0.7
6 Máy BA hàn 1 12 ( kVA) 0.4 0.5
Phơng pháp: Quy đổi máy biến áp hàn về chế độ làm việc dài hạn.
P
n
= S
n
. Cos

n
.

Với

= 0.25
P
n
= 12 *0.4*
25.0

= 2.4 (kW).
Tổng số thiết bị n = 10


P
n
= 3*2.8 + 2*4.5 + 1*6 + 1*10 + 2*4 + 1*2.4 = 43.8 (kW)
n
1
= 1+1 = 2


P
n1
= 1*10 + 1*6 = 16 (kW)
n
*
= n
1
/ n = 2/10 = 0.2.


P
n1
16
P
*
=

= = 0.371 (kW)

P
n
43.8
n
hq
*
= 0.8 n
hq
= n
hq
*
. n = 0.8 *10 = 8 thiết
1- k
sd

Mà k
nc
= k
sd


+
n
hq

=
n
i 1

P
ni
* k
sdi
3*28*0.62 + 2*4.5*0.6 .
k
sd


= = = 0.5


=
n
i 1
P
ni
43.8
k
nc
= 0.5 + 1- 0.5 = 0.68

8
P
tt
= k
nc
*

P

n
= 0.68 * 43.8 = 29.8 ( kW)

12


=
n
i 1
P
i
. cos

i
cos

tb
= = 0.62


=
n
i 1
p
i
tg

tb
= 1.26 Q
tt

= P
tt
* tg

tb
= 37.55 ( kVA)
S
tt
= P
tt
/ cos

tb
= 29.8 /0.67 = 48.061 ( kVA)
Nhận xét: Phơng pháp này tính toán đơn giản thuận tiện, nhng độ chính xác không
cao. Nên sử dụng phơng pháp này trong các trờng hợp tính toán sơ bộ.
2.4.4 Phơng pháp hệ số cực đại (k
m a x
) và công suất trung bình(P
tb
).
a)phơng pháp tính.
P
tt
= k
m a x
.P
tb
=k
ma x

.k
sd
.

Pdm
Q
tt
= P
tt.
tg

S
tt
= Q
tt
2
+P
tt
2
= P
tt
/ cos

;
Với

=
n
i 1
P

i
. cos

i
cos

tb
=

=
n
i 1
p
b)VD: Xác định phụ tải tính toán cho môt nhóm thiết bị động lực có số thiết bị
sau: K
sd
= 0.15
STT Tên thiết bị Số liệu P (kW)
Co s
1 Máy tiện 3 4 0,7
2 Máy bào 2 8 0,7
3 Máy phay 2 7 0,8
4 Máy doa 2 12 0,75
5 MBA hàn 1 14 0,4
6 Chiếu sáng 1 3 1
Phơng pháp quy đổi MBA hàn: P
n
=S
đm
.Cos .

= 14 . 0,4 .
25.0
= 2,8 (kW)
Số thiết bị: n =11(thiết bị).
P
n đm
=3.4+2.8+2.7+2.12+1.14+3.1 =71.8 (kW).
P
ma x
=12 (kW) Ta có :n =2+2+2 = 6( thiết bị).
n
1
6
n
*
= = = 0,54
n 11
P
đm n1
= 2.7+2.8+2.12 =54 (kW).
54

13
P
*
đm
= = 0,75
71,8
Tra bảng ta có: n
*

hq
=0.82 n
hq
=n
*
hq
.n =9(thiết bị)
Tra bảng ta đợc. k
ma x
=2,2

P
tt
= k
ma x
.k
sd
. P
nđm
=2,2.0,15.71.8 =23,6 (kW).



=
n
i 1
P
i
. cos

i
cos

tb
= = 0.74 tg =0,91


=
n
i 1
p
i
Ta có: Q
tt
=P
tt
. tg =21,5 (kVA r).
S
tt
= P
tt
/ cos

tb
=23,69/ 0.74 =32 (kVA)
Nhận xét: Phơng pháp cho biết kết quả tơng đối chính xác vì khi xác định n
hq
đã
tính đến hàng loạt số thiết bị trong nhóm.
2.5 Đồ thị phụ tải điện.

2.5.1 Khái niệm: Đồ thị phụ tải là đờng biểu diễn mối quan hệ giữa phụ tải với
thời gian tiêu thụ (I , P ).
Đối với mỗi loại hộ tiêu thụ của một ngành công nghiệp đều có thể một dạng đồ
thị phụ tải điển hình.
ý nghĩa: đồ thị phụ tải có ý nghĩa rất to lớn trong thiết kế và vận hành mạng điện.
- Xác định đợc các tham số T
ma x
, k
đt
. Thông qua các thông số này cho phép ta
chọn thiết bị, xác định lợng tiêu thụ, đánh giá chế độ làm việc của mạng điện và
lựa chọn phơng thức vận hành hợp lý kinh tế.
- Dựa vào đồ thị phụ tải ngời ta lập kế hoạch dự trữ nhiên liệu sửa chữa định kỳ
các tổ máy không gây thiếu hụt công suất trong hệ thống.
- Căn cứ vào đồ thị phụ tải để liên kết các nhà máy điện với nhau nhằm giảm công
suất cực đại chung và san bằng đồ thị phụ tải, do đó nâng cao đợc hiệu suất làm
việc của nhà máy và giảm giá thành điện năng.
- Ngời ta chọn đợc nguồn cung cấp và sơ đồ cung cấp điện phù hợp.
2.5.2 Thu thập và xử lý số liệu.
a)Thu thập số liệu:
Việc thu thập thông tin vẽ đồ thị phụ tải phải đảm bảo theo dõi liên tục, trong
thời gian đủ dài để đảm bảo độ tin cậy. Tuỳ từng điều kiện cụ thể ta có thể chọn
những phơng pháp thu thập số liệu sau:
- Phơng pháp đo đếm từ xa:
Các thiết bị đo đếm và các bộ cảm biến đợc đặt ở những nơi quan sát tín hiệu và
nó tự động ghi và truyền về trung tâm xử lý thông tin. Phơng pháp có độ chính xác
cao và cập nhật nhanh song yêu cầu chi phí vốn lớn.
- Phơng pháp bán tự động.
- Phơng pháp gián tiếp.
- Phơng pháp đo đếm trực tiếp.

14
b)Xử lý số liệu :
số liệu sau khi thu thập cần đợc xử lý sơ bộ để loại bỏ những sai số có thể xuất
hiện trong các phép đo và sắp xếp trong các bảng biểu thích hợp. Sau đó ta xây
dựng đồ thị phụ tải ngày.
2.5.3 Đồ thị phụ tải ngày.
Là đồ thị phụ tải trong một ngày đêm 24h.
Đồ thị phụ tải ngày sau khi xử lý sơ bộ số liệu ta sẽ biểu diễn phụ tải trên trục tung
tơng ứng với thời gian trên trục hoành dới dạng bậc thang.

24 t(h)
P kW
2.5.4 Đồ thị phụ tải tháng.
Đợc xây dựng theo phụ tải trung bình hàng tháng. Từ đồ thị ta có thể biết đợc
nhịp độ làm việc của hộ tiêu thụ và từ đây có thể định ra lịch vận hành sửa chữa
thiết bị điện hợp lý đáp ứng đợc yêu cầu sản xuất.
thang
P kW
2.5.5 Đồ thị phụ tải năm.
Đồ thị phụ tải hàng năm đợc xây dựng dựa trên đồ thị phụ tải ngày đêm mùa hè
và đồ thị phụ tải ngày đêm mùa đông.
Với một năm có 365 ngày thì có 190 ngày mùa hè + 175 ngày mùa đông.
Cách vẽ:
Kẻ đờng thẳng đi qua điểm cao nhất của đồ thị phụ tải ngày đêm và xác định thời
gian tác động của phụ tải trong năm tức là ứng với P
1
ta sẽ có.
T
1

= T
1
he
+T
1
đong
Tiếp theo kẻ đờng bậc thang thứ hai xác đinh P
2
P
1
tơng ứng với T
1
= 190T
1
he
+175T
1
đong
P
2
tơng ứng với T
2
= 190T
2
he
+175T
2
đong
P
n

tơng ứng với T
n
= 190T
n
he
+175T
n
đong

15
P kW
P kW
24 t
24 t
8760
P kW
t1
t2
t1 t2
2.6 Phơng pháp tính một số phụ tải đặc biệt.
2.6.1 Xác định phụ tải tính toán cho thiết bị một pha.
a) Công suắt không công bằng 15% tổng công suất ba pha thì các thiết bị một
pha đợc coi nh thiết bị ba pha có công suất tơng đơng.
b) Công suất không cân bằng > 15% tổng công suất ba pha thì phụ tải tính toán đ-
ợc qui đổi về ba pha P
tt(max)
của thiết bị một pha đợc tính toán nh sau:
- Thiết bị một pha nối vào điện áp pha của mạng điện thì :
P
tt 3pha

=3 . P
tt 1pha max
Trong đó: P
tt 1pha max
:là tổng công suất thiết bị một pha của pha có phụ tải lớn nhất.
- Thiết bị một pha nối vào điện áp dây của mạng.
P
tt 3pha
=
3
. P
tt 1pha
- Trờng hợp trong mạng vừa có thiết bị môt pha nối vào điện áp pha vừa có thiết
bị một pha nối vào điện áp dây thì ta qui đổi các thiết bị nối vào điện áp dây về
thiết bị nối vào điện áp pha nh sau:
P
qđ
= P
i j
.p
i j
; Q
qđ
= Q
qđ
.q
ij
Trong đó: P
qđ
; Q

q đ
: Công suất phản kháng và qui đổi.
P
i j
; Q
i j
: Công suất giữa pha i và pha j.
p
i j
; q
i j
: Các hệ số qui đổi phụ thuộc hệ số cos

cho bảng sau :
Hệ số qui đổi 0.4 0.5 0.6 0.65 0.7 0.8 0.9 1
P
(ab) a ;
P
(bc) b
;P
(ac) c
1.17 1 0.89 0.84 0.8 0.72 0.64 0.5
P
(ab) b ;
P
(bc) c
;P
(ac) a
-0.17 0 0.11 0.16 0.2 0.28 0.36 0.5
Q

(ab) a
;Q
(bc) b
;Q
(ac) c
0.86 0.58 0.38 0.3 0.22 0.09 -0.5 -0.29
Q
(ab) b
;Q
(bc) c
;Q
(ac) a
1.14 1.16 0.96 0.88 0.8 0.67 0.52 0.29
2.6.2 Xác định phụ tải đỉnh nhọn.
a) Nội dung phơng pháp.
Phụ tải đỉnh nhọn thờng đợc tính dới dạng dòng điện đỉnh nhọn.
- Đối với một máy dòng điện đỉnh nhọn chính là dòng mở máy.
I
đm
= I
mm
= K
mm
. I
đm
(K
mm
: bội số mở máy động cơ)
- Khi động cơ có số liệu chính xác thì K
mm

đợc lấy nh sau:
Động cơ KĐB rô to lồng sóc: K
mm
= 5ữ7
Đọng cơ một chiều và động cơ KĐB dây quấn K
mm
= 2.5
- Đối với một nhóm máy dòng điện đỉnh nhọn xuất hiện khi có dòng mở máy lớn
nhất trong nhóm mơ máy.
I
đm
= I
mm max
+ ( I
tt
- K
sd
. I
đm max
)

16
Trong đó :
I
tt
: Dòng điện tímh toán của nhóm máy.
K
sd
: Của động cơ có dòng điện mở máy lớn nhất.
I

đm max
: Dòng điện định mức của động cơ có dòng điện mở máy lớn.
b)Ví dụ :
Tính toán phụ tải đỉnh nhọn của đờng dây cung cấp cho phụ tải có số liệu sau.
Động cơ
P
đm

(k w)
(%)
cos

I
đm
(A)
K
mm
Nâmg hàng 14 25 0.66 27.5 5.5
Xe con 6 15 0.72 8.45 2.5
Xe lớn 12 15 0.75 16.3 2.5
Biết U=380/220 V ;K
sd
=0.1
Phơng pháp: Động cơ nâng hàng có I
mm max
= 27,5 .5,5 = 151 (A)
Phụ tải tính toán của nhóm qui đổi.
P
tt
= P

đm
= P
đ
= 14.
25.0
+6 .
15,0
+12 .
15,0
= 13.97( kW)
Q
tt
= P
tt.
tg

= 19.95 (kVA r)
S
tt
= Q
tt
2
+P
tt
2
= 19.95 (kVA)
I
n max
=
25.0

. 27,5 = 13,7(A)
Đây là dòng định mức của động cơ qui đổi dài hạn .
S
tt
I
tt
= = 30,1(A)
3
. U
n
Ta có: I
đm
= 151 + ( 30,1 - 0,1 . 13,75) = 179,9(A)
2.7 Xác định phụ tải tính toán cho phân xởng, xí nghiệp.
a) Phụ tải chiếu sáng : Xác định theo phơng pháp gần đúng.
- Suất tiêu hao điện năng trên một đơn vị diện tích.
- Hệ số nhu cầu (k
nc
)
Trong trờng hơp đối với cac phân xởng sẽ có k
nc
khác nhau.
+ Đối với phụ tải nhỏ k
nc
= 1
+ Đối với phụ tải lớn k
nc
= 0,95
+ Đối với phụ tải vừa k
nc

= 0,8
+ Đối với trạm biến áp k
nc
= 0,6
b) Phụ tải động lực :
Tùy theo nhu cầu của bài mà ta chọn một trong phơng pháp đã biết.
Công suất tác dụng:
P
tt đlực
= P
tt 1
+ P
tt 2
+ + P
tt n

Công suất phản kháng:

Q
tt đlực
= Q
tt 1
+ Q
tt 2
+ + Q
tt n
Phụ tải tổng hợp cho phân xởng theo hệ số đồng thời.
S
tt phân xởng
= (P

tt đl
+P
cs
)
2
+Q
2
tt đl

17
Thiết bị làm việc ở chế độ dài hạn K
đt
= 0,9
Thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn K
đt
= 0,85
Công suất tính toán giá trị cao áp của trạm biến áp phân xởng.
S
tt px
= S
tt px
+ S
mba
+ S
đt
2.8 Xác định phụ tải tính toán xí nghiệp.
Sau khi xác định đợc phân xởng ta tổng hợp các phân xởng.
P
tt cao áp
= P

tt hạ áp
+ P
đd
+ TBA
2.9 Xác định trung tâm phụ tải điện.
2.9.1 Mục đích.
Xác định tâm phụ tải là nhằm xác định vị trí hợp lý nhất để đặt các tủ phân
phối, tủ động lực. Tại các vị trí đó thì tổn thất điện áp và tổn thất công suất là nhỏ
nhất. Chi phí kim loại màu là hợp lý nhất. Tuy nhiên việc lựa chọn cuối cùng còn
phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nh:
- Đảm bảo tính mỹ quan
- Thuận tiện khi vận hành
- An toàn trong thao tác v.v
2.9.2 Công thức tính xác định tâm phụ tải.


=
=
=
n
i
dmi
n
i
dmii
P
PX
X
1
1

)*(
;


=
=
=
n
i
dmi
n
i
dmii
P
PY
Y
1
1
)*(
Trong đó : X,Y - là hoành độ và tung độ của tâm phụ tải.
X
i
,Y
i
- là hoành độ và tung độ của phụ tải thứ i.
P
dmi
- là công xuất của thiết bị thứ i.
2.10 Một vài nét về dự báo phụ tải điện.
Dự báo phụ tải rất quan trọng, nếu chúng ta dự báo không chính xác, sai lệch

quá nhiều khả năng cung cấp hoặc về nhu cầu năng lợng thì sẽ dẫn đến hậu quả
không tốt cho nền kinh tế.
Nếu dự báo phụ tải quá thừa thì dẫn đến hậu quả huy động nguồn vốn lớn, tăng
vốn đầu t.
Nếu dự báo phụ tải thấp so với nhu cầu thì sẽ không đủ năng lợng cung cấp cho
các hộ tiêu thụ trong tơng lai gần dẫn đến gây thiệt hại cho nền kinh tế.
Thông thờng có ba loại dự báo chủ yếu:
- Dự báo tầm ngắn: Khoảng 1 đến 2 năm (sai số 5 đến 10%).
- Dự báo tầm vừa : Khoảng 3 đến10 năm (sai số 10 đến 20 % ).
- Dự báo tầm xa hay dài hạn: Khoảng 10 đến 20 năm hoặc dài hơn (sai số 10
đến 20 %).

18