giao trinh cung cap dien

TRƯỜNG TCKT&NV CÁI BÈ KHOA KỸ THUẬT NGHIỆP VỤ

LỜI NÓI ĐẦU

- Đất nước Việt Nam đang trong công cuộc công nghiệp hóa hiện - đại hóa, nền kinh tế đang trên đà phát triển, việc cung cấp điện năng cho các khu công nghiệp, khu chế xuất, khu nhà cao tầng ngày càng nhiều. Vì vậy việc tìm hiểu đặc tính, kết cấu, tính toán sử dụng trong cung cấp điện rất cần thiết cho sinh viên ngành điện.

- Với một vai trò quan trọng như vậy và xuất phát từ yêu cầu, kế hoạch đào tạo, chương trình môn học của Trường Trung Cấp Kỹ Thuật & Nghiệp Vụ Cái Bè. Tôi đã biên soạn cuốn giáo trình Cung Cấp Điện.

- Giáo trình được biên soạn theo đề cương môn học Cung Cấp Điện với những kiến thức cơ bản về cung cấp điện như: xác định phụ tải, chọn phương án cung cấp, chọn thiết bị, cũng như các biện pháp bảo vệ cho lưới… cho sinh viên ngành điện.Bài giảng gồm mười chương lần lượt trình bày các vấn đề:

+ Khái quát cung cấp điện được trình bày ở Chương 1.

+ Chương 2 và 3 trình bày về lưới điện và tính toán phụ tải điện.

+ Tính toán về lưới điện trình bày ở chương 4.

+ Trạm điện trình bày ở chương 5

+ Chương 6 đề cập đến việc lựa chọn các thiết bị trong lưới cung cấp điện.

+ Nâng cao hệ số công suất trình bày ở chương 7.

+ Chương 8 trình bày về kỹ thuật chiếu sáng.

+ Chương 9 bảo vệ hệ thống điện.

- Giáo trình Cung Cấp Điện được biên soạn phục vụ công tác giảng dạy cho giáo viên và là tài liệu học tập cho học sinh ở trường.

- Trong thời gian biên soạn giáo trình mặc dù đã có nhiều cố gắng, nhưng do chuyên môn và thời gian có hạn nên không tránh khỏi những thiếu sót, khuyết điểm. Rất mong nhận được ý kiến đóng góp của các đồng nghiệp để giáo trình đạt chất lượng cao hơn.

- Mọi ý kiến đóng góp xin gửi về Khoa Kỹ Thuật Nghiệp Vụ - Trường Trung Cấp Kỹ Thuật & Nghiệp Vụ Cái Bè, Khu IV – Thị Trấn Cái Bè, Huyện Cái Bè, Tỉnh Tiền Giang.

Giáo Viên Biên Soạn :

NGUYỄN ĐỖ CÔNG HIẾN

GV : NGUYỄN ĐỖ CÔNG HIẾN 1 GIÁO TRÌNH CUNG CẤP ĐIỆN


CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN

1.1. Đặc điểm của quá trình sản xuất và phân phối điện năng:Điện năng ngày càng phổ biến vì dễ dàng chuyển thành các dạng năng lượng

khác như: cơ, hóa, nhiệt năng… ; được sản xuất tại các trung tâm điện và được truyền tải đến hộ tiêu thụ với hiệu suất cao. Trong quá trình sản xuất và tiêu thụ điện năng có một số đặc tính: Điện năng sản xuất ra thường không tích trữ được, do đó phải có sự cân bằng giữa sản xuất và tiêu thụ điện. Các quá trình về điện xảy ra rất nhanh và nguy hiểm nếu có sự cố xảy ra, vì vậy thiết bị điện có tính tự động và đòi hỏi độ an toàn và tin cậy cao.

Hình 1.1. Hệ thống điện

Những yêu cầu và nội dung chủ yếu khi thiết kế hệ thống cung cấp điện: Muc tiêu chính của thiết kế cung cấp điện là đảm bảo cho hộ tiêu thụ luôn đủ

điện năng với chất lượng trong phạm vi cho phép.Một phương án cung cấp điện (cho xí nghiệp) được xem là hợp lý khi thỏa

mãn các nhu cầu sau: Vốn đầu tư nhỏ, chú ý tiết kiệm ngoại tệ và vật tư hiếm. Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện tùy theo tính chất hộ tiệu thụ. Chi phí vận hành hàng năm thấp. Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị. Thuận tiện cho vận hành và sửa chữa… Đảm bảo chất lượng điện năng. Ngoài ra, còn phải chú ý đến các điều kiện khác như: môi trường, sự phát triển của phụ tải, thời gian xây dựng…

Một số bước chính để thực hiện một phương án thiết kế cung cấp điện: + Xác định phụ tải tính toán để đánh giá nhu cầu và chọn phương thức cung cấp điện. Xác định phương án về nguồn điện. Xác định cấu trúc mạng. Chọn thiết bị.



Tính toán chống sét, nối đất chống sét và nối đất an toàn cho người và thiệt bị. Tính toán các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật. Tiếp theo thiết kế kỹ thuật là bước thiết kế thi công như các bản vẽ lắp đặt, những nguyên vật liệu cần thiết… Cuối cùng là công tác kiểm tra điều chỉnh và thử nghiệm các trang thiết bị, đưa vào vận hành và bàn giao.1.2. Lưới điện và lưới cung cấp điện:1.2.1. Khái niệm: Hệ thống điện gồm 3 khâu: sản xuất, truyền tải và tiêu thụ điện. Nguồn điện là các nhà máy điện (nhiệt điện, thủy điện, điện nguyên tử…) và các trạm phát điện (diesel, mặt trời, gió…)

Tiêu thụ điện bao gồm tất cả các đối tượng sử dụng điện năng trong các lĩnh vực kinh tế và đời sống: công nghiệp, nông nghiệp, lâm nghiệp, giao thông vận tải, thương mại, dịch vụ, phục vụ sinh hoạt…

Để truyền tải điện từ nguồn phát đến các hộ tiêu thụ người ta sử dụng lưới điện. Lưới điện bao gồm đường dây tải điện và trạm biến áp. Lưới điện nước ta hiện có nhiều cấp điện áp: 0,4KV, 6KV, 10KV, 22KV, 35KV, 110KV, 220KV và 500KV. Một số chuyên gia cho rằng trong tương lai lưới điện Việt nam chỉ nên tồn tại năm cấp điện áp: 0,4KV, 22KV, 110KV, 220KV và 500KV.1.2.2 Phân loại:

Có nhiều cách phân loại lưới điện:Căn cứ vào trị số của điện áp, chia ra lưới điện siêu cao áp (500KV), lưới

điện cao áp (220KV, 110KV), lưới trung áp (35KV, 22KV, 10KV, 6KV) lưới điện hạ áp (0,4KV).

Căn cứ vào nhiệm vụ, chia ra lưới cung cấp (500KV, 220KV, 110KV), lưới phân phối (35KV, 22KV, 10KV, 6KV, 0,4KV).

Ngoài ra còn nhiều cách chia khác, Ví dụ căn cứ vào phạm vi cấp điện, chia ra lưới khu vực, lưới địa phương: căn cứ vào số pha, chia ra lưới một pha, hai pha, ba pha; căn cứ vào đối tượng cấp điện chia ra lưới công nghiệp, lưới nông nghiệp, lưới đô thị…1.3. Những yêu cầu khi thiết kế hệ thống cung cấp điện:

Bất kỳ một phương án (hoặc dự án) cung cấp điện nào cũng phải thoả mãn 4 yêu cầu cơ bản sau:1.3.1. Độ tin cậy cung cấp điện:

Hộ loại 1: là những hộ rất quan trọng không được để mất điện, nếu xảy ra mất điện sẽ gây ra hậu quả nghiêm trọng.

- Làm mất an ninh chính trị, mất trật tự xã hội. Đó là sân bay, cảng hàng hải, khu quân sự, khu ngoại giao đoàn, các đại sứ quán, nhà ga, bến xe, trục giao thông chính trong thành phố…

- Làm thiệt hại lớn đối với nền kinh tế quốc dân. Đó là khu công nghiệp, khu chế xuất, dầu khí, luyện kim, nhà máy cơ khí lớn, trạm bơm nông nghiệp lớn… Những hộ này đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế quốc dân.

- Làm nguy hại đến tính mạng con người.



Hộ loại 2: bao gồm các xí nghiệp chế tạo hàng tiêu dùng (như xe đạp, vòng bi, bánh kẹo, đồ nhựa …) và thương mại, dịch vụ (khách sạn, siêu thị, trung tâm thương mại lớn…). Với những hộ này nếu mất điện sẽ bị thua thiệt về kinh tế như dãn công, gây thứ phẩm, chế phẩm phá vỡ hợp đồng cung cấp nguyên liệu hoặc sản phẩm cho khách hàng, làm giảm sút doanh số và lãi xuất…

Hộ loại 3: là những hộ không quan trọng cho phép mất điện tạm thời khi cần thiết. Đó là hộ ánh sáng sinh hoạt đô thị và nông thôn.1.3.2. Chất lượng điện:

Chất lượng điện được thể hiện ở hai chỉ tiêu: tần số (f) và điện áp (U). Một phương án cấp điện có chất lượng tốt là phương án đảm bảo trị số tần số và điện áp nằm trong giới hạn cho phép. Cơ quan Trung tâm Điều độ Quốc gia chịu trách nhiệm điều chỉnh tần số chung cho hệ thống điện. Việc đảm bảo cho điện áp tại mọi điểm nút trên lưới trung áp và hạ áp nằm trong phạm vi cho phép là nhiệm vụ của kỹ sư thiết kế và vận hành lưới cung cấp điện.

Để đảm bảo cho các thiết bị dùng điện (động cơ, đèn, quạt, tủ lạnh, ti vi…) làm việc bình thường yêu cầu điện áp đặt vào cực các thiết bị dùng điện không được chênh lệch quá 5% so với trị số điện áp định mức. Tần số f được giữ 50 ± 0,5Hz.

Độ chênh lệch điện áp so với trị số định mức gọi là độ chênh lệch điện áp, ký hiệu là δU. Điện áp yêu cầu độ lệch |δU|= U – Uđm≤5%Uđm. Lưu ý độ lệch điện áp khác với tổn thất điện áp (hiệu số điện áp giữa đầu và cuối nguồn của cùng cấp điện áp).

Hình 1.2. Độ lệch và tổn thất điện áp1.3.3. Tính kinh tế:

Tính kinh tế của một phương án cung cấp điện thể hiện qua hai chỉ tiêu: vốn đầu tư và chi phí vận hành. Vốn đầu tư một công trình điện bao gồm tiền mua vật tư, thiết bị, tiền vận chuyển, thí nghiệm, thử nghiệm, mua đất đai, đền bù hoa màu, tiền khảo sát thiết kế, lắp đặt và nghiệm thu. Phí tổn vận hành: bao gồm các khoản tiền phải chi phí trong quá trình vận hành công trình điện: lương cho cán bộ quản lý, kỹ thuật, vận hành, chi phí bảo dưỡng và sửa chữa, chi phí cho thí nghiệm thử nghiệm, do tổn thất điện năng trên công trình điện.



Thông thường hai loại chi phí này mâu thuẫn nhau. Phương án cấp điện tối ưu là phương án dung hòa hai chi phí trên, đó là phương án có chi phí tính toán hàng năm nhỏ nhất.

Trong đó: - : hệ số vận hành, với đường dây trên không lấy 0,04; cáp và trạm biến áp lấy 0,1.

- : hệ số thu hồi vốn đầu tư tiêu chuẩn , với lưới cung cấp điện

năm.- K: vốn đầu tư.- : tổn thất điện 1 năm.

c: giá tiền tổn thất điện năng (đ/kWh). 1.3.4 Tính an toàn:

An toàn là vấn đề quan trọng, thậm chí phải đặt lên hàng đầu khi thiết

kế, lắp đặt, vận hành công trình điện. An toàn cho cán bộ vận hành, an toàn

cho thiết bị, công trình điện, an toàn cho người dân và các công trình dân

dụng lân cận.

Người thiết kế và vận hành công trình điện phải nghiêm chỉnh tuân thủ

triệt để các quy định, nội quy an toàn, ví dụ khoản cách an toàn giữa công

trình điện và công trình dân dụng, khoảng cách an toàn từ dây dẫn tới mặt

đất…1.4. Một số ký hiệu thông dụng:

Thiết bị Ký hiệu Thiết bị Ký hiệu

Máy phát điện hoặc nhà máy điện

Động cơ điện

Máy biến áp 2 cuộn dây

Khởi động từ

Máy biến áp 3 cuộn dây

Máy biến áp điều chỉnh dưới tải

Máy cắt điện Cầu chì.

Cầu dao cách ly Aptômát

Máy cắt phụ tải Cầu chì tự rơi



Tủ điều khiển Tụ điện bù

Tủ chiếu sáng cục bộTủ chiếu sáng làm việc

Tủ phân phốiTủ phân phối động lực

Đèn sợi đốt Đèn huỳnh quang

Ổ cắm điện Công tắc điện

Kháng điệnMáy biến dòng điện

Dây cáp điện Dây dẫn điện

Thanh dẫn (thanh cái)Dây dẫn tần số ≠ 50Hz

Dây dẫn mạng hai dâyDây dẫn mạng 4 dây.

Đường dây điện áp U ≤36V.

Đường dây mạng động lực 1 chiều

Chống sét ống Chống sét van

CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG I:Câu 1: Đặc điểm của quá trình sản xuất và phân phối điện năng ?Câu 2 : Khái niệm và phân loại lưới điện ?Câu 3 : Những yêu cầu khi thiết kế hệ thống cung cấp điện ?Câu 4 : Một số ký hiệu thông dụng ?

CHƯƠNG II : CÁC LOẠI LƯỚI CUNG CẤP ĐIỆN

2.1. Các loại cáp và dây dẫn:Để tải điện người ta dùng dây dẫn và cáp. So với dây dẫn tải điện bằng

cáp đắt tiền hơn nhưng mỹ quan hơn, vì thế cáp trung và hạ áp thích hợp cho



lưới điện đô thị và xí nghiệp. Tải điện bằng dây dẫn rẽ tiền, dễ sửa chữa và thay thế thường được dùng trên lưới trung áp và khu vực nông thôn.2.1.1 Các loại dây dẫn:

Dây dẫn gồm hai loại: dây bọc cách điện và dây trần.Dây bọc cách điện: thường dùng trên lưới hạ áp. Dây bọc có nhiều loại: một

sợi, nhiều sợi, dây cứng, mềm, đơn, đôi… Vật liệu thông dụng là đồng và nhôm. Ký hiệu: M(n, F), trong đó: M là dây đồng; n là số dây; F là tiết diện dây.

Dây trần: dùng cho mọi cấp điện áp. Có các loại như: nhôm, thép, đồng và nhôm lõi thép. Trong đó dây nhôm và nhôm lõi thép được dùng phổ biến cho đường dây trên không, trong đó phần nhôm làm nhiệm vụ dẫn điện và phần thép tăng độ bền cơ học.

Ký hiệu: Loại dây(A, AC) - F, trong đó: A là dây nhôm; AC dây nhôm lõi thép; F là tiết diện.Ký hiệu cho mạng điện: loại dây (n.F +1.Fo) với n là số dây pha và Fo tiết điện dây trung tính.

Hình 2.1. Cáp và dây trần2.1.2. Các loại Cáp:a) Cấu tạo Cáp:

Cáp lực gồm các phần tử chính sau: lõi, cách điện và lớp vỏ bảo vệ.Lõi (ruột dẫn điện):Vật liệu cơ bản dùng làm ruột dẫn điện của cáp là đồng hay nhôm kỹ thuật

điện. Ruột cáp có các hình dạng tròn, quạt, hình mảnh. Ruột có thể gồm một hay

nhiều sợi.Lớp cách điện:Lớp vật liệu cách điện cách ly các ruột dẫn điện với nhau và cách ly với lớp

bảo vệ. Hiện nay cách điện của cáp thường dùng là nhựa tổng hợp, các loại cao su,

giấy cách điện, các loại dầu và khí cách điện.

Lớp vỏ bảo vệ:Lớp vỏ bảo vệ để bảo vệ cách điện của cáp tránh ẩm ướt, tránh tác động của

hóa chất do dầu tẩm thoát ra do hư hỏng cơ học cũng như tránh ăn mòn, han gỉ khi đặt trong đất.



Lớp vỏ bảo vệ dây dẫn là đai hay lưới bằng thép, nhôm hay chì. Ngoài cùng là lớp vỏ cao su hoặc nhựa tổng hợp. b) Phân loại Cáp:

Cáp có thể phân loại theo nhiều cách: Theo số lõi: một, hai, ba hay bốn lõi. Thông thường cáp cao áp chỉ có một lõi. Theo vật liệu cách điện: giấy cách điện (có tẩm hay không tẩm), cách điện cao su hay nhựa tổng hợp và cách điện tổ hợp. Theo mục đích sử dụng: hạ, trung và cao áp, ngoài ra còn có cáp radio và cáp thông tin.Theo lĩnh vực sử dụng: cáp dùng cho hàng hải, hàng không, dầu mỏ, hầm mỏ, trong hay ngoài nước.2.2. Cấu trúc đường dây tải điện: Đường dây tải điện trên không ký hiệu là ĐDK. Đường dây tải điện trên không bao gồm các phần tử: dây dẫn, sứ, xà, cột, móng, còn có thể có dây chống sét, dây néo và bộ chống rung.

Hình 2.2. Cấu trúc đường dây tải điện2.2.1. Một số định nghĩa liên quan:a) Đường dây truyền tải điện trên không:

Công trình xây dựng mang tính chất kỹ thuật dùng để truyền tải điện năng theo dây dẫn, được lắp đặt ngoài trời. Dây dẫn được kẹp chặt nhờ sứ, xà cột và các chi tiết kết cấu xây dựng.

Đường dây hạ áp cần có thêm một dây trung tính để lấy cả điện áp pha và điện áp dây. Nếu phụ tải 3 pha đối xứng thì lấy dây trung tính bằng ½ dây pha còn khi phụ tải pha không cân bằng thì tiết diện dây trung tính lấy bằng tiết diện dây pha.b) Khoảng cách tiêu chuẩn: gồm các khoảng cách ngắn nhất giữa dây dẫn được căng và đất, giữa dây dẫn được căng và công trình xây dựng, giữa dây dẫn và cột, giữa các dây dẫn với nhau.



c) Độ võng trên dây: là khoảng cách theo chiều thẳng đứng từ đường thẳng nối 2 điểm treo dây trên cột tới điểm thấp nhất của dây dẫn do tác dụng của khối lượng dây.d) Lực căng dây: là lực căng kéo dây và kẹp chặt cố định dây dẫn trên cột.e) Chế độ làm việc bình thường: là chế độ làm việc mà dây dẫn không bị đứt.f) Chế độ sự cố: là chế độ mà dây dẫn bị đứt dù chỉ một dây.g) Khoảng vượt trung gian của đường dây: khoảng cách theo mặt phẳng ngang giữa 2 cột.h) Khoảng néo chặt: là khoảng cách theo mặt phẳng nằm ngang giữa 2 cột chịu lực gần nhau. Các cột chịu lực bao gồm các cột đầu tuyến, các cột cuối tuyến và các cột góc dây dẫn chuyển hướng đi.2.2.2. Cấu trúc đường dây trên không:a) Cột: lưới cung cấp điện trung áp dùng 2 loại cột: cột vuông và cột ly tâm, ký hiệu H và LT. Cột vuông (cột chữ H): thường chế tạo cỡ 7,5 và 8,5m. Cột H7,5 dùng cho lưới hạ áp và H8,5 dùng cho lưới hạ áp và lưới 10kV. Cột li tâm (cột tròn): các cột được đúc dài 10 và 12m, các đế cột dài 6, 8 và 10m. Cột và đế được nối với nhau nhờ các măng xông hay mặt bích, từ đó có thể có các cột 10, 12, 16, 20, 22m. Các cột còn được phân loại thành A, B, C, D theo khả năng chịu lực (được tra ở các bảng).Bảng thông số kỹ thuật các loại cột li tâm:

Loại cột Lực kéo ngang đầu cột N ( kg )

Chiều cao cột m Đường kính ngoài dáng cột

(mm)LT 10A 3200 ( 320 )

10 323LT 10B 4200 ( 420 )LT 10C 5200 ( 520 )LT 12A 5400 ( 540 )

12 350LT 12B 7200 ( 720 )LT 12C 9000 (900 )LT 16B 9200 ( 920 ) 16 403LT 16C 11000 (1100 )LT 18B 9200 ( 920 ) 18 430LT 18C 12000 ( 1200 )LT 20B 9200 ( 920 )

20 456LT 20C 10000 ( 1000 )LT 20D 13000 ( 1300 )

b) Xà: Dùng để đỡ dây dẫn và cố định khoảng cách giữa các dây, được làm bằng sắt

hoặc bê tông kích thước tùy vào cấp điện áp.



Trên xà có khoan sẵn các lổ để bắt sứ, khoảng cách giữa hai lỗ khoan (cũng là khoảng cách giữa hai dây) từ 0,3÷0,4m đối với đường dây hạ áp, từ 0,8÷1,2m với đường dây 10kV, từ 1,5÷2m với đường dây 35kV.c) Sứ: sứ có tác dụng vừa làm giá đỡ cho các bộ phận mang điện vừa làm vật cách điện giữa các bộ phận đó với đất. Vì vậy sứ phải đủ độ bền, chịu được dòng ngắn mạch đồng thời phải chịu được điện áp của mạng kể cả lúc quá điện áp.

Sứ cách điện thường được thiết kế và sản xuất cho cấp điện áp nhất định và được chia thành hai dạng chính: sứ đỡ hay sứ treo dùng để đỡ hay treo thanh cái, dây dẫn và các bộ phận mang điện; sứ xuyên dùng để dẫn nhánh hay dẫn xuyên qua tường hoặc nhà. Sứ đỡ: thường dùng cho đường dây có điện áp từ 35kV trở xuống, khi đường dây vượt sông hay đường giao thông thì có thể dùng sứ treo. Sứ treo: có thể phân thành sứ thanh và sứ đĩa. Sứ thanh được chế tạo có chiều dài và chịu được một điện áp xác định trước. Chuỗi sứ được kết lại từ các đĩa và số lượng được ghép với nhau tùy thuộc điện áp đường dây. Ưu điểm của việc dùng chuỗi sứ cho đường dây cao thế là điện áp làm việc có thể tăng bằng cách thêm các đĩa sứ với chi phí nhỏ.

Hình 2.3. Một số dạng sứKhi cần tăng cường về lực người ta dùng các chuỗi sứ ghép song song, khi

tăng cường cách điện người ta tăng thêm số đĩa. Việc kẹp dây dẫn vào sứ đứng được thực hiện bằng cách quấn dây hoặc bằng ghíp kẹp dây chuyên dụng. Việc kẹp dây vào sứ treo được thực hiện bằng khóa kẹp dây chuyên dụng.

Sứ đứng Hoàng liên sơn có ký hiệu VHD-35. Đường dây có điện áp 110kV trở lên dùng sứ treo. Chuỗi sứ treo gồm các đĩa sứ tuỳ theo cấp điện áp mà chuỗi sứ có số đĩa khác nhau.

Điện áp (kV) Số đĩa sứ3-10 0135 03110 07220 13



Ti sứ là chi tiết được gắn vào sứ đứng bằng cách vặn ren và chèn ximăng, cát được dùng làm trụ để kẹp chặt sứ với xà trên cột điện. Ti sứ được làm bằng thép, được sơn phủ hay mạ để chống gỉ.d) Móng cột: có nhiệm vụ chống lật cột. Trong vận hành cột điện chịu lực kéo của dây và lực của gió bão.e) Dây néo: tại các cột néo (cột đầu, cuối và góc đường dây), để tăng cường chịu lực kéo cho các cột này các dây néo được đặt ngược hướng lực kéo dây.f) Bộ chống rung: chống rung cho dây dẫn do tác dụng của gió.

Bộ chống rung gồm 2 quả tạ bằng gang nối với nhau bằng cáp thép, đoạn cáp được kết vào đường dây nhờ kẹp.

Hình 2.4. Bộ chống rung và móng cộtNgoài ra, trên cột và các xà đỡ còn được lắp đặt các tiết bị điện để phục vụ

cho việc vận hành và bảo vệ hoạt động của lưới điện như: các cầu chì tự rơi, máy cắt phụ tải, dao cách ly, thiết bị tự đóng lại…2.3. Lưới điện đô thị:

Thường sử dụng cấp điện áp trung áp là 22 và 10kV.Để tăng độ tin cậy cung cấp điện, lưới trung áp thành phố thường có cấu

trúc mạch vòng kín vận hành hở.Để đảm bảo an toàn và mỹ quan đô thị, thường sử dụng cáp ngầm cho mạng

trung và hạ áp. Thường dùng trạm biến áp kiểu xây. Tuy nhiên chi phí đầu tư và vận hành sẽ cao hơn nhiều.

Để thuận lợi cho phân phối và ít ảnh hưởng đến giao thông các trạm biến áp thường chỉ cung cấp điện cho một bên đường và được đặt ở góc hay giữa đoạn đường.

Hình 2.5. Trạm biến áp đặt ở góc phố



2.4. Lưới điện nông thôn:Ở nông thôn, mỗi huyện thường được cấp điện từ 1 hay 2 trạm biến áp

trung gian, hiện nay thường sử dụng cấp 10 và 35kV. Lưới phân phối có cấu trúc dạng cây.

Tất cả các tuyến dây đều là đường dây trên không. Các trạm biến áp thường dùng kiểu cột. Để dễ quản lý và vận hành trạm biến áp phân phối thường được đặt ở giữa thôn (làng).2.5. Lưới điện xí nghiệp:

Các xí nghiệp công nghiệp là những hộ tiêu thụ điện tập trung, công suất lớn, điện năng cung cấp cho các xí nghiệp được lấy từ các trạm biến áp trung gian bằng các đường dây trung áp.

Sơ đồ cung cấp điện cho xí nghiệp có thể phân thành 2 phần: bên trong và bên ngoài. Sơ đồ cung cấp điện bên ngoài: là phần cung cấp điện từ hệ thống đến trạm biến áp chính hay trạm phân phối trung tâm của xí nghiệp. Bên dưới là một số dạng sơ đồ phổ biến: sơ đồ a): khi cấp điện áp sử dụng của nhà máy trùng với điện áp cung cấp từ hệ thống; sơ đồ b): các trạm biến áp phân xưởng nhận điện trực tiếp từ hệ thống và hạ xuống 0,4kV để sử dụng; sơ đồ c): có trạm biến áp trung tâm trước khi phân phối đến các trạm biến áp phân xưởng; và sơ đồ d): khi xí nghiệp có máy phát điện dự phòng.

Lưới trung áp điện xí nghiệp có cấu trúc khác nhau tùy vào quy mô xí nghiệp. Đối với những xí nghiệp có tải vài trăm kVA, chỉ cần đặt 1 trạm biến áp. Đối với những xí nghiệp lớn cần đặt nhiều trạm biến áp, mỗi trạm cung cấp cho một hoặc vài phân xưởng.

Hình 2.6. Sơ đồ cung cấp điện bên ngoài xí nghiệp

Sơ đồ cung cấp điện bên trong: từ trạm phân phối trung tâm đến các trạm biến áp phân xưởng. Có 3 kiểu sơ đồ thường dùng: sơ đồ hình tia, liên thông và sơ đồ hỗn hợp.



Hình 2.7. Sơ đồ cấp điện bên trong

Lưới hạ áp xí nghiệp chính là lưới điện bên trong mỗi phân xưởng. Để cấp điện cho phân xưởng người ta đặt các tủ phân phối nhân điện hạ áp từ các máy biến áp về cấp cho các tủ động lực, từ tủ này cung cấp điện cho các thiết bị.

CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 2Câu 1: Hãy nêu sự giống nhau và khác nhau giữa các loại lưới điện ?Câu 2 : Tại sao phải có các loại dây dẫn và cáp điện khác nhau ?Câu 3 : Hãy nêu cấu trúc của một đường dây tải điện ?

CHƯƠNG III : TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN



3.1. Khái niệm về phụ tải điện:Phụ tải điện là số liệu đầu tiên và quan trọng nhất để tính toán thiết kế hệ

thống cung cấp điện. Xác định phụ tải điện quá lớn so với thực tế sẽ dẫn đến chọn thiết bị điện quá lớn làm tăng vốn đầu tư. Xác định phụ tải điện quá nhỏ dẫn tới chọn thiết bị điện quá nhỏ sẽ bị quá tải gây cháy nổ hư hại công trình, làm mất điện.

Xác định chính xác phụ tải điện là việc làm khó. Công trình điện thường phải được thiết kế, lắp đặt trước khi có đối tượng sử dụng điện. Ví dụ: cần thiết kế và lắp đặt trạm biến áp trung gian để cấp điện cho khu chế xuất ngay từ giai đoạn xây dựng cơ sở hạ tầng (đường giao thông, điện, nước), sau đó mới mời các xí nghiệp vào mua đất xây dựng nhà máy. Khi thiết kế lắp đặt đường dây cao áp và trạm biến áp trung gian cấp điện cho khu chế xuất người thiết kế chỉ biết thông tin rất ít: diện tích khu chế xuất và tính chất của các xí nghiệp sẽ xây dựng tại đó (công nghiệp nặng, nhẹ).

Phụ tải cần xác định trong giai đoạn tính toán thiết kế hệ thống cung cấp điện gọi là phụ tải tính toán. Cần lưu ý phân biệt phụ tải tính toán và phụ tải thực tế khi các nhà máy đã đi voà hoạt động. Phụ tải tính toán là phụ tải gần đúng chỉ dùng để tính toán thiết kế hệ thống cung cấp điện còn phụ tải thực tế là phụ tải chính xác có thể xác định được bằng các đồng hồ đo điện trong quá trình vận hành.

Có nhiều phương pháp xác định phụ tải điện. Cần căn cứ vào lượng thông tin thu nhận được qua từng gai đoạn thiết kế để lựa chọn phương pháp thích hợp. Càng có nhiều thông tin về đối tượng sử dụng càng lựa chọn được phương pháp chính xác.3.1.1. Phụ tải điện:

Thông thường công suất vận hành khác với công suất thực tế do nhiều yếu tố khác nhau và là một hàm theo thời gian. Nhưng cần phải xác định phụ tải điện cho việc tính toán cung cấp điện. Công suất tính toán được gọi là công suất tính toán (Ptt). Nếu Ptt < Pthực tế: thiết bị mau giảm tuổi thọ, có thể cháy nổ. Nếu Ptt > Pthực tế: lãng phí vốn đầu tư.

Có nhiều phương pháp xác định phụ tải điện, càng có nhiều thông tin càng lựa chọn được phương pháp chính xác. Thông thường có hai nhóm phương pháp là phương pháp kinh nghiệm và phương pháp dựa trên xác xuất thống kê.3.1.2. Các đặc tính chung của phụ tải:

Mỗi phụ tải có đặc trưng riêng, có 3 đặc trưng mà các phương án cung cấp phải xét đến:a) Công suất định mức: thường được ghi trên nhãn của thiết bị. Đối với động cơ, công suất định mức là công suất trên trục của động cơ, công suất điện Pđ

=Pđm/ηđm. Thường ηđm =0,8 ÷ 0,85; trường hợp động cơ nhỏ có thể xem Pđ =Pđm.

b) Điện áp định mức: điện áp làm việc của thiết bị phải phù hợp với lưới điện nơi đặt thiết bị.c) Tần số: tần số làm việc của thiết bị khác nhau nhiều từ 0Hz (điện DC) đến hàng triệu Hz ở thiết bị cao tần.



3.1.3. Đồ thị phụ tải:Đồ thị phụ tải: “Đặc trưng cho sự tiêu dùng năng lượng điện của các thiết

bị riêng lẻ, của nhóm thiết bị, của phân xưởng hoặc của toàn bộ xí nghiệp”.a) Phân loại: có nhiều cách phân loại Theo đại lượng đo: đồ thị phụ tải tác dụng P(t), phản kháng Q(t) và điện năng A(t). Theo thời gian khảo sát: đồ thị phụ tải hàng ngày, hàng tháng và hàng năm.b) Các loại đồ thị phụ tải thường dùng: Đồ thị phụ tải ngày: như hình a) được ghi bằng máy; b) được ghi và vẽ lại bởi các vận hành viên và c) thể hiện dạng bậc thang thông số trung bình trong một khoảng thời gian.

Hình 3.3: Đồ thị phụ tải ngày

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 cũng làm căn cứ để tính chọn thiết bị, tính điện năng tiêu thụ…

Đồ thị phụ tải ngày có 5 thông số đặc trưng sau: phụ tải cực đại, hệ số công suất cực đại, điện năng tác dụng và phản kháng ngày đêm, hệ số công suất tương ứng và hệ số điền kin của đồ thị phụ tải. Đồ thị phụ tải hàng tháng: được xây dựng theo phụ tải trung bình của từng tháng của xí nghiệp trong một năm làm việc.

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 thiết bị 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).

Hình 3.4: Đồ thị phụ tải tháng

Đồ thị phụ tải năm: thường được xây dựng dạng bậc thang, xây dựng trên cơ sở của đồ thị phụ tải ngày đêm điển hình (thường chọn 1 ngày điển hình vào mùa đông và vào mùa hạ).



Hình 3.5: Đồ thị phụ năm

Đồ thị phụ tải năm có các thông số đặc trưng như: điện năng tác dụng và phản kháng tiêu thụ trong năm, thời gian sử dụng công suất cực đại Tmax, hệ số công suất trung bình và hê số điền kín phụ tải.3.2. Phụ tải điện khu vực nông thôn:

Nông thôn có nhiều đối thượng sử dụng điện, phổ biến nhất vẫn là trạm bơm, trường học và ánh sáng sinh hoạt.3.2.1. phụ tải điện trạm bơm:

Các máy bơm nông nghiệp thường có các thang công suất: 14, 20, 33, 45, 55, 100, 200kW. Với máy bơm công suất nhỏ (< 100kW) sử dung điện hạ áp, máy bơm công suất lớn trở lên thường sử dụng điện 6 hay 10kV.

Trạm bơm chia làm 2 loại: trạm bơm tưới và trạm bơm tiêu. Trạm bơm tưới làm việc hầu như quanh năm.Trạm bơm tiêu chỉ làm việc ít ngày vào những dịp úng lụt. Phụ tải trạm bơm tính theo công thức sau:

(3-1)

Trong đó: , : công suất tác dụng và phản kháng tính toán của trạm bơm.

: hệ số đồng thời, lấy theo thực tế =số máy làm việc/tổng số máy.

Với trạm bơm tưới đặt nhiều máy bơm người ta thường cho một máy bơm thay phiên nhau nghỉ để bảo dưỡng.

Với trạm bơm tiêu, do tính cấp bách của việc chống lũ lụt bảo vệ hoa màu, cần cho 100% máy bơm làm việc.

Kt - hệ số tải

với trạm bơm tưới lấy theo thực tế.

với trạm bơm tiêu cho máy tải 100% công suất.

Như vậy với trạm bơm tiêu trong những ngày làm việc phải cho 100% máy bơm vận hành đẩy tải, nghĩa là: Kt = kđt = 1

Khi đó phụ tải điện của trạm bơm tiêu sẽ là:

Trị số cosφ của trạm bơm lấy như sau:với trạm bơm tiêu cosφ = cosφ đm ≈ 0,8 (kt = 1)với trạm bơm tưới cosφ = 0,6 ÷ 0,7 tuỳ theo kt



3.2.2. Phụ tải điện trường học:Hiện nay ở nông thôn trường học phát triển mạnh mẽ và đều khắp, mỗi xã

có trường học tiểu học, trường phổ thông cơ sở, mỗi huyện có 1, 2 thậm chí 3, 4

trường phổ thông trung học.

Với các trưòng phổ thông, điện chỉ dùng để chiếu sáng và quạt mát, vì thế phụ tải điện được xác định theo diện tích.

Để thiết kế cấp điện cho trường cần xác định phụ tải điện từng phòng học,

cả nhà học và toàn trường.

Phụ tải cho từng phòng học xác định theo công thức: (3-2)

Hệ số công suất cho: đèn ống + quạt cos= 0,8; đèn sợi đốt + quạt cos= 0,9.

Phụ tải tính toán một tầng nhà gồm n phòng: (3-3)

Với: là hệ số đồng thời.

Phụ tải tính toán cho một tòa nhà gồm m lầu: (3-4)

3.2.3. Phụ tải chiếu sáng sinh hoạt:a) Phụ tải tính toán cho một thôn, xóm hoặc làng được xác định:

(3-5)Trong đó H: số hộ dân trong làng, thôn.

Po : suất phụ tải tính toán cho 1 hộ, thường lấy Po = (0,5 ÷0,8) (kW/hộ).

với 0,5 dành cho khu vực thuần nông, 0,6 ÷ 0,8 dành cho khu vực có nghề phụ hoặc làng xóm ven đường.

Để phục vụ sinh hoạt các hộ thường dùng nhiều loại thiết bị điện gia

dụng khác nhau như: đèn, quạt, tivi, radio, bàn là, tủ lạnh v.v…trong tính

toán cung vấp điện thường lấy hệ số công suất chung là cos = 0,85.

b) Phụ tải tính toán cho xã bao gồm các thôn xóm được xác định.

(3-6)

kđt - hệ số đồng thời

với n = 1, 2 → kđt =1 n = 3, 4 → kđt =0,9 ÷ 0,95 n = 5, 6, 7 → kđt =0,8 ÷ 0,85

3.3. Phụ tải điện khu công nghiệp:3.3.1. Trong giai đoạn dự án khả thi:

Trong giai đoạn này các nhà máy, hoặc khu công nghiệp chưa xây

dựng. Cần xác định phụ tải điện để chuẩn bị nguồn điện, thiết kế và xây



dựng đường dây cao áp và trạm biến áp trung gian. Thông tin thu nhận được

ở giai đoạn dự án khả thi rất ít, chỉ là diện tích hoặc sản lượng.

Công thức xác định phụ tải điện cho khu chế xuất hoặc khu công

nghiệp thường căn cứ vào diện tích:

Stt = S0.D

Trong đó: S0 - suất phụ tải trên một đơn vị diện tích (ha)

D - diện tích khu chế xuất hoặc khu công nghiệp (ha).

Trị số của S0 lấy như sau:

Với khu công nghiệp nhẹ (dệt, may, giầy dép, kẹo bánh…)

S0 = 100 ÷ 200 (kVA/ha)

Với khu công nghiệp nặng (luyện kim, cơ khí, hoá chất…)

S0 = 300 ÷ 400 (kVA/ha)

Với một số xí nghiệp, trong giai đoạn dự án khả thi thường biết sản

lượng, công thức xác định phụ tải điện như sau:

( 3 – 8 )

Trong đó: a: suất điện năng chi phí để sản xuất ra một đơn vị sản phẩm (kWH/sp).

M: sản lượng.Tmax: thời gian sử dụng công suất cực đại. Tmax và a thường được tra bảng.

3.3.2. Trong giai đoạn xây dựng nhà xưởng:Thông tin nhận được trong giai đoạn này là công suất đặt của từng phân

xưởng, diện tích của từng xưởng. Phụ tải điện động lực của từng phân xưởng được xác định theo công thức: (3-7)

Trong đó: : hệ số nhu cầu (tra bảng).: công suất đặt của phân xưởng. Với và n: công suất định mức của động cơ và số động cơ.

Phụ tải điện chiếu sáng trong phân xưởng được xác định theo diện tích: (3-8)Nếu dùng đèn sợi đốt cosφ = 1 → tgφ = 0 → Qcs = 0Nếu dùng đèn tuýp cosφ = 0,8 → tgφ = 0,75

Trong đó: : diện tích xưởng. : suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích (W/m2). Tùy theo vị

trí, mục đích sử dụng chọn cho thích hợp:

với các phân xưởng cơ khí, luyện kim… P0 = 12 ÷ 15(W/m2)

với các phân xưởng dệt, may, hoá chất… P0 = 15 ÷ 20(W/m2)



với kho bãi… P0 = 5 ÷ 15 (W/m2)

với xưởng thiết kế… P0 = 25 ÷ 30 (W/m2)

với nhà hành chính … P0 = 20 ÷ 25 (W/m2)

Phụ tải điện cho toàn phân xưởng: (3-9)

Phụ tải điện cho toàn xí nghiệp có n phân xưởng:

(3-10)

3.3.3. Trong giai đoạn thiết kế chi tiết: Đây là công đoạn cuối cùng trong quá trình thiết kế cấp điện cho xí nghiệp công nghiệp. Ở giai đoạn này đã biết hết thông tin về đối tượng sử dụng điện: công suất, chủng loại động cơ, vị trí đặt trong phân xưởng và đặc tính kỹ thuật, công nghệ của chúng. Nhiệm vụ của người thiết kế là phải để ra phương án cấp điện hợp lý cho các phân xưởng và thiết kế mạng hạ áp phân xưởng đưa điện đến từng động cơ. Để xác định phụ tải điện phân xưởng, ta chia ra thành các nhóm máy cho các động cơ đặt gần nhau, mỗi nhóm khoảng 8 ÷ 12 máy, sau đó xác định phụ tải điện cho từng nhóm máy và cuối cùng cho cả phân xưởng.

Phụ tải tính toán xác định cho một nhóm máy, được xác định theo công thức sau:

(3-11)

Trong đó: Ptb – công suất trung bình của nhóm máy trong thời gian khảo

sát, thường lấy là 1 ca hoặc 1 ngày đêm.

Pđm – công suất định mức của

máy ksd - hệ số sử dụng

cos - hệ số công suất của nhóm máy công cụ, tra PL1 với

nhóm

máy công cụ cos = 0,5 ÷ 0,6.kmax - hệ số cực đại, tra PL5 (theo ksd và nhq)

nhq - số thiết bị dùng điện hiệu quả. Nhq là số thiết bị giả

tưởng có công suất bằng nhau, có cùng chế độ làm việc và gây ra một phụ

tải tính toán đúng bằng phụ tải tính toán do nhóm thiết bị thực tế gây ra.

Ý nghĩa của nhq là ở chỗ: một nhóm máy bất lỳ bao gồm nhiều máy



có công suất khác nhau, đặc tính kỹ thuật khác nhau, chế độ làm việc, quá

trình công nghệ khác nhau rất khí tính chính xác phụ tải điện Người ta đưa

vào đại lượng trung gian nhq nhằm giúp cho việc xác định phụ tải điện của

nhóm máy dễ dàng tiện lợi mà sai số phạm phải là cho phép.

Trình tự xác định nhq như sau:

1.Xác định n1 - số động cơ có công suất lớn hơn hay bằng một nửa

công suất động cơ có công suất lớn nhất. 2. Xác định Pn1 – công suất của n1 động cơ trên

3.Xác định các trị số:

4Tra phụ lục 4 (theo n* và P*) tìm được nhq*

5 Xác định nhq theo biểu thức : nhq = n.nhq*

Ghi chú:1. Nếu trong nhóm máy có thiết bị một pha thì phải quy đổi về 3 pha theo các biểu thức:

- Dùng điện áp pha: Pqđ = 3Pđm*

- Dùng điện áp dây:

2. Nếu trong nhóm này có động cơ làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp đi lặp lại

thì phải quy đổi về dài hạn:

kd% - hệ số đóng điện phần trăm, lấy theo thực tế

kđ% = Thời gian làm việc (đóng máy)/Thời gian khảo sát

Các động cơ làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại là cần cầu, máy nâng, cầu trục,

biến áp hàn. Riêng biến áp hàn thường chế tạo một pha đấu vào điện áp

dây, khi xác định phụ tải điện phải quy đổi.Ví dụ: tính toán phụ tải một xí nghiệp có sơ đồ như hình vẽ.



Nguyên tắc tính toán: PttXN: phải được tính từ các TB điện ngược trở về phía nguồn. Phải kể đến tổn thất trên đường dây và trong MBA. Phụ tải tính toán XN cần phải kể đến dự kiến phát triển của XN trong 5 - 10 năm tới.

Các bước tính toán được thực hiện như sau: Điểm 1: điểm trực tiếp cấp điện đến các thiết bị dùng điện, tại đây cần xác

định chế độ làm việc của từng thiết bị (xác định Kt; ksd; cosφ…). Điếm 2: Với nhóm thiết bị làm việc ở chế độ khác nhau → Xác định P tt bằng

phương pháp số thiết bị hiệu quả. Ptt = KM.Ptb và S2 =P2 + j.Q2 Điểm 3: sẽ bằng phụ tải điểm 2 công thêm phần tổn thất đường dây hạ áp: S3

=S2 + ΔSdd

Điểm 4: điểm tổng hạ áp của các trạm biến áp phân xưởng. Tai đây phụ tải tính toán có thể tính bằng phương pháp hệ số nhu cầu hoặc tổng hợp các phụ

tải tại các điểm 4.

Điểm 5: S5 = S4 + ∆SB2 Điểm 6: S6 = S5 + ∆Sdd

Điểm 7:

Điểm 8: S8 = S7 + ∆SB1 Chú ý: S8 chưa phải là phụ tải của xí nghiệp. Vì khi tính phụ tải xí nghiệp còn

phải kể đến sự phát triển của xí nghiệp (5 - 10 năm) sau. SXN = S8 + ∆SXN. Để xác định được ∆SXN phải dự báo tăng trưởng phụ tải.3.4. Phụ tải điện khu vực đô thị:3.4.1. Phụ tải điện các hộ gia đình: Các căn hộ gia đình là đối tượng sử dụng điện đông đảo nhất, chiếm tỉ trọng lớn lượng điện năng tiêu thụ ở đô thị.1. Trong giai đoạn xây dựng cơ sở hạ tầng: Cơ sở hạ tầng của đô thị là đường, điện, nước. trong khi xây dựng đường phố, đường dẫn thoát nước cũng phải xây dựng các tuyến đường dây trung áp và các trạm biến áp phân phối. Lúc này nhà dân chưa xây dựng, thông tin thu nhận



được chỉ là mặt bằng quy hoạch phố xá, để xác định phụ tải điện cần căn cứ vào chiều dài các đoạn đường phố. Phụ tải điện đoạn đường phố được xác đinh theo công thức sau:

Ptt = P0 . l Trong đó : l (m) – chiều dài đoạn phố P0 (W/m) – suất phụ tải trên 1 mét chiều dài. Với mức sống trung bình P0 = 200 ÷ 400 (W/m) Với mức sống cao ( như phố thương mại ) P0 = 500 ÷ 700 (W/m) Phụ tải phản kháng đoạn phố: Qtt = Ptt . tgφ Trong đó, cosφ = 0,852. Trong giai đoạn thiết kế chi tiết: Lúc này nhà cửa đã được xây dựng, có thiết kế chính xác các hộ dân cư trong đoạn phố, trong nhà chung cư, cũng có thể biết mức sống hoặc thiết bị dùng điện đặt trong căn hộ gia đình. Có hai cách xác định phụ tải: xác định phụ tải điện từ một căn hộ rồi tính toán phụ tải cho dãy phố hoặc khu chung cư hoặc xác định từ dãy phố, khu chung cư vào căn hộ. - Xác định phụ tải điện xuất phát từ căn hộ: Phương pháp này dùng khi biết chính xác thiết bị điện gia dụng đặt trong căn hộ. Phụ tải một căn hộ xác định theo công thức:

nPH = Kđt Pđ = Kđt ∑Pđmi

1 Trong đó Pđ – công suất căn hộ, bằng tổng công suất định mức của các thiết bị điện gia dụng đặt trong căn hộ

nPđm =∑Pđmi

1 Kđt – hệ số đồng thời sử dụng điện trong căn hộ, thường lấy Kđt = 0,8. Với cosφ = 0,85 tính được phụ tải phản kháng của căn hộ: QH = PH. tgφ. Từ đây xác định được phụ tải điện của dãy phố hoặc xóm chung cư gồm n căn hộ: Pp = Kđt.n.PH

Dãy phố thường dài khoảng 200 ÷ 400 m, gồm khoảng 20 – 50 căn hộ, lấy Kđt= 0,5 ÷ 0,6. Cũng với cosφ = 0,85, xác định được phụ tải phản kháng của dãy phố: Qp = Pp . tgφ Với nhà chung cư cao tầng, sau khi xác định phụ tải một căn hộ, cần xác định phụ tải một tầng nhà để chọn ap1tomat và đường trục tầng, sau đó xác định phụ tải điện toàn nhà. Phụ tải điện 1 tầng gồm n căn hộ:

nPT = Kđt .∑ Pđmi

1 Phụ tải điện toàn tòa nhà gồm m tầng:



mPN = Kđt∑ Pđmi

1 Cuối cùng xác định được phụ tải toàn phần của tòa nhà: S N = PN / cosφ Trong các công thức trên, với phụ tải ánh sang sinh hoạt gia đình thường lấy trị số Kđt như sau: Khi số hộ n = 1 ÷ 2 → Kđt = 1 n = 3 ÷ 4 → Kđt = 0,9 ÷ 0,95 n = 5 ÷ 7 → Kđt = 0,8 ÷ 0,85 n = 8 ÷ 12 → Kđt = 0,7 ÷ 0,75 - Xác định phụ tải điện từ khu vực đến từng căn hộ Khi không biết chính xác thiết bị điện đặt trong căn hộ, thường tính dãy phố, xóm chung cư, nhà cao tầng chung cư vào căn hộ. Phụ tải điện của cả khu vực ( dãy phố, xóm chung cư, nhà chung cư cao tầng ) xác định theo công thức: PK =P0 .H Trong đó : H – số hộ dân của dãy phố, xóm chung cư, nhà chung cư. P0 – phụ tải tính toán cho 1 căn hộ Với mức sống trung bình P0 = 2 – 3 (kW/hộ). Với mức sống khá giả P0 = 4 – 5 (kW/hộ). Khá giả là khái niệm chỉ các hộ đã đặt nóng lạnh, máy giặt, thậm chí điều hòa. Để xác định phụ tải toàn phần vẫn lấy cosφ = 0,85. Nếu là dãy phố xóm chung cư, xác định phụ tải theo công thức:

PH = PK/KđtH với Kđt = 0,5 ÷ 0,6. Nếu là nhà chung cư cao tầng, từ phụ tải điện toàn nhà xác định phụ tải điện 1 tầng và 1 căn hộ theo công thức sau:

PT = PK / KđtHPH = PT / n.Kđt

Hệ số kđt tùy theo số tầng và số căn hộ trong một tầng mà lấy cho hợp lý.3.4.2. Phụ tải điện trường đại học và trung học chuyên nghiệp: Ở trường đại học, ngoài khu giảng đường còn có khu hành chính văn phòng, xưởng cơ khí thực tập, phòng thí nghiệm, kí túc xá nhà thi đấu thể thao. Với khu vực giảng đường, nhà hành chính văn phỏng, phòng thí nghiệm nhà thi đấu thể thao, phụ tải điện xác định theo công thức:

Ptt = P0.S

Trong đó: s(m2) – diện tích Trị số P0 lấy như sau:

- Với khu giảng đường P0= 20 (W/m2)

- Với khu hành chánh văn phòng P0= 20 ÷ 25 (W/m2)

- Phòng thí nghiệm P0= 30 ÷ 40 (W/m2)

- Nhà thể thao P0= 20 ÷ 30 (W/m2)



Phụ tải điện xưởng cơ khí được xác định theo công thức:Ptt = Knc.Pđ

nTrong đó : Pđ = ∑ Pđmi

1 và Knc tra theo sổ tay Phụ tải điện kí túc xá sinh viên xác định theo diện tích hoặc theo đầu người. Phụ tải một phòng là:

Ptt = P0.S với P0 = 40 ÷ 50 (W/m2) hoặc P tt = P0.N với N – số sinh viên trong một phòng và P0 =100 ÷ 200(W/1sv)3.4.3. Phụ tải điện khu văn phòng đại diện: Với khu văn phòng đại diện phải đặt điều hòa:

Phòng 20 – 30 m2 : 1 điều hòa

30 – 50 m2 : 2 điều hòa

60 – 80 m2 : 3 điều hòa

80 – 100 m2: 4 điều hòa Công suất điều hòa từng loại :1,5(Kw), 1,8(Kw), 2(Kw), 2,2(Kw), 2,5(Kw).

Phụ tải chiếu sáng yêu cầu khá cao với P0 = 30(W/m2) Ngoài ra còn đặt các ổ cắm để chuẩn bị công suất điện cho các máy photo, Fax, vi tính. Trong từng phòng lớn, nhỏ, công suất các máy nóc văn phòng có thể là 2, 4, 6 (Kw). Ngoài ra còn cần đặt cả quạt, số lượng tính theo thực tế. Vậy phụ tải điện 1 văn phòng làm việc của khu văn phòng là: Ptt = PĐH + PĐ + PVP + PQ

Trong đó : PĐH – công suất điều hòa = n.P1ĐH

PĐ – công suất đèn, PĐ = P0.S PVP – công suất các máy văn phòng PQ – công suất quạt = n.P1Q

Khu văn phòng dùng đèn tuýp, cosφ = 0,8.3.4.4. Phụ tải điện khách sạn: Khách sạn bố trí thành từng buồng khách, buồng nào cũng đặt bình nóng lạnh và điều hòa. Phụ tải điện khách sạn tính theo phụ tải từng phòng khách:

Ptt = P0.KTrong đó : K – số phòng khách; P0 – phụ tải 1 phòng khách, P0 = 4 – 5 (kW/1 phòng) Vì có bình nóng lạnh, lấy cosφ = 0,85 ÷ 0,9.3.4.5 Phụ tải điện siêu thị, chợ, nhà hàng, công viên, cung văn hóa,…:



Cũng cần sử dụng các công thức của đối tượng trên và căn cứ vào tính chất sử dụng điện để lựa chọn các trị số P0 thích hợp.

BÀI TẬP CHƯƠNG III

Bài 1: Yêu cầu xác định phụ tải tính toán của một trường phổ thông cơ sở của xã bao gồm nhà học 2 tầng, mỗi tầng 6 phòng học mỗi phòng có diện tích 80m2 và khu nhà thường trực, hiệu trưởng, phòng họp, giáo viên có tổng diện tích 100m2.Bài 2: Yêu cầu xác định phụ tải điện một trạm bơm cấp huyện đặt 4 máy bơm 55 (kW) trong hai trường hợp bơm tưới và bơm tiêu.

Bài 3: Yêu cầu xác định phụ tải điện cho 1 xã nông nghiệp bao gồm:

Thôn 1: 300 hộ dân, thuần nông.

Thôn 2: 200 hộ dân, thuần nông.

Thôn 3: 120 hộ dân, bám mặt đường liên xã.

Trường PTCS: 12 lớp học + 100m2 khu hành chính. Trạm bơm: 1x33 (kW)

Bài 4: Yêu cầu xác định phụ tải điện cho một khu chế xuất trong giai đoạn dự

án khả thi, dự định sẽ xây dựng sau 5 năm, biết rằng khu chế xuất được xây

dựng trên diện tích 80 (ha) và là khu công nghiệp nặng.

Bài 5: Yêu cầu xác định phụ tải điện cho xí nghiệp sản xuất xe đạp, sản lưọng

một vạn chiếc/năm, dự định xây dựng sau 3 năm.

Bài 6: Một xưởng sửa chữa ôtô có công suất đặt 200kW, diện tích xưởng 20×40

= 800m2. Yêu cầu xác định phụ tải điện

Bài 7: Yêu cầu xác định phụ tải điện của nhóm máy công cụ có các số

liệu cho theo bảng:

TT Tên máy Pđm(kW) Đặc điểm Số lượng

1. Cầu trục 14 kd% = 36% 1

2. Biến áp hàn 12 Ud, kd% = 49% 1

3. Máy mài thô 10 2

4. Máy mài tinh 7 2

5. Máy tiện 5,5 3

6. Máy khoan 4,5 3

7. Quạt gió 1,7 Uf 1



Bài 7: Yêu cầu xác định phụ tải điện để chọn máy biến áp phân phối cấp cho hai mặt phố phía đường, biết rằng mặt phố AB là mặt phố thương mại.Bài 8 : Yêu cầu xác định phụ tải điện nhà chung cư 4 tầng, mỗi tầng 10 cân hộ, biết rằng người sống ở đây có mức sống trung bình thấp ( chưa có nóng lạnh, máy giặt, điều hòa ).

CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN TỔN THẤT ĐIỆN ÁP, TỔN THẤT CÔNG SUẤT, TỔN THẤT ĐIỆN

Tính toán về điện là xác định thông số chế độ của lưới điện.Tính toán về điện bao gồm tính các loại tổn thất trong hệ thống như tổn thất

điện áp, tổn thất công suất, tổn thất điện năng cũng như các tính toán về phân bố công suất, lựa chọn tiết diện dây dẫn và cáp, các chế độ vận hành…



Tính toán điện phục vụ cho công tác đánh giá các chỉ tiêu kỹ thuật của hệ thống cung cấp điện, xác định tổng phụ tải, chọn các phần tử của mạng điện, xác định phương án bù công suất phản kháng…

Tùy mục đích sử dụng mà độ chính xác của các tính toán đòi hỏi khác nhau. Để khối lượng tính toán giảm bớt có thể sử dụng các biểu đồ, bảng tính có sẵn trong các sách tra cứu.

Các bước thực hiện lần lượt: xử lý các dữ kiện ban đầu (cấp điện áp, loại dây dẫn, sơ đồ mạng…), xây dựng sơ đồ thay thế, thực hiện tính toán và xử lý kết quả.4.1. Sơ đồ thay thế lưới cung cấp điện:

Thường dùng 2 loại sơ đồ: sơ đồ nguyên lý và sơ đồ thay thế.

Sơ đồ nguyên lý là sơ đồ chắp nối các phần tử của lưới cung cấp điện

(MBA, đường dây, máy cắt, attomat, cầu dao, cầu chì…) nhằm mô tả cách thức

cấp điện từ nguồn đến các phụ tải.

Sơ đồ thay thế là sơ đồ dùng trong quá trình tính toán lưới cung cấp điện,

trên đó người ta đã thay thế các phần tử của lưới bằng các đại lượng đặc trưng

cho quá trình truyền tải điện.

4.1.1. Sơ đồ thay thế đường dây tải điện:

Sơ đồ thay thế đầy đủ của một đoạn đường dây tải điện là sơ đồ hình 2.

S1

S1

Hình 4.1 Sơ đồ nguyên lý và sơ đồ thay thế đoạn đường dây tải điện dài l

(km) tiết diện F (mm2)

Ba đại lượng cho quá trình truyền tải điện trên đường dây là Z, G và B đặc

trưng.

Trong đó: Z - tổng trở của đoạn dây, là đại lượng phức: Z = R + jX R – Điện trở đoạn đường dây:

ρ - điện trở suất của vật liệu làm dâyCó 3 loại vật liệu làm dây: nhôm (A), đồng (M) và thép (C), trong đó A,

M dẫn điện, C làm tăng độ bền cơ.



ρA = 31,5 (Ωmm2/km), ρM = 18,8 (Ωmm2/km).R tượng trưng cho tổn thất công suất tác dụng do phát nóng dây

dẫn. X tượng trưng cho tổn thất công suất phản kháng do từ hoá

dây dẫn.

Trong tính toán thực tế người ta lập sẵn các bảng tra ro (Ω/km) và xo(Ω/km) trong Phụ lục, khi đó tổng trở đoạn đường dây (km) là: Z = rol + jxol

Muốn tra xo, ngoài biết tiết diện dây cần biết cách treo dây trên xà để xácđịnh khoảng cách trung bình hình học D giữa các dây.

Trong tính toán sơ bộ, có thể cho phép lấy xo = 0,4 (Ω/km)Với cáp, nếu không có bảng tra, lấy gần đúng xo = 0,08 ÷ 0,1 (Ω/km).

G - Điện dẫn của đoạn đường dây, tượng trưng cho tổn thất công suất tác dụng do rò điện qua sứ, cột và do vầng quang điện. Vầng quang điện là hiện tượng khi là cường độ điện trường trên bề mặt dây dẫn đủ lớn làm ion hoá lớp không khí xung quanh tạo nên một vầng sáng xung quanh dây dẫn, mắt thườg có thể nhìn thấy được vào những đêm ẩm ướt cuối tháng tối trời, làm tổn hao côngsuất.

Tổn thất do công suất tác dụng do vầng quang thực tế chỉ xảy ra ở

đường dây trên không điện áp >220kV.

B – Dung dẫn của đoạn đường dây. Khi dây dẫn tải điện, giữa các dây đặt

gần nhau và giữa dây với đất hình thành những bản cực, kết quả là tạo ra một

công suất phản kháng Qc phóng lên đường dây. Với đường dây cao áp (110,

220KV) nhiều khi hiện tượng này có lợi vì nó bù lại lượng công suất Q tổn thất

trên điện kháng X của đường dây, nhưng lại rất nguy hiểm ở những đường dây

siêu cao đặc biệt khi không tải và non tải, làm cho điện áp cuối đường dây tăng

cao vượt quá trị số cho phép.

B = bo.l

với: bo là dung dẫn trên 1km đường dây; l là chiều dài đường dây.

Lượng Qc do đường dây sinh ra tỉ lệ với bình phương điện áp tải điện,với điện áp đường dây U ≤ 35 (kV) lượng Qc này nhỏ, có thể bỏ qua.

Cũng vì điện áp trung và hạ áp tổn thất vầng quang và rò điện rất nhỏ, người ta cho phép bỏ qua đại lượng G trên sơ đồ thay thế.

Tổng dẫn đường dây:

Tóm lại, với lưới cung cấp điện cho phép sử dụng sơ đồ thay thế đơn giản chỉ bao gồm tổng trở các đoạn đường dây.



S1 S2

S1 S2

Hình 4.2. Sơ đồ nguyên lý và sơ đồ thay thế đường dây trung áp hạ áp4.1.2. Sơ đồ thay thế máy biến áp: Máy biến áp là thiết bị điện làm nhiệm vụ biến đổi điện áp và truyền tải công suất.

S0

a) b)Hình 4.3. Sơ đồ thay thế máy biến áp hai cuộn dây

a. Sơ đồ thay thế chính xác b. Sơ đồ thay thế gần đúng

Máy biến áp làm việc theo nguyên tắc cảm ứng điện từ, gồm 3 bộ phận

chính là cuộn dây 1, cuộn dây 2 và lõi thép non có độ dẫn từ cao. Để đặc trưng

cho các đại lượng tổn thất trên 3 phần tử đó trong quá trình tải điện người ta

dùng sơ đồ thay thế hình T với 3 phần đại lượng Z1, Z2, Zo. Sơ đồ này tính toán

khó. Người ta thường sử dụng sơ đồ thay thế gần đúng hình Γ.

Tổng trở MBA: ZB = RB + jXB

Trong đó: RB - điện trở hai cuộn dây, tượng trưng cho tổn thất công suất tác

dụng do phát nóng 2 cuộn dây.

XB - điện kháng hai cuộn dây, tượng trưng cho tổn thất công suất

phản kháng do từ hoá hai cuộn dây.

Với máy biến áp nhà chế tạo cho 4 thông số sau:∆Po (W, kW) - tổn hao không tải.∆PN (W, kW) - tổn hao ngắn mạch, đó chính là tổn hao định mức trong 2 cuộn

dây.

Io(%) – dòng điện không tải(%)

UN(%) - điện áp ngắn mạch (%)



Từ 4 thông số này ta có thể xác định được các đại lượng trên sơ đồ thay thế máy biến áp.

Trong công thức này:

UdmB(kV) - điệnáp định mức của biến áp. Nếu tính ZB về phía cao áp

thì lấy UdmB ở phía cao, nếu tính ZB về phía hạ thì lấy UdmB ở phía hạ.

SdmB – công suất định mức của

MBA UN(%) – nhà chế tạo

∆So - tổn thất công suất trong lõi thép còn gọi là tổn thất không tải vàkhông phụ thuộc vào trị số của công suất tải qua biến áp. Trị số ∆So không đổi trong suốt tời gian đóng máy vào lưới điện.

∆So = ∆Po + j∆QoTrong đó: ∆Po – nhà chế tạo cho, tượng trưng cho tổn thất công suất

tác dụng do phát nóng lõi thép.∆Qo - tổn thất công suất phản kháng do từ hoá lõi thép, xác định theo công thức:

Nếu hai máy biến áp làm việc song song:

và 4.2. Tính toán tổn thất điện áp: Tổn thất điện áp là đại lượng phức (véc tơ phức)ΔU = ΔU + j δU. Trong lưới cung cấp điện người ta chỉ quan tâm đến trị số của tổn thất điện áp, trị số này có độ lớn xấp xỉ độ lớn của thành phần thực ΔU.

Hình 4.4. Véc tơ tổn thất ΔU và thành phần thực ΔU

Tổn thất điện áp (thành phần thực) là do công suất tác dụng gây nên điện trở R và công suất phản kháng gây trên X.


S

S


Nếu P(kW), Q(kVAr), R, X(Ω), Udm(kV) thì ∆U(V)4.2.1. Đường dây một phụ tải: A l, F 1 S1

A ZA1 1

S1

P1 + jQ1Hình 4.5.Sơ đồ nguyên lý và sơ đồ thay thế đường dây 1 phụ tải

Trên sơ đồ thay thế, để tính tổn thất điện áp theo công thức

Cần biến đổi công suất dạng S∠ cosφ về dạng P + jQ. Tổn thất điện áp trên đường dây A 1 là:

Trong đó: và SA 1 =S1 = S1cosφ + j S1 sinφ4.2.2. Đường dây n phụ tải: Với đường dây liên thông cấp điện cho 3 phụ tải, tổn thất điện áp

bằng tổng tổn thất điện áp trên 3 đoạn đường dây

∆UΣ = ∆Umax = ∆UA123 = ∆UA1 + ∆U12 + ∆U23

S1 S2 S3

Hình 4.6. Sơ đồ thay thế và sơ đồ nguyên lý và sơ đồ thay thế đường dây liên thông cấp điện cho 3 phụ tải.



Với lưới điện trung và hạ áp, để tính toán tổn thất điện áp cho phép coi

điện áp tại mọi điểm trên đường dây bằng Uđm và cho phép coi dòng công suất

chạy trên các đoạn đường dây bằng công suất phụ tải, nghĩa là cho phép bỏ qua

tổn thất điện áp và tổn thất công duất trên các đoạn đường sau khi tính tổn thất

trên đoạn đường dây trước. Ví dụ khi tính toán đoạn 12, lẽ ra công suất chạy trên đoạn 12 bao gồm phụ tải 2,3 ( S2, S3 ) và tổn thất công suất trên đoạn 23, nhưng cho phép bỏ qua lượng tổn thất này. S12 = S2 + S3

Điện áp tổn thất trên các đoạn như sau:

Từ đây xác định được tổn thất trên toàn tuyến dây:

Tổng quát

Trong đó : n - số đoạn dây Pij Qij - công suất tác dụng và phản kháng chạy trên đường dây ij. Ví dụ: Công suất chạy trên đoạn A 1 : PA1 = (P1 + P2 + P3 ) QA1 = (Q1 + Q2 + Q3) Công suất chạy trên đoạn 1 2 : P12 = (P2 + P3) Q12 = (Q2 + Q3) Công suất chạy trên đoạn 2 3 : P23 = P3

Q23 = Q3

4.2.3. Đường dây phân nhánh:Trên lưới cung cấp điện nhiều khi gặp đường dây phân nhánh, nghĩa là

đến 1 nút nào đó thì đường dây rẽ ra thành 2, 3 tuyến theo hướng khác nhau.



Để kiểm tra tổn thất điện áp trên đường dây phân nhánh cần lưu ý rằng: tổn

thất điện áp là tổn thất trên từng tuyến dây để từ nguồn đến điêể nút xa nhất

của tuyến. Ví dụ với đường dây phân nhánh trên hình 2.10 cần kiểm tra ∆U

theo 2

tuyến dây: tuyến A12 và tuyến A13, tuyến có trị số ∆U lớn phải nhỏ hơn ∆Ucp

Hình 4.7. đường dây phân nhánh4.3. Tính toán tổn thất công suất:4.3.1. Tổn thất công suất trên đường dây:

Tổn thất công suất trên đường dây là một đại lượng phức ΔS = ΔP + j ΔQ Trong đó : ΔP – tổn thất công suất tác dụng do phát nóng trên điện trở đường dây; ΔQ – tổn thất công suất phản kháng do từ hóa đường dây. Tổn thất công suất trên đường dây xác định theo biểu thức:

ΔS =

Nếu S (kVA), P (kW), Q (kVAr), Z, X, R (Ω) và Uđm (kV) thì ΔS (VA). Đơn vị công suất và tổn thất công suất thường dùng ở lưới cung cấp điện là (kVA).

Vì vậy muốn có kết quả là (kVA) cần phải nhân với 10-3

1. Đường dây 1 phụ tải:

S1



S1

Hình 4.8. Đường dây 1 phụ tải và sơ đồ thay thế Với đường dây 1 phụ tải, công suất chạy qua tổng trở ZA 1 chính là phụ tải S1. Vậy : ΔS =

2. Đường dây n phụ tải:

S1 S2

S1 S2

Hình 4.9. đường dây n phụ tải và sơ đồ thay thế Cũng tương tự như khi tính toán ΔU, khi tính ΔS coi điện áp các điểm bằng Uđm và coi công suất gây ΔS trên các đoạn chỉ là công suất tải (bỏ qua ΔS của đoạn sau) ΔS∑ = ΔSA12 = ΔSA 1 + ΔS12

ΔS∑ =

Tổng quát với đường dây n phụ tải:

ΔS∑ =

Trong đó : n – số đoạn đường dây hoặc phụ tải Sij , Pij , Qij – công suất S, P, Q chạy trên đường dây ij Zij – tổng trở của đoạn đường dây ij Uđm – điện áp định mức của đường dây.4.3.2. Tổn thất công suất trong trạm biến áp:1. Trạm 1 máy biến áp: ZB

S S ΔS0

Hình 4.10. Sơ đồ nguyên lý và sơ đồ thay thế trạm biến áp 1 máy Tổn thất công suất trong trạm biến áp chỉ là tổn thất trong các máy biến áp đặt trong trạm, các thiết bị điện khác như máy cắt, dao cách ly có tổng trở nhỏ gần như bằng 0, tổn thất công suất trên chúng là không đáng kể.



Tổn thất công suất trong máy biến áp bao gồm tổn thất trong lõi thép và tổn thất trên 2 cuộn dây. Tổn thất công suất trong máy biến áp là một đại lượng phức: ΔSB = ΔS0 + ΔScu = ΔPB + j ΔQB

Trong đó : ΔS0 = ΔP0 + j ΔQ0 = Δ Scu – tổn thất trên 2 cuộn dây có thể xác định theo 2 cách:

- Theo tổng trở biến áp : ΔScu =

- Theo ΔPN và UN

ΔScu = Trong đó ΔPN , UN là số liệu nhà chế tạo cho với tải định mức cần quy đổi về tải S bất kỳ bằng cách nhân với bình phương hệ số tải. Như vậy, nếu tính tổn thất công suất trên 2 cuộn dây theo tổng trở biến áp thì: ΔSB = XB

Nếu tính ΔScu theo ΔPN , UN thì ΔSB =

2. Trạm biến áp đặt 2 máy biến áp: S S

ΔS0

Hình 4.11. Sơ đồ nguyên lý và sơ đồ thay thế trạm biến áp đặt 2 máy Với trạm biến áp đặt 2 máy, so với trạm 1 máy, tổng trở giảm đi một nửa, còn ΔS0 tăng gấp đôi. ΔS0 =



ZB = (Ω)

Tổn thất công suất trong trạm hai máy: ΔSB =

4.4. Tính toán tổn thất điện năng:4.4.1. Điện năng và tổn thất điện năng:

Điện năng là lượng công suất tác dụng sản xuất, truyền tải hay tiêu thụ trong một khoảng thời gian. Trong tính toán thiết kế hệ thống thường lấy thời gian là một năm (8760 h).

Nếu công suất P không đổi trong thời gian khảo sát T thì điện năng:

Khi đó tổn thất công suất tác dụng ΔP cũng không đổi trong thời gian T , lượng tổn thất điện năng sẽ là :

Trường hợp công suất P thay đổi và có thể biễu diễn thành hàm P(t) thì điện năng trong khoảng thời gian T, có thể xác định :

Và nếu ΔP cũng được biểu diễn bằng hàm P (t) thì lượng tổn thất điện năng

ΔA trong khoảng thời gian T xũng có thể xác định:

Trong thực tế, rất ít khi có thể biểu diễn được công suất cũng như tổn thất công suất theo thời gian, chỉ có thể xác định tổn thất điện năng bằng phương pháp gần đúng và cần tìm , Tmax.a) Tmax: là thời gian nếu hệ thống cung cấp điện chỉ truyền tải công suất lớn nhất Pmax, thì sẽ truyền tải được lượng điện năng đúng bằng lượng điện năng truyền tải trong thực tế 1 năm.

Ta có: hay

Tuy nhiên trong giai đoạn thiết kế do chưa biết A, nên giá trị Tmax thường được chọn: Tra sổ tay đối với phụ tải công nghiệp. Chọn Tmax = 4000 – 5000h đối với hộ tiêu thụ đô thị. Chọn Tmax = 2500 – 3000h đối với hộ tiêu thụ nông thôn.b) : là thời gian nếu hệ thống cung cấp điện chỉ truyền tải công suất lớn nhất thì sẽ gây ra lượng tổn thất điện năng đúng bằng lượng tổn thất điện năng gây ra trong thực tế một năm.

Ta có:

được xác định gần đúng theo Tmax: ( *)

4.4.2. Xác định tổn thất điện năng trên đường dây: RA1



S1 S1

Tmax1 Tmax1

Hình 4.12. Sơ đồ nguyên lý và sơ đồ thay thế tính toán tổn thất điện năng đường dây 1 phụ tải

Để tính ΔPmax , cần lưu ý rằng phụ tải xác định theo phương pháp ở chương 3 chính là phụ tải cực đại, có nghĩa là phụ tải tính toán chính là phụ tải cực đại, tổn thất công suất tính theo phụ tải tính toán là tổn thất công suất cực đại. Vì thế trên sơ đồ và quá trình tính toán không nhất thiết phải ghi chỉ số max vào các đại lượng S, P, Q và ΔP. Với mục đích xác định tổn thất điện năng, đường dây chỉ cần thay thế bằng điện trở R. Từ trị số Tmax1 của phụ tải S1 tính được trị số theo biểu thức ( * ). Tổn thất công suất tác dụng trên đường dây A1:

Tổn thất điện năng trên đường dây A1: ΔAA1 = ΔPA1 . Giá tiền tổn thát điện năng 1 năm trên đường dây A1: YΔA = ΔAA1 . c Trong đó : c – giá tiền 1kWh tổn thất điện năng ( đ / 1kWh, USD / 1kWh )4.4.3. Xác định tổn thất điện năng trong trạm biến áp:

Khi trạm có 1 máy biến áp tổn thất điện năng trong máy biến áp là:

Nếu máy biến áp làm việc suốt năm t= 8760h.Khi trạm có n máy biến áp làm việc song song, tổn thất điện năng trong máy

biến áp là:

4.5. Các giải pháp giảm tổn thất điện năng:Muốn giảm tổn thất điện năng cần phải giảm tổn thất công suất tác dụng:

Các giải pháp thực hiện đều nhằm vào mục đích tác động vào các đại lượng P, Q, R và U dẫn tới làm giảm .4.5.1. Tăng điện áp truyền tải: Có thể sử dụng đầu phân áp của máy biến áp nhằm nâng cao điện áp cung cấp (không cao quá 5%Udm). Nếu có thể cải tạo nâng cấp điện áp cho đường dây truyền tải.4.5.2. Cắt giảm đỉnh ( P ):


S12

ΔPA1 = RA1

U2

đm


Để cắt giảm P có thể dùng các giải pháp như thay đổi dây chuyền công nghệ hiện đại tiêu tốn điện năng ít hơn để sản xuất 1 đơn vị sản phẩm, sử dụng các thiết bị điện công nghệ mới hiệu suất cao, tiêu tốn P ít hơn.4.5.3. Bù công suất phản kháng: Giải pháp này nhằm giảm lượng Q truyền tải trên lưới điện dẫn tới làm giảm ΔA. Cụ thể là: dùng biện pháp hành chính phạt cosφ đối với các xí nghiệp có cosφ < 0,85 và khuyến khích các xí nghiệp đặt tụ bù để giảm Q và tiến hành bù kinh tế trên lưới cung cấp điện.4.5.4 Giảm chỉ số R: Để giảm R có thể dùng các giải pháp: Dùng cáp đồng thay cho cáp nhôm. Tăng tiết diện dây dẫn, hoặc sử dụng đường dây lộ kép v.v… Chọn tiết diện dây theo Jkt (dây sẽ lớn hơn và R nhỏ hơn khi chọn theo các phương pháp khác).Ngoài ra, có thể dùng các biện pháp như: đặt trạm đúng trọng tâm phụ tải, lựa chọn đúng dung lượng máy biến áp (khi thiết kế); vận hành kinh tế trạm biến áp…

BÀI TẬP CHƯƠNG IVBài 1 : Đường dây trên không 10(kV) (Viết tắt là ĐDK – 10 kV) cấp điện cho xí nghiệp có các số liệu ghi trên hình vẽ. Yêu cầu xác định tổn thất điện áp trên đường dây. A AC – 50, 5km 1

1000∠0,8

Hình vẽ. ĐDK – 10 (kV) cấp điện cho xí nghiệp

Bài 2 : ĐDK – 10kV cấp điện cho 2 xí nghiệp, toàn bộ đường dây dùng AC – 50, các số liệu khác cho trên hình vẽ. Yêu cầu:

1. Kiểm tra tổn thất điện áp

2. Biết U1 = 10,250 (kV), cần xác định U2, UA

Hình vẽ. ĐDK – 10 (kV) cấp cho 2 xí nghiệpBài 3: ĐDK – 10 (kV) cấp điện cho xí nghiệp cơ khí có phụ tải điện 2000 (kV), cosϕ = 0,6. Dây dẫn AC – 70, dài 5km. Yêu cầu xác định tổn thất công suất trên đường dây.

Hình vẽ. ĐDK – 10 (kV) cấp điện cho xí nghiệp cơ khí



Bài 4 : Trạm biến áp cấp điện cho xí nghiệp cơ khí đặt 1 biến áp 1000(kV) – 10/0,4 (kV) có các số liệu kỹ thuật ∆Po = 5 (kW), ∆PN = 12 (kW), Io% = 3 (%), UN (%) = 5 (%). Phụ tải nhà máy là 800∠0,6 (kVA) hình vẽ. Yêu cầu xác định tổn thất công suất trong trạm.

1x1000 (kVA)Hình vẽ. Trạm biến áp xí nghiệp cơ khí

Bài 5 : Đường dây trên không 10 (kV) cấp điện cho 3 phụ tải, toàn bộ dùng dây AC – 50. Chiều dài các đoạn đường dây và số liệu phụ tải cho trên hình vẽ. Yêu cầu xác định tổng tổn thất công suất trên đường dây.

Hình vẽ. ĐDK – 10 (kV) cấp điện cho 3 phụ tảiBài 6 : Xí nghiệp luyện kim đặt hai máy biến áp do Công ty thiết bị điện Đông

anh chế tạo 2x1000(kVA) – 22/0,4 (kV). Phụ tải xí nghiệp S = 1500 (kVA),

cosφ = 0,9. Yêu cầu xác định tổn thất trong 2 trạm biến áp.

Bài 7: ĐDK – 10 (kV) cấp điện cho xí nghiệp dài 5 km, dây AC-50. Phụ tải xí nghiệp S = 1000 (kVA), cosφ = 0,6. Tmax = 5000 (h). Yêu cầu xác định giá tiền

tổn thất điện năng trong 1 năm trên đường dây cho biết c = 103(đ / kWh).Bài 8 : ĐDK – 10 (kV) cấp điện cho 2 phụ tải với các số liệu sau: phụ tải 1 chiều dài 5 km, dây 2AC-50, S = 1000 (kVA), cosφ = 0,7. Tmax1 = 5000 (h). Phụ tải 2 chiều dài 3 km, dây AC-50, S = 500 (kVA), cosφ = 0,8. Tmax2 = 4000 (h). Yêu cầuxác định giá tiền tổn thất điện năng trong 1 năm trên đường dây cho biết c = 500(đ / kWh).



CHƯƠNG V: TRẠM ĐIỆN

5.1. Khái niệm về các loại trạm điện:Trạm biến áp dùng để biến đổi điện năng từ cấp điện áp này sang cấp điện áp

khác. Theo nhiệm vụ, có thể phân trạm thành hai loại: trạm biến áp phân phối và

trạm biến áp trung gian. Theo cấu trúc, cũng có thể chia thành hai loại: Trạm biến áp ngoài trời và trạm biến áp trong nhà.5.2. Trạm biến áp phân phối: Làm nhiệm vụ nhận điện từ trạm biến áp trung gian về và phân phối cho các trạm biến áp phân phối trong khu vực, biến đổi thành các cấp điện áp thích hợp phục vụ cho phụ tải phân xưởng. Phía sơ cấp thường là 35, 22, 15, 10, 6kV; còn phía hạ áp có thể là 660, 380/220 hay 220/127V.5.3. Trạm biến áp trung gian: Còn gọi là trạm biến áp chính: trạm này nhận điện 35÷220kV từ hệ thống biến đổi thành cấp điện áp 10, 6 hay 0,4kV.5.4. Sơ đồ nối dây trạm biến áp:

Sơ đồ nối dây của trạm phải thỏa mãn các điều kiện sau: Đảm bảo liên tục cung cấp điện theo yêu cầu phụ tải. Sơ đồ nối dây rõ ràng, thuận tiện trong vận hành và lúc xử lý sự cố. An toàn lúc vận hành và sửa chữa. Cân bằng giữa các chỉ tiêu về kinh tế và kỹ thuật.



Hình 5.6: Sơ đồ trạm hạ áp trung gian và trạm phân phối chính5.4.1. Sơ đồ nối dây trạm hạ áp trung gian:

Sơ đồ nối dây phía sơ cấp của trạm loại này phụ thuộc các thông số: điện áp cung cấp, số lượng và công suất máy biến áp, chế độ làm việc, độ tin cậy yêu cầu, sự phát triển trong tương lai… Do vậy có rất nhiều phương án để giải quyết vấn đề, tuy nhiên rất ít hoặc không có phương án nào thỏa hết các yêu cầu.

Sau đây là một số sơ đồ nối dây trạm biến áp thông dụng. Các trạm này thường được thực hiện theo dạng sau: Nối đến hệ thống bằng một hoặc hai lộ. Hai lộ đến thường không có thanh cái. Phía điện áp thứ cấp (điện áp phân phối) người ta dùng sơ đồ với thanh cái đơn hay thanh cái kép.5.4.2. Trạm phân phối chính:

Trạm nằm trong phạm vi xí nghiệp, thanh cái cao áp ngoài nối với hệ thống còn nối với nhà máy điện địa phương hay tổ máy phát điện riêng. Thanh cái có thể là đơn hay kép với máy cắt phân đoạn. Do được nối vào nguồn lớn nên các phụ tải có thể lắp các cuộn kháng để giảm dòng ngắn mạch nếu có.5.4.3. Trạm phân phối trung gian:

Đối với các xí nghiệp có nhiều phân xưởng nằm rải rác và phân tán, thì cần có các trạm biến áp trung gian để phân phối điện năng từ các trạm chính đến các phân xưởng.

Việc kết nối giữa trạm trung gian và trạm phân phối chính nhờ các lộ chính. 5.4.4.Trạm hạ áp phân xưởng:

Trạm hạ áp phân xưởng thường có một hay hai máy biến áp, khi trạm có nhiều (> 3) máy biến áp thì có thể có thanh cái phân đoạn.



a) Trạm hạ áp với một máy biến áp: trạm này thường phục vụ cho hộ loại 2, loại 3, trừ trường hợp làm nguồn dự phòng cho hộ loại 1 có công suất nhỏ nhờ sử dụng tự động đóng.

Đặc điểm của sơ đồ trạm hạ áp – một máy biến áp phân xưởng là cách nối của máy biến áp đến đường dây cao áp, thông thường có 3 cách nối sau: Thông qua dao cách ly và máy cắt điện: cách này ít sử dụng do máy cắt đắt tiền, phải tính toán ổn định động và ổn định nhiệt khi có ngắn mạch. Nối qua dao cách ly và cầu chì: thường sử dụng, dao cách ly có nhiệm vụ cắt dòng không tải. Nhược điểm là do bảo vệ quá tải và ngắn mạch nhờ cầu chì nên có độ nhạy thấp. Nối qua dao cách ly và cầu chì và máy cắt phụ tải: sơ đồ này có dùng máy cắt phụ tải do chỉ thiết kế để cắt dòng phụ tải nên bộ phận dập tắt hồ quang có cấu tạo đơn giản, chi phí không cao.

Hình 5.7: Trạm có một và trạm nhiều máy biến áp

b) Trạm hạ áp với nhiều máy biến áp: phục vụ cho tất cả các loại hộ dùng điện. Tùy theo số máy biến áp, số lộ cung cấp, loại hộ được cung cấp mà có một số dạng sơ đồ phổ biến như hình.c) Trạm hạ áp dùng các tủ chế tạo sẵn:

Các tủ chế tạo sẵn thường được chế tạo thành nhiều ngăn. Mỗi ngăn bao gồm: máy cắt, dao cách ly, thiết bị đo lường và bảo vệ. Tùy theo dòng phụ tải mà máy cắt có thể là máy cắt dầu, không khí và đôi khi là máy cắt chân không.

Hình 5.8: Trạm với tủ chế tạo sẵn5.5. Cấu trúc trạm:

Khi thiết kế xây dựng trạm phải tiết kiệm chi phí tuy nhiên một số chỉ tiêu sau phải được đảm bảo:



Chọn đúng trang thiết bị điện, lắp rắp đúng quy phạm và thỏa các điều kiện vận hành. Tôn trọng khoảng cách giữa các phần dẫn điện với nhau và với xung quanh. Khả năng loại nhanh hỏa hoạn và các sự cố khác. Thuận tiện trong thao tác và các hành lang thi công, sửa chữa. Phải thực hiện nối đất bảo vệ. Phải sử dụng các tín hiệu cần thiết.5.5.1. Trạm hạ áp phân xưởng ngoài trời:

Thường áp dụng cho xí nghiệp bé, lưới điện cung cấp từ đường dây trên không. Có hai dạng phổ biến là máy biến áp được treo trên cột và đặt ngay dưới chân cột. Dạng treo cột: khi các máy biến áp ba pha hay một pha (từ 25÷240kVA) và các trang bị cùng khí cụ điện có tổng trọng lượng nhỏ (khoảng 300÷1800kg). Toàn bộ trang bị của trạm được treo trên các giá đỡ mắc vào một, hai hay bốn cột bằng gỗ hay xi măng cốt thép. Dạng đặt dưới chân cột; đối với các máy biến áp quá lớn hay không đảm bảo được cân bàng trọng lượng khi treo trên cột thì máy biến áp được đặt trên một nền gỗ hay xi măng ngay dưới chân cột, xung quanh có rào lưới cao 2,5m để ngăn người hay vật đến gần trạm.

Hình 4.4: Trạm hạ áp ngoài trời5.5.2. Trạm hạ áp phân xưởng trong nhà:

Đối với trạm công suất lớn (hơn 320MVA), khi có các yêu cầu trong vận hành, hoặc trong điều kiện đặc biệt như không khí độc hại trong quá trình sản xuất, không gian bố trí trạm quá ít… thì trạm trong nhà được chọn để xây dựng; ở trạm dạng này tất cả các thiết bị được đặt trong nhà.

Trạm này thường có sơ đồ nối dây đơn giản, chỉ sử dụng thanh cái khi có phụ tải điện áp cao. Các khi cụ ở phần cao áp là cầu chì ống, máy cắt phụ tải với cầu chì, máy cắt dầu hay khí nén.

Trạm có thể có một hay nhiều buồng tùy theo số lượng máy biến áp. Các buồng phải có hệ thống thông gió với chiều cao phù hợp.



Đối với các thiết bị có chứa dầu như máy biến áp, mát cắt có chứa dầu phải có hệ thống góp dầu và bể chứa dầu phòng khi có sự cố hay hỏa hoạn.

Việc nối dây giữa các máy biến áp và buồng phân phối điện áp cao (nếu có), cũng như việc nối dây đến bảng điện áp thấp có thể thực hiện bằng các thanh dẫn hay cáp.5.5.3. Trạm hạ áp phân xưởng chế tạo sẵn thành tủ:

Loại này gồm có: một hay hai máy biến áp hạ áp được đặt trong buồng con bằng kim loại hoặc để hở nếu máy biến áp có dầu. Hệ thống phân phối điện áp cao (6 – 10kV) gồm một hay nhiều tủ con được gia công và lắp đặt sẵn theo một sơ đồ nối nào đó. Hệ thống phân phối điện áp thấp cũng gồm các tủ cấu kiện gia công sẵn. Đường dây nối giữa các máy biến áp và trang bị điện là các thanh trần đặt bên trong các khung bằng kim loại của tủ này.

Hình 4.5: Tủ chế tạo sẵn5.6. Lựa chọn máy biến áp cho trạm:

Lựa chọn máy biến áp bao gồm chọn số lượng và công suất của máy biến áp. Việc lựa chọn phù hợp với loại hộ tiêu thụ, phù hợp với chỉ tiêu kỹ thuật và kinh tế (phí đầu tư và vận hành).5.7. Tính toán ngắn mạch trong hệ thống cung cấp điện: 5.7.1. Khái niệm về ngắn mạch:

Ngắn mạch là hiện tượng mạch điện bị chập lại ở một điểm nào đó làm cho tổng trở mạch nhỏ đi, dòng điện trong mạch sẽ tăng cao đột ngột và điện áp giảm xuống. Việc dòng điện tăng cao quá mức sẽ gây các hậu quả nghiêm trọng: Xuất hiện lực điện động lớn có khả năng phá hủy kết cấu của các thiết bị điện, tiếp tục gây chạm chập cháy nổ. Làm nhiệt độ tăng cao phá hủy các đặc tính cách điện, việc này lại tiếp tục gây ra các ngắn mạch khác.



Hình 6.9. Đồ thị biến thiên dòng điện trong quá trình quá độ.

Nếu không nhanh chóng cô lập vùng ngắn mạch thì hệ thống chuyển sang chế độ ngắn mạch duy trì.

Dòng điện ngắn mạch theo thời gian có thể phân tích thành 2 thành phần: chu kỳ và không chu kỳ.

Trong đó, thành phần không chu kỳ sẽ tắt sau một thời gian chỉ còn lại thành phần chu kỳ.

i”: dòng điện siêu quá độ ban đầu,

Trong đó: : sức điện động siêu quá độ tương đương trong đơn vị tương đối. : điện kháng tổng hợp trong đơn vị tương đối.

Ickm: biên độ của thành phần chu kỳ, ixk: là dòng ngắn mạch tại t=T/2, do đó:

Trong đó: gọi là hệ số xung kích, với là hằng số thời

gian. Thông thường hệ số xung kích được tra từ các bảng theo tỷ số của

mạch, vị trí ngắn mạch và các đặc trưng của mạch điện. Trung bình có thể lấy giá trị như sau:

Ngắn mạch tại thanh góp điện áp máy phát hoặc đầu cao áp của máy biến áp tăng: kxk = 1,9. Ngắn mạch ở các thiết bị cao áp xa máy phát: kxk = 1,8. Ngắn mạch phía thứ cấp của các trạm hạ áp (S<1000kVA): kxk = 1,3.

Đối với động cơ không đồng bộ, độ suy giảm của các thành phần dòng chu kỳ và tự do do nó cung cấp cho điểm ngắn mạch là gần như nhau, có thể lấy: Động cơ cở lớn : kxkĐ = 1,8. Động cơ cở 100÷200kW: kxkĐ = 1,5÷1,6. Động cơ cở bé và phụ tải tổng hợp: kxkĐ = 1.5.7.2. Phân loại ngắn mạch:

Có nhiều dạng ngắn mạch: ngắn mạch 3 pha, ngắn mạch 2 pha, ngắn mạch 2 pha chạm đất, ngắn mạch 1 pha chạm đất…trong đó ngắn mạch 3 pha là nguy hiểm nhất.Bảng : Tóm tắt các loại ngắn mạch



Thông tường các dạng ngắn mạch phải được cô lập khỏi hệ thống. Riêng trong lưới trung áp 35, 10, 6kV là lưới có trung tính cách điện thì dòng ngắn mạch 1 pha nhỏ và người ta cho phép tiếp tục vận hành 2 giờ kể từ khi ngắn mạch, nếu sau 2 giờ nếu không phát hiện và khắc phục được sự cố thì mới cắt điện. Sự cố này được phát hiện nhờ máy biến áp ba pha tam giác hở. 5.7.3. Tính toán ngắn mạch trung áp:

Ngắn mạch trong lưới trung áp được coi là ngắn mạch xa nguồn, tại đó dòng ngắn mạch thành phần không chu kỳ đã tắt, chỉ còn dòng ngắn mạch chu kỳ. Dòng ngắn mạch chu kỳ còn gọi là dòng ngắn mạch siêu quá độ hoặc dòng ngắn mạch vô cùng ( với khái niệm về thời gian của dòng ngắn mạch, nghĩa là sau Ta ) có trị số hiệu dụng: Ick = I∞ = I" = IN

Vì không biết kết cấu lưới điện quốc gia cho nên không thể tính được tổng trở của hệ thống điện. Để tính ngắn mạch trung áp cho phép coi nguồn công suất cấp cho điểm ngắn mạch là công suất cắt định mức của máy cắt đầu đường dây đặt tại trạm biến áp trung gian, khi đó điện kháng gần đúng của hệ thống xác định theo công thức:

Trong đó : Utb – điện áp trung bình của lưới (kV)Utb = 1,05 Uđm

Scđm – công suất cắt định mức của máy cắt đầu nguồn đặt tại trạm BATG cấp điện cho điểm ngắn mạch ( MVA ). Scđm = Uđm Icđ

Với Uđm , Icđm là điện áp định mức và dòng điện cắt ngắn mạch định mức của máy cắt. Nếu trên lưới đang dùng máy cắt trung áp của Liên Xô cũ ( bị mất catalog) có thể lấy : Scđm = ( 250 ÷ 300 ) ( MVA )


U2tb

XH = Scđm


Trị số dòng điện ngắn mạch xoay chiều 3 pha xác định theo công thức:

(kVA)

ZN – tổng trở ngắn mạch tức là tổng trở nguồn đến ngắn mạch.5.7.3. Tính toán ngắn mạch hạ áp:

Ngắn mạch hạ áp là ngắn mạch xa nguồn để tính toán ngắn mạch hạ áp cho phép coi trạm TBAPP là nguồn. Khi đó tổng trở hệ thống chính là tổng trở của trạm biến áp.

Trong đó : ΔPN , UN – tổn hao ngắn mạch (kW) và điện áp ngắn mạch (%) của biến áp, nhà chế tạo cho.

UđmB , SđmB – điện áp định mức (kV) và công suất định mức (kVA) của máy biến áp.

n – số máy biến áp đặt trong trạm.5.8. Nối đất trạm biến áp và đường dây tải điện:

Trong lưới cung cấp người ta thực hiện nối đất với nhiều mục đích khác nhau: nối đất làm việc, an toàn và chống sét.

Trang bị nối đất bao gồm các điện cực và dây dẫn nối đất. Các điện cực nối đất bao gồm: điện cực thẳng được đóng sâu vào trong đất và điện cực ngang được chôn ngầm ở một độ sâu nhất định. Các dây nối đất dùng để nối liền các bộ phận được nối đất với các điện cực.5.8.1. Nối đất trong trạm biến áp:

Hệ thống nối đất hay còn gọi là hệ thống tiếp địa trong trạm biến áp thực hiện cả 3 chức năng : làm việc, chống sét, an toàn.

Quy phạm quy định về trị số điện trở nối đất Rđ của hệ thống nối đất như sau ( đối với vùng đồng bằng )

Với trạm BAPP : Rđ ≤ 4 (Ω)Với trạm BATG điện áp Uđm ≤ 35(kV) : Rđ ≤ 1 (Ω)Với trạm BATG điện áp Uđm ≥ 110 (kV) : Rđ ≤ 0,5 (Ω)

Kết cấu hệ thống của trạm biến áp như sau:Người ta sử dụng cọc sắt góc L70 x 70 x 7 hoặc L60 x 60 x 6 dài 2,5 m

đóng ngập sâu xuống đất 0,7 m, các cọc này được nối với nhau bằng cách hàn vào thép thanh 40 x 4 mm ở độ sâu 0,8 m, hai cọc gần nhất đảm bảo khoảng cách a ≥ 2,5 m, tạo thành mạch vòng xung quanh trạm.

Với trạm treo đặt ở hè phố, do bề ngang hè phố hẹp, không thể thực hiện hệ thống nối đất mạch vòng kín thì dùng hình tia nối đất.

Việc nối đất từ các thiết bị trong trạm vào hệ thống nối đất được thực hiện như sau: Từ hệ thống nối đất làm sẵn 3 đầu nối ( còn gọi là con bài ).


Utb

IN = ZN

ΔPN U2đmB UN U2

đmB

ZB = 106 + 104

n.S2đmB n.SđmB


1. Trung tính máy biến áp nối vào 1 con bài bằng dây đồng mềm có tiết diện tối thiểu 95 mm2 → M - 952. Đuôi của 3 chống sét van nối với nhau và nối với 1con bài của hệ thống nối đất bằng dây thép Ф 103. toàn bộ các phần bằng sắt của trạm ( cổng sắt, xà sắt, vỏ biến áp, vỏ tủ phân phối, cửa sắt ) nối vào 1 con bài bằng thép Ф 10.5.8.2. Nối đất đường dây tải điện:

Có hai loại nối đất đường dây tải điện:1. Nối đất chống sét và an toàn:

Với các ĐDK trung áp trở lên tất cả các cột đều phải nối đất, với ĐDK 0,4 kV phải nối đất các cột đi qua khu vực đông dân : đường phố, xóm làng, chợ, trường học v.v…

Quy phạm quy định trị số điện trở nối đất Rđ của một cột như sau: Vùng đồng bằng: (điện trở suất của đất ρ ≤ 104 Ω/cm ) → Rđ ≤ 10 Ω. Vùng trung du: ( ρ = 104 ÷ 5.104 Ω/cm ) → Rđ ≤ 15 Ω. Vùng núi:( ρ = 5.104 ÷ 10.104 Ω/cm ) → Rđ ≤ 20 Ω.

Thường với vùng đồng bằng, điện trở suất của đất nhỏ, mỗi cột chỉ cần nối đất 1 cọc là đạt trị số cho phép, vùng trung du và vùng núi phải tăng số cọc theo hình tia đến khi đạt trị số cho phép.2. Nối đất trung tính lặp lại:

Đây là hình thức nối đất riêng cho ĐDK 0,4 (kV) đề phòng mất trung tính tại trạm biến áp, làm cháy hàng loạt các động cơ 1 pha ở xí nghiệp và cháy các thiết bị điện g.ia dụng ( đèn, tivi, radio, tủ lạnh v.v…)

Theo quy phạm, cứ khoảng 4 hay 5 cột phải thực hiện nối đất trung tính lặp lại.Lưu ý: cần phân biệt nối đất lặp lại và nối đất chống sét, an toàn. Nối đất trung tính lặp lại là nối từ đường dây trung tính xuống cọc nối đất; nối đất chống sét và an toàn là nối từ xà đỡ dây xuống cọc nối đất.5.8.3.Tính toán Rđ của hệ thống nối đất:

Trình tự tính toán hệ thống nối đất như sau:1. Xác định điện trở nối đất của 1 cọc ( thanh thép góc L60 x 60 x 6 ) R1c = 0,00298 ρVới ρ – điện trở suất của đất (Ω/cm). Từ số liệu ρ đo được cần nhân với hệ số mùa để tìm trị số lớn nhất trong năm:Ρmax = km . ρ (Ω/cm)2. Xác định sơ bộ số cọc theo biểu thức:

Trong đó : ηc – hệ số sử dụng cọc, tra sổ tay ; Ryc – điện trở nối đất yêu cầu, Ryc = 4 Ω3. Xác định điện trở thanh nối


R1c

N = ηc Ryc

0,366ρ0 2l2

Rt = log l bt


Trong đó : ρ0 – điện trở suất của đất ở độ sâu chôn thanh ( 0,8 m); l – chiều dài ( chu vi ) mạch vòng, cm ; b – bề rộng thanh nối, b = 4 cm; t – chiều dài chôn thanh nối t = 0,8 m = 80 cm.Điện trở nối đất thực tế của thanh nối xét đến hệ số sử dụng thanh ηt , tra sổ tay :

4. Điện trở nối đất cần thiết của toàn bộ số cọc là :

5. Số cọc cần đóng là :

BÀI TẬP CHƯƠNG V:Bài 1 : Trạm biến áp phân phối của xí nghiệp được cấp điện từ trạm biến áp trung gian bằng đường dây trên không AC-50 cách 3 km. Biết rằng máy cắt 10 kV đặt tại trạm trung gian cấp điện cho trạm biến áp xí nghiệp là máy Liên Xô cũ đã mất catalog. Yêu cầu tính toán dòng điện ngắn mạch để lựa chọn và kiểm tra dao cách ly và cầu chì trung áp của trạm BAPP. Đáp án : IN = 2,4 (kV)Bài 2 : Yêu cầu tính toán nối đất cho cột đường dây 10 (kV) cấp điện cho nông thôn ngoại thành Mỹ Tho, biết rằng điện trở suất của vùng đất đường dây đi qua là ρ = 0,2 .104 (Ω/cm).Đáp án R1c = 8 ( Ω) , mỗi cột chỉ cần đóng 1 cọc.Bài 3: Cần tính toán thiết bị hệ thống nối đất cho 1 trạm BAPP kiểu bệt, kích thước ( 6 x 9) m, biết ρ = 0,4 . 104 (Ω/cm)


Rt

R't = (Ω) ηt

4R'tRc = (Ω) R't – 4

R1c

n = ηc Rc


CHƯƠNG VI : LỰA CHỌN CÁC PHẦN TỬ TRONG MẠNG CUNG CẤP ĐIỆN

Hệ thống điện bao gồm các thiết bị điện được chắp nối với nhau theo một nguyên tắc chặt chẽ tạo nên một cơ cấu đồng bộ, hoàn chỉnh. Mỗi thiết bị điện cần được lựa chọn đúng để thực hiện tốt chức năng trong sơ đồ cấp điện và góp phần làm cho hệ thống cung cấp điện vận hành đảm bảo các chỉ tiêu kỹ thuật, kinh tế và an toàn.6.1. Lựa chọn máy biến áp:

Trong sơ đồ cấp điện, máy biến áp có vai trò rất quan trọng, làm nhiệm vụ biến đổi điện áp và truyền tải công suất.

Người ta chế tạo ra máy biến áp rất đa dạng, nhiều kiểu cách, kích cỡ, nhiều chủng loại. Người thiết kế căn cứ vào đặc điểm của đối tượng dùng điện (khách hàng) để lựa chọn hợp lý máy biến áp.

Thường ký hiệu máy biến áp như sau: Kiểu máy – công suất – U1/U2Ví dụ: 4JB 5444 – 3LA – 250 – 24/0,4 là máy biến áp phân phối do Siemens chế tạo, kiểu 4JB – 4LA, công suất 250 kVA, điện áp U1=24 kV, U2 = 0,4 kV.Cũng có khi ký hiệu đơn giản hơn: Kiểu – Công suất/điện ápVí dụ: 8CB8 – 400/35 là biến áp phân phối khô, công suất 400 kVA, điện áp 35/0,4 kV do ChongQing chế tạo.

Lựa chọn máy biến áp bao gồm lựa chọn số lượng, công suất, chủng loại, kiểu cách và các tính năng khác của biến áp.

Số lượng biến áp đặt trong một trạm phụ thuộc vào độ tin cậy cung cấp điện cho phụ tải của trạm đó.- Với phụ tải quan trọng không được phép mất điện, phải đặt hai biến áp.- Với các xí nghiệp hàng tiêu dùng, khách sạn, siêu thị ( hộ loại 2 ) thường đặt 1 biến áp cộng với 1 máy phát dự phòng.- Với các hộ ánh sáng sinh hoạt thường chỉ đặt trạm 1 máy. Công suất máy biến áp được chọn theo công thức sau:Với trạm 1 máy : SđmB ≥ Stt (6.1) Với trạm 2 máy : SđmB ≥ Stt (6.2)

1,4



Trong đó : S đmB – công suất định mức của máy biến áp, nhà chế tạo cho.Stt – công suất tính toán, nghĩa là công suất yêu cầu lớn nhất của

phụ tải.1,4 – hệ số quá tải Kqt.

Cần lưu ý rằng hệ số quá tải phụ thuộc thời gian quá tải. Lấy kqt = 1,4 là ứng với điều kiện thời gian như sau: quá tải không quá 5 ngày đêm, mỗi ngày quá tải không quá 6 giờ. Nếu không thoả mãn điều kiện thời gian trên phải tra đồ thị tìm kqt trong sổ tay cung cấp điện hoặc không cho quá tải.

Hai công thứ trên chỉ dùng để chọn máy biến áp chế tạo trong nước hoặc với máy biến áp ngoại nhập đã nhiệt đới hoá.Khi sử dụng máy ngoại nhập chưa nhiệt đới hoá cần phải đưa vào công thức hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ khc kể đến sự chênh lệch nhiệt độ giữa môi trường chế tạo và môi trường sử dụng máy. (6.3) Trong đó : θ1 – nhiệt độ môi trường sư dụng (0C) ; θ2 – nhiệt độ môi trường chế tạo (0C) ;Ví dụ : Nếu dùng máy biến áp Nga ở Việt Nam thì

Trong đó : 24 – nhiệt độ (0C) trung bình ở Hà Nội ; 5 – nhiệt độ (0C) trung bình ở Mátcơva ;Khi đó, công thức (5.1), (5.2) có dạng: (6.4)

(6.5)

Cũng cần lưu ý là máy biến áp rất ít xảy ra sự cố, nếu như khảo sát thống

kê được trong hộ loại 1 có một số phần trăm nào đó hộ loại 3 có thể cắt điện

khi cần thiết với thời gian kể trên thì khi 1 biến áp sự cố, biến áp còn lại chỉ cần

cấp điện cho hộ loại 1. Kết quả là sẽ lựa chọn được cỡ máy nhỏ hơn, họp lý

hơn. Công thức chọn công suất máy cho 2 trạm máy sẽ là:

(6.6)

6.2. Lựa chọn máy cắt điện:

Máy cắt điện, ký hiệu là MC là thiết bị đóng cắt mạch điện cao áp



(trên 1000V). Ngoài nhiệm vụ đóng, cắt điện phụ tải phục vụ cho công tác vận hành, máy cắt còn có chức năng cắt dòng điện ngắn mạch để bảo vệ các phần tử của hệ thống cung cấp điện.

Máy cắt cũng được chế tạo nhiều chủng loại, nhiều kiểu cách, mẫu mã. Có máy cắt ít dầu, máy cắt nhiều dầu, máy cắt không khí, máy cắt chân không, máy cắt khí SF6.

Máy cắt hợp bộ (MCHB) là loại máy cắt chế tạo thành tủ, trong đó đặt sẵn máy cắt và hai dao cách ly, loại máy dùng rất tiện lợi cho các trạm biến áp hoặc trạm phân phối kiểu trong nhà.

Máy cắt phụ tải (MCPT) bao gồm dao cắt phụ tải dùng kết hợp với cầu chì, trong đó dao cắt phụ tải dùng để đóng cắt dòng phụ tải còn cầu chì (CDPT - CC) để cắt dòng ngắn mạch. Máy cắt phụ tải rẻ tiền hơn nhưng làm việc không chắc chắn, tin cậy bằng máy cắt. Máy cắt điện được chọn và kiểm tra theo các điều kiện ghi trong bảng.Bảng 6.1. CÁC ĐIỀU KIỆN CHỌN VÀ KIỂM TRA MÁY CẮT

Bảng 6.2. ĐIỀU KIỆN CHỌN VÀ KIỂM TRA MÁY CẮT PHỤ TẢI

Trong 2 bảng trên:



UđmLĐ - điện áp định mức của lưới điện (kV)

Icb – dòng điện cưỡng bức, nghĩa là dòng điện làm việc lớn nhất đi qua

máy cắt, xác định theo sơ đồ cụ thể.

I∞, I” – dòng ngắn mạch vô cùng và siêu quá độ trong tính toán ngắn mạch lưới cung cấp điện, coi ngắn mạch là xa nguồn, các dòng này bằng nhau và bằng dòng ngắn mạch chu kỳ.

Ixk – dòng điện ngắn mạch xung kích, là trị số tức thời lớn nhất của dòng

ngắn mạch

Ixk =1,8. 2 IN (6.7)

S” – công suất ngắn mạch S”= 3 UtbI” (6.8)tnh. đm – thời gian ổn định nhiệt định mức, nhà chế tạo cho tương ứng với Inh.đm (Iođnh).tqđ - thời gian quy đổi, xác định bằng cách tính toán và tra đồ thị. Trong tính toán thực tế lưới trung áp, người ta cho phép lấy tqđ bằng thời gian tồn tại ngắn mạch, nghĩa là bằng thời gian cắt ngắn mạch.Vậy : (6.9) 6.3. Lựa chọn cầu chì, dao cách ly:

Cầu chì là phần tử “yếu” nhất trong hệ thống cung cấp điện do người thiết

kế tạo ra nhằm cắt đứt mạch điện khi có dòng điện lớn quá trị số cho phép đi

qua. Vì thế chức năng của cầu chì là bảo vệ quá tải và ngắn mạch. Cần lưu ý là

dây chì chế tạo rất khó đồng nhất tiết diện và khó khử hết tạp chất nên làm việc

không được tin cậy lắm, không cắt dòng thật chính xác, vì thế chức năng chủ

yếu là bảo vệ ngắn mạch, cầu chì chỉ làm dự phòng bảo vệ quá tải cho áptômát

hoặc khởi động từ.

Dao cách ly (còn gọi là cầu dao) có nhiệm vụ chủ yếu là cách ly phần có

điện và phần không có điện tạo khoảng cách an toàn trông thấy phục vụ cho

công tác sửa chữa, kiểm tra, bảo dưỡng. Sở dĩ không cho phép dao cách ly đóng

cắt mạch khi đang mang tải vì không có bộ phận dập hồ quang. Tuy nhiên, có

thể cho phép dao cách ly đóng, cắt không tải biến áp khi công suất máy không

lớn (thường nhỏ hơn 1000 kVA)

Cầu chì và dao cách ly được chế tạo với mọi cấp điện áp.

Trong lưới cung cấp điện, cầu chì có thể dùng riêng rẽ, nhưng thường

dùng kết hợp với dao cách ly hoặc dao cắt phụ tải. Dao cách ly cũng có thể

dùng riêng rẽ, nhưng thường dùng kết hợp với máy cắt và cầu chì.



6.3.1. Lựa chọn dao cách ly, cầu chì cao ápTrong lưới điện cao áp, cầu chì thường dùng ở các vị trí sau:

- Bảo vệ máy biến điện áp

- Kết hợp với dao cắt phụ tải thành bộ máy cắt phụ tải trung áp để bảo vệ các

đường dây.

Cầu chì được chế tạo nhiều loại, nhiều kiểu, ở điện áp trung phổ biến nhất

là cầu chì ống. Ở điện áp trung người ta còn dùng cầu chì tự rơi (CCTR) thay

cho bộ cầu dao - cầu chì (CD - CC).

Trong lưới cung cấp điện trung và cao áp, dao cách ly ít dùng riêng rẽ,

thường dùng kết hợp.

- Kết hợp với máy cắt trong tủ máy cắt hoặc trong bộ MC – DCL

- Kết hợp với cầu chì trung áp đặt tại các trạm BAPP

Cầu chì và cầu dao cách ly trung, cao áp được chọn và kiểm tra theo cácđiều kiện ghi trong bảng 6.3, 6.4.

Bảng 6.3. CÁC ĐIỀU KIỆN CHỌN VÀ KIỂM TRA DAO CÁCH LY:

Bảng 6.4. CÁC ĐIỀU KIỆN CHỌN VÀ KIỂM TRA CẦU CHÌ:



6.3.2. Lựa chọn cầu dao, cầu chì hạ áp:Ở lưới hạ áp thường gọi dao cách ly là cầu dao. Người ta chế tạo cầu dao

1 pha, 2 pha, 3 pha với số cực khác nhau: 1 cực, 2 cực, 3 cực, 4 cực. Về khả năng đóng cắt, cầu dao được chế tạo gồm hai loại:

- Cầu dao (thường, không tải) chỉ làm nhiệm cách ly, đóng cắt không tải hoặc

dòng nhỏ.

- Cầu dao phụ tải làm nhiệm vụ cách ly và đóng cắt dòng phụ tải.

Cầu chì hạ áp cũng được chế tạo gồm 3 loại:

- Cầu chì thông thường (không làm nhiệm vụ cách ly, cắt tải).

- Cầu chì cách ly có một đầu cố định, 1 đầu mở ra được như dao cách ly làm

nhiệm vụ cách ly như cầu dao.

- Cầu chì cắt tải là cầu chì cách ly có thể đóng cắt dòng phụ tải như cầu dao phụ

tải.

Người ta cũng chế tạo bộ cầu dao – cầu chì theo loại:

- Bộ cầu dao – cầu chì thông thường

- Bộ cầu dao phụ tải - cầu chì

Bảng 6.5 chỉ ra ký hiệu, sơ đồ và chức năng của từng loại cầu dao, cầu chì hạ áp.

Cầu chì hạ áp được đặc trưng bởi 2 đại lượng:

Idc -dòng định mức của dây chảy cầu chì (A)

Ivỏ - dòng định mức của vỏ cầu chì (bao gồm cả đế và nắp).Khi lựa chọn cầu chì hạ áp phải lựa chọn cả Idc và Ivỏ. Thường chọn Ivỏ ≥ Idc vài cấp để khi dây chảy đứt vì quá tải, ngắn mạch hoặc khi cần tăng tải ta chỉ cần thay dây chảy chứ không cần thay vỏ. Ký hiệu đầy đủ cầu chì hạ áp cho trên hình vẽ.

Hình 6.1. Ký hiệu đầy đủ cầu chì hạ áp và các ví dụCũng cần lưu ý là :Khi nói cầu chì 100 (A) phải hiểu cầu chì có Ivỏ = 100 (A)Khi nói bộ cầu dao – cầu chì 100(A) phải hiểu là ICD = IvỏCC = 100 (A)



Trong lưới hạ áp cầu chì và cầu dao thường được đặt khá xa nguồn (TBAPP) vì thế dòng ngắn mạch qua chúng dù nhỏ, nên không cần kiểm tra các đại lượng liên quan đến dòng ngắn mạch.1.Lựa chọn cầu dao hạ áp

Cầu dao hạ áp được chọn theo 2 điều kiện:

UđmCD ≥ UđmLĐ (6.10) IđmCD ≥ Itt (6.11)Trong đó: UđmCD - điện áp định mức của cầu dao, thường chế tạo 220V, 230V, 250V, 380V, 400V, 440V, 500V, 690V.UđmLĐ - điện áp định mức của lưới điện hạ áp, có trị số 220V (điện áp pha), hoặc 380V (điện áp dây).Ngoài ra, còn phải chú ý đến số pha, số cực, khả năng cắt tải, trong nhà,

ngoài trời…

2. Lựa chọn cầu chì hạ áp

a) Trong lưới điện thắp sang, sinh hoạt

Cầu chì được chọn theo 2 điều kiện

UdmCD ≥ UdmLĐ (6.12) I

dc ≥ Itt (6.13)

Trong đó: UdmCC – điện áp định mức của cầu chì, chế tạo các cỡ điện áp như với cầu dao. Iđc – dòng định mức của dây chảy, (A), nhà chế tạo cho ;

Itt – dòng điện tính toán, là dòng lâu dài lớn nhất chạy qua dây chảy cầu chì, (A)- Với phụ tải 1 pha (6.14) Trong đó :Updm - điện áp pha định mức, bằng 220Vcosφ - hệ số công suấtvới đèn sợi đốt, bàn là, bếp điện, bình nóng lạnh, cosφ = 1 với quạt, tủ lạnh, điều hoà, đèn tuýp, cos φ= 0,8với căn hộ gia đình cosφ = 0,85với lớp học dùng quạt + đèn sợi đốt cosφ = 0,9với lớp học dùng quạt + đèn tuýp cosφ = 0,8- Với phụ tải 3 pha (6.15)



Trong đó:Udmđiện áp dây đinh mức, bằng 380VCosφ – lấy theo phụ tảib) Trong lưới điện công nghiệpPhụ tải chủ yếu của lưới công nghệp là các máy móc công cụ, các động cơ. Sơ đồ cấp điện cho các động cơ giới thiệu trên hình vẽ.

Hình 6.2. Cầu chì bảo vệ 1 động cơ (CC2, CC3), cầu chì bảo vệ 2 động cơ (CC1), và cả nhóm động cơ.

- Cầu chì bảo vệ 1 động cơ được chọn theo 2 điều kiện:Iđc ≥ Itt = Kt . IđmĐ (6.16)

(6.17)

Trong đó : Kt – hệ số tải của động cơ, nếu không biết lấy Kt = 1; IđmĐ – dòng định mức của động cơ tính theo công thức:

(6.18)

Trong đó : Uđm = 380 V là điện áp định mức lưới 3 pha hạ áp cosφđm – hệ số công suất định mức của động cơ, nhà chế tạo cho, thường cosφ = 0,8 ; η – hiệu suất của động cơ nếu không biết lấy bằng 1; Kmm – hệ số mở máy của động cơ, nhà chế tạo cho, thường kmm = 5, 6, 7.


Imm Kmm.IđmĐ

Iđc ≥ = α α

PđmĐ

IđmĐ = Uđm cosφđmη


Α – hệ số lấy như sau:với động cơ mở máy nhẹ (không tải) như máy bơm, máy cắt gọt kim loại α = 2,5với động cơ mở máy nặng (có tải) như cần cẩu, cầu trục, máy nâng α = 1,6- Cầu chì bảo vệ 2, 3 động cơTrong thực tế, cụm 2, 3 động cơ nhỏ hơn hoặc 1 động cơ lớn cùng 1, 2 động cơ nhỏ ở gần có thể được cấp điện chung 1 đường dây và được bảo vệ chúng bằng 1 cầu chì (như Đ1, Đ2 trên hình 3.2)Trường hợp này cầu chì được chọn theo 2 điều kiện sau:

(6.19) (6.20)

α lấy theo tính chất của động cơ mở máy.- Cầu chì tổng bảo vệ nhóm động cơCầu chì tổng được chọn theo 3 điều kiện. (6.21)

(6.22)

Hai điều kiện trên là điều kiện chọn lọc, nghĩa là CTT chỉ chảy khi có ngắn mạch trên thanh cái tủ điện, còn khi xảy ra ngắn mạch tại động cơ nào hoặc dây dẫn nào thì chỉ cầu chì nhánh đó chảy, đảm bảo cho cả nhóm không bị mất điện. Muốn vậy, người ta quy ước phải chọn Iđc của cầu chì tổng lớn hơn ít nhất là 2 cấp so với Iđc của cầu chì nhánh lớn nhất.6.4. Lựa chọn áptômát (CB):

Áptômát là thiết bị đóng cắt hạ áp có chức năng bảo vệ quá tải và ngắn mạch.

Do có nhiều ưu điểm hơn hẳn cầu chì là khả năng làm việc chắc chắn, tin cậy và an toàn, đóng cắt đồng thời 3 pha và có khả năng tự động hoá cao nên áptômát mặc dù có giá đắt hơn vẫn ngày càng được dùng rộng rãi trong lưới điện hạ áp công nghiệp, dịch vụ cũng như lưới điện sinh hoạt.

Áptômát được chế ạo với điện áp khác nhau: 400V, 440V, 500V, 600V, 690V.

Người ta cũng chế tạo các loại áptômát 1 pha, 2 pha, 3 pha với số cực khác nhau: 1 cực, 2 cực, 3 cực, 4 cực. Ký hiệu áptômát cho ở bảng dưới dây:



Ngoài áptômát thông thường, người ta còn chế tạo loại áptômát chống rò điện. Áptômát chống rò tự động cắt mạch điện nếu dòng rò có trị số 30mA, hoặc 300mA tuỳ loại.

Áptômát được chọn theo 3 điều kiện: UđmA ≥ UđmLĐ

IđmA ≥ IBIcđmA ≥ IN

6.5. Lựa chọn thanh góp:Thanh góp còn gọi là thanh cái hoặc thanh dẫn. Thanh góp được dùng

trong các tủ động lực, tủ phân phối hạ áp, trong các tủ máy cắt, các trạm phân phối trong nhà, ngoài trời. Với các tủ điện cao hạ áp và trạm phân phối trong nhà dùng thanh góp cứng với trạm phân phối ngoài trời thường dùng thanh góp mềm.

Người ta chế tạo thanh góp nhiều kiểu dáng, chủng loại. Có thanh góp bằng đồng và bằng nhôm. Thanh góp nhôm thường chỉ dùng với dòng điện nhỏ, thanh góp đồng dùng cho mọi trị số dòng điện.

Về hình dáng, thanh góp phổ biến nhất có hình chữ nhật, khi dòng điện lớn có thể ghép 2, 3 thanh cho 1 pha, cũng có thể dùng thanh góp tròn, hình máng, hình vành khuyên.

Trong lưới cung cấp điện, phía trung áp thường dùng các tủ hợp bộ, trong đó đã đặt sẵn thanh góp và nhà chế tạo đã cho khả năng chịu các dòng ổn định động, ổn định nhiệt. Các tủ phân phối, tủ động lực cần phải tính toán, thiết kế, lắp đặt cho phù hợp với từng đối tượng sử dụng. Thanh cái đặt trong các tủ phân phối của TBAPP, tủ phân phối của khu chung cư, phân xưởng hoặc các tủ động lực phân xưởng, tủ nhà cao tầng thường có dòng không lớn lắm, chỉ cần dùng thanh góp chữ nhật.

Thanh góp trong lưới cung cấp điện được chọn theo dòng phát nóng và kiểm tra theo điều kiện ổn định động, ổn định nhiệt dòng ngắn mạch. Bảng 6.5. CÁC ĐIỀU KIỆN CHỌN VÀ KIỂM TRA THANH GÓP

Các đại lượng chọn và kiểm tra Điều kiệnDòng điện phát nóng lâu dài cho phép (A)Khả năng ổn định động (kG / m2)Khả năng ổn đĩnh nhiệt (mm2)

K1 K2 Icp ≥ Icb

σcp ≥ σtt F ≥ α I∞ tqđ

Trong đó:K1 = 1 với thanh góp đặt đứngK1 = 0,95 với thanh góp đặt ngangK2 – hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường ( tra sổ tay )σcp - ứng suất cho phép của vật liệu làm thanh gópvới thanh góp nhôm σcp = 700 kG / cm2



với thanh góp đồng σcp = 1400 kG / cm2

σtt - ứng suất tính toán suất hiện trong thanh góp do tác động của lực điện động dòng ngắn mạch σtt = M (kG / cm2) (6.23) VM – mômen uốn tính toán Ftt.l M = (kGm) (6.24) 10Ftt – lực tính toán do tác động của dòng ngắn mạch l Ftt = 1,76.102 ixk (kG) (6.25) al- khoảng cách giữa các xứ của một pha, cm ;a – khoảng cách giữa các pha, cm ;W – mômen chống uốn của thanh góp, tính theo công thức tương ứng với từng kiểu dáng cho trong bảng: Bảng 6.6. MÔMEN CHỐNG UỐN CỦA CÁC LOẠI THANH GÓP

Thanh chữ nhật Thanh chữ nhật rỗng

Thanh tròn Thanh tròn rỗngĐặt đứng Đặt ngang

bh2

W = 6

bh2

W = 6

h3 – h31

W = 6

πD3

W = 32

π(D3 – d3)W = 32

6.6. Lựa chọn dây dẫn và cáp:6.6.1. Giới thiệu chung về các phương pháp và phạm vi áp dụng.

Có 3 phương pháp lựa chọn tiết diện dây dẫn và cáp :1. Chọn tiết diện theo mật độ kinh tế của dòng điện

Jkt (A/mm2) là số ampe lớn nhất trên 1mm2 tiết diện chọn theo phương pháp này sẽ có lợi về kinh tế.

Phương pháp chọn tiết diện dây theo Jkt áp dụng với điện có điện áp U ≥ 110kV, bởi vì trên lưới ngày không có thiết bị sử dụng điện trực tiếp đấu vào, vấn đề điện áp không cấp bách, nghĩa là yêu cầu không chặt chẽ.

Lưới trung áp đô thị và xí nghiệp nói chung khoảng cách tải điện ngắn, thời gian sử dụng công suất lớn cũng được chọn theo Jkt.2. Chọn tiết diện theo điện áp cho phép ∆Ucp

Phương pháp lựa chọn tiết diện này lấy chỉ tiêu chất lượng điện làm điều kiện tiên quyết. Chính vì thế nó được áp dụng để lựa chọn tiết diện dây cho lưới điện nông thôn, thường đường dây tải điện khá dài, chỉ tiêu điện áp rất dễ bị vi phạm.3. Chọn dây dẫn theo dòng phát nóng lâu dài cho phép.

Phương pháp này tận dụng hết khả năng tải của dây dẫn và cáp, áp dụng cho lưới hạ áp đô thị, công nghiệp và sinh hoạt.Bảng 6.7. PHẠM VI ÁP DỤNG CÁC PHƯƠNG PHÁP LỰA CHỌN TIẾTDIỆN DÂY DẪN VÀ CÁP.



Lưới điện Jkt ∆Ucp Jcp

Cao áp Mọi đối tượng – –Trung áp Đô thị, công

nghiệpNông thôn –

Hạ áp – Nông thôn Đô thị, công nghiệp

Tiết diện dù chọn theo phương pháp nào cũng phải thoả mãn các điều kiện kỹ thuật sau đây:

∆Ubt ≤ ∆Ubtcp

∆Usc ≤ ∆Usccp

Isc ≤ Icp

Trong đó:∆Ubt, ∆Usc – là tổn thất điện áp lúc đường dây làm việc bình thường và

khi ở đường dây bị sự cố nặng nề nhất (đứt 1 đường dây trong lộ kép, đứt đoạndây trong mạch kín).

∆Ubtcp, ∆Uscc- trị số ∆U cho phép lúc bình thường và sự cố. với U ≥ 110kV:

∆Ubtcp = 10%Uđm

∆Usccp = 20%Uđm

với U ≤ 35kV:∆Ubtcp = 5%Uđm

∆Usccp = 10%Uđm

Isc, Icp – dòng điện sự cố lớn nhất qua dây dẫn và dòng điện phát nóng lâu dài cho phép.

Ngoài ra, tiết diện dây dẫn đường dây trên không phải thoả mãn các điều kiện độ bền cơ học và tổn thất vầng quang điện.Riêng với cáp ở mọi cấp điện áp phải thoả mãn điều kiện ổn định nhiệtdòng ngắn mạch. (6.26)

Trong đó: α - hệ số, với nhôm α = 11, với đồng α = 6 tqđ - thời gian quy đổi, với ngắn mạch trung, hạ áp cho phép lấy tqđ = tc (thời gian cắt ngắn mạch), thường tc = (0,5 ÷ 1)s.6.6.2. Lựa chọn tiết diện theo Jkt

Trình tự lựa chọn tiết diện theo phương pháp này như sau:1. Căn cứ vào loại dây định dùng (dây dẫn hoặc cáp) và vật liệu làm dây(nhôm hoặc đồng) và trị số Tmax tra bảng chọn trị số Jkt : Bảng 3.10. TRỊ SỐ Jkt THEO Tmax VÀ LOẠI DÂY DẪN

Loại dâyTmax (h)

<3000 3000 – 5000 >5000

Dây đồng 2,5 2,1 1,8



Dây A, AC 1,3 1,1 1

Cáp đồng 3,5 3,1 2,7

Cáp nhôm 1,6 1,4 1,2

Nếu đường dây cấp điện cho nhiều phụ tải có Tmax khác nhau thì xác định trị số trung bình của Tmax theo biểu thức:

(6.26)

Trong đó: Si, Pi – là phụ tải điện (phụ tải tính toán) của hộ tiêu thụ2. Xác định trị số dòng điện lớn nhất chạy trên các đoạn dây:

(6.27)

Với n - số lộ đường dây (lộ đơn n = 1, lộ kép n = 2)3. Xác định tiết diện kinh tế từng đoạn:

(6.28)

Căn cứ vào trị số Fij tính được, tra sổ tay tìm tiết diện tiêu chuẩn nhất nhất bé hơn.4. Kiểm tra tiết diện đã chọn theo các điều kiện kỹ thuật. Nếu không thoả mãn phải nâng tiết diện lên 1 cấp và thử lại.6.6.3. Chọn tiết diện dây dẫn theo ∆Ucp

Xuất phát từ nhận xét: khi tiết diện dây dẫn thay đổi thì điện trở thay đổi theo còn điện kháng rất ít thay đổi, tra sổ tay thấy xo (Ω/km) có giá trị xo = 0,33 0,45 bất kể cỡ dây dẫn và khoảng cách giữa các pha. Vì thế cho một trị số xo ban đầu nằm trong khoảng giá trị trên thì sai số là không lớn.Tổn thất điện áp được xác định theo biểu thức đã biết

(6.29)

Khi cho giá trị xo tính được :

(6.30)

Từ đây xác định được : (6.31)Mặt khác :



(6.32)

Suy ra : (6.33)

Vậy trình tự xác định tiết điện dây theo phương pháp này như sau:1. Chọn 1 trị số lân cận 0,4 (Ω / km), trường hợp tổng quát đường dây n tải tính được: (6.34)

2. Xác định thành phần ∆U’:∆U’ = ∆Ucp - ∆U”

3. Xác định tiết diện tính toán theo ∆Ucp:

(6.35)

Chọn tiết diện tiêu chuẩn gần nhất lớn hơn4. Kiểm tra lại tiết diện đã chọn theo các tiêu chuẩn kỹ thuật

Trong các công thức trên:Q(kVAr), P(kW), l(km), ∆U’(V), Uđm(kV)

BÀI TẬP CHƯƠNG VI:Bài 1: Yêu cầu lựa chọn máy biến áp cho khu chung cư có phụ tải điện S tt = 300 (kVA), điện áp máy biến áp 22 (kV).Bài 2 : Yêu cầu chọn máy biến áp cho trạm biến áp nhà máy luyện kim có phụ tải điện Stt = 1200 (kVA) trong 2 trường hợp : không biết số % phụ tải loại 3 và biết phụ tải loại 3 là 20%.Bài 3 : Trạm biến áp phân phối 1000 (kVA) – 22/0,4 (kV) cấp điện cho khách sạn dùng máy cắt phụ tải (DCPT-CC) 22 (kV). Biết dòng ngắn mạch sau cầu chì trung áp I" = 8 (kA), yêu cầu lựa chọn máy cắt phụ tải cho TBAPP.Bài 4 : Trạm biến áp của một xã nông nghiệp đặt 1 máy biến áp 320 (kVA) điện áp 10/0,4 (kV). Biết rằng trạm được cấp điện từ TBATG 35/10 (kV) của huyện cách 3 km bằng ĐDK – 10, dây AC – 35.Máy cắt đầu đường dây là của Liên Xô (cũ) đã mất catalog. Yêu cầu tính toán 2 phương án:1. Chọn cầu chì tự rơi 10 (kV) cho trạm2. chọn DCL-CC 10 (kV) cho trạmBài 4 : Yêu cầu lựa chọn cầu chì bảo vệ bóng đèn sợi đốt 100W.Bài 5 : Yêu cầu chọn áptômát tổng cho căn hộ gia đình có công suất đặt là 6kW.Bài 6 : Yêu cầu lựa chọn dây dẫn cho đường dây từ 10kV cấp điện cho 2 xí nghiệp như hình vẽ. Các số liệu phụ tải cho trong bảng.

Phụ tải S (kVA) cosφ Tmax (h)

Xí nghiệp 1 2000 0,8 5200

Xí nghiệp 2 1000 0,7 4000



Bài 7 : ĐDK – 10 kV cấp điện cho 2 phụ tải (hình vẽ). Cho biết tổn thất điện áp cho phép từ điểm rẽ A đến phụ tải 2 là 3%Uđm. Yêu cầu xác định tiết diện dây dẫn cho đường dây.

CHƯƠNG VII : NÂNG CAO HỆ SỐ CÔNG SUẤTHiện nay chất lượng điện năng ngày càng được quan tâm. Chất lượng điện

năng được đánh giá trên hai chỉ tiêu là chất lượng điện áp và chất lượng tần số.Chất lượng điện áp: đánh giá chất lương điện áp thông qua 5 đại lượng: độ lệch điện áp, độ dao động điện áp, độ không hình sin của sóng điện áp, dộ không đối xứng của điện áp và độ lệch trung tính.

Chất lượng tần số: được đánh giá qua hai đại lượng là độ lệch tần số và độ dao động tần số.7.1. Hệ số công suất và ý nghĩa của việc nâng cao hệ số công suất:7.1.1. Hệ số công suất :

Các đại lượng biểu diễn công suất có liên quan mật thiết với nhau qua tam giác công suất:

Trong đó: S là công suất toàn phần.P: công suất tác dụng.Q: công suất phản kháng.φ: góc giữa S và P.

Trị số của góc φ có ý nghĩa rất quan trọngNếu φ ↓ thì P ↑, Q ↓ ; khi φ = 0 thì P ≡ S, Q= 0Nếu φ ↑ thì P ↓, Q ↑ ; khi φ = 900 thì Q ≡ S, P = 0Trong thực tế tính toán khái niệm hệ số công suất cosφ được dùng. Khi cosφ

càng nhỏ thì lượng công suất phản kháng tiêu thụ hoặc truyền tải càng lớn và công suất tác dụng càng nhỏ và ngược lại.

Lượng Q truyền tải trên lưới điện các cấp từ nhà máy điện đến hộ tiêu thụ càng lớn càng gây tổn thất lớn trên lưới điện.7.1.2. Ý nghĩa của việc nâng cao hệ số công suất:

Nâng cao hệ số công suất là mốt trong những biện pháp quan trọng để tiết kiệm điện năng. Do động cơ không đồng bộ, máy biến áp cùng với đường dây trên không là những thiết bị chủ yếu tiêu thụ công suất phản kháng Q của hệ thống điện. Để tránh truyền tải một lượng Q lớn trên đường dây, các thiết bị bù được đặt ở gần phụ tải để cung cấp Q trực tiếp cho phụ tải và được gọi là bù công suất phản kháng, làm nâng cao hệ số công suất cosφ. Việc nâng cao hệ số công suất đưa đến các hiệu quả:1.Làm giảm tồn thất điện áp trên lưới điện:


S

P

Qφ


Giả thiết công suất tác dụng không đổi, cosφ của xí nghiệp tăng từ cosφ1 lên cosφ2, nghĩa là lượng công suất phản kháng truyền tải giảm từ Q1 xuống Q2. Khi đó do Q1 > Q2

(7.1)

Giảm được tổn thất công suất trên lưới điện: (7.2)

Giảm được tổn thất điện áp trên lưới điện:

(7.3)

Tăng khả năng truyền tải của đường dây và máy biến áp, do khả năng truyền tải phụ thuộc vào tình trạng phát nóng và tỷ lệ với bình phương dòng điện,

.

Ngoài ra, nó còn dẫn đến giảm được chi phí kim loại màu, góp phần ổn định điện áp, tăng khả năng phát điện của máy phát…7.2. Các giải pháp bù cosφ:

Có hai giải pháp chính bù là cosφ tự nhiên và dùng các thiết bị bù.7.2.1. Các giải pháp bù cosφ tự nhiên:a) Thay động cơ thường xuyên non tải bằng động cơ có công suất bé hơn.b) Giảm điện áp cho những động cơ làm việc non tải.c) Hạn chế động cơ chạy không tải.d) Dùng động cơ đồng bộ thay thế động cơ không đồng bộ.e) Nâng cao chất lượng sửa chữa động cơ.f) Thay thế những máy biến áp làm việc non tải bằng những máy biến áp dung lượng nhỏ hơn.7.3. Các thiết bị bù:

Thiết bị để phát Q thường dùng trên lưới điện là máy bù và tụ bù. Máy bù hay còn gọi là máy bù đồng bộ và tụ bù. Máy bù thường chỉ dùng ở các trung tâm điện để duy trì ổn định cho hệ thống điện. Tụ bù dùng cho lưới điện xí nghiệp, dịch vụ và dân dụng. Mục đích bù cosφ cho xí nghiệp sao cho cosφ lớn hơn 0,85. Tụ có thế nối tiếp hay song song vào mạng điện.


PR + Q1X PR + Q2X∆U1 = > = ∆U2

U U

P2 + Q12 P2 + Q2

2 ∆S1 = Z > Z = ∆S2

U2 U2

P2 + Q12 P2 + Q1

2

∆A1 = R.τ > R.τ = ∆A2R U2 U2


Bù dọc: mắc nối tiếp tụ vào đường dây, biện pháp này nhằm cải thiện thông số đường dây, giảm tổn hao điện áp. Lúc này thông số đường dây:

Bù ngang: mắc song song tụ vào đường dây, có nhiệm vụ cung cấp Q vào hệ thống, làm nâng cao điện áp cũng như cosφ.

Dễ thấy lúc này tổn thất điện áp giảm xuống: .

7.4. Phân phối tối ưu bù công suất cho lưới điện xí nghiệp:7.4.1. Xác định tổng công suất phản kháng cần bù:Nếu công suất tác dụng không thay đổi thì ứng với cosφ1 có :

Q1 = P. tgφ1

Với cosφ2 có:Q2 = P. tgφ2

Công suất cần bù cho xí nghiệp để nâng hệ số công suất từ cosφ1 lên hệ số công suất cosφ2 là :

Qbù = Q1 – Q2 = P. tgφ1 – P. tgφ2

(7.4)7.4.2. Phân phối tối ưu công suất bù:Các vị trí có thể đặt tụ bù trong mạng điện xí nghiệp:

1. Đặt tụ bù phía cao áp xí nghiệp: tuy giá tụ cao áp rẽ nhưng chỉ giảm tổn thất điện năng từ phía cao áp ra lưới.

2. Đặt tụ bù tại thanh cái hạ áp của trạm biến áp xí nghiệp giúp giảm điện năng trong trạm biến áp.

3. Đặt tụ bù tại các tủ động lực: làm giảm được tổn thất điện áp trên đường dây từ tủ đến trạm phân phối và trong trạm.

4. Đặt tụ bù cho tất cà các động cơ: phương pháp này có lợi nhất về giảm tổn thất điện năng nhưng tăng chi phí đầu tư, vận hành và bảo dưỡng tụ.

Trong thực tế việc tính toán phân bố bù tối ưu cho xí nghiệp là phức tạp và tùy theo quy mô và kết cấu lưới điện xí nghiệp có thể được thực hiện theo kinh nghiệm như sau:

1. Với một xưởng sản xuất hoặc xí nghiệp nhỏ nên tập trung tụ bù tại thanh cái hạ áp của trạm biến áp xí nghiệp.

2. Với xí nghiệp loại vừa có 1 trạm biến áp và một số phân xưởng công suất khá lớn cách xa trạm nên đặt tụ bù tại các tủ phân phối phân xưởng và tại cực các động cơ có công suất lớn (vài chục kW).

3. Đối với xí nghiệp có quy mô lớn gồm nhiều phân xưởng lớn, có trạm phân phối chính và các trạm phân xưởng. Việc bù thường thực hiện theo 2 bước:

- Xác định công suất bù tại tất cả các thanh cái hạ áp của trạm phân xưởng.

- Phân phối công suất bù của từng trạm cho các phân xưởng mà biến áp đó cấp điện

4. Đôi khi có thể thực hiện bù cho cả cao và hạ áp tùy vào giá thành của tụ.



Trong trường hợp bù tụ nhiều điểm, công suất bù tối ưu tại điểm i nào đó xác định theo biểu thức:

(7.5)

Trong đó :Qi – công suất phản kháng yêu cầu tại nút i ; nQ∑ - tổng công suất phản kháng yêu cầu, Q∑ = ∑ Qi ; 1Qb∑ - tổng công suất bù, xác định theo (7.4)Ri - điện trở nhánh đến vị trí nút I ;Rtđ – điện trở tương đương của lưới điệnRtđ = 1/ 1/R1 + 1/R2 +…+ 1/Rn (7.6)

BÀI TẬP CHƯƠNG VII:Bài 1: Một xưởng cơ khí nông nghiệp công suất 100kW, cosφ = 0,6. Yêu cầu xác định công suất bộ tụ bù để nâng cosφ = 0,9.Bài 2 : Xí nghiệp cơ khí gồm 3 phân xưởng có mặt bằng và số liệu phụ tải cho trên hình vẽ. Yêu cầu đặt tụ bù bên cạnh các tủ phân phối của 3 phân xưởng để nâng cosφ lên 0,95.

S1 = 80 + j 120 (kVA) S2 = 50 + j 50 (kVA) S3 = 50 + j70(kVA)Bài 3: Một siêu thị lớn, có phụ tải tính toán P = 600kW, cosφ = 0,9. Yêu cầu lựa chọn tụ bù đặt tại thanh cái hạ áp TBA siêu thị để nâng cosφ = 0,9.Bài 4.: Một trạm bơm cao áp 10kV đặt 5 máy bơm 200kW, cosφ = 0,7. Yêu cầu lựa chọn tụ bù 10kV cho trạm bơm để cosφ = 0,9.


Rtđ

Qbi = Qi – ( Q∑ - Qb∑ ) Ri


CHƯƠNG VIII : TÍNH TOÁN CHIẾU SÁNG8.1. Khái niệm chung về chiếu sáng :

Chiếu sáng đóng vai trò hết sức quan trọng trong đời sống sinh hoạt cũng như trong sản xuất công nghiệp. Nếu ánh sáng thiết sẽ gây hại mắt, hai sức khoả, làm giảm năng suất lao động, gây ra thứ phẩm phế phẩm, gây tai nạn lao động… Đặc biệt, có những công việc không thể tiến hành được nếu thiếu ánh sáng hoặc ánh sáng không thật (nghĩa là không giống ánh sáng ban ngày) như bộ phận kiểm tra chất lượng máy, bộ phận pha chế hoá chất, bộ phận nhuộm mày…

Có nhiều cách phân loại các hình thức chiếu sáng :- Căn cứ vào đối thượng cần chiếu sáng chia ra chiếu sáng dân dụng và chiếu sáng công nghiệp. Chiếu sáng dân dụng bao gồm chiếu sáng cho căn hộ giá đình, các cơ quan, trường học, bệnh viện, khách sạn… Chiếu sáng công nghiệp nhằm cung cấp ánh sáng cho các khu vực sản xuất như nhà xưởng, khobãi…

- Căn cứ vào mục đích chiếu sáng chia ra chiếu sáng chung, chiếu sáng cục bộ, chiếu sáng sự cố, chiếu sáng chung tạo nên độ sáng đồng đều trên toàn bộ diện tích cần chiếu sáng (phòng khách, hội trường, nhà hàng, phân xưởng…). Chiếu sáng cục bộ là hình thức tập trung ánh sáng vào 1 điểm hoặc 1 diện tích hẹp (bàn làm việc, chi tiết cần gia công chính xác như tiện, khoan, đường chỉ máy khâu…). Chiếu sáng sự cố là hình thức chiếu sáng dự phòng khi xảy ra mất điện lưới nhằm mục đích an toàn cho con người trong các khu vực sản xuất hoặc nơi tập trung đông người (nhà hát, hội trường…).- Ngoài ra còn chia ra chiếu sáng trong nhà, ngoài trời, chiếu sáng trang trí, chiếu sáng bảo vệ…

Mỗi hình thức chiếu sáng có yêu cầu riêng, đặc điểm riêng, dẫn tới phương pháp tính toán, cách sử dung loại đèn, bố trí đèn khác nhau.8.2. Một số đại lượng dùng trong tính toán chiếu sáng :8.2.1. Quang thông

Năng lượng do một nguồn sáng phát ra qua một điện tích trong một đơn vị thời gian gọi là thông lượng của quang năng. Những ánh sáng của nguồn quang phát ra gồm nhiều song điện tử có độ dài song khác nhau, do đó năng lượng củanguồn quang điện biểu thị bằng biểu thức:

Trong đó: eλ - hàm phân bố năng lượng λ - bước sáng



Eλ1λ2 – thông lượng của quang năng từ λ1 đến λ2

Thông lượng toàn phần:

Trong nguồn quang có công suất khá lớn, nhưng có các bước sóng khác nhau, sẽ gây cho mắt ta cảm giác nhau. Do đó, người ta đưa thêm vào khái niệm độ rõ, kí hiệu Vλ.

Cuối cùng người ta định nghĩa quang thông là tích phân của thông lượng quang năng và hàm độ rõ Vλ:

Đơn vị của quang thông là Lumen (lm).8.2.2. Cường độ sáng :

Nếu có một nguồn sáng S bức xạ theo mọi phương, trong góc dω (steradian) nó truyền đi một lượng quang thông dF thì cường độ ánh sáng của nguồn sáng:

Đơn vị của cường độ sáng là candela (cd), đơn vị của ω là steradian (sr).1Cd = 1lm/1sr. Sau đây là cường độ sáng của một số nguồn sáng thông dụng:

Nguồn sángCường độ sáng (cd)

Ghi chú

Ngọn nến 0,8 Theo mọi hướngĐèn sợi đốt 40W/220V 35 Theo mọi hướngĐèn sợi đốt 300W/220Vcó bộ phản xạ

4001500

Theo mọi hướngỞ giữa chùm tia

Đèn iốt kim loại 2kWcó bộ phản xạ

14800250000

Theo mọi hướngỞ giữa chùm tia

8.2.3. Độ trưng và độ rọi :Một nguồn sáng có kích thước giới hạn, trên đó lấy một diện tích dS,

quang thông bức xạ theo mọi phương của gốc đặc 2π gọi là dF thì độ trưng củanguồn sáng được định nghĩa:

Như vậy độ trưng là quang thông bức xạ trên một đơn vị diện tích của nguồn. Ngược lại, độ rọi là phần quang thông thới trên một đơn vị diện tích dS. Độ rọi ký hiệu là E.



Hình 8.1. Minh họa xác định độ rọiGiả thiết có nguồn sáng C, diện tích được chiếu sáng dS có phương pháp

tuyến N (hình vẽ), thông lượng của nguồn C đi qua diện tích dS là dF = ldω.

r là khoảng cách từ C đến tâm dS. Thay vào công thức (*) ta có:

Vậy độ rọi của nguồn sáng tỷ lệ thuận với cường độ ánh sáng và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách từ nguồn tới tâm diện tích được chiếu sáng, ngoài ra còn phụ thuộc vào hướng tới của nguồn.Tóm lại, người ta định nghĩa mật độ quang thông rơi trên một bề mặt gọi là độ rọi, đơn vị là lux (viết tắt là lx)

(1 lux=1 lm/m2). Hay

Trong đó: F là quang thông của nguồn sáng (lm); S là diện tích chiếu sáng (m2)Quy định về độ rọi cho một số khu vực (t/c Pháp):

Đối tượng chiếu sáng

Độ rọi (lx) Đối tượng chiếu sáng Độ rọi

Phòng làm việc 400 ÷ 600 Phòng học, thí nghiệm 300 ÷ 500

Nhà ở 150 ÷ 300 Phòng vẽ, siêu thị 750

Đường phố 20 ÷ 50 Công nghiệp màu 1000

Cửa hàng, kho tàng

100 Công việc với các chi tiết rất nhỏ

>1000Phòng ăn 200 ÷ 300

8.2.4. Hệ số phản xạ ρ:- Hệ số phản xạ ρ của bề mặt được tính là:

Trong đó : Φp là quang thông phản xạ ; Φs là quang thông rọi tới bề mặt.8.2.5. Hệ số thấu xạ τ:- Hệ số thấu xạ τ của vật thể được tính là :


ρ = Φp

Φs

τ = Φx

Φs


Trong đó : Φx gọi là quang thông xuyên qua vật thể. Hệ số thấu xạ τ còn gọi là hệ số dẫn quang.8.2.6. Hệ số hấp thụ α:- Hệ số hấp thụ quang thông vật thể là :

Trong đó : Φh là quang thông vật thể hấp thụ.- Vì tổng quang thông phản xạ Φp, quang thông xuyên qua Φx, quang thông hấp thụ Φh bằng quang thông rọi tới bề mặt Φs , cho nên: Φp + Φx + Φh = Φs

Chia hai vế cho Φs ta có : ρ + τ + α = 1- Các hệ số này phụ thuộc rất nhiều vào màu vật thể, khi thiết kế có thể ước lượng dựa vào màu sắc của vật thể.- Hệ số phản xạ ρ% của các màu:+ Màu trắng sáng, thạch cao trắng: 80%+ Màu trắng nhạt, các màu rất sáng: 70%+ Màu vàng, xanh sáng, màu xi măng: 50%+ Các màu rực rỡ, gạch: 30%+Các màu tối, kính: 10%8.3. Các loại đèn:a) Đèn sợi đốt:

Còn gọi là đèn dây tóc được dùng rộng rải do cấu tạo đơn giản, dễ lắp đặt. Làm việc theo nguyên lý sau: dòng điện đốt nóng sợi đốt đến nhiệt độ rất cao (khoảng 2700 – 3100K), đèn phát sáng.- Cấu tạo đèn: + Đèn sợi đốt gồm sợi đốt chịu nhiệt độ cao, đặt trong bóng thủy tinh trong suốt (hoặc mờ) và được nối điện ra ngoài qua đuôi đèn.+ Sợi đốt là dây kim loại, thường là vonfram. Vonfram có nhiệt độ nóng chảy cao 3650K, được sử dụng làm sợi đốt đã hơn 80 năm qua, vonfram là vật liệu lý tưởng chịu được nhiệt độ cao, độ bền cơ cao, độ bền điện tốt, khả năng phát xạ tốt. Người ta rút không khí trong bóng, tạo thành chân không để dây tóc đèn khỏi bị oxy hóa nhanh ở nhiệt độ cao. Song sợi đốt vonfram nằm trong chân không ở môi trường nhiệt độ 2400 – 2600 K, hiệu suất phát quang thấp. Để tăng hiệu suất phát quang, người ta phải tăng nhiệt độ sợi đốt, song ở nhiệt độ tăng


α = Φh

Φs


cao, sự bốc hơi của kim loại tăng, làm sợi đốt dễ bị đứt. Để giảm hiện tượng bay hơi của kim loại, người ta cho khí trơ trong bóng đèn. Tuy nhiên khi có khí trơ trong bóng đèn, tổn thất dẫn nhiệt tăng lên, công suất đèn tăng lên và hiệu suất phát quang giảm. Để giảm bớt tổn thất nhiệt và hiệu suất phát quang tăng lên từ 10 – 20 lm/W và tuổi thọ khoảng 1000 giờ người ta làm sợi đốt xoắn kép hoặc xoắn ba.+ Ngoài khí trơ, người ta còn cho thêm halogen (iot, brom…) cho phép đạt nhiệt độ trên 3100K, hiệu suất phát quang đạt tới 20 – 27 lm/W, tuổi thọ khoảng 2000 giờ. Gọi là đèn halogen sợi đốt.+ Bóng đèn sợi đốt thông dụng có công suất từ 15 – 300W làm bằng thủy tinh pha chì. Để giảm độ chói, đèn sợi đốt công suất nhỏ, bên trong được làm mờ bằng lớp bột mịn. Lớp này hấp hụ ánh sáng ít (từ 1% – 4%) cho phép cải thiện nhiệt độ màu của nguồn, tùy theo khả năng lọc màu của lớp này. + Trong các đèn có lớp phản chiếu, người ta tráng một lớp bạc hoặc nhôm, cho phép định hướng chùm tia sáng.+ Đối với đèn halogen, bóng đèn làm bằng thạch anh hoặc bóng hai vỏ, dùng trong đèn pha cho xe ôtô, đèn chiếu phim, đèn trong các công trình văn hóa thể thao.+ Đuôi đèn có hai kiểu : đuôi xoáy và đuôi ngạnh.+ Đuôi ngạnh ít gặp, thường dùng cho công suất dưới 150W. Đuôi xoáy dùng phổ biến cho mọi công suất- Ưu điểm: nối trực tiếp vào lưới, kích thước nhỏ, rẽ tiền, cosφ cao, sáng nhanh…- Khuyết điểm: tốn điện, phát nóng, tuổi thọ phụ thuộc điện áp.b) Đèn huỳnh quang: có dạng ống và dạng bóng.- Cấu tạo đèn: Gồm ống thủy tinh bền (dài 0,6m; 1,2m; 1,5m; 2,4m), mặt trong ống có phủ lớp bột chất huỳnh quang. Trong ống có bổ sung khí trơ (khí argon) và vài giọt thủy ngân ở áp suất thấp. Ở hai đầu có hai điện cực bằng vofram có phủ lớp oxit bari kích thích phát điện tử.

Hình 8.2: Cấu tạo đèn huỳnh quang- Nguyên lý làm việc: Khi làm việc, hiện tượng phóng điện giữa hai điện cực trong môi trường có hơi thủy ngân, ở áp suất thấp, làm ion hóa hơi thủy ngân và phát ra các tia tử ngoại(không nhìn thấy). Tia tử ngoại tác dụng vào lớp bột huỳnh quang ở thành ống, tạo ra các bức xạ thứ cấp là ánh sáng. Màu của ánh sáng phụ thuộc vào bản chất và liều lượng bột huỳnh quang.



- Đặc tính:+ Điện áp định mức 127V ; 220V.+ Chiều dài ống 0,6m thì công suất từ 20W ÷ 18W.+ Chiều dài ống 1,2m thì công suất từ 40W ÷ 36W.+ Chiều dài ống 1,5m thì công suất từ 65W ÷ 58W.+ Chiều dài ống 2,4m thì công suất từ 105W.+ Hiệu suất phát quang khoảng 40 lm/W ÷ 90 lm/W.+ Tuổi thọ của đèn phụ thuộc vào số lần bật tắt đèn, khoảng 7000 giờ.- Ưu điểm: hiệu suất quang học lớn, diện tích phát quang, tuổi thọ cao, quang thông ít bị ảnh hưởng khi điện áp dao động trong phạm vi cho phép.- Khuyết điểm: chế tạo phức tạp, giá thành cao, cosφ thấp, khi đóng điện đèn không sáng ngay.

Ngoài ra còn có các loại đèn khác như đèn khí Natri áp suất cao, áp suất thấp, đèn halogen kim loại…

Sau đây là sơ đồ nối dây đèn huỳnh quang:

Hình 8.3: Sơ đồ nối dây đèn huỳnh quang Trong đó: 1- bóng đèn; 2- chấn lưu; 3- tacte; 4- tụ điện bù cosφ

c) Đèn compact:

Hình 8.4: Các loại đèn compact Sử dụng các lớp bột huỳnh quang mịn, chất lượng ánh sáng tốt, hiệu quả xuất phát quang cao cho phép làm nhỏ đường kính ống, đồng thời phối hợp với



chấn lưu và đuôi xoáy thành một bộ. nhờ có đuôi xoáy đèn compact có thể thay thế trực tiếp đèn sợi đốt và có hiệu suất phát quang cao hơn (vào khoảng 50lm/W), tiết kiệm điện năng hơn đèn sợi đốt, tuổi thọ cao hơn (vào khoảng 7000 giờ), đèn compact ngày càng được sử dụng thay thế đèn sợi đốt. Đặc tính một số loại đèn compact:

Loại đèn Chiều dàiMm

Công suất PW

Quang thông lm

Hiệu suất phát

quang lm

Đèn compact bóng hình trụ, đuôi xoáy.

148158168178

9131825

4256009001200

47465048

Đèn compact bóng hình tròn, đuôi xoáy

Đường kính121824

70010001450

585560

165165216

d) Đèn phóng điện:* Đèn natri thấp áp:- Cấu tạo đèn natri thấp áp là một ống( đôi khi có hình chữ U) chứa natri( khi nguội có dạng hạt ) với áp suất thấp ( khoảng 4.10-3 mmHg ), trong môi trường cóp khí neon. Khi đèn được mồi trong vài phút natri phát ra ánh sáng màu vàng da cam.- Các đặc tính của đèn:+ Hiệu suất phát quang cao đạt đến 190 lm/W đứng hàng đầu các loại nguồn sáng điện.+ Chỉ số thể hiện màu xấu.+ Tuổi thọ khoảng 8000 giờ.- Ánh sáng màu vàng da cam nên được dùng nhiều ở nước xứ lạnh, nhiều sương mù để chiếu sáng đường phố và xa lộ.* Đèn natri cao áp:- Cấu tạo gồm bóng thủy tinh ngoài và ống phóng điện phía trong là bóng thủy tinh alumin, hình ôvan, kích thước tương đối nhỏ. Áp suất hơi Na trong ống phóng điện cao khoảng 250mmHg.- Đèn natri cao áp có đuôi xoáy.- Ở nhiệt độ cao khoảng 1000oC và áp suất cao đèn natri cao áp phát ra ánh sáng màu trắng ấm.- Các đặc tính của đèn:+ Hiệu xuất phát quang đạt tới 120 lm/W.+ Chỉ số thể hiện màu thấp.+ Tuổi thọ khoảng 10000 giờ.- Đèn natri áp suất cao được sử dụng chủ yếu trong chiếu sáng ngoài trời, cho các khu vực công cộng, đường phố, bãi đổ xe, công trình văn hóa, thể thao…



* Đèn thủy ngân cao áp:

Hình 8.5: Đèn thủy ngân cao áp- Cấu tạo gồm bóng thủy tinh ngoài và ống phóng điện. Sự phóng điện trong ống thạch anh có hơi thủy ngân ở áp suất cao từ 1 đến 10 at tạo ra ánh sáng trắng. Mặt trong của bóng thủy tinh ngoài có phủ một lớp bột huỳnh quang, để các bức xạ biến thành bức xạ ánh sáng.- Các đặc tính của đèn thủy ngân cao áp:+ Ánh sáng màu trắng.+ Hiệu suất phát quang 40 đến 60 lm/W.+ Chỉ số thể hiện màu trung bình.- Đèn thủy ngân cao áp có ánh sáng trắng trước đây được sử dụng nhiều trong chiếu sáng công cộng, ngoài trời và trong công nghiệp, nhưng do hiệu suất phát quang thấp hơn đèn natri cao áp, nên ngày nay đèn natri cao áp đã thay thế dần.* Đèn halogen kim loại:- Đây là đèn phóng điện cao áp trong hơi thủy ngân và halogen (iođua natri, iođua tali).- Các đặc tính của đèn:+ Ánh sáng màu rất trắng giống ánh sáng ban ngày.+ Hiệu suất phát quang đạt tới 95 lm/W.+ Chỉ số thể hiện màu tương đối tốt.+ Tuổi thọ khoảng 4000 giờ.- Đèn halogen kim loại được sử dụng để chiếu sáng công cộng, các công trình văn hóa thể thao có yêu cầu chất lượng chiếu sáng tốt, có nhu cầu tiếp phát truyền hình màu.



e) Các loại chao đèn: Chao đèn bao bọc ngoài bóng đèn, dùng để phân phối lại quang thông của

của bóng đèn một cách hợp lý và theo các nhu cầu nhất định.Có thể phân thành: chao đèn trực tiếp, phản xạ và khuyếch tán.

8.4. Nội dung thiết kế chiếu sáng:Nội dung thiết kế chiếu sáng bao gồm ba bước chính sau:1. Lựa chọn loại đèn, công suất, số lượng bóng đèn.2. Bố trí đèn trong không gian cần chiếu sáng.3. Thiết kế lưới điện chiếu sáng (sơ đồ nguyên lý lưới chiếu sáng, chọn dây

dẫn, CB, cầu chì…) Việc chọn dây dẫn sẽ theo điều kiện phát nóng cho phép của dây dẫn,

K1.K2.Icp ≥ Itt. Trong đó: K1: hệ số điều chỉnh nhiệt độ (so với môi trường chế tạo và sử dụng).

K2: hệ số điều chỉnh khi kể đến số dây đi trong một ống. Icp: dòng cho phép của dây dẫn được chọn.

CB và cầu chì được lực chọn theo các điều kiện: điện áp, dòng định mức làm việc và định mức cắt (chương 7).8.5. Thiết kế chiếu sáng dân dụng:Chiếu sáng dân dụng là chiếu sáng cho các khu vực như: nhà ở, hội trường, trường học, cơ quan, văn phòng, siêu thị, bệnh viện… Các khu vực này không yêu cầu thật chính xác về độ rọi cũng như các thông số kỹ thuật khác.

Tùy theo kinh phí mà thiết kế có thể đạt yêu cầu mỹ quan cũng như đa dạng các loại đèn được sử dụng.

Trình tự thiết kế chiếu sáng như sau:1. Chọn suất phụ tải chiếu sáng Po (W/m2) phù hợp đối tượng cần chiếu

sáng, tính được tổng công suất chiếu sáng cho khu vực thiết kế: Pcs= Po.S.

2. Chọn loại đèn, công suất đèn Pđ, xác định lượng đèn cần: .

3. Bố trí vị trí đèn theo mặt bằng cần chiếu sáng.4. Vẽ sơ đấu dây và sơ dồ nguyên lý cho thiết kế.5. Lựa chọn và kiểm tra các phần tử trên sơ đồ (CB, cầu chì, thanh cái, dây

dẫn).8.6. Thiết kế chiếu sáng công nghiệp:

Đối với các nhà xưởng thường đã thiết kế chung kèm với chiếu sáng tăng cường tại điểm cần chiếu sáng cục bộ. Thiết kế có yêu cầu khá chính xác về độ rọi tại mặt bằng công tác. Phương pháp hệ số sử dụng thường được dùng, trình tự tính toán như sau:

1. Xác định độ treo cao đèn: H= h – h1 – h2

Trong đó: h là độ cao của nhà xưởng.h1: khoảng cách từ trần đến bóng đèn.h2: độ cao mặt bằng làm việc.



Hình 10.5: Bố trí đèn trên mặt bằng và mặt đứng2. Xác định khoảng cách L giữa hai đèn kề nhau theo tỷ số L/H (cho ở

bảng):

Loại đèn và nơi sử dụng

L/H bố trí nhiều dãy

L/H bố trí một dãy

Chiều rộng giới hạn của nhà

xưởng khi bố trí một dãy

Tốt nhất

Max cho

phép

Tốt nhất

Max cho

phépNhà xường dùng chao mờ hoặc sắt tráng men

2,3 3,2 1,9 2,5 1,3H

Nhà xưởng dùng chao vạn năng

1,8 2,5 1,8 2,0 1,2H

Chiếu sáng cơ quan văn phòng

1,6 1,8 1,5 1,8 1,0H

3. Căn cứ vào sự bố trí đèn, xác định hệ số phản xạ của trần và tường ρ tr, ρtư

(%).

4. Xác định chỉ số của phòng (có kích thước a.b):

5. Từ ρtr, ρtư và tra bảng tìm hệ số sử dụng Ksd.

6. Xác định quanh thông của đèn,

Trong đó: K: hệ số dự trữ, tra bảng.E: độ rọi theo yêu cầu của nhà xưởng (lx).S: diện tích nhà xưởng (m2).Z: hệ số tính toán (chọn 0,8 – 1,4).n: số bóng đèn.

7. Tra sổ tay tìm công suất bóng có F 8. Vẽ sơ đồ cấp điện chiếu sáng trên mặt bằng.



9. Vẽ sơ đồ nguyên lý chiếu sáng.10.Lựa chọn các phần tử trên sơ đồ nguyên lý.

Bảng: Hệ Số Dự Trữ:

Tính chất môi trườngSố lần vệ sinh đèn

định kỳ/tháng

Hệ số dự trữ

Đèn tuýpĐèn sợi

đốtNhiều khói, bụi, tro, bồ hóng

4 2 1,7

Mức khói bụi trung bình 3 1,8 1,5Ít khói, tro, bồ hóng 2 1,5 1,3

BÀI TẬP CHƯƠNG VIII:Bài 1: Yêu cầu thiết kế chiếu sáng cho 1 siêu thị nhỏ, diện tích 10x10m.Bài 2 : Yêu cầu thiết kế chiếu sáng cho phân xưởng cơ khí có a = 20m, b = 50m, cao = 4,5m, h2 = 0,8m, h1 = 0,7m.Bài 3 : Yêu cầu thiết kế chiếu sáng cho 1 phòng làm việc của văn phòng đại

diện nước ngoài kích thước 4×6m.

Bài 4 : Yêu cầu thiét kế chiếu sáng cho một hội trường có diện tích 12×20m.



CHƯƠNG IX: BẢO VỆ HỆ THỐNG ĐIỆN

9.1. Khái quát:Trong quá trình vận hành hệ thống điện có thể xuất hiện tình trạng sự cố và

chế độ làm việc không bình thường của các phần tử. Các sự cố thường kéo theo hiện tượng dòng điện tăng cao và điện áp giảm

thấp. Điều này làm rối loạn hoạt động bình thường của hệ thống. Muốn duy trì hoạt động bình thường của hệ thống và hộ tiêu thụ cần nhanh chóng phát hiện sự cố và cách ly nó ra khỏi hệ thống.

Thiết bị bảo vệ rơle là loại thiết bị tự động bảo vệ có chức năng thực hiện nhiệm vụ trên.

Ngoài ra hệ thống điện còn có thể bị hư hại nghiêm trọng khi bị sét đánh, hệ thống chống sét có nhiệm vụ giảm thiểu các hư hỏng khi có sét đánh vào các phần tử điện.

Chương này sẽ giới thiệu một cách khái quát hai loại bảo vệ trên.9.2. Bảo vệ relay: 9.2.1. Các yêu cầu đối với hệ thống bảo vệ rơle:

Các bảo vệ rơle cần phải thỏa mãn một số chỉ tiêu kỹ thuật nhất định: Tính nhanh chóng: nhằm cắt nhanh vùng sự cố khỏi hệ thống, giảm thiểu các hư hỏng. Tính lựa chọn: cắt đúng vùng sự cố khỏi hệ thống. Tính đảm bảo: bảo vệ phải tác động khi cần, không tác động sai hoặc tác động không đúng lúc. Độ nhạy: tác động gần với trị số được chỉnh định sẽ hoạt động, trị số tác động càng sát chỉnh định thì độ nhạy càng cao. Độc lập với các điều kiện vận hành: bảo vệ phải hoạt động đúng trong các điều kiện vận hành khác nhau.

Ngoài ra, hệ thống bảo vệ phải đạt yêu cầu về kinh tế, gọn nhẹ, linh hoạt trong việc thay đổi tính năng…

Theo lịch sử phát triển từ các rơle điện cơ đến rơle điện tử và ngày nay là sự kết hợp với sự điều khiển của máy tính các hệ thống bảo vệ ngày càng được hoàn thiện.9.2.2. Những bảo vệ chính bằng rơle:a) Bảo vệ dòng điện: tác động trong trường hợp dòng điện của mạch bảo vệ tăng lên do quá tải hay ngắn mạch.

Rơle sẽ tác động khi dòng điện trong mạch tăng quá một giá trị được xác định, gọi là dòng điện khởi động – ký hiệu IkđBv, dòng này phải lớn hơn dòng định mức cũng như dòng phụ tải cực đại của mạch.

Như vậy dòng khởi động rơle với nCT là tỷ số biến dòng điện.

b) Bảo vệ điện áp: bảo vệ điện áp cực tiểu và cực đại là hai loại rơle bảo vệ điện áp. Bảo vệ điện áp cực tiểu: là bảo vệ sẽ tác động trong trường hợp điện áp giảm đi do xuất hiện dòng ngắn mạch hay có sự cố. Bảo vệ sẽ tác động khi điện áp



của mạch nhỏ hơn điện áp khởi động bảo vệ UkđBv, điện áp này nhỏ hơn điện áp

định mức và điện áp nhỏ nhất của mạng. Điện áp khởi động rơle với

nPT là tỷ số biến điện áp. Bảo vệ điện áp cực đại: là bảo vệ sẽ tác động trong trường hợp điện áp tăng quá điện áp khởi động của bảo vệ, ít sử dụng chủ yếu ở các nhà máy thủy điện và các đường dây điện áp rất cao.c) Bảo vệ có hướng: kết hợp với các bảo vệ khác nhằm tăng tính chọn lọc cho các bảo vệ. Hoạt động nhờ xác định độ lệch pha giữa vectơ dòng điện và điện áp.d) Bảo vệ so lệch: bảo vệ này tác động khi xuất hiện sự sai lệch giữa những giá trị của dòng điện từ hai đầu của vùng được bảo vệ. Ở trạng thái làm việc bình thường, hiệu dòng điện qua hai biến dòng bằng 0, nếu ngắn mạch xảy ra trong vùng bảo vệ thì hiệu này sẽ khác 0 và rơle sẽ tác động bảo vệ.

e) Bảo vệ khoảng cách: bảo vệ này thực hiện bằng rơle tổng trở, rơle tác động khi tổng trở của mạch bảo vệ được bảo vệ bị giảm. Bình thường tổng trở mạch cao, khi có ngắn mạch thì điện thế giảm trongkhi dòng điện lại tăng do đó tỷ lệ Z= U/I giảm một cách đáng kể, khi đó rơle tổng trở sẽ tác động.f) Bảo vệ bằng rơle nhiệt: khi nhiệt độ tăng cao thường khi có ngắn mạch hay quá tải đối với các phần tử điện, rơle nhiệt sẽ tác động, thường được dùng cho các động cơ điện.g) Bảo vệ bằng rơle hơi: là rơle thường được trang bị cho các máy biến áp dầu công suất lớn. Rơle này lắp trên đường ống nối giữa máy biến áp và thùng dầu phụ. Khi có sự cố trong máy biến áp thì tốc độ hơi dầu đi qua trong ống nối tăng có thể làm nghiên rơle có thể gây đóng các tiếp điểm đặt trên rơle, nếu nhẹ thì đóng tiếp điểm báo động trường hợp nặng đi tác động cắt máy biến áp.

Sau đây là bảng giới thiệu mã số của một số rơle thông dụng:



Mã số Rơle Mã số Rơle

21 Bảo vệ khoảng cách 51Bảo vệ quá dòng có thời

gian27 Bảo vệ điện áp giảm 67 Bảo vệ quá dòng có hướng

32Rơle định hướng công

suất79

Tự động đóng trở lại (TĐL)

40 Rơle bảo vệ mất từ trường 81 Rơle tần số49 Bảo vệ quá nhiệt 87 Bảo vệ so lệch

50Bảo vệ quá dòng cắt

nhanh96B Rơle khí Buchholz

9.3. Chống sét và nối đất:9.3.1. Quá điện áp thiên nhiên và đặc tính của sét:

Sét là sự phóng điện trong khí quyển giữa các đám mây và đất, hay giữa các đám mây mang điện tích trái dấu.

Hai tham số quan trọng của dòng điện sét là biên độ Is và độ dốc đầu sóng a. Biên độ Is thường không quá 200 – 300kA và thường gặp < 100kA. Trong tính toán thiết kế thường chọn mức độ 50 – 100kA và độ dốc chọn a= 30kA/µs.

Quá điện áp khí quyển phát sinh khi sét đánh trực tiếp vào các vật đặt ngoài trời (đường dây tải điện, thiết bị phân phối…) cũng như khi sét đánh gần các công trình. Quá điện áp khí quyển xảy ra trong thời gian ngắn với điện áp tăng cao làm phá hủy cách điện của thiết bị điện, do đó cần phải thực hiện chống sét cho các công trình nói chung và công trình điện nói riêng.

Để thực hiện chống sét cho một công trình phải thực hiện 6 điểm sau:1. Đầu thu sét (dây thu sét): đặt trên cao tại những vị trí mong muốn. 2. Dây dẫn dòng sét từ đầu thu sét xuống đất.3. Tiêu tán năng lượng dòng sét vào đất nhờ hệ thống nối đất.4. Thực hiện lưới nối đất đẳng thế để loại trừ các chênh lệch điện thế.5. Bảo vệ thiết bị khỏi sét lan truyền theo đường dây tải điện.6. Bảo vệ thiết bị khỏi sét lan truyền theo các đường dây tín hiệu.Sau đây giới thiệu công tác phòng chống sét cho trạm và đường dây tải điện:

9.3.2. Bảo vệ sét đánh trực tiếp đối với trạm biến áp:



Để bảo vệ sét đánh thẳng vào trạm người ta dùng các cột thu lôi cao có đỉnh nhọn bằng kim loại (đôi khi kết hợp với cả dây chống sét) và được nối đến hệ thống nối đất.

Phạm vi bảo vệ được phụ thuộc vào chiều cao cột thu sét, số cột thu sét. Sau khi bố trí một số cột thu và chiều cao nhất định, người ta tính toán kiểm tra phạm vi bảo vệ có thể đã bảo vệ hết các thiết bị cần bảo vệ chưa? Nếu chưa, thì có thể đặt them các cột bổ sung hoặc nâng cao cột thu sét và tính toán kiểm tra lại.

Tuy nhiên sét đánh theo xác xuất và chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố, do vậy rất khó để đảm bảo đã bảo vệ hoàn toàn trạm.9.3.4. Bảo vệ chống sét đường dây tải điện:

Trong vận hành, sự cố cắt điện do sét đánh vào đường dây tải điện trên không là khá lớn. Do đó cần thiết phải bảo vệ sét đánh vào đường dây trên không.

Để bảo vệ chống sét cho đường dây, có thể treo dây chống sét trên toàn tuyến (khá tốn kém) và thường chỉ dùng cho đường dây 110 – 220kV cột sắt và cột bê tông cốt sắt.

Đường dây 35kV thường ít được bảo vệ toàn tuyến, thường dùng kết hợp các biện pháp như: nối đất cột, đặt chống sét ống tại một số cột, tăng thêm bát sứ ở những nơi cách điện yếu ở những cốt vượt cao.

Tùy theo cách bố trí dây dẫn trên cột có thể treo một hay hai dây chống sét. Các dây chống sét được treo bên trên đường dây tải điện sao cho dây dẫn của cả ba pha đều nằm trong phạm vi bảo vệ của dây chống sét.9.3.5. Bảo vệ chống sét lan truyền theo đường dây vào trạm:

Để bảo vệ các thiết bị trong trạm biến áp tránh sóng quá điện áp truyền từ đường dây vào phải dùng các thiết bị chống sét. Các thiết bị chống sét này sẽ hạ thấp biên độ sóng quá điện áp đến trị số an toàn cho cách điện cần được bảo vệ.

Thiết bị chống sét lan truyền cho trạm chủ yếu là chống sét van (CSV), chống sét ống (CSO) và khe hở phóng điện.

Khe hở phóng điện: là thiết bị chống sét đơn giản nhất, gồm có hai điện cực: một điện cực nối với mạch điện, còn điện cực kia nối đất.

Chống sét ống: khe hở phóng điện được đặt trong ống làm bằng vật liệu sinh khí, khi xảy ra phóng điện hồ quang sinh ra làm nóng ống, ống sinh ra nhiều khí làm tăng áp suất trong ống và thổi tắt hồ quang.

Chống sét van: gồm có hay không khe hở phóng điện và điện trở phi tuyến. Khi có quá điện áp chọc thủng các khe hở không khí và đi qua điện trở phi tuyến xuống đất.

Để bảo vệ sét lan theo đường dây thường kết hợp đặt chống sét ống cho đoạn dây gần vào trạm và chống sét van ngay trước máy biến áp.9.3.6. Nối đất cho trạm và đường dây:

Để chống sét đạt hiệu quả cao thì hệ thống nối đất cho trạm và đường dây phải đạt một số điều kiện nhất định (xem thêm mục 4.5) như: Đối với trạm có trung tính nối đất trực tiếp điện áp từ 110kV trở lên thì R đ ≤ 0,5Ω.



Đối với trạm có trung tính cách điện, điện áp dưới 110kV thì Rđ ≤ 4Ω. Đối với trạm có bé thì Rđ ≤ 10Ω.

CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG IX:Câu 1 : Nêu khái quát về bảo vệ hệ thống điện ?Câu 2 : Phương pháp bảo vệ Relay ?Câu 3 : Chống sét và nối đất ?

PHỤ LỤCPL1 Trị số trung bình ksd và cosφ của các nhóm thiết bị điện



Nhóm thiết bị ksd cosφ

Nhóm máy gia công kim loại (tiện, cưa, bào, khoan...)

0,2 – 0,4 0,6 – 0,7

- Phân xưởng cơ khí 0,14 – 0,2 0,5 – 0,6

- Phân xưởng sửa chữa cơ khí 0,5 – 0,6 0,7

Nhóm máy phân xưởng rèn 0,25 – 0,35 0,6 – 0,7

Nhóm máy của phân xưởng đúc 0,3 – 0,35 0,6 – 0,7

Nhóm động ơ làm việc liên tục (quạt gió, máy bơm,máy nén khí)

0,6 – 0,7 0,7 – 0,8

Nhóm động cơ làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại (cầutrục, cần cẩu...)

0,05 – 0,1 0,4 – 0,5

Nhóm máy vận chuyển làm việc liên tục (băng tải,băng chuyển)

0,6 – 0,7 0,65 – 0,75

Nhóm lò điện (lò điện trở, lò sấy)

- Lò điện trở làm việc liên tục 0,7 – 0,8 0, 9 – 0,95

- Lò cảm ứng 0,75 0,3 – 0,4

Lò cao tần 0,5 – 06 0,7

Nhóm máy hàn

- Biến áp hàn hồ quang 0,3 0,35

- Thiết bị hàn hơi, hàn đường, nung tán đinh 0,35 – 0,4 0,5 – 0,6

Nhóm máy dệt 0,7 – 0,8 0,7 – 0,8

PL2. Trị số trung bình knc và cosφ của các phân xưởngTên phân xưởng knc cosφ

Phân xưởng cơ khí lắp ráp 0,3 – 0,4 0,5 – 0,6

Phân xưởng nhiệt luyện 0,6 – 0,7 0,7 – 0,9

Phân xưởng rèn, dập 0,5 – 0,6 0,6 – 0,7

Phân xưởng đúc 0,6 – 0,7 0,7 – 0,8

Phân xưởng sửa chữa cơ khí 0,2 – 0,3 0,5 – 0,6

Phân xưởng nhuộm, tẩy, hấp 0,65 – 0,7 0,8 – 0,9

Phân xưởng nén khí 0,6 – 0,7 0,7 – 0,8

Phân xưởng mộc 0,4– 0,5 0,6 – 0,7

Phòng thí nghiệm, nghiên cứu khoa học 0,7 – 0,8 0,7 – 0,8

Nhà hành chính, quản lý 0,7 – 0,8 0,8 – 0,9

PL3. Trị số trung bình Tmax và cosφ của các xí nghiệp



Tên phân xưởng Tmax(h) cosφ

Xí nghiệp cơ khí chế tạo máy 4500 – 5000 0,6 – 0,7

Xí nghiệp chế tạo bòng bi 5000 – 5500 0,7 – 0,75

Xí nghiệp chế tạo dụng cụ 3000 – 4000 0,62 – 0,7

Xí nghiệp gia công gỗ 3000 – 3500 0,65 – 0,7

Xí nghiệp hoá chất 5500 – 6000 0,8 – 0,84

Xí nghiệp đường 1800 – 5200 0,7 – 0,8

Xí nghiệp luyện kim 5000 – 5500 0,75 – 0,88

Xí nghiệp bánh kẹo 5000 - 5300 0,7 – 0,75

Xí nghiệp ôtô máy kéo 4000 – 4500 0,72 – 0,8

Xí nghiệp in 3000 – 3500 0,75 – 0,82

Xí nghiệp dệt 4800 – 5500 0,7 – 0,8

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Ngô Hồng Quang (2007). Giáo trình cung cấp điện. Nhà xuất bản giáo dục.



2. Nguyễn Xuân Phú (2006). Cung cấp điện. Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật.

3. Patrick Vandeplanque (2000). Kỹ thuật chiếu sáng. Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật.

4. Dương Vũ Văn - Trần Hoàng Lĩnh – Lê Thanh Hoa (2006). Hướng dẫn thiết kế chống sét và thiết kế phần điện cho Nhà máy điện. Nhà xuất bản Đại học Quốc gia.

5. Lê Kim Hùng - Đoàn Ngọc Minh Tú (2007). Ngắn mạch trong hệ thống điện. ĐH Bách Khoa Đà Nẵng.

6. Lê Kim Hùng (2007). Bảo vệ các phần tử trong hệ thống điện. ĐH Bách Khoa Đà Nẵng.

MỤC LỤC

Nội dung trangLời nói đầu 1Chương 1: Giới thiệu chung về hệ thống cung cấp điện 2



1.1. Đặc điểm cùa quá trình quá trình sản xuất và phân phối lưới điện 21.2. Lưới điện và lưới cung cấp điện 31.3. Những yêu cầu đối với phương án cung cấp điện 31.4. Một số ký hiệu điện thông dụng 5Câu hỏi ôn tập chương 1 6Chương 2 : Các loại lưới cung cấp điện 72.1. Các loại dây và cáp 72.2. Cấu trúc đường dây tải điện 82.3. Lưới điện đô thị 112.4. Lưới điện nông thôn 122.5. Lưới điện xí nghiệp 12Câu hỏi ôn tập chương 2 13Chương 3 : Tính toán phụ tải điện 143.1. Khái niệm về phụ tải điện 143.2. Phụ tải điện khu vực nông thôn 163.3. Phụ tải điện khu công nghiệp 173.4. Phụ tải điện khu vực đô thị 21Bài tập chương 3 25

Chương 4 : Tính toán tổn thất điện áp, tổn thất công suất, tổn thất điện năng

27

4.1. Sơ đồ thay thế lưới cung cấp điện 274.2. Tính toán tổn thất điện áp 304.3. Tính toán tổn thất công suất 334.4. Tính toán tổn thất điện năng 364.5. Các giải pháp giảm tổn thất điện năng 38Bài tập chương 4 38Chương 5 : Trạm điện 415.1. Khái niệm về các loại trạm điện 415.2. Trạm biến áp phân phối 415.3. Trạm biến áp trung gian 415.4. Sơ đồ nối dây trong trạm biến áp 415.5. Cấu trúc trạm biến áp 435.6. Lựa chọn máy biến áp 455.7. Tính toán ngắn mạch trong hệ thống cung cấp điện 455.8. Nối đất biến áp và đường dây tải điện 48Bài tập chương 5 50Chương 6: Lựa chọn các phần tử trong mạng cung cấp điện 516.1. Lựa chọn máy biến áp 516.2. Lựa chọn máy cắt điện 526.3. Lựa chọn cầu chì, dao cách ly 546.4. Lựa chọn CB 596.5. Lựa chọn thanh góp 606.6. Lựa chọn dây dẫn và cáp 61



Bài tập chương 6 64Chương 7 : Nâng cao hệ số công suất 657.1. Hệ số công suất và ý nghĩa của hệ số công suất 657.2. Các giải pháp bù cosφ 667.3. Các thiết bị bù cosφ 667.4. Phân phối tối ưu bù công suất cho lưới điện xí nghiệp 67Bài tập chương 7 68Chương 8 : Tính toán chiếu sáng 698.1. Khái niệm chung về chiếu sáng 698.2. Một số đại lượng dùng trong tính toán chiếu sáng 698.3. Các loại đèn 728.4. Nội dung thiết kế chiếu sáng 778.5. Thiết kế chiếu sáng dân dụng 778.6. Thiết kế chiếu sáng công nghiệp 77Bài tập chương 8 79Chương 9 : Bảo vệ hệ thống 809.1. Khái quát 809.2. Bảo vệ Relay 809.3. Chống sét và nối đất 82Câu hỏi ôn tập chương 9 84Phụ lục 85Tài liệu tham khảo 87Mục lục 88


giao trinh cung cap dien

Documents