Bài giảng Cung cấp điện - Chương 2: Phụ tải điện - Phạm Khánh Tùng
Khái niệm chung về phụ tải điện
- Đo bằng tổng công suất tiêu thụ của các thiết bị điện trong
một thời điểm
- Là hàm số của nhiều yếu tố theo thời gian P(t)
- Không tuân thủ theo một qui luật nhất định
- Là một thông số quan trọng để lựa chọn các thiết bị của hệ
thống điện
Xác định phụ tải điện (phụ tải tính toán) không chính xác xảy ra
hai trường hợp :
- Nhỏ hơn phụ tải thực tế thường dẫn đến các sự cố hoặc làm
giảm tuổi thọ các thiết bị, là nguy cơ tiềm ẩn cho các sự cố tai
nạn sau này.
- Lớn hơn phụ tải thực tế sẽ gây lãng phí do các thiết bị không
được khai thác, sử dụng hết công suất
Xác định đúng phụ tải điện (tính toán) có vai trò rất quan trọng
trong thiết kế và vận hành hệ thống cung cấp điện.
Các phương pháp xác định phụ tải điện:
+ Nhóm phương pháp dựa trên kinh nghiệm vận hành, thiết kế
và được tổng kết lại bằng các hệ số tính toán có đặc điểm thuận
lợi nhất cho việc tính toán, nhanh chóng đạt kết quả, nhưng
thường cho kết quả kém chính xác.
+ Nhóm phương pháp dựa trên cơ sở của lý thuyết xác suất và
thống kê có đặc điểm cho kết quả khá chính xác, song cách tính
lại rất phức tạp
Trang 1
Trang 2
Trang 3
Trang 4
Trang 5
Trang 6
Trang 7
Trang 8
Trang 9
Trang 10
Tải về để xem bản đầy đủ
Tóm tắt nội dung tài liệu: Bài giảng Cung cấp điện - Chương 2: Phụ tải điện - Phạm Khánh Tùng
CUNG CẤP ĐIỆN BÀI GIẢNG Biên soạn: Phạm Khánh Tùng Bộ môn Kỹ thuật điện – Khoa Sư phạm kỹ thuật hnue.edu.vn\directory\tungpk CHƯƠNG 2: PHỤ TẢI ĐIỆN Khái niệm chung về phụ tải điện - Đo bằng tổng công suất tiêu thụ của các thiết bị điện trong một thời điểm - Là hàm số của nhiều yếu tố theo thời gian P(t) - Không tuân thủ theo một qui luật nhất định - Là một thông số quan trọng để lựa chọn các thiết bị của hệ thống điện CHƯƠNG 2: PHỤ TẢI ĐIỆN Xác định phụ tải điện (phụ tải tính toán) không chính xác xảy ra hai trường hợp : - Nhỏ hơn phụ tải thực tế thường dẫn đến các sự cố hoặc làm giảm tuổi thọ các thiết bị, là nguy cơ tiềm ẩn cho các sự cố tai nạn sau này. - Lớn hơn phụ tải thực tế sẽ gây lãng phí do các thiết bị không được khai thác, sử dụng hết công suất Xác định đúng phụ tải điện (tính toán) có vai trò rất quan trọng trong thiết kế và vận hành hệ thống cung cấp điện. CHƯƠNG 2: PHỤ TẢI ĐIỆN Các phương pháp xác định phụ tải điện: + Nhóm phương pháp dựa trên kinh nghiệm vận hành, thiết kế và được tổng kết lại bằng các hệ số tính toán có đặc điểm thuận lợi nhất cho việc tính toán, nhanh chóng đạt kết quả, nhưng thường cho kết quả kém chính xác. + Nhóm phương pháp dựa trên cơ sở của lý thuyết xác suất và thống kê có đặc điểm cho kết quả khá chính xác, song cách tính lại rất phức tạp CHƯƠNG 2: PHỤ TẢI ĐIỆN 1. ĐẶC TÍNH PHỤ TẢI ĐIỆN 1.1. Các đặc trưng của phụ tải điện a) Công suất định mức Pđm - Thông số đặc trưng chính của phụ tải điện, thường được ghi trên nhãn hoặc trong lý lịch máy. - Đơn vị đo: kW hoặc kVA Với động cơ điện Pđm - công suất cơ trên trục đm đm đ P P CHƯƠNG 2: PHỤ TẢI ĐIỆN + Với các thiết bị nung chảy công suất lớn, các thiết bị hàn thì công suất định mức chính là công suất định mức của máy biến áp, thường là (kVA). + Thiết bị ở chế độ ngắn hạn lặp lại, khi tính phụ tải tính toán phải qui đổi về chế độ làm việc dài hạn thông qua hệ số tiếp điện tương đối đmđmđm PP . ' đmđmđm SP .cos. ' CHƯƠNG 2: PHỤ TẢI ĐIỆN b) Điện áp định mức Điện áp định mức Uđm của phụ tải phải phù hợp với điện áp của mạng điện. + Điện áp một pha: 12; 36 V sử dụng cho mạng chiếu sáng cục bộ hoặc các nơi nguy hiểm. + Điện áp ba pha: 127/220; 220/380; 380/660V cung cấp cho phần lớn các thiết bị. + Cấp 3; 6; 10 kV: dùng cung cấp cho các lò nung chảy; các động cơ công suất lớn. + Cấp 35, 110 kV dùng để truyền tải hoặc cung cấp điện cho các thiết bị đặc biệt (công suất cực lớn) CHƯƠNG 2: PHỤ TẢI ĐIỆN 1.2. Đồ thị phụ tải - Đặc trưng cho sự tiêu dùng năng lượng điện của các thiết bị riêng lẻ, của nhóm thiết bị, của phân xưởng hoặc của toàn bộ xí nghiệp. - Là tài liệu quan trọng trong thiết và vận hành hệ thống cung cấp điện CHƯƠNG 2: PHỤ TẢI ĐIỆN a) Phân loại: - Theo đại lượng đo + Đồ thị phụ tải tác dụng P(t). + Đồ thị phụ tải phản kháng Q(t). + Đồ thị phụ tải điện năng A(t). - Theo thời gian khảo sát + Đồ thị phụ tải hàng ngày. + Đồ thị phụ tải hàng tháng. + Đồ thị phụ tải hàng năm. - Của thiết bị riêng lẻ ký hiệu: p(t); q(t); i(t).. - Của nhóm thiết bị P(t); Q(t); I(t). CHƯƠNG 2: PHỤ TẢI ĐIỆN b. Đồ thị phụ tải hàng ngày: + Dụng cụ đo tự động + Người trực ghi lại sau những giờ nhất định + Biểu diễn theo bậc thang, ghi lại giá trị trung bình trong những khoảng nhất định CHƯƠNG 2: PHỤ TẢI ĐIỆN Ý nghĩa của đồ thị phụ tải hàng ngày: - Biết tình trạng làm việc của thiết bị để từ đó sắp xếp lại qui trình vận hành hợp lý nhất. - Là căn cứ để chọn thiết bị, tính điện năng tiêu thụ Các thông số đặc trưng của đồ thị phụ tải hàng ngày: + Phụ tải cực đại và hệ số công suất cực đại + Điện năng trong một ngày đêm + Hệ số công suất trung bình + Hệ số điền kín của đồ thị phụ tải CHƯƠNG 2: PHỤ TẢI ĐIỆN c. Đồ thị phụ tải hàng tháng: Xây dựng theo phụ tải trung bình của từng tháng của xí nghiệp trong một năm làm việc CHƯƠNG 2: PHỤ TẢI ĐIỆN Ý nghĩa của đồ thị phụ tải tháng: - Biết được nhịp độ sản xuất của xí nghiệp. - Đề ra lịch vận hành sửa chữa các thiết bị điện một cách hợp lý nhất, nhằm đáp ứng các yêu cầu của sản xuất - Ví dụ: vào tháng 3,4 → sửa chữa vừa và lớn, còn ở những tháng cuối năm chỉ sửa chữa nhỏ và thay các thiết bị). CHƯƠNG 2: PHỤ TẢI ĐIỆN Đồ thị phụ tải hàng năm (dạng bậc thang) Xây dựng trên cơ sở của đồ thị phụ tải ngày đêm điển hình (thường chọn 1 ngày điển hình vào mùa đông và vào mùa hạ) CHƯƠNG 2: PHỤ TẢI ĐIỆN Các thông số đặc trưng của đồ thị phụ tải năm: - Điện năng tác dụng và phản kháng tiêu thụ trong một năm làm việc (xác định bằng diện tích bao bởi đường đồ thị phụ tải và trục thời gian) - Thời gian sử dụng công suất cực đại - Hệ số công suất trung bình - Hệ số điền kín đồ thị phụ tải CHƯƠNG 2: PHỤ TẢI ĐIỆN 1.3. Chế độ làm việc của phụ tải và qui đổi phụ tải a) Chế độ làm việc của phụ tải Chế độ dài hạn: - Nhiệt độ của thiết bị tăng đến giá trị xác lập và là hằng số. - Phụ tải có thể làm việc với đồ thị bằng phẳng với công suất không đổi trong thời gian làm việc hoặc đồ thị phụ tải không thay đổi trong thời gian làm việc. CHƯƠNG 2: PHỤ TẢI ĐIỆN Chế độ làm việc ngắn hạn: - Nhiệt độ của thiết bị tăng lên đến giá trị nào đó trong thời gian làm việc, rồi lại giảm xuống bằng nhiệt độ môi trường xung quanh trong thời gian nghỉ. Chế độ ngắn hạn lặp lại: - Nhiệt độ của thiết bị tăng lên trong thời gian làm việc nhưng chưa đạt giá trị cho phép và lại giảm xuống trong thời gian nghỉ, nhưng chưa giảm xuống nhiệt độ của môi trường xung quanh. - Chế độ ngắn hạn lặp lại đặc trưng bằng hệ số đóng điện ε% CHƯƠNG 2: PHỤ TẢI ĐIỆN 100100% 0 C đ đ đ T t tt t tđ – thời gian đóng điện của thiết bị t0 – thời gian nghỉ TC – là một chu kỳ công tác và phải nhỏ hơn 10 phút CHƯƠNG 2: PHỤ TẢI ĐIỆN b) Qui đổi phụ tải 1 pha về 3 pha: - Khi có phụ tải 1 pha đấu vào điện áp pha : Pđm tđ = 3.Pđm pha - Khi có phụ tải 1 pha đấu vào điện áp dây. Pđm tđ = Pđm pha - Khi có nhiều phụ tải 1 pha đấu vào nhiều điện áp dây và pha khác nhau: Pđm tđ = 3.Pđm pha.max 3 CHƯƠNG 2: PHỤ TẢI ĐIỆN 2. PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN 2.1. Xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ số cực đại đmsdmtbmtt PkkPkP Ptb - công suất trung bình của phu tải trong ca mang tải lớn nhất. Pđm - công suất định mức của phụ tải (của nhóm ) ksd - hệ số sử dụng công suất tác dụng (của nhóm) km - hệ số cực đại công suất tác dụng với khoảng thời gian trung bình T = 30 phút CHƯƠNG 2: PHỤ TẢI ĐIỆN a) Hệ số sử dụng công suất (ksd): Khái niệm: là tỉ số giữa công suất trung bình và công suất định mức. - Hệ số sử dụng được định nghĩa cho cả Q; I. - Với thiết bị đơn lẻ kí hiệu bằng chữ in thường còn với nhóm thiết bị được kí hiệu bằng chữ in hoa đm tb sd p p k CHƯƠNG 2: PHỤ TẢI ĐIỆN - Đối với nhóm thiết bị - Có thể xác định theo điện năng tiêu thụ n i iđm n i isdiđm đm tb sd p kp P P k 1 . 1 .. R sd A A k A - điện năng tiêu thụ trong 1 ca theo đồ thị phụ tải. AR - điện năng tiêu thụ định mức CHƯƠNG 2: PHỤ TẢI ĐIỆN Tương tự đối với phụ tải phản kháng và dòng điện đm tb sdq q q k n i iđm n i isdqiđm đm tb sdq q kq Q Q k 1 . 1 .. đm tb sdi i i k n i iđm n i isdiđm đm tb sdi i ki I I k 1 . 1 .. CHƯƠNG 2: PHỤ TẢI ĐIỆN b) Số thiết bị dùng điện có hiệu quả (nhq) Định nghĩa: Là số thiết bị điện giả thiết có cùng công suất, cùng chế độ làm việc mà chúng gây ra một phụ tải tính toán, bằng phụ tải tính toán của nhóm, có đồ thị phụ tải không giống nhau về công suất và chế độ làm việc. Công thức đầy đủ để tính số thiết bị dùng điện hiệu quả của nhóm có n thiết bị: n i iđm n i iđm hq p p n 1 2 . 2 1 . )( CHƯƠNG 2: PHỤ TẢI ĐIỆN Các trường hợp riêng để tính nhanh nhq → Số thiết bị hiệu quả sẽ lấy bằng số thiết bị thực tế của nhóm: nhq = n 4,0K và3 sd min. max. đm đm p p 2,0K và3 sd min. max. đm đm p p max. 1 .2 đm n i iđm hq p p n thì CHƯƠNG 2: PHỤ TẢI ĐIỆN n i iđm n j jđm pp 1 . 1 . 100 51 Khi trong nhóm có n1 thiết bị điện có tổng công suất định mức nhỏ hơn hoặc bằng 5 % tổng công suất định mức của toàn nhóm nhq = n - n1 → CHƯƠNG 2: PHỤ TẢI ĐIỆN Ví dụ: Xác định số thiết bị hiệu quả của nhóm có chế độ làm việc dài hạn có số lượng và công suất như sau Hệ số sử dụng của toàn nhóm Ksd = 0,5 Số thiết bị Công suất (kW) 10 0,6 5 4,5 6 7 5 10 2 14 CHƯƠNG 2: PHỤ TẢI ĐIỆN Giải : + Tính bằng công thức đầy đủ: 20 14.210.57.65,4.56,0.10 )14.210.57.65,4.56,0.10( 22222 2 hqn + Tính gần đúng: vì nhóm có 10 thiết bị rất nhỏ (0,6 kW) 10.0,6 = 6 kW < ∑ pđm.i 5% = 148,5.5% = 7,4 → nhq = n – n1 = 28 – 10 = 18 CHƯƠNG 2: PHỤ TẢI ĐIỆN Ví dụ: Nhóm có các thiết bị làm việc dài hạn. Hãy xác đinh số thiết bị hiệu quả của nhóm; Ksd = 0,4 Số thiết bị Công suất (kW) 4 20 5 10 6 4 5 7 4 4,5 25 2,8 20 1 CHƯƠNG 2: PHỤ TẢI ĐIỆN Giải: 320 1 20 P P m min.đm max.đm Ksd = 0,4 > 0,2 26 20 524 20 )1.208,2.255,4.44.610.520.4.(2 p p2 n max.đm n 1i i.đm hq CHƯƠNG 2: PHỤ TẢI ĐIỆN c) Hệ số cực đại (km) Hệ số cực đại là tỉ số giữa công suất tính toán và công suất trung bình tb tt m p p k tb tt m P P K CHƯƠNG 2: PHỤ TẢI ĐIỆN 2.2. Xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu + Phụ tải tính toán của nhóm thiết bị có chế độ làm việc giống nhau (cùng ksd) đnctt PKP tgPQ tttt cos 22 tt tttttt P QPS Knc - hệ số nhu cầu của nhóm thiết bị. cosφ - hệ số công suất của nhóm CHƯƠNG 2: PHỤ TẢI ĐIỆN Một số lưu ý: + Nếu nhóm có nhiều thiết bị với cosφ khá khác nhau, để tính Qtt người ta có thể sử dụng hệ số cosφ trung bình của nhóm: n i iđm n i iiđm tb p p 1 . 1 . cos cos CHƯƠNG 2: PHỤ TẢI ĐIỆN + Nếu nhóm có nhiều thiết bị có hệ số nhu cầu khá khác nhau: n i iđm n i inciđm tbnc p kp K 1 . 1 .. . CHƯƠNG 2: PHỤ TẢI ĐIỆN + Phụ tải tính toán ở một nút nào đó của hệ thống cung cấp điện (phân xưởng, xí nghiệp) bằng cách tổng hợp các phụ tải tính toán của các nhóm nối vào nút có tính đến hệ số đồng thời 2 1 . 2 1 . n i itt n i ittđttt QPKS Kđt - hệ số đồng thời có giá trị (0,85 ÷ 1) CHƯƠNG 2: PHỤ TẢI ĐIỆN 2.3. Xác định phụ tải tính toán theo xuất chi phí điện năng trên đơn vị sản phẩm và tổng sản lượng + Suất chi phí điện năng cho đơn vị sản phẩm a0 (kWh) + M - tổng sản phẩm cần sản xuất ra trong khoảng thời gian khảo sát T → tính được phụ tải tác dụng trung bình của phân xưởng, xí nghiệp T aM Ptb 0. Lựa chọn hệ số cực đại tương ứng với xí nghiệp hoặc phân xưởng tbmtt PKP CHƯƠNG 2: PHỤ TẢI ĐIỆN 2.4. Xác định phụ tải tính toán theo xuất phụ tải trên đơn vị diện tích sản xuất FpPtt .0 p0 - suất phụ tải tính toán trên 1 m2 diện tích sản suất (kW/m2) F - diện tích sản xuất đặt thiết bị (m2) CHƯƠNG 2: PHỤ TẢI ĐIỆN 2.5. Xác định phụ tải đỉnh nhọn Đây là phu tải lớn nhất xuất hiện trong thời gian ngắn 1 ÷ 2 giây, thường xuất hiện khi khởi động các động cơ. + Với nhóm thiết bị: phụ tải đỉnh nhọn xuất hiện khi thiết bị có dòng mở máy lớn nhất trong nhóm làm việc (đóng điện) )( (max)hom.(max) đmsdnttkđđn IkIII CHƯƠNG 2: PHỤ TẢI ĐIỆN Itt - dòng điện tính toán của nhóm Iđm(max) - dòng định mức của động cơ đang khởi động Ikđ(max) - dòng khởi động của động cơ có dòng khởi động lớn nhất đmmmkđ IkI kmm - hệ số mở máy của thiết bị + Động cơ không đồng bộ: kmm = (5 ÷ 7) + Động cơ rôto dây quấn: kmm = 2,5 + Lò điện, máy biến áp: kmm = 1,6 CHƯƠNG 2: PHỤ TẢI ĐIỆN Ví dụ về tính phụ tải điện Nhóm I: Máy nén khí Pđm1 = 50 kW Pđm2 = 40 kW Knc = 0,85 Cosφ = 0,8 9 1 2 I 3 . 8 II 10 . . 14 III Nhóm II: Máy công cụ Pđm3 = 15 kW Pđm4 = 12 kW Pđm5 = 10 kW Pđm6 = 8 kW Pđm7 = 6 kW Pđm8 = 5 kW Nhóm II: knc = 0,35 cosφ = 0,6 Nhóm III: Các máy hàn Sđm10 = 25 kVA; cosφ = 0,5; knc = 0,6 Sđm11 = 15 kVa; cosφ = 0,6; knc = 0,4 Sđm12 = Sđm13 = Sđm14 = 20 kVA cosφ = 0,7; knc = 0,5 Phụ tải chiếu sáng 9 Diện tích 3000 m2 Suất phụ tải: p0 = 0,006 kW/m 2 CHƯƠNG 2: PHỤ TẢI ĐIỆN Giải: - Nhóm I: Tính theo phương pháp công suất đặt và hệ số nhu cầu 1 2 I 5,76405085,0 PPkP 2đm1đmncI.tt 375,5775,0.5,76tgPQ I.ttI.tt 625,95 8,0 5,76 cos P S I.tt I.tt CHƯƠNG 2: PHỤ TẢI ĐIỆN - Nhóm II: Tính theo phương pháp công suất đặt và hệ số nhu cầu 3 . 8 II 6,1956810121535,0 PkP 8 3i i.đmncII.tt 09,2033,1.6,19tgPQ II.ttII.tt 67,32 6,0 6,19 cos P S II.tt II.tt CHƯƠNG 2: PHỤ TẢI ĐIỆN - Nhóm III: Có hệ số công suất và hệ số nhu cầu khác nhau nên phải tính bình quân 10 . . 14 III 65,0 20.31525 7,0.20.36,0.155,0.25 p cosp cos 14 10i i.đm 14 10i ii.đm tb CHƯƠNG 2: PHỤ TẢI ĐIỆN CHƯƠNG 2: PHỤ TẢI ĐIỆN Hệ số nhu cầu trung bình: 51,0 20.31525 5,0.20.34,0.156,0.25 p kp k 14 10i i.đm 14 10i i.nci.đm tb.nc 5120.3152551,0 PkP 14 10i i.đmtb.ncIII.tt - Phụ tải tính toán 62,59169,1.51tgPQ III.ttIII.tt 46,78 65,0 51 cos P S III.tt III.tt CHƯƠNG 2: PHỤ TẢI ĐIỆN - Phụ tải chiếu sáng: tính theo phương pháp suất phụ tải trên đơn vị diện tích 18S 0Q 183000.006,0F.pP cs.tt cs.tt 0cs.tt CHƯƠNG 2: PHỤ TẢI ĐIỆN - Phụ tải toàn phân xưởng Chọn hệ số đồng thời kđt = 0,9 kVA2255,1531659,0 62,591,2038,5718516,195,769,0 QPKS 22 2 2 n 1i i.tt 2 n 1i i.ttđttt CHƯƠNG 2: PHỤ TẢI ĐIỆN
File đính kèm:
- bai_giang_cung_cap_dien_chuong_2_phu_tai_dien_pham_khanh_tun.pdf