Hà Thanh Tùng và Đtg<br />
<br />
Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ<br />
<br />
88(12): 197 - 202<br />
<br />
LỰA CHỌN NHANH TIẾT DIỆN DÂY DẪN TRONG LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI<br />
THEO PHƢƠNG PHÁP KHOẢNG CHIA KINH TẾ<br />
Hà Thanh Tùng1,* , Phạm Thị Hồng Anh2<br />
Trường ĐH Kỹ thuật Công nghiệp1 - ĐH Thái Nguyên<br />
Trường ĐH Công nghệ thông tin & Truyền thông - ĐH Thái Nguyên<br />
<br />
TÓM TẮT<br />
Lựa chọn tiết diện dây dẫn theo điều kiện kinh tế có tính chất không nhỏ trong việc nâng cao hiệu<br />
quả kinh tế lưới điện, đặc biệt trong điều kiện kinh tế thị trường như hiện nay. Phương pháp<br />
khoảng chia kinh tế cho phép người làm quy hoạch lựa chọn nhanh tiết diện dây dẫn theo tính chất<br />
khu vực căn cứ vào bảng biểu và đồ thị minh họa được lập sẵn mà không cần tính toán lại nữa.<br />
Từ khóa: khoảng chia kinh tế, tiết diện dây dẫn, lưới phân phối<br />
<br />
ĐẶT VẤN ĐỀ*<br />
Phụ tải phát triển liên tục theo không gian và<br />
thời gian vì vậy, phải thực hiện cải tạo lưới<br />
điện để nâng cao khả năng tải và hiệu quả<br />
kinh tế. Sự phát triển không ngừng của phụ<br />
tải ngày càng đỏi hỏi cao về chất lượng năng<br />
lượng và độ tin cậy cung cấp điện. Do đó,<br />
ngay từ khâu thiết kế quy hoạch lưới điện<br />
phân phối cần phải đặc biệt quan tâm một<br />
cách triệt để phương pháp phân tích kinh tế,<br />
lựa chọn tiết diện dây dẫn sao cho phương án<br />
hợp lý và tối ưu nhất về mặt kinh tế - kỹ<br />
thuật, thích hợp với nền kinh tế thị trường.<br />
[1], [2].<br />
Chọn tiết diện dây dẫn là bài toán cơ bản<br />
trong quy hoạch lưới điện. So với các phương<br />
pháp tính toán lựa chọn tiết diện dây dẫn khác<br />
[1], [2], phương pháp khoảng chia kinh tế dây<br />
dẫn sử dụng dữ liệu đặc trưng của khu vực<br />
phụ tải, cho phép lập sẵn các biểu bảng lựa<br />
chọn nhanh tiết diện dây dẫn tương ứng với<br />
các cấp điện áp cần tính toán, thiết kế.<br />
Cơ sở lý thuyết về phƣơng pháp khoảng<br />
chia kinh tế<br />
Phụ tải phát triển liên tục, do đó khi tính toán<br />
lựa chọn dây dẫn, người làm thiết kế cần phải<br />
quan tâm đến vòng đời của đường dây trong<br />
quá trình vận hành.<br />
<br />
Chi phí vòng đời:[1] chi phí vòng đời của<br />
đường dây điện bao gồm chi phí vốn ban đầu<br />
để xây dựng đường dây và chi phí hàng năm<br />
cho đường dây điện hoạt động và để bảo<br />
dưỡng, ngoài ra doanh nghiệp điện phải chi<br />
trả cho tổn thất điện năng và tổn thất công<br />
suất trên đường dây điện, cho độ tin cậy cung<br />
cấp điện, chi phí hàng năm được thực hiện<br />
trong suốt vòng đời n năm của đường dây<br />
điện, từ lúc bắt đầu đưa vào vận hành cho đến<br />
khi đường dây điện ngừng họat động:<br />
n<br />
CPvd Vo ( HB t c At .At c Pt .Pt <br />
t 1<br />
c md .Amd<br />
<br />
(1)<br />
<br />
)<br />
<br />
Trong đó: V0- vốn đầu tư ban đầu để xây<br />
dựng đường dây, (đồng); HBt - Chi phí cho<br />
hoạt động và bảo dưỡng, (đồng); HBt =<br />
ahb.V0; cAt.ΔAt - chi phí do tổn thất điện năng;<br />
và cPt.ΔPt - chi phí cho tổn thất công suất; cmd.<br />
Amd là chi phí cho điện năng không được cấp<br />
cho phụ tải. Chi phí vòng đời theo (1) là chi<br />
phí thực ban đầu và hàng năm cho đường dây<br />
điện. Tuy nhiên để tính toán kinh tế đường<br />
dây điện như là tính mật độ dòng điện kinh tế<br />
ta cần quy đổi về chi phí vòng đời hiện tại. (2)<br />
n<br />
1<br />
CP V ( HB c .A c .P c .A ).<br />
t<br />
At<br />
t<br />
Pt<br />
t<br />
md<br />
md<br />
vdo o<br />
n<br />
t 1<br />
(1 r )<br />
<br />
1 : Là hệ số hiện tại hóa<br />
(1 r) t<br />
*<br />
<br />
Tel:<br />
<br />
0913.789.858,<br />
<br />
Email:<br />
<br />
tunganh@tnut.edu.vn<br />
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên<br />
<br />
Trong đó: r -Hệ số chiết khấu =8%..12%, đó<br />
là lợi nhuận đầu tư trung bình trong kinh<br />
197<br />
<br />
http://www.lrc-tnu.edu.vn<br />
<br />
Hà Thanh Tùng và Đtg<br />
<br />
Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ<br />
<br />
doanh; t - thời đoạn tính toán, [năm].<br />
Nếu vốn ban đầu được thực hiện nhiều năm<br />
trước năm không thì cũng được quy đổi về<br />
năm không (gọi là tương lai hoá) bằng công<br />
thức:<br />
1<br />
<br />
V0 Vt .(1 r)t<br />
<br />
(3)<br />
<br />
tn<br />
<br />
(1+r)t là hệ số tương lai hoá.<br />
<br />
Lựa chọn tiết diện dây dẫn theo khoảng<br />
chia kinh tế<br />
Người ta tiến hành nghiên cứu kinh tế - kỹ<br />
thuật cho từng khu vực lưới điện có mật độ<br />
phụ tải và độ tăng trưởng phụ tải nhất định,<br />
rút ra một hoặc một số loại tiết diện dây dẫn<br />
tối ưu cho các đường trục và nhánh trong<br />
khoảng thời gian phụ tải phát triển. Sau đó<br />
tiết diện này được áp dụng khi thiết kế lưới<br />
điện trong khu vực đó mà không cần tính toán<br />
nữa. Đồ thị quan hệ giữa chi phí vòng đời<br />
đường dây CPvd0 và Imax của các cấp điện áp<br />
đối với một khu vực cụ thể theo quan hệ:<br />
CPvd0=f(Imax)<br />
(4)<br />
<br />
Imax1<br />
Imaxi<br />
<br />
Imax2<br />
( A)<br />
<br />
Hình 1. Đồ thị xác định khoảng chia kinh tế<br />
<br />
Để xây dựng được đồ thị với phạm vi kinh tế<br />
nói trên, ta cần xác định các giá trị dòng điện<br />
giới hạn(Ighi) ứng với các giao điểm giữa hai<br />
tiết diện dây dẫn. Biết rằng tại giao điểm này<br />
ứng với phụ tải có giá trị là Ighi thì dùng tiết<br />
diện tiêu chuẩn Fi hay Fi+1 là như nhau.<br />
Trước hết ta xét biểu thức:<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
N<br />
1<br />
2<br />
(5)<br />
CPvd 0 V0 a hb .V0 c A .3I max t .R.<br />
t<br />
t 1<br />
(1 r )<br />
<br />
Theo (5), phân tích thành hai thành phần.<br />
Thành phần thứ nhất là thành phần cố định<br />
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên<br />
<br />
88(12): 197 - 202<br />
<br />
ứng với mỗi cỡ dây tiêu chuẩn. Thành phần<br />
thứ hai là phí về tổn thất điện năng, phụ thuộc<br />
vào bình phương của dòng điện nên đường<br />
cong biểu thị hàm chi phí vòng đời là một<br />
đường parabol. Tiết diện càng lớn thì đường<br />
parabol sẽ có dạng thoai thoải hơn. Giao điểm<br />
giữa hai đường cong F1 và F2 xác định dòng<br />
điện cực đại Igh1. Tại điểm này chi phí vòng<br />
đời của hai phương án là bằng nhau. Do đó ta<br />
có công thức:<br />
N<br />
<br />
<br />
<br />
(1 1r )<br />
<br />
<br />
<br />
(1 1r )<br />
<br />
2<br />
V01 ahb .V01 c A .3I gh<br />
1.r01.<br />
t 1<br />
N<br />
<br />
2<br />
V02 ahb .V02 c A .3I gh<br />
1.r02 .<br />
t 1<br />
<br />
<br />
<br />
(6)<br />
<br />
[A]<br />
<br />
(7)<br />
<br />
t<br />
<br />
t<br />
<br />
Giải phương trình (6), ta có Igh1-2:<br />
N<br />
<br />
I gh1 2 <br />
<br />
V02 V01 <br />
t 1<br />
<br />
N<br />
<br />
1<br />
<br />
1 r t<br />
<br />
.a hb .r01 r02 <br />
<br />
1 r .3.c . .r<br />
t 1<br />
<br />
1<br />
<br />
t<br />
<br />
A<br />
<br />
01<br />
<br />
r02 <br />
<br />
Như vậy giá trị Igh phụ thuộc vào những thông<br />
số sau: Chi phí xây dựng V01, V02 [tr.đồng/km]<br />
tương ứng với tiết diện F1 & F2; Vòng đời tính<br />
toán của dây dẫn N [năm]; Hệ số vận hành,<br />
sửa chữa, bảo dưỡng ahb; Điện trở trên một<br />
đơn vị dài r01, r02 [Ω/km]; Hệ số tăng phụ tải<br />
a%; Giá thành tổn thất điện năng cA[đ/kWh]; Số năm phụ tải tăng t [năm]; Chiết<br />
khấu % (r) là hệ số lợi nhuận đầu tư trung<br />
bình trong kinh doanh; Thời gian tổn thất<br />
công suất lớn nhất τ [giờ]. Các giá trị này<br />
mang tính chất đặc trưng cho khu vực cần<br />
tính toán thiết kế.<br />
Tính toán áp dụng<br />
Các dữ liệu cơ bản thu thập được đối với<br />
khu vực A<br />
Bài toán đặt ra yêu cầu xác định dòng điện<br />
giới hạn giữa các loại dây dẫn sử dụng cho<br />
cấp điện áp 22kV ở một khu vực A (bảng 1)<br />
và các số liệu khảo sát đặc trưng cho khu vực<br />
(bảng 2).<br />
Xây dựng biểu bảng khoảng chia kinh tế dây<br />
dẫn cấp điện áp 22kV đối với khu vực A<br />
Sử dụng các thông số của khu vực A đã khảo<br />
sát, áp dụng công thức (7), ta có bảng kết quả<br />
(bảng 3,4). Theo Bảng kết quả này, người làm<br />
<br />
198<br />
<br />
http://www.lrc-tnu.edu.vn<br />
<br />
Hà Thanh Tùng và Đtg<br />
<br />
Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ<br />
<br />
quy hoạch có thể lựa chọn nhanh tiết diện dây<br />
dẫn khi tính toán được giá trị dòng điện Imax (t)<br />
(Phân bố công suất trên mỗi đoạn đường<br />
dây); Chẳng hạn tại khu vực này, tính toán giá<br />
trị dòng điện lớn nhất tại một xuất tuyến<br />
22kV có giá trị Imaxt = 90 (A). Tra bảng 4, ta<br />
thấy 74 < Imaxt = 90 485<br />
<br />
Ví dụ:<br />
<br />
474<br />
<br />
Xét sơ đồ HTPP hình tia cần thiết kế mới là lộ 474 của khu vực A sử dụng cấp điện áp 22kV gồm<br />
21 nút, thông số cho ở bảng 5:<br />
Bảng 5. Phụ tải đường dây 474, khu vực A<br />
Công suất (kVA)<br />
250<br />
180<br />
250<br />
100<br />
180<br />
250<br />
250<br />
560<br />
560<br />
160<br />
160<br />
<br />
STT<br />
1<br />
2<br />
3<br />
4<br />
5<br />
6<br />
7<br />
8<br />
9<br />
10<br />
11<br />
<br />
Kpt<br />
0.58<br />
0.5<br />
0.55<br />
0.45<br />
0.4<br />
0.55<br />
0.58<br />
0.45<br />
0.55<br />
0.7<br />
0.55<br />
<br />
Cosφ<br />
0.85<br />
0.85<br />
0.85<br />
0.85<br />
0.85<br />
0.85<br />
0.85<br />
0.85<br />
0.85<br />
0.85<br />
0.85<br />
<br />
STT<br />
12<br />
13<br />
14<br />
15<br />
16<br />
17<br />
18<br />
19<br />
20<br />
21<br />
<br />
Công suất (kVA)<br />
750<br />
560<br />
250<br />
560<br />
250<br />
250<br />
400<br />
100<br />
320<br />
250<br />
<br />
Kpt<br />
0.45<br />
0.5<br />
0.5<br />
0.58<br />
0.48<br />
0.49<br />
0.68<br />
0.7<br />
0.58<br />
0.6<br />
<br />
Cosφ<br />
0.85<br />
0.85<br />
0.85<br />
0.85<br />
0.85<br />
0.85<br />
0.85<br />
0.85<br />
0.85<br />
0.85<br />
<br />
Giả thiết đến thời điểm năm thứ 7 (t = 7), phụ tải của đường dây không tăng. Sử dụng phần mềm<br />
PSS/ADEPT tính phân bố công suất và tương lai hóa các giá trị dòng điện trên các trục chính của<br />
xuất tuyến 474 sau đó tra bảng 4 ta được kết quả:<br />
Bảng 6. Thông số đường dây 474 được chọn<br />
STT Node 1 Node 2 Loại dd<br />
1<br />
2<br />
3<br />
4<br />
5<br />
6<br />
7<br />
8<br />
<br />
TC<br />
9<br />
10<br />
11<br />
12<br />
13<br />
14<br />
15<br />
<br />
1<br />
10<br />
11<br />
12<br />
13<br />
14<br />
15<br />
16<br />
<br />
AC95<br />
AC95<br />
AC95<br />
AC95<br />
AC95<br />
AC35<br />
AC35<br />
AC35<br />
<br />
R0<br />
(Ω/km)<br />
0.33<br />
0.33<br />
0.33<br />
0.33<br />
0.33<br />
0.85<br />
0.85<br />
0.85<br />
<br />
X0<br />
(Ω/km)<br />
0.38<br />
0.38<br />
0.38<br />
0.38<br />
0.38<br />
0.41<br />
0.41<br />
0.41<br />
<br />
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên<br />
<br />
STT Node 1 Node 2 loai dd<br />
1<br />
19<br />
20<br />
2<br />
3<br />
4<br />
5<br />
6.<br />
<br />
11<br />
12<br />
13<br />
14<br />
15<br />
16<br />
17<br />
18<br />
200<br />
<br />
2<br />
20<br />
21<br />
3<br />
4<br />
5<br />
6.<br />
7<br />
<br />
AC95<br />
AC50<br />
AC50<br />
AC95<br />
AC95<br />
AC95<br />
AC95<br />
AC95<br />
<br />
R0<br />
(Ω/km)<br />
0.33<br />
0.65<br />
0.65<br />
0.33<br />
0.33<br />
0.33<br />
0.33<br />
0.33<br />
<br />
X0<br />
(Ω/km)<br />
0.38<br />
0.402<br />
0.402<br />
0.38<br />
0.38<br />
0.38<br />
0.38<br />
0.38<br />
<br />
http://www.lrc-tnu.edu.vn<br />
<br />
Hà Thanh Tùng và Đtg<br />
9<br />
10<br />
11<br />
<br />
16<br />
17<br />
18<br />
<br />
Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ<br />
<br />
17<br />
18<br />
19<br />
<br />
AC50<br />
AC50<br />
AC50<br />
<br />
0.65<br />
0.65<br />
0.65<br />
<br />
0.402<br />
0.402<br />
0.402<br />
<br />
8<br />
8<br />
<br />
19<br />
20<br />
21<br />
<br />
88(12): 197 - 202<br />
<br />
7<br />
9<br />
<br />
AC95<br />
AC95<br />
<br />
0.33<br />
0.33<br />
<br />
0.38<br />
0.38<br />
<br />
* Kiểm tra lại tiết diện dây dẫn đã chọn bằng PSS/ADEPT<br />
Bảng 7. Tổng hợp tổn thất điện áp lộ 474<br />
STT<br />
<br />
Name<br />
<br />
Node 1<br />
<br />
1<br />
2<br />
3<br />
4<br />
5<br />
6<br />
7<br />
8<br />
9<br />
10<br />
11<br />
12<br />
13<br />
14<br />
15<br />
16<br />
17<br />
18<br />
19<br />
20<br />
21<br />
<br />
Line1<br />
Line10<br />
Line11<br />
Line12<br />
Line13<br />
Line14<br />
Line15<br />
Line16<br />
Line17<br />
Line18<br />
Line19<br />
Line2<br />
Line20<br />
Line22<br />
Line3<br />
Line4<br />
Line5<br />
Line6<br />
Line7<br />
Line8<br />
Line9<br />
<br />
TC474<br />
9<br />
10<br />
11<br />
12<br />
13<br />
14<br />
15<br />
3<br />
17<br />
18<br />
1<br />
19<br />
20<br />
2<br />
3<br />
4<br />
5<br />
6<br />
7<br />
8<br />
<br />
U<br />
(nodei)<br />
22<br />
21.371<br />
21.334<br />
21.229<br />
21.227<br />
21.159<br />
21.049<br />
21.033<br />
21.71<br />
21.7<br />
21.672<br />
21.926<br />
21.655<br />
21.647<br />
21.889<br />
21.71<br />
21.693<br />
21.631<br />
21.622<br />
21.528<br />
21.439<br />
<br />
Node 2<br />
1<br />
10<br />
11<br />
12<br />
13<br />
14<br />
15<br />
16<br />
17<br />
18<br />
19<br />
2<br />
20<br />
21<br />
3<br />
4<br />
5<br />
6<br />
7<br />
8<br />
9<br />
<br />
U<br />
(nodej)<br />
21.926<br />
21.334<br />
21.299<br />
21.227<br />
21.159<br />
21.049<br />
21.033<br />
21.025<br />
21.7<br />
21.672<br />
21.655<br />
21.889<br />
21.647<br />
21.645<br />
21.71<br />
21.693<br />
21.631<br />
21.622<br />
21.528<br />
21.439<br />
21.317<br />
<br />
Δu<br />
ji(kV)<br />
0.074<br />
0.037<br />
0.035<br />
0.002<br />
0.068<br />
0.11<br />
0.016<br />
0.008<br />
0.01<br />
0.028<br />
0.017<br />
0.037<br />
0.008<br />
0.002<br />
0.179<br />
0.017<br />
0.062<br />
0.009<br />
0.094<br />
0.089<br />
0.122<br />
<br />
Δumax<br />
i(%)<br />
0.0<br />
2.9<br />
3.0<br />
3.5<br />
3.5<br />
3.8<br />
4.3<br />
4.4<br />
1.3<br />
1.4<br />
1.5<br />
0.3<br />
1.6<br />
1.6<br />
0.5<br />
1.3<br />
1.4<br />
1.7<br />
1.7<br />
2.1<br />
2.6<br />
<br />
K.Luận<br />
Đảm bảo<br />
Đảm bảo<br />
Đảm bảo<br />
Đảm bảo<br />
Đảm bảo<br />
Đảm bảo<br />
Đảm bảo<br />
Đảm bảo<br />
Đảm bảo<br />
Đảm bảo<br />
Đảm bảo<br />
Đảm bảo<br />
Đảm bảo<br />
Đảm bảo<br />
Đảm bảo<br />
Đảm bảo<br />
Đảm bảo<br />
Đảm bảo<br />
Đảm bảo<br />
Đảm bảo<br />
Đảm bảo<br />
<br />
* Từ PSS tính toán ta có tổng hợp dòng điện chạy trên đường dây và Kiểm tra giới hạn nhiệt cho<br />
phép thể hiện trên bảng 8:<br />
Bảng 8. Kết quả tính toán dòng điện chạy trên các đoạn dây<br />
<br />
STT<br />
<br />
Name<br />
<br />
1<br />
2<br />
3<br />
4<br />
5<br />
6<br />
7<br />
8<br />
9<br />
10<br />
11<br />
<br />
Line1<br />
Line10<br />
Line11<br />
Line12<br />
Line13<br />
Line14<br />
Line15<br />
Line16<br />
Line17<br />
Line18<br />
Line19<br />
<br />
Loại<br />
dây<br />
AC95<br />
AC95<br />
AC95<br />
AC95<br />
AC95<br />
AC35<br />
AC35<br />
AC35<br />
AC50<br />
AC50<br />
AC50<br />
<br />
I(A)<br />
207<br />
89<br />
83<br />
79<br />
63<br />
46<br />
23<br />
7<br />
44<br />
37<br />
24<br />
<br />
Icp<br />
(A)<br />
335<br />
335<br />
335<br />
335<br />
335<br />
170<br />
170<br />
170<br />
220<br />
220<br />
220<br />
<br />
Kết luận<br />
<br />
STT<br />
<br />
name<br />
<br />
Đảm bảo<br />
Đảm bảo<br />
Đảm bảo<br />
Đảm bảo<br />
Đảm bảo<br />
Đảm bảo<br />
Đảm bảo<br />
Đảm bảo<br />
Đảm bảo<br />
Đảm bảo<br />
Đảm bảo<br />
<br />
12<br />
13<br />
14<br />
15<br />
16<br />
17<br />
18<br />
19<br />
20<br />
21<br />
<br />
Line2<br />
Line20<br />
Line22<br />
Line3<br />
Line4<br />
Line5<br />
Line6<br />
Line7<br />
Line8<br />
Line9<br />
<br />
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên<br />
<br />
201<br />
<br />
loại<br />
I(A)<br />
dây<br />
AC95 198<br />
AC50 21<br />
AC50<br />
8<br />
AC95 194<br />
AC95 144<br />
AC95 142<br />
AC95 138<br />
AC95 132<br />
AC95 125<br />
AC95 106<br />
<br />
Icp<br />
(A)<br />
335<br />
220<br />
220<br />
335<br />
335<br />
335<br />
335<br />
335<br />
335<br />
335<br />
<br />
Kết luận<br />
Đảm bảo<br />
Đảm bảo<br />
Đảm bảo<br />
Đảm bảo<br />
Đảm bảo<br />
Đảm bảo<br />
Đảm bảo<br />
Đảm bảo<br />
Đảm bảo<br />
Đảm bảo<br />
<br />
http://www.lrc-tnu.edu.vn<br />
<br />
Thêm vào BST
Báo xấu
Download
Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ
