tính toán phụ tải điện
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (567.38 KB, 27 trang )
TS. LÊ MINH PHƯƠNG
[CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN]
BÀIGIẢNG MÔN CUNG CẤP ĐIỆNPage1
CHƯƠNG III
TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN
1. Khái niệm chung
- Nhiệm vụ đầu tiên của người thiết kế cung cấp điện cho một công trình là xác định chính xác nhu
cầu điện của công trình đó tức là xác định phụ tải của công trình đó đồng thời có tính toán đến đến sự
phát triển của phụ tải trong tương lai.
- Trên cơ sở giá trị công suất tính toán mà ta lựa chọn nguồn điện và thiết bị như MBA, dây dẫn,
thiết bị phân phối, thiết bị bảo vệ.
- Việc xác định không chính xác công xuất tính toán của nhà máy sẽ dẫn đến việc lãng phí trong đầu
tư khi phụ tải tính toán lớn hơn phụ tải thực tế cũng như việc cung cấp điện không đảm bảo làm giảm
tuổi thọ các thiết bị, có thể gây cháy nổ và quá tải khi phụ tải tính toán nhỏ hơn phụ tải thực tế.
- Hiện nay có nhiều phương pháp được sử dụng, tuy nhiên thông dụng nhất vẫn là phương pháp “Sắp
xếp biểu đồ phụ tải - hay phương pháp công suất trung bình và hệ số Kmax”.
- Các phương pháp xác định phụ tải được chia làm hai nhóm:
Nhóm thứ nhất: dựa vào kinh nghiệm thiết kế và vận hành để tổng kết và đưa ra
hệ số tính toán. Phương pháp này thuận tiện, tín toán đơn giản nhưng kết quả cho
gần đúng.
Nhóm thứ 2: dựa trên cơ sở lý thuyết xác xuất và thống kê, có tính toán đến các
yếu tố ảnh hưởng nên cho kết quả chính xác hơn.
- Trong thực tế phụ thuộc vào mục đích của việc xác định phụ tải mà ta lựa chọn phương pháp tính
toán.
2. Những lưu ý khi tính toán thiết kế cung cấp điện
- Tổng công suất tiêu thụ lớn nhất thực tế của nhóm thiết bị luôn nhỏ hơn tổng công suất định mức
của chúng vì không phải lúc nào chúng cũng làm việc với công suất định mức và thời điểm tiêu thụ
công suất cực đại cũng không phải lúc nào cũng trùng nhau.
- Khi xác định công suất tính toán của nhà máy cần lưu ý đến tính chất không đều của tải theo giờ,
ngày, tuần, tháng, năm, tức là cần phải phân tích đồ thị phụ tải.
- Việc lựa chọn sơ đồ cung cấp điện và các phần tử trong hệ thống cung cấp phải tiến hành dựa trên
cơ sở tính toán kinh tế - kỹ thuật để lựa chọn ra phương án tối ưu.
- Phương án được lựa chọn phải là phương án đảm bảo cung cấp điện tin cậy đồng thời tiết kiệm về
mặt kinh tế (Chi phí đầu tư, phí tổn vận hành hàng năm, tổn thất điện năng …).
- Những đại lượng chính được đề cập đến khi tính toán phụ tải: công suất biểu kiến S(kVA), công
suất tác dụng P(kW), công suất phản kháng (kVar), và dòng điện I (A).
- Hệ thống cung cấp điện đượ
c thiết kế phải đảm bảo an toàn cho người và thiết bị, thuận tiện cho
người vận hành, sửa chữa.
3. Các bước chính trong thiết kế hệ thống cung cấp điện công nghiệp:
a. Xác định phụ tải tính toán của từng phân xưởng và của toàn nhà máy.
b. Xác định phương án về nguồn điện
c. Xác định sơ đồ cấu trúc mạng điện.
d. Chọn, kiểm tra dây dẫn và thiết bị bảo vệ.
e. Thiết kế hệ thống nối đất an toàn.
f. Thiết kế hệ thống chống sét.
g. Xây dựng bản vẽ nguyên lý và bản vẽ thi công
TS. LÊ MINH PHƯƠNG
[CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN]
BÀIGIẢNG MÔN CUNG CẤP ĐIỆNPage2
4. Đồ thị phụ tải điện
- Định nghĩa: Đồ thị phụ tải điện là đường cong biểu diễn sự thay đổi theo thời gian của công suất
mà phụ tải tiêu thụ.
- Những đại lượng cơ bản dùng để biểu thị phụ tải: dòng điện I(t), công suất tác dụng P(t), công suất
biểu kiến S(t), công suất phản kháng Q(t). Tuy nhiên trong thực tế người ta thường sử dụng đồ thị công
suất tác dụng P(t).
- Để quan sát được sự thay đổi của phụ tải theo thời gian người ta sử dụng dụng cụ đo và dụng cụ tự
ghi ta thu được đồ thị dạng tức thời. Theo kết quả thu được trong các khoảng bằng nhau của công tơ
hay tính giá trị trung bình ta thu được đồ thị phụ tải theo hình bậc thang.
- Khi thiết kế, dựa vào đồ thị phụ tải ta có thể lựa chọn được thiết bị, điện năng tiêu thụ. Đồng thời
đưa ra được chế độ vậ hành tối ưu của các thiết bị.
- Mỗi nghành công nghiệp đều có đồ thị phụ tải ngày đêm và năm đặc trưng riêng được xác định bởi
quy trình công nghệ của sản xuất. Tuy nhiên đồ
thị phụ tải của xí nghiệp nói chung là không ổn định
mà thay đổi phụ thuộc vào quy trình công nghệ, sự áp dụng các tiến bộ mới vào sản xuất việc nâng cao
hiệu suất sử dụng thiết bị có tính đến sự đẩy mạnh và tự động hoá quá trình sản xuất, sự thay đổi suất
tiêu hao điện năng cho đơn vị sản phẩm …
a. Phân loại đồ thị phụ t
ải
- Đồ thị phụ tải ngày đêm: là đồ thị trong một ngày đêm 24 giờ. Trong thực tế có thể sử dụng
dụng cụ tự ghi, hay nhân viên vận hành để vẽ đồ thị. Để thuận tiện đồ thị được biểu diễn dưới dạng
bậc thang.
Hình 3.1 Đồ thị ngày đêm
- Đồ thị phụ tải tháng: là đồ thị trung bình hàng tháng, theo đồ thị này xác định nhịp độ làm việc,
lịch vận hành, sửa chữa thiết bị hợp lý, đáp ứng yêu cầu của sản xuất.
Hình 3.2 Đồ thị hàng tháng
- Đồ thị phụ tải năm: từ đồ thị phụ tải hàng ngày có thể xây dựng được đồ thị hàng năm. Theo đó
có thể xác định mức sử dụng điện và tiêu hao điện năng.
TS. LÊ MINH PHƯƠNG
[CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN]
BÀIGIẢNG MÔN CUNG CẤP ĐIỆNPage3
Hình 3.3 Đồ thị hàng năm
TS. LÊ MINH PHƯƠNG
[CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN]
BÀIGIẢNG MÔN CUNG CẤP ĐIỆNPage4
I. NHỮNG KHÁI NIỆM VÀ ĐẠI LƯỢNG CƠ BẢN
Thiết bị tiêu thụ điện: là thiết bị tiêu thụ điện năng: động cơ điện, lò điện, đèn điện…
Hộ tiêu thụ điện: là tập hợp các thiết bị điện của phân xưởng hay của xí nghiệp hoặc của khu vực.
Phụ tải điện: là đại lượng đặc trưng cho công suất tiêu thụ của các thiết bị hay các hộ tiêu thụ điện.
1. Công suất định mức- P
đm
: là công suất của thiết bị hay các hộ tiêu thụ điện năng được ghi trên
tấm biển của thiết bị (do nơi chế tạo cung cấp) và là đại lượng cơ bản dùng để tính toán phụ tải điện.
a. Công suất định mức của các thiết bị.
- Đối với động cơ điện: Công suất tác dụng định mức của động cơ điện P
đm
là công suất phát của
động cơ trên trục động cơ khi điện áp là định mức, nó được biểu diễn bằng (kW). Vì động cơ khi làm
việc có tổn hao công suất nên công suất thực tế phải cung cấp cho động cơ sẽ lớn hơn và được tính như
sau:
η
ll
dm
P
P =
Trong đó:
dm
P : công suất ghi trên lý lịch của động cơ.
η
: Hiệu suất của động cơ.
- Đối với các hộ tiêu thụ khác như lò điện trở, bóng đèn : Công suất tác dụng định mức P
đm
của
chúng chính là công suất ghi trong lý lịch của máy hay ở bầu đèn và bằng công suất tiêu thụ từ lưới khi
điện áp là định mức.
- Đối với thiết bị hay hộ tiêu thụ làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại : thì công suất định mức của
chúng được tính bằng cách quy đổi về công suất định mức dài hạn khi hệ số đóng điện
%100
=
a
. Hệ
số đóng điện phụ tuộc vào quy trình công nghệ và thường có giá trị tiêu chuẩn: 15; 25; 40;60;75.
%100%100%
T
t
tt
t
a
lamviec
nghilamviec
lamviec
=
+
=
Đối với động cơ điện: %app
lldm
=
Đối với máy biến áp: %ass
lldd
=
Trong đó:
)(),( kVAsKWp
llll
, là các số liệu về công suất theo lý lịch và
a - là thời gian đóng điện tương đối của hộ tiêu thụ,
lamviec
t - thời gian mà thiết bị được cấp nguồn làm việc.
nghi
t - thời gian nghỉ.
T
- tổng thời gian làm việc và nghỉ
- Đối với máy biến áp của lò điện: công suất định mức được tính:
1111
cos
ϕ
Sp
dm
=
Trong đó
11
S - Công suất định mức của máy biến áp, kVA
11
cos
ϕ
- hệ số công suất của máy biến áp lò điện
- Đối với máy biến áp hàn, các khí cụ điện và máy biến áp hàn tay: công suất tác dụng định mức
là một công suất quy ước nào đấy quy đổi về TĐ= 100%
%cos
1111
asp
dm
ϕ
=
Trong đó
11
cos
ϕ
- hệ số công suất định mứccủa máy biến áp hàn
TS. LÊ MINH PHƯƠNG
[CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN]
BÀIGIẢNG MÔN CUNG CẤP ĐIỆNPage5
- Nếu là máy liên hợp có truyền động nhiều động cơ: nên hiểu là toàn bộ máy liên hợp trong phân
xưởng, công suất định mức của nó là tổng công suất định mức (quy đổi theo a%= 100%) của tất cả các
động cơ điện của máy liên hợp (tổ máy).
b. Xác định thông số định mức của thiết bị và nhóm thiết bị
Thông số định mức của thiết bị 3 pha
dmdmdm
tgpq
ϕ
= ;
22
dmdmdm
qps +=
dm
dmdm
dm
dm
TBdm
U
qp
U
s
I
33
22
_
+
==
Thông số định mức nhóm thiết bị ba pha:
- Công suất định mức của nhóm là tổng công suất tác dụng định mức của các thiết bị tiêu thụ hay hộ
tiêu thụ điện năng riêng biệt quy đổi theo a%= 100%
∑
=
=
n
i
dmidm
pP
1
;
∑
=
=
n
i
dmidm
1
,
;
22
dmdmdm
QPS +=
dm
dmdm
dm
dm
dm
U
QP
U
S
I
33
22
+
==
Thông số định mức của thiết bị 1 pha
dmdmdm
tgpq
ϕ
= ;
22
dmdmdm
qps +=
dm
dmdm
dm
dm
TBdm
U
qp
U
s
I
22
_
+
==
Thông số định mức nhóm thiết bị 1 pha
- Những hộ tiêu thụ một pha được xem là phân bố đều theo các pha khi tổng công suất định mức
của các thiết bị phân bố không đều trên các pha không vượt quá 15% toàn bộ công suất định mức của
các thiết bị ba pha và các thiết bị một pha phân bố đều trên các pha nối vào nút đó
- Đối với những hộ tiêu thụ điện một pha mắc vào điện áp pha hoặc điện áp dây được phân bố đều
cho các pha của lưới điện ba pha khi tính toán được tính như hộ tiêu thụ ba pha có công suất bằng tổng
công suất định mức của những thiết bị một pha đó.
- Trường hợp các thiết bị một pha phân bố không đều ta sử dụng một đại lượng đặc trưng gọi là công
suất định mức ba pha quy ước của các thiết bị một pha
*
dm
P .
- Công suất định mức ba pha quy ước của các thiết bị một pha
*
dm
P bằng ba lần công suất định mức
của pha mang tải lớn nhất
max__
*
3
phadmdm
PP =
Trong đó:
max__ phadm
P : công suất định mức của pha mang tải lớn nhất.
- Công suất định mức của pha A, B, C được tính như sau:
BNdmBBCBCdmBABABdmAdm
PpPpPP
,)(,)(,,
+
+
=
BNdmBBCBCdmBABABdmBdm
PpPpPP
,)(,)(,,
+
+
=
CNdmCBCBCdmCACACdmCdm
PpPpPP
,)(,)(,,
+
+
=
Trong đó
ABdm
P
,
- tổng công suất định mức của thiết bị một pha làm việc ở điện áp dây A_B
ACdm
P
,
- tổng công suất định mức của thiết bị một pha làm việc ở điện áp dây A_C
BCdm
P
,
- tổng công suất định mức của thiết bị một pha làm việc ở điện áp dây B_C
ANdm
P
, BNdm
P
, CNdm
P
,
- Tổng công suất định mức của thiết bị một pha làm việc ở điện áp pha A, B, C và
trung tính.
TS. LÊ MINH PHƯƠNG
[CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN]
BÀIGIẢNG MÔN CUNG CẤP ĐIỆNPage6
,
)( AAB
p ,
,
)( AAC
p ,
,
)( AAB
q ,
,
)( AAC
q - hệ số quy đổi về pha A của các thiết bị nối vào điện áp dây AB và AC
,
)( BAB
p ,
BBC
p
)(
,
,
)( BAB
q ,
,
)( BBC
q - hệ số quy đổi về pha B của các thiết bị nối vào điện áp dây AB và BC
,
)( CAC
p ,
CBC
p
)(
,
,
)( CAC
q ,
,
)( CBC
q - hệ số quy đổi về pha B của các thiết bị nối vào điện áp dây AC và BC.
Ký hiệu
Hệ số công suất
0.4 0.5 0.6 0.65 0.7 0.8 0.9 1
,
)( AAB
p
BBC
p
)(
,
)( CAC
p
1.17 1 0.89 0.84 0.8 0.72 0.64 0.5
,
)( BAB
p
CBC
p
)(
,
)( AAC
p
-0.17 0 0.11 0.16 0.20 0.28 0.36 0.5
,
)( AAB
q
,
)( BBC
q
,
)( CAC
q
0.86 0.58 0.38 0.30 0.22 0.09 -0.05 -0.29
,
)( BAB
q
,
)( CBC
q
,
)( AAC
q
1.44 1.16 0.96 0.88 0.80 0.67 0.53 0.29
Công suất phản kháng cũng được tính toán tương tự
ANdmAACACdmAABABdmAdm
QqQqQQ
,)(,)(,,
+
+
=
BNdmBBCBCdmBABABdmBdm
QqQqQQ
,)(,)(,,
+
+
=
CNdmCBCBCdmCACACdmCdm
QqQqQQ
,)(,)(,,
+
+
=
TS. LÊ MINH PHƯƠNG
[CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN]
BÀIGIẢNG MÔN CUNG CẤP ĐIỆNPage7
2. PHỤ TẢI TRUNG BÌNH
- Phụ tải trung bình của thiết bị hay nhóm thiết bị là công suất trung bình của thiết bị hay nhóm thiết
bị tiêu thụ trong một khoảng thời gian nào đó.
- Đối với một hộ tiêu thụ:
∫
=
t
tb
pdt
t
p
0
1
∫
=
t
tb
qdt
t
q
0
1
-
Đối với các nhóm hộ tiêu thụ
∫
=
T
tb
Pdt
T
P
0
1
∫
=
T
tb
Qdt
T
Q
0
1
-
Trong thực tế phụ tải thay đổi theo không theo quy luật tuyến tính nên khó lấy tích phân vì vậy ta
có thể xác định công suất trung bình thông qua điện năng (được xác định bằng công tơ)
⎪
⎪
⎭
⎪
⎪
⎬
⎫
+
≈
==
dm
tbtb
tb
Q
tb
p
tb
U
qp
i
t
a
q
t
a
p
3
;
22
Đối với nhóm hộ tiêu thụ :
22
;;
tbtbtb
q
tb
p
tb
QPS
T
A
Q
T
A
P +===
dm
tbtb
tb
U
QP
I
3
22
+
==
Trong đó:
-
QPqp
AAaa ,,,- điện năng tác dụng và phản kháng tiêu thụ của một hộ tiêu thụ riêng bịêt hoặc của
một nhóm hộ tiêu thụ sau khoảng thời gian t (T)
-
Công suất tác dụng trung bình (hay phản kháng trung bình) của nhóm các hộ tiêu thụ riêng biệt
tham gia trong nhóm này :
∑
=
=
n
i
itbtb
pP
1
,
;
∑
=
itbtb
,
-
Phụ tải trung bình theo công suất trong một ca có tải lớn nhất được ký hiệu tương tự như trên
nhưng thêm chỉ số phụ:
max,max,
,
tbtb
QP .
-
Phụ tải trung bình cực đại
max,tb
P ,
max,tb
Q là đại lượng cơ bản để tính toán phụ tải nhóm hộ tiêu thụ
và của phân xưởng hay xí nghiệp
-
Ca tiêu thụ điện năng lớn nhất của các nhóm tiêu thụ, phân xưởng hay xí nghiệp trong một ngày
đêm điển hình gọi là ca tải lớn nhất. Những ngày đêm được xem là điển hình nếu trong thời gian đó
điện năng tiêu thụ xấp xỉ bằng giá trị điện năng tiêu thụ trung bình cực đại sau mỗi ngày làm việc trong
thời gian đang khảo sát (tuần lễ, tháng,năm).
TS. LÊ MINH PHƯƠNG
[CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN]
BÀIGIẢNG MÔN CUNG CẤP ĐIỆNPage8
3. PHỤ TẢI TRUNG BÌNH BÌNH PHƯƠNG: dùng để xác định tổn hao công suất trong dây dẫn
-
Phụ tải trung bình bình phương
bptbbptbbptb
IQP
,,,
,, sau khoảng thời gian bất kỳ được xác định theo
biểu thức sau :
∫
=
T
tbbp
dtTP
T
P
0
2
)(
1
;
∫
=
T
tbbp
dtTQ
T
Q
0
2
)(
1
;
∫
=
T
tbbp
dtTI
T
I
0
2
)(
1
Trong đó T- khoảng thời gian khảo sát
Hay:
n
nn
tbbp
ttt
tPtPtP
P
21
2
2
2
21
2
1
++
+++
=
n
nn
tbbp
ttt
tQtQtQ
Q
21
2
2
2
21
2
1
++
+++
=
Nếu t
1
=t
2
=…=t
n
=t
i
và T=t
1
+t
2
+…+t
n
=nt
i
T
An
T
tPtPtPnt
ttt
tPtPtP
P
n
i
pi
nni
n
nn
tbbp
∑
=
=
+++
=
++
+++
=
1
2
2
2
2
21
2
1
21
2
2
2
21
2
1
)(
) (
T
An
T
tQtQtQnt
ttt
tQtQtQ
Q
n
i
qi
nni
n
nn
tbbp
∑
=
=
+++
=
++
+++
=
1
2
2
2
2
21
2
1
21
2
2
2
21
2
1
)(
) (
Trong đó A
pi
, A
qi
– điện năng tác dụng và điện năng phản kháng tiêu thụ trong khoảng thời gian t
i
-
Công suất phản kháng trung bình bình phương
bptb
Q
,
có ý nghĩa quan trọng để đánh giá hiệu suất
giảm tổn thất điện năng trong lưới điện khi nâng cao
ϕ
cos
TS. LÊ MINH PHƯƠNG
[CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN]
BÀIGIẢNG MÔN CUNG CẤP ĐIỆNPage9
4. PHỤ TẢI CỰC ĐẠI.
- Phụ tải cực đại chia làm hai loại
a.
Phụ tải cực đại P
max
: phụ tải trung bình lớn nhất trong khoảng thời gian nào đó (10,30,60 phút).
Thông thường lấy thời gian 30 phút và gọi là phụ tải cực đại nửa giờ (P
30
, Q
30
, S
30
, I
30
). Theo giá trị
phụ tải này lựa chọn các phần tử của hệ thống cung cấp điện theo điều kiện phát nóng và tính tổn hao
công suất cực đại của chúng.
b.
Phụ tải đỉnh nhọn P
đn
- phụ tải cực đại tức thời-phụ tải đỉnh:
là phụ tải cực đại xuất hiện trong
khoảng thời gian rất ngắn 1-2 giây. Theo giá trị phụ tải này kiểm tra độ dao động điện áp đánh giá tổn
hao điện áp trong mạng tiếp xúc kiểm tra điều kiện tự khởi động của động cơ, chọn dây chảy cầu chì,
tính dòng điện khởi dộng của rơle bảo vệ dòng điện cực đạ
i.
-
Tần số xuất hiện phụ tải đỉnh nhọn càng cao càng ảnh hưởng không tốt đến chế độ làm việc của các
thiết bị trong lưới điện. Để khắc phục tính trạng này người ta áp dụng các biện pháp giảm dòng điện
khởi động bằng các phương pháp khác nhau.
5. PHỤ TẢI TÍNH TOÁN
-
Phụ tải tính toán là phụ tải giả thiết không đổi lâu dài của các phần tử trong hệ thống cung cấp điện
tương đương với phụ tải thực tế theo điều kiện tác dụng nhiệt nặng nề nhất.
-
Phụ tải tính toán được định nghĩa là phụ tải trung bình cực đại theo một khoảng thời gian xác định
T, trong khoảng thời gian này phụ tải tính toán làm dây dẫn nóng lên tới nhiệt độ bằng nhiệt độ lớn
nhất do phụ tải thực tế gây ra.
-
Bằng thực nghiệm người ta xác định khoảng thời gian trung bình tối ưu bằng 3 lần thời gian nung
nóng dây dẫn
τ. Trong khoảng thời gian gian trung bình tối ưu này độ phát nóng của dây dẫn đạt tới
95% trị số xác lập. Theo nghiên cứu thực tế cho biết đối với dây dẫn vừa thì
τ =10 phút. Vì thế thời
gian tính phụ tải trung bình cực đại là 30 phút.
30max_tbtt
PP
=
-
Như vậy phụ tải tính toán P
tt
dùng để lựa chọn dây dẫn và thiết bị điện theo điều kiện phát nóng
được tính bằng phụ tải cực đại nửa giờ.
TS. LÊ MINH PHƯƠNG
[CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN]
BÀIGIẢNG MÔN CUNG CẤP ĐIỆNPage10
II. CÁC CHỈ TIÊU CỦA ĐỒ THỊ PHỤ TẢI
- Các chỉ tiêu của đồ thị phụ tải là những hệ số không thứ nguyên đặc trưng chế độ làm việc của các
hộ tiêu thụ điện năng theo công suất hoặc theo thời gian được dùng để khảo sát và tính toán đồ thị phụ
tải điện các hệ số của phụ tải được xác định cho đồ thị riêng biệt cũng như cho cả đồ thị nhóm của công
suất phản kháng, công suất tác dụng và công suất biểu kiến hoặc dòng điện
Các hệ số đồ thị phụ tải được dùng theo hệ thống ký hiệu sau
-
Tất cả hệ số của đồ thị phụ tải riêng biệt, hay thiết bị và đồ thị phụ tải nhóm được ký hiệu tương
ứng bằng chữ “k” và “K”.
-
Loại hệ số được ký hiệu bằng chữ cái đầu tiên tên gọi nó.
-
Tất cả các hệ số của đồ thị phụ tải công suất tác dụng P, p được ký hiệu không có chỉ số phụ , còn
đối với công suất phản kháng Q,q và dòng điện I , i được ký hiệu theo chỉ số phụ tương ứng q và I nữa
Ví dụ :
dt
K và
dtq
K là hệ số điển kín đồ thị phụ tải công suất tác dụng và công suất phản kháng.
1. Hệ số sử dụng: k
sd
, K
sd
: Hệ số sử dụng công suất tác dụng của hộ tiêu thụ
sd
k hoặc của nhóm hộ
tiêu thụ
sd
K là tỷ số giữa công suất tác dụng trung bình của hộ tiêu thụ (hay nhóm hộ tiêu thụ) với
công suất định mức của nó (quy về chế độ làm việc dài hạn):
a. Đối với một thiết bị:
dm
tb
sd
p
p
k =
-
Hệ số này được xác định bằng phương pháp thử nghiệm và được ghi vào các bảng theo công thức
cho các thiết bị khác nhau:
dm
sd
nghiidm
ii
sd
A
A
TTTTp
TpTpTp
k =
++++
+++
=
) (
21
2211
b.
Đối với nhóm thiết bị:
∑
∑
=
==
n
dmi
n
i
dmisdi
dm
tb
sd
p
pk
P
P
K
1
1
;
hom_
hom_
21
2211
) (
ndm
nsd
nghiidm
ii
sd
A
A
TTTTP
TPTPTP
k =
++++
+++
=
Trong đó
A
sd
,
A
sd_nhom
– điện năng tiêu thụ của thiết bị hay của nhóm thiết bị trong thời gian khảo sát;
A
dm
, A
sd_nhom
- điện năng tiêu thụ của thiết bị hay của nhóm thiết bị trong thời gian khảo sát ở chế độ
định mức.
Tương tự , hệ số sử dụng công suất phản kháng
Qsd
k
,
;
Qsd
K
,
và dòng điện
Isd
k
,
;
Isd
K
,
được xác định :
dm
tb
Qsd
q
q
k =
,
;
∑
∑
∑
∑
≈==
n
dm
n
dmQsd
n
dm
n
dmQsd
dm
tb
Qsd
p
pk
q
pk
Q
Q
K
1
1
,
1
1
,
,
dm
tb
Isd
i
i
k =
,
;
∑
∑
≈=
n
dm
n
dmIsd
dm
tb
Isd
i
ik
I
I
K
1
1
,
,
TS. LÊ MINH PHƯƠNG
[CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN]
BÀIGIẢNG MÔN CUNG CẤP ĐIỆNPage11
2. Hệ số đóng điện cho hộ tiêu thụ
đ
k là tỷ số của thời gian đóng điện cho hộ tiêu thụ
lv
t với thời
gian của cả chu kỳ khảo sát
ck
t . Thời gian đóng điện cho hộ tiêu thụ
d
t trong một chu kỳ là tổng thời
gian làm việc
lv
t với thời gian chạy không tải
kt
t , tức là :
ktlv
lv
ck
lv
đ
tt
t
t
t
k
+
==
Hệ số đóng điện cho nhóm hộ tiêu thụ hoặc hệ số nhóm
đ
K
-
Đối với nhóm phụ tải: Là giá trị trung bình có trọng số (theo công suất tác dụng định mức) của hệ
số đóng điện cho tất cả các hộ tiêu thụ tham gia trong nhóm, tính theo công thức sau:
∑
∑
=
n
dmi
n
dmiđi
đ
p
pk
K
1
1
-
Từ đồ thị phụ tải hệ số đóng điện được tính bằng biểu thức sau:
ktn
n
đ
tttt
ttt
k
++++
+
+
+
=
21
21
3. Hệ số mang tải (hệ số phụ tải) k
pt
, K
pt
là tỷ số giữa công suất tác dụng thực tế tiêu thụ (tức là phụ
tải trung bình trong thời gian đóng
dtb
p
,
thuộc khoảng
ck
t ) với công suất định mức của nó:
dm
t
đ
dm
đong
dm
thucte
pt
p
dttp
t
p
p
p
p
k
ck
∫
===
0
)(
1
hay
∫
==
ck
t
đđmđdm
pt
tp
A
dttp
tp
k
0
)(
11
Mặt khác ta biết
cktb
tpA = và
lvđ
tt = nên ta có
đ
sd
đdm
cktb
pt
k
k
tp
tp
k ==
-
Tương tự như hệ số phụ tải theo công suất phản kháng và theo dòng điện bằng
d
Qsd
Qpt
k
k
k
,
,
=
d
Isd
Ipt
k
k
k
,
,
=
-
Hệ số tải theo công suất tác dụng của cả nhóm
pt
K là tỷ số của hệ số sử dụng nhóm
sd
K với hệ số
đóng nhóm
d
K tức là
d
sd
pt
K
K
K =
-
Hệ số mang tải cũng như hệ số đóng, có liên quan trực tiếp đến quy trình công nghệ và thay đổi
theo chế độ làm việc của hộ tiêu thụ
-
Nếu thiết bị làm việc liên tục trong suốt quá trình khảo sát thì hệ số phụ tải bằng hệ số sử dụng vì
khi đó hệ số đóng điện bằng 1 và hệ số phụ tải bằng hệ số sử dụng.
TS. LÊ MINH PHƯƠNG
[CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN]
BÀIGIẢNG MÔN CUNG CẤP ĐIỆNPage12
4. Hệ số hình dáng K
hd
: Hệ số hình dáng đồ thị phụ tải của thiết bị riêng biệt
hd
k hoặc của đồ thị
phụ tải nhóm
dh
K biểu diễn sự không đều của đồ thị phụ tải là tỷ số giá trị giữa công suất trung bình
bình phương với công suất trung bình nó trong thời gian khảo sát , tức là :
tb
bptb
hd
p
p
k
,
= ;
tb
bptb
hd
P
P
K
,
=
-
Tương tự hệ số hình dáng của một hộ tiêu thụ hoặc của nhóm hộ tiêu thụ tính theo công suất phản
kháng và dòng điện như sau :
tb
bptb
Qhd
q
q
k
,
,
= ;
tb
bptb
Qhd
Q
Q
K
,
,
=
tb
bptb
tb
bptb
Ihd
s
s
i
i
k
,,
,
==
tb
bptb
tb
bptb
Ihd
S
S
I
I
K
,,
,
==
-
Hệ số hình dáng đặc trưng sự không đồng đều của đồ thị phụ tải theo thời gian, giá trị nhỏ nhất của
nó lấy bằng 1, khi phụ tải không đổi theo thời gian.
-
Theo nghiên cứu thực nghiệm thì hệ số hình dáng dao động trong khoảng 1.02-1.15.
-
Nếu xác định bằng công tơ điện thì
p
n
i
pi
hd
A
Am
K
∑
=
Δ
=
1
2
)(
Trong đó
p
A - Điện năng tác dụng trong thời gian khảo sát T
pi
AΔ
- Điện năng tác dụng trong thời gian
n
T
t
i
=
5. Hệ số công suất tác dụng cực đại
maxmax
, Kk Là tỷ số công suất tác dụng tính toán
tttt
Pp , với công
suất trung bình
tbtb
Pp , Trong thời gian khảo sát :
tb
tt
tb
tt
P
P
K
p
p
k ==
maxmax
;
-
Thời gian khảo sát lấy bằng thời gian của ca mang tải lớn nhất.
-
Thông thường hệ số cực đại được xét với đồ thị phụ tải nhóm tức là xác định
max
K và giá trị của nó
phụ thuộc vào số thiết bị hiệu quả của nhóm
- Tương tự hệ số cực đại của đồ thị phụ tải tính theo dòng điện dược xác định như sau :
tbttI
IIK /
max,
=
-
Hệ số cực đại
max
K là đại lượng tính phụ thuộc vào số hộ tiêu thụ hiệu quả
hq
n và một loạt các đặc
trưng cho chế độ tiêu thụ điện năng của nhóm hộ tiêu thụ đó. Hệ số cực đại công suất tác dụng
max
K có
thể coi một cách gần đúng là hàm số của các hộ tiêu thụ hiệu quả
hq
n và hệ số trung bình
K
max
=f(K
sd
,n
hd
).
-
Trong tính toán thực tế quan hệ ),(
max sdhq
KnfK
=
được biểu diễn dưới dạng các đường cong
tính toán. Có thể xác định K
max
bằng các cách sau:
a.
Xác định bằng công thức:
sd
sd
hq
K
K
n
K
−
+=
1
5,1
1
max
TS. LÊ MINH PHƯƠNG
[CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN]
BÀIGIẢNG MÔN CUNG CẤP ĐIỆNPage13
b.
Tra bảng
c.
Xác định theo đường cong.
TS. LÊ MINH PHƯƠNG
[CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN]
BÀIGIẢNG MÔN CUNG CẤP ĐIỆNPage14
6. Hệ số nhu cầu K
nc
: Hệ số nhu cầu công suất tác dụng là tỷ số giữa công suất tác dụng tính toán
(trong điều kiện thiết kế) hoặc công suất tác dụng tiêu thụ (trong điều kiện vận hành) với công suất
tácdụng định mức (công suất đặt của nhóm hộ tiêu thụ )
max
KK
P
P
P
P
P
P
P
P
P
P
K
sd
tb
tt
dm
tb
tb
tb
dm
tt
dm
tt
nc
×=×=×== hay
đm
thut
nc
P
P
K
,
=
Tương tự hệ số nhu cầu đối với dòng điện phụ tải tính theo :
dd
tt
Inc
I
I
K =
,
hay
dd
tht
Inc
I
I
K
,
,
=
-
Giá trị hệ số nhu cầu của các nhóm hộ tiêu thụ khác nhau của nghành công nghiệp và các xí nghiệp
khác nhau thường xác định theo kinh nghiệm vận hành và khi thiết kế lấy từ sổ tay tra cứu từ các biểu
thức
max
KK
P
P
P
P
K
sd
tb
tb
dd
tt
nc
==
IIsd
dd
tt
Inc
KK
I
I
K
max,,,
==
7. Hệ số điền kín đồ thị phụ tải công suất tác dụng
dk
K là tỷ số giữa công suất trung bình với công
suất cực đại trong thời gian khảo sát :
max
P
P
K
tb
dk
=
-
Thời gian khảo sát lấy bằng thời gian của ca phụ tải lớn nhất. Nếu coi rằng
max
P thực chất là
tt
P thì
hệ số điền kín đồ thị phụ tải là một đại lương nghịch đảo của hệ số cực đại:
maxmax
1
KP
P
K
tb
dk
===
-
Hệ số điền kín của đồ thị phụ tải có quan hệ với đồ thị phụ tải của nhóm như hệ số cực đại. Tương
tự xác định được hệ số điền kín đồ thị phụ tải theo công suất phản kháng và theo dòng điện
Q
tb
Qdk
KQ
Q
K
max,max
,
1
==
I
tb
Idk
KI
I
K
max,max
,
1
==
-
Hệ số điền kín đồ thị phụ tải
IdkQdkdk
KKK
,,
,, Đóng vai trò quan trọng trong việc đánh giá đồ thị
phụ tải ngày và đêm và đồ thị phụ tải năm
8. Hệ số đồng thời K
đt
- hệ số đồng thời các trị số cực đại của phụ tải
dt
K : là tỷ số giữa công suất tác
dụng tính toán tổng tại nút khảo sát của hệ thống cung cấp điện với tổng các công suất tác dụng tính
toán cực đại của các nhóm hộ tiêu thụ riêng biệt nối vào nút đó:
∑
=
n
itt
tt
dt
p
P
K
1
,
; 1
≤
dt
K
-
Hệ số này cho ta biết các khả năng phụ tải cực đại của các nhóm thiết bị trong nút xảy ra cùng một
thời gian. Nếu xảy ra trong cùng một thời gian thì K
đt
=1,
TS. LÊ MINH PHƯƠNG
[CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN]
BÀIGIẢNG MÔN CUNG CẤP ĐIỆNPage15
-
Giá trị
dt
K thay đổi theo thời gian của năm, vì cực đại trong ngày thay đổi về trị số và theo thời
gian
-
Đối với phân xưởng:
∑
=
n
itt
pxtt
pxdt
p
P
K
1
,
,
,
-
-Đối với nhà máy
∑
=
n
pxtt
nmtt
nmdt
P
P
K
1
,
,
,
Trong đó :
pxdt
K
,
- Hệ số đồng thời của phụ tải phân xưởng
∑
n
itt
p
,
- Tổng phụ tải tính toán của n nhóm hộ tiêu thụ riêng biệt trong phân xưởng
pxtt
P
,
- Phụ tải tính toán tổng của phân xưởng
nmdt
K
,
- Hệ số đồng thời của nhà máy
∑
n
pxtt
P
1
,
- Tổng phụ tải tính toán của phân xưởng riêng biệt trong nhà máy
nmtt
P
,
- Phụ tải tính toán tổng của nhà máy
Khi thiết kế ta có thể lấy giá trị gần đúng
Đối với đường dây cao áp của mạng cung cấp nội bộ nhà máy: 0,185,0 ÷
=
dt
K
Đối với thanh cái của nhà máy, xí nghiệp hay thanh cái của trạm phân phối chính thì 0,19,0
÷
=
dt
K
Lưu ý: Phải lựa chọn
dt
K sao cho phụ tải tính toán tổng của nút đang xét không được nhỏ hơn phụ tải
trung bình nút đó
.
9. Số thiết bị hiệu quả n
hq
của nhóm thiết bị là số thiết bị quy đổi có công suất định mức, chế độ
làm việc như nhau và có tổng công suất tính toán bằng tổng công suất tiêu thụ của các thiết bị thực tế
trong nhóm.
- Giả thiết có một nhóm gồm n hộ tiêu thụ có công suất định mức và chế độ làm việc khác nhau. Ta
gọi
hq
n là số hộ tiêu thụ hiệu quả của nhóm đó, đó là một số quy đổi gồm
hq
n hộ tiêu thụ có công suất
định mức và chế độ làm việc như nhau, và có phụ tải tính toán bằng phụ tải tiêu thụ thực bởi n hộ tiêu
thụ trên (
ntbttntbhqtt
PP
__
= ). Số hộ tiêu thụ hiệu quả được xác định như sau :
∑
∑
=
=
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
=
n
i
dmi
n
i
dmi
hq
p
p
n
1
2
2
1
Nếu tất cả các thiết bị của nhóm đều có công suất định mức như nhau thì
nn
hq
=
TS. LÊ MINH PHƯƠNG
[CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN]
BÀIGIẢNG MÔN CUNG CẤP ĐIỆNPage16
III. XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI
1. CÔNG SUẤT TRUNG BÌNH CỦA NHÓM THIẾT BỊ
a. Nhóm thiết bị ba pha
- Công suất tác dụng trung bình của ca phụ tải lớn nhất
ca
P của nhóm thiết bị với cùng chế độ làm
việc được xác định bằng cách nhân công suất định mức tổng của nhóm hộ tiêu thụ làm việc
dm
P , đã quy
đổi về các hộ tiêu thụ có chế độ làm việc ngắn hạn lặp lại về chế độ làm việc dài hạn (a = 100%) với hệ
số sử dụng nhóm của chúng
dmsdca
PKP
=
-
Công suất phản kháng trung bình của ca phụ tải lớn nhất
ca
Q nhóm thiết bị với chế độ làm việc
giống nhau, được xác định như sau:
Bằng cách nhân công suất phản kháng định mức tổng của nhóm các hộ tiêu thụ làm việc
dm
Q đã
quy đổi về chế độ làm việc dài hạn (a=100%) với hệ số sử dụng nhóm :
dmsdca
QKQ
=
Bằng cách nhân công suất tác dụng trung bình
ca
P của nhóm với
ϕ
t
g
tương ứng với hệ số công
suất trung bình
ϕ
cos
của nhóm
ϕ
tgPQ
caca
=
(4-52)
Trong đó Ksd, cos
ϕ là hệ số sử dụng và hệ số công suất của nhóm
∑
∑
=
=
=
n
i
i
n
i
isdi
sd
p
pk
K
1
1
;
∑
∑
=
=
=
n
i
i
n
i
ii
p
p
1
1
cos
cos
ϕ
ϕ
Công suất phản kháng trung bình của nhóm tụ điện tĩnh được xác định:
2
__
)(
ll
tulltutb
U
U
QQ =
Trong đó:
tull
Q
_
- công suất theo lý lịch của nhóm tụ ứng với điện áp
ll
U
U - điện áp thực tế của lưới.
b. Nhóm thiết bị một pha: Công suất trung bình của nhóm thiết bị một pha gắn vào lưới 3 pha phân
bố không đều được xác định dựa trên phụ tải trung bình quy ước
*
tb
P của nhóm thiết bị một pha:
max__
*
3
phatbtb
PP =
max__
*
3
phatbtb
QQ =
Công suất trung bình của từng pha được tính giống như công suất định mức
∑
∑
∑
++=
ANdmANsdAACACdmACsdAABABdmABsdAtb
pkppkppkP
,_)(,_)(,_,
∑
∑
∑
++=
BNdmBNsdBBCBCdmBCsdBABABdmABsdBtb
pkppkppkP
,_)(,_)(,_,
∑
∑
∑
++=
CNdmCNsdCACACdmACsdCBCBCdmBCsdCtb
pkppkppkP
,_)(,_)(,_,
Trong đó
k
sd_AB
, k
sd_BC
, k
sd_AC
hệ số sử dụng các thiết bị gắn vào điện áp dây AB, BC, AC.
k
sd_AN
, k
sd_BN
, k
sd_AN
hệ số sử dụng các thiết bị gắn vào điện áp dây AN, BN, CN
TS. LÊ MINH PHƯƠNG
[CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN]
BÀIGIẢNG MÔN CUNG CẤP ĐIỆNPage17
c. Trường hợp ổng quát: Công suất trung bình tại nút có cả thiết bị ba pha và thiết bị một pha phân bố
không đều trên điện áp pha và điện áp dây được tính như sau:
∑
=
+=
n
i
tbitbtb
PPP
1
*
∑
=
+=
n
i
tbitbtb
QQQ
1
*
2. XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI ĐỈNH: đặc trưng cho phụ tải đỉnh thông thường là dòng điện
a. Một thiết bị: Dòng đỉnh nhọn của thiết bị chính là dòng khởi động của nó
TBdmmmmmkđ
IkII
_
=
=
b. Nhóm thiết bị: Dòng điện đỉnh của nhóm thiết bị điện hạ áp xác định bằng tổng số của dòng điện
khởi động lớn nhất trong các động cơ trong nhóm và dòng điện tính toán của các thiết bị điện còn lại
trong nhóm trừ dòng điện định mức của động cơ có dòng điện khởi động lớn nhất ở trên (có xét đến hệ
số sử dụng của nó ) :
)(
max,max,hom_ dmsdttkdnđn
IkIII
−
+
=
Trong đó
max,kd
I - dòng điện khởi động thiết bị điện có dòng khởi động lớn nhất trong nhóm.
max,đm
I - dòng điện định mức đã quy đổi về TĐ = 100% của động cơ có dòng điện khởi động lớn nhất
sd
k - hệ số sử dụng của động cơ có dòng khởi động lớn nhất
tt
I - dòng điện tính toán phụ tải của nhóm hộ tiêu thụ
dm
tt
tt
U
S
I
3
=
-
Với động cơ điện không đồng bộ roto lồng sóc và động cơ điện đồng bộ k
mm
=3:5
-
Với động cơ điện một chiều hoặc động cơ không đồng bộ roto dây quấn dòng điện khởi động lấy
không nhỏ hơn 2,5 lần dòng điện định mức.
-
Dòng điện đỉnh của máy biến áp lò điện và máy biến áp không nhỏ hơn 3 lần dòng điện định mức
(theo lý lịch máy tức là không quy đổi về TĐ = 100% )
3. XÁC ĐỊNH DÒNG ĐIỆN TÍNH TOÁN
a. Nếu là 1 thiết bị thì dòng điện tính toán đượcc tính bằng công thức
ϕ
cos3
dm
dm
dmtt
U
p
ii ==
b.
Nếu là nhóm thiết bị thì dòng điện tính toán dựoc tính bằng công thức
ϕ
cos33
luoi
tt
luoi
tt
tt
U
P
U
S
I ==
TS. LÊ MINH PHƯƠNG
[CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN]
BÀIGIẢNG MÔN CUNG CẤP ĐIỆNPage18
IV. CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN NHÀ MÁY CÔNG NGHIỆP
Trong thực tế có nhiều phương pháp tính toán phụ tải độ chính xác khác nhau như:
-
Theo công suất đặt và hệ số nhu cầu.
-
Theo công suất trung bình và độ lệch công suất tính toán với công suất trung bình.
-
Theo công suất trung bình và hệ số hình dáng.
-
Theo công suất trung bình và hệ số cực đại
-
Theo lượng tiêu thụ điện năng trên một đơn vị sản phẩm.
-
Theo lượng điện năng trên một dơn vị diện tích.
Việc lựa chọn phương pháp tính toán phụ thuộc vào độ chính xác cho phép cũng như dữ liệu cho trước.
Tuy nhiên phương pháp được coi là chính xác nhất là phương pháp dựa trên dữ liệu của từng thiết bị
riêng lẻ.
1. THEO SUẤT TIÊU HAO ĐIỆN NĂNG TRÊN MỘT ĐƠN VỊ SẢN PHẨM
- Đối với hộ có đồ thị phụ tải thực tế không thay đổi hoặc thay đổi ít phụ tải tính toán bằng phụ tải
trung bình và được xác định theo suất tiêu hao điện năng trên một đơn vị sản phẩm khi cho trước tổng
sản phẩm sản xuất trong một khoảng thời gian. Những thiết bị này thường là quạt gió, bơm, lò điện trở,
xi nghiệp giấy, xí nghiệp hóa ch
ất …hệ số đóng điện bằng 1 còn hệ số phụ tải thay đổi ít:
ca
ca
catt
T
aM
PP ==
Trong đó :
a - suất tiêu hao điện năng trên một đơn vị sản phẩm tính bằng kWh (tài liệu tra cứu)
ca
M - số lượng sản phẩm sản suất trong một ca
ca
T - thời gian làm việc của ca mang tải lớn nhất.
-
Khi số liệu ban đầu cho số lượng sản phẩm hàng năm của phân xưởng hoặc xí nghiệp thì
max
T
Ma
PP
catt
==
Trong đó :
a - suất tiêu hao điện năng trên một đơn vị sản phẩm tính bằng kWh (tài liệu tra cứu)
M
- số lượng sản phẩm sản suất trong một năm
max
T - thời gian sử dụng công suất lớn nhất hàng năm.
2. THEO SUẤT PHỤ TẢI TRÊN MỘT ĐƠN VỊ DIỆN TÍCH.
- Với những phân xưởng sản xuất có nhiều thiết bị phân bố tương đối đồng đều như phân xưởng
may, dệt … ta có thể xác định phụ tải tính toán như sau :
FpP
tt 0
=
Trong đó
F - diện tích bố trí nhóm hộ tiêu thụ ,
2
m
0
p - công suất tính toán trên một
2
m diện tích sản xuất (tương tự như
0
S )
2
/ mkW
-
Nhận xét: Suất phụ tải tính toán
0
p phụ thuộc vào dạng sản xuất và được phân tích theo số lượng
thống kê. Phương pháp này là phương pháp gần đúng và chủ yếu dựa vào kinh nghiệm
TS. LÊ MINH PHƯƠNG
[CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN]
BÀIGIẢNG MÔN CUNG CẤP ĐIỆNPage19
3. THEO CÔNG SUẤT ĐẶT VÀ HỆ SỐ NHU CẦU P
đm
, K
nc
- Phụ tải tính toán của nhóm hộ tiêu thụ cùng chế độ làm việc được tính theo công suất đặt (
đm
P ) và
hệ số nhu cầu (
nc
K )biểu thức :
dmnctt
PKP
=
ϕ
tgPQ
tttt
=
ϕ
cos
22
tt
tttttt
P
QPS
=+=
Trong đó
nc
K - hệ số nhu cầu của nhóm hộ tiêu thụ đặc trưng lấy trong các tài liệu tra cứu ;
ϕ
t
g
- tương ứng với
ϕ
cos đặc trưng của nhóm hộ tiêu thụ cho trong các tài liệu tra cứu
Giá trị
nc
K - phụ thuộc vào giá trị
sd
K - lấy theo bảng dưới đây ứng với 8,0=
d
K
P
dm
– Công suất đặt đã biết trước của phân xưởng hay nhóm thiết bị.
K
sd
0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9
K
nc
0.5 0.6 0.65-0.7 0.75-0.8 0.85-0.9 0.92-0.95
-
Phụ tải tính toán ở điểm nút của hệ thống cung cấp điện (phân xưởng, nhà máy, xí nghiệp ) được
xác định bằng tổng phụ tải tính toán của các nhóm hộ tiêu thụ nối vào nút này có kể đến hệ số đồng
thời, nghĩa là tính theo biểu thức sau :
2
1
2
1
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
+
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
=
∑∑
n
tt
n
ttdttt
QPKS
Trong đó
∑
n
tt
P
1
- tổng phụ tải tác dụng tính toán của các nhóm hộ tiêu thụ, xác định theo công thức
∑
n
tt
Q
1
- tổng phụ tải phản kháng tính toán của các nhóm hộ tiêu thụ , xác định theo công thức
dt
K - hệ số đồng thời.
-
Hệ số nhu cầu ứng với nhóm thiết có cùng chế độ làm việc
nc
K không đổi và bằng
sd
K khi số thiết
bị khá lớn ( 1
max
=K )
-
Trị số
nc
K chỉ chính xác khi lựa chọn tiết diện dây dẫn (nhỏ hơn 25mm
2
). Nên đối với dây dẫn có
tiết diện lớn hơn thì nếu dùng trị số này
tt
P sẽ lớn hơn công suất tính toán thực tế.
-
Nhận xét: Xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu là một phương pháp gần
đúng sơ lược để đánh giá phụ tải tính toán vì vậy chỉ có thể dùng để tính toán sơ bộ phụ tải ở các điểm
nút có nhiều hộ tiêu thụ nối vào hệ thống cung cấp điện của một phân xưởng, một toà nhà hoặc một nhà
máy
TS. LÊ MINH PHƯƠNG
[CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN]
BÀIGIẢNG MÔN CUNG CẤP ĐIỆNPage20
4. THEO CÔNG SUẤT TRUNG BÌNH VÀ HỆ SỐ HÌNH DÁNG
- Phụ tải của nhóm thiết bị được coi là công suất trung bình bình phương và xác định theo công suất
trung bình và hệ số hình dáng đồ thị phụ tải
hd
K dùng cho nhóm thiết bị có đồ thị phụ tải thay đổi đột
xuất, dao động với tần số cao.
tbcahdtt
PKP
=
tbcahdqtt
QKQ
=
hoặc
ϕ
tgPQ
tttt
=
22
tttttt
QPS +=
-
Theo phương pháp này phụ tải tính toán được coi là bằng phụ tải trung bình bình phương, tức là
tbbptt
PP = ;
tbbptt
QQ =
-
Nhận xét: Nói chung giả thiết phụ tải tính toán bằng phụ tải trung bình bình phương là không chính
xác , tuy nhiên trong một số trường hợp phụ tải trung bình bình phương có thể sử dụng như phụ tải tính
toán , chẳng hạn đối với các nhóm hộ tiêu thụ với chế độ làm việc lặp lại ngắn hạn.
5. THEO CÔNG SUẤT TRUNG BÌNH VÀ HỆ SỐ CỰC ĐẠI P
tb
, K
max
-
Phương pháp này gọi là phương pháp sắp xếp biểu đồ phụ tải hay là phương pháp xác định phụ tải
tính toán theo số thiết bị hiệu quả, Theo phương pháp này phụ tải tính toán là phụ tải trung bình cực đại
nửa giờ.
-
Phụ tải tác dụng tính toán của nhóm hộ tiêu thụ có đồ thị phụ tải biến đổi (ở tất cả các bậc của lưới
cung cấp và phân phối, kể cả máy biến biến áp và náy biến đổi) được xác định theo công suất trung
bình và hệ số cực đại như sau.
a. Khi các thiết bị là 3 pha.
Khi n≤3 thì
∑
=
n
idmtt
pP
1
,
và
idd
n
idm
n
idmtt
tgpqQ
,
1
,
1
,
ϕ
∑∑
==
Trong đó
p
dmi
– công suất định mức của từng thiết bị (đã quy đổi)
cos
ϕ
I
- hệ số công suất của từng thiết bị.
Khi số thiết bị trong nhóm n>3 và n
hq
<4 ta có:
ipt
n
idmtt
kpP
,
1
,
∑
=
iptidm
n
idmiQpt
n
idmtt
ktgpkqQ
,,
1
,,,
1
,
ϕ
∑∑
==
Trong đó
n- số hộ tiêu thụ thực tế trong nhóm
ipt
k
,
- hệ số phụ tải theo công suất tác dụng của hộ tiêu thụ thứ i
Khi không có các thông tin về
pt
k và
dm
ϕ
cos có thể lấy giá trị trung bình của chúng như sau :
-
Đối với hộ tiêu thụ có chế độ làm việc lâu dài lấy giá trị 9,0
=
pt
k và 8,0cos
=
dm
ϕ
-
Đối với hộ tiêu thụ có chế độ làm việc ngắn hạn lặp lại lấy 75,0
=
pt
k và 7,0cos
=
dm
ϕ
Khi số thiết bị trong nhóm n>3 và n
hq 2004
≤
≤
hq
n
dmsdtbtt
PKKPKP
maxmax
=
=
TS. LÊ MINH PHƯƠNG
[CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN]
BÀIGIẢNG MÔN CUNG CẤP ĐIỆNPage21
Trong đó:
)(
max hq
nfK = - hệ số cực đại được xác định theo
hq
n và
sd
K theo đường cong hay theo công
thức:
sd
sd
hq
M
K
K
n
K
−
+=
1
5,1
1
tb
P - Công suất tác dụng trung bình của nhóm thiết bị trong ca có phụ tải lớn nhất
sd
K - hệ số sử dụng của nhóm thiết bị.
đm
P – công suất đặt hay công suất định mức của nhóm thiết bị đã quy đổi về chế độ làm việc
dài hạn (a=100%)
Khi 10
≤
hq
n
tbtt
QQ 1,1
=
Khi 10
>
hq
n
tbtt
=
Trong đó
tb
Q - công suất phản kháng trung bình của nhóm thiết bị trong ca mang tải lớn nhất.
tbsdđmtbtbtb
tgKPtgPQ
ϕ
ϕ
==
tb
tg
ϕ
- tang trung bình của nhóm
Nếu số thiết bị hiệu quả của nhóm n
hq
>200 thì P
tt
=P
tb
22
tttttt
QPS +=
đm
tttt
đm
tt
tt
U
QP
U
S
I
33
22
+
==
b. Nếu thiết bị là 1 pha:
Phụ tải tính toán của nhóm thiết bị một pha phân bố đều trên lưới 3 pha có cùng chế độ làm
việc được tính như thiết bị ba pha.
-
Số thiết bị hiệu quả của nhóm thiết bị một pha có thể tính đơn giản như sau:
max_
1
3
2
đm
n
i
đmi
hq
p
p
n
∑
=
=
Trong đó:
max_đm
p - công suất định mức của thiết bị một pha lớn nhất
∑
=
n
i
đmi
p
1
- tổng công suất của n thiết bị một pha của nhóm.
Phụ tải tính toán của nhóm thiết bị một pha (n>3) phân bố không đều trên lưới 3 pha có
chế độ làm việc khác nhau được tính thông qua phụ tải tính toán quy ước
*
tt
P
-
Số thiết bị hiệu quả của nhóm thiết bị một pha có thể tính đơn giản như sau:
max_
1
3
2
đm
n
i
đmi
hq
p
p
n
∑
=
=
max
**
KPP
tbtt
=
TS. LÊ MINH PHƯƠNG
[CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN]
BÀIGIẢNG MÔN CUNG CẤP ĐIỆNPage22
Khi 10
≤
hq
n
**
1,1
tbtt
QQ =
Khi 10>
hq
n
**
tbtt
QQ =
max__
*
3
phatbtb
PP =
max__
*
3
phatbtb
QQ =
∑
∑
∑
++=
ANdmANsdAACACdmACsdAABABdmABsdAtb
pkppkppkP
,_)(,_)(,_,
∑
∑
∑
++=
BNdmBNsdBBCBCdmBCsdBABABdmABsdBtb
pkppkppkP
,_)(,_)(,_,
∑
∑
∑
++=
CNdmCNsdCACACdmACsdCBCBCdmBCsdCtb
pkppkppkP
,_)(,_)(,_,
Phụ tải tính toán của nhóm thiết bị một pha phân bố không đều trên lưới 3 pha có đồ thị phụ tải
không đổi
**
tbtt
PP =
**
tbtt
QQ =
TS. LÊ MINH PHƯƠNG
[CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN]
BÀIGIẢNG MÔN CUNG CẤP ĐIỆNPage23
V. XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN TẠI CÁC NÚT CỦA HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN
.
-
Thiết kế cung cấp điện cho các xí nghiệp gồm hai giai đoạn: giai đoạn thiết kế sơ bộ và giai đoạn
thiết kế thi công. Trong giai đoạn đoạn thiết kế sơ bộ ta chỉ cần tính sơ bộ gần đúng phụ tải điện dựa
trên cơ sở tổng công suất đặt của các thiết bị trong toàn phân xưởng hay toàn nhà máy. Ở giai đo
ạn
thiết kế thi công ta tiến hành tính toán chính xác phụ tải điện tại các nút trong hệ thống. Xác định phụ
tải từ bậc thấp lên bậc cao của hệ thống.
-
Phụ tải tính toán tại các nút riêng biệt của hệ thống cung cấp điện gồm các thiết bị khác nhau (động
cơ điện có chế độ làm việc dài hạn, làm việc ngắn hạn lặp lại và làm việc ngắn hạn của dòng điện ba
pha và một pha, điện áp đến 1000V và cao hơn) các hộ tiêu thụ chiếu sáng, được tiến hành theo công
suất trung bình và hệ số cực đại.
-
Phải xem xét tải hạ áp và tải cao áp riêng biệt. Ta phải tính toán phụ tải từ dưới lên trên:
1.
Xác định phụ tải tính toán của từng thiết bị điện áp dưới 1kV ta có thể coi là công suất định mức
của thiết bị này (nếu thiết bị làm việc ở chế độ ngắn mạch lặp lại thì phải quy đổi về chế độ làm việc
dài hạn). Theo giá trị tải này ta tính dòng điện tính toán đồng thời lựa chọn dây dẫn cũng như thiết bị
bả
o vệ cho từng thiết bị:
đm
p ,
đm
i
TS. LÊ MINH PHƯƠNG
[CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN]
BÀIGIẢNG MÔN CUNG CẤP ĐIỆNPage24
2.
Phụ tải tính toán
2tt
P của một nhóm thiết bị động lực xác định theo một trong các phương pháp đã
trình bày ở trên có tính đến phụ tải chiếu sáng, phụ tải sinh hoạt và thiết bị bù công suất phản kháng lắp
đặt trên thanh cái (nếu có)
2
2222
2
2222
)()(
bushcsttshcstttt
QQQQPPPS −+++++=
Trong đó
2tt
P ,
2cs
P ,
2sh
P - công suất tác dụng tính toán của tải động lực, tải chiếu sáng và tải sinh hoạt.
2tt
Q ,
2cs
Q ,
2sh
Q ,
2bu
Q - Công suất phản kháng tính toán của tải động lực, tải chiếu sang, tải sinh
hoạt và thiết bị bù công suất phản kháng
-
Theo công suất
2tt
S ta xác định dòng điện tính toán đồng thời lựa chọn dây dẫn cũng như thiết bị
bảo vệ.
-
Trong phần này phải xác định công suất trung bình của nhóm thiết bị động lực
nhómtb
P
_
,
nhómtb
Q
_
hệ
số công suất trung bình
nhómtb _
cos
ϕ
, hệ số sử dụng trung bình nhóm
nhómsd
K
_
, hệ số cực đại
nhóm
K
max_
.
Sau đó xác định công suất tác dụng tính toán
2tt
P
3.
Phụ tải tính toán của thanh cái phía hạ áp của MBA lực được tính bằng tổng cống suất tính toán của
các nhánh trước. Phụ tải này gồm các thiết bị công suất lớn, các tủ phân phối cấp cho các tủ động lực
hay nhóm thiết bị.
∑∑∑∑
====
+++=
m
j
r
z
zcs
l
i
ishjcs
n
k
ktttt
PPPPP
11
3
1
22
1
23
∑∑∑∑∑
====
−−+++=
m
j
bubu
r
z
zcs
l
i
ishjcs
n
k
ktttt
QQQQQQQ
1
32
1
3
1
22
1
23
2
32222
2
2223
)()(
bubushcsttshcstttt
QQQQQPPPS −−+++++=
∑∑∑∑∑∑∑
Nếu tính đến hệ số đồng thời
∑∑∑∑
====
+++=
m
j
r
z
zcs
l
i
ishjcs
n
k
kttđttt
PPPPKP
11
3
1
22
1
23
∑∑∑∑∑
====
−−+++=
m
j
bubu
r
z
zcs
l
i
ishjcs
n
k
kttđttt
QQQQQQKQ
1
32
1
3
1
22
1
23
2
32222
2
2223
)()(
bubushcsttđtshcsttđttt
QQQQQKPPPKS −−+++++=
∑∑∑∑∑∑∑
-
Theo giá trị tải này ta tính dòng điện tính toán đồng thời lựa chọn dây dẫn cũng như thiết bị bảo vệ
và lựa chọn số lượng và công suất MBA lực.
4.
Phụ tải tính toán phía cao áp của MBA lực 6-22kV của trạm biến áp
2
3
2
34
)()(
TttTtttt
QQPPS Δ++Δ+=
Trong đó
3tb
P ,
3tb
Q công suất tác dụng và công suất phản kháng trung bình của phía hạ áp MBA lực.
T
PΔ
,
T
QΔ
tổn hao công suất tác dụng và công suất phản kháng của MBA (Tra cứu trong các
bảng -trong trường hợp không rõ dạng MBA thì có thể tính các giá trị này như sau:
3
02.0
ttT
SP
×
=
Δ ,
3
1,0
ttT
SQ ×=Δ , )
-
Theo giá trị
4tt
S lựa chọn tiết diện dây dẫn cấp nguồn cho trạm biến áp, thiết bị bảo vệ tuyến này.
TS. LÊ MINH PHƯƠNG
[CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN]
BÀIGIẢNG MÔN CUNG CẤP ĐIỆNPage25
5.
Xác định phụ tải tính toán trên thanh cái trạm phân phối chính. Phụ tải tính toán này bao gồm phụ
tải các trạm biến áp phân xưởng và các thiết bị làm việc với điện áp cao thế. Để lựa chọn tiết diện thanh
cái và tuyến dây nguồn, thiết bị bảo vệ ở trạm hạ áp chính ta xác định phụ tải của từng phân đoạn.
Công suất tính toán này được xác định theo công suất phản kháng và công suất tác dụng củ
a các phân
xưởng, có tính đến công suất của phụ tải cao áp, phụ tải chiếu sang nhà máy và các thiết bị bù công
suất phản kháng
buttdttt
PPKP Δ+×=
∑
)(
45 545
)(
buttdttt
QQKQ −×=
∑
2
5
2
55
tttttt
QPS +=
Trong đó :
dt
K - Hệ số đồng thời
∑
5ttC
P ,
∑
5ttC
Q - Tổng công suất tác dụng và phản kháng tính toán của các thiết bị cao áp được
cấp nguồn thừ thanh cái của trạm hạ áp chính.
bu
PΔ - Tổn hao công suất trong thiết bị bù cao áp.
5bu
Q - Công suất phản kháng của thiết bị bù cao áp.
Theo giá trị
5tt
S lựa chọn tiết diện dây dẫn cho thiết bị bảo vệ đường dây nguồn.
6.
Công suất tính toán trên thanh cái trạm hạ áp chính xác định theo công suất tính toán cúa các đường
truyền tải có tính đến hệ số đồng thời
∑
=
56 ttđttt
PKP ;
6_66
)(
bùttđttt
QQKQ −=
∑
2
6
2
66
tttttt
QPS +=
-
Theo giá trị
6tt
S lựa chọn số lượng máy và công suất máy biến áp trạm hạ áp chính và thiết bị
bảo vệ trạm hạ áp chính.
7.
Lựa chọn tiết diện đường dây cấp nguồn cho trạm hạ áp chính được dựa trên công suất tính toán
7tt
S
2
6
2
67
)()(
TCttTCtttt
QQPPS Δ++Δ+=
Trong đó
TC
PΔ ,
TC
Q
Δ
- tổn hao công suất tác dụng và phản kháng trong MBA trạm hạ áp chính.
