Để tính toán thiết kế điện, trước hết cần xác định nhu cầu tải thực tế lớn nhất. Nếu chỉ dựa trên việc cộng số học của tổng tải có trên lưới, điều đó sẽ dẫn đến không kinh tế và thực hành kỹ sư kém.

Công suất đặt (kW)

  • Hầu hết các thiết bị đều có nhãn ghi công suất định mức của mình (Pn).
  • Công suất đặt là tổng của các công suất định mức của tất cả thiết bị tiêu thụ điện trong lưới. Đây không phải là công suất tiêu thụ thực tế.
  • Với động cơ, công suất định mức là công suất đầu ra trên trục động cơ. Công suất tiêu thụ đầu vào rõ ràng sẽ lớn hơn.
  • Các đèn huỳnh quang và phóng điện sẽ kết hợp với ballast là một trường hợp khác mà công suất định mức ghi trên đèn nhỏ hơn công suất tiêu thụ bởi đèn và ballast. Phương pháp xác định công suất tiêu thụ thực của động cơ và đèn sẽ được trình bày ở bài sau.
  • Công suất yêu cầu (kW) là đại lượng cần thiết để chọn công suất định mức của máy phát hoặc ắc quy hoặc cho những lưới có các động cơ sơ cấp. Với lưới hạ thế công công hoặc cho biến thế trung/hạ (biến thế phân phối), đại lượng quan trọng là công suất biểu kiến (kVA).

Công suất đặt biểu kiến (kVA)

Công suất đặt biểu kiến thường là tổng số học (kVA) của các tài riêng biệt (kVA) sẽ không bằng tổng công suất đặt.

  • Công suất biểu kiến yêu cầu của một tải (có thể là một thiết bị) được tính từ công suất định mức của nó (nếu cần, có thể phân hiệu chỉnh như đã nói ở trên đối với các động cơ) và sử dụng các hệ số sau:
    • η = hiệu suất = công suất đầu ra kW / công suất đầu vào kW
    • Cos φ = hệ số công suất = kW/kVA
  • Công suất biểu kiến yêu cầu của tải: Pa = Pn/(η.cos φ)
  • Từ giá trị này, dòng đầy tải la (A) sẽ là: la = (Pa.103) / V
  • Với tải có điện áp pha trung tính: la = (Pa.103)/(√3.U)
    • Với tải 3 pha cân bằng, và: 
      • V – điện áp pha trung tính (V)
      • U – điện áp dây (V)
  • Thực ra thì tổng số kVA không phải là tổng số học các công suất biểu kiến của từng tải (trừ khi có cùng hệ số công suất). Trên thực tế hay lấy tổng số học làm con số kVA tổng. Kết quả thu được do đó sẽ lớn hơn giá trị thật. Nhưng trong thiết kế, điều này là chấp nhận được.
  • Khi không biết được đặc tính của tải, các giá trị trong hình dưới đây có thể cho phép đánh giá gần đúng số VA yêu cầu (từng tải là rất nhỏ nên không thể biểu diễn ở kVA hoặc kW). Các suất phụ tải chiếu sáng được dựa trên sàn 500m2:
Đèn huỳnh quang (bù tới cos = 0,86)
Dạng tải Ước tính (VA/m2) cho đèn ống huỳnh quang máng công nghệ Mức trung bình (lux = lm/m2)
Đường và xa lộ kho, công việc không liên tục 7 150
Công việc nặng như: chế tạo và lắp ráp các thiết bị có kích thước lớn 14 300
Công việc hành chính văn phòng 24 500
Công việc chính xác:
Về thiết kế:
Chế tạo, lắp ráp chính xác cao 41 800
Mạch động lực:
Loại sử dụng Ước tính (VA/m2)
Trạm bơm khí nén 3 tới 6
Quạt 23
Đốt nóng bằng điện thông thường:
Nhà riêng 115 tới 146
Căn hộ 90
Văn phòng 25
Xưởng phân phối hàng 50
Xưởng lắp ráp 70
Phân xưởng cơ khí 300
Xưởng sơn, vẽ 350
Nhà máy xử lý nhiệt 700

Đánh giá công suất thực lớn nhất kVA

  • Tất cả các tải riêng biệt thường không vận hành hết công suất định mức ở cùng một thời điểm. Hệ số ku và ks cho phép xác định công suất sử dụng lớn nhất dùng để định kích cỡ của lưới.
  • Hệ số sử dụng lớn nhất (ku)
    • Trong điều kiện vận hành bình thường, công suất tiêu thụ thực của thiết bị thường bé hơn trị định mức của nó. Do đó hệ số sử dụng ku được dùng để đánh giá giá trị công suất tiêu thụ thực. Hệ số này cần được áp dụng cho từng tải riêng biệt (nhất là cho các động cơ vì chúng hiếm khi chạy đầy tải).
    • Trong lưới công nghệp, hệ số này ước chừng là 0,75 cho động cơ. Với đèn dây tóc, nó bằng 1. Với ổ cắm ngoài, hệ số này phụ thuộc hoàn toàn dạng thiết bị cắm vào ổ cắm.
  • Hệ số đồng thời (ks)
    • Thông thường thì sự vận hành đồng thời của tất cả các tải có trong một lưới điện là không bao giờ xảy ra. Hệ số đồng thời sẽ được dùng để đánh giá phụ tải.
    • Hệ số ks thường được dùng cho một nhóm tải (được nối cùng tủ phân phối hoặc tủ phân phối phụ).
    • Việc xác định ks thuộc về trách nhiệm của người thiết kế, đòi hỏi sự hiểu biết chi tiết về lưới và điều kiện vận hành của từng tải riêng biệt trong lưới. Do vậy, khó mà có thể cho giá trị chính xác trong mỗi trường hợp.
  • Hệ số đồng thời cho tòa nhà trung cư
    • Một vài giá trị điển hình ks trong trường hợp này sẽ được cho trong hình dưới và được áp dụng cho tải dân dụng 230/400V (3 pha 4 dây). Trong trường hợp có dùng thiết bị sưởi ấm bằng điện, hệ số ks sẽ bằng 0,8 và không phụ thuộc vào số hộ tiêu thụ.
Số hộ tiêu thụ Hệ số đồng thời (ks)
2 tới 4 1
5 tới 9 0,78
10 tới 14 0,63
15 tới 19 0,53
20 tới 24 0,49
25 tới 29 0,46
30 tới 34 0,44
35 tới 39 0,42
40 tới 49 0,41
≥ 50 0,40
  • Hệ số đồng thời cho tủ phân phối
    • Các giá trị giả thiết ks của tủ phân phối cung cấp điện cho một số mạch (mà không có thêm thông tin về cách thức phân chia tải giữa chúng. Nếu các mạch chủ yếu là cho chiếu sáng, có thể coi ks gần bằng 1.
Số mạch Hệ số đồng thời (ks)
Tủ được kiểm nhiệm toàn bộ

2 và 3

 

0,9

4 và 5 0,8
6 và 9 0,7
≥ 10 0,6
Tủ được kiểm nhiệm từng phần trong mỗi trường hợp được chọn. 1,0
  • Hệ số đồng thời theo chức năng của mạch
    • Hệ số ks dùng cho các mạch cung cấp điện cho các tải thường dùng được cho:
Chức năng mạch Hệ số đồng thời ks
Chiếu sáng 1
Nhiệt và máy lạnh 1
Ổ cắm ngoài 0,1 tới 0,2
Thang máy và thang máy nhà bếp
Cho động cơ mạnh nhất 1
Cho động cơ mạnh thứ nhì 0,75
Cho tất cả động cơ 0,6

Lựa chọn công suất máy biến áp

  • Nếu lưới được cung cấp trực tiếp từ biến thế trung / hạ và tải lớn nhất đã được xác định, việc chọn máy biến áp cần lưu ý tới:
Công suất biểu kiến Ln (A)
kVA 237 V 4120 V
100 244 141
160 390 225
250 609 352
315 767 444
400 974 563
500 1218 704
630 1535 887
800 1949 1127
1000 2436 1408
1250 3045 1760
1600 3898 2253
2000 4872 2816
2500 6090 3520
3105 7673 4436
    • Khả năng cái thiện hệ số công suất của lưới
    • Khả năng mở rộng của lưới
    • Các điều kiện ràng buộc (nhiệt độ,…)
  • Dòng định mức ln phía hạ áp của máy biến áp 3 pha: ln = (Pa.103)/ U.√3
    • Pa – Công suất định mức của biến thế (kVA)
    • U – Điện áp dây khi không tải (237 V hoặc 410V)
    • ln – đơn vị là ampe (A)
  • Với biến áp 1 pha: ln = Pa.103 / V
    • V – Điện áp đầu ra phía hạ thế khi không tải (V)
  • Phương trình đơn giản hóa ở 400V (tải 3 pha)
    • ln – kVA.1,4
  • Công suất máy tính theo tiêu chuẩn IEC là IEC 60076

Lựa chọn nguồn cung cấp

  • Mức quan trọng của cấp điện liên tục sẽ quyết định chọn nguồn dự phòng.
  • Lựa chọn và các đặc tính của nguồn thay thế sẽ được trình bày trong chương khác.
  • Nguồn cung cấp chính thường lấy ở lưới trung áp hoặc lưới hạ áp của lưới điện quốc gia. Trên thực tế, lấy điện phía trung thế có thể là cần thiết nếu tải vượt quá (hoặc dự định vượt quá) ngưỡng 250 kVA, hoặc nếu chất lượng phục vụ đòi hỏi cao hốn với chất lượng có từ lưới hạ thế. Hơn nữa, nếu lấy điện từ phía hạ thế mà gây xáo trộn cho khách hàng lân cận thì ngành điện có thể yêu cầu dùng điện từ phía trung thế.
  • Cung cấp từ phía trung thế có lợi cho khách hàng:
    • Không bị xáo trộn bỏi các phụ tải khác
    • Có thể tự do chọn hệ thống nối đất phía hạ thế
    • Có sự lựa chọn rộng hơn một cách kinh tế về hệ thống biểu giá điện.
  • Tuy nhiên cần lưu ý:
    • Khách hàng là chủ của trạm trung/hạ. Do đó, trong một vài quốc gia họ cần tự bỏ tiền để lắp đặt trạm. Ngành điện sẽ có thể tham gia vào đầu tư như đi dây dung thế,…
    • Một phần của giá thành kết lưới có thể được hoàn vốn nếu có một khách hàng thứ 2 cùng nối vào dây trung thế trong một khoảng thời gian sau khi khách hàng thứ nhất kết lưới.
    • Khách hàng chỉ có quyền được tiếp cận phần hạ thế. Tiếp cận phần trung thế chỉ danh cho ngành điện (đọc công tơ, thao tác,…). Tuy vậy, trong một vài quốc gia, máy cắt bảo vệ trung thế (hoặc cầu chì – cầu dao cắt tải) có thể do khách hàng vận hành.
    • Dạng và vị trí của trạm sẽ được chọn theo thỏa thuận giữa khách hàng và ngành điện.

Trích: Hướng dẫn thiết kế lắp đặt điện theo tiêu chuẩn quốc tế IEC – Bản chính sửa 2019

Nâng cao thu nhập bằng cách làm chủ kiến thức? => Tham khảo ngay tại đây
Hãy chia sẻ, nếu bạn cảm thấy bài viết có ích cho bạn bè !