Giáo trình Hệ thống cung cấp điện

Tập bài giảng môn học cung cấp điện dùng chung cho ngành HTĐ và
các ngành điện khác hoặc các ngành khác có liện quan. Đây chỉ là tài
liệu tóm tắt dùng làm bài giảng của tác giả Trân Tấn Lợi. Khi sử dụng
cho các đối tợng khác nhau tác giả sẽ có những thêm bớt cho phù
hợp hơn.


Chơng I

Bài mở đầu:
Các tài liệu tham khảo:

1. Giáo trình CCĐ cho xí nghiệp công nghiệp
Bộ môn phát dẫn điện xuất bản 1978 (bản in roneo).
2. Giáo trình CCĐ (tập 1 và 2)
Nguyễn Công Hiền và nhiều tác giả xuất bản 1974,1984.
3. Thiết kế CCĐ XNCN.
Bộ môn phát dẫn điện (bản in roneo khoa TC tái bản).
4. Một số vấn đề về thiết kế và qui hoach mạng điện địa phơng
Đặng Ngọc Dinh và nhiều tác giả.
5. Giáo trình mạng điện
Bộ môn phát dẫn điện.
Một số tài liệu nớc ngoài hoặc dịch:

1. Cung cấp điện cho xí nghiệp công nghiệp
Tg: Fe-đô-rov NXB-Năng lợng 1972
2. Cung cấp điện cho xí nghiệp công nghiệp.
Tg: Epmulov NXB-Năng lợng 1976
3. Sách tra cứu về cung cấp điện (tập I & II sách dịch).
Tg: Fe-đô-rov NXB-Năng lợng 1980.

Giới thiệu các chơng của giáo trình:


Chơng I:
Những vấn đề chung về TH-CCĐ.
Chơng II:
Phụ tải điện.
Chơng III:
Cơ sở so sánh-kinh tế kỹ thuật trong CCĐ.
Chơng IV:
Sơ đồ CCĐ và trạm biến áp.
Chơng V:
Tính toán mạng điện trong xí nghiệp.
Chơng VI:
Xác định tiết diện dây dẫn trong mạng điện.
Chơng VII:
Tính toán dòng ngắn mạch.
Chơng VIII:
Lựa chọn thiết bị điện.
Chơng IX:
Bù công suất phản kháng trong mạng xí nghiệp.
Chơng X:
Bảo vệ rơ-le trong mạng điện xí nghiệp.
Chơng XI:
Nối đất và chiếu sáng.
Chơng XII:
Chiếu sáng công nghiệp.


Chơng I

Những vấn đề chung về HT-CCĐ



1.1 Khái niệm về hệ thống điện:

Ngày nay khi nói đến hệ thông năng lợng, thông thờng ngời ta thờng hình dung nó là
hệ thông điện, tơng tự nh vậy đôi lúc ngờng ta gọi Khoa điện là Khoa năng lợng, đó
không phải là hiện tợng ngẫu nhiên mà nó chính là bản chất của vấn đề. Lý do là ở chỗ
năng lợng điện đã có u thế trong sản xuất,khai thác và truyền tải, cho nên hầu nh toán
bộ năng lợng đang khai thác đợc trong tự nhiên ngời ta đều chuyển đổi nó thầnh điện
năng trớc khi sử dụng nó. Từ đó hình thành một hệ thống điện nhằm tryuền tải, phân phối
và CCĐ điện năng đến từng hộ sử dụng điện.

Một số u điểm của điện năng:

+ Dễ chuyển hoá thành các dạng năng lợng khác (Quang, nhiệt, hoá cơ năng).
+ Dễ chuyền tải và truyền tải với hiệu suất khá cao.
+ Không có sắn trong tự nhiên, đều đợc khai thác rồi chuyển hoá thành điện năng. ở nơi
sử dụng điện năng lại dẽ dàng chuyển thành các dạng năng lợng khác

Ngày nay phần
lớn năng lợng tự nhiên khác đợc khai thác ngay tại chỗ rồi đợc đổi thành điện năng (VD
NM nhiệt điện thờng đợc xây dựng tại nơi gần nguồn than; NM thỷ điện gần nguồn
nớc). Đó cũng chính là lý do xuất hiện hệ thống tryền tải, phân phối và cung cấp điện
năng mà chung ta thờng giọ là hệ thông điện.

Định nghĩa:
Hệ thống điện bao gồm các khâu sản xuất ra điện năng; khâu tryền tải; phân

phối và cung cấp điện năng đến tận các hộ dùng điện (xem HV.)




NL sơ cấp
~
~
NMĐ1
NMĐ2
10 kV
10 kV
110 kV
220 kV
35 kV
6; 10 kV
0,4 kV
phân phối & cung
cấp điện năng
(CCĐ)
sản xuất & tryền tải
(phát dẫn điện)
HV. 01
Từ đó cho thấy lĩnh vực cung cấp điện có một ý nghĩa hẹp hơn

Định nghĩa: Hệ thông cung cấp điện chỉ bao gồm các khâu phân phối;
Tuyền tải
& cung cấp điện năng đến các hộ tiêu thụ điện.

Vài nét đặc trng của năng lợng điện:

1- Khác với hầu hết các sản phẩm, điện năng đợc sản xuất ra, nói
chung không tích trữ đợc (trừ vài trờng hợp đặc biệt với công
suất nhỏ nh pin, acqui )

Tại mỗi thời điểm luôn luôn phải đảm
bảo cần bằng giữa lợng điện năng sản xuất ra và tiêu thụ có kể
đến tổn thất trong khâu truyền tải. Điều này când phải đợc quán
triệt trong khâu thiết kế, qui hoạch, vận hành và điều độ hệ thống
điện, nhăm giữ vững chất lợng điện (u & f).
2- Các quá trình về điện xẩy ra rất nhanh. Chẳng hạn sóng điện từ
lan tuyền trong dây dẫn với tốc độ rất lớn xấp sỉ tốc độ ánh sáng
30 000 000 km/s (quá trình ngắn mạch, sóng sét lan truyền lan
tuyền)

Đóng cắt của các thiết bị bảo v.v đều phải xẩy ra
trong vòng nhỏ hơn 1/10 giây

cần thiết để thiết kế, hiệu chỉnh
các thiết bị bảo vệ.
3- Công nghiệp điện lực có quan hệ chặt chẽ đến nhiều ngành kinh
tế qquốc dân (luyện kim, hoá chất, khai thác mỏ, cơ khí, công
nghiệp dệt).

là một trong những động lực tăng năng suất lao
động tạo nên sự phát triển nhịp nhành trong cấu trúc kinh tế.
Quán triệt đặc điểm này sẽ xây dựng những quyết định hợp lý
trong mức độ điện khí hoá đối với cacs ngành kinh tế Các vùng
lãnh thổ khác nhau Mức độ xây dựng nguồn điện, mạng lới
truyền tải, phân phối

nhằm đáp ứng sự phát triển cân đối, tránh
đợc những thiệt hại kinh tế quốc dân do phải hạn chế nhu cầu
của các hộ dùng điện.

Nội dung môn học:


Nhằm giải quyết các vấn đề kỹ thuật trong việc thiết kế hệ thống CCĐ-
XN nói chung và HTĐ nói riêng. Một phơng án CCĐ đợc gọi là hợp lý
phải kết hợp hài hoà một loạt các yêu cầu nh:
Tính kinh tế (vốn đầu t nhỏ).
Độ tin cây (xác suất mất điện nhỏ).
An toàn và tiện lợi cho việc vận hành thiết bị.
Phải đam bào đợc chất lợng điện năng trong phạm vi cho phép
(kỹ thuật).
Nh vậy lời giải tối u khi thiết kế HTĐ phải nhận đợc từ quan điểm
hệ thống, không tách khỏi kế hoạch phát triển năng lợng của vùng; Phải
đợc phối hợp ngay trong những vấn đề cụ thể nh Chọn sơ đồ nối dây
của lới điện, mức tổn thất điện áp .
Việc lựa chọn PA CCĐ phải kết hợp với vviệc lựa chọn vị trí, công suất
của nhà máy điện hoặc trạm biến áp khu vực.
Phải quan tâm đến đạc điểm công nghệ của xí nghiệp, xem xét sự
phát triển của xí nghiệp trong kế hoạch tổng thể (xây dựng, kiến trúc ).
Vì vậy các dự án về thiết kế CCĐ-XN, thờng đợc đa ra đồng thời
với các dự án về xây dựng, kiến trúc, cấp thoát nớc v.v và đợc duyệt
bởi một cơ quan trung tâm. ở đây có sự phối các mặt trên quan điểm hệ thống và tối u
tổng thể.

1.2 Phân loại hộ dùng điện xí nghiệp:

Các hộ dùng điện trong xí nghiệp gồm nhiều loại tuỳ theo cách phân chia khác
nhau

(nhằm mục đích đảm bảo CCĐ theo nhu cầu của từng loại hộ phụ tải).

a) Theo điện áp và tần số: căn cứ vào U
dm
và f

* Hộ dùng điện 3 pha U
dm
< 1000 V ; f
dm
= 50 Hz.
* Hộ dùng điện 3 pha U
dm
> 1000 V ; f
dm
= 50 Hz.
* Hộ dùng điện 1 pha U
dm
< 1000 V ; f
dm
= 50 Hz.
* Hộ dùng điện làm việc với tần số

50 Hz.
* Hộ dùng dòng điện một chiều.

b) Theo chế độ làm việc:
(của các hộ dùng điện).

Dài hạn:
phụ tải không thay đổi hoặc ít thay đổi, làm việc dài hạn mà nhiệt độ
không vợt 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).
Ngắn hạn lập lại:
các thời kỳ làm việc ngắn hạn của TB xen lẫn với thời kỹ nghỉ
ngắn hạn

đợc đặc trng bởi tỷ số giữa thời gian đóng điện và thời gian toàn
chu trình sản suất (VD máy nâng; TB hàn).

c) Theo mức độ tin cây cung cấp điện: tuỳ theo tầm quan trọng trong nền kinh tế và xã hội,
các hộ tiêu thụ điện đợc 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 ngời, hoặc ảnh hởng có hại lớn về chính trị gây
những thiệt hại do đối loạn qui trình công nghệ. Hộ loại I phải đợc CCĐ từ 2
nguồn độc lập trở lên. Xác suất ngừng CCĐ rất nhỏ, thời gian ngừng CCĐ thờng
chỉ đợc phép bằng thời gian tự động đóng thiết bị dự trữ (VD xí nghiệp luyện kim,
hoá chất lớn).
Hộ loại II:
Là hộ tuy có tầm quan trọng lớn nhng khi ngừng CCĐ chỉ dẫn đến
thiệt hại về kinh tế do h hỏng sản phẩm, ngừng trệ sản xuất, lãng phí loa động
v.v Hộ loại II đợc 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, công nghiệp nhẹ, công

nghiệp địa phơng).
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 nhng không
quá một ngày đêm. Hộ loại III thờng đợc CCĐ băng một nguồn.

1.3 Các hộ tiêu thụ điện điển hình:

1) Các thiết bị động lực công nghiệp.
2) Các thiết bị chiếu sáng. (thờng 1 pha, ĐTPT bằng phẳng, cos

= 1-0,6).
3) Các TB biến đổi.
4) Các động cơ truyền động máy gia công.
5) Lò và các thiết bị gia nhiệt.
6) Thiết bị hàn.

(Giải công suất; dạng ĐTPT; Giải U
dm
; f
dm
; cos

; đặc tính phụ tải; thuộc
hộ tiêu thụ loại 1; 2 hoặc 3).

1.4 Các chỉ tiêu kỹ thuật trong CCĐ-XN:

Chỉ tiêu kỹ thuật của hệ thông CCĐ đợc đánh giá băng chất lợng điện
năng cung cấp, thông qua 3 chỉ tiêu cơ bản U; f; tính liên tục CCĐ.

*Tính liên tucj CCĐ:
hệ thống CCĐ phải đảm bảo đợc việc CCĐ liên tục
theo yêu cầu của phụ tải (yêu cầu của hộ loại I; II & III).
Chỉ tiêu này thờng đợc cụ thể hoá bằng xác suất làm việc tin
cậy của

trên cơ sở này ngời ta phân các hộ tiêu thụ thành 3 loại hộ mà
trong thiết kế cần phải quán triẹet để có đợc PA CCĐ hợp lý.

* Tần số:
độ lệch tần số cho phép đợc qui định là

0,5 Hz. Để đảm bảo
tần số của hệ thông điện đợc ổn định công suất tiêu thụ phải < công suất
của HT. Vậy ở xí nghiệp lớn khi phụ tải gia tăng thờng phải đặt thêm TB tự
động đóng thêm máy phát điện dự trữ của XN hoặc TB bảo vệ sa thải phụ
tải theo tần số.

*Điện áp:
Độ lệch điện áp cho phép so với điện áp định mức đợc qui định
nh sau: (ở chế độ làm việc bình thờng).

+ Mạng động lực: [

U%] =

5 % U
dm
+ Mạng chiếu sáng: [

U%] =

2, 5 % U
dm

Trờng hợp khởi động động cơ hoặc mạng điện đang trong tình trạng sự cố
thì độ lệch điện áp cho phép có thể tới (-10
ữ
20 %)U
dm
. Tuy nhiên vì phụ
tải điện luôn thay đổi nên giá trị điện áp lại khác nhau ở các nút của phụ tải

điều chỉnh rất phức tạp. Để có những biện pháp hiệu lực điều chỉnh điện
áp, cần mô tả sự diễn biến của điện áp không những theo độ lệch so với
giá trị định mức, mà còn phải thể hiện đợc mức độ kéo dài. Khi đó chỉ tiêu
đánh giá mức độ chất lợng điện áp là giá trị tích phân.



dt
U
U)t(U
T
0
dm
dm

Trong đó:

U(t) - giá trị điện áp tại nút khảo sát ở thời điểm t.
T - khoảng thời gian khảo sát.
U
dm
- giá trị định mức của mạng.

Khi đó độ lệch điện áp so với giá trị yêu cầu (hoặc định mức) đợc mô tả
nh một đại lợng ngẫu nhiên có phân bố chuẩn, và một trong những mục
tiêu quan trọng của điều chỉnh điện áp là: sao cho giá trị xác suất để trong
suốt khoảng thời gian khảo sát T độ lệch điện áp năm trong phamj vi cho phép, đạt cực đại.
Ngaòi ra khi nghiên cứu chất lợng điện năng cần xét đến hành vi kinh tế, nghĩa là phải xét
đến thiệt hại kinh tế do mất điện, chất lợng điện năng xấu. Chẳng hạn khi điện áp thấp
hơn định mức, hiệu xuất máy giảm, sản xuất kém, tuổi thọ động cơ thấp hơn định mức, hiệu
suất máy giảm, sản phẩm kém, tuổi thọ động cơ giảm v.v Từ đấy xác định đợc giá trị
điện áp tối u. Mặt khác khi nghiên cu chất lợng điện năng trên quan điểm hiệu sử dụng
điện, nghĩa là điều chỉnh điện áp và đồ thị phụ tải sao cho tổng số điện năng sử dụng với
điện áp cho phép là cực đại. Những vấn đè nêu trên cần có những nghiên cu tỉ mỉ dựa
trên những thông kê có hệ thông về phân phối điện áp tại các nút, suất thiệt hại kinh tế do
chất lợng điện xấu

1.4 Một số ký hiệu thờng dùng:

1 Máy phát điện hoặc nhà máy điện


2 - Động cơ điện

3 Máy biến áp 2 cuộn dây.


4 Máy biến áp 3 cuộn dây.


5 Máy biến áp điều chỉnh dới tải.


6 - Kháng điện.


7 Máy biến dòng điện.


8 Máy cắt điện.


9 - Cầu chì.


10 - Aptômát.


11 Cầu dao cách ly.


12 Máy cắt phụ tải.

13 Tụ điện bù.


~
Đ
14 Tủ điều khiển


15 Tủ phân phối.


16 Tủ phân phối động lực.


17 Tủ chiếu sáng làm việc.


18 Tủ chiếu sáng cục bộ.


19 Khởi động từ.


20 - Đèn sợi đốt.


21 - Đèn huỳnh quang.

22 Công tắc điện.


23 ổ cắm điện.


24 Dây dẫn điện.


25 Dây cáp điện


26 Thanh dẫn (thanh cái).


27 Dây dẫn tần số

50 Hz


28 Dây dẫn mạng hai dây.


29 Dây dẫn mạng 4 dây.


30 - Đờng dây điện áp U

36 V.

31 Đờng dây mạng động lực 1 chiều.

32 Chống sét ống.



33 Chông sét van.



34 Cầu chì tự rơi.

Chơng II

Phụ tải điện

Vai trò của phụ tải điện: trong XN có rất nhiều loại máy khác nhau, với nhiều công
nghệ khác nhau; trình độ sử dụng cũng rất khác nhau cùng với nhiều yếu tố khác
dẫn tới sự tiêu thụ công suất của các thiết bị không bao giờ bằng công suất định
mức của chúng. Nhng mặt khác chúng ta lại cần xác định phụ tải điện. Phụ tải
điện là một hàm của nhiều yếu tố theo thời gian P(t), và vì vậy chung không tuân
thủ một qui luật nhất định

cho nên việc xác định đợc chúng là rất khó khăn.
Nhng phụ tải điện lại là một thông số quan trọng để lựa chọn các thiết bị của HTĐ.
Công suất mà ta xác định đợc bằng cách tính toán gọi là phụ tải tính toán P
tt
.

Nếu P
tt
< P
thuc tê


Thiết bị mau giảm tuổi thọ, có thể cháy nổ.
Nếu P
tt
> P
thuc tê


Lãng phí.

Do đó đã có rất nhiều công trình nghiên cứu nhằm xác định P
tt

sát nhất với
P_thực tế. Chủ yếu tồn tại 2 nhóm phơng pháp.
+ Nhóm phơng pháp dựa trên kinh nghiệm vận hành, thiết kế và đợc tổng kết lại
bằng các hệ số tính toán (đặc điểm của nhóm phơng pháp này là: Thuận lợi nhất
cho việc tính toán, nhanh chóng đạt kết quả, nhng thờng cho kết quả kém chính
xác).
+ Nhóm thứ 2 là nhóm phơng pháp dựa trên cơ sở của lý thuyết xác suất và thống
kê (có u điểm ngợc lại với nhóm trên là: Cho kết quả khá chính xác, xong cách
tính lại khá phức tạp ).

2.1 Đặc tính chung của phụ tải điện:

1)
Các đặc trng chung của phụ tải điện:

Mỗi phụ tải có các đặc trng riêng và các chỉ tiêu xác định điều kiện làm việc của
mình mà khi CCĐ cần phải đợc thoả mãn hoặc chú ý tới. (có 3 đặc trng chung).

a) Công suất định mức:
Là thông số đặc trng chính của phụ tải điện, thờng đợc ghi trên nhãn của máy
hoặc cho trong lý lịch máy.
Đơn vị đo của công suất định mức thờng là kW hoặc kVA. Với một động cơ điện P
đm

chính là công suất cơ trên trục cơ của nó.




dm

dm
d
P
P

=


dm
là hiệu suất định mức của động cơ thờng lấy là 0,8
ữ
0,85 (với động cơ không
đồng bộ không tải). Tuy vậy với các động cơ công suất nhỏ và nếu không cần chính
xác lắm thì có thê lấy P
d


P
dm
.

Chú ý:

+ Với các thiết bị nung chẩy công suất lớn, các thiết bị hàn thì công suất định mức
chính là công suất định mức của máy BA. và thờng cho là [kVA].
+ Thiết bị ở chế độ ngắn hạn lập lại, khi tính phụ tải tính toán phải qui đổi về chế độ
làm việc dài hạn (tức phải qui về chế độ làm việc có hệ số tiết điện tơng đối).

Động cơ
dmdm

'
dm
.PP

=

Biến áp
dmdm
'
dm
.cos.SP

=

Trong đó:

P
dm
Công suất định mức đã qui đổi về

dm
%.
S
dm
; P
dm
; cos

;

dm
% - Các tham số định mức ở lý lịch máy của TB.

b) Điện áp định mức:

U
dm
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 lới 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 đợc dùng rộng rãi nhất).

+ Cấp 3; 6; 10 kV: dùng cung cấp cho các lò nung chẩy; các động cơ công suất lớn.
Ngoài ra còn 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 sử dụng ở các vị trí khacs nhau trong lới. TB chiếu sáng thờng đợc 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 công nghệ và sự đa dạng của thiết bị trong xí nghiệp

chúng sử
dụng dòng 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 đợc CCĐ từ lới 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 đợc ở lới 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 lới 60 Hz muốn làm việc ở lới có tần số 50 Hz thì điện áp
trớc đó của nó phải là 450
ữ
460 V).

2)
Đồ thị phụ tải:
Đặc trng cho sự tiêu dùng năng lợng điện của các thiết bị riêng lẻ, của nhóm
thiết bị, của phân xởng hoặc của toàn bộ xí nghiệp. Nó là tài liệu quan trọng trong
thiết và vận hành.

a) Phân loại: có nhiều cách phân loại
+ Đồ thị phụ tải tác dụng P(t).
* Theo đại lợng đo + Đồ thị phụ tải phản kháng Q(t).
+ Đồ thị phụ tải điện năng A(t).
Đ

P
đm
P
đ


+ Đồ thị phụ tải hàng ngày.
* Theo thời gian khảo sát + Đồ thị phụ tải háng thág.
+ Đồ thị phụ tải hàng 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).

b)
Các loại đồ thị phụ tải thờng dùng:

c
Đồ thị phụ tải hàng ngày: (của nhóm, phân xởng hoặc của XN). thờng
đợc 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 (VH- 2a)
+ Do nhân viên trực ghi lại sau những giờ nhất định (HV-2b).
+ BBiểu diễn theo bậc thang, ghi lại giá trị trung bình trong những khoảng nhất
định (HV-2c).












+ 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 cong làm căn cứ để tính chọn thiết bị, tính điện

năng tiêu thụ

+ Các thông số đặc trng của đồ thị phụ tải hàng ngày:

1- Phụ tải cực đại P
max
; Q
max


2- Hệ số công suất cực đại cos

max

tơng ứng với tg

max
= Q
max
/P
max


3 - Điện năng tác dụng &
phản kháng ngày đêm A [kWh]; Ar[kVArh].

4 Hệ số Cos

tb

tơng ứng với tg

tb
= Ar/A

5 Hệ số điền kín của ĐTPT.


max
dk
P.24
A
K =
;
max
dkr
Q.24
Ar
K =


d
Đồ thị phụ tải hàng năm:

Gồm hai loại + ĐTPT hàng tháng
+ ĐTPT theo bậc thang

Đồ thị phụ tải hàng tháng:
đợc xây dựng theo phụ tải trung bình của từng tháng của
xí nghiệp trong một năm làm việc.

Đồ thị phụ tải theo bậc thang:
xây dựng trên cơ sở của đồ thị phụ tải ngày đêm điển
hình (thờng chọn 1 ngày điển hình vào mua đông và vào mua hạ).











Gọi: n
1
số ngày mùa đông trong năm

n
2
số ngày mùa hè trong năm

T
i
= (t
1
+ t
1
).n
1
+ t
2
.n
2


Các thông số đặc trng 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 đợc xác địng bằng diện tích bao bởi đờng ĐTPT và trực thời gian.

2- Thời gian sử dụng công suất cực đại:

max
max
P

A
T =
;
max
r
rmax
Q
A
T =


24
P
0

t (giờ)
P
max
24
P
0

t (giờ)
24
P
0
t (giờ)
HV-2a HV-2b HV-2c
0 2 4 6 8 10 12 tháng
P

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.
0
24 t [giờ]
P
0
24 t [giờ]
P
t
1
t
1
mùa đông
t
2
mùa hè
0
P
i
P
max
T

i
A
8760 [giờ]
3 Hệ số công suất trung bình: Cos

tb
tơng ứng với tg

tb



A
A
tg
r
tb
=



4 Hệ số điền kín đồ thị phụ tải:

8760
T
xP8760
A
K
max
max

dk
==


8760
T
xQ8760
A
K
rmax
max
r
dkr
==

Khái niêm về T
max
&

:

Định nghĩa
T
max
: Nếu giả thiết rằng ta luôn luôn sử dụng công suất cực đại thì thời
gian cần thiết T
max
để cho phụ tải đó tiêu thụ đợc lợng điện năng do phụ tải thực tế
(biến thiên) tiêu thụ trong một năm làm việc T
max

gọi là thời gian sử dụng công suất
lớn nhất.












Định nghĩa


Giả thiết ta luôn luôn vận hành với tổn thất công suất lớn nhất thì thời
gian cần thiết

để gây ra đợc lợng điện năng tổn thất bằng lợng 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

3) Chế độ làm việc của phụ tải và qui đổi phụ tải:

a)
Chế độ làm việc của phụ tải: 3 chế độ
Chê độ dài han: Chế độ trong đó nhiệt độ của TB. tăng đến giá trị xác lập và là
hằng số không phụthuộc vào sự biến đổi của công suất trong khoảng thời gian
bằng 3 lần hằng số thời gian phát nóng của cuộn dây. Phụ tải có thể làm việc với
đồ thị bằng phẳng với công suất không đổi trong thời gian làm việc (quạt gió, các
lò điện trở) hoặc đồ thị phụtải không thay đổi trong thời gian làm việc.

Chế độ làm việc ngắn hạn:
Trong đó nhiệt độ của TB. tăng lên đến giá trị nào đó
trong thời gian làm việc, rồi lại giảm xuống bằng nhiệt độ môi trờng xung quanh
trong thời gian nghỉ.

Chế độ ngắn hạn lập lại:
Trong đó nhiệt độ của TB. tăng lên trong thời gian làm
việc nhng cha đạt giá trị cho phép và lại giảm xuống trong thời gian nghỉ, nhng
cha giảm xuống nhiệt độ của môi trờng xung quanh.
Đặc trng bằng hệ số đóng điện

%

100.
T
t
100.

tt
t
%
c
d
d0
d
=
+
=


t
d
thời gian đóng điện cuat TB.
t
0
thời gian nghỉ.
T
c
là một chu kỳ công tác và phải nhỏ hơn 10 phút.

b) Qui đổi phụ tải 1 pha về 3 pha:


Vì tất cả các TB. CCĐ từ nguồn đến các đờng dây tuyền tải đều là TB. 3
pha, các thiết bị dùng điện lại có cả thiết bị 1 pha (thờng công suất nhỏ). Các thiết bị
này có thể đấu vào điện áp pha hoặc điện áp dây

Khi tính phụ tải cần phải đợc qui

đổi về 3 pha.

+ Khi có 1 TB đấu vào điện áp pha thì công suất tơng đơng sang 3 pha:

P
dm td
= 3.P
dm fa


P
dm td
- Công suất định mức tơng đơng (sang 3 pha).
P
dm fa
Công suất định mức của phụ tải một pha.

+ Khi có 1 phụ tải 1 pha đấu vào điện áp dây.


dmfadmtd
P.3P =

+ Khi có nhiều phụ tải 1 pha đấu vào nhiều điện áp dây và pha khác nhau:


maxdmfadmtd
P.3P
=

Để tính toán cho trờng hợp này, trớc tiên phải qui đổi các TB. 1 pha đấu vào điện áp
dây về TB. đấu vào điện áp pha. Sau đó sẽ xác định đợc công suất cực đại của 1 pha
nào đó (P
dmfamax
).

2.1 Các phơng pháp xác định phụ tải tính toán:

1) Khái niệm về phụ tải tính toán:


T
max


ứng với mỗi XN khác nhau sẽ có giá trị
khac nhau.
+ Trị số này có thể tra ở sổ tay và thờng đợc
định nghĩa theo P & Q hai thông số này thờng
không trùng nhau.
+ Qua thông kê có thể đa ra T
max
điển hình của
một số XN.
+ T
max
lớn

đồ thị phụ tải càng bằng phẳng.

+ T
max
nhỏ

đồ thị phụ tải ít bằng phẳng hơn.

P
P
max
T
max
0

8760 t

0

8760 T
max

1
0,8
0,6

và T
max
thờng không bao giờ bằng nhau, tuy
nhiên chúng lại có quan hệ rất gắn bó, nhng lại
không tỷ lệ tuyến tính vì

P không chỉ xuất hiện lúc
có tải, mà ngay cả lúc không tải cũng vẫn có tổn thất

ngời ta xây dựng quan hệ

theo T
max
và cos


Là phụ tải không có thực mà chúng ta cần phải tính ra để từ đó làm cơ sở cho việc
tính toán thiêts 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.

Phụ tải tính toán theo phat nóng:

Định nghĩa:
là phụ tải giả thiết lâu dài không đổi, tơng đơng với phụ tải thực tế
(biến thiên) về hiệu quả nhiệt lớn nhất.

+ Trong thực tế thờng dùng phụ tải tính toán tác dụng P
tt
vì nó đặc trng cho quá
trình sinh công, thuận tiện cho việc đo đạc vận hành.

ttttdmtt
cosIU.3P

=


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 nh sau:

P
ma x


P
tt


P
qp


P
tb

Trong đó:

T
dt).t(P
P
T
0
tb

=
T thời gian khảo sát.
P(t) - đồ thị phụtải thực tế.


=
T
0
2
qp
dt).t(P
T
1
P


+ Sự phát nóng của dây dẫn là kết quả của sự tác dụng của phụ tải trong thời gian T.
Ngời at nhận thấy rằng giá trị trung bình của phụ tải trong thời gian nay P
T
đặc trng

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.












T
0
hằng số thời gian phát nóng của dây dẫn vì sau khoảng thời gian này trị số phát
nóng đạt tới 95% trị số xác lập.
+ Trong thực tế T thờng đợc 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 Q
tt
;S
tt

và I
tt
.

Phụ tải tính toán theo điều kiện tổn thất cho phép: còn gọi là phụtải đỉnh nhọn P
dn

;Q
dn
;S
dn
;I
dn
- là phụ tải cực đại xuất hiện trong thời gian ngắn (1
ữ
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 lợng các mối hàn, độ ổn định của ánh sáng điện.
+ Đối với phụ tải đang vận hành có thể có đợc bằng cách đo đạc, còn trong thiết kế
có thể xác định gần đúng căn cứ vào các giá trị đặc trng của các phụ tải đã có và đã
đợc đo đạc thống kê trong quá trình lâu dài.

2) Các phơng pháp xác định phụ tải tính toán: (theo ĐK phát nóng)

Tuy thuộc vào vị trí của phụ tải, vào gai đoạn thiết kế mà ngời ta dùng phong pháp
chính xác hoặc đơn giản. Khi xác định P
tt
cần lu ý một ssố vấn đề:
+ Đồ thị phụ tải luôn luôn thay đổi theo thời gian, tăng lên và bằng phẳng hơn theo mức

hoàn thiện kỹ thuật sản xuất (hệ số điền kín phụ tải tăng lên dần).
+ Việc hoàn thiện quá trình sản xuất (tự động hoá và cơ giới hoá) sẽ làm tăng lợng
điện năng của xí nghiệp.

khi thiết kế CCĐ. phải tính đến sự phát triển tơng lai của
xí nghiệp, phải lấy mức của phụ tải xí nghiệp 10 năm sau.

Các phơng pháp xác định phụ tải tính toán và phạm vi sử dụng:

1- Theo công suât trung bình và hệ số cực đại: còn gọi là phơng pháp biểu đồ hay
phơng pháp số thiết bị điện hiệu quả - thờng đợc dùng cho mạng điện PX điện áp
đến 1000 V và mạng cao hơn, mạng toàn xí nghiệp.

2- Theo công suất trung bình và độ lệch của phụ tải khỏi giá trị trung bình:
đây là
phơng pháp thống kê - dùng cho mạng điện PX điện áp đến 1000 V

3- Theo công suất trung bình và hệ số hình dạng của đồ thị phụ tải: dùng cho mạng
điện từ trạm biến áp phân xởng cho đến mạng toàn xí nghiệp.

4- Theo công suất đặt và hệ số nhu cầu (cần dùng):
dùng để tính toán sơ bộ, ngoài ra
còn 2 phơng pháp khác.
5- Theo xuất chi phí điện năng trên đơn vị sản phẩm:

6- Theo xuất phụ tải trên đơn vị diện tích sản xuất::
cả hai phuoeng pháp trên đều
dùng để tính toán sơ bộ

1) Xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ số cực đại:

Theo phơng pháp này phụ tải tính toán của nhóm thiết bị:


dmsdMtbMtt
P.K.KP.KP
=
=


P
tb
công suất trung bình của phu tải trong ca mang tải lớn nhất.
P
dm
công suất định mức của phụ tải (tổng P
dm
của TB trong nhóm ).
P
tb2
P
T

T

P
max1
P
max2

P
tb1
t
Chính vì thế phụ tải tính toán P
tt
đợc 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 đã cho.
+ Tồn tại một khoảng thời gian tối u mà phụ tải
trung bình lấy trong thời gian đó đặc trng chính
x
ác nhất cho sự thay đổi phát nóng của dây dẫn
trong khoảng đó.
+ Ngời ta thờng lấy:

T
tb
= 3T
0
K
sd
hệ số sử dụng công suât tác dụng (của nhóm TB.)
K
M
Hệ số cực đại công suât tác dụng với khoảng thời gian trung bình T=30 phút (với
P
tt
và K
M

khi không có ký hiệu đặc biệt đợc hiểu là tính với T=30 phút).

a) Hệ số sử dụng công suât::
K
sd
là tỉ số giữa công suất trung bình và công suất
định mức hệ số sử dụng đợc định nghĩa cho cả Q; I. Với thiết bị đơn lẻ kí hiệu bằng
chữ nhỏ còn với nhóm TB. đợc kí hiệu bằng chữ in hoa.

dm
tb
sd
p
p
k =
;


=
=
==
n
1i
dmj
n
1i
sdidmi
dm
tb
sd

p
k.p
P
P
K

Có thể xác định theo điện năng:


r
sd
A
A
K =

A - điện năng tiêu thụ trong 1 ca theo đồ thị phụ tải.
A
r
- điện năng tiêu thụ định mức.

Tơng tự ta có:

dm
tb
sdq
q
q
k =
;

=
=
==
n
1i
dmj
n
1i
sdqidmi
dm
tb
sdq
q
k.q
Q
Q
K


dm
tb
sdI
i
i
k =
;


=

=
==
n
1i
dmj
n
1i
sdidmi
dm
tb
sdI
i
k.i
I
I
K


+ hệ số sử dụng các thiết bị riêng lẻ và các nhóm thiết bị đặc trng đợc xây dựng
theo các số lieẹu thống kê lâu dài và đợc cho trong các cẩm nang kỹ thuật.

b) Số thiết bị dùng điện có hiệu quả: n
hq


Định nghĩa: là số thiết bị điện giả thiết có cùng công suât, cùng chế độ làm việc mà
chúng gây ra một phụ tải tính toán, bằng phụ tải tính toán của nhóm TB. có đồ thị phụ
tải không giống nhau về công suât và chế độ làm việc

Công thức đầy đủ để tính số thiết bị dùng điện hiệu quả của nhóm có n thiết bị:

()


=
=








=
n
1i
2
dmi
2
n
1i
dmi
hq
p
p
n

p
dmi
công suất định mức của thiết bị thứ i trong nhóm.
n - tổng số thiết bị trong nhóm.

+ Nếu công suất định mức của tất cả các thiết bị dùng điện đều bằng nhau

n=n
hq
.
+ Với số thiết bị lớn sử dụng công thức trên không thuận lợi

có thể sử dụng công
thức gần đúng với sai số

20 %.

Các trờng hợp riêng để tính nhanh n
hq
:
+ Khi
3
P
P
m
mindm
maxdm
=
và K

sd


0,4 Thì số thiết bị hiệu quả sẽ lấy bằng số
thiết bị thực tế của nhóm


nn
hq
=


+ Khi trong nhóm có n
1
thiết bị dùng điện có tổng công suất định mức nhỏ hơn hoặc
bằng 5 % tổng công suất định mức của toàn nhóm




n
dmi
n
dmi
p%5p
1



1hq

nnn

=

Ví dụ:
Xác định số thiết bị hiệu quả của nhóm có chế độ làm việc dài hạn có số lợng
và công suất nh sau: Hệ số sử dụng của toàn nhóm K
sd
= 0,5

+ Tính bằng công thức đầy đủ:

(
)
20
14.210.57.65,4.56,0,10
14.210.57.65,4.56,0.10
22222
2
=
++++
++++


+ Tính gần đúng: vì nhóm có 10 thiết bị rất nhỏ (0,6 kW)
10x0,6= 6 kW <

p
dm
x 5% = 148,5x5%= 7,4

n
hq
= n n
1
= 28 10 = 18 kết quả này sai số 10%.

+ Khi m > 3 và K
sd


0,2 thì


maxdm
n
1i
dmi
hq
p
p.2
n

=
=
Chú ý: nếu tính ra n
hq
> n

nn
hq
=


Số TB
Công suâ
t

10 0,6 kW
5 4,5 kW
6 7 kW
5 10 kW
2 14 kW
Ví dụ: Nhóm có các thiết bị làm việc dài hạn. Hãy xác đinh số thiết bị hiệu quả của
nhóm; K
sd
= 0,4

m = 20/1 = 20 > 3 ; K
sd
= 0,4 > 0,2



307,29
20

297
P
p2
n
maxdm
n
1i
dmi
hq
==

=




+ Khi không có khả năng sử dụng các phơng pháp đơn giản: thì phải sử dụng các
đờng cong hoặc bảng tra. Bảng và đờng cong đợc xây dựng quan hệ số thiết bị
hiệu quả tơng đối theo n
*
và p
*
tức

)p;n(fn
***
hq
= khi tra đợc n
*
hq

*
hqhq
n.nn =


Trong đó:

n
n
n
hq
*
hq
=

n
n
n
1
*
=

dm
1dm
*
P
P

p =

Via dụ:
Xác định số TB hiệu quả của nhóm TB. Nhóm có K
sd
= 0,1

Giải: ta có m = 10/1 =10 với m = 10 ; K
sd
= 0,1
không áp dụng đợc cách gând đúng.

n = 5 + 4 + 5 + 4 + 20 = 38

P
dm
= 4x10 + 5x7 + 4x4,5 + 5x2,8 + 20x1 = 127 kW


Thiết bị có công suất lớn nhất là 10 kW 1/2. 10 = 5 kW

n
1
= 4 + 5 = 9
P
1
= 4x10 + 5x7 = 75 kW

n
*

= n
1
/ n = 9/38
p
*
= P
1
/P
dm
= 75/127 Từ n
*
và p
*
Tra bảng ta tim đợc n
*
hq
= 0,59



2156,0x38n.nn
*
hqhq
===
+ Đối với nhóm thiết bị một pha đấu vào mạng 3 pha:
thì số thiết bị hiệu quả có thể
xác định 1 cách đơn giản theo công thức sau:


maxdm

n
1
dmi
hq
P3
p2
n

=
(2.40)








c) Hệ số cực đại: K
M


là tỉ số giữa công suất tính toán và công suất trung bình.


tb
tt
M
p
p

k =
hoặc
tb
tt
M
P
P
K =


k
M
và K
M
với từng thiết bị và với nhóm thiết bị.
Công suất trung bình có thể tính theo công thức sau:


T
A
T
dt)t(P
P
T
0
tb
==


T thời gian khảo sát lấy bằng độ dai của ca mang tải lớn nhất.

Tơng tự ta có hệ số cực đại với dòng điện:

tb
tt
MI
I
I
K =


+ Hệ số cực đại liên quan đến 2 đại lợng quan trọng của đồ thị phụ tải là P
tt
và P
tb
. trị
số của nó phụ thuộc vào số thiết bị dùng điện hiệu quả n
hq
và nhiều hệ số khác đặc
trng cho chế độ tiêu thụ của nhóm TB.

có nhiều phơng pháp xác định K
M
của
nhiều tác giả khác nhau.
+ Trong thực tế thờng K
M
đợc xây dựng theo quan hệ của n
hq
và k
sd

dới dạng
đờng cong hoặc dạng bảng tra

K
M
= f(n
hq
; k
sd
).
+ Cần nhớ rằng K
M
tra đợc trong các bảng tra thờng chỉ tơng ứng với thời gian tính
toán là 30 phút. Trờng hợp khi tính P
tt
với T>30 phút (với thiết bị lớn) thì K
M
sẽ phải
tính qui đổi lại theo công thức:


T2
K
1K
M
MT
+=

K
M

- tra đợc trong bảng (T=30 phút).
T > 30 phút
Số TB
Công suâ
t


4 20 kW
5 10 kW
6 4 kW
5 7 kW
4 4,5 kW
25 2,8 kW
20 1 kW
n
1

-
số thiết bị có công suất lớn hơn ẵ công suất
của thiết bị có công suất lớn nhất trong nhóm.

P
dm1
- Tổng công suất của n
1
thiết bị.

P
dm
- Tổng công suất định mức của tất cả TB.

Số TB
Công suâ
t


4 10 kW
5 7 kW
4 4,5 kW
5 2,8 kW
20 1 kW


n
1
dmi
p - Tổng công suất của thiết bị một pha tại nút tính toán.
P
dmmax
- Công suất định mức của thiết bị 1 pha lớn nhất.

d) Phụ tải tính táon phản kháng của nhón TB.: Q
tt


Thờng chỉ đợc tính gần đúng nh sau:

+ Khi n
hq

10

Q
tt
= 1,1 Q
tb


+ Khi n
hq
> 10

Q
tt
= Q
tb


Q
tb
- là công suất trung bình của nhóm phụ tải trong ca mang tải lớn nhất.

Q
tb
= K
sdq
. Q
dm
hoặc Q
tb

= P
tb
. tg

tb


tg

tb
rút từ


=
=
=
n
1i
dmi
n
1i
idmi
tb
p
cos.p
cos

e) Nhữg trờng hợp riêng dùng phơng pháp đơn giản để tính P
tt
:

+ Khi n
hq
< 4

trờng hợp này không tra đợc K
M
theo đờng cong.

+ Nếu n

3



=
=
n
1i
dmitt
pP


==
==
n

1i
idmi
n
1i
dmitt
tg.pqQ



+ Nếu n > 3



=
=
n
1i
tidmitt
k.pP


=
=
n
1i
tqidmitt
k.qQ
k
ti
và k

tqi
- là hệ số tải tác dụng và hệ số tải phản kháng.
+ Khi không có số liệu cụ thể lấy gần đúng với thiết bị có chế độ làm việc dài hạn K
t
=
0,9; cos

dm
= 0,8 , còn đối với TB. ngắn hạn lập lại K
t
= 0,7 ; cos

dm
= 0,7.
+ Với nhóm thiết bị làm việc dài hạn, có đồ thị phụ tải bằng phẳng, ít thay đổi (VD lò
điện trở, quạt gió, trạm khí nén, tạm bơm) K
sd


0,6 ; K
dk


0,9 (hệ số điền kín đồ
thị phụ tải)

có thể lấy K
M
= 1

P
tt
= P
tb
; Q
tt
= Q
tb


f) Phụ tải tính toán của các thiết bị một pha:
Xẩy ra theo 4 trờng hợp

+ Nếu nhóm thiết bị một pha phân bố đều trên các pha thì phụ tải tính toán của chúng
có thể tính toán nh đối với thiết bị 3 pha có công suất tơng đơng. Chú ý trong đó n
hq

của nhóm TB. đợc xác định theo công thức (2.40)

+ Nhóm thiết bị một pha có n > 3 có đồ thị phụ tải thay đổi có chế độ làm việc giống
nhau (cùng K
sd
và cos

) đấu vào điện áp dây và pha, phân bố không đều trên các pha
thì phụ tải tính toán tơng đơng xác định theo công thức:

(2.48) P
tt tđ
= 3.P
tb pha
. K
M
= 3. K
sd
. K
M
.P
dm

pha


(2.49) Khi n
hq


10

Q
tt tđ
= 3.Q
tb pha
. 1,1 = 3,3.K
sdq
.Q
dm pha

= 3,3 K
sdp
.P
dm pha
.tg



(2.49) Khi n
hq
> 10

Q
tt tđ
= 3Q
tb pha
= 3. K
sdq
.Q
dm pha
= 3.K
sdp
.P
dm pha
.tg



Trong đó:

P
tb pha
; Q
tb pha
- Phụ tải trung bình trong pha mang tải lớn nhất của pha có
phụ tải lớn nhất.

+ Nhóm thiết bị một pha n > 3 có đồ thị phụ tải thay đổi, có chế độ làm việc khác
nhau. đấu vào điện áp pha và điện áp dây. Trớc tiên cần tính phụ tải trung bình trong
ca mang tait lớn nhất

Tính cho pha A:


P
tb (A)
= K
sd
.P
dmAB
.p(AB)A + K
sd
. P
dm AC
. p(AC)A + K
sd
.P
dm A0

Q
tb (A)
= K
sdq
. Q
dmAB
q(AB)A + K
sdq
. Q
dmAC
. q(AC)A + K
sdq
.Q
dm A0


Trong đó:
K
sd
; K
sdq
- hệ số sử dụng công suât tác dụng và phản kháng của TB. một pha có chế
độ làm việc khác nhau.
p(AB)A; p(AC)A; q(AB)A; q(AC)A hệ số qui đổi công suất của TB một pha khi mắc
vào điện áp dây và qui về pha A - (tra bảng).
Tơng tự nh trên chúng ta sẽ xác định đợc phụ tải trung bình của các pha cong lại
(pha B và C)

ta có phụ tải trung bình của pha lớn nhất

Từ đó xác định đợc phụ
tải trrung bình tơng đơng 3 pha:

P
tb tđ
= 3. P
tb pha
(pha có tải lớn nhất)
Q
tb tđ
= 3. Q
tb pha


Sau đó P
tt tđ
= K
M
. P
tb tđ

Q
tt tđ
= Tính theo (2.49); (2.50)

Để tra đợc K
M
sẽ lấy K
sd

của pha mang tải lớn nhất theo công thức sau:


0dm
2dm1dn
tbpha
sd
P
2
PP
P
K
+
+
=
(2.55)
Trong đó:
P
dm0
- Tổng công suất định mức của phụ tải 1 pha đấu vào điện áp pha (của pha
mang tải lớn nhất).
P
dm1
; P
dm2
- Tổng công suất định mức của các thiết bị 1 pha đấu giữa pha mang tải
lớn nhất và 2 pha cong lại.

+ Nếu nhóm thiết bị một pha có đồ thị phụ tải bằng phẳng (VD chiếu sáng, các lò
điện trở 1 pha ) có thể xem K

M
=1

P
tttđ
= P
tb td
; Q
tt tđ
= Q
tbtđ
(2.54)

g) Phụ tải tính toán của nút hệ thống CCĐ:
(tủ phân phối, đờng dây chính, tram
biến áp, trạm phân phối điện áp < 1000 V). Nút phụ tải này cung cấp cho n nhóm phụ
tải.
P
tt
= K
M


n
tbi
P (2.55)
Khi n
hq

10

Q
tt
= 1,1

n
tbi
Q
(2.56)
n
hq
> 10

Q
tt
=

n
tbi
Q

2
tt
2
tttt
QPS +=

Trong đó: P
tbi

=

K
1
sdidmi
k.p
(2.57)
Q
tbi
=

K
1
sdidmi
k.q (2.58)
K số thiết bị trong nhóm thứ i
n số nhóm thiết bị đấu vào nút.
n
hq
số thiết bị hiệu quả của toàn bộ thiết bị đấu vào nút.
K
M
Hệ số cực đại của nút. Để tra đợc K
M
cần biết hệ số sử dụng của nút




=

n
dmi
n
tbi
sd
P
P
K
(2.59)
+ Nếu trong nút phụ tải có n nhóm thiết bị có đồ thị phụtải thay đổi và m nhóm có đồ thị
phụ tải bằng phẳng.


+=
m
tbj
n
tbiMtt
PPKP (2.60)
Khi n
hq


10

+=
m
tbj
n
tbitt

QQ1,1Q
n
hq
> 10

+=
m
tbj
n
tbitt
QQQ

Chú ý:

+ Trong nút có các nhóm TB. một pha, các nhóm này đợc thay thế bằng các nhóm
thiết bị 3 pha đơng đơng.
+ Khi trong phân xởng có các TB. dự trữ (máy BA hàn, thiết bị làm việc ngắn hạn VD:
bơn tiêu nớc, động cơ đóng các van nớc) thì không cần tính công suất của chúng
vào phụ tải trung bình của cả nhóm, nhng các tủ động lực, đờng dây CCĐ cho chúng
vẫn cần có dự trữ thích hợp.
+Trong các nhóm thiết bị trên có xét đến các các phụ tải chiếu sáng và công suất của
các thiết bị bù (TB. bù có dấu - trong các nhóm).

2) Xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ số hình dạng:


Theo phơng pháp này:

P
tt

= K
hdp
. P
tb
(2.70)

Q
tt
= K
hdq
.Q
tb



2
tt
2
tttt
QPS +=


K
hdp
và K
hdq
- Hệ số hình dạng của đồ thị phụ tải tác dụng và phản kháng, đợc tính
nh sau:

tb

qp
hdp
p
p
k =
;
tb
qp
hdp
P
P
K =


tb
qp
hdq
q
q
k =
;
tb
qp
hdq
Q
Q
K =


P

qp
; Q
qp
- là phụ tải trung bình bình phơng (tức là bình phơng của đồ thị phụ tải rồi
mới lấy trung bình).
Hệ số hình dạng có thể xác định trong vận hành theo chỉ số của đồng hồ đo điện.


()
p
m
1
2
pi
hdp
A
A
.mK

=

(2.73)
A
p
- Điện năng tác dụng tiêu thụ 1 ngày đêm.

A
pi
- Điện năng tác dụng tiêu thụ trong khoảng

T=T/m
T - Thời gian khảo sát, thờng lấy là 1 ngày đêm.
m Khoảng chia của đồ thị phụ tải thờng lấy là 24 giờ (tức

T = 1 giờ). Hệ số hình
dạng có giá trị nằm trong khoảng 1,1
ữ
1,2

3) Xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu:


+ Phụ tải tính toán của nhóm TB. có chế độ làm việc giống nhau (cúng k
sd
)

P
tt
= K
nc
. P
đ
(có thể lấy P
đ
= P
đm
)

Q
tt

= P
tt
. tg





cos
P
QPS
tt
2
tt
2
tttt
=+=
K
nc
hệ số nhu cầu của nhóm thiết bị.
cos

- hệ số công suất của nhóm TB. (vì giả thiết là toàn bộ nhóm là có chế độ làm
việc nh nhau và cùng chung một hệ số cos

).
+ Nếu nhóm TB. có nhiều TB với cos

khá khác nhau, để tính Q
tt

ngời ta có thể sử
dụng hệ số cos

trung bình của nhóm:



=
n
1
dmi
n
1
dmi
tb
p
cos.p
cos



+ Nếu nhóm có nhiều Tb có hệ số nhu cầu khá khác nhau:



=
n
1
dmi
n

1
ncidmi
nctb
p
k p
K

+ Phụ tải tính toán ở một nút nào đó của hệ thông CCĐ (phân xởng, XN) bằng cách
tổng hợp các phụ tải tính toán của các nhóm nối vào nút có tính đến hệ số đồng thơì.


2
K
1
tti
2
K
1
ttidtttXN
QP.KS








+

=



K
dt
- hệ số đồng thời có gia trị 0,85
ữ
1

4) Xác định phụ tải tính toán theo xuất chi phí điện năng trên đơn vị sản phẩm và
tổng sản lợng:
+ Biết xuất chi phí điện năng cho đơn vị sản phẩm a
0
[kWh/1ĐV].
+ Biết M tổng sản phẩm cần sản xuất ra trong khoảng thời gian khảo sát T ( 1 ca; 1
năm)

có thể tính đợc phụ tải tác dụng trung bình của phân xởng, XN


T
a.M

P
0
TB
=
(2.76)

Sau đó lựa chọn hệ số cực đại tơng ứng với xí nghiệp hoặc PX

P
tt
= K
M
. P
tb


Trờng hợp T = 1 năm

max
0
maxtt
T
a.M
PP ==
(2.77)
5) Xác định phụ tải tính toán theo xuất phụ tải trên đơn vị diện tích sản xuất:


Theo phơng pháp này:

P
tt
= p
0
.F (2.78)

p
0
- Xuất phụ tải tính toán trên 1 m
2
diện tích sản suất [kW/m
2
].
F - Diện tích sản xuất đặt thiết bị [m
2
].
phơng pháp này chi dùng để tính toán sơ bộ.

6) Xác định phụ tải đỉnh nhọn:
. Là phu tải cực đại xuất hiện trong thời gian ngắn 1
ữ
2 giây ; thờng xuất hiện khi
khởi động các động cơ.

+ Với nhóm thiết bị: nó xuất hiện khi thiết bị có dòng mở máy lớn nhất trong nhó làm
việc (đóng điện).

I
dn
= I

kd (max)
+ (I
ttnhom
K
sd
.I
dm (max)
(2.79)

I
kd (max)
- Dòng khởi động của động cơ có dòng khởi động lớn nhất trong nhóm máy

I
kd
= k
mm
.I
dm


k
mm
hệ số mở máy của thiết bị.
- (5 7) - động cơ không đồng bộ
- 2,5 động cơ dây quấn
-

lò điện, máy biến áp
I

dm (max)
- đòng định mức của động cơ đang khởi động, đã qui về

%.
I
tt
- dòng tính toán của toàn nhóm TB.
+ Với một thiết bị:


I
dn
= I
kd
= k
mm
.I
dm
2.3 Phụ tải tính toán của toàn xí nghiệp:

Điểm 3:
sẽ bằng phụ tải điểm 2 công thêm phần tổn thất đờng dây hạ áp.

.
.
dd2
3
.
SSS

+=

Điểm 4:
điểm tổng hạ áp của các tram BA phân xởng. Tai đây phụ tải tính toán có

thể tính bằng phơng pháp hệ số nhu cầu hoặc tổng hợp các phụ tải tại các điểm 4.

)QjP(KS
nn
i3i3dt4

+=
K
dt
hệ số đồng thời (xét tới sự đồng thời đạt giá trị cực đại) cho thể chọn trong
khoảng từ 0,85 đến 1.

Điểm 5:
S
5
= S
4
+

S
B2


Điểm 6:
S
6
= S
5
+

S
dd


Điểm 7: S
7
= K
dt
(

P
6i
+j

Q
6i
)

Điểm 8:
S
8
= S
7
+

S
B1


Chú ý:

S
8
cha phải là phụ tải của xí nghiệp. Vì khi tính phụ tải XN còn phải kể đến
sự phát triển của XN (5
ữ
10 năm) sau.

S
XN
= S
8
+

S
XN


Để xác định đợc

S
XN
phải dự báo tăng trởng phụ tải
2.4 Dự báo phụ tải:

Quá trình sản suất phụ tải của XN phát triển không ngừng. Để đáp ứng liên
tục nhu cầu dùng điện của XN, cần phải biết trớc đợc nhu cầu điện trong nhiều năm
trớc mắt của XN. Để dự trù công suất và điện năng của hệ thống

lập kế hoạch phát
triển hệ thống CCĐ-XN

Dự báo phụ tải.

Có nhiều phơng pháp dự báo nhất là phơng pháp ngoại suy; phơng pháp
chuyên gia; phơng pháp mô hình hoá. Dới đây chỉ xét tới phơng pháp ngoại suy.

Nội dung: phơng pháp ngoại suy là xây dựng qui luật phát triển của phụ tải điện trong
quá khứ căn cứ vào số liệu thống kê trong thời gian đủ dải. Sau đó kéo dai qui luật đó
vào tơng lai, (trên cơ sở giả thiết rằng qui luật phat triển phụ tải điện trong tơng lai).
Gồm 2 phơng pháp nhỏ: + phơng pháp hàm phát triển và phơng pháp ham tơng
quan.

1)Phơng pháp hàm phát triển:

Nội dung của phơng pháp này là xây dựng qui luật phát triển của phụ tải theo thời
gian trong quá khứ. Qui luật này đợc biểu diễn dới dạng.

P(t) = f(t)
P(t) là phụ tải điện tại t.
f(t) là hàm xác định P(t).

Sự phát triển của phụ tải theo thờ gian là một quá trình ngẫu nhiên vì thế giữa phụ tải
điện và thời gian không có quan hệ hàm, mà là quan hệ tơng quan

hàm f(t) là hàm
tơng quan. Hai dạng thông dụng nhất của f(t) dùng trong dự báo là hàm tuyến tính và
hàm mũ.

P(t) = a + b(t) (2.82)

P(t) = a.e
bt
hoặc P(t) = P
0
.(1+

)
t
(2.83)

ở thời điểm bắt đầu khảo sát t
0
= 0













~
7
35 ữ220 kV
8

8
B1
6 ữ 20 kV
7
~
6 ữ 20 kV
TPP
5 5 5 5
5
B2
4
0,2; 0,4; 0,6 kV
Đ

Đ

3
3
3
1 1 1
1 1 1 1 1 1 1 1 1
1 1 1
2
2
2
1
1
1
1
1

1
2
2
2
4
B2
+ Nguyên tắc:

+ P
ttXN
phải đợc tính từ các TB điện
nguợc trở về phía nguồn.

+ Phải kể đến tổn thất trên đờng dây và
trong máy BA.

+ Phụ tải tính toán XN cần phải kể đến dự
kiến phát triển của XN trong 5
ữ
10 năm
tới.

Điểm 1:
điểm trực tiếp cấp điện đến các
TB. dùng điện, tai đây cần xác định chế
độ làm việc của từng thiết bị (xác định k
t
;

%; k

sd
; cos

).

Điếm 2:
Với nhóm thiết bị làm việc ở chế
độ khác nhau

Xác định P
tt
bằng
phơng pháp số thiết bị hiệu quả.
P
tt
= K
M
.P
tb

.
222
jQPS +=
P
t
0

t
n
t

1
t
2
t
3
t
4
t
5
Trong HV
-
qui luật phát triển ngầu nhiên
của phụ tải trong quá khứ ( t < 0) đợc thay bằng
đờng thẳng a + bt. Muốn biết phụ tải năm t
n

(tơng lai)

sẽ tính đợc P(t
n
).

Vấn đề đặt ra ở đây là khi nào cho phép
sử dụng hàm tuyến tính và nếu dùng đợc hàm
tuyến tính thì các hệ số a và b xác định nh thế
nào? Theo lý thuết xác xuất mối quan hệ tuyến
tính giữa phụ tải và tời gian đợc đánh giá bởi hệ
số tơng quan:
a+bt
P

n



















=


2
i
2
i
ii
pt
tt.PP

)tt)(PP(
r
(2.84)
Trong đó: P
i
giá trị của phụ tải tại thời điểm t
i
quan sát đợc trong quá khứ.


P
- giá trị trung bình của tất cả các P
i
.



n
P
P

=

( i=0 ; n-1).


t
- giá trị trung bình của tất cả các t
i
.

n
t
t
i

=

(i=0 n-1).
n - là số giá trị thống kê đợc trong quá khứ. Thơi gian t thờng lấy đơn
vị là năm và giá trị thống kê đợc bắt đầu thờng kí hiệu là năm thứ 0, tức t
0
=0; t
1
=1;
t
n
=n và ta có:


n
1n 210
t
++++
=


r
pt

- Càng gần 1 bao nhiêu thì quan hệ tuyến tính giữa P và t càng chặt chẽ, và việc
sử dụng hàm a + bt để dự báo càng chính xác. Khinh nghiệm dự báo cho thấy rằng r
pt


0,75 thì có thể sử dụng (2.82) vào dự báo. Khi r
tp
< 0,7 thì không thể sử dụng hàn
tuyến tính đợc vì sai số sẽ khá lớn. Lúc này phải chọn một dạng khác thích hợp của
hàm phát triển để dự báo.
Để xác định các hệ số a và b thờng ngời ta sử dụng phơng pháp bình phơng tối
thiểu:
Nội dung: phơng pháp bình phơng tối thiểu là trên cơ sở các số liệu thống kê đã có
ta xây dựng hàm: P(t) = a + bt (2.85).
Sao cho tổng độ lệch bình phơng giữa các giá trị P
i
theo số liệu thống kê và giá trị
tơng ứng theo (2.85) là nhỏ nhất.



=
=
1n
0i
2
ii
)btap(

min (2.86)
Để tìm đợc a, b thoả mãn (2.86) lấy đạo hàm theo a; b và cho bằng 0.



=
==


1n
0i
ii
0)btaP(2
a





=
==


1n
0i
iii
0t)btaP(2
b

Ta có hệ phơng trình:




=
=
1n
0i
ii
0)btaP(



=
=
1n
0i
iii
0t)btaP( (2.87)
Giải hệ (2.87) ta đợc:

=



=
1n
0i
22
i
1n
0i
ii
tnt
tPntP
b
;






=

=



=
1n

0i
22
i
1n
0i
1n
0i
ii
2
i
tnt
tPttP
a

Từ đó ta có thể viết hệ số tơng quan (2.84) thành một dạng khác:

)PnP)(tnt(
tPntP
r
1n
0i
2
2
i
1n
0i
2
2
i
1n

0i
ii
pt



=


=


=



=
Sai số dự bào:

)%
)tt(
)t(
n
1
1.(
2
i
2

++



Trong đó
D=

mà
n
)Pp(
D
2
i



=


- Thời gian ở tơng lai cần dự báo phụ tải
+ Khi r
pt
< 0,7 ham phát triển dạng tuyến tính không thể sử dụng để dự báo đợc. Khi
đó ta có thể xét đến hàm mũ:

P(t) = a.e
bt

(2.92)

P(t) = P
0
(1+

)
t
(2.93)
Để có thể sử dụng các công thức của quan hệ tuyến tính đã nêu trên chúng ta tuyến
tính hoá (2.92) và (2.93)

log hoá ta có:

log P(t) = log a + log e.bt (2.94)
log P(t) = log P
0
+ log (1+

) (2.95)
P
0
- là công suất ở năm gốc t =0;

là hệ số tăng hàng năm. Nh vậy cả 2 biểu thức
(2.94); (2.95) đều có thể đa về dạng tổng quát.

Y = A + B.t (2.96)
Và có thể sử dụng các biểu thức của tơng quan tuyến tính. Trớc tiên xác định hệ số
tơng quan r

Yt


)YnY)(tnt(
tYntY
r
2
2
i
1n
0i
2
2
i
1n
0i
ii
Yt




=


=



=

Nếu r
Yt


0,75 thì ta có thể dự báo theo hàm mũ, lúc đó ta có:




=


=

=



=
1n
0i
2
2
i
1n
0i
1n
0i
ii

2
i
tnt
YtttY
A
(2.98)





=


=



=
1n
0i
2
2
i
1n
0i
ii
tnt
tYntY
B

(2.99)
Sau khi tính đợc A; B theo công thức trên với cơ số của log = 10

P
0
= 10
A
;


= 10
B
1
2) Phơng pháp hàm tơng quan:

Trong phơng pháp này phụ tải đợc dự báo một cách gián tiếp qua quan hệ tơng
quan giữa nó và các đại lợng khác. Các đại lợng này có nhịp độ phát triển đều đặn
mà có thể dự báo chính xác bằng các phơng pháp trực tiếp. Ví dụ: Tổng thu nhập
quốc dân, dân số, tổng sản lợng của xí nghiệp. Nh vậy theo phơng pháp hàm
tơng quan, ngời ta phải dự báo một đại lợng khác, rồi từ đó qui ra phụ tải điện căn
cứ vào quan hệ tng quan giữa 2 đại lu2o2ngj này với phụ tải điện.
Quan hệ tơng quan giữa 2 đại lợng phụ tải P và 1 đại lợng Y khác có thể
là tuyến tính và cũng có thể là phi tuyến. Để đánh giá quan hệ tơng quan tuyến tính,
ta xét hệ số tơng quan:

=
2
i
2
i
ii
PY
)YY(.)PP(
)YY)(PP(
r


Nếu r
PY


0,75 thì có thể dùng quan hệ tơng quan tuyến tính, ta có đờng hồi quy P
thay Y

)YY(
S
S
.rrPP
P
Y
PYPY

==
Trong đó: S

Y
va S
P
là sai số trung bình bình phơng của P và Y.




=
2
i
2
Y
)YY(
n
1
S ;


=
2
i
2
P
)PP(
n
1
S
Theo quan hệ này, ứng với các giá trị số của Y ta tính ra đợc phụ tải P. Quan hệ
tơng quan tuyến tính đợc đánh giá bằng tỷ số tơng quan.

=

=



=
1n
0i
2
i
m
1i
2
ii
2
)PP(
)PP(




Trong đó m - Số miền phân nhánh giá trị của phụ tải


i

- Số điểm rơi vào phân nhánh j.


=
=
i
1i
i
i
j
P
P


- giá trị trung bình của phụ tải trong nhóm.


P - Giá trị trung bình của tổng quát.
Khi có tơng quan tuyến tính thì

= r
PY
còn khi có tơng quan không tuyến tính


2
> r
PY

Hàm tơng quan không tuyến tính giữa P và Y có thể có các dạng:

P = exp (a
0
+ a
1
x)
P = a
0
+ a
1
lnx
P = a
0
x
a1
P = a
0
+ a
1
x + a
2
x
2

Các hệ số của hàm tơng quan đợc xây dựng theo phơng pháp bình phơng tối
thiểu. Dự báo phu tải bằng phơng pháp ngoại suy có nhiều u điểm dẽ tính toán, kết
quả có thể tin cậy đợc vì nó phản ánh một cách khách quan quy luật phát triển của
phụ tải.
Tuy vậy phơng pháp ngoại suy cũng có những nhợc điểm rất cơ bản. Nó chỉ phản
ánh đợc qui luật phát triển bên ngoài, về mặt lợng của tình trạng tăng trởng phụ tải
điện, nó không phản ánh đợc quá trình phát triển bên trong vầ mặt chất của phụ tải.

Do đó băng phơng pháp ngoại suy không thể hiện đợc những đột biến, các bớc
ngoặt cũng nh giới hạn của sự phát triển của phụ tải điện. Mặt khác dự báo phụ tải
bằng phơng pháp ngoại suy chỉ cho sự phát triển tổng thể của phụ tải chú không đự
báo đợc sự phân bố không gian của phụ tải điện Vì thế đòi hỏi ngời làm công tác dự
báo phụ tải điện phải nắm đợc qui luật phát triển của phụ tải, phải biết đánh giá và sử
dụng các giá trị phụ tải đã dự báo đợc bằng phơng pháp ngoại suy.













Chơng III

Cơ sở tính toán kinh tế kỹ thuật
trong ccđ-xn

3.1 Mục đích; yêu cầu:

Mục đích: chọn đợc phơng án (PA). tốt nhất vừa đảm bảo yêu cầu kỹ
thuật lại hợp lý về mặt kinh tế.

Yêu cầu:

các PA so sánh phải đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật cơ bản (chỉ
cần đạt đợc một số yêu cầu kỹ thuật cơ bản mà thôi, vì chẳng thể có các
PA cùng hoàn toàn giống nhau về kỹ thuật)

sau đó tiến hành so sánh về
kinh tế.

Quyết định chọn PA còn phải dựa trên nhiều yếu tố khác:
- Đờng lối phát triển công nghiệp.
- Tổng vốn đầu t của nhà nớc có thể cung cấp.
- Tốc độ và qui mô phát triển, tình hình cung cấp vật t TB., trình độ
thi công, vận hành của cán bộ và công nhân, cùng một số yêu
cầu đặc biệt khác về chính trị quốc phòng.

3.2 So sánh kinh tế kỹ thuật hai phơng án:


(trong phần này không đề cập đến vấn đề kỹ thuật cảu các PA nữa).

1) Tổng vốn đầu t:: K [đồng].

Chỉ kể đễn những thành phần cơ bản:

K = K
tram
+ K
dd
+ K
xd

K
tram
- Vốn đầu về trạm (trạm BA. PP. tiền mua tủ PP, máy BA và các
TB.)
K
dd
- Tiền cột, xà, thi công tuyến dây.
K
xd
- Vốn xây dựng (vỏ trạm, hào cáp và các công trình phụ trợ).

2 Chi phí vận hành năm:
Y

Tiền cần để đảm bảo cho HTCCĐ vận hành đợc trong một năm.


phucnkhA
YYYYY +++=



Trong đó:
Y

A
Chi phí về tổn thất điện năng trong năm.

Y

A
=

A.




A [kWWh/năm] tổn thất điện năng

[đ/kWh] - giá điện năng tổn thất.

Y
kh
Chi phí khấu hao (thờng tính theo % của vốn, phụ thuộc vào tuổi thọ
của TB. và công trình).

Y
kh
= a
kh
. K a
kh
= 0,1 đối với TB.
a
kh
= 0,03 đối với đờng dây.

Y

cn
- Chi phí về lơng công nhân vận hành.
Y
phu
- Chi phí phụ, dầu mỡ (dầu BA); sửa chữa định kỳ.
Hai thành phần này khá nhỏ và ít thay đổi giữa các phơng án nên trong
khi so sánh khi không cần độ chính xác cao có thể bỏ qua.

nên

KaAY
vh

+

=



a
vh
là hệ số khấu hao + các tỷ lệ khác K.(a
kh
+ %chi phí phụ, lơng ).

3) So sanh khi có hai phơng án:


Gọi K
1

; Y
1


PA 1
K
2
; Y
2


PA 2

Trờng hợp 1: K
1
< K
2
- Trờng hợp này thơng ít xẩy ra,
Y
1
< Y
1
nếu có thì không cần xét

PA 1

Trờng hợp 2:
K
1
< K

2

Y
1
> Y
2


chọn PA ?

Nếu dùng PA 2

cần một lợng vốn nhiều hơn

+ Mức chênh vốn là:



K = K
2
K
1
[đồng].

+ Mức tiết kiệm đợc chi phí hàng năm là:



Y = Y
1

Y
2
[đ/năm].

+ Thời gian thu hồi mức chênh vốn (nếu sử dụng PA 2) là:


21
12
YY
KK
Y
K
T


=


=


T Còn gọi là thời gian thu hồi chênh lệch vônd đầu t phụ
Nếu T nhỏ

PA 2 sẽ có lợi.
T lớn

cha biết PA nào có lợi (phân tích tỉ mỉ, theo hoàn cảnh kinh
tế, ) c ngời ta thiết lập đợc T

tc
= f(nhiều yiêú tố, tốc độ đổi mới kỹ thuật
của ngành, triển vọng phát triển, khả năng cung cấp vốn của nhà
nớc.). T
tc
đợc qui định riêng cho từng ngành kinh tế, từng vùng lãnh thổ
(từng nớc) ở các thời đoạn kinh tế nhất định. ở LX cũ T
tc
= 7 năm. ở VN
hiện nay T
tc
= 5 năm.
Căn cứ vào T
tc
thif cách chọn PA sẽ đợc tiết hành nh sau:

+ Nếu T = T
tc
ngời ta nói rằng cả hai phơng án nh nhau về
kinh tế.
+ Nếu T > T
tc
PA có vồn đầu t nhỏ hơn sẽ nên đợc chọn.
+ Nếu T < T
tc
PA có vốn đầu t lớn hơn sẽ nên đợc chọn.

3.3 Hàm mục tiêu chi phí tính toán hàng năm:

trong trơng hợp có nhiều PA cùng tiết hành so sánh

cũng có
thể tiến hành so sành từng hai PA một, để rồi cuối cùng cũng xẽ tìm ra PA
tốt nhất. Tuy vậy làm nh vậy sẽ mất khá nhiều thời gian và vì vậy ở mục
này chung ta xây dựng một công cụ tổng quát hơn cho việc so sánh các
PA.
Nh đã biết ở phần trên:

(2) Nếu
tc
12
21
T
YY
KK
<




chọn PA1

Vì T
tc
>0 nên ta có thể viết (2) nh sau:


2
tc
2

1
tc
1
Y
T
K
Y
T
K
+<+


Gọi
tc
tc
a
T
1
=
- là hệ số thu hồi vốn đầu t phụ tiêu chuẩn.

Đặt Z
1
= a
tc
.K
1
+ Y
1
; Z

2
= a
tc
.K
2
+ Y
2
đợc gọi là hàm chi phí tính toán
hàng năm của phơng án. Từ đấy thấy rằng PA có hàm Z nhỏ hơn sẽ là
PA. tối u.

Tổng quát ta có thể viết:

Y
i
= a
vh
.K
i
+ Y

Ai


a
vh
- gọi là hệ số vận hành (bao gồn các chi phí khấu hao, tu sửa, bảo
quản, trả lơngtính theo tỷ lệ vốn).
Y

Ai
- chi phí về tổn thất điện năng của PA thứ i.

Dạng tổng quá của hàm Z:


Aiivhtci
YK).aa(Z

++=


Z
i
- đợc gọi là hàm mục tiêu khi tính toán kinh tế kỹ thuật.
Các trờng hợp riêng khi sử dụng hàn Z
i
:

Khi có xét đến độ tin cậy CCĐ của PA thì hàm Z
i
sẽ có dạng:


iAiitcvhi
HYK).aa(Z
+
+
+
=

Trong dó:
H
i
Giá trị trung bình của thiệt hại kinh tế hàng năm do mất điện khi dung
PA thứ i. Giá trị này bao gồm các khoản sau:

+ Tiền hao hụt sản phẩm do mất điện.
+ Tiền h hỏng sản phẩm do mất điện.
+ Tiền h hỏng thiết bị sản xuất do mất điện.
+ Thiệt hại do mất điện làm rối loạn quá trình công nghệ.
+ Tiền trả lơng cho công nhân không làm việc trong thời gian
mất điện.

Trong thực tế có những PA CCĐ. khác nhau ứng với tổng sản phẩm khác
nhau. Trong trờng hợp đó chỉ tiêu để lựa chọn PA phải là cực tiểu sấut chi
phí tính toán hàng năm trên một đơn vị sản phẩm:
Gọi N tổng số sản phẩm hàng năm của xí nghiệp trong trạng thái vận
hành bình thờng.


N
Z
z =


Khi có xét tới yếu tố thời gian: (các PA đợc đầu t trong nhiều

năm, mà không phải trong vong 1 năm). Khi đó chi phí tính toán Z
có thể viết qui đổi về năm đầu tiên nh sau:




=



+++=
1T
0t
T
1t
)1t(
tc1tt
tT
tcttc
)a1)(YY()a1.(K.aZ



a
tc
còn đợc gọi là hệ số qui đổi định mức chi phí ở các thời điểm khác
nhau có tính đến ứ đọng vốn trong công trình cha hoàn thành.
T - toàn bộ thời gian tính toán [năm].
K
t

- vốn đầu t đặt vào năm thứ (t+1).
Y
t
-phí tổn vận hành trong năm thứ t. Với giả thiết rằng Y
0
(năm thứ nhất
cha vận hành nên Y
0
=0).

3.4 Tính toán kinh tế kỹ thuật khi cải tạo:

Bài toán khi cải tạo thờng đặt ra là chung ta đang đứng giữa việc
quyết định chọn xem có nên đại tu cải tạo thiết bị (thiết bị lớn nh máy
phát, động cơ ), hoặc thay thế chúng bằng một thiết bị mới có tính năng
gần tơng đơng. Để giải quyết vấn đề này trớc tiên chung ta cần xét các
yếu tố kinh tế liên quan:
+ Vốn đầu t cho thiết bị mới, hoặc sửa chữa phục hồi thiết bị cũ.
+ Tiền bán thiết bị cũ không dùng đến nữa.
+ Phí tổn vận hành của cả hai PA.

Với PA sử dụng thiết bị cũ:


Z
c
= a
ct
.

K
c
+ Y
c
(8)

Tron đó:

K
c
chi phí đầu t sửa chữa thiết bi cũ.
Y
c
- phí tổn vận hành hàng năm khi sử dụng TB cũ (sau phục hồi).

Với PA thay thiết bị mới:

Z
m
= a
tc
.(K
m
K
th
) + Y
m
(9)

K

m
- vốn đầu t mua thiết bị mới để thay thế.
K
th
- Tiền thu hồi do sử dụng thiết bị cũ vào việc khác.
Y
m
- phí tổn vần hành hàng năm đối với PA dùng thiết bị mới.

Từ (8) & (9) ta cũng có thể tính đợc thời gian thu hồi vốn đầu t phụ khi
dùng PA. thay mới thiết bị.



mc
cthm
YY
KKK
T


=



Nếu T < T
tc
nghĩa là Z
m
< Z

c


chọn PA mới. Trờng hợp T > T
tc
việc
quyết định chọn PA mơi còn phụ thuộc vào mức độ khác nhau giữa Z và
vào những u thế kỹ thuạat của thiết bị mới.

Chơng IV

Sơ đồ CCĐ và trạm BA.

4.1 Các yêu cầu chung với SĐ-CCĐ:

1) Đặc điểm:
Các XN công nghiệp rất đa dạng đợc phân theo các loại:

Xí nghiệp lớn: công suất đặt không dới 75
ữ
100 MW.
Xí nghiệp trung: 5
ữ
75 MW.
Xí nghiệp nhỏ: 5 MW.

Khi thiết kế cần lu ý các yếu tố riền của từng XN., nh điều kiện khí hậu địa hình,
các thiết bị đặc biệt đòi hỏi độ tin cậy CCĐ cao, đặc điểm của qui trình công nghệ

đảm bảo CCĐ an toàn

sơ đồ CCĐ phải có cấu trúc hợp lý.
+ Để giảm số mạch vòng và tổn thất

các nguồn CCĐ phải đợc đặt gần các TB
dùng điện.
+ Phần lớn các XN hiện dợc CCĐ từ mạng của HTĐ khu vực (quốc gia).
+ Việc xây dựng các nguồn cung cấp tự dùng cho XN chỉ nên đợc thực hiện cho
một số trờng hợp đăcj biệt nh:
- Các hộ ở xa hệ thống năng lợng, không có liên hệ với HT hoặc khi HT
không đủ công suất (liên hợp gang thép, hoá chất .).
- Khi đòi hỏi cao về tính liên tục CCĐ, lúc này nguồn tự dùng đóng vai trò
của nguồn dự phòng.
- Do quá trình công nghệ cần dùng 1 lợng lớn nhiệt năng, hơi nớc nóng
.v.v (XN giấy, đờng cỡ lớn) lúc này

thờng xây dựng NM nhiệt điện
vừa để cung cấp hơi vừa để CCĐ và hỗ trợ HTĐ.
-
2) Yêu câu vơi sơ đồ CCĐ: việc lựa chọn sơ đồ phải dựa vào 3 yêu cầu: Độ tin
cây ; Tính kinh tế ; An toàn:

+ Độ tin cậy:
Sơ đò phải đảm bảo tin cậy CCĐ theo yêu cầu của phu tải

căn cứ
vào hộ tiêu thụ

chọn sơ đồ nguồn CCĐ.

- Hộ loạiI: phải có 2 nguồn CCĐ. sơ đồ phải đảm bảo cho hộ tiêu thụ không
đợc mất điện, hoặc chỉ đợc giãn đoạn trong 1 thời gian cắt đủ cho cacd
TB tự động đóng nguồn dự phòng.
- Hộ loại II: đợc CCĐ bằng 1 hoặc 2 nguồn. Việc lựa chọn số nguồn CCĐ
phải dựa trên sự thiệt hại kinh tế do ngừng CCĐ.
- Hộ loạiIII:
chỉ cần 1 nguồn.
+ An toàn:
Sơ đồ CCĐ phải đảm bảo an toàn tuyệt đối cho ngời vận hành trong
mọi trạng thái vần hành. Ngoài ra còn phải đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật nh đơn
giản, thuật tiện vận hành, có tính linh hoạt cao trong việc sử lý sự cố, có biện pháp
tự động hoá
+ Kinh tế:
Sơ đồ phải có chỉ tiêu kinh tế hợp lý nhất về vốn đầu t và chi phí vận
hành

phải đợc lựa chọn tối u.

3) Biểu đồ phụ tải:
việc phân bố hợp lý các tram BA. trong XN rất cần thiết cho
việc xây dựng 1 sơ đồ CCĐ, nhằm đạt đợc các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật cao, đảm
bảo chi phí hàng năm là nhỏ nhất. Để xác định đợc vị trí hợp lý của trạm BA; trạm
PP trên tổng mặt bằng

ngời ta xây dựng biểu đồ phụ tải:
Biểu đồ phụ tải:
là một vòng tròn có diện tích bằng phụ tải tính toán của PX theo
một tỷ lệ tuỳ chọn:.

S

i
=

.R
2
i
.m


m.
S
R
i
i

=

4) Xác định tâm qui ớc của phụ tải điện:
có nhiều phơng pháp xác định. Đợc
dùng phổ biến nhất hiện nay là: phơng pháp dựa theo quan điểm cơ học lý thuyết.
Theo phơng pháp này nếu trong PX có phụ tải phân bố đều trên diện tích nhà
xởng, thì tâm phụ tải có thể lấy trùng với tâm hình hoạc của PX. Trờng hợp phụ tải
phân bố không đều tân phụ tải của phân xởng đợc xác định giống nh trọng tâm
của một khối vật thể theo công thức sau. Lúc đó trọng tâm phụ tải là điểm M(x
0
, y
0
,z
0
)
có các toạ độ sau:



=
=
=
n
1i
i
n
1i
ii
0
S
xS
x

;


=
=
=
n
1i
i
n
1i
ii
0
S
yS
y
;


=
=
=
n
1i
i
n
1i
ii
0
S

zS
z


S
i
phụ tải của phấn xởng thứ i.
x
i
; y
i
; z
i
- toạ độ của phụ tải thứ i theo một hệ trục toạ độ tuỳ chọn.

+ toạ độ z
i
chỉ đợc xét khi phân xởng là nhà cao tầng. Thực tế có thể bỏ qua nếu:
l

1,5 h (h chiều cao nhà; l khoảng cách từ tâm phụ tải PX đến tâm phụ tải XN).

Phơng pháp thứ 2:
có xét tới thời gian làm việc của các hộ phụ tải.



=
=
=

n
1i
ii
n
1i
iii
0
TS
TxS
x
;


=
=
=
n
1i
ii
n
1i
iii
0
TS
TyS
y

T
i
- thời gian làm việc của phụ tải thứ i.

y
x
0
S
i

-
[kVA] phụ tải tính toán của PX.
m - [kVA/cm
2
;mm
2
] tỷ lệ xích tuỳ chọn.

+ Mỗi PX có một biểu đồ phụ tải, tâm trùng
với tâm phụ tải PX. Gần đúng có thể lấy
bằng tâm hình học của PX.
+ Các trạm BA-PX phải đặt ở đúng hoặc
gần tâm phụ tải

giảm độ dài mạng và
giảm tổn thất.
+ Biểu đồ phụ tải cho ta biết sự phân bố của
phụ tải trong XN, cơ cấu phụ tải
4.2 Sơ đồ cung cấp điện của xí nghiệp: chia làm 2 loại: Sơ đồ cung
cấp điện bên ngoài, sơ đồ cung cấp điện bên trong.

SĐ-CCĐ bên ngoài: là 1 phần của HT-CCĐ từ trạm khu vực (đờng dây 35
ữ

220
kV) đến trạn BA chính hoặc trạm PP trung tâm của XN.

SĐ-CCĐ bên trong: là từ trạm BA chính đến trạm BA-PX

1) Sơ đồ CCĐ bên ngoài XN:

+ Đối với XN không có nhà máy điện tự dùng:

HV-d2.1 Sơ đồ có trạm biến áp trung tân sử dung loại biến áp 3 cuộn dây, có 2
trạm phân phối dùng cho các xí nghiệp lớn, xí nghiệp có nhu cầu 2 cấp điện áp
trung áp.

+ Với các xí nghiệp có nhà máy nhiệt điện tự dùng:

HV-a2.2 Dùng khi nhà máy nhiệt điện đợc xây dựng đúng tại trọng tâm phụ
tải của XN.

HV-e2.2 - Với XN chỉ có nhà máy nhiệt điện tự dùng (không liên hệ với HT)

2) Sơ đồ bên trong xí nghiệp:


(Từ trạm PP trung tâm đến các trạm biến áo phân xởng), đặc điểm là có tổng
độ dài đờng dây lớn, số lợng các thiết bị nhiều

cần phải đồng thời giải quyết
các vấn đề về độ tin cây và giá thành. Có 3 kiểu sơ đồ thờng dùng.

+ Sơ đồ hình tia.
+ Sơ đồ đờng dây chính (liên thông).
+ Sơ đồ hỗn hợp.

~
Hệ thống
6 ữ 20 kV
HV-a2.1
~
35 ữ 110 kV
T
1
T
2
T
3
HV-b2.1
~

HV-c2.1
35 -220 kV
6 - 20 kV
~
35 -220 kV
6 - 10 kV
10 - 20 kV
HV-d2.1
HV
-
a2.1 Sơ đồ lấy điện trực tiếp từ HT

sử dụng khi mạng điện cung cấp bên
ngoài trùnh với cấp điện áp bên trong XN
(dùng cho các XN nhỏ hoặc ở gần HT.).

HV-b2.1 Còn gọi là sơ đồ dẫn sâu, không
có trạm PP trung tâm, các trạm biến áp
PX nhận điện trục tiếp từ đờng dây cung
cấp (35
ữ
110 kV) rồi hạ xuống 0,4 kV.

HV-c2.1 Sơ đồ có trạm biến áp trung tân
biến đổi điện áp 35 220 kV xuống một
cấp (6-10 kV) sau đó mới phân phối cho
các trạm PX Dùng cho các XN có phụ
tải tập chung, công suất lớn và ở xa hệ
thốn
g

.
6
ữ
10 kV
~
HT
HV-a2.2
6
ữ
10 kV
~~
MF
MF
~
~~
6
ữ
10 kV
TPP
NMĐ
HT
MF
MF
HV-b2.2
~
~~
35
ữ
220 kV
TPP

NMĐ
HT
MF
MF
6
ữ
10 kV
HV-c2.2
10 - 20 kV
~
~ ~
35
ữ
220 kV
TPP
NMĐ
HT
MF
MF
6
ữ
10 kV
HV-d2.2
HV-e2.2
~~
Sơ đồ hình tia: là sơ đồ mà điện năng đợc cung cấp trực tiếp đến thẳng các
trạm biến áp PX (nguồn là từ các TPP. hoặc các trạm BATT).

Sơ đồ đờng dây chính:
(sơ đồ liên thông) - đợc dùng khi số hộ tiêu thụ quá

nhiều, phân bố dải rác. Mỗi đờng dây trục chính có thể nối vào 5
ữ
6 trạm, có
tổng công suất không quá 5000
ữ
6000 kVA. Để nâng cao độ tin cậy ngời ta
dùng sơ đồ đờng dây chính lộ kép.

Sơ đồ hỗn hợp: phối hợp cả 2 hình thức trên.

3) Sơ đồ mạng điện phân xởng:
thông thờng có U
dm
< 1000 V

Đặc điểm có số lợng thiết bị lớn, gần nhau, Cần chú ý:

+ Đảm bảo độ tin cậy theo hộ phụ tải
+ Thuận tiện vận hành.
+ Chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật tối u.
+ Cho phép sử dụng phơng pháp lắp đặt nhanh.

Thờng sử dụng sơ đồ hình tia và sơ đồ đờng dây chính: (trong phân xởng thông
thờng có hai loại mạng tách biệt:: Mạng động lực
và mạng chiếu sáng).

Sơ đồ hình tia: thờng đợc dùng để cung cấp cho các nhóm động cơ công suất
nhỏ nằm ở vị trí khác nhau của PX, đồng htời cũng để cung cấp cho các thiết bị
công suất lớn

Sơ đồ đờng dây chính:
khác với sơ đồ hình tia là từ mỗi mạch của SĐ cung cấp cho
một số thiết bị nằm trên đờng đi của nó

tiết kiệm dây. Ngoài ra ngời ta còn sử
dụng sơ đồ đờng dây chính bằng thanh dẫn

Nhận xét:
+ Sơ đồ CCĐ bằng đờng dây chính có độ tin cậy kém hơn., giá thành mạng đờng
dây chính rẻ hơn mạng hình tia.
+ Sơ đồ đờng dây chính cho phép lắp đặt nhanh chóng số hộ dùng điện mới.
+ Sơ đồ đờng dây chính có dòng ngắn mạch lớn hơn so với sơ đồ hình tia.

Mạng chiếu sáng trong phân xởng:
thông thờng có hai loại
Chiếu sáng làm việc: Đảm bảo độ sáng cần thiết ở nơi làm việc và trên phạm vi
toàn PX. Bản thân mạng chiếu sáng làm việc lại có 3 loại (Chiếu sáng chung- Chiếu
sáng cục bộ chiếu sáng hỗn hợp). Nguồn của mạng chiếu sáng làm việc thờng
đợc lấy chung từ trạm biến áp động lực hoặc có thể đợc cung cấp từ máy biến áp
chuyên dụng chiếu sáng riêng

Chiếu sáng sự cố:
Đảm bảo đủ độ sáng tối thiểu, khi nguồn chính bị mất, hỏng

nó
phải đảm bảo đợc cho nhân viên vận hành an toàn, thao tác khi sự cố và rút khỏi
nơi nguy hiểm khi nguồn chính bị mất điện. Nguồn của mạng chiếu sáng sự cố
HV-a2.3
HV-b2.3
TPP
TĐL
SĐ. hình tia cung
cấp cho phụ tải

phân tán.
SĐ. hình tia cung
cấp cho phụ tải tập
trung.
Đ
Đ
Đ
Đ
SĐ. cung cấp điện bằng
thanh cái đặt dọc nhà xởng
hoặc nơi có mật độ cao.
Đ
Đ
Đ
SĐ. liên thông mạng cáp.
SĐ. cung cấp điện bằng đờng dây trục
chính.
SĐ. cung cấp điện bằng cáp nổi đặt trên
sứ pu-ly dọc nhà xởng.