Giáo trình Cung cấp điện (Nghề Điện công nghiệp)

UỶ BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ ĐÀ NẴNG

GIÁO TRÌNH
CUNG CẤP ĐIỆN
Nghề:
ĐIỆN CƠNG NGHIỆP
Trình độ:
CAO ĐẲNG VÀ TRUNG CẤP
(Ban hành kèm theo Quyết định số
/QĐ-CĐN ngày tháng
Hiệu trưởng Trường Cao đẳng nghề Đà Nẵng)

Đà Nẵng, năm 2021

năm 2017 của


TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN
Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thơng tin có thể được
phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham
khảo.
Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh
doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm.

1


LỜI GIỚI THIỆU
Giáo trình Cung cấp điện là giáo trình được biên soạn ở dạng cơ bản và
tổng quát cho học sinh, sinh viên nghề Điện Công Nghiệp từ kiến thức nền cho

đến kiến thức chuyên sâu. Giáo trình giúp học sinh, sinh viên có được kiến thức
chung rất hữu ích khi cần phải nghiên cứu chuyên ngành sâu hơn. Mặc khác
giáo trình cũng đã đưa vào các nội dung mang tính thực tế giúp học sinh, sinh
viên gần gũi, dễ nắm bắt vấn đề khi va chạm trong thực tế.
Trong quá trình biên soạn giáo trình, tác giả đã tham khảo rất nhiều các tài
liệu của các tác giả khác nhau cả trong và ngoài nước.
Tác giả cũng xin chân thành gởi lời cảm ơn đến lãnh đạo nhà trường
Trường Cao đẳng nghề Đà Nẵng đã tạo điều kiện giúp đỡ tác giả hồn thành
giáo trình này. Đặc biệt là sự giúp đỡ hỗ trợ nhiệt tình của tập thể giáo viên bộ
môn Điện công nghiệp, khoa Điện – Điện tử của trường cũng như các bạn đồng
nghiệp đã nhiệt tình đóng góp ý kiến trong q trình biên soạn.
Đà Nẵng, tháng 06/2021
Tham gia biên soạn
Chủ biên: ThS. Phan Hồng Giang

2


GIÁO TRÌNH MƠN HỌC
Tên mơn học:

CUNG CẤP ĐIỆN

Mã mơn học:

ĐCN 06

Thời gian của môn học: 90 giờ. (Lý thuyết:28 giờ. Thực Hành/ Thí Nghiệm/
Thảo Luận/ Bài Tập: 54 giờ. kiểm tra: 8 giờ.)
VỊ TRÍ, TÍNH CHẤT CỦA MƠN HỌC:

* Vị trí:
- Mơn học Cung cấp điện được bố trí sau khi hồn thành mơn học An tồn
lao động và vê sinh công nghiệp, Mạch điện, Đo lường điện, Vẽ điện, Khí cụ
điện, Vật liệu điện và học trước các mơn học: mơ đun chun mơn khác.
* Tính chất:
- Là mơn học chun mơn trong chương trình đào tạo.
MỤC TIÊU MƠN HỌC:
* Về kiến thức:
- Chọn phương được phương án, lắp đặt được đường dây cung cấp điện
cho một phân xưởng phù hợp yêu cầu cung cấp điện theo Tiêu chuẩn Việt Nam.
- Trình bày được sơ đồ nguyên lý chung của hệ thống cung cấp điện.
- Trình bày được cơng dụng, nguyên lý của các thiết bị bảo vệ trong hệ
thống điện.
- Biết tính tốn các giải pháp tiết kiệm điện năng.
* Về kỹ năng:
- Tính chọn được dây dẫn, bố trí hệ thống chiếu sáng phù hợp với điều
kiện làm việc, mục đích sử dụng theo qui định kỹ thuật.
- Thiết kế, phân tích được các sơ đồ cung cấp điện đơn giản.
* Về năng lực tự chủ và trách nhiệm:
việc.

- Có ý thức tự giác, tính kỷ luật cao, tinh thần trách nhiệm trong cơng

- Rèn luyện tính cẩn thận, tỉ mỉ, chính xác, tư duy khoa học và sáng tạo
trong học tập.
NỘI DUNG MÔN HỌC:

Số

Tên chương, mục

Thời gian (giờ)
3


TT

1

2

3

4

Thực hành,
thí nghiệm,
thảo luận,
bài tập

Kiểm
tra

10

1

Tổng
số

Lý
thuyết

Chương 1: Khái niệm chung về
cung cấp điện.

5

5

1. Đặc điểm của quá trình sản
xuất và phân phối điện năng.

1

1

2. Nguồn điện

1

1

3. Đặc điểm của hộ tiêu thụ

1

1

4. Những yêu cầu khi thiết kế

cung cấp điện

1

1

5. Những bước thiết kế cung cấp
điện

1

1

Chương 2: Xác định phụ tải điện

15

4

1. Các đại lượng cơ bản

1

1

2. Đồ thị phụ tải điện.

4

1

3

3. Các hệ số tính tốn.

5

1

4

4. Các phương pháp xác định phụ
tải tính tốn.

5

1

3

1

Chương 3: Lựa chọn phương án
cung cấp điện

10

3

6

1

1. Khái niệm chung.

1

1

2. Sơ đồ nối dây của mạng điện
cao áp.

4

1

3

3. Sơ đồ nối dây của mạng điện
hạ áp.

5

1

3

1

Chương 4: Tính tốn tổn thất

15

3

10

2

1.Tổn thất cơng suất.

7

2

5

2.Tổn thất điện áp.

8

1

5

2
4


5

6

7

Chương 5: Trạm biến áp

5

3

1. Khái niệm chung.

0,5

0,5

2. Phân loại trạm biến áp.

0,5

0,5

3. Chọn vị trí, số lượng và cơng
suất của trạm biến áp.

1

0,5

0,5

4. Sơ đồ nối dây của trạm biến
áp.

2,5

1

1,5

5. Kết cấu của trạm biến áp

0,5

0,5

Chương 6: Lựa chọn các thiết bị
điện trong lưới cung cấp điện

20

5

1. Những điều kiện chung để lựa
chọn thiết bị điện.

0,5

0,5

2. Lựa chọn và kiểm tra máy cắt.

0,5

0,5

3. Lựa chọn và kiểm tra dao cách
ly, cầu chì

5

1

4

4. Lựa chọn và kiểm tra aptomat.

5

1

4

5. Lựa chọn và kiểm tra dây dẫn.

5

1

4

6. Lựa chọn máy biến dịng, máy
biến điện áp.

4

1

1

2

Chương 7: Tính tốn chiếu sáng

20

5

13

2

1. Khái niệm.

1

1

2. Một số đại lượng dùng trong

tính tốn chiếu sáng.

1

1

3. Lựa chọn đèn và cách bố trí.

2

1

1

4. Thiết kế chiếu sáng dân dụng.

7

1

6

5. Thiết kế chiếu sáng công
nghiệp

9

1

6

2

90

28

54

8

Cộng

2

13

2

5


* Ghi chú: Thời gian kiểm tra lý thuyết được tính vào giờ lý thuyết, kiểm tra
thực hành được tính vào giờ thực hành.

6


CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ CUNG CẤP ĐIỆN
Mục tiêu:

- Trình bày được quá trình sản xuất và phân phối điện năng.
- Trình bày được các yêu cầu và trình tự thiết kế cung cấp điện.
Nội dung chính:
1. Đặc điểm của quá trình sản xuất và phân phối điện năng.
2. Nguồn điện
3. Đặc điểm của hộ tiêu thụ
4. Những yêu cầu khi thiết kế cung cấp điện
5. Những bước thiết kế cung cấp điện
1. ĐẶC ĐIỂM CỦA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT VÀ PHÂN PHỐI ĐIỆN
NĂNG
1.1. Khái quát chung về nguồn năng lượng :
Ngày nay nhân dân trên thế giới đã tạo ra rất nhiều của cải vậtt chất cho
xã hội , trong số của cải vật chất ấy có nhiều dạng năng lượng được tạo ra .
- Năng lương cơ bắp con người , có từ xa xưa của xã hội lồi người , có
sự phát triểm mạnh mẽ và liên tục những hoạt động của con người đòi hỏingày
càng nhiều các nguồn năng lượng lấy từ trong thiên nhiên .
- Thiên nhiên xung quanh ta rất giàu về nguồn năng lượng điện : Than đá ,
dầu khí , nguồn nước của các dịng sơng , biển cả , nguồn phát nhiệt vô cùng
phong phú của mặt trời và mặt đất , các dịng khí chuyển động . Đó là nguồn
năng lương rất quý đối với con người .
- Năng lương điện hay còn gọi là điện năng . Hiện nay là dạng năng lượng
rất phổ biến . Sản lượng điện hàng năm trên thế giới ngày càng tăng và chiếm
hàng tỷ Kwh vì nó có nhiều ưu điểm :
+ Dễ dàng chuyển thành các dạng năng khác .
+ Truyền tải đi xa .
+ Hiệu suất cao .
1.2. Đặc điểm của năng lượng điện :
Trong quá trình sản xuất và truyền tải điện năng có một số đặc điểm sau :
- Điện năng sản xuất ra khơng tích trữ được ( Trừ một số dòng điện cá
biệt : pin , acquy..). Tại mọi lúc phải đảm bảo cân bằng giữa điện năng sản xuất

ra với điện năng tiêu thụ .
7


- Q trình về điện xảy ra rất nhanh :Ví dụ : Sóng điện từ lan truyền trong
dây dẫn với tốc độ xấp xỉ bằng tốc độ ánh sáng .
- Công nghiệp điện lực liên quan chặt chẽ đến các ngành kinh tế quốc dân
. Đó là một trong những động lực để tăng năng suất lao động , tạo nên cấu trúc
nhịp nhàng trong phát triển kinh tế .Hệ thống điện bao gồm các khâu : Sản xuất ,
truyền tải , phân phối đến các hộ tiêu thụ .
2. NGUỒN ĐIỆN
2.1. Nhà máy nhiệt điện :
Hiện nay nhà máy nhiệt điện chiếm một tỷ lệ rất quan trọng trong công
suất chung , đây là nguồn năng lượng điện kinh điển có từ xa xưa .
- Dùng năng lượng nhiệt do nguồn nhiên liệu là than được đốt nóng +
nước toạ thành hơi và qua cac bộ phận làm quay tuốcbin của máy phát điện và
điện năng được phát ra để cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ . Ngồi ra cịn cung
cấp hơi nóng cho một số cơ sở: Nhà tắm hơi ..
- Nhà máy nhiệt điện thường được xây dựng ở những nơi gần nguồn
nhiên liệu và ở những nơi khai thác mỏ .
* Nhược điểm :
- Tính linh hoạt trong vận hành kém .
- Hiệu suất thấp .
- Tiêu thụ nhiên liệu lớn , việc vận chuyển nhiên liệu khá tốn kém .
- Khói thải gây ô nhiểm môi trường .
2.2. Nhà máy thuỷ điện :
Sử dụng năng lượng nguồn nước để chạy máy phát điện . Quá trình biến
đổi năng lượng từ thuỷ năng → cơ năng → điện năng
So với nhà máy nhiệt điện cùng cơng suất thì nhà máy thuỷ điện địi hỏi
vốn đầu tư nhiều hơn chủ yếu là đập chắn , hồ chứa nước và thời gian xây dựng

lâu dài hơn .Nhưng nó có nhiều ưu điểm hơn nhà máy nhiệt điện :
- Giá thành điện năng rẻ hơn .
- Mức độ tự động hoá dễ thực hiện hơn .
- Quá trình mở máy nhanh hơn .
- Ít xảy ra sự cố .
- Vận hành đơn giản hơn .
- Thoáng mát và sạch sẽ hơn .
- Hiệu suất cao hơn , có thể đạt đến 80%.

8


2.3. Nhà máy điện nguyên tử :
Tương tự như nhà máy nhiệt điện về phương diện biến đổi năng lượng .
Nhiệt năng do phân huỷ hạt nhân → cơ năng để quay máy phát
Tất cá các quá trình về điện đều tự động hố hồn tồn .
*Ưu điểm :
+ Chỉ cần một lượng khá nhỏ về vật chất phóng xạ nó đã đáp ứng được
yêu cầu của nhà máy ( Ví dụ : Một nhà máy có cơng suất 100Mw chỉ cần ≤1kg
chất phóng xạ
+ Cơng suất của một tổ máy của nhà máy này từ : 500, 800, 1200,
1500MW
2.4. Nhà máy điện dùng sức gió : ( Nhà máy phong điện )
Dùng sức gió để quay hệ thống cánh quạt đặt đối diện với chiều gió , hệ
thống cánh quạt được truyền qua bộ biến đổi tốc độ làm quay máy phát điện và
sản xuất ra điện năng .
+ Động cơ gió phát điện khó khăn trong việc điều chỉnh tần số vì tốc độ
gió ln ln biến đổi .
+ Hiệu suất thấp , công suất đặt nhỏ . Do đó chỉ dùng ở những vùng hải
đảo xa xơi khơng có lưới điện đưa đến , cột hải đăng .

2.5. Nhà máy điện dùng năng lượng bức xạ mặt trời :
Thường có dạng như nhà máy nhiệt điện , nhưng lị hơi được thay thế
bằng hệ thống kính hội tụ để thu nhận nhiệt lượng bức xạ của mặt trời tạo hơi
nước nhằm quay tuabin của máy phát điện .
3. ĐẶC ĐIỂM CỦA HỘ TIÊU THỤ
3.1. Theo điện áp và tần số: căn cứ vào Uđm và f
* Hộ dùng điện 3 pha Uđm < 1000 V ; fđm = 50 Hz.
* Hộ dùng điện 3 pha Uđm > 1000 V ; fđm = 50 Hz.
* Hộ dùng điện 1 pha Uđm < 1000 V ; fđm = 50 Hz.
* Hộ dùng điện làm việc với tần số  50 Hz.
* Hộ dùng dòng điện một chiều.
3.2. Theo chế độ làm việc: (của các hộ dùng điện).
- Dài hạn: phụ tải khơng thay đổi hoặc ít thay đổi, làm việc dài hạn mà
nhiệt độ không vượt quá giá trị cho phép (VD: Bơm; quạt gió, khí nén…).
- Ngắn hạn: thời gian làm việc không đủ dài để nhiệt độ TB đạt giá trị qui
định (VD các động cơ truyền động cơ cấu phụ của máy cắt gọt kim loại, động cơ
dóng mở van của TB thuỷ lực).

9


- Ngắn hạn lập lại: các thời kỳ làm việc ngắn hạn của TB xen lẫn với thời
kỹ nghỉ ngắn hạn  được đặc trưng bởi tỷ số giữa thời gian đóng điện và thời
gian tồn chu trình sản suất (VD máy nâng; TB hàn).
3.3. Theo mức độ tin cậy cung cấp điện:
Tuỳ theo tầm quan trọng trong nền kinh tế và xã hội, các hộ tiêu thụ điện
được CCĐ với mức độ tin cậy khác nhau và phân thành 3 loại.
- Hộ loại I: Là hộ mà khi sự cố ngứng CCĐ sẽ gây ra những thiệt hại lớn
về kinh tế, đe doạ đến tính mạng con người, hoặc ảnh hưởng có hại lớn về chính
trị – gây những thiệt hại do đối loạn qui trình cơng nghệ. Hộ loại I phải được

CCĐ từ 2 nguồn độc lập trở lên. Xác suất ngừng CCĐ rất nhỏ, thời gian ngừng
CCĐ thường chỉ được phép bằng thời gian tự động đóng thiết bị dự trữ (VD xí
nghiệp luyện kim, hố chất lớn…).
- Hộ loại II: Là hộ tuy có tầm quan trọng lớn nhưng khi ngừng CCĐ chỉ
dẫn đến thiệt hại về kinh tế do hư hỏng sản phẩm, ngừng trệ sản xuất, lãng phí
loa động v.v… Hộ loại II được CCĐ từ 1 hoặc 2 nguồn – thời gian ngừng CCĐ
cho phép bằng thời gian để đóng TB dự trữ bằng tay (XN cơ khí, dệt, cơng
nghiệp nhẹ, cơng nghiệp địa phương…).
- Hộ loại III: mức độ tin cậy thấp hơn, gồm các hộ không nằm trong hộ
loại 1 và 2. Cho phép mất điện trong thời gian sửa chữa, thay thế phần tử sự cố
nhưng không quá một ngày đêm. Hộ loại III thường được CCĐ băng một nguồn.
3.4. Các hộ tiêu thụ điện điển hình:
- Các thiết bị động lực công nghiệp.
0,6).

- Các thiết bị chiếu sáng. (thường 1 pha, ĐTPT bằng phẳng, cos = 1- Các TB biến đổi.
- Các động cơ truyền động máy gia công.
- Lò và các thiết bị gia nhiệt.
- Thiết bị hàn.

4. NHỮNG YÊU CẦU KHI THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN
Mục tiêu chính của thiết kế cung cấp điện là đảm bảo hộ tiêu thụ luôn
luôn đủ diện năng , với chất lương luôn nằm trong phạm vi cho phép . Một
phương án được xem là hợp lý cho xí nghiệp khi thoả mãn các yêu cầu sau đây :
- Vốn đầu tư nhỏ , chú ý tiết kiệm ngoại tệ và kim loại màu .
- Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cao tuỳ theo tính chất của hộ tiêu thụ
- Chi phí vận hành hàng năm thấp .
- Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị .
- Thuân tiện khi vận hành và sữa chữa .
10

- Đảm bảo chất lượng điện năng chủ yếu là đảm bảo độ lệch và độ dao
động điện áp là bé nhất và nằm trong phạm vi cho phép so với định mức .Những
yêu cầu trên thường có mâu thuẫn với nhau . Khi thiết kế phải biết cân nhắc và
kết hợp hài hoà tuỳ thuộc vào hoàn cảnh cụ thể . Ngồi ra cịn phải chú ý đến
các yếu tố khác : phát triển tương lai , rút ngắn thời gian xây dựng .
5. NHỮNG BƯỚC KHI THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN
- Xác định phụ tải tính tốn của từng phân xưởng , của tồn xí nghiệp để
đánh giá nhu cầu và chọn phương án cung cấp điện .
- Xác định phương án về nguồn điện .
- Xác định cấu trúc mạch .
- Chọn thiết bị trong mạng .
- Tính tốn chống sét và nối đất an tồn cho người vận hành và thiết bị.
- Tính tốn chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật .

11


CÂU HỎI ÔN TẬP VÀ BÀI TẬP:
1. Câu 1:
So sánh các hộ tiêu thụ loại I, II, III
2. Câu 2:
Trình bày các bước thiết kế cung cấp điện
3. Câu 3:
Trình bày các yêu cầu khi thiết kế hệ thống cung cấp điện

12

CHƯƠNG 2: XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI ĐIỆN
Mục tiêu:
- Trình bày được các khái niệm phụ tải điện.
- Trình bày được biểu đồ phụ tải điện., Các đại lượng cơ bản, Các hệ số
tính tốn.
- Tính được phụ tải tính tốn của tải tiêu thụ điện
Nội dung chính:
1. Các đại lượng cơ bản
2. Đồ thị phụ tải điện.
3. Các hệ số tính tốn .
4. Các phương pháp xác định phụ tải tính tốn.
1. CÁC ĐẠI LƯỢNG CƠ BẢN
1.1. Cơng suất định mức: (Pđm)
Loại này được ghi trong lý lịch hay trên nhãn máy. Đối với động cơ Pđm
chính là cơng suất cơ trên trục động cơ.
Công suất đầu vào (lấy từ nguồn điện) gọi là công suất đặt (Pđ): Pđ =

Pđm



(KW)
Để đơn giản thường bỏ qua hiệu suất của động cơ và sai số trong phạm vi
cho phép (Pđ = Pđm ). Với thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại như: cầu
trục, máy hàn thì phải thay đổi về công suất định mức ở chế độ dài hạn
TĐ % =

tlv
 100% , Pđm  Pđm  đm (ứng với động cơ)
tlv  tn

Với máy hàn: Pđm  Sđm cos đm

(TĐđm )

1.2. Hiệu suất định mức : (dm )
Là hiệu suất định mức của động cơ thường lấy là 0,8  0,85 (với
động cơ không đồng bộ không tải). Tuy vậy với các động cơ công suất
nhỏ và nếu khơng cần chính xác lắm thì có thê lấy Pd  Pdm
Chú ý:
+ Với các thiết bị nung chẩy cơng suất lớn, các thiết bị hàn thì cơng
suất định mức chính là cơng suất định mức của máy BA. và thường cho là
[kVA].

13


+ Thiết bị ở chế độ ngắn hạn lập lại, khi tính phụ tải tính tốn phải
qui đổi về chế độ làm việc dài hạn (tức phải qui về chế độ làm việc có hệ
số tiết điện tương đối).
Động cơ
Biến áp

'
 Pdm .  dm
Pdm
'
 Sdm . cos  .  dm
Pdm

Trong đó:
P’dm – Cơng suất định mức đã qui đổi về dm %.
Sđm; Pđm; cos ; dm % - Các tham số định mức ở lý lịch máy
của TB.
1.3. Điện áp định mức:
Uđm của phụ tải phải phù hợp với điện áp của mạng điện. Trong xí
nghiệp có nhiều thiết bị khác nhau nên cũng có nhiều cấp điện áp định
mức của lưới điện.
+ Điện áp một pha: 12; 36 V sử dụng cho mạng chiếu sáng cục
bộ hoặc các nơi nguy hiểm.
+ Điện áp ba pha: 127/220; 220/380; 380/660 V cung cấp cho
phần lớn các thiết bị của xí nghiệp (cấp 220/380 V là cấp được dùng rộng
rãi nhất).
+ Cấp 3; 6; 10 kV: dùng cung cấp cho các lị nung chẩy; các động
cơ cơng suất lớn. Ngồi ra cịn có cấp 35, 110 kV dùng để truyền tải hoặc
CCĐ cho các thiết bị đặc biệt (công suất cực lớn). Với thiết bị chiếu sáng
yêu cầu chặt chẽ hơn nên để thích ứng với việc sự dụng ở các vị trí khác
nhau trong lưới. TB chiếu sáng thường được thiết kế nhiều loại khác nhau
trong cùng một cấp điện áp định mức. Ví dụ ở mạng 110 V có các loại
bóng đèn 100; 110; 115; 120; 127 V.
Tần số: do qui trình cơng nghệ và sự đa dạng của thiết bị trong xí
nghiệp  chúng sử dụng dịng điện với tần số rất khác nhau từ f = o Hz
(TB. một chiều) đến các thiết bị có tần số hàng triệu Hz (TB. cao tần).
Tuy nhiên chúng vẫn chỉ được CCĐ từ lưới điện có tần số định mức 50
hoặc 60 Hz thông qua các máy biến tần.
Chú ý:
Các động cơ thiết kế ở tần số định mức 60 Hz vẫn có thể sử dụng
được ở lưới có tần số định mức 50 Hz với điều kiện điện áp cấp cho động
cơ phải giảm đi theo tỷ lệ của tần số (VD. động cơ ở lưới 60 Hz muốn
làm việc ở lưới có tần số 50 Hz thì điện áp trước đó của nó phải là 450 

460 V).
1.4. Công suất đặt (Pđ):
Là công suất đầu vào của động cơ
14


Lưu ý: Đứng về mặt cung cấp điện, người ta quan tâm đến loại cơng suất
này.
Pđ 

Pđm



Trong đó: Pđ là công suất đặt của động cơ ( kW )
Pđm là công suất định mức của động cơ (kW)
: Hiệu suất định mức của động cơ.
Vì hiệu suất định mức của động cơ tương đối cao (đối với động cơ không
đồng bộ rơ to lồng sóc, đc = 0,8  0,95) nên để cho tính tốn được đơn giản,
người ta thường cho phép bỏ qua hiệu suất, lúc này lấy Pđ  Pđm.
Đối với thiết bị chiếu sáng:
Công suất đặt là công suất tương ứng với số ghi trên đế hay ở bầu đèn,
công suất này bằng với công suất được tiêu thụ bởi đèn khi điện áp mạng điện là
định mức.
Đối với các thiết bị điện làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại như cầu
trục, máy hàn...:
Khi tính toán phụ tải điện của chúng ta phải quy đổi về công suất định mức
ở chế độ làm việc dài hạn, tức là quy đổi về chế độ làm việc có hệ số tiếp điện
% = 100%.
Đối với động cơ: Pđ = P'đm = Pđm

hạn.

Trong đó: P'đm : là cơng suất định mức đã quy về chế độ làm việc dài
Pđm (các tham số định mức cho trong lý lịch máy )

Đối với máy biến áp của lò điện: Pđ = Sđm.cosđm
Trong đó: Sđm: Cơng suất biểu kiến định mức của máy biến áp, ghi
trong lý lịch máy.
cosđm: hệ số công suất, ghi trong lý lịch máy.
Đối với máy biến áp hàn: Pđ = Sđm.cosđm
15


1.5. Phụ tải trung bình:
Là đặc trưng tĩnh của phụ tải trong khoảng thời gian nào đó.
- Về lý thuyết:

Ptb =

- Trong thực tế: Ptb =

1
T



0

T

pdt , qtb =

Ap
t

, qtb =

1
T



0

T

pdt

AQ
t

Ap, AQ: điện năng tương đương và điện năng phản kháng trong thời gian
khảo sát.
Phụ tải trung bình của một nhóm thiết bị được xác định:
Ptb =



n

i 1

Ptbi

,

Qtb =



n

i 1

qtbi

Ptb: đánh giá được mức độ sử dụng P tác dụng cử thiết bị.
1.6. Phụ tải cực đại: (Pmax)
1.6.1. Phụ tải cực đại ổn định:
Là phụ tải trung bình lớn nhất trong khoảng thời gian ngắn từ 10,15  30
phút. Trị số này thường dùng để chọn thiết bị theo điều kiện phát nóng, từ phụ
tải này đánh giá được giới hạn trên của phụ tải tính tốn, thơng thướng tính Pmax
lớn nhất xuất hiện từ 10,15  30 phút của mỗi ca có phụ tải lớn nhất trong ngày,
đơi khi dùng Pmax để xác định phụ tải tính tốn.
1.6.2. Phụ tải đỉnh nhọn:
Chính là phụ tải cực đại xuất hiện trong khoảng thời gian ngắn từ 1  25,
người ta thường dùng phụ tải đỉnh nhọn để kiểm tra làm việc của cầu chính, tính
dịng khởi động của Rơle bảo vệ, phụ tải này thường xuất hiện khi khởi động
động cơ. Nếu như số lần xuất hiện đỉnh nhọn càng nhiều thì có ảnh hưởng đến
các thiết bị trong làm việc.

2. ĐỒ THỊ PHỤ TẢI ĐIỆN
Đặc trưng cho sự tiêu dùng năng lượng điện của các thiết bị riêng
lẻ, của nhóm thiết bị, của phân xưởng hoặc của tồn bộ xí nghiệp. Nó là
tài liệu quan trọng trong thiết và vận hành.
2.1. Phân loại:
Có nhiều cách phân loại
- Theo đại lượng đo:
+ Đồ thị phụ tải tác dụng P(t).
+ Đồ thị phụ tải phản kháng Q(t).
+ Đồ thị phụ tải điện năng A(t).
- Theo thời gian khảo sát:
+ Đồ thị phụ tải hằng ngày.
16


+ Đồ thị phụ tải hằng tháng.
+ Đồ thị phụ tải hằng năm.
Đồ thị phụ tải của thiết bị riêng lẻ ký hiệu là p(t); q(t); i(t)..
Của nhóm thiết bị

P(t); Q(t); I(t).

2.2. Các loại đồ thị phụ tải thường dùng:
- Đồ thị phụ tải hàng ngày: (của nhóm, phân xưởng hoặc của
XN). thường được xét với chu kỳ thời gian là một ngày đêm (24 giờ) và
có thể xác định theo 3 cách.
+ Bằng dụng cụ đo tự động ghi lại (Hình 2.1a)
+ Do nhân viên trực ghi lại sau những giờ nhất định (Hình 2.1b).
+ Biểu diễn theo bậc thang, ghi lại giá trị trung bình trong những
khoảng nhất định (Hình 2.1c).

2.1a

2.1b

2.1c

Hình 2.1 – Đồ thị phụ tải hằng ngày của một xí nghiệp
Đồ thị phụ tải hàng ngày cho ta biết tình trạng làm việc của thiết bị
để từ đó sắp xếp lại qui trình vận hành hợp lý nhất, nó làm căn cứ để tính
chọn thiết bị, tính điện năng tiêu thụ…
Các thơng số đặc trưng của đồ thị phụ tải hàng ngày:
1- Phụ tải cực đại Pmax ; Qmax
/Pmax

2- Hệ số công suất cực đại cosmax tương ứng với tgmax = Qmax

3- Điện năng tác dụng và phản kháng ngày đêm A [kWh]; Ar
[kVArh].
4- Hệ số công suất Costb tương ứng với tgtb = Ar/A
5- Hệ số điền kín của ĐTPT. K dk 

Ar
A
, K dkr 
,
24.Pmax
24Q max

- Đồ thị phụ tải hàng năm: 2 loại

+ ĐTPT hàng tháng
+ ĐTPT theo bậc thang
Đồ thị phụ tải hàng tháng: được xây dựng theo phụ tải trung bình
của từng tháng của xí nghiệp trong một năm làm việc.
17


Hình 2.2 – Đồ thị phụ tải hằng tháng của một xí nghiệp
Đồ thị phụ tải hàng tháng cho ta biết nhịp độ sản xuất của xí nghiệp. Từ
đó có thể đề ra lịch vận hành sửa chữa các TB. điện một cách hợp lý nhất, nhằm
đáp ứng các yêu cầu của sản xuất (VD: vào tháng 3,4  sửa chữa vừa và lớn,
còn ở những tháng cuối năm chỉ sửa chữa nhỏ và thay các thiết bị.
Đồ thị phụ tải theo bậc thang: xây dựng trên cơ sở của đồ thị phụ
tải ngày đêm điển hình (thường chọn 1 ngày điển hình vào mùa đơng và
vào mùa hạ.

Hình 2.3 – Đồ thị phụ tải theo bậc thang của một xí nghiệp
Gọi: n1 – số ngày mùa đơng trong năm
n2 – số ngày mùa hè trong năm 

Ti = (t’1 + t”1).n1 + t’2.n2

Các thông số đặc trưng của đồ thị phụ tải năm:
1 - Điện năng tác dụng và phản kháng tiêu thụ trong một năm làm
việc:A [kWh/năm] & Ar [kVArh/năm]. Chúng được xác địng bằng diện
tích bao bởi đường ĐTPT và trực thời gian.
2- Thời gian sử dụng công suất cực đại: Tmax 

A
A

, Tmax r  r
Qmax
Pmax

3- Hệ số cơng suất trung bình: Costb tương ứng với tgtb
: tg tb



Ar
A

4- Hệ số điền kín đồ thị phụ tải:
K dk 

T
Ar
T
A
 max , K dkr 
 max r
8760.Pmax 8760
8760.Q max 8760

Định nghĩa Tmax: Nếu giả thiết rằng ta ln ln sử dụng cơng
suất cực đại thì thời gian cần thiết Tmax để cho phụ tải đó tiêu thụ được
lượng điện năng do phụ tải thực tế (biến thiên) tiêu thụ trong một năm
làm việc. Tmax gọi là thời gian sử dụng công suất lớn nhất.
18

Hình 2.4 – Đồ thị tính Tmax của một xí nghiệp
Tmax – ứng với mỗi XN khác nhau sẽ có giá trị khac nhau.
+ Trị số này có thể tra ở sổ tay và thường được định nghĩa theo P & Q hai
thông số này thường không trùng nhau.
+ Qua thơng kê có thể đưa ra Tmax điển hình của một số XN.
+ Tmax lớn
+ Tmax nhỏ
Định nghĩa : Giả thiết ta luôn luôn vận hành với tổn thất công
suất lớn nhất thì thời gian cần thiết  để gây ra được lượng điện năng tổn
thất bằng lượng điện năng tổn thất do phụ tải thực tế gây ra trong một
năm làm việc, gọi là thời gian chịu tổn thất công suất lớn nhất.  và Tmax
thường không bao giờ bằng nhau, tuy nhiên chúng lại có quan hệ rất gắn
bó, nhưng lại khơng tỷ lệ tuyến tính vì P khơng chỉ xuất hiện lúc có tải,
mà ngay cả lúc khơng tải cũng vẫn có tổn thất  người ta xây dựng quan
hệ  theo Tmax và cos

Hình 2.5 – Đồ thị tính  của một xí nghiệp
3. CÁC HỆ SỐ TÍNH TỐN
Là phụ tải giả thiết lâu dài khơng đổi, nó tương đương với phụ tải thực tế
về mặt hiệu ứng nhiệt lớn nhất hay nói cách khác phụ tải tính tốn cũng làm
nóng dây dẫn đến nhiệt độ bằng nhiệt độ lớn nhất do phụ tải thực tế gây ra.
Dùng phụ tải tính tốn để lựa chọn thiết bị điện, vì nó đảm bảo an tồn
cho thiết trong mọi tình trạng làm việc.
Pmax  Ptt  Ptb
Thường người ta lấy trị số trung bình của phụ tải lớn nhất xuất hiện trong
30 phút để làm phụ tải tính toán ( gọi là P30 = Ptt).

19

3.1. Hệ số sử dụng: (Ksd) hay (Ku).
Nói lên mức độ khai thác công suất sử dụng của thiết bị, tỷ số trung bình
giữa cơng suất trung bình với Pđm của thiết bị đó : Ksd =
- với một nhóm thiết bị:

Ksd =




n

i 1
n

i 1

Ptb
Pđm

Ptbi

Pđmi

Ptb: lấy ứng ca có phụ tải lớn nhất trong 3 ca làm việc.
3.2. Hệ số phụ tải: (Kpt)
Là tỷ số giữa phụ tải thực tế với công suất định mức (xác định tại một
thời điểm nào đó).Thường xác định Kpt trong khoảng thời gian nào dó, nên phụ
tải thực tế chính là phụ tải trung bình: Kpt =

Ptt
P
= tb
Pđm
Pđm

3.3. Hệ số cực đại: (Kmax)
Là tỷ số giữa phụ tải tính tốn với phụ tải trung bình trong khoảng thời
gian đang xét: Kmax =

Ptt
Ptb

Thường người ta tính Kmax cho phụ tải tác dụng ứng với ca làm việc có
phụ tải lớn nhất( Kmax đước tra theo bảng hay đường cong) : Kmax = f (nhiệu quả ,
Ksd )
3.4. Hệ số nhu cầu: (Knc) hay Kc cần dùng
Là tỷ số giữa phụ tải tính tốn với cơng suất định mức:
Knc =

Ptt
P P
(nhân cho Ptb) = tt tb  K sd  K max  K nc
Pđm
Pđm  Ptb

Hệ số này được tra trong bảng theo kinh nghiệm vận hành tổng kết lại.
3.5. Hệ số điền kín phụ tải: (Kđk)
Là tỷ số giữa cơng suất trung bình và công suất cực đại

K đk 

Ptb
Pmax

3.6. Số thiết bị điện hiệu quả:
3.6.1. Định nghĩa:
Là số thiết bị điện có cùng công suất và chế độ làm việc, chúng gây ra phụ
tải tính tốn bằng phụ tải tính tốn của nhóm thiết bị thực tế ( gồm các thiết bị có
chế độ, công suất khác nhau)
3.6.2. Cách xác định nhq:
* Nếu nhóm có số thiết bị n≤5:
20


nhq


=


n

i 1
n

i 1

Pđmi



2

P 2 đmi



n là số thiết bị có trong nhóm
Pđmi là cơng suất định mức của thiết bị thứ i (kW)
Nếu các thiết bị trong nhóm có cơng suất định mức như nhau thì
n hq 

(n.Pđmi ) 2
2
n.Pđmi

n

Ví dụ: 1 nhóm thiết bị gồm 5 chủng loại.
10 : 0,6 KW

5 : 10KW

5 : 4,5 KW

2 : 14KW

 nhq =

6 : 7,5 KW

10  0,6  5  4,5  6  7  5  10  2  142
10  0,6 2  5  4,5 2  6  7 2  5  10 2  2  14 2

 20

* Nếu nhóm có số thiết bị n>5: người ta dùng phương pháp đường cong
3.6.3. Phương pháp dùng đường cong hoặc tra bảng:
Trình tự tính toán như sau
Bước 1: Xác định tổng số thiết bị trong nhóm ( n ) và tổng cơng suất của
n thiết bị này ( P ) : P =

n

P
i 1

dmi

Bước 2: Xác định thiết bị có cơng suất lớn nhất trong nhóm ( Pmax )
Bước 3: Xác định số thiết bị có cơng suất khơng nhỏ hơn một nửa cơng
suất của thiết bị có cơng suất lớn nhất trong nhóm đó ( n1 )
Bước 4: Xác định tổng cơng suất của n1 thiết bị P1 =
Bước 5: Xác định n* =

n1

P
i 1

dmi

P
n1
, P* = 1
p
n

Trong đó, n1 là số thiết bị điện có chỉ số 
nhất trong nhóm

1
c / s của thiết bị có chỉ số lớn
2

P1: tổng cơng suất định mức của n1 thiết bị
P: tổng công suất định mức của n thiết bị
n: tổng số thiết bị trong nhóm
Bước 6: Từ n* hoặc P* ta tra bảng hoặc đường cong, ta tìm ra được nhq*.
Bước 7: Từ đó tính: nhq = nhq* .n
 phương pháp này cho kết quả tương đối chính xác, thường hay sử dụng nhất.
21


Ví dụ: Hãy xác định nhq cho nhóm thiết bị điện sau: 4 – 10KW,5 – 7KW,
4 – 4,5KW, 5 – 2,8KW, 20 – 1KW, Ksd = 0,1
Giải :

n = 38 , P = I 1 =127 , n1 = 9 , P1 = I 1 =75 ,

N

n* =

N

9
75
 0,23 , P* =
 0,59
38
127

Tra bảng, đường cong ( hướng dẫn thiết kế CCĐ ) : nhq* = 0,56  nhq = 0,56 .38
= 21
Bảng 2.1 - Bảng xác định số thiết bị điện hiệu quả

22


4. CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TỐN
4.1. Xác định phụ tải tính tốn theo cơng suất đặt và hệ số nhu cầu:
n

Cơng thức tính: Ptt  k nc . Pđi
i 1

Qtt  Ptt .tg
S tt  Ptt2  Qtt2 

Ptt
cos 
n

Một cách gần đúng có thể lấy: Pđ  Pđm do đó: Ptt  k nc . Pđmi
i 1

Với: knc: hệ số nhu cầu, tra sổ tay
Pđi: công suất đặt của thiết bị thứ i (kW)
Pđmi: công suất định mức của thiết bị thứ i (kW)
Ptt:

công suất tác dụng tính tốn của nhóm thiết bị (kW)

Qtt: cơng suất phản kháng tính tốn của nhóm thiết bị (kVAr)
(kVA)

Stt:

cơng suất biểu kiến (tồn phần) tính tốn của nhóm thiết bị

n:

số thiết bị trong nhóm.

Nếu hệ số cơng suất của các thiết bị trong nhóm khơng giống nhau thì
ta phải tính hệ số cơng suất trung bình (costb) theo cơng thức sau:
cos  tb 

P1 . cos  1  P2 . cos  2  ...  Pn . cos  n


P1  P2  ...  Pn

 P . cos 
P
1

1

1

Phương pháp này tính tốn đơn giản, thuận tiện nhưng cho kết quả kém
chính xác do hệ số nhu cầu là số liệu cho trước không phụ thuộc vào chế độ vận
hành và số thiết bị trong nhóm.
4.2. Xác định phụ tải tính tốn theo suất phụ tải trên một đơn vị diện tích
sản xuất:
Cơng thức tính: Ptt = p0.F
Trong đó: p0 là suất phụ tải trên 1m2 diện tích sản xuất (kW/m2)
F là diện tích sản xuất.
Giá trị p0 có thể tra trong các sổ tay, phương pháp này chỉ cho giá trị gần
đúng cho nên thường được dùng trong thiết kế sơ bộ. Nó dùng để tính phụ tải
các phân xưởng có mật độ phân bố đều: gia cơng cơ khí, dệt, sản xuất ơtơ, vịng
bi.

23


4.3. Xác định phụ tải tính tốn theo suất tiêu hao điện năng trên đơn vị sản
phẩm:
Cơng thức tính:

lượng)

Ptt 

Mw0
Tmax

Trong đó: M: số đơn vị sản phẩm được sản xuất ra trong một năm (sản
w0: suất tiêu hao điện năng cho một đơ vị sản phẩm (kWh/đơn vị
sản phẩm)
Tmax: thời gian sử dụng công suất lớn nhất của phụ tải (giờ/năm)

Phương pháp này thường được sử dụng cho các thiết bị điện có đồ thị
phụ tải biến đổi như quạt gió, bơm nước, máy nén khí, thiết bị điện phân.
Ví dụ: Xác định phụ tải tính tốn của một nhóm máy nén khí, biết rằng:
kWh/103m3.

- Nhóm máy đó trong một năm sản xuất được 312.106m3 khí nén.
- Điện năng tiêu thụ cho 103m3 khí nén là w0 = 1000
- Thời gian sử dụng công suất lớn nhất Tmax = 7000h/năm.

4.4. Xác định phụ tải tính tốn theo hệ số cực đại và phụ tải trung bình:
Khi khơng có số liệu cần thiết để áp dụng các phương pháp đơn giản gần
đúng như trên hoặc khi cần nâng cao độ chính xác của phụ tải tính tốn thì nên
dùng phương pháp tính theo hệ số cực đại.
n

Cơng thức tính: Ptt = kmax.  k sd .Pdm
Trong đó:

i 1

Pđm: cơng suất định mức của phụ tải
kmax: hệ số cực đại
ksd: hệ số sử dụng

Phương pháp này cho kết quả tương đối chính xác vì khi xác định thiết bị
hiệu quả nhq đã xét tới một loạt các yếu tố quan trọng như: ảnh hưởng của số
lượng thiết bị trong nhóm, số thiết bị có cơng suất lớn nhất, sự khác nhau về chế
độ làm việc...
Khi xác định phụ tải theo phương pháp này trong một số trường hợp cụ
thể dùng công thức sau:
Trường hợp n  3 và nhq  4, phụ tải tính tốn được tính theo:
n

Ptt   Pdmi
i 1

n

Qtt   Qdmi
i 1

Còn đối với thiết bị điện làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại thì:
S tt 

S dm  dm
0,875

24