- BÀI GIẢNG
CUNG CẤP ĐIỆN
Biên soạn: Phạm Khánh Tùng
Bộ môn Kỹ thuật điện – Khoa Sư phạm kỹ thuật
hnue.edu.vn\directory\tungpk
- CHƯƠNG 4: SƠ ĐỒ CUNG CẤP ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP
1. Các yêu cầu chung với sơ đồ cung cấp điện
1.1. Đặc điểm
Khi thiết kế cần lưu ý các yếu tố:
- Điều kiện khí hậu địa hình
- Các thiết bị đặc biệt đòi hỏi độ tin cậy cấp điện cao
- Đặc điểm của qui trình công nghệ
- CHƯƠNG 4: SƠ ĐỒ CUNG CẤP ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP
Để đảm bảo cấp điện an toàn thì sơ đồ cung cấp điện phải có cấu trúc
hợp lý:
+ Giảm số mạch vòng và tổn thất, các nguồn cấp điện phải được đặt
gần các thiết bị dùng điện.
+ Phần lớn các xí nghiệp hiện được cấp điện từ mạng của hệ thống
điện khu vực (quốc gia).
+ Việc xây dựng các nguồn cung cấp tự dùng cho xí nghiệp chỉ nên
được thực hiện cho một số trường hợp đặc biệt
- CHƯƠNG 4: SƠ ĐỒ CUNG CẤP ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP
- Các hộ ở xa hệ thống năng lượng, không có liên hệ với hệ thống
hoặc khi hệ thống không đủ công suất.
- Khi có đòi hỏi cao về tính liên tục cấp điện, lúc này nguồn tự
dùng đóng vai trò của nguồn dự phòng.
- Do quá trình công nghệ cần dùng một lượng lớn nhiệt năng, hơi
nước nóng trường hợp này thường xây dựng nhà máy nhiệt điện
vừa để cung cấp hơi vừa để cấp điện và hỗ trợ hệ thống điện
- CHƯƠNG 4: SƠ ĐỒ CUNG CẤP ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP
1.2. Yêu cầu với sơ đồ cung cấp điện
a) Độ tin cậy cấp điện
Sơ đồ phải đảm bảo tin cậy cấp điện theo yêu cầu của phụ tải.
- Hộ loại I: phải có 2 nguồn cấp điện, sơ đồ phải đảm bảo cho hộ tiêu
thụ không được mất điện, hoặc gián đoạn trong thời gian thiết bị tự
động đóng nguồn dự phòng.
- Hộ loại II: được cấp bằng một hoặc hai nguồn điện. Việc lựa chọn
số nguồn cấp điện phải dựa trên sự thiệt hại kinh tế do ngừng cấp
điện.
- Hộ loại III: chỉ cần cấp điện từ một nguồn.
- CHƯƠNG 4: SƠ ĐỒ CUNG CẤP ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP
b) An toàn cấp điện
Sơ đồ cung cấp điện phải đảm bảo an toàn tuyệt đối cho người vận
hành trong mọi trạng thái vận hành.
Ngoài ra còn phải đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật như đơn giản, thuật
tiện vận hành, có tính linh hoạt cao trong xử lý sự cố, có biện pháp tự
động hoá
c) Tính kinh tế
Sơ đồ phải có chỉ tiêu kinh tế hợp lý nhất về vốn đầu tư và chi phí
vận hành như vậy phải được lựa chọn tối ưu
- CHƯƠNG 4: SƠ ĐỒ CUNG CẤP ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP
1.3. Biểu đồ phụ tải
Biểu đồ phụ tải là một vòng tròn có diện tích bằng phụ tải tính toán
của phân xưởng theo một tỷ lệ xích tuỳ chọn
Si
Si .R m R i
2
i
.m
Si - phụ tải tính toán của phân
xưởng i (kVA)
m - tỷ lệ xích tuỳ chọn (kVA/cm2
; mm2)
- CHƯƠNG 4: SƠ ĐỒ CUNG CẤP ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP
+ Mỗi phân xưởng có một biểu đồ phụ tải, tâm trùng với tâm
phụ tải. Gần đúng có thể lấy bằng tâm hình học của phân
xưởng.
+ Các trạm biến áp phân xưởng phải đặt ở đúng hoặc gần tâm
phụ tải để giảm độ dài mạng và giảm tổn thất.
+ Biểu đồ phụ tải cho ta biết sự phân bố, cơ cấu phụ tải
- CHƯƠNG 4: SƠ ĐỒ CUNG CẤP ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP
1.4. Xác định tâm qui ước của phụ tải điện
- Nếu trong phân xưởng có phụ tải phân bố đều trên diện tích nhà
xưởng, thì tâm phụ tải có thể lấy trùng với tâm hình học của phân
xưởng.
- Trường hợp phụ tải phân bố không đều tâm phụ tải của phân
xưởng được xác định giống như trọng tâm của một khối vật thể.
- Lúc đó trọng tâm phụ tải là điểm M(x0, y0, z0) có các toạ độ:
- CHƯƠNG 4: SƠ ĐỒ CUNG CẤP ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP
n n n
S x i i S y i i S z i i
x0 i 1
n
y0 i 1
n
z0 i 1
n
S
i 1
i S
i 1
i S
i 1
i
Si - phụ tải của phấn xưởng thứ i.
xi, yi, zi - toạ độ của phụ tải thứ i theo một hệ trục toạ độ tuỳ chọn
Lưu ý: Chỉ xét đến tọa độ theo chiều cao (trục Oz) khi phụ tải bố
trí tại độ cao khác nhau
- CHƯƠNG 4: SƠ ĐỒ CUNG CẤP ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP
Khi có xét tới thời gian làm việc của các hộ phụ tải:
n n
S x T i i i S y T i i i
x0 i 1
n
y0 i 1
n
S T
i 1
i i S T
i 1
i i
Ti - thời gian làm việc của phụ tải thứ i
- CHƯƠNG 4: SƠ ĐỒ CUNG CẤP ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP
2. Trạm biến áp
2.1. Phân loại và vị trí đặt trạm
a) Phân loại
- Trạm biến áp: Biến đổi điện áp, thường từ cao → thấp
+ Trạm trung gian: có điện áp 35÷220 kV
+ Trạm phân xưởng: biến đổi 6÷10(35) kV → 0,4 (0,6) kV.
- Trạm phân phối: Chỉ phân phối điện năng trong cùng cấp điện áp.
- Trạm đổi điện: Thực hiện chỉnh lưu hoặc biến đổi tần số từ fđm = 50
Hz sang tần số khác
- CHƯƠNG 4: SƠ ĐỒ CUNG CẤP ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP
b) Vị trí đặt trạm
- Nguyên tắc chung
+ Gần tâm phụ tải.
+ Không ảnh hưởng đi lại và sản xuất.
+ Điều kiện thông gió, phòng cháy, nổ tốt, tránh bụi, hơi hoá chất.
+ Với các xí nghiệp lớn, phụ tải tập trung thành những vùng rõ rệt thì
phải xác định tâm phụ tải của từng vùng riêng biệt, xí nghiệp sẽ có
nhiều trạm biến áp chính đặt tại các tâm đó
- CHƯƠNG 4: SƠ ĐỒ CUNG CẤP ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP
2.2. Lựa chọn số lượng, dung lượng máy biến áp cho trạm
a) Số lượng máy biến áp
+ Trạm 1 máy: loại trạm này tiết kiệm diện tích đất, vận hành đơn
giản với chi phí vận hành thấp, nhưng không đảm bảo được độ tin
cậy cung cấp điện như trạm 2 máy.
+ Trạm 2 máy: thường có lợi về kinh tế hơn trạm 3 máy.
+ Trạm 3 máy: chỉ được dùng vào trường hợp đặc biệt
- CHƯƠNG 4: SƠ ĐỒ CUNG CẤP ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP
Hộ loại I: được cấp từ 2 nguồn độc lập (có thể lấy nguồn từ 2 trạm
gần nhất mỗi trạm đó chỉ cần 1 máy).
Nếu hộ loại 1 nhận điện từ một trạm biến áp, thì trạm đó cần phải có 2
máy và mỗi máy đấu vào 1 phân đoạn riêng, giữa các phân đoạn phải
có thiết bị đóng tự động.
Hộ loai II: cũng cần có nguồn dự phòng có thể đóng tự động hoặc
bằng tay. Nếu hộ loại 2 nhận điện từ chỉ một trạm thì trạm đó cũng
cần phải có 2 máy hoặc có một máy đang vận hành và máy khác để
dự phòng nguội.
Hộ loại III: trạm chỉ cần 1 máy.
- CHƯƠNG 4: SƠ ĐỒ CUNG CẤP ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP
b) Chọn dung lượng máy biến áp
Một số điểm cần lưu ý khi chọn dung lượng máy:
+ Dãy công suất máy biến áp
+ Hiệu chỉnh nhiệt độ
+ Khả năng quá tải của máy
+ Phụ tải tính toán
+ Tham khảo số liệu dung lượng biến áp theo điều kiện tổn thất
kim loại mầu ít nhất.
- CHƯƠNG 4: SƠ ĐỒ CUNG CẤP ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP
- Dãy công suất
+ Dãy công suất của máy biến áp: 50, 100, 180, 320, 560, 750,
1000, 1800, 3200, 5600 kVA
+ Trong cùng một xí nghiệp nên chọn cùng một cỡ công suất, nếu
phụ tải Ptt khác nhau có thể lựa chọn nhiều hơn một loại nhưng
không vượt quá 2-3 loại điều này thuận tiện cho thay thế, sửa chữa,
dự trữ trong kho.
+ Máy biến áp phân xưởng nên chọn có công suất từ 1000 kVA đổ
lại, từ đó chiều dài mạng hạ áp ngắn lại dẫn đến giảm tổn thất
- CHƯƠNG 4: SƠ ĐỒ CUNG CẤP ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP
- Hiệu chỉnh nhiệt độ
Máy biến áp do Liên Xô chế tạo được qui định:
+ Nhiệt độ trung bình hàng năm: θtb = + 5oC
+ Nhiệt độ cực đại trong năm: θcđ = +35oC
dung lượng máy biến áp cần được hiệu chỉnh theo môi trường lắp
đặt thực tế
tb 5
S '
đm Sđm 1
100
- CHƯƠNG 4: SƠ ĐỒ CUNG CẤP ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP
- Chọn dung lượng máy biến áp theo phụ tải tính toán
+ Trong điều kiện bình thường:
Trạm 1 máy: Sđm ≥ Stt
Trạm n máy: n.Sđm ≥ Stt
Trường hợp cần thiết có thể xét thêm quá tải lúc bình thường, như
vậy có thể cho phép chọn được máy có dung lượng giảm đi nhằm
tiết kiệm vốn đầu tư.
- CHƯƠNG 4: SƠ ĐỒ CUNG CẤP ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP
+ Trường hợp sự cố 1 máy: xét trạm từ 2 máy trở lên hoặc đứt một
đường dây
Trạm 2 máy:
kqt.Sđm ≥ Ssc
Trạm n máy:
(n-1).kqt.Sđm ≥ Ssc
khi không có số liệu có thể lấy kqt = 1,4 với điều kiện hệ số tải trước
sự cố không quá 93 % và không tải quá 3 ngày, mỗi ngày không
quá 6 giờ.
