BÀI GIẢNG CUNG CẤP ĐIỆN

1

Bài giảng cung cấp điện. Biên soạn: Trần Tấn Lợi
----------------------------------------------------------------------

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 Trần Tấn Lợi. Khi sử dụng cho các đối tợng khác nhau tác giả sẽ
có những thêm bớt cho phù hợp hơn.

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 hoạch 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:
Chơng II:
Chơng III:
Chơng IV:
Chơng V:
Chơng VI:
Chơng VII:
Chơng VIII:
Chơng IX:
Chơng X:
Chơng XI:
Chơng XII:

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

Chơng I
Những vấn đề chung về HT-CCĐ

2

93

9
31
36
56
83
108
133
144
166


2

Bài giảng cung cấp điện. Biên soạn: Trần Tấn Lợi
----------------------------------------------------------------------

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 l ợng 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 năngã).
+ 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
nớcã). 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

220 kV

110 kV

~

NMĐ1
10 kV

sản xuất & tryền tải
(phát dẫn điện)

10 kV

~

NMĐ2

35 kV

6; 10 kV

phân phối & cung
cấp điện năng
(CCĐ)

0,4 kV

HV. 01

Từ đó cho thấy lĩnh vực cung cấp điện có một ý nghĩa hẹp hơn
Định nghĩa: Hệ thống 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, nhằm giữ
vững chất lợng điện (u & f).
2- Các quá trình về điện xẩy ra rất nhanh. Chẳng hạn sóng điện từ lan truyền trong
dây dẫn với tốc độ rất lớn xấp sỉ tốc độ ánh sáng 300 000 km/s (quá trình ngắn
mạch, sóng sét lan truyền lan tuyền) Đóng cắt của các thiết bị bảo v.vã đều


Bài giảng cung cấp điện. Biên soạn: Trần Tấn Lợi

----------------------------------------------------------------------

3

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 dệtã). 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 các 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 đảm bảo 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 ã.Việc lựa
chọn PA CCĐ phải kết hợp với việc lựa chọn vị trí, công suất của nhà máy điện hoặc
trạm biến áp khu vực.
Phải quan tâm đến đặc điểm công nghệ của xí nghiệp, xem xét sự phát triển của xí
nghiệp trong kế hoạch tổng thể (xây dựng, kiến trúcã..). 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.vã 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 Udm và f
* Hộ dùng điện 3 pha Udm < 1000 V ; fdm = 50 Hz.
* Hộ dùng điện 3 pha Udm > 1000 V ; fdm = 50 Hz.
* Hộ dùng điện 1 pha Udm < 1000 V ; fdm = 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 nénã).
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 đóng 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.

4

Bài giảng cung cấp điện. Biên soạn: Trần Tấn Lợi
----------------------------------------------------------------------







Hộ loại I: Là hộ mà khi sự cố ngừng 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 lớnã).
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.vã
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 phơngã).
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 bằng 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 = 1ữ0,6).
3) Các TB. biến đổi.

Các động cơ truyền động máy gia công.
4) Lò và các thiết bị gia nhiệt.
5) Thiết bị hàn.
(Giải công suất; dạng ĐTPT; Giải U dm ; fdm ; cos ; Tmax ;đặc tính phụ tải; thuộc hộ tiêu
thụ loại 1; 2 hoặc 3ãã).
1.4 Các chỉ tiêu kỹ thuật trong CCĐ-XN:
Chỉ tiêu kỹ thuật của hệ thống CCĐ. đợc đánh giá bằng chất lợng điện năng cung cấp,
thông qua 3 chỉ tiêu cơ bản U; f; tính liên tục CCĐ.
*Tính liên tục 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 trên cơ sở
này ngời ta phân các hộ tiêu thụ thành 3 loại hộ mà trong thiết kế cần phải quán triệt 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
thống 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:
+ Mạng chiếu sáng:

[U%] = 5 %
Udm
[U%] = 2, 5 % Udm

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 %)Udm . 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 đ ợc mức độ kéo dài.
Khi đó chỉ tiêu đánh giá mức độ chất lợng điện áp là giá trị tích phân.


5

Bài giảng cung cấp điện. Biên soạn: Trần Tấn Lợi
---------------------------------------------------------------------T

U( t ) U dm
dt
U
dm
0



Trong đó:
U(t) - giá trị điện áp tại nút khảo sát ở thời điểm t.
T
- khoảng thời gian khảo sát.
Udm - 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 nằm trong phạm vi cho phép, đạt cực
đại.
Ngoài 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 đ ợc 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 c u 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.

~
Đ


Bài giảng cung cấp điện. Biên soạn: Trần Tấn Lợi
----------------------------------------------------------------------

13 Tụ điện bù.
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.

6


7

Bài giảng cung cấp điện. Biên soạn: Trần Tấn Lợi
----------------------------------------------------------------------

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 Ptt.
Nếu Ptt < Pthuc tê Thiết bị mau giảm tuổi thọ, có thể dẫn đến cháy nổ.
Nếu Ptt > Pthuc 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).


8

Bài giảng cung cấp điện. Biên soạn: Trần Tấn Lợi
----------------------------------------------------------------------

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.
Pđ

Đ

Pđm
m

Pd =

Pdm
dm

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 thể lấy Pd Pdm.
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 tiếp điện tơng đối).
Động cơ

'
Pdm

= Pdm . dm

Biến áp

'
Pdm
= Sdm . cos . dm

Trong đó:
Pdm Công suất định mức đã qui đổi về dm %.
Sdm; Pdm; cos ; dm % - Các tham số định mức ở lý lịch máy của TB.
b) Điện áp định mức:
Udm 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 khác 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

9

Bài giảng cung cấp điện. Biên soạn: Trần Tấn Lợi
----------------------------------------------------------------------

số (VD. động cơ ở lới 60 Hz muốn làm việc ở lới có tần số 50 Hz và Udm =380 V, thì điện
áp trớc đó của nó phải là 450ữ460 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).
+ Đồ thị phụ tải hàng ngày.
+ Đồ thị phụ tải háng tháng.
+ Đồ thị phụ tải hàng năm.

* Theo thời gian khảo sát

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:

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).
+ Biểu diễn theo bậc thang, ghi lại giá trị trung bình trong những khoảng nhất định
(HV-2c).
P

P

P

Pmax
0

24 t (giờ)

0

HV-2a

24

t (giờ)

0

HV-2b

24 t (giờ)

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 còn làm căn cứ để tính chọn thiết bị, tính điện năng tiêu
thụã
+ Các thông số đặc trng của đồ thị phụ tải hàng ngày:
1- Phụ tải cực đại
2- Hệ số công suất cực đại
tơng ứng với
3 - Điện năng tác dụng &
phản kháng ngày-đêm
4 Hệ số
tơng ứng với

Pmax ; Qmax
cosmax
tgmax = Qmax /Pmax
A [kWh]; Ar[kVArh].
Costb
tgtb = Ar/A


10

Bài giảng cung cấp điện. Biên soạn: Trần Tấn Lợi
----------------------------------------------------------------------

5 Hệ số điền kín của ĐTPT.

K dk =

A
24.Pmax

K dkr =

;

Ar
24.Qmax

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.
P

0

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.

2

4

6

8

10

12 tháng

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 mùa đông và vào mùa hạ).
P

P

Pmax
Pi
t2

t1
t1
mùa đông
0

A

mùa hè
24 t [giờ]

0

24 t [giờ]

Ti

0

Gọi: n1 số ngày mùa đông trong năm
n2 số ngày mùa hè trong năm

8760 [giờ]



Ti = (t1 + t1).n1 + t2.n2

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 trục thời gian.
2- Thời gian sử dụng công suất cực đại:
A
A
Tmax =
Tmax r = r
;
Pmax
Qmax

3 Hệ số công suất trung bình: Costb tơng ứng với tgtb
tg tb =

Ar
A

4 Hệ số điền kín đồ thị phụ tải:


Bài giảng cung cấp điện. Biên soạn: Trần Tấn Lợi
----------------------------------------------------------------------

K dk =

T
A
= max
8760 xPmax 8760

K dkr =

Ar
T
= max r
8760 xQmax 8760

11

Khái niêm về Tmax & :
Định nghĩa Tmax: Nếu giả thiết rằng ta luôn luôn sử dụng công suất cực đại, thì thời gian

cần thiết Tmax để cho phụ tải đó tiêu thụ đợc một lợng điện năng bằng lợng điện năng do
phụ tải thực tế (biến thiên) tiêu thụ trong một năm làm việc. T max đợc gọi là thời gian sử
dụng công suất lớn nhất.
Tmax 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 Tmax điển hình của
một số XN.
+ Tmax lớn đồ thị phụ tải càng bằng phẳng.
+ Tmax nhỏ đồ thị phụ tải ít bằng phẳng hơn.

P
Pmax

0

Tmax

8760 t

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


và Tmax 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 Tmax và cos

0,6
0,8
1
0

8760 Tmax

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
số không phụ thuộc vào sự biến đổi của công suất trong khoảng thời gian bằng
hằng số thời gian phát nóng của cuộn dây. Phụ tải có thể làm việc với đồ thị
phẳng với công suất không đổi trong thời gian làm việc (quạt gió, các lò điện
hoặc đồ thị phụtải không thay đổi trong thời gian làm việc.

hằng
3 lần
bằng
trởã)

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 %
t
t
% = d .100 = d .100
t0 + td
Tc
td thời gian đóng điện của TB.
t0 thời gian nghỉ.


12

Bài giảng cung cấp điện. Biên soạn: Trần Tấn Lợi
----------------------------------------------------------------------

Tc 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 các 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:
Pdm td = 3.Pdm fa
Pdm td - Công suất định mức tơng đơng (sang 3 pha).
Pdm fa Công suất định mức của phụ tải một pha.
+ Khi có 1 phụ tải 1 pha đấu vào điện áp dây.
Pdmtd = 3 .Pdmfa
+ Khi có nhiều phụ tải 1 pha đấu vào nhiều điện áp dây và pha khác nhau:
Pdmtd = 3.Pdmfa max

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
(Pdmfamax).
2.1 Các phơng pháp xác định phụ tải tính toán:
1) Khái niệm về phụ tải tính toán:
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.
Ptt = 3 .U dm I tt cos tt
Trong tính toán có thể cho phép lấy gần đúng cos tt = costb . Quan hệ giữa phụ tải tính
toán với các phụ tải khác nh sau:
Pma x Ptt Pqp Ptb
Trong đó:
T

Ptb


=

0

P ( t ).dt
T

T thời gian khảo sát.
P(t) - đồ thị phụ tải thực tế.


13

Bài giảng cung cấp điện. Biên soạn: Trần Tấn Lợi
----------------------------------------------------------------------

Pqp =

1
T

T



0

P 2 ( t ).dt

+ Sự phát nóng của dây dẫn là kết quả của sự tác dụng của phụ tải trong thời gian T. Ngời
ta nhận thấy rằng giá trị trung bình của phụ tải trong thời gian này 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.
Chính vì thế phụ tải tính toán Ptt 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 xác nhất cho sự thay đổi phát nóng
của dây dẫn trong khoảng đó.
+ Ngời ta thờng lấy:

P
Pmax2

Pmax1

Ptb2

Ptb1

Ttb = 3T0

T

t

T

T0 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.
KM Hệ số cực đại công suât tác dụng với khoảng thời gian trung bình T=30 phút (với P tt
và KM khi không có ký hiệu đặc biệt đợc hiểu là tính với T=30 phút).
a) Hệ số sử dụng công suât:: Ksd 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.
n

k sd

p
= tb ;
pdm

K sd

P
= tb =
Pdm

p
i =1

dmi

n

p
i =1

Có thể xác định theo điện năng:

.k sdi

dmj

A

Ar
A - điện năng tiêu thụ trong 1 ca theo đồ thị phụ tải.
Ar - điện năng tiêu thụ định mức.
K sd =

Tơng tự ta có:
n

k sdq

q
= tb ;
q dm

K sdq

Q
= tb =
Qdm

q
i =1

dmi

n

q
i =1

n

k sdI

i
= tb ;
i dm

K sdI

I
= tb =
I dm

.k sdqi

i
i =1

dmi

dmj

.k sdi

n

i
i =1

dmj

+ hệ số sử dụng các thiết bị riêng lẻ và các nhóm thiết bị đặc trng đợc xây dựng theo các
số liệu thống kê lâu dài và đợc cho trong các cẩm nang kỹ thuật.
b) Số thiết bị dùng điện có hiệu quả: nhq


14

Bài giảng cung cấp điện. Biên soạn: Trần Tấn Lợi
----------------------------------------------------------------------

Định nghĩa: là số thiết bị điện giả thiết có cùng công suất, 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 suất và chế độ làm việc
Công thức đầy đủ để tính số thiết bị dùng điện hiệu quả của nhóm có n thiết bị:
2

nhq

n

pdmi
i =1

= n
2
( pdmi )
i =1

pdmi 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 = nhq.
+ 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 nhq :
P
m = dm max 3 và Ksd 0,4
+ Khi
Pdm min
thực tế của nhóm nhq = n

Thì số thiết bị hiệu quả sẽ lấy bằng số thiết bị

+ Khi trong nhóm có n1 thiết bị dùng điện có tổng công suất định mức nhỏ hơn hoặc bằng
5 % tổng công suất định mức của toàn nhóm
n1

n

pdmi 5% pdmi

nhq = n n1

Ví dụ: Xác định số thiết bị hiệu quả của nhóm có chế độ làm việc dài hạn có số l ợng và
công suất nh sau: Hệ số sử dụng của toàn nhóm Ksd = 0,5
Số TB
10
5
6

5
2

Công suất
------

0,6
4,5
7
10
14

+ Tính bằng công thức đầy đủ:

kW
kW
kW
kW
kW

(10.0 ,6 + 5.4 ,5 + 6.7 + 5.10 + 2.14 ) 2

10 ,0 ,6 2 + 5.4 ,5 2 + 6.7 2 + 5.10 2 + 2.14 2

= 20

+ Tính gần đúng: vì nhóm có 10 thiết bị rất nhỏ (0,6 kW)
10x0,6= 6 kW < pdmx 5% = 148,5x5%= 7,4

nhq = n n1 = 28 10 = 18 kết quả này sai số 10%.

+ Khi m > 3 và Ksd 0,2 thì
n

nhq =

2. pdmi
i =1

Chú ý:

nếu tính ra nhq > n

pdm max

Thì sẽ lấy

nhq = n

Ví dụ: Nhóm có các thiết bị làm việc dài hạn. Hãy xác đinh số thiết bị hiệu quả của
nhóm; Ksd = 0,4


15

Bài giảng cung cấp điện. Biên soạn: Trần Tấn Lợi
----------------------------------------------------------------------

Số TB

Công suât

4
5
6
5
4
25
20

--------

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

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

n



nhq =

2 pdmi
i =1

Pdm max

=

297
29 ,7 30
20

+ Khi không có khả năng sử dụng các ph ơng 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
*
*
*
n hq = n.n hq
nhq = f ( n ; p * ) khi tra đợc n*hq
thì suy ra
Trong đó:
*
nhq
=

nhq

n1 - số thiết bị có công suất lớn hơn 1/2 công suất của
thiết bị có công suất lớn nhất trong nhóm.

n

n1
Pdm1 - Tổng công suất của n1 thiết bị.
n
Pdm - Tổng công suất định mức của tất cả TB.
Pdm1
*
p =
Pdm
Ví dụ: Xác định số TB. hiệu quả của nhóm TB. Nhóm có K sd = 0,1
n* =

Số TB
4
5
4
5
20

Công suât
------

10
7
4,5
2,8
1

kW
kW
kW

kW
kW

ấ

Giải: ta có m = 10/1 =10 với m = 10 ; Ksd = 0,1
không áp dụng đợc cách tính gần đúng.
n = 5 + 4 + 5 + 4 + 20 = 38
Pdm = 4x10 + 5x7 + 4x4,5 + 5x2,8 + 20x1 = 127 kW

Thiết bị có công suất lớn nhất là 10 kW

1/2. 10 = 5 kW

n1 = 4 + 5 = 9
P1 = 4x10 + 5x7 = 75 kW
n* = n1 / n = 9/38
p* = P1/Pdm = 75/127 Từ n* và p* Tra bảng ta tim đợc n*hq = 0,59
*
nhq = n.nhq = 38 x 0 ,56 = 21
+ 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:
n

nhq =

2 pdmi
1

3 Pdm max

n

p
1

dmi

- Tổng công suất của thiết bị một pha tại nút tính toán.

Pdmmax - Công suất định mức của thiết bị 1 pha lớn nhất.

(2.40)


16

Bài giảng cung cấp điện. Biên soạn: Trần Tấn Lợi
----------------------------------------------------------------------

c) Hệ số cực đại: KM

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

ptt
ptb

KM =

hoặc

Ptt
Ptb

kM và KM với từng thiết bị và với nhóm thiết bị. Công suất trung bình có thể tính theo
công thức sau:
T

Ptb


=

0

P ( t )dt
T

=

A
T

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:
K MI =

I tt
I tb

+ Hệ số cực đại liên quan đến 2 đại lợng quan trọng của đồ thị phụ tải là P tt và Ptb. 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 KM của nhiều tác giả khác
nhau.
+ Trong thực tế thờng KM đợc xây dựng theo quan hệ của n hq và ksd dới dạng đờng cong
hoặc dạng bảng tra KM = f(nhq ; ksd).
+ Cần nhớ rằng KM tra đợc trong các bảng tra thờng chỉ tơng ứng với thời gian tính toán là
30 phút. Trờng hợp khi tính Ptt với T>30 phút (với thiết bị lớn) thì K M sẽ phải tính qui đổi lại
theo công thức:
K MT = 1 +

KM
2T

KM - tra đợc trong bảng (T=30 phút).
T > 30 phút
d) Phụ tải tính táon phản kháng của nhón TB.: Qtt
Thờng chỉ đợc tính gần đúng nh sau:
+ Khi

nhq 10



+ Khi

nhq > 10

Qtt = 1,1 Qtb
Qtt = Qtb

Qtb - là công suất trung bình của nhóm phụ tải trong ca mang tải lớn nhất.
Qtb = Ksdq . Qdm hoặc Qtb = Ptb . tgtb
n

tgtb rút từ

cos tb =

p
i =1

dmi

. cos i

n

p
i =1

dmi


17

Bài giảng cung cấp điện. Biên soạn: Trần Tấn Lợi

----------------------------------------------------------------------

e) Nhữg trờng hợp riêng dùng phơng pháp đơn giản để tính Ptt:
+ Khi

nhq < 4 trờng hợp này không tra đợc KM theo đờng cong.

+ Nếu n 3



n

Ptt = pdmi
i =1

n

n

i =1

i =1

Qtt = q dmi = pdmi .tg i
+ Nếu

n>3

n

Ptt = pdmi .k ti
i =1

n

Qtt = q dmi .k tqi
i =1

kti và ktqi - 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;
cosdm = 0,8 , còn đối với TB. ngắn hạn lập lại Kt = 0,7 ; cosdm = 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 bơmã) K sd 0,6 ; Kdk 0,9 (hệ số điền kín đồ thị phụ
tải) có thể lấy KM = 1



Ptt = Ptb ;

Qtt = Qtb

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 Ksd 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)

Ptt tđ = 3.Ptb pha . KM = 3. Ksd . KM .Pdm pha

(2.49)

(2.49)

Khi nhq 10 Qtt tđ = 3.Qtb pha . 1,1 = 3,3.Ksdq .Qdm pha
= 3,3 Ksdp .Pdm pha .tg

Khi nhq > 10 Qtt tđ = 3Qtb pha = 3. Ksdq.Qdm pha = 3.Ksdp.Pdm pha .tg

Trong đó:
Ptb pha ; Qtb 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:
Ptb (A) = Ksd .PdmAB .p(AB)A + Ksd . Pdm AC . p(AC)A + Ksd .Pdm A0
Qtb (A) = Ksdq . QdmAB q(AB)A + Ksdq . QdmAC . q(AC)A + Ksdq .Qdm A0


18

Bài giảng cung cấp điện. Biên soạn: Trần Tấn Lợi
----------------------------------------------------------------------

Trong đó:
Ksd ; Ksdq - 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:
Ptb tđ = 3. Ptb pha
Qtb tđ = 3. Qtb pha
Sau đó

(pha có tải lớn nhất)

Ptt tđ = KM . Ptb tđ
Qtt tđ = Tính theo (2.49); (2.50)

Để tra đợc KM sẽ lấy Ksd của pha mang tải lớn nhất theo công thức sau:
K sd =

Pdn1

Ptbpha
+ Pdm 2
+ Pdm0
2

(2.55)

Trong đó:

Pdm0 - Tổng công suất định mức của phụ tải 1 pha đấu vào điện áp pha (của pha mang
tải lớn nhất).
Pdm1 ; Pdm2 - 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 ã) có thể xem KM =1
Ptttđ = Ptb td ; Qtt tđ = Qtbtđ

(2.54)

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

Ptt = KM

P

(2.55)

tbi
n

Khi

nhq 10

Qtt = 1,1 Qtbi

(2.56)

n

nhq > 10



Qtt =

Q

tbi

Stt = Ptt2 + Qtt2
Trong đó:

Ptbi =
Qtbi =

K

p

dmi

.k sdi

1

K

q
1

dmi

.k sdi

(2.57)
(2.58)

K số thiết bị trong nhóm thứ i
n số nhóm thiết bị đấu vào nút.
nhq số thiết bị hiệu quả của toàn bộ thiết bị đấu vào nút.
KM Hệ số cực đại của nút. Để tra đợc KM cần biết hệ số sử dụng của nút


19

Bài giảng cung cấp điện. Biên soạn: Trần Tấn Lợi
---------------------------------------------------------------------n

P

tbi

K sd =

(2.59)

n

P

dmi

+ 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.
n

m

Ptt = K M Ptbi + Ptbj
n

Khi

(2.60)

m

nhq 10

Qtt = 1,1 Qtbi + Qtbj

nhq > 10

Qtt = Qtbi + Qtbj

n

m

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 nớcã) 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:
Ptt = Khdp . Ptb

(2.70)

Qtt = Khdq .Qtb
Stt = Ptt2 + Qtt2
Khdp và Khdq - Hệ số hình dạng của đồ thị phụ tải tác dụng và phản kháng, đ ợc tính nh
sau:
pqp
Pqp
k hdp =
;
K hdp =
ptb
Ptb

q qp
Qqp
k hdq =
;
K hdq =
q tb
Qtb
Pqp ; Qqp - 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.

( A )
m

pi

K hdp = m .

1

2

(2.73)

Ap
Ap - Điện năng tác dụng tiêu thụ 1 ngày đêm.
Api - Điện năng tác dụng tiêu thụ trong khoảng T=T/m
T - Thời gian khảo sát, thờng lấy là 1 ngày đêm.

20

Bài giảng cung cấp điện. Biên soạn: Trần Tấn Lợi
----------------------------------------------------------------------

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)
Ptt = Knc . Pđ

(có thể lấy Pđ = Pđm)

Qtt = Ptt . tg
Ptt
cos
Knc 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:
Stt = Ptt2 + Qtt2 =

n

cos tb =

p

dmi

. cos

1

n

p

dmi

1

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

K nctb =

p

dmi

..k nci

1

n

p

dmi

1

+ 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

SttXN

K

K

= K dt . Ptti + Qtti
1

1


2

Kdt - 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
PTB =

M .a0
T

(2.76)

Sau đó lựa chọn hệ số cực đại tơng ứng với xí nghiệp hoặc PX
Ptt = KM . Ptb
Trờng hợp T = 1 năm


21

Bài giảng cung cấp điện. Biên soạn: Trần Tấn Lợi
----------------------------------------------------------------------

M .a0
(2.77)
Tmax
5) Xác định phụ tải tính toán theo xuất phụ tải trên đơn vị diện tích sản xuất:
Ptt = Pmax =

Theo phơng pháp này:
Ptt = p0.F

(2.78)

p0 - Xuất phụ tải tính toán trên 1 m2 diện tích sản suất [kW/m2].
F - Diện tích sản xuất đặt thiết bị [m2].
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).
Idn = Ikd (max) + (Ittnhom Ksd .Idm (max)

(2.79)

Ikd (max) - Dòng khởi động của động cơ có dòng khởi động lớn nhất trong nhóm máy
Ikd = kmm .Idm
kmm 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
Idm (max) - đòng định mức của động cơ đang khởi động, đã qui về %.
Itt - dòng tính toán của toàn nhóm TB.
+ Với một thiết bị:
Idn = Ikd = kmm.Idm
2.3 Phụ tải tính toán của toàn xí nghiệp:
+ Nguyên tắc:

~
B1

35 ữ220 kV
8

8

TPP

~

6 ữ 20 kV

7

7

+ PttXN phải đợc tính từ các TB điện
nguợc trở về phía nguồn.
+ Phải kể đến tổn thất trên đờng dây và
trong máy BA.

1

6 ữ 20 kV
5

5

1

5 5 5

1
2

4
B2

B2
Đ

2

4 0,2; 0,4; 0,6 kV
Đ

3

3

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

3

1
1
1

2

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 kt;
%; ksd ; cos ã).
Điếm 2: Với nhóm thiết bị làm việc ở chế
độ khác nhau Xác định Ptt bằng phơng

pháp số thiết bị hiệu quả.
Ptt = KM.Ptb
.

2

2

2

1 1 1

1 1 1 1 1 1

1 1 1

S2 = P2 + jQ2
1 1 1


22

Bài giảng cung cấp điện. Biên soạn: Trần Tấn Lợi
----------------------------------------------------------------------

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

.

.

S 3 = S2 + Sdd
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.
n

n

S4 = K dt ( P3 i + j Q3 i )
Kdt 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:

S5 = S4 + SB2

Điểm 6:

S6 = S5 + Sdd

Điểm 7:

S7 = Kdt (P6i +jQ6i)

Điểm 8:

S8 = S7 + SB1

Chú ý: S8 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.

SXN = S8 + SXN
Để xác định đợc SXN 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) là phụ tải điện tại t.
f(t) là hàm xác định P(t).

P(t) = f(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.


23

Bài giảng cung cấp điện. Biên soạn: Trần Tấn Lợi

----------------------------------------------------------------------

P(t) = a + b(t)

(2.82)

hoặc P(t) = P0 .(1+)t

P(t) = a.ebt

(2.83)

ở thời điểm bắt đầu khảo sát t0 = 0
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(tn).

P
Pn

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

t1 t2 t3 t4 t5

0

tn

t





( Pi P )( t i t )

r pt =

2
2
(2.84)






Pi P . t i t
Trong đó: Pi giá trị của phụ tải tại thời điểm ti quan sát đợc trong quá khứ.

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

P

( i=0 ; ã.. n-1).
n

t - giá trị trung bình của tất cả các ti .
P=



t

(i=0 ã.. n-1).
n
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 t0 =0; t1 =1; tn =n và ta
có:
t=

i

0 + 1 + 2 + .......... + n 1
n
rpt - 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 Pi theo số liệu thống kê và giá trị tơng
ứng theo (2.85) là nhỏ nhất.


t=

n 1

= ( pi a bt i ) 2 min (2.86)
i =0

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


24

Bài giảng cung cấp điện. Biên soạn: Trần Tấn Lợi
----------------------------------------------------------------------

n 1

= 2 ( Pi a bt i ) = 0
a
i =0
n 1

= 2 ( Pi a bt i )t i = 0
b

i =0

Ta có hệ phơng trình:
n 1

( P

a bt i ) = 0

( P

a bt i )t i = 0

i

i =0
n 1

i

i =0

(2.87)

Giải hệ (2.87) ta đợc:
n 1

b=

P t

i =0
n 1
i 0

2
i

nt

a=

;


2

n 1

P t t Pi t i

nP t

i i

t

n 1

i =0
n 1

2
i

t
i 0

2
i

i =0

2

nt

Từ đó ta có thể viết hệ số tơng quan (2.84) thành một dạng khác:
n 1

P t

r pt =

i =0

n 1

i i

2



nP t
n 1

2

( t n t )( Pi n P )
Sai số dự bào:

i =0

2
i

2

i =0



1
( t ) 2
.(1 + +
)%

n

2
(ti t )
Trong đó

= D

mà

D=

( p



i

2

P)

n
- Thời gian ở tơng lai cần dự báo phụ tải
+ Khi rpt < 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.ebt

(2.92)

P(t) = P0 (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 P0 + log (1+)
(2.95)
P0 - 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 rYt


25

Bài giảng cung cấp điện. Biên soạn: Trần Tấn Lợi
---------------------------------------------------------------------n 1



Yi t i n Y t

rYt =

i =0

2

n 1

2

( t i2 n t )( Yi 2 n Y )
i =0

Nếu rYt 0,75 thì ta có thể dự báo theo hàm mũ, lúc đó ta có:
A=

n 1

n 1

i =0

i =0

Y t i2 t t i Yi
n 1

t
i =0

nt

n 1

B=

Y t
i =0

n 1

i i

t
i =0

(2.98)

2

2
i

2
i

nY t

(2.99)

2

nt

Sau khi tính đợc A; B theo công thức trên với cơ số của log = 10 P0 = 10A ;

= 10B 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:


rPY =



( Pi P )(Yi Y )




( Pi P )2 . (Yi Y )2

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


S
P P = rPY = rPY . Y ( Y Y )
SP
Trong đó: SY va SP là sai số trung bình bình phơng của P và Y.

1
1
2
2
;
(
Y

Y
)
S
=
(
P

P
i
i )2
P
n
n
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.

SY2 =

m

2 =



i ( Pi P )2
i =1
n 1



( Pi P )2
i =0

Trong đó m - Số miền phân nhánh giá trị của phụ tải
i - Số điểm rơi vào phân nhánh j.