chuong 3 phu tai dien 2065

KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG
BM. ĐIỆN CÔNG NGHIỆP

Chương 3:
PHỤ TẢI ĐIỆN
Giảng viên: ThS. Phùng Đức Bảo 
Châu


Nội dung
1. Đặt vấn đề
2. Đồ thị phụ tải
3. Những định nghĩa cơ bản và ký hiệu
4. Xác định phụ tải tính tốn
5. Phương pháp tính một số phụ tải đặc biệt
6. Một vài nét về dự báo phụ tải điện
7. Bài tốn ví dụ về xác định phụ tải tính tốn


1. Đặt vấn đề






Nhiệm vụ đầu tiên khi thiết kế cung cấp điện
là xác định nhu cầu điện của công trình (gọi
là phụ tải tính tốn). Tùy theo qui mơ cơng
trình mà nhu cầu điện xác định xác định theo
phụ tải thực tế hoặc phải tính đến sự phát

triển về sau này
Xác định nhu cầu điện là giải bài toán dự báo
phụ tải ngắn hạn hoặc dài hạn.
Dự báo phụ tải ngắn hạn là xác định phụ tải
của cơng trình ngay sau khi đưa cơng trình
vào khai thác, vận hành( phụ tải tính tốn)






Do vậy trong thực tế thiết kế, khi đơn giản
công thức để xác định phụ tải điện thì cho
phép sai số ±10%
Các phương pháp xác định phụ tải tính tốn
được chia lm 2 nhúm chớnh:

+ Phương pháp dựa trên kinh nghiệm vận hành, thiết kế và
được tổng kết lại bằng các hệ số tính toán (đặc điểm
của nhóm phương pháp này là: thuận lợi nhất cho việc
tính toán, nhanh chóng đạt kết quả, nhưng thường cho
kết quả kém chính xác).
+ Nhóm thứ 2 là nhóm phương pháp dựa trên cơ sở của lý
thuyết xác suất và thống kê (có ưu điểm ngược lại với
nhóm trên là: Cho kết quả khá chính xác, xong cách tính
lại khá phức tạp ).


2. Đồ thị phụ tải

2.1. Đồ thị phụ tải: “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”
2.2. Phân loại: có nhiều cách phân loại
+Theo đại lượng đo: đồ thị phụ tải tác dụng
P(t), phản kháng Q(t) và điện năng A(t)
+Theo thời gian khảo sát: đồ thị phụ tải
hàng ngày, hàng tháng và hàng năm


2.3. Các loại đồ thị phụ tải thường dùng


Đồ thị phụ tải ngày: là đồ thị phụ tải trong một
ngày đêm 24h; được ghi bằng máy(h.a), bởi các
vận hành viên(h.b), thể hiện dạng bậc thang
thơng số trung bình trong một khoảng thời
gian(h.c).

a)

b)

c)




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; 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 thiết bị 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 năm: thường được xây dựng dạng bậc
thang, xây dựng trên cơ sở của đồ thị phụ tải ngày đêm
điển hình (thường chọn 1 ngày điển hình vào mùa đông
và vào mùa hạ). Đồ thị phụ tải năm có các thơng số đặc
trưng như: điện năng tác dụng và phản kháng tiêu thụ
trong năm, thời gian sử dụng công suất cực đại Tmax, hệ
số công suất trung bình và hê số điền kín phụ tải


3. Những định nghĩa cơ bản và ký hiệu
3.1. Công suất định mức Pđm: thường được
ghi trên nhãn của thiết bị.
+ Đối với động cơ, công suất định mức là
công sut trờn trc ca ng c, cụng
sut in P =Pm/m
Pđ

Đ
P ®m

+Thường ηđm =0,8 ÷ 0,95 khá cao; để tính


3.2. Công suất đặt Pđ : thường được ghi
trên nhãn của thiết bị.
+ Đối với thiết bị chiếu sáng, công suất đặt là công suất
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 động cơ điện làm việc ở chế độ ngắn hạn lập
lại, khi tính phụ tải tính tốn phải qui về chế độ làm việc
dài hạn, tức là qui đổi về chế độ làm việc có hệ số tiếp
điện % =100%

Pd

'
dm

P

Pdm .

dm


+ Đối với máy biến áp của lò điện
'
dm

Pđ

P

S dm . cos

Trong đó:
Pdm Công suất định mức đà qui ®ỉi vỊ
dm %.
S dm; P dm; cos ; dm % - Các tham số định
+ iởvi
ỏp của
hn TB.
mức
lý mỏy
lịchbin
máy

P

'
dm

P

S dm . cos .

dm

3.3. Phụ tải trung bình(cơng suất, dịng điện) là
một đặc trưng tĩnh của phụ tải trong một khoảng
t
t
thời gian nào đó
P(t ).dt
Q(t ).dt
0
0
Ptb

+ Đối với một thiết bị:

Ptb

Qtb

t

AP
t

Qtb

t

AQ
t

Ap, AQ :điện năng tiêu thụ trong khoảng thời gian khảo sát
n
n
+ Đối với một nhóm thiết bị:

Ptb

Pi

i 1

Qtb

Qi

i 1

+ Phụ tải trung bình tính theo dịng điện: đối với lưới điện
ba pha, ta tìm bằng biểu thức:
Ptb2 Qtb2
I tb
3U đm


3.4. Phụ tải cực đại Pmax
+ Phụ tải cực đại Pmax :Phụ tải trung bình lớn nhất được
tính trong khoảng thời gian tương đối ngắn( 5, 10, 30
phút). Đôi khi người ta dùng phụ tải cực đại để làm phụ
tải tính tốn
+ Phụ tải đỉnh nhọn là phụ tải cực đại xuất hiện trong

khoảng thời gian rất ngắn 1 2 giây, hay còn gọi là phụ
tải cực đại tức thời. Phụ tải này được dùng để kiểm tra
độ dao động điện áp, kiểm tra điều kiện tự khởi động
của động cơ, chọn dây chảy cầu chì và tính dịng điện
khởi động của rờ le bảo vệ. Cần quan tâm đến số lần
xuất hiện, tần số xuất hiện càng tăng càng ảnh hưởng
tới sự làm việc bình thường của các thiết bị dùng điện
khác ở trong cùng một mạng điện.


3.5. Ph ti tớnh toỏn Ptt

Là phụ tải khụngcúthc, chúng ta cần phải tính ra để từ
đó làm cơsở cho việc tính toán thit kế, lựa chọn TB.
CCĐ có 2 loại
+Phụ tải tính toán theo phát nóng cho phép.
+Phụ tải tính toán theo điều kiện tổn thất.
3.5.1.Phụ tảitínhto ánthe o p hatnóng :
Định nghĩa: là phụ tải giả thiết lâu dài không đổi, tương
đương với phụ tải thực tế (biến thiên) về hiệu quả nhiệt lớn
nhất.
Ptt tế thường
3 .U dm
Itt phụ
costải tính
+Trong thực
dùng
toán tác dụng P tt
tt
vìnó đặc trưng cho quá trình sinh công, thuận tiện cho

việc đo đạc vận hành.
+Trong tính toán có thể cho phép lấy gần đúng cos tt =
cos tb .
Quan hệ giữa phụ tải tính toán với các phụ tải khác như sau:
Pma x
Ptt
Ptb


3.5.1.Phụ tảitínhto ánthe o p hatnóng :
Định nghĩa: là phụ tải giả thiết lâu dài không đổi, tương
đương với phụ tải thực tế (biến thiên) về hiệu quả nhiệt lớn
nhất.
+ Trong thực tế thường dùng phụ tải tính toán tác dụng P tt
vì nó đặc trưng cho quá trình sinh công, thuận tiện cho
việc đo đạc vận hành.
+ Trong tính toán có thể cho phép lấy gần đúng cos tt =
cos tb .
Quan hệ giữa phụ tải tính toán với các phụ tải khác như sau:
Pma x
Ptt
Ptb
+ Sự phát nóng của dây dẫn là kết quả của sự tác dụng
của phơ t¶i trong thêi gian T. Ng­êi at nhËn thÊy rằng giá
trị trung bình của phụ tải trong thời gian nay P T đặc trưng
cho sự phát nóng của dây dẫn chính xác hơn so với công
suất cực đại tức thời P max trong khoảng thời gian đó.


Chính vì thế phụ tải tính toán P tt được xác định bằng giá

trị cực đại trong các giá trị trung bình trong khoảng thời
gian T. Khi đó khoảng thời gian này xê dịch trên toàn bộ
đồ thị phụ tải đà cho.
+ Tồn tại một khoảng thời gian tối ưu mà phụ tải trung bình
lấy trong thời gian đó đặc trưng chính xác nhất cho sự
thay đổi phát nóng của dây dẫn trong khoảng đó.
+Người ta thường lấy: Ttb = 3T0
T0 hằng số thời gian phát nóng của dây dẫn vì sau
khoảng thời gianP này trị số phát
nóng đạt tới 95% trị số xác
P max2
P max1
lập.
P tb2

P tb1

T

T

t


P
P max2
P max1

P tb2
P tb1

T

T

t

+ Trong thùc tÕ T th­êng được lấy là 30 phút, gần bằng 3 lần
hằng số thời gian phát nóng của các loại dây dẫn có tiết diện
trung bình và nhỏ Nếu hằng số thời gian phát nóng của dây
dẫn lớn hơn so với 10 phút thì công suất cực đại 30 phút phải
qui đổi ra công suất cực đại với khoảng thời gian dài hơn. Bên
cạnh P tt còn có Qtt ;S tt và Itt .


3.5.2. Phụ tải tính to án the o ®iỊu  kiƯn  tỉ n  thÊt  c ho  
phÐp: cßn gäi là phụ tải đỉnh nhọn P dn ;Qdn ;S dn ;Idn - là
phụ tải cực đại xuất hiện trong thời gian ngắn (1 2 giây).
Nó gây ra tổn thất điện áp lớn nhất trong mạng điện và
các điều kiện làm việc nặng nề nhất cho mạng. Mà
chính lúc đó lại cần phải đảm bảo các yêu cầu của sản
xuất. VD moment khởi động của động cơ, chất lượng các
mối hàn, độ ổn định của ánh sáng điện.
Đối với phụ tải đang vận hành có thể có được bằng cách đo
đạc, còn trong thiết kế có thể xác định gần đúng căn cứ
vào các giá trị đặc trưng của các phụ tải đà có và đà được
đo đạc thống kê trong quá trình lâu dài.


+ Vớinhóm thiếtbị:nóxuấthiệnkhithiếtbịcódò ngm ở

m áylớnnhấttrongnhólàm việc(đóngđiện).
Idn =Ikd(m ax)+(Ittnhom Ks d .Idm (m ax)
Ikd(m ax)ưDò ngkhở iđộ ngcủađộ ngcơcódò ngkhở iđộ ng
lớnnhấttrongnhóm m áy
Ikd =k m m .Idm
k m m hệs ố m ở m áycủathiếtbị.
(57)ưđộ ngcơkhôngđồngbộ
2,5độ ngcơdâyquấn
lò điện,m áybiếnáp
Idm (m ax)ưđò ngđịnhm ứ ccủađộ ngcơđangkhở iđộ ng,đ
quivề %.
Ittưdò ngtí nhtoáncủatoànnhóm TB.
+Vớim ộ tthiếtbị:Idn =Ikd =k m m .Idm


3.6. Hệ số sử dụng Ksd
Là tỉ số của phụ tải tính tốn trung bình với cơng suất đặt
hay cơng suất định mức của thiết bị trong một khoảng thời
gian khảo sát (giờ, ca, hoặc ngày đêm,…). Hệ số sử dụng
nói lên mức sử dụng, mức độ khai thác cơng
Ptbsuất
K
sd
Pdm
+ Đối với một thiết bị:
n

+ Đối với một nhóm thiết b: K sd

Ptb
Pdm

i 1
n

Ptbi
Pdmi

i 1

+Có thể xác định theo điện năng:
K sd

A
Ar

A - điện năng tiêu thụ trong 1 ca theo đồ thị phụ tải.
Ar - điện năng tiêu thụ ®Þnh møc.