ĐỀ CƯƠNG ÔN TẬP CUNG CẤP ĐIỆN Câu 1: Hãy cho biết trính hình thành dự án cấp điện Câu 2: Hãy cho biết yêu cầu thiết kế cung cấp điện Câu 3: Hãy trình bày đặc tính tĩnh phụ tải điện Câu 4: Hãy trình bày khái quát chung đồ thị phụ tải Câu 5: Hãy trình bày trình tự tính toán phụ tải điện Câu 6: Hãy trình bày phương pháp dự báo phụ tải theo mô hình kinh tế lượng Câu 7: Hãy cho biết khái niệm chi phí quy dẫn phần tử hệ thống điện Câu 8: Hãy trình bày khái quát tiêu kinh tế kĩ thuật hệ thống cung cấp điện *Câu 9: Hãy trình bày phương xác định mật độ dòng điện kinh tế khoảng cách kinh tế đường dây , cho ví dụ minh hoạ Câu 10: Hãy trình bày phương pháp phân tích kinh tế tài Câu 11: Hãy trình bày phương pháp so sánh phương án cấp điện cho khu vực thư dân cư mạng điện đơn pha Câu 12: Hãy trình bày khái quát mạng điện tào nhà cao tầng Câu 13: Hãy trình bày phương pháp chọn tiết diện dây dẫn mạng điện nhà Câu 14: Hãy trình bày đặc điểm kĩ thuật phân loại thiết bị tiệu thụ điện công nghiệp Câu 15: Hãy trình bày khái quát sơ đồ mạng điện phân phối cho xí nghiệp công nghiệp Câu 16: Hãy trình bày khái niêm độ tin cậy hệ thống điện công nghiệp Câu 17: Hãy trình bày phương pháp đánh giá thiệt hại ngừng cung cấp điện Câu 18: Cho biết ảnh hưởng hệ số công suất tham số kinh tê kĩ thuật mạng điên Câu 19: Trình bày phương pháp xác định dung lượng bù công suất phản kháng đánh giá hiệu bù công suất phản kháng Câu 20: Hãy trình bày phương pháp xác định hệ số mang tải tối ưu máy biến áp Câu 21: Hãy trình bày phương pháp thiết kế chiếu sáng đường phố Câu 22: Hãy cho biết đặc điểm yêu cầu thiết kế cung cấp điện hầm mỏ Câu 23: Hãy trình bày sơ đồ cung cấp điện hầm mỏ Câu 24: Hãy trình bày chế độ mở máy đông ảnh hưởng tuổi thọ thiết bị Câu 1: Hãy cho biết trính hình thành dự án cấp điện Dự án cung cấp điện xây dựng hệ thống cung cấp điện mới, cải tạo phát triển hệ thống có Cũng giống dự án khác, dự án cung cấp điện nhu cầu thực tế Khi đồng ý cấp có thẩm quyền, tiến hành chuẩn bị tư liệu cần thiết để thực giai đoạn Quá trình hình thành dự án cung cấp điện bao gồm nhiều giai đoạn: Nghiên cứu tiền khả thi, thiết kế sơ bộ, thiết kế chi tiết, thực thi dự án Nếu dự án thực theo yêu cầu trị, xã hội bỏ qua giai đoạn nghiên cứu tiền khả thi 1.Nghiên cứu tiền khả thi Trước đưa định thực dự án, cần xem xét góc độ khác suốt vòng đời Muốn trước hết cần tiến hành nghiên cứu tiền khả thi, bao gồm phân tích kỹ thuật, thương mại, tài chính, kinh tế, tổ chức, xã hội môi trường.Mục đích phân tích đánh giá khả thực thi dự án sở xác định sơ hiệu kinh tế tính khả thi tài Việc nghiên cứu tiền khả thi thực sau đề xuất dự án chấp nhận Trong giai đoạn nghiên cứu tiền khả thi cần tiến hành giải vấn đề sau: - Thu thập thông tin liệu cần thiết, liên quan đến thực dự án; - Phân tích sơ phương án cạnh tranh lựa chọn phương án khả thi cho việc nghiên cứu chi tiết; - Đánh giá khối lượng hiệu đầu tư, xác định phương pháp cấu tài chính, đảm bảo vòng đời hoạt động tối đa dự án 2.Nghiên cứu khả thi Nhiệm vụ giai đoạn xác hoá lại tiêu, tham số dự án để chứng tỏ dự án thành công Ở giai đoạn cần phân tích cách chi tiết tiêu có ảnh hưởng định để rút kết luận cách chắn tính khả thi dự án Việc nghiên cứu khả thi đòi hỏi phải có số liệu tương đối đầy đủ tin cậy Vấn đề thu thập thông tin xử lý số liệu toán bước đầu cần thiết dự án -Điều tra số liệu: Việc chọn mẫu điều tra tiến hành theo nguyên tắc thống kê toán học Kích thước tập mẫu xác định theo biểu thức n=( β kν ) ; s Trong đó: n - số phần tử tối thiểu cần khảo sát (kích thước mẫu) kν - hệ số biến động, xác định theo biểu thức: σx kν = ; M (x) (1.1) (1.2) M(x), σ (x) - kỳ vọng toán độ lệch chuẩn tham số x cần khảo sát; s - sai số tương đối cho phép; β - bội số tản, phụ thuộc vào độ tin cậy tính toán lấy giá trị khoảng 1,5÷2,5 Số liệu sau thu thập, trình bày dạng bảng biểu theo nguyên tắc thống kê -Xử lý số liệu: + Đánh giá sai số: gồm có: sai số thô,sai số hệ thống,sai số ngẫu nhiên + Xác định đại lượng đặc trưng tập mẫu Đánh giá trạng mạng điện Trong trường hợp dự án cung cấp điện tiến hành khu vực có lưới điện, trước hết cần có nghiên cứu đánh giá trạng mạng điện Việc đánh giá trạng mạng điện tiến hành với toán sau: - Đánh giá nguồn điện - Đánh giá khả mang tải mạng điện thiết kế chi tiết Khi luận chứng kinh tế nghiên cứu khả thi khẳng định, tham số xem xét cần tiến hành thiết kế chi tiết cụ thể Xác định rõ khối lượng vốn đầu tư, trang thiết bị, nguồn nhân lực v.v Ở vấn đề dự án phải làm sáng tỏ: nguồn lực phải xác định cách chắn, nhiệm vụ phận, đơn vị phải phân công cụ thể; trình thực công việc, giai đoạn hoạch định rõ ràng chi tiết vv Tóm lại, kiện giai đoạn trước cần cụ thể hoá cách xác, bất hợp lý phát cần xử lý hoàn chỉnh Thực thi dự án Nếu tất giai đoạn dự án chứng tỏ khả thực thi thoả mãn yêu cầu tính kinh tế kỹ thuật triển khai trình thương thảo điều kiện tài chính, nhân lực thiết bị Quá trình kết thúc hợp đồng điều kiện tài chính, thương mại, cung cấp thiết bị (thông qua đấu thầu), hợp đồng lao động hợp đồng tư vấn Trong giai đoạn thực dự án thiết kế phát triển mạng điện tiến hành đánh giá hiệu kinh tế Quá trình so sánh kinh tế mạng điện đặc trưng giai đoạn sau: 1) Nghiên cứu cần thiết trang bị mạng điện: - Sự cần thiết phải kết nối phần tử chính; - Sự cần thiết nâng cao độ tin cậy cung cấp điện; - Nâng cao tính kinh tế hệ thống điện việc cải thiện chế độ làm việc để giảm tổn thất điện 2) Lựa chọn giải pháp kỹ thuật hiệu nhất; 3) Đánh giá hiệu kinh tế giải pháp lựa chọn Câu 2: Hãy cho biết yêu cầu thiết kế cung cấp điện - Thiết kế cần tính đến khả áp dụng phương tiện, thiết bị đại phương pháp xây dựng, vận hành hiệu Các phương án áp dụng cần phải có so sánh kinh tế - kỹ thuật - Trong đồ án thiết kế cung cấp điện xét đến thiết bị sản xuất nhà máy theo tiêu chuẩn - Để xét đến độ tin cậy cung cấp điện, phụ tải điện phân thành loại: I, II III - Thiết kế cung cấp điện phải tính cho phụ tải dự báo chu kỳ tính toán Các phần tử sơ đồ chọn ứng với phát triển phụ tải mà không cần đến cải tạo mạng điện Các đường dây chọn ứng với phụ tải dự báo toàn phần trạm biến áp chọn với nâng cấp theo giai đoạn công suất máy biến áp - Việc tính toán phụ tải phải xét đến hệ số đồng thời hệ số tham gia vào cực đại - Các tham số tất thiết bị điện phải phù hợp với tham số mạng điện cung cấp cho chúng chế độ - Các thiết bị điện vật liệu phải có khả chịu tác động môi trường Các thiết bị phải chọn phù hợp với tiêu chuẩn quy định Khi lựa chọn phương án cần ưu tiên cho phương án có áp dụng thiết bị công nghệ tiên tiến thiết bị hợp - Việc lựa chọn phần tử mạng điện cần xét đến thuận tiện vận hành, sửa chữa thay thiết bị Việc lựa chọn phần tử sơ đồ để đánh giá chi phí phương án thiết lập sơ đồ cung cấp điện Xác định cách sơ tham số phần tử, mà hiệu chỉnh trình thiết kế chi tiết Khi so sánh phương án cần xét đến phần tử đường dây trạm biến áp Câu 3: Hãy trình bày đặc tính tĩnh phụ tải điện Đặc tính tĩnh (Static Load Characteristics) phụ tải biểu thị mối quan hệ phụ thuộc công suất tiêu thụ tham số điện, tần số Đặc tính biểu thị mô hình là: a) Mô hình hàm mũ (Exponential Models) Đặc tính tĩnh phụ tải dạng hàm mũ biểu thị biểu thức: P = P0 ( U αU f α f ) ( ) U0 f0 Q = Q0 ( U βU f β f ) ( ) U0 f0 (2.3) (2.4) Trong đó: P, Q – công suất tác dụng phản kháng tiêu thụ thiết bị điện; U, f – giá trị điện áp tần số Pn, Qn, Un, fn –các tham số tiêu chuẩn (coi tham số định mức) thiết bị điện; αU, βU, αf, βf – hệ số hồi quy, xác định từ số liệu thống kê Biểu thị dạng đơn vị tương đối: P* = Hay: P U f α = ( )αU ( ) f Pn Un fn α P* = U *αU f * f ; (2.5) (2.6) Đối với công suất phản kháng: Q* = Q Qn U βU f β f = ( ) ( ) Pn Pn U n fn (2.7) Hệ số công suất phản kháng tgϕ = Qn/Pn biểu thị hàm số phụ thuộc vào hệ số phụ tải kpt: tgϕ = Qn = ± −1 ; Pn k pt Ký hiệu ± biểu thị hệ số phụ tải thụ động/chủ động (lagging/leading) Sau thay giá trị tgϕ vào biểu thức (2.7) ta được: βf Q* = tgϕ U *βU f* (2.8) Các biểu thức (2.3) ÷ (2.8) hoàn toàn phù hợp phạm vi biến đổi điện áp ± 10% tần số ± 2,5% b) Mô hình dạng đa thức (Polynomial Models) Mô hình biểu thị phụ tải phụ tải vào điện áp tần số dạng đa thức thể sau: P* = (a0 + a1U * + a2U *2 )(1 + D p ∆f ) Và: Q* = Qn (b0 + b1U * + b2U *2 )(1 + Dq ∆f ) Pn (2.9) (2.10) Trong đó: a b hệ số hồi quy tương ứng phụ tải tác dụng phản kháng: ao + a1 + a2 = bo + b1 + b2 = Dp – hệ số suy giảm công suất tác dụng ảnh hưởng tần số; Dq – hệ số suy giảm công suất phản kháng ảnh hưởng tần số; ∆f – độ lệch tần số so với giá trị quy định c) Mô hình kết hợp hàm mũ đa thức Đôi hai mô hình kết hợp với để biểu thị quan hệ phụ thuộc phụ tải vào tham số điện áp tần số: Ppoly + Pexp1 + Pexp Q poly + Qexp1 + Qexp P* = Q* = (2.11) P0 P0 Trong đó: Ppoly = a0 + a1U * + a3U *2 (2.12) Pexp1 = a4U *α1 (1 + D p1∆f ) (2.13) Pexp = a5U *α (1 + D p ∆f ) (2.14) Câu 4: Hãy trình bày khái quát chung đồ thị phụ tải Biểu đồ phụ tải phản ánh rõ nét đặc tính biến đổi theo thời gian Biểu đồ phụ tải xây dựng cho thiết bị độc lập, cho nhóm thiết bị cho xuất tuyến, trạm biến áp v.v Dạng tiêu biểu biểu đồ phụ tải ngày đêm (biểu đồ phụ tải hàng ngày 24 tiếng) Trên hình 2.2 biểu thị dạng đặc trưng biểu đồ phụ tải sản xuất (đường cong 1) biểu đồ phụ tải sinh hoạt (đường cong 2) Trên sở phân tích biểu đồ phụ tải ngày ta dễ dàng nhận thấy phụ tải cực đại thường xuất hai thời điểm ban ngày ban đêm Phụ tải không thay đổi theo thời gian ngày, mà thay đổi theo mùa, vùng khí hậu nhiệt đới nước ta, phân biệt đồ thị phụ tải hai mùa rõ rệt mùa hè mùa đông Khác với nước vùng ôn đới, nơi P phụ tải mùa đông thường lớn phụ tải mùa hè, Việt Nam đặc thù thời tiết nắng nóng mùa hè, nên phụ tải mùa cao nhiều so với phụ tải mùa đông Theo số liệu thống kê ta coi đồ thị phụ tải ngày Hình 2.2 Biểu đồ phụ tải ngày đặc trưng: t – Phụ tải sản xuất; –4phụ tải sinh12 20 hoạt.16 đặc trưng mùa hè đồ thị đo vào tháng – cho mùa đông tháng 12 Căn vào đặc điểm biến đổi phụ tải gần theo chu kỳ hình sin, ta biểu thị phụ thuộc phụ tải tháng thứ t năm theo biểu thức: P + Pi12 Pi − Pi12 π t Pit = i + cos (2.15) 2 Trong đó: Pi7 Pi12 – phụ tải thứ i tương ứng tháng (mùa hè) tháng 12 (mùa đông) Giá trị phụ tải thứ i tháng thứ t năm có xét đến gia tăng công suất (động học phát triển phụ tải) biểu thị: t Pit pt = Pit [1 + (a p − 1) ] (2.16) 12 ap – hệ số gia tăng phụ tải trung bình hàng năm Như vậy, điểm tải ta xác định đồ thị phụ tải 12 tháng sở giá trị phụ tải đo 24 Phương pháp hoàn toàn có nghĩa phụ tải phản kháng Khi có đồ thị phụ tải ta dễ dàng xác định tham số cần thiết cho trình tính toán phân tích mạng điện: Giá trị phụ tải trung bình năm xác định theo biểu thức: Ptb = 24 Pi + Pi12 ∑ 24 i =1 (2.17) Giá trị bình phương phụ tải trung bình: Ptb2 = 24 24 24 (3∑ Pi 72 + 2∑ Pi Pi12 + 3∑ Pi12 ) 192 i =1 i =1 i =1 (2.18) Thời gian sử dụng công suất cực đại: TM = 8760.Ptb.10-2; Thời gian tổn thất cực đại: (2.19) τ = 8760.Ptb2 10 −4 (2.20) Điện tiêu thụ xác định theo biểu thức: A = PM.TM (2.21) Cơ cấu giá trị phụ tải sinh hoạt phụ thuộc vào mức sống trung bình phương pháp sử dụng lượng sinh hoạt Câu 5: Hãy trình bày trình tự tính toán phụ tải điện Việc tính toán phụ tải cấp thấp đến cấp cao, theo sơ đồ phả hệ mạng điện (hình 2.5) Trước hết cần phân loại phụ tải theo nhóm tương đồng đặc tính tiêu thụ điện (1), sở kết xác định phụ tải nhóm tiến hành tổng hợp phụ tải tủ phân phối (2), sau tổng hợp phụ tải trạm biến áp phân phối (4) đến trạm biến áp trung gian (5) trạm biến áp vùng (6) v.v Độ xác toán phụ tải xác định phụ thuộc vào yêu cầu đặc điểm mạng điện vào phương pháp áp dụng giải toán Cần lưu ý thiết bị điện sử dụng toán thiết bị chuẩn với bước công suất 1,3÷1,6 Ví dụ với bước 1,6 gam công suất 1; 1,6; 2,5; 4; 6,3; 10 v.v Thông thường độ xác cấp cao cấp trên, tức độ xác toán phụ tải cao mức đầu vào thiết bị dùng điện Hình 2.5 Sơ đồ phả hệ xác định phụ tải tính toán hệ thống cung cấp điện – phụ tải nhóm thiết bị dùng điện; – phụ tải tủ phân phối cung cấp cho nhóm thiết bị; – phụ tải hạ áp trạm biến áp phân phối; – phụ tải cao áp trạm biến áp phân xưởng có xét đến tổn thất máy biến áp; – phụ tải thứ cấp trạm biến áp trung gian có xét đến tổn thất đường dây phân phối; – phụ tải sơ cấp trạm biến áp trung gian có xét đến tổn thất máy biến áp; – phụ tải trạm biến áp hệ thống có xét đến tổn thất đường dây HTĐ ∼ 110kV TBA trung gian 10÷35kV M M TBA phân phối 0,4kV Về nguyên tắc, phụ tải tính toán cấp sau tổng hợp sở kết tính toán phụ tải cấp trước có xét đến tổn thất phần tử mạng điện Vì toán xác định phụ tải thường tiến hành chưa biết tham số phần tử mạng điện, nên tỷ lệ tổn thất lấy trung bình 10% Tuy nhiên, hàng loạt toán xác định phụ tải sơ bộ, để đơn giản, người ta bỏ qua thành phần tổn thất Phụ tải tính toán nhóm thiết bị xác định theo phương pháp riêng: - Nhóm phụ tải động lực: Pđl= kncΣPni; - Nhóm phụ tải sinh hoạt: Psh= kđtΣPni Trong đó: Pni – công suất định mức phụ tải thứ i; knc – hệ số nhu cầu nhóm phụ tải động lực, lấy theo bảng 2.pl ÷ bảng 3.pl phần phụ lục; kđt – hệ số đồng thời, phụ thuộc vào số hộ, lấy theo bảng 1.pl, theo biểu đồ hình 2.6 Câu 6: Hãy trình bày phương pháp dự báo phụ tải theo mô hình kinh tế lượng Các mô hình kinh tế lượng sử dụng rộng rãi dự báo nhu cầu lượng Tuy nhiên, giả định gốc cách tiếp cận mối liên hệ thu nhập, giá nhu cầu lượng tồn khứ tiếp tục giữ vững tương lai Cấu trúc nhu cầu lượng không phân tích lực dự báo mô hình bị phá vỡ cấu trúc thay đổi Thực tế cho thấy, môi quan hệ lượng, thu nhập giá lượng thay đổi đáng kể tương lai mà thay đổi quan trọng cấu trúc công nghệ nhu cầu lượng phản ứng người tiêu dùng xảy Các mô hình kinh tế lượng áp dụng với nhiều dạng khác nhau, số mô hình bản: - Phương pháp hệ số đàn hồi Phương pháp hệ số đàn hồi (elastic) phương pháp dự báo phụ tải dựa vào mức tăng trưởng ngành kinh tế Nhu cầu điện A xác định cho năm kể từ năm thứ t+1 (năm t năm chọn làm sở) theo biểu thức : At +1 = At (1 + λE yt*+1 ) - mô hình kinh tê lượng sử dụng phương pháp ngoại suy Nội dung phương pháp nghiên cứu diễn biến phụ tải năm khứ tương đối ổn định tìm quy luật biến đổi phụ tải phụ thuộc vào thời gian, từ sử dụng mô hình tìm để ngoại suy cho giai đoạn dự báo Các mô hình dự báo xác định sở phân tích tương quan hồi quy Tùy thuộc vào diễn biến phụ tải năm khứ - phương pháp tương quan Phân tích tương quan hồi quy xác định liên quan định lượng hai biến ngẫu nhiên Y X, kết phân tích hồi quy dùng cho dự báo biến, cách đó, xác định tương lai Hồi quy đơn dùng để xem xét mối liên hệ tuyến tính hai biến X Y, X xem biến độc lập (ảnh hưởng đến biến Y), Y biến phụ thuộc (chịu ảnh hưởng biến X) Câu 7: Hãy cho biết khái niệm chi phí quy dẫn phần tử hệ thống điện Khi xây dựng công trình, chi phí đầu tư mua sắm thiết bị xây dựng công trình (V), phải kể đến chi phí thường xuyên đưa công trình vào hoạt động (C) Tổng chi phí quy thời gian năm gọi chi phí tính toán, hay gọi chi phí quy dẫn (chi phí quy đổi) Giá trị chi phí quy dẫn xác định theo biểu thức: Z = atcV + C∑ ; (3.1) Trongđó: V - vốn đầu tư trang thiết bị; atc - hệ số tiêu chuẩn sử dụng hiệu vốn đầu tư, xác định theo biểu thức: atc = i (1 + i )Th ; (1 + i )Th − (3.2) Th – tuổi thọ công trình, năm; i – hệ số chiết khấu, xác định phụ thuộc vào lãi suất sản xuất, tỷ lệ lạm phát lãi suất ngân hàng, ngành điện thường lấy i = 0,1÷0,2; C∑ – tổng chi phí thường xuyên C∑ = Ckh + Cvh + Cht + Ck Ckh – chi phí khấu hao thiết bị Ckh = ∑kkhi.Vi kkhi – tỷ lệ khấu hao thiết bị thứ i (cho bảng 3.1); Cvh – chi phí vận hành sữa chửa nhỏ (chi phí 0&M) Cvh = kO&MV kO&M – tỷ lệ vận hành sửa chữa nhỏ (cho bảng 31.pl); Cht – chi phí hao tổn điện Cht = ∆A.c∆ ∆A – tổn thất điện năng, kWh; c∆ – giá thành tổn thất điện năng, đ/kWh; Ck – chi phí phụ khác cho phục vụ, quản lý Trong nhiều trường hợp người ta coi chi phí C vh , Ck giá trị không đổi phương án nên không cần đưa vào mô hình tính toán Lúc tổng chi phí hàng năm (ký hiệu C) lại thành phần chi phí hao tổn hàm chi phí quy dẫn viết: Z = atc V + kkh.V + C = (atc + kkh)V + C Z = p.V + C ; (3.2) p = atc + kkh Tổng chi phí quy dẫn chu kỳ tính toán T xác định: T ZΣ = ∑ Zt t =1 Zt – chi phí quy dẫn năm thứ t; Zt = pVt + Ct Để tránh sai số biến động giá cần phải quy chi phí tính toán tất năm thời điểm định Chi phí năm quy năm t0 Z0 = Zt , (1 + i ) t −t (3.3) i – hệ số chiết khấu, xác định phụ thuộc vào tỷ lệ lạm phát lãi suất ngân hàng: i = lin + ls lin – tỷ lệ lạm phát; ls – lãi suất ngân hàng (3.4) 1+ i Ta : Z0 = Ztβt-t0 Thông thường người ta chọn thời điểm quy đổi năm đầu chu kỳ tính toán (t 0=1), tổng chi phí quy dẫn suốt chu kỳ tính toán T xác định: Đặt : β= T Z Σ = ∑ Z t β t −1 (3.5) t =1 Câu 8: Hãy trình bày khái quát tiêu kinh tế kĩ thuật hệ thống cung cấp điện 1.Chi phí quy dẫn Khi xây dựng công trình, chi phí đầu tư mua sắm thiết bị xây dựng công trình (V), phải kể đến chi phí thường xuyên đưa công trình vào hoạt động (C) Tổng chi phí quy thời gian năm gọi chi phí tính toán, hay gọi chi phí quy dẫn (chi phí quy đổi) Các tham số kinh tế số phần tử - đườn dây Vốn đầu tư đường dây phụ thuộc vào cấp điện áp, tiết diện dây dẫn, địa hình khu vực cấp điện vv Vd = a’ + b’F + c’U; (3.6) a’, b’, c’ – hệ số hồi quy; F – tiết diện dây dẫn, mm2; U – điện áp lưới, kV Khi điện áp xác định hàm tuyến tính vốn đầu tư đường dây có dạng Vd = (ad + bdF).L ; Trong đó: ad, bd - hệ số kinh tế cố định thay đổi đường dây, đ/km đ/(mm2.km) L – chiều dài đường dây, km; Hàm chi phí quy dẫn đường dây có dạng Zd = pdVd+Cd = pd(ad+bdF).L+3I2Rτc∆10-3; (3.7) Trong đó: τ – thời gian hao tổn cực đại, xác định phụ thuộc vào thời gian sử dụng công suất cực đại, h: τ = (0,124+TM.10-4)2.8760 h; TM – thời gian sử dụng công suất cực đại, h; R – điện trở đường dây: R = r0.L, Ω; r0 – suất điện trở km đường dây, Ω/km; I – dòng điện truyền tải đường dây, A: - Trạm biến áp Vốn đầu tư trạm biến áp xác định tương tự đường dây S VB = m'+ n' S n + l '.U + d ' n ; U m’, n’, l ' , d’ – hệ số hồi quy; Sn – công suất định mức trạm biến áp; U – điện áp định mức trạm biến áp Với cấp điện áp xác định vốn đầu tư trạm biến áp xác định: VB = m + n.Sn ; (3.10) m, n – hệ số kinh tế cố định thay đổi trạm biến áp, đ đ/kVA; Sn – công suất định mức máy biến áp, kVA Chi phí quy dẫn trạm biến áp: ZB = pBVB +CB = pB(m + n.Sn)+ ∆A.c∆ ; ∆A – tổn thất điện trạm biến áp: ∆A = (∆Pk k2mt τ + ∆P0t) Chi phí tính toán trạm biến áp viết lại sau: ZB = pB (m + n.Sn) + (∆Pk k2mt τ + ∆P0t)c∆ ; (3.11) kmt – hệ số mang tải máy biến áp; t – thời gian vận hành máy biến áp, h; ∆Pk – tổn thất công suất ngắn mạch, kW; ∆P0 – tổn thất công suất không tải, kW - Mạng điện Mạng điện hình thành từ đường dây trạm biến áp, mô hình toán học mạng điện thiết lập sở phần tử xác định đường dây trạm biến áp Vốn đầu tư trạm biến áp xác định tương tự đường dây 10 Nếu dự án có NPV < có nghĩa mang lại hiệu kinh tế Trong số dự án doanh thu phương án coi phương án tối ưu phương án có chi phí nhỏ Phương pháp thường áp dụng để giải toán lựa chọn phương án tối ưu b Tỷ số doanh thu chi phí Khi dự án có doanh thu chi phí khác nhau, ta dựa vào hiệu đồng vốn chi phí cho dự án để đánh giá lựa chọn phương án: n R= B = C ∑ B β t =0 n ∑ C β t =0 t t t ; (3.63) t Nếu R < dự án bị loại bỏ, R > dự án chấp nhận Trong số phương án so sánh phương án có giá trị R lớn phương án tối ưu Tuy nhiên có dự án có doanh thu không lớn chi phí nhỏ nên cho ta giá trị R lớn phương án khác Bởi xét cách toàn diện, tiêu không cho kết xếp hạng xác, mức đầu tư dự án khác c Hệ số hoàn vốn nội Hệ số hoàn vốn nội ký hiệu IRR (Internal Rate of Return) hệ số chiết khấu ứng với giá trị tổng lãi suất NPV = n NPV = ∑ ( Bt − Ct )(1 + IRR) −t = ; t =0 (3.64) Phương trình giải theo phương pháp gần theo biểu thức: NPV1 ΙRR = i1 + (i2 − i1 ) ; (3.65) NPV1 + NPV2 i1, i2- giá trị chiết khấu gần mà giá trị NPV bắt đầu đổi dấu NPV1 , NPV2 - giá trị tổng lãi suất ứng với i1 i2 Nếu giá trị IRR lớn giá trị chiết khấu mong muốn i phương án chấp nhận, trường hợp ngược lại bị loại bỏ Trong số dự án dự án có IRR max dự án tối ưu d Thời gian hoàn vốn T Thời gian hoàn vốn (Pay back period), thời gian mà tổng doanh thu tổng chi phí, hay nói cách khác thời gian mà tổng lãi suất bù đắp chi phí dự án T NPV = ∑ ( Bt − Ct ) β t = ; t =0 (3.66) Phương án có thời gian thu hồi vốn đầu tư nhỏ phương án tối ưu Phương trình giải gần theo biểu thức: − NPV1 T = tn + ; (3.67) − NPV1 + NPV2 tn - số năm tròn trước đạt giá trị NPV=0; NPV1, NPV2 - giá trị ứng với thời gian tn năm sau đó, tức năm tn + Như phương pháp phân tích kinh tế - tài không cho phép ta lựa chọn phương án đầu tư thích hợp mà cho phép đánh giá hiệu kinh tế phương 16 Câu 11: Hãy trình bày phương pháp so sánh phương án cấp điện cho khu vực thư dân cư mạng điện đơn pha Đối với vùng nông thôn miền núi không xa hệ thống điện quốc gia, thực phương án cung cấp điện mạng đơn giản Chúng ta so sánh phương án: Mạng điện ba pha thông thường mạng điện đơn pha dây + đất (1D) a) Chi phí quy dẫn mạng điện ba pha thông thường Để so sánh phương án cung cấp điện lưới ba pha thông thường lưới đơn pha, chi phí đường dây biết, ta cần xét đế chi phí cho hệ thống nối đất : Zd = pd(Vnđ+ Vd) + ∆A3fc∆ Trong đó: pd – hệ số sử dụng hiệu khấu hao vốn đầu tư; Vd - vốn đầu tư cho đường dây Vnd- vốn đầu tư cho hệ thống nối đất ; Vốn đầu tư cho hệ thống nối đất xác định theo biểu thức thực nghiệm: - Đối với mạng điện ba pha thông thường : Vnd = 2+0,025.S, triệu đ ; (4.29) S – công suất tính toán mạng điện, kVA ∆A3f – tổn thất điện mạng điện ba pha thông thường, xác định theo biểu thức: ∆A3 f = 3I ro L.τ 10 −3 , kWh ; (4.30) r0 – điện trở tác dụng 1km đường dây ; L – chiều dài đường dây, km ; τ – thời gian hao tổn cực đại, h c∆ - giá thành tổn thất điện năng, đ/kWh ; I – dòng điện chạy đường dây ba pha thông thường, xác định theo biểu thức: I= S 3U S – công suất truyền tải đường dây, kVA; U – điện áp dây định mức, kV b) Chi phí quy dẫn mạng điện đơn pha dùng đất làm dây dẫn Chi phí quy dẫn mạng điện đơn pha bao gồm thành phần: Chi phí cho hệ thống nối đất tăng cường, chi phí cho đường dây, chi phí phụ chi phí tổn thất điện Zd1 = pd(Vnđ1+ Vd1+ Vf) + ∆Ad1c∆ (4.31) Trong đó: Vd1 – vốn đầu tư đường dây đơn pha; Vnđ1 – vốn đầu tư cho hệ thống nối đất tăng cường,phục vụ cho việc dẫn điện đất, xác định theo biểu thức thực nghiệm sau : Vnđ1 = (3,5+0,015.S+0,003.S2)/Rtđ1, triệu đ ; (4.32) Rtđ1 – điện trở hệ thống nối đất mạng điện đơn pha, Ω Rtđ1= Rtd-(0,0025.S+5.10-5S2); (4.33) 17 Rtđ – điện trở hệ thống nối đất bảo vệ mạng điện ba pha thông thường Các biểu thức áp dụng giới hạn công suất S ≤ 100 kVA, công suất S lớn có sai số áp dụng biểu thức thực nghiệm, cần kahi thác thêm thông tin bổ sung để hiệu chỉnh Vf – vốn đầu tư phụ dùng để chuyển đổi điện pha dạng ba pha , tính toán lấy 12% vốn đầu tư mạng điện đơn pha (Vf=12%Vd1) Tổn thất điện mạng điện đơn pha xác định theo biểu thức: ∆A1D = [ I d (ro + roe ).L.τ + I d Rtd 1.τ ].10 −3 I d1 = S U (4.34) (4.35) r0e – điện trở “dây đất”, xác định theo biểu thức (4.13) Câu 12: Hãy trình bày khái quát mạng điện tào nhà cao tầng Khi lựa chọn sơ đồ cung cấp điện cho tòa nhà cao (trên 17 tầng), cần lưu ý phụ tải thang máy, chiếu sáng cố, cứu hỏa v.v coi phụ tải loại I có độ tin cậy cung cấp điện cao Sơ đồ cung cấp điện cho tòa nhà thường loại hình tia có tự động đóng dự phòng tủ phân phối đầu vào (hình 5.6) Hình 5.6 Sơ đồ mạng điện cung cấp cho tòa nhà cao (17 ÷ 30 tầng) 1, – đường dây cung cấp ch; – cấu chuyển mạch; 4, – cầu dao; phân phối điện cho hộ, chiếu sáng chung); – phân phối điện cho thang máy, chiếu sáng cố, cấu cứu hỏa; 8,9 – tiếp điểm động lực côntactơ tự động đóng dự phòng TĐDP 4 Ở chế độ bình thường phụ tải mắc cung cấp đường dây Khi xẩy cố đường dây 1, phụ tải cung cấp từ nguồn dự phòng đường dây với trợ giúp cấu chuyển mạch Khi xẩy cố đường dây 2, phụ tải mắc phục hồi nguồn cung cấp tự động cấu tự động đóng dự phòng (TĐDP) thực Câu 13: Hãy trình bày phương pháp chọn tiết diện dây dẫn mạng điện nhà Dây dẫn chọn cho mạng điện làm việc bình thường mà không gây nhiệt, muốn giá trị dòng điện cực đại xuất mạch không vượt giá trị dòng điện cho phép loại dây dẫn Sơ đồ khối (logigram) lựa chọn tiết diện dây dẫn thiết bị bảo vệ mạng điện nhà thể hình 5.11 Dòng điện cho phép giá trị lớn mà dây dẫn tải vô hạn định mà không làm ảnh hưởng đến tuổi thọ Ứng với tiết diện xác định, dòng cho phép cực đại phụ thuộc vào số tham số sau: - Kết cấu cáp đường dẫn (lõi Cu Al; cách điện PVC EPR v.v.; số dây dẫn hoạt động); - Nhiệt độ môi trường xung quanh; 18 - Phương thức lắp đặt dây dẫn; - Ảnh hưởng mạch điện lân cận Dây dẫn mạng điện nhà sử dụng dây cáp dây cách điện Tiết diện dây dẫn lựa chọn theo dòng điện cho phép: IM ≤ Icp; (5.10) Trong đó: IM – giá trị dòng điện làm việc cực đại chạy dây dẫn, xác định theo biểu thức: ntbi I M = k đt ∑ I lv.i (5.11) i =1 Trong đó: Ilv.i – dòng điện làm việc thiết bị thứ i; kđt – hệ số đồng thời, phụ thuộc vào công suất số lượng thiết bị điện cung cấp; ntbi – số lượng thiết bị cung cấp đoạn dây xét Icp – giá trị dòng điện cho phép cực đại dây dẫn chọn Giá trị dòng phụ tải cho phép dây dẫn xác định theo biểu thức: Icp = khc Icp.n (5.12) Trong đó: Icp - dòng điện cho phép ứng với loại dây dẫn, phụ thuộc vào nhiệt độ đốt nóng cho phép chúng; Icp.n – dòng điện cho phép lâu dài dây dẫn điều kiện bình thường; khc – hệ số hiệu chỉnh theo điều kiện thực tế: khc= k1k2.k3 (5.13) k1 – hệ số phụ thuộc vào phương thức lắp đặt dây dẫn (xem bảng 15.pl) k2 – hệ số phụ thuộc vào số lượng dây cáp đặt chung hào cáp (bảng 16.pl) k3 - hệ số hiệu chỉnh, phụ thuộc vào nhiệt độ trung bình thực tế nơi lắp đặt, xác định theo bảng 17.pl Nếu cáp không mang đầy tải cho phép tải thời gian định Ví dụ cáp mang 80% phụ tải cho phép tải 30% thời gian không ngày đêm Theo phương pháp tiết diện dây dẫn chọn theo điều kiện: IM ≤ Icp Câu 14: Hãy trình bày đặc điểm kĩ thuật phân loại thiết bị tiệu thụ điện công nghiệp 6.1.1.2 Đặc điểm kỹ thuật thiết bị điện công nghiệp a) Thiết bị động lực Thiết bị động lực công nghiệp chiếm tỷ lệ lớn Phụ thuộc vào đặc điểm trình công nghệ động điện động điện xoay chiều (không đồng bộ, động đồng bộ), động điện chiều với gam công suất khác Điện áp định mức động xoay chiều ba pha chủ yếu 0,38; 0,66; 3; 10 kV Gam công suất phổ biến 0,1÷350; 1÷600; 100÷1000; 20÷1000 1000 kW Các động điện chiều thường sử dụng điện áp 220 440 V công suất từ 0,3÷329 kW b) Thiết bị tạo nhiệt 19 Thiết bị tạo nhiệt chủ yếu lò điện cấu chuyển đổi điện thành nhiệt thường làm việc theo nguyên lý: điện trở, cảm ứng, hồ quang nguyên lý hổn hợp Các lò nhiệt điện trở thường cung cấp mạng điện 380/220V tần số công nghiệp 50Hz Tồn loại lò điện pha ba pha công suất từ vài chục đến hàng ngàn kW Hệ số công suất thiết bị cao (sấp sỉ 1, lò gián tiếp 0,7 ÷ 0,9 lò trực tiếp) Các lò điện cảm ứng chế tạo có lõi thép Loại lò cảm ứng có lõi thép làm việc với tần số công nghiệp , điện áp 380/220 V cao hơn, phụ thuộc vào công suất Chúng thiết bị một, hai ba pha công suất đến 2000 kVA Hệ số công suất loại thiết bị dao động phạm vi rộng: cosϕ = 0,2 ÷ 0,8 Các lò điện cảm ứng không lõi thép chế tạo để làm việc với tần số công nghiệp với tần số cao từ 500 Hz đến 40 Mz Các thiết bị cung cấp mạng điện xoay chiều tần số công nghiệp Hệ số công suất thiết bị tương đối thấp (0,06 ÷ 0,25) Các lò điện hồ quang, theo nguyên lý đốt nóng phân thành thiết bị đốt nóng trực tiếp, gián tiếp hỗn hợp Ở lò hồ quang đốt nóng trực tiếp, kim loại làm chảy nhiệt tao điện cực với kim loại xử lý Loại lò cung cấp mạng điện xoay chiều 6÷ 110 kV qua máy hạ áp Hệ số công suất có giá trị khoảng 0,8 ÷ 0,6 Ở loại lò hồ quang đốt nóng gián tiếp, kim loại làm chảy nhiệt sinh điện cực thiết bị Công suất loại lò không lớn Lò cung cấp mạng điện tần số công nghiệp qua máy biến áp đặc biệt Ở loại lò hổn hợp, kim loại làm nóng nhiệt sinh dòng điện qua chất liệu hồ quang Lò hổn hợp cung cấp mạng điện xoay chiều tần số công nghiệp qua máy hạ áp Công suất lò cỡ vài tăm kW, hệ số công suất 0,85 ÷ 0,92 Thiết bị hàn điện làm việc với dòng điện xoay chiều dòng chiều Thiết bị hàn điện xoay chiều cung cấp máy biến áp 380/220 V cao Công suất máy biến áp hàn dao động từ vài chục đến vài trăm kVA Hệ số công suất thiết bị tương đối thấp (0,3 ÷ 0,35 máy hàn hồ quang 0,4 ÷ 0,7 máy hàn điểm) Các thiết bị hàn điện chiều cung cấp cấu chỉnh lưu biến đổi dòng điện xoay chiều thành dòng chiều Hệ số công suất thiết bị chế độ làm việc khoảng 0,7 ÷ 0,8 chế độ không tải 0,4 Các thiết bị chiếu sáng dùng công nghiệp chủ yếu đèn sợi đốt đèn phóng điện Các loại đèn công nghiệp thiết bị pha công suất 100 ÷ 1000 W với điện áp 127 ÷ 220 V Hệ số công suất đèn sợi đốt đèn phóng điện 0,6 ÷ 0,7, nhiên hầu hết đèn phóng điện mắc kèm theo tụ bù nên hệ số công suất mạng điện chiếu sáng thường đạt đến giá trị 0,9 ÷ 0,96 6.1.1.1 Phân loại thiết bị điện công nghiệp Tất thiết bị điện công nghiệp phân loại theo đặc điểm vận hành – kỹ thuật sau: thiết bị sản xuất; điều khiển sản xuất; chế độ dùng điện; công suất điện áp; loại dòng điện; mức độ tin cậy cung cấp điện v.v a) Theo cấp điện áp tất thiết bị điện phân thành hai loại: thiết bị hạ áp (có U ≤ 1000 V) thiết bị cao áp (U > 1000 V) b) Theo loại dòng điện thiết bị phân thành: 20 - Thiết bị làm việc mạng điện xoay chiều tần số công nghiệp (50 Hz); - Thiết bị làm việc mạng điện tần số cao thấp; - Thiết bị làm việc mạng điện chiều c) Theo chế độ làm việc thiết bị phân thành: - Thiết bị làm việc với chế độ dài hạn: Các thiết bị có phụ tải không thay đổi thay đổi suốt thời gian làm việc động máy bơm, máy quạt v.v - Thiết bị làm việc chế độ ngắn hạn: Các thiết bị làm việc khoảng thời gian ngắn chưa đủ để nhiệt độ tăng lên đến giá trị xác lập, ví dụ máy cắt kim loại, máy trộn v.v - Thiết bị làm việc chế độ ngắn hạn lặp lại: trường hợp thiết bị làm việc theo chế độ luân phiên: đóng, cắt thời gian gian toàn chu trình không vượt 10 phút, ví dụ máy nâng hạ, máy hàn, thang máy v.v d) Theo dạng lượng biến đổi thiết bị công nghiệp phân thành nhóm: động lực, chiếu sáng, tạo nhiệt v.v Câu 15: Hãy trình bày khái quát sơ đồ mạng điện phân phối cho xí nghiệp công nghiệp 6.2.1 Sơ đồ hình tia Trong sơ đồ hình tia trạm biến áp cung cấp đường dây độc lập Sơ đồ hình tia có độ tin cậy cung cấp điện cao, đòi hỏi vốn đầu tư lơn cho thiết bị phân phối cao áp, đường dây trạm phân phối 6.2.2 Sơ đồ hình tia với nguồn dự phòng từ đường cáp qua Sơ đồ hình tia dự phòng đường dây cáp qua thường áp dụng phụ tải loại hai Tiết diện dây cáp chọn ứng với công suất lớn số trạm biến áp phân xưởng Khi có cố điện trạm biến áp, người vận hành đóng cầu dao dự phòng nối với đường cáp (đường chấm chấm sơ đồ hình 6.2 ) Sơ đồ thường áp dụng phụ tải loại I, yêu cầu độ tin cậy cung cấp điện cao 6.2.3 Sơ đồ đường trục phân nhánh Khác với sơ đồ hình tia, sơ đồ đường trục phân nhánh cung cấp điện cho trạm biến áp phân xưởng nhánh rẽ Điện truyền tải theo đường trục lấy từ trạm biến áp trung gian phân phối cho trạm biến áp Như sơ đồ cho phép tiết kiệm thiết bị đường dây phân phối, nhiên độ tin cậy cung cấp điện bị giảm Để nâng cao độ tin cậy cung cấp điện người ta bố trí dự phòng từ phía hạ áp trạm biến áp cung cấp điện đường trục khác 6.2.4 Sơ đồ cung cấp điện đường trục đơn với đường trục dự phòng chung sơ đồ cung cấp điện đường trục đơn với đường trục dự phòng chung Ở chế độ bình thường nhóm máy biến áp phân xưởng cung cấp từ đường trục làm việc, có cố xẩy đường trục, đoạn dây cố bị cắt cung cấp điện cho phụ tải thực đường trục dự phòng Nhược điểm sơ đồ đường dây dự phòng không sử dụng cho việc truyền tải điện chế độ bình thường, gây lãng phí 6.2.5 Sơ đồ cung cấp điện đường trục mạch vòng 21 Sơ đồ mạch vòng thường áp dụng cung cấp điện cho hộ phụ tải loại Các máy biến áp phân xưởng cung cấp điện đường trục khép kin Mỗi đầu đường trục cấp điện từ phân đoạn độc lập Trong thực tế thường sơ đồ mạch vòng làm việc theo chế độ vận hành hở, tức máy cắt liên lạc trạng thái mở đóng có cố đường trục Câu 16: Hãy trình bày khái niêm độ tin cậy hệ thống điện công nghiệp Hỏng hóc kiện phá vỡ khả làm việc bình thường thiết bị Trong trình làm việc, nhiều nguyên nhân khác nhau, thiết bị không đảm bảo chức mà chúng đảm nhận dẫn đến ngừng làm việc, chí dẫn đến đào thải Sự cố hỏng hóc ngẫu nhiên thiết bị, gây gián đoạn cung cấp điện cho hộ tiêu thụ Sự cố gây ảnh hưởng đến phận nhỏ hệ thống điện gọi cố cục bộ, cố gây ảnh hưởng trầm trọng đến nhiều phần tử hệ thống điện gọi cố hệ thống Thời gian làm việc an toàn thiết bị đại lượng ngẫu nhiên (T), đặc trưng cho khoảng thời gian từ thiết bị làm việc đến xuất cố Độ tin cậy cung cấp điện khả hệ thống đảm bảo cung cấp điện liên tục chất lượng cho hộ dùng điện tác động nhân tố khác Để đánh giá độ tin cậy người ta dựa tiêu sau: Xác suất làm việc tin cậy xác suất không tin cậy Cường độ cố Thời gian làm việc an toàn trung bình thời gian phục hồi trung bình tf Trong trình vận hành thiết bị trải qua hai trạng thái (hình 6.20): Trạng thái làm việc bình thường (tlv) trạng thái cố (tsc) Thời gian làm việc bình thường thiết bị hai lần cố gọi thời gian làm việc an toàn * Thời gian làm việc an toàn trung bình kỳ vọng toán hay giá trị trung bình thời gian làm việc tin cậy thiết bị * Thời gian phục hồi trung bình kỳ vọng toán thời gian chi phí để tìm sửa chữa thiết bị hư hỏng Hệ số dừng hệ số sẵn sàng * Hệ sô dừng gọi hệ số không sẵn sàng xác suất phần tử ngừng làm việc khoảng thời gian khảo sát * Hệ số sẵn sàng xác suất phần tử trạng thái sẵn sàng làm việc, tức xác suất làm việc an toàn Hàm tin cậy hệ thống Gọi R(t) hàm tin cậy hệ thống, tức xác suất khoảng thời gian t hệ thống làm việc an toàn với điều kiện thời điểm ban đầu t = phần tử trạng thái sẵn sàng Tức hàm tin cậy phải có điều kiện: thời gian t = hệ thống phải trạng thái sẵn sàng với ks thời điểm t > có xác suất tin cậy p(t) Ta biểu thị kiện sau: R(t) = kS p(t) = kS.e-λt ; (6.21) Câu 17: Hãy trình bày phương pháp đánh giá thiệt hại ngừng cung cấp điện 22 thiệt hại điện gồm thành phần: Thiệt hại sản xuất bị đình trệ, không sử dụng tài sản có, thiệt hại phụ sản phẩm bị hư hỏng thiệt hại hệ thống mạng điện không sử dụng 1) Thiệt hại bị ứ đọng vốn đầu tư cố định xác định theo biểu thức: χZ Y1 = t t f χ f ; (6.22) 8760 Z - Chi phí quy đổi xí nghiệp sản xuất; tf1 - Thời gian điện; χt- Hệ số trùng hợp, tính đến phân bố không thời gian điện ứng với quy trình công nghệ sản xuất Đối với xí nghiệp sản xuất ba ca χt = 1, hai ca χt = 0,667 χf - Hệ số tính đến phân bố không cố theo thời gian 2) Thiệt hại kinh tế sản phẩm không sản xuất điện: Lượng tổn thất bao gồm giá trị sản phẩm không sản xuất thời gian điện mà phải trả lương công nhân chi phí thiệt hại thiết bị máy móc bị hỏng hóc điện Y2 = ( g0.N0.ttb - C).n χt + α n.Z1 đồng/năm ; (6.23) Trong đó: g0 - Giá thành sản phẩm N0 - Số sản phẩm sản xuất đơn vị thời gian T - Thời gian điện năm (giờ) C - Chi phí nguyên vật liệu cho lượng sản phẩm sản xuất tương ứng với thời gian điện Z1 - Chi phí qui đổi thiết bị hỏng hóc xẩy điện ttb - Thời gian trung bình tính lần cố n - Số lần điện năm α - Hệ số tính tới thay đổi hỏng hóc thiết bị máy móc lần điện (0< α ≤ ) Như hệ số n χt có ảnh hưởng lớn đến mức độ thiệt hại điện Nếu số lần điện n nhiều thiệt hại lớn Bên cạnh hệ số χt ảnh hưởng lớn đến mức độ thiệt hại, chẳng hạn xí nghiệp sản xuất ba ca (χt =1) nghĩa điện vào thời gian dẫn đến thiệt hại 3) Thiệt hại chất lượng sản phẩm bị giảm thiệt hại chất lượng sản xuất không đảm bảo phải sử dụng nhân lực hỗ trợ điện Thiệt hại lượng sản phẩm phế phẩm điện chi phí cho sử dụng nhân lực để sản xuất thời gian điện Lượng thiệt hại tính năm xác định theo công thức: Y3 = N0.(g0 – gph).n.tthiết bị, đ/năm; (6.24) Trong đó: N0 - Số sản phẩm sản xuất đơn vị thời gian ; gph - Giá thành phế phẩm; n - Số lần điện năm 4) Thiệt hại hệ thống 23 Khi điện số thụ điện bị ngừng cung cấp nên hệ thống có tượng thừa công suất Các thiết bị không sử dụng hết khả làm giảm hiệu suất chung gây thiệt hại định cho kinh tế quốc dân Suất thiệt hại hệ thống xác định: Z ht Y4 = Ath; (6.25) TM Ptt Trong đó: Zht - Chi phí quy đổi hệ thống điện; TM - Thời gian sử dụng cực đại; Ptt - Công suất tính toán hệ thống điện; Ath - Điện thiếu hụt điện Tổng thiệt hại điện: YΣ =Y1+Y2+Y3+Y4; Câu 18: Cho biết ảnh hưởng hệ số công suất tham số kinh tê kĩ thuật mạng điên Mức độ tiêu thụ công suất phản kháng đánh giá hệ số công suất, xác định tỷ số công suất tác dụng (P) công suất biểu kiến (S): cosϕ=P/S cos ϕ = P P = ; S 3UI (6.52) Để thuận tiện cho việc phân tích tính toán, người ta thường dùng khái niệm hệ số công suất phản kháng (tgϕ) thay cho hệ số công suất (cosϕ), tỷ lệ công suất phản kháng công suất tác dụng: tgϕ = Q/P Tuy nhiên hệ số tgϕ áp dụng bước tính trung gian, kết cuối lại trả hệ số cosϕ tương ứng Khi cosϕ thiết bị điện lớn, tức mức độ tiêu thụ công suất phản kháng bé, làm cho mức độ yêu cầu Q từ lưới ít, góp phần cải tiện chế độ làm việc lưới Hệ số cosϕ hộ tiêu thụ lại phụ thuộc vào chế độ làm việc phụ tải điện Khi hệ số cos ϕ thấp dẫn đến tăng công suất phản kháng, truyền tải công suất phản kháng mạng điện làm giảm sút tiêu kinh tế – kỹ thuật mạng điện như: a) Làm tăng tổn thất công suất tăng đốt nóng dây dẫn b) Tăng tiết diện dây dẫn c) Làm hạn chế khả truyền tải công suất tác dụng d) Không sử dụng hết khả động sơ cấp e) Giảm chất lượng điện f) Tăng giá thành điện Câu 19: Trình bày phương pháp xác định dung lượng bù công suất phản kháng đánh giá hiệu bù công suất phản kháng 6.6.4.4 Xác định công suất thiết bị bù Công suất thiết bị bù cần thiết để nâng hệ số công suất từ cosϕ1 lên cosϕ2 xác định theo biểu thức: Qb = P(tgϕ1 - tgϕ2) = P.kq, kVAr ; (6.58) Với P công suất tác dụng phụ tải, kW Giá trị hệ số kq tính sẵn cho phụ lục 24 Khi biết tổng công suất bù toàn xí nghiệp phân bố tối ưu công suất bù phân xưởng Giả sử dung lượng bù tối ưu điểm nút A (hình 6.26) xác định, cần phải đặt cấu bù nhánh khác toán lại tiếp tục giải với hàm mục tiêu cực tiểu hóa giá trị hao tổn công suất ∆P ∆P = Σ(Qi − Qbi ) Ri → ; U2 (6.59) Trong đó: Qi, Qbi - phụ tải phản kháng công suất cần bù điểm i, kVAr; Ri – điện trở tác dụng nhánh thứ i, Ω; U – điện áp mạng, kV Q = ∑Qi ; Qb = ∑Qbi Lấy đạo hàm: ∂∆P =0; ∂Qbi Giải hệ phương trình theo Qbi ta giá trị bù tối ưu: R Qbi = Qi − (Q − Qb ) td ; (6.60) Ri Rtd - Điện trở tương đương mạng điện song song: 6.6.4.5 Đánh giá hiệu bù công suất phản kháng Hiệu bù công suất phản kháng đánh giá sở so sánh lượng điện tiết kiệm việc lắp đặt thiết bị bù Thành phần tổn thất công suất tác dụng dòng điện phản kháng gây ra: - Trước bù: - Sau bù: Q ∆P1 = ( ) R.10−3 , kW ; U Q − Qb ∆P2 = ( ) R.10 −3 ; U (6.62) (6.63) Lượng công suất tiết kiệm bù là: δP = ∆P1 − ∆P2 = QQb R Q (2 − b ) U Q (6.64) Giá trị công suất tiết kiệm đơn vị công suất bù: Q δP QR k dl = = (2 − b ) , kW/kVAr; Qb U Q (6.65) Q Qb ≤ nên ta viết: (1 ÷ 2)QR k dl = ; U2 Từ biểu thức ta nhận thấy hiệu bù cao khi: - Phụ tải phản kháng mạng điện lớn, (Q lớn); - Vị trí cấu bù cách xa nguồn, ( R lớn); - Điện áp mạng điện thấp (6.66) 25 Những nhận xét cho phép ta lựa chọn vị trí đặt bù hợp lý hiệu nhất, nhiên để xác định vị trí dung lượng bù tối ưu cần tiến hành giải toán kinh tế – kỹ thuật 1 =∑ ; Rtd Ri (6.61 Câu 20: Hãy trình bày phương pháp xác định hệ số mang tải tối ưu máy biến áp Chi phí quy đổi trạm biến áp xác định theo biểu thức: Z B = pbVB + (∆P0t + ∆Pk S2 τ )c∆ ; S nB (7.11) Trong đó: pB – hệ số khấu hao sử dụng hiệu vốn đầu tư trạm biến áp; VB – vốn đầu tư trạm biến áp, đồng; ∆Pk; ∆P0 – tổn thất ngắn mạch tổn thất không tải máy biến áp, kW; S – phụ tải máy biến áp, kVA; SnB – công suất định mức máy biến áp, kVA; t τ – thời gian vận hành thời gian tổn thất cực đại máy biến áp, h Suất chi phí đơn vị công suất: Z pV ∆P t.c ∆P τ c S cB = B = b B + ∆ + k ∆ ( ) (7.12) S S S S SnB Theo điều kiện cực tiểu suất chi phí, lấy đạo hàm (7.12), ∂cB / ∂S = giải phương trình tìm ta xác định công suất tối ưu (công suất kinh tế) máy biến áp theo biểu thức: S kt = S nB pbVB + ∆P0t.c∆ ∆Pkτ c∆ (7.13) Khi hệ số mang tải tối ưu máy biến áp là: S kmt kt = kt 100% (7.14) S nB Có thể dễ dàng nhận thấy chi phí quy dẫn trạm biến áp gồm ba thành phần: chi phí cho vốn đầu tư, tổn thất cuộn dây tổn thất lõi thép Các kết khảo sát tính toán trạm biến áp 110 kV công suất 40 MVA cho thấy ứng với phụ tải tối ưu (Skt=67,5 MVA) thành phần cho phí vốn đầu tư chiếm khoảng 46%, chi phí tổn thất cuộn dây – 44% chi phí tổn thất lõi thép – 10% (hình 7.7) Các kết tính toán cho thấy phụ tải tối ưu máy biến áp đạt tổn thất không tải tổn thất ngắn mạch, tức ∆P0 = ∆Pk Câu 21: Hãy trình bày phương pháp thiết kế chiếu sáng đường phố Quá trình thiết kế chiếu sáng đường phố thực theo trình tự tính toán sơ sau: Chọn sơ đồ bố trí thiết bị chiếu sáng; Chọn nguồn sáng (loại đèn) loại thiết bị chiếu sáng; Xác định chiều cao treo đèn; 26 Xác định khoảng cách thiết bị chiếu sáng; Xác định độ chói; Tính toán kinh tế-kỹ thuật so sánh phương án 1) Sơ đồ bố trí thiết bị chiếu sáng Kiểu bố trí thiết bị chiếu sáng có ảnh hưởng trực tiếp đến tiêu chất lượng chiếu sáng Việc chọn sơ đồ bố trí thiết bị chiếu sáng cho phép đảm bảo tính kinh tế-kỹ thuật hệ thống chiếu sáng Việc chiếu sáng đường phố thực với thiết bị chiếu sáng phân bố theo chiều dài Phụ thuộc vào chiều rộng, địa hình yêu cầu độ rọi xây dựng sơ đồ bố trí đèn theo một, hai dãy, kiểu trục sơ đồ so le (hình 7.10) 2) Chọn đèn chụp Chọn đèn chụp đèn phải kết hợp đồng Đầu tiên sơ chọn loại chụp đèn phù hợp với điều kiện cụ thể nơi thiết kế, sau sở chụp chọn tiến hành tính toán chọn loại đèn tương ứng 3) Khoảng cách đèn Khoảng cách đèn phụ thuộc vào độ cao treo đèn số phát xạ đèn Khoảng cách đèn phải đảm bảo độ đồng dọc Để đảm bảo điều đó, tỷ lệ khoảng cách chiều cao treo đèn l/h phải phù hợp 7.4.3 Tính toán dây dẫn mạng điện chiếu sáng Tiết diện dây dẫn chiếu sáng trời xác định theo tổn thất điện áp cho phép, độ lệch điện áp thiết bị chiếu sáng xa không vượt ∆Ucp = 5% so với giá trị định mức Hệ số nhu cầu nóm thiết bị chiếu sáng Tính toán mạng điện chiếu sáng thực theo bước sau: a) Xác định tiết diện dây dẫn F= M qd C.∆U cp , mm b) Kiểm tra dây dẫn chọn M - Dây dẫn chọn kiểm tra theo điều kiện hao tổn điện áp: ∆U tt = C.F % c - Tiết diện dây dẫn phải thỏa mãn điều kiện đốt nóng Fmin = I k(3) t k Ct Câu 22: Hãy cho biết đặc điểm yêu cầu thiết kế cung cấp điện hầm mỏ Với điều kiện làm việc khắc nghiệt, buộc hệ thống cung cấp điện hầm mỏ phải thiết kế xây dựng phù hợp Cũng hệ thống cung cấp điện nào, hệ thống cung cấp điện cho tầng lò cần thỏa mãn yêu cầu sau: Chất lượng điện cao nhất, tức giá trị điện áp tần số đầu vào hộ dùng điện nằm giới hạn cho phép; Cung cấp điện liên tục (độ tin cậy cung cấp điện cao); Kinh tế an toàn; Tổn thất mạng điện thấp Ngoài yêu cầu trên, đặc điểm khác biệt, mạng điện hầm mỏ đòi hỏi số yêu cầu khác là: 27 Tính động linh hoạt cho thiết bị điện di động (máy đào, tổ hợp khai thác, máy san, thiết bị bốc dỡ, tời, băng tải v.v.); Sử dụng thiết bị chế tạo đặc biệt chống cháy nổ, ẩm ướt v.v.; Kích thước tối thiểu không gian chật hẹp hầm lò; Độ bền học cao, có khả chống rung cao Hệ thống cung cấp điện cần phải lập kế hoạch để đảm bảo phát triển sản xuất mà không cần đến trình cải tạo hệ thống điện trình vận hành giai đoạn tính toán Thêm vào tham số hệ thống cần phải giám sát điều chỉnh để đảm bảo hiệu kinh tế cao Hệ thống cung cấp điện hầm mỏ phải trang bị phương tiện bảo vệ tác động nhanh, đảm bảo an toàn tối đa làm việc tin cậy phần tử hệ thống Các sơ đồ cung cấp điện phải xây dựng đảm bảo yêu cầu cung cấp điện cho loại phụ tải thích hợp Dưới góc độ tin cậy cung cấp điện phụ tải điện hầm mỏ phân thành ba loại: Loại I bao gồm: buồng nâng hạ (thang máy, máy quạt tất hệ thống thông thoáng, máy bơm cấu phòng cứu hỏa, thiết bị hệ thống khử khí, thiết bị nồi v.v Phụ tải loại I phép điện không thời gian tự động đóng nguồn dự phòng Loại II bao gồm: xe kíp nâng hạ, máy hút chân không, tổ hợp công nghệ, thiết bị xí nghiệp tuyển khoáng, thiết bị điểm dân cư v.v Phụ tải loại II phép điện không thời gian đóng nguồn dự phòng tay Loại III gồm: phương tiện giao thông, phân xưởng khí, nhà kho, chiếu sáng nhà v.v Câu 23: Hãy trình bày sơ đồ cung cấp điện hầm mỏ Trong thực tế có hai loại sơ đồ áp dụng rộng rãi sơ đồ hình tia sơ đồ đường trục sơ đồ hỗn hợp (kết hợp hai dạng sơ đồ trên) Ở sơ đồ hình tia, điện đưa đến hộ tiêu thụ theo đường dây độc lập Sơ đồ thường áp dụng có hiệu cần cung cấp điện cho cụm phụ tải tập trung Dạng sơ đồ cho phép vận hành thuận tiện, trang bị cấu bảo vệ đơn giản Hệ thống đường trục áp dụng để cung cấp cho số điểm tải qua hai đường dây song song với hai nguồn cung cấp Sơ đồ cho phép sử dụng có hiệu theo nguyên lý phân trạm biến áp Sơ đồ hổn hợp áp dụng xí nghiệp lớn, nơi có điểm tải khác số lượng hộ dùng điện công suất tiêu thụ với yêu cầu độ tin cậy khác Sơ đồ cung cấp điện dẫn sâu áp dụng rộng rãi xí nghiệp mỏ Sơ đồ cho phép tiếp cận điện áp cao đến điểm tải với số cấp điện áp tối thiểu Phụ thuộc vào độ sâu tầng khai thác khả lắp đặt đường dây không đường cáp phân biệt hai phương pháp cung cấp điện cho thiết bị từ trạm biến áp là: Nếu tầng lò sâu (300÷ 350) tuyến dây bề mặt xây dựng đường dây cáp dọc theo tầng khai thác; 28 Nếu tầng lò không sâu (dưới 300m) có diện tuyến dây bề mặt, dùng cáp đặt dọc theo giếng khoan Câu 24: Hãy trình bày chế độ mở máy đông ảnh hưởng tuổi thọ thiết bị Ở chế độ mở máy động công suất suất lớn, cường độ dòng điện mạng đạt đến giá trị cao, điều dẫn đến giá trị điện áp giảm, làm ảnh hưởng xấu đến chế độ mở máy động làm việc mạng Giá trị lớn dòng mở máy dẫn đến nhiệt, làm tăng trình hao mòn cách điện giảm tuổi thọ thiết bị Tuổi thọ trung bình cách điện N phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường xung quanh hệ số mang tải biểu thị dạng biểu thức sau: N = Ce-bθ (8.11) Trong đó: C b hàng số, xác định sở số liệu thống kê Độ lão hóa cách điện ứng với nhiệt độ định xác định theo biểu thức: M = bθ e C (8.12) ứng với nhiệt độ thay đổi theo thời gian: t M= bθ e dt C ∫0 Trong thực tế người quan tâm đến giá trị lão hóa tương đối M, mà đại lượng lão hóa tổng hợp Z=M.C Sự lão hóa phụ thuộc vào nhiều nhân tố như: số thời gian đốt nóng, mang tải thiết bị, nhiệt độ môi trường xung quanh Một cách gần xác định độ lão hóa cách điện cuộn dây động theo biểu thức: T e bθn Z= [4e b∆θ n ( k qt2 − 1)t qt b∆θ n ( kqt2 −1) tqt 2T +e b∆θ n ( k qt2 −1) tqt T (1 + t qt T )−5− t qt T ] (8.13) Trong đó: T – số thời gian đốt nóng cuộn dây động cơ, s; θn - nhiệt độ đốt nóng cuộn dây động ứng với phụ tải định mức, 0C; ∆θn – chênh lệch nhiệt độ cuộn dây vói nhiệt độ trung bình môi trường chệ độ tải định mức, 0C; kqt – hệ số tải; tqt – thời gian tải, s Có thể coi chế độ mang tải định mức với nhiệt độ môi trường xung quanh 35 0C, nhiệt độ cuộn dây θn = 950C Hằng số thời gian đốt nóng cuộn dây stator Ts rotor Tr tương ứng là: Ts = Tr = Ts ; 150∆θ n ; jn2 (8.14) (8.15) 29 Trong đó: jn – mật độ dòng điện cuộn dây stator chế độ mang tải định mức, A/mm2 Cuộn dây rotor có số thời gian đốt nóng nhỏ so với cuộn dây stator, nên tải nhiệt độ tăng cao hơn, dễ bị gây hại Tần suất mở máy tăng giảm tuổi thọ cách điện động Số lần mở máy thiết bị hầm mỏ phụ thuộc vào trình công nghệ khai thác, sơ đồ vận chuyển, sơ đồ mạng điện, cường độ cố phần tử, công suất thiết bị, chất lượng điện v.v Việc áp dụng biện pháp hạn chế tối thiểu số lầm mở máy không cho phép nâng cao tuổi thọ thiết bị mà tiết kiệm điện đáng kể 30