CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN

+ Thải khối gây ơ nhiểm mơi trường

+ Cơng suất của nhà máy nhiệt điện: Việt trì 2x4MW

1.1.3. Nhà máy thuỷ điện.

- Ngun lý sử dụng năng lượng dòng nước làm quay tuốc bin thủy lực,để chạy

máy phát điện.

Q trình biến đổi năng lượng:Thủy năng -cơ năng - điện năng.

- Cấu tạo: gồm các khối chính sau

Phụ tải

Cữa

chắn



MBA

Đập

ngăn

nước



FĐ

Tuốc bin



Hồ chứa



Cánh

tuốc

bin



ng dẫn

nướ

c 1.1

Hình



Cơng suất nhà máy thủy điện được tính gần đúng



Buồng

xoáy



Hạ lưu



P ≈ 9,81.η.Q.H

η : Hiệu suất máy phát điện

Q: Lưu lượng nước (m2/s)

H: Chiều cao cột nước (m)

- Cơng suất nhà máy phụ thuộc vào lưu lượng của dòng nước Q(m 2/s), chiều

cao cột nước H(m). P =K.η .Q.H ; η =0,85 - 0,90 ,K= 9,81

- Đặc điểm:

+ Xây dựng vùng miền núi, xa nơi tiêu thụ

+ Giá thành điện năng thấp, lượng điện tự dùng rất bé thường khoảng (0,5 2%)cơng suất tổ máy phát.

+ Khả năng tựu động hố cao, thời gian khởi động ngắn, góp phần chống lũ lụt

hạn hán.

+ Vốn đầu tư lớn, thời gian xây dựng lâu

- Cơng suất của 1 số nhà máy thuỷ điện: Hồ Bình 8x240MW, Vĩnh Sơn 66MW,

YALY 4x180MW, Thác Bà 90MW, Thác Mơ 150MW,Trị An 4x100W, Sơng Hinh

70MW, Sơn la 3600MW(phương án 1), 2400MW(phương án 2),hiện nay đang xây

dựng phương án 2

1.1.4. Nhà máy điện ngun tử.

Thực chất nhà máy điện ngun tử là nhà máy chiệt điện năng lượng sơ cấp là các

chất hóa học qua phản ứng hạt nhân thu được năng lượng nhiệt

- Sơ đồ ngun lý: giống như nhà máy nhiệt điện ngưng hơi chỉ khác thay lò đốt

bằng lò phản ứng hạt nhân. Hiện nay có 3 loại: Loại 1 chu trình, loại 2 chu trình, loại 3

chu trình



Giáo viên biên soạn: Võ Quốc Dũng



3



Loại 1 chu trình cấu tạo gồm: Các thanh hạt nhân U rađium(U235) nằm xen giữa các

thanh U235 là các thanh hấp thụ bằng grafit ( điều chỉnh phản ứng hạt nhân), đường dẫn

nước lưu thơng để tải nhiệt, thành lò.



Thanh điều chỉnh



Đường dẫn nước



Thành lò

Thanh U235

Hình 1.4

Ta biết 1kg U235 phân hủy tạo ra nhiệt năng tương đương khi ta đốt 2900 tấn than đá.

- Ngun lý làm việc: Khi kéo thanh điều chỉnh lên thì chúng giảm mức hấp thụ

Nơtron, do đó phản ứng hạt nhân xảy đồng thời toả ra lương nhiệt, làm nước nóng lên

đến 3200c.Dòng hơi nước thốt ra áp suất và nhiệt rất cao dẫn đến quay tuốc bin phát ra

điện.

-Đặc điểm:

Khả năng làm việc độc lâp, hiệu suất cao.

Khối lượng nhiên liệu nhỏ, vận hành linh hoạt, vốn đầu tư rất lớn

1.2 Các thành phần chính của hệ thống lưới điện

Hệ thống điện bao gồm các phần chính: Nhà máy điện, lưới điện và hộ tiêu thụ

Trên sơ đồ ta thấy điện năng được sản xuất từ các nhà máy điện, sau đó dược đưa

lên lưới điện điện áp cao bằng các máy biến áp tăng áp ở trạm biến áp nhà máy điện,

sau đó điện năng được đưa qua nhiều bộ phận của lưới điện đến trạm biến áp cuối

cùng là trạm biến áp phụ tải (trạm biến áp phân phối), trạm biến áp này cung cấp điện

cho các thiết bị dùng điện qua lưới điện hạ áp. Các trạm biến áp nằm ở giữa hai loại

trạm này là các trạm biến áp trung gian. Trạm biến áp lớn, điện áp cao và siêu cao gọi

là trạm biến áp trung gian khu vực, trạm biến áp cấp điện cho lưới điện trung áp gọi là

trạm biến áp trung gian địa phương.

Ngồi các nhà máy điện còn có các nguồn điện nhỏ hơn gọi là các trạm phát điện

như thủy điện nhỏ, phong điện....

Trên lưới điện còn có các tụ bù để cân bằng cơng suất phản kháng hoặc giảm tổn

thất điện năng.

Trên các dường dây siêu cao áp cần phải đặc các tụ và các kháng bù để đường dây

có thể làm việc được.

Trên lưới điện còn có các thiết bị điều chỉnh điện áp, điều chỉnh phân bố cơng

suất, hệ thống rơle bảo vê. ....

Tồn bộ các phần tử của lưới điện hình thành cấu trúc tổng thể của lưới điện. Để

đảm bảo độ tin cậy cấp điện cấu trúc tổng thể phải là cấu trúc thừa: thừa phần tử và

thừa khả năng lập sơ đồ vận hành.

Trong vận hành có thể chỉ có một số phần tử tham gia vận hành đó là cấu trúc vận

hành. Cấu trúc vận hành là bộ phận của cấu trúc tổng thể. cấu trúc vận hành bình

thường được lựa chọn theo điều kiện tối ưu về kinh tế hay kỹ thuật, còn cấu trúc vận

hành sự cố chú ý đến an tồn: đảm bảo cung cấp điện cho phép khi bị sự cố

Giáo viên biên soạn: Võ Quốc Dũng



4



1.3 Cấu trúc cơ bản về hệ thống lưới điện

Nguồn điệnnhà máy điện



~



~



~

Trạm biến áp nhà

máy (tang áp)

ĐD



Lưới hệ thống

220-500kV



Đường dây điện

ĐD



ĐD



Trạm biến áp trung

gian khu vực

(giảm áp)



Lưới truyền tải

110-220kV



ĐD



Trạm biến áp trung

gian địa phương



Lưới phân phối

Trạm biến áp

Phân phối

(giảm áp)

Lưới phân phối

trung áp 6-35kV



~



Trạm phát điện



Lưới phân phối

hạ áp 220-380V



Tụ bù



Hộ tiêu

thụ lớn



Tụ bù

Hộ tiêu

thụ nhỏ



Hình 1.1

1.4 Các thành phần chính của hệ thống điện

Hệ thống điện bao gồm : Nguồn điện, truyền tải điện và tiêu thụ điện.

Nguồn điện là các nhà máy và trạm phát điện:

Tiêu thụ điện bao gồm tất cả các đối tượng sử dụng điện năng trong các lĩnh

vực kinh tế và đời sống…

Giáo viên biên soạn: Võ Quốc Dũng



5



Để truyền tải điện từ nguồn điện đến các hộ tiêu thụ nguời ta sử dung lưới điện.

Lưới điện bao gồm đường dây tải điện và trạm biến áp. Luới điện ở nước ta hiện nay

có nhiều cấp điện áp: 0.4, 6, 10, 15, 22, 35, 110, 220, 500 KV.

Có nhiều cách phân loại lưới điện.

Căn cứ vào trị số điện áp chia ra lưới điện siêu cao áp (500 KV), luới điện cao

áp (220, 110 KV), Lưới điện trung áp (35,22,15,10, 6 KV), lưới điện hạ áp

(0,4KV).

Căn cứ vào nhiệm vụ chia ra lưới cung cấp (500,220,110 KV), Luới phân phối (

35,22, 15, 0.4 KV).

Ngồi ra còn nhiều cách chia khác như căn cứ vào phạm vi cấp điện chia ra lưới

khu vực, luới dịa phương, căn cứ vào số pha chia ra lưới 1 pha, 2 pha, 3 pha. Căn

cứ vào đối tượng cấp điện chia lưới cơng nghiệp, lưới nơng nghiệp, lưới đơ thị…

Trong nội dung bài giảng là nghiên cứu tiết kế, tính tốn vận hành lưới điện

trung và hạ áp từ 0,4 đến 35 KV sao cho đảm bảo được các chỉ tiêu kinh tế kỹ

thuật.

1.5 Những chỉ tiêu đối với phương án cung cấp điện.

Bất kỳ một phương án cung cấp điện nào cũng phải thoả mãn 4 u cầu cơ bản

sau:

1.5.1- Độ tin cậy cung cấp điện.

Đó là mức đảm bảo cung cấp điện là liên tục phụ thuộc vào tính chất sử dụng

điện của các hộ tiêu thụ

Hộ loại 1: Là những hộ tiêu thụ điện khi bị ngừng cung cấp điện sẽ gây ra

những thiệt hại lớn về kinh tế, chính trị, qn sự, đe doạ tính mạng con người như:

Bệnh viện, khu qn sự, chính trị tối cao, nhà máy luyện kim, dầu khí … Vì vậy

hộ tiêu thụ loại 1 phải được thiết kế cung cấp điện có độ tin cậy cao. Thường dung

có 2 nguồn điện đén có 2 lộ riêng biệt hoặc có nguồn dự phòng.Thời gian mất điện

cho phép bằng khoản thời gian tự động đóng nguồn dự phòng.

Hộ loại 2: Là những hộ tiêu thụ điện có tầm quan trọng lớn nhưng khi ngừng

cung cấp điện chỉ dẫn đến thiệt hại lớn về kinh tế do ngừng trệ sản xuất, hư hỏng

sản phẩm, lãng phí lao động … như xưởng cơ khí, xí nghiệp nhẹ, cơng nghiệp

nhẹ… Phương án cung cấp điện cho hộ tiêu thụ loại 2 là có thể có hoặc khơng có

nguồn dự phòng. Thời gian mất điện cho phép bằng khoảng thời gian đóng nguồn

dự phòng bằng tay.

Hộ loại 3: Là những hộ cho phếp cung cấp điện với mức độ thấp như điện sinh

hoạt, chiếu sáng… thời gian mất điện cho phép trong khoảng thời gian sửa chũa

nhưng khơng q một ngày đêm.

1.5.2- Chất lượng điện năng.

Chất lượng điện năng được thể hiện ở hai chỉ tiêu: tần số ( f ) và điện áp (U).

Một phương án cung cấp điện có chất lượng tốt là phương án đảm bảo trị số điện

áp và tần số nằm trong giới hạn cho phép.

Chỉ tiêu về tần số do cơ quan Trung tâm Điều độ Quốc gia chịu trách nhiệm

điều chỉnh chung cho hệ thống lưới điện.

Việc đảm bảo điện áp cung cấp cho phụ tải phụ thuộc vào người thiết kế và vận

hành lưới điện.

Để đảm bảo các thiết bị điện làm việc bình thường u cầu điện áp đặt vào thiết bị

khơng được chênh lệch q 5% so với trị số điện áp định mức. Độ chênh lệch điện

áp so với trị số định mức gọi là Tổn thất điện áp ký hiệu ∆ U.

Giáo viên biên soạn: Võ Quốc Dũng



6



∆ U = U1 – U2.

Uđm = (U1 – U2.)/ 2.

u cầu : - Trường hợp đường dây bình thường ∆ U ≤ 5% Uđm

- Trường hợp sự cố đứt 1 lộ ( lộ kép) ∆ U ≤ 10% Uđm

-Với những xí nghiệp phân xưởng u cầu chất lượng điện áp cao

như nhà máy hố chất, điện tử… u cầu ∆ U ≤ 2,5% Uđm

Trong giai đoạn thiết kế do khơng biết chính xác trị số điện áp U1ở đầu nguồn. Để

đảm bảo độ chênh lệch điện áp tại điểm cuối khơng vượt ra khỏi phạm vi cho phép

người ta coi U1 = Uđm.

1.5.3- Kinh tế.

Tính kinh tế của một phương án cung cấp điện thể hiện qua hai chỉ tiêu: Vốn

đầu tư và phí tổn vận hành.

Vốn đầu tư một cơng trình điện bao gồm tiền mua vật tư thiết bị, tiền vận

chuyển, tiền thi cơng cơng trình…

Phí tổn vận hành gồm các khoản phải chi phí trong q trình vận hành cơng

trình điện như: tiền luơng cán bộ quản lý, tiền bảo dưỡng định kỳ, tổn thất điện

năng trêncơng trình…

Thường hai khoản kinh phí này ln mâu thuẫn nhau nếu vốn đầu tư lớn thì phí

tổn vận hành nhỏ và nguợc lại. Ví dụ như chọn dây dẫn lớn, tốt thì tổn thất cơng

suất cho đường dây sẽ nhỏ, ít bảo dưỡng…

Phương án cấp điện tối ưu là phương án tổng hồ hai đại lượng trên . Đó là

phương án có chi phí hàng năm nhỏ nhất.

Z = (avh + atc ) K + c. ∆ A

Min.

Trong đó:

avh: Hệ số vận hành

Với đường dây trên khơng (DZ): avh = 0.04

Với đường dây cáp và trạm biến áp: avh = 0.1

atc : Hệ số thu hồi vốn đầu tư tiêu chuẩn. Với hệ thống điện có thời gian

sử dụng lớn hơn 5 năm atc = 0.2.

K: Vốn đầu tư.

∆ A: Tổn thất điện năng 1 năm.

C: Giá tiền cho 1KWh (đ/KWh).

1.5.4- An tồn.

An tồn là vấn đề quan trọng thậm chí phải đặt lên hàng đầu khi thiết kế, lắp

đặt, vận hành cơng trình điện gồm: an tồn cho cán bộ vận hành, an tồn cho thiết

bị, an tồn cho người dânvà các cơng trình lân cận hệ thống điện.

Người thiết kế và vận hành cơng trình điện phải nghiêm chỉnh tn thủ triệt để

các qui định nội qui an tồn điện.



Giáo viên biên soạn: Võ Quốc Dũng



7



CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN PHỤ TẢI ĐIỆN

2.1 Khái niệm chung.

Phụ tải điện là số liệu đầu tiên và quan trọng nhất để tính tốn thiết kế hệ thống

cung cấp điệ. Nếu xác định phụ tải lớn q sẽ làm tăng vốn đầu tư, gây lãng phí và

nguợc lại gây cháy nổ hư hỏng.

Phụ tải cần xác định trong giai đoạn tính tốn thiết kế hệ thống cung cấp điện gọi

là phụ tải tính tốn. Đây là phụ tải gần đúng dùng để tính tốn thiết kế hệ thống còn

phụ tải thực tế là phụ tải chính xác có thể xác định bằng các đồng hồ đo điện trong

q trình vận hành.

Có nhiều phương pháp xác định phụ tải điện. Cần căn cứ vào lượng thơng tin thu

nhận đựoc qua từng gia đoạn thiết kế để lựa chọn phương pháp thích hợp. Càng có

nhiều thơng tin về đố tượng sử dụng càng lựa chọn dược phương pháp chính xác.

Các phương pháp xác định phụ tải tính tốn được chia làm 2 nhóm chính:

- Nhóm thứ nhất: Là nhóm dựa vào kinh nghiệm thiết kế và vận hành để tổng kết

và đưa ra các hệ số tính tốn. Đặc điểm của phương pháp này là tính tốn thuận

tiện nhưng chỉ cho kết quả gần đúng.

- Nhóm thứ hai: Là nhóm các phương pháp dựa trên cơ sở lý thuyết xác suất và

thống kê. Đặc điểm của phương pháp này là có kể đến ảnh hưởng của nhiều yếu tố.

Do đó kết quả tính tốn có chính xác hơn nhưng việc tính tốn khá phức tạp

2.2 Đồ thị phụ tải.

Định nghĩa:

Đồ thị phụ tải là quan hệ giứa cơng suất theo thời gian và đặt trưng cho sự tiêu

thụ năng lượng điện của các thiếtä tiêu thụ điện.

Cơng dụng:

Trong vận hành nhờ có đồ thị phụ tải mà người ta lập được kế hoặc vận hành và

phân phối mạng điện sao cho đảm bảo được việc cung cấp điện là liên tục và kinh tế

nhất.

Trong thiết kế nhờ có đò thị phụ tải ta xác định được cơng suất mà có kế hoạch

thiết kế lắp đặt trạm, đường dây cho chính xác và tiết kiệm.

Xây dựng đồ thị phụ tải.

Ta xây dựng đồ thi theo phương pháp điểm. Nghĩa là sau một khoảng thời gian

chúng ta đọc trị số trên WM một lần. Dựa vào 2 trị số thời gian (t) và cơng suất

(P)hoặc (Q) hoặc (S) ta xác định được 1 điểm trên hệ trục toạ độ vng góc. Sau đó

nối các điểm đó lại ta được một đường gấp khúc. Đó là đồ thị của phụ tải. Để thuận

tiện cho việc tính tốn người ta thường biến đường gấp khúc thành dạng bậc thang

sao cho điểm cao nhất và thấp nhất khơng đổi. Diện tích giới hạn bỡi đồ thị phụ tải

với các trục toạ độ là điện năng tiêu thụ của phụ tải trong khoảng thời gian khảo sát.



Giáo viên biên soạn: Võ Quốc Dũng



8



Công suất yêu cầu lớn

nhất PMax(Cao điểm )



40 P (kw)

35

30

25

20

15

10



Công suất yêu

cầu nhỏ nhất

PMin(Cao điểm )



5

0 0



2



4



6



8



10



12



14



16



18



20



22



24 t (h)



Hình1.11: Đồ thị phụ tải 1 ngày đêm cơng suất tác dụng (P).

- Đồ thị phụ tải của 1 ngày đựoc tính bằng các giờ trong ngày.

- Đồ thị phụ tải của 1 tháng được tính bằng trung bình giữa các ngày trong

tháng.

- Đồ thị phụ tải của 1 năm được tính bằng trung bình giữa các tháng trong năm.

* Chế độ làm việc của phụ tải.

Chế độ làm việc dài hạn.là chế độ làm việc trong đố nhiệt độ của thiết bị tăng

đến giá trị xác lập mà cơng suất vẫn khơng thay đổi trong khoảng thời gian làm

việc.

Chế độ làm việc ngắn hạn. Là chế độ làm việc khi nhiệt đọ của thiết bị tăng lên

đến một giá trị nào đó trong q trình làm việc rồi giảm xuống bằng nhiệt độ của

mơi trường trong thời gian nghỉ.

Chế độ làm việc ngắn hạn lặp lại. Là chế độ làm việc trong đó nhiệt độ của

thiết bị tăng lên trong thời gian làm việc nhưng khơng đến giá trị xác lập và giảm

xuống trong thời gian nghỉ nhưng khơng đến nhiệt độ của mơi trường.

Chế độ làm việc ngắn hạn được đặc trưng bỡi hệ số đóng điện. Kđ.

T

K d % = d .100

T0

Kđ% : Hệ số đóng điện %.

Tđ : Thời gian đóng điện.

Tđ : Thời gian nghỉ.

2.3 Các đại lượng và hệ số tính tốn.

2.3.1- Cơng suất định mức(Pđm): Cơng suất định mức của một thiết bị tiêu thụ điện là

cơng suất được ghi trên nhãn hiệu của máy.

- Đối với động cơ cơng suất ghi trên nhãn hiệu của máy chính là cơng suất cơ

trên đầu trục động cơ.

Pđm = Pcơ

- Đối với máy biến áp cơng suất ghi trên nhãn hiệu của máy chính là cơng suất

biểu kiến (Sđm)

Giáo viên biên soạn: Võ Quốc Dũng



9