CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ CUNG CẤP ĐIỆN Mục tiêu: - Trình bày được quá trình sản xuất và phân phối điện năng. - Trình bày được các yêu cầu và trình tự thiết kế cung cấp điện. Nội dung chính: 1. Đặc điểm của quá trình sản xuất và phân phối điện năng.
Đặc điểm của hộ tiêu thụ 4. Những yêu cầu khi thiết kế cung cấp điện 5. Những bước thiết kế cung cấp điện 1. ĐẶC ĐIỂM CỦA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT VÀ PHÂN PHỐI ĐIỆN NĂNG 1.
Khái quát chung về nguồn năng lượng : Ngày nay nhân dân trên thế giới đã tạo ra rất nhiều của cải vậtt chất cho xã hội , trong số của cải vật chất ấy có nhiều dạng năng lượng được tạo ra. - Năng lương cơ bắp con người , có từ xa xưa của xã hội loài người , có sự phát triểm mạnh mẽ và liên tục những hoạt động của con người đòi hỏingày càng nhiều các nguồn năng lượng lấy từ trong thiên nhiên. - Thiên nhiên xung quanh ta rất giàu về nguồn năng lượng điện : Than đá , dầu khí , nguồn nước của các dòng sông , biển cả , nguồn phát nhiệt vô cùng phong phú của mặt trời và mặt đất , các dòng khí chuyển động. Đó là nguồn năng lương rất quý đối với con người.
- Năng lương điện hay còn gọi là điện năng. Hiện nay là dạng năng lượng rất phổ biến. Sản lượng điện hàng năm trên thế giới ngày càng tăng và chiếm hàng tỷ Kwh vì nó có nhiều ưu điểm : + Dễ dàng chuyển thành các dạng năng khác. + Truyền tải đi xa.
+ Hiệu suất cao. Đặc điểm của năng lượng điện : Trong quá trình sản xuất và truyền tải điện năng có một số đặc điểm sau : - Điện năng sản xuất ra không tích trữ được ( Trừ một số dòng điện cá biệt : pin , acquy. Tại mọi lúc phải đảm bảo cân bằng giữa điện năng sản xuất ra với điện năng tiêu thụ. 7 - Quá trình về điện xảy ra rất nhanh :Ví dụ : Sóng điện từ lan truyền trong dây dẫn với tốc độ xấp xỉ bằng tốc độ ánh sáng.
- Công nghiệp điện lực liên quan chặt chẽ đến các ngành kinh tế quốc dân. Đó là một trong những động lực để tăng năng suất lao động , tạo nên cấu trúc nhịp nhàng trong phát triển kinh tế .Hệ thống điện bao gồm các khâu : Sản xuất , truyền tải , phân phối đến các hộ tiêu thụ. Nhà máy nhiệt điện : Hiện nay nhà máy nhiệt điện chiếm một tỷ lệ rất quan trọng trong công suất chung , đây là nguồn năng lượng điện kinh điển có từ xa xưa. - Dùng năng lượng nhiệt do nguồn nhiên liệu là than được đốt nóng + nước toạ thành hơi và qua cac bộ phận làm quay tuốcbin của máy phát điện và điện năng được phát ra để cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ.
Ngoài ra còn cung cấp hơi nóng cho một số cơ sở: Nhà tắm hơi. - Nhà máy nhiệt điện thường được xây dựng ở những nơi gần nguồn nhiên liệu và ở những nơi khai thác mỏ. * Nhược điểm : - Tính linh hoạt trong vận hành kém. - Hiệu suất thấp.
- Tiêu thụ nhiên liệu lớn , việc vận chuyển nhiên liệu khá tốn kém. - Khói thải gây ô nhiểm môi trường. Nhà máy thuỷ điện : Sử dụng năng lượng nguồn nước để chạy máy phát điện. Quá trình biến đổi năng lượng từ thuỷ năng → cơ năng → điện năng So với nhà máy nhiệt điện cùng công suất thì nhà máy thuỷ điện đòi hỏi vốn đầu tư nhiều hơn chủ yếu là đập chắn , hồ chứa nước và thời gian xây dựng lâu dài hơn .Nhưng nó có nhiều ưu điểm hơn nhà máy nhiệt điện : - Giá thành điện năng rẻ hơn.
- Mức độ tự động hoá dễ thực hiện hơn. - Quá trình mở máy nhanh hơn. - Ít xảy ra sự cố. - Vận hành đơn giản hơn.
- Thoáng mát và sạch sẽ hơn. - Hiệu suất cao hơn , có thể đạt đến 80%. Nhà máy điện nguyên tử : Tương tự như nhà máy nhiệt điện về phương diện biến đổi năng lượng. Nhiệt năng do phân huỷ hạt nhân → cơ năng để quay máy phát Tất cá các quá trình về điện đều tự động hoá hoàn toàn.
*Ưu điểm : + Chỉ cần một lượng khá nhỏ về vật chất phóng xạ nó đã đáp ứng được yêu cầu của nhà máy ( Ví dụ : Một nhà máy có công suất 100Mw chỉ cần ≤1kg chất phóng xạ + Công suất của một tổ máy của nhà máy này từ : 500, 800, 1200, 1500MW 2. Nhà máy điện dùng sức gió : ( Nhà máy phong điện ) Dùng sức gió để quay hệ thống cánh quạt đặt đối diện với chiều gió , hệ thống cánh quạt được truyền qua bộ biến đổi tốc độ làm quay máy phát điện và sản xuất ra điện năng. + Động cơ gió phát điện khó khăn trong việc điều chỉnh tần số vì tốc độ gió luôn luôn biến đổi. + Hiệu suất thấp , công suất đặt nhỏ.
Do đó chỉ dùng ở những vùng hải đảo xa xôi không có lưới điện đưa đến , cột hải đăng. Nhà máy điện dùng năng lượng bức xạ mặt trời : Thường có dạng như nhà máy nhiệt điện , nhưng lò hơi được thay thế bằng hệ thống kính hội tụ để thu nhận nhiệt lượng bức xạ của mặt trời tạo hơi nước nhằm quay tuabin của máy phát điện. ĐẶC ĐIỂM CỦA HỘ TIÊU THỤ 3. Theo điện áp và tần số: căn cứ vào Uđm và f * Hộ dùng điện 3 pha Uđm < 1000 V ; fđm = 50 Hz.
* Hộ dùng điện 3 pha Uđm > 1000 V ; fđm = 50 Hz. * Hộ dùng điện 1 pha Uđm < 1000 V ; fđm = 50 Hz. * Hộ dùng điện làm việc với tần số 50 Hz. * Hộ dùng dòng điện một chiều.
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 dóng mở van của TB thuỷ lực). 9 - 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).
Theo mức độ tin cậy 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 ngứng 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…). - 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 băng một nguồn.
Các hộ tiêu thụ điện điển hình: - Các thiết bị động lực công nghiệp. - Các thiết bị chiếu sáng. - Các TB biến đổi. - Các động cơ truyền động máy gia công.
- Lò và các thiết bị gia nhiệt. - Thiết bị hàn. NHỮNG YÊU CẦU KHI THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN Mục tiêu chính của thiết kế cung cấp điện là đảm bảo hộ tiêu thụ luôn luôn đủ diện năng , với chất lương luôn nằm trong phạm vi cho phép. Một phương án được xem là hợp lý cho xí nghiệp khi thoả mãn các yêu cầu sau đây : - Vốn đầu tư nhỏ , chú ý tiết kiệm ngoại tệ và kim loại màu.
- Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cao tuỳ theo tính chất của hộ tiêu thụ - Chi phí vận hành hàng năm thấp. - Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị. - Thuân tiện khi vận hành và sữa chữa. 10 - Đảm bảo chất lượng điện năng chủ yếu là đảm bảo độ lệch và độ dao động điện áp là bé nhất và nằm trong phạm vi cho phép so với định mức .Những yêu cầu trên thường có mâu thuẫn với nhau.
Khi thiết kế phải biết cân nhắc và kết hợp hài hoà tuỳ thuộc vào hoàn cảnh cụ thể. Ngoài ra còn phải chú ý đến các yếu tố khác : phát triển tương lai , rút ngắn thời gian xây dựng. NHỮNG BƯỚC KHI THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN - Xác định phụ tải tính toán của từng phân xưởng , của toàn xí nghiệp để đánh giá nhu cầu và chọn phương án cung cấp điện. - Xác định phương án về nguồn điện.
- Xác định cấu trúc mạch. - Chọn thiết bị trong mạng. - Tính toán chống sét và nối đất an toàn cho người vận hành và thiết bị. - Tính toán chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật.
11 CÂU HỎI ÔN TẬP VÀ BÀI TẬP: 1. Câu 1: So sánh các hộ tiêu thụ loại I, II, III 2. Câu 2: Trình bày các bước thiết kế cung cấp điện 3. Câu 3: Trình bày các yêu cầu khi thiết kế hệ thống cung cấp điện 12 CHƯƠNG 2: XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI ĐIỆN Mục tiêu: - Trình bày được các khái niệm phụ tải điện.
- Trình bày được biểu đồ phụ tải điện., Các đại lượng cơ bản, Các hệ số tính toán. - Tính được phụ tải tính toán của tải tiêu thụ điện Nội dung chính: 1. Các đại lượng cơ bản 2. Đồ thị phụ tải điện.
Các hệ số tính toán .