Lựa chọn thông số cấu trúc và các giải pháp nâng cao chất lượng điện năng của hệ thống cung cấp điện đô thị

Việc lựa chọn thông số cấu trúc của hệ thống cung cấp ñiện ñô thị phụ thuộc rất nhiều vào lịch sử phát triển của ñô thị và hệ thống cung cấp ñiện của nó cũng như vào ñiều kiện cụ thể của

Nguyễn Tuyển Tâm

LỰA CHỌN THÔNG SỐ CẤU TRÚC VÀ CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ðIỆN NĂNG CỦA HTCCððT

Chuyên ngành: Hệ thống ñiện

LUẬN VĂN THẠC SĨ NGÀNH ðIỆN

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

PGS TS ðặng Quốc Thống

Hà nội - 2008

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

MỞ ðẦU

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN VỀ QUY HOẠCH LỰA CHỌN CẤU TRÚC LƯỚI ðIỆN ðÔ

THỊ 1

1.1 Tổng quan về lưới ñiện ñô thị 1

1.2 Xu hướng phát triển HTCCððT 5

1.3 Các phương pháp tính toán và quy hoạch lưới ñiện ñô thị 9

1.4 Lựa chọn các thông số cấu trúc HTCCððT 10

1.4.1 Các giả thiết và quy ước chung cho bài toán 10

1.4.2 Lựa chọn cấu trúc hợp lý lưới hạ áp trong HTCCððT 13

1.4.3 Lựa chọn thiết diện và chiều dài cáp hạ áp 17

1.4.4 Lựa chọn cấu trúc hợp lý của các TBATG 22

CHƯƠNG 2 LỰA CHỌN THÔNG SỐ CẤU TRÚC LƯỚI ðIỆN HẠ ÁP ðÔ THỊ KHI XÉT ðẾN CHỈ TIÊU GIÁ ðẤT ðÔ THỊ 26

2.1 ðặt vấn ñề 26

2.2 Các giả thiết tính toán 27

2.2.1 Lựa chọn sơ ñồ cấu trúc chung lưới hạ áp trong HTCCððT 27

2.2.2 Các giả thiết tính toán 27

CHƯƠNG 3

LỰA CHỌN THÔNG SỐ CẤU TRÚC LƯỚI ðIỆN TRUNG ÁP ðÔ THỊ KHI

XÉT ðẾN CHỈ TIÊU GIÁ ðẤT ðÔ THỊ 46

3.1 ðặt vấn ñề 46

3.2 Các giả thiết tính toán 46

3.2.1 Lựa chọn sơ ñồ cấu trúc chung lưới trung áp trong HTCCððT 46

3.2.2 Các giả thiết tính toán 47

3.2.3 Lựa chọn thông số cấu trúc LTA 47

CHƯƠNG 4 LỰA CHỌN THÔNG SỐ CẤU TRÚC LƯỚI ðIỆN CAO ÁP ðÔ THỊ 62

4.1 ðặt vấn ñề 62

4.2 Lựa chọn sơ ñồ cấu trúc tính toán lưới cao áp trong HTCCððT 62

4.3 Các giả thiết tính toán 65

4.4 Lựa chọn thông số cấu trúc lưới cao áp 66

4.4.1 Chiều dài toàn bộ ñường dây cao áp 66

4.4.2 Số lượng TBAKV và chiều dài 1 lộ ðDCA 68

4.4.3 Chọn tiết diện ñường dây cao áp 69

4.4.4 Giản ñồ khoảng chia kinh tế lựa chọn công suất TBAKV 76

5.1 Khái niệm về chất lượng ñiện năng 81

5.2 Các tiêu chuẩn về chất lượng ñiện năng 84

5.2.1 ðộ lệch ñiện áp 84

5.2.2 ðiều chỉnh ñiện áp theo ñộ lệch 85

5.3 Các giải pháp nâng cao chất lượng ñiện năng cho HTCCð 88

5.3.1 Nâng cao hệ số công suất cosφ 88

5.3.2 Khái niệm về bù công suất phản kháng 88

5.3.3 Bù tự nhiên công suất phản kháng 89

5.3.4 Bù nhân tạo công suất phản kháng 90

5.3.5 Bù công suất phản kháng bằng tụ ñiện 91

5.3.6 Những yêu cầu cơ bản khi bù công suất phản kháng 93

5.4 Ví dụ tính toán bù công suất phản kháng trong mạng phân phối 94 TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

ðDHA ðường dây hạ áp

TBATG Trạm biến áp trung gian

Bảng 2.2 Kiểm tra phát nóng dài hạn ðDRN

Bảng 3.2 Chọn tiết diện ðDTA theo phát nóng dài hạn

Bảng 3.3 Tiết diện cáp trung áp chọn theo ñiều kiện phát nóng sự cố Bảng 3.4 Tổng hợp kết quả lựa chọn tiết diện ðDTA

Bảng 3.5 Thông số MBA thuộc TBATG

Bảng 3.6 Công suất TBATG hợp lý khi m = 8

Bảng 3.7 Công suất TBATG hợp lý khi xét ñến chỉ tiêu giá ñất ñô thị Bảng 4.1 Các thông số kỹ thuật ðDCA

Bảng 4.2 Chọn tiết diện ðDCA theo phát nóng dài hạn

Bảng 4.3 Tổng hợp kết quả lựa chọn tiết diện ðDCA

Bảng 4.4 Thông số MBA thuộc TBAKV

Bảng 4.5 Công suất TBAKV hợp lý khi m = 8

Bảng 5.1 Thông số tải các máy biến áp của Lộ 673E11

Bảng 5.2 Thông số ñường dây của Lộ 673E11

Bảng 5.3 Bảng tổng kết tổn thất trên Lộ 673E11

Hình 1.1 Hình dáng chung của HTCCððT

Hình 1.2 Sơ ñồ HTð ñô thị ở giai ñoạn phát triển

Hình 1.3 Cấu trúc chung của TBAPP

Hình 1.4 Sơ ñồ khối các bước tính toán chọn thông số cấu trúc LHA Hình 1.5 Sơ ñồ cấu trúc TBATG

Hình 1.6 Sơ ñồ khối các bước tính toán lựa chọn thông số cấu trúc

lưới trung áp (LTA) Hình 3.1 Quan hệ giữa LTA và LHA

Hình 4.1 Sơ ñồ cấu trúc LCA chung TBAKV

Hình 4.2 Mối liên hệ giữa chiều dài ðDCA và ðDTA

Hình 4.3 Sơ ñồ tính toán tổn thất ñiện áp trên 1 lộ ðDCA

Hình 5.1 Sơ ñồ kết dây Lộ 673E11

ðề tài nghiên cứu ñến việc lựa chọn thông số cấu trúc lưới hạ áp, trung áp và cao áp cho hệ thống cung cấp ñiện ñô thị

Việc lựa chọn thông số cấu trúc của hệ thống cung cấp ñiện ñô thị phụ thuộc rất nhiều vào lịch sử phát triển của ñô thị và hệ thống cung cấp ñiện của nó cũng như vào ñiều kiện cụ thể của ñô thị hiện tại

Lựa chọn thông số cấu trúc cần phải có quy hoạch tổng thể và mọi thiết kế tổng thể phải tuân theo quy hoạch tổng thể

Lựa chọn thông số cấu trúc là một bài toán hợp nhất giữa thiết kế và quy hoạch với nhiều tham số liên quan biến thiên liên tục như ñiện áp, dòng ñiện, chiều dài, tiết diện, số lượng và công suất các trạm biến áp, giá ñiện

Cơ sở thực tiễn

Xuất phát từ những quy hoạch tổng thể và những ñiều kiện cụ thể của ñiện ñô thị như: nguồn cung cấp, phụ tải ñiện, ñịa hình, những ñặc ñiểm kinh tế - xã hội ñể ñưa ra các phương án cung cấp ñiện, lựa chọn các thiết bị ñiện cho sơ

ñồ

Căn cứ vào nhu cầu sử dụng ñiện năng, chế ñộ làm việc của các phụ tải ñiện của các thành phố lớn có xét tới mật ñộ phụ tải từng khu vực mà ta lựa chọn ñược thông số hợp lý nhất nhằm ñảm bảo ñộ tin cậy cung cấp ñiện cao nhất

Từ kết quả lựa chọn thông số cấu trúc lưới ta ñưa ra các giải pháp nâng cao chất lượng ñiện năng của hệ thống cung cấp ñiện ñô thị

ðưa ra các cơ sở lý thuyết, lựa chọn ñược các thông số hợp lý ứng dụng trong thực tế như: Trạm biến áp, chiều dài, tiết diện, số lượng, công suất và chủng loại thiết bị Lựa chọn ñược các thông số hợp lý phù hợp với lưới ñiện ñô thị hiện nay

Tùy theo loại ñô thị mà lưới cung cấp có hình dáng khác nhau tuy nhiên ñể ñạt ñược mục tiêu ñộ tin cậy cung cấp ñiện ngày càng cao, tỷ lệ tổn thất ñiện năng thấp, quản lý vận hành thuận lợi, chi phí vận hành nhỏ ðể ñạt ñược các chỉ tiêu này hướng chủ yếu là lựa chọn cấu trúc hợp lý sao cho phù hợp với mật ñộ phụ tải từng khu vực và giá ñiện hiện nay

Chất lượng ñiện năng không ñảm bảo dẫn ñến thiệt hại về kinh tế Vì vậy ñề tài ñã ñưa ra các giải pháp nâng cao chất lượng ñiện năng nhằm giảm tổn thất, ñảm bảo cung cấp ñiện liên tục thỏa mãn nhu cầu và chất lượng ñiện năng

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ QUY HOẠCH LỰA CHỌN CẤU TRÚC LƯỚI ðIỆN ðÔ THỊ

Về phương diện sử dụng ñiện năng, ñô thị là nơi tập trung phụ tải lớn, ña dạng,

có mối liên quan chặt chẽ trong các lĩnh vực như: giao thông, xây dựng, văn hoá,

xã hội, môi trường

Từ những năm 50 của thế kỷ XX, do quá trình công nghiệp hoá và tăng năng suất lao ñộng, tốc ñộ ñô thị hoá trên thế giới tăng rất nhanh về số lượng, kích thước và tỉ lệ dân sống ở ñô thị

Trên phạm vi toàn thế giới tỉ lệ dân ñô thị từ 15% ở ñầu thế kỷ XX tăng ñến 50%

ở cuối thế kỷ Ở nước ta nhịp ñộ tăng dân số ñô thị cũng khá rõ rệt Năm 1945 ở

Hà nội trong nội thành chỉ có khoảng 0,15 triệu người sinh sống, tính ñến nay ñã tăng ñến khoảng 3,3 triệu người

Thành phần phụ tải ñiện ñô thị bao gồm công nghiệp, giao thông, sinh hoạt dân dụng và các công trình xã hội, thủ công nghiệp, nông nghiệp ngoại thành với tỉ lệ tuỳ theo mức ñộ phát triển ñô thị Chẳng hạn phụ tải ñiện ở Hà nội tính ñến năm

2006 có thành phần phụ tải như sau: công nghiệp xây dựng 31,15%, nông nghiệp 0,29%, thương nghiệp 14,22%, tiêu dùng và quản lý chiếm 43,3% và các loại khác là 8,04%

Lưới cung cấp ñiện ñô thị thường với các cấp ñiện áp 35 ÷ 110kV nối với hệ thống 220 ÷ 500kV của lưới ñiện quốc gia Các phụ tải ñiện ñô thị ña số nối ở

lưới phân phối 6 ÷ 35kV và hạ áp 0,4kV, có thể có một số xí nghiệp lớn nối trực tiếp với lưới 35 ÷ 110kV

Một ñặc trưng của ñô thị là do công nghiệp và dân số tăng nhanh dẫn ñến tăng mạnh mức thâm nhập của ñiện năng vào các mặt xã hội, cần phải tính ñến ñiều

ñó khi quy hoạch và quản lý lưới ñiện ñô thị

Lưới cung cấp ñiện bao gồm hai bộ phận: các trạm biến áp (TBA) và mạng lưới ñiện ở các cấp ñiện áp khác nhau Hệ thống cung cấp ñiện ñô thị có thể phân thành hai thành phần:

Phần I bao gồm lưới cung cấp 35 ÷ 220kV Các phần II, III, IV, V gồm các lưới

phân phối với các cấp ñiện áp từ (35 ÷ 0,4)kV (hình 1.1) Phần lưới

35kV÷220kV gọi là hệ thống cung cấp nhằm phân phối ñiện năng giữa các vùng của ñô thị Ở những ñô thị lớn có thể dùng lưới 35 ÷ 110kV trực tiếp cho những phụ tải lớn

Phần II có nhiệm vụ phân phối ñiện năng trực tiếp giữa các phụ tải, bắt ñầu từ thanh góp 6 ÷ 35kV của nguồn cung cấp (vùng I) và kết thúc ở ñiểm ñưa tới hộ tiêu thụ (vùng V) Trong phần này gồm lưới phân phối 6 ÷ 35kV, những trạm phân phối hạ áp và lưới hạ áp ñến 1000V

Lưới ñiện ñô thị thường ñược thiết kế theo dạng vòng kín vận hành hở với những trạm biến áp có công suất từ (180 ÷ 1000)kVA, cung cấp cho các xí nghiệp công nghiệp, trạm ñiện kéo (giao thông), khu dân cư và vùng nông nghiệp ngoại thành Một ñặc trưng quan trọng của hệ thống cung cấp ñiện ñô thị

là sử dụng mức ñiện áp cao (trên 1000V) và xuất hiện nhiều lần biến áp

Hình 1.1 Hình dáng chung của HTCCððT

Phụ tải ñiện ñô thị gồm các xí nghiệp công nghiệp và một bộ phận quan trọng là dân cư ñô thị Phụ tải dân cư ñô thị gồm: nhà ở và những cơ sở văn hoá - xã hội

0,38kV 0,38kV

0,38kV

0,38kV

35-10kV 35-10kV

Nhu cầu tiêu thụ ñiện nhà ở phụ thuộc vào sinh hoạt của dân cư, mức ñiện khí hoá thiết bị gia ñình Nhu cầu tiêu thụ ñiện ở khu cơ sở công cộng chịu ảnh hưởng bởi những ñặc ñiểm công nghệ: loại cơ quan, bệnh viện, khách sạn Tuy nhiên cả hai quy luật ñều bị chi phối bởi quy luật ngẫu nhiên, tổng hợp của nhiều yếu tố không xác ñịnh trước như: thời tiết, ngày nghỉ, ngày lễ

Trong khu dân cư ñô thị, phụ tải ñiện cho nhà ở bao gồm chiếu sáng và các thiết

bị ñiện gia ñình chiếm một phần quan trọng Thường chia ra hai loại:

- Những hộ không dùng ñiện ñể ñun nấu

- Những hộ ñun nấu bằng ñiện

Ngoài ra những nhu cầu dùng ñiện trong ñiều hoà nhiệt ñộ, nấu nước tắm, sưởi thường ñược tính riêng

Thông thường quá trình ñiện khí hoá sinh hoạt ñược chia thành ba mức như sau: Mức 1: Sử dụng ñiện chủ yếu cho chiếu sáng và các thiết bị gia ñình (thu thanh, thu hình, tủ lạnh, máy giặt, bàn là ) ở mức này ñun nấu dùng hơi ñốt hoặc các dạng không phải ñiện năng

Mức 2: Sử dụng ñiện trong chiếu sáng, dụng cụ gia ñình như ở mức 1 và bếp ñiện nấu ăn kể cả lò sấy, quay, nướng

Mức 3: Ngoài những thiết bị sinh hoạt ở mức 2, còn sử dụng những thiết bị ñiện ñun nước nóng, sưởi ấm, ñiều hoà nhiệt ñộ

Ở nước ta hiện nay do tổng sản lượng ñiện còn thấp nên ñiện khí hóa sinh hoạt dân cư ñô thị mới chỉ ở mức 2 và có sử dụng bình nước nóng ñiều hoà nhiệt ñộ Trong những năm gần ñây nhờ những tiến bộ khoa học kỹ thuật tuy công suất của một số thiết bị có giảm nhưng nhìn chung suất tiêu thụ ñiện năng bình quân

theo gia ñình vẫn lớn Ở những nước công nghiệp phát triển mức tiêu thụ ñiện sinh hoạt trong 1 năm ở gia ñình 3-4 người có thể như sau:

Trong một số trường hợp vượt quá chỉ tiêu trên ñây, chẳng hạn Mỹ kể cả thiết bị

tủ sấy quần áo, bình quân ñiện năng sinh hoạt hàng năm cho một gia ñình ñô thị lên tới 7 ÷ 12,5 nghìn kWh

Việc lựa chọn thông số cấu trúc của HTCCððT phụ thuộc rất nhiều vào lịch sử phát triển của ñô thị và HTCCð của nó cũng như vào ñiều kiện cụ thể của ñô thị hiện tại Tuy nhiên dựa vào những yêu cầu, tính chất chung của các HTð ñô thị cũng như xu hướng phát triển chung của các ñô thị hiện nay người ta ñã tiến hành nghiên cứu xây dựng một HTð lý tưởng cho ñô thị nói chung Sơ ñồ

nguyên lý của HTð này có thể sử dụng làm cơ sở cho việc xây dựng HTð của những ñô thị mới và phát triển các HTð hiện có của các ñô thị

Trong HTð lý tưởng chỉ ñề nghị sử dụng 2 cấp ñiện áp (110 hoặc 220)kV và 22kV Vùng trung tâm ñô thị, nơi có mật ñộ phụ tải cao nhất ñược cung cấp ñiện bằng 1 trạm 110kV có công suất rất lớn Vùng giữa và ngoại ô nhận ñiện năng từ các trạm vòng 110kV trên ñường vòng 110kV bao quanh ñô thị Trạm 110kV ở trung tâm ñô thị ñược nối với các trạm vòng bằng ñường cáp 110kV dọc theo ñường kính ñô thị Tất cả các nhà máy ñiện nằm trong hoặc ngoài phạm vi ñô thị ñều phát vào lưới vòng 110kV ðể nâng cao ñộ tin cậy và tính linh hoạt của HTð các nguồn và trạm hạ áp ñược ñặt xen kẽ với nhau sao cho ñảm bảo cung cấp ñiện trong các trường hợp sự cố từng phần của hệ thống ñiện

Hệ thống kiểu này ñảm bảo cung cấp ñiện tối ưu cho ñô thị trong thời gian dài với ñiều kiện phụ tải tăng trưởng không ngừng Lý do chủ yếu là nó cho phép ñưa dần ñiện áp cao vào hệ thống và mở rộng toàn bộ hệ thống cung cấp ñiện nói chung mà không phải sửa chữa, biến ñổi nhiều cấu trúc của HTð ở quá khứ Ví

dụ khi phụ tải ñiện của ñô thị tăng lên, ở những năm ñầu tiên chỉ cần tăng cường ñường vòng 110kV bằng những ñường dây và trạm mới cùng kiểu Mặt khác ñể ñáp ứng nhu cầu cung cấp ñiện ở vùng trung tâm ñô thị, chỉ cần xây dựng thêm những ñường cáp 110kV xuyên ñô thị mới và những trạm ñưa sâu 110/22kV mới Khi phụ tải ñô thị tăng cao hơn nữa, chỉ cần xây dựng thêm các trạm biến

áp siêu cao (220, 500kV) ở ngoại vi ñô thị ñể nhận công suất từ hệ thống vào Hệ thống lưới 110kV có thể tách ra thành những phần riêng biệt làm việc song song qua lưới 220kV bao quanh ñô thị Khi ấy lưới 110kV cũ tự biến thành lưới phân phối ðường vòng 110kV bị tách dần và cuối cùng các ñoạn ñường dây 110kV ở

ñây ñược nối với các trạm 220kV, 500kV và biến thành các ñường ñưa sâu Sơ

ñồ HTð ở giai ñoạn phát triển có thể có dạng trện hình 1.2

110kV

220, 500kV

HT

Hình 1.2 Sơ ñồ HTð ñô thị ở giai ñoạn phát triển

Có thể thấy rằng quá trình phát triển HTð ở ñây tương ñối tuần tự và dễ dàng, cấu trúc HTð những năm trước tạo ñiều kiện thuận lợi cho việc phát triển ở những năm tiếp sau Tuy nhiên khi thực hiện quá trình phát triển này cần luôn luôn lưu ý ñến ñiều kiện cụ thể của ñô thị cũng như các tiến bộ khoa học kỹ thuật trong công nghiệp nói chung

ðối với các HTð ñang hoặc sẽ xây dựng, vấn ñề xây dựng hệ thống cung cấp ñiện theo sơ ñồ phát triển HTð lý tưởng có thể thực hiện tương ñối dễ dàng Tuy

nhiên hiện nay ựại ựa số các ựô thị lớn có lịch sử phát triển rất lâu ựời (thường trước cả phát sinh ngành ựiện lực) và hệ thống cung cấp ựiện của chúng chịu rất nhiều ảnh hưởng của sự kiện này Mặt khác, ở các nước khác nhau phương pháp tắnh toán kinh tế - kỹ thuật cũng ắt nhiều khác nhau Kết quả là HTđ của các ựô thị khác nhau, tuy nhiên có thể thấy rằng HTđ của các ựô thị ựều có xu hướng cải tạo, phát triển theo hướng HTđ lý tưởng và cho ựến nay cấu trúc của chúng

ựã tương ựối giống loại HTđ này

Phân tắch quá trình phát triển của các HTđ thành phố thế giới nói chung cho thấy rằng, tình trạng hiện nay và xu hướng phát triển của HTđ lý tưởng ngoài những ựiểm ựã nêu còn có các nét chung sau:

1 Trong ựại ựa số các HTđ ựô thị hiện nay ựều còn tồn tại 5 cấp ựiện áp: siêu cao, cao, trung, hạ và dưới 1000V điện áp cụ thể của 1 số HTđ ựô thị cho trong bảng 1.1 sau:

Bảng 1.1 Các cấp ựiện áp của 1 số HTđ ựô thị

đô thị Siêu cao(kV) Cao(kV) Trung(kV) Hạ(kV) <1000V

2 Trong quá trình phát triển ở những năm qúa khứ gần người ta ñều cố gắng giảm số cấp ñiện áp trong HTð bằng cách loại trừ một số ñiện áp ñược coi

là không kinh tế Hiện nay xu hướng chung là loại bỏ cấp ñiện áp trung và chuyển lưới lên cấp ñiện áp cao hơn

3 Trong hầu hết các HTð ñô thị, lưới ñưa sâu ngày càng phát triển mạnh

4 Một trong những xu hướng rất rõ hiện nay là ñơn giản hoá cấu trúc của lưới phân phối ñô thị 6 ÷ 35kV và xây dựng hệ thống dưới 1000V kín

Phụ tải ñiện tăng trưởng liên tục theo không gian và thời gian cho nên khả năng tải của các phần tử của lưới ñiện (ñường dây, TBA) sau một thời gian sẽ không ñáp ứng ñược yêu cầu của phụ tải (thiết bị quá tải hoặc chất lượng ñiện áp không ñảm bảo hoặc thiết bị ñã lạc hậu hay hết hạn phục vụ) Lúc ñó phải cải tạo lưới ñiện ñể nâng cao khả năng tải của lưới ñiện và hiệu quả kinh tế Có thể có nhiều cách ñể tăng khả năng tải của lưới ñiện như: tăng tiết diện dây dẫn của ñường dây cũ, làm thêm ñường dây mới, tăng công suất TBA cũ, ñặt thêm TBA mới Có thể có những phụ tải mới xuất hiện ở chỗ chưa có ñường dây tới và cũng có nhiều phương án ñể cấp ñiện cho các phụ tải mới này ðể có thể phát triển lưới ñiện một cách tối ưu cần phải lập và so sánh về kinh tế nhiều phương

án phát triển lưới ñiện ñảm bảo về mặt kỹ thuật

Các phương án phát triển lưới ñiện ñược lập và so sánh trong các quy hoạch phát triển lưới ñiện Thông thường có 3 phương án như sau:

1 Quy hoạch dài hạn dự kiến sự phát triển lưới ñiện trong khoảng thời gian

20 ÷ 30 năm về phía trước

2 Quy hoạch trung hạn chính xác hoá quy hoạch dài hạn trong khoảng thời gian 10 ÷ 20 năm về phía trước

3 Quy hoạch ngắn hạn lập ra kế hoạch chính xác xây dựng các công trình ñiện trong khoảng thời gian dưới 10 năm về phía trước

Việc lựa chọn các thông số cấu trúc của hệ thống cung cấp ñiện ñô thị ñòi hỏi phải tuân theo một chỉ tiêu thống nhất với tính tối ưu tổng thể Do vậy cần có quy hoạch tổng thể và mọi thiết kế cụ thể phải tuân theo quy hoạch tổng thể Cũng vì vậy lựa chọn thông số cấu trúc hợp lý cho HTCCððT là một bài toán hợp nhất giữa thiết kế và quy hoạch rất phức tạp với nhiều tham số liên quan biến thiên liên tục như ñiện áp, dòng ñiện và gián ñoạn như chiều dài, tiết diện ñường dây, số lượng và công suất các TBA, giá ñiện

Thông số chung nhất quyết ñịnh ñến quy hoạch tổng thể HTCCððT là mật ñộ phụ tải trên một ñơn vị diện tích quy hoạch Nó có liên hệ mật thiết và ñược quy ñịnh bởi kết cấu hạ tầng ñô thị và tính chất của phụ tải Quan hệ này cho phép ñặt ra các giả thiết nhằm ñơn giản ñáng kể ñộ phức tạp cấu trúc lưới ñiện

Việc giải bài toán trong ñiều kiện tổng quát sẽ rất khó khăn không chỉ bởi ñộ phức tạp của quan hệ ràng buộc mà còn vì khối lượng tính toán rất lớn Trong thực tế, bằng việc ñưa ra các giả thiết có cân nhắc kỹ tới ñặc ñiểm riêng của ñối tượng nghiên cứu, xuất phát từ ñòi hỏi thực tế, khối lượng tính toán ñược giảm ñáng kể mà không ảnh hưởng tới ñộ chính xác của kết quả cũng như ý nghĩa áp dụng của nó

Theo dự báo nhu cầu ñiện năng của dự án SIDA Thụy ðiển, mật ñộ phụ tải của

Hà nội trong vòng 30 năm tới sẽ có khả năng phát triển ñến một mức lớn nằm trong một dải rộng từ 30 ÷ 50 VA/m2 Trong tính toán vừa tập trung vào ñối tượng chính là HTCCððT vừa mở rộng phạm vi áp dụng cho các vùng sẽ ñược

mở rộng trong tương lai, phạm vi mật ñộ phụ tải khảo sát sẽ là 1÷ 70 VA/m2 Giả thiết dây dẫn ñược sử dụng trong HTCCððT là cáp ðây là xu hướng phát triển chung của các lưới ñiện ñô thị do các yêu cầu chính sau: tính an toàn cho các công trình xung quanh, ít chịu các tác ñộng ngẫu nhiên của môi trường, tiết kiệm mặt bằng và tăng mỹ quan ñô thị Cáp ñang ñược sử dụng và phát triển rộng rãi hiện nay là cáp vặn xoắn do nó có ưu ñiểm so với các loại dây dẫn khác như:

- Mang các ưu ñiểm của ñường dây cáp so với dây trần

- Giảm ñộ sụt áp do ñiện kháng nhỏ

- ðộ bền cơ tăng cao

Ngoài mật ñộ phụ tải, giá bán ñiện là một yếu tố quan trọng tác ñộng lớn ñến kết quả phân tích kinh tế - kỹ thuật Dựa theo biểu giá bán ñiện hiện nay ta ñưa ra các mức giá chính ñể tính toán gồm (750, 900, 1200) ñ/kWh

Trong tính toán quy hoạch cần thiết phải lựa chọn ñược phương án hợp lý Nói chung việc so sánh, lựa chọn sẽ rất phức tạp nếu số lượng các thông số ñưa vào lớn Tuy nhiên trong thực tế một số thông số có thể xem như nhau cho tất cả các phương án và có thể bỏ qua khi so sánh như các thiết bị bảo vệ, ñóng cắt, thiết bị

bù, nối ñất hoặc ñược tính gộp trong các chỉ tiêu kinh tế (suất chi phí) của ñường dây và trạm biến áp

Trong bài toán quy hoạch - thiết kế lưới phân phối, tiêu chuẩn cho phép ñạt ñược tính tối ưu tổng thể nhằm ñánh giá các phương án là cực tiểu hoá hàm chi phí vòng ñời cùng các giả thiết và ràng buộc kỹ thuật cho toàn khu vực khảo sát:

W = K + Cvh + Ctt (1.1) Trong ñó:

K: Chi phí mua sắm, lắp ñặt và ñưa vào vận hành của phần tử trong HTCCððT

Cvh: Chi phí vận hành, bảo dưỡng và sửa chữa trong thời gian khấu hao

Ctt: Chi phí tổn thất ñiện năng trong thời gian khấu hao của phần tử

Chi phí K thường xảy ra ngay những năm ñầu trong thời gian khấu hao của các phần tử Các chi phí Cvh và Ctt xảy ra trong suốt thời gian khấu hao của các phần

tử Do ñó công thức (1.1) có thể viết lại như sau:

n

vh tt j j

i

=

+ +

∑ = K + [Cvh0 + ∆A0.Ce].(P/A, i, n) (1.2)

Trong ñó:

(P/A, i, n) = n n

i i

i

) 1 (

1 ) 1 ( +

−

(P/A, i, n): Hệ số quy ñổi thời gian tương ñương từ giá trị hàng năm thành giá hiện tại (thời ñiểm ñầu của thời gian khấu hao)

∆A0: Tổn thất ñiện năng hàng năm của phần tử trong HTCCððT

i: Suất chiết khấu

n: Số năm của thời gian khấu hao

Khi so sánh nhiều phương án, có thể giả thiết chi phí Cvh0 như nhau ñối với tất cả các phương án Khi ñó hàm chi phí vòng ñời trong giản ñồ khoảng chia kinh tế

có dạng:

W = K + ∆A0.Ce.(P/A, i, n) (1.4)

Lựa chọn cấu trúc hợp lý của lưới hạ áp trong các HTCCððT bao gồm các nội dung sau:

- Chuẩn hoá cấu trúc TBAPP

- Lựa chọn chiều dài và tiết diện hợp lý cáp trục và cáp nhánh

- Lựa chọn số lượng và công suất hợp lý TBAPP

- Lựa chọn chủng loại thiết bị sẽ sử dụng có tính ñến khả năng phát triển của phụ tải

1.4.2.1 Các giả thiết tính toán

Nhìn chung các ñô thị và vùng ven ñô ñều có dạng cấu trúc ô bàn cờ mà các ñường trục là các phố lớn chạy song song với nhau và nối giữa chúng là các phố nhỏ mà chiều dài ñoạn phố này là bề sâu hai ngõ ñi ra hai phố chính và do ñó không lớn

Vì kết cấu hạ tầng ñô thị có dạng ô bàn cờ nên với từng cụm phụ tải hoàn toàn có thể cấp ñiện theo các nhánh hình tia, có thể vuông góc với nhau hoặc ñồng trục

ðể tăng ñộ tin cậy cung cấp ñiện tại cuối các ñường trục ñặt các hộp phân phối

ñể ñổi hướng nguồn cấp khi cần thiết Do xu thế ñơn giản hoá cấu trúc lưới, dễ dàng cho lắp ñặt kiểm tra và sửa chữa cũng như tăng mỹ quan thành phố, cấu trúc lưới trên hình 1.3 sẽ dùng ñể tính toán lựa chọn thông số thiết bị

Theo xu hướng sử dụng tối thiểu chủng loại trang thiết bị ñiện ñể dễ dàng cho việc mua sắm, chế tạo, lắp ñặt, vận hành, sửa chữa, thay thế tính toán sẽ ñược thực hiện trên phạm vi vừa ñủ nhỏ gam thông số thiết bị nhằm giảm khối lượng tính toán

Hình 1.3 Cấu trúc chung của TBAPP

Trên cơ sở ñó các giả thiết tính toán ñược ñưa ra như sau:

1 ðiện áp 3 pha ñịnh mức LHA là Uñm = 380 V Tổn thất ñiện áp cho phép của LHA là ∆Ucp ≤ 5% (trong ñó ∆Ulcp ≤ 1%.Uñm với ðDRN và ∆ULcp ≤ 4%.Uñm với ðDTC)

l

L

lkcHộp rẽ nhánh TBAPP

L Chiều dài ðDTC

l Chiều dài ðDRN

2 Các TBAPP sử dụng máy biến áp ba pha hai cuộn dây và có công suất thay ñổi như sau: SBPP = (180, 250, 400, 630, 750, 1000) kVA

3 Từ mỗi trạm ñi ra 4 lộ ðDTC ðDTC là cáp nhôm bọc cách ñiện XLPE ñặt nổi có tiết diện (120, 150, 185, 240, 300) mm2 Chiều dài trung bình

Ltb = 250m

4 Các ðDRN sử dụng cáp bọc cách ñiện ñặt nổi có tiết diện (35, 50, 70, 95, 120) mm2, chiều dài trung bình ltb = 60m (chiều dài thực tế có thể dao ñộng trong khoảng từ 40 ÷ 150m)

5 Khoảng cách trung bình giữa hai hộp rẽ nhánh cáp kế tiếp nhau lkc = 40m

6 Trên diện tích khu vực khảo sát D = 1km2, mật ñộ phụ tải ñô thị phân bố ñều, xét từ 1 ÷ 70 VA/m2 Hệ số ñồng thời Kñt = 0,8 Hệ số ñồng ñều Kññ

=1 Hệ số tham gia ñỉnh ñồ thị phụ tải Kñ = 1

7 Thời gian sử dụng công suất lớn nhất của LHA ñô thị Tmax = 4000h/năm Với giả thiết cosφ = 0,9 thời gian tổn thất công suất lớn nhất sẽ là τHA = 2400h/năm

8 Thời gian sử dụng thiết bị là n =25năm, hệ số chiết khấu i = 12%/năm

9 Giá ñiện năng là giá mua tại thanh cái 110kV của TBATG Tính cho các thời ñiểm khác nhau thực tế, chọn Ce = (750, 900, 1200) ñồng/kWh

10 Chi phí của các thiết bị bảo vệ, tự ñộng hoá, thiết bị bù liên quan là như nhau ñối với các phương án thông số cấu trúc lưới ñô thị

1.4.2.2 Sơ ñồ khối trình tự các bước tính toán

Ứng với một mật ñộ phụ tải σ, giá ñiện Ce, các bước tính toán và lựa chọn thông

số cấu trúc LHA ñược tiến hành theo sơ ñồ hình 1.4

Hình 1.4 Sơ ñồ khối các bước tính toán chọn thông số cấu trúc LHA

FOPL (σ, C e )

S BPPOP(σ, C e )

1.4.3 Lựa chọn thiết diện và chiều dài cáp hạ áp

1.4.3.1 Tính toán kỹ thuật cáp hạ áp

Các chỉ tiêu kỹ thuật ñể lựa chọn cáp:

- Phát nóng do dòng ñiện làm việc bình thường

- Phát nóng ngắn hạn do dòng ñiện ngắn mạch

- Khả năng chịu tác ñộng cơ học của dòng ñiện ngắn mạch

- Tổn thất ñiện áp ở chế ñộ làm việc bình thường và sự cố

Do ñặc ñiểm của lưới hạ áp có ñiện áp thấp, dòng tải nhỏ, ñường dây hình tia nên chỉ cần ñánh giá thông qua 2 chỉ tiêu 1 và 4

a) Lựa chọn chiều dài và tiết diện cáp nhánh

- Kiểm tra theo ñiều kiện phát nóng do dòng ñiện làm việc bình thường Kết quả nhận ñược chiều dài ðDRN ≤ ltb = 60m

- Chọn chiều dài cáp nhánh tối ña theo Icp khi σmax

- Chọn chiều dài cáp nhánh theo tổn thất ñiện áp cho phép

b) Lựa chọn chiều dài và tiết diện cáp trục

- Xác ñịnh chiều dài cáp trục theo tổn thất ñiện áp cho phép

- Xác ñịnh bán kính phục vụ của TBAPP

1.4.3.2 Tính toán kinh tế ñường dây hạ áp

a) Sử dụng giản ñồ khoảng chia kinh tế theo hàm chi phí vòng ñời ñể lựa chọn tiết diện ðDRN

Hàm chi phí vòng ñời lập cho một ðDRN có dạng

K K l

l σ rol.ltb.τHA.Ce.(P/A, i, n).10-12 [106ñ] (1.5)

Trong ñó:

Kol, rol: Vốn ñầu tư xây dựng [106 ñ/km] và ñiện trở [Ω/km] 1km ðDRN

ltb: Chiều dài trung bình ðDRN [m]

τHA: Thời gian tổn thất công suất lớn nhất Giả thiết τHA = 2400h, Uñm = 380V

Ce: Giá ñiện năng [ñ/kWh]

(P/A, i, n): Hệ số quy ñổi theo thời gian Theo giả thiết (P/A, 12%, 25) = 7,843 Các bước xác ñịnh chiều dài hợp lý ðDRN như sau:

1 Với mật ñộ phụ tải σ và giá ñiện Ce, xác ñịnh ñược FlOP hợp lý từ giản ñồ kinh tế Wl = f(Fl, σ, Ce)

2 Từ quan hệ l = f(σ, Fl) với F1OP hợp lý ñã ñược xác ñịnh trên tính ñược chiều dài ðDRN l

3 Kết hợp quan hệ l = f(σ, Fl) với kiểm tra ñiều kiện phát nóng ðDRN, chiều dài hợp lý ðDRN sẽ ñược rút ra từ so sánh sau: lOP = min{ltb, l} = f(σ, Ce)

b) Sử dụng giản ñồ khoảng chia kinh tế theo hàm chi phí vòng ñời ñể lựa chọn tiết diện ðDTC

Hàm chi phí vòng ñời lập cho một ðDTC có dạng Coi phụ tải phân bố ñều dọc ñường dây trục chính ta có:

.

dm

dd dt tb tb

U

K K L

l σ roL.Ltb.τHA.Ce.(P/A,i,n).10-12 [106ñ] (1.6)

Trong ñó:

KoL, roL: Vốn ñầu tư xây dựng [106 ñ/km] và ñiện trở [Ω/km] 1km ðDTC

Ltb: Chiều dài trung bình ðDTC [m]

τHA, ltb, Uñm, Ce, (P/A, i, n): Tương tự như (1.5)

Thay các phương án ðDTC vào, tính ñược WL = f(FL, σ, Ce) và chọn ñược tiết diện ðDTC hợp lý FLOP ñể WL → min

Các bước xác ñịnh chiều dài hợp lý ðDTC như sau:

1 Với mật ñộ phụ tải σ và giá ñiện Ce, xác ñịnh ñược FLOP hợp lý từ giản ñồ kinh tế WL = f(FL, σ, Ce)

2 Từ quan hệ L = f(σ, FL) với FLOP hợp lý ñã ñược xác ñịnh trên tính ñược chiều dài ðDTC theo tổn thất ñiện áp cho phép

3 Từ quan hệ L’ = f(σ, SBPP) ứng với các công suất TBAPP khác nhau (SBPP), xác ñịnh chiều dài ðDTC theo bán kính phục vụ của TBAPP

4 Ứng với mật ñộ phụ tải σ và công suất TBAPP SBPP, chiều dài hợp lý ðDTC ñược rút ra từ so sánh sau: LOP = min{L, L’} = f(σ, SBPP, Ce) (1.7)

c) Lựa chọn công suất hợp lý trạm biến áp phân phối

Công suất TBAPP (SBPP) ñược chọn sao cho cực tiểu hàm chi phí vòng ñời của toàn bộ LHA bao gồm các ðDRN, ðDTC và TBAPP

Các chi phí vòng ñời tính toán của từng bộ phận nêu trên của LHA ñược tính như sau:

KMBAPP: Vốn ñầu tư xây dựng 1 MBAPP [106 ñồng]

∆P0, ∆PN: Tổn thất không tải và tổn thất ngắn mạch của MBAPP [kW]

T: Thời gian vận hành MBA trong năm, T = 8760h

SBmax, SBPP: Công suất cực ñại và công suất ñịnh mức của MBAPP [kVA]

(P/A, i, n), τHA, Ce: Tương tự (1.5)

- Chi phí vòng ñời của ðDTC thuộc 1 TBAPP

Sau khi ñã tính toán và lựa chọn ñược các thông số ðDTC hợp lý, chi phí vòng ñời của ðDTC thuộc một TBAPP ñược xác ñịnh như sau:

WL = Nlộ.[K0L.LOP.10-3 + 2 2

2

3

) (

dm lo

BPP qt

U N

S k

.r0L.LOP.τHA.Ce).(P/A, i, n)].10-6 [106ñ] (1.9) Trong ñó:

K0L, r0L: Vốn ñầu tư [106ñ/km] và ñiện trở 1km ðDTC [Ω/km] ñược xác ñịnh tương ứng với ðDTC có tiết diện FLOP hợp lý

LOP: Chiều dài hợp lý ðDTC [m]

SBPP, kqt: Công suất [kVA] và hệ số quá tải TBAPP

Nlộ: Số lộ ra một TBAPP Nlộ = 4

(P/A, i, n), τHA, Ce: Tương tự (1.5)

Thay các thông số liên quan vào (1.9) tính ñược chi phí vòng ñời ðDTC thuộc một TBAPP

- Chi phí vòng ñời của toàn bộ ðDRN thuộc một TBAPP

Sau khi ñã tính toán và lựa chọn các thông số ðDRN hợp lý, chi phí vòng ñời của ðDRN thuộc một TBAPP ñược xác ñịnh như sau:

Wl= m.[K0l.lOP.10-3 + ( . . . 2 . )2

dm

dd dt kc op

U

K K l

- Giản ñồ khoảng chia kinh tế lựa chọn công suất TBAPP

Hàm chi phí vòng ñời của toàn bộ LHA sẽ là:

WHA = NBPP.(WBPP + WL + Wl) [106.ñ] (1.12)

Ứng với từng mật ñộ phụ tải σ, giá ñiện năng Ce ta tìm ñược quan hệ WHA = f(σ,

Ce, SBPP) và chọn ñược công suất TBAPP hợp lý SBPPOP ứng với WHA cực tiểu

Lưới trung và hạ áp kết hợp chặt chẽ với nhau tạo thành cấu trúc LPP Những nơi có mật ñộ phụ tải lớn cấu trúc ña dạng và dày ñặc như tại các ñô thị, quan hệ ràng buộc quy ñịnh lẫn nhau ngày càng phức tạp Lưới trung áp chỉ ñược coi là tối ưu khi nằm trong sự tối ưu chung của LPP gồm cả TBAPP

Có rất nhiều ràng buộc lẫn nhau giữa lưới trung và hạ áp Trong tính toán các thông số chính của cấu trúc TBAPP tác ñộng lớn ñến cấu trúc TBATG gồm công suất và số lượng TBAPP, chiều dài cáp trục

Mục tiêu chính:

- Lựa chọn cấu trúc TBATG hợp lý

- Lựa chọn chiều dài và tiết diện các ñường dây trung áp

- Lựa chọn số lượng và công suất TBATG

- Lựa chọn các thiết bị ñiện có tính ñến khả năng phát triển của phụ tải 1.4.4.1 Các giả thiết tính toán

Lựa chọn cấu trúc lưới ñiện trung áp ñô thị

Dựa trên các nghiên cứu trước ñây sơ ñồ LTA ñược dùng trong tính toán sẽ là các sơ ñồ mạch vòng kín, vận hành hở, một trạm nguồn chính (TBATG) và một trạm ở xa Mặt khác, sơ ñồ của LTA ñô thị (tức là cấu trúc TBATG) phải phù

hợp với dạng sơ ñồ LTA ñô thị (tức là cấu trúc TBAPP - hình 1.5) ðối với các

LTA ñô thị, do ñặc ñiểm kiến trúc hạ tầng ñô thị có hệ thống giao thông dạng ô

bàn cờ nên các tuyến ñường dây trung áp (ðDTA) ñô thị sẽ chạy dọc các ñường trục giao thông song song sẽ cho phép xây dựng và bảo quản dễ dàng Do ñó, cấu trúc TBATG ñô thị ñược giả thiết có dạng sau:

1 Cấp ñiện áp của LTA là 22kV Tổn thất ñiện áp cho phép ∆Ucp ≤ 5%Uñm

2 Diện tích khu vực khảo sát D’ = 16km2 Nâng diện tích khảo sát tới D’ = 16km2 là phù hợp với khả năng cấp ñiện của các TBATG trong thực tế

3 Mỗi TBATG ñặt 2 máy biến áp 3 pha hai cuộn dây có công suất (16, 25,

40, 63) MVA

4 Số lộ ra của một TBATG: 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16

5 ðDTA là cáp lõi nhôm cách ñiện XLPE ñặt ngầm, có tiết diện (50, 70, 95,

120, 150, 185, 240, 300, 400) mm2

6 Mật ñộ phụ tải ñô thị xét từ (1÷70)VA/m2 Hệ số ñồng ñều Kññ = 0,8 Hệ

số ñồng thời Kñt = 0,8 Hệ số tham gia ñỉnh ðTPT, Kñ = 1

7 Thời gian sử dụng công suất max của LTA ñô thị là TmaxTA = 5000h/năm Với cosφ = 0,9 thời gian tổn thất công suất max sẽ là τTA = 3400h/năm

8 Thời gian sử dụng thiết bị là n = 25 năm, hệ số chiết khấu i = 12%/năm

9 Giá ñiện năng tại thanh cái 110kV là Ce = (750, 900, 1200) ñ/kWh

10 Chi phí các thiết bị bảo vệ, tự ñộng hoá, thiế bị bù liên quan là như nhau ñối với các phương án thông số cấu trúc lưới ñiện ñô thị

1.4.4.2 Sơ ñồ khối các bước tính toán

Tóm tắt các thủ tục tiến hành lựa chọn cấu trúc TBATG

1 Thu thập, xử lý các thông tin cần thiết liên quan: mật ñộ phụ tải σ, giá bán ñiện Ce, yêu cầu cung cấp ñiện và các ñặc ñiểm hạ tầng kinh tế - xã hội

2 Từ σ, Ce và STBAPP theo giản ñồ khoảng chia kinh tế cấu trúc TBATG tìm công suất hợp lý STBATG cho khu vực

Hình 1.6 Sơ ñồ khối các bước tính toán lựa chọn thông số cấu trúc LTA

3 Với các STBATG ñã chọn ñược ở trên xác ñịnh số lượng hợp lý các TBATG

4 Từ σ, Ce và STBATG xác ñịnh các tiết diện cáp trung áp hợp lý Nếu tiết diện

ñã ñược quy chuẩn chọn số lượng cáp chạy song song cần thiết

5 Từ σ, Ce và STBATG chọn các chiều dài hợp lý một lộ các cáp trung áp

6 Dựa vào các ñặc ñiểm phụ tải và ñịa hình cụ thể các vùng trong khu vực, sắp xếp thích hợp các TBATG

7 Tính toán các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật toàn lưới Hiệu chỉnh lại (nếu cần)

vị trí TBA, chiều dài các lộ cáp ñể có các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật tốt nhất

CHƯƠNG 2 LỰA CHỌN THÔNG SỐ CẤU TRÚC LƯỚI ðIỆN HẠ ÁP ðÔ THỊ

KHI XÉT ðẾN CHỈ TIÊU GIÁ ðẤT ðÔ THỊ

Hiện nay dân số tại các ñô thị ngày càng tăng, ñiều này ñồng nghĩa với việc quỹ ñất ñô thị ngày càng giảm mặc dù ñã có sự mở rộng về diện tích của ñô thị Với việc quỹ ñất ngày càng giảm này thì giá ñất tại ñô thị sẽ ngày càng tăng là ñiều tất yếu

Trong bài toán lựa chọn thông số cấu trúc lưới ñiện hạ áp ñô thị dựa vào giản ñồ khoảng chia kinh tế sử dụng hàm chi phí vòng ñời như ñã giới thiệu trong chương 1 chúng ta hoàn toàn chưa xét ñến chỉ tiêu giá ñất khi tiến hành xây dựng công trình

Với các giả thiết ñã nêu khi tính toán lựa chọn thông số cấu trúc lưới ñiện hạ áp

ñô thị chúng ta nhận thấy rằng:

- ðối với các ðDTC và ðDRN sử dụng cáp bọc cách ñiện, ñặt nổi ñi dọc theo các phố có chiều dài trung bình Ltb = 250m và ltb = 60m thì diện tích ñất trong các phương án khác nhau khi so sánh, lựa chọn ñể tìm ra phương

án tối ưu là không ñổi Việc lựa chọn thông số ñường dây của cấu trúc lưới ñiện hạ áp ñô thị không phụ thuộc vào giá ñất ñô thị

- ðối với các TBAPP: Xét ñến tính an toàn cũng như mỹ quan ñô thị thông thường người ta xây các TBA theo mô hình trạm xây Diện tích ñất sử dụng cho các trạm này tương ñối lớn Các TBA này thường ñược ñặt tại khu vực dân cư ñông ñúc, diện tích ñất tương ñối chật hẹp Do ñó khi xây

dựng TBA cần xem xét ñến yếu tố ñền bù ñất do TBA chiếm chỗ, hay nói cách khác khi so sánh lựa chọn thông số TBA tối ưu cần xét ñến yếu tố giá ñất ñô thị

Từ những lý do trên trong chương này chúng ta sẽ tiến hành lựa chọn thông số cấu trúc lưới hạ áp ñô thị khi xét ñến yếu tố giá ñất ñô thị

ðối với LHA nhìn chung các ñô thị ñều có dạng cấu trúc ô bàn cờ mà các ñường trục là các phố lớn chạy song song với nhau và nối giữa chúng là các phố nhỏ Vì khoảng không gian giữa các công trình chật hẹp nên các lưới ñiện cung cấp ñến ñâu có kết quả phụ thuộc hạ tầng của phụ tải Do ñó, ñối với LHA ñô thị, cấu

trúc chung của TBAPP ñược giả thiết có dạng như hình 1.3 ðây gọi là cấu trúc

TBAPP “lý tưởng” Từ TBAPP, các lộ ra ñược dẫn tới trung tâm các cụm phụ tải ñược gọi là các ñường dây trục chính (ðDTC) Tại các trung tâm của các cụm phụ tải từ ðDTC có các nhánh ñi tới các phụ tải hoặc nhóm phụ tải Các nhánh này gọi là các ñường dây rẽ nhánh (ðDRN)

Dựa trên các số liệu thực tế của HTCCððT Hà nội các giả thiết và ràng buộc của bài toán lựa chọn thông số cấu trúc LHA ñô thị ñược ñưa ra như trong mục

1.4.2.1 Ngoài ra khi tính ñến giá ñất sử dụng xây dựng TBAPP còn có các giả thiết sau:

1 Các TBAPP ñược xây dựng dạng trạm xây Diện tích các trạm là S = 4x4

= 16m2

2 Do các TBAPP thường ñặt tại khu vực ñông dân cư nên giá ñất tại nơi ñặt TBA thường rất ñắt Mặt khác do diện tích ñất chật hẹp nên hầu hết khi tiến hành xây dựng TBA thường phải thực hiện theo chính sách ñất ñổi ñất hoặc ñền bù tiền Vì vậy trong tính toán giả thiết giá trị ñền bù ñất là 2; 10

và 20 (106 ñồng/m2)

2.2.3.1 Lựa chọn chiều dài ðDRN

Các phương án của ðDRN có các thông số như cho trong bảng sau:

- Kiểm tra ñiều kiện phát nóng dài hạn

Theo tiêu chuẩn phát nóng dài hạn, ñiều kiện chọn dây dẫn là:

max ≤ Ilcp (2.1) Trong ñó:

Ilmax: Dòng ñiện làm việc bình thường lớn nhất xuất hiện trên ðDRN [A]

Slmax: Công suất tính toán của ðDRN ñược xác ñịnh theo

Slmax = d.σ.Kñt.Kññ.Kñ = l.lkc.σ.Kñt.Kññ (2.2)

Bảng 2.2 Kiểm tra phát nóng dài hạn ðDRN

Tiết diện ñường dây rẽ nhánh

Tiết diện ñường dây rẽ nhánh

- Chọn chiều dài ñường dây rẽ nhánh theo tổn thất ñiện áp cho phép

∆Ucp =

dm

U

X Q R

P + =

dm

U

l x Q r

P. 0.

(2.3)

Trong ñó:

l: Chiều dài ñường dây [m]

r0, x0: ðiện trở và ñiện kháng trên một ñơn vị chiều dài ñường dây [Ω/km] Với các ñường dây cáp hạ áp ta có r0 > x0

Công suất phụ tải của ðDRN là:

P = S.cosφ = l.lkc.σ.Kñt.Kññ.cosφ [W] (2.4) Thay vào (2.3) ta ñược:

∆Ucp =

dm

dd dt kc

U

r K K l

.

0

r K K l

U U

dd dt kc

dm lcp

∆

[m] (2.6)

Tổn thất ñiện áp phụ thuộc rất nhiều yếu tố như: chế ñộ làm việc, chế ñộ ñầu phân áp của máy biến áp Ở mức thiết kế, theo giả thiết ∆Ulcp ≤ 1%.Uñm Thay giá trị giới hạn cho phép ∆Ulcp = 1%.Uñm vào (2.6) ta tính ñược chiều dài ðDRN theo tổn thất ñiện áp cho phép l = f(σ, Fl) ñược cho theo Bảng 1.1 - Phụ lục 1

2.2.3.2 Lựa chọn chiều dài ðDTC

Các phương án của ðDTC có các thông số như ở Bảng 2.3

- Kiểm tra ñiều kiện phát nóng dài hạn

Theo công suất TBAPP, dòng ñiện lớn nhất có thể xuất hiện trên một lộ ðDTC ñược tính theo biểu thức:

ILmax =

dm lo

qt BPP

U N

k S

3

10 3

≤ Icp (2.7)