CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN PHỤ TẢI ĐIỆN
2.1 Khái niệm về tính tốn phụ tải
2.2
Đồ thị phụ tải
•
Đồ thị phụ tải là một hàm được biểu diễn sự thay đổi của phụ
tải theo thời gian, nó phụ thuộc vào các yếu tố như: đặc điểm
q trình cơng ngh
ệ, chế độ vận hành
•
Đồ thị phụ tải là thơng số rất quan trọng cần phải có trong q
trình thi
ết kế cung cấp và vận hành hệ thống điện
0
7 11 14 18 20 22 24
t (giờ)
P (kw)
P
max
P
min
H2-1; Đồ Thò phụ tải
5
Phân loại :
Theo m
ục đích sử dụng :
Đồ thị cơng suất tác dụng P(t)
Đồ thị cơng suất phản kháng Q(t)
Đồ thị điện năng tiêu thụ A(t).
Theo th
ời gian để khảo sát

Đồ thị phụ tải hằng ngày,
Đồ thị phụ tải hàng tháng
Đồ thị phụ tải hàng năm
1. Đồ thị phụ tải hàng ngày
Cho biết nhòp độ tiêu thụ điện năng hàng ngày của hộ tiêu thụ
qua đó có thể đònh được quy trình vận hành hợp lý (điều chỉnh
dung lượng máy biến áp, dung lượng bù ), nhằm đạt được đồ
thò phụ tải tương đối hợp lý bằng phẳng mà như vậy thì giảm
được tổn hao trong mạng và đạt được vận hành kinh tế của
những thiết bò.
2 Đồ thị phụ tải hàng tháng
được tính theo phụ tải trung bình của tháng. cho biết mức độ
tiêu thụ điện năng của hộ tiêu thụ xãy ra từng tháng trên
nhiều năm, tương tự nhau.
Qua đó có thể đònh ra lòch sữa chửa bảo trì bảo dưỡng thiết bò
điện một cách hợp lý kòp thời phát hiện ra các hư hỏng trước
khi xãy ra sự cố để đáp ứng yêu cầu cung cấp điện năng cho
hộ tiêu thụ.
 Đồ thò phụ tải hằng ngày cũng là
tài liệu làm căn cứ để chọn thiết bò
điện, tính điện năng tiêu thụ.
3 .Đồ thị phụ tải hàng năm
cho biết thời gian sử dụng công suất lớn nhất, nhỏ nhất hoặc
trung bình của hộ tiêu thụ, chiếm hết bao nhiêu thời gian trong
năm, Qua đó có thể đònh được công suất của máy biến áp, chọn
được các thiết bò điện, đánh giá mức độ sử dụng và tiêu hao
điện năng.
2.3 Các hệ số phụ tải và các đại lượng cơng suất
1
Đại lượng cơng suất

a. Cơng su
ất định mức
Cơng su
ất định mức động cơ P
đm
là cơng suất cơ trên trục
động cơ, được nhà chế tạo ghi sẵn trong lý lịch hay trong
nhãn.
Cơng
su
ấ
t
đ
ặ
t
P
đ
–
cơng
su
ấ
t
đ
ầ
u
v
à
o
đ
ộ

ng
cơ
:
0
3
t (giờ)
P (kw)
P
6
P
1
t (giờ)
P (kw)
Đồ thò phụ tải ngày
nghỉ (65 ngày)
Đồ thò phụ tải năm
7 11
14
18 20 22 24
P
2
P
3
P
4
P
5
18 20 247
0
0

t
(năm)
P (kw)
Đồ thò phụ tải ngày
làm việc ( 300 ngày)
600g
2400g
1630g
1915g
860g
1355g
H2-4: Đồ thò phụ tải năm

đm
P
P

đ
Với η là hiệu suất của động cơ
b. Các thiết bị làm việc ngắn hạn lặp lại
Đối với các thiết bị làm việc ớ chế độ ngắn hạn như cầu trục,
máy bi
ến áp hàn, thang máy,…. Khi tính toán phụ tải điện
ph
ải quy đổi về chế độ làm việc dài hạn
V
ới 
đ
% là hệ số đóng điện phần trăm
100

%
đ
đ
đm
PP


c. Thiết bị 1 pha trong lưới điện 3 pha
Các thi
ết bị 1 pha được coi là phân bố đều trên 3 pha nếu :
CS phân b
ố không đều < 15% Tổng CS phân bố đều
Khi các thi
ết bị 1 pha phân bố không đều thì phải quy đổi thành
ph
ần phân bố không đều 1 pha về công suất 3 pha
- Thiết bị 1 pha nối vào điện áp pha
max.qđ3p,
3


pđm
PP
- Thiết bị 1 pha nối vào điện áp dây
max.qđđ3p,
3


dđmm
PP

Trong đó P
đm p max
pha có phụ tải lớn nhất
 P
tt
= P
tt cb
+ 3 P
3p,qđ
- Trường hợp trong mạng lưới điện vừa có thiết bò một pha nối vào
điện áp dây và vừa có thiết bò một pha đấu vào điện áp pha: thì ta
phải qui đổi về cùng một sơ đồ đấu dây. Khi đó phụ tải tính toán
được tính như sau
Trong đó P
qđ(max)
được so sánh từ 3 pha như sau:
P
qđa
= P
ab
.
p(ab)a
+ P
ac.p(ac)a
+ P
ao
P
qđb
= P
ba.p(ba)b

+ P
bc.p(bc)b
+ P
bo
P
qđc
= P
cb.p(cb)c
+ P
ca.p(ca)c
+ P
co
Sau đó chọn ra pha nào có công suất lớn nhất thì đó là P
qđ(max)
Trong đó p
(ab)a
p
(ba)b p(cb)c
… là các hệ số qui đổi được tra bảng 4-5
Hệ số quy đổi phụ tải 1 pha nối vào điện áp dây thành phụ tải 1
pha nối vào điện áp pha của mạng
-
-
-
-
0.64
0.36
-0.05
0.53
0.72

0.28
0.09
0.67
0.80
0.20
0.22
0.80
0.84
0.16
0.30
0.88
0.89
0.11
0.38
0.96
1.0
0
0.58
1.16
1.17
-0.17
0.86
1.44
1.4
-0.4
1.26
2.45
p(ab)
a
,p(bc)

b
,p(ca)
c
p(ab)
b
,p(bc)
c
,p(ac)
a
q(ab)
a
,q(bc)
b
,q(ca)
c
q(ab)
b
,q(bc)
c
,q(ac)
a
10.90.80.70.650.60.50.40.3
Hệ số công suất của phụ tải cos

Hệ số quy đổi
VD 2.1- Cho sơ đồ bố trí các thiết bị 1 pha như sau
Xác
định công suất quy ước về mạng 3 pha của các thiết bị
145
1204

600.6323
400.6302
500.6801
kd%cosφCông suất - kVAStt
Ví dụ: Một mạng có các thiết bò một pha nối vào điện áp dây U
ab
,
U
ac
và điện áp pha U
ao
. Hãy quy đổi về phụ tải pha a.
Giải:
Phụ tải tác dụng của pha a
P
faa
= P
ab.p(ab)a
+ P
ac.p(ac)a
+ P
ao
Phụ tải phản kháng của pha a
Q
faa
= Q
ab.q(ab)a
+ Q
ac.q(ac)a
+ Q

ao
2. Các loại phụ tải
a. Ph
ụ tải trung bình
Là một đặc trưng của phụ tải trong một khoảng thời gian nào đó.
b. Phụ tải cực đại
Ph
ụ tải cực đại P
max
là trị số lớn nhất trong các trị số trung bình
ứng với một thời gian khảo sát
T
A
dttp
T
p
T
tb


0
)(
1



n
i
itbtb
pP

1
.
Đối với nhóm thiết bị
Có 2 dạng phụ tải cực đại
- Phụ tải cực đại dài hạn là phụ tải được xác định trong
nh
ững khoảng thời gian 30’, 60’, … Dùng để lựa chọn các
ph
ần tử cung cấp điện theo điều kiện phát nóng.
- Ph
ụ tải cực đại ngắn hạn – hay phụ tải đỉnh nhọn trong
kho
ảng thời gian 1’, 2’, … Phụ tải đỉnh nhọn dùng để kiểm tra
dao
động điện áp trong lưới điện, chọn dây dẫn của cầu chì,
c. Ph
ụ tải tính toán
Ph
ụ tải tính toán là phụ tải giả thiết lâu dài không đổi, tương
đương
với phụ tải thực tế về mặt hiệu ứng nhiệt lớn nhất.
Tương quan giữa phụ tải tính toán và các loại
tbtt
PPP


max
Chọn thiết bị điện theo phụ tải tính toán thì bảo đảm an toàn
v
ề mặt phát nóng trong quá trình vận hành.

Ví dụ 2.2 Cho đồ thị phụ tải ngày của 1 xí nghiệp
Xác định công suất trung bình
Xác
định lượng điện năng sử dụng trong 10 ngày
500
3 Các hệ số phụ tải
a. H
ệ số sử dụng
Hệ số sử dụng là hệ số giữa phụ tải tác dụng trung bình và
công su
ất định mức của thiết bị
Đố
i với 1 thiết bị
đm
tb
p
p
k
sd

Đối với nhóm thiết bị










n
i
i
đm
n
i
i
đmisd
n
i
i
đm
n
i
itb
đm
tb
p
pk
p
p
P
P
1
.
1

1
.
1

.
sd
K
b. Hệ số đóng điện
Hệ số đóng điện của thiết bị là tỉ số giữa thời gian đóng điện
c
ủa thiết bị và thời gian khảo sát
Đối với 1 thiết bị
T
t
tt
t
on
offon
on


k
đ
Đối với nhóm thiết bị



n
i
đm
n
i
đmiđ
p

pk
1
,
1
,,
d
K
c. Hệ số phụ tải
Hệ số phụ tải là tỉ số giữa công suất trung bình trong thời gian
đóng điện và công suất định mức.
Đối với 1 thiết bị
on
t
T
onon
t
A
dttp
t
dttp
t
on
đm
0 0
dm
đm
pt
p
1
)(

1
p
1
)(
1
p
1
k
 

đ
sd
on
tb
k
k
t
Tp

đm
pt
p
.
k
Đối với nhóm thiết bị
đ
sd
K
K
K

pt

d. Hệ số cực đại
Hệ số cực đại là tỉ số giữa công suất tác dụng tính toán và
công su
ất tác dụng trung bình của nhóm thiết bị trong thời gian
kh
ảo sát.
tb
tt
P
P
K
M

Thời gian khảo sát là thời gian mang tải lớn nhất
H
ệ số cực đại phụ thuộc số thiết bị hiệu quả n
hq
, hệ số sử dụng
K
sd
),f(KK
sdM hq
n

e. Hệ số nhu cầu
Hệ số nhu cầu là tỉ số giữa công suất tính toán và công suất
định mức của nhóm thiết bị
đm

tt
P
P
K
nc

Mối quan hệ giữa K
nc
và K
M
, K
sd
sd
KK
maxnc
K

f. H s ng thi ca cỏc nhúm thit b
H s ng thi l t s gia ph ti tớnh toỏn cc i tng
c
a cỏc nhúm thit b v tng ca cỏc ph ti tớnh toỏn ca
nhúm thi
t b ú.




n
i
itt

tt
P
P
1
,
,
t
K
4 S thit b hiu qu
l số thiết bị điện giả thiết có cùng công
suât, cùng chế độ l
m việc m chúng gây ra
một phụ tải tính toán, bằng phụ tải tính toán
của nhóm TB. có đồ thị phụ tải không giống
nhau về công suât v
chế độ lm việc






n
i
idm
n
i
dmi
hq
p

P
n
1
2
.
1
2
)(
Công thức đầy đủ để tính số thiết bị
dùng điện hiệu quả của nhóm có n
thiết bị:
Nhúm TB 1
Nhúm TB 2
H s ng thi
Xác định n
hq
theo phương pháp gần đúng
1. Khi m < 3, K
sd
> 0.4
3
.
.

Mindm
Maxdm
P
P
m
Thì n

hq
= n
2. Khi m > 3, K
sd
≥ 0.2
max,
1
,
2
đm
n
i
i
đm
hq
p
p
n



Chú ý: nếu tính ra n
hq
> n thì suy ra n
hq
= n
VÝ dô: Nhãm cã c¸c thiÕt bÞ làm viÖc dài h¹n. H·y x¸c
®inh sè thiÕt bÞ hiÖu qu¶ cña nhãm; K
sd
= 0,4

Sè TB C«ng su©t
4 20 kW
5 10 kW
6 4 kW
5 7 kW
4 4,5 kW
25 2,8 kW
20 1 kW
m = 20/1 = 20 > 3 ; K
sd
= 0,4 > 0,2
307,29
20
297
2
max,
1
,



đm
n
i
i
đm
hq
p
p
n






n
i
i
đm
n
i
i
đm
n
n
p
p
P
P
P
1
,
1
,
1
*
1
4. Tra bảng xác định được n
hq*
theo n* và P* hoặc xác định

theo cơng th
ức sau
*
2*
*
2*
*
1
)1(
95.0
n
P
n
P
n
hq




5. Xác định n
hq
= n*.n
hq*



n
i
i

đmn
pP
1
,
n
n
n
1
*

3. Khi m > 3, K
sd
< 0.2
1. Xác
định n
1
: số thiết bị có cơng suất >= (½) P
max
2. Pn
1
: tổng công suất ứng với số thiết bò n
1
.
Pn : tổng công suất ứng với số thiết bò n.



1
1
,1

n
i
i
đmn
pP
3. Xác định các tỉ số n
*
, p
*
0.950.940.900.860.800.750.660.600.530.480.420.390.350.320,290.30
0.950.930.900.850.780.710.640.570.510.450.410.360.320.290.260,240,25
0.9
5
0.930.890.830.760.690.640.540.470.420.370.330.290.260.230.210,190,2
0.9
5
0.9
3
0.880.800.720.670.560.480.420.370.320.280.250.230.200.170.160,140,15
0.90.9
2
0.8
5
0.760.660.560.470.400.340.290.250.220.190.170.150.130.120.100,090,10
0.90.8
9
0.7
9
0.680.570.480.400.330.280.240.200.170.150.130.120.110.090.080,080.08
0.90.8

3
0.7
0
0.580.470.380.310.260.210.180.150.130.120.10.090.080.070.060,060.06
0.90.7
9
0.6
4
0.510.410.330.260.220.180.150.130.110.100.080.070.070.050.050,050.05
0.80.7
2
0.5
7
0.440.340.270.220.180.150.120.100.090.080.070.060.050.050.040,040.04
0.80.6
4
0.4
8
0.360.270.210.160.130.110.090.080.070.060.050.040.040.040.030,030.03
0.70.5
1
0.3
6
0.260.190.140.110.090.070.060.050.040.040.030.030.030.020.020,020.02
0.50.3
2
0.2
0
0.140.10
0.07

6
0.05
9
0.04
7
0.03
7
0.03
1
0.02
6
0.02
3
0.01
9
0.01
7
0.015
0.01
3
0.01
2
0.01
1
0,00
9
0.01
0.30.1
8
0.1

1
0.073
0.05
1
0.03
9
0.03
0.02
4
0.01
9
0.01
6
0.01
3
0.01
1
0.01
0.00
9
0.007
0.00
7
0.00
6
0.00
5
0,00
5
0.00

5
0.10.1
5
0.2
0
0.250.300.350.400.450.500.550.600.650.700.750.800,850,90,951,0
P
*
n
*
Vi dô: X¸c ®Þnh sè TB hiÖu qu¶ cña nhãm TB. Nhãm cã K
sd
= 0,1
Sè TB C«ng su©t
4 10 kW
5 7 kW
4 4,5 kW
5 2,8 kW
20 1 kW
Gi¶i: ta cã m = 10/1 =10 víi m = 10 ; K
sd
=
0,1
kh«ng ¸p dông ®ưîc c¸ch g©n ®óng.
n = 5 + 4 + 5 + 4 + 20 = 38
P
dm
= 4x10 + 5x7 + 4x4,5 + 5x2,8 + 20x1 =
127 kW
ThiÕt bÞ cã c«ng suÊt lín nhÊt l

à 10 kW → (1/2. 10 = 5 kW)
n
1
= 4 + 5 = 9
P
1
= 4x10 + 5x7 = 75 kW
n* = n
1
/ n = 9/38
p* = P
1
/P
dm
= 75/127
Tõ n* v
à p* Tra b¶ng ta tim ®ưîc n*
hq
= 0,59
→ n
hq
= n.n*
hq
= 38x0,56 21
Ví dụ: Cho phân xưởng sữa chữa cơ khí
0.60.1718.651Máy doa8
0.60.120.61Máy mài7
0.60.133.81Máy phay6
0.60.136.21Máy phay5
0.60.136.61Máy phay4

0.60.122.21Máy khoan3
0.60.1415.652
Máy ti
ệ
n
2
0.60.1410.651
Máy ti
ệ
n
1
cosφKsdP-kwsố lượngTên thiết bịStt
Xác định số thiết bị hiệu qủa
1. Theo công th
ức chính xác
2. Theo công th
ức gần đúng
Bài giải
0.14 Ksd
31.08 m=Pmax/Pmin
0.60 Pmin
18.65 Pmax
9.00 n
6 nhq
0.7nhq*
0.76 P*
0.44 n*
80.00 P
60.60 Pn1
4.00 n1

1. Theo công thức chính xác
2. Theo công th
ức gần đúng
608.6
73.1052
80
)(
2
1
2
.
2
1
2
.
1
2





n
i
idm
dm
n
i
idm
n

i
i
hq
p
P
p
P
n
2.4 Các phương pháp xác định phụ tải tính tốn
1. Xác
định theo suất phụ tải cho 1 đơn vị diện tích sản xuất
FPP
tt
.
0

Trong đó :
P
0
: suất tiêu thụ trên 1mm
2
sản suất – kw/mm
2
F : Diện tích sản xuất
Phương pháp này chỉ cho kết qủa gần đúng, vì vậy nó thường được
dùng trong giai đoạn thiết kế sơ bộ. Nó cũng được dùng để tính
phụ tải các phân xưởng có mật độ máy móc sản xuất tương đối
đều.
Xác đònh phụ tải tính toán của phân xưởng gia công nguội của
nhà máy cơ khí. Cho biết S

0
= 0.3kva/m
2
, diện tích phân xưởng F
= 13.000m
2
Phụ tải tính toán: S
tt
= S
0
.F = 0.3 x 13.000 = 3900kva