Cung cấp điện Lê Minh Phương Chương 3-Phụ tải điện và các phương pháp tính toán

5/13/2014

Electrical Delivery
CHƯƠNG II

PHỤ TẢI ĐIỆN VÀ CÁC
PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN
PGS.TS Lê Minh Phương
Khoa Điện –Điện Tử
Trường ĐHBK TPHCM

TPHCM
2012

4

Electrical Delivery
3.1 Tổng quan
 Tính toán phụ tải điện là một phần quan trọng
nhất khi thiết kế hệ thống CCDCN với mục đích
 Xác định nhu cầu sử dụng điện
 Lựa chọn nguồn điện: MBA
 Lựa chọn thiết bị điện: dây dẫn, TB bảo vệ…
 Lựa chọn sơ đồ cung cấp điện
 Xác định phụ tải không chính xác, dẫn đến:
 Đầu tư ban đầu tăng
 Giảm độ tin cậy cung cấp điện
5

PGS.TS Le Minh Phuong

CuuDuongThanCong.com

/>
1


5/13/2014

Electrical Delivery
3.1 Tổng quan
 Công suất tính toán của nhóm phụ tải bao giờ
cũng nhỏ hơn tổng công suất định mức của chúng:
 TB có thể làm việc non tải
 Không đồng thời đạt công suất cực đại
 Phải tính đến độ nhấp nhô của đồ thị phụ tải

6

PGS.TS Le Minh Phuong

Electrical Delivery
3.2 Công suất định mức của thiết bị
Công suất định mức- Pđm: là công suất tiêu thụ của
thiết bị khi tải là định mức và thiết bị làm việc ở chế
độ dài hạn.
Công suất ghi trên tấm biển của thiết bị (do nơi chế
tạo cung cấp) được gọi là công suất lý lịch Pll

7

PGS.TS Le Minh Phuong

CuuDuongThanCong.com

/>
2


5/13/2014

Electrical Delivery
Động cơ điện: Công suất lý lịch là công suất phát
của động cơ trên trục động cơ (kW) – công suất cơ.

Pdm 

Pll


a

Pll - công suất lý lịch của động cơ
- hiệu suất của động cơ.
Máy biến áp hàn, các khí cụ điện:

pdm  s11 cos 11 a
8

PGS.TS Le Minh Phuong

Electrical Delivery
Các thiết bi khác như lò điện trở, bóng đèn :
Công suất tác dụng định mức Pđm của chúng chính
là công suất ghi trong lý lịch của máy hay ở đèn và
bằng công suất tiêu thụ từ lưới khi điện áp là định
mức.

Pdm  Pll a
 Nếu là máy liên hợp có truyền động nhiều
động cơ: nên hiểu là toàn bộ máy liên hợp trong
phân xưởng, công suất định mức của nó là tổng
công suất định mức của tất cả các động cơ điện của
máy liên hợp (tổ máy) và a=1;
9

PGS.TS Le Minh Phuong

CuuDuongThanCong.com

/>
3


5/13/2014

Electrical Delivery
3.2 Đồ thị phụ tải
 Đồ thị phụ tải điện là đường cong biểu diễn sự
thay đổi của dòng điện I(t), công suất tác dụng
P(t), công suất biểu kiến S(t), công suất phản

kháng Q(t). theo thời gian
 Tuy nhiên trong thực tế người ta thường sử dụng
đồ thị công suất tác dụng P(t)

10

PGS.TS Le Minh Phuong

Electrical Delivery
Phân loại đồ thị
Đồ thị riêng biệt: dùng để xác định phụ tải lớn: lò
cảm ứng, hệ truyền động lớn
Đồ thị nhóm: đồ thị tổng các nhóm thiết bị

11

PGS.TS Le Minh Phuong

CuuDuongThanCong.com

/>
4


5/13/2014

Electrical Delivery
Đồ thị phụ tải
Pdinh – Công suất đỉnh
Ptb – Công suất trung bình

Ptbbp – Công suất trung bình bình phương.
P30 – công suất cực đại nửa giờ

12

PGS.TS Le Minh Phuong

Electrical Delivery
Công suất trung bình Ptb:

ap

aQ 

t
t 
ptb2  qtb2 

itb 

3U dm

ptb 

1
1
pdt
q

qdt

tb
t 0
t 0

ptb 

ptb 

p1t1  p2t2  ... pntn
t1  t2  ...tn

q1t1  q2t2  ...qntn
t1  t2  ...tn

t

t

qtb 

; qtb 

13

PGS.TS Le Minh Phuong

CuuDuongThanCong.com

/>
5

5/13/2014

Electrical Delivery
Công suất trung bình bình phương Ptb:
 Dùng để tính tổn hao công suất trong các phần tử
lưới điện

ptbbp 

ptbbp 

itbbp 

1
T



T

0

p12t1  p22t 2  ...  pn2tn
t1  t 2  ...t n
2
2
ptbbp
 qtbbp

3U dm

1 T 2
q (t ) dt
T 0

qtbbp 

p 2 (t ) dt

qtbbp

q12t1  q22t2  ...  qn2tn

t1  t2  ...tn

itbbp 

1
T



T

0

i 2 (t ) dt

PGS.TS Le Minh Phuong

14

Electrical Delivery
Công suất đỉnh
 Công suất đỉnh Pđn - phụ tải cực đại tức thời xuất
hiện và tồn tại trong khoảng thời gian rất ngắn 1-2
giây.
 Dùng để kiểm tra độ dao động điện áp đánh giá
tổn hao điện áp trong mạng tiếp xúc kiểm tra điều
kiện tự khởi động của động cơ, tính dòng điện khởi
động của rơle bảo vệ dòng điện cực đại, lựa chọn
thiết bị bảo vệ.
 Không đủ thời gian phát nóng dây dẫn

15

PGS.TS Le Minh Phuong

CuuDuongThanCong.com

/>
6


5/13/2014

Electrical Delivery
Công suất cực đại trong khoảng thời gian T–

công suất tính toán
 Giá trị công suất lớn nhất tồn tại trong thời gian T–
công suất tính toán
 Công suất tính toán được định nghĩa là công suất
trung bình cực đại theo một khoảng thời gian xác định
T, trong khoảng thời gian này phụ tải tính toán làm
dây dẫn nóng lên tới nhiệt độ bằng nhiệt độ do phụ tải
thực tế gây ra.
 Dùng để lựa chọn các phần tử của hệ thống cung
cấp điện theo điều kiện phát nóng và tính tổn hao
công suất cực đại của chúng.
16

PGS.TS Le Minh Phuong

Electrical Delivery
 Bằng thực nghiệm người ta xác định khoảng thời
gian trung bình bằng 3 lần thời gian nung nóng dây
dẫn . Trong khoảng thời gian gian trung bình này độ
phát nóng của dây dẫn đạt tới 95% trị số xác lập.
 Theo nghiên cứu thực tế cho thấy  =10 phút. Vì
thế thời gian tính phụ tải trung bình cực đại là 30
phút.

17

PGS.TS Le Minh Phuong

CuuDuongThanCong.com

/>
7


5/13/2014

Electrical Delivery
Bài tập

18

PGS.TS Le Minh Phuong

Electrical Delivery
Đại lượng đặc trưng cho đồ thị phụ tải
1. Hệ số sử dụng: ksd, Ksd : Hệ số sử dụng của thiết
bị hoặc của nhóm thiết bị là tỷ số giữa công suất tác dụng
trung bình với công suất định mức của nó (quy về chế độ
làm việc dài hạn):
p
Đối với một thiết bị
k sd  tb
p dm

Hệ số này được xác định bằng phương pháp thực nghiệm
và được ghi vào các cột thời gian
ksd 

p1T1  p2T2  ...  piTi Asd


pdm (T1  T2  ...  Ti )
Adm

Asd - điện năng tiêu thụ của thiết bị trong thời gian khảo sát;
Adm - điện năng tiêu thụ của thiết bị trong thời gian khảo sát
ở khi tải là định mức
19

PGS.TS Le Minh Phuong

CuuDuongThanCong.com

/>
8


5/13/2014

Electrical Delivery
Đối với nhóm thiết bị:
n

K sd 

Ptb

Pdm

k

sdi

p dmi

K sd 

i 1

n

p

A
PT
1 1  P2T2  ...  PT
i i
 sd _ n hom
Pdm (T1  T2  ...  Ti ) Adm _ n hom

dmi

1

Asd_nhom – điện năng tiêu thụ của nhóm thiết bị
trong thời gian khảo sát;
Asd_nhom - điện năng tiêu thụ của nhóm thiết bị
trong thời gian khảo sát ở chế độ định mức.

20

PGS.TS Le Minh Phuong

Electrical Delivery
2. Hệ số cực đại: là tỷ số công suất tính toán với
công suất trung bình trong thời gian khảo sát
k max 

ptt
P
; K max  tt
ptb
Ptb

Hệ số cực đại là đại lượng tính phụ thuộc vào số
thiết bị hiệu quả và đặc trưng cho chế độ tiêu thụ
điện năng của nhóm hộ tiêu thụ đó. Hệ số cực đại
công suất tác dụng có thể coi một cách gần đúng
là hàm số của các hộ tiêu thụ hiệu quả và hệ số
trung bình Kmax=f(Ksd,nhq).

21

PGS.TS Le Minh Phuong

CuuDuongThanCong.com

/>
9

5/13/2014

Electrical Delivery
Trong tính toán thực tế quan hệ được biểu diễn
dưới dạng các đường cong tính toán. Có thể xác
định Kmax bằng cách:
1. Tính theo công thức
K max  1 

1,5
nhq

1  K sd
K sd

2. Xác định bằng cách tra bảng
3. Xác định bằng đường cong thực nghiệm

22

PGS.TS Le Minh Phuong

Electrical Delivery

23

PGS.TS Le Minh Phuong

CuuDuongThanCong.com

/>
10


5/13/2014

Electrical Delivery
Theo đường cong thực tế

24

PGS.TS Le Minh Phuong

Electrical Delivery
3. Số thiết bị hiệu quả nhq của nhóm thiết bị: là
số thiết bị quy đổi có công suất định mức, chế độ
làm việc như nhau và có tổng công suất tính toán
bằng tổng công suất tiêu thụ của các thiết bị thực
tế trong nhóm.
n hq

 n

  p dmi 
i 1

 n
2
 pdmi

2

i 1

25

PGS.TS Le Minh Phuong

CuuDuongThanCong.com

/>
11


5/13/2014

Electrical Delivery
Số thiết bị hiệu quả:
 Nếu tất cả các thiết bị của nhóm đều có công
suất định mức như nhau thì nhq=n
 Nếu Pmax<3Pmin và bỏ qua các phụ tải nhỏ
nhất với tổng công suất = 5%Pmax, thì nhq=n

26

PGS.TS Le Minh Phuong

Electrical Delivery
4. Hệ số nhu cầu Knc: Hệ số nhu cầu công suất tác
dụng là tỷ số giữa công suất tính toán với công suất

định mức (công suất đặt của nhóm hộ tiêu thụ )
K nc 

Ptt
P
P
P
P
 tt  tb  tb  tt  K sd  K max
Pdm Pdm Ptb Pdm Ptb

 Trong các tài liệu Knc =const: không hợp lý vì Kmax
=var
 Knc =const, khi nhq khá lớn Knc=(1.05…1,1)Ksd

27

PGS.TS Le Minh Phuong

CuuDuongThanCong.com

/>
12


5/13/2014

Electrical Delivery
4. Hệ số nhu cầu Knc:

29

PGS.TS Le Minh Phuong

Electrical Delivery
5. Hệ số hình dáng Khd : biểu diễn sự không đều
của đồ thị phụ tải và là tỷ số giá trị giữa công suất
trung bình bình phương với công suất trung bình
nó trong thời gian khảo sát , tức là
k hd 

ptb ,bp
ptb

K hd 

Ptb,bp
Ptb

Hệ số hình dáng đặc trưng sự không đều của đồ
thị phụ tải theo thời gian, giá trị nhỏ nhất của nó
lấy bằng 1.
Theo nghiên cứu thực nghiệm thì hệ số hình dáng
trong khoảng 1.02-1.15.
30

PGS.TS Le Minh Phuong

CuuDuongThanCong.com

/>
13


5/13/2014

Electrical Delivery
6. Hệ số đóng điện thiết bị: là tỷ số của thời gian
đóng điện và chu kỳ khảo sát .
t
ton
kd  on 
a
T ton  toff
7. Hệ số mang tải (hệ số phụ tải) kpt, Kpt là tỷ
số giữa công suất tác dụng thực tế tiêu thụ (tức là
phụ tải trung bình trong thời gian ton với công
suất định mức của nó.
pđong
p
k pt  thucte 

pdm
pdm

1
ton

T

 p(t )dt
0

pdm



A
p T
k
k
 tb  sd  sd
pdmton pdm ton kd
a
31

PGS.TS Le Minh Phuong

Electrical Delivery
8. Hệ số điền kín đồ thị: là tỷ số giữa công suất
trung bình với công suất cực đại trong thời gian khảo
sát. Nếu coi rằng Pmax =Ptt thì hệ số điền kín đồ
thị phụ tải là một đại lương nghịch đảo của hệ số cực
đại
K dk 

Ptb
1

Pmax K max

32

PGS.TS Le Minh Phuong

CuuDuongThanCong.com

/>
14


5/13/2014

Electrical Delivery
9. Hệ số đồng thời: Kđt - là tỷ số giữa công suất
tính toán tổng tại nút khảo sát của hệ thống cung cấp
điện với tổng các công suất tính toán của các nhóm
hộ tiêu thụ riêng biệt nối vào nút đó
K dt 

Ptt
n

p

tt ,i

1

Hệ số này cho ta biết các khả năng phụ tải cực đại

của các nhóm thiết bị trong nút xảy ra cùng một thời
gian. Nếu xảy ra trong cùng một thời gian thì Kđt=1.
Hệ số đồng thời của phân xưởng và nhà máy
33

PGS.TS Le Minh Phuong

Electrical Delivery
9. Hệ số đồng thời: Kđt
 Hệ số đồng thời của phân xưởng và nhà máy
0.85-1
 Khi tính đến hệ số này thì công suất tính toán giảm
đi
 Lưu ý: Phải lựa chọn sao cho phụ tải tính toán
tổng của nút đang xét không được nhỏ hơn phụ tải
trung bình nút đó

34

PGS.TS Le Minh Phuong

CuuDuongThanCong.com

/>
15


5/13/2014

Electrical Delivery

Bài tập

35

PGS.TS Le Minh Phuong

Electrical Delivery
Bài tập
Cho tủ động lực gồm 2 cần cẩu, mỗi cái có 3 động
cơ (4.5+13+15kW), a=0.25, và 1 thiết bị nâng hạ với
động cơ 10kW a=0.4
1. Xác định công suất định mức của từng thiết bị và
tủ
2. Xác định nhq
3. Xem phần xác định hệ số nhu cầu

36

PGS.TS Le Minh Phuong

CuuDuongThanCong.com

/>
16