MẠNG ĐIỆN XÍ NGHIỆP Chương 5 MẠNG ĐIỆN 5. Phân loại mạng điện 5. Phân loại mạng điện Có 3 cách phân loại sau: - Theo cấp quản lý người ta chia ra các mạng sau: + Mạng điện khu vực + Mạng điện dịa phương + Mạng điện đô thị + Mạng điện nông thôn hoặc xí nghiệp - Theo hình dạng kết cấu: Mạng hở, mạng kín, mạng hình tia hoặc mạng rẽ nhánh v.v … - Theo cấp điện áp có thể chia thành: Mạng hạ thế, mạng trung thế, mạng cao thế, mạng siêu cao thế và mạng cực cao. Ngoài ra cũng có thể phân thành mạng đường dây trên không, mạng cáp, mạng một chiều, mạng xoay chiều v.
Sơ đồ cung cấp điện 5. Mạng cao áp Để cung cấp điện từ nguồn đến phụ tải thường sử dụng một số loại sơ đồ chính sau đây: Cung cấp điện theo sơ đồ hình tia (Hình 5.1) 138 Sơ đồ hình tia là sơ đồ mà ở đó điện năng từ nguồn cung cấp truyền thẳng đến các trạm biến áp phân xưởng. Nguồn cung cấp có thể là trạm biến áp chính, trạm phân phối hay nhà máy điện tự dùng. Sơ đồ hình tia có ưu điểm là nối dây rõ ràng, mỗi hộ dùng điện được cung cấp từ một đường dây do đó chúng ít ảnh hưởng lẫn nhau.
Độ tin cậy cung cấp điện tương đối cao, dễ vận hành và bảo quản. Nhược điểm là vốn đầu tư lớn. Do vậy nó được dùng để cung cấp điện cho các hộ dùng điện loại I, II. CDCL CDCL 35110kV MCPĐ MCLL 6-10kV Hình 5.
Sơ đồ cung cấp điện hình tia - Cung cấp điện theo sơ đồ mạch vòng kín (Hình 5.2) 6/0,4kV 35/6kV 6/0,4kV Hình 5. Sơ đồ cung cấp điện mạch vòng kín Trong chế độ vận hành bình thường thì vòng sẽ được hở ra tại một trạm nào đó phía cao áp. mỗi phụ tải được lấy trên các phân đoạn 6 kV khác nhau. Khi sự cố một 139 nhánh các phụ tải cần thiết sẽ chuyển sang lấy điện ở phân đoạn 6 kv còn lại.
Sơ đồ này thường dùng cung cấp điện cho các hộ dùng điện loại II,III ở các mỏ lộ thiên. - Sơ đồ cung cấp điện với đường dây kép chính (Hình 5. Sơ đồ cung cấp điện với đường dây kép chính Ở sơ đồ này mỗi trạm được trang bị tối thiểu 2 máy biến áp, thanh cái phân đoạn ở cả 2 cấp điện áp hoặc chỉ ở thanh cái điện áp thấp, đồng thời được cung cấp từ hai đường dây chính. Mạng điện áp thấp Thường sử dụng các sơ đồ nối dây chính sau: Sơ đồ hình tia: (Hình 5.
4, a,b) a) Cung cấp điện cho b) Cung cấp điện cho các phụ tải tập trung các phụ tải phân tán Hình 5. Sơ đồ hình tia 140 - Sơ đồ dạng phân nhánh (sơ đồ dạng trục chính). Sơ đồ phân nhánh có thanh cái Hình 5. Sơ đồ phân nhánh máy biến áp - trục chính Đối với sơ đồ dạng phân nhánh, thì có nhiều điểm tiêu thụ hay nhiều điểm phân phối được cung cấp từ các vị trí khác nhau trên trục chính này.
Tính toán tổn thất điện áp trong mạng điện Khi truyền tải điện năng từ nguồn đến nơi tiêu thụ thì mỗi phần tử của mạng điện do có tổng trở đều gây nên tổn thất công suất và tổn thất điện áp. Tổn thất điện áp trên đường dây 3 pha có một phụ tải tập trung. Giả thiết mạng điện làm việc ở chế độ đối xứng, do đó ta có thể tách một pha ra để nghiên cứu. Trên hình vẽ biểu diễn một đường dây có tổng trở Z = R+j X[] và một 141 phụ tải tập trung đặt ở cuối đường dây S = P+j Q[KVA], và đồ thị véc tơ điện áp của đường dây nêu trên.
Z=R+jX i , cos S = P+j Q Hình 5.1) U dm Để dễ so sánh ta thường tính theo trị số phần trăm so với định mức: P.2) U dm 1000 Trong đó: P,Q - là phụ tải tác dụng và phụ tải phản kháng của đường dây (kW),(kVAR); R,X- là điện trở và điện kháng của đường dây (); Uđm- điện áp định mức của lưới điện (kV). Yêu cầu: phải đảm bảo đường dây làm việc bình thường, tức là: U% Ucp% 5. Tổn thất điện áp trên đường dây 3 pha có nhiều phụ tải tập trung P1 P i1, cos1 i2, cos2 Hình 5.7 142 1 n U = Pi ri Q i x i ,V U dm i 1 (5.3) Để so sánh, ta thường tính theo phần trăm so với định mức, do vậy: n 1 U% = 2 Pi ri Qi xi , (5.U dm i 1 Trong đó: Pi , Qi- công suất chạy trên đoạn thứ i [kW, kVAR]; ri, xi - điện trở và điện kháng của đoạn dây thứ i [] Uđm- điện áp dây định mức của lưới điện[kV]. Nếu tính tổn thất điện áp không xuất từ dòng điện chạy trên đường dây (I 1, I2,., In) mà theo dòng điện phụ tải: i1, i2,., in thì ta sẽ được: n U = 3 .5) i 1 Nếu tính theo phần trăm so với định mức, ta được: n 1 U% = 2 pi Ri qi X i , (5.U dm i 1 Trong đó: pi , qi - Công suất của phụ tải tại điểm đấu thứ I, (kW, kVAR); Ri, Xi - Điện trở và điện kháng của đường dây kể từ đầu nguồn đến điểm thứ I, (); Uđm- điện áp dây định mức của lưới điện, (kV).
Trường hợp đặc biệt Nếu đường dây đồng nhất: tức là đường dây có các đoạn dây dẫn cùng loại, cùng tiết diện, cùng cách lắp đặt (có r0, x0 như nhau). Khi đó tổn thất điện áp trên sẽ là: 143 100 .7) U dm i 1 do r0 và x0 của các đoạn dây như nhau nên: 100 .11) U dm cos tb i 1 nếu: điện trở và điện kháng (r0,x0) trên một đơn vị chiều dài của dây dẫn, (/km); pi - Công suất của phụ tải thứ i, (kW); Li - Chiều dài dây dẫn từ đầu nguồn đến phụ tải thứ i, (km); Uđm - điện áp dây định mức, (kV).U dm cos tb i 1 Trong đó: cos tb Pi .13) Pi Nếu đường dây cung cấp cho phụ tải có cos = 1 (đèn sợi đốt ,lò điện trở,.) hoặc nếu đường dây cáp ở mạng điện áp thấp có (r0x0) thì khi tính tổn thất điện áp ta có thể bỏ qua thành phần điện kháng, khi đó: 144 n 1 U% = 2. Tổn thất điện áp trên đường dây 3 pha có phụ tải phân bố đều Trong thực tế ta có thể gặp một số đường dây có phụ tải phân bố đều (như hình vẽ) dl P0 L Hình 5.8 Với phụ tải S0 phân bố đều (S0=S/L) thì tổn thất điện áp trên đường dây là: P.U dm Từ đây ta có nhận xét là: Tổn thất điện áp trên đường dây có phụ tải phân bố đều sẽ bằng một nửa tổn thất điện áp trên đường dây có phụ tải tập trung ở cuối đường dây. Nếu trên đường dây chỉ có những đoạn mà phụ tải phân bố đều (như hình vẽ).9 Khi đó, ta có thể coi các phụ tải phân bố đều tương đương với một phụ tải tập trung đặt tại điểm giữa các đoạn có phụ tải phân bố đều và có trị số bằng tổng các phụ tải tập trung.
Mạng chiếu sáng Nếu trên đường dây trang bị các đèn chiếu sáng loại dây tóc (cos = 1) thì đường dây này được coi là bỏ qua điện kháng của đường dây. Tổn thất điện áp trên đường dây sẽ được tính theo công thức: n 1 U% = 2 100.F với = 1/ - gọi là điện dẫn xuất của vật liệu làm dây dẫn Đối với vật liệu bằng đồng cu = 53,4, (m/.mm2); Đối với vật liệu bằng nhôm Al = 31,5, (m/.mm2); F- tiết diện của dây dẫn mm2; n p .L = M - gọi là mô men phụ tải, (kW. Tổn thất điện áp trong máy biến áp Tương tự như trường hợp tính tổn thất điện áp trên đường dây có phụ tải tập trung, tổn thất điện áp trong máy biến áp là: P.17) U dm 100 Trong đó: P, Q - công suất tác dụng và công suất phản kháng do máy biến áp truyền tải [kW, kVAR]; R, X - là điện trở và điện kháng của máy biến áp []. Tính toán tổn thất công suất trong mạng điện Tổn thất công suất gây ra tình trạng thiếu hụt điện năng tại nơi tiêu thụ, làm tăng giá thành truyền tải điện và đưa đến hiệu quả kinh tế kém.
Tổn thất công suất trên đường dây có một phụ tải tập trung P,Q Hình 5.10 Giả sử có một đường dây AB có tổng trở Z = R+j X dùng để cung cấp cho một phụ tải tập trung có công suất (P,Q) và hệ số công suất cos. 146 Như ta đã biết: khi có dòng điện 3 pha chạy qua dây dẫn có tổng trở Z = R+j X thì tổn thất công suất tác dụng và công suất phản kháng là: S2 P2 Q2 P = 3.19) U2 U2 Trong đó: P- tổn thất công suất tác dụng, (MW); Q- tổn thất công suất phản kháng, (MVAR); S - công suất biểu kiến truyền tải trên đường dây, (MVA); U- điện áp định mức của lưới điện, (kV); R, X- tương ứng là điện trở tác dụng và điện kháng của đường dây, (). Tổn thất công suất trên đường dây có phụ tải phân bố đều I dl I0 Hình 5.11 Khi tính toán tổn thất công suất trên đường dây có phụ tải phân bố đều, ta thay phụ tải phân bố đều bằng một phụ tải tập trung đặt ở 1/3 đường dây tính từ nguồn. Tổn thất công suất trong máy biến áp Tổn thất công suất trong máy biến áp bao gồm tổn thất không tải (tổn thất trong lõi thép hay tổn thất sắt từ) và tổn thất có tải (tổn thất trong dây quấn hay tổn hao đồng).
S S 0 S cu Thành phần tổn thất trong lõi thép không thay đổi khi phụ tải thay đổi và bằng tổn thất không tải.22) 100 Trong đó: P0 -tổn thất công suất tác dụng không tải; Tổn thất công suất trong máy biến áp khi mang tải là định mức: Tổn thất công suất tác dụng trong các cuộn dây khi tải là định mức: Pcd đm= Pk; - Tổn thất công suất phản kháng trong các cuộn dây khi tải là định mức: U pk %. S dm Qcd đm= Qk= ; (5.23) 100 Trong đó: Upk%- thành phần điện áp phản kháng của điện áp ngắn mạch, %. Đối với máy biến áp có công suất Sđm 1000 kVA do xba rba thì tổn thất công suất phản kháng định mức trong dây quấn máy biến áp được xác định: U N %.