Giáo trình Cung cấp điện (Nghề: Điện công nghiệp-CĐ) - CĐ Cơ Giới Ninh Bình

1

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CƠ GIỚI NINH BÌNH
-

-

GIÁO TRÌNH
MƠ ĐUN: CUNG CẤP ĐIỆN
NGHỀ: ĐIỆN CƠNG NGHIỆP
TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG
- Ban hành kèm theo Quyết định số: /QĐ-TCGNB
ngày…….tháng….năm 2017 của Trường cao đẳng nghề Cơ giới Ninh Bình

Năm 2019
-


2

TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN:
Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thơng tin có thể được
phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham
khảo.
Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh
thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm.


3

LỜI GIỚI THIỆU
Giáo trình mơn học Cung cấp điện được biên soạn trên cơ sở chương trình
khung của nghề Điện công nghiệp, làm tài liệu giảng dạy tại trường Cao đẳng
Cơ Giới Ninh Bình.
Khi biên soạn giáo trình chúng tơi đã cập nhật những kiến thức mới có liên
quan tới môn học và phù hợp với đối tượng sử dụng, cũng như cố gắng gắn nội
dung lý thuyết với những vấn đề thực tế thường gặp trong sản xuất, đời sống để
giáo trình có tính thực tiễn cao.
Nội dung của giáo trình gồm 4 chương:
Bài mở đầu: Khái quát về hệ thống cung cấp điện
Chương 1: Tính tốn phụ tải
Chương 2: Tính tốn mạng và tổn thất
Chương 3: Lựa chọn thiết bị trong cung cấp điện
Chương 4: Chiếu sáng công nghiệp
Trong q trình biên soạn tập giáo trình, khơng tránh khỏi những thiếu sót.
Mong bạn đọc đóng góp ý kiến để giáo trình được hồn thiện hơn.
Ninh Bình, ngày tháng 06 năm 2018
THAM GIA BIÊN SOẠN
Chủ biên: Vũ Thị Vân


4

MỤC LỤC

I
II

III

IV

V

ĐỀ MỤC
Lời giới thiệu
Mục lục
Bài mở đầu: Khái quát về hệ thống cung cấp điện
Chương 1: Tính tốn phụ tải
1. Xác định nhu cầu điện
2. Chọn phương án cung cấp điện
Chương 2: Tính tốn mạng và tổn thất
1. Tính tổn thất điện áp, tổn thất công suất, tổn thất điện năng
2. Trạm biến áp
Chương 3: Lựa chọn thiết bị trong cung cấp điện
1. Lựa chọn dây dẫn, thiết bị đóng cắt và bảo vệ
2. Chống sét
Chương 4: Chiếu sáng cơng nghiệp
1. Tính tốn chiếu sáng
2. Nâng cao hệ số công suất
Phụ lục
Bài tập nâng cao
Tài liệu tham khảo
Các chữ viết tắt
Các hình thức học tập chính trong mơn học

TRANG
2
3
4

14
14
30
35
35
51
59
60
84
98
98
112
121
129
129
130
130


5

GIÁO TRÌNH MƠN HỌC
Tên mơn học: Cung cấp điện
Mã mơn học: MH 17
Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trị của mơn học:
- Vị trí: Mơn học này phải học sau khi đã hồn thành các mơn học An toàn và tổ
chức sản xuất, Điện kỹ thuật, Đo lường điện, Vẽ điện, Khí cụ điện, Vật liệu
điện.
- Tính chất: Là môn học chuyên môn nghề, thuộc môn học đào tạo nghề bắt
buộc

Mục tiêu của môn học:
- Về kiến thức: Chọn được phương án, lắp đặt được đường dây cung cấp điện
cho một phân xưởng phù hợp yêu cầu cung cấp điện theo Tiêu chuẩn Việt nam;
- Về kỹ năng: Tính chọn được dây dẫn, bố trí hệ thống chiếu sáng phù hợp với
điều kiện làm việc, mục đích sử dụng theo qui định kỹ thuật; Tính chọn được
nối đất và chống sét cho đường dây tải điện và các cơng trình phù hợp điều kiện
làm việc, theo Tiêu chuẩn Việt Nam;
- Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: Phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo,
đảm bảo an tồn, tiết kiệm và vệ sinh cơng nghiệp.
Nội dung của môn học:
Bài mở đầu: KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN
Giới thiệu:
* 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, các 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, hóa
năng.

Hình 1: Các thành phần của hệ thống cung cấp điện


6

Mục tiêu:
- Phân tích được đặc điểm, các yêu cầu đối với nguồn năng lượng, nhà máy
điện, mạng lưới điện, hộ tiêu thụ, hệ thống bảo vệ và trung tâm điều độ;
- Vận dụng đúng các yêu cầu và nội dung chủ yếu khi thiết kế hệ thống cung cấp

điện;
- Rèn luyện tính cẩn thận, chính xác và nghiêm túc trong học tập và trong thực
hiện cơng việc.
Nội dung chính:
1. Nguồn năng lượng tự nhiên và đặc điểm của năng lượng điện:
1.1. Nguồn năng lượng tự nhiên:
Năng lượng chúng ta đang tiêu dùng xuất phát từ nhiều nguồn khác nhau. Từ
thiên nhiên, cần phải kể đến than đá, than bùn, dầu hỏa, và khí thiên nhiên. Do
nhân tạo, có nguồn năng lượng điện từ thủy điện còn được gọi là than trắng,
nguồn nguyên tử năng, và năng lượng từ gió và từ ánh sáng mặt trời.
Từ thời cổ đại người ta đã biết đến và nghiên cứu các hiện tượng điện, mặc dù lý
thuyết về điện mới thực sự phát triển từ thế kỷ 17 và 18. Tuy thế, những ứng
dụng của điện trong giai đoạn này vẫn cịn ít cho đến cuối thế kỷ 19 với sự bùng
nổ của ngành kỹ thuật điện đưa nó vào ứng dụng trong công nghiệp và sinh hoạt
hàng ngày. Sự phát triển nhanh chóng của kỹ thuật và cơng nghệ điện đã làm
thay đổi nền cơng nghiệp chạy bằng hơi nước trước đó cũng như thay đổi xã hội
lồi người. Tính linh hoạt của điện cho phép con người có thể ứng dụng nó vào
vơ số lĩnh vực như giao thơng, ứng dụng nhiệt, chiếu sáng, viễn thơng, và máy
tính điện tử. Năng lượng điện ngày nay trở thành xương sống trong mọi công
nghệ hiện đại
Năng lượng điện từ các nguồn năng lượng tự nhiên như gió, nước, năng lượng
mặt trời, than đá, dầu mỏ, nhiên liệu sinh khối, năng lượng đại dương, năng
lượng hạt nhân… ngày một được sử dụng rộng rãi hơn để tiết kiệm chi phí cho
các biến đổi cơ năng thành điện. Chúng ta đều biết điện năng được sinh ra từ các
máy cơ – phát điện quay bởi các tuabin được đun nóng từ việc đốt nhiên liệu.
Chính vì quá trình này tiêu tốn khá nhiều nhiên liệu nên con người đã nghiên
cứu và phát minh những thiết bị có thể biến đổi những nguồn năng lượng khác
thành điện năng.
Năng lượng điện có nhiều ưu điểm như: Dễ dàng chuyển thành các năng lượng
khác (cơ, hoá, nhiệt v.v...), dễ truyền tải đi xa, hiệu suất lại cao.

1.2. Đặc điểm của năng lượng điện:
Trong quá trình sản xuất và phân phối, điện năng có một số đặc điểm chính như
sau:
- Điện năng sản xuất ra nói chung khơng tích trữ được (trừ một vài trường hợp
cá biệt với công suất nhỏ người ta dung pin và ăcquy làm bộ phận tích trữ). Tại
mọi lúc, ta phải đảm bảo cân bằng giữa điện năng được sản xuất ra với điện
năng tiêu thụ kể cả những tổn thất do truyền tải điện.
- Các quá trình về điện xảy ra rất nhanh. Ví dụ sóng điện từ lan truyền trong dây
dẫn với tốc độ rất lớn xấp xỉ tốc độ ánh sáng 300000 km/giây, q trình sóng sét
lan truyền, q trình q độ, ngắn mạch xảy ra rất nhanh (trong thời gian nhỏ
hơn 1/10 giây).


7

- Cơng nghiệp điện lực có liên quan chặt chẽ đến hầu hết các ngành kinh tế quốc
dân (khai thác mỏ, cơ khí, dân dụng, cơng nghiệp nhẹ...). Đó là một trong những
động lực tăng năng suất lao động, tạo nên sự phát triển nhịp nhàng trong cấu
trúc kinh tế.
- Điện năng được sản xuất chủ yếu dưới dạng điện xoay chiều với tần số 60Hz
(tại Mỹ và Canada) hay 50Hz (tại Việt Nam và các nước khác).
- Hệ thống điện bao gồm ba khâu: sản xuất, truyền tải, phân phối, và tiêu thụ
điện năng.
a. Sản xuất điện năng: Các nhà máy điện
b. Truyền tải, phân phối: Mạng lưới điện
c. Tiêu thụ: Biến đổi điện năng thành các dạng năng lượng khác.
2. Nhà máy điện:
Nhà máy điện là nhà máy sản xuất điện năng ở quy mô công nghiệp.
Bộ phận chính yếu của hầu hết các nhà máy điện là máy phát điện. Đó là thiết bị
biến đổi cơ năng thành điện năng thông thường sử dụng nguyên lý cảm ứng điện

từ. Tuy nhiên nguồn năng lượng để chạy các máy phát điện này lại khơng giống
nhau. Nó phụ thuộc phần lớn vào loại chất đốt và công nghệ mà nhà máy có thể
tiếp cận được.
Hiện nay, nhà máy nhiệt điện và thủy điện vẫn là những nguồn điện chính sản
xuất ra điện trên thế giới.
2.1. Nhà máy nhiệt điện (NMNĐ):
Trong nhà máy nhiệt điện, cơ năng được tạo ra bởi động cơ nhiệt. Động cơ
nhiệt tạo ra cơ năng bằng nhiệt được lấy bằng cách đốt nhiên liệu. Cơ năng ở
đây được lưu trữ dưới dạng động năng quay của tuốc bin. Khoảng 80% các nhà
máy điện dùng tuốc bin hơi nước, tức là dùng sử dụng hơi nước đã được làm
bốc hơi bởi nhiệt để quay tuốc bin. Theo định luật hai nhiệt động lực học, nhiệt
năng không thể chuyển hết thành cơ năng. Do đó ln có mất mát nhiệt ra môi
trường. Lượng nhiệt mất mát này có thể được sử dụng vào các mục đích khác
như sưởi ấm, khử muối của nước...
Ở nhà máy nhiệt điện sự biến đổi năng lượng được thực hiện theo nguyên lý:
Nhiệt năng  Cơ năng  Điện năng.
NMNĐ được phân thành hai loại: Nhiệt điện ngưng hơi và nhiệt điện rút hơi
Nhà máy nhiệt điện ngưng hơi có những đặc điểm sau:
- Thường được xây dựng gần nguồn nhiên liệu và nguồn nước.
- Tính linh hoạt trong vận hành kém. Việc khởi động và tăng phụ tải chậm.
- Hiệu suất thấp ŋ = 30 ÷ 40%
- Khối lượng nhiên liệu sử dụng lớn, việc vận chuyển nhiên liệu khá tốn kém,
khói thải và ơ nhiễm mơi trường.
Nhà máy nhiệt điện rút hơi đồng thời sản xuất điện năng và nhiệt năng. Về
nguyên lý hoạt động giống như nhà máy nhiệt điện ngưng hơi, song ở đây lượng
hơi rút ra đáng kể từ một số tầng của tuốc bin để cấp cho các phụ tải nhiệt công
nghiệp và sinh hoạt. Do đó hiệu suất chung của nhà máy tăng lên.
Do yêu cầu rút nhiệt phục vụ cho công nghiệp nên nhà máy này có hai đặc điểm
chính sau:
- Thường được xây dựng gần phụ tải nhiệt

8

- Hiệu suất cao hơn nhà máy nhiệt điện ngưng hơi
2.2. Nhà máy thủy điện (NMTĐ):
Nguyên lý của nhà máy thủy điện là sử dụng năng lượng dòng nước để làm quay
trục tuốc bin thủy lực để chạy máy phát điện. Quá trình biến đổi năng lượng là:
Thủy năng  Cơ năng  Điện năng.
So với nhà máy nhiệt điện cùng cơng suất thì nhà máy thủy điện địi hỏi vốn đầu
tư nhiều hơn và chủ yếu là đầu tư vào các cơng trình đập chắn, hồ chứa. Thời
gian xây dựng lâu hơn. Nhưng, nhà máy thủy điện lại có những ưu điểm chính
sau:
- Giá thành điện năng rẻ hơn nhiều so với nhiệt điện.
- Mức độ tự động hóa ở thủy điện dễ thực hiện hơn.
- Mở máy nhanh, vận hành máy đơn giản so với nhiệt điện, nên đáp ứng kịp thời
yêu cầu của hệ thống.
- Ít xảy ra sự cố như ở nhà máy nhiệt điện.
- Thoáng mát, sạch sẽ kết hợp với phục vụ thủy lợi, cải thiện môi trường và tiện
lợi cho giao thông đường thủy.
- Hiệu suất của nhà máy thủy điện cao có thể đạt đến 80%.
2.3. Nhà máy điện nguyên tử (NMĐNT):
Nhiệt năng do phân hủy hạt nhân sẽ biến thành cơ năng và từ cơ năng sẽ biến
thành điện năng. Nhiệt năng thu được trong quá trình phá vỡ liên kết hạt nhân
nguyên tử của các chất Urani 235 hay Plutoni 239... trong lị phản ứng. Do đó
nếu như NMNĐ dùng lị hơi thì NMĐNT dùng lị phản ứng và những máy sinh
hơi đặc biệt.
Ưu điểm của NMĐNT:
- Chỉ cần một lượng khá bé vật chất phóng xạ đã có thể đáp ứng được yêu cầu
của nhà máy.

- Một nhà máy có cơng suất 100MW, một ngày thường tiêu thụ khơng nhiều hơn
1kg chất phóng xạ.
- Cơng suất một tổ máy phát điện, tuốc bin của nhà máy điện nguyên tử sẽ đạt
đến 500, 800, 1200 và thậm chí đến 1500MW.
Nhà máy điện nguyên tử có những đặc điểm sau:
- Vốn đầu tư xây lắp ban đầu lớn và thời gian xây dựng kéo dài.
- Thời gian sử dụng công suất cực đại lớn khoảng 7000giờ/năm.
2.4. Nhà máy điện dùng sức gió (động cơ gió phát điện):
Người ta lợi dụng sức gió để quay hệ thống cánh quạt đặt đối diện với chiều gió.
Hệ thống cánh quạt được truyền qua bộ biến đổi tốc độ để làm quay máy phát
điện, sản xuất ra điện năng. Điện năng sản xuất ra được tích trữ nhờ các bình ắc
qui.
Động cơ gió phát điện có khó khăn trong điều chỉnh tần số do vận tốc gió ln
ln thay đổi. Động cơ gió phát điện thường có hiệu suất thấp, cơng suất đạt nhỏ
do đó chỉ dung ở những vùng hải đảo, những nơi xa xơi khơng có lưới điện đưa
đến hoặc ở những nơi thật cần thiết như ở các đèn hải đăng.
2.5. Nhà máy điện dùng năng lượng bức xạ mặt trời:
Thường có dạng như nhà máy nhiệt điện, ở đây lò hơi được thay bằng hệ thống
kính hội tụ thu nhận nhiệt lượng bức xạ mặt trời để tạo hơi nước quay tuốc bin.


9

Nhà máy điện dùng năng lượng bức xạ mặt trời có những đặc điểm sau:
- Chi phí phát điện thấp.
- Không gây ô nhiễm môi trường.
2.6. Nhà máy năng lượng địa nhiệt:
Nhà máy năng lượng địa nhiệt sử dụng sức nóng của lịng đất để gia nhiệt làm
nước bốc hơi. Hơi nước với áp suất cao làm quay tuốc bin. Tuốc bin này kéo
một máy phát điện, từ đó năng lượng địa nhiệt biến thành năng lượng điện. Có

hai loại nhà máy năng lượng địa nhiệt: loại chu kỳ kép và loại phun hơi.
3. Mạng lưới điện:
Điện năng sau khi được sản xuất tại nhà máy điện sẽ được truyền tải, phân phối
đến các hộ tiêu thụ nhờ mạng lưới điện.
Mạng điện là tập hợp đường dây trên không, dây cáp, các TBA và trạm đóng cắt
điện ở các cấp điện áp khác nhau.
Người ta chia mạng điện khu vực, mạng điện địa phương, mạng điện đô thị,
mạng điện nông thơn hoặc mạng điện xí nghiệp. Nếu theo hình dạng kết cấu, ta
có thể chia thành mạng hở, mạng kí, mạng hình tia, hoặc rẽ nhánh… Tùy theo
điện áp có thể chia thành: mạng hạ thế (dưới 1000V), mạng trung thế (11kV đến
22kV), mạng cao thế (từ 35kV đến 220kV) và mạng siêu cao thế (trên 220kV).
Ngồi ra cũng có thể phân thành mạng đường dây trên không, mạng cáp, mạng
xoay chiều, mạng một chiều…
3.1. Mạng truyền tải:
Mục đích của mạng truyền tải trên không là truyền tải năng lượng từ các nhà
máy phát điện đến mạng phân phối. Các đường dây truyền tải cũng nối kết các
hệ thống điện lân cận với nhau.
Mạng truyền tải có điện áp dây trên 60kV.
3.2. Mạng phân phối:
Mạng phân phối là phần kết nối các trạm phân phối với các hộ tiêu thụ. Mạng
phân phối là nơi cuối cùng cung cấp điện năng cho các hộ tiêu thụ.
4. Hộ tiêu thụ:
Hộ tiêu thụ điện hay còn gọi là hộ dùng điện, phụ tải điện. Tùy theo tầm quan
trọng trong nền kinh tế và xã hội, hộ tiêu thụ được cung cấp điện với mức độ tin
cậy khác nhau (thể hiện ở mức độ yêu cầu liên tục cung cấp điện khác nhau)
Phân loại hộ tiêu thụ:
4.1. Theo ngành nghề:
Phụ tải được phân làm 2 loại:
- Phụ tải công nghiệp.
- Phụ tải kinh doanh và dân dụng.

4.2. Theo chế độ làm việc:
- Phụ tải được phân làm 3 loại:
- Phụ tải làm việc dài hạn.
- Phụ tải làm việc ngắn hạn.
- Phụ tải làm việc ngắn hạn lặp lại.
4.3. Theo yêu cầu liên tục cung cấp điện
Phụ tải được phân làm 3 loại:


10

Phụ tải loại 1 (hộ loại 1): Là những hộ tiêu thụ mà khi sự cố gắng ngừng cung
cấp điện có thể gây nên những hậu quả nguy hiểm đến tính mạng con người, làm
thiệt hại lớn về kinh tế, dẫn đến hư hỏng thiết bị, gây rối loạn các q trình cơng
nghệ phức tạp, hoặc làm hỏng hàng loạt sản phẩm, hoặc có ảnh hưởng khơng tốt
về phương diện chính trị.
Trong hộ loại 1 cũng cần phân biệt và tách ra nhóm hộ tiêu thụ đặc biệt mà
việc ngừng cung cấp điện đột ngột có thể đe dọa đến tính mạng con người, gây
nổ và phá hoại các thiết bị sản xuất chính, tức là các thiết bị có yêu cầu thật đặc
biệt phải nâng cao tính liên tục cung cấp điện đến tối đa.
Đối với hộ loại 1 phải được cung cấp điện với độ tin cậy cao, thường dung hai
nguồn đi đến, đường dây hai lộ đến, có nguồn dự phịng, tức là hộ loại 1 phải
được cấp điện ít nhất từ hai nguồn độc lập, nhằm hạn chế đến mức thấp nhất
việc mất điện. Thời gian mất điện thường được coi bằng thời gian tự động đóng
nguồn dự trữ.
b. Phụ tải loại 2 (hộ loại 2): Là những hộ tương tự như hộ loại 1, nhưng hậu quả
do mất điện gây ra không nghiêm trọng bằng như hộ loại 1, những hộ tiêu thụ
mà nếu ngừng cung cấp điện chỉ liên quan đến hàng loạt sản phẩm không sản
xuất được, tức là dẫn đến thiệt hại về kinh tế do ngừng trệ sản xuất, hư hỏng sản
phẩm và lãng phí sức lao động

Hộ loại 2 bao gồm: các xí nghiệp chế tạo hàng tiêu dùng (như xe đạp, vòng bi,
bánh kẹo, đồ nhựa, đồ chơi trẻ em v.v…) và thương mại, dịch vụ (khách sạn,
siêu thị, trung tâm thương mại lớn v.v….)
Phương án cung cấp điện cho hộ loại 2 có thể có hoặc khơng có nguồn dự
phòng, đường dây một lộ hay đường dây kép. Việc chọn phương án cần dựa vào
kết quả so sánh giữa vốn đầu tư phải tăng thêm và giá trị thiệt hại kinh tế do
ngừng cung cấp điện. Thời gian mất điện thường được coi bằng thời gian đóng
nguồn dự trữ bằng tay.
c. Phụ tải loại 3 (hộ loại 3): Là tất cả những hộ tiêu thụ cịn lại ngồi hộ loại 1 và
loại 2, tức là những hộ cho phép cung cấp điện với mức độ tin cậy thấp, cho
phép mất điện trong thời gian sửa chữa, thay thế thiết bị sự cố. Những hộ này
thường là các khu nhà ở, các nhà kho, các trường học, hoặc mạng lưới cung cấp
điện nông nghiệp.
Phương án cung cấp điện cho hộ loại 3 có thể dùng một nguồn điện, hoặc đường
dây một lộ.
Phân loại một cách đúng đắn hộ tiêu thụ điện năng theo yêu cấu đảm bảo cung
cấp điện là một trong những chỉ tiêu cơ bản để lựa chọn hợp lý sơ đồ cung cấp
điện
Ngoài ra, các hộ tiêu thụ điện xí nghiệp cũng được phân loại theo chế độ làm
việc như sau:
a, Loại hộ tiêu thụ có chế độ làm việc dài hạn, khi đó phụ tải khơng thay đổi hay
thay đổi rất ít. Các thiết bị có thể làm việc lâu dài mà nhiệt độ khơng vượt quá
giá trị cho phép.
b, Loại hộ tiêu thụ có chế độ phụ tải ngắn hạn: thời gian làm việc không đủ dài
để nhiệt độ của thiết bị đạt đến giá trị quy định cho phép.


11

c, Loại hộ tiêu thụ có chế độ phụ tải ngắn hạn - lập lại, thiết bị làm việc ngắn

hạn xen kẽ với thời kỳ nghỉ ngắn hạn.
5. Hệ thống bảo vệ:
- Cầu dao
- Áp tơ mát
- Cầu chì
- Máy cắt
- Chống sét
- Rơle
6. Trung tâm điều độ hệ thống điện:
Chia làm 3 cấp:
- Điều độ trung ương A0
- Điều độ địa phương: Điều độ các nhà máy điện, điều độ các trạm khu vực.
- Điều độ các công ty điện lực.
7. Những yêu cầu và nội dung chủ yếu khi thiết kế hệ thống cung cấp điện:
Mục tiêu chính của thiết kế cung cấp điện là đảm bảo cho hộ tiêu thụ luôn luôn
đủ điện năng với chất lượng nằm trong phạm vi cho phép.
7.1. Một phương án cung cấp điện xí nghiệp được xem là hợp lý khi thỏa mãn
những yêu cầu sau:
a. Độ tin cậy cung cấp điện: Đó là mức đảm bảo liên tục cung cấp điện tùy thuộc
vào tính chất hộ dùng điện.
b. Chất lượng điện năng: Chất lượng điện được thể hiện ở hai chỉ tiêu là đảm
bảo độ lệch và độ dao động của tần số f và điện áp U
Một phương án cấp điện có chất lượng tốt là phương án đảm bảo trị số theo tiêu
chuẩn Việt Nam:
Độ lệch tần số cho phép fcp =  0,5Hz.
Độ lệch điện áp cho phép:  5%Uđm
c. Vốn đầu tư nhỏ, chú ý đến tiết kiệm được ngoại tệ quý và vật tư hiếm, chi phí
vận hành hàng năm thấp.
d. Đảm bảo an tồn cho người và thiết bị
e. Thuận tiện cho vận hành, sửa chữa và bảo trì, đơn giản trong lắp đặt.

f. Tính linh hoạt, tự động hóa: Tính linh hoạt thể hiện ở khả năng mở rộng, phát
triển trong tương lai và phù hợp với sự thay đổi nhanh chóng của công nghệ.
7.2. Nội dung chủ yếu khi thiết kế hệ thống cung cấp điện:
Hiện nay khi thiết kế hệ thống cung cấp điện người ta thường dùng phương pháp
so sánh kinh tế - kỹ thuật các phương án. Người thiết kế vạch ra tất cả các
phương án có thể có rồi tiến hành so sánh các phương án về phương tiện kỹ
thuật để loại trừ các phương án không thỏa mãn yêu cầu kỹ thuật.
Sau đây là một số bước chính để thực hiện bản thiết kế kỹ thuật đối với phương
án cung cấp điện xí nghiệp:
a. Xác định phụ tải tính tốn của từng phân xưởng và của tồn xí nghiệp để đánh
giá nhu cầu và chọn phương thức cung cấp điện.
b. Xác định phương án về nguồn điện.
c. Xác định cấu trúc mạng.
d. Chọn thiết bị.
e. Tính tốn chống sét, nối đất chống sét và nối đất an toàn cho người vận hành
và thiết bị.


12

f. Tính tốn các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật cụ thể đối với mạng lưới điện sẽ thiết
kế (các tổn thất, hệ số cosφ, dung lượng bù…)
Tiếp theo thiết kế kỹ thuật là bước thiết kế thủ công gồm các bản vẽ lắp đặt,
những nguyên vật liệu cần thiết, … và sơ đồ tổ chức thực hiện công việc lắp đặt
các thiết bị điện. Cuối cùng là công tác kiểm tra điều chỉnh và thử nghiệm các
trang thiết bị, đưa vào vận hành thử và bàn giao nhà máy.
8. Hệ thống điện Việt Nam:

Hình: Tổng quan ngành điện Việt nam
Giai đoạn 1954 – 1975: Từ chiến tranh đến thống nhất Đất nước

Ngay khi miền Bắc vừa được giải phóng, cán bộ cơng nhân viên ngành Điện
cùng nhau vượt qua khó khăn, khẩn trương xây dựng các cơng trình nguồn và
lưới điện mới, phục vụ tái thiết đất nước. Tuy nhiên, đây là thời kỳ đế quốc Mỹ
đánh phá miền Bắc, các cơ sở điện lực là những mục tiêu trọng điểm và đã
đương đầu với 1.634 trận đánh phá và chịu nhiều tổn thất. Trong giai đoạn này,
Cơ quan quản lý nhà nước đầu tiên chuyên trách lĩnh vực điện là Cục Điện lực
trực thuộc Bộ Công Thương đã được thành lập, 2 nhà máy nhiệt điện và thủy
điện lớn nhất được xây dựng trong giai đoạn này là ng Bí và Thác Bà góp
phần quan trọng nâng tổng cơng suất nguồn điện tồn quốc đạt 1.326,3MW,
tăng đến 42 lần so với vẻn vẹn 31,5MW vào tháng 10/1954.
Giai đoạn 1976 – 1994: Khôi phục và xây dựng nền tảng
Ngành Điện đã tập trung phát huy nội lực phát triển nguồn, lưới điện theo quy
hoạch, từng bước đáp ứng đủ nhu cầu điện cho sự nghiệp đổi mới, phát triển đất
nước. Để thực hiện các tổng sơ đồ phát triển điện lực Chính phủ đã phê duyệt,
ngành Điện khẩn trương xây dựng Nhà máy Nhiệt điện Phả Lại (440 MW), Nhà
máy Thủy điện Hịa Bình (1.920 MW), tăng nguồn điện ở miền Bắc lên gần 5
lần, là bước ngoặt lớn về lượng và chất trong cung cấp điện ở miền Bắc. Ở phía
Nam, Nhà máy Thủy điện Trị An (400 MW) đã nâng tổng công suất ở miền
Nam lên 1.071,8 MW, đảm bảo nguồn điện cung cấp cho khu vực có mức tăng
trưởng cao nhất trong cả nước. Về lưới điện, hàng loạt các đường dây và trạm
biến áp 220 kV như đường dây 220kV Thanh Hóa – Vinh, Vinh – Đồng Hới,
đường dây 110kV Đồng Hới – Huế - Đà Nẵng… cũng được khẩn trương xây
dựng và vận hành. Đặc biệt, trong giai đoạn này, việc hoàn thành đường dây 500
kV Bắc – Nam với tổng chiều dài 1.487 km và 4 trạm biến áp 500 kV đã mở ra


13

một thời kỳ mới cho hệ thống điện thống nhất trên tồn quốc. Đây là giai đoạn
vơ cùng quan trọng khi mà hiệu quả khai thác nguồn điện được nâng cao, nhờ đó

lực lượng cơ khí điện, lực lượng xây lắp điện, lực lượng tư vấn thiết kế,… cũng
trưởng thành nhanh chóng.
Giai đoạn 1995 – 2002: Hồn thiện và phát triển
Thời điểm điện năng được xác định là một ngành kinh tế mũi nhọn, có vai trị
quan trọng trong sự nghiệp cơng nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước. Lịch sử
ngành điện ghi nhận dấu ấn ngày 27/01/1995, Chính phủ ban hành Nghị định số
14/NĐ-CP thành lập Tổng công ty Điện lực Việt Nam (EVN) là đơn vị điều
hành toàn bộ cơng việc của ngành Điện. Ngành điện chính thức có bước ngoặt
trong đổi mới, chuyển sang cơ chế thị trường có sự quản lý của Nhà nước.
Trong giai đoạn này, nhiều biện pháp huy động vốn trong và ngoài nước được
đưa ra nhằm tăng cường xây dựng và đưa vào vận hành nhiều cơng trình trọng
điểm như Nhà máy thủy điện Ialy (720 MW), Nhà máy thủy điện Hàm Thuận –
Đa mi (475 MW), nâng cấp công suất Nhà máy nhiệt điện Phả Lại lên 1.000
MW,… Đặc biệt, việc hoàn thành xây dựng Trung tâm Điện lực Phú Mỹ đã đưa
trên 2.000 MW vào vận hành và phát điện, nâng tổng cơng suất lắp đặt tồn hệ
thống điện lên 9.868 MW, giảm áp lực cung ứng điện cho sự phát triển nhanh
chóng của khu vực miền Nam. Mạng lưới truyền tải điện cũng được nâng cấp
với hàng ngàn km đường dây và trạm biến áp 220 kV, 110 kV cùng đường dây
500 kV Bắc – Nam mạch 2.
Giai đoạn 2003 – 2005: Tái cơ cấu
Từ năm 2003, ngành công nghiệp điện Việt Nam được tổ chức lại nhiều lần
nhằm đảm bảo vận hành thống nhất và ổn định hệ thống điện trong cả nước.
EVN chuyển đổi mơ hình quản lý, trở thành tập đoàn kinh tế mũi nhọn của nền
kinh tế, nắm vai trò chủ đạo trong đầu tư, phát triển cơ sở hạ tầng điện lực. Khối
lượng đầu tư xây dựng trong giai đoạn này lên đến 505.010 tỷ đồng, chiếm
khoảng 7,14% tổng đầu tư cả nước. Đến cuối năm 2014, cả nước có 100% số
huyện có điện lưới và điện tại chỗ; 99,59% số xã với 98,22% số hộ dân có điện
lưới. Tại các vùng đồng bào dân tộc, vùng sâu vùng xa, hầu hết nhân dân các
khu vực này đã được sử dụng điện: Khu vực các tỉnh miền núi Tây Bắc đạt
97,55% về số xã và 85,09% số hộ dân có điện; khu vực các tỉnh Tây Nguyên là

100% và 95,17%; khu vực Tây Nam Bộ là 100% và 97,71%. Nhờ đó, góp phần
thay đổi cơ bản diện mạo nông nghiệp, nông thôn Việt Nam.
Ngày 10/4/2005, Trung tâm Điện lực Phú Mỹ được khánh thành với 6 nhà máy
điện có tổng cơng suất 3.859 MW, lớn gấp đơi Thủy điện Hịa Bình. Trong đó,
EVN đầu tư xây dựng Nhà máy Phú Mỹ 1, Phú Mỹ 2.1, Phú Mỹ 2.1 mở rộng và
Phú Mỹ 4; các nhà máy Phú Mỹ 3, Phú Mỹ 2.2 do các nhà đầu tư nước ngồi
đầu tư theo hình thức BOT. Đây là cơng trình quan trọng ghi nhận sự phát triển
vượt bậc của ngành công nghiệp Điện lưc Việt Nam. Đồng thời, qua việc tham
gia xây dựng cơng trình, lực lượng tư vấn xây dựng điện của ngành đã bước đầu
tiếp cận được công nghệ hiện đại và chủ động trong công tác tư vấn thiết kế nhà
máy điện chạy khí.


14

Ngày 2/12/2005, Thủy điện Sơn La – cơng trình thủy điện lớn nhất Việt Nam và
Đông Nam Á được khởi công xây dựng, với tổng công suất thiết kế 2.400 MW,
sản điện lượng trung bình hàng năm 10,2 tỷ kWh. Tổng mức đầu tư là 36.933 tỷ
đồng, đập chính của Thủy điện Sơn La cao 138,1m, chiều dài đập 961m. Ngày
17/12/2010, tổ máy số 1 Nhà máy Thủy điện Sơn La đã hịa thành cơng vào điện
lưới quốc gia.
Tháng 4/2010, 5 Tổng công ty Điện lực đã ra mắt và chính thức đi vào hoạt
động. Đó là: Tổng cơng ty Điện lực miền Bắc (EVN NPC); Tổng công ty Điện
lực miền Nam (EVN SPC); Tổng công ty Điện lực miền Trung (EVN CPC);
Tổng công ty Điện lực thành phố Hà Nội (EVN HANOI); Tổng công ty Điện
lực thành phố Hồ Chí Minh (EVN HCMC). Đây là bước ngoặt mới, giúp hồn
thiện cơ cấu tổ chức, mơ hình quản lý, nâng cao quản trị doanh nghiệp, tạo đà
cho sự phát triển trong sản xuất, kinh doanh của các đơn vị ngành Điện.
Ngày 23/12/2012, EVN tổ chức Lễ khánh thành cơng trình Nhà máy Thủy điện
Sơn La, về đích sớm 3 năm so với Nghị Quyết của Quốc hội, làm lợi cho đất

nước hàng chục nghìn tỷ đồng. Đây là cơng trình đa mục tiêu, có ý nghĩa đặc
biệt quan trọng trong sự nghiệp cơng nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước.
Ngành sản xuất điện ở Việt Nam có tổng cơng suất lắp đặt khoảng 38.676 MW
tính tới tháng 10/2016. Theo Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN), tổng sản
lượng điện thương phẩm ở Việt Nam có tốc độ tăng trưởng hàng năm là 10,84%
trong giai đoạn từ 2011 – 2015. Trong năm 2015, tổng sản lượng điện thương
phẩm của ngành đạt 143,7 tỷ kWh. Trong 10 tháng đầu năm 2016, tổng sản
lượng điện thương phẩm của ngành đạt 132,6 tỷ kWh, tăng 11,34% so với cùng
kỳ 2015. EVN đặt kế hoạch sản lượng điện thương phẩm của ngành trong năm
2016 là 159,1 tỷ kWh, cao hơn 10,72% so với sản lượng điện thương phẩm
trong năm 2015.
Câu hỏi và bài tập
Câu hỏi:
1. Kể tên các nhà máy điện.
2. Phân loại hộ tiêu thụ điện.
3. Nêu nội dung chủ yếu khi thiết kế hệ thống cung cấp điện.


15

CHƯƠNG 1: TÍNH TỐN PHỤ TẢI
Mã chương: MH17 - 01
Giới thiệu:
Khi thiết kế cung cấp điện cho một cơng trình thì nhiệm vụ đầu tiên là phải
xác định được nhu cầu điện của cơng trình đó. Tùy theo quy mơ của cơng trình
mà nhu cầu điện xác định theo phụ tải thực tế hoặc phải tính đến sự phát triển về
sau này. Tính tốn phụ tải điện là dự báo phụ tải ngắn hạn, xác định phụ tải của
cơng trình ngay sau khi đưa cơng trình vào khai thác, vận hành đây chính là một
số liệu quan trọng để thiết kế cung cấp điện, vì vậy phải xác định chính xác nhất
có thể giá trị phụ tải tính tốn.

Mục tiêu:
- Về kiến thức : Nhận thức chính xác về sản xuất, truyền tải và phân phối điện
năng từ đó phục vụ cho việc tiếp thu tốt những bài học tiếp theo;
- Về kỹ năng: Phân tích các thơng số kỹ thuật cần thiết trong một hệ thống điện;
Vận dụng phù hợp các phương pháp tính tốn phụ tải, vẽ được đồ thị phụ tải,
tâm phụ tải; Chọn được phương án cung cấp điện phù hợp với tình hình thực tế,
đảm bảo các tiêu chuẩn kỹ thuật;
- Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: Rèn luyện tính cẩn thận, tỉ mỉ, chính xác,
tư duy khoa học và sáng tạo.
Nội dung chính:
1. Xác định nhu cầu điện:
1.1. Đặt vấn đề:
Khi thiết kế cung cấp điện cho một hộ phụ tải, nhiệm vụ đầu tiên là xác định nhu
cầu điện của hộ phụ tải đó. Tùy theo qui mơ của phụ tải mà nhu cầu điện phải
được xác định theo phụ tải thực tế hoặc phải dự kiến đến khả năng phát triển phụ
tải trong tương lai từ 5 năm đến 10 năm hoặc lâu hơn nữa. Như vậy, xác định
nhu cầu điện chính là giải bài tốn về dự báo phụ tải ngắn hạn hoặc dài hạn.
Dự báo phụ tải ngắn hạn tức là xác định phụ tải của cơng trình ngay sau khi
cơng trình đi vào hoạt động, đi vào vận hành. Phụ tải đó thường được gọi là phụ
tải tính tốn. Phụ tải tính tốn được sử dụng để chọn các thiết bị điện như: máy
biến áp, dây dẫn, các thiết bị đóng cắt, bảo vệ ..., để tính các tổn thất công suất,
tổn thất điện áp để chọn các thiết bị bù ... Như vậy, phụ tải tính toán là một số
liệu quan trọng để thiết kế cung cấp điện. Các phương pháp xác định phụ tải tính
tốn có thể chia làm hai nhóm chính:
a. Nhóm thứ nhất
Đây là nhóm các phương pháp sử dụng các hệ số tính tốn dựa trên kinh nghiệm
thiết kế và vận hành. Đặc điểm của các phương pháp này là tính tốn thuận tiện
nhưng chỉ cho kết quả gần đúng.
Các phương pháp chính của nhóm này là:
- Phương pháp hệ số nhu cầu.

- Phương pháp suất tiêu hao điện năng trên một đơn vị sản phẩm.
- Phương pháp suất phụ tải trên đơn vị diện tích sản xuất.
b. Nhóm thứ hai


16

Đây là nhóm các phương pháp dựa trên cơ sở lý thuyết xác suất và thống kê.
Đặc điểm của phương pháp này là có kể đến ảnh hưởng của nhiều yếu tố, do đó
cho kết quả chính xác hơn nhưng tính tốn phức tạp hơn.
Các phương pháp chính của nhóm này là:
- Phương pháp cơng suất trung bình và hệ số hình dáng của đồ thị phụ tải.
- Phương pháp cơng suất trung bình và phương sai của phụ tải.
- Phương pháp số thiết bị hiệu quả.
1.2. Đồ thị phụ tải điện:
a. Định nghĩa
Đồ thị phụ tải là quan hệ của công suất phụ tải theo thời gian và đặc trưng cho
nhu cầu điện của từng thiết bị.
b. Phân loại
- Theo loại cơng suất, đồ thị phụ tải gồm có:
+ Đồ thị phụ tải công suất tác dụng:
P = f(t)
+ Đồ thị phụ tải công suất phản kháng:
Q = g(t)
+ Đồ thị phụ tải công suất biểu kiến:
S = h(t)
-Theo dạng đồ thị, đồ thị phụ tải gồm có:
+ Đồ thị phụ tải thực tế: đây là dạng đồ thị phản ánh qui luật thay đổi thực tế của
công suất theo thời gian (Hình 1.1)
+ Đồ thị phụ tải nấc thang: đây là dạng đồ thị qui đổi từ đồ thị thực tế về dạng

nấc thang (Hình 1.2)
P
(kW)

P
(kW)

-

-

24
t(giê)
Hình 1.1. Đồ thị phụ tải thực tế

24
Hình 1.2. Đồ thị phụ tải t(giê)
hàng ngày
dạng nấc thang
- Theo thời gian khảo sát, đồ thị phụ tải gồm có:
+ Đồ thị phụ tải hàng ngày: đây là dạng đồ thị phụ tải được xây dựng với thời
gian khảo sát là 24 giờ.
+ Đồ thị phụ tải hàng tháng: đây là dạng đồ thị phụ tải được xây dựng theo phụ
tải trung bình hàng tháng (Hình 1.3).


17

(kW)

P

- 0

1
2 3 4 5 6 7
8
12
t (th¸ng)
- Hình 1.3. Đồ thị phụ tải hàng tháng
-

9

10 11

+ Đồ thị phụ tải hàng năm: đây là dạng đồ thị phụ tải được xây dựng căn cứ vào
đồ thị phụ tải điển hình của một ngày mùa đơng và một ngày mùa hè (Hình 1.4).
P
(kW)

P
(kW)

24 (giê)

P
(kW)

24 (giê)

8760

Hình 1.4. Đồ thị phụ tải hàng năm
a. Đồ thị phụ tải điển hình của một ngày mùa đơng.
b. Đồ thị phụ tải điển hình của một ngày mùa hè.
c. Đồ thị phụ tải hàng năm.
Giả sử mùa hè gồm n1 ngày và mùa đông gồm n2 ngày. ở đồ thị hình 1.4a, mức
P2 tồn tại trong khoảng thời gian t2 + t/2; còn ở đồ thị hình 1.4b, mức P2 tồn tại
trong khoảng thời gian t//2.
Vậy trong một năm, mức phụ tải P2 tồn tại trong khoảng thời gian là:
T2 = (t2 + t/2).n2 + t//2.n1
Tương tự, trong một năm, mức phụ tải P1 tồn tại trong khoảng thời gian là:
T1 = (t1 + t/1).n2
Trong đó: n1, n2 lần lượt là số ngày mùa hè và mùa đông trong một năm.
Đồ thị phụ tải hàng năm tiện lợi trong việc dự báo nhu cầu về điện năng trong
năm và về hiệu quả kinh tế trong cung cấp điện.
Các đặc trưng của đồ thị phụ tải
a. Công suất cực đại Pmax: là giá trị công suất cực đại trong khoảng thời gian
khảo sát.


18

b. Cơng suất trung bình Ptb: là đặc trưng tĩnh cơ bản của phụ tải trong khoảng
thời gian khảo sát.
PTB = AT : T
(1.1)
Trong đó: AT là điện năng tiêu thụ trong khoảng thời gian khảo sát T
c. Công suất cực tiểu Pmin: là giá trị công suất cực tiểu trong khoảng thời gian

khảo sát.
d. Điện năng tiêu thụ AT: thể hiện qua phần diện tích giới hạn bởi đường cong
đồ thị phụ tải và các hệ trục tọa độ.
n

(1.2)

AT   Pi .ti
i 1

Trong đó:

Pi: là cơng suất trong khoảng thời gian khảo sát thứ i.
ti: là giá trị thời gian của đoạn khảo sát thứ i.
T: là thời gian khảo sát.
Pmax: là công suất cực đại trong khoảng thời gian khảo sát.
e. Thời gian sử dụng công suất cực đại: là khoảng thời gian lý thuyết mà khi sử
dụng cơng suất Pmax khơng đổi thì trong khoảng thời gian này lượng điện năng A
bằng đúng lượng điện năng tiêu thụ thực tế.

Hình 1.5. Đồ thị phụ tải hai cấp
Nếu thời gian t1 càng kéo dài hơn thời gian t2 thì Tmax càng lớn.
Trường hợp t1 = T thì Tmax = T
Tmax phụ thuộc vào tính chất của phụ tảI, qui trình của các xí nghiệp cơng
nghiệp và có thể tham khảo từ các sổ tay thiết kế cung cấp điện.
n

 P .t
i

Tmax 

i 1

Pmax

i



AT
Pmax

(1.3)

Các đại lượng cơ bản
- Thiết bị dùng điện: hay còn gọi là thiết bị tiêu thụ, là những thiết bị tiêu thụ
điện năng như động cơ điện, lò điện, đèn điện ...
- Hộ tiêu thụ: là tập hợp các thiết bị điện của phân xưởng hay của xí nghiệp hoặc
của khu vực.
- Phụ tải điện là một đại lượng đặc trưng cho công suất tiêu thụ của các thiết bị
hoặc các hộ tiêu thụ điện năng.
a. Công suất định mức (Pđm)
Công suất định mức là công suất của các thiết bị điện thường được nhà chế
tạo ghi sẵn trong lý lịch máy hoặc trên nhãn hiệu máy, được biểu diễn bằng công


19

suất tác dụng P (đối với động cơ, lò điện trở, bóng đèn…) hoặc biểu diễn bằng

cơng suất biểu kiến S (đối với máy biến áp hàn, lò điện cảm ứng…). Cơng suất
định mức được tính với thời gian làm việc lâu dài.
Đối với động cơ, công suất định mức ghi trên nhãn máy chính là cơng suất cơ
trên trục động cơ.
Đối với động cơ một pha: Pđm = Uđm.Iđm.cosđm.
(1.4)
Đối với động cơ ba pha:
Pđm = 3 Uđm.Iđm.cosđm.
(1.5)
b. Công suất đặt (Pđ)
Là công suất đầu vào của động cơ
Lưu ý: Đứng về mặt cung cấp điện, ta quan tâm đến loại cơng suất này.

p

p

đm
(1.6)

Trong đó: Pđ: Cơng suất đặt của động cơ, kW
Pđm: Công suất định mức của động cơ, kW
đc: Hiệu suất định mức của động cơ.
Vì hiệu suất định mức của động cơ tương đối cao (đối với động cơ khơng đồng
bộ rơ to lồng sóc, đc = 0,8  0,95) nên để cho tính tốn được đơn giản, người ta
thường cho phép bỏ qua hiệu suất, lúc này lấy Pđ  Pđm.
c. Phụ tải trung bình (Ptb)
Là một đặc trưng tĩnh của phụ tải trong một khoảng thời gian khảo sát, được xác
định bằng biểu thức:
d



Ptb = AP

(1.7)

Qtb =

(1.8)

t
AQ
t

Trong đó: Ap; Aq: Là điện năng tác dụng và phản kháng trong khoảng thời gian
khảo sát (kWh; kVArh)
t: Là thời gian khảo sát (h).
Thời gian khảo sát là 1 ca làm việc, một tháng hay một năm.
d. Phụ tải cực đại
- Phụ tải cực đại dài hạn (Pmax)
Là phụ tải trung bình lớn nhất tính trong khoảng thời gian tương đối ngắn. Để
tính tốn lưới điện và máy biến áp theo phát nóng, ta thường lấy bằng phụ tải
trung bình lớn nhất trong thời gian 5, 10 phút, 30 phút hay 60 phút (thông
thường nhất lấy trong thời gian 30 phút, lúc đó ký hiệu P30, Q30, S30) đôi khi
người ta dùng phụ tải cực đại xác định như trên để làm phụ tải tính tốn.
Người ta dùng phụ tải cực đại để tính tổn thất cơng suất lớn nhất và để chọn các
thiết bị điện, chọn dây dẫn và dây cáp theo mật độ dòng điện kinh tế.
- Phụ tải cực đại ngắn hạn hay còn gọi là phụ tải đỉnh nhọn (Pđn)
Là phụ tải cực đại xuất hiện trong khoảng thời gian 1  2 giây.

Phụ tải đỉnh nhọn được dùng để kiểm tra 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 rơ le
bảo vệ .v.v...
Phụ tải đỉnh nhọn thường xảy ra khi động cơ khởi động.


20

- Phụ tải tính tốn (Ptt)
Phụ tải tính tốn là phụ tải giả thiết không đổi lâu dài của các phần tử trong hệ
thống cung cấp điện (máy biến áp, đường dây...) tương đương với phụ tải thực tế
biến đổi theo điều kiện tác dụng nhiệt.
Về phương diện phát nóng, nếu ta chọn các thiết bị điện theo phụ tải tính tốn
thì có thể đảm bảo an tồn cho các thiết bị đó trong mọi trạng thái vận hành.
Quan hệ giữa phụ tải tính tốn và các phụ tải khác được nêu trong bất đẳng thức
sau:
Ptb  Ptt  Pmax
Các hệ số tính tốn:
a. Hệ số sử dụng:
Hệ số sử dụng (ksd) là tỉ số giữa phụ tải tác dụng trung bình với cơng suất định
mức của thiết bị.
ksd = Ptb

Đối với một thiết bị:

(1.9)

Pdm
n

Đối với một nhóm thiết bị:

k sd 

ptb

p dm

p



tbi

(1.10)

1
n

p



dmi

1

b. Hệ số đóng điện kđ
Hệ số đóng điện kđ của thiết bị là tỉ số giữa thời gian đóng điện trong chu trình
với tồn bộ thời gian của chu trình (tct).

Thời gian đóng điện (tđ) gồm thời gian làm việc mang tải (tlv) và thời gian chạy
không tải (tkt), như vậy:
tlv + tkt
(1.11)
Kđ =
tct
Hệ số đóng điện của một nhóm thiết bị được xác định theo biểu thức:
n

k
kd 

di

.Pdmi

(1.12)

i 1

n

P

dmi

i 1

Hệ số đóng điện phụ thuộc vào qui trình cơng nghệ.
c. Hệ số phụ tải kpt (cịn gọi là hệ số mang tải)

Hệ phụ tải (kpt) là tỉ số giữa công suất thực tế với công suất định mức.
kpt = Pthucte  Ptb
Pdm

(1.13)

Pdm

Mặt khác:
k pt 

Ptb
P .t
P .t
k
A
 tb d 
 tb ct  sd
Pdm Pdm .t d Pdm .t d Pdm .t ct
kd

(1.14)

Trong đó:
Điện năng:
A = Ptb.tđ = Ptb.tct
(1.15)
Hệ số phụ tải công suất tác dụng của nhóm thiết bị là tỉ số của hệ số sử dụng Ksd
với hệ số đóng điện kđ.
ksd

(1.16)
kpt =
kđ


21

d. Hệ số cực đại kmax
Hệ số cực đại (kmax) là tỉ số giữa phụ tải tính tốn với phụ tải trung bình trong
khoảng thời gian đang xét.
kmax = Ptt

(1.17)

Ptb

Giá trị kmax cũng có thể tra trong sổ tay.
e. Hệ số nhu cầu ( knc)
Hệ số nhu cầu (knc) là tỉ số giữa phụ tải tính tốn với cơng suất định mức.
knc 

ktt
k k
 tt  tb  kmax  ksd
kdm ktb kdm

(1.18)

Trong thực tế hệ số nhu cầu do kinh nghiệm vận hành mà tổng kết lại.
f. Số thiết bị hiệu quả ( nhq)

- Định nghĩa:
Số thiết bị hiệu quả là số thiết bị giả thiết có cùng cơng suất và chế độ làm việc
tạo nên phụ tải tính tốn bằng với phụ tải tính tốn của nhóm thiết bị thực tế
(gồm n thiết bị có chế độ làm việc và công suất khác nhau).
- Cách xác định nhq
2

+ Khi trong nhóm có số thiết bị n  5:

 n

  Pdmi 

nhq   ni 1
 (Pdmi )2

(1.19)

i 1

Trong đó:

n: là số thiết bị trong cả nhóm.
Pđmi: là công suất định mức của thiết bị thứ i (kW)
Nếu các thiết bị tiêu thụ của nhóm đều có cơng suất định mức như nhau thì:
2
nhq = n.Pdm2  = n

(1.20)

n.Pdm

Khi số thiết bị n > 5 thì việc tính tốn theo cơng thức trên gặp nhiều khó khăn, vì
vậy trong thực tế người ta tìm nhq theo đường cong cho trước.
Trình tự tính tốn nhq theo các bước sau:
Bước 1: Xác định tổng số thiết bị trong nhóm (n) và tổng công suất P của n
n

thiết bị này: P =

P

(1.21)

dmi

i 1

Bước 2: Xác định thiết bị công suất lớn nhất trong nhóm (Pmax):
Bước 3: Xác định số thiết bị có cơng suất khơng nhỏ hơn một nửa cơng suất của
thiết bị có cơng suất lớn nhất trong nhóm đó.
n1

Bước 4: Xác định tổng công suất của n1 thiết bị: P1 =

P

dmi

(1.22)

i 1

Bước 5: Xác định n* =

n1
P1
; P* =
n
P

(1.23)

Trong đó: n: là số thiết bị trong nhóm
n1: là số thiết bị có cơng suất khơng nhỏ hơn một nửa cơng suất
của thiết bị có cơng suất lớn nhất trong nhóm đó.


*

22

P; P1: là công suất ứng với n và n1 thiết bị.
Bước 6: Tra bảng 1.1 hoặc đường cong (Hình 1.1) để tìm nhq*
Bước 7: Xác định số thiết bị hiệu quả:
nhq = nhq*.n
Bảng 1.1: Bảng tra nhq* theo n* và P*

=

p

1

p 

p

1

n

,02
,03
,04
,05
,06
,08
,10
,15
,20
,25
,30
,35
,40
,45
,5
,55
,60
,65

,70
,75
,80
,85
,90
,00

(1.24)

0,1
0,71
0,81
0,86
0,90
0,92
0,94
0,95

0,15
0,51
0,64
0,72
0,79
0,83
0,89
0,92
0,95

0,20
0,36

0,48
0,57
0,64
70
0,79
0,85
0,93
0,95

0,25
0,26
0,36
0,44
0,51
0,58
0,68
0,76
0,88
0,93
0,95

0,30
0,19
0,27
0,34
0,41
0,47
0,57
0,66
0,80

0,89
0,93
0,95

0,35
0,14
0,21
0,27
0,33
0,38
0,48
0,56
0,72
0,83
0,90
0,94
0,95

0,40
0,11
0,16
0,22
0,26
0,31
0,40
0,47
0,67
0,76
0,85
0,90

0,94
0,95

0,45
0,09
0,13
0,18
0,22
0,26
0,33
0,40
0,56
0,69
0,78
0,86
0,91
0,93
0,95

0,50
0,07
0,11
0,15
0,18
0,21
0,28
0,34
0,48
0,64
0,71

0,80
0,86
0,91
0,93
0,95

0,55
0,06
0,09
0,12
0,15
0,18
0,24
0,29
0,42
0,54
0,61
0,73
0,81
0,86
0,91
0,94
0,95

0,60
0,05
0,08
0,10
0,13
0,15

0,20
0,25
0,37
0,47
0,57
0,66
0,74
0,81
0,87
0,91
0,94
0,95

0,65
0,01
0,07
0,09
0,11
0,13
0,17
0,22
0,32
0,42
0,51
0,60
0,68
0,75
0,81
0,87
0,91

0,94
0,95

0,70
0,04
0,06
0,08
0,10
0,12
0,15
0,19
0,28
0,37
0,45
0,53
0,62
0,69
0,76
0,82
0,87
0,91
0,94
0,95

0,75
0,03
0,05
0,07
0,08
0,10

0,13
0,17
0,25
0,33
0,41
0,48
0,56
0,63
0,70
0,76
0,82
0,87
0,91
0,94
0,95

0,80
0,03
0,04
0,06
0,07
0,09
0,12
0,15
0,23
0,29
0,36
0,43
0,50
0,57

0,64
0,70
0,75
0,81
0,86
0,90
0,93
0,95

0,85
0,03
0,04
0,05
0,07
0,08
0,11
0,13
0,20
0,26
0,32
0,39
0,45
0,52
0,58
0,64
0,69
0,75
0,81
0,86
0,90

0,94
0,95

0,90
0,02
0,04
0,05
0,06
0,07
0,09
0,12
0,17
0,23
0,29
0,35
0,41
0,47
0,52
0,58
0,63
0,69
0,74
0,80
0,85
0,89
0,93
0,95

0,95
0,02

0,03
0,04
0,05
0,06
0,08
0,10
0,16
0,21
0,26
0,32
0,37
0,42
0,47
0,53
0,57
0,63
0,68
0,73
0,78
0,83
0,88
0,92


23

1.5. Các phương pháp xác định cơng suất tính tốn:
a. Khái niệm:
Phụ tải tính tốn của một nhóm thiết bị điện, của một phân xưởng ... là phụ tải
sử dụng để thiết kế cung cấp điện cho nhóm thiết bị điện đó, phụ tải tính tốn

cịn dùng để lựa chọn máy biến áp, dây dẫn và các thiết bị đóng cắt. điều đó có
nghĩa là hệ thống cung cấp điện được xác định theo cơng suất tính tốn này.
b. Các phương pháp tính phụ tải tính tốn:
Xác định phụ tải tính tốn theo cơng suất đặt và hệ số nhu cầu
Cơng thức tính
n

Ptt  knc .  Pdi

(1.25)

Qtt = Ptt.tg

(1.26)

i 1

2

S  P
tt

P

2

Q 

tt

tt

tt

cos

(1.27)

Một cách gần đúng có thể lấy: Pđ  Pđm do đó:
n

P  k . P
tt

nc

i 1

dmi

(1.28)

Với:
knc: hệ số nhu cầu, tra sổ tay
Pđi: công suất đặt của thiết bị thứ i (kW)
Pđmi: công suất định mức của thiết bị thứ i (kW)
Ptt: công suất tác dụng tính tốn của nhóm thiết bị (kW)
Qtt: cơng suất phản kháng tính tốn của nhóm thiết bị (kVAr)
Stt:cơng suất biểu kiến (tồn phần) tính tốn của nhóm thiết bị (kVA)
n: số thiết bị trong nhóm.

Nếu hệ số cơng suất của các thiết bị trong nhóm khơng giống nhau thì ta phải
tính hệ số cơng suất trung bình (costb) theo cơng thức sau:
(1.29)
P1cosφ1 + P2cosφ2 + ….. + Pncosφn
P1 + P2 + ….. + Pn
Phương pháp này tính tốn đơn giản, thuận tiện nhưng cho kết quả kém chính
xác do hệ số nhu cầu là số liệu cho trước không phụ thuộc vào chế độ vận hành
và số thiết bị trong nhóm.
Ví dụ 1.1: Một xưởng sửa chữa ơ tơ có cơng suất đặt 200kW, diện tích xưởng 20
x 40 = 800m2. Yêu cầu xác định phụ tải điện.
Giải
Xưởng sản xuất ô tô thực chất là xưởng sản xuất cơ khí có Knc = 0,2 đến 0,3.
Lấy Knc = 0,3, phụ tải tính tốn động lực:
Ptt = Knc .Pđ = 0,3 x 200 = 60 (kW)
Phụ tải chiếu sáng với P0 = 12 (W/m2)
Pcs = P0 . D = 12 x 800 = 9600 (W)
Phụ tải toàn xưởng: Px = Ptt + Pcs = 60 + 9,6 = 69,6 (kW)
costb =


24

Vì dùng đèn sợi đốt nên Qcs = 0 vậy Qx = Qtt = Ptt . tgφ
Tra sổ tay với phân xưởng sửa chữa có cosφ = 0,5 đến 0,6 lấy cosφ = 0,5. Xác
định được phụ tải điện chiếu sáng:
Qx = Qtt = Ptt . tgφ = 60 x 1,73 = 103,8 (kVAr)
.

Phụ tải điện toàn phần: S = 69,6 + j103,8 (kVA)
.

S  69,6 2  103,82  125 (kVA); cosφ = Px /Sx = 69,6/125 = 0,56

Xác định phụ tải tính tốn theo suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản xuất
Cơng thức tính:
Ptt = p0.F
Trong đó:
p0: là suất phụ tải trên 1m2 diện tích sản xuất kW/m2
F: là diện tích sản xuất.
Giá trị p0 có thể tra trong các sổ tay, phương pháp này chỉ cho giá trị gần đúng
cho nên thường được dùng trong thiết kế sơ bộ. Nó dùng để tính phụ tải các
phân xưởng có mật độ phân bố đều: gia cơng cơ khí, dệt, sản xuất ơtơ, vịng bi.
- Với các phân xưởng cơ khí, luyện kim… p0 = 12 đến 15 (W/m2)
- Với các phân xưởng dệt may, hóa chất… p0 = 15 đến 20 (W/m2)
- Với kho bãi…
p0 = 5 đến 10 (W/m2)
- Với xưởng thiết kế
p0 = 25 đến 30 (W/m2)
- Với nhà hành chính
p0 = 20 đến 25 (W/m2)
- Với các trường học trị số p0 lấy như sau:
+ Với khu giảng đường
p0 = 20 (W/m2)
+ Với khu hành chính văn phịng
p0 = 20 đến 25 (W/m2)
+ Phịng thí nghiệm
p0 = 30 đến 40 (W/m2)
+ Nhà thể thao
p0 = 20 đến 30 (W/m2)
Ví dụ 1.2: Xác định phụ tải tính tốn của 1 trường PTCS bao gồm nhà học 2

tầng, mỗi tầng có 6 phịng học mỗi phịng có diện tích 80m2. Các khu cịn lại
như: thường trực, hiệu trưởng, phịng học có tổng diện tích 100m2 .
Giải
Phụ tải một phòng học với p0 =15 (W/m2)
P1p = p0 . S = 15 x 80 = 1200 (kW)
Phụ tải 1 tầng gồm có 6 phịng giống nhau
PT = 6 . P1p = 6 x 1,2 = 7,2 (kW)
Phụ tải cả nhà học 2 tầng: PN = 2 x 7,2 = 14,4 (kW)
Phụ tải các khu còn lại như: thường trực, hiệu trưởng, phòng học
PH = 20 x 100 = 2000 (W) = 2 (kW)
Tổng phụ tải toàn trường: P∑ = PN + PH = 14,4 + 2 = 16,4 (kW)
Giả thiết dùng đèn tuýp có cosφ = 0,8 xác định được phụ tải toàn phần:
Sx = P∑ /cosφ = 16,4/0,8 =20,5 (kVA)
Xác định phụ tải tính tốn theo suất tiêu hao điện năng trên đơn vị sản phẩm
Cơng thức tính:
(1.30)
a.M
Ptt =
Tmax
Trong đó:
M: số đơn vị sản phẩm được sản xuất ra trong một năm (sản lượng)


25

a: suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm (kWh/đơn vị sản phẩm)
Tmax: thời gian sử dụng công suất lớn nhất của phụ tải (giờ/năm)
Phương pháp này thường được sử dụng cho các thiết bị điện có đồ thị phụ tải
biến đổi như quạt gió, bơm nước, máy nén khí, thiết bị điện phân.
Ví dụ 1.3: Xác định phụ tải tính tốn của một nhóm máy nén khí, biết rằng:

- Nhóm máy đó trong một năm sản xuất được 312.106m3 khí nén.
- Điện năng tiêu thụ cho 103m3 khí nén là a = 1000 kWh/103m3.
- Thời gian sử dụng công suất lớn nhất Tmax = 7000h/năm.
Giải
áp dụng công thức ta được:
M.a
312.106.103
Ptt =
=
= 44571,4 kWh
Tmax
103.7.103
Xác định phụ tải tính tốn theo hệ số cực đại và phụ tải trung bình
Khi khơng có số liệu cần thiết để áp dụng các phương pháp đơn giản gần đúng
như (2.30) trên hoặc khi cần nâng cao độ chính xác của phụ tải tính tốn thì
chúng ta nên dùng phương pháp tính theo hệ số cực đại.
n

Cơng thức tính:

Ptt = kmax.  k sd .Pdm

(1.31)

i 1

Trong đó:

Pđm: cơng suất định mức của phụ tải
kmax: hệ số cực đại; ksd: hệ số sử dụng

Phương pháp này cho kết quả tương đối chính xác vì khi xác định thiết bị hiệu
quả nhq chúng ta đã xét tới một loạt các yếu tố quan trọng như: ảnh hưởng của số
lượng thiết bị trong nhóm, số thiết bị có cơng suất lớn nhất, sự khác nhau về chế
độ làm việc...
Khi xác định phụ tải theo phương pháp này trong một số trường hợp cụ thể dùng
công thức sau:
Trường hợp n  3 và nhq  4, phụ tải tính tốn được tính theo:
n

Ptt   Pdmi

(1.32)

Qtt   Qdmi

(1.33)

i 1
n

i 1

Còn đối với thiết bị điện làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại thì:
S

S tt  dm dm
0,875
Trường hợp n  3 và nhq  4, phụ tải tính tốn được tính theo:

(2.34)

n

Ptt   k pti Pdmi

(1.35)

i 1

Trong đó:
kpti: hệ số phụ tải của từng máy, nếu khơng có số liệu chính xác có thể lấy:
kpt = 0,9 với thiết bị làm việc ở chế độ dài hạn
kpt = 0,75 với thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại.