Nghiên cứu tìm hiểu các phương pháp quy hoạch lưới phân phối điện.

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

------- o0o --------

HÀ THANH TÙNG

NGHIÊN CỨU TÌM HIỂU CÁC PHƯƠNG PHÁP

QUY HOẠCH LƯỚI PHÂN PHỐI ĐIỆN

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

THÁI NGUYÊN 2011

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

------- o0o --------

HÀ THANH TÙNG

NGHIÊN CỨU TÌM HIỂU CÁC PHƯƠNG PHÁP

QUY HOẠCH LƯỚI PHÂN PHỐI ĐIỆN

Chuyên ngành: THIẾT BỊ, MẠNG VÀ NHÀ MÁY ĐIỆN

Mã số: 60.52.50

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Người hướng dẫn khoa học: PGS. TS. TRẦN BÁCH

THÁI NGUYÊN - 2011

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ và tên học viên: Hà Thanh Tùng

Ngày tháng năm sinh: Ngày 08 tháng 04 năm 1986

Nơi sinh: Huyện Thọ Xuân - Tỉnh Thanh Hóa

Nơi công tác: Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên

Cơ sở đào tạo: Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên

Chuyên ngành: Thiết bị, mạng và nhà máy điện

Khoá học: 2009 – 2011

Ngày giao đề tài: .............................................................................................

Ngày hoàn thành đề tài: .................................................................................

TÊN ĐỀ TÀI:

NGHIÊN CỨU TÌM HIỂU CÁC PHƢƠNG PHÁP QUY HOẠCH LƢỚI

PHÂN PHỐI ĐIỆN

Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS - TS Trần Bách

Trường Đại học Bách khoa Hà Nội

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƢỜNG ĐẠI HỌC

KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

-----------------------

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN

PGS - TS Trần Bách

HỌC VIÊN

Hà Thanh Tùng

DUYỆT BAN GIÁM HIỆU KHOA SAU ĐẠI HỌC

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Lời cam đoan

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan những vấn đề được trình bày trong bản luận văn này là

những nghiên cứu của riêng cá nhân tôi, có tham khảo một số tài liệu và bài báo của

các tác giả trong và ngoài nước đã được xuất bản. Tôi xin hoàn toàn chịu trách

nhiệm nếu có sử dụng lại kết quả của người khác.

Tác giả

Hà Thanh Tùng

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Mục lục

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn

MỤC LỤC

Trang phụ bìa

Lời cam đoan

Mục lục

Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt

Danh mục các bảng

Danh mục các hình vẽ Trang

Mở đầu .............................................................................................................. 1

Chương 1. Giới thiệu chung về lưới điện phân phối..................................... 4

1.1. Khái niệm chung ................................................................................. 4

1.2. Nhiệm vụ của lưới điện phân phối .................................................... 5

1.3. Một số đặc điểm và phân loại lưới phân phối .................................. 5

1.3.1. Một số đặc điểm của lưới phân phối .......................................... 5

1.3.2. Phân loại lưới phân phối trung áp 5

1.4. Các chỉ tiêu và tiêu chuẩn đánh giá mạng lưới phân phối ............. 6

1.5. Các phần tử trong lưới điện phân phối ............................................. 6

1.6. Phương pháp nối đất cuộn trung tính MBA và nối đất trung

tính cuộn trung áp MBA nguồn. .................................................................... 7

1.6.1. Phương pháp nối đất cuộn trung áp ............................................ 7

1.6.2. Nối đất trung tính cuộn trung áp của máy biến áp nguồn 7

1.7. Sơ đồ lưới điện phân phối .................................................................. 10

1.7.1. Phương án nối dây trong mạng điện phân phối .......................... 10

1.7.2. Áp dụng các phương pháp nối dây trong lưới điện phân phối ... 11

1.8. Trạm biến áp phân phối ..................................................................... 18

1.9. Hệ thống phân phối điện tại Việt Nam ............................................. 19

1.9.1. Tình hình phát triển lưới điện phân phối của nước ta ................ 19

1.9.2. Tình hình phát triển phụ tải điện ................................................ 20

Chương 2. Các phương pháp chung về quy hoạch và thiết kế lưới điện ... 21

2.1. Tổng quan về các phương pháp quy hoạch và thiết kế lưới điện .. 4621

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Mục lục

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn

2.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến quy hoạch hệ thống phân phối.............. 5223

2.2.1. Dự báo phụ tải ............................................................................ 5223

2.2.2. Mở rộng trạm biến áp ................................................................. 5224

2.3. Mô hình quy hoạch mở rộng lưới phân phối ................................... 5730

2.4. Quy hoạch hệ thống phân phối tương lai ......................................... 6932

2.4.1. Yếu tố kinh tế ............................................................................. 6932

2.4.2. Yếu tố công nghệ ........................................................................ 7232

2.5. Dự đoán tương lai của quy hoạch lưới phân phối ........................... 7833

2.5.1. Tăng tâm quan trọng của việc quy hoạch ................................... 7833

2.5.2. Tác động của quản lý phụ tải ...................................................... 7933

2.5.3. Chi phí / Lợi ích .......................................................................... 34

2.5.4. Công cụ quy hoạch mới .............................................................. 34

Chương 3. Lựa chọn tiết diện dây dẫn trong lưới điện phân phối ............. 35

3.1. Các loại chi phí cho lưới điện ............................................................ 35

3.1.1. Chi phí vốn đầu tư ban đầu V0 [đ] .............................................. 35

3.1.2. Chi phí hoạt động và bảo dưỡng HBt[đ] .................................... 36

3.1.3. Chi phí cho tổn thất công suất và tổn thất điện năng .................. 37

3.1.4. Chi phí cho độ tin cậy ................................................................. 39

3.2. Lựa chọn tiết diện dây dẫn trong lưới điện phân phối ................... 40

3.2.1. Các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật khi lựa chọn dây dẫn .................. 40

3.2.2. Chỉ tiêu kinh tế khi lựa chọn tiết diện dây dẫn. .......................... 42

3.3. Các điều kiện kỹ thuật ....................................................................... 8451

3.3.1 Phát nóng lâu dài dây dẫn ............................................................ 51

3.3.2 Phát nóng dây dẫn cáp khi ngắn mạch ........................................ 54

3.3.3. Tổn thất vầng quang ................................................................... 55

3.2.4 Độ bền cơ học của dây trên không .............................................. 56

3.3.5. Tổn thất điện áp ......................................................................... 56

Chương 4. Tính toán áp dụng ........................................................................ 58

4.1 Lựa chọn tiết diện dây dẫn của đường dây trên không theo

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Mục lục

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn

khoảng chia kinh tế ……………………………………………………….. 59

4.1.1. So sánh giữa các phương pháp lựa chọn tiết diện dây dẫn ….. 59

4.1.2. Xây dựng đồ thị lựa chọn tiết diện dây dẫn theo khoảng chia

kinh tế ………………………………………………………………………. 60

4.1.3. Giới thiệu chương trình tính Khoảng chia kinh tế của dây dẫn 62

4.1.4. Ví dụ tính toán dòng điện giới hạn giữa hai tiết diện dây dẫn 64

4.2. Xây dựng đồ thị tổn thất điện áp của đường dây trung áp trên

không ………………………………………………………………………. 67

4.2.1. Kiểm tra tiết diện dây dẫn theo điều kiện tổn thất điện áp cho

phép ………………………………………………………………………… 67

4.2.2. Xây dựng đồ thị tổn thất điện áp …………………………..... 68

4.3. Ứng dụng lựa chọn tiết diện dây dẫn cho lưới điện 22kV trạm

E64 – Thành phố Thái Nguyên …………………………………………...

72

4.3.1. Giới thiệu về lưới điện phân phối thành phố thái nguyên …. 72

4.3.2. Lựa chọn tiết diện dây dẫn cho đường dây 475 xây mới ….. 75

4.4. Ứng dụng phần mềm PSS/ADEPT kiểm tra các thông số của

đường dây 475 với tiết diện đã chọn. ……………………………………..

84

4.4.1. Giới thiệu chung về phần mềm PSS/ADEPT ……………….. 84

4.4.2. Nhập thông số tính toán của phụ tải xuất tuyến 475 (t = 7) … 91

4.4.3. Kết quả tính toán …………………………………………….. 93

Kết luận ……………………………………………………………………. 97

Tài liệu tham khảo…………………………………………………………. 99

Phụ lục

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Danh mục bảng, hình vẽ

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 3.1: Cho ví dụ về hệ số hoạt động bảo dưỡng, khấu hao và vận hành.

Bảng 3.2: Hệ số tham gia vào đỉnh ktd.

Bảng 3.3: JKT của Liên xô cũ.

Bảng 3.4: Chi phí HB và tổn thất điện năng.

Bảng 3.5: Nhiệt độ cho phép của dây dẫn – θcp , (oC)

Bảng 3.6: Giá trị kqt trong 5 ngày đêm của cáp cách điện giấy Uđm≤10kV.

Bảng 3.7: Hệ số xác định bởi nhiệt lượng làm nóng dây khi ngắn mạch và loại

dây cáp.

Bảng 3.8: Dòng ngắn mạch cho phép theo điều kiện ổn định nhiệt của cáp Ik- max.

Bảng 3.9: Tiết diện tối thiểu theo điều kiện vầng quang.

Bảng 3.10 Tiết diện nhỏ nhất (mm2

) cho dây trần nhiều sợi.

Bảng 4.1: Dữ liệu xây dựng khoảng chia kinh tế cho khu vực A

Bảng 4.2: Thông số loại dây AC35 & AC50 ở cấp điện áp 22 kV của khu vực A

Bảng 4.3: Tổn thất điện áp ΔU% tính theo PL của dây dẫn ở cấp điện áp 22 kV

Bảng 4.4: Bảng giá thành đường dây 22 kV

Bảng 4.5: Dữ liệu xây dựng khoảng chia kinh tế, cấp điện áp 22 kV cho khu vực

thành phố Thái Nguyên

Bảng 4.6: Phụ tải đường dây 475

Bảng 4.7: Dòng điện giới hạn theo khoảng chia kinh tế của khu vực thành phố

Thái Nguyên ( cấp điện áp 22 kV)

Bảng 4.8: Hướng dẫn lựa chọn tiết diện dây dẫn theo khoảng chia kinh tế ( cấp

điện áp 22 kV – Thành phố Thái Nguyên )

Bảng 4.9: Thông số dây dẫn AC95

Bảng 4.10: Thông số trục dây số 2 - 475

Bảng 4.11: Thông số dây dẫn AC50 – Trục dây số 2

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Danh mục bảng, hình vẽ

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn

Bảng 4.12: Thông số phụ tải trục dây dẫn số 3 - 475

Bảng 4.13: Thông số dây dẫn AC50 trục dây số 3 -475

Bảng 4.14: Thông số tính toán của phụ tải:

Bảng 4.15: Thông số đường dây trên PSS/Adept

Bảng 4.16: Tổng hợp tổn thất điện áp

Bảng 4.17: Kết quả tính toán dòng điện chạy trên các đoạn dây

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Danh mục bảng, hình vẽ

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1. Lưới điện ba pha trung tính máy biến áp nối đất qua tổng trở.

Hình 1.2. Lưới điện ba pha và một dây trung tính.

Hình 1.3. Sơ đồ lưới phân phối trên không hình tia.

Hình 1.4. Sơ đồ lưới phân phối mạch vòng kín.

Hình 1.5. Cung cấp điện bằng hai đường dây song song.

Hình 1.6. Mạch liên nguồn.

Hình 1.7. Cung cấp điện thông qua trạm cắt.

Hình 1.8. Sơ đồ sử dụng đường dây dự phòng chung.

Hình 1.9. Sơ đồ hệ thống phân phối điện.

Hình 1.10. Sơ đồ lưới phân phối hạ áp và phương pháp cung cấp điện cho

phụ tải một pha.

Hình 1.11. Đường dây cung cấp kết hợp với chiếu sáng đường đi.

Hình 1.12. Sơ đồ trạm biến áp phân phối.

Hình 2.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến dự báo phụ tải

Hình 2.2. Nhân tố ảnh hưởng đến việc mở rộng trạm biến áp

Hình 2.3. Các yếu tố gây ảnh hưởng đến vị trí trạm biến áp

Hình 2.4. Tiến hành chọn vị trí trạm biến áp

Hình 2.5. Các yếu tố ảnh hưởng đến tổng chi phí của hệ thống phân phối mở rộng

Hình 2.6. Sơ đồ khối của quá trình lập kế hoạch phân phối

Hình 3.1. Quan hệ vốn tổn thất

Hình 3.2. Đường cong biểu diễn quan hệ Z = f(F)

Hình 3.3. Đồ thị khoảng chi kinh tế

Hình 3.4. Sơ đồ lưới điện có dự phòng và không dự phòng

Hình 3.5. Đồ thị đặc tính thời gian cắt

Hình 4.1. Đồ thị xác định khoảng chia kinh tế

Hình 4.2. Giao diện chính của chương trình tính lưới điện V6.7-2011

Hình 4.3. Giao diện nhập và hiển thị thông số tính toán

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Danh mục bảng, hình vẽ

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn

Hình 4.4. Giao diện nhập dữ liệu tính toán khoảng chia kinh tế giữa hai dây dẫn

Hình 4.5. Đồ thị xác tổn thất điện áp ΔU% của dây dẫn ở cấp điện áp 22kV

Hình 4.6. Đồ thị xác tổn thất điện áp ΔU% của dây dẫn ở cấp điện áp 10kV

Hình 4.7. Đồ thị xác tổn thất điện áp ΔU% của dây dẫn ở cấp điện áp 35kV

Hình 4.8. Sơ đồ dự kiến thiết kế xuất tuyến 475 – Trạm E64 Đán

Hình 4.9. Đồ thị hướng dẫn lựa chọn tiết diện dây dẫn cấp điện áp 22 kV khu vực

thành phố Thái Nguyên

Hình 4.10. Sơ đồ dự kiến thiết kế xuất tuyến 475 – Trạm E64 Đán

Hình 4.11. Xác định thư viện dây dẫn

Hình 4.12. Thiết đặt thông số thuộc tính lưới điện

Hình 4.13. Thiết lập hằng số kinh tế của lưới điện.

Hình 4.14. Cài đặt thông số tính toán

Hình 4.15. Thiết lập tùy chọn tính toán

Hình 4.16. Hiển thị kết quả phân tích ngay trên sơ đồ

Hình 4.17. Kết quả tính trên cửa sổ progress view

Hình 4.18. Kết quả tính toán chi tiết từ phần report.

Hình 4.19. Sơ đồ nối dây lộ 475 mô phỏng trên phần mềm PSS/ADEPT

Hình 4.20. Sơ đồ thể hiện kết quả tính toán

Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật - 1 - Mở đầu

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn

MỞ ĐẦU

1. Tính cấp thiết của đề tài

Nhiệm vụ trọng tâm của hệ thống điện là luôn luôn phải bảo đảm cho các hộ

tiêu thụ đủ điện năng theo kế hoạch với chất lượng cho phép và giá thành thấp.

Nhiệm vụ đó đòi hỏi cán bộ thiết kế - kỹ thuật, lựa chọn phương án (hay còn gọi là

sách lược) tối ưu để đạt được mục đích đề ra.

Phụ tải phát triển liên tục trong không gian và thời gian cho nên khả năng tải

của các phần tử của lưới điện như: đường dây, máy biến áp sau một thời gian sẽ

không đáp ứng được yêu cầu của phụ tải (thiết bị bị quá tải hoặc chất lượng điện áp

không bảo đảm hoặc thiết bị đã lạc hậu hay hết hạn phục vụ). Lúc này phải thực

hiện cải tạo lưới điện để nâng cao khả năng tải và hiệu quả kinh tế. Có thể có nhiều

cách để tăng khả năng tải của lưới điện: Tăng tiết diện dây dẫn đường dây cũ, làm

thêm đường dây mới, tăng công suất trạm biến áp cũ, đặt thêm trạm biến áp mới…

Có thể có những phụ tải mới xuất hiện ở chỗ chưa có đường dây điện tới và cũng có

nhiều phương án để cấp điện cho các phụ tải mới này. Một loạt các biện pháp tăng

khả năng tải của lưới điện liên tục trong thời gian tạo thành một phương án quy

hoạch, phát triển lưới điện.

Phương pháp quy hoạch hiện dùng ở nước ta chỉ thích hợp với lưới điện hình

tia, tuy nhiên hiện nay do yêu cầu của phụ tải, cần phải thiết kế lưới điện kín vận

hành hở và cao hơn trong tương lai, hệ thống phân phối điện cần có các phương

pháp thiết kế tích hợp.

Lưới điện phân phối trung áp thường có cấp điện áp là 6, 10, 22, 35 kV, phân

phối điện cho các trạm phân phối trung áp/ hạ áp và phụ tải trung áp. Các hộ phụ tải

nhận điện trực tiếp thông qua các trạm biến áp phân phối, Sự phát triển không

ngừng của phụ tải ngày càng đỏi hỏi cao về chất lượng năng lượng và độ tin cậy

cung cấp điện. Do đó ngay từ khâu thiết kế quy hoạch lưới điện phân phối cần phải

đặc biệt quan tâm một cách triệt để phương pháp phân tích kinh tế, lựa chọn tiết

diện dây dẫn sao cho phương án hợp lý và tối ưu nhất về mặt kinh tế - kỹ thuật,

thích hợp với nền kinh tế thị trường.

Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật - 2 - Mở đầu

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn

Luân văn có nội dung tìm hiểu, học tập và nắm được các phương pháp quy

hoạch để có thể vận dụng vào thực tế. Vận dụng có thể thực hiện được ngay là làm

các biểu bảng và đồ thị cho phép người làm quy hoạch chọn nhanh thiết bị và đánh

giá được chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của chúng.

2. Mục đích nghiên cứu

- Nghiên cứu các phương pháp quy hoạch lưới điện phân phối với các cấp điện

áp đang dùng ở Việt Nam: 10-22-35 kV.

- Lập biểu bảng và xây dựng đồ thị cho phép chọn nhanh tiết diện dây dẫn

trong lưới điện phân phối.

- Quá trình nghiên cứu sẽ góp phần tăng nguồn tư liệu phục vụ cho công tác

học tập và giảng dạy trong trường.

3. Đối tượng nghiên cứu

Các đường dây phân phối cấp điện áp trung áp.

4. Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu lý thuyết lưới điện phân phối, lý thuyết về các phương pháp quy

hoạch và thiết kế hệ thống điện, nghiên cứu về tính kinh tế trong việc lựa chọn tiết

diện dây dẫn và máy biến áp trong luới phân phối. Vận dụng các lý thuyết, xây

dựng biểu bảng cho phép người làm quy hoạch lựa chọn nhanh tiết diện dây dẫn đối

với lưới điện phân phối, rút ra các kết luận và kiến nghị.

5. Tên đề tài

“ Nghiên cứu tìm hiểu các phương pháp quy hoạch

lưới phân phối điện ” .

6. Bố cục luận văn

Luận văn thực hiện theo bố cục nội dung như sau:

Mở đầu

Chương 1: Giới thiệu về lưới điện phân phối

Chương 2: Các phương pháp chung về quy hoạch và thiết kế lưới điện

Chương 3: Lựa chọn tiết diện dây dẫn trong lưới điện phân phối