CHƯƠNG 1: CƠ SỞ THIẾT KẾ CẤP ĐIỆN ppt

HUI: Trường đại học công nghiệp thành phố Hồ Chí Minh Khoa công nghệ điện
CHƯƠNG 1: CƠ SỞ THIẾT KẾ CẤP ĐIỆN
 TỔNG QUAN
Công nghiệp luôn là khách hàng tiêu thụ điện lớn nhất. Trong tình hình kinh tế thị
trường hiện nay, các xí nghiệp lớn nhỏ, các tổ hợp sản xuất đều phải tự hoạch toán kinh
doanh trong cuộc cạnh tranh quyết liệt về chất lượng và giá cả sản phẩm. Điện năng thực
sự đóng góp một phần quan trọng vào lỗ lãi của xí nghiệp. Nếu một tháng xảy ra mất điện
1,2 ngày xí nghiệp không có lãi, nếu mất điện lâu hơn xí nghiệp sẽ thua lỗ. chất lượng
điện xấu ( chủ yếu là điện áp thấp) ảnh hưởng lớn đến chất lượng sản phẩm, gây phế
phẩm giảm hiệu suất lao động. Chất lượng điện áp đặc biệt quan trong đối với xí nghiệp
may, xí nghiệp hóa chất, xí nghiệp chế tạo lắp đặt cơ khí, điện tử chính xác. Vì thế đảm
bảo độ tin cậy cấp điện và nâng cao chất lượng điện năng là mối quan tâm hàng đầu của
đề án thiết kế câp điện cho xí nghiệp công nghiệp.
Thương mại, dịch vụ chiếm một tỷ trọng ngày càng tăng trong nền kinh tế quốc dân và
đã trở thành khách hàng quan trọng của ngành điện lực. Khách sạn quốc doanh, liên
doanh, tư nhân ngày càng nhiều, ngày càng cao tầng, kèm với trang thiết bị ngày càng cao
cấp, càng sang trọng. Mức sống tăng nhanh, khách hàng trong và ngoài nuớc đến khách
sạn tăng theo, đặc biệt là đối với khách quốc tế thì không thề để mất điện. Các siêu thị
mọc lên nhanh chóng, nguời mua bán tấp nập, nếu mất điện sẽ gây lộn xộn trộm cấp, mất
trật tự. Nếu tính toán lựa chọn dây dẫn và các thiết bị đóng cắt không đảm bảo tiêu chuẩn
cho phép sẽ dễ dàng gây cháy nổ điện làm thiệt hại một khối lượng tài sản lớn và nguy
hiểm đến tính mạng con nguời.
Phụ tải sinh hoạt đô thị tăng trưởng nhanh chóng. Hàng lọat biệt thự cao tầng suất
hiện, tầng nào cũng có tắm lạnh, thậm chí có điều hòa nhiệt độ. Cấp điện cho các hộ gia
đình này chẳng khác gì cấp điện cho khách sạn. tuy nhiên ở từng hộ gia đình không có
điều kiện đặt máy phát hoặc đường dây dự phòng như khách sạn. nên hệ thống điện càng
cần chắc chắn tin cậy. đời sống các gia đình tầng lớp trung hạ lưu cũng được cải thiện
đáng kể, nhà cửa khang trang hơn tiện nghi nhiều hơn, mức dùng điện tăng lên. Vì vậy
thiết kế điện sinh hoạt đô thị nên chọn dùng các đồ điện tốt ( dây dẫn, cầu chì, ổ căm,
công tắc, aptomát ). Để đảm bạo độ tin cậy cấp điện và an toàn cho người sử dụng.
Tóm lại việc thiết kế cấp điện cho các khu vực kinh tế và sinh hoạt là rất đa dạng với

những đặc thù khác nhau. Người thiết kế cần khảo sát, phân tích, cân nhắc kỹ đặc điểm,
nhu cầu của từng khu vực, từng đối tượng mới có thể đề ra được phương án cấp điện hợp
lý.
 NHỮNG YÊU CẦU CƠ BẢN KHI THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP ĐIỆN
Một đề án thiết kế cấp điện dù cho bất kỳ đối tương nào cũng thỏa mãn những yêu cầu
sau: kinh tế và kỹ thuật
Kỹ thuật:
- Đảm bảo độ tin cậy cấp điện cao: mức độ đảm bảo liên tục cấp điện tùy thuộc vào tính
chất và yêu cầu của phụ tải. với những công trình quan trọng cấp quốc gia như: hội trường
quốc hội, nhà khách chính phủ, ngân hàng nhà nước, đại sứ quán, khu quân sự, sân bay,
hải cảng…phải đảm bao liên tục cấp điện ở mức cao nhất, nghĩa là với bất kỳ tình huống
nào cũng không đễ mất điện. những đối tượng kinh tế như nhà máy, xí nghiệp, tổ hợp sản
xuất tốt nhất là đặt máy phát điện dự phòng. tuy nhiên việc quyết định đặt máy phát dự
phòng hoàn toàn do phía khách hàng quyết định.
Giáo trình thiết kế cấp điện Trang 1

HUI: Trường đại học công nghiệp thành phố Hồ Chí Minh Khoa công nghệ điện
- Chất lượng điện năng: được đánh giá qua hai chỉ tiêu là tần số và điện áp. Chỉ tiêu tần số
do cơ quan điều khiển hệ thống điện quốc gia điều chỉnh. Người thiết kế phải đảm bảo
chất lượng điện áp cho khách hàng. Nói chung điện áp ở lưới trung áp và hạ áp chỉ cho
phép dao động quanh giá trị định mức +/- 5%. ỡ những xí nghiệp phân xưởng yêu cầu
chất lượng điện áp cao như may, hóa chất, cơ khí chính xác, điện tử chỉ cho phép dao
động điện áp +/-2,5%.
- An toàn: cho người vận hành, người sử dụng và an toàn cho chính các thiết bị điện và
toàn bộ công trình. Người thiết kế ngoài việc tính toán chính xác, chọn đúng các thiết bị
và khí cụ điện còn phải năm vững những qui định về an toàn, hiểu rõ môi trường lắp đặt
hệ thống cấp điện và những đặc điểm của đối tượng cấp điện. bản vẽ thi công phải chính
xác, chi tiết và đầy đủ với những chỉ dẫn rõ ràng và cụ thể….
Kinh tế:
- Vốn đầu tư nhỏ

- Chi phí vận hành hàng năm thấp.
- Hiện nay khi thiết kế người ta thường dùng phương pháp so sánh kinh tế - kỹ thuật các
phương án. Cụ thể như sau: người thiết kế vạch ra tất cả các phương án có thể có rồi tiến
hành so sánh các phương án về phương diện kỹ thuật để loại trừ các phương án không
thỏa mãn các yêu cầu kỹ thuật. kế đó tiến hành tính toán kinh tế - kỹ thuật và so sánh.
Nếu gặp trường hợp các phương án có chi phí tính toán xấp xỉ bằng nhau thì sẽ được xem
là các phương án giống nhau về kinh tế. lúc đó để có thể chon phương án hợp lý nhất ta
cần xem thêm một số chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật khác như: vốn đầu tư, tôn thất điện năng,
khối lượng kim loại màu, khả năng thuận tiện khi vận hành, sửa chữa và phát triễn mạng
điện…
1.1 CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN
 Đặt vấn đề
Nhu cầu tiêu thụ điện năng là vấn đề cần được xác định khi cung cấp điện cho các
phân xưởng, xí nghiệp. Việc xác định nhu cầu về điện là vấn đề giải bài toán dự báo phụ
tải ngắn hạn hoặc dài hạn.
- Dự báo ngắn hạn là xác định phụ tải của công trình ngay sau khi đưa công trình vào hoạt
động.
- Dự báo dài hạn là dự báo phụ tải sẽ phát triển trong vài năm sau khi đưa công trình vào
hoạt động.
- Phụ tải điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố công suất và số lượng của các thiết bị, chế độ
vận hành của các thiết bị, quy trình công nghệ sản xuất
Qua những nhận xét trên ta thấy phụ tải tính toán là việc cần xác định chính xác và là
nhiệm vụ rất quan trọng. Do đó điều đầu tiên là phải xác định phụ tải tính toán. Nếu ta xác
định phụ tải tính toán nhỏ hơn phụ tải thực sẽ làm giảm tuổi thọ của các thiết bị, ngược lại
sẽ gây lãng phí. Để xác định phụ tải tính toán ta có thể chia ra làm những nhóm sau đây:
Nhóm 1: Là nhóm các phương pháp tính toán được dựa trên kinh nghiệm thiết kế và sự
vận hành mà người ta tổng kết lại để đưa ra các hệ số tính toán. Phương pháp này thuận
tiện trong tính toán nhưng chỉ đưa ra được chỉ số gần đúng. Khi sử dụng phương pháp
tính toán của nhóm một có thể sử dụng các phương pháp sau:
* Phương pháp tính toán theo hệ số yêu cầu

* Phương pháp tính theo xuất tiêu thụ điện năng cho một đơn vị sản xuất
* Phương pháp tính toán theo xuất tiêu thụ của phụ tải trên đơn vị diện tích sản xuất.
Giáo trình thiết kế cấp điện Trang 2

HUI: Trường đại học công nghiệp thành phố Hồ Chí Minh Khoa công nghệ điện
Nhóm 2: Là nhóm tính toán dựa trên cơ sở lý thuyết. Phương pháp này có kể đến nhiều
yếu tố do đó kết quả tính toán chính xác hơn nhưng tính toán phức tạp. Trong quá trình sử
dụng phương pháp cơ sở lý thuyết thì có các phương pháp sử dụng sau:
* Phương pháp tính theo công suất trung bình và hệ số hình dạng của đồ thị phụ tải
* Phương pháp tính theo công suất trung bình và phương sai phụ tải(phương pháp thống
kê)
* Phương pháp tính theo công suất trung bình và hệ số cực đại(phương pháp số thiết bị
hiệu quả)
 CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN
1.1.1 Xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu:
Công thức tính:
∑
=
=
n
i
ñinctt
PkP
1
(1.1)
Q
tt
= P
tt.
tgϕ (1.2)

ϕ
cos
22
tt
tttttt
P
QPS =+=

Một cách gần đúng có thể lấy P
đ
= P
đm
Do đó
∑
=
=
n
i
ñminctt
PkP
1
(1.3)
Nếu trong nhóm thiết bị mà hệ số cosϕ của các thành phần khác nhau thì ta phải tính cosϕ
trung bình theo công thức sau

∑
∑
ϕ
ϕ

=
i
ii
tb
P
cosP
cos
(1.4)
Khi xác định phụ tải tính toán theo hệ số K
nc
trong cung cấp điện thì độ chính xác không
cao là do sử dụng bản tra K
nc
cho trước. Nó không phụ thuộc vào chế độ vận hành của
thiết bị trong nhóm mà K
nc
= K
sd
. K
max
, có nghĩa là hệ số nhu cầu phụ thuộc vào những
yếu tố kể trên. Do đó khi chế độ vận hành thay đổi trong nhóm thì K
nc
hiệu quả sẽ không
chính xác.
1.1.2.Xác định phụ tải tính toán theo sông suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản
xuất
Công thức :
P
tt

= P
0
. F (1.5)
Trong đó
F: diện tích sản xuất (m
2
) ( là diện tích để lắp đặt máy)
P
0
: suất tiêu Thụ điện năng trên 1 m
2
sản xuất(Kw/m
2
)
Giá trị P
0
có thể tra trong sổ tay. Giá trị P
0
của từng hộ tiêu thụ do kinh nghiệm vận hành
thống kê lại mà có.
Phương pháp này chỉ cho kết qủa gần đúng, vì vậy nó thường được dùng trong giai đoạn
thiết kế sơ bộ. Nó cũng được dùng để tính phụ tải các phân xưởng có mật độ máy móc sản
xuất tương đối đều.
Ví du: Xác định phụ tải tính toán của phân xưởng gia công nguội của nhà máy cơ khí.
Cho biết S
0
= 0.3kva/m
2
, diện tích phân xưởng F = 13.000m
2

Phụ tải tính toán: S
tt
= S
0
.F = 0.3 x 13.000 = 3900kva.
Giáo trình thiết kế cấp điện Trang 3

HUI: Trường đại học công nghiệp thành phố Hồ Chí Minh Khoa công nghệ điện
1.1.3.Xác định phụ tải tính toán theo suất tiêu hao điện năng trên đơn vị sản phẩm
Công thức tính:

max
0
T
Mw
P
tt
=
(1.6)
Trong đó
M số đơn vị sản phẩm được sản xuất ra trong 1 năm(sản lượng).
w
0
suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm, kWh
T
max
thời gian sử dụng công suất lớn nhất, giờ.
Phương pháp này được tính toán cho các thiết bị điện có đồ thị phụ tải ít biến đổi như:
quạt gió, bơm nước, máy nén khí… khi đó đồ thị phụ tải trung bình và kết quả tính tương

đối chính xác.
1.1.4 Xác định phụ tải theo hệ số cực đại k
max
và công suất trung bình P
tb
( còn gọi là
phương pháp số thiết bị hiệu quả )
Khi không có các số liệu cần thiết để áp dụng các phương pháp tương đối đơn giản đã
nêu ở trên, hoặc khi cần nâng cao độ chính xác của phụ tải tính toán thì nên dùng theo
phương pháp tính theo hệ số cực đại
Công thức tính
P
tt
= k
max
. k
sd
. P
đm
(1.7)
Trong đó
P
đm
công suất định mức, kW;
k
sd
Hệ số sử dụng.
Hệ số k
sd
trong sổ tay hoặc tính bằng công thức đã được nêu ở phần trước. k

max,
Hệ số cực
đại. Hệ số cực đại phụ thuộc vào k
sd
và n
hq
Khi sử dụng công thức này trong một số trường hợp cụ thể ta có thể sử dụng công thức
gần đúng sau:
Khi n
≤
3 và n
hq
<4

∑
=
=
n
i
ñmitt
PP
1
(1.8)
Đối với các thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại thì

875.0
ñmñm
tt
S
S

ε
=
(1.9)
Trường hợp n >3 và n
hq
< 4 phụ tải tính toán được xác định theo công thức

ñmi
n
i
ptitt
PkP
∑
=
=
1
(1.10)
Trong đó: k
pt
là hệ số phụ tải từng máy .
Nếu không có số liệu chính xác, hệ số phụ tải có thể lấy gần đúng như
k
pt
= 0.9 đối với thiết bị làm việc ở chế độ dài hạn
k
pt
= 0.75 đối với thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại
Ghi Chú:
+ Khi n
hq

>300 , K
sd
< 0.5 thì K
max
được tính khảo sát trên đồ thị ứng với n
hq
= 300
+ Khi n
hq
>300 , K
sd
>0.5 thì P
pt
= 1.05 . K
sd
. P
đm

Giáo trình thiết kế cấp điện Trang 4

HUI: Trường đại học công nghiệp thành phố Hồ Chí Minh Khoa công nghệ điện
+ Khi thiết bị phụ tải có đồ thị phụ tải bằng phẳng thì phụ tải tính toán lấy bằng phụ tải
trung bình
P
tt
= P
tb
= K
sd
. P

đm
(1.11)
1.1.5.Phương pháp Tính một số phụ tải đặt biệt
 Tính toán đối với thiết bị một pha:
+ Khi trong mạng vừa có thiết bị 3 pha (thiết bị cân bằng) và cũng vừa có thiết bị một pha
(thiết bi không cân bằng) thì phải phân bố các thiết bị đó lên ba pha sao cho trị số không
cân bằng là nhỏ nhất. Khi đó phụ tải tính toán được tính như sau
+ Nếu tổng công suất của thiết bị không cân bằng nhỏ hơn 15% tổng công suất của thiết
bị cân bằng thì các thiết bị một pha xem như là ba pha có công suất tương đương.
+ Nếu tổng công suất của thiết bị không cân bằng lớn hơn 15% tổng công suất của các
thiết bị cân bằng ở điểm xét thì các thiết bị một pha quy đổi về ba pha được tính như sau:
+ Trường hợp các thiết bị một pha đấu vào điện áp pha:
⇒ P
tt
= P
tt cb
+ 3 P
1 pha (max)
(1.12)
Trong đó P
1pha (max)
pha có phụ tải lớn nhất
+ Trường hợp các thiết bị một pha đấu vào điện áp dây
⇒ P
tt
= P
tt cb
+
3
P

1 pha (max)
(1.13)
Trong đó P
1pha (max)
pha có phụ tải lớn nhất
+ Trường hợp trong mạng lưới điện vừa có thiết bị một pha nối vào điện áp dây và vừa
có thiết bị một pha đấu vào điện áp pha: thì ta phải qui đổi về cùng một sơ đồ đấu dây.
Khi đó phụ tải tính toán được tính như sau
⇒ P
tt
= P
tt cb
+ 3P
qđ(max)
(1.14)
Trong đó P
qđ(max)
được so sánh từ 3 pha như sau:
P
qđa
= P
ab
.p(ab)
a
+ P
ac
.p(ac)
a
+ P
ao

P
qđb
= P
ba
.p(ba)
b
+ P
bc
.p(bc)
b
+ P
bo
P
qđc
= P
cb
.p(cb)
c
+ P
ca
.p(ca)
c
+ P
co
Sau đó chọn ra pha nào có công suất lớn nhất thì đó là P
qđ(max)

Trong đó p(ab)
a
p(ba)

b
p(cb)
c
……… : là các hệ số qui đổi được tra bảng 0.1
Hệ số quy đổi phụ tải 1 pha nối vào điện áp dây thành phụ tải 1 pha nối vào điện áp pha
của mạng
Bảng 1.1
Ví dụ: Một mạng có các thiết bị một pha nối vào điện áp dây U
ab
, U
ac
và điện áp pha U
ao
.
Hãy quy đổi về phụ tải pha a.
Giải:
Phụ tải tác dụng của pha a
P
faa
= P
ab
.p(ab)
a
+ P
ac
.p(ac)
a
+ P
ao

Phụ tải phản kháng của pha a
Giáo trình thiết kế cấp điện Trang 5

Hệ số quy đổi
Hệ số công suất của phụ tải cosϕ
0.3 0.4 0.5 0.6 0.65 0.7 0.8 0.9 1
p(ab)
a
,p(bc)
b
,p(ca)
c
p(ab)
b
,p(bc)
c
,p(ac)
a
q(ab)
a
,q(bc)
b
,q(ca)
c
q(ab)
b
,q(bc)
c
,q(ac)
a

1.4
-0.4
1.26
2.45
1.17
-0.17
0.86
1.44
1.0
0
0.58
1.16
0.89
0.11
0.38
0.96
0.84
0.16
0.30
0.88
0.80
0.20
0.22
0.80
0.72
0.28
0.09
0.67
0.64
0.36

-0.05
0.53
0,5
0,5
-0,29
0,29
HUI: Trường đại học công nghiệp thành phố Hồ Chí Minh Khoa công nghệ điện
Q
faa
= Q
ab
.q(ab)
a
+ Q
ac
.q(ac)
a
+ Q
ao
Trong đó
+ P
ab
, P
ac
, Q
ab
, Q
ac
_ tổng công suất tác dụng và phản kháng của các thiết bị một pha nối
vào điện áp dây U

ab
và U
ac
;
+ P
ao
Q
ao
_ tổng công suất tác dụng và phản kháng của các thiết bị một pha nối vào điện
áp pha U
ao
;
+ p(ab)
a
, p(ac)
a
, q(ab)
a
, q(ac)
a
_ các hệ số quy đổi tra ở bảng trên.
Ví dụ:
Cho phân xưỡng cơ khí có các thiết bị sau.
stt
Số lượng trên
thiết bị
P
đm
(Kw) trên
thiết bị

U (v) trên
thiết bị
k
sd
trên
thiết bị
cosϕ trên
thiết bị
L
1
L
2
L
3
N
Thiết bị 3pha
1 3 40 380 0,2 0,85 x x x
2 5 15 // 0,6 0,85 x x x
3 7 25 // 0,15 0,85 x x x
4 9 4,5 // 0,7 0,85 x x x
Thiết bị 1pha
1 2 1,5 220 0,7 0,85 x x
2 4 1 // 0,8 0,85 x x
3 6 0,5 // 0,9 0,85 x x
Hãy xác định S
tt
P
tt
và I
tt

.
Giải :
Ta có:
∑
pha
P
3
= (3 . 40) + (5.15) + (7.25) + (9.4,5) = 410,5 kw
∑
pha
P
1
= (2.1,5) + (4.1) + (6.0,5) = 10 kw
xét :
kwP
pha
575,615,410
100
15
100
15
3
=×=
∑
>
∑
pha
P
1
, → xem các thiết bị một pha

như là thiết bị 3pha có công suất tương đương.
P
tt
= k
sd
× k
max
× P
đm
k
sd
=
∑
∑
=
=
×
n
i
i
n
i
sdii
P
kP
1
1
=
( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )
( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )

5,06145,125,49257155403
9,05,068,0147,05,127,05,4915,02576,01552,0403
×+×+×+×+×+×+×
××+××+××+××+××+××+××

= 0,31
k
max
: phụ thuộc vào k
sd
và n
hq
tìm n
hq
+ n = 36
+ n
1
= 10
Giáo trình thiết kế cấp điện Trang 6

HUI: Trường đại học công nghiệp thành phố Hồ Chí Minh Khoa công nghệ điện
→ n
*
=
27,0
36
10
1
==
n

n

( ) ( )
kwP
kwP
n
n
295257403
5,420
1
=×+×=
=
∑
∑
→ P
*
=
7,0
5,420
295
1
==
∑
∑
n
n
P
P
Từ n
*

và p
*
tra bảng 3 -1 trang 36 sách cung cấp điện tác giả Nguyễn Xuân Phú tìm n
*
hq
hay bảng phụ lục
→ n
*
hq
= 0,45
→ n
hq
= n × n
*
hq
= 36 × 0,45 =16,2
sau đó tra bảng trị số k
max
theo k
sd
và n
hq
, tìm được k
max
= 1,41
P
tt
= k
sd
× k

max
× P
đm
= 0,31 × 4,41 × 420,5 = 183,8 kw
S
tt
=
2,216
85,0
8,183
cos
==
ϕ
tt
P
KVA
I
tt
=
5,328
38,03
2,216
3
=
×
=
×U
S
tt
A

1.1.6. Tính phụ tải đỉnh nhọn
Phụ tải đỉnh nhọn là phụ tải cực đại xuất hiện trong khoảng 1_2 giây
Phụ tải đỉnh nhọn thường được tính dưới dạng dòng điện đỉnh I
đn
. Chúng ta tính I
đn
để
kiểm tra độ lệch điện áp, chọn các thiết bị bảo vệ, tính toán tự khởi động của động cơ…
Chúng ta không chỉ quan tâm đến giá trị của dòng điện đỉnh nhọn mà còn quan tâm đến
tần số xuất hiện của nó. Trong mạng điện dòng điện đỉnh nhọn xuất hiện khi động cơ khởi
động, lò hồ quang hoặc máy hàn làm việc…
Đối với một máy, dòng điện đỉnh nhọn tính bằng dòng điện mở máy.
I
đm
= I
mm
= k
mm
I
đm

Trong đó
k
mm
_ bội số mở máy của động cơ
Nếu trong động cơ không có giá trị thì ta có thể chọn theo các dữ liệu sau
Đối với động cơ một chiều thì chọn k
mm
= (10 –30)
Đối với động cơ lồng sóc thì k

mm
= (5 – 7)
Đối với máy biến áp hàn và lò hồ quang k
mm
≥ 3
Đối với một nhóm máy, dòng điện đỉnh nhọn xuất hiện khi máy có dòng điện mở máy
lớn nhất trong nhóm mở máy, còn các máy khác làm việc bình thường. Công thức tính
như sau:
I
đn
= I
mm(max)
+ (I
tt
– k
sd
.I
đm(max)
)
Trong đó
+ I
mm(max)
_ dòng điện mở máy lớn nhất trong tất cả các dòng điện mở máy của các động
cơ trong nhóm;
+ I
tt
_ dòng điện tính toán của nhóm máy; k
sd
_ hệ số sử dụng của động cơ có dòng điện
mở máy lớn nhất.

Ví dụ: Tính dòng điện đỉnh nhọn của đường dây cung cấp cho một cần trục. Số liệu về
phụ tải như sau:
Giáo trình thiết kế cấp điện Trang 7

HUI: Trường đại học công nghiệp thành phố Hồ Chí Minh Khoa công nghệ điện
Động cơ P
đm
(kW) %
Cosϕ
I
đm
(A) k
mm
Nâng hàng
Xe con
Xe lớn
12
4
8
15
15
15
0.76
0.72
0.75
27.5 5.5
Điện áp của mạng U = 380/220 V
Hệ số sử dụng k
sd
= 0.1

Giải Trong nhóm máy động cơ nâng hàng có dòng điện mở máy lớn nhất
I
mm(max)
= k
mm
. I
đm
= 5,5. 27,5 =151A
Phụ tải tính toán của nhóm động cơ quy đổi về chế độ làm việc dài hạn (ε=100%):
P
tt
=
∑
=
3
1i
ñmiñmi
P
ε
= (12 + 4 + 8)
150,
= 9,3kW
Q =
( )
∑
=
3
1i
i
ñmiñmi

tg.P
ϕε
= 12.
150,
.0,85+ 4.
150,
.1+8
15,0
.0,88 = 8,2kVA
S
tt
=
22
2839 ,, +
= 12,4kVA
Dòng điện tính toán của nhóm máy
I
tt
=
38,0.3
4,12
U3
S
dm
tt
=
=18,8(A)
Dòng điện định mức của động cơ nâng hàng (quy đổi về ε = 100%)
I
đm(max)

=27,5.
15,0
=10,6 A
Dòng điện đỉnh nhọn cung cấp cho cần trục là
I
đn
= 151 + (18,8 – 0,1. 10,6) = 168,8 A
1.2. DỰ BÁO NHU CẦU ĐIỆN NĂNG VÀ PHỤ TẢI ĐIỆN
1.2.1 KHÁI NIỆM CHUNG
Nhu cầu điện năng và đồ thị phụ tải là các số liệu đầu vào rất quan trọng, quyết định
rất lớn chất lượng của việc qui hoạch hệ thống điện.
Trên cơ sở định hướng phát triển ngành điện người ta xây dựng qui hoạch phát triển
hệ thống điện cho từng giai đoạn 5 năm có xét đến triển vọng 10÷15 năm sau. Các qui
hoạch phát triển này đôi khi còn có tên gọi là “tổng sơ đồ phát triển điện lực “ cho một
giai đoạn nối tiếp nhau, trong đó phần triển vọng cho tương lai sẽ được cập nhật và hiệu
chỉnh cho phù hợp với tình hình thực tế.
Dữ liệu đầu vào quan trọng để lập QHHTĐ là dự báo nhu cầu điện năng cho từng
mốc thời gian trong tương lai. Thông thường khi dự báo người ta xem xét ba kịch bản
khác nhau: kịch bản cơ sở với mức tăng trưởng trung bình đã thống kê có xét đến xu thế
phát triển trong tương lai; kịch bản cao (lạc quan) với giả định tương lai sẽ có tình huống
tốt đẹp hơn dự kiến và kịch bản thấp (bi quan) đề phòng có những khả năng xấu hơn dự
kiến
Vai trò của dự báo nhu cầu điện năng có tác dụng rất to lớn, nó liên quan đến quản
lý kinh tế nói chung và qui hoạch hệ thống điện nói riêng. Dự báo và qui hoạch là hai giai
đoạn liên kết chặt chẽ với nhau của một quá trình quản lý. Trong mối quan hệ ấy, phần dự
báo sẽ góp phần giải quyết các vấn đề cơ bản sau :
• Xác định xu thế phát triển của nhu cầu điện năng;
• Đề xuất những yếu tố cụ thể
Giáo trình thiết kế cấp điện Trang 8

HUI: Trường đại học công nghiệp thành phố Hồ Chí Minh Khoa công nghệ điện
• Xác định qui luật và đặc điểm của sự phát triển của nhu cầu điện năng và phụ tải
điện.
Nếu công tác dự báo nói chung mà dựa trên lập luận khoa học thì sẽ trở thành cơ sở
để xây dựng các kế hoạch phát triển nền kinh tế quốc dân. Đặc biệt đối với ngành năng
lượng, tác dụng của dự báo còn có ý nghĩa quan trọng, vì điện năng liên quan chặt chẽ với
tất cả các ngành kinh tế quốc dân, cũng như đến mọi sinh hoạt bình thường của người
dân. Do đó, nếu dự báo không chính xác sai lệch quá nhiều về khả năng cung cấp, về nhu
cầu điện năng thì sẽ dẫn đến hậu quả không tốt cho nền kinh tế. Chắng hạn, nếu chúng ta
dự báo phụ tải quá thừa so với nhu cầu sử dụng dẫn đến hậu quả là huy động nguồn quá
lớn, làm tăng vốn đầu tư, có thể gây tổn thất năng lượng tăng lên. Ngược lại, nếu chúng ta
dự báo phụ tải quá thấp so với nhu cầu thì sẽ không đủ điện năng cung cấp cho các hộ tiêu
thụ và tất nhiên sẽ dẫn đến việc cắt bỏ một số phụ tải một cách không có kế hoạch gây
thiệt hại cho nền kinh tế quốc dân.
Có ba loại dự báo theo thời gian: dự báo ngắn hạn (1÷2 năm), dự báo trung hạn
(3÷10 năm) và dự báo dài hạn (15÷20 năm). Riêng đối với dự báo dài hạn (còn gọi là dự
báo triển vọng) thì mục đích chỉ là nêu ra các phương hướng phát triển có tính chiến lược
về mặt kinh tế, về mặt khoa học kỹ thuật nói chung không yêu cầu xác định chỉ tiêu cụ
thể.
Sau khi dự báo ta được số liệu về nhu cầu điện năng, từ đây theo các biểu đồ phụ tải
điển hình cho từng loại hộ tiêu thụ người ta xây dựng biểu đồ phụ tải tổng hợp cho từng
khu vực và cho từng hệ thống. Các biểu đồ phụ tải tổng hợp này thường được xây dựng
cho một số ngày điển hình (làm việc, nghỉ, mùa đông, mùa hè). Tổng hợp các biều đồ phụ
tải ngày (theo số liệu theo từng loại biểu đồ) ta được biều đồ phụ tải kéo dài trong năm
cho từng mức công suất (hình 1.3.1)
Giáo trình thiết kế cấp điện Trang 9

2
4
P

P
min
P
max
t(h)
Phần biến đổi
Đỉn
h
đá
y
Hình 1.2.1. đồ thị phụ tải ngày (a) và đồ thị phụ tải kéo dài trong năm (b)
HUI: Trường đại học công nghiệp thành phố Hồ Chí Minh Khoa công nghệ điện
Đồ thị phụ tải kéo dài trong năm là dữ liệu cơ sở rất quan trọng trong tính toán QHHTĐ,
nó cho phép xác định thời gian sử dụng công suất cực đại T
max
đó là khoảng thời gian sử
dụng liên tục công suất cực đại P
max
sao cho năng lượng được sử dụng vừa đúng bằng
năng lượng sử dụng thực tế trong năm theo biểu đồ đã được xác định, nghĩa là :
A = P
max
. T
max
=
( )
t.dttP
P
tb
8760

0
=
∫
(1.2.1)
Trong đó : P
tb
– công suất trung bình.
Đồ thị phụ tải kéo dài trong năm cũng là cơ sở để lập cân bằng công suất và điện năng,
phân công các loại nhà máy điện trong phủ biểu đồ phụ tải, tính các chỉ tiêu kinh tế kỹ
thuật của hệ thống điện.
Trên cơ sở nhu cầu điện năng với đồ thị phụ tải đã được xác định, QHHTĐ được
tiến hành theo hai mảng lớn : qui hoạch nguồn điện và qui hoạch lưới điện. Nhiều chuyên
gia mong muốn xây dựng một mô hình tổng thể để giải quyết bài toán tối ưu trong qui
hoạch nguồn và lưới cùng một lúc, tuy nhiên trong thực tế việc xây dựng một mô hình
như thế sẽ gặp nhiều khó khăn rất lớn vì tổ hợp nhiều phương án sẽ tăng theo hàm mũ với
số lượng nguồn và công trình nguồn và lưới điện xen kẽ.
Để thực hiện được việc quy hoạch hệ thống điện cho tương lai 15-20 năm cần phải
có số liệu dự báo của các ngành kinh tế quốc dân khác lại thường làn sau nên xác định
một cách chính xác độ tăng của phụ tải điện là rất khó khăn.
Việc xác định phụ tải điện bao gồm hai việc
- Xác định nhu cầu điện năng.
- Xác định đồ thị phụ tải điện.
Phương pháp tính toán dự báo phụ tải điện có thể phân làm các loại sau :
1- Phương pháp tính trực tiếp
Phương pháp này dựa trên kế hoạch phát triển của các ngành kinh tế quốc dân, tính ra nhu
cầu điện năng. Phương pháp này thường dùng để tính toán phụ tải cho tương lai gần. Đối
với tương lai xa, kế hoạch của các ngành không chính xác, mặt khác mức độ sử dụng điện
trong các ngành có thay đổi do sự thay đổi của công nghệ và nhiều trang thiết bị kỹ thuật
mới xuất hiện.
2- Phương pháp ngoại suy

Phương pháp ngoại suy dựa trên số lượng phụ tải trong quá khứ, từ đó suy ra phụ tải điện
trong tương lai. Phương pháp này đòi hỏi phải biết kế hoạch phát triển kinh tế quốc dân
và cũng cần nhiều số liệu trong quá khứ nhưng có thể áp dụng cho tương lai khá xa.
3. phương pháp hồi quy một chiều và hồi quy nhiều chiều
Phương pháp này dựa trên mối tương quan giữa phụ tải điện và các ngành kinh tế khác
của nền kinh tế quốc dân để tìm ra nhu cầu điện năng trong tương lai. Phương pháp này
đòi hỏi phải biệt kế hoạch phát triển kinh tế quốc dân và cũng cần nhiều số liệu trong quá
khứ.
Ngoài ra còn có các phương pháp khác như phương pháp chuyên gia, phương pháp tính
hệ số vượt trước, phương pháp so sánh đối chiếu, phương pháp áp dụng mô hình sử dụng
năng lượng cuối cùng…. Để tăng độ chính xác ta có thể áp dụng nhiều phương pháp rồi
so sánh kết quả để chọn ra kết quả cuối cùng.
1.2.2. DỰ BÁO NHU CẦU ĐIỆN NĂNG
1.2.2.1. Dự báo nhu cầu điện năng theo các ngành của nền kinh tế quốc dân
Giáo trình thiết kế cấp điện Trang
10

HUI: Trường đại học công nghiệp thành phố Hồ Chí Minh Khoa công nghệ điện
Phương pháp này còn được gọi là phương phá tính trực tiếp. Nội dung của nó gồm các
bước như sau :
Bước 1: Chia các phụ tải điện thành các nhóm phụ tải có tính chất hoạt động và nhu cầu
tiêu thụ điện năng được xem là gần giống nhau (còn gọi là môđun) như: công nghiệp,
nông nghiệp, giao thông vận tải, sinh hoạt .v.v…. Các nhóm phụ tải này lại có thể chia
thành các nhóm nhỏ hơn mà ở đó các hộ tiêu thụ có đặc điểm tiêu thụ điện năng giống
nhau hơn. Ví dụ trong nông nghiệp có thể chia thành các nhóm phụ tải trồng trọt, chăn
nuôi, tưới tiêu, sinh hoạt.
Bước 2: Xác định nhu cầu diện năng cần thiết cho năm thứ t được tính theo công thức:
A
t
= A

CNt
+ A
NNt
+ A
GTt
+ A
SHt
+ A
TD
+ ∆A
t
(1.2.2)
Trong đó :
A
CNt
là điện năng cho công nghiệp
A
NNt
là diện năng cho nông nghiệp
A
GTt
là điện năng cho giao thông
A
SHt
là điện năng cho sinh hoạt
A
TD
là điện năng cho tự dùng
∆A
t

là điện năng tổn thất.
Điện năng cho công nghiệp được tính như sau :
A
CNt
=
B
it
n
1i
it
∑
γ
=
(1.2.3)
Trong đó :
n là số loại đơn vị sản phẩm công nghiệp;
it
là suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm loại I năm t;
B
it
là khối lượng sản phẩm loại i năm t.
Suất tiêu hao điện năng xác định dựa vào số liệu thống kê và quá trình công nghệ
sản phẩm ra loai sản phẩm đó. Suất tiêu hao thay đổi theo thời gian và phụ thuộc vào sự
thay đổi công nghệ sản xuất và trình độ quản lý. Khối lượng sản phẩm công nghiệp được
xác định trong kế hoạch phát triển kinh tế quốc dân.
Điện năng cho nông nghiệp bao gồm điện năng phục vụ cho trồng trọt, chăn nuôi,
tưới tiêu và sinh hoạt. Điện năng cho trồng trọt và chăn nuôi có thể xác định theo suất tiêu
hao điện năng, điện năng cho tưới tiêu có thể tính theo kế hoạch xây dựng các trạm bơm,
điện năng cho sinh hoạt ở nông thôn tính theo mức sử dụng bình quân của các hộ nông
dân.

Điện năng cho giao thông bao gồm điện năng cho đường bộ, đường sắt, đường thủy
và hàng không. Trong mỗi loại hình vận tải có thể chia nhỏ nữa. Điện năng cho giao
thông chủ yếu phụ thuộc vào mức độ điện khí hóa đường sắt, chiếu sáng đường bộ và các
cảng (hàng không, biển).
Điện năng cho sinh hoạt tính theo kế hoạch phân phối điện cho sinh hoạt, có thể tính
theo mức sử dụng bình quân cho đầu người hoặc cho hộ gia đình.
Ngoài các phụ tải trên còn có một số phụ tải khác như trường học, bệnh viện, thương
mại… thường được ghép vào điện năng sinh hoạt.
Điện năng tự dùng và tổn thất tính gần đúng theo tiêu chuẩn.
Trong các nhóm phụ tải trên thì phụ tải công nghiệp là chủ yếu, nó chiếm khoảng <50%
tổng nhu cầu điện năng.
Giáo trình thiết kế cấp điện Trang
11

HUI: Trường đại học công nghiệp thành phố Hồ Chí Minh Khoa công nghệ điện
Bước 3: Sau khi đánh giá nhu cầu điện năng tổng của toàn bộ hệ thống, việc nghiên cứu
biến động của nhu cầu điện năng được thực hiện theo phương pháp kịch bản. Quá trình
xây dựng kịch bản được chia làm 4 bước như sau :
• Phân tích nhu cầu điện năng, xác định tập các biến của kịch bản tức là các
thông số tham gia trực tiếp vào mô hình dự báo. Giá trị của các biến đó được xác định
trên cơ sở một số giả thiết về:
- Anh hưởng của môi trường quốc tế : giá cả năng lượng, khủng hoảng kinh tế, tốc độ
phát triển kinh tế thế giới khu vực…
- Khả năng phát triển – xã hội của đất nước, tốc độ tăng trưởng kinh tế, chính sách của
nhà nước về năng lượng và môi trường, khả năng điều khiển nhu cầu năng lượng v.v…
• Sắp xếp các kịch bản, xác định mối liên hệ giữa các kịch bản.
• Đối với mỗi kịch bản cần xác định dải biến thiên của các thông số trong
khoảng thời gian dự báo. Người ta thường chia các dải biến thiên này thành ba mức :
thấp (bi quan), trung bình (cơ sở) và cao (lạc quan).
• Xây dựng cơ sở đầu vào cho mô hình dự báo căn cứ trên các giả thiết về sự

biến thiên có thể của các biến kịch bản.
Ưu nhược điểm của phương pháp
Ưu điểm : thuật toán đơn giản, giải đơn giản, chắc chắn có nghiệm
Nhược điểm : không dùng cho qui hoạch dài hạn vì số liệu đầu vào khi đó sẽ không
chính xác.
1.2.2.2. Phương pháp ngoại suy
Phương pháp ngoại suy được xây dựng dựa trên
mối quan hệ giữa điện năng và thời gian trong quá
khứ. Nội dung của phương pháp này là tìm ra luật
tăng trưởng của nhu cầu điện năng trong quá khứ
dưới dạng hàm số A = f(t). Sau đó trên cơ sở giả
thiết rằng qui luật đó cũng đúng trong tương lai sẽ
tính được nhu cầu điện năng tại bất cứ thời điểm
nào trong tương lai. Như vậy ta cần phải tiến hành
theo hai bước như sau :
- Tìm dạng hàm số mô tả đúng qui luật phát triển
của phụ tải trong quá khứ.
- Xác định các hệ số của hàm số dự báo đó.
Sau đây ta sẽ lần lượt nghiên cứu hai bước đó :
1) Xác định dạng hàm dự báo
Thường số liệu thống kê cho ta mối quan hệ giữa điện năng và thời gian là các điểm như
hình 1.2.2.
Cần áp đặt vào đó một hàm số sao cho nó phản ánh đúng nhất qui luật phát triển của phụ
tải.
Trước tiên ta giả thiết hàm dự báo A = f(t) là hàm tuyến tính ( đường nét đứt trên hình
1.2.2) và dùng phương pháp xác suất thống kê để kiểm định giả thiết thống kê này như
sau:
Trước hết ta tính hệ số tương quan r giữa A và t theo biểu thức :
Giáo trình thiết kế cấp điện Trang
12

T
A
Hình 1.2.2
HUI: Trường đại học công nghiệp thành phố Hồ Chí Minh Khoa công nghệ điện
( )( )
[ ]
( )
( )












−−
=
∑
−
∑
−
∑
==
=

n
1i
2
n
1i
2
n
1i
i
1
t
t
A
A
t
A
ii
tA
r
(1.2.4)
Trong đó : A
t
là điện năng đã cho ở năm t
I
;
giá trị trung bình của điện năng;
t là thời gian;
t là gia trị trung bình của thời gian;
n là thông số đo được;

∑
=
=
n
1i
i
A
n
1
A
;
t
=
∑
=
n
1i
i
t
n
1

Sau khi tính được hệ số tương quan r ta tính hệ số τ như sau :
Nếu n < 25 :
r
2
1
2nr
−
−

=τ
(1.2.5)
Nếu n ≥ 25 :
r
2
1
1nr
+
−
=τ
(1.2.6)
Sau đó tra bảng student (phụ lục -1) ứng với mức ý nghĩa và số bậc tự do f ta tìm được hệ
số Student τ
α,f
. Trong đó :
- Mức ý nghĩa lấy từ 0,001 đến 0,1. Hệ số nói lên khả năng phạm sai lầm của giả
thiết thống kê. Hệ số càng nhỏ thì càng chính xác nhưng lại càng khó đạt. Thường được
chọn bằng mức trung bình là 0,05.
- Số bậc tư do f phụ thuộc vào số thông số đo được n được tính như sau :
Khi n < 25 thì f=n-2.
Khi n ≥ 25 thì f=n-1.
Đem so τ tính được với τ
α,f
vừa tra ra nếu τ ≥ τ
α,f
thì quan hệ tuyến tính có thể được chấp
nhận.
Nếu ngược lại thì không thể sử dụng được quan hệ tuyến tính và phải sử dụng quan hệ phi
tuyến nào đó. Ta tuyến tính hóa quan hệ phi tuyến đó bằng phương pháp lấy logarit rồi áp
dụng các thủ tục trên đây.

2. Xác định các hệ số của hàm dự báo
Các hệ số của hàm dự báo được xác định bằng phương pháp bình phương cực tiểu.
Thực chất của phương pháp bình phương cực tiểu là tìm các hệ số sao cho tổng bình
phương các độ lệch giữa các giá trị tính được theo phương pháp hồi qui với giá trị thực tế
của chúng là nhỏ nhất. Phương pháp bình phương cực tiểu được ứng dụng rộng rãi vì tính
chất đơn giản, tính toán ít phức tạp, có cơ sở toán học vững chắc về xác suất và có
phương trình mẫu trên máy tính rất tiện lợi.
Trước hết hãy xét hàm dự báo tuyến tính :
A = a + bt (1.2-7)
Thường thì giá trị A
i
tính theo (1.2-7) sẽ lệch khỏi giá trị thực A
th i
một lượng là :
A
i
- A
th i
Cần xác định các giá trị a,b sao cho :
Giáo trình thiết kế cấp điện Trang
13

HUI: Trường đại học công nghiệp thành phố Hồ Chí Minh Khoa công nghệ điện
( )
minL
n
1i
2
AA
thii

→=
∑
−
=
(1.2.8)
Thay A
i
theo (1.2-7) vào A
i
trong (1.2-8) :
( )
minL
n
1i
2
A
bt
a
thi
i
→=
∑
−+
=
(1.2.9)
Điều kiện để có cực tiểu là:
( )
0ba2
a
L

n
1i
thi
i
A
t
=−+=
∂
∂
∑
=
(1.2.10)
( )
0ba2
b
L
t
A
t
i
n
1i
thi
i
=−+=
∂
∂
∑
=
(1.2.11)

Hay suy ra
( )
0ba
n
1i
thi
i
A
t
=−+
∑
=
(1.2.12)
( )
0ba
t
A
t
i
n
1i
thi
i
=−+
∑
=
(1.2.13)
Nếu đặt
∑
=

=
n
1i
thith
AA
n
1
∑
=
=
n
1i
i
t
n
1
t
t
AA
i
n
1i
thith
n
1
t
∑
=
=
∑

=
=
n
1i
2
i
2
tt
n
1
Ta có





=−+
=−+
0tbta
0tba
A
t
A
thi
2
thi
chuyển vế ta được






=+
=+
tbta
tba
A
t
A
thi
2
th
(1.2.14)
Giải hệ (1.2-14) ta xác định được các hệ số a,b của hàm dự báo.
Đối với các hàm không tuyến tính, ta có thể dùng phương pháp lấy logarit để tuyến tính
hóa rồi dùng các phương pháp trên đây để tính.
Trong bài toán dự báo nhu cầu điện năng, hàm dự báo dùng phổ biến nhất là :
( )
( )






β
+
−
=
100

1
A
t
0
t
0
tA
( 1.2.15)
( )
C
A
t
0
tA
(1.2.16)
Trong đó : A
0
là năng lượng tiêu thụ ở năm cơ sở;
là độ tăng trung bình hàng năm;
t
0
là năm cơ sở ở đó quan sát được A
0
.
Ví dụ logarit hóa hàm (1.2-14) ta có :
( ) ( )
A
t
0
0

lg
100
1lgttAlg +






β
+−=
(1.2.17)
Giáo trình thiết kế cấp điện Trang
14

HUI: Trường đại học công nghiệp thành phố Hồ Chí Minh Khoa công nghệ điện
Hàm (1.2-17) là hàm tuyến tính giống như hàm (1.2-7) trong đó :
Y(t) = lg A(t) = a + bt






β
+−=
100
1lglga
t
A

0
0






β
+=
100
1lgb
Ví dụ : điện năng tiêu thụ ở một địa phương từ 1982 đến 1988 cho ở bảng (1.2-1). Hãy dự
báo nhu cầu điện năng phương pháp ngoại suy.
Bảng 1.2.1
Năm 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988
A(t) (10
6
kWh) 7,34 11,43 14,25 16,25 19,40 24,98 34,97
Giải : đầu tiên ta tính y(t) = lg A(t). Ví dụ tính y(l)=lgA(l)=lg10
6
.7,34 ≈ 6,866. Sau đó
điền kết quả vào bảng 1.2.2 :
Bảng 1.2.2
t 1 2 3 4 5 6 7
A(t) (10
6
kWh) 7,34 11,43 14,25 16,25 19,40 24,98 34,97
y(t)=lgA(t) 6,866 7,058 7,154 7,211 7,288 7,398 7,544
Giả sử ta chọn hàm A(t) = A

0
C
t
, như vậy y(t) = lg A(t) = lgA
0
+ t.lgC hay theo (1.2-6) ta
có
y(t) = a + bt
trong đó : a = lgA
0
b = lg C
Cần phải kiểm định giả thiết này theo các bước sau :
a) Tính hệ số tương quan giữa y và t : theo (0.2-4) ta có :
( )( )
[ ]
( )
( )
( )( )
[ ]
( )
( )













−−
=












−−
=
∑
−
∑
−
∑
∑
−
∑
−
∑
==

=
==
=
n
1i
2
n
1i
2
n
1i
i
1
n
1i
2
n
1i
2
n
1i
i
1
t
t
y
y
t
y
t

t
A
A
t
A
i
i
ii
tytA
r
với :
4
n
1
t
n
1i
i
t
==
∑
=
217,7
n
1
y
n
1i
i
y

==
∑
=
thay số vào ta có r = 1,012.
b) Kiểm định giả thiết của hàm tuyến tính theo τ:
vì n<25 nên theo (1.2-5) ta có τ = 14,599 > τ
0,05;5
=2,571.
Như vậy quan hệ trên là có thể chấp nhận được.
c) Lập hệ phương trình xác định a và b theo phương pháp bình phương cực tiểu. Từ
hệ phương trình (1.2-14) ta có :
Giáo trình thiết kế cấp điện Trang
15

HUI: Trường đại học công nghiệp thành phố Hồ Chí Minh Khoa công nghệ điện
( )
( )
( )





=+
=+
∑∑∑
∑∑
t
y
tt

y
t
i
i
2
ii
i
i
ba
bna
trong đó :
∑ t
i
= 1+2+3+4+5+6+7 =28
∑ t
i
2
= 140
∑ t
i
y
i
= ∑ (lg A
i
)t
i
= 204,476
∑ y
i
= ∑ lg A

i
= 50,513
Thay vào ta được hệ phương trình sau :



=+
=+
476,204b140a28
531,50b28a7
Giải ra ta có : a = 6,8 → A
0
= 10
6,8
b = 0,1 → C = 10
0,1
vậy hàm hồi qui có dạng :
A(t) = 10
6,8
10
0,1t
kWh
1.2.2.3. Phương pháp tương quan
Phương pháp tương quan dựa trên quan hệ giữa phụ tải điện (chủ yếu là điện năng) và các
chỉ tiêu cơ bản của các ngành kinh tế quốc dân. Ví dụ quan hệ giữa điện và than, điện và
thu nhập kinh tế quốc dân, điện và dân số …
Để dự báo theo phương pháp này phải tiến hành theo hai bước :
1- Xác định quan hệ tương quan giữa điện [A] và chỉ tiêu cần xét [x]
2- Xác định quan hệ giữa các chỉ tiêu đó với thời gian t. Sau đó trên cơ sở dự báo phát
triển của chỉ tiêu trên theo thời gian, tính ra nhu cầu điện theo quan hệ tương quan (hình

1.2-3) :
Quan hệ tương quan giữa A và X được xác định tương tự như xác định hàm dự báo điện
năng theo thời gian đã trình bày ở trên.
Trước hết hãy xét xem có thể sử dụng quan hệ tương quan tuyến tính hay không. Để làm
được việc đó ta phải tiến hành các bước như sau :
- Đầu tiên ta tính hệ số tương quan r :
Giáo trình thiết kế cấp điện Trang
16

A
A
k
X
X
k
x
x
k
t
t
k
Hình 1.2.3
HUI: Trường đại học công nghiệp thành phố Hồ Chí Minh Khoa công nghệ điện
( )( )
[ ]
( ) ( )













−−
=
∑
−
∑
−
∑
==
=
n
1i
2
n
1i
2
n
1i
i1
x
x
A
A

xA
ii
xA
r
- Tiếp theo tính giá trị hệ số ơ theo công thức (1.2-4) và (1.2-5) như sau :
- Nếu n < 25 :
r
2
1
2nr
−
−
=τ
Nếu n ≥ 25 :
r
2
1
1nr
+
−
=τ
Sau đó tra bảng student (phụ lục 1) ứng với mức ý nghĩa và số bậc tự do f ta tra ra giá trị
τ
af
. So sánh τ và τ
af
để kiểm tra quan hệ đó có thể chấp nhận là quan hệ tuyến tính hay
không. Nếu quan hệ đó không phải là quan hệ tuyến tính thì ta lại phải giả thiết nó là 1
quan hệ phi tuyến nào đó để rồi lại tuyến tính hóa bằng cách lấy logarit. Sau khi xác định
được quan hệ giữa A và X, ta phải dựa vào quan hệ giữa X và t đã biết để tìm ra quan hệ

giữa A và t.
Quá trình tính toán được trình bày thông qua các ví dụ cụ thể sau
Ví dụ : Tương quan hai chiều giữa điện năng và sản lượng công nghiệp cho trong bảng
1.2.3
Bảng 1.2.3
Số
TT
(i)
A(MWh)
(y)
A
A
i
−
SLCN
(10
6
d)
(X)
x
x
i
−
( )( )
X
X
i
A
A
i

−−
( )
A
A
i
2
−
( )
x
x
i
2
−
X
2
XA
(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10)
1 2,7 -1,68 6,7 -2,84 4,77 2,82 8,07 44,89 18,09
2 2,8 -1,58 6,9 -2,64 4,17 2,50 6,97 47,61 19,32
3 2,9 -1,48 7,2 -2,34 3,46 2,19 5,48 51,84 20,88
4 3,0 -1,38 7,6 -1,94 2,68 1,90 3,76 57,76 22,80
5 3,2 -1,18 8,4 -1,14 1,35 1,39 1,30 70,56 26,88
6 3,4 -0,98 8,8 -0,74 0,73 0,96 0,55 77,44 29,92
7 4,0 -0,38 9,1 -0,44 0,17 0,14 0,19 82,81 36,40
8 4,8 0,42 9,8 0,26 0,11 0,18 0,68 96,04 47,04
9 5,0 0,62 10,5 0,96 0,6 0,26 0,92 110,25 52,50
10 5,2 0,82 10,8 1,26 1,03 0,67 1,59 116,64 56,16
11 5,4 1,02 11,3 1,76 1,8 0,10 3,10 127,69 61,02
12 5,7 1,32 11,8 2,26 2,98 0,17 5,11 139,24 67,26
13 6,2 1,82 12,1 2,56 4,66 3,31 5,79 146,41 75,02

14 7,0 2,62 12,5 2,96 7,76 6,86 8,76 156,25 87,50
∑ 61,3 133,5 36,27 23,45 52,27 1325,4 620,8
Từ bảng 1.2-3 ta có thể tính được :
Giáo trình thiết kế cấp điện Trang
17

HUI: Trường đại học công nghiệp thành phố Hồ Chí Minh Khoa công nghệ điện
→







===
===
∑
∑
38,4
14
3,61
n
y
A
54,9
14
5,133
n
x

x
( )( )
[ ]
( ) ( )
04,1
27,52x45,23
27,36
xA
r
n
1i
2
n
1i
2
n
1i
i1
x
x
A
A
xA
ii
==













−−
=
∑
−
∑
−
∑
==
=

41,12
29,0
46,3x04,1
1
21404,1
04,1
2
==
−
−
=τ
Với = 0,05 ; f=14-2=12 tra bảng được τ
0,05;12

=2,18
Như vậy τ > τ
0,05;12
và ta có thể chấp nhận tương quan tuyến tính A=a+bx.
Bước tiếp theo tính các thông số a và b trong hàm tương quan giữa điện năng tiêu thụ A
và sản lượng công nghiệp x bằng phương pháp bình phương cực tiểu. Từ quan hệ giữa A
và x :
A = y = a + bx
Theo 0.2.12 và 0.2.13 ta có





=+
=+
∑ ∑ ∑
∑∑
y
xxx
y
x
i
i
2
ii
i
i
ba
bna

Thay số vào ta có



=+
=+
8,620b4,1325a5,133
3,61b5,133a14
Giải ra ta được a = - 2,22
b = 0,69
như vậy A = Y – 2,22 + 0, 69X
Kết quả được trình bày trên hình 1.2-4. Từ quan hệ A(x) nếu biết quan hệ x(t) ta có thể
tìm được quan hệ A(t).
1.2.2.4. Phương pháp dự báo bằng phân tích quá trình
Phương pháp này giúp ta thấy được khuynh hướng phát triển của nhu cầu và sơ bộ
cân đối nhu cầu này với nhịp độ phát triển của nền kinh tế quốc dân nói chung. Người ta
đưa ra một hệ số là hệ số vượt trước. Nó chính là tỉ số giữa nhịp độ phát triển năng lượng
điện với nhịp độ phát triển của toàn bộ nền kinh tế quốc dân.
Ví dụ: trong 5 năm từ 1950 đến 1955 sản lượng công nghiệp của Liên Xô (cũ) tăng
từ 100 lên 185% còn sản lượng điện năng cũng cùng thời gian đó tăng 186,5%.
Như vậy hệ số vượt trước sẽ là :
100.
185
5,186
K =
%≈ 101% = 1,01
Cũng trong 5 năm đó, ở Mỹ hệ số vượt trước là 1,25 còn ở Nhật là 0,69. đối với các
nước đang phát triển hệ số này vào khoảng 1,1. Ở nước ta, từ 1955 đến 1960 hệ số vượt
trước là 0,81. Từ 1960 đến 1965 hệ số vượt trước là 1,13.
Giáo trình thiết kế cấp điện Trang

18

X(10
6
đ)
-2,22
3,2
2
A
(MWh)
Hình 1.2.4
HUI: Trường đại học công nghiệp thành phố Hồ Chí Minh Khoa công nghệ điện
Nói chung phương pháp này chỉ nói lên một xu thế phát triển với một độ chính xác
nào đó để tham khảo. Xu thế đó còn chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố khác làm cho nó
thay đổi như sau :
- Do đổi mới công nghệ và đổi mới quản lí nên suất tiêu hao điện năng đối với nhiều sản
phẩm công nghiệp ngày càng giảm xuống.
- Do điện năng ngày càng được sử dụng rộng rãi trong các ngành kinh tế quốc dân và ở
các địa phương nên nhu cầu lại có thể tăng nhanh.
- Do cơ cấu kinh tế không ngừng thay đổi.
1.2.2.5. Phương pháp chuyên gia
Trong những năm gần đây nhiều nước đã áp dụng phương pháp chuyên gia có trọng
số, dựa trên cơ sở hiểu biết sâu sắc của các chuyên gia về các lĩnh vực của các ngành để
dự báo các chỉ tiêu kinh tế.
Trong ngành năng lượng, người ta cũng dùng phương pháp này để dự báo nhu cầu
điện năng của nước mình.
Đây là bài toán cần phải lựa chọn lời giải trong điều kiện đa chỉ tiêu và bất định nên
thường được thực hiện bởi cá nhân quyết định có tham khảo ý kiến của hội đồng tư vấn.
Việc lấy ý kiến của từng chuyên gia và đánh giá tổng hợp các ý kiến đó phải tiến hành
theo những thủ tục như sau:

Các chuyên gia cho điểm theo từng tiêu chuẩn (mỗi tiêu chuẩn có hệ số riêng) theo
một thang điểm thống nhất. Sau đó cán bộ nghiên cứu có trách nhiệm xử lí tổng hợp các ý
kiến đó phải tiến hành theo những thủ tục như sau :
a- Tất cả các chuyên gia đều có trình độ được coi như ngang nhau. Trong trường hợp này,
đánh giá tổng hợp sẽ là trung bình số học.
b- Mỗi chuyên gia đánh giá bằng cho điểm về trình độ thành thạo của các chuyên gia theo
2 cách :
+ Chỉ đánh giá về mình.
+ Đánh giá về mọi người trừ mình.
Trong trường hợp b ta sẽ lấy các đánh giá trung bình. Điểm các tiêu chuẩn của các chuyên
gia sẽ được nhân lên với trọng số về sự thành thạo của các chuyên gia và sau đó sẽ được
đánh giá tổng hợp.
Để loại bớt các sai số, khi cộng điểm đánh giá đối với các tiêu chuẩn, người ta loại
bỏ các đánh giá cực đoan cao nhất và thấp nhất đối với mỗi tiêu chuẩn.
Phương pháp cho điểm này thường được ứng dụng trong các trường hợp so sánh các
tiêu chuẩn đơn giản, không cần phải phân nhỏ thành các tiêu chuẩn cấp thấp hơn. Nếu các
tiêu chuẩn mà phức tạp ( ví dụ tiêu chuẩn độ tin cậy) thì trước hết phải phân thành các
tiêu chuẩn đơn giản hơn và sẽ đánh giá đối với các tiêu chuẩn này. Sau đó sẽ chuyển về
đánh giá các tiêu chuẩn ban đầu.
1.2.3. DỰ BÁO ĐỒ THỊ PHỤ TẢI
1.2.3.1. Các đặc trưng của đồ thị phụ tải
1.2.3.1.1 Đồ thị phụ tải ngày đêm
Đồ thị phụ tải của các ngày trong tuần không giống nhau.
Trong một tuần lễ có 4 loại đồ thị phụ tải :
- Đồ thị phụ tải ngày làm việc bình thường (thứ ba, tư, năm).
- Đồ thị phụ tải thứ sáu.
Giáo trình thiết kế cấp điện Trang
19

HUI: Trường đại học công nghiệp thành phố Hồ Chí Minh Khoa công nghệ điện

- Đồ thị phụ tải thứ bảy và chủ nhật.
- Đồ thị phụ tải thứ hai.
Các đặc trưng của phụ tải ngày đêm :
- P
max
, P
min
, Q
max
, Q
min
, cosφ
tb
, A
P24
, A
Q24
- Hệ số điền kín đồ thị phụ tải :
P = A
P24
/ 24P
max
Q = A
Q24
/ 24Q
max
1.2.3.1.2. Đồ thị phụ tải năm :
Các đặc trưng của đồ thị phụ tải năm :
- Thời gian sử dụng công suất cực đại
T

maxP
= A
P
/ P
max
T
maxQ
= A
Q
/ Q
max
- Tang trung bình :
Tgφ
tb
= A
P
/ A
Q
Trong đó : A
P
= A
P24
. K
P
. n
C
;
A
Q
= A

Q24
. K
Q
. n
C
;
K
P
, K
Q
là hệ số tính đến sự không giống nhau của đồ thị phụ tải ;
N
C
là số ngày làm việc trong năm.
Giáo trình thiết kế cấp điện Trang
20

24
P,
Q
t
P
ma
x
P
t
b
P
mi
n

Hình 1.2.5 Đồ thị phụ tải ngày
P
max
P
T
max
876
0
t
Hình 1.2.6 đồ thị phụ tải năm kéo dài
HUI: Trường đại học công nghiệp thành phố Hồ Chí Minh Khoa công nghệ điện
1.2.3.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến đồ thị phụ tải
1.2.3.2.1. Thành phần các ngành trong nền kinh tế quốc dân tham gia vào đồ thị phụ
tải
Thành phần của các ngành trong nền kinh tế quốc dân tham gia vào đồ thị phụ tải có ảnh
hưởng rất lớn đến hình dáng của đồ thị phụ tải, đặc biệt là tỉ lệ giữa phụ tải công nghiệp
và phụ tải dân dụng.
Trên hình 1.2-7 là đồ thị phụ tải với tỉ lệ phụ tải dân dụng cao. Khi đó cực đại của buổi
chiều lớn hơn buổi sáng.Tỉ lệ đó càng rõ rệt về mùa hè. Phụ tải min bằng (50-60)% phụ
tải Max.
Trên hình 1.2-8 là đồ thị phụ tải với tỉ lệ phụ tải công nghiệp cao. Công suất cực đại sáng
và chiều gần bằng nhau. Phụ tải Min bằng (70-80)% phụ tải Max.
1.2.3.2.2. Yếu tố thời tiết
Giáo trình thiết kế cấp điện Trang
21

t
P
Hình
0.2.9

P
t
Hình
0.2.10
P
t
đông
24
h
Hìn.3.8. T l c ng nghi p ỉ ệ ơ ệ
cao
Hình 1.2.8 Tỉ lệ công nghiệp cao
t
P
h
đông
24
Hình 3.7 T l dn d ng ỉ ệ ụ
cao
Hình 1.2.7 Tỉ lệ dân dụng cao
HUI: Trường đại học công nghiệp thành phố Hồ Chí Minh Khoa công nghệ điện
Thời tiết có ảnh hưởng đến hình dáng của đồ thị phụ tải. Hai yếu tố của thời tiết có ảnh
hưởng nhiều nhất đến đồ thị phụ tải là ánh sáng và nhiệt độ không khí.
Trên hình 1.2-9 biểu diễn đồ thị phụ tải khi tối trời (đương nét đứt) và khi trời sáng
(đường nét liền). Còn trên hình 1.2-10 là đồ thị phụ tải khi trời nóng (đường nét đứt) và
khi trời lạnh (đường nét liền).
Chế độ phụ tải cực đại và chế độ phụ tải cực tiểu là những yếu tố rất quan trọng khi thiết
kế và vận hành hệ thống điện. Công suất cực đại có liên quan đến độ dự trữ công suất,
còn công suất cực tiểu lại có liên quan đến độ linh hoạt của các nhà máy điện. Thường tỉ
lệ giữa công suất cực tiểu và công suất cực đại là :

P
min
/P
max
≈ 0,5 - 0,8 (ở việt nam tỉ lệ này cỡ 0,4)
Có nhiều phương pháp xây dựng đồ thị phụ tải, ta sẽ lần lượt nghiên cứu một số phương
pháp chính hay dùng nhất.
1.2.3.3. Xây dựng đồ thị phụ tải bằng trị số trung bình theo chuỗi thời gian
Đây là phương pháp thường dùng nhất để xây dựng đồ thị phụ tải. Ưu điểm của nó là khá
chính xác nhưng nhược điểm là lượng thông tin lưu trữ lớn, khối lượng tính toán nhiều.
1.2.3.3.1. Phương pháp thống kê
Nội dung của phương pháp thống kê là dựa trên các số liệu thống kê của đồ thị phụ tải
trong quá khứ, áp dụng thuật toán ngoại suy để tìm đồ thị phụ tải trong tương lai. Để
thuận tiện trong qúa trình tính toán, đồ thị phụ tải được qui đổi về hệ đơn vị tương đối, lấy
công suất trung bình ngày đêm P
tb24
làm cơ sở.
Đồ thị giờ thứ i của ngày đêm được qui đổi theo biểu thức :
100
P
P
P
24tb
i
i
*
=
%
( )
241i ÷=

Muốn dự báo đồ thị phụ tải của 1 ngày nào đó trong tương lai (ví dụ ngày thứ hai chẳng
hạn), ta lấy tất cả đồ thị phụ tải của ngày đó trong quá khứ rồi ngoại suy công suất tương
đối từng giờ một, ta được dáng điệu đồ thị phụ tải của ngày cần dự báo (hình 1.2-11). Sau
đó kết hợp với năng lượng yêu cầu A
t
của ngày cần dự báo ta sẽ tính được đồ thị phụ tải
thực trong đơn vị có tên theo các công thức sau :
24
A
P
t
24tb
=
PPP
i
*
.
24tbi
=
1.2.3.3.2. Phương pháp đồ thị mẫu
Phương pháp đồ thị mẫu là phương pháp sử dụng các thông số đã được tính toán sẵn theo
mùa và theo từng vùng khí hậu để xây dựng các đồ thị phụ tải theo các giá trị trung bình
trong giải của các giá trị có thể tồn tại của thời gian quan sát.
Phương pháp đồ thị mẫu cho phép tính các giá trị đặc trưng của phụ tải.
Giáo trình thiết kế cấp điện Trang
22

24
t
P

*
Hình
3.11
Hình 1.2.11
HUI: Trường đại học công nghiệp thành phố Hồ Chí Minh Khoa công nghệ điện
Có thể tóm tắt phương pháp bằng các thủ tục như sau :
a. khi xây dựng đồ thị phụ tải năm
+ Xác định thời gian sử dụng công suất cực đại trung bình cho các tháng mùa đông của
các phụ tải thuộc các khu vực kinh tế như: công nghiệp, giao thông vận tải, nông nghiệp,
động lực phi công nghiệp :
∑
∑
=
=
=
n
1i
maxi
n
1i
i
KT
max
P
A
T
Trong đó : A
i
là điện năng tiêu thụ của khu vực kinh tế thứ i.
P

i max
là công suất cực đại của khu vực kinh tế thứ i.
n là số khu vực kinh tế trong nền kinh tế.
+ Xác định tỉ trọng thành phần phụ tải sinh hoạt trong tổng điện năng tiêu thụ của toàn
hệ thống điện :

0
0
n
1i
i
SH
0
0
SH
100
A
A
∑
α
=
=
Trong đó A
SH
là điện năng tiêu thụ cho sinh hoạt
+ tìm thời gian sử dụng công suất cực đại của toàn hệ thống điện vào mùa hè, vì đó
thường là thời điểm cao nhất trong năm ( hình 1.2.12 )
( )
nguv;;f
SH

KT
max
HT
hemax
T
T
α
=
+ Xác định công suất cực đại của toàn hệ thống vào mùa hè
T
A
P
HT
hemax
HT
he
max
=
Trong đó: A
HT
là điện năng tiêu thụ của hệ thống trong mùa hè
Giáo trình thiết kế cấp điện Trang
23

T
KT
MAX
α
SH
T

HT
max he
HUI: Trường đại học công nghiệp thành phố Hồ Chí Minh Khoa công nghệ điện
+ Tìm các hệ số mật độ, đồ thị phụ tải
hè
,
đông
và hệ số suy giảm đồ thị phụ tải giữa mùa hè
và mùa đông
đông
( hình 1.2.13 )
P
P
he
max
he
tb
he
=
β
P
P
dong
max
dong
tb
dong
=
β
P

P
he
max
dong
tb
dong
=
α
Tính phụ tải cực đại của những ngày làm việc ở từng tháng trong năm có xét đến khả
năng của nhu cầu phát triển của từng năm
( )
( )
)15t30cos(bt
1b
1a
1
a2
t
K
K
K
P
'
'
'
max
−+
+
−
+

+
=
Trong đó: P
max
(t) là phụ tải cực đại tháng thứ t ( t=1 – 12)
2
1
2
a
dong
dong
max
dong
max
he
max
P
PP
α
+
=
+
=
2
1
2
b
dong
he
max

dong
max
he
max
P
PP
α
−
=
−
=
b
1
2
b
1
2
K
P
K
K
P
K
P
he
max
p
p
he
max

'
−
−
−
+
=
( )
tt
12
P
P
K
1t
2t
p
−
K
P
là hệ số tăng trưởng phụ tải hàng năm
Đồ thị phụ tải năm hình (1.2.14) dùng để lập kế hoạch sửa chữa thiết bị nhà máy điện và
trạm phân phối
Giáo trình thiết kế cấp điện Trang
24

Phần công suất có thể đưa ra đại tu thiết bị
P
max
40%
60%
80%

100%
20%
t
12
96
3
8000
β
năm
β
dong
β
hè
α
hè
β
α
dong
60005000 7000
T
HT
maxh
e
Hình 1.2.13
HUI: Trường đại học công nghiệp thành phố Hồ Chí Minh Khoa công nghệ điện
b. Xây dựng đồ thị phụ tải ngày
Tính giá trị công suất trung bình trong từng giờ của ngày làm việc mùa đông hoặc mùa hè
theo các trị số β
* đông
và β

* hè
( ) ( )
PPP
dong
maxdong*
dong
tb
tt
230t ÷=
( ) ( )
PPP
he
maxhe*
he
tb
tt

230t
÷=
Trong đó
β
* đông
= f(β
đông
; giờ ; vùng)
β
* hè
= f(β
hè
; giờ ; vùng)

β
* đông
và β
* hè
có thể tra bảng
1.2.4 Một số cơ sở dữ liệu dùng cho dự báo
Cơ sở dữ liệu dùng cho dự báo gồm hai nhóm như sau
1. Dữ liệu về kinh tế - xã hội
- GDP và giá trị gia tăng
- Mức tăng dân số
- Tỉ giá hối đoái
- Mức độ lạm phát
- Mức độ điện khí hóa
- Hệ thống giao thông vận tải
- Giá năng lượng trong và ngoài nước
2. Dữ liệu về các ngành năng lượng
- than: trữ lượng,sản lượng, nhu cầu, giá cả trong và ngoài nước và khả năng xuất
khẩu
- dầu, khí: trữ lượng, sản lượng, nhu cầu, giá cả, khả năng chế biến và khả năng xuất
nhập khẩu
- điện: công suất các nhà máy điện, biểu đồ phụ tải, tổn thất, tự dùng và khả năng
suất nhập khẩu
- thủy năng: thông số của các nhà máy thủy điện đang hoạt động trong hệ thống và
thông số của các nhà máy thuỷ điện mới có dự kiến đưa vào để xem xét, lượng
nước trung bình hàng tháng và lương nước trung bình hàng năm của từng con
sông.
- Năng lượng nguyên tử: trữ lượng và sản lượng các mỏ uranium và plutonium, khả
năng nhập khẩu nhiên liệu hạt nhân, khả năng xây dựng các nhà máy điện nguyên
tử
- Năng lượng mới và tái sinh: khả năng sử dụng năng lượng mặt trời, khả năng xây

dựng các nhà máy địa nhiệt, các nhà máy phong điện
Giáo trình thiết kế cấp điện Trang
25