1. 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
  2. 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
  3. 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
  4. 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
  5. 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.
  6. 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
  7. 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)
  8. 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
  9. 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:
  10. 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
  11. 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
  12. 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
  13. 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
  14. 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
  15. 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.
  16. 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.
  17. 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
  18. 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 
  19. 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.
  20. 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.