Cung cấp điện Lê Minh Phương Chương 1. Tổng quan hệ thống Cung cấp điện

5/13/2014

Ho Chi Minh City University of
Technology
PGS.TS Lê Minh Phương
Khoa Điện –Điện Tử
Trường Đại Học Bách Khoa
TP HỒ CHÍ MINH

Contact info:
Address: 268 Lý Thường Kiệt, P.14,Q.10, TP Hồ Chí Minh
Telephone: 84-08-38647256 (5722)
Mobile: 0988572177
E-mail: ;
1

Electrical Delivery

CUNG CẤP ĐIỆN
NHÀ MÁY CÔNG NGHIỆP
PGS.TS Lê Minh Phương
Khoa Điện –Điện Tử
Trường ĐHBK TPHCM

TPHCM
2012
2

CuuDuongThanCong.com

/>

1


5/13/2014

Contents – Nội dung
1. Tổng quan về Cung Cấp Điện
2. Phụ tải công nghiệp và các phương pháp
tính toán
3. Cấu trúc lưới điện hạ thế
4. Tính toán bảo vệ lưới điện hạ thế
5. Lựa chọn MBA
6. Bù công suất phản kháng
7. Phần mềm tính toán: Ecodial, Doc…

5/13/2014

3

PGS.TS Le Minh Phuong

Electrical Delivery
3.1 Các khái niệm cơ bản
 Hệ thống cung cấp điện: Tổ hợp các thiết bị và
khí cụ điện liên kết với nhau với chức năng cung cấp
năng lượng điện cho các hộ tiêu thụ điện.
 Hộ tiêu thụ điện: Là nhà máy công nghiệp, tổ
chức, các xưởng sản xuất, khu vực xây dựng, tòa
nhà, căn hộ, mà ở đó các thiết bị tiêu thụ điện kết
nối với lưới điện và sử dụng năng lượng điện.

 Thiết bị tiêu thụ điện: Là phần điện của thiết bị
công nghệ, có chức năng biến đổi năng lượng điện
thành các dạng năng lượng khác cơ năng, nhiệt
năng, quang năng, hóa năng
4

PGS.TS Le Minh Phuong

CuuDuongThanCong.com

/>
2


5/13/2014

Energy saving
Tổn thất trong hệ thống điện

Đường dây 220500kV

Trạm tăng áp
11/220-500kV

Trạm hạ áp
220-500/110kV
Đường dây 22kV
-Tổnhạ
thất
Trạm

ápCu MBA 110/22kV Đường dây 110kV
-Tổnquang
thất Cu
-Tổn
thất vầng
MBA
22/0,4kV
-Tổn thất Fe

Đường dây 0,4Kv

Đường đến khách hàng

Saturday,
February 15,
2014

PGS.TS Le Minh Phuong

5

Electrical Delivery
3.1 Các khái niệm cơ bản
 Trạm biến áp: Tổ hợp các thiết bị điện có nhiệm
vụ biến đổi năng lượng điện cấp điện áp này thành
năng lượng điện cấp điện áp khác từ máy biến áp,
Bao gồm trạm tăng áp, trạm hạ áp..
 Đường dây dẫn điện: Hệ thống dây dẫn hay cáp
có nhiệm vụ chuyển tải năng lượng .
 Trạm phân phối: Có chức năng tiếp nhận và

phân phối năng lượng điện.
 Hệ thống bù công suất phản kháng: cung cấp
công suất phản kháng có tính dung cho lưới điện
6

PGS.TS Le Minh Phuong

CuuDuongThanCong.com

/>
3


5/13/2014

Energy saving
MBA 22/0,4kV
-Tổn thất Cu
-Tổn thất Fe

Đường dây 0,4kV
(4%)
-Tổn thất Cu

Lưới điện sinh hoạt

Đường đến khách hàng
(0,375)
-Tổn thất Cu

Saturday,
February 15,
2014

PGS.TS Le Minh Phuong

7

Energy saving
Hệ thống điện công nghiệp

Saturday,
February 15,
2014

CuuDuongThanCong.com

PGS.TS Le Minh Phuong

8

/>
4


5/13/2014

Energy saving
1.
2.

3.
4.
5.

Saturday,
February 15,
2014

Các nhà máy điện
Trạm tăng, giảm áp
Đường dây
Các nhà máy công nghiệp
Hình ảnh ký hiệu sơ đồ nguyên lý các thiết bị

PGS.TS Le Minh Phuong

9

Energy saving
Tìm hiểu về hệ thống điện và máy công nghệ, quá
trình công nghệ
1. Nhà máy gỗ
2. Nhà máy may
3. Nhà máy dệt
4. Nhà máy chế biến thủy sản
5. Nhà máy bia
6. Nhà máy sản xuất nước ngọt
7. …..

Saturday,

February 15,
2014

CuuDuongThanCong.com

PGS.TS Le Minh Phuong

1
0

/>
5


5/13/2014

Electrical Delivery
3.2 Đặc điểm CCD nhà máy công nghiệp
Ngành điện đảm bảo sự tồn tại các ngành công
nghiệp và có một số đặc thù:
a) Quá trình sản xuất, truyền tải, phân phối và tiêu
thụ năng lượng điện xảy ra cùng một thời điểm Vì
vậy luôn phải đảm bảo đẳng thức:
Pp  Ptai  Ptd  P
Q p  Qtai  Qtd  Q

b) Quá trình quá độ xảy ra nhanh (vài mili giây) như
ngắn mạch, đóng, ngắt, nguồn, thay đổi tải hay mất
ổn định hệ thống
11

PGS.TS Le Minh Phuong

Electrical Delivery
3.2 Đặc điểm CCD nhà máy công nghiệp
c) Đảm bảo cung cấp năng lượng điện cho tất cả
các ngành nghề công nông nghiệp bằng cách biến
đổi thành các dạng năng lượng khác

12

PGS.TS Le Minh Phuong

CuuDuongThanCong.com

/>
6


5/13/2014

Electrical Delivery
Yêu cầu đối với hệ thống cung cấp điện
1. Đặc điểm 1 phải được thực hiện tại mọi tầng
CCD
2. Do quá trình quá độ xảy ra rất nhanh nên hệ
thống CCD phải trang bị những thiết bị tự động với
chức năng đảm bảo truyền tải đầy đủ năng lượng từ
nguồn đến tải.
3. Mỗi ngành công nghiệp là khác nhau nên giải

pháp thiết kế hệ thống cung cấp điện là khác nhau
4. Công nghệ hiện đại phát triển liên tục → thiết bị
công nghệ luôn thay đổi → hệ thống CCD phải linh
hoạt.
13

PGS.TS Le Minh Phuong

Electrical Delivery
Yêu cầu đối với hệ thống cung cấp điện
5. Giảm mức tiêu thụ điện năng ở giai đoạn thiết kế
là với mục tiêu cho phép giảm chi phí sản xuất, do
điện năng là một phần trong giá thành của sản
phẩm, ví dụ trong ngành chế tạo máy 2-3%, trong
ngành luyện kim 20-35%.

14

PGS.TS Le Minh Phuong

CuuDuongThanCong.com

/>
7


5/13/2014

Electrical Delivery
3.3 Hệ thống cung cấp điện hiện đại phải đảm bảo

 Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện phù hợp với loại
hộ tiêu thụ điện (loại I,II,III)
 Đảm bảo chất lượng điện năng theo tiêu chuẩn
ngành điện (điện áp 5%; tần số 0.5Hz; THD
<6%)
 Đảm bảo an toàn cho kỹ thuật viên điện cũng như
công nhân vận hành trong nhà máy
 Linh hoạt trong việc thay đổi sơ đồ cung cấp điện
khi cần thiết thay đổi quá trình sản xuất.
 Không gây tổn hại đến môi trường xung quanh
15

PGS.TS Le Minh Phuong

Electrical Delivery
3.4 Đặc điểm của phụ tải điện công nghiệp
 Thiết bị tiêu thụ điện được hệ thống hóa theo đặc
tính kỹ thuật như chức năng sản xuất, chế độ làm
việc, dạng dòng điện, công suất, điện áp, yêu cầu về
độ tin cậy, độ ổn định vị trí các thiết bị tiêu thụ điện
 Khi thiết kế hệ thống CCD thường hệ thống hóa
theo yêu cầu về độ tin cậy, công suất, điện áp, dạng
dòng điện và chế độ làm việc

16

PGS.TS Le Minh Phuong

CuuDuongThanCong.com

/>
8


5/13/2014

Electrical Delivery
Phân loại yêu cầu độ tin cậy cung cấp điện:
Hộ tiêu thụ điện loại I:
 Là những hộ tiêu thụ không cho phép mất điện, nếu mất
điện sẽ ảnh hưởng đến tính mạng của con người, gây tác
hại lớn về chính trị, kinh tế, làm rối loạn quá trình công nghệ
phức tạp, hư hỏng thiết bị sản xuất trong yếu, hư hỏng sản
phẩm hàng loạt.
 Ví dụ: bệnh viện, các hệ thống rada, trung tâm truyền hình,
nhà máy luyện gang thép, hệ thống thông gió cho khu hầm
lò, nồi hơi xử lý, máy bơm hệ thống cung cấp nước, hệ
thống nước thải.
 Trong nhóm này phân ra nhóm phụ tải đặc biệt, ví dụ trong
luyện kim màu – động cơ bơm nước làm mát lò nấu kim
loại, hệ thống khử khí trong trạm đốt nóng không khí…
17

PGS.TS Le Minh Phuong

Electrical Delivery
Yêu cầu của hộ tiêu thụ điện loại I:
 Phải được cung cấp điện với độ tin cậy cao, sử
dụng đường dây kép dẫn điện, từ hai nguồn khác
nhau trở lên, hoặc đặt máy phát điện dự phòng (pic)

 Mỗi thanh cái được cấp nguồn riêng biệt.
 Thanh cái liên kết với nhau qua máy cắt phân
đoạn.
 Thời gian mất điện được coi bằng thời gian tự
động đóng nguồn dự trữ.

18

PGS.TS Le Minh Phuong

CuuDuongThanCong.com

/>
9


5/13/2014

Electrical Delivery
Hộ tiêu thụ điện loại II:
 Là các hộ tiêu thụ khi mất điện gây thiệt hại về
kinh tế như ảnh hưởng lớn đến sản lượng hoặc gây
ra phế phẩm, ảnh hưởng đến kế hoạch sản xuất,
giao thông trở ngại, lãng phí sức lao động…
 Ví dụ: Hệ thống đèn giao thông, nhà máy sợi, nhà
máy dệt, nhà máy nhựa..

19

PGS.TS Le Minh Phuong

Electrical Delivery
Yêu cầu của hộ tiêu thụ điện loại II:
 Việc quyết định sử dụng đường dây kép dẫn điện,
hay hai nguồn khác nhau trở lên, hoặc đặt máy phát
điện dự phòng phụ thuộc vào so sánh về mặt kinh
tế.
 Thời gian mất điện được coi bằng thời gian đóng
nguồn dự phòng bằng tay do người trực thực hiện

20

PGS.TS Le Minh Phuong

CuuDuongThanCong.com

/>
10


5/13/2014

Electrical Delivery
Phụ tải điện loại III:
 Là những phụ tải còn lại, hộ tiêu thụ này cho phép
cung cấp điện với độ tin cậy thấp hơn.
 Ví dụ: các xưởng phụ trợ, các xưởng sản xuất
không phải dây truyền…

21

PGS.TS Le Minh Phuong

Electrical Delivery
Yêu cầu của hộ tiêu thụ điện loại III:
 Chỉ cần một nguồn cung cấp điện và đường dây 1
lộ là đủ. Tuy nhiên phải đảm bảo mất điện không
quá 1 ngày đêm.
 Hộ loại 3 là những hộ đựơc cung cấp điện với
mức độ tin cậy thấp và cho phép mất điện trong thời
gian sửa chữa, thay thế thiết bị sự cố.

22

PGS.TS Le Minh Phuong

CuuDuongThanCong.com

/>
11


5/13/2014

Electrical Delivery
Phân loại theo chế độ làm việc:
 Chế độ làm việc dài hạn: phụ tải làm việc trong
khoảng thời dài mà nhiệt độ các phần tử trong
thiết bị không vượt quá nhiệt độ cho phép
 Ví dụ: hệ truyền động của các máy công nghệ

chính máy bơm, máy nén khí, thiết bị vận tải băng
truyền, phụ tải chiếu sáng.

23

PGS.TS Le Minh Phuong

Electrical Delivery
 Chế độ làm việc ngắn hạn: thời gian làm việc
không đủ để cho nhiệt độ của thiết bị đạt giá trị ổn
định. Thời gian nghỉ khá lớn đủ để nhiệt độ thiết bị
giảm về nhiệt độ môi trường:
 Ví dụ: Hệ truyền động của các thiết bị phụ trợ,
thiết bị gia công cơ khí, van thủy lực…

24

PGS.TS Le Minh Phuong

CuuDuongThanCong.com

/>
12


5/13/2014

Electrical Delivery
 Chế độ làm việc ngắn hạn lặp lại: Thời gian làm
việc xen kẽ thời gian nghỉ và tổng thời gian đó không

quá 10 phút. Trong đó nhiệt độ không tăng quá mức
cho phép và cũng không giảm đến nhiệt độ môi
trường.
 Ví dụ: thiết bị nâng hạ, thang máy, cần cẩu, thiết
bị hàn
 Giá trị a tiêu chuẩn 0.15, 0.25, 0.4,0.6 cho các
thiết bị nâng hạ
a

ton
t
 on
ton  toff T
25

PGS.TS Le Minh Phuong

Electrical Delivery
Phân loại theo công suất:
 Hộ tiêu thụ lớn: ≥75MW
 Hộ tiêu thụ trung bình: 5-75MW
 Hộ tiêu thụ nhỏ: ≤5MW

26

PGS.TS Le Minh Phuong

CuuDuongThanCong.com

/>

13


5/13/2014

Electrical Delivery
Phân loại theo dòng điện:
 Hộ tiêu thụ lưới AC 50Hz: phần lớn
 Hộ tiêu thụ lưới AC khác 50Hz:
• Tần số cao hơn 50Hz dùng trong các hệ thống
nhiệt rèn và dập kim loại cũng như động cơ
trong nhà máy gỗ, may mặc.
• Tần số dưới 50Hz dùng trong vận tải, lò cảm
ứng, thiết bị trộn chất lỏng
 Hộ tiêu thụ lưới DC
• Dùng trong hệ thống mạ và điện phân kim loại
27

PGS.TS Le Minh Phuong

Electrical Delivery
3.5 Các thiết bị tiêu thụ điện:
 Động cơ không đồng bộ
 Động cơ đồng bộ
 Các bộ biến đổi công suất (AC/DC,AC/AC)
 Các thiết bị điện công nghệ
 Hệ thống chiếu sáng

28

PGS.TS Le Minh Phuong

CuuDuongThanCong.com

/>
14


5/13/2014

Electrical Delivery
Động cơ không đồng bộ:
U1

I 2' 
,
2

2


r 
 r1    ( x1  x 2, ) 2

s 

3U 12
M 

r2,

s



r,
 0 ( r1  2 ) 2  ( x1  x 2, ) 2 
s



I1  ( I m  I 2' sin  2 ) 2  ( I 2' cos 2 ) 2  I m2  I 2'2  2 I m I 2' sin  2
sin 2 

x1  x2,
2


r2, 
, 2
 r1  s   ( x1  x2 )



r1 
cos2 

PGS.TS Le Minh Phuong

r2,
s

2


r2, 
, 2
 r1    ( x1  x2 )
s



29

Electrical Delivery
Động cơ không đồng bộ:
- Khi khởi động: =0;s=1, I’2 tăng nhiều lần so với
dòng điện định mức (5-10)Idm, ngược lại mô men
khởi động lại giảm (0.4-0.7), PF=0.2-0.4
sin2 , cos2 →I’2cos 2 →M, I’2sin 2 :
tiêu thụ nhiều công suất phản kháng từ lưới
- Khi tăng tốc độ ;s →sdm (0.02-0.05): sin2 ,
cos2 →I’2cos 2 →M

30

PGS.TS Le Minh Phuong

CuuDuongThanCong.com

/>

15


5/13/2014

Electrical Delivery
Động cơ đồng bộ:
E – sức điện động cơ
U – điện áp lưới
X – điện kháng cuộn dây
 - góc lệch từ thông rotor và stator
Công suất phản kháng có 2 thành phần, nếu phần
1>phần 2: chế độ quá kích từ, ngược lại: chế độ kích
từ non.

31

PGS.TS Le Minh Phuong

Electrical Delivery
Động cơ đồng bộ:
Điện áp lưới ảnh hưởng đến
chế độ làm việc của động cơ.
Giả thiết công suất không
đổi, điện áp giảm động cơ
chuyển từ đặc tính 1 sang 2.
góc lệch  tăng làm giảm độ
ổn định

32

PGS.TS Le Minh Phuong

CuuDuongThanCong.com

/>
16


5/13/2014

Electrical Delivery
Động cơ đồng bộ:
1- chế độ không tải quá kích,
giả thiết U giảm E=const, vector
IX tăng
Công suất phản kháng trả về
lưới. cos1, thành phần Q1
giảm chậm hơn thành phần Q2
2-3 chế độ có tải quá kích , giả thiết U giảm E=const,
vector, cos giảm thành phần Q1 giảm nhanh hơn
thành phần Q2, tổng công suất phản kháng giảm
33

PGS.TS Le Minh Phuong

Electrical Delivery
Động cơ đồng bộ:
4- chế độ có tải và non kích từ:
Động cơ ở chế độ mất ổn định

34

PGS.TS Le Minh Phuong

CuuDuongThanCong.com

/>
17


5/13/2014

Electrical Delivery
Các thiết bị công nghệ:
 Thiết bị nhiệt, hàn, mạ và chiếu sáng chiếm 1/3
tổng phụ tải toàn nhà máy.
 Thiết bị nhiệt điện của nhà máy theo nguyên lý đốt
nóng được chia ra những nhóm sau: lò hồ quang
dùng để luyện kim loại thường và kim loại màu. Lò
cảm ứng dùng để luyện và gia công nhiệt kim loại
cũng như hợp kim. Lò điện trở và thiết bị hàn

35

PGS.TS Le Minh Phuong

Electrical Delivery
 Thiết bị hàn: hàn hồ quang và hàn tiếp điểm.
Nguồn cấp cho thiết bị hàn thường là DC điện áp 3032V qua bộ AC-DC với nguồn AC 220-380V.

 Thiết bị hàn nguồn xoay chiều thường là 1 pha.
Làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại. Hệ số công suất
thấp 0,3-0,45 (hàn hồ quang) và 0,4-0,7 (hàn tiếp
điểm)
 Thiết bị điện hóa và thiết bị điện phân: nguồn DC
từ AC-DC. Hệ số công suất 0,8-0,9. Thiết bị này đòi
hỏi phải có hai nguồn cung cấp. Công suất của thiết
bị 100-130MW
36

PGS.TS Le Minh Phuong

CuuDuongThanCong.com

/>
18


5/13/2014

Electrical Delivery
 Thiết bị tạo tĩnh điện trường: nguồn của các thiết
bị này là AC điện áp 380V. Công suất đến 100kW
 Các bộ biến đổi công suất: dùng để biến đổi điện
AC tần số công nghiệp thành DC hay AC tần số
khác. Hệ số công suất của chúng trong khoảng
0,7-0,8.
 Thiết bị cầm tay: máy khoan, máy vặn ốc, máy cắt,
cưa …Công suất 0,27-1,6kW.

37

PGS.TS Le Minh Phuong

Electrical Delivery
Hệ thống chiếu sáng
 Lựa chọn hệ thống chiếu sáng
 Lựa chọn độ rọi chuẩn
 Lựa chọn nguồn sáng
 Lựa chọn chóa và vị trí lắp đặt
 Tính toán phần điện hệ thống chiếu sáng
 Đánh giá chất lượng chiếu sáng

38

PGS.TS Le Minh Phuong

CuuDuongThanCong.com

/>
19


5/13/2014

Electrical Delivery
Tính toán phần điện hệ thống chiếu sáng
 Lựa chọn điện áp hệ thống: 1 pha 220V,50Hz
 Lựa chọn sơ đồ cung cấp điện.
 Lựa chọn loại cáp và cách đi dây

 Lựa chọn tiết diện dây dẫn và kiểm tra sụt áp
 Lựa chọn thiết bị bảo vệ và điều khiển
Trong hệ thống chiếu sáng:
 Dòng điện đều, không có dòng khởi động
 PF của đèn nung sáng là 1, đèn huỳnh quang 0.60.8
39

PGS.TS Le Minh Phuong

Power Electronics



For our future
THANK YOU
FOR YOUR ATTENTION

40

5/13/2014

CuuDuongThanCong.com

/>
20