›
›

Giáo trình Cung cấp điện - Trần Tiến Lợi

pdf 157 trang ngocly 2620
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình Cung cấp điện - Trần Tiến Lợi", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfgiao_trinh_cung_cap_dien_tran_tien_loi.pdf

Nội dung text: Giáo trình Cung cấp điện - Trần Tiến Lợi

  1. Bài giảng cung cấp điện. Biên soạn: TRẦN TẤN LỢI 1 GIÁO TRÌNH CUNG CẤP ĐIỆN Trần Tiến Lợi
  2. Bài giảng cung cấp điện. Biên soạn: TRẦN TẤN LỢI 2 Tập bài giảng môn học cung cấp điện dùng chung cho ngành HTĐ và các ngành điện khác hoặc các ngành khác có liện quan. Đây chỉ là tài liệu tóm tắt dùng làm bài giảng của tác giả Trần Tấn Lợi. Khi sử dụng cho các đối tượng khác nhau tác giả sẽ có những thêm bớt cho phù hợp hơn. Bài mở đầu: Các tài liệu tham khảo: 1. Giáo trình CCĐ cho xí nghiệp công nghiệp Bộ môn phát dẫn điện xuất bản 1978 (bản in roneo). 2. Giáo trình CCĐ (tập 1 và 2) Nguyễn Công Hiền và nhiều tác giả xuất bản 1974,1984. 3. Thiết kế CCĐ XNCN. Bộ môn phát dẫn điện (bản in roneo khoa TC tái bản). 4. Một số vấn đề về thiết kế và qui hoạch mạng điện địa phương Đặng Ngọc Dinh và nhiều tác giả. 5. Giáo trình mạng điện Bộ môn phát dẫn điện. Một số tài liệu nước ngoài hoặc dịch: 1. Cung cấp điện cho xí nghiệp công nghiệp Tg: Fe-đô-rov NXB-Năng lượng 1972 2. Cung cấp điện cho xí nghiệp công nghiệp. Tg: Epmulov NXB-Năng lượng 1976 3. Sách tra cứu về cung cấp điện (tập I & II sách dịch). Tg: Fe-đô-rov NXB-Năng lượng 1980. Giới thiệu các chương của giáo trình: Chương I: Những vấn đề chung về TH-CCĐ. Chương II: Phụ tải điện. Chương III: Cơ sở so sánh-kinh tế kỹ thuật trong CCĐ. Chương IV: Sơ đồ CCĐ và trạm biến áp. Chương V: Tính toán mạng điện trong xí nghiệp. Chương VI: Xác định tiết diện dây dẫn trong mạng điện. Chương VII: Tính toán dòng ngắn mạch. Chương VIII: Lựa chọn thiết bị điện. Chương IX: Bù công suất phản kháng trong mạng xí nghiệp. Chương X: Bảo vệ rơ-le trong mạng điện xí nghiệp. Chương XI: Nối đất và chiếu sáng. Chương XII: Chiếu sáng công nghiệp.
  3. Bài giảng cung cấp điện. Biên soạn: TRẦN TẤN LỢI 3 Chương I Những vấn đề chung về HT-CCĐ 1.1 Khái niệm về hệ thống điện: Ngày nay khi nói đến hệ thông năng lượng, thông thường người ta thường hình dung nó là hệ thông điện, tương tự như vậy đôi lúc ngường ta gọi Khoa điện là Khoa năng lượng, đó không phải là hiện tượng ngẫu nhiên mà nó chính là bản chất của vấn đề. Lý do là ở chỗ năng lượng điện đã có ưu thế trong sản xuất,khai thác và truyền tải, cho nên hầu như toán bộ năng lượng đang khai thác được trong tự nhiên người ta đều chuyển đổi nó thầnh điện năng trước khi sử dụng nó. Từ đó hình thành một hệ thống điện nhằm tryuền tải, phân phối và CCĐ điện năng đến từng hộ sử dụng điện. Một số ưu điểm của điện năng: + Dễ chuyển hoá thành các dạng năng lượng khác (Quang, nhiệt, hoá cơ năng ). + Dễ chuyền tải và truyền tải với hiệu suất khá cao. + Không có sắn trong tự nhiên, đều được khai thác rồi chuyển hoá thành điện năng. Ở nơi sử dụng điện năng lại dẽ dàng chuyển thành các dạng năng lượng khác Ngày nay phần lớn năng lượng tự nhiên khác được khai thác ngay tại chỗ rồi được đổi thành điện năng (VD NM nhiệt điện thường được xây dựng tại nơi gần nguồn than; NM thỷ điện gần nguồn nước ). Đó cũng chính là lý do xuất hiện hệ thống tryền tải, phân phối và cung cấp điện năng mà chung ta thường giọ là hệ thông điện. Định nghĩa: Hệ thống điện bao gồm các khâu sản xuất ra điện năng; khâu tryền tải; phân phối và cung cấp điện năng đến tận các hộ dùng điện (xem HV.) NL sơ cấp 220 kV 110 kV 10 kV ~ ~ NMĐ1 35 kV NMĐ2 10 kV sản xuất & tryền tải (phát dẫn điện) 6; 10 kV phân phối & cung cấp điện năng (CCĐ) 0,4 kV HV. 01 Từ đó cho thấy lĩnh vực cung cấp điện có một ý nghĩa hẹp hơn Định nghĩa: Hệ thống cung cấp điện chỉ bao gồm các khâu phân phối; Tuyền tải & cung cấp điện năng đến các hộ tiêu thụ điện. Vài nét đặc trưng của năng lượng điện: 1- Khác với hầu hết các sản phẩm, điện năng được sản xuất ra, nói chung không tích trữ được (trừ vài trường hợp đặc biệt với công suất nhỏ như pin, acqui ) Tại mỗi thời điểm luôn luôn phải đảm bảo cần bằng giữa lượng điện năng sản xuất ra và tiêu thụ có kể đến tổn thất trong khâu truyền tải. Điều này când phải được quán triệt trong khâu thiết kế, qui hoạch, vận hành và điều độ hệ thống điện, nhằm giữ vững chất lượng điện (u & f).
  4. Bài giảng cung cấp điện. Biên soạn: TRẦN TẤN LỢI 4 2- Các quá trình về điện xẩy ra rất nhanh. Chẳng hạn sóng điện từ lan truyền trong dây dẫn với tốc độ rất lớn xấp sỉ tốc độ ánh sáng 300 000 km/s (quá trình ngắn mạch, sóng sét lan truyền lan tuyền) Đóng cắt của các thiết bị bảo v.v đều phải xẩy ra trong vòng nhỏ hơn 1/10 giây cần thiết để thiết kế, hiệu chỉnh các thiết bị bảo vệ. 3- Công nghiệp điện lực có quan hệ chặt chẽ đến nhiều ngành kinh tế qquốc dân (luyện kim, hoá chất, khai thác mỏ, cơ khí, công nghiệp dệt ). là một trong những động lực tăng năng suất lao động tạo nên sự phát triển nhịp nhành trong cấu trúc kinh tế. Quán triệt đặc điểm này sẽ xây dựng những quyết định hợp lý trong mức độ điện khí hoá đối với các ngành kinh tế – Các vùng lãnh thổ khác nhau – Mức độ xây dựng nguồn điện, mạng lưới truyền tải, phân phối nhằm đáp ứng sự phát triển cân đối, tránh được những thiệt hại kinh tế quốc dân do phải hạn chế nhu cầu của các hộ dùng điện. Nội dung môn học: Nhằm giải quyết các vấn đề kỹ thuật trong việc thiết kế hệ thống CCĐ-XN nói chung và HTĐ nói riêng. Một phương án CCĐ được gọi là hợp lý phải kết hợp hài hoà một loạt các yêu cầu như: Tính kinh tế (vốn đầu tư nhỏ). Độ tin cây (xác suất mất điện nhỏ). An toàn và tiện lợi cho việc vận hành thiết bị. Phải đảm bảo được chất lượng điện năng trong phạm vi cho phép (kỹ thuật). Như vậy lời giải tối ưu khi thiết kế HTĐ phải nhận được từ quan điểm hệ thống, không tách khỏi kế hoạch phát triển năng lượng của vùng; Phải được phối hợp ngay trong những vấn đề cụ thể như – Chọn sơ đồ nối dây của lưới điện, mức tổn thất điện áp .Việc lựa chọn PA’ CCĐ phải kết hợp với việc lựa chọn vị trí, công suất của nhà máy điện hoặc trạm biến áp khu vực. Phải quan tâm đến đặc điểm công nghệ của xí nghiệp, xem xét sự phát triển của xí nghiệp trong kế hoạch tổng thể (xây dựng, kiến trúc ). Vì vậy các dự án về thiết kế CCĐ-XN, thường được đưa ra đồng thời với các dự án về xây dựng, kiến trúc, cấp thoát nước v.v và được duyệt bởi một cơ quan trung tâm. ở đây có sự phối các mặt trên quan điểm hệ thống và tối ưu tổng thể. 1.2 Phân loại hộ dùng điện xí nghiệp: Các hộ dùng điện trong xí nghiệp gồm nhiều loại tuỳ theo cách phân chia khác nhau (nhằm mục đích đảm bảo CCĐ theo nhu cầu của từng loại hộ phụ tải). a) Theo điện áp và tần số: căn cứ vào Udm và f * Hộ dùng điện 3 pha Udm 1000 V ; fdm = 50 Hz. * Hộ dùng điện 1 pha Udm < 1000 V ; fdm = 50 Hz. * Hộ dùng điện làm việc với tần số 50 Hz. * Hộ dùng dòng điện một chiều. b) Theo chế độ làm việc: (của các hộ dùng điện). Dài hạn: phụ tải không thay đổi hoặc ít thay đổi, làm việc dài hạn mà nhiệt độ không vượt quá giá trị cho phép (VD: Bơm; quạt gió, khí nén ). Ngắn hạn: thời gian làm việc không đủ dài để nhiệt độ TB đạt giá trị qui định (VD các động cơ truyền động cơ cấu phụ của máy cắt gọt kim loại, động cơ đóng mở van của TB. thuỷ lực). Ngắn hạn lập lại: các thời kỳ làm việc ngắn hạn của TB. xen lẫn với thời kỹ nghỉ ngắn hạn được đặc trưng bởi tỷ số giữa thời gian đóng điện và thời gian toàn chu trình sản suất (VD. máy nâng; TB. hàn ). c) Theo mức độ tin cây cung cấp điện: tuỳ theo tầm quan trọng trong nền kinh tế và xã hội, các hộ tiêu thụ điện được CCĐ với mức độ tin cậy khác nhau và phân thành 3 loại. Hộ loại I: Là hộ mà khi sự cố ngừng CCĐ. sẽ gây ra những thiệt hại lớn về kinh tế, đe doạ đến tính mạng con người, hoặc ảnh hưởng có hại lớn về chính trị; – gây những thiệt hại do đối loạn qui trình công nghệ. Hộ loại I phải được CCĐ. từ 2 nguồn độc lập trở lên. Xác suất ngừng CCĐ rất nhỏ, thời gian ngừng CCĐ. thường chỉ được phép bằng thời gian tự động đóng thiết bị dự trữ (VD. xí nghiệp luyện kim, hoá chất lớn ). Hộ loại II: Là hộ tuy có tầm quan trọng lớn nhưng khi ngừng CCĐ chỉ dẫn đến thiệt hại về kinh tế do hư hỏng sản phẩm, ngừng trệ sản xuất, lãng phí loa động v.v Hộ loại II được CCĐ từ 1 hoặc 2 nguồn – thời gian ngừng CCĐ cho phép bằng thời gian để đóng TB dự trữ bằng tay (XN cơ khí, dệt, công nghiệp nhẹ, công nghiệp địa phương ).
  5. Bài giảng cung cấp điện. Biên soạn: TRẦN TẤN LỢI 5 Hộ loại III: mức độ tin cậy thấp hơn, gồm các hộ không nằm trong hộ loại 1 và 2. Cho phép mất điện trong thời gian sửa chữa, thay thế phần tử sự cố nhưng không quá một ngày đêm. Hộ loại III thường được CCĐ bằng một nguồn. 1.3 Các hộ tiêu thụ điện điển hình: 1) Các thiết bị động lực công nghiệp. 2) Các thiết bị chiếu sáng. (thường 1 pha, ĐTPT. bằng phẳng, cos = 10,6). 3) Các TB. biến đổi. Các động cơ truyền động máy gia công. 4) Lò và các thiết bị gia nhiệt. 5) Thiết bị hàn. (Giải công suất; dạng ĐTPT; Giải Udm ; fdm ; cos ; Tmax ;đặc tính phụ tải; thuộc hộ tiêu thụ loại 1; 2 hoặc 3 ). 1.4 Các chỉ tiêu kỹ thuật trong CCĐ-XN: Chỉ tiêu kỹ thuật của hệ thống CCĐ. được đánh giá bằng chất lượng điện năng cung cấp, thông qua 3 chỉ tiêu cơ bản U; f; tính liên tục CCĐ. *Tính liên tục CCĐ: hệ thống CCĐ. phải đảm bảo được việc CCĐ. liên tục theo yêu cầu của phụ tải (yêu cầu của hộ loại I; II & III). Chỉ tiêu này thường được cụ thể hoá bằng xác suất làm việc tin cậy trên cơ sở này người ta phân các hộ tiêu thụ thành 3 loại hộ mà trong thiết kế cần phải quán triệt để có được PA’ CCĐ. hợp lý. * Tần số: độ lệch tần số cho phép được qui định là 0,5 Hz. Để đảm bảo tần số của hệ thống điện được ổn định công suất tiêu thụ phải =< công suất của HT. Vậy ở xí nghiệp lớn khi phụ tải gia tăng thường phải đặt thêm TB. tự động đóng thêm máy phát điện dự trữ của XN. hoặc TB. bảo vệ sa thải phụ tải theo tần số. *Điện áp: Độ lệch điện áp cho phép so với điện áp định mức được qui định như sau: (ở chế độ làm việc bình thường). + Mạng động lực: [ U%] = 5 % Udm + Mạng chiếu sáng: [ U%] = 2, 5 % Udm Trường hợp khởi động động cơ hoặc mạng điện đang trong tình trạng sự cố thì độ lệch điện áp cho phép có thể tới (-10  20 %)Udm . Tuy nhiên vì phụ tải điện luôn thay đổi nên giá trị điện áp lại khác nhau ở các nút của phụ tải điều chỉnh rất phức tạp. Để có những biện pháp hiệu lực điều chỉnh điện áp, cần mô tả sự diễn biến của điện áp không những theo độ lệch so với giá trị định mức, mà còn phải thể hiện được mức độ kéo dài. Khi đó chỉ tiêu đánh giá mức độ chất lượng điện áp là giá trị tích phân. T U(t ) U dm dt 0 Udm Trong đó: U(t) - giá trị điện áp tại nút khảo sát ở thời điểm t. T - khoảng thời gian khảo sát. Udm - giá trị định mức của mạng. Khi đó độ lệch điện áp so với giá trị yêu cầu (hoặc định mức) được mô tả như một đại lượng ngẫu nhiên có phân bố chuẩn, và một trong những mục tiêu quan trọng của điều chỉnh điện áp là: sao cho giá trị xác suất để trong suốt khoảng thời gian khảo sát T độ lệch điện áp nằm trong phạm vi cho phép, đạt cực đại. Ngoài ra khi nghiên cứu chất lượng điện năng cần xét đến hành vi kinh tế, nghĩa là phải xét đến thiệt hại kinh tế do mất điện, chất lượng điện năng xấu. Chẳng hạn khi điện áp thấp hơn định mức, hiệu xuất máy giảm, sản xuất kém, tuổi thọ động cơ thấp hơn định mức, hiệu suất máy giảm, sản phẩm kém, tuổi thọ động cơ giảm v.v Từ đấy xác định được giá trị điện áp tối ưu. Mặt khác khi nghiên cưu chất lượng điện năng trên quan điểm hiệu sử dụng điện, nghĩa là điều chỉnh điện áp và đồ thị phụ tải sao cho tổng số điện năng sử dụng với điện áp cho phép là cực đại. Những vấn đè nêu trên
  6. Bài giảng cung cấp điện. Biên soạn: TRẦN TẤN LỢI 6 cần có những nghiên cưu tỉ mỉ dựa trên những thông kê có hệ thông về phân phối điện áp tại các nút, suất thiệt hại kinh tế do chất lượng điện xấu 1.4 Một số ký hiệu thường dùng: 1 – Máy phát điện hoặc nhà máy điện. ~ Đ 2 - Động cơ điện. 3 – Máy biến áp 2 cuộn dây. 4 – Máy biến áp 3 cuộn dây. 5 – Máy biến áp điều chỉnh dưới tải. 6 - Kháng điện. 7 – Máy biến dòng điện. 8 – Máy cắt điện. 9 - Cầu chì. 10 - Aptômát. 11 – Cầu dao cách ly. 12 – Máy cắt phụ tải. 13 – Tụ điện bù. 14 – Tủ điều khiển 15 – Tủ phân phối. 16 – Tủ phân phối động lực. 17 – Tủ chiếu sáng làm việc. 18 Tủ chiếu sáng cục bộ. 19 – Khởi động từ. 20 - Đèn sợi đốt.
  7. Bài giảng cung cấp điện. Biên soạn: TRẦN TẤN LỢI 7 21 - Đèn huỳnh quang. 22 – Công tắc điện. 23 – Ổ cắm điện. 24 – Dây dẫn điện. 25 – Dây cáp điện 26 – Thanh dẫn (thanh cái). 27 – Dây dẫn tần số 50 Hz 28 – Dây dẫn mạng hai dây. 29 – Dây dẫn mạng 4 dây. 30 - Đường dây điện áp U 36 V. 31 – Đường dây mạng động lực 1 chiều. 32 – Chống sét ống. 33 – Chông sét van. 34 – Cầu chì tự rơi. Chương II Phụ tải điện
  8. Bài giảng cung cấp điện. Biên soạn: TRẦN TẤN LỢI 8 Vai trò của phụ tải điện: trong XN có rất nhiều loại máy khác nhau, với nhiều công nghệ khác nhau; trình độ sử dụng cũng rất khác nhau cùng với nhiều yếu tố khác dẫn tới sự tiêu thụ công suất của các thiết bị không bao giờ bằng công suất định mức của chúng. Nhưng mặt khác chúng ta lại cần xác định phụ tải điện. Phụ tải điện là một hàm của nhiều yếu tố theo thời gian P(t), và vì vậy chung không tuân thủ một qui luật nhất định cho nên việc xác định được chúng là rất khó khăn. Nhưng phụ tải điện lại là một thông số quan trọng để lựa chọn các thiết bị của HTĐ. Công suất mà ta xác định được bằng cách tính toán gọi là phụ tải tính toán Ptt. Nếu Ptt Pthuc tê Lãng phí. Do đó đã có rất nhiều công trình nghiên cứu nhằm xác định Ptt sát nhất với P_thực tế. Chủ yếu tồn tại 2 nhóm phương pháp. + Nhóm phương pháp dựa trên kinh nghiệm vận hành, thiết kế và được tổng kết lại bằng các hệ số tính toán (đặc điểm của nhóm phương pháp này là: Thuận lợi nhất cho việc tính toán, nhanh chóng đạt kết quả, nhưng thường cho kết quả kém chính xác). + Nhóm thứ 2 là nhóm phương pháp dựa trên cơ sở của lý thuyết xác suất và thống kê (có ưu điểm ngược lại với nhóm trên là: Cho kết quả khá chính xác, xong cách tính lại khá phức tạp ). 2.1 Đặc tính chung của phụ tải điện: 1) Các đặc trưng chung của phụ tải điện: Mỗi phụ tải có các đặc trưng riêng và các chỉ tiêu xác định điều kiện làm việc của mình mà khi CCĐ cần phải được thoả mãn hoặc chú ý tới. (có 3 đặc trưng chung). a) Công suất định mức: “ Là thông số đặc trưng chính của phụ tải điện, thường được ghi trên nhãn của máy hoặc cho trong lý lịch máy”. Đơn vị đo của công suất định mức thường là kW hoặc kVA. Với một động cơ điện Pđm chính là công suất cơ trên trục cơ của nó. Pđ P Đ P dm Pđm d  dm dm – là hiệu suất định mức của động cơ thường lấy là 0,8  0,85 (với động cơ không đồng bộ không tải). Tuy vậy với các động cơ công suất nhỏ và nếu không cần chính xác lắm thì có thể lấy Pd Pdm. Chú ý: + Với các thiết bị nung chẩy công suất lớn, các thiết bị hàn thì công suất định mức chính là công suất định mức của máy BA. và thường cho là [kVA]. + Thiết bị ở chế độ ngắn hạn lập lại, khi tính phụ tải tính toán phải qui đổi về chế độ làm việc dài hạn (tức phải qui về chế độ làm việc có hệ số tiếp điện tương đối). ' Động cơ Pdm Pdm .  dm ' Biến áp Pdm Sdm .cos .  dm Trong đó: P’dm – Công suất định mức đã qui đổi về dm %. Sdm; Pdm; cos ; dm % - Các tham số định mức ở lý lịch máy của TB. b) Điện áp định mức: Udm của phụ tải phải phù hợp với điện áp của mạng điện. Trong xí nghiệp có nhiều thiết bị khác nhau nên cũng có nhiều cấp điện áp định mức của lưới điện.
  9. Bài giảng cung cấp điện. Biên soạn: TRẦN TẤN LỢI 9 + 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; 380/660 V cung cấp cho phần lớn các thiết bị của xí nghiệp (cấp 220/380 V là cấp được dùng rộng rãi nhất). + Cấp 3; 6; 10 kV: dùng cung cấp cho các lò nung chẩy; các động cơ công suất lớn. Ngoài ra còn có cấp 35, 110 kV dùng để truyền tải hoặc CCĐ. cho các thiết bị đặc biệt (công suất cực lớn). Với thiết bị chiếu sáng yêu cầu chặt chẽ hơn nên để thích ứng với việc sử dụng ở các vị trí khác nhau trong lưới. TB chiếu sáng thường được thiết kế nhiều loại khác nhau trong cùng một cấp điện áp định mức. Ví dụ ở mạng 110 V có các loại bóng đèn 100; 110; 115; 120; 127 V. Tần số: do qui trình công nghệ và sự đa dạng của thiết bị trong xí nghiệp chúng sử dụng dòng điện với tần số rất khác nhau từ f = o Hz (TB. một chiều) đến các thiết bị có tần số hàng triệu Hz (TB. cao tần). Tuy nhiên chúng vẫn chỉ được CCĐ. từ lưới điện có tần số định mức 50 hoặc 60 Hz thông qua các máy biến tần. Chú ý: Các động cơ thiết kế ở tần số định mức 60 Hz vẫn có thể sử dụng được ở lưới có tần số định mức 50 Hz với điều kiện điện áp cấp cho động cơ phải giảm đi theo tỷ lệ của tần số (VD. động cơ ở lưới 60 Hz muốn làm việc ở lưới có tần số 50 Hz và Udm =380 V, thì điện áp trước đó của nó phải là 450460 V). 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. Nó là tài liệu quan trọng trong thiết và vận hành”. a) Phân loại: có nhiều cách phân loại + Đồ thị phụ tải tác dụng P(t). * Theo đại lượng đo + Đồ thị phụ tải phản kháng Q(t). + Đồ thị phụ tải điện năng A(t). + Đồ thị phụ tải hàng ngày. * Theo thời gian khảo sát + Đồ thị phụ tải háng tháng. + Đồ thị phụ tải hàng năm. Đồ thị phụ tải của thiết bị riêng lẻ ký hiệu là p(t); q(t); i(t) Của nhóm thiết bị P(t); Q(t); I(t) b) Các loại đồ thị phụ tải thường dùng:  Đồ thị phụ tải hàng ngày: (của nhóm, phân xưởng hoặc của XN). thường được xét với chu kỳ thời gian là một ngày đêm (24 giờ) và có thể xác định theo 3 cách. + Bằng dụng cụ đo tự động ghi lại (VH- 2a) + Do nhân viên trực ghi lại sau những giờ nhất định (HV-2b). + Biểu diễn theo bậc thang, ghi lại giá trị trung bình trong những khoảng nhất định (HV-2c). P P P Pmax 0 24 t (giờ) 0 24 t (giờ) 0 24 t (giờ) HV-2a HV-2b HV-2c + Đồ thị phụ tải hàng ngày cho ta biết tình trạng làm việc của thiết bị để từ đó sắp xếp lại qui trình vận hành hợp lý nhất, nó còn làm căn cứ để tính chọn thiết bị, tính điện năng tiêu thụ + Các thông số đặc trưng của đồ thị phụ tải hàng ngày: 1- Phụ tải cực đại Pmax ; Qmax
  10. Bài giảng cung cấp điện. Biên soạn: TRẦN TẤN LỢI 10 2- Hệ số công suất cực đại cos max tương ứng với tg max = Qmax /Pmax 3 - Điện năng tác dụng & phản kháng ngày-đêm A [kWh]; Ar[kVArh]. 4 – Hệ số Cos tb tương ứng với tg tb = Ar/A 5 – Hệ số điền kín của ĐTPT. A Ar K dk ; K dkr 24.Pmax 24.Qmax  Đồ thị phụ tải hàng năm: Gồm hai loại: + ĐTPT hàng tháng + ĐTPT theo bậc thang Đồ thị phụ tải hàng tháng: được xây dựng theo phụ tải trung bình của từng tháng của xí nghiệp trong một năm làm việc. P Đồ thị phụ tải hàng tháng cho ta biết nhịp độ sản xuất của xí nghiệp. Từ đó có thể đề ra lịch vận hành sửa chữa các TB. điện một cách hợp lý nhất, nhằm đáp ứng các yêu cầu của sản xuất (VD: vào tháng 3,4 sửa chữa vừa và lớn, còn ở những tháng cuối năm chỉ sửa chữa nhỏ và thay các thiết bị. 0 2 4 6 8 10 12 tháng Đồ thị phụ tải theo 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). P P Pmax P i t’1 t”1 t’2 A T mùa đông mùa hè i 0 24 t [giờ] 0 24 t [giờ] 0 8760 [giờ] Gọi: n1 – số ngày mùa đông trong năm n2 – số ngày mùa hè trong năm Ti = (t’1 + t”1).n1 + t’2.n2 Các thông số đặc trưng của đồ thị phụ tải năm: 1 - Điện năng tác dụng và phản kháng tiêu thụ trong một năm làm việc: A [kWh/năm] & Ar [kVArh/năm] Chúng được xác địng bằng diện tích bao bởi đường ĐTPT. và trục thời gian. 2- Thời gian sử dụng công suất cực đại: A Ar Tmax ; Tmax r Pmax Qmax
  11. Bài giảng cung cấp điện. Biên soạn: TRẦN TẤN LỢI 11 3 – Hệ số công suất trung bình: Cos tb tương ứng với tg tb A tg r tb A 4 – Hệ số điền kín đồ thị phụ tải: A Tmax K dk 8760xPmax 8760 Ar Tmax r K dkr 8760xQmax 8760 Khái niêm về Tmax & : Định nghĩa Tmax: “ Nếu giả thiết rằng ta luôn luôn sử dụng công suất cực đại, thì thời gian cần thiết Tmax để cho phụ tải đó tiêu thụ được một lượng điện năng bằng lượng điện năng do phụ tải thực tế (biến thiên) tiêu thụ trong một năm làm việc”. Tmax được gọi là thời gian sử dụng công suất lớn nhất. T – ứng với mỗi XN khác nhau sẽ có giá trị khac max P nhau. + Trị số này có thể tra ở sổ tay và thường được định P max nghĩa theo P & Q hai thông số này thường không trùng nhau. + Qua thông kê có thể đưa ra T điển hình của một max số XN. + T lớn đồ thị phụ tải càng bằng phẳng. max + Tmax nhỏ đồ thị phụ tải ít bằng phẳng hơn. 0 Tmax 8760 t Định nghĩa  “ Giả thiết ta luôn luôn vận hành với tổn thất công suất lớn nhất, thì thời gian cần thiết  để gây ra được lượng điện năng tổn thất bằng lượng điện năng tổn thất do phụ tải thực tế gây ra trong một năm làm việc, gọi là thời gian chịu tổn thất công suất lớn nhất”   và T thường không bao giờ bằng nhau, tuy nhiên max chúng lại có quan hệ rất gắn bó, nhưng lại không tỷ lệ 0,6 tuyến tính vì P không chỉ xuất hiện lúc có tải, mà ngay cả lúc không tải cũng vẫn có tổn thất người ta xây 0,8 dựng quan hệ  theo T và cos 1 max 0 8760 Tmax 3) Chế độ làm việc của phụ tải và qui đổi phụ tải: a) Chế độ làm việc của phụ tải: 3 chế độ Chê độ dài han: Chế độ trong đó nhiệt độ của TB. tăng đến giá trị xác lập và là hằng số không phụ thuộc vào sự biến đổi của công suất trong khoảng thời gian bằng 3 lần hằng số thời gian phát nóng của cuộn dây. Phụ tải có thể làm việc với đồ thị bằng phẳng với công suất không đổi trong thời gian làm việc (quạt gió, các lò điện trở ) hoặc đồ thị phụtải không thay đổi trong thời gian làm việc. Chế độ làm việc ngắn hạn: Trong đó nhiệt độ của TB. 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 lập lại: Trong đó nhiệt độ của TB. 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. Đặc trưng bằng hệ số đóng điện % t t % d .100 d .100 t0 t d Tc td – thời gian đóng điện của TB.
  12. Bài giảng cung cấp điện. Biên soạn: TRẦN TẤN LỢI 12 t0 – thời gian nghỉ. Tc – là một chu kỳ công tác và phải nhỏ hơn 10 phút. b) Qui đổi phụ tải 1 pha về 3 pha: Vì tất cả các TB. CCĐ từ nguồn đến các đường dây tuyền tải đều là các TB. 3 pha, các thiết bị dùng điện lại có cả thiết bị 1 pha (thường công suất nhỏ). Các thiết bị này có thể đấu vào điện áp pha hoặc điện áp dây Khi tính phụ tải cần phải được qui đổi về 3 pha. + Khi có 1 TB đấu vào điện áp pha thì công suất tương đương sang 3 pha: Pdm td = 3.Pdm fa Pdm td - Công suất định mức tương đương (sang 3 pha). Pdm fa – Công suất định mức của phụ tải một pha. + Khi có 1 phụ tải 1 pha đấu vào điện áp dây. Pdmtd 3.Pdmfa + Khi có nhiều phụ tải 1 pha đấu vào nhiều điện áp dây và pha khác nhau: Pdmtd 3.Pdmfa max Để tính toán cho trường hợp này, trước tiên phải qui đổi các TB. 1 pha đấu vào điện áp dây về TB. đấu vào điện áp pha. Sau đó sẽ xác định được công suất cực đại của 1 pha nào đó (Pdmfamax). 2.1 Các phương pháp xác định phụ tải tính toán: 1) Khái niệm về phụ tải tính toán: “ Là phụ tải không có thực mà chúng ta cần phải tính ra để từ đó làm cơ sở cho việc tính toán thiêts kế, lựa chọn TB. CCĐ”. có 2 loại + Phụ tải tính toán theo phát nóng cho phép. + Phụ tải tính toán theo điều kiện tổn thất. Phụ tải tính toán theo phat nóng: Định nghĩa: “là phụ tải giả thiết lâu dài không đổi, tương đương với phụ tải thực tế (biến thiên) về hiệu quả nhiệt lớn nhất”. + Trong thực tế thường dùng phụ tải tính toán tác dụng Ptt vì nó đặc trưng cho quá trình sinh công, thuận tiện cho việc đo đạc vận hành. Ptt 3.Udm Itt cos tt Trong tính toán có thể cho phép lấy gần đúng cos tt = cos tb . Quan hệ giữa phụ tải tính toán với các phụ tải khác như sau: Pma x Ptt Pqp Ptb Trong đó: T P(t ).dt 0 P T – thời gian khảo sát. tb T P(t) - đồ thị phụ tải thực tế.
  13. Bài giảng cung cấp điện. Biên soạn: TRẦN TẤN LỢI 13 T 1 2 Pqp P (t ).dt T 0 + Sự phát nóng của dây dẫn là kết quả của sự tác dụng của phụ tải trong thời gian T. Người ta nhận thấy rằng giá trị trung bình của phụ tải trong thời gian này PT đặc trưng cho sự phát nóng của dây dẫn chính xác hơn so với công suất cực đại tức thời Pmax trong khoảng thời gian đó. Chính vì thế phụ tải tính toán Ptt được xác định bằng giá trị P cực đại trong các giá trị trung bình trong khoảng thời gian T. Khi đó P khoảng thời gian này xê dịch trên toàn bộ đồ thị phụ tải đã cho. max2 Pmax1 + Tồn tại một khoảng thời gian tối ưu mà phụ tải trung bình lấy trong Ptb2 thời gian đó đặc trưng chính xác nhất cho sự thay đổi phát nóng của dây Ptb1 dẫn trong khoảng đó. + Người ta thường lấy: T = 3T tb 0 t T T T0 – hằng số thời gian phát nóng của dây dẫn vì sau khoảng thời gian này trị số phát nóng đạt tới 95% trị số xác lập. KM – Hệ số cực đại công suât tác dụng với khoảng thời gian trung bình T=30 phút (với Ptt và KM khi không có ký hiệu đặc biệt được hiểu là tính với T=30 phút). + Trong thực tế T thường được lấy là 30 phút, gần bằng 3 lần hằng số thời gian phát nóng của các loại dây dẫn có tiết diện trung bình và nhỏ Nếu hằng số thời gian phát nóng của dây dẫn lớn hơn so với 10 phút thì công suất cực đại 30 phút phải qui đổi ra công suất cực đại với khoảng thời gian dài hơn. Bên cạnh Ptt còn có Qtt ;Stt và Itt . Phụ tải tính toán theo điều kiện tổn thất cho phép: còn gọi là phụtải đỉnh nhọn Pdn ;Qdn ;Sdn ;Idn - là phụ tải cực đại xuất hiện trong thời gian ngắn (12 giây). Nó gây ra tổn thất điện áp lớn nhất trong mạng điện và các điều kiện làm việc nặng nề nhất cho mạng. Mà chính lúc đó lại cần phải đảm bảo các yêu cầu của sản xuất. VD moment khởi động của động cơ, chất lượng các mối hàn, độ ổn định của ánh sáng điện. + Đối với phụ tải đang vận hành có thể có được bằng cách đo đạc, còn trong thiết kế có thể xác định gần đúng căn cứ vào các giá trị đặc trưng của các phụ tải đã có và đã được đo đạc thống kê trong quá trình lâu dài. 2) Các phương pháp xác định phụ tải tính toán: (theo ĐK phát nóng) Tuy thuộc vào vị trí của phụ tải, vào gai đoạn thiết kế mà người ta dùng phưong pháp chính xác hoặc đơn giản. Khi xác định Ptt cần lưu ý một ssố vấn đề: + Đồ thị phụ tải luôn luôn thay đổi theo thời gian, tăng lên và bằng phẳng hơn theo mức hoàn thiện kỹ thuật sản xuất (hệ số điền kín phụ tải tăng lên dần). + Việc hoàn thiện quá trình sản xuất (tự động hoá và cơ giới hoá) sẽ làm tăng lượng điện năng của xí nghiệp. khi thiết kế CCĐ. phải tính đến sự phát triển tương lai của xí nghiệp, phải lấy mức của phụ tải xí nghiệp 10 năm sau. Các phương pháp xác định phụ tải tính toán và phạm vi sử dụng: 1- Theo công suât trung bình và hệ số cực đại: còn gọi là phương pháp biểu đồ hay phương pháp số thiết bị điện hiệu quả - thường được dùng cho mạng điện PX điện áp đến 1000 V và mạng cao hơn, mạng toàn xí nghiệp. 2- Theo công suất trung bình và độ lệch của phụ tải khỏi giá trị trung bình: đây là phương pháp thống kê - dùng cho mạng điện PX điện áp đến 1000 V 3- Theo công suất trung bình và hệ số hình dạng của đồ thị phụ tải: dùng cho mạng điện từ trạm biến áp phân xưởng cho đến mạng toàn xí nghiệp. 4- Theo công suất đặt và hệ số nhu cầu (cần dùng): dùng để tính toán sơ bộ, ngoài ra còn 2 phương pháp khác. 5- Theo xuất chi phí điện năng trên đơn vị sản phẩm: 6- Theo xuất phụ tải trên đơn vị diện tích sản xuất:: cả hai phuoeng pháp trên đều dùng để tính toán sơ bộ 1) Xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ số cực đại:
  14. Bài giảng cung cấp điện. Biên soạn: TRẦN TẤN LỢI 14 Theo phương pháp này phụ tải tính toán của nhóm thiết bị: Ptt K M .Ptb KM .K sd .Pdm Ptb – công suất trung bình của phu tải trong ca mang tải lớn nhất. Pdm – công suất định mức của phụ tải (tổng Pdm của TB trong nhóm ). Ksd – hệ số sử dụng công suât tác dụng (của nhóm TB.) KM – Hệ số cực đại công suât tác dụng với khoảng thời gian trung bình T=30 phút (với Ptt và KM khi không có ký hiệu đặc biệt được hiểu là tính với T=30 phút). a) Hệ số sử dụng công suât:: Ksd “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 nhỏ còn với nhóm TB. được kí hiệu bằng chữ in hoa. n p .k p P  dmi sdi tb ; tb i 1 k sd K sd n pdm Pdm  pdmj i 1 Có thể xác định theo điện năng: A K sd Ar A - điện năng tiêu thụ trong 1 ca theo đồ thị phụ tải. Ar - điện năng tiêu thụ định mức. Tương tự ta có: n q .k q Q  dmi sdqi tb ; tb i 1 k sdq K sdq n qdm Qdm qdmj i 1 n i .k i I  dmi sdi tb ; tb i 1 k sdI K sdI n i dm Idm idmj i 1 + hệ số sử dụng các thiết bị riêng lẻ và các nhóm thiết bị đặc trưng được xây dựng theo các số liệu thống kê lâu dài và được cho trong các cẩm nang kỹ thuật. 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 TB. 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: 2 n  pdmi i 1 nhq n 2  pdmi i 1
  15. Bài giảng cung cấp điện. Biên soạn: TRẦN TẤN LỢI 15 pdmi – công suất định mức của thiết bị thứ i trong nhóm. n - tổng số thiết bị trong nhóm. + Nếu công suất định mức của tất cả các thiết bị dùng điện đều bằng nhau n = nhq. + Với số thiết bị lớn sử dụng công thức trên không thuận lợi có thể sử dụng công thức gần đúng với sai số 20 %. Các trường hợp riêng để tính nhanh nhq : Pdm max + Khi m 3 và Ksd 0,4 Thì số thiết bị hiệu quả sẽ lấy bằng số thiết bị thực tế của nhóm Pdm min nhq n + Khi trong nhóm có n1 thiết bị dùng điện có tổng công suất định mức nhỏ hơn hoặc bằng 5 % tổng công suất định mức của toàn nhóm n1 n n n n  pdmi 5% pdmi hq 1 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 TB Công suất + Tính bằng công thức đầy đủ: 2 10 0,6 kW 10.0,6 5.4,5 6.7 5.10 2.14 20 5 4,5 kW 10,0,6 2 5.4,5 2 6.7 2 5.10 2 2.14 2 6 7 kW 5 10 kW 2 14 kW + Tính gần đúng: vì nhóm có 10 thiết bị rất nhỏ (0,6 kW) 10x0,6= 6 kW 3 và Ksd 0,2 thì n 2. pdmi i 1 nhq Chú ý: nếu tính ra nhq > n pdm max Thì sẽ lấy nhq n 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 TB Công suât m = 20/1 = 20 > 3 ; Ksd = 0,4 > 0,2 4 20 kW n 5 10 kW 2 p 6 4 kW  dmi 297 5 7 kW i 1 nhq 29,7 30 4 4,5 kW Pdm max 20 25 2,8 kW 20 1 kW + Khi không có khả năng sử dụng các phương pháp đơn giản: thì phải sử dụng các đường cong hoặc bảng tra. Bảng và đường cong được xây dựng quan hệ số thiết bị hiệu quả tương đối theo n* và p* tức * * * * * nhq f(n ; p ) khi tra được n hq thì suy ra nhq n.nhq Trong đó:
  16. Bài giảng cung cấp điện. Biên soạn: TRẦN TẤN LỢI 16 * nhq nhq n1 - số thiết bị có công suất lớn hơn 1/2 công suất của thiết bị n có công suất lớn nhất trong nhóm. * n1 n Pdm1 - Tổng công suất của n1 thiết bị. n * P Pdm - Tổng công suất định mức của tất cả TB. p dm1 Pdm Ví dụ: Xác định số TB. hiệu quả của nhóm TB. Nhóm có Ksd = 0,1 S ố TB Công suât ấ Giải: ta có m = 10/1 =10 với m = 10 ; Ksd = 0,1 không áp dụng được cách tính gần đúng. 4 10 kW 5 7 kW n = 5 + 4 + 5 + 4 + 20 = 38 4 4,5 kW 5 2,8 kW Pdm = 4x10 + 5x7 + 4x4,5 + 5x2,8 + 20x1 = 127 kW 20 1 kW Thiết bị có công suất lớn nhất là 10 kW 1/2. 10 = 5 kW n1 = 4 + 5 = 9 P1 = 4x10 + 5x7 = 75 kW * n = n1 / n = 9/38 * * * * p = P1/Pdm = 75/127 Từ n và p Tra bảng ta tim được n hq = 0,59 * nhq n.nhq 38x0,56 21 + Đối với nhóm thiết bị một pha đấu vào mạng 3 pha: thì số thiết bị hiệu quả có thể xác định 1 cách đơn giản theo công thức sau: n 2 pdmi 1 nhq (2.40) 3Pdm max n  pdmi - Tổng công suất của thiết bị một pha tại nút tính toán. 1 Pdmmax - Công suất định mức của thiết bị 1 pha lớn nhất. c) Hệ số cực đại: KM “ là tỉ số giữa công suất tính toán và công suất trung bình”. ptt Ptt kM hoặc K M ptb Ptb kM và KM với từng thiết bị và với nhóm thiết bị. Công suất trung bình có thể tính theo công thức sau: T P(t )dt 0 A P tb T T T – thời gian khảo sát lấy bằng độ dai của ca mang tải lớn nhất. Tương tự ta có hệ số cực đại với dòng điện:
  17. Bài giảng cung cấp điện. Biên soạn: TRẦN TẤN LỢI 17 Itt K MI Itb + Hệ số cực đại liên quan đến 2 đại lượng quan trọng của đồ thị phụ tải là Ptt và Ptb. trị số của nó phụ thuộc vào số thiết bị dùng điện hiệu quả nhq và nhiều hệ số khác đặc trưng cho chế độ tiêu thụ của nhóm TB. có nhiều phương pháp xác định KM của nhiều tác giả khác nhau. + Trong thực tế thường KM được xây dựng theo quan hệ của nhq và ksd dưới dạng đường cong hoặc dạng bảng tra KM = f(nhq ; ksd). + Cần nhớ rằng KM tra được trong các bảng tra thường chỉ tương ứng với thời gian tính toán là 30 phút. Trường hợp khi tính Ptt với T>30 phút (với thiết bị lớn) thì KM sẽ phải tính qui đổi lại theo công thức: K M K MT 1 2T KM - tra được trong bảng (T=30 phút). T > 30 phút d) Phụ tải tính táon phản kháng của nhón TB.: Qtt Thường chỉ được tính gần đúng như sau: + Khi nhq 10 Qtt = 1,1 Qtb + Khi nhq > 10 Qtt = Qtb Qtb - là công suất trung bình của nhóm phụ tải trong ca mang tải lớn nhất. Qtb = Ksdq . Qdm hoặc Qtb = Ptb . tg tb n  pdmi .cos i tg rút từ i 1 tb cos tb n  pdmi i 1 e) Nhữg trường hợp riêng dùng phương pháp đơn giản để tính Ptt: + Khi nhq 3 Ptt  pdmi .kti i 1 n Qtt qdmi .ktqi i 1 kti và ktqi - là hệ số tải tác dụng và hệ số tải phản kháng.
  18. Bài giảng cung cấp điện. Biên soạn: TRẦN TẤN LỢI 18 + Khi không có số liệu cụ thể lấy gần đúng với thiết bị có chế độ làm việc dài hạn Kt = 0,9; cos dm = 0,8 , còn đối với TB. ngắn hạn lập lại Kt = 0,7 ; cos dm = 0,7. + Với nhóm thiết bị làm việc dài hạn, có đồ thị phụ tải bằng phẳng, ít thay đổi (VD – lò điện trở, quạt gió, trạm khí nén, tạm bơm ) Ksd 0,6 ; Kdk 0,9 (hệ số điền kín đồ thị phụ tải) có thể lấy KM = 1 Ptt = Ptb ; Qtt = Qtb f) Phụ tải tính toán của các thiết bị một pha: Xẩy ra theo 4 trường hợp + Nếu nhóm thiết bị một pha phân bố đều trên các pha thì phụ tải tính toán của chúng có thể tính toán như đối với thiết bị 3 pha có công suất tương đương. Chú ý trong đó nhq của nhóm TB. được xác định theo công thức (2.40) + Nhóm thiết bị một pha có n > 3 có đồ thị phụ tải thay đổi có chế độ làm việc giống nhau (cùng Ksd và cos ) đấu vào điện áp dây và pha, phân bố không đều trên các pha thì phụ tải tính toán tương đương xác định theo công thức: (2.48) Ptt tđ = 3.Ptb pha . KM = 3. Ksd . KM .Pdm pha (2.49) Khi nhq 10 Qtt tđ = 3.Qtb pha . 1,1 = 3,3.Ksdq .Qdm pha = 3,3 Ksdp .Pdm pha .tg (2.49) Khi nhq > 10 Qtt tđ = 3Qtb pha = 3. Ksdq.Qdm pha = 3.Ksdp.Pdm pha .tg Trong đó: Ptb pha ; Qtb pha - Phụ tải trung bình trong pha mang tải lớn nhất của pha có phụ tải lớn nhất. + Nhóm thiết bị một pha n > 3 có đồ thị phụ tải thay đổi, có chế độ làm việc khác nhau. đấu vào điện áp pha và điện áp dây. Trước tiên cần tính phụ tải trung bình trong ca mang tait lớn nhất Tính cho pha A: Ptb (A) = Ksd .PdmAB .p(AB)A + Ksd . Pdm AC . p(AC)A + Ksd .Pdm A0 Qtb (A) = Ksdq . QdmAB q(AB)A + Ksdq . QdmAC . q(AC)A + Ksdq .Qdm A0 Trong đó: Ksd ; Ksdq - hệ số sử dụng công suât tác dụng và phản kháng của TB. một pha có chế độ làm việc khác nhau. p(AB)A; p(AC)A; q(AB)A; q(AC)A – hệ số qui đổi công suất của TB một pha khi mắc vào điện áp dây và qui về pha A - (tra bảng). Tương tự như trên chúng ta sẽ xác định được phụ tải trung bình của các pha cong lại (pha B và C) ta có phụ tải trung bình của pha lớn nhất Từ đó xác định được phụ tải trrung bình tương đương 3 pha: Ptb tđ = 3. Ptb pha (pha có tải lớn nhất) Qtb tđ = 3. Qtb pha Sau đó Ptt tđ = KM . Ptb tđ Qtt tđ = Tính theo (2.49); (2.50) Để tra được KM sẽ lấy Ksd của pha mang tải lớn nhất theo công thức sau: Ptbpha K (2.55) sd P P dn1 dm2 P 2 dm0 Trong đó: Pdm0 - Tổng công suất định mức của phụ tải 1 pha đấu vào điện áp pha (của pha mang tải lớn nhất). Pdm1 ; Pdm2 - Tổng công suất định mức của các thiết bị 1 pha đấu giữa pha mang tải lớn nhất và 2 pha cong lại. + Nếu nhóm thiết bị một pha có đồ thị phụ tải bằng phẳng (VD – chiếu sáng, các lò điện trở 1 pha ) có thể xem KM =1
  19. Bài giảng cung cấp điện. Biên soạn: TRẦN TẤN LỢI 19 Ptttđ = Ptb td ; Qtt tđ = Qtbtđ (2.54) g) Phụ tải tính toán của nút hệ thống CCĐ: (tủ phân phối, đường dây chính, trạm biến áp, trạm phân phối điện áp 10 Q = hq tt Qtbi 2 2 Stt Ptt Qtt K Trong đó: Ptbi =  pdmi .ksdi (2.57) 1 K Qtbi = qdmi .k sdi (2.58) 1 K – số thiết bị trong nhóm thứ i n – số nhóm thiết bị đấu vào nút. nhq – số thiết bị hiệu quả của toàn bộ thiết bị đấu vào nút. KM – Hệ số cực đại của nút. Để tra được KM cần biết hệ số sử dụng của nút n Ptbi (2.59) K sd n Pdmi + Nếu trong nút phụ tải có n nhóm thiết bị có đồ thị phụtải thay đổi và m nhóm có đồ thị phụ tải bằng phẳng. n m (2.60) Ptt K M Ptbi Ptbj n m Khi n 10 hq Qtt 1,1Qtbi Qtbj n m n > 10 hq Qtt Qtbi Qtbj Chú ý: + Trong nút có các nhóm TB. một pha, các nhóm này được thay thế bằng các nhóm thiết bị 3 pha đương đương. + Khi trong phân xưởng có các TB. dự trữ (máy BA hàn, thiết bị làm việc ngắn hạn VD: bơn tiêu nước, động cơ đóng các van nước ) thì không cần tính công suất của chúng vào phụ tải trung bình của cả nhóm, nhưng các tủ động lực, đường dây CCĐ cho chúng vẫn cần có dự trữ thích hợp. +Trong các nhóm thiết bị trên có xét đến các các phụ tải chiếu sáng và công suất của các thiết bị bù (TB. bù có dấu “-“ trong các nhóm). 2) Xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ số hình dạng: Theo phương pháp này: Ptt = Khdp . Ptb (2.70) Qtt = Khdq .Qtb
  20. Bài giảng cung cấp điện. Biên soạn: TRẦN TẤN LỢI 20 2 2 Stt Ptt Qtt Khdp và Khdq - Hệ số hình dạng của đồ thị phụ tải tác dụng và phản kháng, được tính như sau: pqp Pqp k hdp ; K hdp ptb Ptb qqp Qqp k hdq ; K hdq qtb Qtb Pqp ; Qqp - là phụ tải trung bình bình phương (tức là bình phương của đồ thị phụ tải rồi mới lấy trung bình). Hệ số hình dạng có thể xác định trong vận hành theo chỉ số của đồng hồ đo điện. m 2  Api 1 K hdp m. (2.73) Ap Ap - Điện năng tác dụng tiêu thụ 1 ngày đêm. Api - Điện năng tác dụng tiêu thụ trong khoảng T=T/m T - Thời gian khảo sát, thường lấy là 1 ngày đêm. m – Khoảng chia của đồ thị phụ tải thường lấy là 24 giờ (tức T = 1 giờ). Hệ số hình dạng có giá trị nằm trong khoảng 1,1  1,2 3) Xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu: + Phụ tải tính toán của nhóm TB. có chế độ làm việc giống nhau (cúng ksd) Ptt = Knc . Pđ (có thể lấy Pđ = Pđm) Qtt = Ptt . tg 2 2 P S P Q tt tt tt tt cos Knc – hệ số nhu cầu của nhóm thiết bị. cos - hệ số công suất của nhóm TB. (vì giả thiết là toàn bộ nhóm là có chế độ làm việc như nhau và cùng chung một hệ số cos ). + Nếu nhóm TB. có nhiều TB với cos khá khác nhau, để tính Qtt người ta có thể sử dụng hệ số cos trung bình của nhóm: n  pdmi .cos 1 cos tb n  pdmi 1 + Nếu nhóm có nhiều Tb có hệ số nhu cầu khá khác nhau: n  pdmi knci 1 K nctb n  pdmi 1 + Phụ tải tính toán ở một nút nào đó của hệ thông CCĐ (phân xưởng, XN) bằng cách tổng hợp các phụ tải tính toán của các nhóm nối vào nút có tính đến hệ số đồng thơì.
  21. Bài giảng cung cấp điện. Biên soạn: TRẦN TẤN LỢI 21 2 2 K K SttXN Kdt . Ptti Qtti 1 1 Kdt - hệ số đồng thời có gia trị 0,85  1 4) Xác định phụ tải tính toán theo xuất chi phí điện năng trên đơn vị sản phẩm và tổng sản lượng: + Biết xuất chi phí điện năng cho đơn vị sản phẩm a0 [kWh/1ĐV]. + Biết M tổng sản phẩm cần sản xuất ra trong khoảng thời gian khảo sát T ( 1 ca; 1 năm) có thể tính được phụ tải tác dụng trung bình của phân xưởng, XN M.a P 0 (2.76) TB T Sau đó lựa chọn hệ số cực đại tương ứng với xí nghiệp hoặc PX Ptt = KM . Ptb Trường hợp T = 1 năm M.a0 Ptt Pmax (2.77) Tmax 5) Xác định phụ tải tính toán theo xuất phụ tải trên đơn vị diện tích sản xuất: Theo phương pháp này: Ptt = p0.F (2.78) 2 2 p0 - Xuất phụ tải tính toán trên 1 m diện tích sản suất [kW/m ]. F - Diện tích sản xuất đặt thiết bị [m2]. phương pháp này chi dùng để tính toán sơ bộ. 6) Xác định phụ tải đỉnh nhọn: .” Là phu tải cực đại xuất hiện trong thời gian ngắn 1  2 giây “; thường xuất hiện khi khởi động các động cơ. + Với nhóm thiết bị: nó xuất hiện khi thiết bị có dòng mở máy lớn nhất trong nhó làm việc (đóng điện). Idn = Ikd (max) + (Ittnhom – Ksd .Idm (max) (2.79) Ikd (max) - Dòng khởi động của động cơ có dòng khởi động lớn nhất trong nhóm máy Ikd = kmm .Idm kmm – hệ số mở máy của thiết bị. - (5 – 7) - động cơ không đồng bộ - 2,5 động cơ dây quấn - lò điện, máy biến áp Idm (max) - đòng định mức của động cơ đang khởi động, đã qui về %. Itt - dòng tính toán của toàn nhóm TB. + Với một thiết bị: Idn = Ikd = kmm.Idm 2.3 Phụ tải tính toán của toàn xí nghiệp: ~ + Nguyên tắc: 35 220 kV 8 8 + PttXN – phải được tính từ các TB điện nguợc B1 trở về phía nguồn. 7 7 6  20 kV + Phải kể đến tổn thất trên đường dây và trong máy BA. + Phụ tải tính toán XN cần phải kể đến dự 1 TPP 6  20 kV kiến phát triển của XN trong 5  10 năm tới. ~ 1 5 5 5 5 5 Điểm 1: điểm trực tiếp cấp điện đến các TB.
  22. Bài giảng cung cấp điện. Biên soạn: TRẦN TẤN LỢI 22 Điểm 3: sẽ bằng phụ tải điểm 2 công thêm phần tổn thất đường dây hạ áp. . . . S 3 S2 Sdd Điểm 4: điểm tổng hạ áp của các tram BA phân xưởng. Tai đây phụ tải tính toán có thể tính bằng phương pháp hệ số nhu cầu hoặc tổng hợp các phụ tải tại các điểm 4. n n S4 K dt (P3 i jQ3i ) Kdt – hệ số đồng thời (xét tới sự đồng thời đạt giá trị cực đại) cho thể chọn trong khoảng từ 0,85 đến 1. Điểm 5: S5 = S4 + SB2 Điểm 6: S6 = S5 + Sdd Điểm 7: S7 = Kdt (P6i +jQ6i) Điểm 8: S8 = S7 + SB1 Chú ý: S8 chưa phải là phụ tải của xí nghiệp. Vì khi tính phụ tải XN còn phải kể đến sự phát triển của XN (5  10 năm) sau. SXN = S8 + SXN Để xác định được SXN phải dự báo tăng trưởng phụ tải 2.4 Dự báo phụ tải: Quá trình sản suất phụ tải của XN phát triển không ngừng. Để đáp ứng liên tục nhu cầu dùng điện của XN, cần phải biết trước được nhu cầu điện trong nhiều năm trước mắt của XN. Để dự trù công suất và điện năng của hệ thống lập kế hoạch phát triển hệ thống CCĐ-XN Dự báo phụ tải. Có nhiều phương pháp dự báo nhất là phương pháp ngoại suy; phương pháp chuyên gia; phương pháp mô hình hoá. Dưới đây chỉ xét tới phương pháp ngoại suy. Nội dung: phương pháp ngoại suy là xây dựng qui luật phát triển của phụ tải điện trong quá khứ căn cứ vào số liệu thống kê trong thời gian đủ dải. Sau đó kéo dai qui luật đó vào tương lai, (trên cơ sở giả thiết rằng qui luật phat triển phụ tải điện trong tương lai). Gồm 2 phương pháp nhỏ: + phương pháp hàm phát triển và phương pháp ham tương quan.
  23. Bài giảng cung cấp điện. Biên soạn: TRẦN TẤN LỢI 23 1)Phương pháp hàm phát triển: “ Nội dung của phương pháp này là xây dựng qui luật phát triển của phụ tải theo thời gian trong quá khứ. Qui luật này được biểu diễn dưới dạng. P(t) = f(t) P(t) – là phụ tải điện tại t. f(t) – là hàm xác định P(t). Sự phát triển của phụ tải theo thờ gian là một quá trình ngẫu nhiên vì thế giữa phụ tải điện và thời gian không có quan hệ hàm, mà là quan hệ tương quan hàm f(t) là hàm tương quan. Hai dạng thông dụng nhất của f(t) dùng trong dự báo là hàm tuyến tính và hàm mũ. P(t) = a + b(t) (2.82) bt t P(t) = a.e hoặc P(t) = P0 .(1+ ) (2.83) ở thời điểm bắt đầu khảo sát t0 = 0 Trong HV- qui luật phát triển ngầu nhiên của P phụ tải trong quá khứ ( t < 0) được thay bằng đường thẳng a + bt. Muốn biết phụ tải năm tn (tương lai) sẽ P n tính được P(tn). a+bt Vấn đề đặt ra ở đây là khi nào cho phép sử dụng hàm tuyến tính và nếu dùng được hàm tuyến tính thì các hệ số a và b xác định như thế nào? Theo lý thuết xác xuất mối quan hệ tuyến tính giữa phụ tải và tời gian được đánh giá bởi hệ số tương quan: t t t t t t t 1 2 3 4 5 0 n (Pi P )(t i t ) rpt (2.84) 2 2  Pi P . t i t Trong đó: Pi – giá trị của phụ tải tại thời điểm ti quan sát được trong quá khứ. P - giá trị trung bình của tất cả các Pi . P P ( i=0 ; n-1). n t - giá trị trung bình của tất cả các ti . t i t (i=0 n-1). n n - là số giá trị thống kê được trong quá khứ. Thơi gian t thường lấy đơn vị là năm và giá trị thống kê được bắt đầu thường kí hiệu là năm thứ 0, tức t0 =0; t1 =1; tn =n và ta có: 0 1 2 n 1 t n rpt - Càng gần 1 bao nhiêu thì quan hệ tuyến tính giữa P và t càng chặt chẽ, và việc sử dụng hàm a + bt để dự báo càng chính xác. Khinh nghiệm dự báo cho thấy rằng rpt 0,75 thì có thể sử dụng (2.82) vào dự báo. Khi rtp < 0,7 thì không thể
  24. Bài giảng cung cấp điện. Biên soạn: TRẦN TẤN LỢI 24 sử dụng hàn tuyến tính được vì sai số sẽ khá lớn. Lúc này phải chọn một dạng khác thích hợp của hàm phát triển để dự báo. Để xác định các hệ số a và b thường người ta sử dụng phương pháp bình phương tối thiểu: Nội dung: phương pháp bình phương tối thiểu là trên cơ sở các số liệu thống kê đã có ta xây dựng hàm: P(t) = a + bt (2.85). Sao cho tổng độ lệch bình phương giữa các giá trị Pi theo số liệu thống kê và giá trị tương ứng theo (2.85) là nhỏ nhất. n 1 2  ( pi a bt i ) min (2.86) i 0 Để tìm được a, b thoả mãn (2.86) lấy đạo hàm theo a; b và cho bằng 0.  n 1 2(Pi a bt i ) 0 a i 0  n 1 2(Pi a bt i )t i 0 b i 0 Ta có hệ phương trình: n 1 (Pi a bt i ) 0 i 0 n 1 (Pi a bt i )t i 0 (2.87) i 0 Giải hệ (2.87) ta được: n 1 n 1 n 1 2 Pi t i nP t P t i t Pi t i b i 0 ; a i 0 i 0 n 1 n 1 2 2 2 2 t i nt t i nt i 0 i 0 Từ đó ta có thể viết hệ số tương quan (2.84) thành một dạng khác: n 1 Pi t i nP t i 0 rpt n 1 2 n 1 2 2 2 (t i nt )(Pi nP ) i 0 i 0 Sai số dự bào: 1 ( t )2 .(1 )%  n 2 (t i t ) 2 ( pi P ) Trong đó  D mà D n  - Thời gian ở tương lai cần dự báo phụ tải + Khi rpt < 0,7 ham phát triển dạng tuyến tính không thể sử dụng để dự báo được. Khi đó ta có thể xét đến hàm mũ: P(t) = a.ebt (2.92) t P(t) = P0 (1+ ) (2.93) Để có thể sử dụng các công thức của quan hệ tuyến tính đã nêu trên chúng ta tuyến tính hoá (2.92) và (2.93) log hoá ta có:
  25. Bài giảng cung cấp điện. Biên soạn: TRẦN TẤN LỢI 25 log P(t) = log a + log e.bt (2.94) log P(t) = log P0 + log (1+ ) (2.95) P0 - là công suất ở năm gốc t =0; là hệ số tăng hàng năm. Như vậy cả 2 biểu thức (2.94); (2.95) đều có thể đưa về dạng tổng quát. Y = A + B.t (2.96) Và có thể sử dụng các biểu thức của tương quan tuyến tính. Trước tiên xác định hệ số tương quan rYt n 1 Yit i nY t i 0 rYt n 1 2 2 2 2 (t i nt )(Yi nY ) i 0 Nếu rYt 0,75 thì ta có thể dự báo theo hàm mũ, lúc đó ta có: n 1 n 1 2 Y t i t t iYi A i 0 i 0 (2.98) n 1 2 2 t i nt i 0 n 1 Yi ti nY t B i 0 (2.99) n 1 2 2 t i nt i 0 A Sau khi tính được A; B theo công thức trên với cơ số của log = 10 P0 = 10 ; = 10B – 1 2) Phương pháp hàm tương quan: Trong phương pháp này phụ tải được dự báo một cách gián tiếp qua quan hệ tương quan giữa nó và các đại lượng khác. Các đại lượng này có nhịp độ phát triển đều đặn mà có thể dự báo chính xác bằng các phương pháp trực tiếp. Ví dụ: Tổng thu nhập quốc dân, dân số, tổng sản lượng của xí nghiệp. Như vậy theo phương pháp hàm tương quan, người ta phải dự báo một đại lượng khác, rồi từ đó qui ra phụ tải điện căn cứ vào quan hệ tưng quan giữa 2 đại lu2o2ngj này với phụ tải điện. Quan hệ tương quan giữa 2 đại lượng phụ tải P và 1 đại lượng Y khác có thể là tuyến tính và cũng có thể là phi tuyến. Để đánh giá quan hệ tương quan tuyến tính, ta xét hệ số tương quan: (Pi P )(Yi Y ) rPY 2 2 (Pi P ) .(Yi Y ) Nếu rPY 0,75 thì có thể dùng quan hệ tương quan tuyến tính, ta có đường hồi quy P thay Y SY P P rPY rPY . (Y Y ) SP Trong đó: SY va SP là sai số trung bình bình phương của P và Y. 2 1 2 2 1 2 S (Y Y ) ; S (P P ) Y n  i P n  i Theo quan hệ này, ứng với các giá trị số của Y ta tính ra được phụ tải P. Quan hệ tương quan tuyến tính được đánh giá bằng tỷ số tương quan.
  26. Bài giảng cung cấp điện. Biên soạn: TRẦN TẤN LỢI 26 m 2 i (Pi P ) 2  i 1 n 1 2 (Pi P ) i 0 Trong đó m - Số miền phân nhánh giá trị của phụ tải i - Số điểm rơi vào phân nhánh j. i P i - giá trị trung bình của phụ tải trong nhóm. Pj  i 1  i P - Giá trị trung bình của tổng quát. Khi có tương quan tuyến tính thì  = rPY còn khi có tương quan không tuyến tính 2  > rPY Hàm tương quan không tuyến tính giữa P và Y có thể có các dạng: P = exp (a0 + a1x) P = a0 + a1 lnx a1 P = a0x 2 P = a0 + a1x + a2x Các hệ số của hàm tương quan được xây dựng theo phương pháp bình phương tối thiểu. Dự báo phu tải bằng phương pháp ngoại suy có nhiều ưu điểm dẽ tính toán, kết quả có thể tin cậy được vì nó phản ánh một cách khách quan quy luật phát triển của phụ tải. Tuy vậy phương pháp ngoại suy cũng có những nhược điểm rất cơ bản. Nó chỉ phản ánh được qui luật phát triển bên ngoài, về mặt lượng của tình trạng tăng trưởng phụ tải điện, nó không phản ánh được quá trình phát triển bên trong vầ mặt chất của phụ tải. Do đó băng phương pháp ngoại suy không thể hiện được những đột biến, các bước ngoặt cũng như giới hạn của sự phát triển của phụ tải điện. Mặt khác dự báo phụ tải bằng phương pháp ngoại suy chỉ cho sự phát triển tổng thể của phụ tải chú không đự báo được sự phân bố không gian của phụ tải điện Vì thế đòi hỏi người làm công tác dự báo phụ tải điện phải nắm được qui luật phát triển của phụ tải, phải biết đánh giá và sử dụng các giá trị phụ tải đã dự báo được bằng phương pháp ngoại suy. Chương III Cơ sở tính toán kinh tế – kỹ thuật trong ccđ-xn 3.1 Mục đích; yêu cầu: Mục đích: chọn được phương án (PA’). tốt nhất vừa đảm bảo yêu cầu kỹ thuật lại hợp lý về mặt kinh tế. Yêu cầu: các PA’ so sánh phải đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật cơ bản (chỉ cần đạt được một số yêu cầu kỹ thuật cơ bản mà thôi, vì chẳng thể có các PA’ cùng hoàn toàn giống nhau về kỹ thuật) sau đó tiến hành so sánh về kinh tế. Quyết định chọn PA còn phải dựa trên nhiều yếu tố khác: - Đường lối phát triển công nghiệp. - Tổng vốn đầu tư của nhà nước có thể cung cấp.
  27. Bài giảng cung cấp điện. Biên soạn: TRẦN TẤN LỢI 27 - Tốc độ và qui mô phát triển, tình hình cung cấp vật tư TB., trình độ thi công, vận hành của cán bộ và công nhân, cùng một số yêu cầu đặc biệt khác về chính trị quốc phòng. 3.2 So sánh kinh tế – kỹ thuật hai phương án: (trong phần này không đề cập đến vấn đề kỹ thuật của các PA’ nữa). 1) Tổng vốn đầu tư:: K [đồng]. Chỉ kể đến những thành phần cơ bản: K = Ktram + Kdd + Kxd Ktram - Vốn đầu về trạm (trạm BA. PP. tiền mua tủ PP, máy BA và các TB .) Kdd - Tiền cột, xà, sứ ,dây và thi công tuyến dây. Kxd - Vốn xây dựng (vỏ trạm, hào cáp và các công trình phụ trợ ). 2 Chi phí vận hành năm: Y Tiền cần để đảm bảo cho HTCCĐ vận hành được trong một năm. Y Y A Ykh Ycn Yphu Trong đó: Y A – Chi phí về tổn thất điện năng trong năm. Y A = A.  A – [kWWh/năm] tổn thất điện năng  [đ/kWh] - giá điện năng tổn thất. Ykh – Chi phí khấu hao (thường tính theo % của vốn, phụ thuộc vào tuổi thọ của TB. và công trình). Ykh = akh . K akh = 0,1 đối với TB. akh = 0,03 đối với đường dây. Ycn - Chi phí về lương công nhân vận hành. Yphu - Chi phí phụ, dầu mỡ (dầu BA); sửa chữa định kỳ. Hai thành phần này khá nhỏ và ít thay đổi giữa các phương án nên trong khi so sánh khi không cần độ chính xác cao có thể bỏ qua. nên Y A. avh .K avh – là hệ số vận hành nó có ý nghĩa rộng hơn bao gồm khấu hao + các tỷ lệ khác K.(akh + %chi phí phụ, lương ). 3) So sanh khi có hai phương án: Gọi K1; Y1 PA 1 K2; Y2 PA 2 Trường hợp 1: K1 Y2 chọn PA ? Nếu dùng PA 2 cần một lượng vốn nhiều hơn + Mức chênh vốn là:
  28. Bài giảng cung cấp điện. Biên soạn: TRẦN TẤN LỢI 28 K = K2 – K1 [đồng]. + Mức tiết kiệm được chi phí hàng năm là: Y = Y1 – Y2 [đ/năm]. + Thời gian thu hồi mức chênh vốn (nếu sử dụng PA 2) là: K K K T 2 1 Y Y1 Y2 T – Còn gọi là thời gian thu hồi chênh lệch vônd đầu tư phụ Nếu T nhỏ PA’ 2 sẽ có lợi. T lớn chưa biết PA’ nào có lợi (phân tích tỉ mỉ, theo hoàn cảnh kinh tế, ) người ta thiết lập được Ttc = f(nhiều yếu tố, tốc độ đổi mới kỹ thuật của ngành, triển vọng phát triển, khả năng cung cấp vốn của nhà nước .). Ttc được qui định riêng cho từng ngành kinh tế, từng vùng lãnh thổ (từng nước) ở các thời đoạn kinh tế nhất định. Ở LX cũ Ttc = 7 năm. Ở VN hiện nay Ttc = 5 năm. Căn cứ vào Ttc thì cách chọn PA’ sẽ được tiết hành như sau: + Nếu T = Ttc người ta nói rằng cả hai phương án như nhau về kinh tế. + Nếu T > Ttc PA’ có vồn đầu tư nhỏ hơn sẽ nên được chọn. + Nếu T 0 nên ta có thể viết (2) như sau: K1 K2 Y1 Y2 Ttc Ttc 1 Gọi atc - là hệ số thu hồi vốn đầu tư phụ tiêu chuẩn. Ttc Đặt Z1 = atc.K1 + Y1 ; Z2 = atc.K2 + Y2 được gọi là hàm chi phí tính toán hàng năm của phương án. Từ đấy thấy rằng PA’ có hàm Z nhỏ hơn sẽ là PA’. tối ưu. Tổng quát ta có thể viết: Yi = avh.Ki + Y Ai avh - gọi là hệ số vận hành (bao gồn các chi phí khấu hao, tu sửa, bảo quản, trả lương tính theo tỷ lệ vốn). Y Ai - chi phí về tổn thất điện năng của PA thứ i. Dạng tổng quá của hàm Z: Zi (atc avh ).K i Y Ai
  29. Bài giảng cung cấp điện. Biên soạn: TRẦN TẤN LỢI 29 Zi - được gọi là hàm mục tiêu khi tính toán kinh tế kỹ thuật. Các trường hợp riêng khi sử dụng hàn Zi: Khi có xét đến độ tin cậy CCĐ của PA thì hàm Zi sẽ có dạng: Zi (avh atc ).K i Y Ai Hi Trong dó: Hi – Giá trị trung bình của thiệt hại kinh tế hàng năm do mất điện khi sử dụng PA’ thứ i. Giá trị này bao gồm các khoản sau: + Tiền hao hụt sản phẩm do mất điện. + Tiền hư hỏng sản phẩm do mất điện. + Tiền hư hỏng thiết bị sản xuất do mất điện. + Thiệt hại do mất điện làm rối loạn quá trình công nghệ. + Tiền trả lương cho công nhân không làm việc trong thời gian mất điện. Trong thực tế có những PA’ CCĐ. khác nhau ứng với tổng sản phẩm khác nhau. Trong trường hợp đó chỉ tiêu để lựa chọn PA’ phải là cực tiểu suất chi phí tính toán hàng năm trên một đơn vị sản phẩm: Gọi N – tổng số sản phẩm hàng năm của xí nghiệp trong trạng thái vận hành bình thường. Z z N Khi có xét tới yếu tố thời gian: (các PA’ được đầu tư trong nhiều năm, mà không phải trong vòng 1 năm). Khi đó chi phí tính toán Z có thể viết qui đổi về năm đầu tiên như sau: T 1 T T t ( t 1) Z atc .Kt .(1 atc ) (Yt Yt 1 )(1 atc ) t 0 t 1 atc – còn được gọi là hệ số qui đổi định mức chi phí ở các thời điểm khác nhau có tính đến ứ đọng vốn trong công trình chưa hoàn thành. T - toàn bộ thời gian tính toán [năm]. Kt - vốn đầu tư đặt vào năm thứ (t+1). Yt -phí tổn vận hành trong năm thứ t. Với giả thiết rằng Y0 (năm thứ nhất chưa vận hành nên Y0=0). 3.4 Tính toán kinh tế kỹ thuật khi cải tạo: Bài toán khi cải tạo thường đặt ra là chung ta đang đứng giữa việc quyết định chọn xem có nên đại tu cải tạo thiết bị (thiết bị lớn như máy phát, động cơ ), hoặc thay thế chúng bằng một thiết bị mới có tính năng gần tương đương. Để giải quyết vấn đề này, trước tiên chung ta cần xét các yếu tố kinh tế liên quan: + Vốn đầu tư cho thiết bị mới, hoặc sửa chữa phục hồi thiết bị cũ. + Tiền bán thiết bị cũ không dùng đến nữa. + Phí tổn vận hành của cả hai PA’. Với PA’ sử dụng thiết bị cũ: Zc = act . Kc + Yc (8) Tron đó: Kc – chi phí đầu tư sửa chữa thiết bi cũ. Yc - phí tổn vận hành hàng năm khi sử dụng TB cũ (sau phục hồi). Với PA’ thay thiết bị mới:
  30. Bài giảng cung cấp điện. Biên soạn: TRẦN TẤN LỢI 30 Zm = atc .(Km – Kth) + Ym (9) Km - vốn đầu tư mua thiết bị mới để thay thế. Kth - Tiền thu hồi do sử dụng thiết bị cũ vào việc khác. Ym - Phí tổn vận hành hàng năm đối với PA’ dùng thiết bị mới. Từ (8) & (9) ta cũng có thể tính được thời gian thu hồi vốn đầu tư phụ khi dùng PA’. thay mới thiết bị. K K K T m th c Yc Ym Nếu T Ttc việc quyết định chọn PA’ mới còn phụ thuộc vào mức độ khác nhau giữa Z và vào những ưu thế kỹ thuật của thiết bị mới. 3.5 Phương pháp đánh giá dự án đầu tư: Thông thường các dự án được tiến hành trong một thười gian dài, nguồn vốn để thực thi có thể được huy động từ nhiều nguồn khác nhau (tự của doanh nghiệp, huy động bằng trái phiếu, vay bởi các CT. tín dụng ưu đãi ). Để có quyết định đúng đắn trong việc lựa chọn dự án, cần phải có những phân tích, đánh giá một cách chi tiết hơn dưới nhiều khía cạch kính tế khác nhau, ở trường hợp này người ta sẽ tiến hành phân tích kinh tế tài chính dưới nhiều chỉ tiêu khác nhau mới có được quyết định đúng đắn. Phần dưới đây sẽ trình bầy một số chỉ tiêu quan trọng trong việc phân tích kinh tế tài chính các dự án. 1) Khái niệm về đâu tư và dòng tiền tệ: Đầu tư: được hiểu như là việc mua sắm độc lập một tài sản hay một tổ hợp tài sản mà trong giai đoạn kế hoặc được gọi là đối tượng đầu tư. Để đánh giá một dự án đầu tư cần có các chi phí mua sắm và xây dựng đối tượng và các số liệu vầ thu chi kế hoạch thường xuyên và các số liệu hiệu ich khác (các lợi ích đầu tư). Chúng hình thành nên dòng thu chi hay còn gọi là dòng tiền mặt. Ngoài đầu tư ra, tài chính cũng liên quan đến lĩnh vực thu chi của doanh nghiệp. Thuuwowngf đầu tư được hiểu là việc sử dụng khai thác lại các phương tiện tài chính. Còn ngược lại, tài chính bao hàm việc tìm kiếm nguồn vốn và trả lãi tiền vay cộng với phần lãi và các điều kiện tín dụng khác làm sao cho doanh nghiệp vẫn đảm bảo nguyên tắc cân bằng tài chính. Dòng thu chi tiền mặt của dự án đàu tư: Việc đánh giá dự án cần có các số liệu ban đầu: - Tất cả các số liệu thu chi bằng tiến mặt có liến quan tới đối tượng đầu tư. - Thời điểm thu chi tương ứng. - Mức độ án toàn của các số liệu thu chi. Tất cả các khoản thu chi hình thành nên dòng thu chi tiền mặt (I) và thường được xây dựng dưới dạng biểu đồ và được gọi là biểu đồ dòng tiền. Dòng tiền thu -> dong tiền vào (+); dòng tiền chi -> dong tiền ra (-). Biểu đồ dòng tiền có thể là chuỗi rời rạc, hoặc liên tục (HV). Nếu là chuỗi liên tục khi tính cần chuyển về rời rạc. Thu (+) Thu (+) +20 +18 +12 +10 0 1 0 1 n 2 3 4 n thời gian t 2 3 4 thời gian t -15 -20 Chi (-) Chi (-) a) Chuỗi rời rạc b) Chuỗi liên tục HV 4.1 Biểu đồ dòng tiền Thời gian thường được tính là năm. Năm 0 là năm xuất phát. Dòng thu chi tiền mặt có thể ghi dưới dạng chỉ số ký hiệu, ví dụ: I (-150 -201 +102 +183 +204 +12n) có nghĩa là, trị -15 ở vào năm thứ 0, trị -20 năm thứ 1, , và trị +12 ở vào năm thứ n.
  31. Bài giảng cung cấp điện. Biên soạn: TRẦN TẤN LỢI 31 Phân tích đầu tư: Việc phân tích đầu tư bao gồm ba loại: - Phân tích kinh tế: là việc đánh giá kết quả tương đối của các tình huống đầu tư từ khía cạnh hoạch toán lợi nhuận và chi phí. - Phân tích tài chính: chỉ ra nguồn vốn đầu tư vào các dự án được đề xuất sẽ lấy từ đâu. các phương pháp tài trợ dự án bao gồm việc sử dụng vốn của cá nhân hay công ty, tiền vay ngân hàng hay bằng công ty vay nợ thông qua việc phát hành các trái phiếu và cổ phiểu thường. - Phân tích vô hình: là việc xem xét các yếu tố ảnh hưởng tới đầu tư. Các yếu tố này khó định lượng về mặt kinh tế. Các yếu tố vô hình đặc trưng bao gồm những ảnh hưởng về mặt pháp lý, an toàn về mặt dư luận, suy xét về mặt chính trị trong các khoản đầu tư nước ngoài, các yếu tố môi trường sinh thai, các điều kiện không chắc chắn về pháp quy và luật thuế. Khi phân tích đánh giá hiệu quả của một dự án đầu tư thường dựa vào các chỉ tiêu cơ bản sau: Hệ số hiệu quả đầu tư: Hệ số này còn gọi là “Hiệu suất vốn” hay “Chỉ số sinh lời”. Hệ số hiệu quả đầu tư được xác định theo công thức sau: L E Trong đó: K – tổng số đầu tư. K L - tổng lợi nhuận (lãi) do kết quả đầu tư. Yêu cầu E > Edm. Hệ số hiệu quả định mức, quy định với chuyên ngành điện Edm =0,12. Thời gian hoàn vốn: hay còn gọi là “chu kỳ vòng quay vốn” được xác định theo công thức sau: 1 T Trong đó: E là hệ số hiệu quả đầu tư. E Lợi nhuận tuyệt đối (lãi): hay còn gọi là “giá trị lãi ròng”. Để đi đến một quyết định đầu tư, người ta phải cân nhắc giữa lợi ích mang lại có tương xứng với những chi phí đã bỏ ra không? Thông thường, ta sử dụng sự so sánh giá trị tuyệt đối giưa tổng chi phí đầu tư và tổng lợi ích thu được của dự án đầu tư: L = B - C Trong đó: B – tổng lãi; C – tổng chi phí đầu tư dự án. Chỉ tiêu này cho biết dự án đầu tư có lợi hay không nhưng chưa cho biết mức độ sinh lời của dự án là bao nhiêu. Phân tích độ nhậy của dự án: Phương pháp “phân tích độ nhậy” là một trong các phương pháp đánh giá đề cập tới việc lượng hóa mức độ rủi ro và bất trắc trong phân tích kinh tế. Phương pháp phân tích độ nhậy là một cách đánh giá các tác động của sự bất trắc đối với khoản đầu tư bằng cách xác định khả năng sinh lời của khoản đầu tư đó thay đổi như thế nào khi các tham số bị thay đổi. Khi tiến hành phân tích độ nhậy, giá trị của các tham số lần lượt được thay đổi và xem xét tác động của từng thay đổi đó với các chỉ tiêu cơ bản về kinh tế - tài chính đã dự kiến để tìm ra tham số nào có ảnh hưởng đáng kể đến khả năng sinh lời. Nghiên cứu độ nhậy của dự án còn nhằm đánh giá độ ổn định về lợi ích của dự án khi có sự biến đổi của thị trường hoặc về năng lực hoạt động của dự án. Quá trình phân tích độ nhậy là quá trình tính toán các yếu tố chi phí – lợi ích và xác định lại hiệu quả của dự án. Phân tích kinh tế tài chính: Chi phí và lợi ích: Hiệu quả của dự án đầu tư được đánh giá xem xét thông qua phân tích và xem xét chi phí (cost) và lợi ích (benifit) qua từng năm của quá trình đầu tư và khai thác dự án. Các chi phí và lợi ích trước khi phân tích và đánh giá đều phải qui đổi, thường chọn thời điểm quy đổi là thời điểm bắt đầu bỏ vốn đầu tư (hoặc thời điểm bắt đầu đưa công trình vào khai thác). Tiến hành quy đổi các khoản chi phí và thu nhập ở các thời điểm khác nhau về cùng một thời điểm quy ước bằng phương pháp được gọi là “hiện tại hóa” (present), hệ số hiện tại hóa thường xấp xỉ bằng lãi suất tiền gửi ngân hàng bao gồm cả khả năng sinh lời của đồng vốn và mức độ lạm phát tính chung cho cả nền kinh tế quốc dân. Công thức tính hiện tại hóa như sau: F P (4-3) (1 r)t Trong đó: P – là giá trị đã thực hiện hiện tại hóa hay đã quy về hiện tại (present).
  32. Bài giảng cung cấp điện. Biên soạn: TRẦN TẤN LỢI 32 F - Giá trị thực (giá trị tương lai) ở năm thứ t. 1 a - được gọi là hệ số hiện tại hóa hay hệ số quy đổi về hiện tại. (1 r)t r - là hệ số chiết khấu hay tỷ lệ chiết khấu (Discount rate) tính theo %. Việc chọn r thường dựa vào tỷ lệ lãi suất trên thị trường vốn nhằm phản ánh đúng đắn ảnh hưởng của yếu tố thời gian và chi phí của phương án huy động vốn đầu tư. Vốn đầu tư được tài trợ bằng vốn vay dài hạn, tỷ lệ thực của lãi suất phải trả sẽ được lấy làm hệ số chiết khấu. Nếu sử dụng vốn ngân sách cấp thì hệ số chiết khấu được lấy bằng tỷ lệ lãi suất vay dài hạn của Nhà nước. Nếu vốn đầu tư bằng nhiều nguồn vốn có lãi suất khác nhau thì hệ số chiết khấu bằng lãi suất bình quân gia quyền của các nguồn vốn. Ví dụ vốn đâu tư cho một dự án gồm 3 nguồn: vvoons vay trong nước, vốn vay nước ngoài và vốn cổ phần -> hệ số chiết khấu được xác định như sau: (vontrongnuoc).(laisuat1) (vonnuocngoai).(laisuat2) (voncophan).(laisuat3) r (4-4) Tongsovon Chi phí đầu tư: Được xác định tùy thuộc vào hình thức cấp vốn, thời gian thực hiện đầu tư, và được xác định tương ứng với phương thức cấp vốn. Hệ số chiết khấu của mỗi nguồn vốn được xác định riêng tùy thuộc vào thị trường mà nguồn vốn có khả năng tham gia hoạt động. Trước hết cần xác định tổng nhu cầu vốn đầu tư cần thiết cho công trình. Ví dụ một dự án đầu tư thực hiện theo phương thức vay ngân hàng và thanh toán một lần, tổng chi phí đầu tư được xác định theo: T0 T 1 t T T 0 c 0 (4-5) C Ct (1 r) (1 r) t 1 Trong đó: C – Tổng chi phí đầu tư. Ct – Vốn vay trong năm thứ t. r - Hệ số chiết khấu tương ứng với lãi suất vay vốn ngân hàng để đầu tư cho công trình (%/năm). T0 – Thời gian thực hiện đầu tư (năm, kể từ khi nhận vốn). Tc – Thời gian thanh toán (năm, kể từ khi nhận vốn). Để tính chi phí của dự án đầu tư cần phải tách biệt ra các trường hợp tương ứng với các hình thức và phương pháp cấp vốn, mỗi trường hợp có một công thức tính riêng. Tổng thu nhập: Tông thu nhập của một dự án đầu tư được xác định theo công thứ sau: n 1 (4-6) B Bt t t 1 (1 r) Trong đó: Bt - Thu của dự án trong năm thứ t. r - Hệ số chiết khấu. n - Thời gian khai thác của dự án đầu tư. Hệ số hiệu quả đầu tư: Hệ số hiệu quả đầu tư quy về hiện tại được xác định theo biểu thức: n B 1 Bt (4-7) E  t C C t 1 (1 r) Phương pháp giá trị lãi ròng (lợi nhuận) quy về hiện tại NPV (Net present value). Để loại trừ ảnh hưởng của yếu tố thời gian – thời gian của đồng tiền đối với giá trị chi phí và lợi ích, ta quy giá trị đồng tiền trong suốt thời gian xây lắp công trình và khai thác dự án về giá trị lãi ròng hiện tại (NPV) thông qua phương pháp sử dụng hệ số chiết khấu. Giá trị lãi dòng hiện tại của dự án: là hiệu số giữa giá trị thu và chi trong tương lai được quy về hiện tại theo hệ số chiết khấu định trước: n t NPV (Bt Ct )(1 r) (4-8) t 1 Trong đó: Bt - doanh thu của dự án ở năm thứ t. Ct - chi phí của dự án ở năm thứ t.
  33. Bài giảng cung cấp điện. Biên soạn: TRẦN TẤN LỢI 33 r - hệ số chiết khấu. n - tuổi thọ của dự án. Đối với các dự án độc lập nếu: NPV >0 -> dự án được chấp nhận. NPV dự án bị bác bỏ. NPV=0 -> tuy theo sự cần thiết của dự án đối với chủ đầu tư để có thể quyết định chấp nhận hay loại bỏ dự án. Trường hợp có các dự án loại trừ nhau (có nhiếu dự án) thì dự án nào có NPV lớn sẽ được chọn. Nếu hết thời hạn đầu tư hoặc hết tuổi thọ của dự án mà tài sản cố định vẫn còn thì ta phải tính thêm phần giá trị còn lại của tài sản cố định (giá trị thanh lý) ở năm cuối cùng. Lúc này, trong công thức (4-9) phải bổ xung thêm phần giá trị hiện tại cảu giá trị này vào phần doanh thu. Trong trường hợp các phương án có doanh thu hằng năm như nhau thì có thể sử dụng tiêu chuẩn cực tiểu giá trị hiện tại của chi phí (PVC) để so sánh theo công thức: n t PVC Ct (1 r) min (4-9) t 1 Trong đó: PVC – giá trị quy về hiện tại của chi phí (present value cost). Ct – Chi phí của dự án (vôn đâu tư) ở năm thứ t. Dự án nào có chi phí hiện tại nhỏ nhất sẽ là dự án tối ưu (được chọn). Phương pháp NPV có ưu nhược điểm sau: + NPV chỉ cho biết trị số tuyệt đối của lãi mà dự án mang lại, nó phản ánh hiệu quả của việc đầu tư về phương diện tài chính. + NPV phụ thuộc vào hệ số chiết khấu. Hệ số chiết khấu càng lớn thì NPV càng nhỏ và ngược lại. + NPV không so sánh được hiệu quả của các dự án có quy mô vốn đầu tư khác nhau. Để khắc phục khi so sánh các dự án có vốn đầu tư khác nhau đồi hỏi phải xác định tỷ lệ giưa lợi nhuận thực trên tổng số vốn đầu tư của từng dự án theo công thức sau: NPV NPV NPVR n (4-10) P t Ct (1 r) t 1 Trong đó: NPVR – Tỷ lệ giá trị hiện tại thực của lãi (net present value rate). P - Giá trị hiện tại của tổng vốn đầu tư. Khi có nhiều dự án loại trừ nhau, dự án nào có NPVR lớn nhất sẽ được chọn. Trong trường hợp các dự án có tuổi thọ kinh tế khác nhau, tiêu chuẩn NPV đơn thuần không phải là tiêu chuẩn tốt nhất để đánh giá lựa chọn đầu tư. Tỷ lệ sinh lời BCR (tỷ số lợi ích/chi phí B/C – Benifit cost ratio) Tỷ lệ sinh lời BCR=B/C là tỷ số nhận được khi chia tổng giá trị quy về hiện tại của lợi ích cho tổng giá trị quy về hiện tại của chi phí trong suốt thời gian thực hiện dự án. BCR được xác định theo công thức: n t  Bt (1 r) B t 1 BCR n (4-11) C t Ct (1 r) t 1 Trong đó: Bt - doanh thu của dự án ở năm thứ t. Ct - Chi phí của dự án ở năm thứ t. r - hệ số chiết khấu. n – Tuổi thọ của dự án. Khi BCR >1 Dự án được chấp nhận do thu bù được chi. Khi BCR<1 dự án bị bác. Khi có nhiêu dự án loại trừ nhau, dự án nào có BCR lớn sẽ được ưu tiện chọn. Chỉ tiêu BCR có ưu điểm là cho biết thu nhập đối với mỗi đồng chi phí cho cả thời ký hoạt động của dự án và có thể dùng để so sánh các dự án có quy mô khác nhau. Thời gian hoàn vốn Tp (pay back period) Thười gian hoàn vốn Tp là thời gian cần thiết để tổng thu nhập của dự án bằng tổng chi phí của dự án quy về hiện tại và được xác định theo công thức sau: T p t (Bt Ct )(1 r) 0 (4-12) t 1
  34. Bài giảng cung cấp điện. Biên soạn: TRẦN TẤN LỢI 34 Trong đó: Tp - thời gian thu hồi vốn. Nếu gọi T0 là thời gian hoàn vốn quy định (Ttc). Thì Tp T0 Đự án bị bác bỏ. T0 - được xác định theo kinh nghiệm về các cơ hội đầu tư khác nhau của chủ đầu tư, vì vậy nó khác nhau đáng kể trong những trường hợp khác nhau. Thông thường T0 được xác định bằng cách lập bảng kết toán lặp từ năm bắt đầu bỏ vốn đến năm nào đó khi đẳng thức (4-12) được thực hiện thì dừng. Theo chỉ tiêu này, khi có nhiều dự án độc lập, dự án được ưu tiên là dự án có Tp nhỏ nhất. Chỉ tiêu thời gian hoàn vốn có những ưu nhược điểm sau: + Dễ xác định, độ tin cậy tương đối cao vì thời gian hoàn vốn thuộc những năm đầu khai thác vận hành, mức độ bất trắc ít hơn những năm sau do các số liệu dự báo những năm đầu có độ tin cậy cao hơn. + Chỉ tiêu này cho biết thời gian bao lâu thì vốn có thể được thu hồi, làm căn cứ cho nhà đầu tư quyết định đầu tư hay không. + Chỉ tiêu này không cho biết mức độ lợi nhuận sau khi hoàn vốn. Đôi khi một dự án có thời gian hoàn vốn dài nhưng thu nhập về sau lại cao hơn vần có thể là dự án tốt. Hệ số hoàn vốn nội tại (Internal rate of return) Hệ số hoàn vốn nội tại IRR là hệ số chiết khấu mà ứng với nó NPV của dự án bằng không: n t NPV (Bt Ct )(1 IRR) 0 (4-13) t 1 Để tính IRR ta cần giải phương trình NPV = f(IRR) = 0. Đây là một hàm mũ nên việc giải nó có nhiều khó khăn. Để đơn giản cho việc tính toán, IRR được tính thông qua phương pháp nội suy, nghĩa là chọn giá trị gần đúng giữa hai giá trị đã chọn. Theo phương pháp này, cần tìm hai hệ số chiết khấu r1 và r2 sao cho ứng với hệ số nhỏ hơn r1 ta có NPV1 >0, còn ứng với hệ số lớn hơn r2 ta có NPV2 r0 Dự án được chấp nhận. + Khi IRR < r0 Dự án bị bác. Trong các dự án đầu tư độc lập, dự án nào có IRR cao hơn sẽ có vị trí cao hơn về khả năng sinh lợi. Chỉ tiêu IRR có ưu điểm là cho biết lãi suất mà bản thân dự án có thể mang lại cho nhà đầu tư và nó không phụ thuộc vào hệ số chiết khấu. Việc áp dụng IRR có thể dẫn tới nhược điểm là có các quyết định không chính xác khi lựa chọn các dự án loại trừ nhau. Vì dự án có IRR cao hơn nhưng quy mô nhỏ hơn nên có thể có NPV nhỏ hơn một dự án khác tuy có IRR thấp hơn nhưng NPV lại cao hơn. Trong trường hợp này cần xem xét chi tiêu NPV. Dong tiền của dự án: Đối với các dự án đã được phân tích kinh tế - kỹ thuật, kinh tế-xã hội, ta cần phân tích kinh tế - tài chính của dự án đã được lựa chọn về mặt kỹ thuật, đây là căn cứ để chủ đầu tư ra quyết định đầu tư. Trong bước phân tích này, dòng chi của dự án được tính đầy đủ các khoản chi phí bao gồm các khoản chi phí như trong phần phân tích kinh tế kỹ thuật công thêm các khoản thuế, các khoản trả vốn, trả lãi vốn vay nếu trong cơ cấu vốn có thành phần vốn vay. Cùng với việc xác định dòng chi ta cần xác định dòng thu của dự án để xác định dòng tiền của dự án. Cụ thể, khi xác định dòng tiền của dự án ta có hai trường hợp sau: + Dự án không vay vốn: o Dòng tiền trước thuế (CFBT) = Doanh thu – Chi phí vận hành. o Lợi tức chịu thuế (TI) = CFBT – Khấu hao. o Thuế lợi tức = TI x Thuế suất. o Dòng tiền sau thuế (CFAT) = CFBT – Thuế lợi tức. + Dự án có vốn vay: o Dòng tiền trước thuế (CFBT) = Doanh thu – Chi phí vận hành. o Lợi tức chịu thuế (TI) = CFBT – Khấu hao – Trả lãi vay vốn. o Thuế lợi tức = TI x Thuế suất. o Dòng tiền sau thuế (CFAT) = CFBT – Thuế lợi tức – Trả lãi – Trả vốn. Trên cơ sở thu nhập và chi phí, phân tích kinh tế - tài chính với đủ các chỉ tiêu NPV, BCR, IRR, Tp nhằm đánh giá xem những lợi ích mà dự án đem lại có đủ để trang trải những chi phí hay không. Từ đó, ta đánh giá được hiệu quả về mặt tài chính của việc đầu tư. Căn cứ vào đó mà chủ đầu tư quyết định xem có nên đầu tư vào những dự án hay không.
  35. Bài giảng cung cấp điện. Biên soạn: TRẦN TẤN LỢI 35 Chương IV Sơ đồ CCĐ và trạm BA. 4.1 Các yêu cầu chung với SĐ-CCĐ: 1) Đặc điểm: Các XN công nghiệp rất đa dạng được phân theo các loại: Xí nghiệp lớn: công suất đặt không dưới 75  100 MW. Xí nghiệp trung: 5  75 MW. Xí nghiệp nhỏ: 5 MW. Khi thiết kế cần lưu ý các yếu tố riền của từng XN., như điều kiện khí hậu địa hình, các thiết bị đặc biệt đòi hỏi độ tin cậy CCĐ cao, đặc điểm của qui trình công nghệ đảm bảo CCĐ an toàn sơ đồ CCĐ phải có cấu trúc hợp lý. + Để giảm số mạch vòng và tổn thất các nguồn CCĐ phải được đặt gần các TB dùng điện. + Phần lớn các XN hiện dược CCĐ từ mạng của HTĐ khu vực (quốc gia). + Việc xây dựng các nguồn cung cấp tự dùng cho XN chỉ nên được thực hiện cho một số trường hợp đặc biệt như: - Các hộ ở xa hệ thống năng lượng, không có liên hệ với HT hoặc khi HT không đủ công suất (liên hợp gang thép, hoá chất .). - Khi đòi hỏi cao về tính liên tục CCĐ, lúc này nguồn tự dùng đóng vai trò của nguồn dự phòng. - Do quá trình công nghệ cần dùng 1 lượng lớn nhiệt năng, hơi nước nóng .v.v (XN giấy, đường cỡ lớn) lúc này thường xây dựng NM nhiệt điện vừa để cung cấp hơi vừa để CCĐ và hỗ trợ HTĐ. -
  36. Bài giảng cung cấp điện. Biên soạn: TRẦN TẤN LỢI 36 2) Yêu câu vơi sơ đồ CCĐ: việc lựa chọn sơ đồ phải dựa vào 3 yêu cầu: Độ tin cây ; Tính kinh tế ; An toàn: + Độ tin cậy: Sơ đò phải đảm bảo tin cậy CCĐ theo yêu cầu của phu tải căn cứ vào hộ tiêu thụ chọn sơ đồ nguồn CCĐ. - Hộ loại I: phải có 2 nguồn CCĐ. sơ đồ phải đảm bảo cho hộ tiêu thụ không được mất điện, hoặc chỉ được giãn đoạn trong 1 thời gian cắt đủ cho các TB tự động đóng nguồn dự phòng. - Hộ loại II: được CCĐ bằng 1 hoặc 2 nguồn. Việc lựa chọn số nguồn CCĐ phải dựa trên sự thiệt hại kinh tế do ngừng CCĐ. - Hộ loại III: chỉ cần 1 nguồn. + An toàn: Sơ đồ CCĐ 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 việc sử lý sự cố, có biện pháp tự động hoá + Kinh tế: Sơ đồ phải có chỉ tiêu kinh tế hợp lý nhất về vốn đầu tư và chi phí vận hành phải được lựa chọn tối ưu. 3) Biểu đồ phụ tải: Việc phân bố hợp lý các trạm BA. trong XN rất cần thiết cho việc xây dựng 1 sơ đồ CCĐ, nhằm đạt được các chỉ tiêu kinh tế – kỹ thuật cao, đảm bảo chi phí hàng năm là nhỏ nhất. Để xác định được vị trí hợp lý của trạm BA; trạm PP trên tổng mặt bằng người ta xây dựng biểu đồ phụ tải: Biểu đồ phụ tải: “ là một vòng tròn có diện tích bằng phụ tải tính toán của PX theo một tỷ lệ tuỳ chọn:. 2 Si Si = .R .m R i i .m y Si - [kVA] phụ tải tính toán của PX. 2 2 m - [kVA/cm ;mm ] tỷ lệ xích tuỳ chọn. + Mỗi PX có một biểu đồ phụ tải, tâm trùng với tâm phụ tải PX. Gần đúng có thể lấy bằng tâm hình học của PX. + Các trạm BA-PX phải đặt ở đúng hoặc gần tâm phụ tải giảm độ dài mạng và giảm tổn thất. + Biểu đồ phụ tải cho ta biết sự phân bố của phụ tải trong XN, cơ cấu phụ tải x 0 4) Xác định tâm qui ước của phụ tải điện: có nhiều phương pháp xác định. Được dùng phổ biến nhất hiện nay là: “ phương pháp dựa theo quan điểm cơ học lý thuyết”. Theo phương pháp này nếu trong PX. có phụ tải phân bố đều trên diện tích nhà xưởng, thì tâm phụ tải có thể lấy trùng với tâm hình hoặc của PX. Trường hợp phụ tải phân bố không đều, tân phụ tải của phân xưởng được xác định giống như trọng tâm của một khối vật thể theo công thức sau. Lúc đó trọng tâm phụ tải là điểm M(x0, y0,z0) có các toạ độ sau: n n n Si x i Si y i Si zi i 1 ; i 1 ; i 1 x 0 n y 0 n z0 n Si Si Si i 1 i 1 i 1 Si – Phụ tải của phân xưởng thứ i. xi ; yi ; zi - Toạ độ của phụ tải thứ i theo một hệ trục toạ độ tuỳ chọn. + toạ độ zi chỉ được xét khi phân xưởng là nhà cao tầng. Thực tế có thể bỏ qua nếu: l 1,5 h (h – chiều cao nhà; l – khoảng cách từ tâm phụ tải PX đến tâm phụ tải XN). Phương pháp thứ 2: có xét tới thời gian làm việc của các hộ phụ tải.
  37. Bài giảng cung cấp điện. Biên soạn: TRẦN TẤN LỢI 37 n n Si x iTi Si y iTi i 1 ; i 1 x 0 n y 0 n SiTi SiTi i 1 i 1 Ti - thời gian làm việc của phụ tải thứ i. 4.2 Sơ đồ cung cấp điện của xí nghiệp: chia làm 2 loại: Sơ đồ cung cấp điện bên ngoài, sơ đồ cung cấp điện bên trong. SĐ-CCĐ bên ngoài: là 1 phần của HT-CCĐ từ trạm khu vực (đường dây 35  220 kV) đến trạn BA chính hoặc trạm PP trung tâm của XN. SĐ-CCĐ bên trong: là từ trạm BA chính đến trạm BA-PX 1) Sơ đồ CCĐ bên ngoài XN: + Đối với XN không có nhà máy điện tự dùng: ~ ~ ~ Hệ thống 35  110 kV 35 -220 kV T1 T2 6  20 kV 6 - 20 kV T3 HV-a2.1 HV-b2.1 HV-c2.1 ~ HV-a2.1 Sơ đồ lấy điện trực tiếp từ HT – sử dụng khi mạng điện 35 -220 kV cung cấp bên ngoài trùng với cấp điện áp bên trong XN (dùng cho các XN nhỏ hoặc ở gần HT.). HV-b2.1 Còn gọi là sơ đồ dẫn sâu, không có trạm PP. trung tâm, các trạm biến áp PX nhận điện trục tiếp từ đường dây cung cấp (35110 kV) rồi hạ xuống 0,4 kV. HV-c2.1 Sơ đồ có trạm biến áp trung tân biến đổi điện áp 35 – 220 kV xuống một cấp (6-10 kV) sau đó mới phân phối cho các trạm PX 6 - 10 kV 10 - 20 kV – Dùng cho các XN có phụ tải tập chung, công suất lớn và ở xa hệ thống. HV-d2.1 HV-d2.1 –Sơ đồ có trạm biến áp trung tân sử dụng loại biến áp 3 cuộn dây, có 2 trạm phân phối – dùng cho các xí nghiệp lớn, xí nghiệp có nhu cầu 2 cấp điện áp trung áp. + Với các xí nghiệp có nhà máy nhiệt điện tự dùng:
  38. Bài giảng cung cấp điện. Biên soạn: TRẦN TẤN LỢI 38 HT ~ HT ~ HT ~ 6  10 kV 35  220 kV 6  10 kV TPP TPP 6  10 kV 6  10 kV NMĐ NMĐ ~ ~ MF MF ~ ~ ~ ~ MF HV-a2.2 MF MF MF HV-b2.2 HV-c2.2 HT ~ 35  220 kV TPP 6  10 kV 10 - 20 kV NMĐ ~ ~ ~ ~ MF MF HV-e2.2 HV-d2.2 HV-a2.2 – Dùng khi nhà máy nhiệt điện được xây dựng đúng tại trọng tâm phụ tải của XN. HV-e2.2 - Với XN chỉ có nhà máy nhiệt điện tự dùng (không liên hệ với HT) 2) Sơ đồ bên trong xí nghiệp: (Từ trạm PP trung tâm đến các trạm biến áo phân xưởng), đặc điểm là có tổng độ dài đường dây lớn, số lượng các thiết bị nhiều cần phải đồng thời giải quyết các vấn đề về độ tin cậy và giá thành. Có 3 kiểu sơ đồ thường dùng. + Sơ đồ hình tia. + Sơ đồ đường dây chính (liên thông). + Sơ đồ hỗn hợp. Sơ đồ hình tia: là sơ đồ mà điện năng được cung cấp trực tiếp đến thẳng các trạm biến áp PX. (nguồn là từ các TPP. hoặc các trạm BATT). Sơ đồ đường dây chính: (sơ đồ liên thông) - được dùng khi số hộ tiêu thụ quá nhiều, phân bố dải rác. Mỗi đường dây trục chính có thể nối vào 5  6 trạm, có tổng công suất không quá 5000  6000 kVA. Để nâng cao độ tin cậy người ta dùng sơ đồ đường dây chính lộ kép HV-b2.3. Sơ đồ hỗn hợp: phối hợp cả 2 hình thức trên. HV-a2.3
  39. Bài giảng cung cấp điện. Biên soạn: TRẦN TẤN LỢI 39 HV-b2.3 3) Sơ đồ mạng điện phân xưởng: thông thường có Udm < 1000 V Đặc điểm có số lượng thiết bị lớn, gần nhau, Cần chú ý: + Đảm bảo độ tin cậy theo hộ phụ tải + Thuận tiện vận hành. + Chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật tối ưu. + Cho phép sử dụng phương pháp lắp đặt nhanh. Thường sử dụng sơ đồ hình tia và sơ đồ đường dây chính: (trong phân xưởng thông thường có hai loại mạng tách biệt:: Mạng động lực và mạng chiếu sáng). Sơ đồ hình tia: thường được dùng để cung cấp cho các nhóm động cơ công suất nhỏ nằm ở vị trí khác nhau của PX, đồng htười cũng để cung cấp cho các thiết bị công suất lớn TPP TĐL Đ Đ Đ Đ SĐ. cung cấp điện bằng thanh cái đặt dọc nhà xưởng hoặc nơi có SĐ. hình tia cung cấp SĐ. hình tia cung cấp mật độ cao. cho phụ tải tập trung. cho phụ tải phân tán. Đ Đ Đ SĐ. liên thông mạng cáp. SĐ. cung cấp điện bằng đường dây trục chính.
  40. Bài giảng cung cấp điện. Biên soạn: TRẦN TẤN LỢI 40 SĐ. cung cấp điện bằng cáp nổi đặt trên sứ pu-ly dọc nhà xưởng. Sơ đồ đường dây chính: khác với sơ đồ hình tia là từ mỗi mạch của SĐ. cung cấp cho một số thiết bị nằm trên đường đi của nó tiết kiệm dây. Ngoài ra người ta còn sử dụng sơ đồ đường dây chính bằng thanh dẫn Nhận xét: + Sơ đồ CCĐ bằng đường dây chính có độ tin cậy kém hơn., giá thành mạng đường dây chính rẻ hơn mạng hình tia. + Sơ đồ đường dây chính cho phép lắp đặt nhanh chóng số hộ dùng điện mới. + Sơ đồ đường dây chính có dòng ngắn mạch lớn hơn so với sơ đồ hình tia. Mạng chiếu sáng trong phân xưởng: thông thường có hai loại Chiếu sáng làm việc: Đảm bảo độ sáng cần thiết ở nơi làm việc và trên phạm vi toàn PX. Bản thân mạng chiếu sáng làm việc lại có 3 loại (Chiếu sáng chung- Chiếu sáng cục bộ – chiếu sáng hỗn hợp). Nguồn của mạng chiếu sáng làm việc thường được lấy chung từ trạm biến áp động lực hoặc có thể được cung cấp từ máy biến áp chuyên dụng chiếu sáng riêng Chiếu sáng sự cố: Đảm bảo đủ độ sáng tối thiểu, khi nguồn chính bị mất, hỏng nó phải đảm bảo được cho nhân viên vận hành an toàn, thao tác khi sự cố và rút khỏi nơi nguy hiểm khi nguồn chính bị mất điện. Nguồn của mạng chiếu sáng sự cố thường được cung cấp độc lập. trường hợp thất đặc biệt (khi mất ánh sáng có thể nguy hiểm do cháy, nổ .) phải được cung cấp từ các nguồn độc lập: + Bộ ác qui + Máy biến áp cung cấp từ hệ thống độc lập. + Các máy phát riêng. + Phân xưởng không được phép ngừng chiếu sáng thì có thể sử dụng sơ đồ chiếu sáng được CC từ 2 máy biến áp chuyên dụng và bố trí đèn xen kẽ nhau các đường dây lấy từ 2 máy biện áp. Hoặc dùng sơ đồ có chuyển nguồn tự động. + Trường hợp yêu cầu cao (đề phòng mất điện phía cao áp) người ta sử dụng bộ chuyển đổi đặc biệt để đóng mạch chiếu sáng vào nguồn 1 chiều (lấy từ bộ ac-qui) xem HV dưới: 0 A B C - + Tính toán mạng chiếu sáng: Phụ tải chiếu sáng thông thường là thuần trở (trừ đèn huỳnh quang) cos = 1. Đường dây chính mạng chiếu sáng là loại 4 dây, ít gập loại 3 dây. Đường dây mạng phân phối chiếu sáng thường là 2 dây. Điện áp của mạng chiếu sáng là 127/220 V. Tiết diện dây dẫn mạng chiếu sáng thường được tính theo điều kiện tổn thất điện áp cho phép sau đó kiểm tra lại theo phát nóng cho phép.
  41. Bài giảng cung cấp điện. Biên soạn: TRẦN TẤN LỢI 41 U1 U2 P P l P 1 U tt .R tt . tt . l Udm Udm F Udm F U = U1 – U2 Ptt .l F (vì Ptt = 3 .Itt .Udm )  U.Udm 3I .l F tt  Ucf Ptt ; Itt [kW]; [A] – Công suất và dòng điện tính toán. l [m] - Độ dài đường dây chính.  [m/mm2] - Điện dẫn xuất của vật liệu làm dây. U = Ucf [V]. Mạng phân phối 2 dây: 0 I1 2 I2 3 I3 n In Ii - dòng điện trên các đoạn. l1 l2 l3 l4 ln n i i i 1 2 3 In 1  ik i k 1 li - khoảng cách giữa các phụ tải. 2 F  I l U i i Để đơn giản tính toán có thể dùng công thức tổng quát. Đặt Il hoặc P.t = M M – gọi là moment phụ tải. M F C. U M – [kWm]. C – Hệ số tính đến điện áp của mạng và vật liệu làm dây U [%] 2,5 %. Trường hợp cần tính mạng chiếu sáng phân nhánh, để đảm bảo cho lượng chi phí kim loại mầu là nhỏ nhất, tiết diện được tính theo công thức: M m F   C. U F [mm2] - Tiết diện dây dẫn phần mạng đã cho. M - Tổng moment của phần mạng đang nghiên cứu và phần mạng tiếp sau (theo hướng đi của dòng điện) có số lượng dây dẫn trên mạch bằng số dây trên đoạn tính toán [kWm]. m - Tổng moment của tất cả các nhánh được cung cấp qua phần mạng khảo sát [kWm] . - Hệ số qui đổi moment phụ tải của mạch nhánh có số dây dẫn khác số dây phần mạng khảo sát, hệ số phụ thuộc vào số dây trên mạch chính và mạch nhánh (tra bảng). + Phương pháp tính toán mạng đèn huỳnh quang giông hệt phương pháp tính toán mạng động lực (có P và cả Q). + Khi chiếu sáng ngoài trời cần chú ý cách bố trí đèn vào các pha sao cho tổn thất điện áp ở các pha bằng nhau. Ví dụ có 2 cách bố trí đèn như HV. A B PAI C 0 l l l l A B PAII C 0 l l l l
  42. Bài giảng cung cấp điện. Biên soạn: TRẦN TẤN LỢI 42 Phương án 1 với 12 đèn, mỗi đèn có công suất P Vậy tổn thất của các phương án như sau: PAI: MA = P.l + P.4l + P.7l + P.10l = 22.Pl MB = P.2l + P.5l + P.8l + P.11l = 26.Pl MC = P.3l + P.6l + P.9l + P.12l = 22.Pl Nếu gọi UA (tổn thất điện áp trên pha A) UB = 1,18 UA UC = 1,36 UA PAII: MA = P.l + P.6l + P.7l + P.12l = 26.Pl MB = P.2l + P.5l + P.8l + P.11l = 26.Pl MC = P.3l + P.4l + P.9l + P.10l = 26.Pl 4.3 Trạm biến áp: 1) Phân loại và vị trí đặt tram: a) Phân loại: + Theo nhiệm vụ: - Trạm BA: Biến đổi điện áp, thường từ cao thấp + Trạm TG (trạm biến áp trung tâm) 35  220 kV + Trạm PX biến 6  10(35) kV 0,6; 0,4 kV. - Tram PP: Chỉ phân phối điện năng trong cùng cấp điện áp. - Trạm đổi điện: Trạm chỉnh lưu hoặc biến đổi fdm = 50 Hz tần số khác. + Theo nhiệm vụ: - Trạm BA ngoài PX: (cách PX 10 – 30 m) dùng cho PX. dễ cháy, nổ; phụ tải phân tán. - Trạm kề phân xưởng: thuận tiện và kinh tế. - Trạm trong PX: dùng khi phụ tải lớn, tập chung gần tâm phụ tải, giảm tổn thất. Nhược điểm phòng cháy, nỏ, thông gió kém. Ngoài ra còn có các loại trạm khác như: trạm treo, trạm ki-ốt, trạm bệt, trạm cột b) Vị tri trạm: nguyên tắc chung (chọn vị trí trạm): + Gần tâm phụ tải. + Không ảnh hưởng đi lại và sản xuất. + ĐK thông gió, phòng cháy, nổ tốt, chánh bụi, hơi hoá chất. + Với các XN lớn, phụ tải tập chung thành những vùng rõ dệt thì phải xác định tâm phụ tải của từng vùng riêng biệt XN sẽ có nhiều trạm BA chính đặt tại các tâm đó. 2) Lựa chọn số lượng, dung lượng máy biến áp cho tram: a) Số lượng máy biến áp: Kinh nghiệm thiết kế vận hành cho thấy mỗi trạm chỉ nên đặt 1 máy BA là tốt nhất. Khi cần thiết có thể đặt 2 máy, không nên đặt nhiều hơn 2 máy. + Trạm 1 máy: Tiết kiệm đất, vận hành đơn giản, Ctt nhỏ nhất. 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. Việc quyết định chọn số lượng máy BA, thường được dựa vào yêu cầu của phụ tải: 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 1 trạm BA, thì trạm đó cần phải có 2 máy và mỗi máy đấu vào 1 phân đoạn riêng, giữa các phân đoạn phải có TB đóng tự động.
  43. Bài giảng cung cấp điện. Biên soạn: TRẦN TẤN LỢI 43 Hộ loai II: Cũng cần có nguồn dự phòng có thể đóng tự động hoặc bằng tay. Hộ loại II nhận điện từ 1 trạm thì trạm đó cũng cần phải có 2 máy BA hoặc trạm đó chỉ có một máy đamg vận hành và một máy khác để dự phòng nguội. Hộ loại III: Trạm chỉ cần 1 máy BA. Tuy nhiên cũng có thể đặt 2 máy BA với các lý do khác nhau như: Công suất máy bị hạn chế, điều kiện vận chuyển và lắp đặt khó (không đủ không gian để đặt máy lớn). Hoặc đồ thị phụ tải quá chênh lệch (Kđk 0,45 lý do vận hành), hoặc để hạn chế dòng ngắn mạch. Trạm 3 máy chỉ được dùng vào những trường hợp đặc biệt. b) Chọn dung lượng máy BA: Về lý thuyết nên chọn theo chi phí vận hành nhỏ nhất là hợp lý nhất. tuy nhiên còn khá nhiều yếu tố khác ảnh hưởng đến chọn dung lượng máy BA như: trị số phụ tải, cos ; mức bằng phẳng của đồ thị phụ tải. Một số điểm cần lưu ý khi chọn dung lượng máy BA. + Dẫy công suất BA. + Hiệu chỉnh nhiệt độ. + Khả năng quá tải BA. + Phụ tải tính toán. + Tham khảo số liệu dung lượng BA theo ĐK tổn thất kim loại mầu ít nhất. Dẫy công suất BA: BA chỉ được sản xuất theo những cỡ tiêu chuẩn. Việc chọn đúng công suất BA không chi đảm bảo an toàn CCĐ, đảm bảo tuổi thọ mà còn ảnh hưởng đến chỉ tiêu kinh tế ký thuật của sơ đồ CCĐ. 50; 100; 180; 320; 560; 750; 1000; 1800; 3200; 5600 kVA Chú ý: Trong cùng một xí nghiệp nên chọn cùng một cỡ công suất vì Ptt khác nhau (cố gắng không nên vượt quá 2-3 chủng loại) điều này thuận tiện cho thay thế, sửa chữa, dự trữ trong kho. Máy BA phân xưởng nên chọn có công suất từ 1000 kVA đổ lại (làm chiều dài mạng hạ áp ngắn lại giảm tổn thất ). Hiệu chỉnh nhiệt độ: Sdm của BA là công suất mà nó có thể tải liên tục trong suốt thời gian phục vụ (khoảng 20 năm) với điều kiện nhiệt độ môi trường là định mức. Các máy BA nước ngoài (châu âu) được chế tạo với t0 khác môi trường ở ta. Ví dụ máy BA Liên Xô cũ qui định: 0 Nhiệt độ trung bình hàng năm là tb = + 5 C 0 Nhiệt độ cực đại trong năm là cd = +3 5 C x dung lượng máy biến áp cần được hiệu chỉnh theo môi trường lắp đặt thực tế:  5 S' S (1 tb ) dm dm 100 tb – nhiệt độ trung bình nơi lắp đặt. Sdm - Dung lượng định mức BA theo thiết kế. ' S dm - Dung lượng định mức đã hiệu chỉnh. 0 Ngoài ra còn phải hiệu chỉnh theo nhiệt dộ cực đại của môi trường xung quanh. Khi cd > 35 C công suất của 0 0 BA phải giảm đi cứ mỗi độ tăng thêm, dung lượng phải giảm đi 1% cho đến khi cd = 45 C. Nếu cd > 45 C phải được làm mát nhât tạo. Quá tải máy BA: trong vận hành thực tế vì phụ tải luôn thay đổi nên phụ tải của BA thường không bằng phụ tải định mức của nó, Mà mức độ già hoá cách điện được bù trừ nhau ở máy BA theo phụ tải. Vì vậy trong vận hành có thể xét tới khả năng cho phép máy BA làm việc lớn hơn phụ tải định mức của nó (một lượng nào đó). Nghĩa là cho phép nó làm việc quá tải nhưng sao cho thời hạn phục vụ của nó không nhỏ hơn 20  25 năm xây dựng qui tắc tính quá tải: + Quá tải bình thường của BA (dài hạn). + Quá tải sự cố của BA (ngắn hạn). +Khả năng quá tải BA. lúc bình thường: Qui tắc đườn cong: “ Mức độ quá tải bình thường cho phép tuỳ thuộc vào hệ số điền kín của phụ tải hàng ngày” Kqt = f(kdk , t)
  44. Bài giảng cung cấp điện. Biên soạn: TRẦN TẤN LỢI 44 S I tb tb K dk Scd Icd Đường cong quá tải BA. theo phương pháp này được xây dựng theo quan hệ giữa hệ số quá tải Kqt và thời gian quá tải hàng ngày (xem HV) Kqt Icd Hệ số quá tải K qt 0,5 Idm Từ đó xác định được phụ tải cực đại cho phép. 0,6 0,7 Kdk I = K .I 0,8 cd qt dm S = K .S cd qt dm 0 1 2 24 t (giờ) Qui tắc 1 %: “ Nếu so sánh phụ tải bình thường một ngày đêm của máy BA với dung lượng định mức của nó. Thì ứng với mỗi phần trăm non tải trong những tháng mùa hạ, thì máy BA được phép quá tải 1% trong những tháng mùa đông. nhưng tổng cộng không được quá 15 %”. Qui tắc 3 %: “Trong điều kiện nhiệt độ không khí xung quanh không vượt quá +350C. Cứ hệ số phụ tải của máy BA giảm đi 10 % so với 100% thì máy BA được phép quá tải 3 %” Có thể áp dụng đồng thời cả 2 qui tắc để tính quá tải nhưng cần phải đảm bảo giới hạn sau: + Với máy BA ngoài trời không vượt quá 30 %. + Với máy BA đặt trong nhà không vượt quá 20 %. + Khả năng quá tải sự cố: quá tải sự cố máy biến áp không phụ thuộc vào điều kiện nhiệt độ xung quanh và trị số phụ tải trước khi quá tải. Thông số này được nhà máy chế tạo qui định, có thể tra trong cách bảng. Khi không có số liệu tra, có thể áp dụng nguyên tắc sau để tính quá tải sự cố cho bất kỳ máy BA nào. “ Trong trường hợp trước lúc sự cố máy BA tải không quá 93 % công suất định mức của nó, thì có thể cho phép quá tải 40 % trong vòng 5 ngày đêm với điều kiện thời gian quá tải trong mỗi ngày không quá 6 giờ” Chọn dung lượng máy BA theo phụ tải tính toán: Vì phụ tải tính toán là phụ tải lớn nhất mà thực tế không phải lúc nào cũng như vậy Cho nên dung lượng chọn theo Stt không nên chọn quá dư. Ngoài ra còn phải chú ý đến công suất dự trữ khi xẩy ra sự cố 1 máy (dành cho trạm có 2 máy). Những máy còn lại phải đảm bảo CC được 1 lượng công suất cần thiết theo yêu cầu của phụ tải. + Trong điều kiện bình thường: - Trạm 1 máy Sdm Stt - Trạm n máy n.Sdm Stt Sdm – dung lượng định mức đã hiệu chỉnh nhiệt độ của BA. Stt - Công suất tính toán của trạm. Trường hợp cần thiết có thể xét thêm quá tải lúc bình thường, như vậy có thể cho phép chọn được máy BA có dung lượng giảm đi tiết kiệm vốn đầu tư. + Trường hợp sự cố 1 máy BA: (xét cho trạm từ 2 máy trở lên). hoặc đứt một đường dây: - Với trạm 2 máy kqt.Sdm Ssc - Tram n máy (n-1).kqt.Sdm Ssc Sdm – dung lượng định mức của máy BA đã hiệu chỉnh nhiệt độ. Ssc - Phụ tải mà trạm vẫn cần phải được cung cấp khi có sự cố. kqt - hệ số quá tải sự cố của máy BA. Khi không có số liệu tra có thể lấy kqt = 1,4 với điều kiện hệ số tải trước lúc sự cố không quá 93 % và không tải quá 3 ngày, mỗi ngày không quá 6 giờ.
  45. Bài giảng cung cấp điện. Biên soạn: TRẦN TẤN LỢI 45 3) Sơ đồ trạm biến áp: a) Sơ đồ trạm biến áp chính: việc lựa chọn phụ thuộc vào đường dây cung cấp từ nguồn và số đường dây ra, số lượng và công suất BA, loại thiết bị đóng cắt. 35220 kV 35220 kV MCLL 620 kV 620 kV HV-a HV-b a) Độ tin cậy cao dùng cho hộ yêu cầu cao về CCĐ. Máy cắt liên lạc chỉ dùng khi trạm được cung cấp từ đường dây trục chính song song. b) ở phía cao áp chỉ đặt hệ thống dao cách ly, dao ngắt mạch tự động – ưu điểm rẻ tiền b) Sơ đồ trạm biến áp phân xưởng: HV-a Sơ đồ đơn gian nhất. Phía cao áp chỉ có cầu dao cách ly và cầu chì. Cầu dao cách ly chỉ cho phép cắt dòng không tải máy BA đến 750 kVA (ở cấp 10 kV). HV-a HV-b HV-c HV-d HV-e HV-b Tương tự a) dao cách ly được thay thế bằng máy cắt phụ tải (cho phép đóng cắt ngay cả khi máy biến áp đang mang tải). HV-c Để tăng cường đảm bảo CCĐ, dùng cho các trạm có công suất lớn, hoặc những trạm có nhu cầu đóng cắt máy biến áp thường xuyên. HV-d Dùng cho các phân xưởng thuộc hộ loại 2 hoặc 1. Hai máy biến áp được cung cấp từ đường dây trục chính lộ kép, hoặc từ hai đường dây khác nhau tới. Chú ý: + Khi dùng sơ đồ dẫn sâu (35-110 kV) người ta thường thay thế các máy cắt của sơ đồ e) bằng hệ thống dao cách ly, dao nối đất tự động để giảm vốn đầu tư. + Phía hạ áp của các trạm PX các sơ đồ đều dùng áptômát hoặc cầu chì hạ áp. Với trạm 2 máy BA. phân đoạn hạ áp thường được thiết kế để làm việc riêng rẽ. Khi có sự cố áptômát liên lạc sẽ tự động đóng phân đoạn của máy sự cố sang máy bên kia. 4.3 Vận hành kinh tế trạm biến áp: Công việc vận hành trạm BA nhằm phát huy được các ưu điểm của PA’ thiết kế và tận dụng hết khả năng của TB vì vậy trước hết phải nắm được tinh thần của bản thiết kế và các chỉ dẫn cần thiết. + Căn cư vào qui trình qui phạm để đề ra những qui định thích hợp như: Thao tác thường xuyên và định kỳ. Sửa chữa kịp thời, ngăn ngừa sự cố phát triển. + Ngoài ra còn vấn đề nữa đáng quan tâm trong vận hành đó là cho máy BA tải bao nhiêu? thì đạt hiệu quả kinh tế cao nhất “Vấn đề vận hành kinh tế trạm BA” chỉ thực hiện với các trạm có từ 2 máy BA trở lên. Xuất phát từ phương trình tổn thất trong trạm và phần mạng sau nó.
  46. Bài giảng cung cấp điện. Biên soạn: TRẦN TẤN LỢI 46 2 S P ' P ' P ' B 0 N SdmB Trong đó: ' P 0 = P0 + K. Q0 - Tổn thất không tải qui dẫn của trạm. P0 – Tổn thất không tải của máy BA trong trạm. K. Q0 – Tổn thất không tải của các phần tử khác của hệ thống (phụ thuộc vào lượng công suất phản kháng). K – Hệ số qui đổi (hệ số tổn thất công suất tác dụng do phải truyền tải công suất phản kháng gây ra). ' P N = PN + K. QN - Tổn thất ngắn mạch qui dẫn của trạm. PN - Tổn thất ngắn mạch hay tổn thất trong dây cuốn của máy biến áp. QN – Tổn thất ngắn mạch của các phần tử khác trong hệ thống. S - Công suất của phụ tải (công suất truyền tải thực tế của trạm). SdmB – Dung lượng định mức của máy biến áp. Trạm có n máy: 2 1 S ' ' ' PB n. P0 . PN . n Sdm Tram có n+1 máy: 2 1 S ' ' ' PB (n 1). P0 . PN . (n 1) Sdm ' ' 2 Ta thấy quan hệ P N và S có dạng P N = a + b.S xem HV. PB 1 máy 2 máy 3 máy vận hành kinh tế P0’ 0 S1 S2 S Khi S S2 vận hành 3 máy sẽ kinh tế. Vậy ta có thể tính được công suất có lợi để chuyển từ việc vận hành n sang (n+1) máy bằng cách cân bằng 2 phương trình, rút ra được công suất giới hạn. ' ' P0 S Sdm ' .n(n 1) PN Khi tính sơ bộ có thể xác định trị số gần đúng theo tổn thất công suất trong trạm không kể đến các phần tử khác trên mạng.
  47. Bài giảng cung cấp điện. Biên soạn: TRẦN TẤN LỢI 47 P ' 0 S Sdm .n(n 1) PN + trong thực tế S(t) thay đổi khá nhiều trong 1 ngày VD (xem HV) S Từ 0 t1 vận hành 1 máy. S2 t1 t2 vận hành 2 máy. t2 t3 vận hành 1 máy. S1 + Phương thức vận hành như vậy không cho phép vì việc đóng cắt luôn luôn máy BA sẽ giảm tuổi thọ BA. 0 t1 t2 t3 t (giờ) + Trong trường hợp đó cần xắp xếp lại, bố trí các máy làm việc sao cho đồ thị phụ tải bằng phẳng hơn và chỉ sau khi đã tiến hành điều chỉnh phụ tải mới có thể vận hành được. + Phương thức vận hành như trên là đơn giản, tuy nhiên lại chưa hoàn toàn chính xác, vì yêu cầu là vận hành sao cho tổn thất điện năng trong trạm BA là ít nhất (vì A không chỉ phụ thuộc vào P mà còn phụ thuộc vào thời gian và chế độ vận hành của máy). A hàng năm tính bằng biểu thức. 2 S ' ' tt A P0 t PN . Sdm t - thời gian đóng máy vào lưới.  - thời gian chịu tổn thất công suất lớn nhất.  = f( Tmax ; cos tb) Như vậy ứng với mỗi chế độ làm việc của máy BA (làm việc 1 ca, 2 ca, 3 ca) ta sẽ có trị số t và  coi như không đổi lấy đạo hàm cảu ham A = f(S).  A 0 Stu ( A min). S 4.4 Đo lường và kiểm tra trạm biến áp: Các dụng cụ đo lường và kiểm tra trong các trạm BA và trạm phân phối trung tâm của xí nghiệp công nghiệp được đặt ra để theo dõi các chế độ làm việc của các trang thiết bị điện và xác định trạng thái của nó. Các thiết bị đo lường và kiểm tra phải đặt sao cho các nhân viên vận hành, trực có thể theo dõi các chỉ số của chúng một cách dẽ dàng. Các dụng cụ đo lường và kiểm tra đường dây và trạm được đặt theo 1 số mẫu như sau: Với đường dây: 335 kV 320 kV 310 kV 320 kV A kWh A A kWh kWh A kWh kVArh kVArh kVArh kVArh A A A A A kWh kWh kWh kWh kWh A Với các trạm: 35220 kV 620 kV 320 kV A W cos VAr A A A A A kWh kVArh kWh kWh kVArh 320 kV 0,6; 0,4 kV 0,4 kV
  48. Bài giảng cung cấp điện. Biên soạn: TRẦN TẤN LỢI 48 4.5 Lựa chọn cấp điện áp cho HT-CCĐ-XN: 1) Các cấp điện áp dùng trong hệ thống CCĐ-XN: Theo chức năng chia 2 loại: + Điện áp CC trực tiếp cho thiết bị. + Điện áp chuyền tải điện năng đến xí nghiệp và các PX. Điện áp cấp đến thiết bị: + Thiết bị động lực: 127/220; 220/380; 380/660 V. - Các động cơ công suất lớn 6  10 kV. + Thiết bị công nghệ khác: lò điện trở 10 MVA CC qua máy BA. 6  20 kV. + 15  45 MVA CC qua máy BA. 35  110 kV. + Thiết bị chiếu sáng 220; 110; 30; 12 V. Điẹn áp truyền tải phân phối: Từ nguồn (HT) đến XN (trạm BA trung tâm; TPP.) + Miền Bắc: (220); 110; 35; 22; 10; 6; 0,4; 0,2 kV. + Miến Nam: (220), 66; 31,5; 13,2; 6,6; 0,2 kV. 2) Lựa chọn điên áp tối ưu cho HTCCĐ: (lưới phân phối). Việc lựa chọn điện áp cho 1 xí nghiệp có 1 ý nghĩa kinh tấ rất lớn phải so sánh kinh tế – kỹ thuật nhiều phương áp. Trước tiên đưa ra các PA về điện áp XN. Sau đó tính hàm chi phí tính toán của chúng. Ztt = (avh + atc).K + C A (4.1) K – Vốn cho đường dây, thiết bị đóng cắt, đo lường bảo vệ, thiết bị bù So sánh và tím ra Zmin PA’ được chọn. Với cách làm như vậy ta tìm được ngay cấp điện áp tối ưu nằm trong dẫy điện áp tiêu chuẩn. + Ngoài ra trong thực tế nhiều khi cần biết được điện áp tối ưu ngoài dẫy qui chuẩn (trường hợp làm qui hoạch định hướng phát triển). + Điện áp này có thể xác định dược bằng cách xây dựng hàm liên tục của chi phí tính toán theo điện áp. Ztt = f(U) (4.2) dZ Từ đó tt 0 Utư (Zmin) dU Trong thực tế không thể thiết lập (4.2) một cách trực tiếp được bởi vì dẫy điện áp tiêu chuẩn là rời rạc, hơn nữa chỉ ở những cấp điện áp đó mới tìm được hàm Z (vì nó liên quan đến giá thiết bị). Như vậy chỉ có một số điểm rời rạc của hàm Ztt = f(U). Trên cơ sở đó ta dùng phương pháp gần đúng xây dựng hàm chi phí tính toán theo điện áp Ztt = Pn(U) sao cho hàm này gần đúng nhất với ztt = f(U). Sau đó mọi bài toán đều thực hiện trên Ztt = Pn(U) mà ta coi chính là Ztt = f(U) với một sai số nào đó. Việc tìm ra Ztt = Pn (U) thường sử dụng phương pháp nội suy. 2) Dùng phương páp nội suy xây dựng điện áp tối ưu ngoài tiêu chuấn: * Nội dung cua phương pháp: “ Trong một khoảng xác định nào đó của hàm Z=f(U) được thay thế bằng hàm Pn(U) sao cho tại mọi điểm nhất định của Ui thì Pn(Ui) = f(Ui). Các điểm đó được gọi là các nút nội suy. Hàm Pn(U) có thể cho tuỳ ý, xong để đơn giản và dễ thực hiện các phép tính. Người ta thường chọn hàm Pn(U) là một đa thức bậc cao. Sau đó để tìm được Utư người ta giải hàm Zn(U) để tìm ra Zmin. Ztt + Để xây dựng đường cong Pn (U) thường người ta sử dụng tiêu chuẩn Z = Pn (U) Z = f (U) gần đúng: Đường cong Ztt = Pn(U) đi qua những điểm đã cho trước. Số Z 1 điểm đã biết trước càng nhiều thì Pn(U) càng gần f(U). Nhưng điện áp Z 4 tiêu chuẩn không nhiều và các nghiên cứu về phương pháp nội suy trong tính chọn điện áp đã đi đến kết luận là trong trường hợp sử dụng 3 điểm Z2 Z3 đã cho hay 4 điểm thì kết quả vẫn gần giống nhau. Tất nhiên về mặt tính toán thì dùng 3 điểm sẽ đơn giản đi nhiều. Dưới đây giới thiệu 2 phương pháp nội suy. U1 U2 U3 U4