Bài giảng Cung cấp điện - Chương 2: Xác định nhu cầu điện năng

XÁC ĐỊNH NHU CẦU ĐIỆN NĂNG 
Chương 2 
NỘI DUNG 
 NHỮNG ĐỊNH NGHĨA CƠ BẢN VÀ KÝ HIỆU 
3 
2 
 ĐỒ THỊ PHỤ TẢI ĐIỆN 
4 
CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN 
 PHƯƠNG PHÁP TÍNH MỘT SỐ PHỤ TẢI ĐẶC BIỆT 
5 
1 
 ĐẶT VẤN ĐỀ 
I. ĐẶT VẤN ĐỀ 
Xác định nhu cầu tiêu thụ điện cho những phân xưởng, xí nghiệp. Dự báo phụ tải ngắn hạn hoặc dài hạn. Các PP xác định phụ tải gồm 2 nhóm: 
Nhóm 1 : Là nhóm các phương pháp tính toán dựa trên kinh nghiệm thiết kế, kinh nghiệm vận hành, người ta tổng kết lại để đưa ra các hệ số tính toán. 
 Nhóm 2 : Là nhóm tính toán dựa trên cơ sở lý thuyết. Phương pháp này có kể đến nhiều yếu tố do đó kết quả tính toán chính xác hơn nhưng tính toán phức tạp. 
II. ĐỒ THỊ PHỤ TẢI ĐIỆN 
Đồ thị phụ tải là đồ thị biểu diễn sự thay đổi của phụ tải theo thời gian. ĐTPT phụ thuộc vào đặc điểm quá trình công nghệ, chế độ vận hành,... 
0 
7 
11 
14 
18 
20 
22 
24 
t (giờ) 
P (kw) 
P max 
P min 
H2-1. Đồ Thị phụ tải 
5 
II. ĐỒ THỊ PHỤ TẢI ĐIỆN 
Đồ Thị Phụ Tải Ngày 
Là đồ thị phụ tải một ngày đêm. Đồ thị phụ tải ngày thường được vẽ theo hình bậc thang để thuận tiện cho việc tính toán nhịp độ tiêu thụ điện năng hàng ngày của hộ tiêu thụ, qua đó có thể định được quy trình vận hành hợp lý (điều chỉnh dung lượng máy biến áp, dung lượng bù,), làm căn cứ để chọn thiết bị điện, tính điện năng tiêu thụ. 
II. ĐỒ THỊ PHỤ TẢI ĐIỆN 
0 
7 
11 
14 
18 
20 
22 
24 
t (giờ) 
P (kw) 
P max 
P min 
H2-1. Đồ Thị phụ tải ngày 
5 
II. ĐỒ THỊ PHỤ TẢI ĐIỆN 
 Đồ Thị Phụ Tải Tháng 
 Được tính theo phụ tải trung bình của tháng. Nó cho biết mức độ tiêu thụ điện năng từng tháng trên nhiều năm, nhằm định ra lịch sữa chửa bảo trì. 
0 
1 
5 
6 
7 
8 
9 
t 
( haøng thaùng ) 
P (kw) 
P max 
P min 
2 
3 
4 
10 
11 
12 
H2-3. Đồ Thị Phụ tải Hàng Tháng 
II. ĐỒ THỊ PHỤ TẢI ĐIỆN 
 Đồ thị phụ tải năm 
 Cho biết thời gian sử dụng công suất lớn nhất, nhỏ nhất hoặc trung bình của hộ tiêu thụ, nhằm xác định công suất của máy biến áp, các thiết bị điện, đánh giá mức độ sử dụng và tiêu hao điện năng. 
II. ĐỒ THỊ PHỤ TẢI ĐIỆN 
Công suất định mức : Công suất thiết kế đảm bảo thiết bị vận hành liên tục, ổn định với chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật cao nhất. 
Phụ tải trung bình: Là một đặc trưng của phụ tải trong một khoảng thời gian. Tổng của phụ tải trung bình là giới hạn của phụ tải tính toán. 
III. NHỮNG ĐỊNH NGHĨA CƠ BẢN 
Phụ tải cực đại: là phụ tải trung bình lớn nhất tính trong khỏang thời gian khá ngắn, khoảng 5-20 phút. Dùng để kiểm tra tính chịu nhiệt của thiết bị. 
Phụ tải đỉnh nhọn: là phụ tải cực đại xuất hiện từ 1-2s. Dùng để kiểm tra điều kiện tự khởi động của động cơ, thiết bị bảo vệ. 
III. NHỮNG ĐỊNH NGHĨA CƠ BẢN 
Phụ tải tính toán: Là phụ tải giả thiết không đổi lâu dài tương đương với phụ tải thực tế (thay đổi) về phát nóng. 
	 Hệ số sử dụng: Là tỷ số giữa phụ tải tác dụng trung bình và công suất định mức của thiết bị. 
	Hệ số sử dụng nói lên mức độ sử dụng, mức độ khai thác công suất của thiết bị điện trong một chu kỳ làm việc. Hệ số sử dụng là một số liệu dùng để tính phụ tải tính toán, nó được tra trong sổ tay kỹ thuật. 
III. NHỮNG ĐỊNH NGHĨA CƠ BẢN 
Hệ số phụ tải: Là tỷ số giữa công suất thực tế của thiết bị với công suất định mức. 
Hệ số nhu cầu: Là tỉ số giữa phụ tải tính toán và công suất định mức. Thường do kinh nghiệm vận hành mà tổng kết lại. 
III. NHỮNG ĐỊNH NGHĨA CƠ BẢN 
Số thiết bị hiệu quả n hq : Số thiết bị hiệu quả là số thiết bị có cùng công suất và chế độ làm việc sao cho phụ tải bằng phụ tải tính toán của nhóm phụ tải thực tế (gồm có các thiết bị có các chế độ làm việc và công suất khác nhau). 
III. NHỮNG ĐỊNH NGHĨA CƠ BẢN 
III. NHỮNG ĐỊNH NGHĨA CƠ BẢN 
Khi số thiết bị trong nhóm nhiều, ta có thể xác định số thiết bị hiệu quả như sau: 
- Gọi P đm1 là tổng công suất định mức ứng với n 1 thiết bị. 
- Gọi n 1 là số thiết bị có công suất định mức 
- Tính các tham số: 
- Tra bảng: 
- Tính: 
- Tính: 
 	 VÍ DỤ ÁP DỤNG 
 Xác định n hq của nhóm thiết bị làm việc dài hạn, có các công suất định mức sau: 4 máy 10 kW, 5 máy 7 kW, 4 máy 4,5 kW, 3 máy 2,8 kW, 20 máy 1 kW, hệ số sử dụng của nhóm thiết bị k sd =0,1. 
	 GIẢI 
 Tổng công suất định mức của tòan nhóm: 
 P đm = 4.10+ 5.7 + 4.4,5+3.2,8+20.1 = 121,4 kW 
	 Số thiết bị có công suất định mức bằng hoặc lớn hơn nửa công suất định mức của thiết bị lớn nhất: 
 n 1 = 4+5= 9 
 Tổng công suất định mức của n 1 thiết bị trong nhóm: 
 P đm1 = 4.10+ 5.7 = 75 kW 
	 Tiến hành tra bảng ta được: n * hq = 0,56. 
 	 	 n hq = n* hp .n = 0,56. 36 = 20. 
 Nếu tính theo công thức chính xác thì kết quả n hq = 20. 
III. NHỮNG ĐỊNH NGHĨA CƠ BẢN 
Hệ số cực đại: Là tỷ số giữa phụ tải tính toán và phụ tải trung bình trong khoảng thời gian khảo sát. 
III. NHỮNG ĐỊNH NGHĨA CƠ BẢN 
Hệ số cực đại phụ thuộc số thiết bị hiệu quả và hệ số sử dụng. Nên khi tính toán thường tra bảng hay đường cong: 
IV. CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN 
Mục đích của việc tính toán phụ tải điện: 
- Chọn tiết diện dây dẫn của lưới cung cấp và phân phối điện. 
- Chọn công suất và số lượng máy biến áp của trạm biến áp. 
- Chọn các thiết bị đóng cắt và bảo vệ. 
- Chọn dung lượng thiết bị bù, 
	 4.1. Xác định phụ tải tính toán theo suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm 
M số đơn vị sản phẩm được sản xuất ra trong năm. 
w 0 suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm, kWh. 
T max thời gian của ca sử dụng công suất lớn nhất, h. 
IV. CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN 
4.2. Xác định phụ tải tính toán theo c ông suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản xuất 
 	P tt = P 0 . F 
	 P 0 : suất tiêu thụ điện trên 1m 2 sản xuất, Kw/m 2 . 
	F: diện tích sản xuất, m 2 . 
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, phụ tải chiếu sáng. 
IV. CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN 
4.3. Xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu 	 
 	 Nếu trong nhóm thiết bị mà hệ số cos  của các thành phần khác nhau thì ta có thể tính cos  th eo công thức sau: 
IV. CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN 
 4.4. Xác đ ịnh phụ tải theo hệ số cực đ ại và công suất đ ịnh mức 
IV. CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN 
Khi n hq 3 
Khi n hq < 4 và n  3 
Chế độ dài hạn 
Chế độ ngắn hạn lặp lại 
 V. TÍNH MOÄT SOÁ PHUÏ TAÛI ÑAËT BIEÄT 
5.1. Quy Đ ổi thiết bị một pha đ đ 
Nếu tổng công suất của thiết bị một pha nhỏ h ơ n 15% tổng công suất của thiết bị ba pha thì các thiết bị một pha xem nh ư là ba pha có công suất t ươ ng đươ ng . Nếu tổng công suất của thiết bị một pha lớn h ơ n 15% tổng công suất của các thiết bị ba pha ở đ iểm xét thì các thiết bị một pha quy đ ổi về ba pha đư ợc tính nh ư sau. 
Thiết bị nối điện áp pha: 
Thiết bị nối điện áp dây: 
Phụ tải đ ỉnh nhọn là phụ tải cực đ ại xuất hiện trong khoảng 1-2 giây. Dòng đ iện đ ỉnh nhọn xuất hiện khi đ ộng c ơ khởi đ ộng, lò hồ quang hoặc máy hàn làm việc,  
Phụ tải đ ỉnh nhọn th ư ờng đư ợc tính d ư ới dạng dòng đ iện đ ỉnh nhọn I đ n . Chúng ta tính I đ n đ ể kiểm tra đ ộ lệch đ iện áp, chọn các thiết bị bảo vệ, tính toán tự khởi đ ộng của đ ộng c ơ . 
5.2. Tính phụ tải đỉnh nhọn 
 V. TÍNH MOÄT SOÁ PHUÏ TAÛI ÑAËT BIEÄT 
 Ñoäng cô rotor loàng soùc: 	 k mm = 5 - 7 
 Maùy bieán aùp haøn, loø hoà quang: 	 k mm  3 
Ñoäng cô daây quaán, ñoäng cô moät chieàu: k mm = 2,5 
Đối với một nhóm máy , dòng đ iện đ ỉnh nhọn xuất hiện khi máy có dòng đ iện mở máy lớn nhất trong nhóm khởi đ đ ộng , còn các máy khác làm việc bình th ư ờng . 
 V. TÍNH MOÄT SOÁ PHUÏ TAÛI ÑAËT BIEÄT 
Điểm 1 
Điểm 2 
Điểm 3 
Điểm 4 
Điểm 5 
Xác định chế độ làm việc của từng thiết bị k t , ɛ, k sd , P dm , cos  . 
Với nhóm thiết bị làm việc ở các chế độ khác nhau. Xác định P tt : 
Phụ tải điểm 2 cộng tổn thất ĐD hạ áp: 
Tính theo k nc hay tổng hợp các điểm 3: 
KHẢO SÁT SƠ ĐỐ CUNG CẤP ĐIỆN