brief 33033 36858 2882012142138luachonnhanhtietdiendaydan 673

Hà Thanh Tùng và Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 8812: 197 - 202 LỰA CHỌN NHANH TIẾT DIỆN DÂY DẪN TRONG LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI THEO PHƯƠNG PHÁP KHOẢNG CHIA KINH TẾ Hà Thanh Tùng 1,* , Ph

Trang 1

Hà Thanh Tùng và Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 88(12): 197 - 202

LỰA CHỌN NHANH TIẾT DIỆN DÂY DẪN TRONG LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI THEO PHƯƠNG PHÁP KHOẢNG CHIA KINH TẾ

Hà Thanh Tùng 1,* , Phạm Thị Hồng Anh 2

Trường ĐH Kỹ thuật Công nghiệp 1 - ĐH Thái Nguyên Trường ĐH Công nghệ thông tin & Truyền thông - ĐH Thái Nguyên

TÓM TẮT

Lựa chọn tiết diện dây dẫn theo điều kiện kinh tế có tính chất không nhỏ trong việc nâng cao hiệu quả kinh tế lưới điện, đặc biệt trong điều kiện kinh tế thị trường như hiện nay Phương pháp khoảng chia kinh tế cho phép người làm quy hoạch lựa chọn nhanh tiết diện dây dẫn theo tính chất khu vực căn cứ vào bảng biểu và đồ thị minh họa được lập sẵn mà không cần tính toán lại nữa

Từ khóa: khoảng chia kinh tế, tiết diện dây dẫn, lưới phân phối

ĐẶT VẤN ĐỀ*

Phụ tải phát triển liên tục theo không gian và

thời gian vì vậy, phải thực hiện cải tạo lưới

điện để nâng cao khả năng tải và hiệu quả

kinh tế Sự phát triển không ngừng của phụ

tải ngày càng đỏi hỏi cao về chất lượng năng

lượng và độ tin cậy cung cấp điện Do đó,

ngay từ khâu thiết kế quy hoạch lưới điện

phân phối cần phải đặc biệt quan tâm một

cách triệt để phương pháp phân tích kinh tế,

lựa chọn tiết diện dây dẫn sao cho phương án

hợp lý và tối ưu nhất về mặt kinh tế - kỹ

thuật, thích hợp với nền kinh tế thị trường

[1], [2]

Chọn tiết diện dây dẫn là bài toán cơ bản

trong quy hoạch lưới điện So với các phương

pháp tính toán lựa chọn tiết diện dây dẫn khác

[1], [2], phương pháp khoảng chia kinh tế dây

dẫn sử dụng dữ liệu đặc trưng của khu vực

phụ tải, cho phép lập sẵn các biểu bảng lựa

chọn nhanh tiết diện dây dẫn tương ứng với

các cấp điện áp cần tính toán, thiết kế

Cơ sở lý thuyết về phương pháp khoảng

chia kinh tế

Phụ tải phát triển liên tục, do đó khi tính toán

lựa chọn dây dẫn, người làm thiết kế cần phải

quan tâm đến vòng đời của đường dây trong

quá trình vận hành

*

Tel: 0913.789.858, Email:

tunganh@tnut.edu.vn

Chi phí vòng đời:[1] chi phí vòng đời của

đường dây điện bao gồm chi phí vốn ban đầu

để xây dựng đường dây và chi phí hàng năm cho đường dây điện hoạt động và để bảo dưỡng, ngoài ra doanh nghiệp điện phải chi trả cho tổn thất điện năng và tổn thất công suất trên đường dây điện, cho độ tin cậy cung cấp điện, chi phí hàng năm được thực hiện

trong suốt vòng đời n năm của đường dây

điện, từ lúc bắt đầu đưa vào vận hành cho đến khi đường dây điện ngừng họat động:

)

.

md A md c

t P n

t HB t c At A t c Pt o

V vd CP













Trong đó: V0- vốn đầu tư ban đầu để xây dựng đường dây, (đồng); HBt - Chi phí cho hoạt động và bảo dưỡng, (đồng); HBt =

ahb.V0; cAt.ΔAt - chi phí do tổn thất điện năng;

và cPt.ΔPt - chi phí cho tổn thất công suất; cmd

Amd là chi phí cho điện năng không được cấp cho phụ tải Chi phí vòng đời theo (1) là chi phí thực ban đầu và hàng năm cho đường dây điện Tuy nhiên để tính toán kinh tế đường dây điện như là tính mật độ dòng điện kinh tế

ta cần quy đổi về chi phí vòng đời hiện tại (2)















md A md c t P Pt c t A At c t HB o

V vdo CP

1 ) (

t

r)

1 (

1

 : Là hệ số hiện tại hóa Trong đó: r -Hệ số chiết khấu =8% 12%, đó

là lợi nhuận đầu tư trung bình trong kinh

(1)

Trang 2

Hà Thanh Tùng và Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 88(12): 197 - 202 doanh; t - thời đoạn tính toán, [năm]

Nếu vốn ban đầu được thực hiện nhiều năm

trước năm không thì cũng được quy đổi về

năm không (gọi là tương lai hoá) bằng công

thức:

1

t

t n



(1+r)t là hệ số tương lai hoá

Lựa chọn tiết diện dây dẫn theo khoảng

chia kinh tế

Người ta tiến hành nghiên cứu kinh tế - kỹ

thuật cho từng khu vực lưới điện có mật độ

phụ tải và độ tăng trưởng phụ tải nhất định,

rút ra một hoặc một số loại tiết diện dây dẫn

tối ưu cho các đường trục và nhánh trong

khoảng thời gian phụ tải phát triển Sau đó

tiết diện này được áp dụng khi thiết kế lưới

điện trong khu vực đó mà không cần tính toán

nữa Đồ thị quan hệ giữa chi phí vòng đời

đường dây CPvd0 và Imax của các cấp điện áp

đối với một khu vực cụ thể theo quan hệ:

CPvd0=f(Imax) (4)

Để xây dựng được đồ thị với phạm vi kinh tế

nói trên, ta cần xác định các giá trị dòng điện

giới hạn(Ighi) ứng với các giao điểm giữa hai

tiết diện dây dẫn Biết rằng tại giao điểm này

ứng với phụ tải có giá trị là Ighi thì dùng tiết

diện tiêu chuẩn Fi hay Fi+1 là như nhau

Trước hết ta xét biểu thức:





V vd CP

1 2 max 3 0 0

Theo (5), phân tích thành hai thành phần

Thành phần thứ nhất là thành phần cố định

ứng với mỗi cỡ dây tiêu chuẩn Thành phần thứ hai là phí về tổn thất điện năng, phụ thuộc vào bình phương của dòng điện nên đường cong biểu thị hàm chi phí vòng đời là một đường parabol Tiết diện càng lớn thì đường parabol sẽ có dạng thoai thoải hơn Giao điểm giữa hai đường cong F1 và F2 xác định dòng điện cực đại Igh1 Tại điểm này chi phí vòng đời của hai phương án là bằng nhau Do đó ta

có công thức:











N

t

t gh

A hb

N

t

t gh

A hb

r r

I c V a V

r r

I c V a V

1

02 2 02 02

1

01 2 01 01

) 1 (

1 3

) 1 (

1 3



 (6)

Giải phương trình (6), ta có Igh1-2:

 

   















t

A t

N

t

hb t gh

r r c r

r r a r V

V I

1

02 01

1

02 01 01

02 2

3 1 1

1 1



[A] (7)

Như vậy giá trị Igh phụ thuộc vào những thông

số sau: Chi phí xây dựng V01, V02 [tr.đồng/km] tương ứng với tiết diện F1 & F2; Vòng đời tính toán của dây dẫn N [năm]; Hệ số vận hành, sửa chữa, bảo dưỡng ahb; Điện trở trên một đơn vị dài r01, r02 [Ω/km]; Hệ số tăng phụ tải a%; Giá thành tổn thất điện năng cA-[đ/kWh]; Số năm phụ tải tăng t [năm]; Chiết khấu % (r) là hệ số lợi nhuận đầu tư trung bình trong kinh doanh; Thời gian tổn thất công suất lớn nhất τ [giờ] Các giá trị này mang tính chất đặc trưng cho khu vực cần tính toán thiết kế

Tính toán áp dụng

Các dữ liệu cơ bản thu thập được đối với khu vực A

Bài toán đặt ra yêu cầu xác định dòng điện giới hạn giữa các loại dây dẫn sử dụng cho cấp điện áp 22kV ở một khu vực A (bảng 1)

và các số liệu khảo sát đặc trưng cho khu vực (bảng 2)

Xây dựng biểu bảng khoảng chia kinh tế dây dẫn cấp điện áp 22kV đối với khu vực A

Sử dụng các thông số của khu vực A đã khảo sát, áp dụng công thức (7), ta có bảng kết quả (bảng 3,4) Theo Bảng kết quả này, người làm

(3)

(5)

Hình 1 Đồ thị xác định khoảng chia kinh tế

I max1 I max2

I maxi ( A)

Trang 3

Hà Thanh Tùng và Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 88(12): 197 - 202 quy hoạch có thể lựa chọn nhanh tiết diện dây

dẫn khi tính toán được giá trị dòng điện Imax (t)

(Phân bố công suất trên mỗi đoạn đường

dây); Chẳng hạn tại khu vực này, tính toán giá

trị dòng điện lớn nhất tại một xuất tuyến

22kV có giá trị Imaxt = 90 (A) Tra bảng 4, ta

thấy 74 < Imaxt = 90 <128 (A) Nên tiết diện

dây dẫn được chọn là được chọn là AC95

Để tính toán và đánh giá ngay được tiết diện

dây dẫn sau khi lựa chọn của phương pháp

này, ta xét ví dụ cụ thể với xuất tuyến 474 của

khu vực A gồm 21 nút phụ tải Ở đây tác giả

sử dụng phần mềm PSS/ADEPT( Power System Simulator / Avancer Distribution Enginerinng Productivity tool) - sản phẩm thương mại của Shaw PowerTechnologies USA - là công cụ mô phỏng lưới điện phân phối được thiết kế cho các kỹ sư, cán bộ kỹ thuật những người làm công tác thiết kế, vận hành lưới điện phân phối để tính toán phân bố công suất và kiểm tra độ lệch điện áp cũng như khả năng mang tải của lưới điện sau khi lựa chọn được tiết diện dây dẫn

Bảng 1 Bảng giá xây dựng đường dây 22 kV khu vực A

Tiết diện

nhôm/thép,

[ mm2]

Dòng điện cho phép I cp, [A]

Công suất S1, [MVA]

Điện trở R o

[Ω/km]

Điện kháng

X o10kV [Ω/km]

Khối lượng tính toán của dây dẫn, [kg/km]

Giá thành XD22, [10^6đ/km]

Bảng 2 Dữ liệu xây dựng khoảng chia kinh tế cho khu vực A

c A [đ/kWh] Chiết khấu % (r)

Số năm

N

Số năm phụ tải tăng T max [h] Hệ số tăng

trưởng a%: HB% Hệ số τ [h]

Bảng 3 Giá trị I gh theo khoảng chi kinh tế của khu vực A ( cấp điện áp 22 kV)

Loại dây

AC -F 1 [mm 2 ]

Loại dây

AC –F 2 [mm 2 ]

Tiết diện dây so sánh (F 1 < F 2 )

Kết quả tính toán Dòng điện giới hạn I maxi

[A]

Bảng 4 Hướng dẫn lựa chọn tiết diện dây dẫn theo khoảng chia kinh tế

(cấp điện áp 22kV – Khu vực A)

Chọn Loại dây

AC -F 1 [mm 2 ] Khoảng giới hạn [A] Chọn Loại dây AC -F

1 [mm 2 ] Khoảng giới hạn [A]

AC 35 Imax < 32 AC 150 132 < Imax < 154

Trang 4

AC 50 32 < Imax < 40 AC 185 154 < Imax < 186

AC 70 40 < Imax < 74 AC 240 186 < Imax < 485

AC 95 74 < Imax < 128 AC 300 Imax > 485

AC 120 128 Imax < 132

Ví dụ:

Xét sơ đồ HTPP hình tia cần thiết kế mới là lộ 474 của khu vực A sử dụng cấp điện áp 22kV gồm

21 nút, thông số cho ở bảng 5:

Bảng 5 Phụ tải đường dây 474, khu vực A

STT Công suất (kVA) K pt Cosφ STT Công suất (kVA) K pt Cosφ

Giả thiết đến thời điểm năm thứ 7 (t = 7), phụ tải của đường dây không tăng Sử dụng phần mềm PSS/ADEPT tính phân bố công suất và tương lai hóa các giá trị dòng điện trên các trục chính của xuất tuyến 474 sau đó tra bảng 4 ta được kết quả:

Bảng 6 Thông số đường dây 474 được chọn

STT Node 1 Node 2 Loại dd R 0

(Ω/km)

X 0 (Ω/km) STT Node 1 Node 2 loai dd

R 0 (Ω/km)

X 0 (Ω/km)

474

Trang 5

* Kiểm tra lại tiết diện dây dẫn đã chọn bằng PSS/ADEPT

Bảng 7 Tổng hợp tổn thất điện áp lộ 474

STT Name Node 1 U

(nodei) Node 2

U (nodej)

Δu ji(kV)

Δumax i(%) K.Luận

* Từ PSS tính toán ta có tổng hợp dòng điện chạy trên đường dây và Kiểm tra giới hạn nhiệt cho phép thể hiện trên bảng 8:

Bảng 8 Kết quả tính toán dòng điện chạy trên các đoạn dây

STT Name Loại

dây I(A)

Icp (A) Kết luận STT name loại

dây I(A)

Icp (A) Kết luận

1 Line1 AC95 207 335 Đảm bảo 12 Line2 AC95 198 335 Đảm bảo

11 Line19 AC50 24 220 Đảm bảo

Trang 6

Vậy các tiết diện của dây dẫn đã chọn đảm bảo

yêu cầu về mặt kỹ thuật

KẾT LUẬN

Theo tính chất khu vực, người làm quy hoạch

cần thu thập và khảo sát được các số liệu đặc

trưng của phụ tải, đường dây, Phương pháp

này cho phép xây dựng các bảng tra ứng với

nhiều cấp điện áp khác nhau giúp cho người làm

thiết kế lựa chọn nhanh tiết diện dây dẫn trong

thực tế, đặc biệt trong các dự án quy hoạch các

lưới điện trung, hạ áp ở các Điện lực với đặc

trưng phát triển phụ tải của địa phương đó

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Trần Bách (2002), Lưới điện và hệ thống điện - tập

1, Nxb Khoa học - Kỹ thuật Hà Nội

[2] Trần Bách (2004), Lưới điện và hệ thống điện - tập

2, Nxb Khoa học - Kỹ thuật, Hà Nội

[3] Trần Bách (2004), Giáo trình lưới điện, Nxb Giáo

dục, Hà Nội

[4] Trần Đình Long (1999), Quy hoạch phát triển năng lượng và điện lực, Nxb Khoa học - Kỹ thuật, Hà Nội [5] Bộ Công thương, Thông tư số 32/2010/TT-BCT ngày 30/7/2010 Quy định hệ thống phân phối điện [6] Đại học Điện lực Hà Nội (2007), Áp dụng

PSS/ADEAPT 5.0 trong lưới điện phân phối

[7] Binns, D.F (1986), Economics of electrical power engineering, Electricial logic power Ltd., PO Box 14, Manchester M16 7QA

[8] E.Lakervi and E.J.Holmes (1995), Electricity Distribution Network Design, Peter peregrinus Ltd.

SUMMARY

QUICK METHOD TO SELECT CROSS-SECTIONAL AREA

OF DISTRIBUTION GRID WIRE FOLLOW ECONOMIC RANGE

Ha Thanh Tung1,*, Pham Thi Hong Anh2

1

College of Technology - TNU

2

College of Information & Communication Technology - TNU

The method to select cross-sectional of wire follow to economic conditions is of great significance in improving the economic efficiency of the power distribution grid, especially in the current economic conditions Method to select wire's cross-sectional follow to the range of economic can help power distribution network designer to select wire’s cross-section quickly according to characteristics of the area

on the tables and graphs with no need to recalculate

Keywords: Economic range, cross-sectional of wire, power distribution grid.

* Tel: 0913.789.858, Email: tunganh@tnut.edu.vn

Tiêu đề	Lựa chọn nhanh tiết diện dây dẫn trong lưới điện phân phối theo phương pháp khoảng chia kinh tế
Tác giả	Hà Thanh Tùng, Phạm Thị Hồng Anh
Trường học	Đại học Thái Nguyên
Chuyên ngành	Kỹ thuật điện
Thể loại	Bài báo khoa học
Thành phố	Thái Nguyên

Định dạng
Số trang	6
Dung lượng	363,35 KB