Chương 2: Phụ tải điện

<span class='text_page_counter'>(1)</span><div class='page_container' data-page=1>

<b>Chương 2</b>

<b>Phụ tải điện</b>

</div>
<span class='text_page_counter'>(2)</span><div class='page_container' data-page=2>

<b>2.1 Định nghĩa, phân loại</b>

• <b>_{Định nghĩa: Phụ tải điện là đại lượng đặc trưng cho công suất tiêu}</b>
thụ của các thiết bị điện hoặc các hộ tiêu thụ điện năng.

</div>
<span class='text_page_counter'>(3)</span><div class='page_container' data-page=3>

<b>2.2 Đồ thị phụ tải</b>

• <b>_{Đồ thị phụ tải hàng ngày}</b>
1 - Phụ tải thực tế

2 - Phụ tải tương lai
3 - Phụ tải ngày nghỉ

• <b>_{Đồ thị phụ tải hàng năm}</b>
- Điện năng tiêu thụ

- Thời gian sử dụng công suất lớn nhất Tmax

- _{Chọn dung lượng máy biến áp}
- Chọn thiết bị điện

- _{Đánh giá mức độ sử dụng điện}
- Tiêu hao điện năng

%

80
60

40
20

giờ
24
20

16
12

8
4

0

3
2
1

</div>
<span class='text_page_counter'>(4)</span><div class='page_container' data-page=4>

<b>2.3 Các hệ số đặc trưng cho thiết bị tiêu thụ điện</b>

• <b>_{Cơng suất định mức:}</b>

Cơng suất đặt của động cơ được tính như sau:

Pđ - cơng suất đặt của động cơ.

Pđm - công suất định mức của động cơ.

đc - hiệu suất định mức của động cơ.

Đối với các thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại, công thức quy
đổi như sau:

- Đối với động cơ điện:
- Đối với hàn:

Hệ số tiếp điện ε% = 15, 25, 40, 60%

<i>dc</i>
<i>dm</i>
<i>d</i>

<i>P</i>
<i>P</i>




đm
đm

đ P

P  

đm
đm

đ S cos

</div>
<span class='text_page_counter'>(5)</span><div class='page_container' data-page=5>

<b>2.3 Các hệ số đặc trưng cho thiết bị tiêu thụ điện</b>

• <b>_{Phụ tải trung bình:}</b>

- Phụ tải trung bình là một đặc trưng tĩnh của phụ tải trong một
khoảng thời gian:

- _{Phụ tải trung bình tính theo dịng điện}

- _{Phụ tải trung bình là một số liệu quan trọng để xác định phụ tải tính}
tốn và tính tổn hao điện năng.

t
dt
.
P
P

t

0
tb





t
dt
.

Q
Q

t

0
tb





<i>dm</i>
<i>tb</i>
<i>tb</i>

<i>tb</i>

<i>U</i>
<i>Q</i>
<i>P</i>

<i>I</i>

.
3

2
2

</div>
<span class='text_page_counter'>(6)</span><div class='page_container' data-page=6>

<b>2.3 Các hệ số đặc trưng cho thiết bị tiêu thụ điện</b>

• <b>_{Phụ tải trung bình bình phương:}</b>

- Cơng suất trung bình bình phương Ptbbp là công suất sau khoảng

thời gian bất kỳ và được xác định theo biểu thức:

- Dịng điện trung bình bình phương:





t

0
2

tbbp P dt

T
1

P 

_

t

0
2

tbbp Q dt

T
1
Q



cos

.

dm
tbbp
tbbp

.U

3

</div>
<span class='text_page_counter'>(7)</span><div class='page_container' data-page=7>

<b>2.3 Các hệ số đặc trưng cho thiết bị tiêu thụ điện</b>

• <b>Phụ tải cực đại Pmax</b> là phụ tải trung bình lớn nhất tính trong

khoảng thời gian tương đối ngắn (thường lấy trong khoảng thời
gian từ 10÷30 phút).

- Phụ tải cực đại để tính tốn tổn thất công suất lớn nhất và để chọn
các thiết bị điện, chọn dây dẫn và dây cáp theo mật độ dịng điện
kinh tế.

• <b>Phụ tải đỉnh nhọn Pđn là phụ tải cực đại kéo dài trong khoảng thời </b>

gian từ 1-2 giây.

- _{Đối với một động cơ, dịng điện đỉnh nhọn chính là dịng mở máy:}

k - bội số mở máy của động cơ

đm
mm

mm

đn

I

k

I.

</div>
<span class='text_page_counter'>(8)</span><div class='page_container' data-page=8>

<b>2.3 Các hệ số đặc trưng cho thiết bị tiêu thụ điện</b>

+ Đối với động cơ điện khơng đồng bộ rơto lồng sóc kmm = 5÷7.

+ Đối với động cơ điện một chiều hoặc động cơ không đồng bộ rơto
dây quấn thì kmm = 2,5.

+ Đối với máy biến áp và lò điện hồ quang kmm ≥ 3.

- _{Đối với một nhóm máy dịng điện đỉnh nhọn xuất hiện khi máy có}
dịng điện mở máy lớn nhất trong nhóm mở máy cịn các máy khác
làm việc bình thường.

Do đó cơng thức tính:

Imm(max) - là dòng điện mở máy lớn nhất trong các dòng điện mở

máy của các động cơ trong nhóm.

I - dịng điện tính tốn của nhóm máy.

)
.

( _(max)

(max) <i>tt</i> <i>sd</i> <i>dm</i>

<i>mm</i>

<i>ñn</i> <i>I</i> <i>I</i> <i>k</i> <i>I</i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(9)</span><div class='page_container' data-page=9>

<b>2.3 Các hệ số đặc trưng cho thiết bị tiêu thụ điện</b>

ksd - hệ số sử dụng của động cơ có dịng mở máy lớn nhất.

Iđm(max) - dịng điện định mức của động cơ có dịng điện mở máy lớn

nhất đã quy đổi về chế độ làm việc dài hạn.

- _{Phụ tải đỉnh nhọn được dùng để kiểm tra độ dao động điện áp,}
kiểm tra điều kiện tự khởi động của động cơ, chọn dây chảy cầu chì
và tính dịng khởi động của rơle bảo vệ.

• <b>_{Phụ tải tính tốn: là phụ tải giả thiết lâu dài không đổi của các}</b>

phần tử trong hệ thống cung cấp điện, tương đương với phụ tải thực
tế biến đổi theo điều kiện tác dụng nhiệt nặng nề nhất.

max
tt

tb

P

P

</div>
<span class='text_page_counter'>(10)</span><div class='page_container' data-page=10>

<b>2.3 Các hệ số đặc trưng cho thiết bị tiêu thụ điện</b>

• <b>Hệ số sử dụng ksd ≤ 1: Hệ số sử dụng k</b>sd là tỷ số giữa phụ tải tác

dụng trung bình với cơng suất đặt trong một khoảng thời gian xem
xét (giờ, ca, hoặc ngày đêm...). Thời gian xem xét này được gọi là
một chu kỳ xem xét tck.

- Đối với một thiết bị:

- _{Đối với một nhóm thiết bị}
- _{Nếu có đồ thị phụ tải}

đm
tb
sd
p
p
k 









 _n
1
i
đmi
n
1
i
tbi
đm
tb
sd
p
p
P
P
k



_n



ñm

n
.
n

sd

_P

_.

_t

_t

_...

_t

</div>
<span class='text_page_counter'>(11)</span><div class='page_container' data-page=11>

<b>2.3 Các hệ số đặc trưng cho thiết bị tiêu thụ điện</b>

• <b>Hệ số đóng điện cho hộ tiêu thụ kđóng: Là tỉ số giữa thời gian đóng </b>

điện cho hộ tiêu thụ tđóng với thời gian cả chu kỳ xem xét tck. Thời

gian đóng điện cho hộ tiêu thụ tđóng trong một chu kỳ xem xét là

tổng thời gian làm việc tlv với thời gian chạy không tải tkt.

Hệ số đóng điện của nhóm hộ tiêu thụ được xác định như sau:

<i>ck</i>
<i>kt</i>
<i>lv</i>

<i>ck</i>
<i>dong</i>
<i>dong</i>

<i>t</i>

<i>t</i>

<i>t</i>

<i>t</i>

<i>t</i>

<i>k</i>
















<i>_n</i>

<i>i</i>

<i>dm</i>
<i>n</i>

<i>i</i>

<i>dmi</i>
<i>di</i>

<i>n</i>
<i>dong</i>

<i>p</i>

<i>p</i>

<i>k</i>

<i>k</i>

1
1
hom

</div>
<span class='text_page_counter'>(12)</span><div class='page_container' data-page=12>

<b>2.3 Các hệ số đặc trưng cho thiết bị tiêu thụ điện</b>

• <b>Hệ số phụ tải kpt: Hệ số phụ tải hay còn gọi là hệ số mang tải, là tỷ </b>

số giữa công suất thực tế tiêu thụ (tức là phụ tải trung bình trong
thời gian đóng điện tiêu thụ Ptb đóng) với cơng suất định mức.

• <b>Hệ số cực đại kmax ≥ 1: Hệ số cực đại là tỷ số giữa phụ tải tính tốn </b>

và phụ tải trung bình trong khoảng thời gian xem xét.

đóng
pt

sd

k

.

k

k 

<i>đóng</i>
<i>đóng</i>

k

k

t

t

.

P

P

P

P

P

P

k

ck sd

dm
tb
dm
tbdong
dm
te
thuc

pt









tb
tt
max

P

P

k



_max sd

sd
hq

1 k

1,5

k

1

.

k

n

</div>
<span class='text_page_counter'>(13)</span><div class='page_container' data-page=13>

<b>2.3 Các hệ số đặc trưng cho thiết bị tiêu thụ điện</b>

• <b>Hệ số nhu cầu knc ≤ 1: Hệ số nhu cầu là tỷ số giữa cơng suất tính </b>

tốn (trong điều kiện thiết kế) hoặc công suất tiêu thụ (trong điều
kiện vận hành) với công suất đặt (công suất định mức) của nhóm
hộ tiêu thụ.

• <b>Hệ số hình dáng khd: Hệ số hình dáng là tỷ số cơng suất trung bình </b>

bình phương của một hộ tiêu thụ hoặc của một nhóm hộ tiêu thụ
với giá trị trung bình của nó trong thời gian khảo sát.

<i>sd</i>
<i>tb</i>

<i>tb</i>
<i>dm</i>

<i>tt</i>
<i>dm</i>

<i>tt</i>

<i>nc</i>

<i>k</i>

<i>k</i>

<i>P</i>

<i>P</i>

<i>P</i>

<i>P</i>

<i>P</i>

<i>P</i>

<i>k</i>





.



_max

.

tb
tbbp
hdp

P

P

k



tb
tbbp
hdi

</div>
<span class='text_page_counter'>(14)</span><div class='page_container' data-page=14>

<b>2.3 Các hệ số đặc trưng cho thiết bị tiêu thụ điện</b>

• <b>Hệ số điền kín đồ thị phụ tải kđk: Hệ số điền kín đồ thị phụ tải k</b>đk

là tỉ số giữa công suất tác dụng trung bình với cơng suất cực đại
trong thời gian khảo sát:

max

<i>P</i>

<i>P</i>

<i>k</i>

<i>tb</i>

<i>dk</i>



max
max

1

<i>k</i>

<i>P</i>

<i>P</i>

<i>P</i>

<i>P</i>

<i>k</i>

<i>tt</i>
<i>tb</i>
<i>tb</i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(15)</span><div class='page_container' data-page=15>

<b>2.3 Các hệ số đặc trưng cho thiết bị tiêu thụ điện</b>

• <b>Hệ số đồng thời kđt: Hệ số đồng thời là tỷ số giữa công suất tác dụng tính </b>

tốn cực đại tại nút khảo sát của hệ thống cung cấp điện với tổng công suất
tác dụng tính tốn cực đại của nhóm hộ tiêu thụ riêng biệt nối vào nút đó, tức
là:

- Đối với đường dây cao áp của hệ thống cung cấp điện trong xí nghiệp lấy
gần đúng kđt = 0,85÷1,0.

- Đối với thanh cái của trạm xí nghiệp và các đường dây tải điện (của hệ thống
cung cấp điện bên ngoài) thì kđt = 0,9÷1,0.







_n

1
i

tti
tt
dt

</div>
<span class='text_page_counter'>(16)</span><div class='page_container' data-page=16>

<b>2.3 Các hệ số đặc trưng cho thiết bị tiêu thụ điện</b>

• <b>Số thiết bị hiệu quả nhq: là một hệ số quy đổi gồm có n</b>hq thiết bị

có cơng suất định mức và chế độ làm việc như nhau và tạo nên phụ
tải tính tốn bằng phụ tải thực tiêu thụ bởi n thiết bị tiêu thụ trên.

- Nếu tất cả các thiết bị trong nhóm có cơng suất định mức như nhau
thì nhq = n.

- Nếu các hộ tiêu thụ của nhóm có cơng suất khác nhau thì nhq < n.











_n

1
i

2
dmi
n

1
i

2
dmi
hq

)

(p

)

p

</div>
<span class='text_page_counter'>(17)</span><div class='page_container' data-page=17>

<b>2.3 Các hệ số đặc trưng cho thiết bị tiêu thụ điện</b>

 <b>_{Phương pháp đơn giản tính n}_hq_:</b>
- Nếu n ≥ 4 và m ≤ 3: nhq = n. Với

- Khi m > 3 và ksd ≥ 0,2 thì số nhq có thể xác định theo cơng thức:

Nếu như cơng thức trên, tính ra nhq có giá trị lớn hơn n, thì ta lấy:

nhq = n

3

P

P

m

min
dm

max
dm





max
dm

n
1

i

dmi
hq

P

p

2.

</div>
<span class='text_page_counter'>(18)</span><div class='page_container' data-page=18>

<b>2.3 Các hệ số đặc trưng cho thiết bị tiêu thụ điện</b>

- Khi m > 3 và ksd < 0,2 thì khơng thể dùng phương pháp đơn giản

hóa để tính nhq như đã nêu ở trên, mà phải xác định nhq theo công

thức:

n1 là số thiết bị có cơng suất lớn hơn một nửa công suất của thiết bị

lớn nhất trong nhóm.





*
2
*
*
2
*
*

1

1

95

,

0

n

P

n

P

n

_hq









n

n

n

_* 1









dmn
dmn
*

p

p

P

1

n

.

n

n

n

n

</div>
<span class='text_page_counter'>(19)</span><div class='page_container' data-page=19>

<b>2.3 Các hệ số đặc trưng cho thiết bị tiêu thụ điện</b>

Số thiết bị hiệu quả nhq của nhóm các thiết bị một pha được xác

định theo công thức sau:

Trong đó

là tổng công suất định mức của các thiết bị một pha tại nút
khảo sát.

Pđm max - là công suất định mức của thiết bị một pha lớn nhất.

dmmax
n

1
i

dmi
hq

3.P

p

2.

n

_









<i>n</i>
<i>i</i>

<i>dmi</i>

<i>P</i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(20)</span><div class='page_container' data-page=20>

<b>2.4 Cách xác định phụ tải tính tốn</b>

• <b>_{Nguyên tắc chung: Tính từ thiết bị dùng điện ngược trở về nguồn.}</b>
• <b>Mục đích: </b>

- Chọn tiết diện dây dẫn của lưới cung cấp và phân phối.
- Chọn số lượng và công suất máy biến áp của trạm biến áp.
- _{Chọn tiết diện thanh dẫn của thiết bị phân phối.}

- Chọn các thiết bị chuyển mạch và bảo vệ.
• <b>_{Phương pháp xác định phụ tải tính tốn:}</b>

- Theo suất tiêu hao điện năng trên đơn vị sản phẩm.

- _{Tính toán theo suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản xuất.}

- Theo cơng suất đặt Pđ và hệ số nhu cầu knc.

- Theo hệ số cực đại kmax và cơng suất trung bình Ptb (còn gọi là

phương pháp số thiết bị hiệu quả nhq hay phương pháp sắp biểu đồ).

</div>
<span class='text_page_counter'>(21)</span><div class='page_container' data-page=21>

<b>2.4 Cách xác định phụ tải tính tốn</b>

• <b>_{Xác định phụ tải tính tốn theo suất tiêu hao điện năng trên đơn}</b>

<b>vị sản phẩm</b>

- _{Phụ tải tính tốn khi biết số lượng sản phẩm sản xuất trong ca mang}
tải lớn nhất

- _{Phụ tải tính tốn khi biết số lượng sản phẩm sản xuất trong cả năm}

Mca - số lượng sản phẩm sản xuất trong một ca.

Tca - thời gian của ca phụ tải lớn nhất, giờ.

W0 - suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm, kW/một đơn vị sản phẩm.

max
0
tt

T

W

.

M

P 

ca
0
ca

ca
tt

T

W

.

M

P

</div>
<span class='text_page_counter'>(22)</span><div class='page_container' data-page=22>

<b>2.4 Cách xác định phụ tải tính tốn</b>

• <b>_{Xác định phụ tải tính tốn theo suất phụ tải trên một đơn vị}</b>

<b>diện tích sản xuất</b>

Trong đó

p0 - suất phụ tải trên 1 m2 diện tích sản xuất, kW/m2.

S - diện tích sản xuất, m2.

• <b>Xác định phụ tải tính tốn Ptt theo công suất đặt Pđ và hệ số </b>

<b>nhu cầu knc</b>

S

.

p

P

_tt



₀







n
1
i

di
nc

tt

k

.

p

P


P .tg
Q_tt _tt









cos

P

Q

P

S

tt

tt
tt

</div>
<span class='text_page_counter'>(23)</span><div class='page_container' data-page=23>

<b>2.4 Cách xác định phụ tải tính tốn</b>

- _{Trong một nhóm thiết bị nếu một hệ số cosφ của các thiết bị khơng}
giống nhau thì phải tính hệ số trung bình:

- Phụ tải tính tốn tại điểm nút của hệ thống cung cấp điện được xác
định bằng tổng phụ tải của các nhóm thiết bị nối đến nút này có kể
đến hệ số đồng thời, tức là ta tính như sau:

n

n
n

tb _P _P _... _P

cos
.
P
...
cos
.
P
cos
.
P
cos











2
1
2
2
1
1
2

1
2
1

.



































<i>n</i>
<i>i</i>
<i>tti</i>
<i>n</i>
<i>i</i>
<i>tti</i>
<i>dt</i>

<i>tt</i>

<i>k</i>

<i>P</i>

<i>Q</i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(24)</span><div class='page_container' data-page=24>

<b>2.4 Cách xác định phụ tải tính tốn</b>

dm
sd

max
ca

max

tt

k

.P

k

.k

.P

P





875

,

0

.

<i>_dm</i>

<i>dm</i>
<i>tt</i>

<i>S</i>

<i>S</i>












n
1
i

đmi.tg

P

tt

</div>
<span class='text_page_counter'>(25)</span><div class='page_container' data-page=25>

<b>2.4 Cách xác định phụ tải tính tốn</b>

- <b>_{Trường hợp 2:}</b>

n > 3, nhq < 4: cơng thức tính

Khi khơng có số liệu chính xác về kpt và cosđm, ta có thể lấy giá trị

trung bình của chúng như sau:

+ Đối với thiết bị làm việc ở chế độ dài hạn: kpt = 0,9 và cosđm =

0,8.

+ Đối với thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại: kpt = 0,75 và

cos = 0,7.

n

tt ñmi pti

i 1

P

P .k







n

tt ñmi pti

i 1

Q P .k .tg



</div>
<span class='text_page_counter'>(26)</span><div class='page_container' data-page=26>

<b>2.4 Cách xác định phụ tải tính tốn</b>

- <b>_{Trường hợp 3:}</b>

Hệ số cực đại kmax phụ thuộc vào số thiết bị hiệu quả nhq và hệ số sử

dụng ksd:

+ Khi nhq >10:

+ Khi 4 ≤ nhq ≤ 10:

)

k

,

n

(

f

k

_max



_hq _sd







<i>n</i>

<i>i</i>

<i>dmi</i>
<i>sd</i>

<i>tt</i>

<i>k</i>

<i>k</i>

<i>p</i>

<i>P</i>

1

max

.

.

Qtt Qtb Ptb.tg

tt tb tb

Q 1,1.Q 1,1.P .tg







<i>n</i>

<i>i</i>

<i>dmi</i>
<i>sd</i>

<i>tt</i>

<i>k</i>

<i>k</i>

<i>p</i>

<i>P</i>

1

</div>
<span class='text_page_counter'>(27)</span><div class='page_container' data-page=27>

<b>2.4 Cách xác định phụ tải tính tốn</b>

- <b>_{Trường hợp 4:}</b>

Đối với các thiết bị có đồ thị phụ tải bằng phẳng (máy bơm, quạt
nén khí,…) phụ tải tính tốn có thể lấy bằng phụ tải trung bình:

<i>dm</i>
<i>sd</i>

<i>tb</i>
<i>ca</i>

<i>tt</i> <i>P</i> <i>P</i> <i>k</i> <i>P</i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(28)</span><div class='page_container' data-page=28>

<b>2.4 Cách xác định phụ tải tính tốn</b>

• <b>Tính phụ tải tính tốn cho các thiết bị một pha</b>

- <b>Trường hợp 1:</b>

Nếu

Thì P_{tt 1pha} = P_{tt 3pha}
- <b>Trường hợp 2:</b>

Nếu

Thì phụ tải tính tốn quy đổi về ba pha Ptt (3 pha) của các thiết bị một pha được

tính như sau:



<i>P</i>

<i>_khong_can_bang</i>



0

,

15



<i>P</i>

<i>_can_bang</i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(29)</span><div class='page_container' data-page=29>

<b>2.4 Cách xác định phụ tải tính tốn</b>

+ Nếu thiết bị một pha nối vào điện áp pha của mạng điện thì:
Ptt (3 pha) = 3P1 pha (max)

+ Nếu thiết bị một pha nối vào điện áp dây của mạng thì:

+ Trường hợp trong mạng vừa có thiết bị một pha nối vào điện áp
pha, lại vừa có thiết bị một pha nối vào điện áp dây, thì ta phải quy
đổi các thiết bị nối vào điện áp dây thành thiết bị nối vào điện áp
pha.

pha
pha

tt P

</div>
<span class='text_page_counter'>(30)</span><div class='page_container' data-page=30>

<b>2.4 Cách xác định phụ tải tính tốn</b>

Cơng thức quy đổi:
Phụ tải tác dụng:

Phụ tải phản kháng:

ao
ac

ab
a

pha

P

p

ab

a

P

p

ac

a

P

P



.

(

)



.

(

)



bo
bc

ab
b

pha

P

p

ab

b

P

p

bc

b

P

P



.

(

)



.

(

)



co
bc

ac
c

pha

P

p

ac

c

P

p

bc

c

P

P



.

(

)



.

(

)



ao
ac

ab
a

pha Q q ab a Q q ac a Q

Q  . ( )  . ( ) 

bo
bc

ab
b

pha Q q ab b Q q bc b Q

Q  . ( )  . ( ) 

co
bc

ac
c

pha Q q ac c Q q bc c Q

</div>
<span class='text_page_counter'>(31)</span><div class='page_container' data-page=31>

<b>2.4 Cách xác định phụ tải tính tốn</b>

Hệ số quy đổi phụ tải một pha nối vào điện áp dây thành phụ tải
một pha nối vào điện áp pha của mạng.

Hệ số quy đổi Hệ số công suất của phụ tải

0,4 0,5 0,6 0,65 0,7 0,8 0,9 1,0
p(ab)a, p(bc)b, p(ac)c

p(ab)b, p(bc)c, p(ac)a
q(ab)a, q(bc)b, q(ac)c
q(ab)b, q(bc)c, q(ac)a

1,17
-0,17

0,86
1,44

1,00
0
0,58
1,16

0,89
0,11
0,38
0,96

0,84
0,16
0,30
0,88

0,80
0,20
0,22
0,80

0,72
0,28
0,09
0,67

0,64
0,36
-0,05

0,53

0,50
0,50
-0,29

</div>

<!--links-->