Quy hoạch, cải tạo lưới điện phân phối cho thị xã sông công (Thái Nguyên) giai đoạn từ 2012 đến 2020 và nghiên cứu phương pháp nâng cao chất lượng điện áp

Ngày nay cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật ngành năng lượng điện cũng phát triển mạnh mẽ cả về chiều rộng cũng như chiều sâu, nhiều nhà máy điện được xây dựng với quy mô và cô

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

- o0o -

PHÙNG ĐỨC THƯỜNG

QUY HOẠCH, CẢI TẠO LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI CHO THỊ XÃ SÔNG CÔNG (THÁI NGUYÊN) GIAI ĐOẠN

TỪ 2012 ĐẾN 2020 VÀ NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP

NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ĐIỆN ÁP

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

THÁI NGUYÊN 2012

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

- o0o -

PHÙNG ĐỨC THƯỜNG

QUY HOẠCH, CẢI TẠO LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI CHO THỊ XÃ SÔNG CÔNG (THÁI NGUYÊN) GIAI ĐOẠN

TỪ 2012 ĐẾN 2020 VÀ NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP

NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ĐIỆN ÁP

Chuyên ngành: THIẾT BỊ, MẠNG VÀ NHÀ MÁY ĐIỆN

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Người hướng dẫn khoa học: PGS - TS ĐẶNG QUỐC THỐNG

THÁI NGUYÊN, NĂM 2012

LỜI NÓI ĐẦU

Điện năng là một nguồn năng lượng không thể thiếu được đối với tất cả các nước đang trên đà phát triển Ngày nay cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật ngành năng lượng điện cũng phát triển mạnh mẽ cả về chiều rộng cũng như chiều sâu, nhiều nhà máy điện được xây dựng với quy mô và công suất lớn nhằm đáp ứng nhu cầu cung cấp điện cho tất cả các ngành trong nền kinh tế quốc dân

Ngành điện lực nước ta đó phỏt triển tương đối nhanh chóng, đặc biệt là nguồn điện, chúng ta đó và đang hoàn thành việc xây dựng các nhà máy thuỷ điện

và nhiệt điện có công suất lớn, cũng như hệ thống để truyền tải điện năng, để đáp ứng nhu cầu dùng điện ngày càng tăng Nhiệm vụ hàng đầu luôn đặt trước cho ngành điện là tính liên tục cung cấp điện và chất lượng điện năng

Với lưới điện phân phối việc đáp ứng những yêu cầu về chất lượng điện năng gặp không ít khó khăn, đặc biệt ở các đường dây sử dụng các cấp điện áp 6 kV, 10kV, 22kV, lấy qua các trạm trung gian 35/6 kV và 35/10kV không có hệ thống điều áp dưới tải Sự phát triển mạnh mẽ của phụ tải điện ảnh hưởng chất lượng điện năng ở lưới điện phân phối thể hiện dễ nhận thấy là chất lượng điện áp

Xuất phát từ thực tiễn tác giả mong muốn đóng góp một phần những tìm tòi, nghiên cứu của mình vào việc duy trì chỉ tiêu chất lượng điện áp trong lưới điện phân phối có nhiều cấp điện áp

Luận văn bao gồm các nội dung sau:

Chương 1: Hiện trạng hệ thống cung cấp điện của thị xã Sông Công

Chương 2: Đánh giá chỉ tiêu kỹ thuật và dự báo phụ tải điện của lưới điện trung áp và hạ áp

Chương 3: Thiết kế cải tạo hệ thống cung cấp điện của thị xã Sông Công

và đánh giá chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của các phương án

Chương 4: Nghiên cứu phương pháp nâng cao chất lượng điện áp cho lưới điện phân phối thị xã Sông Công

Tác giả xin chân thành gửi lời cảm ơn tới thầy PGS.TS Đặng Quốc Thống cùng ban lãnh đạo và các anh chị trong chi nhánh điện thị xã Sông Công đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo và cấp số liệu để tác giả hoàn thành cuốn luận văn này Xin chân thành cảm ơn các đồng nghiệp đã giúp đỡ trong công việc để tác giả có thời gian học tập, thu thập số liệu viết luận văn

CHƯƠNG 1:

HIỆN TRẠNG HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CỦA THỊ XÃ SÔNG CÔNG

1.1 Đặc điểm tự nhiên, kinh tế - xã hội và phương hướng phát triển kinh tế của thị xã Sông Công giai đoạn 2012 - 2020.

1.1.1 Vị trí địa lý:

Thị xã Sông Công được thành lập ngày 01/04/1985 Là một trong những khu vực phát triển chính của tỉnh Thái Nguyên, thị xã Sông Công nằm cách trung tâm thành phố Thái Nguyên 25km

Về địa giới:

- Phía Đông giáp thành phố Thái Nguyên

- Phía Tây giáp huyện Phổ Yên

- Phía Nam giáp huyện Phổ Yên

- Phía Bắc giáp Thành phố Thái Nguyên

Về cơ cấu hành chính:

Thị xã Sông Công cú 10 đơn vị hành chính gồm: 6 phường là Phố Cò, Thắng Lợi, Cải Đan, Mỏ Chè, Lương Châu, Bách Quang và 4 xã là Vinh Sơn, Bình Sơn, Tân Quang, Bá Xuyên Diện tích tự nhiên 82,76km2 (chiếm 2,34% diện tích tự nhiên của tỉnh, dân số cuối năm 2011 là 49,84 nghìn người Thị xã Sông Công là một thị xã công nghiệp, trong quy hoạch chung năm 1997 và quy hoạch chung điều chỉnh năm 2010 thị xó Sông Công được tỉnh xác định là một trung tâm kinh tế, văn hóa, khoa học kỹ thuật trọng điểm phía Nam của tỉnh Thái Nguyên

Từ khi thành lập đến nay thị xã Sông Công luôn được Chính phủ và tỉnh Thái Nguyên xác định là đô thị công nghiệp lớn ở phía Bắc, thị xã luôn xác định xây dựng cơ cấu kinh tế: Công nghiệp - Dịch vụ - Nông lâm nghiệp và đẩy mạnh phát triển kinh tế theo hướng công nghiệp hóa - hiện đại hóa Năm 1985 khi thị xã mới thành lập giá trị nông nghiệp chiếm 45%, công nghiệp 40%, dịch vụ 15%; Đến năm

2011 cơ cấu kinh tế của thị xã: Nông lâm ngư nghiệp chiếm 3,93%, công nghiệp xây dựng 78,64 % và dịch vụ chiếm 17,43 Các mặt văn hóa – xã hội có nhiều chuyển biến tích cực, an ninh quốc phòng được giữ vững, đời sống vật chất và tinh thần của nhân dân thị xã luôn được cải thiện rõ rệt

1.1.2 Địa hình:

Thị xã Sông Công nằm trong vùng trung du phía Bắc nên thấp dần từ Bắc xuống Nam và từ Tây sang Đông, địa hình của thị xã bao gồm cả đồng bằng và đồi núi

1.1.3 Khí hậu, thời tiết:

Giống như khí hậu của tỉnh Thái Nguyên, khí hậu của thị xã Sông Công tiêu biểu cho kiểu khí hậu Bắc bộ với đặc điểm của khí hậu nhiệt đới gió mùa ẩm, mùa

hè nóng, mưa nhiều và mùa đông lạnh, mưa ít Thị xã quanh năm tiếp nhận được lượng bức xạ mặt trời rất dồi dào,số giờ nắng trung bình 7,4 giờ/ngày

Độ ẩm tương đối trung bình hàng năm là 82% Độ ẩm trung bình cao nhất là 95% Độ ẩm trung bình thấp nhất là 73% Lượng mưa trung bình hàng năm là 2.486

mm và mỗi năm có khoảng 117 ngày mưa Đặc điểm khí hậu rõ nét nhất là sự thay đổi và khác biệt giữa hai mùa nóng, lạnh Từ tháng 5 đến tháng 9 là mùa nóng, mưa nhiều, nhiệt độ trung bình là 28,50C Từ tháng 11 đến tháng 3 năm sau là mùa đông, thời tiết khô ráo, nhiệt độ trung bình là 19,30

C, lượng mưa ít, số giờ nắng trung bình

là 4,8 giờ/ngày Giữa hai mùa đó lại có hai thời kỳ chuyển tiếp vào tháng 4 và tháng

10 nên thị xã có đủ 4 mùa Xuân, Hạ, Thu, Đông

Hướng gió: Hướng gió chủ đạo là hướng Đông Nam, Đông Bắc Lượng gió trung bình 4,5m/s, lớn nhất 30m/s

1.1.4 Giao thông vận tải:

Giao thông vận tải của thị xã Sông Công chủ yếu là đường bộ, gồm có: Đường Quốc

lộ 3 đi qua thị xã 15km; đường tỉnh lộ 13km; đường đô thị 15,7km; đường huyện 40km; đường xó 140km; đường thôn bản 50km, tỷ lệ bê tông hóa mặt đường 80%

Do có quốc lộ 3 đi xiên qua thị xã nên giao thông rất thuận lợi Từ thị xã Sông Công

có thể đi lên Tuyên Quang, Cao Bằng, Sóc Sơn, Đông Anh, Hà Nội, Bắc Ninh, Bắc Giang, Vĩnh Phúc, Lào Cai, Yên Bái, Phú Thọ, Hà Giang, Đặc biệt thị xã Sông Công cách sân bay quốc tế Nội Bài khoảng 35km

1.1.5 Hiện trạng kinh tế xã hội:

Về Kinh tế:

Những năm gần đây, tỷ lệ tăng trưởng hàng năm của thị xã Sông Công bình quân đạt 25%, thu ngân sách bình quân tăng 55% Cơ cấu kinh tế chuyển dịch mạnh theo hướng ngày càng tăng tỷ trọng các ngành dịch vụ - công nghiệp, giảm tỷ lệ nông nghiệp Năm 2011, tổng thu ngân sách của thị xã đạt 815 tỷ VNĐ; doanh thu

từ hoạt động thương mại - dịch vụ đạt 1.800 tỷ VNĐ; giá trị sản xuất công nghiệp - xây dựng cơ bản đạt 1.500 tỷ VNĐ

Hiện nay thị xã có 3 xu hướng đô thị hoá: Hình thành các trung tâm công nghiệp, thương mại - dịch vụ mới; mở rộng đô thị từ các ven thị xã tới các nơi xa hơn; chuyển đổi các vùng nông thôn có điều kiện phát triển sản xuất, giao lưu hàng

hoá hình thành các phường, các trung tâm buôn bán Năm 2011, thị xã đã đầu tư xây

dựng 57 dự án, xây dựng cơ sở hạ tầng với tổng vốn đầu tư 154 tỷ VNĐ

Lao động việc làm:

Hàng năm thị xã đã tạo việc làm cho 1500 - 3000 lao động Năm 2011 hỗ trợ giải quyết việc làm cho 3100 lao động, trong đó lao động đã qua đào tạo đạt 51%

Về văn hoá - xã hội:

Quy mô giáo dục của thị xã phát triển toàn diện ở các ngành học, cấp học với

40 trường học từ mẫu giáo đến trung học phổ thông Năm 2011, có 8 trường đạt chuẩn quốc gia Trên địa bàn thị xã còn có 02 trường cao đẳng, góp một phần to lớn trong sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá của thị xã và đất nước

Công tác y tế, dân số, kế hoạch hoá gia đình được trú trọng Ngành y tế tại 3 phường, xã đạt chuẩn quốc gia

1.1.6 Phương hướng phát triển kinh tế xã hội của Thị xã Sông Công giai đoạn 2012 - 20120:

Để khắc phục những khó khăn, bất cập, tạo chuyển biến toàn diện, đồng bộ trên tất cả các lĩnh vực kinh tế - xã hội, thị xã tiếp tục tập trung chỉ đạo thực hiện nhiệm vụ với các mục tiêu cụ thể

Mục tiêu chủ yếu: Tập trung chỉ đạo, điều hành thực hiện có hiệu quả các

chương trình công tác, nhiệm vụ trọng tâm và các khâu đột phá Tiếp tục duy trì ổn định mức tăng trưởng kinh tế, chuyển dịch cơ cấu kinh tế gắn với bảo vệ môi trường Triển khai thực hiện các nhiệm vụ trọng tâm hướng tới lễ kỷ niệm 50 năm thành lập và phát triển thành phố Thái Nguyên Tiếp tục củng cố và phát triển có giáo dục đào tạo, chăm sóc bảo vệ sức khoẻ nhân dân, chăm lo an ninh xã hội, từng bước nâng cao đời sống vật chất, tinh thần của nhân dân Giữ vững an ninh chính trị, trật tự an toàn xã hội, xây dựng củng cố quốc phòng vững chắc

Chỉ tiêu chủ yêu

- Giá trị gia tăng ngành dịch vụ: 15 - 18%

- Giá trị sản xuất công nghiệp ngoài quốc doanh tăng: 3 - 5%

- Giá trị sản xuất Xây dựng ngoài quốc doanh tăng 10 - 12%

- Thu ngân sách: Tăng 1 - 3%

- Tạo việc làm mới: 3100 lao động

- Giảm hộ nghèo: Trên 50 hộ, trong đó xoá hết hộ nghèo thuộc gia đình chính sách theo chuẩn mới

- Tỷ lệ gia đình đạt " gia đình văn hoá" 82 % tổng số hộ gia đình

- Xây dựng trường đạt chuẩn quốc gia: 2 trường

1.2 Các nguồn cung cấp điện

Hiện các phụ tải điện của thị xã Sông Công được cấp điện từ hệ thống điện miền Bắc qua các trạmbiến áp sau:

1.3 Lưới điện trung áp và các trạm biến áp

Lưới điện của thị xã Sông Công bao gồm 4 cấp điện áp: 35, 22, 10, 6kV Lưới 35kV bao gồm 3 xuất tuyến (373, 375, 376), lưới 22kV bao gồm 8 xuất tuyến (471 -> 478), lưới 10kV bao gồm 3 xuất tuyến (971->973), lưới 6kV bao gồm 9 xuất tuyến (672 -> 680) Các đường dây 10kV, 35kV có dạng mạch hình tia có sự liên thông với các lộ khác Các đường dây 6kV, 22kV có dạng mạch vòng kín vận hành hở

1.3.1 Hiện trạng tải của các máy biến áp phân phối

- Lưới điện 35kV:

Bảng 1.2 Bảng thông số hiện trạng tải của MBA

áp (kV)

Công suất MBA (kVA)

k tải cos T max

5 Trường CĐ Công nghệ & KTCN 35/0,4 320 0,206 0,85 3500

6 TD C.ty CPTM&SX gang thép sc 35/0,4 180 0,412 0,85 3500

7 C.ty CPTM&SX gang thép sc 35/0,66 1600 0,801 0,85 3500

9 Trạm BA TG Phố Cò 35/10 7500 0,872 0,85 3500

4 Nhà máy nước Tích Lương 1 35/0,4 560 0,902 0,85 3500

5 Nhà máy nước Tích Lương 2 35/0,4 560 0 0,85 3500

6 Nhà máy Ván dăm 1 35/0,4 1000 0,757 0,85 3500

7 Nhà máy Ván dăm 2 35/0,4 1000 0,503 0,85 3500

Bảng 1.3 Bảng thông số hiện trạng tải của MBA

áp (kV)

Công suất MBA (kVA)

k tải cos T max

h

Lộ ĐZ 471E6.3

3 Hiệp Hương 22/0,9 3*2500 0,700 0,85 3500

4 Cốt pha thép Thái Hưng 22/0,4 400 0,563 0,85 3500

5 C.ty CP Sao xanh 22/0,4 1800 0,801 0,85 3500

6 C.ty CP Sao xanh 22/0,4 560 0,705 0,85 3500

1 Công ty may TNG máy T1 22/0,4 750 0,854 0,85 3500

2 Công ty may TNG máy T2 22/0,4 1600 0,752 0,85 3500

3 MBA T1 Thép Trường Sơn 22/6 7000 0,760 0,85 3500

4 TD Thép Trường Sơn 22/0,4 320 0,400 0,85 3500

5 MBA T2 Thép Trường Sơn 22/0,24 1800 0 0,85 3500

6 CP Thép Tân Quang MBA T1 22/0,72 2300 0,700 0,85 3500

7 CP Thép Tân Quang MBA T2 22/0,66 2200 0 0,85 3500

Lộ ĐZ 478E6.3

1 Trung gian C.ty Phụ Tùng 1 22/6 2*5000 0,870 0,85 3500

2 Cơ khí NN Sông Công 22/0,4 250 0,650 0,85 3500

Bảng 1.4 Bảng thông số hiện trạng tải của MBA

áp (kV)

Công suất MBA (kVA)

k tải cos T max

h

Bảng 1.5 Bảng thông số hiện trạng tải của MBA

áp (kV)

Công suất MBA

k tải cos T max

h

Tổng 144 154 186.685

Bảng 1.7 Thống kê số lượng MBA của thị xã Sông Công

(cái)

Dung lượng (kVA)

21 Máy có dung lượng 2600kVA 1 2.600

Đường dây trung áp của thị xã Sông Công có chiều dài là 96 km, thuộc chi nhánh điện Sông Công quản lý và các trạm biến áp phần lớn là các trạm chuyên dụng của khách hàng, còn trạm 110kV do ngành điện quản lý

1.4 Tình hình sử dụng điện hiện tại

Điện năng thương phẩm bình quân đầu người năm 2011 là 915 kWh/người, bằng 95% bình quân chung điện năng thương phẩm/người của tỉnh Thái Nguyên

Trong cơ cấu điện năng tỷ trọng quản lý và tiêu dùng dân cư chiếm khoảng 52,6%; công nghiệp và xây dựng chiếm khoảng 38,5%; còn lại các ngành khác chiếm tỷ trọng không đáng kể

Tốc độ tăng trưởng điện thương phẩm trong giai đoạn 2000 - 2011 tăng bình quân 13,2%/năm

Điện năng thương phẩm của thị xã Sông Công tăng mạnh trong những năm gần đây chủ yếu do tiêu dùng dân cư tăng nhanh và sự đầu tư xây dựng các nhà máy sản xuất của các doanh nghiệp vào thị xã Hiện nay thị xã Sông Công tiếp tục mở rộng đến các khu dân cư lân cận, do đó nhu cầu sử dụng điện cho các ngành quản lý

và tiêu dùng dân cư tiếp tục tăng cao

CHƯƠNG 2 ĐÁNH GIÁ CHỈ TIÊU KỸ THUẬT VÀ DỰ BÁO PHỤ TẢI ĐIỆN CỦA LƯỚI ĐIỆN

TRUNG ÁP VÀ HẠ ÁP

2.1 Đánh giá các chỉ tiêu kỹ thuật của lưới điện trung áp

2.1.1 Cơ s ở lý thuyết

2.1.1.1 Tổn thất trên các đường dây

Xét đoạn đường dây trên không có chiều dài L (km) có cấp điện áp Uđd 

35kV Sơ đồ thay thế của đường dây trên không có chiều dài ngắn do các thông số phân bố đều dọc theo chiều dài đường dây nên có thể sử dụng các thông số tập trung là điện trở tác dụng R, cảm kháng X, điện dẫn tác dụng G và điện dẫn phản kháng B của đường dây trong khi phân tích chế độ xác lập của hệ thống điện

Với đường dây trên không có cấp điện áp Uđd  35kV thường bỏ qua điện dẫn tác dụng G và điện dẫn phản kháng B Do vậy trong sơ đồ thay thế chỉ cần điện trở tác dụng R và cảm kháng X có dạng như sau:

- Điện kháng X = x0 L () với x0 (/km) tra trong sổ tay kỹ thuật

Tổn thất công suất trên đường dây:

Tổn thất công suất tác dụng và công suất phản kháng trên đoạn đường dây được xác định bởi công thức sau:

2 2

dm U

dm U

Q

.X.10-3 (kVAr) Trong đó:

- P (kW), Q (kVAr) là công suất tác dụng và công suất phản kháng của phụ tải

- R (), X () là điện trở tác dụng và điện kháng của đường dây

- Uđm (kV) là điện định mức của lưới điện

Trong mạng phân phối này, khi phân tích chế độ thường không tính đến sự khác nhau của các điện áp này, khi xác định tổn thất công suất và điện áp trong mạng Nói cách khác, tính chế độ được tiến hành theo điện áp danh định của mạng

Tổn thất điện năng:

Tổn thất điện năng trờn đoạn đường dây được xác định bởi công thức sau:

A = Pmax  (kWh) Trong đó:

- Pmax (kW) là tổn thất cụng suất tác dụng cực đại trên đoạn đường dây

-  (h) là thời gian tổn thất công suất cực đại;  = f(Tmax, cos) tra trong sổ tay kỹ thuật hoặc tính gần đúng theo công thức sau:

X Q R

dm U

X Q R

(%)

2.1.1.2 Tổn thất trong các máy biến áp

Sơ đồ thay thế của các máy biến áp:

Trong hệ thống cung cấp điện các máy biến áp thường được sử dụng là các máy biến áp hai cuộn dây, máy biến áp ba cuộn dây và máy biến áp tự ngẫu

Xét loại máy biến áp thông dụng nhất là loại máy biến áp hai cuộn dây có sơ

Trong đó:

Nhánh nối tiếp (nhánh dọc) gồm có điện trở tác dụng RB và điện kháng XBcủa máy biến áp Các điện trở, điện kháng này bằng tổng các điện trở tác dụng và điện kháng tương ứng của các cuộn dây sơ cấp và thứ cấp, quy đổi về cuộn dây sơ cấp

Nhánh song song (nhánh ngang) bao gồm điện dẫn tác dụng GB và điện dẫn phản kháng BB của máy biến áp Điện dẫn tác dụng tương ứng với tổn thất công suất tác dụng trong lõi thép máy biến áp do dòng điện từ hóa gây ra Điện dẫn phản kháng được xác định bằng từ thông hỗ cảm trong các cuộn dây máy biến áp

Trong khi phân tích chế độ các mạng điện có cấp điện áp  220kV, các máy biến áp hai cuộn dây được biểu diễn bằng sơ đồ thay thế đơn giản như sau:

- Sdđ: Công suất danh định của máy biến áp, kVA

- UCdđ, UHdđ: Điện áp danh định của cuộn dây cao áp và hạ áp, kV

- P0: Tổn thất cụng suất tác dụng khi không tải, kW

- Q0: Tổn thất công suất ngắn mạch, kVAr

- I0%: Dòng điện không tải, tính theo phần trăm dòng điện danh định

- UN%: Điện áp ngắn mạch, tính theo phần trăm điện áp danh định của cuộn dây cao áp

Dựa vào các số liệu đã cho có thể xác định tất cả các thông số trong sơ đồ thay thế của máy biến áp (tổng trở và tổng dẫn), cũng như tổn thất công suất trong máy biến áp

Tổng trở của máy biến áp RB và XB được xác định theo các kết quả thí nghiệm ngắn mạch:

RB = 2

3 210

dd

Cdd N S

S

U U

.100

() Tổng dẫn ngang được xác định bằng các kết quả thí nghiệm không tải:

RB = 20

Cdd U P



(S)

XB = 0 2

.100

%

Cdd

dd U

S I

(S) Tổn thất công suất trong máy bến áp:

Tổn thất công suất trong máy biến áp được xác định theo các công thức sau: Tổn thất không tải:

S0 = P0 + Q0 (kVA) Tổn thất công suất tác dụng của máy biến áp khi có tải Spt là:

- Tổn thất công suất phản kháng của máy biến áp khi ngắn mạch là:

QN =

100

N S U

(kVAr) Tổn thất điện năng trong máy biến áp:

Tổn thất điện năng trong máy biến áp được xác định theo công thức sau:

AB = P0.t + PN

2 max

2.1.1.3 Tổn thất trong hệ thống cung cấp điện

Trong hệ thống cung cấp điện tổn thất chủ yếu là trên đường dây và trong máy biến áp, còn trong các phần tử khác tổn thất là không đáng kể nên khi tính toán thường bỏ qua

Xột sơ đồ mạch điện sau:

Từ sơ đồ thay thế tính toán ta tính được các dòng công suất chạy trong mạch điện là:

- Công suất sau tổng trở của đường dây Z2,i là:

Si'' = Spti + SBi (kVA), trong đú SBi = S0Bi + Scu-Bi

- Công suất đầu vào tổng trở đường dây Z2,i là:

- Spti là công suất của phụ tải thứ i được xác định theo hệ số tải của MBA thứ i

- SBi là tổn thất công suất trong MBA thứ i, kVA

- SDi là tổn thất công suất trên đoạn đường dây rẽ nhánh thứ i, kVA

2.1.2 Đánh giá chỉ tiêu kỹ thuật lưới điện trung áp

Xột đường dây 472E6.3

+ Sơ đồ nguyên lý lộ 472E6.3

11 12

13

9

10

Phân bón Trung Thành 500kVA

H.Ðông 3 5000kVA

H.Ðông 4 5000kVA

H.Ðông 2 2500kVA

H.Ðông 5 2000kVA

H.Ðông 1 2500kVA

TD H.Ðông 560kVA

D12 D15

D16 D17

AC95/15

C42

K.§iÖn ph©n 6300kVA èng h×nh 1, 22*630kVA G¹ch chÞu löa2*750kVA

+ Sơ đồ thay thế tính toán lộ 472E6.3

9

10

11 12

Hỡnh 2.2 Sơ đồ thay thế tính toán lộ 472E6.3

Trong mạng phân phối này, trong khi phân tích chế độ thường không tính đến sự khác nhau của các điện áp nút Khi xác định tổn thất công suất và tổn thất điện áp trong mạng ta tiến hành tính toán theo điện áp danh định của mạng:

U = Udđ = 22kV

2.1.2.1 Tính toán công suất tại các trạm biến áp

Bảng 2.1 Thông số chính của trạm biến áp Hương Đông 1

SđmB, kVA ktải cos sin P0, k W PN, k W I0% UN%

=

100

2500.1,1

=

100

2500.5,6

= 162,5 kVAr

Từ đó ta có: PB = P0 + PN.k2tải = 5,1 + 24,25 0,9082 = 25,093 kW

QB = Q0 + QN.k2tải = 27,5 + 162,5 0,9082 = 161,475 kVAr

 SB = PB + jQB = 25,093 + j161,475 kVA Thời gian tổn thất công suất cực đại được tính như sau:

 = (0,124 + 10-4 Tmax)2 8760 = (0,124 + 10-4 3500)2 8760 = 1968,162 h

 AB = P0.t + PN .k2tải = 5,1 8760 + 24,25 1968,162 0,9082

= 84025,959 kWh Tính toán tương tự cho các trạm biến áp còn lại của lộ 472E6.3 ta có:

Hương Đông 5 2000 0 0,85 0 0 8,3 26,2 72708

Gạch chịu lửa 1 750 0,954 0,85 608,175 377,069 10,956 49,017 31072,185

Gạch chịu lửa 2 750 0,560 0,85 357 221,34 4,693 24,411 18744,764

Bảng 2.2 Thông số chính của các trạm biến áp lộ 472E6.3

Thông số chính của các đoạn đường dây lộ 472E6.3

Đoạn Loại dõy L, km r0, /km x0, /km R,  X, 

2.1.2.2 Tính toán các dòng công suất, tổn thất công suất, tổn thất điện áp trên các đường dây lộ 472E6.3

'' 1710

dm

D D U

Q

.ZD17 = 2 3

2 2

10.22

765,1357593

(

dm

D D D

U

X Q R

0057,0.8317,1357005

,0.6515,1954

'' 1610

dm

D D U

Q

2 2

10.22

0317,13849515

Tổn thất điện áp:

' 16 16 '

(

dm

D D D

U

X Q R

0057,0.0996,1384005

,0.0111,1963

'' 1510

dm

D D U

Q

2 2

10.22

7106,2422448

(

dm

D D D

U

X Q R

0057,0.9224,2422005

,0.6339

Bảng 2.4 Tổn thất công suất và điện áp của các đường dây lộ 472E6.3

Như vậy, xét tại nút 0 ta có:

S0 = P0 +jQ0 = S'D1 = 16995,3047 + j12013,6602 kVA Tổng tổn thất công suất của lộ 472E6.3 là:

P = PB + PD = 180,792 + 221,6537 = 402,4457 kW

P% =

0

P P



.100 =

3047,16995

4475,402

.100 = 2,368%

Tổng tổn thất điện năng:

AD = PD  = 221,65372.1968,162 = 436250,4289 kWh

A = AB + AD = 713753,614 + 436250,4289

= 0,1469 kV

Tính toán tương tự cho các tuyến đường dây còn lại Ta được bảng thống kê tổn thất công suất, tổn thất điện năng và tổn thất điện áp của các tuyến đường dây của lưới trung áp như sau:

972 Phố Cũ 120,9032 4,2537 310765,4789 3,1238 0,1527 1,5274

973 Phố Cũ 60,4076 3,8451 163242,6931 2,9688 0,1126 1,1264

Bảng 2.5 Tổn thất công suất, điện năng và điện áp của các lộ đường dây

2.2 Đánh giá chỉ tiêu kỹ thuật của lưới điện hạ áp

Để đánh giá chỉ tiêu kỹ thuật của lưới điện hạ áp thì việc tính toán toàn bộ lưới điện hạ áp đòi hỏi khối lượng tính toán rất lớn Do vậy trong khuôn khổ luận văn này chỉ trình bày phương pháp tính toán và tính mẫu cụ thể cho 03 lưới điện hạ

áp thuộc 03 trạm biến áp, để qua đó có được đánh giá chỉ tiêu kỹ thuật của lưới điện

- n là số công tơ tại nút phụ tải

- m là hệ số sử dụng đồng thời của các công tơ, m = 0,8

- Sc,tơ là công suất của mỗi công tơ, lấy Sc,tơ = 1,5 kVA

* Tổn thất công suất tác dụng và công suất phản kháng:

P = 2

2 2

dm U

X Q R

Tính toán cụ thể, xét trạm biến áp Phố Cò 5: 180kVA - 10/0,4

0,4kV 10kV

D 13

D 14 A95

D 15 D 16 D 17 D 18 D 19

D 5 A95

A95 A95 A95 A95 A95 A95

A95 A95 A95 A95 A95

Hỡnh 2.3 Sơ đồ nguyên lý trạm biến áp Phố Cò 5

0 1

2 3

Hỡnh 2.4 Sơ đồ thay thế tính toán trạm biến áp Phố Cò 5

Bảng 2.6 Thụng số của các nút phụ tải và thông số kỹ thuật

21 ''

dm

D D U

4 , 0

6 , 6 8 ,

,0

0126,0.6095,60125,0.8095,8

8638,2

.100 = 2,7733%

A = P  = 2,8638 1574,8 = 4509,9122 Kwh

A = P Tmax = 103,2636 3000 = 309790,8 Kwh

.100 = 1,4558%

Umax% = 1,6887%  Umax =

100

4,0.6887,1

= 0,0067 Kv Tính toán tương tự ta có bảng tổng hợp về lưới hạ áp của 03 trạm là:

Bảng 2.7 Tổn thất của 03 lộ hạ áp tính toán mẫu

Trạm biến áp Tổn thất công suất Tổn thất điện năng Tổn thất điện áp

P, kW P, % A, kWh A, % U, kV U, % Phố Cò 5 2,8638 2,7733 4509,9122 1,4558 0,0067 1,6887 Trường THPT

Bình Sơn 6 2,1187 2,5217 3336,5288 1,3237 0,0058 1,4441

Kết luận chung:

Để nâng cấp và cải tạo lưới điện trung hạ thế của thị xã Sông Công ta có thể

áp dụng một số phương pháp như sau:

Phương pháp 1:

Phương pháp này dựa trên hiện trạng lưới điện và dự báo nhu cầu điện năng trong từng giai đoạn để từ đó xây dựng các phương án cải tạo bao gồm:

- Cải tạo nguồn

- Cải tạo lưới

- Phát triển và nâng cấp trạm biến áp phân phối

- Phát triển và nâng cấp lưới hạ áp

Với những vùng có tốc độ tăng trưởng phụ tải nhanh, muốn đáp ứng nhu cầu trước mắt phải tăng nguồn cấp hoặc tăng tiết diện đường dây Với những vùng hay

bị quá tải thì tiến hành thay thế máy biến áp có công suất lớn hơn (Phương pháp này chỉ có tác dụng trước mắt, đáp ứng được sự tăng quá nhanh của phụ tải nhưng trong tương lai sẽ trở nên kém hiệu quả)

2.3 Giới thiệu một số phương pháp

2.3.1 Đặt vấn đề

Dự báo sự phát triển của phụ tải điện trong tương lai là một nhiệm vụ rất quan trọng của người lập quy hoạch và thiết kế cung cấp điện Cùng với sự tăng trưởng và trình độ phát triển của nền kinh tế quốc dân thì nhu cầu điện năng ngày càng tăng cao Vì vậy dự báo phụ tải điện là một bộ phận của dự báo phát triển kinh

tế và khoa học kỹ thuật

Nếu dự báo phụ tải điện quá thừa so với nhu cầu thì dẫn đến việc huy động vốn đầu tư lớn để xây dựng nhiều nguồn phát điện, nhưng thực tế không dùng hết công suất của chúng do đó gây lãng phí Nếu dự báo phụ tải điện quá nhỏ so với nhu cầu thực tế thì sẽ dẫn đến tình trạng thiếu nguồn điện, ảnh hưởng đến tốc độ phát triển của nền kinh tế quốc dân

Thông thường có 3 loại dự báo chủ yếu:

Dự báo tầm ngắn khoảng 1  2 năm chủ yếu phụ vụ việc điều hành sản xuất, vận tải và phân phối năng lượng, phục vụ cho nhu cầu trực tiếp của sản xuất đời sống, lập kế hoạch sản xuất và kinh doanh

Dự báo tầm vừa khoảng 3  10 năm thường phục vụ cho việc phân bổ vốn đầu tư, lập cân bằng giữa cung và cầu năng lượng Lập kế hoạch xây dựng và theo dõi tiến độ xây dựng các công trình, kế hoạch đại tu sửa chữa nâng cấp thiết bị, chuẩn bị xây dựng các quy hoạch dài hạn

Dự báo tầm xa khoảng 10  20 năm hoặc có thể dài hơn nhằm định hướng sự phát triển của ngành để quy hoạch các chính sách lớn đảm bảo sự phát triển bền vững cho toàn bộ hệ thống năng lượng Đảm bảo về cung cấp năng lượng, sử dụng hiệu quả các nguồn năng lượng sơ cấp, giảm thiểu tác động của các công trình năng lượng nên môi trường sinh thái

Các dự báo tầm ngắn cho phép sai số 5  10%, tầm vừa sai số cho phép khoảng 10  20% Đối với một số dự báo tầm xa có tính chất chiến lược chỉ nêu những phương hướng phát triển chủ yếu mà không yêu cầu xác định các chỉ tiêu cụ thể

Định hướng phát triển nhu cầu điện của thị xã Sông Công

Trên địa bàn thị xã với tốc độ phát triển mạnh và định hướng như hiện nay, trong các năm tiếp theo phụ tải của khu vực sẽ tăng mạnh nhất là phụ tải công nghiệp và thương mại dịch vụ, phụ tải sinh hoạt chiếm một tỷ trọng nhỏ Do vậy điện lực sẽ chú trọng vào mục tiêu chất lượng điện năng và khả năng cung cấp điện liên tục nhằm nâng cao sản lượng đối với lưới điện trung áp sẽ ngầm hóa khoảng

20  30%, vận hành cấp điện áp 22kV, các đường cáp liên thông và dự phòng đảm bảo không để thời gian mất điện kéo dài

Đối với lưới điện hạ áp sẽ thực hiện quy hoạch ngầm toàn bộ tại khu vực nội thị, đối với các khu dân cư đang phát triển, chưa ổn định sẽ vận hành bằng đường dây trên không nhưng sẽ cải tạo, từng bước cố gắng đưa các TBA về các trung tâm phụ tải để nâng cao chất lượng điện năng và giảm tổn thất, đưa dần hệ thống đo đếm

từ xa vào sử dụng

2.3.2 Giới thiệu một số phương pháp dự báo phụ tải điện thông dụng

Ngày nay, có nhiều phương pháp dự báo nhu cầu điện năng Tuy nhiên trong khuôn khổ cuốn luận văn này, tác giả chỉ trình bày tóm tắt một số phương pháp thường dùng

- A là nhu cầu điện năng của khu vực cần tính toán (kWh)

- Ang là điện năng tiêu thụ tính theo đầu người (kWh)

- Ahộ là điện năng tiêu thụ tính theo hộ dân cư (kWh)

- DS là số dân của khu vực phụ tải điện (người)

- H là số hộ dân có trong khu vực dự bóa phụ tải điện (hộ)

Ang và Ah có thể tra trong sổ tay thiết kế hoặc tính trực tiếp nhờ vào các số liệu đều tra và thống kê tình hình sử dụng điện năng của khu vực

2.3.2.2 Phương pháp ngoại suy theo chuỗi thời gian

Phương pháp này dựa vào diễn biến của phụ tải trong những năm quá khứ tương đối ổn định, tìm ra quy luật phát triển của nó, từ đó làm cơ sở cho việc dự báo phụ tải trong tương lai Ta nhận thấy phương pháp này cho kết quả chính xác khi các điều kiện quá khứ phát triển ổn định và không có những biến động lớn trong tương lai Trong thực tế thường sử dụng mô hình hàm mũ và hàm đa thức để xác định nhu cầu điện năng

Mô hình hàm mũ: At = A0 (1+)t (kWh) (2.1) Trong đó:

- A0 là lượng điện năng tiêu thụ của năm được chọn làm mốc

-  là hệ số đặc trưng cho tốc độ tăng trưởng bình quân năm

- t là thời gian dự báo tính từ năm gốc

Để xác định được các hệ số, đặt (1+) = C, ta có thể viết biểu thức (2.1) dưới dạng : At = A0 Ct (kWh) (2.2)

Logarit hóa hai vế của biểu thức (2.2) ta được: logAt = logA0 + t logC Đặt: y = logAt ; a = logA0 ; b = logC

Khi đó biểu thức 2.2 được viết lại là: y = a + b.t (2.3)

Các hệ số a, b trong biểu thức (2.3) được xác định bằng phương pháp bình phương cực tiểu, từ đó tìm được A0 và 

Mô hình dạng tuyến tính: At = a0 + a1.t (kWh) (2.4)

a0, a1 là các hệ số (có thể xác định được bằng phương pháp bình phương cực tiểu)

Mô hình Parabol: At = a t2 + b t + c (kWh) (2.5) Trong đó:

- At là điện năng tiêu thụ ở năm thứ t (kWh)

- a, b, c là các hệ số (có thể xác định bằng phương pháp bình phương cực tiểu)

Bằng kinh nghiệm, người làm công tác dự báo có thể chọn mô hình thích hợp với đối tượng dự báo trên cơ sở quan sát đã có Khi chọn sai mô hình sẽ ảnh hưởng tới mức độ sai số ở kết quả dự báo Để nhận được kết quả khách quan có thể cần thiết phải tiến hành dự báo theo tất cả các mô hình đã trình bày, qua đánh giá sai số

sẽ cho phép lựa chọn mô hình hợp lý nhất

2.3.2.3.Phương pháp tương quan

Phương pháp này thực chất là nghiên cứu mối tương quan giữa các thành phần kinh tế quốc tế dựa vào các phương pháp thống kê toán học

Cụ thể là chúng ta sẽ nghiên cứu mối tương quan giữa điện năng tiêu thụ với các chỉ tiêu kinh tế khác như giá trị tổng sản lượng công nghiệp (đồng/năm); tổng giá trị sản lượng kinh tế quốc dân (đồng/năm)

Ví dụ: Tổng điện năng tiêu thụ, tổng giá trị sản lượng công nghiệp và tổng giá trị sản lượng kinh tế quốc dân từ năm 2001 đến năm 2011 được cho trong bảng sau:

Muốn dự báo nhu cầu điện năng tới năm 2015 và 2020 ta dựa vào bảng giá trị quan sát trên, xây dựng mô hình biểu diễn sự tương quan giữa điện năng và giá trị sản lượng cụng nghiệp và giá trị sản lượng kinh tế quốc dân Sau đó dùng phương pháp ngoại suy xác định lượng giá trị sản lượng công nghiệp và giá trị sản lượng kinh tế quốc dân của năm dự báo vào mô hình tương quan trên ta sẽ xác định được lượng điện năng dự báo cho năm 2015 và 2020 Nhược điểm của phương pháp tương quan là khối lượng tính toán lớn vì muốn dự báo điện năng ở năm t, ta phải thành lập các mô hình dự báo về sản lượng công nghiệp và giá trị sản lượng kinh tế quốc dân theo thời gian

2.3.2.4.Phương pháp so sánh đối chiếu

Nội dung của phương pháp này là so sánh đối chiếu nhu cầu phát triển điện năng của các nước có hoàn cảnh tương tự Đây cũng là phương pháp được nhiều nước áp dụng để dự báo nhu cầu năng lượng của nước mình một cách có hiệu quả, phương pháp này thường được áp dụng cho dự báo tầm ngắn và tầm vừa thì kết quả tương đối chính xác hơn

Hiện nay, nhiều nước trên thế giới đã áp dụng phương pháp chuyên gia có trọng lượng dựa trên cơ sở hiểu biết sâu sắc của các chuyên gia giỏi về lĩnh vực của các ngành để dự báo các chỉ tiêu kinh tế, phương pháp này thường được áp dụng cho các dự báo tầm trung bình và tầm xa

2.3.2.6 Phương pháp tính hệ số vượt trước

Phương pháp này giúp ta nhận 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 Nó chính là tỷ số của nhịp độ phát triển năng lượng điện với nhịp độ phát triển của nền kinh tế quốc dân

Ví dụ: Trong thời gian 5 năm từ 1905  1955 sản lượng công nghiệp của Liên Xô tăng từ 100% đến 185% còn sản lượng điện năng trong thời gian ấy tăng 186,5% Như vậy hệ số vượt trước sẽ là:

K=186,5.100/185=101%=1,01

Ở miền bắc nước ta từ năm 1950  1960 hệ số vượt trước là K = 0,81; từ năm 1960  1965 hệ số vượt trước là K = 1,13

Như vậy phương pháp này chỉ nói lên xu thế với mức độ chính xác nào đó

và trong tương lai xu thế này chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố khác nữa; chẳng hạn như

- Do tiến độ về mặt kỹ thuật và quản lý nên suất tiêu hao điện năng đối với mỗi sản phẩm công nghiệp ngày càng giảm xuống

- Do điện năng ngày càng được sử dụng rộng rãi trong nền kinh tế quốc dân

và các địa phương

- Do cơ cấu không ngừng thay đổi

Vì những yếu tố trên mà hệ số vượt trước có thể khác một và tăng hay giảm khá nhiều Dựa vào hệ số K có thể xác định được lượng điện năng của năm dự báo

Cơ sở của phương pháp này là phân chia nhu cầu năng lượng trong những Modul tương đối đồng nhất ở mức độ chi tiết có thể

Phương trình cơ bản được biểu diễn dưới dạng:

FE =

I UEC

Trong đó:

- FE là nhu cầu năng lượng tiêu thụ tổng

- UEC là năng lượng tiêu thụ hữu ích

- I là hiệu quả sử dụng năng lượng cuối cùng

Nhu cầu tiêu thu năng lượng tổng được tính: E = FEk

Trong đó:

- E là nhu cầu tiêu thụ năng lượng tổng

- K là Modul thứ K

Rõ ràng là hàm số chính của mô hình gồm có một loạt phép nhân và phép cộng Vì thế người ta còn gọi là mô hình "Liệt kê năng lượng" hay là mô hình sử dụng năng lượng cuố cùng

Mô hình được sử dụng hết sức rộng rãi vì nó đơn giản về mặt toán học lại bao gồm nhiều ưu điểm mà các mô hình khác không có được:

- Mô hình đó chỉ ra những biến điều khiển của năng lượng, nhờ vậy có thể can thiệp vào sự phát triển nhu cầu năng lượng qua các biến này bằng các chính sách hợp lý

- Có thể sử dụng mô hình để thành lập các bảng cân bằng năng lượng ở mức

- Có thể tóm tắt các đặc trưng chủ yếu của mô hình Medee-S như sau:

1 Các yếu tố xác định nhu cầu năng lượng khác nhau được tổ chức thành các Modul đồng nhất về phương diện sử dụng năng lượng trong từng ngành Nhờ vậy

có thể phân tích cơ cấu của nhu cầu năng lượng một cách chi tiết, đồng thời mô hình dễ dàng thích nghi theo yêu cầu và khả năng cung cấp về số liệu

2 Mô hình khảo sát từng ngành riêng rẽ: Công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải, thương mại, Mỗi ngành có một mô hình cơ sở cùng nhiều mô hình con để biểu tả chi tiết riêng rẽ nhu cầu năng lượng điện cuối cùng của từng ngành

3 Sử dụng phương pháp kịch bản để tính đến sự biến động của tất cả các yếu

tố phụ thuộc vào việc chọn chính sách trong lĩnh vực năng lượng cũng như trong lĩnh vực khác

4 Dựa vào các chỉ số kinh tế - kỹ thuật - xã hội, đánh giá nhu cầu năng lượng dưới dạng năng lượng hữu ích cho mỗi dạng sử dụng cuối cùng (như vậy phương pháp sẽ đề cập đến mọi thiết bị sử dụng ở các hộ tiêu thụ)

So sánh các mô hình kinh tế - kỹ thuật khác, tính sáng tạo của mô hình Medee-S thể hiện ở những khía cạnh khác sau: