CHƯƠNG 1: CƠ SỞ THIẾT KẾ CẤP ĐIỆN ppt

lúc đó để có thể chon phương án hợp lý nhất ta cần xem thêm một số chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật khác như: vốn đầu tư, tôn thất điện năng, khối lượng kim loại màu, khả năng thuận tiện khi

CHƯƠNG 1: CƠ SỞ THIẾT KẾ CẤP ĐIỆN

Công nghiệp luôn là khách hàng tiêu thụ điện lớn nhất Trong tình hình kinh tế thị trường hiện nay, các xí nghiệp lớn nhỏ, các tổ hợp sản xuất đều phải tự hoạch toán kinh doanh trong cuộc cạnh tranh quyết liệt về chất lượng và giá cả sản phẩm Điện năng thực

sự đóng góp một phần quan trọng vào lỗ lãi của xí nghiệp Nếu một tháng xảy ra mất điện 1,2 ngày xí nghiệp không có lãi, nếu mất điện lâu hơn xí nghiệp sẽ thua lỗ chất lượng điện xấu ( chủ yếu là điện áp thấp) ảnh hưởng lớn đến chất lượng sản phẩm, gây phế phẩm giảm hiệu suất lao động Chất lượng điện áp đặc biệt quan trong đối với xí nghiệp may, xí nghiệp hóa chất, xí nghiệp chế tạo lắp đặt cơ khí, điện tử chính xác Vì thế đảm bảo độ tin cậy cấp điện và nâng cao chất lượng điện năng là mối quan tâm hàng đầu của

đề án thiết kế câp điện cho xí nghiệp công nghiệp

Thương mại, dịch vụ chiếm một tỷ trọng ngày càng tăng trong nền kinh tế quốc dân và

đã trở thành khách hàng quan trọng của ngành điện lực Khách sạn quốc doanh, liên doanh, tư nhân ngày càng nhiều, ngày càng cao tầng, kèm với trang thiết bị ngày càng cao cấp, càng sang trọng Mức sống tăng nhanh, khách hàng trong và ngoài nuớc đến khách sạn tăng theo, đặc biệt là đối với khách quốc tế thì không thề để mất điện Các siêu thị mọc lên nhanh chóng, nguời mua bán tấp nập, nếu mất điện sẽ gây lộn xộn trộm cấp, mất trật tự Nếu tính toán lựa chọn dây dẫn và các thiết bị đóng cắt không đảm bảo tiêu chuẩn cho phép sẽ dễ dàng gây cháy nổ điện làm thiệt hại một khối lượng tài sản lớn và nguy hiểm đến tính mạng con nguời

Phụ tải sinh hoạt đô thị tăng trưởng nhanh chóng Hàng lọat biệt thự cao tầng suất hiện, tầng nào cũng có tắm lạnh, thậm chí có điều hòa nhiệt độ Cấp điện cho các hộ gia đình này chẳng khác gì cấp điện cho khách sạn tuy nhiên ở từng hộ gia đình không có điều kiện đặt máy phát hoặc đường dây dự phòng như khách sạn nên hệ thống điện càng cần chắc chắn tin cậy đời sống các gia đình tầng lớp trung hạ lưu cũng được cải thiện đáng kể, nhà cửa khang trang hơn tiện nghi nhiều hơn, mức dùng điện tăng lên Vì vậy thiết kế điện sinh hoạt đô thị nên chọn dùng các đồ điện tốt ( dây dẫn, cầu chì, ổ căm, công tắc, aptomát ) Để đảm bạo độ tin cậy cấp điện và an toàn cho người sử dụng

Tóm lại việc thiết kế cấp điện cho các khu vực kinh tế và sinh hoạt là rất đa dạng với những đặc thù khác nhau Người thiết kế cần khảo sát, phân tích, cân nhắc kỹ đặc điểm, nhu cầu của từng khu vực, từng đối tượng mới có thể đề ra được phương án cấp điện hợp lý

 NHỮNG YÊU CẦU CƠ BẢN KHI THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP ĐIỆN

Một đề án thiết kế cấp điện dù cho bất kỳ đối tương nào cũng thỏa mãn những yêu cầu sau: kinh tế và kỹ thuật

Kỹ thuật:

- Đảm bảo độ tin cậy cấp điện cao: mức độ đảm bảo liên tục cấp điện tùy thuộc vào tính chất và yêu cầu của phụ tải với những công trình quan trọng cấp quốc gia như: hội trường quốc hội, nhà khách chính phủ, ngân hàng nhà nước, đại sứ quán, khu quân sự, sân bay, hải cảng…phải đảm bao liên tục cấp điện ở mức cao nhất, nghĩa là với bất kỳ tình huống nào cũng không đễ mất điện những đối tượng kinh tế như nhà máy, xí nghiệp, tổ hợp sản xuất tốt nhất là đặt máy phát điện dự phòng tuy nhiên việc quyết định đặt máy phát dự phòng hoàn toàn do phía khách hàng quyết định

- Chất lượng điện năng: được đánh giá qua hai chỉ tiêu là tần số và điện áp Chỉ tiêu tần số

do cơ quan điều khiển hệ thống điện quốc gia điều chỉnh Người thiết kế phải đảm bảo chất lượng điện áp cho khách hàng Nói chung điện áp ở lưới trung áp và hạ áp chỉ cho phép dao động quanh giá trị định mức +/- 5% ỡ những xí nghiệp phân xưởng yêu cầu chất lượng điện áp cao như may, hóa chất, cơ khí chính xác, điện tử chỉ cho phép dao động điện áp +/-2,5%

- An toàn: cho người vận hành, người sử dụng và an toàn cho chính các thiết bị điện và toàn bộ công trình Người thiết kế ngoài việc tính toán chính xác, chọn đúng các thiết bị

và khí cụ điện còn phải năm vững những qui định về an toàn, hiểu rõ môi trường lắp đặt

hệ thống cấp điện và những đặc điểm của đối tượng cấp điện bản vẽ thi công phải chính xác, chi tiết và đầy đủ với những chỉ dẫn rõ ràng và cụ thể…

là các phương án giống nhau về kinh tế lúc đó để có thể chon phương án hợp lý nhất ta cần xem thêm một số chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật khác như: vốn đầu tư, tôn thất điện năng, khối lượng kim loại màu, khả năng thuận tiện khi vận hành, sửa chữa và phát triễn mạng điện…

1.1 CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN

Nhu cầu tiêu thụ điện năng là vấn đề cần được xác định khi cung cấp điện cho các phân xưởng, xí nghiệp Việc xác định nhu cầu về điện là vấn đề giải bài toán dự báo phụ tải ngắn hạn hoặc dài hạn

- Dự báo ngắn hạn là xác định phụ tải của công trình ngay sau khi đưa công trình vào hoạt động

- Dự báo dài hạn là dự báo phụ tải sẽ phát triển trong vài năm sau khi đưa công trình vào hoạt động

- Phụ tải điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố công suất và số lượng của các thiết bị, chế độ vận hành của các thiết bị, quy trình công nghệ sản xuất

Qua những nhận xét trên ta thấy phụ tải tính toán là việc cần xác định chính xác và là nhiệm vụ rất quan trọng Do đó điều đầu tiên là phải xác định phụ tải tính toán Nếu ta xác định phụ tải tính toán nhỏ hơn phụ tải thực sẽ làm giảm tuổi thọ của các thiết bị, ngược lại

sẽ gây lãng phí Để xác định phụ tải tính toán ta có thể chia ra làm những nhóm sau đây:

Nhóm 1: Là nhóm các phương pháp tính toán được dựa trên kinh nghiệm thiết kế và sự

vận hành mà người ta tổng kết lại để đưa ra các hệ số tính toán Phương pháp này thuận tiện trong tính toán nhưng chỉ đưa ra được chỉ số gần đúng Khi sử dụng phương pháp tính toán của nhóm một có thể sử dụng các phương pháp sau:

* Phương pháp tính toán theo hệ số yêu cầu

* Phương pháp tính theo xuất tiêu thụ điện năng cho một đơn vị sản xuất

* Phương pháp tính toán theo xuất tiêu thụ của phụ tải trên đơn vị diện tích sản xuất

Nhóm 2: Là nhóm tính toán dựa trên cơ sở lý thuyết Phương pháp này có kể đến nhiều

yếu tố do đó kết quả tính toán chính xác hơn nhưng tính toán phức tạp Trong quá trình sử dụng phương pháp cơ sở lý thuyết thì có các phương pháp sử dụng sau:

* Phương pháp tính theo công suất trung bình và hệ số hình dạng của đồ thị phụ tải

* Phương pháp tính theo công suất trung bình và phương sai phụ tải(phương pháp thống kê)

* Phương pháp tính theo công suất trung bình và hệ số cực đại(phương pháp số thiết bị hiệu quả)

1.1.1 Xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu:

Công thức tính: ∑

=

i ñi nc

P Q

P

S = + = Một cách gần đúng có thể lấy Pđ = Pđm

Do đó ∑

=

i ñmi nc

cosP

Khi xác định phụ tải tính toán theo hệ số Knc trong cung cấp điện thì độ chính xác không cao là do sử dụng bản tra Knc cho trước Nó không phụ thuộc vào chế độ vận hành của thiết bị trong nhóm mà Knc = Ksd Kmax, có nghĩa là hệ số nhu cầu phụ thuộc vào những yếu tố kể trên Do đó khi chế độ vận hành thay đổi trong nhóm thì Knc hiệu quả sẽ không chính xác

1.1.2.Xác định phụ tải tính toán theo sông suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản xuất

Công thức :

Trong đó

F: diện tích sản xuất (m2) ( là diện tích để lắp đặt máy)

P0 : suất tiêu Thụ điện năng trên 1 m2 sản xuất(Kw/m2)

Giá trị P0 có thể tra trong sổ tay Giá trị P0 của từng hộ tiêu thụ do kinh nghiệm vận hành thống kê lại mà có

Phương pháp này chỉ cho kết qủa gần đúng, vì vậy nó thường được dùng trong giai đoạn thiết kế sơ bộ Nó cũng được dùng để tính phụ tải các phân xưởng có mật độ máy móc sản xuất tương đối đều

Ví du: Xác định phụ tải tính toán của phân xưởng gia công nguội của nhà máy cơ khí

Cho biết S0 = 0.3kva/m2, diện tích phân xưởng F = 13.000m2

Phụ tải tính toán: Stt = S0.F = 0.3 x 13.000 = 3900kva

1.1.3.Xác định phụ tải tính toán theo suất tiêu hao điện năng trên đơn vị sản phẩm

M số đơn vị sản phẩm được sản xuất ra trong 1 năm(sản lượng)

w0 suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm, kWh

Tmax thời gian sử dụng công suất lớn nhất, giờ

Phương pháp này được tính toán cho các thiết bị điện có đồ thị phụ tải ít biến đổi như: quạt gió, bơm nước, máy nén khí… khi đó đồ thị phụ tải trung bình và kết quả tính tương đối chính xác

1.1.4 Xác định phụ tải theo hệ số cực đại k max và công suất trung bình P tb ( còn gọi là phương pháp số thiết bị hiệu quả )

Khi không có các số liệu cần thiết để áp dụng các phương pháp tương đối đơn giản đã nêu ở trên, hoặc khi cần nâng cao độ chính xác của phụ tải tính toán thì nên dùng theo phương pháp tính theo hệ số cực đại

ñm ñm tt

Trong đó: kpt là hệ số phụ tải từng máy

Nếu không có số liệu chính xác, hệ số phụ tải có thể lấy gần đúng như

kpt = 0.9 đối với thiết bị làm việc ở chế độ dài hạn

kpt = 0.75 đối với thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại

Ghi Chú:

+ Khi n hq >300 , K sd < 0.5 thì K max được tính khảo sát trên đồ thị ứng với n hq = 300 + Khi n >300 , K >0.5 thì P = 1.05 K P

+ Khi thiết bị phụ tải có đồ thị phụ tải bằng phẳng thì phụ tải tính toán lấy bằng phụ tải trung bình

1.1.5.Phương pháp Tính một số phụ tải đặt biệt

 Tính toán đối với thiết bị một pha:

+ Khi trong mạng vừa có thiết bị 3 pha (thiết bị cân bằng) và cũng vừa có thiết bị một pha (thiết bi không cân bằng) thì phải phân bố các thiết bị đó lên ba pha sao cho trị số không cân bằng là nhỏ nhất Khi đó phụ tải tính toán được tính như sau

+ Nếu tổng công suất của thiết bị không cân bằng nhỏ hơn 15% tổng công suất của thiết

bị cân bằng thì các thiết bị một pha xem như là ba pha có công suất tương đương

+ Nếu tổng công suất của thiết bị không cân bằng lớn hơn 15% tổng công suất của các thiết bị cân bằng ở điểm xét thì các thiết bị một pha quy đổi về ba pha được tính như sau:

+ Trường hợp các thiết bị một pha đấu vào điện áp pha:

⇒ Ptt = Ptt cb + 3 P1 pha (max) (1.12)

Trong đó P1pha (max) pha có phụ tải lớn nhất

+ Trường hợp các thiết bị một pha đấu vào điện áp dây

Trong đó P1pha (max) pha có phụ tải lớn nhất

+ Trường hợp trong mạng lưới điện vừa có thiết bị một pha nối vào điện áp dây và vừa

có thiết bị một pha đấu vào điện áp pha: thì ta phải qui đổi về cùng một sơ đồ đấu dây

Khi đó phụ tải tính toán được tính như sau

⇒ Ptt = Ptt cb + 3Pqđ(max) (1.14)

Trong đó Pqđ(max) được so sánh từ 3 pha như sau:

Pqđa = Pab.p(ab)a + Pac.p(ac)a + Pao

Pqđb = Pba.p(ba)b + Pbc.p(bc)b + Pbo

Pqđc = Pcb.p(cb)c + Pca.p(ca)c + Pco

Sau đó chọn ra pha nào có công suất lớn nhất thì đó là Pqđ(max)

Trong đó p(ab)a p(ba)b p(cb)c ……… : là các hệ số qui đổi được tra bảng 0.1

Hệ số quy đổi phụ tải 1 pha nối vào điện áp dây thành phụ tải 1 pha nối vào điện áp pha của mạng

Bảng 1.1

Ví dụ: Một mạng có các thiết bị một pha nối vào điện áp dây Uab, Uac và điện áp pha Uao

Hãy quy đổi về phụ tải pha a

Giải:

Phụ tải tác dụng của pha a

Pfaa= Pab.p(ab)a + Pac.p(ac)a + Pao

Phụ tải phản kháng của pha a

Hệ số quy đổi Hệ số công suất của phụ tải cosϕ

1.17-0.170.861.44

1.000.581.16

0.890.110.380.96

0.840.160.300.88

0.800.200.220.80

0.720.280.090.67

0.640.36-0.050.53

0,50,5-0,290,29

Qfaa= Qab.q(ab)a + Qac.q(ac)a + Qao

Cho phân xưỡng cơ khí có các thiết bị sau

stt Số lượng trên thiết bị Pđm(Kw) trên thiết bị U (v) trên thiết bị ksd trên thiết bị cosϕ trên

n i

sdi i P

k P

×+

×+

×+

×+

×+

×

×

×+

×

×+

×

×+

×

×+

×

×+

×

×+

kw P

n

n

29525

7403

5,420

Từ n* và p* tra bảng 3 -1 trang 36 sách cung cấp điện tác giả Nguyễn Xuân Phú tìm n*

hq hay bảng phụ lục

→ n* hq = 0,45 → nhq = n × n* hq = 36 × 0,45 =16,2

sau đó tra bảng trị số kmax theo ksd và nhq , tìm được kmax = 1,41

Ptt = ksd× kmax × Pđm = 0,31 × 4,41 × 420,5 = 183,8 kw

85,0

8,183

ϕ

tt P

KVA

38,03

2,216

Phụ tải đỉnh nhọn là phụ tải cực đại xuất hiện trong khoảng 1_2 giây

Phụ tải đỉnh nhọn thường được tính dưới dạng dòng điện đỉnh Iđn Chúng ta tính Iđn để kiểm tra độ lệch điện áp, chọn các thiết bị bảo vệ, tính toán tự khởi động của động cơ… Chúng ta không chỉ quan tâm đến giá trị của dòng điện đỉnh nhọn mà còn quan tâm đến tần số xuất hiện của nó Trong mạng điện dòng điện đỉnh nhọn xuất hiện khi động cơ khởi động, lò hồ quang hoặc máy hàn làm việc…

Đối với một máy, dòng điện đỉnh nhọn tính bằng dòng điện mở máy

Iđm = Imm = kmm Iđm

Trong đó

kmm _ bội số mở máy của động cơ

Nếu trong động cơ không có giá trị thì ta có thể chọn theo các dữ liệu sau

Đối với động cơ một chiều thì chọn kmm = (10 –30)

Đối với động cơ lồng sóc thì kmm = (5 – 7)

Đối với máy biến áp hàn và lò hồ quang kmm ≥ 3

Đối với một nhóm máy, dòng điện đỉnh nhọn xuất hiện khi máy có dòng điện mở máy lớn nhất trong nhóm mở máy, còn các máy khác làm việc bình thường Công thức tính như sau:

Ví dụ: Tính dòng điện đỉnh nhọn của đường dây cung cấp cho một cần trục Số liệu về

phụ tải như sau:

Động cơ Pđm(kW) % Cosϕ Iđm(A) kmmNâng hàng

Xe con

Xe lớn

1248

151515

0.760.720.75

27.5 5.5

Điện áp của mạng U = 380/220 V

Hệ số sử dụng ksd = 0.1

Giải Trong nhóm máy động cơ nâng hàng có dòng điện mở máy lớn nhất

Imm(max) = kmm Iđm= 5,5 27,5 =151APhụ tải tính toán của nhóm động cơ quy đổi về chế độ làm việc dài hạn (ε=100%):

Ptt =∑

=

3 1

i Pñmi εñmi = (12 + 4 + 8) 0, = 9,3kW15

Q =∑( )

=

3 1

i Pñmi εñmi.tgϕi = 12 0, 0,85+ 4.15 0, 1+815 0,15 0,88 = 8,2kVA Stt = 9,32 +8,22 = 12,4kVA

Dòng điện tính toán của nhóm máy

Itt =

38,0.3

4,12U

3

Sdm

tt = =18,8(A) Dòng điện định mức của động cơ nâng hàng (quy đổi về ε = 100%)

Iđm(max) =27,5 0,15 =10,6 A Dòng điện đỉnh nhọn cung cấp cho cần trục là

Iđn = 151 + (18,8 – 0,1 10,6) = 168,8 A

1.2 DỰ BÁO NHU CẦU ĐIỆN NĂNG VÀ PHỤ TẢI ĐIỆN

1.2.1 KHÁI NIỆM CHUNG

Nhu cầu điện năng và đồ thị phụ tải là các số liệu đầu vào rất quan trọng, quyết định rất lớn chất lượng của việc qui hoạch hệ thống điện

Trên cơ sở định hướng phát triển ngành điện người ta xây dựng qui hoạch phát triển

hệ thống điện cho từng giai đoạn 5 năm có xét đến triển vọng 10÷15 năm sau Các qui hoạch phát triển này đôi khi còn có tên gọi là “tổng sơ đồ phát triển điện lực “ cho một giai đoạn nối tiếp nhau, trong đó phần triển vọng cho tương lai sẽ được cập nhật và hiệu chỉnh cho phù hợp với tình hình thực tế

Dữ liệu đầu vào quan trọng để lập QHHTĐ là dự báo nhu cầu điện năng cho từng mốc thời gian trong tương lai Thông thường khi dự báo người ta xem xét ba kịch bản khác nhau: kịch bản cơ sở với mức tăng trưởng trung bình đã thống kê có xét đến xu thế phát triển trong tương lai; kịch bản cao (lạc quan) với giả định tương lai sẽ có tình huống tốt đẹp hơn dự kiến và kịch bản thấp (bi quan) đề phòng có những khả năng xấu hơn dự kiến

Vai trò của dự báo nhu cầu điện năng có tác dụng rất to lớn, nó liên quan đến quản

lý kinh tế nói chung và qui hoạch hệ thống điện nói riêng Dự báo và qui hoạch là hai giai đoạn liên kết chặt chẽ với nhau của một quá trình quản lý Trong mối quan hệ ấy, phần dự báo sẽ góp phần giải quyết các vấn đề cơ bản sau :

• Xác định xu thế phát triển của nhu cầu điện năng;

• Đề xuất những yếu tố cụ thể

• Xác định qui luật và đặc điểm của sự phát triển của nhu cầu điện năng và phụ tải điện.

Nếu công tác dự báo nói chung mà dựa trên lập luận khoa học thì sẽ trở thành cơ sở

để xây dựng các kế hoạch phát triển nền kinh tế quốc dân Đặc biệt đối với ngành năng lượng, tác dụng của dự báo còn có ý nghĩa quan trọng, vì điện năng liên quan chặt chẽ với tất cả các ngành kinh tế quốc dân, cũng như đến mọi sinh hoạt bình thường của người dân Do đó, nếu dự báo không chính xác sai lệch quá nhiều về khả năng cung cấp, về nhu cầu điện năng thì sẽ dẫn đến hậu quả không tốt cho nền kinh tế Chắng hạn, nếu chúng ta

dự báo phụ tải quá thừa so với nhu cầu sử dụng dẫn đến hậu quả là huy động nguồn quá lớn, làm tăng vốn đầu tư, có thể gây tổn thất năng lượng tăng lên Ngược lại, nếu chúng ta

dự báo phụ tải quá thấp so với nhu cầu thì sẽ không đủ điện năng cung cấp cho các hộ tiêu thụ và tất nhiên sẽ dẫn đến việc cắt bỏ một số phụ tải một cách không có kế hoạch gây thiệt hại cho nền kinh tế quốc dân

Có ba loại dự báo theo thời gian: dự báo ngắn hạn (1÷2 năm), dự báo trung hạn (3÷10 năm) và dự báo dài hạn (15÷20 năm) Riêng đối với dự báo dài hạn (còn gọi là dự báo triển vọng) thì mục đích chỉ là nêu ra các phương hướng phát triển có tính chiến lược

về mặt kinh tế, về mặt khoa học kỹ thuật nói chung không yêu cầu xác định chỉ tiêu cụ thể

Sau khi dự báo ta được số liệu về nhu cầu điện năng, từ đây theo các biểu đồ phụ tải điển hình cho từng loại hộ tiêu thụ người ta xây dựng biểu đồ phụ tải tổng hợp cho từng khu vực và cho từng hệ thống Các biểu đồ phụ tải tổng hợp này thường được xây dựng cho một số ngày điển hình (làm việc, nghỉ, mùa đông, mùa hè) Tổng hợp các biều đồ phụ tải ngày (theo số liệu theo từng loại biểu đồ) ta được biều đồ phụ tải kéo dài trong năm cho từng mức công suất (hình 1.3.1)

24

P

Pmin

Pmax

t(h)Phần biến đổi

Đỉnh

đáy

Hình 1.2.1 đồ thị phụ tải ngày (a) và đồ thị phụ tải kéo dài trong năm (b)

Đồ thị phụ tải kéo dài trong năm là dữ liệu cơ sở rất quan trọng trong tính toán QHHTĐ,

nó cho phép xác định thời gian sử dụng công suất cực đại Tmax đó là khoảng thời gian sử dụng liên tục công suất cực đại Pmax sao cho năng lượng được sử dụng vừa đúng bằng năng lượng sử dụng thực tế trong năm theo biểu đồ đã được xác định, nghĩa là :

A = Pmax Tmax = P( )t dt Ptb t

8760 0

=

Trong đó : Ptb – công suất trung bình

Đồ thị phụ tải kéo dài trong năm cũng là cơ sở để lập cân bằng công suất và điện năng, phân công các loại nhà máy điện trong phủ biểu đồ phụ tải, tính các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của hệ thống điện

Trên cơ sở nhu cầu điện năng với đồ thị phụ tải đã được xác định, QHHTĐ được tiến hành theo hai mảng lớn : qui hoạch nguồn điện và qui hoạch lưới điện Nhiều chuyên gia mong muốn xây dựng một mô hình tổng thể để giải quyết bài toán tối ưu trong qui hoạch nguồn và lưới cùng một lúc, tuy nhiên trong thực tế việc xây dựng một mô hình như thế sẽ gặp nhiều khó khăn rất lớn vì tổ hợp nhiều phương án sẽ tăng theo hàm mũ với

số lượng nguồn và công trình nguồn và lưới điện xen kẽ

Để thực hiện được việc quy hoạch hệ thống điện cho tương lai 15-20 năm cần phải

có số liệu dự báo của các ngành kinh tế quốc dân khác lại thường làn sau nên xác định một cách chính xác độ tăng của phụ tải điện là rất khó khăn

Việc xác định phụ tải điện bao gồm hai việc

- Xác định nhu cầu điện năng

2- Phương pháp ngoại suy

Phương pháp ngoại suy dựa trên số lượng phụ tải trong quá khứ, từ đó suy ra phụ tải điện trong tương lai Phương pháp này đòi hỏi phải biết kế hoạch phát triển kinh tế quốc dân

và cũng cần nhiều số liệu trong quá khứ nhưng có thể áp dụng cho tương lai khá xa

3 phương pháp hồi quy một chiều và hồi quy nhiều chiều

Phương pháp này dựa trên mối tương quan giữa phụ tải điện và các ngành kinh tế khác của nền kinh tế quốc dân để tìm ra nhu cầu điện năng trong tương lai Phương pháp này đòi hỏi phải biệt kế hoạch phát triển kinh tế quốc dân và cũng cần nhiều số liệu trong quá khứ

Ngoài ra còn có các phương pháp khác như phương pháp chuyên gia, phương pháp tính

hệ số vượt trước, phương pháp so sánh đối chiếu, phương pháp áp dụng mô hình sử dụng năng lượng cuối cùng… Để tăng độ chính xác ta có thể áp dụng nhiều phương pháp rồi

so sánh kết quả để chọn ra kết quả cuối cùng

1.2.2 DỰ BÁO NHU CẦU ĐIỆN NĂNG

1.2.2.1 Dự báo nhu cầu điện năng theo các ngành của nền kinh tế quốc dân

Phương pháp này còn được gọi là phương phá tính trực tiếp Nội dung của nó gồm các bước như sau :

Bước 1: Chia các phụ tải điện thành các nhóm phụ tải có tính chất hoạt động và nhu cầu

tiêu thụ điện năng được xem là gần giống nhau (còn gọi là môđun) như: công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải, sinh hoạt v.v… Các nhóm phụ tải này lại có thể chia thành các nhóm nhỏ hơn mà ở đó các hộ tiêu thụ có đặc điểm tiêu thụ điện năng giống nhau hơn Ví dụ trong nông nghiệp có thể chia thành các nhóm phụ tải trồng trọt, chăn nuôi, tưới tiêu, sinh hoạt

Bước 2: Xác định nhu cầu diện năng cần thiết cho năm thứ t được tính theo công thức:

At = ACNt + ANNt + AGTt + ASHt + ATD + ∆At (1.2.2)Trong đó :

ACNt là điện năng cho công nghiệp

ANNt là diện năng cho nông nghiệp

AGTt là điện năng cho giao thông

ASHt là điện năng cho sinh hoạt

ATD là điện năng cho tự dùng

∆At là điện năng tổn thất

Điện năng cho công nghiệp được tính như sau :

n là số loại đơn vị sản phẩm công nghiệp;

it là suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm loại I năm t;

Bit là khối lượng sản phẩm loại i năm t

Suất tiêu hao điện năng xác định dựa vào số liệu thống kê và quá trình công nghệ sản phẩm ra loai sản phẩm đó Suất tiêu hao thay đổi theo thời gian và phụ thuộc vào sự thay đổi công nghệ sản xuất và trình độ quản lý Khối lượng sản phẩm công nghiệp được xác định trong kế hoạch phát triển kinh tế quốc dân

Điện năng cho nông nghiệp bao gồm điện năng phục vụ cho trồng trọt, chăn nuôi, tưới tiêu và sinh hoạt Điện năng cho trồng trọt và chăn nuôi có thể xác định theo suất tiêu hao điện năng, điện năng cho tưới tiêu có thể tính theo kế hoạch xây dựng các trạm bơm, điện năng cho sinh hoạt ở nông thôn tính theo mức sử dụng bình quân của các hộ nông dân

Điện năng cho giao thông bao gồm điện năng cho đường bộ, đường sắt, đường thủy

và hàng không Trong mỗi loại hình vận tải có thể chia nhỏ nữa Điện năng cho giao thông chủ yếu phụ thuộc vào mức độ điện khí hóa đường sắt, chiếu sáng đường bộ và các cảng (hàng không, biển)

Điện năng cho sinh hoạt tính theo kế hoạch phân phối điện cho sinh hoạt, có thể tính theo mức sử dụng bình quân cho đầu người hoặc cho hộ gia đình

Ngoài các phụ tải trên còn có một số phụ tải khác như trường học, bệnh viện, thương mại… thường được ghép vào điện năng sinh hoạt

Điện năng tự dùng và tổn thất tính gần đúng theo tiêu chuẩn

Trong các nhóm phụ tải trên thì phụ tải công nghiệp là chủ yếu, nó chiếm khoảng <50% tổng nhu cầu điện năng

Bước 3: Sau khi đánh giá nhu cầu điện năng tổng của toàn bộ hệ thống, việc nghiên cứu

biến động của nhu cầu điện năng được thực hiện theo phương pháp kịch bản Quá trình xây dựng kịch bản được chia làm 4 bước như sau :

• Phân tích nhu cầu điện năng, xác định tập các biến của kịch bản tức là các thông số tham gia trực tiếp vào mô hình dự báo Giá trị của các biến đó được xác định trên cơ sở một số giả thiết về:

- Anh hưởng của môi trường quốc tế : giá cả năng lượng, khủng hoảng kinh tế, tốc độ phát triển kinh tế thế giới khu vực…

- Khả năng phát triển – xã hội của đất nước, tốc độ tăng trưởng kinh tế, chính sách của nhà nước về năng lượng và môi trường, khả năng điều khiển nhu cầu năng lượng v.v…

• Sắp xếp các kịch bản, xác định mối liên hệ giữa các kịch bản

• Đối với mỗi kịch bản cần xác định dải biến thiên của các thông số trong khoảng thời gian dự báo Người ta thường chia các dải biến thiên này thành ba mức : thấp (bi quan), trung bình (cơ sở) và cao (lạc quan)

• Xây dựng cơ sở đầu vào cho mô hình dự báo căn cứ trên các giả thiết về sự biến thiên có thể của các biến kịch bản

Ưu nhược điểm của phương pháp

Ưu điểm : thuật toán đơn giản, giải đơn giản, chắc chắn có nghiệm

Nhược điểm : không dùng cho qui hoạch dài hạn vì số liệu đầu vào khi đó sẽ không

chính xác

1.2.2.2 Phương pháp ngoại suy

Phương pháp ngoại suy được xây dựng dựa trên

mối quan hệ giữa điện năng và thời gian trong quá

khứ Nội dung của phương pháp này là tìm ra luật

tăng trưởng của nhu cầu điện năng trong quá khứ

dưới dạng hàm số A = f(t) Sau đó trên cơ sở giả

thiết rằng qui luật đó cũng đúng trong tương lai sẽ

tính được nhu cầu điện năng tại bất cứ thời điểm

nào trong tương lai Như vậy ta cần phải tiến hành

theo hai bước như sau :

- Tìm dạng hàm số mô tả đúng qui luật phát triển

của phụ tải trong quá khứ

Trước hết ta tính hệ số tương quan r giữa A và t theo biểu thức :

TA

Hình 1.2.2

2 n

1 i

2

n 1

ttA

A

tA

i i

t A

Trong đó : At là điện năng đã cho ở năm tI;

giá trị trung bình của điện năng;

t là thời gian;

t là gia trị trung bình của thời gian;

n là thông số đo được;

i ti

n

1

Sau khi tính được hệ số tương quan r ta tính hệ số τ như sau :

Nếu n < 25 :

r21

2nr

1nr

- Số bậc tư do f phụ thuộc vào số thông số đo được n được tính như sau :

2 Xác định các hệ số của hàm dự báo

Các hệ số của hàm dự báo được xác định bằng phương pháp bình phương cực tiểu

Thực chất của phương pháp bình phương cực tiểu là tìm các hệ số sao cho tổng bình phương các độ lệch giữa các giá trị tính được theo phương pháp hồi qui với giá trị thực tế của chúng là nhỏ nhất Phương pháp bình phương cực tiểu được ứng dụng rộng rãi vì tính chất đơn giản, tính toán ít phức tạp, có cơ sở toán học vững chắc về xác suất và có phương trình mẫu trên máy tính rất tiện lợi

Trước hết hãy xét hàm dự báo tuyến tính :

Thường thì giá trị Ai tính theo (1.2-7) sẽ lệch khỏi giá trị thực Ath i một lượng là :

Ai - Ath iCần xác định các giá trị a,b sao cho :

( ) min

1 i

2

A bt

b

L

t A

n 1

=

−+

t A

n 1

i thith

2 i 2

=

−+

0tb

ta

0t

ba

A t

A

thi 2 thi

=+

tb

ta

tba

A t

A

thi 2

th

(1.2.14)

Giải hệ (1.2-14) ta xác định được các hệ số a,b của hàm dự báo

Đối với các hàm không tuyến tính, ta có thể dùng phương pháp lấy logarit để tuyến tính hóa rồi dùng các phương pháp trên đây để tính

Trong bài toán dự báo nhu cầu điện năng, hàm dự báo dùng phổ biến nhất là :

t 0

t 0

t

( ) A Ct 0t

Trong đó : A0 là năng lượng tiêu thụ ở năm cơ sở;

là độ tăng trung bình hàng năm;

t0 là năm cơ sở ở đó quan sát được A0

Ví dụ logarit hóa hàm (1.2-14) ta có :

( ) ( t0) lgA0

1001lgt

Hàm (1.2-17) là hàm tuyến tính giống như hàm (1.2-7) trong đó :

Ví dụ : điện năng tiêu thụ ở một địa phương từ 1982 đến 1988 cho ở bảng (1.2-1) Hãy dự báo nhu cầu điện năng phương pháp ngoại suy

Giả sử ta chọn hàm A(t) = A0Ct, như vậy y(t) = lg A(t) = lgA0 + t.lgC hay theo (1.2-6) ta

có

y(t) = a + bt

b = lg CCần phải kiểm định giả thiết này theo các bước sau :

a) Tính hệ số tương quan giữa y và t : theo (0.2-4) ta có :

2 n

1 i

2

n 1

n 1 i

2 n

1 i

2

n 1

tty

y

tyt

tA

A

tA

i i

i i

t y t

A r

với :

4n

b) Kiểm định giả thiết của hàm tuyến tính theo τ:

vì n<25 nên theo (1.2-5) ta có τ = 14,599 > τ 0,05;5=2,571

Như vậy quan hệ trên là có thể chấp nhận được

c) Lập hệ phương trình xác định a và b theo phương pháp bình phương cực tiểu Từ

hệ phương trình (1.2-14) ta có :

t

y t

i i

2 i i

i i

ba

bna

140

a

28

531,50

A(t) = 106,8100,1t kWh

1.2.2.3 Phương pháp tương quan

Phương pháp tương quan dựa trên quan hệ giữa phụ tải điện (chủ yếu là điện năng) và các chỉ tiêu cơ bản của các ngành kinh tế quốc dân Ví dụ quan hệ giữa điện và than, điện và thu nhập kinh tế quốc dân, điện và dân số …

Để dự báo theo phương pháp này phải tiến hành theo hai bước :

1- Xác định quan hệ tương quan giữa điện [A] và chỉ tiêu cần xét [x]

2- Xác định quan hệ giữa các chỉ tiêu đó với thời gian t Sau đó trên cơ sở dự báo phát triển của chỉ tiêu trên theo thời gian, tính ra nhu cầu điện theo quan hệ tương quan (hình 1.2-3) :

Quan hệ tương quan giữa A và X được xác định tương tự như xác định hàm dự báo điện năng theo thời gian đã trình bày ở trên

Trước hết hãy xét xem có thể sử dụng quan hệ tương quan tuyến tính hay không Để làm được việc đó ta phải tiến hành các bước như sau :

- Đầu tiên ta tính hệ số tương quan r :

2 n

1 i

2

n 1

x x

A A

x A

i i

xA

r

- Tiếp theo tính giá trị hệ số ơ theo công thức (1.2-4) và (1.2-5) như sau :

- Nếu n < 25 :

r21

2nr

−

−

=τ

Nếu n ≥ 25 :

r21

1nr

+

−

=τ

Sau đó tra bảng student (phụ lục 1) ứng với mức ý nghĩa và số bậc tự do f ta tra ra giá trị

τ af So sánh τ và τ af để kiểm tra quan hệ đó có thể chấp nhận là quan hệ tuyến tính hay không Nếu quan hệ đó không phải là quan hệ tuyến tính thì ta lại phải giả thiết nó là 1 quan hệ phi tuyến nào đó để rồi lại tuyến tính hóa bằng cách lấy logarit Sau khi xác định được quan hệ giữa A và X, ta phải dựa vào quan hệ giữa X và t đã biết để tìm ra quan hệ giữa A và t

Quá trình tính toán được trình bày thông qua các ví dụ cụ thể sau

Ví dụ : Tương quan hai chiều giữa điện năng và sản lượng công nghiệp cho trong bảng 1.2.3

n

y

A

54,914

5,133

A r

n 1 i

2 n

A

xA

i i

,0

46,3x04,11

214

Với = 0,05 ; f=14-2=12 tra bảng được τ 0,05;12 =2,18

Như vậy τ > τ 0,05;12 và ta có thể chấp nhận tương quan tuyến tính A=a+bx

Bước tiếp theo tính các thông số a và b trong hàm tương quan giữa điện năng tiêu thụ A

và sản lượng công nghiệp x bằng phương pháp bình phương cực tiểu Từ quan hệ giữa A

x

y x

i i

2 i i

i i

=+

8,620b4,1325

Kết quả được trình bày trên hình 1.2-4 Từ quan hệ A(x) nếu biết quan hệ x(t) ta có thể tìm được quan hệ A(t)

1.2.2.4 Phương pháp dự báo bằng phân tích quá trình

Phương pháp này giúp ta thấy được khuynh hướng phát triển của nhu cầu và sơ bộ cân đối nhu cầu này với nhịp độ phát triển của nền kinh tế quốc dân nói chung Người ta đưa ra một hệ số là hệ số vượt trước Nó chính là tỉ số giữa nhịp độ phát triển năng lượng điện với nhịp độ phát triển của toàn bộ nền kinh tế quốc dân

Ví dụ: trong 5 năm từ 1950 đến 1955 sản lượng công nghiệp của Liên Xô (cũ) tăng

từ 100 lên 185% còn sản lượng điện năng cũng cùng thời gian đó tăng 186,5%

Như vậy hệ số vượt trước sẽ là :

100.185

5,186

K = %≈ 101% = 1,01Cũng trong 5 năm đó, ở Mỹ hệ số vượt trước là 1,25 còn ở Nhật là 0,69 đối với các nước đang phát triển hệ số này vào khoảng 1,1 Ở nước ta, từ 1955 đến 1960 hệ số vượt trước là 0,81 Từ 1960 đến 1965 hệ số vượt trước là 1,13

X(106đ)

A (MWh)

Hình 1.2.4

Nói chung phương pháp này chỉ nói lên một xu thế phát triển với một độ chính xác nào đó để tham khảo Xu thế đó còn chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố khác làm cho nó thay đổi như sau :

- Do đổi mới công nghệ và đổi mới quản lí nên suất tiêu hao điện năng đối với nhiều sản phẩm công nghiệp ngày càng giảm xuống

- Do điện năng ngày càng được sử dụng rộng rãi trong các ngành kinh tế quốc dân và ở các địa phương nên nhu cầu lại có thể tăng nhanh

- Do cơ cấu kinh tế không ngừng thay đổi

1.2.2.5 Phương pháp chuyên gia

Trong những năm gần đây nhiều nước đã áp dụng phương pháp chuyên gia có trọng

số, dựa trên cơ sở hiểu biết sâu sắc của các chuyên gia về các lĩnh vực của các ngành để

dự báo các chỉ tiêu kinh tế

Trong ngành năng lượng, người ta cũng dùng phương pháp này để dự báo nhu cầu điện năng của nước mình

Đây là bài toán cần phải lựa chọn lời giải trong điều kiện đa chỉ tiêu và bất định nên thường được thực hiện bởi cá nhân quyết định có tham khảo ý kiến của hội đồng tư vấn Việc lấy ý kiến của từng chuyên gia và đánh giá tổng hợp các ý kiến đó phải tiến hành theo những thủ tục như sau:

Các chuyên gia cho điểm theo từng tiêu chuẩn (mỗi tiêu chuẩn có hệ số riêng) theo một thang điểm thống nhất Sau đó cán bộ nghiên cứu có trách nhiệm xử lí tổng hợp các ý kiến đó phải tiến hành theo những thủ tục như sau :

a- Tất cả các chuyên gia đều có trình độ được coi như ngang nhau Trong trường hợp này, đánh giá tổng hợp sẽ là trung bình số học

b- Mỗi chuyên gia đánh giá bằng cho điểm về trình độ thành thạo của các chuyên gia theo

2 cách :

+ Chỉ đánh giá về mình

+ Đánh giá về mọi người trừ mình

Trong trường hợp b ta sẽ lấy các đánh giá trung bình Điểm các tiêu chuẩn của các chuyên gia sẽ được nhân lên với trọng số về sự thành thạo của các chuyên gia và sau đó sẽ được đánh giá tổng hợp

Để loại bớt các sai số, khi cộng điểm đánh giá đối với các tiêu chuẩn, người ta loại

bỏ các đánh giá cực đoan cao nhất và thấp nhất đối với mỗi tiêu chuẩn

Phương pháp cho điểm này thường được ứng dụng trong các trường hợp so sánh các tiêu chuẩn đơn giản, không cần phải phân nhỏ thành các tiêu chuẩn cấp thấp hơn Nếu các tiêu chuẩn mà phức tạp ( ví dụ tiêu chuẩn độ tin cậy) thì trước hết phải phân thành các tiêu chuẩn đơn giản hơn và sẽ đánh giá đối với các tiêu chuẩn này Sau đó sẽ chuyển về đánh giá các tiêu chuẩn ban đầu

1.2.3 DỰ BÁO ĐỒ THỊ PHỤ TẢI

1.2.3.1 Các đặc trưng của đồ thị phụ tải

1.2.3.1.1 Đồ thị phụ tải ngày đêm

Đồ thị phụ tải của các ngày trong tuần không giống nhau

Trong một tuần lễ có 4 loại đồ thị phụ tải :

- Đồ thị phụ tải ngày làm việc bình thường (thứ ba, tư, năm)

- Đồ thị phụ tải thứ sáu

- Đồ thị phụ tải thứ bảy và chủ nhật.

- Đồ thị phụ tải thứ hai

Các đặc trưng của phụ tải ngày đêm :

- Pmax, Pmin, Qmax, Qmin, cosφtb, AP24, AQ24

- Hệ số điền kín đồ thị phụ tải :

P = AP24 / 24Pmax

Q = AQ24 / 24Qmax

1.2.3.1.2 Đồ thị phụ tải năm :

Các đặc trưng của đồ thị phụ tải năm :

- Thời gian sử dụng công suất cực đại

TmaxP = AP / PmaxTmaxQ = AQ / Qmax

- Tang trung bình :

Tgφtb = AP / AQTrong đó : AP = AP24 KP nC ;

AQ = AQ24 KQ nC ;

KP, KQ là hệ số tính đến sự không giống nhau của đồ thị phụ tải ;

NC là số ngày làm việc trong năm

24

P,Q

t

Pmax

Ptb

Pmin

Hình 1.2.5 Đồ thị phụ tải ngày

PmaxP

1.2.3.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến đồ thị phụ tải

1.2.3.2.1 Thành phần các ngành trong nền kinh tế quốc dân tham gia vào đồ thị phụ tải

Thành phần của các ngành trong nền kinh tế quốc dân tham gia vào đồ thị phụ tải có ảnh hưởng rất lớn đến hình dáng của đồ thị phụ tải, đặc biệt là tỉ lệ giữa phụ tải công nghiệp

và phụ tải dân dụng

Trên hình 1.2-7 là đồ thị phụ tải với tỉ lệ phụ tải dân dụng cao Khi đó cực đại của buổi chiều lớn hơn buổi sáng.Tỉ lệ đó càng rõ rệt về mùa hè Phụ tải min bằng (50-60)% phụ tải Max

Trên hình 1.2-8 là đồ thị phụ tải với tỉ lệ phụ tải công nghiệp cao Công suất cực đại sáng

và chiều gần bằng nhau Phụ tải Min bằng (70-80)% phụ tải Max

1.2.3.2.2 Yếu tố thời tiết

tP

Hình 1.2.8 Tỉ lệ công nghiệp caot

P

hđông

24Hình 3.7 T l dn d ng ỉ ệ ụ

cao

Hình 1.2.7 Tỉ lệ dân dụng cao

Thời tiết có ảnh hưởng đến hình dáng của đồ thị phụ tải Hai yếu tố của thời tiết có ảnh hưởng nhiều nhất đến đồ thị phụ tải là ánh sáng và nhiệt độ không khí.

Trên hình 1.2-9 biểu diễn đồ thị phụ tải khi tối trời (đương nét đứt) và khi trời sáng (đường nét liền) Còn trên hình 1.2-10 là đồ thị phụ tải khi trời nóng (đường nét đứt) và khi trời lạnh (đường nét liền)

Chế độ phụ tải cực đại và chế độ phụ tải cực tiểu là những yếu tố rất quan trọng khi thiết

kế và vận hành hệ thống điện Công suất cực đại có liên quan đến độ dự trữ công suất, còn công suất cực tiểu lại có liên quan đến độ linh hoạt của các nhà máy điện Thường tỉ

lệ giữa công suất cực tiểu và công suất cực đại là :

Pmin /Pmax ≈ 0,5 - 0,8 (ở việt nam tỉ lệ này cỡ 0,4)

Có nhiều phương pháp xây dựng đồ thị phụ tải, ta sẽ lần lượt nghiên cứu một số phương pháp chính hay dùng nhất

1.2.3.3 Xây dựng đồ thị phụ tải bằng trị số trung bình theo chuỗi thời gian

Đây là phương pháp thường dùng nhất để xây dựng đồ thị phụ tải Ưu điểm của nó là khá chính xác nhưng nhược điểm là lượng thông tin lưu trữ lớn, khối lượng tính toán nhiều

1.2.3.3.1 Phương pháp thống kê

Nội dung của phương pháp thống kê là dựa trên các số liệu thống kê của đồ thị phụ tải trong quá khứ, áp dụng thuật toán ngoại suy để tìm đồ thị phụ tải trong tương lai Để thuận tiện trong qúa trình tính toán, đồ thị phụ tải được qui đổi về hệ đơn vị tương đối, lấy công suất trung bình ngày đêm Ptb24 làm cơ sở

Đồ thị giờ thứ i của ngày đêm được qui đổi theo biểu thức :

100

P

P P

24 tb

i

i *= % ( i =1÷24 )

Muốn dự báo đồ thị phụ tải của 1 ngày nào đó trong tương lai (ví dụ ngày thứ hai chẳng hạn), ta lấy tất cả đồ thị phụ tải của ngày đó trong quá khứ rồi ngoại suy công suất tương đối từng giờ một, ta được dáng điệu đồ thị phụ tải của ngày cần dự báo (hình 1.2-11) Sau

đó kết hợp với năng lượng yêu cầu At của ngày cần dự báo ta sẽ tính được đồ thị phụ tải thực trong đơn vị có tên theo các công thức sau :

Phương pháp đồ thị mẫu cho phép tính các giá trị đặc trưng của phụ tải

P*

Hình 3.11Hình 1.2.11

Có thể tóm tắt phương pháp bằng các thủ tục như sau :

a khi xây dựng đồ thị phụ tải năm

+ Xác định thời gian sử dụng công suất cực đại trung bình cho các tháng mùa đông của các phụ tải thuộc các khu vực kinh tế như: công nghiệp, giao thông vận tải, nông nghiệp, động lực phi công nghiệp :

KT max

P

A T

Trong đó : Ai là điện năng tiêu thụ của khu vực kinh tế thứ i

Pi max là công suất cực đại của khu vực kinh tế thứ i

n là số khu vực kinh tế trong nền kinh tế

+ Xác định tỉ trọng thành phần phụ tải sinh hoạt trong tổng điện năng tiêu thụ của toàn

hệ thống điện :

0 n

1

SH 0

Trong đó ASH là điện năng tiêu thụ cho sinh hoạt

+ tìm thời gian sử dụng công suất cực đại của toàn hệ thống điện vào mùa hè, vì đó thường là thời điểm cao nhất trong năm ( hình 1.2.12 )

( ; ;vung)

f KTmax SH

HT he

HT he

max=Trong đó: AHT là điện năng tiêu thụ của hệ thống trong mùa hè

T KT MAX

αSH

THT

max he

+ Tìm các hệ số mật độ, đồ thị phụ tải hè , đông và hệ số suy giảm đồ thị phụ tải giữa mùa hè

và mùa đông đông ( hình 1.2.13 )

1a1

a2t

K

K K

' '

+

−++

=Trong đó: Pmax(t) là phụ tải cực đại tháng thứ t ( t=1 – 12)

2

12

max

dong max

he max

P P

max

dong max

he max

P P

2

b12

K P

K

K P

K

P

he max p

p he

max '

−

−

−+

=

( t 2 t 1 )

P

P K

1 t

2 t

KP là hệ số tăng trưởng phụ tải hàng năm

Đồ thị phụ tải năm hình (1.2.14) dùng để lập kế hoạch sửa chữa thiết bị nhà máy điện và trạm phân phối

Giáo trình thiết kế cấp điện Trang 24

Phần công suất có thể đưa ra đại tu thiết bị

Hình 1.2.13

b Xây dựng đồ thị phụ tải ngày

Tính giá trị công suất trung bình trong từng giờ của ngày làm việc mùa đông hoặc mùa hè theo các trị số β * đông và β * hè

max dong

* dong

P he

max he

* he

1.2.4 Một số cơ sở dữ liệu dùng cho dự báo

Cơ sở dữ liệu dùng cho dự báo gồm hai nhóm như sau

1 Dữ liệu về kinh tế - xã hội

- GDP và giá trị gia tăng

- Mức tăng dân số

- Tỉ giá hối đoái

- Mức độ lạm phát

- Mức độ điện khí hóa

- Hệ thống giao thông vận tải

- Giá năng lượng trong và ngoài nước

2 Dữ liệu về các ngành năng lượng

- than: trữ lượng,sản lượng, nhu cầu, giá cả trong và ngoài nước và khả năng xuất khẩu

- dầu, khí: trữ lượng, sản lượng, nhu cầu, giá cả, khả năng chế biến và khả năng xuất nhập khẩu

- điện: công suất các nhà máy điện, biểu đồ phụ tải, tổn thất, tự dùng và khả năng suất nhập khẩu

- thủy năng: thông số của các nhà máy thủy điện đang hoạt động trong hệ thống và thông số của các nhà máy thuỷ điện mới có dự kiến đưa vào để xem xét, lượng nước trung bình hàng tháng và lương nước trung bình hàng năm của từng con sông

- Năng lượng nguyên tử: trữ lượng và sản lượng các mỏ uranium và plutonium, khả năng nhập khẩu nhiên liệu hạt nhân, khả năng xây dựng các nhà máy điện nguyên tử

- Năng lượng mới và tái sinh: khả năng sử dụng năng lượng mặt trời, khả năng xây dựng các nhà máy địa nhiệt, các nhà máy phong điện

1.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP LỰA CHỌN THIẾT BỊ, DÂY DẪN

KHÁI NIỆM CHUNG

Các thành phần của mạch điện và hệ thống bảo vệ được xác định sao cho các điều kiện ràng buộc khi vận hành ở chế độ bình thường và không bình thường luôn được thỏa mãn

Song song với việc lựa chọn tiết diện dây dẫn là việc lựa chọn thiết bị bảo vệ lưới Hệ thống cáp và bảo vệ tại mỗi cấp cần phải đồng thời thoả các điều kiện bảo đảm cho một lưới điện an toàn và tin cậy nghĩa là:

- Có khả năng mang tải lớn nhất và chịu được quá tải bình thường trong thời hạn ngắn

- Không gây giảm áp mạnh trong các trường hợp như khởi động động cơ.v.v

Hơn nữa các thiết bị bảo vệ cần:

- Bảo vệ cáp và thanh góp trong mọi cấp khỏi quá dòng, bao gồm cả dòng ngắn mạch

- Bảo vệ chống chạm điện gián tiếp, đặc biệt trong hệ thống nối đất TN và IT

1.3.1 LỰA CHỌN CB, CẦU CHÌ MẠNG HẠ P

 Lựa chọn CB

UđmCB ≥ UđmL

IB ≤ In ≤ IZISCB ≥ ISC

 Lựa chọn cầu chì

IB ≤ In ≤ IZ/K3ISCF ≥ ISC

Đối với cầu chì dạng gl

In ≤ 10A K3 = 1,3110A < In ≤ 25A K3 = 1,21

In > 25A K3 = 1,1Trong đó:

ISC dòng ngắn mạch 3 pha

ISCB khả năng cắt ngắn mạch 3 pha của CB

ISCF khả năng cắt ngắn mạch 3 pha của cầu chì

+ Nhiệt độ môi trường

+ Phương pháp lắp đặt

+ Anh hưởng của mạch điện lân cận

 Thuật toán xác định tiết diện và thiết bị bảo vệ dây

Dòng định mức cắt ngắn mạch của CB hoặc cầu chì

Xác định dây có khả năng tải dòng Iz

có tính đến ảnh hưởng của hệ số K(I’

z

= Iz/K)

Kiểm tra độ sụt áp lớn nhất Kiểm tra về chịu nhiệt

Lựa chọn CB hoặc cầu chì

Xác định các hệ số

K = K1*K2*K3*K4*K5

Dòng cho phép Iz của dây mà thiết bị bảo

vệ có khả năng bảo vệ dây

Kiểm tra chiều dài của mạch

Tiết diện dây và thiết bị bảo vệ được lựa chọn

Sơ đồ dạng IT hoặc TN

thoả

Sơ đồ dạng TT

1.3.2 LỰA CHỌN DÂY DẪN

Có nhiều phương pháp lựa chọn dây dẫn và cáp Tùy theo cấp điện áp của mạng, phạm vi

sử dụng cáp và dây dẫn mà lựa chọn phương pháp cho phù hợp Các phương pháp chọn cáp và dây dẫn chung cũng nhằm đảm bảo hai chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật

Theo chỉ tiêu kỹ thuật cáp và dây dẫn được chọn theo phương pháp

- phát nóng cho phép

- theo độ tổn thất điện áp cho phép

- theo điều kiện đảm bảo độ bền cơ

- theo điều kiện tổn thất vần quang

theo chỉ tiêu kinh tế thì cáp và dây dẫn có thể chọn theo phương pháp

- mật độ dòng điện kinh tế Jkt

- mật độ dòng điện không đổi Jkđ

- tổn thất kim loại màu cực tiểu

Nhưng dù có chọn theo phương pháp nào thì cũng phải kiểm tra theo các phương pháp còn lại nhằm đảm bảo cả 2 chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật Tuy nhiên trong thực tế dây dẫn và cáp mạng truyền tải thì được lựa chọn theo chỉ tiêu kinh tế và kiểm tra lại chỉ tiêu kỹ thuật, trái lại dây dẫn mạng phân phối được lựa chọn theo điều kiện tổn thất điện áp cho phép, dây dẫn trong mạng xí nghiệp lựa chọn theo điều kiện phát nóng

1.3.2.1 Lựa chọn dây dẫn theo tổn thất điện áp cho phép

Mạng điện phân phối do nhiều phụ tải mắc trực tiếp không qua máy biến áp nên yêu cầu

về chất lượng điện áp rất chặt chẽ Mặt khác khả năng điều chỉnh điện áp trong mạng này cũng hạn chế so với mạng truyền tải Vì vậy khi thiết kế cần phải chọn theo tổn thất điện

áp cho phép

 Chọn dây dẫn theo cùng tiết diện và thỏa mãn điều kiện sụt áp cho phép

Đối với đường dây một phụ tải, tổn thất điện áp được tính theo công thức

''

UU

QXU

PRU

QXPRU

đm đm

đm

∆+

∆

=+

=

+

=

Trong đó : ∆U’ là thành phần tổn thất điện áp do công suất tác dụng gây ra

∆U’’ là thành phần tổn thất điện áp do công suất phản kháng gây raNếu lấy tổn thất điện áp trên đường dây bằng trị số cho phép ∆Ucp thì ta có:

∆U’+∆U’’ = ∆Ucp (1.3.2)

và đường dây cùng tiết diện thì:

∆U =

dm

i o dm

i i o

U

l Q x U

l P

l Q

x

(1.3.4)