bài tập hệ thống cung cấp điện

BM HTĐ-HTCCĐ2014BT
Page 0 of 10


ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP
KHOA ĐIỆN – BỘ MÔN HỆ THỐNG ĐIỆN







SÁCH BÀI TẬP
HỌC PHẦN HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN
ELE414 (04TC)




Chuyên ngành: Hệ thống điện
Dạy cho ngành: Tự động hóa
Lớp: 47K
Giảng viên: Nguyễn Đức Tường

THÁI NGUYÊN - NĂM 2014

BM HTĐ-HTCCĐ2014BT
Page 1 of 10

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP
KHOA ĐIỆN – BỘ MÔN HỆ THỐNG ĐIỆN







SÁCH BÀI TẬP
HỌC PHẦN HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN



Mã số học phần: ELE414
Số tín chỉ: 04
Chuyên ngành: Hệ thống điện
Dạy cho ngành: Tự động hóa
Lớp: 47K
Học kỳ I năm học 2014-2015
Giảng viên: Nguyễn Đức Tường

BM HTĐ-HTCCĐ2014BT
Page 2 of 10

Phần I. QUY ĐỊNH CHUNG
1. Số lượng và phân bổ câu hỏi (nhiệm vụ) và bài tập:
- Mỗi TC ít nhất 60 câu hỏi “chuẩn” hoặc các nhiệm vụ tương đương. Mỗi câu hỏi chuẩn
lý thuyết cũng như bài tập có khối lượng kiến thức phải trả lời không quá 1 trang giấy A4 (không
vượt quá khối lượng của một bài kiểm tra 15 phút); Có thể ra đề cho nhiệm vụ tương đương, mỗi
nhiệm vụ không vượt quá khối lượng của 10 câu hỏi chuẩn (vận dụng thùy theo đặc điểm của
từng học phần). Tổng khối lượng của các nhiệm vụ không vượt quá 30 câu hỏi chuẩn.
- Giáo viên chấm bài, trả cho SV. Mỗi SV ít nhất một lần chữa bài tập tương đương với 1
bài kiểm tra thường xuyên.
- Tất cả các chương của học phần đều phải nêu ra được các câu hỏi.
- Các câu hỏi được mã hiệu theo cấu trúc phần chữ và số
Giải thích ký hiệu LT 2.3; BT 4.2; NV 3.2
- LT là câu hỏi lý thuyết
- BT là câu hỏi bài tập
- NV là nhiệm vụ tương đương
- Chữ số thứ nhất: chỉ câu hỏi thuộc chương số mấy (nếu là nhiệm vụ gồm nhiều
ý nhỏ phân tán ở nhiều chương khác nhau thì chỉ số chương lấy theo chương cao
nhất)
- Chữ số thứ hai: chỉ số thứ tự câu hỏi của chương đó
- Chữ số trong ngoặc đơn (…) chỉ mức đương đương với số câu hỏi chuẩn.

BM HTĐ-HTCCĐ2014BT
Page 3 of 10

Phần II. NHIỆM VỤ VÀ BÀI TẬP GIAO CHO SINH VIÊN
CHƯƠNG 1
LT 1.1 Nêu vắn tắt qui trình sản xuất, truyền tải và phân phối điện năng ?
LT 1.2 Trình bày một vài đặc điểm khác biệt giữa việc sử dụng trực tiếp năng lượng sơ
cấp (than đá, dầu mỏ, khí đốt ) với sử dụng năng lượng điện?
LT 1.3 Phân biệt nguồn điện và phụ tải điện ?
LT 1.4 Phân biệt Hệ thống điện và Mạng lưới điện ?
LT 1.5 Phân biệt Mạng lưới điện truyền tải và mạng lưới điện phân phối ?
LT 1.6 Đường dây truyền tải điện có những đặc điểm gì giống và khác so với trạm
biến áp ?
LT 1.7 Anh (chị) hiểu thế nào là mạng điện hạ áp và cao áp ? Ở nước ta sử dụng
những cấp điện áp nào ?
LT 1.8 Bạn hiểu thế nào về mạng điện hở và mạng điện kín?
LT 1.9 Nêu các chỉ tiêu cơ bản để đánh giá chất lượng điện năng ?
LT 1.10 Bạn hãy nêu một vài ảnh hưởng khi điện áp lệch chuẩn ?
LT 1.11 Độ tin cậy cung cấp điện ảnh hưởng thế nào tới thiết kế và vận hành Hệ thống
cung cấp điện?

BM HTĐ-HTCCĐ2014BT
Page 4 of 10

CHƯƠNG 2
LT 2.1 Khái niệm và ý nghĩa của phụ tải điện?
LT 2.2 Khái niệm và phân loại đồ thị phụ tải điện?
LT 2.3 Khái niệm và ý nghĩa của đồ thị phụ tải hàng ngày, hàng tháng?
LT 2.4 Trình bày phương pháp xây dựng đồ thị phụ tải hàng năm?
LT 2.5 Nêu các thông số và hệ số tính toán thường gặp trong hệ thống cung cấp điện?
LT 2.6 Trình bày vắn tắt cách xác định hệ số k
Max
?
LT 2.7 Phân biệt phụ trung bình và phụ tải cực đại?
LT 2.6 Phụ tải tính toán và phụ tải thực tế có gì giống và khác nhau?
LT 2.8 Trình bày phương pháp xác định phụ tải tính toán theo hệ số nhu cầu và công
suất đặt, nêu ưu nhược điểm của phương pháp đó?
LT 2.9 Trình bày phương pháp xác định phụ tải tính toán theo hệ số cực đại và và phụ
tải trung bình, nêu ưu nhược điểm của phương pháp đó?
LT 2.10 Phương pháp xác định phụ tải đỉnh nhọn?
LT 2.15-16 Hãy phân biệt thời gian sử dụng công suất lớn nhất (T
max
) với thời gian
chịu tổn thất công suất lớn nhất?
BT 2.1-3(3)
Cho nhóm thiết bị làm việc theo chế độ dài hạn, có công suất định mức như sau: 3
máy 20 kW, 2 máy 17 kW, 1 máy 12 kW, 2 máy 7 kW, 1 máy 4,5 kW, 3 máy 3
kW, 5 máy 1 kW.
Yêu cầu: Bằng các phương pháp đã học hãy xác định số thiết bị làm việc có hiệu quả

(n
hq
) của nhóm máy trên. Nhận xét kết quả từ các phương pháp tính.
BT 2.4-7.(4) Cho đường dây cung cấp cho cầu trục có số liệu cho trong bảng 2.1. Điện áp
lưới là 380V, hệ số sử dụng chung cho các máy k
sd
= 0,1.
Bảng 2.1
Các động cơ của cầu trục
p
đm
(kW)
%ε

cos
φ

k
mm

Động cơ nâng hàng
12
15
0,6
6
Động cơ di chuyển xe tời
6
15
0,7
2,5

Động cơ di chuyển cầu trục
8
15
0,75
2,5

BM HTĐ-HTCCĐ2014BT
Page 5 of 10

Yêu cầu:
a. Xác định phụ tải tính toán của nhóm động cơ của cầu trục trên.
b. Tính dòng điện đỉnh nhọn của đường dây trên.

BT 2.8-11(4)









Yêu cầu:
a. Xây dựng đồ thị phụ tải năm cho TBA.
b. Trong 1 năm trạm biến áp trên sử dụng bao nhiêu số điện ? Tính số tiền phải trả
cho lượng điện năng đó, biết giá tiền 1kWh là 1.500 đồng (không kể tới tổn hao
công suất trong trạm biến áp).
c. Xác định thời gian sử dụng công suất lớn nhất T
max

.

BT 2.12-15 (4) Một đường dây cung cấp điện cho phân xưởng cơ khí có các máy
cho trong bảng 2.3
Bảng 2.3
Tên máy
Số lượng
P
dm
(kW)
k
mm
cos
Máy tiện ngang
4
10
5
0,7
Máy tiện đứng
6
8
5
0,6
Máy mài
4
4,5
5
0,65
Máy khoan đứng
5

2,8
5
0,5
Máy khoan bàn
20
4
5
0,5

Cho biết: + Điện áp mạng U = 380/220 (V).
+ Hệ số sử dụng của các máy trong phân xưởng là giống nhau: K
sd
= 0,1.
Yêu cầu : Tính dòng điện đỉnh nhọn của đường dây cung cấp điện cho phân xưởng
trên.
Một TBA 35 kV có đặt 2 MBA. Mỗi MBA 1250
kVA có tham số. Đồ thị phụ tải hàng ngày của
TBA cho trên hình 2.3 (đường nét liền thể hiện đồ
thị ngày mùa đông, đường nét đứt thể hiện đồ thị
ngày mùa hè).
Biết rằng hàng ngày cứ từ 7 giờ đến 21 giờ thì
vận hành cả 2 MBA, thời gian còn lại trong ngày
và đêm chỉ vận hành 1 MBA. Trong 1 năm có 154
ngày đông và 211 ngày hè.
S
%
10
0

85

40
35
7
12
21
24
t (giờ)
0
Hình 2.3

BM HTĐ-HTCCĐ2014BT
Page 6 of 10


BT 2.16-19 : Một nhóm thiết bị một pha và 3 pha cho trong bảng sau :

Tên thiết bị
Công suất
%ε

cos
φ

Điện áp (V)
Động cơ của cầu trục
20 kW
15
0,8
380
Máy biến áp hàn

5 kVA
30
0,6
220
Máy tiện ren
3x10 kW

0,7

Máy phay
3x8 kW

0,75


Yêu cầu: 1. Hãy phân bổ công suất sao cho mức độ cân bằng trên các pha là lớn nhất?
2. Theo cách phân bổ trên thì pha nào có công suất lớn nhất?
3. Xác định phụ tải tính toán (S
tt
) cho nhóm máy trên?

CHƯƠNG 3
LT 3.1 Trình bày ưu nhược điểm của sơ đồ nối dây mạng điện cao áp hình tia và sơ đồ
phân nhánh.
LT 3.2 Bạn đánh giá như thế nào giữa sơ đồ hình tia và sơ đồ mạch vòng?
LT 3.3-4 Bạn hãy cho 1 ví dụ thực tế về sơ đồ dẫn sâu? Hãy nêu những thuận lợi và
khó khăn khi sử dụng loại sơ đồ này? Phạm vi ứng dụng?
LT 3.5 Theo bạn thì điện trở và điện kháng của đường dây ảnh hưởng tới tính kinh tế-
kỹ thuật của mạng điện như thế nào? Nêu những biện pháp có thể thay đổi
những thông số này?

LT 3.6 Nêu một vài nguyên nhân dẫn đến tổn thất điện năng trong mạng điện mà bạn
biết?
LT 3.7 Nếu muốn giảm chi phí vận hành của một mạng điện chúng ta có thể thực hiện
những gì (không được giảm lương công nhân :v)?
LT 3.8 Tại sao trong mạng điện hình tia hoặc phân nhánh thì điện áp cuối đường dây
lại nhỏ hơn đầu đường dây? Bạn hãy giải thích hiện tượng đó?





BM HTĐ-HTCCĐ2014BT
Page 7 of 10

~
BA-35/10 kV
L
1
L
2
BT 3.1 Lập sơ đồ thay thế và tính điện trở và điện kháng của các phần tử có trong sơ
đồ như hình vẽ. Biết L
1
= 30km dùng dây AC-90, L
2
= 10 km dùng dây A-70 và máy
biến áp dùng loại: S
đm
= 1000 kVA, P
N

= 8 kW, P
0
= 2 kW, U
N
% = 6,5, i
0
% = 1,1%
(bỏ qua tổng trở của lõi thép).



BT 3.2-3.6










Yêu cầu
1. Thành lập sơ đồ thay thế và tính tổng trở (Z = R+jX) của các phần tử có trong sơ đồ?
2. Tính tổn thất công suất trong mạng điện trên?
3. Nếu biết điện áp tại thanh cái A là U
A
=35 KV thì điện áp tại A,C,D là bao nhiêu ?
4. Xác định công suất S
A

.
5. Tính tổn thất điện năng trong mạng điện trên?





Cho mạng điện có sơ đồ như hình 3.1
TBA đặt 3 MBA 3 pha 2 dây quấn làm việc song song,
mỗi máy có tham số như sau: S
đm
= 750 kVA,
P
N
= 12 kW, P
0
= 5 kW, U
N
% = 6,5, i
0
% = 1,5
Đường dây
l
1
= 10 km có r
0
= 0,2 /km, x
0
= 0,4 /km;
l

2
= 3 km có r
0
= 0,28 /km, x
0
= 0,34 /km
và số liệu của các phụ tải :
S
1
= 200 + j160 kVA
S
2
= 1000 +j800 kVA

Hình 3.1
S
1
A

B
C
D
l
1
l
2
S
2
Nguồn

T
1
T
2
10 kV

35 kV

BM HTĐ-HTCCĐ2014BT
Page 8 of 10

BT 3.7-3.10
Trạm biến áp cung cấp cho 4 xí nghiệp có sơ đồ và thông số như sau: Máy biến áp có
S
đm
= 1800 kVA, U
1đm
= 35 kV, U
2đm
= 11,5 kV,
P
0
= 8 kW, P
N
= 2,5 kW, i
o
% = 1,0, U
N
% = 4,5

Cả các đường dây dẫn điện đến các xí nghiệp l
1,
l
2,
l
3,
l
4
đều có r
o
=0,5 /km,
x
o
=0,4 /km với chiều dài: l
1
= 10 k m, l
2
= 5 km, l
3
= l
4
= 2,5 km. Đường dây từ biến
áp đến trạm phân phối P có chiều dài: l = 3 km với: r
0
= 0,25 /km, x

o
= 0,2 /km
Phụ tải của các xí nghiệp :
XN
1
: P
1
+ jQ
1
= 100 + j 75 (kVA) ; XN
3
: P
3
+ jQ
3
= 400 + j 300 (kVA)
XN
2
: P
2
+ jQ
2
= 200 + j 150 (kVA) ; XN
4
: P
4
+ jQ
4
= 500 + j 450 (kVA)
Yêu cầu

1. Thành lập sơ đồ thay thế, tính toán các thông số của các đường dây và trạm biến áp.
2. Tính toán tổn thất công suất máy biến áp và đường dây l
1
, l
2
, l
3
, l
4
.
3. Nếu biết điện áp ở đầu vào máy biến áp là U
0
= 35kV hãy xác định điện áp tại xí
nghiệp 1 (U
A
)?
4. Xác định công suất đầu vào máy biến áp.
BT 3.11-3.14
Máy biến áp cung cấp cho 4 phụ tải có sơ đồ như hình 3.4
MBA có: S
đm
= 320 kVA, điện áp định mức 10/ 0,4 kV
P
N
= 2,5 kW, P
0
= 0,32 kW, U
N
% = 5, i
0

% = 1,5
Các đường dây cùng loại có: r
0
= 0,1 /km; x
0
= 0,2 /km
Với chiều dài l
1
= 200 m, l
2
= 400 m,
và số liệu của các phụ tải :
Phụ tải 1: P
1
= 100 kW Q
1
= 80 kVAr
Phụ tải 2: P
2
=50 kW Q
2
= 40 kVAr

XN
1
l
1
l
2
l

3
l
4

l

BA

XN
4

D
P
XN
2
XN
3
A
B
C
0
Hình 3.2
F

l
1
P
1
, Q
1

P
2
, Q
2
l
2
BA
U
2 đm
= 0,4 kV

U
1đm
Hình 3.3
BM HTĐ-HTCCĐ2014BT
Page 9 of 10

P (MW)
10
5
2,5
4000
8760
t (giờ)
2000
2xAC-120
P
0
Hình 3.5
Yêu cầu

1. Thành lập sơ đồ thay thế, tính toán các thông số của các đường dây và trạm biến áp?
2. Tính toán tổn thất công suất máy biến áp và đường dây l
1
, l
2
?
3. Nếu biết điện áp ở phụ tải 1 là 0,4 kV thì điện áp đó có đảm bảo yêu cầu không, biết
độ lệch điện áp cho phép là [ 5%]?
4. Tính chi phí do tổn thất điện năng trong 1 năm của mạng điện trên, biết giá điện là
1000VNĐ/1kWh và = 1000h?
BT 3.15-3.17
Một đường dây kép, điện áp 35 kV, dài 10 km, cung cấp cho 1 TBA có đặt 2 máy ,
công suất định mức của 1 MBA là S
đm
= 7500kVA. Đồ thị phụ tải năm của TBA cho
trên hình 3.5 có hệ số cos
tb
= 0,8 và P
max
=10 MW. Cho biết tham số của các phần tử
như sau:
MBA:
00
24 75 7 5 3 5
NN
P kW; P kW;U % , ;I % , .

Dây dẫn:
.km/4,0x;km/27,0r
00

Yêu cầu
1. Thành lập sơ đồ thay thế, tính toán các thông số của các đường dây và trạm biến áp?
2. Xác định tổn thất công suất cực đại trên đường dây?
3. Xác định lượng tổn thất điện năng trong 1 năm của TBA trong trường hợp vận hành
theo phụ tải (vận hành 1 máy biến áp khi phụ tải ≤ 50% P
max
)?