CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN PHỤ TẢI potx

GVHD : ThS. Lê Phong Phú
TC ĐCN 08A Bài Tập Lớn CCĐ
CHƯƠNG II
TÍNH TỐN PHỤ TẢI
A - PHẦN LÝ THUYẾT
Hiện nay có nhiều phương pháp để tính phụ tải tính tốn. Thơng
thường những phương pháp đơn giản tính tốn thuận tiện lại cho kết qủa
khơng thật chính xác, còn muốn đọ chính xác cao thì phương pháp tính tốn
phức tạp.
Mục đính của việc tính tốn phụ tải điện nhằm :
-Chọn tiết diện dây daanxcuar lưới cung cấp và phân phối điện áp từ
dưới 1000V trở lên.
-Chọn số lượng và cơng suất máy biến áp của trạm biến áp.
-Chọn tiết diện thanh dẫn của thiết bị phân phối .
-Chọn các thiết bị chuyển mạch và bảo vệ.
I CÁC PH N PHÁP XÁC NH PH T I TÍNH TỐN :ƯƠ ĐỊ Ụ Ả
1 Đònh nghóa về phụ tải tính toán :
Việc xác đònh phụ tải tính toán giúp ta xác đònh được tiết diện dây dẫn
(S
dd
) đến từng tủ động lực, cũng như đến từng thiết bò, giúp ta có số lượng cũng
như công suất máy biến áp của phân xưởng, ta chọn các thiết bò bảo vệ cho từng
thiết bò, cho từng tủ động lực, cho tủ phân phối.
Để tính toán thiết kế điện, trước hết cần xác đònh nhu cầu tải thực tế lớn nhất.
Nếu chỉ dựa vào việc cộng số học của tổng tải trên lưới, điều này sẽ dẫn đến không
kinh tế. Mục đích của chương này là chỉ ra cách gán các giá trò hệ số đồng thời và
hệ số sử dụng trong việc tính toán phụ tải hiện hữu và thiết kế. Các hệ số đồng
thời tính đến sự vận hành không đồng thời của các thiết bò trong nhóm. Còn hệ số
sử dụng thể hiện sự vận hành thường không đầy tải. Các giá trò của các hệ số này
có được dựa trên kinh nghiệm và thống kê từ các lưới hiện có.
Nhóm Thực Hiện:

Nhất Ngun- Đình Nghị
- 1 -
GVHD : ThS. Lê Phong Phú
TC ĐCN 08A Bài Tập Lớn CCĐ
Tải được xác đònh qua hai đại lượng :
+ Công Suất (KW)
+ Công Suất biểu kiến (KVA)
Công suất đặt (KW):
Hầu hết, các thiết bò đều có nhãn ghi công suất đònh mức của thiết bò (P
n
).
Công suất đặt là tổng công suất đònh mức của các thiết bò tiêu thụ điện trong
lưới. Đây không phải là công suất thực.
Với động cơ, công suất đònh mức là công suất đầu ra trên trục động cơ.
Công suất đầu vào rõ ràng sẽ lớn hơn.
Các đèn Huỳnh Quang và phóng điện có Ballast có công suất đònh mức
ghi trên đèn. Công suất này nhỏ hơn công suất tiêu thụ bởi đèn và ballast.
Công suất biểu kiến (KVA):
Công suất biểu kiến thường là tổng số học (KVA) của các tải riêng biệt.
Phụ tải tính toán (KVA) sẽ không bằng tổng công suất đặt.
Công suất biểu kiến yêu cầu của một tải (có thể là một thiết bò) được tính
từ công suất đònh mức của nó (nếu cần, có thể phải hiệu chỉnh đối với các động
cơ) và sử dụng các hệ số sau:
KVA
KW
KW
KW
==
==
Suất Công Số Hệ

Vào Đầu
Ra Đầu
Suất Hiệu
ϕ
η
Cos
Công suất biểu kiến yêu cầu của tải:
ϕη
Cos.
P
S
đm
=
Nhóm Thực Hiện:
Nhất Ngun- Đình Nghị
- 2 -
GVHD : ThS. Lê Phong Phú
TC ĐCN 08A Bài Tập Lớn CCĐ
Thực ra thì tổng số KVA không phải là tổng số học các công suất biểu
kiến của từng tải (trừ khi có cùng hệ số công suất). Kết quả thu được do đó sẽ
lớn hơn giá trò thực. Nhưng trong thiết kế, điều này là chấp nhận được.
Hệ số sử dụng K
sd
:
Là tỉ số của phụ tải tính toán trung bình với công suất đặt hay công suất
đònh mức của thiết bò trong một khoảng thời gian khảo sát (giờ, ca, hoặc ngày
đêm,…)
+ Đối với một thiết bò: K
sd
=

dm
tb
P
P
+ Đối với một nhóm thiết bò: K
sd
=
dm
tb
P
P
=
∑
∑
=
=
n
i
dmi
n
i
tbi
P
P
1
1
Hệ số sử dụng nói lên mức sử dụng, mức độ khai thác công suất của thiết
bò trong khoảng thời gian cho xem xét.
Hệ số đồng thời K
đt

:
Là tỉ số giữa công suất tác dụng tính toán cực đại tại nút khảo sát của hệ
thống cung cấp điện với tổng các công suất tác dụng tính toán cự đại của các
nhóm hộ tiêu thụ riêng biệt (hoặc các nhóm thiết bò) nối vào nút đó:
K
đt
=
∑
=
n
i
tti
tt
P
P
1
Nhóm Thực Hiện:
Nhất Ngun- Đình Nghị
- 3 -
GVHD : ThS. Lê Phong Phú
TC ĐCN 08A Bài Tập Lớn CCĐ
Hệ số đồng thời phụ thuộc vào số các phần tử n đi vào nhóm
K
đt
= 0.9 ÷ 0.95 khi số phần tử n = 2 ÷ 4
K
đt
= 0.8 ÷ 0.85 khi số phần tử n = 5 ÷10
2 Phương pháp tính phụ tải tính toán :
Hiện nay, có rất nhiều phương pháp để tính toán phụ tải tính toán (PTTT),

dựa trên cơ sở khoa học để tính toán phụ tải điện và được hoàn thiện về phương
diện lý thuyết trên cơ sở quan sát các phụ tải điện ở hộ tiêu thụ điện đang vận
hành.
Thông thường, những phương pháp tính toán đơn giản, thuận tiện lại cho
kết quả không thật chính xác, còn muốn chính xác cao thì phải tính toán lại phức
tạp. Do vậy, tùy theo giai đoạn thiết kế thi công và yêu cầu cụ thể mà chọn
phương pháp tính toán cho thích hợp.
Nguyên tắc chung để tính PTTT của hệ thống là tính từ thiết bò điện
ngược trở về nguồn, tức là được tiến hành từ bậc thấp đến bậc cao của hệ thống
cung cấp điện, và ta chỉ cần tính toán tại các điểm nút của hệ thống điện.
Mục đích của việc tính toán phụ tải điện tại các nút nhằm:
- Chọn tiết diện dây dẫn của lưới cung cấp và phân phối điện áp từ dưới
1000V trở lên.
- Chọn số lượng và công suất máy biến áp.
- Chọn tiết diện thanh dẫn của thiết bò phân phối
- Chọn các thiết bò chuyển mạch và bảo vệ.
Tính toán phụ tải tính toán P
tt
theo hệ số sử dụng K
sd
và K
đt
:
Dòng điện đònh mức của từng thiết bò:
Áp dụng công thức :
Nhóm Thực Hiện:
Nhất Ngun- Đình Nghị
- 4 -
ϕη
CosU

P
I
dm
dm
dm
3
10.
3
=
GVHD : ThS. Lê Phong Phú
TC ĐCN 08A Bài Tập Lớn CCĐ
Dòng điện làm việc của từng thiết bò:
I
b
= I
đm
.K
sd
Dòng điện tải trong các dây dẫn :
I
b (tổng)
= K
đt
. ΣI
b
Phương pháp tính toán P
tt
hệ số sử dụng K
sd
P

tt
= k
dt *
∑
=
n
i
dmiui
Pk
1

(W)
Q
tt
= P
tt
* tg
ϕ
(VAR)
cos ϕ
tb
= cos (arctan(Q
tt
/P
tt
))
Việc xác đònh K
đt
(hệ số đồng thời) đòi hỏi sự hiểu biết chi tiết về lưới và
điều kiện vận hành của từng tải riêng biệt trong lưới do vậy khó có thể cho giá

trò chính xác cho mọi trường hợp.
-Xác định phụ tải tính tốn theo suất tiêu hao điện năng trên đơn vị sản
phẩm :
Đối với các hộ tiêu thụ có đồ thị phụ tải khơng đổi hoặc thay đổi ít,
phụ tải tính tốn lấy bằng giá trị trung bình của cả phụ tải lớn nhất đó. Hệ số
đóng điện của các hộ tiêu thụ điện này lấy bằng 1, còn hệ số phụ tải thay
đổi rất ít.
Đối với các hộ tiêu thụ có đồ thị phụ tải thực tế khoong thay đổi phụ tải
tính tốn bằng phụ tải trung bình và được xác định theo suất tiêu hao diện
nâng trên một đơn vị sản phẩm khi cho trước tổng sản phẩm sản xuất trong
một khoảng thời gian.
Tca
Wo
McaPcaPtt .==
Trong đó :
Mca : số lượng sản phẩm trong một ca.
Tca : thồi gian một ca phụ tải lốn nhất .
Wo : suất tiêu hao điện năng cho một đon vị sản phẩm – đon vị :
KWh/1đvsp
Nhóm Thực Hiện:
Nhất Ngun- Đình Nghị
- 5 -
GVHD : ThS. Lê Phong Phú
TC ĐCN 08A Bài Tập Lớn CCĐ
Khi cho biết Wo và tổng sản phẩm sản suất trong cả năm M của phân
xưởng hay xí nghiệp .
Phụ tải tính toán sẽ là P
tt
=M.
maxT

Wo
T
max
: thồi gian sử dụng công suất lốn nhất,giờ.
-Xác định phụ tải tính toán thoe công suất phụ tải trên một đơn vị sản
xuất :
P
tt
=P
o
.F
Trong đó :
F :diện tích bố trí nhóm tiêu thụ. (m
2
)

P
o
:suất phụ tải trên một đon vị diện tích sản xuất là m
2
,KW/m
2
Phương pháp này chỉ cho kết quả gần đúng .
Nó được dùng để tính phụ tải các phan xưởng có mật độ máy móc sản xuất
tương đối đều.
- Xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu :

Đối với nhóm thiết bị :
P
tt

=K
nc
∑P
đi
Q
tt
=P
tt
.tgφ
ϕ
cos
)(
22
Ptt
ttQttPStt =+−
Nhóm Thực Hiện:
Nhất Nguyên- Đình Nghị
- 6 -
GVHD : ThS. Lê Phong Phú
TC ĐCN 08A Bài Tập Lớn CCĐ
Một cách gần đúng : P
đ
=
Pđm

Do đó : P
tt
=K
nc
∑P

đmi
Nếu hệ số công suất của nhóm thiết bị không giống nhau thì tính theo hệ
số công suất trung bình như sau:
Cos
ϕ
=
) (
)cos coscos(
21
2211
n
nn
PPP
PPP
+++
+++
ϕϕϕ
ω
Phụ tải tính toán ở điểm nút của hệ thống cung cấp điện được xác định
bằng tổng phụ tải tính toán của các nhóm thiết bị nối đến nút này có thể kể
đến hệ số đồng thồi

S
tt
=
Kđồng thời
.
( )
[ ]
22

)()( QttPtt ∑+∑
Trong đó :
Kđồng thời: nằm trong giới hạn cho phép 0.85-1.
Đây là phương pháp đơn giản , tính toán thuận tiện , nên thương được
dùng .
Nhược điểm là kém chính xác vì hệ số nhu cầu tra ử sổ tay.
- Xác định phụ tải tinh toán theo hệ số cực đại Kmax và công
suất trung bình:
P
tt
=K
max
.P
ca
=K
max
.K
sd
.P
đm

P
tt
=K
nc
.P
đm
Nhóm Thực Hiện:
Nhất Nguyên- Đình Nghị
- 7 -

GVHD : ThS. Lê Phong Phú
TC ĐCN 08A Bài Tập Lớn CCĐ
Cơ sở để xác định phụ tải tính toán là sử dụng phụ tải trung bình cực đại
trong thời gian T gần bằng 3To.

T
o
=10 phút do đó T=30 phút
P
tt
(30 )=K
max
(30).P
ca
Trong đó :
Ptt(30) :phụ tải cực đại nửa giờ.
Pca : công suất trung bình của nhóm thiết bị ử ca phụ tải max.
Kmax(30) : hệ số cực đại của công suất tác dụng ứng với thời giant rung bình
30 phút .
o Tính phụ tải đỉnh nhọn :
Đối với một máy , dòng điện đỉnh nhọn chính là dòng điện mở máy :
I=I
mm
=K
mm
I
đm
Trong đó : Kmm là hệ số mở máy của động cơ .
Khi không có số liệu chính xác thì hệ số mở máy có thể lấy như sau :
-Đối với động cơ điện không đồng bộ roto long sóc ; Kmm=5-7

-Đối với động cơ một chiều hoặc động cơ không đồng bộ roto dây quấn :
Kmm=2.5
-Đối với máy biến áp và lò điện hồ quang : Kmm = 3(theo lý lịch máy tức
là không qui đổi vềε %=100%)
-Đối với một nhóm máy , dòng điện đỉnh nhọn xuất hiện khi máy có dòng
điện mở máy lớn nhất trong nhóm máy , còn các máy khác làm việc bình
thường . Do đó công thức tính như sau:
I
đn
=I
mm(max)
+(I
đmi
-I
ddmmax
)
Hay :
Nhóm Thực Hiện:
Nhất Nguyên- Đình Nghị
- 8 -
GVHD : ThS. Lê Phong Phú
TC ĐCN 08A Bài Tập Lớn CCĐ
I
đn
=I
mm(max)
+ (I
tt
- K
sd

.I
ddmmax
)
Ở đây
I
mmmax
: dòng điện mở máy lớn nhất trong các dòng điện mở máy của động
cơ trong nhóm .
Iđni: tổng dòng điện tính tốn của các máy trừ máy có dòng điện mở máy
lớn nhất .
Iddmmaxx : dòng điện định mức của động cơ có dòng điện mở máy lốn
nhất đã qui đổi về chế độ làm việc dài hạn.
Phụ tải tính tốn động lực :
P
ttđl
=∑P
tti
Q
ttđl
=∑Q
tti
Cơng st tính tốn động lực của tồn phân xưởng :
S
tt
= K
đt
.
( )
[ ]
22

)()( QttPtt +
3 Những yêu cầu khi thiết kế cung cấp điện:
Khi thiết kế cung cấp điện cho một công trình nào đó phải có những
yêu cầu nhất đònh. Do đo,ù việc thiết kế cung cấp điện phải đảm bảo cho hộ
tiêu thụ điện có đủ lượng điện năng yêu cầu với chất lượng tốt. Có thể nêu ra
các yêu cầu sau:
Độ tin cậy khi cung cấp điện :
Độ tin cậy khi cung cấp điện tuỳ thuộc vào hộ tiêu thụ loại nào, trong điều
kiện cho phép người ta cố gắng chọn phương án cung cấp điện có độ tin cậy càng
cao càng tốt.
Nhóm Thực Hiện:
Nhất Ngun- Đình Nghị
- 9 -
GVHD : ThS. Lê Phong Phú
TC ĐCN 08A Bài Tập Lớn CCĐ
Chất lượng điện:
Chất lượng điện được đánh giá bằng 2 chỉ tiêu: tần số và điện áp.
Chỉ tiêu tần số do cơ quan điều chỉnh hệ thống điện điều chỉnh. Chỉ có
những hộ tiêu thụ lớn (hàng chục MW trở lên) mới phải quan tâm đến chế độ
vận hành của mình sao cho hợp lý để góp phần ổn đònh tần số của hệ thống điện.
Vì vậy, người ta thiết kế cung cấp điện thường quan tâm đảm bảo chất
lượng điện áp cho khách hàng.
Nói chung, điện áp ở lưới trung áp và hạ áp cho phép dao động quanh giá trò ± 5% điện
áp đònh mức. Đối với những phụ tải có yêu cầu cao về chất lượng điện áp như nhà máy
hoá chất, điện tử, cơ khí chính xác … điện áp cho phép dao động ± 2.5% điện áp đònh
mức.
An toàn cung cấp điện:
Hệ thống cung cấp điện phải được vận hành an toàn tuyệt đối với người
làm việc và thiết bò. Muốn đạt được yêu cầu đó, người thiết kế phải chọn sơ đồ
cung cấp điện hợp lý, rõ ràng, mạch lạc để tránh bò nhằm lẫn trong vận hành,

các thiết bò điện phải được chọn đúng chủng loại, đúng công suất.
Công tác xây dựng, lắp đặt hệ thống cung cấp điện ảnh hưởng lớn đến độ
an toàn cung cấp điện.
Cuối cùng, công việc vận hành quản lý hệ thống điện một cách an toàn có
vai trò đặc biệt quan trọng. Người sử dụng phải tuyệt đối tuân thủ những quy
đònh về an toàn sử dụng điện.
Nhóm Thực Hiện:
Nhất Ngun- Đình Nghị
- 10 -
GVHD : ThS. Lê Phong Phú
TC ĐCN 08A Bài Tập Lớn CCĐ
Kinh tế:
Khi đánh giá các phương án cung cấp điện, chỉ tiêu kinh tế được xét đến
khi các chỉ tiêu kỹ thuật nêu trên được đảm bảo.
Chỉ tiêu kinh tế được đánh giá qua: Tổng số vốn đầu tư, chi phí vận hành
và thời gian thu hồi lại vốn. Việc đánh giá chỉ tiêu kinh tế phải thông qua tính
toán và so sánh tỉ mỉ giữa các phương án, từ đó mới có thể đưa ra phương án tối
ưu
B - PHẦN TÍNH TỐN
TÍNH TỐN PHỤ TẢI CHO HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CHIẾU
SÁNG TRỆT NHÀ E:
THIẾT BỊ SỐ LƯỢNG CƠNG
SUẤT(P)(W)
COS
ϕ
ĐÈN ĐƠI 24 80 0,7
ĐÈN ĐƠN 16 40 0,7
QUẠT 14 45 0,65
Tổng số lượng thiết bị: n=54

Cơng suất lớn nhất trong các số thiết bị
P
max
= 80 (w)
Nửa cơng suất lớn nhất :
P
max
/2 =80/2= 40 (w)
Số thiết bị có cơng suất
P ≥P
max
/2: n1=54
Ta có : n* = n/n1 = 1
Tổng cơng suất:
ΣP= 3190 (w)
Tổng cơng suất thiết bị có
P≥ P
max
/2 : ΣP1 = 3190 (w)
Nhóm Thực Hiện:
Nhất Ngun- Đình Nghị
- 11 -
GVHD : ThS. Lê Phong Phú
TC ĐCN 08A Bài Tập Lớn CCĐ
Ta có :
ΣP/ΣP1 = 1
Tra bảng phụ lục 2 (giáo trình cung cấp điện – PHẠM VĂN THÀNH )
Ta có được
n*hq = 0,95
Vậy số thiết bị dùng hiệu quả là :

Nhq=n*hq x n = 0,95 x 54 = 51,4
Ta có K
sd
= 0,1 và Nhq = 51,4
tra bảng phụ lục 1 (giáo trình cung cấp điện – PHẠM VĂN THÀNH )
T a có : K
max
= 1,395
Vậy K
nc
= K
max
x K
sd
= 1,395 x 0,1 = 0,1395
Từ K
nc
ta tính được công suất tính toán P
tt
P
tt
= K
nc
x ΣP = 445 (W)
COSωtb=(1920x0,7+640x0,7+630x0,65)/3190 = 0,69
Từ đó ta có được tgω =1,05
Công suất phản kháng là :
Q
tt
= P

tt
x tgω = 462 (var)
Công suất biểu kiến là :
S
tt
= 645 (va) = 0,65 (kva)
Động Lực :
THIẾT BỊ SỐ LƯỢNG CÔNG SUẤT (P)
(W)
COSω
Máy tính 8 450 0,7
Máy in 1 478 0,72
TB.âm thanh 1 250 0,7
Máy lạnh 5 250 0,8
Quạt thông gió 7 60 0,65
Nhóm Thực Hiện:
Nhất Nguyên- Đình Nghị
- 12 -
GVHD : ThS. Lê Phong Phú
TC ĐCN 08A Bài Tập Lớn CCĐ
ổ cắm 24 250 0,75
Tổng số thiết bị : n= 46
P
max
/2 = 279
Vậy ta có :n1= 39 máy
có p ≥ P
max
/ 2
n* = 39 / 46 =0,85

ΣP = 11998 (w)
ΣP1 = 11578 (w)
P* = ΣP1 / ΣP = 11998 / 11578 = 0,96
Tra bảng phụ lục 2 (giáo trình cung cấp điện – PHẠM VĂN THÀNH)
Ta có : N*hq = 0,89
Vậy Nhq= N*hq x n = 40,9
K
sd
= 0,1
Tra bảng phụ lục 2 (giáo trình cung cấp điện – PHẠM VĂN THÀNH )
Ta được : Kmax = 1,49
K
nc
= K
max
x K
sd
= 0,1 x 1,49 =0,149
Công suất tính toán của phụ tải :
P
tt
=K
nc
x ΣP = 0,149 x 11998 =1787,7 (w)
COSωtb = (3,6x0,7+0,428x0,72+0,25x0,7+1,25x0,8+0,47x0,65+6x0,75)/11,998
=0,73
Từ COSωtb
ta có tgω =0,935
Công suất phản kháng của phụ tải :
Nhóm Thực Hiện:

Nhất Nguyên- Đình Nghị
- 13 -
GVHD : ThS. Lê Phong Phú
TC ĐCN 08A Bài Tập Lớn CCĐ
Q
tt
= P
tt
x tgω =1787,7 x 0,935=1671,4(var)
Công suất biểu kiến của phụ tải :
S
tt
= 2447,4 (va)=2,45 (kva)
Tổng công suất tầng trệt nhà E : 3,1 (KVA)
Nhóm Thực Hiện:
Nhất Nguyên- Đình Nghị
- 14 -