RealTEQ Club.

1. TS. ĐÀO QUANG THẠCH (Chủ bién)
TS. PHẠM VÀN HÒA
TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN
VÀ TRẠM BIẾN ÁP
■
NHÀ XUẤT BẢN KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT

2. TS. ĐÀO QUANG THẠCH (Chủ biên)
TS. PHẠM VÁN HÒA
PHẦN ĐIỆN
TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIÊN ÁP
(In lần thứ 2 có sửa chữa, bổ sung)
NHÀ XUẤT BẢN KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT
HÀ NỘI

3. Lời nói đầu
Cùng với sự tâng trưởng của nền kinh tế quốc dân, hệ thống diện (HTĐ) Việt Nam
không ngừng phát triền, luôn di trước một bước nhàm phục vụ dắc lực cho sự nghiệp
công nghiệp hóa, hiện dại hóa dát nước. Nhd máy diện vd trạm biến áp là các khâu
chủ yếu trong HTĐ. Nếu nhà máy diện làm nhiệm vụ sàn xuất diện năng, thi các trạm
biến áp làm nhiệm vụ biến dổi diện áp, phục vụ cho việc truyền tải, phân phối năng
lượng diện. Trong những năm g'ân đây, nhiều nhà máy diện và trạm biến áp lớn đã
và dang dược xây dựng, tương lai sẽ xuát hiện nhiêu công trinh lớn hon vói những thiết
bị thế hệ mói và dõi hỏi đ'âu tư rát lán. Việc giải quyết dũng dắn những ván d'ê v'ề
kinh tế - kỹ thuật trong quy hoạch, thiết kế, xây dụng và vận hành các nhà máy diện
và trạm biến áp sẽ mang lại hiệu quả dáng kề dối với nền kinh tế quốc dân nói chung
vd dối với ngành diện nói riêng. Muốn tim dược lời giải tối ưu của những vấn đề dã
nêu, cần có những hiểu biết sâu rộng về các lỉnh vực liên quan tới các khâu trong HTĐ.
Để phân nào dáp ứng các yêu câu về học tập, nghiên cứu, tính toán thiết kế, xây dụng,
vận hành phản diện trong các nhà máy diện và trạm biến áp, xin trân trọng giói thiệu
vói bạn dọc cuốn sách "Phan điện trong nhà máy điện và trạm biên áp", dược biên soạn dựa
trên kinh nghiệm giảng dạy, nghiên cứu trong nhièu năm và những tài liệu mói nhất
có dược.
Cuốn sách nay dược biên soạn thành 10 chương với các nội dung chính sau :
Trong các chương 1, 2 và 3 trinh bày những vấn d'ẻ chung v'ê nhà máy diện và trạm
biến áp cũng như tác dộng cơ, nhiệt của dòng diện dối với các khí cụ diện và dây dẫn.
Phân khí cụ diện cao áp và dây dẫn dược giói thiệu trong các chương 4 và 5. Chương
6 d'ê cập đến vấn dê về khả năng tải của máy biến áp, cách tính toán chọn số lượng và
dung lượng máy biến áp trong HTD. Nguyên tắc thành lập các so dồ của trạm dóng cắt
và tự dùng trong nhà máy diện và trạm biến áp dược trinh bày trong chương 7.
Chương 8 giới thiệu các nguyên tác bố trí thiết bị và khí cụ diện trong các trạm
phân phối diện thường gặp hiện nay. Hai chương cuối cùng (9 và 10) giới thiệu về các
loại nguồn diện thao tác, các nguyên tắc thành lập sơ dò điều khiển, tín hiệu, kiềm tra
trong nhà máy diện và trạm biến áp.
Cuốn sách "Phần điện trong nhà máy diện và trạm biến áp" duac biên soạn nhằm phục
vụ cho sinh viên dại học, cao dằng, trung học thuộc chuyên ngành "Hệ thống diện" củng
như các cán bộ thiết kế, xây dựng, vận hành trong lỉnh vực nhà mảy diện và trạm biến
áp. Cuốn sách nay cũng có thể làm tài liệu tham khảo bổ ích dối vói các cán bộ, sinh
viên thuộc các ngành kinh tế năng lượng, quàn trị doanh nghiệp, tự dộng hóa và diện
khí hóa xí nghiệp, do lường và tự dộng công nghiệp, thiết bị diện, nhiệt diện, diện khí
hóa nông nghiệp...
3

4. Trong quả trình biên soạn, tác giả dã cổ gắng giói thiệu các thiết bị thế hệ
mói, song do còn nhiêu hạn chế về tài liệu và thòi gian nên có thể chưa dảp ứng
dược nhiều yêu câu của bạn dọc. Rất mong nhận dược những góp ý và nhận xét
của bạn dọc dề lăn tái bản sau cuốn sách dược hoan thiện han.
Địa chỉ liên hệ : "Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật" - 70 Tran Hưng Đạo -
Hà Nội hoặc bộ môn "Hệ thống diện" trường Dại học Bách khoa Hà Nội - Số 1 -
Đại Cò Việt - Hà Nội.
Tác giả
4

5. Chương 1
KHÁI NIỆM VỀ NHÀ MÁY ĐIỆN
VÀ HỆ THỐNG ĐIỆN
1.1. so LƯỢC VỀ Sự PHÁT TRIỂN CỦA NGÀNH ĐIỆN Lực VIỆT NAM
Điện lực là một trong những ngành kinh tế then chốt của nển kinh tế. Do xác định
được vị trí và tầm quan trọng của ngành công nghiệp điện lực trong nến kinh tế quốc
dân, từ nhiều năm nay, mặc dù có những khó khăn vể nhiều mặt, Đảng và Nhà nước
ta đã dành sự quan tâm lớn cho việc đẩu tư, phát triển nguồn điện năng từ trung ương
đến các địa phương. Đặc biệt, hơn một thập kỷ qua, ngành điện lực được coi là hướng
ưu tiên phát triển hàng đầu. Bởi lẽ nó là động lực của sự vận hành toàn bộ nển kinh
tế và đáp ứng nhu cầu vể dân sinh ngày càng cao của mọi tầng lớp nhân dân. Trong
sự nghiệp "công nghiệp hóa, hiện đại hóa" đất nước, vai trò của ngành điện lực lại được
nhân lên gấp bội.
Điểu đáng mừng là sau những thập niên thiếu điện triển miên thì những năm gần
đây, bằng sự nỗ lực của chính mình, về cơ bản chúng ta đã không những có thể cung
cấp đủ điện để đáp ứng nhu cẩu trong nước, mà còn có điện xuất khẩu sang các nước
láng giềng. Nhiều công trình thế kỷ thuộc ngành điện đã và sẽ được thực hiện. Đê’ thấy
được những bước tiến quan trọng của ngành điện lực, xin được điểm qua các giai đoạn
của ngành trong những thập kỷ qua và tương lai của nó trong những thập niên tới của
thế kỷ 21.
Ngành điện lực Việt Nam được thành lập từ 15/8/1954 với cơ sở ban đấu là các
công trình điện nhỏ do Pháp để lại. Co' các nhà máy điện công suất nhỏ như Yên Phụ,
Cửa Cấm, Thượng Lý, Cọc Năm... truyền tải điện bằng các đường dây điện áp không
quá 35 kV ; đáp ứng nhu cầu hạn chế cho các khu vực xung quanh, chủ yếu là các
công sở, các xí nghiệp nhỏ và sinh hoạt. Tổng công suất nguồn chỉ khoảng 100 MW với
sản lượng điện hàng năm là 180 triệu kWh.
Đầu năm 1954, nhất là sau khi đất nước thống nhất, vối tiểm năng lớn vể các
nguồn nâng lượng tự nhiên : nhiễu sông dài và địa hình dốc, có thê’ xây dựng nhiểu
nhà máy thủy điện lớn ; các mỏ than, dầu, khí với trữ lượng lớn thuận tiện cho việc
phát triển các nhà máy nhiệt điện. Ngành điện lực Việt Nam đã tiến những bước vững
chắc cùng với sự đi lên của nền kinh tế đất nước. Cố thê’ chia quá trình phát triển đã
qua của ngành điện lực Việt Nam thành các giai đoạn sau :
5

6. 1. Giai doạn 1954 -1975 : Đất nước bị chia cát thành hai miền Nam, Bắc. ỏ miển
Bắc, Cục Điện lực được thành lập, là tiền thân của Tổng Công ty Điện lực Việt Nam
ngày nay (EVN). Nhiệm vụ ban đầu là huy động nhanh chóng các nguồn điện để phát
triển kinh tế. Các nhà máy điện cũ được đại tu, cải tiến, đổng thời xây dựng thêm nhiều
nhà máy điện với công suất nhỏ và trung bình như Việt Trì, Thái Nguyên, Hà Bắc,
Uông Bí, Thác Bà, Ninh Bình... Song song với việc xây dựng các nhà máy điện mới, các
lưới điện cũng không ngừng được mở rộng, nhiều đường dây 110 kV xuất hiện với chiểu
dài hàng trăm kilômet. Tính đến cuối năm 1975, công suất của các nhà máy điện miền
Bắc đã đạt đến trên 450 MW, tổng sản lượng hàng năm đạt khoảng 1.264 triệu kWh
(1975).
2. Giai doạn 1975 - 1995 : Năm 1975 đất nước hoàn toàn thống nhất. Cả nước tập
trung tái thiết đất nước và phát triển kinh tế. Chính phủ đã đầu tư rất lớn vào việc
xây dựng, phát triển hệ thống điện cả nước. Nhiểu nhà máy điện công suất lớn, hiện
đại được xây dựng và đưa vào hoạt động như Phả Lại, Hòa Bình, Trị An, Phú Mỹ, Thác
Mơ..., cùng mạng lưới điện 110 ; 220 kV phát triển rộng khắp đất nước. Ngày 29/5/1994,
đường dây 500 kV Bắc - Nam được hoàn thành, hợp nhất hệ thống điện ba miển, vận
hành dưới sự điểu khiển thóng nhất của Trung tâm điều độ hệ thống Điện quốc gia.
Đường dây 500 kV có ý nghĩa quan trọng trong việc cân bằngnăng lượng cả nước, tận
dụng được các nguổn năng lượng dổi dào, rẻ tiền của cả ba miền.
3. Giai doạn 1995 đến nay : Ngày 27/01/1995, Tổng công ty Điện lực Việt Nam
chính thức được thành lập, thống nhất quản lý và huy động các nguồn năng lượng của
hệ thống điện quốc gia, phát triển ngành điện lực, phục vụ cho sự nghiệp công nghiệp
hóa, hiện đại hóa đất nước. Nếu như năm 1995 sản lượng điện nước ta chỉ đạt 14 tỷ
kWh thì đến năm 2000 sản lượng điện đã đạt tới 24 tỷ kWh, trung bình sản lượng điện
hàng năm tăng 13 đến 14% ; lưới điện quốc gia đã vươn tới cả 61 tỉnh thành. Năm
2001, nhiễu tổ máy mới của các nhà máy đang xây dựng được đưa vào hoạt động như hai
tổ máy còn lại của nhà máy thủy điện laly, hai tổ máy của nhà máy điện Phả Lại 2.
Cùng với việc xây dựng thêm các nhà máy điện, lưới điện truyền tải 500 kV ; 220
kV ; 110 kV và lưới phân phối 22 kV, 35 kV cũng không ngừng được mở rộng. Ngoài
đường dây 500 kV dài 1.487 km cùng với các trạm biến áp Hòa Bình, Phú Lâm, trạm
bù Hà Tĩnh, trạm bù trung chuyển Đà Nẵng, còn có 25 trạm biến áp 220 kV với các
đường dây 220 kv có tổng chiểu dài 2.000 km; 132 trạm 110 -66 kV cùng với các đường
dây 110-66 kV có tổng chiều dài 5.200 km.
Điểu đặc biệt đáng chú ý của hệ thống điện nước ta hiện nay là nguồn thủy điện
khá lớn. Nếu hiện nay tổng công suất đặt của các máy phát là 6.000 MW và tổng sản
lượng là 28 tỷ kWh thì thủy điện chiếm 62%, nhiệt điện than 17%, nhiệt điện dấu 15%,
nhiệt điện khí 5% và diezel 1%. Trong khi với đa số các nước trên thế giới, nguồn năng
lượng phát ra của các nhà máy nhiệt điện chiếm khoảng 80%, các nhà máy thủy điện
chỉ chiếm 18 đến 20%.
Dưới đây là một vài con số thống kê về sự phát triển của hệ thống điện lực Việt
Nam (bảng 1.1).
6

7. Bứng 1.1
Nỉm Công suất tống các NMD (MW) Tổng sán luạng (108 kWh)
1954 (miền Bắc) 100 180
1975
(miền Bắc) 451
(miền Nam) 849
1264
1495
1984 1500 3870
1994 4000 9590
1997 4982 19150
1998 5335 21294
1999 (ước tinh) 6000 > 23000
Mặc dù có sự đẩu tư mạnh cho ngành Điện, Việt Nam vẫn là nước có mức tiêu thụ
điện thấp trên thế giới, thấp nhất khu vực Đông Nam Á. Mức tiêu thụ điện bình quân
đầu người ở nước ta hiện nay là 250 kWh/người/năm, trong khi đó tại Mỹ, Nhật Bản,
Thái Lan và Philippin, mức tiêu thụ này lần lượt là 6500 ; 7000 ; 720 ; 500
kWh/người/năm. Mức tiêu thụ điện nhiều và tăng nhanh ở các thành phố lớn và các khu
công nghiệp, ỏ Hà Nội là 320, ở thành phố Hổ Chí Minh là 300, trong khi ở miển
Trung chỉ là 162 kWh/người/năm.
4. Giai đoạn từ nay đến 2010
Theo các số liệu của Viện Năng lượng, nhu cầu vể điện ở nước ta trong những
năm qua tăng ở mức 11 đến 15% và trong giai đoạn 2000 - 2010 sẽ tăng bình quân
11 đến 13%. Người ta dự đoán rằng tổng sản lượng điện của những năm tiếp theo
như sau (bảng 1.2).
Bảng 1.2
Năm 2000 2005 2010
Tổng sản lượng (1ũ9 kWh) 27,5 - 30 47,7 - 53,6 78,4 - 87,3
Để đáp ứng các nhu cấu điện sắp tới, ngành điện lực Việt Nam đã xây dựng các
kế hoạch về phát triển hệ thống điện Việt Nam trong tương lai. Khi đó, chỉ trong 5
năm tới (2001 - 2005) Nhà nước sẽ đẩu tư để xây dựng và mở rộng các công trình về
điện như các nhà máy điện Phú Mỹ, Ô Môn, Quảng Ninh, Ưông Bí, Hải Phòng, Sê San
3 và 4... Nổi bật hơn cả là công trinh xây dựng nhà máy thủy điện Sơn La, một công
trình mang vóc dáng của thê' kỷ. Từ đấu năm 2001, hàng loạt công việc chuẩn bị đã
được triển khai như mở đường, chuẩn bị vốn, giải phóng mặt bằng... Cũng theo kế hoạch
này, sau 8 năm xây dựng tổ máy số 1 của công trình đồ sộ này sẽ được đưa vào hoạt
7

8. động, công suất của nhà máy khi hoàn thành sẽ lớn gấp đôi nhà máy thủy điện Hòa
Bình (3.600 MW). Khi công trình hoàn thành, toàn bộ khu vực này sẽ trở thành một
quần thể du lịch hấp dẫn, một hệ thống giao thông thuận tiện. Một hổ chứa 11 tỷ mét
khối nước đủ sức trị thủy sông Hổng, sông Đà, giải quyết vấn để lũ lụt cho vùng đồng
bàng Bắc Bộ.
Theo các số liệu của Viện Vật lý và Kỹ thuật hạt nhân, dự báo đến năm 2010,
tổng công suất của hệ thống điện nước ta đạt đến 14.000 MW, trong đó gần 8.000
MW là thủy điện, nhiệt điện khoảng 6.000 MW và với sản lượng hàng năm khoảng
68 đến 75 tỷ kWh.
Với tỷ trọng thủy điện lớn như vậy, giá thành điện năng sẽ rẻ và còn có nhiều lợi
ích khác. Song cũng có thể gây nhiêu khó khăn trong vận hành hệ thống do công suất
của thủy điện biến thiên mạnh giữa mùa nước và mùa khô, giữa năm nhiều nước và
năm ít nước. Vào mùa khô, thủy điện chỉ phát được khoảng 30 đến 40% sản lượng, do
đó cần có nguồn dự phòng lớn từ các nguồn nhiệt điện và các nguồn năng lượng khác.
Song việc phát triển nhiệt điện than cũng bị hạn chế bởi chính khả năng của ngành
than và vấn để môi trường. Muốn phát triển tiếp tục nhiệt điện than cần tính đến việc
nhập nhiên liệu. Tuabin khí hỗn hợp có thể là phương án hấp dẫn vì ta có trữ lượng
khí khoảng 100 đến 150 tỷ mét khối. Mặt khác có thể tính đến khả năng trao đổi năng
lượng với các nước trong khu vực khi có sự tận dụng khai thác vể thủy điện của sông
Mê Kông. Song vào những năm tiếp theo nhu cẩu vể năng lượng còn cao hơn nhiễu,
cần nghĩ đến các nguồn phát năng lượng khác như điện nguyên tử chẳng hạn.
1.2. SO LƯỢC VẾ Sự PHÁT TRIEN của ngành nàng lượng thế giói
Để đáp ứng nhu cấu phát triển sản xuất, giao thông vận tải và đời sống, ngành
điện lực trên toàn thế giới không ngừng phát triển, đã đạt được những bước tiến đáng
kể. Nhiều nhà máy điện hiện đại, công suất lớn được xây dựng cùng với các đường dây
siêu cao áp ra đời.
Như đã biết, có nhiều loại nhà máy điện đang hoạt động ở các nước, song chủ yếu
vẫn là các nhà máy nhiệt điện, thủy điện và điện nguyên tử. Vào đầu thập kỷ 90 thế
kỷ trước, công suất đặt của các nhà máy điện và năng lượng sản xuất trên thế giới như
trong bảng 1.3.
Bảng 1.3
Loại
nhà máy điện
Công suất đặt Năng lượng sán xuất
10 6 MW % 10 6 MWh %
Nhiệt điện 1403 70,0 5877 69,2
Thủy điện 463 23,0 1780 20,9
Nguyên từ 141 7,0 843 9,9
8

9. Việc sản xuất và tiêu thụ năng lượng phân bố rất không đểu, khoảng 85% công
suất của các nhà máy điện và năng lượng sản xuất ra tập trung vào 20 nước có nền
công nghiệp phát triển. Ví dụ như ở Mỹ với dân số 219,9 triệu người, công suất đặt cùa
các nhà máy điện là 634 triệu MW với sản lượng hàng năm 2500 triệu MWh ; Nhật
Bản với dân số 115,3 triệu dân có công suất đặt 143 triệu MW và sản lượng 620 triệu
MWh ; các con số tương ứng ở Canada là 25,3 triệu dân, 82 triệu MW và 370 triệu
MWh và ở Pháp là 53,4 triệu dân, 65,8 triệu MW và 277 triệu MWh.
Một số hệ thống điện lớn giữa các quốc gia cũng đã được hình thành, như hệ thống
điện Bắc Mỹ, Đông Âu, Tây Âu, vùng Ban Căng.
Cùng với việc ra đời các hệ thống điện lớn là việc tăng số lượng, khả năng tải của
các đường dây liên lạc giữa các hệ thống và giữa các nút trong hệ thống bằng cách sử
dụng các cấp điện áp siêu cao và các đường dây tải điện một chiều. Với dòng điện xoay
chiểu, phổ biến là điện áp 330 - 500 kV, nhiểu nước đã sử dụng điện áp 750 kV
(Canada, Mỹ, Nhật Bản, Nga, Brasil), một số nước đã và đang xây dựng các đường dây
1000 - 1200 kV (Nga, Mỹ, Nhật Bản, Italia). Với dòng điện một chiểu, phổ biến là điện
áp ± 125 đến ± 500 kV, cá biệt có đường dây ± 750 kV.
Việc ra đời các hệ thống điện lớn cho phép xây dựng các nhà máy điện có công
suất cực lớn, như thủy điện Grende - Kyli của Mỹ có công suất 6.200 MW ; nhà máy
điện nguyên tử Funkusima của Nhật Bản - 4.700 MW và nhà máy nhiệt điện Casima
của Nhật Bản - 4.400 MW; nhà máy điện nguyên tử Leningrade (Nga) - 4.000 MW ;
thủy điện Krasnoiarsk - 6.000 MW.
1.3. QUÁ TRÌNH SẨN XUAT điện năng trong các NHÀ MÁY ĐIỆN
Nhà máy điện (NMĐ) là các cơ sở công nghiệp đặc biệt, làm nhiệm vụ sản xuất
điện và nhiệt năng từ các dạng năng lượng tự nhiên khác nhau, như hóa năng của
nhiên liệu, thủy năng của nước, năng lượng nguyên tử, quang năng của mặt trời và
động năng của gió... Năng lượng phát ra từ các nhà máy điện được truyền tải bởi một
loạt các thiết bị năng lượng khác như các máy biến áp tăng và hạ áp, các đường dây
trên không và cáp, đến các hộ tiêu thụ như các xí nghiệp, các thành phố, các vùng nông
thôn...
Tùy thuộc vào dạng năng lượng tự nhiên được sử dụng, người ta chia các NMĐ
thành nhà máy nhiệt điện (NĐ), thủy điện (TĐ), điện nguyên tử (NT), phong điện (PĐ),
điện mặt trời (MT), điện địa nhiệt (ĐN). Hiện nay năng lượng điện và nhiệt chủ yếu
được sản xuất bởi các nhà máy NĐ, TĐ và NT.
Trong các nhà máy NĐ, thường sử dụng ba loại nhiên liệu : rắn, lỏng và khí. Theo
các động cơ sơ cấp dùng đê’ quay máy phát điện, các nhà máy nhiệt điện lại được chia
thành nhà máy NĐ tuabin hơi, máy hơi nước, động cơ đốt trong và tuabin khí. Các nhà
máy NĐ tuabĩn hơi còn được chia thành nhà máy nhiệt điện ngưng hơi (NĐN) và nhà
máy nhiệt điện rút hơn (NĐR).
9

10. Như đã nêu trên, trong hệ thống điện nước ta hiện nay mới chỉ có các nhà máy
NĐ và TĐ. Nguồn công suất chủ yếu là các nhà máy thủy điện, rổi đến NĐ chạy than,
NĐ chạy đầu, NĐ chạy khí. Tình hình này còn kéo dài trong nhiều thập kỷ tới vì nguổn
thủy năng của nước ta tương đói lớn.
Để thấy rõ đặc điểm của quá trình sản xuất điện năng trong các NMĐ, ta sẽ
nghiên cứu chi tiết từng loại NMĐ hiện đang hoạt động trong nước và trên thế giới.
1.3.1. NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN
Trong nhà máy NĐ, hóa năng của các nhiên liệu (than, dầu, khí đổt) được biến đổi
thành năng lượng điện và nhiệt. Quá trình biến đổi năng lượng trong nhà máy NĐ được
mô tả trên hình 1.1.
Hình 1.1. Sơ đổ biến đổi năng lượng ờ nhà máy nhiệt điện
Như đã trình bày ở trên, có hai loại nhà máy NĐ là nhiệt điện ngưng hơi (NĐN)
và nhiệt điện rút hơi (NĐR). Mỗi loại có những trang bị riêng và chế độ làm việc đặc
biệt của nó.
1.3.1.1. Nhà máy nhiệt điện ngưng hơi
Nhà máy nhiệt điện ngưng hơi là các nhà máy NĐ chỉ làm nhiệm vụ sản xuất điện
năng, nghĩa là toàn bộ năng lượng nhiệt của hơi nước do lò hơi sản xuất ra đểu được
dùng để sản xuất điện. NĐN là loại hình chính và phổ biến của NĐ.
Nhiên liệu dùng trong các nhà máy NĐ là các nhiên liệu rắn : than đá, than bùn...;
nhiên liệu lỏng là các loại dầu đốt ; nhiên liệu khí được dùng nhiểu là khí tự nhiên, khí
lò cao từ các nhà máy luyện kim, các lò luyện than cốc. Trong một số trường hợp, khí
còn được dùng làm nhiên liệu phụ trong các nhà máy dùng nhiên liệu rắn và lỏng.
Việc sử dụng khí tự nhiên ở các nhà máy NĐ mang lại hiệu quả kinh tế đáng kể
do giảm được khoảng 20% chi phí cho xây dựng nhà máy do hệ thống cung cấp và xử
lý nhiên liệu đơn giản và rẻ tiễn hơn ; giá thành điện năng cũng giảm do giảm chi phí
cho nhiên liệu, giảm chi phí vận hành và khấu hao các thiết bị. Hiệu suất cũng cao hơn
so với NĐ chạy than 4 đến 5% do giảm được tổn thất nhiệt ; ít gây ô nhiễm môi
trường. Khi có các ống dẫn khí thì việc vận chuyển khí đến các nhà máy điện sẽ rẻ
hơn rất nhiều so với việc vận. chuyển than bằng đường thủy hoặc đường sắt. Lượng điện
tự dùng trong các nhà máy nhiệt điện chạy khí và dầu cũng nhỏ hơn rất nhiêu so với
các NĐ chạy than.
Trên hình 1.2 giới thiệu sơ đổ nguyên lý của nhà máy NĐN. Than từ kho chứa
nhiên liệu 1 qua hệ thống vận chuyển nhiên liệu 2 để vào bộ sấy 3 rổi sau đó được đưa
vào lò hơi 4. Trong lò 4 x;ảy ra phản ứng cháy, chuyển hóa năng của nhiên liệu thành
nhiệt năng của hơi nước. Kho'i từ lò hơi qua bộ hâm nước 14, bộ sấy không khí 15, quạt
10

11. khói 16 đẩy khói vào ống khói để thải ra ngoài. Nước từ bình khử khí 11 được bơm
nước cấp 12 bơm qua bình gia nhiệt cao áp 13, bộ hâm nước 14 rồi vào lò hơi 4. Trong
lò hơi, nước nhận nhiệt năng từ nhiên liệu cháy, biến thành hơi nước co' áp suất và nhiệt
độ cao (p = 130 4- 240 ata ; t = 540 4- 665°C). Hơi nước ra lò được đưa vào tuabin hơi
5. Tại tuabin, nhiệt năng của hơi nước được biến thành cơ năng, làm quay tuabin, áp
suất và nhiệt độ của hơi nước giảm xuống. Tuabin làm quay máy phát điện (MF) để
biến cơ năng thành điện năng và đưa vào lưới điện qua máy biến áp tăng áp 6.
Hơi nước sau khi ra khỏi tuabin có áp suất và nhiệt độ thấp (p = 0,03 4- 0,04 ata ;
t = 30 4- 40°C), mang theo một lượng nhiệt đáng kể không được sử dụng vào bình
ngưng 7. Trong bình ngưng hơi nước được ngưng lại thành nước bởi nước tuấn hoàn do
bơm tuấn hoàn 8 đẩy vào. Nước từ bình ngưng 7 được bơm nước ngưng 9 đưa trở lại
bình khử khí 11 qua bình gia nhiệt hạ áp 10.
Một phần hơi nước được trích từ tuabin đê’ cung cấp, cho bình gia nhiệt cao áp 13,
bình khử khí 11 và bình gia nhiệt hạ áp 10. So với các NMĐ khác, NĐN có các đặc
điểm chính sau :
1. Công suất lớn, thường được xây dựng gần nguồn nhiên liệu ;
2. Phụ tải cung cấp cho khu vực gần nhà máy (phụ tải địa phương) rất nhỏ, phần
lớn điện năng phát ra được đưa lên điện áp cao để cung cấp cho các phụ tải ở
xa ;
3. Có thể làm việc với phụ tải bất kỳ trong giới hạn từ Pmjn đến Pmax.
4. Thời gian khởi động lâu, khoảng 3 đến 10 giờ (kể cả phần lò hơi và tuabin),
thời gian nhỏ đối với nhà máy chạy dầu và khí, lớn đối với nhà máy chạy than.
5. Có hiệu suất thấp, thông thường khoảng 30 đến 35%; với các nhà máy NĐN
hiện đại có thông số hơi siêu cao co' thê’ đạt được 40 đến 42%.
6. Lượng điện tự dùng lớn, 3 đến 15%. Các nhà máy chạy than có lượng điện tự
dùng lớn hơn.
7. Vốn xây dựng nhỏ và thời gian xây dựng nhanh so với TĐ.
8. Gây ô nhiễm môi trường do khói, bụi ảnh hưởng đến một vùng khá rộng.
Đê’ tăng hiệu suất của NĐN, người ta không ngừng tăng tham số của hơi nước và
tăng công suất của các tổ máy. Trên thê' giới, người ta dùng phổ biến các tổ máy 300,
500 và 800 MW, một số nước còn dùng các tổ máy đến 1000, 1200 MW. ỏ nước ta hiện
nay, các nhà máy NĐ công suất lớn và trung bình đểu là NĐN, tổ máy có công suất lớn
nhất là 300 MW (Phả Lại 2).
1.3.1.2. Nhà máy nhiệt diện rút hơi
Nhà máy NĐR là các nhà máy NĐ vừa sản xuất điện nàng vừa sản xuất nhiệt
năng. Hơi nước hay nước nóng từ nhà máy được truyền đến các hộ tiêu thụ nhiệt công
nghiệp hay sinh hoạt bàng hệ thống ống dẫn với bán kính trung bình 1 đến 2 km đối
với lưới truyền hơi nước và 5 đến 8 km đối với lưới nước no'ng.
Sơ đồ nguyên lý quá trình sản xuất điện và nhiệt của NĐR được cho trên hình 1.3.
Các ký hiệu cũng tương tự như ở hình 1.2. Vể nguyên lý làm việc cơ bản giống như
NĐN, nhưng một phấn hơi nước được trích ra từ tuabin đê’ cung cấp cho các hộ tiêu
11

12. ì
Hình 1.2. Sơ đổ quá trình sản xuất điện năng của NĐN Phả Lại 1
1- kho chứa nhiên liệu ; 2- cơ cấu vận chuyển nhiên liệu ; 3- bộ sấy nhiên liệu ;
4- nổi hơi ; 5- tuabin ; 6- máy phát điện ; 7- binh ngưng tụ ; 8- bơm tuần hoàn
9- bơm nước ngưng tụ ; 10- bình gia nhiệt hạ áp ; 11- bình khử khi' (O2, co2) ;
12- bơm cấp nước ; 13- bình gia nhiệt cao áp ; 14- bộ hâm nước ; 15- bộ sấy
không khi ; 16- quạt khói ; 17- quạt gió
12

13. Hình 1.3. Sơ đồ qúá trình sản xuất điện và nhiệt năng
cùa nhiệt điện rút hơi
thụ nhiệt. Trên hình 1.3 một phấn hơi nước được trích từ các tầng cao áp hoặc trung
áp của tuabin để cung cấp cho các hộ tiêu thụ hơi nước qua lưới hơi nước ; một phẩn
hơi nước được trích từ các tầng sau đến bộ hâm nước 18 để đun nước nóng cung
cấp cho lưới nước nóng. Nước sau khi được sử dụng tại các hộ tiêu thụ nhiệt được
13

14. đưa trở lại bộ hấm nước 18 qua bơm nước 20. Hơi nước trích từ tuabin, sau khi đi
qua ỏộ ổám nước 18 lại được đưa vào bình khử khí qua bơm 19.
Điện năng được phát ra bởi máy phát MF, một phần được cung cấp cho phụ tải địa
phương ở điện áp máy phát, một phẩn được đưa lên điện áp cao qua máy biến áp 6 để
cung cấp cho các phụ tải ở xa.
Nhà máy NĐR có hiệu suất cao hơn so với NĐN khi có sự phù hợp giữa phụ tải
nhiệt và điện. Trong trường hợp này, hiệu suất của nhà máy có thể đạt đến 60 4-
70% do giảm được tổn thất nhiệt trong bình ngưng.
So với nhà máy NĐN, nhà máy NĐR có các đặc điểm chính sau đây :
1. Do không thể dẫn hơi nước hay nước nống đi xa nên các nhà máy NĐR được
xây dựng gần các hộ tiêu thụ nhiệt.
2. Cần vận chuyển nhiên liệu từ các nơi khác đến, do vậy công suất của các nhà
máy NĐR thường được xác định theo yêu cầu của phụ tải nhiệt, công suất nhà
máy không lớn, vào khoảng 300 đến 500 MW với các tổ máy 100, 150 hoặc 200
MW. Riêng các khu vực có nhu cầu về nhiệt cao, công suất nhà máy có thể
đến 1000 - 1500 MW.
3. Phần lớn năng lượng phát ra được cung cấp cho phụ tải ở điện áp máy phát, do
phụ tải này lớn nên trong các NĐR thường sử dụng thanh góp điện áp máy
phát.
4. Để nhà máy có hiệu suất cao, việc sản xuất điện năng phải phù hợp với phụ tải
nhiệt, người ta nói nhà máy NĐR làm việc với đổ thị phụ tải điện bắt buộc
từng phần.
5. Hiệu suất của NĐR (60 4- 70%) cao hơn hiệu suất của NĐN khá nhiêu. Nhưng
chỉ có hiệu suất cao khi có sự kết hợp thích hợp giữa việc sản xuất ra điện và
nhiệt năng. Khi làm việc thuần tuý ở chế độ ngưng hơi, hiệu suất của NĐR sẽ
thấp hơn NĐN.
6. Thời gian khởi động và các đặc điểm khác cũng giống như NĐN.
1.3.2. NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN
Nhà máy thủy điện là các nhà máy điện làm nhiệm vụ biến đổi năng lượng của
dòng nước thành điện năng.
Động cơ sơ cấp dùng để quay các máy phát điện trong nhà máy TĐ là các tuabin
thủy lực, trong nó động năng và thế năng của nước được biến đổi thành cơ năng để làm
quay máy phát điện. Công suất cơ trên trục tuabin phụ thuộc vào lưu lượng nước chảy
qua tuabin và chiểu cao cột nước hiệu dụng. Công suất trên trục tuabin Ptuabin được xác
định bởi biểu thức :
Ptuabin = 1000 Q.H.^d?2tuabin (kG.m/s) ; (11)
ở đây :
Q - lưu lượng nước chảy qua tuabin (m3/s) ;
H - chiều cao cột nước hiệu dụng (m) ;
14

15. T[á - hiệu suất của các thiết bị dẫn nước có tính đến tổn thất cột nước
trong chúng, như các ổng dẫn nước vào và ra khỏi tuabin ;
’Ztuabin _ hiệu suẩt của tuabin thủy lực (với các tuabin thủy lực công suất
trung bình và lớn, 7/tuabin = 0,88 4- 0,94) ;
Biết rằng 1 kW = 102 kG.m/s, nên từ (1.1) ta xác định được công suất điện ở đâu
cực máy phát :
X tuabin
Pf = = 9,81 Q.H.7Z (kW) (1.2)
với : ?2f - hiệu suất của máy phát thủy điện (0,95 4- 0,98) ;
•f[ = t/cP/tuabirf/F - hiệu suất của
Từ (1.2) thấy rằng, công suất của
nhà máy thủy điện được xác định bởi
lưu lượng nước Q và chiểu cao cột
nước hiệu dụng H. Để xây dựng các
nhà máy TĐ công suất lớn, cấn tạo ra
Q và H lớn bằng cách xây dựng các
đập cao ngăn nước và các hổ chứa có
thể tích lớn (hình 1.4).
Mức nước của hồ chứa trước đập
3 gọi là mực nước thượng lưu 1 và
mức nước phía dưới đập gọi là mực
nước hạ lưu 2. Độ chênh giữa mực
nước thượng lưu và mực nước hạ lưu
H gọi là chiều cao cột nước hiệu dụng.
Cột nước H càng lớn, công suất của
nhà máy sẽ càng lớn. Hổ chứa vể phía
thượng lưu phục vụ cho việc tích
nước, điểu tiết dòng chảy khi phát
điện. Cùng với việc tăng chiêu cao của
đập, thể tích hố chứa sẽ tăng lên,
nhà máy thủy điện (0,85 4- 0,86).
Hình 1.4. Sơ đồ cùa nhà máy
thủy điện kiểu đập :
a) Sơ đổ tạo cột nước ;
b) Sơ đổ mặt bằng của nút thủy lực
tăng công suất của nhà máy. Song
việc tạo ra các hổ chứa lớn có liên quan đến nhiễu vấn đề kinh tế và xa hội khá phức
tạp, như việc di dời dân, dâng nước làm ngập một vùng rộng lớn, xây dựng nhiều đập,
giao thông vận tải...
Nhà máy TĐ được chia thành hai loại chính : nhà máy TĐ kiểu đập và nhà máy
TĐ kiểu kênh dẫn.
Sơ đổ của nhà máy TĐ kiểu đập được cho trên hình 1.4 và mặt cắt gian máy cho
trên hình 1.5. Các nhà máy TĐ loại này thường được xây dựng trên các con sông có độ
dốc không lớn. Đê’ tạo cột nước cấn thiết H, người ta xây dựng đập ngăn giữa dòng
sông 3 ; gian máy được đặt sau đập. Nước được dẫn vào tuabin ỡ (hình 1.4) qua ống
dẫn đầu vào 7 và xả xuống hạ lưu qua ống dẫn 8. Đê’ phục vụ cho giao thông vân tải,
15

16. người ta xây dựng âu thuyền 9
cùng các kênh dẫn 10 và 11.
Trên hình 1.5 vẽ mặt cắt
ngang của nhà máy thủy điện
kiểu đập. Gian máy 12 đặt phía
sau đập 3, vể phía hạ lưu 2.
Nước từ thượng lưu 1 theo ống
dẫn 4 vào buồng xoắn 8 để
được phân phối vào cánh tuabin
9. Nước từ tuabin chảy xuống
hạ lưu qua ống thoát 10.
Buồng xoắn 8 có tiết diện
ngang thay đổi để đảm bảo
nước phân phối đều vào cánh
tuabin. Trục đứng của tuabin
được nối với trục đứng của máy
phát 11.
I
Hình 1.5. Mặt cắt ngang cùa
nhà máy thủy điện kiểu đập
Máy phát được đặt trong
gian máy. Do các tuabin thủy lực có tốc độ quay chậm, nên các máy phát thủy điện chế
tạo theo kiểu cực lồi, nhiều cực.
Năng lượng điện do máy phát phát ra được đưa vào thiết bị phân phối điện trong
nhà ở điện áp máy phát 14 và từ đây được tiếp tục đưa lên máy biến áp 15, đặt ngoài
trời. Từ máy biến áp, theo dây dẫn trên không 16, năng lượng điện được đưa tới thiết
bị phân phối điện ngoài trời điện áp cao (ở đây không thể hiện) để được tải đến các
phụ tải ở xa hoặc hệ thống. Dây cáp 17 là dây chống sét, bảo vệ chống sét đánh trực
tiếp vào dây dẫn 16.
Cửa 6 dùng để điểu chỉnh nước vào tuabin ; cửa 5 để lắp ráp và sửa chữa máy
phát điện.
Hình 1.6. Sơ đổ nhà máy
thủy điện kiểu ống dẫn
a) Mặt bằng nút thủy lục ;
b) Sơ đồ tạo cột nước
16

17. Sơ đổ của nhà máy TĐ kiểu ống dẫn cho trên hình 1.6. Nhà máy TĐ kiểu ổng dẫn
thường được xây dựng trên các sông miền núi, cột nước hiệu dụng cấn thiết được tạo
ra bằng cách sử dụng độ dốc lớn tự nhiên của các con sông. Tại đầu ống dẫn 2 là cửa
nhận nước 1, qua cửa 1 nước chảy vào ống dẫn 2 để vào bể áp lực 3. Đập chắn ngang
sông 7 để tập trung nước vào ống dẫn 2. Ong dẫn 2 có độ nghiêng lớn so với độ
nghiêng của đoạn sông A - B. Do vậy cột nước H hiệu dụng của nhà máy nhỏ hơn một
chút so với cột nước có độ nghiêng tự nhiên Htn của đoạn sông. Từ bể áp lực 3 nước
theo ống dẫn áp lực 4 đi vào tuabin trong gian máy 5. Từ tuabin thủy lực nước theo
kênh xả 6 để trở lại dòng sông tại B.
Như vậy, nhờ đập 7 có thể tạo ra bể chứa nước nhân tạo để có một độ dự trữ
nước nhất định và nâng cao thêm mức nước, tăng áp lực trong tuabin.
Ngoài hai loại TĐ thường gặp trên, còn có các nhà máy TĐ dạng đặc biệt nhưnhà
máy thủy điện nhiều cấp và TĐ tích năng.
Để tận dụng năng lượng của dòngnước, trên các con sông có độ dốc và chiểu dài
lớn, người ta xây dựng nhiều nhà máy TĐ nối tiếp nhau (hình 1.7), gọi là nhàmáy TĐ
nhiều cấp. Việc sử dụng tổng hợp nguổn nước như vậy làm tăng các chỉ tiêu kinh tế của
TĐ, vì rằng một phần chi phí cho các nhà máy không những được bù lại bởi khối lượng
năng lượng phát ra, mà còn bởi các nguồn lợi đa dạng khác như giao thông vận tải, tưới
tiêu nước, thủy sản, du lịch và môi trường ...
Hình 1.7. Sơ đổ thủy điện nhiều cấp
o các nhà máy TĐ tích năng, người ta xây dựng hai hổ chứa : hổ chứa thượng lưu
và hố chứa hạ lưu. Do vậy, nhà máy có thể làm việc ở hai chế độ ngược nhau : chế độ
sản xuất điện năng và chế độ tiêu thụ điện năng, nhằm góp phần san bằng đổ thị phụ
tải của hệ thống, nâng cao hiệu quả kinh tế của toàn hệ thống và phủ kín phụ tải vào
những giờ cao điểm. Khi phụ tải của hệ thống nhỏ, các máy phát làm việc ở chế độ
động cơ, tiêu thụ công suất của hệ thống đê’ bơm nước từ hổ chứa hạ lưu lên hổ chứa
thượng lưu. Chê' độ làm việc như vậy gọi là chế độ tích năng. Khi phụ tải của hệ thống
lớn, các máy phát lại sử dụng nước vừa tích được ở hồ chứa thượng lưu đê’ phát điện,
góp phần cùng với các nhà máy điện khác phủ kín phụ tải của hệ thống.
Qua nhiều năm xây dựng, vận hành các nhà máy TĐ, có thê’ thấy được các đặc
tính cơ bản của chúng như sau :
17

18. 1. Thời gian xây dựng của TĐ khá lâu so với NĐ, vì khi xây dựng TĐ cần tiến
hành hàng loạt các công tác thăm dò trên một vùng rộng lớn, xây dựng hồ
chứa, đê đập. Mặt khác, do TĐ được xây dựng tại các nguồn nước, xa các hộ
tiêu thụ điện nên đổng thời với việc xây dựng nhà máy còn phải xây dựng các
đường dây tải điện cao áp để đưa điện từ nhà máy vào lưới. Cũng chính vì
những lý do trên mà vốn đấu tư cho TĐ thường khá lớn, không những cần chi
phí cho việc xây dựng các công trình của bản thân nhà máy, mà còn cả cho
việc di dân đến các vùng khác khi xây dựng hổ chứa, cấu đường để vận chuyển
vật tư, thiết bị ; việc nâng cao mức nước trong hồ sẽ ảnh hưởng đến nông, lâm
nghiệp. Song phải nhấn mạnh rằng, việc xây dựng TĐ trong nhiều trường hợp
không chỉ đơn thuần để phát ra điện, mà còn mang lại nhiêu nguồn lợi khác,
như tạo điều kiện thuận lợi cho giao thông vận tải, nuôi bắt thủy sản, chống lũ
lụt, cải tạo môi trường cảnh quan của khu vực, có thể có những nguổn lợi về
du lịch, thay đổi đời sống vể vật chất, tinh thần của khu vực.
2. Vĩ xây dựng gần nguồn thủy năng, phụ tải địa phương của nhà máy TĐ thường
khá nhỏ, phần lớn điện năng được đưa lên điện áp cao, cung cấp cho các phụ
tải ở xa giống như NĐN xây dựng gần nguồn nhiên liệu.
3. Khi có hổ chứa nước, TĐ có thể làm việc với đồ thị phụ tải bất kỳ. Tùy theo
mùa nước hay mùa khô, năm nhiều nước hay ít nước, ta có thể cho TĐ gánh
phụ tải nền hay phụ tải đỉnh của hệ thống.
4. Nhà máy TĐ có thời gian khởi động nhỏ, khoảng 3 đến 5 phút, thậm chí còn
nhỏ hơn. Đây là ưu điểm đặc biệt của TĐ. Người ta thường tận dụng ưu điểm
này để phân cho vài nhà máy TĐ hoặc một vài tổ máy của chúng làm nhiệm
vụ điều tấn (gánh phụ tải đỉnh). Khác với các máy phát NĐ, các máy phát TĐ
có thể không làm việc vào những giờ phụ tải thấp
5. Lượng điện tự dùng của TĐ nhỏ hơn nhiều so với NĐ vì không có khâu xử lý
nhiên liệu và lò hơi, chỉ chiếm khoảng 0,5 đến 2% công suất của nhà máy. Sơ
đổ diện tự dùng cũng đơn giản, rất ít động cơ có công suất lớn và điện áp cao,
chủ yếu là các thiết bị làm việc ở điện áp 0,4 kV.
6. Hiệu suất cao, khoảng 85 đến 86%.
7. Có khả nâng tự động hóa cao, nhiều nhà máy có thể làm việc hoàn toàn tự
động. Do vậy sô' người phục vụ trong các nhà máy TĐ rất ít.
8. Giá thành điện nàng thấp, chỉ bằng 10 đến 20% so với NĐ.
ỏ nước ta, cả ba miền đểu có tiềm năng khá lớn vể TĐ. Nhiều nhà máy đã và
đang được xây dựng như TĐ Hòa Bình (1920 MW) ; Trị An (400 MW) ; Yaly (720
MW)..., trong tương lai có các nhà máy TĐ lớn đáng kể là Sơn La (3600 MW) ; Mê
Kông - Nhơn Trạch (1200 -2400 MW) ; Sê San 3 và 4 (260 và 340 MW)...
1.3.3. NHÀ MÁY ĐIỆN NGUYÊN TỬ
Trên hình 1.8 trình bày sơ đổ nguyên lý của nhà máy điện NT. Vể thực chất nhà
máy điện NT cũng là một nhà máy NĐ, ở đây lò hơi nước thông thường được thay thế
bởi lò phản ứng hạt nhân 1 và bình trao đổi nhiệt 4 (còn gợi là máy phát hơi nước).
18

19. Còn nguồn phát năng lượng điện vẫn sử dụng các thiết bị thông thường là tuabin hơi 8
và máy phát điện tuabin hơi 14.
Nguồn phát ra năng lượng nhiệt
ở nhà máy điện NT là lò phản ứng
hạt nhân 1, trong đó xảy ra phản ứng
hạt nhân và phát nhiệt để truyền cho
nước được đưa qua lò phản ứng. Chu
trình nước qua lò phản ứng 1 được
thực hiện liên tục bởi bơm 6.
Quá trình phản ứng hạt nhân
được điểu chinh bởi các thanh đặc biệt
và do đó điểu chỉnh được công suất
Hình 1.8, Sơ đồ nguyên lý
cúa nhà máy điện nguyên từ
phát của nhà máy. Việc điểu chỉnh công suất ỏ nhà máy điện NT tương đối nhạy so với
các nhà máy điện khác.
Hình 1.8 thể hiện sơ đổ của nhà máy điện NT gổm hai chu trình tuần hoàn kín
của nước. Mạch vòng đầu tiên bao gồm lò phản ứng 1, ống dẫn 5 của bình trao đổi
nhiệt 4 và bơm nước 6. Nước sinh hơi trong lò 1 có áp suất và nhiệt độ cao, được đưa
vào bình trao đổi nhiệt 4 để truyền nhiệt cho nước của mạch vòng thứ hai. Từ bình
trao đổi nhiệt 4 nước được đưa trở lại lò 1 nhờ bơm 6 qua bộ lọc 7. Nước bổ sung để
bù tổn thất nước trong quá trình làm việc được chứa trong bình 13 và đưa vào lò qua
bơm 12.
Mạch vòng thứ hai bao gồm bình trao đổi nhiệt 4, tuabin hơi 8, bình ngưng 9 và
bơm 11. Hơi nước được tạo ra trong bình 4 được đưa vào tuabin 8 qua ống dẫn 11 và
sau đó xuống bình ngưng 9. Tại bình ngưng 9 hơi nước được làm lạnh bởi nước tuần
hoàn do bơm 10 cung cấp. Bơm nước cấp 11 cung cấp nước cho bình 4 lấy từ bình
ngưng 9.
Trong quá trình làm việc, lò phản ứng hạt nhân phát ra các tia phóng xạ rất nguy
hiểm đối với cơ thể người, đặc biệt là các tia gamma và nớtron. Để giảm bớt. độ nguy
hiểm, lò phản ứng hạt nhân được bao bọc bởi các lớp bảo vệ đặc biệt, bao gồm lớp nước
dày 1 m, lớp bê tông dày 3 m và lớp gang dày 0,25 m.
Nước của mạch vòng đẩu tiên chạy qua lò phản ứng hạt nhân nên có nhiễm các
chất phóng xạ, nước của mạch vòng hai hầu như không bị nhiễm phóng xạ. Đó cũng là
lý do vì sao người ta phải thực hiện ít nhất là hai mạch vòng tuấn hoàn của hơi và
nước. Số mạch vòng càng nhiêu, càng đảm bảo an toàn cho người vận hành và thiết bị,
song giá thành lắp đặt cao và hiệu suất sẽ giảm đi. Tất cả các thiết bị của mạch vòng
đầu tiên đểu được đặt trong các gian đặc biệt có lớp bảo vệ riêng.
So với các nhà máy NĐ, lượng nhiên liệu tiêu thụ trong các nhà máy điện NT nhỏ
hơn rất nhiều, ví dụ như đê’ sản xuất ra 120 MWh điện năng chỉ cẩn khoảng 30 g uran,
trong khỉ đó, cũng với sản lượng điện như vậy, ở các nhà máy NĐ cần đêh 100 - 110
tấn than tiêu chuẩn. Do vậy, người ta đã và sẽ xây dựng nhiều nhà máy điện NT công
suất lớn, nhất là trong các khu vực không có nguồn nhiên liệu địa phương hoặc thủy
điện, các vùng rừng núi kho' vận chuyển nhiên liệu hoặc các vùng cách xa nguồn nhiên
liệu.
19

20. Năng lượng của 1 kg uran tương đương với năng lượng của 2700 tấn than tiêu
chuẩn. Người ta thống kê được rằng, năng lượng của uran và thori trên toàn thế giới
hiện nay lớn gấp 23 lấn năng lượng của tất cả các nguồn năng lượng khác. Đó cũng là
lý do chính giải thích vì sao người ta đã xây dựng các nhà máy điện NT công suất lớn,
các tổ máy đã đạt đến 500 ; 750 và 1000 MW.
Mặt khác, cũng cần nhấn mạnh rằng, việc xây dựng và vận hành các nhà máy
điện NT ngoài việc đòi hỏi vốn lớn, trình độ kỹ thuậtcao, còn có vấn để vể an
toàn rất quan trọng. Tuy nhà máy điện NT không tỏa khói vào môi trường, nhưng
để tránh nguy hiểmdo khả năng ô nhiễm môi trường bởi các chất phóng xạ, các
nhà máy điện NT được xây dựng ởnhững nơi xa dân cư. Vấn để xử lý chất thải
của các nhà máy điện này cũng gặp những khó khăn không nhỏ.
Nhà máy điện NT có các đặc điểm chính sau đây :
1. Nhà máy điện NT có thể xây dựng ở những nơi bất kỳ xa dân cư. Nghĩa
là cũng giống như các TĐ, gấn như toàn bộ công suất phát ra được đưa lên điện
áp cao, cung cấp cho các phụ tải ở xa.
2. Yêu cầu khối lượng nhiên liệu rất nhỏ, thích hợp với việc xây dựng nhà máy ở
các vùng rừng núi, các vùng cách xa các nguồn nhiên liệu.
3. Có thể làm việc với đồ thị phụ tải bất kỳ, nhanh nhạy trong việc thay đổi chế
độ làm việc.
4. Không ô nhiễm môi trường bằng việc tỏa khói, bụi như ở các nhà máy NĐ.
Song lại dễ gây nguy hiểm cho người vận hành và dân cư vùng xung quanh do
ảnh hưởng của các tia phóng xạ có thể lọt ra ngoài vùng bảo vệ.
5. Xây dựng và vận hành cần có kỹ thuật cao, vốn ban đầu lớn.
Các nước đã xây đựng nhà máy điện NT là CHLB Nga, Đức, Nhật Bản, Italia,
Pháp, Mỹ, Canada, Án Độ, Hàn Quốc, CHDCND Triều Tiên...
1.3.4. NHÀ MÁY ĐIỆN ĐỊA NHIỆT
Sơ đổ đơn giản của nhà máy ĐĐ cho trên hình 1.9. Thực chất, nhà máy ĐĐ
cũng là một nhà máy NĐ. Trong nhà máy ĐĐ, hệ thống cấp nhiên liệu được thay
bàng hệ thống ống dẫn 1 để dẫn các khí nóng từ lòng Trái Đất vào lò 2. Trong
lò 2, nhiệt của khí nóng được truyền cho nước cấp từ bơm cấp nước 7 đưa lên.
Nước trở thành hơi nước vào tuabin hơi 4 qua ống dẫn 3 để làm quay máy phát
điện 5. Sau đó hơi nước lại được đưa xuống bình ngưng 6 để được làm mát bởi
nước tuần hoàn do bơm 8 cấp lên.
Các nhà máy điện ĐĐ được xây dựng ở những nơi có nhiểu núi lửa hoạt động như
Ghine, Canada, Italia...
Người ta tính rằng có thể xây dựng các nhà máy điện ĐĐ công suất cỡ
500 MW trên các núi lửa rải rác khắp thế giới. Giá thành sẽ rẻ hơn khoảng
hai lẩn so với NĐ.
20

21. 3
Hình 1.9. Sơ đồ nguyên lý cùa nhà máy điện đja nhiệt
1.3.5. NHÀ MÁY ĐIỆN MẶT TRỜI
Sơ đổ nhà máy điện mặt trời cho trên hình 1.10. Cũng như các nhà máy điện NT
và ĐĐ, vể thực chất nhà máy điện mặt trời cũng là các nhà máy NĐ. Chỉ khác NĐ ở
chỗ hệ thống nhiên liệu được thay bằng một hệ thống kính cảm quang 1, phản xạ các
tia mặt trời vào lò hơi 2 biến đổi nước thành hơi nước có nhiệt độ và áp suất cao.
Nhà máy điện mặt trời được xây dựng ở các nước có nhiều ngày nắng. Song giá
thành đắt, công suất không lớn, hiệu suất chỉ đạt 7 đến 20%. Công suất của nhà máy
phụ thuộc rất nhiều vào thời tiết.
Ngoài các nhà máy điện mặt trời, hiện nay người ta còn dùng các pin mặt trời để
sản xuất điện năng với công suất nhỏ, song giá thành đắt và không ổn định. Thường
chỉ dùng cho các vùng ở xa, không lấy được điện từ lưới quốc gia, chủ yếu phục vụ cho
các thiết bị thông tin liên lạc. Để có thể sử dụng điện theo ý muốn, điện năng do các
pin sản xuất ra được tích trữ trong các bình acqui.
Hình 1.10. Sơ đổ nguyên lý của nhà máy điện mặt trời
21

22. 1.3.6. NHÀ MÁY ĐIỆN DÙNG sức GIÓ (PHONG ĐIỆN - PĐ)
Vể khối lượng, nguốn năng lượng của gió là rất lớn, nhưng việc sử dụng toàn bộ
năng lượng của gió thực tế lại là điểu không thể, vì năng lượng gió rất phân tán và kho'
co' các phương tiện kỹ thuật để tập trung sức gio' lớn
như tập trung năng lượng của dòng nước. Do vậy,
mặc dù con người đã biết sử dụng năng lượng của
gió từ ngàn năm, hiện nay với phương tiện kỹ thuật
hiện đại cũng chỉ có thể tạo được các thiết bị năng
lượng gió với công suất trong giới hạn vài chục kilôoat.
Điểm đặc biệt thứ hai của năng lượng gió là rất
khó sử dụng rộng rãi vì sức gió luôn thay đổi theo
thời gian. Công suất của các thiết bị năng lượng
gió phụ thuộc rất nhiều vào tốc độ của nó. Tốc độ
gió thay đổi trong một phạm vi rộng và liên tục.
Không thể điều chỉnh khối lượng gió đi vào các động
cơ gió giống như việc điểu chỉnh lưu lượng nước vào
tuabin thủy lực của các nhà máy TĐ. Công suất của
các nhà máy điện sử dụng năng lượng gió chỉ đạt
được 20 đến 30 kW ỏ các vùng ít gió và 100 đến
400 kW ở các vùng nhiểu gió. Khó khăn nữa của
nhà máy phát điện sử dụng năng lượng gió là vấn để
điểu chỉnh tần số và điện áp.
Trên hình 1.11 là ví dụ vê một trạm phát điện
sử dụng năng lượng gió. Để quay máy phát điện,
Hình 1.11. Trạm phát điện
sừ dựng năng lượng gió
người ta dùng các động cơ gió. Các cánh quạt của nó
được đặt đói diện với hướng gió. Cánh quạt gồm hai
phẩn (hình 1.11) : phẩn cố định ỉ và phẩn đi động
2 có thể quay quanh trục của cánh. Trục của động cơ gió được nối trực tiếp hoặc gián
tiếp (qua bộ thay đổi tốc độ) với máy phát điện. Gió làm quay động cơ gió và do đó
làm quay máy phát điện để sản xuất ra điện năng. Điện năng sản xuất ra có thể được
sử dụng trực tiếp hoặc tích trữ trong các bình acqui.
Các trạm phát điện sử dụng năng lượng gió được xây dựng nhiều ở các vùng nhiều
gio', không có lưới điện quốc gia vươn tới, như các vùng hải đảo, đồi núi. Song giá thành
đắt, khó sử dụng năng lượng một cách ổn định.
1.4. KHÁI NIỆM VỀ TRẠM BIEN áp
Trong các hệ thống điện (HTĐ), trạm'biến áp được dùng rất rộng rãi, làm nhiệm
vụ truyền tải điện năng từ lưới điện có điện áp Uj sang lưới điện có điện áp u2, phục
vụ cho việc truyền tải và phân phối năng lượng điện. Thường điện năng từ nhà máy
điện đến các hộ tiêu thụ điện phải qua 3 đến 4 lẩn biến áp. Do vậy, công suất tổng của
các trạm biến áp cũng lớn hơn công suất tổng của các máy phát trong nhà máy điện
của HTĐ khoảng 3 đến 4 lần.
22

23. Điện áp Uị được gọi là điện áp sơ cấp, u2 là điện áp thứ cấp. Nếu Uị > u2,
ta có trạm biến áp hạ áp và ngược lại U| < u2 ta có trạm biến áp tăng áp. Điện
áp định mức sơ cấp của các máy biến áp Ulđm được chọn bằng điện áp định mức
của mạng điện tương ứng. Điện áp định mức thứ cấp u2dm của các máy biến áp
thường được chọn bằng 1,05 đến 1,10 điện áp định mức của mạng điện tương ứng.
Tùy thuộc vào số cấp điện áp cấn liên lạc của trạm mà người ta dùng máy biến
áp (MBA) hai cuộn dây, ba cuộn dây hoặc tự ngẫu. Cũng tùy theo yêu cầu của việc điều
chỉnh điện áp, có thể dùng máy biến áp điểu chỉnh điện áp thường hay điểu chỉnh điện
áp dưới tải.
Trạm biến áp tăng áp làm nhiệm vụ truyền tải điện nâng từ lưới điện có điện áp
thấp lên lưới điện có điện áp cao hơn, phục vụ cho việc truyền tải điện đến các hộ tiêu
thụ ở xa. Người ta thường gặp các trạm biến áp tăng áp trong các nhà máy điện, làm
nhiệm vụ truyển tải điện năng ở điện áp máy phát lên điện áp cao để truyền công suất
của NMĐ vào HTĐ hoặc đến các phụ tải ở xa nhà máy. Công suất của máy biến áp,
số lượng và chủng loại của nó phụ thuộc công suất cẩn truyền tải, số cấp điện áp và
vào chế độ làm việc của điểm trung tính của các lưới điện ở phía thứ cấp của trạm.
Trạm biến áp hạ áp làm nhiệm vụ truyền tải điện năng từ lưới điện có điện
áp cao sang lưới điện có điện áp thấp hơn, phục vụ cho việc phân phối và tiêu thụ
năng lượng điện. Trạm hạ áp được sử dụng rất nhiều trong các mạng điện và các
hộ tiêu thụ.
Ngoài các trạm biến áp, trong các HTĐ còn có các trạm đóng cắt, làm nhiệm vụ
nối các nguồn với các đường dây phụ tải ở cùng một cấp điện áp. Như vậy, trong các
trạm biến áp, ngoài các MBA, còn có các trạm đóng cắt ở các cấp điện áp của trạm.
Để phục vụ cho việc truyền tải điện bằng dòng điện một chiểu, người ta sử dụng các
trạm chỉnh lưu và phản chỉnh lưu đặt ở đấu và cuối các đường dây. Trạm chỉnh lưu
làm nhiệm vụ biến đổi dòng điện xoay chiểu thành dòng một chiểu, ngược lại trạm phản
chỉnh lưu làm nhiệm vụ biến dòng một chiều thành xoay chiểu. Để nối các hệ thống
điện có tần số khác nhau, người ta dùng các trạm biến đổi tấn số công suất lớn. Các
trạm này thường làm việc theo chế độ thuận nghịch, nghĩa là biến đổi dòng điện có tần
số f| sang tẩn số f2 khi cần tải điện năng từ HTĐị co' tấn số fj sang HTĐ2 có tấn số
f2 và ngược lại khi cần tải điện năng từ HTĐ2 sang HTĐị biến đổi dòng điện có tẩn
số f2 sang tẩn số fjj.
1.5. HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG
Hiện nay ở hấu hết các nước, thậm chí ở một số khu vực gồm nhiều nước,
người ta thực hiện sự làm việc song song của các NMĐ trong một lưới điện chung.
Sự hợp nhăt giữa các nhà máy điện và lưới điện chung tạo thành hệ thống năng
lượng.
Hệ thống năng lượng là một tập hợp bao gồm các NMĐ, các đường dây tải điện,
các trạm biến áp, các lưới cung cấp điện và nhiệt. Chúng cùng làm việc trong mệt hệ
23

24. thống chung, tạo thành một thể thống nhất, thực hiện một quá trình có liên quan mật
thiết với nhau là sản xuất, truyền tải, phân phối và tiêu thụ năng lượng điện và nhiệt.
Hệ thống điện là một phần của hệ thống năng lượng, bao gồm các máy phát điện,
các thiết bị phân phối điện, các lưới điện và các hộ tiêu thụ điện.
Lưới điện là một phần của HTĐ, bao gồm các trạm biến áp (TBA), các đường dây
tải điện (ĐD) ở các cấp điện áp khác nhau.
Trên hình 1.12 là vỉ dụ vể một hệ thống điện đơn giản 110 kV. Trong HTĐ gồm
một nhà máy TĐ khu vực, hai trung tâm nhiệt điện lớn NĐN-1 và NĐN-2, một nhà
máy NĐR. Các NMĐ lớn được liên hệ với nhau bởi các đường dây 110 kV và tạo thành
Hình 1.12. Sơ đổ hệ thống điện 110 kV
24

25. một mạch vòng kín cao áp. Khi một trong các đường dây của mạch vòng bị cắt, sự liên
lạc giữa các phần tử chính của HTĐ vẫn không bị phá hỏng.
Ồ các nhà máy điện lớn (TĐ, NĐN-1, NĐN-2) dùng các sơ đồ bộ máy phát điện -
máy biến áp hai cuộn dây, nối trực tiếp máy phát điện với máy biến áp tăng áp hai
cuộn dây để đưa điện từ máy phát điện vào lưới cao áp, trong các nhà máy điện này
không có thanh góp điện áp máy phát.
Nhà máy TĐ xa lưới điện chính 110 kV của HTĐ nên được liên lạc với HTĐ bằng
hai đường dây song song 220 kV, đường dây ĐDj qua trạm biến áp TBA-1.
Nhà máy NĐN-1 được nối trực tiếp vào mạch vòng của các đường dây 110 kV, còn
NĐN-2 được nối với lưới điện chính của HTĐ bởi các đường dây ĐD5 và ĐD6, qua thanh
góp 110 kV của các TBA-2 và TBA-3.
Nhà máy NĐR được nối với HTĐ bằng đường dây ĐD7 qua thanh góp 110 kV của
TBA-1. Các máy phát điện của NĐR được nối với thanh góp điện áp máy phát. Cẩn lưu
ý rằng các NĐR không nhất thiết phải liên lạc với HTĐ ỏ điện áp 110 kV, mà tùy thuộc?
vào vị trí của NĐR trong HTĐ, vào công suất truyền tải từ NĐR vào HTĐ hoặc
ngược lại, vào khoảng cách từ NĐR đến trạm biến áp trung gian gần nhất, ví dụ
như nếu NĐR gần trạm biến áp khu vực TBA-2, ta có thể nối NĐR với HTĐ ở một
trong các cấp điện áp 110 ; 35 ; 10 hoặc 22 kV. Trong trường hợp này, lời giải hợp
lý chỉ có thể tìm được bằng cách so sánh hiệu quả kinh tế - kỹ thuật các phương
án.
Các trạm biến áp TBA-1 và TBA-2 là các trạm nút công suất lớn của HTĐ. Tại
TBA-1 người ta dùng hai máy biến áp tự ngẫu để liên lạc giữa ba cấp điện áp 220 ;
110 và 6 hoặc 10 kV. Điện năng từ thanh góp hạ áp của trạm được dùng để cung cấp
cho các phụ tải ở gần, như các xí nghiệp công nghiệp, các khu vực dân cư của thành
phố, đô thị hoặc nông nghiệp. Ngoài ra trên thanh -go'p hạ áp của trạm còn có hai máy
bù đồng bộ (MB) để phát công suất phản kháng vào HTĐ.
Trong TBA-2 đặt hai MBA giảm áp ba pha ba cuộn dây. Phía 35 kV cung cấp cho
các phụ tải lớn ỏ xa trạm, phía 10-22 kV cung cấp cho các phụ tải gần trạm.
Trong các TBA-3 và TBA-4, 'người ta đặt các MBA ba pha hai cuộn dây, tùy thuộc
vào công suất và vị trí của các phụ tải, điện áp thứ cấp của trạm có thể là 6, 10, 22
hoặc 35 kV.
Trên hình 1.12 chỉ thê’ hiện một phần các đường dây 220 và 110 kV của HTĐ,
không thê’ hiện lưới 6, 10, 22 và 35 kV được cung cấp từ thanh cái hạ áp của các TBA và
thanh góp điện áp máy phát của NĐR. Cẩn nhấn mạnh rằng, sơ đồ của HTĐ cho
trên hình 1.12 với các trạm biến áp có khá nhiểu cấp điện áp thứ cấp : 6, 10, 22 và 35 kV. ớ
nước ta hiện nay đang có xu hướng thay dấn việc sử dụng nhiều cấp điện áp trung áp
này bằng việc chỉ sử dụng một cấp điện áp 22 kV.
Hệ thống điện cho trên hình 1.12 chỉ là một HTĐ đơn giản, nhằm giải thích các
thành phần của HTĐ. Các HTĐ hiện nay rất lớn và phức tạp hơn nhiều. Trong một số
HTĐ người ta sử dụng nhiểu cấp điện áp cao. Hệ thống điện nước ta hiện nay đang sử
dụng 3 cấp điện áp cao là 110 (66), 220 và 500 kV.
25

26. Việc thiết lập các hệ thống năng lượng nói chung và HTĐ nói riêng có một ý nghĩa
rất lớn vể mặt kinh tế - kỹ thuật. Khi các NMĐ cùng làm việc trong một HTĐ và có
sự phân bố hợp lý phụ tải giữa chúng sẽ thực hiện được việc sử dụng một cách kinh tế
các thiết bị của từng nhà máy và của cả hệ
thống, cũng như các nguốn năng lượng của
các khu vực (nhiên liệu, thủy năng) và làm
giảm tổn thất điện năng trong các lưới điện,
giảm chi phí nhiên liệu, đặc biệt là các
nhiên liệu co' nhiệt lượng cao, đắt tiền và
các nhiên liệu cần vận chuyển với khoảng
cách lớn, khó khăn, cuối cùng là làm giảm
giá thành điện năng. Ví dụ như ưu tiên sử
dụng các nhà máy điện có trang thiết bị
hiện đại, làm việc với hiệu suất cao và sử
dụng nhiên liệu rẻ tiền, các nhà máy thủy
điện có giá thành điện năng rẻ ... Mỗi nhà
máy của HTĐ phủ một phấn phụ tải nào
đấy của hệ thống và đảm bảo sự làm việc
kinh tê' và tin cậy nhất của toàn hệ thống.
Trên hình 1.13 đưa ra một ví dụ vể đổ
thị phụ tải ngày của HTĐ và sự phân bố
phụ tải giữa các NMĐ đang làm việc trong
hệ thống.
t [hl
24
Hình 1.13. Đồ thị phụ tải ngày
công suất tác dụng cùa HTĐ và
phân bố phụ tải cho các nhà máy
Các NĐR nên cho làm việc với đổ thị
phụ tải điện phù hợp với đổ thị phụ tải
nhiệt của nó, nghĩa là phù hợp với lượng
hơi và nước cấn thiết cung cấp cho công nghiệp và sinh hoạt của thành phố, vì rằng
khi đó hiệu suất của NĐR là cao nhất. Trường hợp cần thiết, khi công suất của các
NMĐ khác không đủ cung cấp cho phẩn còn lại của phụ tải điện của HTĐ, có thể cho
NĐR phát thêm công suất trong chế độ ngưng hơi và hiệu suất của nhà máy sẽ thấp.
Phụ tải của các TĐ được tính toán khi có kể đến việc điểu chỉnh mức nước và lưu
lượng nước trong chu kỳ khảo sát. Phẩn phụ tải nển còn lại sau khi đã giao cho NĐR,
có thể phân cho NĐN, NT, TĐ...
Phần phụ tải thay đổi nhiểu gần phụ tải đỉnh cũng nên phân cho TĐ. Các nhà máy
chạy đỉnh (phấn phụ tải đỉnh), làm việc vào những giờ phụ tải của hệ thống lớn, thường
là các TĐ cố hồ chứa, đặc biệt là vào thời kỳ ít nước, không đủ cho các máy phát làm
việc lâu dài với công suất lớn. Hơn nữa, TĐ có ưu điểm quan trọng là thời gian khởi
động và dừng máy ngắn, ít tốn kém và đơn giản. Trường hợp trong HTĐ không có TĐ
có hổ chứa để chạy phụ tải đỉnh, cố thể sử dụng các NĐ xa nguồn nhiên liệu và có
hiệu suất thấp làm các nhà máy chạy đỉnh.
Việc hợp nhất các NMĐ vào làm việc song song trong cùng một 'HTĐ làm tăng rất
nhiểu độ tin cậy cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ. Khi một tổ máy hay một nhà máy
26

27. bị tách ra khỏi hệ thống, phần phụ tải của nó được phân phối cho các NMĐ còn lại,
chúng co' thể làm việc đến công suất định mức hoặc quá tải ngắn hạn. Trong khi đo',
nếu các NMĐ làm việc riêng rẽ, cẩn phải đặt các tổ máy dự trữ để thay thế cho các
tổ máy bị sự cố hoặc sửa chữa. Khi một số NMĐ làm việc song song, không cấn đặt
các tổ máy dự trữ trong từng nhà máy, mà chỉ cần có một lượng công suất dự trữ đủ
lớn nào đó cho toàn hệ thống.
Trong các HTĐ lớn, có thể xây dựng các nhà máy với các tổ máy công suất đến
300 - 500 MW, thậm chí lớn hơn, mà vẫn đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải trong
mọi chế độ làm việc. Tất nhiên đê’ đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải, trong hệ
thống phải thường xuyên có một lượng công suất dự trữ cấn thiết. Theo các tính toán
vê kinh tê' - kỹ thuật, công suất dự trữ của HTĐ chiếm khoảng 10% công suất tổng của
các máy phát trong HTĐ và không được nhỏ hơn công suất của tổ máy lớn nhất có
trong HTĐ. Trong một số hệ thống điện lớn, không những sử dụng phổ biến các tổ máy
300, 500 và 750 MW, mà người ta còn đặt các tổ máy đến 1000 - 1200 MW.
Công suất của HTĐ Việt Nam hiện nay vào khoảng 6000 MW, dự trữ khoảng 300
đến 500 MW và đã lắp đặt các tổ máy có công suất đến 300 MW.
Việc nối các NMĐ với nhau để cùng cung cấp cho các phụ tải có đặc tính khác
nhau của HTĐ sẽ làm cho đổ thị phụ tải của toàn HTĐ bằng phảng hơn, giảm được
công suất đặt của HTĐ,nâng cao được hệ số điền kín phụ tải, tận dụng được các thiết
bị của HTĐ... Song việc xây dựng HTĐ sẽ làm tãng thêm vốn đẩu tư và chi phí phụ
hàng năm do phải xây dựng thêm các đường dây tải điện, các TBA... đê’ thực hiện việc
liên hệ giữa các NMĐ trong hệ thống.
Song song với việc thiết lập HTĐ, cấn có một cơ quan điểu độ chung của toàn hệ
thống, đảm bảo quá trình sản xuất, truyển tải và tiêu thụ năng lượng trong HTĐ một
cách tin cậy và kinh tế. 0 nước ta hiện nay là Trung tâm điểu độ HTĐ quốc gia (gọi
tắt là Ao).
1.6. ĐỒ THỊ PHỤ TẢI CỦA CÁC HỘ TIÊU THỤ ĐIỆN
Tại mỗi thời điểm, các máy phát của các NMĐ cấn phát ra một lượng công suất
tác dụng và phản kháng đủ để cung cấp cho các phụ tải và tổn thất công suất trong
lưới điện, các máy biến áp điện lực và lượng điện tự dùng của các nhà máy. Đây là đặc
điểm quan trọng nhất của quá trình sản xuất và tiêu thụ điện. Nói chung không co' thiết
bị dự trữ điện năng công suất lớn. Muốn đảm bảo chất lượng điện năng, tại mọi thời
điểm cần có sự cân bằng giữa công suất phát và công suất tiêu thụ.
Công suất tác dụng cần thiết được phát ra bởi các máy phát điện, là phụ tải của
các động cơ sơ cấp của chúng. Công suất phản kháng được phát ra bởi các máy phát
điện trong NMĐ và các nguồn phát công suất phản kháng đặc biệt như các máy bù
đổng bộ, các tụ điện tĩnh.
Chê' độ làm việc của các hộ tiêu thụ năng lượng điện luôn thay đổi theo thời gian
trong ngày, trong tuần, tháng và mùa của mỗi năm. Do vậy phụ tải của tất cả các khâu
27

28. truyền tải và phân phối năng lượng điện, cũng như của các máy phát trong các NMĐ
của HTĐ đều phải có sự thay đổi tương ứng. Sự biến thiên của phụ tải theo thời gian
của các thiết bị điện được biểu diễn bằng các đổ thị và được gọi là đổ thị phụ tải của
chúng.
Theo công suất, người ta phân biệt đổ thị phụ tải công suất tác dụng P(t) ; đổ thị
phụ tải công suất phản kháng Q(t) ; đồ thị phụ tải công suất biểu kiến S(t). Theo
khoảng thời gian khảo sát ta có đổ thị phụ tải ngày, tháng, mùa, năm và nhiễu năm.
Theo vị trí đo ta có đổ thị phụ tải của máy phát điện, của nhà máy điện, của trạm biến
áp, của lưới điện, của HTĐ...
Để vẽ đổ thị phụ tải của các thiết bị điện, người ta dùng nhiểu phương pháp khác
nhau. Dưới đây sẽ giới thiệu các phương pháp thường dùng để xác định đổ thị phụ tải
ngày, năm trong các nhà máy điện và trạm biến áp...
1.6.1. ĐỐ THỊ PHỤ TÀI NGÀY
Đổ thị phụ tải ngày biểu diễn sự biến thiên của phụ tải trong khoảng thời gian một
ngày đêm. Như đã biết, có nhiểu loại đổ thị phụ tải ngày. Để ngắn gọn, ta chủ yếu
nghiên cứu cách vẽ đổ thị phụ tải tác dụng, cách vẽ đồ thị của các đại lượng công suất
khác cũng được tiến hành tương
tự.
Để vẽ đổ thị phụ tài ngày
công suất tác dụng P(t), cách vẽ
chính xác hơn cả là dùng một oát
kế tự ghi. Kim chỉ của nó sẽ vẽ
cho ta một đường cong liên tục
(hình 1.14) biểu diễn sự thay đổi
của công suất trong ngày, cho ta
biết một cách chính xác công suất
của phụ tải tại mỗi thời điểm. Diện
tích giới hạn bởi đường cong và các
trục tọa độ xác định năng lượng
tiêu thụ Ang trong ngày của phụ
tải :
Hình 1.14. Đổ thị phụ tải ngày công suất
tác dụng vẽ bằng dồng hổ tự ghi
24
Ang = J P(t).dt
0
(1.3)
với P(t) là công suất của phụ tải
tại thời điểm t.
Song việc xác định điện năng tiêu thụ trong ngày theo (1.3) rất khó thực hiện vì
không xác định được biểu thức giải tích biểu diễn sự biến thiên của p theo t.
Để đơn giản cách vẽ và dễ dàng tiến hành các tính toán, người ta thường dùng
phương pháp gần đúng như sau : Chia khoảng thời gian trong ngày thành nhiễu khoảng
nhỏ, cứ sau mỗi khoảng thời gian Atj ta lại đo được công suất Pị tương ứng với thời
28

29. điểm đo tị và xác định được điểm i của đồ thị phụ tải (có tọa độ tị, Pị). Nối các điểm
vừa xác định được với nhau bằng các đoạn thảng sẽ được một đồ thị phụ tải ngày gần
đúng co' dạng gấp khúc (hình 1.15). Đồ thị phụ tải càng được vẽ chính xác hơn khi số
thời điểm tiến hành đo càng nhiểu, hay no'i cách khác là khoảng thời gian giữa các lần
đo Atị nhỏ.
Diện tích giới hạn bởi đường gấp khúc và các trục tọa độ biểu diễn gấn đúng năng
lượng điện tiêu thụ trong ngày. Với đổ thị phụ tải đã ve, để tính điện năng Apg, cần xác
định diện tích của các hình thang
tương ứng với từng đoạn gấp khúc.
Điện năng Ang được xác định bởi
tổng diện tích của tất cả các hình
thang. Tuy nhiên cách tính này vẫn
còn khá phức tạp. Để đơn giản các
tính toán và với sai số không lớn,
người ta thay việc vẽ các đồ thị có
dạng gấp khúc bằng việc xây dựng
các đồ thị hình bậc thang (hình
1.16). Khi xây dựng đổ thị hình bậc
thang, người ta chấp nhận phụ tải
của thiết bị khồng thay đổi giữa các
lẩn đo. Làm tương tự như vậy cũng
có thể xây dựng được đổ thị phụ tải
công suất phản kháng Q(t) và công
suất biểu kiến S(t).
Việc xây dựng các đổ thị bậc
thang tương đối đơn giản, rất thuận
tiện khi xác định các đại lượng đặc
trưng cấn thiết.
Để đặc trưng cho sự làm việc
của một thiết bị trong năm, cần
phải chọn đổ thị phụ tải ngày của
các ngày đặc trưng nhất trong năm.
Đối với đa số các thiết bị điện ở
nước ta, người ta thường chọn đồ
thị ngày đặc trưng của các mùa (hè
và đông) làm các đổ thị ngày đặc
trưng của nãm. Đổ thị phụ tải mùa
hè thường ứng với phụ tải lớn nhất
của thiết bị trong năm, do nhu cầu
điện cho việc điểu hòa không khí
tăng, còn đổ thị mùa đông thì ngược
lại, có trị số nhỏ nhất.
Phụ tải lớn nhất của thiết bị
theo đồ thị phụ tải ngày được gọi là
Hình 1.15. Đổ thị phụ tải ngày công
tác dụng vẽ theo từng điểm
suất
Hình 1.16. Đổ thi phụ tài ngày
công suất tác dụng hình bậc thang
công suất cực đại ngày PmìXng và
thường kéo dài không quá 0,5 giờ.
29

30. Diện tích giới hạn bởi đổ thị phụ tải và các trục tọa độ biểu diễn năng lượng tiêu
thụ (hay phát ra) An„ được xác định theo (1.3). Trường hợp đồ thị bậc thang được xác
định bởi biểu thức đơn giản sau :
n
Ang = 2 Pi-b
i = l
(1.4)
với Pj - công suất tương ứng vối khoảng thời gian tị ;
n - số bậc của đổ thị phụ tải.
Biết Ang có thể xác định
(hình 1.16) :
được công suất trung bình ngày Ptb ng của thiết bị
p .
■‘■tb.ng
Ang
24
(1.5)
Hình dạng của đổ thị phụ tải ngày phụ thuộc tính chất của các hộ tiêu thụ điện.
Khi phẩn lớn các hộ tiêu thụ là các phụ tải chiếu sáng, đổ thị phụ tải ngày rất không
bằng phẳng vì rằng phụ tải vào những giờ buổi tối lớn hơn nhiều so với ban ngày (hình
1.17). Đồ thị phụ tải ngày mùa hè khác so với đồ thị phụ tải ngày mùa đông (hỉnh 1.17)
không những vể trị số mà còn cả vào các giờ
khác nhau, vì rằng cực đại của đổ thị phụ tải
mùa hè xuất hiện muộn hơn so với mùa đông. Do
vậy, đồ thị phụ tải ngày của các nhà máy điện
hay các trạm biến áp cung cấp cho chúng cũng có
dạng tương tự.
Khi chủ yếu là các phụ tải động lực, đặc biệt
là khi có các xí nghiệp làm việc 2 ca và 3 ca, đổ
thị phụ tải ngày bằng phảng hơn (hình 1.18) và
sự chênh lệch giữa phụ tải mùa đông và mùa hè
cũng ít hơn. Trên hình 1.18 là ví dụ vẽ đổ thị
phụ tải của một NMĐ lớn hoặc HTĐ. Cực đại của
phụ tải tác dụng và phản kháng thường không
trùng nhau do vào những lúc phụ tải tác dụng
cực đại, công suất dùng cho chiếu sáng chiếm một
Hình 1.17. Dổ thi phụ tải ngày
cùa một trạm biến áp
____ đổ thi ngày hè ;
- - - đổ thị ngày đông
Hình 1.18. Đổ thị phụ tài ngày cùa NMĐ công
suất lớn hoặc HTĐ
_____ đồ thị công suất tác dụng ;
______ đổ thị công suất phản kháng
30

31. phần đáng kể và khi đó các xí nghiệp làm việc 1 ca đã kết thúc ngày làm việc. Ngược
lại vào những giờ ban ngày, phụ tải chiếu sáng nhỏ so với phụ tải động lực có eo&p
thấp làm cho phụ tải phản kháng tăng lên...
Trong HTĐ, các NMĐ làm việc song song với nhau, cùng tham gia vào việc phủ
phụ tải chung của HTĐ. Các lưới điện làm nhiệm vụ cung cấp điện cho một vùng rộng
lớn hay một số hộ tiêu thụ có chế độ làm việc khác nhau nên đổ thị phụ tải ngày của
chúng bằng phảng hơn, không giống như đổ thị phụ tải ngày của các NMĐ làm việc
riêng rẽ, chỉ cung cấp cho một số ít phụ tải.
1.6.2. ĐỒ THỊ PHỤ TẢI NĂM
Điểm đặc biệt của chế độ làm việc hàng nãm của các thiết bị năng lượng được thể
hiện qua đổ thị phụ tải hàng năm của
chúng. Người ta thường sử dụng đổ thị
phụ tải năm biểu diễn sự biến thiên của
phụ tải cực đại ngày và đồ thị phụ tải
năm biểu diễn sự biến thiên của phụ tải
theo thời gian trong năm.
Đổ thị phụ tải năm biểu diễn sự
biến thiên của phụ tải cực đại ngày cho
trên hình 1.19. Trục hoành biểu diễn các
ngày của từng tháng trong năm (từ 1/1
đến 31/12), trục tung biểu diễn phụ tải
cực đại của mỗi ngày p„„vn„. Một cách
gần đúng củng có thể thay bằng đố thị
dạng gấp khúc được biểu diễn bởi đường
nét đứt trên hình 1.19. Nếu biết được số
Hình 1.19. Đồ thị biểu diễn sự biến thiên
của phụ tải cực đại ngày trong năm
lượng và công suất các tổ máy trong NMĐ hoặc số lượng và công suất các máy biến áp
trong trạm, dựa vào đổ thị phụ tải này, có thể xác định được số tổ máy cẩn đưa vào
làm việc trong từng thời kỳ của năm và do đó lập được kế hoạch sửa chữa các tổ máy,
số tổ máy có thể đồng thời đưa ra sửa chữa, ví dụ như với đỗ thị phụ tải đã cho ở
hình 1.19, nhà máy co' 4 tổ máy giống nhau, trong đo' có một tổ máy dự phòng. Để lập
kế hoạch sửa chữa, ta vẽ các đường thẳng
nằm ngang có tung độ tương ứng với công
suất của 1 ị 2 và 3 tổ máy. Từ hình vẽ
thấy rằng, để đảm bảo cung cấp cho các
phụ tải và có công suất dự trữ sự cố, từ 1/1
đến 1/4 và từ 1/10 đến 31/12 cần làm việc
cả ba tổ máy ; từ 1/4 đến 1/6 và từ 1/8 đến
1/10 cấn 2 tổ máy làm việc; từ 1/6 đến 1/8
chỉ cấn một tổ máy làm việc.
Đổ thị phụ tải năm biểu diễn sự biến
thiên của phụ tải theo thời gian cho trên
hình 1.20. Đổ thị này cho biết thời gian làm
Hình 1.20. Đổ thi phụ tải năm
theo thời gian
31

32. việc trong năm của các thiết bị với các phụ tải khác nhau. Trục hoành biểu diễn số giờ
trong năm (0 đến 8760), trục tung là công suất của phụ tải.
Đổ thị phụ tải năm theo thời gian có thể vẽ gần đúng theo đổ thị phụ tải ngày
đặc trưng của các mùa trong năm. Trên hình 1.21 thể hiện cách vẽ đỗ thị phụ tải năm
theo đổ thị phụ tải của hai ngày đặc trưng đối với mùa hè và mùa đông, với giả thiết
rằng mùa hè gồm 180 ngày và mùa đông gồm 185 ngày.
Đồ thị phụ tải năm được vẽ bắt đầu từ phụ tải cực đại và giảm dấn theo thứ tự
của bậc công suất. Từ các đổ thị phụ tải ngày đặc trưng co' thể xác định được thời gian
tương ứng với mỗi bậc công suất. Trường hợp như ở hình 1.21, ta thấy công suất P1
chỉ xuất hiện trong mùa hè, mỗi ngày là thl + t’hl, vậy trong một năm, thời gian tương
ứng với công suất là Tị = 180 (thl + t’hl). Còn thời gian tương ứng với công suất P2
của một ngày hè là th2 + t’h2 » của một ngày đông là tđ2, do đó thời gian tương ứng
với P2 trong năm T2 = 180(th2 + t’h2) + 1851^2 .... Dựa vào Pị và Tị đã tính được, ta
co' thể vẽ đổ thị phụ tải năm theo thời gian có dạng bậc thang như trên hình 1.21, hoặc
cũng co' thể thay thế gấn đúng bằng đường cong liên tục thể hiện bằng nét đứt.
Hình 1.21. Xây dựng đổ thị phụ tái năm theo thời gian
Khi cần chính xác hơn, người ta lấy số ngày đặc trưng nhiều hơn, như lấy 4 đổ thị
ngày đặc trưng của bốn mùa trong năm hoặc lấy 12 đổ thị ngày đặc trưng của các
tháng...
Diện tích giới hạn bởi đường cong đổ thị phụ tải năm với các trục tọa độ cho ta
năng lượng phát ra hay tiêu thụ của các thiết bị điện trong năm A,,.
Phụ tải trung bình năm Ptb n của thiết bị (hình 1.20) sẽ là :
Ptbn = 8760 (1’6)
Đổ thị phụ tải năm theo thời gian của các thiết bị được sử dụng khi tính toán kinh
tê' - kỹ thuật, như khi xác định số lượng và công suất tối ưu của các thiết bị, xác định
tổn thất điện năng trong lưới, trong máy biến áp...
32

33. 1.6.3. CÔNG DỤNG CỦA ĐỠ THỊ PHỤ TẢI
Đổ thị phụ tải được sử dụng rộng rãi trong vận hành, thiết kế các công trình năng
lượng. Tùy theo mục đích mà người ta sử dụng đổ thị phụ tải loại này hay loại khác.
a. Trong vận hành đổ thị phụ tải được sử dụng vào các mục đích sau :
1- Xác định thời gian khởi động và dừng các tổ máy nhằm đảm bảo cung cấp điện
đủ cho các phụ tải và sự làm việc kinh tế của HTĐ. Việc khởi động và đưa các tổ máy
vào làm việc cẩn một thời gian nào đấy. Khi phụ tải của NMĐ tăng lên, nếu đưa tổ
máy vào làm việc chậm có thể dẫn đến quá tải các máy phát đang làm việc hoặc phải
cắt một phần phụ tải. Khi dừng các tổ máy chậm hoặc để các tổ máy làm việc non tải
trong thời gian dài sẽ dẫn đến làm giảm công suất trung bình của các tổ máy và làm
giảm hiệu suất của các thiết bị, làm tăng chi phí cho các tổ máy và làm tăng giá thành
điện năng. Cũng tương tự như vậy, khi biết đổ thị phụ tải, có thể thay đổi số máy làm
việc trong các trạm biến áp khi phụ tải thay đổi, đảm bảo sự làm việc kinh tế cửa trạra..
2- Xác định năng lượng phát ra hay tiêu thụ trong ngày, năm hoặc các thời kỳ vận
hành khác. Biết được năng lượng phát ra và suất chi phí nhiên liệu trung bình cho 1
kWh điện năng, có thể xác định được chi phí nhiên liệu của nhà máy sau một thời gian
vận hành, cũng có thể dự báo trước được lượng nhiên liệu cần thiết trong thời kỳ tới.
Còn đối với nhà máy TĐ là chi phí nước sau một thời gian vận hành...
3- Lập kế hoạch đưa các thiết bị chính của NMĐ hay của TBA ra sửa chữa như
đã nói ở trên.
b. Trong thiết kế, dựa vào đổ thị phụ tải xác định được phụ tải cực đại của máy
NMĐ hoặc TBA, biết được sự biến thiên của phụ tải ngày đặc trưng và của cả năm,
có thể tính toán, lựa chọn số lượng và công suất tối ưu của các thiết bị, các khí cụ điện
và dây dẫn...
1.6.4. CÁC HỆ SỐ ĐẶC TRƯNG CHO CHỄ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA CÁC
THIẾT BỊ ĐIỆN
Chế độ làm việc của các thiết bị điện trong một chu kỳ thời gian T nào đó (ngày,
năm...) được đặc trưng bởi các đại lượng sau :
1. Hệ số điển kín phụ tải <Zpt, đặc trưng cho mức độ bằng phẳng của đổ thị phụ tải
của thiết bị :
«pt = Tp - (1-7)
1 -L max
với : T - số giờ làm việc của thiết bị trong chu kỳ khảo sát ;
A - năng lượng phát ra (hay tiêu thụ) của thiết bị trong thời gian T ;
Pmax - công suất cực đại trong thời gian T (xem hình 1.16 và 1.20).
Ta co' A = Ptb.T nên :
Ptb
apt = (1.8)
-L max
33

34. Thấy rằng trị số lớn nhất của hệ số điền kín phụ tải «ptmax = 1 và trong trường
hợp này đổ thị phụ tải là một đường nằm ngang có tung độ là Pmax (đường nét đứt AB
trên hình 1.16 và 1.20). Nghĩa là các thiết bị luôn làm việc với công suất cực đại Pmax
trong thời gian T.
Hệ số điển kín phụ tải chỉ rằng, năng lượng phát ra (hay tiêu thụ) bằng bao nhiêu
phần của năng lượng phát ra (hay tiêu thụ) khi trong suốt thời gian T thiết bị luôn làm
việc với công suất cực đại Pmax. Kki hệ số apt càng lớn, các thiết bị càng làm việc gần
với công suất cực đại, càng tận dụng được khả năng của nó. Ngược lại, nếu apl càng
thấp việc tận dụng các thiết bị càng kém.
2. Thời gian sử dụng công suất lớn nhất Tmax : Theo định nghĩa Tmax được xác định
bởi biểu thức :
Tmax = (1-9)
1 max
Thời gian sử dụng công suất cực đại Tmax cho ta biết trong khoảng thời gian xét T, thiết
bị cần làm việc với công suất cực đại Pmax trong thời gian bao lâu để sản xuất ra (hoặc
tiêu thụ) một lượng điện năng đúng bằng lượng điện năng thực A khi công suất thay đổi.
Rõ ràng rằng trong khoảng thời gian xét, công suất p tại một thời gian nào đó
không vượt quá P",™, nên ta luôn có : Tmav $ T. Từ (1.7) và (1.9) ta có :
a_' T.p__ = T—.. p_.
“pt- x max max-1- max
hay :
Tmax = apt.T (1.10)
và : T^ = T khi apt = 1.
Như đã phân tích, hệ số «pt càng lớn càng tận dụng được thiết bị. Từ (1.10) cũng
có thể thấy được nếu Tmax càng lớn càng tận dụng được thiết bị.
3. Hệ số sử dụng công suất đặt ad và thời gian sử dụng công suất đặt Td.
Cũng tương tự như trên, ta có :
A Ptb
ađ = T.Pđ = p7 (111)
Td = ậ- = «đ . T (1.12)
Pđ
ở đây Pd là tổng công suất đặt của các thiết bị khảo sát.
Hệ số sử dụng công suất đặt đặc trưng cho việc sử dụng công suất đặt của các tổ
máy. Dễ dàng thấy rằng ađ $ 1 và apt > ad vì Pd > Pmax. Khi «đ = «pt thì trong
NMĐ hay trong TBA sẽ không có công suất dự trữ, nghĩa là các máy phát hay các máy
biến áp luôn làm việc hết công suất.
Thời gian sử dụng công suất Tđ chỉ rằng, trong chu kỳ khảo sát có bao nhiêu giờ
các thiết bị cần luôn làm việc với công suất đặt Pđ để phát ra (hay tiêu thụ) một lượng
điện nâng đúng bằng năng lượng thực A khi công suất thay đổi. Rõ ràng Td sá Tmax.
Thời gian sử dụng công suất lớn nhất Tmax và hệ số điển kín phụ tải apl của các
NMĐ và TBA phụ thuộc vào đặc tính phụ tải của chúng, bằng khoảng 2000 4- 4000 giờ
34

35. và «pt = 0,23 -T- 0,45 đối với các thiết bị có phụ tải chiếu sáng lớn và đối với các NMĐ
làm việc độc lập ; từ 4000 "T 7000 giờ và a t = 0,45 -ỉ- 0,8 đối với các thiết bị công
suất lớn cung cấp chủ yếu cho các phụ tải động lực, đặc biệt là các ngành công nghiệp
nặng làm việc ba ca.
Như đã thấy ở trên, để đảm bảo sự làm việc kinh tế của các thiết bị, người ta
mong muốn Tmax và apt co' trị số lớn. Muốn vậy, người ta tìm cách san bằng đồ thị phụ
tải bằng cách dùng các biện pháp điểu chỉnh sau :
a. Phát triển các hộ tiêu thụ làm việc theo mùa : Một số xí nghiệp chỉ có nguyên
liệu để làm việc trong một mùa, như nhà máy đường, nhà máy chè, nhà máy hoa quả...
Các nhà máy này trong thời gian không có nguyên liệu để sản xuất các sản phẩm chính,
người ta sử dụng các nguyên liệu khác để sản xuất các sản phẩm phụ hoặc bên cạnh
các xí nghiệp này kết hợp xây dựng các xí nghiệp làm việc theo mùa khác, như trạm
bơm để chống hạn trong mùa khô cũng là trạm bơm chống lụt trong mùa mưa lũ... Nhờ
có sự kết hợp như vậy việc tiêu thụ điện của các xí nghiệp sẽ là liên tục và thay đổi
không nhiều, làm cho đổ thị phụ tải tổng của các nguồn cung cấp bằng phảng hơn.
b. Những hộ tiêu thụ chỉ làm việc ít giờ trong ngày, nên chỉ cho phép làm việc
trong những giờ mà phụ tải của HTĐ thấp. Như vậy sẽ giảm được công suất đặt và
công suất cực đại của toàn HTĐ.
c. Tăng số ca làm việc trong các xí nghiệp.
d. Bô' trí ngày nghỉ của công nhân trong các xí nghiệp khác nhau. Thường ngày
chủ nhật công suất điện dùng cho sản xuất rất thấp vì phấn lớn các xí nghiệp nghỉ làm
việc. Đê’ tận dụng được khả năng của các thiết bị và giảm công suất đặt của chúng, nên
bố trí ngày nghỉ của các xí nghiệp trong tuần lệch nhau.
e. Điểu chỉnh giờ bắt đầu làm việc của các xí nghiệp lệch nhau để tránh tình trạng
công suất của các nguồn tăng đột ngột do nhiều động cơ khởi động cùng một lúc.
f. Điều chỉnh giá cả điện năng trong ngày đê’ khuyến khích việc dùng điện vào các
giờ thấp điểm và hạn chế việc dùng điện vào các giờ cao điểm...
g. Như đã nói trên, biện pháp hiệu quả hơn cả là đưa các NMĐ vào làm việc trong
HTĐ và nối các HTĐ lại với nhau để thiết lập các HTĐ hợp nhất. Việc thiết lập các
HTĐ đê’ cùng cung cấp cho các phụ tải có đặc tính khác nhau sẽ có tác dụng rất lớn
trong việc san bằng đổ thị phụ tải, giảm công suất đặt của các nguồn trong toàn HTĐ
và nâng cao được hệ số điền kín phụ tải...
1.6.5. XÁC ĐỊNH ĐỐ THỊ PHỤ TÀI CỦA CÁC NHÀ MÁY ĐIỆN KHI THIẾT KÊ
Phụ tải ngày của các NMĐ và các TBA bao gồm công suất của các phụ tải ở các
cấp điện áp, tổn thất công suất trong lưới, trong máy biến áp. Ngoài ra còn phải kê’ đến
cả phần phụ tải tự dùng của NMĐ, tự dùng của các trạm biến áp rất nhỏ nên có thê’
bỏ qua khi xác định phụ tải của TBA.
Công suất tự dùng cực đại của các NMĐ được cho theo phẩn trăm công suất đặt
của NMĐ như sau :
35

36. NĐ dấu và khí : 3 - 5%
NĐN chạy than phun : 6 - 9%
NĐR chạy than phun : 8 - 14%
TĐ trung bình và nhỏ : 1 - 2%
TĐ lớn : 0,4 - 1%.
Công suất chi phí cho tự dùng của các NĐ khá lớn, phụ thuộc vào loại nhà máy,
công suất của nó, cách đốt nhiên liệu, nhiệt độ và áp suất hơi, mức độ tự động hóa...
Nếu phụ tải của các tổ máy không đổi hoặc thay đổi rất ít, khi xây dựng đồ thị
phụ tải của NMĐ, một cách gần đúng có thể coi rằng công suất chi phí cho tự dùng
của nó không thay đổi theo thời gian và bằng công suất tự dùng cực đại :
Ptd.max — Ptd.max%-Pđ/100 (1.13)
trong đó :
Pld max% - công suất tự dùng cực đại tính theo phần trâm công suất đặt ;
Pđ - công suất đặt của các tổ máy trong nhà máy, bằng tổng công suất
định mức của các máy phát trong nhà máy.
Khi phụ tải của NĐ thay đổi nhiều, cẩn kể đến sự thay đổi của phụ tải tự dùng
theo công suất phát của NMĐ. Một cách gần đúng có thể coi khoảng 40% công suất tự
dùng cực đại không phụ thuộc vào công suất phát của NMĐ, phần công suất tự dùng có
trị số không đổi là công suất cung cấp cho các phụ tải chiếu sáng, công suất chi phí cho
tổn thất không tải trong các máy biến áp tự dùng, các động cơ điện tự dùng... và 60%
công suất còn lại thay đổi tỷ lệ với phụ tải tác dụng của nhà máy. Một cách tổng quát,
phụ tải tự dùng của nhà máy NĐ được xác định bởi biểu thức :
ptđ(i) — ptd.max
P(t)
(1.14)
với :
Ptd(t) - công suất tự dùng của NĐ tại thời điểm t ;
P(t) - công suất phát của NĐ tại thời điểm t.
Sau khi đã xác định được phụ tải ở các cấp điện áp Pptj và phụ tải tự dùng Ptd, ta
có thể xác định được phụ tải của toàn nhà máy NĐ :
n
P(t) = 2 Ppti(t) + Ptd(t) (1.15)
1
ở đây : Ppt.(t) - công suất của phụ tải i tại thời điểm t ;
n - sô' phụ tải được NĐ cung cấp.
Biết được đổ thị phụ tái công suất tác dụng P(t) của NĐ và hệ số công suất
cosy>(t), có thể xác định được đồ thị phụ tải công suất phản kháng Q(t) hoặc công suất
biểu kiến S(t).
Phụ tải tự dùng của TĐ thường rất nhỏ và ít thay đổi khi phụ tải của nhà máy
thay đổi. Do vậy, để đơn giản khi tính toán và với sai số không lớn, người ta coi phụ tải
tự dùng của TĐ có trị số không đổi và bằng p,d may
36

37. Khi thiết kế các NMĐ và TBA, người ta thường tính với hệ sô' công suất trung bình
của các phụ tải cos^tbị. Trường hợp các hệ số công suất này khác nhau không nhiểu, có
thể tính toán phụ tải và cân bằng công suất toàn nhà máy theo công suất biểu kiến để
chọn và kiểm tra các thiết bị.
1.7. CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA DIEM trưng tính trong hệ THốNG
ĐIỆN
Trong tất cả các hệ thống điện ba pha cao áp hoặc hạ áp, đểu tổn tại ba điện
áp pha : điện áp giữa mỗi pha và một điểm chung hay điểm trung tính. Về phương
diện vật lý, điểm trung tính là điểm chung của ba cuộn dây nối hình sao (hình
1.22) .
Trong các mạng điện ba pha, tùy theo
tổ nối dây của các dây quấn pha trong các
máy biến áp và máy phát điện, có thể có
hoặc không có điểm trung tính. Tùy thuộc
vào điện áp của mạng, chiểu dài đường
dây và cấu trúc của nó ; tùy thuộc vào
mỗi nước, mỗi địa phương mà mạng điện
có thể có hoặc không có dây trung tính.
Thông thường ở nhiểu nước người ta
không dùng dây trung tính trong các mạng
Hình 1.22. Điểm trung tính cùa một
hệ thống điện ba pha nối hình sao (Y)
điện cao áp. ồ Pháp, trong các mạng điện
cao áp người ta chỉ dùng dây trung tính
trong các mạng điện cung cấp cho chiếu
sáng công cộng ở điện áp 5,5 và 3,2 kV. Nhưng ngược lại ở Mỹ có rất nhiều mạng
điện cao áp có dây trung tính. Trong các mạng hạ áp thì dây trung tính được dùng
ở tất cả các nước.
Trong các mạng điện cao áp hoặc hạ áp, điểm trung tính có thể được nối đất hoặc
không. Người ta gọi là chế độ của điểm trung tính.
Điểm trung tính có thể được nối đất trực tiếp hoặc qua một điện trở hay một
điện kháng. Trong trường hợp đấu người ta gọi là mạng điện co' trung tính nối đất
trực tiếp ; trường hợp sau được gọi là mạng điện có trung tính nối đất qua một
tổng trở. Ngược lại, khi không có sự liên hệ giữa điểm trung tính và đất, người ta
gọi là mạng điện có trung tính cách điện.
Trong mỗi lưới điện, chế độ của điểm trung tính đóng một vai trò quan trọng
vì nó quyết định trị số của dòng điện ngắn mạch và trị số của quá điện áp. Chế
độ làm việc của điểm trung tính còn ảnh hưởng đến tính liên tục cung cấp điện,
nghía là nó không những ảnh hưởng đến việc chế tạo, vận hành và lắp đặt thiết bị
mà còn ảnh hưởng cả đến việc sản xuất và tiêu thụ điện năng.
37