Quy hoạch và cải tạo mạng điện xã Đa Phúc – Huyện Kiến Thụy – Thành Phố Hải Phòng

Quy hoạch và cải tạo mạng điện xã Đa Phúc – Huyện Kiến Thụy – Thành Phố Hải Phòng

Phần III : Quy hoạch và cải tạo mạng điện xã Đa Phúc – Huyện Kiến Thụy – Thành Phố Hải Phòng

dự báo phụ tải quá thấp so với nhu cầu thì sẽ không đủ năng lượng cung cấp cho các hộ tiêu thụ trong tương lai gần và do đó dẫn đến việc phải cắt bỏ một số phụ tải, gây thiệt hại cho nền kinh tế Dự báo năng lượng phải thực hiện thế nào để sự phỏng đoán không phải là một chiều và giới hạn mà phải phù hợp với sự phát triển của thực tế Dự báo phát triển năng lượng bao giờ cũng được xét trên hai phương diện là thời gian và lãnh thổ :

* Trên phương diện thời gian có thể chia ra như sau :

Dự báo dài hạn 25 – 40 năm thậm chí đến 100 năm ở đây phải xét đến

sự ra đời của các loại công nghệ mới, của các nguồn năng lượng mới,

phương pháp truyền tải điện năng mới Dự báo ở đây không phải là sự phỏng đoán mà là sự phân tích bằng các phương pháp khác nhau

Dự báo hạn trung 10 – 25 năm : Trong loại dự báo này người ta thường dựa vào số liệu quan sát thực hơn của các dự án mới nảy sinh trước đó Mức

độ chính xác đòi hỏi cao hơn so với dự báo dài hạn

Dự báo hạn vừa 5 – 10 năm thường được dựa vào các dự án đã có

nhưng chưa được thực thi ở đây các thông tin cần thiết phải có độ tin cậy

cao Các bài toán dự báo hạn vừa được sử dụng trong quá trình thiết kế các công trình điện Phân tích về sự khác nhau giữa dự báo và lập dự án là một vấn đề phức tạp Mặc dù giữa dự báo và lập dự án có những cái chung

nhưng về phương diện toán học chúng được hình thành theo cách khác nhau, việc giải bài toán cũng khác nhau

Dự báo ngắn hạn còn gọi là dự báo điều độ dùng để lập kế hoạch hàng năm, mùa hoặc tháng, hàng tuần, thậm chí hàng ngày hoặc hàng giờ Bài toán này yêu cầu độ chính xác rất cao Nhìn chung thời hạn dự báo càng ngắn thì mức độ yêu cầu chính xác càng cao

* Trên phương diện lãnh thổ có thể phân biệt như sau :

Dự báo ở cấp quốc gia

Dự báo khu vực

Dự báo địa phương

1.2 Các phương pháp dự báo phụ tải điện

Có rất nhiều phương pháp dự báo phụ tải, mỗi phương pháp có những

ưu điểm riêng với độ chính xác nhất định, tuỳ theo mục đích và yêu cầu mà người ta có thể chọn phương pháp thích hợp Trong nhiều trường hợp người

ta sử dụng hai hay nhiều phương pháp để nâng cao độ chính xác và tin cậy của dự báo

Sau đây là một số phương pháp dự báo thông dụng nhất :

1.2.1 Dự báo phụ tải dựa trên vốn đầu tư

Theo phương pháp này có thể dựa trên mức độ trang bị hiện tại và kế hoạch phát triển sản xuất tương lai để dự báo nhu cầu điện năng Phương pháp này có ưu điểm là đơn giản nhưng thường có sai số lớn, vì vậy chỉ áp dụng trong quy hoạch sơ bộ

1.2.2 Dự báo theo phương pháp hệ số vượt trước

phương pháp này giúp ta thấy được khuynh hướng phát triển của nhu cầu điện năng và sơ bộ cân đối nhu cầu này với nhịp độ phát triển kinh tế ở đây người ta dựa vào tỷ số của nhịp độ phát triển năng lượng điện với nhịp

độ phát triển của toàn bộ nền kinh tế phương pháp này chỉ nói lên xu thế phát triển với một mức độ chính xác nào đó Trong tương lai xu thế này còn chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố khác như : Do tiến bộ về mặt khoa học và quản lý nên xuất tiêu hao điện năng đối với mỗi sản phẩm ngày càng giảm xuống hay do điện năng ngày càng được sử dụng rộng rãi trong các nghành kinh tế quốc dân và các địa phương hoặc do cơ cấu kinh tế không ngừng thay đổi Vì những yếu tố đó mà hệ số vượt trước có thể thay đổi khá nhiều

Do đó nếu chỉ dựa vào hệ số vượt trước để xác định điện năng ở năm dự báo thì có thể dẫn đến sai số lớn Tuy nhiên trong chừng mực nhất định phương pháp hệ số vượt trước có thể cho ta biết sơ bộ về nhu cầu năng lượng và xu thế phát triển của phụ tải điện

1.2.3 Phương pháp ngoại suy

Nội dung của phương pháp này là nghiên cứu diễn biến của phụ tải trong các năm quá khứ tương đối ổn định và tìm ra quy luật biến đổi của phụ tải phụ thuộc vào thời gian từ đó sử dụng mô hình tìm được để tính cho giai đoạn dự báo Tức là ta suy diễn toàn bộ diễn biến của phụ tải ở quá khứ vào tương lai và phụ tải dự báo được xác định theo hàm xu thế ở thời điểm tương ứng Có thể có rất nhiều dạng hàm xu thế, mà thông thường được xác định thông qua phương pháp tương quan hồi quy Ta xét một số dạng chính của hàm hồi quy :

* Hàm tuyến tính :

Pt = a + bt

* Hàm Parabol :

Pt = a + bt + ct2

* Hàm mũ :

Pt = P0 ( 1 + α )t

Phương pháp ngoại suy là một trong những phương pháp được ứng dụng nhiều nhất do những ưu điểm nổi bật là phản ánh khá chính xác quá trình phát triển của phụ tải, có thể đánh giá mức độ tin cậy của hàm xu thế

dễ dàng Tuy nhiên theo phương pháp này cần phải có lượng thông tin đủ lớn, khối lượng tính toán nhiều

Ngoài các phương pháp dự báo trên còn một số phương pháp dự báo khác như : Mô hình dự báo Logictique, mô hình dự báo đường cong chữ S,

dự báo phụ tải theo phương pháp chuyên gia …

Qua quá trình nghiên cứu các phương pháp dự báo phụ tải trên và để phù hợp với quá trình thực tập cũng như độ chính xác của quá trình dự báo chúng tôi chọn phương pháp ngoại suy để dự báo phụ tải điện Vì phương pháp này không quá phức tạp, nó đảm bảo được độ chính xác cần thiết và chúng tôi có thể thu thập thông tin tương đối đầy đủ

1.3 Chọn phương pháp dự báo phụ tải

Đối với phụ tải sinh hoạt, chúng tôi tiến hành tính toán phụ tải trung bình của các hộ dùng điện bằng phương pháp ngoại suy Phương pháp này

có độ tin cậy cao tính toán không phức tạp và có tính khả thi

Đối với phụ tải công cộng dịch vụ, phụ tải sản xuất chúng tôi dự báo theo phương pháp tính toán trực tiếp theo kế hoạch phát triển chung của xã

1.3.1 Dự báo phụ tải sinh hoạt

Để biết được quy luật phát triển của phụ tải chúng tôi tiến hành thu thập các thông tin của năm quá khứ từ năm 1999 đến năm 2003 sau khi thống kê lại chúng tôi có được kết quả trong bảng sau :

Qua bảng chúng tôi tiến hành xây dựng đồ thị phụ tải Chúng tôi thấy phụ tải biến đổi tương đối nhanh và ổn định qua các năm Ta có thể coi

sự biến đổi của phụ tải tuân theo quy luật hàm tuyến tính

Để đưa ra được hàm dự báo chúng tôi tiến hành tính toán phụ tải trung bình của mỗi hộ theo biểu thức sau :

Ptb =

30

12 h Max

i

T n A

Nội dung của phương pháp này là nghiên cứu sự biến thiên của phụ tải trong những năm quá khứ tương đối ổn định và tìm ra quy luật biến thiên của phụ tải, từ đó xây dựng mô hình dự báo Tức là suy diễn toàn bộ quá trình biến đổi của phụ tải trong quá khứ vào tương lai và phụ tải được xác định theo hàm xu thế ở thời điểm tương ứng Hàm dự báo có dạng như sau :

Pt = a + bt

Các hệ số a, b được xác định theo phương pháp bình phương cực tiểu,

mà từ đó có thể thiết lập hệ phương trình sau :

= +

n

i

n

i i i n

i i

Pt = 0,481 + 0,0298.t

1.3.2 Dự báo phụ tải sản xuất

Theo kế hoạch phát triển kinh tế xã hội của xã đến năm 2010 sẽ phát triển và mở rộng các ngành nghề đã có, nhất là các cơ sở sản xuất hàng mộc

và các xưởng cơ khí tư nhân

Bảng 3.1 Bảng kê phụ tải sản xuất của xã Đa Phúc hiện tại

1.3.3 Dự báo phụ tải công cộng

Phụ tải công cộng được dự báo theo kế hoạch phát triển cơ sở hạ tầng của xã trong tương lai Nên chúng tôi áp dụng dự báo phụ tải theo suất điện năng trên 1 m2

Pđ = Po S

Trong đó :

Pđ - Công suất đặt dự kiến

Po - Suất tiêu thụ / 1m2

2 Quy hoạch và cải tạo lưới điện.

Quy hoạch và cải tạo mạng điện xã An Lâm phải đảm bảo những yêu cầu sau:

- Đảm bảo đúng các tiêu chuẩn kỹ thuật

- Đẹp về mỹ quan và đảm bảo các yêu cầu về hành lang an toàn lưới điện

*Cơ sở phân vùng phụ tải

- Căn cứ vào đặc điểm, khả năng cấp điện của các trung tâm nguồn hiện tại và khả năng mở rộng của nguồn

- Dựa trên cơ sở của việc quy hoạch khảo sát thực tế lưới điện hiện trạng

- Căn cứ vào địa hình, giao thông thực tế và đặc trưng của lưới điện nông thôn

- Căn cứ vào các tiêu chuẩn kỹ thuật được ban hành của tổng công ty Điện lực Việt Nam về đảm bảo bán kính cấp điện cho các vùng nông thôn

- Căn cứ vào sự phân bố dân cư trong vùng và phương hướng phát triển kinh tế xã hội hiện tại và tương lai

Chúng tôi đưa ra phương án phân vùng phụ tải cho xã như sau:

2.2 Tổng hợp nhu cầu phụ tải theo từng vùng phụ tải

Từ phần dự báo phụ tải của xã đến năm 2010

Sdb ∑2010 = 1212,18 kVA;

Ta tính được công suất dự báo trong tương lai của xã

S2004-Tổng công suất của các máy hiện có

Sdb ∑2010-Tổng công suất dự báo đến năm 2010

Kpt-Hệ số mang tải của máy biến áp lấy bằng 1

Vậy SM = 379,63 kVA

Ta nhận thấy rằng lượng công suất thiếu hụt cần bổ sung trong những năm tới là 379,63 kVA Để bổ sung lượng công suất thiếu hụt này ta có thể nâng cao công suất của các trạm hoặc xây dựng mới các trạm vào trung tâm tải Để có phương án cụ thể và tối ưu chúng ta đi tính toán và so sánh công suất hiện có và công suất dự báo của từng vùng phụ tải

Bảng 3.3 Phụ tải dự báo cho từng vùng quy hoạch.

Vùng Pn Pđ Stt(kVA) Máy biến áp hiện có

2.3 Đề xuất phương án cải tạo và xác định phương pháp quy hoạch

2.3.1 Quy hoạch cải tạo lưới điện dựa trên nguyên tắc :

- Giữ lại các TBA hiện có nếu còn đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật của công trình kể cả việc tăng công suất của trạm, còn các trường hợp không đảm bảo kỹ thuật như không đáp ứng được nhu cầu gia tăng phụ tải, không

đảm bảo bán kính cấp điện thì phải tính đến phương án dịch chuyển trạm hay xây dựng thêm TBA mới.

- Các đường dây trung áp hiện có sẽ tiếp tục vận hành ở cấp điện áp hiện có, chỉ cải tạo và chuyển đổi sang cấp điện áp 22 kVvào thời điểm phù hợp

- Các đường dây trung áp, MBA xây dựng mới phải đảm bảo các tiêu chuẩn kĩ thuật với cấp 22kV Nếu chưa có nguồn 22kV thì vận hành ở cấp điện áp hiện có

- Nếu hiện tại trạm biến nào bị quá tải thì phải tiến hành ngay việc cải tạo

- Việc quy hoạch cải tạo có thể tiến hành xây dựng mới hoàn toàn hoặc quy hoạch cải tạo từng phần theo các giai đoạn khác nhau tuỳ theo điều kiện thực tế của địa phương

*Bán kính hoạt động của các trạm tiêu thụ

- Thị trấn từ 0,3-0,6 km

- Nông thôn từ 0,6-0,8 km

*Vị trí đặt trạm biến áp tiêu thụ thoả mãn điều kiện

- Gần tâm phụ tải, gần nguồn cung cấp

- Thao tác vận hành hiệu quả quản lý dễ dàng

- Tiết kiệm vốn đầu tư, chi phí vận hành nhỏ, ngoài ra tuỳ theo điều kiện cụ thể mà đưa ra phương án đặt trạm thích hợp

Vị trí đặt trạm được xác định theo biểu thức

P

P x

1 1

P

P y

1 1

; (5-6)Trong đó:

xi, yi-Là toạ độ của điểm tải thứ i

Pi-Là công suất của điểm tải thứ i2.3.2 Đề xuất phương án quy hoạch cải tạo lưới điện xã Đa Phúc đến năm

*Vùng 2

Do tách khỏi trạm biến áp Phúc Hải – Vân Quan cũ nên ta xây mới một trạm biến áp để cung cấp điện cho thôn Vân Quan, chiều dài đường dây cao áp kéo mới là

*Vùng 3

Do bán kính cung cấp điện của trạm biến áp Đồng Xi – Quảng Luận

cũ quá dài nên ta dịch chuyển máy biến áp về trung tâm phụ tải của thôn và chọn lại máy biến áp có công suất lớn hơn

Qua khảo sát trên địa bàn của xã chúng tôi nhận thấy phụ tải của vùng

2 và vùng 3 tập trung tương đối gần nhau nên chúng tôi chọn một máy biến

áp để cung cấp điện cho cả hai vùng mà vẫn đảm bảo bán kính cung cấp điện

Có phương án phải đầu tư ban đầu lớn nhưng lại giảm được hao tổn, có phương án đầu tư ban đầu nhỏ hơn nhưng hao tổn lại lớn Để có kết luận rõ ràng chúng ta đi vào so sánh các phương án ở phần sau

3.Tính toán tiết diện dây dẫn

3.1 Phương pháp tính toán tiết diện dây dẫn

Tính toán tiết diện dây dẫn theo hao tổn điện áp cho phép

Cơ sở của việc tính toán là do mạng điện của địa phương, các thiết bị điện được mắc trực tiếp vào mạng điện hạ áp, cho nên yêu cầu về chất

lượng điện của thụ điện phải được đảm bảo Mặt khác phần lớn các thiết bị đều không được đặt vào các thiết bị điều chỉnh điện áp làm cho tổn thất thường vượt quá giới hạn cho phép

*Phương pháp tính toán

+Đối với đường dây 35 kV tiết diện dây dẫn được chọn theo mật độ dòng điện kinh tế và kiểm tra hao tổn điện áp cho phép

Jkt-Mật độ dòng điện kinh tế, dây AC chúng tôi chọn Jkt = 1,1 A/mm2.

S-Công suất truyền tải

Kiểm tra điều kiện:

UcpTrong đó:

P, Q-Công suất tác dụng và phản kháng trên đường dây

R, X-Điện trở và điện kháng trên đường dây

Utt-Điện áp tính toán của đoạn đường dây

+Đối với đường dây 0,4 kV

Khi thiết kế quy hoạch chúng tôi đã cố gắng giảm bán kính lưới điện cung cấp, mặt khác các TBA được đặt vào trung tâm phụ tải nên mật độ phụ tải là tương đối đều nhau trên mỗi đoạn đường dây nên chúng tôi thực hiện việc tính toán tiết diện không đổi trên các đoạn đường trục và tiết diện thay đổi trên các đoạn đường rẽ nhánh

Tính toán tiết diện thay đổi trên đường dây 0,4 kV theo hao tổn điện áp cho phép

Tiết diện dây dẫn tính theo hao tổn điện áp cho phép được xác định theo công thức sau :

F =

acpi n

n

i

i i

U U

l P

∆

∑

=

.

.

1

γ

Pi-Công suất tác dụng trên các đoạn đường dây thứ i

γ-Điện trở suất của vật liệu làm dây dẫn γAl = 31,7 Ω/mm2

li-Chiều dài của đoạn thứ i

Un-Điện áp định mức của lưới điện

U

l Q

= 1

.

Q-Công suất truyền tải phản kháng, kVAr

X-Điện kháng của đường dây

3.2 Tính toán tiết diện dây dẫn cho 2 phương án

Việc lựa chọn tiết diện dây dẫn giữ một vai trò quan trọng trong quá trình cải tạo lưới điện của xã Nếu ta chọn tiết diện dây dẫn quá lớn có thể đáp ứng tốt về mặt kỹ thuật của đường dây, nhưng chi phí cho kim loại màu lại qúa lớn không đảm bảo chỉ tiêu kinh tế Nếu ta chọn dây dẫn quá nhỏ dây dẫn bị làm việc trong tình trạng quá tải, dẫn đến hao tổn công suất, hao tổn điện năng, hao tổn điện áp lớn, tuổi thọ của dây dẫn sẽ gảm và không đảm bảo độ tin cạy về mặt cung cấp điện.Vì vậy ta cần lựa chọn tiết diện dây dẫn

để đảm cả về mặt kinh tế và kỹ thuật

3.2.1. Tính toán tiết diện dây dẫn cho phương án 1

*Đường dây cao áp 35 kV: đến trạm biến áp Vân Quan.

3

2

2 +

= 3.35

782 , 82 685 ,

= 3,04 mm2

Để đảm bảo độ bền cơ học ta chọn dây AC 35

Kiểm tra lại tiết diện dây dẫn theo điều kiện tổn thất điện áp cho phép:

U

l Q x l P

1,05 km

35 kV

184,685 + j82,782

∆Utt = 35

05 , 1 782 , 82 38 , 0 05 , 1 685 , 184

Vậy tiết diện chọn thoả mãn điều kiện

Tính toán tương tự cho đường dây 35 kV tới trạm biến áp Quảng Luận ta chọn được dây AC35

*Đường dây hạ áp 0,4 kV

Theo phân tích ở trên phụ tải phân bố đều trên các đoạn đường dây nên trong tính toán sẽ tương đương với một phụ tải tập trung ở giữa mỗi đoạn đường dây:

Ta tính cho một số lộ của trạm biến áp cụ thể:

1 0

s 3

s 1

s 2

4

S1 = s1 + s2 + s3 = 169,207 + j80,563 kVA

Vậy ∆Ucp0,4 = 9,24 % Hay ∆Ucp0,4 = 100

10 38 , 0 3 ,

= 42,94 V

Tổn thất điện áp phản kháng trên đoạn 0-3

Chọn sơ bộ x0 = 0,1 Ω/km (dây LV-ABC)

∆Up = n

i i o

U

l Q

=

38

, 0

) 116 877 , 26 160 42 , 50 160 563 , 80 (

l P

∆

∑

=

.

116 494 , 55 160 969 , 106 160 207 ,

= 114,79 mm2.Chọn tiết diện quy chuẩn là LV-ABC 120 có r0 = 0,274 Ω/km, xo =

116 877 , 26 160 42 , 50 160 563 , 80 0782 , 0 116 494 , 55 160 969 , 106 160 207

= 41,452 V < ∆Ucp = 42,94 V Vậy tiết diện chọn phù hợp

* Tính tiết diện cho đường nhánh.

Ta có tổn thất điện áp tại nút 2 là:

∆U0-2 = n

i i i i

U

x Q r P

∑( + )

= =

1000 38 , 0

160 0782 , 0 ).

42 , 50 563 , 80 ( 160 274 , 0 ).

969 , 106

U

l Q

= 0,38.1000

90 475 , 51 1 , 0

U U

l P

∆

∑

=

.

1

γ

= 31,7.0,38.6,216

90 475 , 51

= 61,871 mm2 Chọn dây dẫn là LV-ABC 70 có r0 = 0,551 Ω/km , xo = 0,0875 Ω/km Kiểm tra lại diều kiện tổn thất điện áp thực tế:

i i o

U

l Q x l P

= 0,38.1000

90 0875 , 0 453 , 23 90 551 , 0 475 ,

=7,194V > 6,216 V

Do đó ta chọn tiết diện dây dẫn lên 1 cấp là LV-ABC 95

có r0 = 0,398 Ω/km , xo = 0,0853 Ω/km