Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software
For evaluation only.

Tuyên bố bản quyền:
Là tài liệu hỗ trợ học tập nghiêm cấm tất cả các hình thức kinh doanh
===============================================================

BÀI 1: KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN
1.1. Nguồn năng lượng tự nhiên và đặc điểm của năng lượng điện.
1. Nguồn năng lượng tự nhiên.
- Nguồn năng lượng tự nhiên được hiểu là năng lượng và nhiên liệu sơ
cấp, nó đặc trưng cho tiềm năng của đất nước. Hệ thống năng lượng sơ cấp
này bao gồm:
+ Các mỏ than dầu khí
+ Các hệ thống thuỷ năng như sơng hồ, thác, suối, biển
+ Các hệ thống năng lượng khác như năng lương gió, năng lượng mặt
trời, năng lượng địa nhiệt.
2. Đặc điểm của năng lượng điên.
- Điện năng là một dạng năng lượng có nhiều ưu điểm như: Dễ dàng chuyển
thành các dạng năng lượng khác ( nhiệt, cơ, hoá) dễ chuyển tải và phân phối.
Chính vì vậy điện năng được dùng rộng rãi trong mọi lĩnh vực sinh hoạt của
con người.
- Điện năng nói chung khơng tích luỹ được, trừ một vài trường hợp cá
biệt và công suất nhỏ như pin, ac quy, vì vậy giữa sản xuất và tiêu thụ điện
năng phải luôn luôn đảm bảo cân bằng.
- Điện năng là nguồn năng lượng chính của ngành cơng nghiệp là điều
kiện quan trọng phát triển các đô thị và khu dân cư…do đó khi lập kế hoạch
phát triển kinh tế xã hội, kế hoạch phát triển điện năng phải đi trước một
bước, nhằm thoả mãn nhu cầu điện năng.
1.2. Nhà máy điện :
1.Nhà máy nhiệt điện:

Đây là dạng nguồn điện kinh điển nhưng đến nay vẫn chiếm tỷ lệ quan
trọng trong tổng công suất của hệ thống điện .

Cám ơn thầy Nguyễn Văn Tiến




Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software
For evaluation only.

Tuyên bố bản quyền:
Là tài liệu hỗ trợ học tập nghiêm cấm tất cả các hình thức kinh doanh
===============================================================

Quá trình biến đổi năng lượng trong nhà máy nhiệt điện xảy ra như sau :
- Nhiệt năng ( của than ) -> cơ năng ( tua pin ) -> điện năng ( máy phát
điện) => nhà máy nhiệt điện chạy than.
- Nhiệt năng ( của khí gas ) -> cơ năng ( tua pin khí ) -> điện năng ( máy
phát điện ) => nhà máy nhiệt điện chạy khí.
-Nhiệt năng ( của dầu ) -> cơ năng (động cơ điezen ) -> điện năng ( máy
phát điện ) => nhà máy nhiệt điện điezen.
Hiện nay ở miền bắc nước ta do có mỏ than lớn nên đã xây dựng các nhà
máy nhiệt điện chạy than lớn như Nhiệt điện Phả Lại 1 ( 400 MW ) Phả Lại
2 (600 MW) ng Bí ( 300 MW ) và một số nhà máy nhiệt điện khác.
Ở miền nam, do có nguồn khí khai thác từ các mỏ dầu nên đã xây dựng
một số nhà máy nhiệt điện chạy khí lớn như Phú Mĩ ( 900MW ) Phú Mĩ 2,1
và 2,2 ( gần 600 MW ) do có nguồn khí lớn nên dự kiến xây thêm một số
nhà máy nhiệt điện chạy khí ở khu vực này.
Nhà máy nhiệt điện điezen có cơng suất nhỏ ( khoảng hàng trăm KW )

thường được dùng làm nguồn dự phòng, hoặc làm nguồn điện cho những
vùng chưa có điện lưới quốc gia.
2. Nhà máy thuỷ điện ( TĐ )
Nước ta có nguồn thuỷ năng phong phú vì vậy thuỷ điện cũng được khai
thác từ rất sớm.
Quá trình biến đổi năng lượng trong nhà máy TĐ xảy ra như sau:
Thuỷ năng ( của cột nước ) -> cơ năng ( tua bin nước ) -> điện năng (
máy phát điện ) => nhà máy TĐ.
Nhà máy TĐ được phân bố đều trên cả nước ta.
Ở miền bắc có nhà máy TĐ Hồ Bình ( 1920 MW ), nhà máy TĐ Thác
Bà ( 108 MW ). Ở miền trung có nhà máy TĐ Ya Ly ( 700 MW ). Ở miền

Cám ơn thầy Nguyễn Văn Tiến




Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software
For evaluation only.

Tuyên bố bản quyền:
Là tài liệu hỗ trợ học tập nghiêm cấm tất cả các hình thức kinh doanh
===============================================================

nam có nhà máy TĐ Trị An ( 400 MW ). Ngoài ra cịn có một số nhà máy
TĐ khác có cơng suất nhỏ hơn như TĐ Vĩnh Sơn, TĐ Sông Hinh, TĐ Đa
Nhim.Trong tương lai nước ta sẽ xây thêm một số nhà máy TĐ lớn như TĐ
Sơn La, TĐ Sông Gâm ở miền bắc, TĐ Bản Mai ở miền trung. Thuỷ điện
nhỏ được khuyến khích phát triển ở miền bắc và miền trung.
Nhìn trung giá thành điện năng do nhà máy TĐ sản xuất ra tương đối rẻ,

hơn nữa công trình thuỷ điện thường kết hợp với tưới tiêu, chống lũ, giao
thông, nuôi cá , v.v…nên đưa lại nhiều lợi ích. Vì vậy khi lập kế hoạch phát
triển nguồn điện người ta thường ưu tiên phát triển thuỷ điện. Tuy nhiên
giữa thuỷ điện và nhiệt điện phải có tỷ lệ hợp lý thì hệ thống điện quốc gia
mới có thể vận hành an toàn và kinh tế. Vấn đề này được giải quyết khi lập
tổng sơ đồ phát triển hệ thống điện quốc gia. 3. Nhà máy điện nguyên tử
(ĐNT )
Mặc dầu ĐNT đã được phát triển ở nhiều nước trên thế giới nhưng người
ta lo ngại đến vấn đề an tồn và ơ nhiễm phóng xạ, vì vậy vấn đề xây dựng
nhà máy ĐNT chỉ được xem xét khi các nguồn điện khác đã được khai thác
hết.
Ở nước ta hiện nay chỉ mới tiến hành nghiên cứu khả năng xây dựng
ĐNT từ năm 2010 trở đi.
3. Nhà máy điện nguyờn t
*. Đặc điểm: Là quá trình sản xuất điện năng từ nhiệt năng do phản ứng hạt
nhân tạo ra.
*. Nguyên lý hoạt động: Nhiệt năng do phản ứng hạt nhân tạo ra sẽ biến
thành cơ năng và từ cơ năng biến thành điện năng.
*. Ưu, nhược điểm:
- Ưu điểm:
+ Khả năng làm việc độc lập.
+ Tốn ít nhiên liệu.
Cỏm ơn thầy Nguyễn Văn Tiến




Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software
For evaluation only.


Tuyên bố bản quyền:
Là tài liệu hỗ trợ học tập nghiêm cấm tất cả các hình thức kinh doanh
===============================================================

+ VËn hành linh hoạt, hiệu suất.
+ Không thải khí ra ngoài khí quyển.
- Nhược điểm:
+ Vốn xây dựng lớn.
+ Nguy hiểm cho người và thiết bị do phóng xạ.
*. Nhận xét:
Điện năng là một dạng năng lượng đặc biệt không dự trữ được ( Việc sản
xuất luôn đồng hành cùng với tiêu thụ). Hiện nay trên thế giới nói chung và
Việt Nam nói riêng, việc sản xuất điện năng là rất phong phú, ngoài các nhà
máy như nhiệt điện (Uông bí) thuỷ điện ( Sơn la), điện nguyên tử, ta còn sử
dụng năng lượng gió, mặt trời để sản xuất nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng
cao của người tiêu dùng.
1.3. Mạng lưới điện :
Tập hợp các bộ phận của hệ thống điện ( HTĐ ) gồm các đường dây tải
điện và các trạm biến áp gọi là lưới điện.
1. Lưới hệ thống:
Lưới hệ thống bao gồm các đường dây tải điện và các trạm biến áp khu
vực, nối liền các nhà máy điện tạo thành HTĐ, có các đặc điểm :
- Lưới điện có nhiều mạch vịng kín ( hình1.2 ) để khi cắt điện bảo quản
đường dây hoặc sự cố 1 đến 2 đường dây vẫn đảm bảo liên lạc hệ thống .
- Vận hành kín để đảm bảo liên lạc thường xuyên và chắc chắn giữa các
nhà máy điện với nhau và với phụ tải .
- Điện áp từ 110KV đến 500KV .
- Lưới được thực hiện chủ yếu bằng các đường dây trên không .
- Phải bảo quản định kỳ hàng năm
Khi tính tốn chế độ làm việc lưới hệ thống có thể vươn tới các trạm

trung gian .
2. Lưới truyền tải :

Cám ơn thầy Nguyễn Văn Tiến




Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software
For evaluation only.

Tuyên bố bản quyền:
Là tài liệu hỗ trợ học tập nghiêm cấm tất cả các hình thức kinh doanh
===============================================================

Lưới truyền tải làm nhiệm vụ tải điện từ các trạm khu vực đến các trạm
trung gian ( TTG ) các loại sơ đồ truyền tải trên hình 1.3
Các đặc điểm của lưới truyền tải :
- Sơ đồ kín có dự phịng : Hai lộ song song từ cùng 1 TKV ( hình 1.3 a
) , hai lộ từ 2 TKV khác nhau ( hình 1.3 b ) , 1 lộ nhưng có dự phịng ở lưới
phân phối ( hình 1.3 c ) . Vận hành hở vì lý do hạn chế dịng ngắn mạch , có
thiết bị tự đóng nguồn dự trữ khi sự cố
- Điện áp 35,110,220KV .
- Thực hiện bằng đường dây trên khơng là chính , trong các trường hợp
khơng thể làm đường dây trên khơng thì dùng cáp ngầm .
- Phải bảo quản định kỳ hàng năm .
- Lưới 110KV trở lên trung tính MBA nối đất trực tiếp .
3. Lưới phân phối :
Lưới phân phối làm nhiệm vụ phân phối điện năng từ các trạm trung gian
( hoặc TKV hoặc thanh cái nhà máy điện ) cho phụ tải

Đặc điểm chung :
+ Lưới điện phân phối gồm 2 phần :
- Lưới phân phối trung áp có điện áp 6,10,15,22KV phân phối điện cho
các trạm phân phối trung áp / hạ áp và các phụ tải trung áp .
- Lưới hạ áp cung cấp điện cho các phụ tải hạ áp 380/220V .
Các động cơ có cơng suất lớn và lò điện dùng trực tiếp điện áp 6-10KV
còn tuyệt đại bộ phận phụ tải dùng 0,4KV .
+ Ngoài các sự cố gây mất điện trên lưới phân phối cịn có u cầu mất
điện kế hoạch khá dài để bảo quản , cải tạo và để đóng trạm mới .
+ Lưới phân phối có nhiệm vụ chính trong việc đảm bảo chất lượng phục
vụ tải ( bao gồm chất lượng điện áp và độ tin cậy cung cấp điện ).

Cám ơn thầy Nguyễn Văn Tiến




Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software
For evaluation only.

Tuyên bố bản quyền:
Là tài liệu hỗ trợ học tập nghiêm cấm tất cả các hình thức kinh doanh
===============================================================

+ Lưới phân phối có cấu trúc kín nhưng vận hành hở ( lưới phân phối
K/H ).Khi sự cố phần lưới phân phối sau máy cắt gần điểm sự cố nhất về
phía nguồn bị cắt điện,sau khi cô lập đoạn lưới sự cố,phần lưới tốt cịn lại sẽ
được đóng điện để tiếp tục vận hành.Chỉ có đoạn lưới sự cố bị mất điện cho
đến khi sửa chữa xong.Phụ tải đặc biệt cần độ tin cậy cao được dự phòng
riêng bằng đường dây trung áp hay hạ áp.

+ Phụ tải của lưới phân phối có độ đồng thời thấp.
Hai phương pháp phân phối điện trung áp và nối đất trung tính cuộn
trung áp của MBA nguồn (cao áp / trung áp).
- Phương pháp lưới điện 3 dây pha (3P): phương pháp này được sử
dụng ở Châu âu, Liên Xô cũ và Nhật Bản….Theo phương pháp này cuộn
trung áp của MBA nguồn cao áp /trung áp đấu sao và trung tính nối đất qua
tổng trở Z (hình 1.4a) khơng có dây trung tính đi theo lưới điện .Phụ tải hạ
áp được cấp điện qua MBA phân phối qua 3 pha và 1 pha đấu vào 2 pha
trung áp (hình 1.4a)
- Phương pháp lưới điện 4 dây (3 dây pha và dây trung tính 3P-TT):
Phương pháp này được dùng ở Mĩ, Canada, Úc ….Theo phương pháp này
trung tính của cuộn trung áp của MBA nguồn cao áp/trung áp nối đất trực
tiếp và có dây trung tính đi theo lưới điện tạo thành lưới điện 4 dây(hình
1.4b),cứ khoảng 300m được nối đất lặp lại 1 lần.Phụ tải hạ áp được cấp điện
qua MBA phân phối 1 pha đấu vào 1 dây pha và dây trung tính trung áp.
1.4.Hộ tiêu thụ điện :
Hộ tiêu thụ là bộ phận quan trọng của hệ thống cung cấp điện.Tuỳ theo
mức độ quan trọng mà hộ tiêu thụ được chia thành 3 loại :
1.Hộ loại 1 :là hộ tiêu thụ mà khi bị ngừng cung cấp điện sẽ dẫn đến
nguy hiểm tới tính mạng con nguời,gây thiệt hại lớn về kinh tế (hư hỏn máy

Cám ơn thầy Nguyễn Văn Tiến




Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software
For evaluation only.

Tuyên bố bản quyền:

Là tài liệu hỗ trợ học tập nghiêm cấm tất cả các hình thức kinh doanh
===============================================================

móc,thiết bị,gây ra hàng loạt phế phẩm), ảnh hưởng lớn đến chính trị quốc
phịng….
Có thể lấy ví dụ hộ loại 1:nhà máy hố chất,sân bay,bến cảng,văn phịng
Chính Phủ,Quốc Hội,phịng mổ của bệnh viện,lị luyện thép,hệ thống ra đa
qn sự,trung tâm máy tính ….
Đối với họ loại 1,phải được cung cấp ít nhất 2 nguồn điện độc lập,hoặc
phải có nguồn dự phịng
2.Hộ loại 2 :là hộ tiêu thụ mà khi bị ngừng cung cấp điện sẽ gây ra thiệt
hại về kinh tế như hỏng một bộ phận máy móc thiết bị gây ra phế phẩm
ngưng trệ sản xuất.Ví dụ về hộ loại 2 :nhà máy cơ khí,nhà máy thực
phẩm,khách sạn lớn,trạm bơm tưới tiêu….
Cung cấp điện cho hộ loại 2 thường có thêm nguồn dự phòng.Vấn đề ở
đây là phải so sánh giữa vốn đầu tư cho nguồn dự phòng và hiệu quả kinh tế
đưa lại do không bị ngừng cung cấp điện .
3.Hộ loại 3:là những hộ tiêu thụ điện còn lại như khu dân cư,truờng
học,phân xưởng phụ, nhà kho của các nhà máy….Đối với hộ loại 3 cho phép
mất điện trong thời gian ngắn để khắc phục sửa chữa các sự cố.Thông
thường hộ loại 3 được cung cấp điện từ một nguồn.
Trong thực tế việc phân loại hộ tiêu thụ không hồn tồn cứng nhắc mà
cịn tuỳ thuộc vào tầm quan trọng của hộ tiêu thụ được xét với các hộ tiêu
thụ còn lại.Mặt khác trong một nhà máy,một cơ sở sản xuất dịch vụ,khu dân
cư…có nhiều loại hộ nằm xen kẽ nhau.Vì vậy hệ thống điện phải được
nghiên cứu kĩ lưỡng, đảm bảo việc cung cấp điện an toàn và tin cậy ,linh
hoạt.
1.5.Trung tâm điều độ hệ thống điện :
Điều độ hệ thống điện được chia làm 3 cấp


Cám ơn thầy Nguyễn Văn Tiến




Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software
For evaluation only.

Tuyên bố bản quyền:
Là tài liệu hỗ trợ học tập nghiêm cấm tất cả các hình thức kinh doanh
===============================================================

- Điều độ trung ương (Ao).
- Điều độ địa phương : điều độ các nhà máy điện , điều độ các chạm
khu vực , điều độ các công ty điện.
- Điều độ các cơ sở điện
1.6.Những yêu cầu và nội dung chủ yếu khi thiết kế hệ thống cung
cấp điện :
* Những yêu cầu:
Khi vạch ra những phương án cung cấp điện cần đề cập tới các vấn đề
chính sau
- Xác định vị trí và khả năng cung cấp điện của các điểm nguồn.
- Lựa chọn cấp điện áp của nguồn cấp .
- Xác định vị trí và phụ tải yêu cầu của các hộ tiêu thụ trên bản vẽ mặt
bằng phân bố phụ tải.
- Lựa chọn các hình thức chắp nối và đi dây vạch ra trên mặt bằng .
- Tìm hiểu quy trình ,quy phạm về trang bị điện .
- Nghiên cứu các chủ trương, chính sách , đường lối phát triển kinh tế
xã hội của nhà nước đối với từng địa phương khu vực hoặc xí nghiệp…
Phương án cung cấp điện được gọi là hợp lí nếu thoả mãn các điều kiện

cơ bản sau:
1. Đảm bảo chất lượng điện nghĩa là đảm bảo được tần số và điện áp nằm
trong phạm vi cho phép .Tần số được duy trì và điều chỉnh do nhà máy
điện.Cịn điện áp ngồi nhà máy điện điều chỉnh và duy trì ra cịn phụ thuộc
vào người thiết kế tính tốn lựa chọn phương án đảm bảo sao cho tổn thất
điện áp nằm trong giới hạn cho phép.
2. Đảm bảo độ tin cậy,tính liên tục cung cấp điện phù hợp với yêu cầu của
hộ tiêu thụ . Điều này phụ thuộc vào người vạch và lựa chọn phương án.

Cám ơn thầy Nguyễn Văn Tiến




Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software
For evaluation only.

Tuyên bố bản quyền:
Là tài liệu hỗ trợ học tập nghiêm cấm tất cả các hình thức kinh doanh
===============================================================

3. Thuận tiện cho việc thi cơng lắp đặt,quản lí,vận hành và sửa chữa khi
bị sự cố.
4. Có chỉ tiêu kinh tế kĩ thuật hợp lí.
b.Nội dung chủ yếu :
Tuỳ quy mơ của cơng trình lớn hay nhỏ mà các bước thiết kế có thể phân
ra tỷ mỉ hoặc gộp 1 số bước với nhau .Nhìn chung các bước thiết kế cung
cấp điện có thể phân ra như sau:
Bước 1:Thu thập dữ liệu ban đầu
- Nhiệm vụ,mục đích thiết kế cung cấp điện.

- Đặc điểm q trình cơng nghệ của cơng trình sẽ được cung cấp điện
- Dữ liệu về nguồn điện:công suất,hướng cấp điện,khoảng cách đến hộ
tiêu thụ
- Dữ liệu về phụ tải :cơng suất,phân bố,phân loại hộ tiêu thụ
Bước 2:Tính phụ tải tính tốn
- Danh mục thiết bị điện
- Tính phụ tải động lực
Bước 3:Chọn trạm biến áp,trạm phân phối
- Dung lượng,số lượng,vị trí của trạm biến áp,trạm phân phối
- Số lượng,vị trí của tủ phân phối,tủ động lực ở mạng hạ áp
Bước 4:Xác định phương án cung cấp điện
- Mạng cao áp
- Mạng hạ áp
- Sơ đồ nối dây của trạm biến áp,trạm phân phối
Bước 5:Tính tốn ngắn mạch
- Tính tốn ngắn mạch trong mạng cao áp
- Tính tốn ngắn mạch trong mạng hạ áp

Cám ơn thầy Nguyễn Văn Tiến




Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software
For evaluation only.

Tuyên bố bản quyền:
Là tài liệu hỗ trợ học tập nghiêm cấm tất cả các hình thức kinh doanh
===============================================================


Bước 6:Lựa chọn các thiết bị điện
- Lựa chọn MBA
- Lựa chọn tiết diện dây dẫn
- Lựa chọn thiết bị điện cao áp
- Lựa chọn thiết bị điện hạ áp
Bước 7:Tính tốn chống sét và nối đất
- Tính tốn chống sét cho trạm biến áp
- Tính tốn chống sét cho đường dây cao áp
- Tính tốn nối đất chung tính của MBA,hạ áp
Bước 8:Tính tốn tiết kiệm điện và nâng cao hệ số công suất cosφ
- Các phương pháp tiết kiệm điện và nâng cao hệ số công suất cosφ tự
nhiên
- Phương pháp bù bằng tụ điện bù :xác định dung lượng bù,phân phối
tụ điện bù trong mạng cao áp và hạ áp
Bước 9:Bảo vệ rơle và tự động hoá
- Bảo vệ rơle cho MBA, đường dây cao áp,các thiết bị điện có cơng
suất lớn và quan trọng
- Các biện pháp tự động hố
- Các biện pháp thơng tin điều khiển
Bước 10: Hồ sơ thiết kế cung cấp điện
- Bảng thống kê các dữ liệu ban đầu
- Bản vẽ mặt bằng công trình và phân bố phụ tải
- Bản vẽ sơ đồ nguyên lí cung cấp điện mạng cao áp,mạng hạ áp,mạng
chiếu sáng
- Bản vẽ mặt bằng và sơ đồ đi dây của mạng cao áp,mạng hạ áp,mạng
chiếu sáng

Cám ơn thầy Nguyễn Văn Tiến





Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software
For evaluation only.

Tuyên bố bản quyền:
Là tài liệu hỗ trợ học tập nghiêm cấm tất cả các hình thức kinh doanh
===============================================================

- Bản vẽ chi tiết các bộ phận như bảo vệ rơle, đo lường, tự động hoá,nối
đất,thiết bị chống sét…
- Các chỉ dẫn về vận hành và quản lí hệ thống cung cấp điện
7.Hệ thống điện Việt Nam:
Hệ thống điện của Việt Nam bao gồm:phần điện của nhà máy điện thuỷ
điện Hoà Bình,Sơn La,nhiệt điện Phả Lại Phú Mĩ.
Lưới điện :các trạm biến áp tăng áp,các đường dây truyền tải,phân phối
điện và trạm biến áp giảm áp.
+ Lưới điện đô thị :gồm thành phố lớn,nhỏ và thị trấn. Điện áp trung áp
thường sử dụng trong đô thị là 22KV và 10KV.Mỗi thành phố tuỳ theo lớn
nhỏ, có thể được cung cấp bởi một hai hay hoặc nhiều trạm biến áp trung
gian.
+ Lưới điện nông thôn:mỗi huyện thường được cấp điên từ một đến hai
trạm biến áp trung gian.Cấp điện áp 10KV và 35KV.Do điều kiện địa lí lưới
điện trung áp có cấu trúc như cành cây.Từ trạm biến áp trung gian xây dựng
vng góc với đường trục trung áp,các đường rẽ nhánh từ những đường trục
vươn về xã để cấp điện cho các trạm phân phối.
Tất cả các tuyến dây đều là dây trần không vỏ không hở trạm biến áp
kiểu cột .Mỗi thôn thường được đặt một trạm biến áp phân phối ở giữa thơn
làng từ đây có đường trục rẽ vào các ngõ xóm.
+Lưới điện xí nghiệp cơng nghiệp(XN,CN): Điện năng cấp cho XN,CN

được lấy từ các trạm biến áp trung gian bằng các đường dây trung áp.Tuỳ
theo công suất của XN và khoảng cách từ XN tới trạm biến áp trung gian
cấp điện áp là 10KV,22KV,35KV.

Cám ơn thầy Nguyễn Văn Tiến




Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software
For evaluation only.

Tuyên bố bản quyền:
Là tài liệu hỗ trợ học tập nghiêm cấm tất cả các hình thức kinh doanh
===============================================================

Cám ơn thầy Nguyễn Văn Tiến




Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software
For evaluation only.


===============================================================

BÀI 2: Xác định nhu cầu điện
2.1. Đặt vấn đề :
Khi thiết kế cung cấp điện cho một cơng trình nào đó nhiệm vụ đầu tiên

của chúng ta là xác định phụ tải điện của cơng trình ấy .Tuỳ theo quy mơ của
cơng trình mà phụ tải điện phải được xác định theo phụ tải thực tế hoặc còn
phải kể đến khả năng phát triển của cơng trình trong tương lai 5 năm,10 năm
hoặc lâu hơn nữa.Ví dụ xác định phụ tải điện trong một phân xưởng thì chủ
yếu là dựa vào máy móc thực tế đặt trong phân xưởng đó , xác định phụ tải
điện cho một xí nghiệp phải xét tới khả năng mở rộng xí nghiệp trong tương
lai gần , còn đối với thành phố , khu vực thì chúng ta phải tính đến khả năng
phát triển của chúng trong thời gian 5,10 năm sắp tới . Như vậy xác định phụ
tải điện là giải bài toán phụ tải ngắn hạn hoặc dài hạn .
2.2. Đồ thị phụ tải điện
Phụ tải điện là một hàm theo thời gian , nó phụ thuộc vào nhiều yếu tố
như đặc điểm của q trình cơng nghệ , chế độ vận hành v.v…Tuy vậy đối
với mỗi loại hộ tiêu thụ

( xí nghiệp,trạm bơm tưới tiêu, mạng lưới giao

thơng v.v…) cũng có thể đưa ra một dạng phụ tải điển hình .
Lúc thiết kế nếu biết đồ thị phụ tải điển hình thì sẽ có căn cứ để chọn các
thiết bị điện , tính điện năng tiêu thụ . Lúc vận hành nếu biết đồ thị phụ tải
điển hình thì có thể định phương thức vận hành các thiết bị điện sao cho
kinh tế, hợp lý nhất . Các nhà máy phát điện cần nắm được đồ thị phụ tải của
các hộ tiêu thụ để định phương thức vận hành của các máy phát điện cho
phù hợp vì vậy đồ thị phụ tải là một tài liệu quan trọng trong thiết kế cũng
như vận hành hệ thống cung cấp điện.
Tuỳ theo yêu cầu sử dụng mà người ta xây dựng các loại đồ thị phụ tải
khác nhau . Phân theo đại lượng đo có . Đồ thị phụ tải tác dụng P ( t ), đồ thị





Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software
For evaluation only.


===============================================================

phụ tải phản kháng Q (t), đồ thị điện năng tiêu thụ A(t). phân theo thời gian
khảo sát có : Đồ thị phụ tải hàng ngày,hàng tháng, hàng năm…
1. Đồ thị phụ tải hàng ngày
Là đồ thị phụ tải trong một ngày đêm 24h. Trong thực hành có thể dùng
dụng cụ đo điện từ tự ghi để vẽ đồ thị phụ tải, hoặc do nhân viên vận hành
ghi lại giá trị của phụ tải sau từng khoảng thời gian nhất định (hình 2 -1a,b).
thơng thường để thuận tiện cho việc tính tốn đồ thị được vẽ lại theo hình
bậc thang (hình 2 -1c).
P

P

a)

P

t
b)

t

c)

Hình 2 -1. Đồ thị phụ tải hang ngày

a) Do dụng cụ đo điện tự ghi, Do nhân viên vận hành ghi chép
c) Đồ thị phụ tải vẽ theo hình bậc thang
Nghiên cứu đồ thị phụ tải hàng ngày của hộ tiêu thụ ta có thể biết được
tình trạng làm việc của các thiết bị. Từ đó có thể định quy trình hợp lý nhất
nhằm đạt được đồ thị phụ tải tương đối bằng phẳng. Như thế sẽ đặt được
mục đích vận hành kinh tế các thiết bị điện giảm được tổn thất trong mạng
điện. Đồ thị phụ tải hàng ngày cũng là tài liệu làm căn cứ để chọn thiết bị
điện, tính điện năng tiêu thụ.


t


Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software
For evaluation only.


===============================================================

2. Đồ thị phụ tải hàng tháng
Đồ thị phụ tải hàng tháng được xây dựng theo phụ tải trung bình hàng
tháng ( hình 2 -2 ).
PKW

Tháng

Hình 2 -2. Đồ thị phụ tải hang tháng
Nghiên cứu đồ thị phụ tải hàng tháng chúng ta có thể biết được nhịp độ
làm việc của hộ tiêu thụ, từ đó dịnh ra lịch vận hành sửa chữa các thiết bị
điện một cách hợp lý , đáp ứng được yêu cầu sản xuất .

Ví dụ : Xét đồ thị phụ tải hàng tháng của một xí nghiệp hình 2 - 2 ta thấy
rằng vào khoảng tháng 4,5 phụ tải của xí nghiệp là nhỏ nhất, vì vậy vào lúc
này nên tiến hành sửa chữa vừa và lớn các thiết bị điện. Còn những tháng
cuối năm phụ tải của xí nghiệp là lớn nhất, nên trước những tháng đó ( tháng
9,10 ) phải có kế hoạch sửa chữa nhỏ, bảo dưỡng hoặc thay thế thiết bị điện
hỏng để có thể đáp ứng được yêu cầu của sản xuất.
3. Đồ thị phụ tải hàng năm
Căn cứ vào đồ thị phụ tải điển hình của một ngày mùa hè và một ngày
mùa đơng chúng ta có thể vẽ được đồ thị phụ tải hàng năm (hình 2 - 3).




Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software
For evaluation only.


===============================================================

Cách vẽ đồ thị phụ tải hàng năm (hình 2 -3) được tiến hành như sau : Giả
sử ta quy định mùa hè gồm n1 ngày, mùa đông gồm n2 ngày. với mức phụ tải
P2 ta thấy rằng ở đồ thị hình 2 - 3a mức P2 tổn hao trong khoảng thời gian
t2+t2', cịn ở hình 2 - 3b P2 tồn tại trong khoảng t2". Vậy trong một năm mức
phụ tải P2 tồn tại trong khoảng thời gian :
T2 = (t2+t’2)n2 + t"2 n1.

( 2 – 1)

Hình 2- 3. Đồ thị phụ tải hàng năm
a) Đồ thị phụ tải điển hình của một ngày mùa đơng, b) Đồ thị phụ tải

điển hình của một ngày mùa hè Đồ thị phụ tải hàng năm,
Nghiên cứu đồ thị phụ tải hàng năm ta biết đựơc điện năng tiêu thụ hàng
năm, thời gian sử dụng công suất lớn nhất Tmax. Những số liệu đó được dùng
làm căn cứ để chọn dung lượng máy biến áp, chọn thiết bị điện, đánh giá
mức độ sử dụng điện và tiêu hao điện năng.
Trong các sổ tay tra cứu người ta thường cho các đồ thị phụ tải hàng ngày
và hàng năm điển hình ứng với các loại hộ tiêu thụ điện khác nhau.
2.3. Các đại lượng và hệ số tính tốn thường gặp
1. Cơng suất định mức Pđm




Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software
For evaluation only.


===============================================================

Công suất định mức của các thiết bị điện thường được các nhà chế tạo
ghi rõ trong lý lịch máy hoặc trên nhãn hiệu máy. Đối với động cơ, công
suất định mức ghi trên nhãn hiệu máy chính là cơng suất trên trục động cơ.
Đứng về mặt cung cấp điện, chúng ta quan tâm đến công suất đầu vào
của động cơ gọi là cơng suất đặt (hình 2 - 4)

Pđm
Hình 2 - 4

Cơng suất đặt được tính như sau :
Pđ  Pdm

 dc

( 2 – 2)

Trong đó:
Pđ - cơng suất đặt của động cơ,KW
Pđm - công suất định mức của động cơ,KW
ηđc - hiệu suất định mức của động cơ
Vì hiệu suất định mức của động cơ tương đối cao (đối với động cơ khơng
đồng bộ rơ to lồng sóc ηđc = 0,8 – 0,95) nên để cho tính tốn được đơn giản,
người ta thường cho phép bỏ qua hiệu suất, lúc này lấy :
Pđ ≈ Pđm
Đối với các thiết bị điện làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại như sau :cần
trục, máy hàn, khi tính phụ tải điện của chúng, ta phải quy đổi về công suất
định mức ở chế độ làm việc dài hạn, tức là quy đổi về chế độ làm việc có hệ
số tiếp điện ε% = 100 %. Công thức quy đổi như sau :




Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software
For evaluation only.


===============================================================

- Đối với đông cơ:
P’đm = Pll.  ( kW)

( 2 – 3)


- Đối với máy biến áp hàn:
P’đm  Pdm . cos .  dm

(kVA)

(2–4)

Trong đó :
S’

đm

– cơng suất định mức đã quy đổi về chế độ làm việc dài hạn Pđm,

Sđm, cosφđm.

εđm – các tham số định mức đã cho trong lí lịch máy.
2. Phụ tải trung bình Ptb
Phụ tải trung bình là một đặc trưng tĩnh của một phụ tải trong một
khoảng thời gian nào đó. Tổng phụ tải trung bình của các thiết bị đã cho ta
căn cứ để đánh giá giới hạn dưới của phụ tải tính tốn. Trong thực tế phụ tải
trung bình được tính theo cơng thức sau:
Ptb 

P
t

Qtb 


Q
t

(2–5)

Trong đó :
∆P, ∆Q – Điên năng tiêu thụ trong một khoảng thời gian khảo sát,
KW,KVAR.
t - thời gian khảo sát, h
Phụ tải trung bình của nhóm thiết bị được tính theo cơng thức sau:
n

Ptb   Pi
i 1

n

Qtb   Qi

(2–6)

i 1

Biết phụ tải trung bình chúng ta có thể đánh giá được mức độ sử dụng
thiết bị. Phụ tải trung bình là một số liệu quan trọng đẻ xác định phụ tải tính
tốn, tính tổn hao điện năng.Thơng thường phụ tải trung bình được xác định
ứng với thời gian khảo sát là một ca làm việc, một tháng hoặc một năm.
3.Phụ tải cực đại Pmax




Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software
For evaluation only.


===============================================================

Phụ tải cực đại được chia ra làm hai nhóm :
a.Phụ tải cực đại Pmax : là phụ tải trung bình lớn nhất tính trong khoảng
thời gian tương đối ngắn (thường lấy bằng 5,10 hoặc 30 ph, hình 2 -5) ứng
với các ca làm việc có phụ tải lớn nhất trong ngày. Đôi khi người ta dùng
phụ tải cực đại được xác định như trên để làm phụ tải tính tốn.
p

p3 p1 p5’

t ( phút)
5’
15’
30’

hình 2-5. cách xác định phụ tải cực đại trong

khoảng thời gian 5phút, 10 phút và 30 phut
Người ta dùng phụ tải cực đại để tính tốn tổn thất cơng suất lớn nhất, để
chọn các thiết bị điện,chọn dây dẫn và dây cáp theo điều kiện mật độ
dòng diện kinh tế…
b. Phụ tải đỉnh nhọn Pdn-phụ tải cực đại xuất hiện trong khoảng thời gian từ
1-2s.
Phụ tải đỉnh nhọn được dùng để kiểm tra dao động điện áp, điều kiện tự

khởi động của động cơ, kiểm tra điều kiện làm việc của cầu chì,tính dịng
điện khởi động của rơle bảo vệ…
Phụ tải đỉnh nhọn thường xảy ra khi động cơ khởi động.Chúng ta không
những chỉ quan tâm đến trị số phụ tải đỉnh nhọn mà còn quan tâm đến tần số
xuất hiện của nó.Bởi vì số lần xuất hiện của phụ tải đỉnh nhọn càng tăng thì
càng ảnh hưởng tới sự làm việc bình thường của các thiết bị dùng điện khác
ở trong cùng một mạng điện



Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software
For evaluation only.


===============================================================

4.Phụ tải tính tốn Ptt
Phụ tải tính tốn là 1 số liệu rất cơ bản dùng để thiết kế cung cấp điện
Phụ tải tính tốn Ptt-là phụ tải giả thiết lâu dài không đổi tương đương với
phụ tải thực tế (biến đổi) về mặt hiệu ứng nhiệt lớn nhất.Nói 1 cách khác phụ
tải tính tốn cũng làm nóng dây dẫn lên tới nhiệt độ bằng nhiệt độ lớn nhất
do phụ tải thực tế gây ra.Như vậy nếu chọn các thiết bị điện theo phụ tải tính
tốn thì có thể đảm bảo an tồn(về mặt phát nóng)cho các thiết bị đó trong
mọi trạng thái vận hành.Quan hệ giữa phụ tải tính toán và phụ tải khác được
nêu trong bất đẳng thức sau:
Ptb ≤ Ptt ≤ Pmax
Hằng số thời gian phát nóng của các vật liệu dẫn điện được lắp đặt trong
không khí,dưới đất và trong ống dao động xung quanh trị số 30 phút (bảng 2
-1).Vì thế người ta thường lấy trị số trung bình của phụ tải lớn nhất xuất hiện
trong khoảng 30 phút để làm phụ tải tính tốn (hình 2 -5). Cũng chính vì thế

mà có sách gọi phụ tải tính tốn là phụ tải nửa giờ P30.
Bảng 2-1


 Loại

Tiết diện mm2

dây

 35

 50

 70

 95

 Dây

 9

 12

 15

 18

 19


 23

 27

 32

bọc

cao

su,

đặt

ngồi
khơng khí
 Như
trên

đặt




Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software
For evaluation only.


===============================================================


trong ống
 15

 Cáp

 20

 25

cách điện
bằng giấy
tẩm dầu

5.Hệ số sử dụng ksd
Hệ số sử dụng là chỉ số giữa phụ tải tác dụng trung bình với cơng suất
định mức của thiết bị.
Hệ số sử dụng được tính theo cơng thức sau:
- Đối với 1 thiết bị:
ksd 

Ptb
Pdm

(2–7)

- Đối với 1 nhóm có n thiết bị
ksd




n
Ptb
  Ptbi
Pdm i 1

n

P

dm

( 2 – 8)

i

i 1

Nếu có đồ thị phụ tải (hình 2 - 6)
p

p1

p2

p3

p4

pn


t ( phút)
t1

t2

t3

t4

tn tnghỉ

hình 2-6. đồ thị phụ tải tác dụng



 30


Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software
For evaluation only.


===============================================================

Thì hệ số sử dụng có thể được tính như sau:
ksd 

P1t1  P2t2  ...  Pntn
Pdm (t1  t2  ...  tn )


( 2 – 9)

Hệ số sử dụng nói nên mức độ sử dụng, mức độ khai thác công thức của
thiết bị điện trong 1 chu kì làm việc.Hệ số sử dụng là 1 số liệu tính phụ tải
tính tốn.
6.Hệ số phụ tải kpt
Hệ số phụ tải (còn gọi là hệ số mang tải) là hệ số giữa công thức thực tế
với công suất định mức.
.Thường ta phải xét hệ số phụ tải trong 1 khoảng thưịi gian nào đó.
Vì vậy:
Pthựctế
kpt

=

Ptb
=

Pđm

( 2 – 10)
Pđm

Nếu có đồ thị phụ tải thì chúng ta cũng có thể tính hệ số phụ tải theo công
thức (2 -9 ) ở trên.
Hệ số phụ tải nói nên mức độ sử dụng,mức độ khai thác thiết bị điện
trong thời gian đang xét.
7.Hệ số cực đại kmax
Hệ số cực đại là tỷ số giữa phụ tải tính tốn và phụ tải trung bình trong
khoảng thời gian đã xét:

k max 

Ptt
ptb

( 2 – 11)

Hệ số cực đại thường được tính ứng với k làm việc có phụ tải lớn nhất.Hệ
số cực đại phụ thuộc vào hệ số thiết bị hiệu quả nhq.Vào hệ số sử dụng ksd và
các yếu tố khác đặc trưng cho chế độ làm việc của các thiết bị điện trong
nhóm.




Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software
For evaluation only.


===============================================================

Cơng thức để tính kmax rất phức tạp,trong thực tế người ta tính kmax theo
đường cong kmax=f(ksd,nhq)như trình bày trên hình 2 -7 hoặc theo bảng 2 2.Hệ số kmax thường tính cho phụ tải tác dụng.
kmax
3,0

ksd = 0,1
ksd = 0,2
ksd = 1


2,0
1,0

nhq
0 5 10 15 20 25 30 35 40

50

hình 2-7. đường cong kmax = f(ksd, nhq)

8.Hệ số nhu cầu knc
Hệ số nhu cầu là tỷ số giữa phụ tải tính tốn dưới cơng suất định mức:
Ptt
knc =

Ptt
=

Pđm

Ptb
= kmax. ksd

.

( 2 – 12)

Pđm

Ptb


Cũng như hệ số cực đại,hệ số nhu cầu thường tính cho phụ tải tác
dụng.Có khi knc được tính cho phụ tải phản kháng nhưng số liệu này ít được
dùng hơn.Trong thực tế hệ số nhu cầu thường do kinh nghiệm vận hành mà
tổng kết lại.
Bảng 2 – 2 tra trị số Kmax theo Ksd và nhq
Giá trị Kmax khi Ksd bằng

nhq
0,1

0,15 0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

4

3.43 3.11 2.64 2.14 1.87 1.65 1.46 1.29 1.14 1.05


5

3.23 2.87 2.42 2.0

6

3.04 2.64 2.24 1.88 1.66 1.51 1.37 1.23 1.10 1.04

7

2.88 2.48 2.10 1.80 1.58 1.45 1.33 1.21 1.09 1.04

8

2.72 2.31 1.99 1.72 1.52 1.40 1.30 1.20 1.08 1.04

1.76 1.57 1.41 1.26 1.12 1.04




Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software
For evaluation only.


===============================================================
9

2.56 2.20 1.90 1.65 1.47 1.37 1.28 1.18 1.08 1.03


10

2.42 2.10 1.84 1.60 1.43 1.34 1.26 1.16 1.07 1.03

12

2.24 1.96 1.75 1.52 1.36 1.28 1.23 1.15 1.07 1.03

14

2.10 1.85 1.67 1.45 1.32 1.25 1.20 1.13 1.07 1.03

16

1.99 1.77 1.61 1.41 1.28 1.23 1.18 1.12 1.07 1.03

18

1.91 1.70 1.55 1.37 1.26 1.21 1.16 1.11 1.06 1.03

20

1.84 1.65 1.50 1.34 1.24 1.20 1.15 1.11 1.06 1.03

25

1.71 1.55 1.40 1.28 1.21 1.17 1.14 1.10 1.06 1.03

30


1.62 1.46 1.34 1.24 1.19 1.16 1.13 1.10 1.05 1.03

35

1.56 1.41 1.30 1.21 1.17 1.15 1.12 1.09 1.05 1.02

40

1.50 1.37 1.27 1.19 1.15 1.13 1.12 1.09 1.05 1.02

45

1.45 1.33 1.25 1.17 1.14 1.12 1.11 1.08 1.04 1.02

50

1.40 1.30 1.23 1.16 1.13 1.11 1.10 1.08 1.04 1.02

60

1.32 1.25 1.19 1.14 1.12 1.11 1.09 1.07 1.03 1.02

70

1.27 1.22 1.17 1.12 1.10 1.10 1.09 1.06 1.03 1.02

80

1.25 1.20 1.15 1.11 1.10 1.10 1.08 1.06 1.03 1.02


90

1.23 1.18 1.13 1.10 1.09 1.09 1.08 1.05 1.02 1.02

100

1.21 1.17 1.12 1.10 1.08 1.08 1.07 1.05 1.02 1.02

120

1.19 1.16 1.12 1.09 1.07 1.07 1.07 1.05 1.02 1.02

140

1.17 1.15 1.11 1.08 1.06 1.06 1.06 1.05 1.02 1.02

160

1.16 1.13 1.10 1.08 1.05 1.05 1.05 1.04 1.02 1.02

180

1.16 1.12 1.10 1.08 1.05 1.05 1.05 1.04 1.01 1.01

200

1.15 1.12 1.09 1.07 1.05 1.05 1.05 1.04 1.01 1.01

220


1.14 1.12 1.08 1.07 1.05 1.05 1.05 1.04 1.01 1.01

240

1.14 1.11 1.08 1.07 1.05 1.05 1.05 1.03 1.01 1.01

260

1.13 1.11 1.08 1.06 1.05 1.05 1.05 1.03 1.01 1.01

280

1.13 1.10 1.08 1.06 1.05 1.05 1.05 1.03 1.01 1.01

300

1.12 1.10 1.08 1.06 1.05 1.05 1.05 1.03 1.01 1.01




Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software
For evaluation only.


===============================================================

9. Hệ số thiết bị hiệu quả nhq
Số thiết bị hiệu quả nhq là số thiết bị giả thiết có cùng cơng suất và chế độ

làm việc,chúng địi hỏi phụ tải bằng phụ tải tính tốn của nhóm phụ tải thực
tế (gồm các thiết bị có chế độ làm việc và cơng suất khác nhau).
Cơng thức để tính nhq như sau:
 n

nhq =   Pdmi 
 i 1


2

n

 P i 

2

( 2 – 13)

dm

i 1

Khi số thiết bị dùng điện trong nhóm n > 5 tính nhq theo (2-13 khá phiền
phức vì vậy trong thực tế người ta tính nhq theo bảng hoặc đường cong cho
trước.Trình tự tính như sau:
Trước hết tính:
n1
n*


=

P1
p

=

n

P

Trong đó:
n-số thiết bị trong nhóm
n1-số thiết bị có cơng suất khơng nhỏ hơn 1 nửa cơng suất của thiết bị có
cơng suất lớn nhất;
p và p1-tổng cơng suất ứng với n và n1 thiết bị.
Sau khi tính được n* và p* thì dùng bảng 2 -3 hoặc đường cong ở hình 2-8
để tìm nhq*, từ đó tính nhq theo công thức:
nhq = nhq*.n
Số thiết bị hiệu quả là 1 trong những số liệu quan trọng để xác định phụ
tải tính tốn