Xác định nhu cầu điện năng

Chương 2

XAÙC ÑÒNH NHU
CAÀU ÑIEÄN NAÊNG


NỘI DUNG

1

ĐẶT VẤN ĐỀ

2

ĐỒ THỊ PHỤ TẢI ĐIỆN

3

NHỮNG ĐỊNH NGHĨA CƠ BẢN VÀ KÝ HIỆU

4

CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN

5

PHƯƠNG PHÁP TÍNH MỘT SỐ PHỤ TẢI ĐẶC BIỆT


I. ĐẶT VẤN ĐỀ





Xác định nhu cầu tiêu thụ điện cho những phân xưởng, xí nghiệp. Dự báo phụ tải ngắn
hạn hoặc dài hạn. Các PP xác định phụ tải gồm 2 nhóm:
Nhóm 1: Là nhóm các phương pháp tính toán dựa trên kinh nghiệm thiết kế, kinh nghiệm
vận hành, người ta tổng kết lại để đưa ra các hệ số tính toán.
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.


II. ĐỒ THỊ PHỤ TẢI ĐIỆN



Đồ thị phụ tải là đồ thị biểu diễn sự thay đổi của phụ tải theo thời gian. ĐTPT phụ
thuộc vào đặc điểm quá trình công nghệ, chế độ vận hành,...

P (kw)
Pmax

Pmin
0

5

7

11 14 18 20

22

24

H2-1. Ñoà Thò phuï taûi

t (giờ)


II. ĐỒ THỊ PHỤ TẢI ĐIỆN

 Đồ Thị Phụ Tải Ngày


Là đồ thị phụ tải một ngày đêm. Đồ thị phụ tải ngày thường được vẽ theo hình bậc thang
để thuận tiện cho việc tính toán nhịp độ tiêu thụ điện năng hàng ngày của hộ tiêu thụ, qua
đó có thể định được quy trình vận hành hợp lý (điều chỉnh dung lượng máy biến áp, dung
lượng bù,…), làm căn cứ để chọn thiết bị điện, tính điện năng tiêu thụ.


II. TH PH TI IN

P (kw)

Pmax

Pmin

0

5

7

11

14

18

20

22

H2-1. ẹo Thũ phuù taỷi ngaứy

24

t (gi)


II. TH PH TI IN
Th Ph Ti Thỏng
c tớnh theo ph ti trung bỡnh ca thỏng. Nú cho bit mc tiờu th in nng tng
thỏng trờn nhiu nm, nhm nh ra lch sa cha bo trỡ.

P (kw)
Pmax

Pmin

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10 11 12

t

(haứng thaựng)

H2-3. ẹo Thũ Phuù taỷi Haứng Thaựng

II. ĐỒ THỊ PHỤ TẢI ĐIỆN

Đồ thị phụ tải năm
Cho biết thời gian sử dụng công suất lớn nhất, nhỏ nhất hoặc trung bình của hộ tiêu
thụ, nhằm xác định công suất của máy biến áp, các thiết bị điện, đánh giá mức độ sử
dụng và tiêu hao điện năng.


II. ĐỒ THỊ PHỤ TẢI ĐIỆN


III. NHỮNG ĐỊNH NGHĨA
CƠ BẢN



Công suất định mức: Công suất thiết kế đảm bảo thiết bị vận hành liên tục, ổn định
với chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật cao nhất.



Phụ tải trung bình: Là một đặc trưng của phụ tải trong một khoảng thời gian. Tổng
của phụ tải trung bình là giới hạn của phụ tải tính toán.

AP
ptb =
t

qtb =

AQ
t


III. NHỮNG ĐỊNH NGHĨA
CƠ BẢN



Phụ tải cực đại: là phụ tải trung bình lớn nhất tính trong khỏang thời gian khá ngắn,
khoảng 5-20 phút. Dùng để kiểm tra tính chịu nhiệt của thiết bị.



Phụ tải đỉnh nhọn: là phụ tải cực đại xuất hiện từ 1-2s. Dùng để kiểm tra điều kiện
tự khởi động của động cơ, thiết bị bảo vệ.


III. NHỮNG ĐỊNH NGHĨA
CƠ BẢN



Phụ tải tính toán: Là phụ tải giả thiết không đổi lâu dài tương đương với phụ tải thực tế (thay đổi)
về phát nóng.
Hệ số sử dụng: Là tỷ số giữa phụ tải tác dụng trung bình và công su ất định mức của thiết bị.

n

n

ksd

Ptb
=
=
Pdm

∑P
i =1
n

tbi

∑P
i =1

dmi

k sd =

∑P

dmi

i =1

k sdi

n

∑P
i =1

dmi

Hệ số sử dụng nói lên mức độ sử dụng, mức độ khai
thác công suất của thiết bị điện trong một chu kỳ làm
việc. Hệ số sử dụng là một số liệu dùng để tính phụ tải
tính toán, nó được tra trong sổ tay kỹ thuật.


III. NHỮNG ĐỊNH NGHĨA
CƠ BẢN




Hệ số phụ tải: Là tỷ số giữa công suất thực tế của thiết bị với công suất định mức.
Hệ số nhu cầu: Là tỉ số giữa phụ tải tính toán và công suất định mức. Thường do kinh
nghiệm vận hành mà tổng kết lại.

knc

Ptt
=
=
Pdm

Ptt
n

∑P
i =1

dmi


III. NHỮNG ĐỊNH NGHĨA
CƠ BẢN



Số thiết bị hiệu quả nhq: Số thiết bị hiệu quả là số thiết bị có cùng công suất và chế độ
làm việc sao cho phụ tải bằng phụ tải tính toán của nhóm phụ tải thực tế (gồm có các
thiết bị có các chế độ làm việc và công suất khác nhau).

2



nhq =  ∑ Pdmi ÷
 i =1

n

n

∑P

i =1

2
dmi


III. NHỮNG ĐỊNH NGHĨA
CƠ BẢN

Khi số thiết bị trong nhóm nhiều, ta có thể xác định số
thiết bị hiệu quả như sau:
n

- Tính:

Pdm = ∑ Pdmi
i =1

1
Pdm max
2
là tổng công suất định mức ứng với n1 thiết bị.

- Gọi n1 là số thiết bị có công suất định mức ≥
- Gọi Pđm1

- Tính các tham số:

n* =
- Tra bảng:

- Tính:

n1
,
n

P* =

n*hq = F( n* ,P* )
nhq = n × n*hq

Pdm1
Pdm


III. NHỮNG ĐỊNH NGHĨA
CƠ BẢN
VÍ DỤ ÁP DỤNG
Xác định nhq của nhóm thiết bị làm việc dài hạn, có các công suất định mức sau: 4 máy 10 kW, 5 máy 7 kW, 4 máy 4,5 kW, 3 máy 2,8
kW, 20 máy 1 kW, hệ số sử dụng của nhóm thiết bị ksd=0,1.
GIẢI
Tổng công suất định mức của tòan nhóm:
Pđm = 4.10+ 5.7 + 4.4,5+3.2,8+20.1 = 121,4 kW
Số thiết bị có công suất định mức bằng hoặc lớn hơn nửa công suất định mức của thi ết b ị lớn nh ất:
n1= 4+5= 9
Tổng công suất định mức của n1 thiết bị trong nhóm:
Pđm1 = 4.10+ 5.7 = 75 kW
Tiến hành tra bảng ta được:

⇒

*
n hq = 0,56.

nhq= n*hp .n = 0,56. 36 = 20.

Nếu tính theo công thức chính xác thì kết quả nhq = 20.


III. NHỮNG ĐỊNH NGHĨA
CƠ BẢN



Hệ số cực đại: Là tỷ số giữa phụ tải tính toán và phụ tải trung bình trong khoảng thời
gian khảo sát.

kmax

Ptt
Ptt
=
=
Ptb k sd Pdm

Hệ số cực đại phụ thuộc số thiết bị hiệu quả và
hệ số sử dụng. Nên khi tính toán thường tra bảng
hay đường cong:

kmax = f ( nhq ,k sd )

IV. CÁC PHƯƠNG
PHÁP XÁC ĐỊNH PHỤ
TẢI TÍNH TOÁN
Mục đích của việc tính toán phụ tải điện:






- Chọn tiết diện dây dẫn của lưới cung cấp và phân phối điện.
- Chọn công suất và số lượng máy biến áp của trạm biến áp.
- Chọn các thiết bị đóng cắt và bảo vệ.
- Chọn dung lượng thiết bị bù,…


IV. CÁC PHƯƠNG
PHÁP XÁC ĐỊNH PHỤ
TẢI TÍNH TOÁN
4.1. Xác định phụ tải tính toán theo suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm

Mw0
Ptt =
Tmax
M
w0

số đơn vị sản phẩm được sản xuất ra trong năm.
suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm, kWh.

Tmax thời gian của ca sử dụng công suất lớn nhất, h.


IV. CÁC PHƯƠNG
PHÁP XÁC ĐỊNH PHỤ
TẢI TÍNH TOÁN
4.2. Xác định phụ tải tính toán theo công suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản xuất
Ptt = P0 . F
2
2
P0 : suất tiêu thụ điện trên 1m sản xuất, Kw/m .
2
F: diện tích sản xuất, m .



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, phụ tải chiếu sáng.


IV. CÁC PHƯƠNG
PHÁP XÁC ĐỊNH PHỤ
TẢI TÍNH TOÁN



4.3. Xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu

n

Ptt = k nc ∑ Pñi

n

Ptt = k nc ∑ Pñmi

i =1nh phần khác nhau thì ta có thể tính cosϕ
Nếu trong nhóm thiếit=b1 ị mà hệ số cos ϕ của các thà

theo công thức sau:

Qtt = Ptt tgϕ

S tt = Ptt2 + Qtt2 =

Ptt
cos ϕ

P1 cos ϕ1 + P2 cos ϕ2 + ... + Pn cos ϕn
cos ϕ =
P1 + P2 + ... + Pn


IV. CÁC PHƯƠNG
PHÁP XÁC ĐỊNH PHỤ
TẢI TÍNH TỐN

4.4. Xác đònh phụ tải theo hệ số cực đại và công suất đònh mức

n

Ptt = kmax k sd ∑ Pdmi
Khi nhq < 4 và n ≤ 3

i =1

n

Ptt = ∑ Pdmi
i =1

Khi nhq < 4 và n > 3
n

Ptt = ∑ kti Pdmi
i =1

kt = 0.9, cos ϕ = 0.8

kt = 0.75, cos ϕ = 0.7

Chế độ dài hạn
Chế độ ngắn hạn lặp lại


V. TÍNH MỘT SỐ PHỤ
TẢI ĐẶT BIỆT

5.1. Quy Đổi thiết bị một pha đ đ

Nếu tổng công suất của thiết bò một pha nhỏ hơn 15%
tổng công suất của thiết bò ba pha thì các thiết bò một
pha xem như là ba pha có công suất tương đương. Nếu
tổng công suất của thiết bò một pha lớn hơn 15% tổng
công suất của các thiết bò ba pha ở điểm xét thì các
thiết bò một pha quy đổi về ba pha được tính như sau.
Thiết bị nối điện áp pha:

Pdm = 3PdmTB ε

Thiết bị nối điện áp dây:

Pdm = 3PdmTB ε


V. TÍNH MỘT SỐ PHỤ
TẢI ĐẶT BIỆT

5.2. Tính phụ tải đỉnh nhọn




Phụ tải đỉnh nhọn là phụ tải cực đại xuất hiện trong khoảng 1-2 giây. Dòng điện đỉnh
nhọn xuất hiện khi động cơ khởi động, lò hồ quang hoặc máy hàn làm việc, …
Phụ tải đỉnh nhọn thường được tính dưới dạng dòng điện đỉnh nhọn Iđn . Chúng ta tính
Iđn để kiểm tra độ lệch điện áp, chọn các thiết bò bảo vệ, tính toán tự khởi động của động
cơ.

I dn = I mm = kmm I dm