Tính cấp thiết của đề tài
Trong những năm gần đây, đất nước ta đang thúc đẩy công nghiệp hóa, hiện đại hóa, dẫn đến nhu cầu sử dụng điện ngày càng tăng cao Nhu cầu này không chỉ gia tăng mạnh mẽ ở các đô thị, khu công nghiệp và trung tâm dịch vụ du lịch mà còn lan rộng tới nông thôn và vùng sâu, vùng xa Theo thống kê năm 2002 và dự báo trong những năm tới, nhu cầu điện trong nông nghiệp tăng trung bình 3,2% mỗi năm, trong khi ngành công nghiệp tăng 9,2% và lĩnh vực dịch vụ đạt khoảng 7,2% mỗi năm.
Từ năm 2001 đến 2010, nhu cầu điện ngày càng tăng cao, ngành điện đã chú trọng nâng cấp và xây dựng mới hệ thống lưới điện Điều này thể hiện sự quan tâm của Đảng và Nhà nước đối với công cuộc điện khí hóa đất nước, với mục tiêu "ngành điện phải đi trước một bước trong quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa" Điện không chỉ là yếu tố thúc đẩy phát triển kinh tế, văn hóa, xã hội mà còn nâng cao đời sống vật chất và tinh thần của người dân, góp phần bảo đảm an ninh chính trị và bảo vệ Tổ quốc.
Trong những năm qua, việc xây dựng nhà máy điện, đường dây tải điện và trạm biến áp đã được chú trọng để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của các trung tâm phụ tải Tuy nhiên, nghiên cứu về chế độ làm việc, đặc điểm phụ tải và cấu trúc hợp lý của hệ thống điện vẫn chưa được quan tâm đúng mức Điều này dẫn đến sự phát triển ồ ạt của các cấp lưới và nguồn điện, làm nảy sinh nhiều bất cập như đường dây không đảm bảo tiêu chuẩn kỹ thuật, thiết bị lạc hậu, và quy hoạch thiếu tính đồng bộ Hậu quả là sự mất cân đối giữa nguồn và lưới, độ tin cậy cung cấp điện thấp, và tổn thất điện năng lớn, gây thiệt hại nghiêm trọng cho nền kinh tế Một phần nguyên nhân do hạn chế về vốn đầu tư, nhưng nguyên nhân chính vẫn là việc đánh giá chưa đúng mức và đầu tư không thích đáng cho nghiên cứu cấu trúc mạng điện Vì vậy, nghiên cứu cấu trúc mạng điện là một yêu cầu cấp bách và mang ý nghĩa kinh tế - kỹ thuật quan trọng trong sự nghiệp điện khí hóa đất nước hiện nay.
Từ yêu cầu thực tế trên, chúng tôi chọn đề tài "Nghiên cứu cấu trúc tối
Mạng điện tại khu vực Thừa Thiên Huế đang được nghiên cứu nhằm đưa ra những ý kiến và kết luận hữu ích cho sự phát triển bền vững của hệ thống điện quốc gia.
Mục đích và kết quả của đề tài
* Mục đích của đề tài
Tìm ra các tham số tối −u của mạng điện ứng với các điều kiện cụ thể
* Kết quả sẽ đạt đ−ợc
- Xây dựng đ−ợc biểu đồ chọn dây dẫn tối −u
- Xây dựng đ−ợc biểu đồ chọn máy biến áp tối −u
- Xây dựng đ−ợc biểu đồ chọn cấp điện áp tối −u ch−ơng 2 Tổng quan
Đánh giá một số phương pháp xác định các tham số của mạng điện
Xác định bán kính phục vụ của trạm biến áp
2.2.1.1 Xác định chiều dài đ − ờng dây trục chính theo tổn thất điện áp cho phép
Chiều dài đường trục được xác định theo công thức:
Trong đó: ép cáp trục ới lưới điện đô thị, k đt = 0,8 -
Thay các số liệu vào biểu thức trên kết quả thu đ−ợc là quan hệ L = f(γ, F L )
∆U cp - tổn thất điện áp cho ph l - chiều dài cáp nhánh lấy
Hệ số đồng đều của phụ tải k dd được xác định bằng 1, trong khi hệ số đồng thời k đt phản ánh mức độ đồng thời của phụ tải Mật độ phụ tải γ được tính theo công thức (1ữ 50) VA/m², và điện trở của đường dây trục chính r 0L có giá trị tính bằng Ω/km.
Phương pháp này có nhiều ưu điểm như tính đơn giản và dễ áp dụng, đồng thời tính toán được tổn thất điện áp cho phép trên đường dây, điều này rất quan trọng trong việc lựa chọn tiết diện dây dẫn cho mạng điện Tiết diện dây dẫn có thể dao động từ 95 đến 240 mm², đảm bảo hiệu quả và tiết kiệm chi phí.
2.2.1.2 lớn nhất của đ − ờng dây trục chính theo công ột trạm biến áp phân phối có thể phục vụ theo khả n¨ng d ải lớn nhất trên một nhánh đ−ờng dây trục chính đ−ợc xác định t
- Chỉ xét một số loại tiết diện dây
- Kết quả tính toán ch−a tin cậy
Chúng ta cần xem xét các chỉ tiêu kinh tế của đường dây cung cấp và đường dây hạ áp, bao gồm thời gian tổn thất điện năng và hệ số phân nhánh của lưới điện (Ψ).
Xác định chiều dài suất của trạm biến áp
Chọn cấu trúc l−ới hạ áp là hình tia, bán kính phục vụ của trạm biến áp là khoảng cách xa nhất m ung l−ợng của nó
Công suất truyền t heo biểu thức
, (kVA) Còng cã ®t.k dd γ.10 -3 , (kVA) ; ( 2.3)
S Bđm - công suất định mức của MBA, (k k qt - hệ số quá tải của MBA, k qt = 1,3
S L - công suất truyền tải trên một nhánh đ−ờng dây trục chính thể tính S L khi đã biết mật độ phụ tải của khu vực khảo sát
VA/m ) và S Bđm có giá trị từ (100 ữ 400) (kVA) Từ đó đ−ợc quan hệ L = f(γ, S Bdm )
Thay số liệu đã biết vào với γ thay đổi từ (1ữ 50) (
Phương pháp tính toán vật độ từ (1 đến 10) VA/m² cực đại (τ) có những ưu điểm và nhược điểm riêng, ảnh hưởng đến giá thành và mức độ tổn thất điện năng Để đạt hiệu quả kinh tế, hệ số phân nhánh của lưới điện (Ψ) cần được xem xét kỹ lưỡng Đồng thời, tiết diện dây dẫn (F) phải được tính toán tối ưu nhằm giảm thiểu chi phí xây lắp và vận hành.
- Kết quả tính toán ch−a tin cậy, chẳng hạn ở m bán kính phục vụ của trạm biến áp phân phối quá lớn
Khi xem xét các chỉ tiêu kinh tế của đường dây cung cấp và đường dây hạ áp, cần chú ý đến các tham số của lưới điện, đặc biệt là thời gian tổn thất tổ.
Xây dựng biểu đồ khoảng kinh tế của dây dẫn
Dây dẫn được lựa chọn dựa trên sự gia tăng liên tục của phụ tải hàng năm và sự phát triển không ngừng của lưới điện, đảm bảo hiệu suất tối ưu trong suốt tuổi thọ của chúng.
Tiêu chuẩn kinh tế chủ yếu để lựa ch
; (2.5) ấu hao và vận hành, với đ−ờng dây dùng cột bê tông và cột thép i trên đ−ờng dây n nhÊt nh tế của đ−ờng dây trục chính có dạng:
Trong đó: a n - hệ số hiệu quả vốn đầu t− , th−ờng lấy a n =1/T n = 0,125 k kh - hệ số kh lÊy k kh = 0,04
I max - dòng điện tải cực đạ
R - điện trở của dây dẫn τ - thời gian tổn thất công suất lớ c - giá tiền một kWh điện năng
Xây dựng biểu đồ khoảng ki
Khi tính toán với các tham số L = 250 m, l = 40 m, τ = 1600 h, và c = (450, 600, 750) ®/kWh, cùng với các hệ số k đt = 0,8, k đ = 0,04, a n = 0,125, và vốn đầu tư cho một km đường dây, kết quả cho thấy rằng chi phí tính toán cho đường dây nhôm lõi thép (AC) sẽ đạt cực tiểu khi mật độ phụ tải thay đổi trong khoảng γ (1 đến 50) (VA/m²).
Mậ ộ phụ tải (VA các tr−ờng hợp sau: t ® /m 2 ), víi c = 450 ®/kWh
Mật độ phụ tải (VA/m 2 ), với c = 6000 đ/kWh
Mật độ phụ tải (VA/m 2 ), với c = 750 đ/kWh
Nh ới điện và các số liệu h trong một khoảng thời gian xác định là rất quan trọng Tiết diện này được sử dụng để phân tích điện trong khu vực mà không cần phải xem xét các ưu điểm và nhược điểm của phương pháp đó.
- Việc tính toán dễ dàng khi biết đ−ợc các thông số của l− cÇn thiÕt
- Đã xét tới điều kiện hao tổn điện năng trên đ−ờng dây
- Việc rút ra đ−ợc một số tiết diện dây dẫn tối −u cho các đ−ờng trục và đ−ờng nhán ợc áp dụng khi thiết kế l toá
Mô hình này thích hợp cho mạng điện xí nghiệp với phụ tải ổn định, sử dụng giản đồ khoảng cách để tính toán cho các trạm biến áp.
(2.7) Trong n B - số trạm chi phí tính toán trung bình của một trạm biến áp phân phối
- Thông số τ lấy ch−a phù hợp với phụ tải.
Kết quả hiện tại chỉ áp dụng cho khu vực Hà Nội trong giai đoạn này và chưa có tiêu chuẩn chung cho các khu vực khác Bên cạnh đó, các đường dây cao, trung và hạ áp có mật độ phụ tải lớn cũng chưa được đề cập.
Bài toán lựa chọn công suất máy biến áp dựa vào giản đồ khoảng kinh tế của cấu trúc trạm biến áp phân phối
h tế của cấu trúc trạm biến áp phân phối
Z TBA = n B Z B ; đó: biến áp phân phối trong khu vực
S max , S Bdm - công suất tải cực đại và định mức của máy biến áp ức: n B Trong đó:
∆P 0 , ∆P k - tổn thất không tải và ngắn mạch của máy biến áp c - giá tiền tổn thất điện năng o
Số trạm biến áp đặt cho khu vực khảo sát đ−ợc tính theo biểu th
S tt - công suất tính toán của toàn khu vực k qt - hệ số quá tải của máy biến áp, k
1 km 2 τ = 1600 h, a n = 0,125, k kh = 0,1 và các iÕn i trong khu vực khảo sát phí tính toán
TBA, Z đd - chi phí tính toán cho toàn bộ cấu trúc, cho trạm biến áp và cho tính toán cho đ−òng dây trục chính và đ−ờng dây nhánh
= f(γ) k đt - hệ số đồng thời, lấy k đt = 0,8 k dd - hệ số tính đến sự phân bố không đồng đều của phụ tải trong khu vực
D - diện tích toàn khu vực, D γ - mật độ phụ tải (VA/m 2 )
Thay các giá trị: t = 8760 h, thông số của máy biến áp vào ta đ−ợc chi phí tính toán tổng của các trạm b áp phân phố
Chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật để đánh giá một cấu trúc của trạm biến áp phân phối là hàm chi
Chi phí tính toán cho toàn cấu trúc l−ới và trạm
Xét cho một khu vực có diện tích D = 1 km 2 , xét với các giá trị mật độ tõ (1 ÷ 50 ) VA/m 2
Với giả thiết là mật độ phụ tải phân bố đều trong toàn khu vực và trong m trạm chỉ dùng 1 loại máy biến áp
Chi phí tính toán của toàn bộ cấu trúc l−ới phân phối trong khu vực khảo sát ác định theo biểu thức:
Từ biểu thức (2.13), chúng ta có thể xây dựng giản đồ khoảng chia kinh tế cho cấu trúc trạm biến áp phân phối, dựa trên mật độ và ba mức giá tổn thất điện năng: Z.
Nên sử dụng ba loại máy biến áp có công suất định mức là 160 kVA, 250 kVA và 320 kVA để đạt hiệu quả tốt nhất Các khu vực có mật độ phụ tải nhỏ sẽ được xây dựng phù hợp với lựa chọn này.
Phương pháp tính toán có những ưu điểm và nhược điểm riêng, nhưng nhìn chung, nó không quá phức tạp và rất thuận tiện cho việc áp dụng Đặc biệt, phương pháp này phát huy tính ưu việt của máy tính điện tử trong quá trình phân tích cấu trúc lưới phân phối.
Phương pháp xác định công suất máy biến áp dựa vào mật độ phụ tải không đáng tin cậy, đặc biệt đối với lưới điện thiết kế mới Việc giả định mật độ phụ tải phân bố đều trên toàn khu vực khảo sát gặp nhiều khó khăn Do đó, để xây dựng các trạm biến áp phân phối, cần sử dụng trạm có dung lượng 160 kVA cho các khu vực có mật độ phụ tải thấp và trạm có dung lượng 320 kVA cho các khu vực có mật độ phụ tải lớn.
- Ph−ơng pháp trình bày khá tổng quát, khối l−ợn h tính toán
-Tính toán nhanh gọn, khi biết đ−ợc mật độ phụ tải và giá bán điện có thể sơ bộ định hình ngay đ−
Hiện tại, chỉ có ba loại máy biến áp được xác định phù hợp cho khu vực Hà Nội Tuy nhiên, chưa có thông tin cụ thể về loại máy nào sẽ đảm bảo hiệu quả kinh tế và kỹ thuật dựa trên mức phụ tải cụ thể.
Để xác định dung lượng trạm biến áp phân phối kết nối với lưới 0,38 kV đến các đường dây trục chính và nhánh, cần xây dựng các giản đồ khoảng kinh tế cho toàn bộ cấu trúc trạm Việc này phải xem xét giá trị tổn thất điện năng tính theo đơn vị kWh với các mức giá khác nhau (c = 450, 600, 750).
- Vì xây dựng hàm chi phí tính toán Z = f(γ) phụ thuộc chủ yếu vào mật độ nên việc chọn công s
Các ph−ơng pháp lựa chọn cấp điện áp trung gian hợp lý trong hệ thống cung cấp điện
Khi quy hoạch và thiết kế lưới điện, việc lựa chọn cấp điện áp là một yếu tố quyết định ảnh hưởng lớn đến tính kinh tế kỹ thuật của toàn hệ thống Hiện tại, Việt Nam có nhiều cấp điện áp trung gian như 6 kV, 10 kV, 15 kV, 22 kV và 35 kV, phần lớn do ảnh hưởng từ thiết bị của Liên Xô ở miền Bắc và Mỹ, Nhật, Pháp ở miền Nam Tuy nhiên, việc áp dụng các cấp điện áp này một cách máy móc mà không tính toán phù hợp với điều kiện cụ thể của Việt Nam đã dẫn đến tình trạng không hợp lý Để khắc phục, Bộ Năng lượng đã ban hành quyết định sử dụng cấp điện áp phân phối 22 kV trên toàn quốc, nhưng việc lựa chọn này chủ yếu dựa trên lý thuyết mà chưa thực sự phản ánh tình hình phát triển phụ tải hiện tại Cần thiết phải xây dựng biểu đồ chọn cấp điện áp tối ưu dựa trên kinh nghiệm quy hoạch và thiết kế thực tiễn để đảm bảo tính khả thi và hiệu quả cho lưới điện Việt Nam.
Nghiên cứu này mang tính tổng quan, nhằm cung cấp cơ sở phương pháp tính để lựa chọn cấp điện áp hợp lý cho hệ thống cung cấp điện Điều này sẽ phù hợp với từng khu vực và có khả năng áp dụng rộng rãi.
2.2.4.2 Các ph − ơng pháp lựa chọn cấp điện áp tối − u cho l − ới trung thế
Nhiều tác giả đã nghiên cứu các phương pháp chọn cấp điện áp tối ưu cho lưới trung áp, bao gồm việc áp dụng một số công thức kinh nghiệm để đạt được hiệu quả tốt nhất.
Trong thực tế tính toán, để sơ bộ xác định trị số điện áp người ta thường sử dụng mộ
Công thức của tác giả Still (Mỹ)
P - công suất truyền tải, l - khoảng cách truyền tải, (km)
Công thức của tác giả V ức) l 5 , 0 S 3
U = + , (kV) ( 2.15) ác của công thức Still do Nicogoxov X.N đề xuất:
Trong đó S (MVA) và l (km)
- Theo cÈm nang kü thuËt Thôy §iÓn
P - công suất truyền tải, (10 3 kV) l - khoảng cách truyền tải, (km)
Nhận xét về các công thức trên
*−u điểm: đơn giản, dễ áp dụng
Các công thức trên không phù hợp với hệ thống cung cấp điện vì chúng được xác định dựa trên mối quan hệ giữa cấp điện áp.
U với công suất truyền tải S (hoặc P) và chiều dài l của đ−ờng dây Vì vậy áp dụng theo các công thức trên chỉ là sơ bộ gần đúng
Trong việc thiết kế lưới điện, các yếu tố P (hoặc S) và chiều dài đường dây là các yếu tố tự do có thể lựa chọn, dựa trên mật độ phụ tải (γ) đã cho của khu vực Để đảm bảo tính hợp lý của cấp điện áp, cần xem xét tính kinh tế tổng thể của khu vực, bao gồm lựa chọn công suất, số lượng trạm biến áp phân phối, tiết diện dây dẫn và cấu trúc lưới điện Việc xác định bán kính lưới điện và thiết lập sơ đồ điện áp tiêu chuẩn sẽ giúp lựa chọn các thành phần phù hợp Phương án tối ưu là phương án có Z min, tuy nhiên, phương pháp này cũng có những nhược điểm nhất định.
Sự xuất hiện của kỹ thuật tính toán mới đã mở ra hướng nghiên cứu nhằm lựa chọn cấp điện áp trung gian hợp lý, dựa trên phương pháp nội suy và phương pháp khoảng kinh tế của đường dây Nghiên cứu này tập trung vào việc xác định vị trí các trạm biến áp và lựa chọn sơ đồ nối dây, có ảnh hưởng lớn đến cấu trúc toàn mạng điện, cũng như việc nối dây của các trạm biến áp phân phối và giá thành tổn thất điện năng.
Để xác định chi phí tính toán cho mỗi phương án, cần áp dụng phương pháp so sánh các phương án và tiến hành tính toán kinh tế - kỹ thuật.
So sánh các giá trị Z
Phương pháp này xem xét sự biến động của phụ tải và chi phí tổn thất điện năng, từ đó lựa chọn cấp điện áp tối ưu nhất trong dãy điện áp tiêu chuẩn.
* Nh−ợc điểm: ặp khó khăn khi mạng điện có nhiều nguồn, nhiều điểm phụ tải
- Chỉ xét trên một tuyến dây tiêu biểu, trên một đơn vị diện tích (D =1 km 2 )
Phương pháp này yêu cầu một khối lượng tính toán lớn và sử dụng nhiều dữ liệu đầu vào Tuy nhiên, kết quả của nó có tính cục bộ, nên khi áp dụng cho các khu vực khác có thể không hoàn toàn chính xác Dù vậy, bài toán này mở ra nhiều triển vọng nghiên cứu Luận văn sẽ tập trung vào việc khám phá các khía cạnh này.
Lagrange kết hợp v ơng pháp đ−ợc trình bày ở phần sau của luận án.
Đánh giá một số phương pháp xác định cấu trúc tối ưu của lưới điện
Đặt vấn đề
Khi thiết kế và cải tạo mạng điện, cần xác định số lượng và dung lượng thiết bị để đảm bảo độ tin cậy và chất lượng điện năng Việc quy hoạch hợp lý giúp giảm chi phí và tối ưu hóa hiệu suất của mạng điện Đưa sâu cao áp vào tâm tải sẽ giúp giảm bán kính hoạt động của trạm biến áp, từ đó giảm tổn thất điện năng và nâng cao hiệu quả sử dụng.
2.3.2.1 Vị trí của trạm biến áp xác định theo tọa độ của điểm tải
H Budzko đề nghị [18, 20, 22], vậy tâm phụ ông thức sau: hành cũng nh− vốn đầu t− cho xây dựng mạng điện Đã có một số công trình nghiên cứu đề cập tới các vấn đề này [6, 7, 9, 12, 13, 18, 19, 20, 22, 24] với các h−ớng nh− sau:
Vị trí của trạm biến áp
Vị trí của trạm biến áp đóng vai trò quan trọng trong cấu trúc điện, thường được đặt ở trung tâm phụ tải nhằm giảm tổn thất điện áp Tuy nhiên, trong nhiều trường hợp, vị trí của trạm biến áp còn phụ thuộc vào các yếu tố như điều kiện kinh tế, địa hình và khu vực xây dựng, với xu hướng tối ưu hóa để giảm thiểu tổn thất điện áp và chi phí vận hành.
Ph−ơng pháp này do giáo s− A tải điện đ−ợc xác định theo c
Dữ liệu dễ dàng thu thập trong suốt thời gian tính toán, với tỷ lệ sai số dưới 10% Kết quả thu được cho thấy tâm phụ tải điện là một điểm cố định trên mặt bằng.
2.3.2.2 Vị trí của trạm biến áp xác định theo năng l − ợng truyền tải x i , y i - tọa độ của điể
P i - công suất của điểm tải i
X, Y - tọa độ của trạm biến áp tiêu thụ
-Tính toán đơn giản, dễ thực hiện trên máy tính
- Nó không chỉ xét đến trị số của phụ tải điện mà còn xét đến gian làm việc T i củ
A i 2 + i − 2 Σ ; ( 2.20) l−ợng tiêu thụ của điểm thứ i
Lấy đạo hàm biểu thức trên và cho bằng không
G biến áp c vào năng l−ợng tiêu thụ của các điểm tải
2.3.2.3 Vị trí của trạm biến áp dựa trên chi phí quy đổi iải phương trình ta được nghiệm chính là tọa độ của trạm
-Tính toán đơn giản, dễ thực hiện trên máy tính
- Kết quả nhận đ−ợc tâm phụ tải điện là điểm cố định trên mặt b khu vùc
1 i y j Y ; (2.21) j iểm tiêu thụ thứ j x i , y j - tọa độ của các điểm tải iểm tiêu thụ Lấy đạo hàm biểu thức trên theo X và Y và cho bằng không
H i - là chi phí quy đổi từ nguồn cung cấp thứ i đến trạm biến áp
H - chi phí quy đổi từ trạm biến áp đến đ
X , Y - tọa độ của trạm biến áp tiêu thụ m, n - số l−ợng nguồn cung cấp và số l−ợng đ
Giải hệ phương trình ra nghiệm chính là tọa độ của trạm biến áp
Nhận xét −u nh−ợc điểm của các ph−ơng pháp trên
-Tính toán đơn giản, dễ thực hiện
- Kết quả chính xác hơn các ph−ơng pháp trên
* Nh−ợc điểm: kết quả nhận đ−ợc tâm phụ tải điện là điểm cố định trên mặt bằng của khu vực
Việc xác định tâm phụ tải điện chưa thể coi là chính xác và cần tiếp tục tính toán để lựa chọn địa điểm phù hợp Thực tế cho thấy, tâm phụ tải điện thường thay đổi vị trí trong khu vực do nhiều lý do khác nhau.
Công suất tiêu thụ của thiết bị biến động theo thời gian, dẫn đến sự thay đổi của đồ thị phụ tải Những biến đổi này xảy ra do quá trình công nghệ sản xuất, áp dụng các quy định và suất tiêu thụ điện năng trên mỗi đơn vị sản phẩm (Z i min) Do đó, việc xác định sơ đồ lưới điện kết nối từ trạm cung cấp là rất cần thiết.
Những tiến bộ trong khoa học kỹ thuật đã dẫn đến sự thay đổi trong việc nâng cao hiệu suất sử dụng thiết bị Do đó, tâm phụ tải của khu vực không nên được xác định như một điểm cố định mà là một miền tản mạn.
Sơ đồ nối điện tối −u
Nhiều tác giả đã nghiên cứu về sơ đồ nối dây tối - u với mục tiêu chung là tối ưu hóa chi phí chuyển đổi của đường dây Mỗi phương pháp đều có cách thể hiện riêng và mức độ chính xác khác nhau.
2.3.3.1 Lựa chọn sơ đồ nối dây theo chi phí qui đổ
Sau khi xác định dung lượng và vị trí của các trạm cung cấp cũng như trạm tiêu thụ, cần tiến hành kết nối các trạm tiêu thụ với các phụ tải một cách hợp lý để đảm bảo yêu cầu về kinh tế và kỹ thuật Mục tiêu là tìm ra phương án nối dây tối ưu nhất.
Thỏa mãn các điều kiện
Để giải quyết bài toán thiết kế sơ bộ lưới điện, cần thực hiện tính toán chế độ lưới để kiểm tra các điều kiện tối thiểu, đảm bảo rằng dòng điện I nhỏ hơn dòng điện cho phép I ch.p Việc này thường được hỗ trợ bởi máy tính điện tử, mặc dù một số phụ tải cùng mức độ có thể không được đề cập đến.
- hÝ h giữa các điểm tải) và các chi phí phụ gây ra bởi ng điện đã có
Z i - chi phí tính toán của ph−ơng pháp nối dây i
A n : hệ số tiêu chuẩn thu hồi vốn đầu t− ( a n = 0,125) k khi : hệ số khấu hao và chi phí vận hành của ph−ơng án i
Vốn đầu tư cho phương án i được xác định qua phí tổn tổn thất điện năng trên đường dây Dựa vào điều kiện cụ thể, cần vạch ra nhiều phương án nối dây, sau đó tính toán các trị số Z i và chọn phương án có giá trị Z min.
U > U Trong tr−ờng hợp không thỏa mãn điều kiện này hoặc tính toán chọn ph−ơng án Z khác sử dụng các biện pháp khác sao cho thỏ
* −u điểm của ph−ơng pháp:
- Tính toán đơn giản và tận dụng được kinh nghiệm của người thiết kế; thời gian giải có thể đ−ợc rút ngắn đáng k
Giải pháp chỉ thích hợp cho các mạng có yêu cầu thấp về độ tin cậy cung cấp điện (hộ loại 3) Để nâng cao độ tin cậy, cần sử dụng đường dây kép.
- Trong quá trình xác định các phương án mạng điện giá trị tổn thất lớn nhất của điện áp ∆U max
Phương pháp tính toán này áp dụng chung cho toàn bộ đoạn dây mà chưa xem xét đến chi phí cho từng đoạn riêng biệt, cụ thể là các dòng điện của phụ tải phía sau liên quan đến mạ.
Ph − ơng pháp hệ số ph − ơng án
Mục đích của phương pháp này là sử dụng hệ số phương án K ij để xác định s
Phương pháp này bắt đầu bằng cách chọn một giá trị λ bất kỳ và xác định K ij tương ứng với tất cả các biến áp Trong bước này, chúng ta sẽ chọn giá trị K ij nhỏ nhất, từ đó xác định biến áp đến điểm tải j.
Để tìm ra giá trị nhỏ nhất trong sơ đồ nối điện, ta lóc ới các giá trị còn lại, giả sử K là giá trị nhỏ nhất Từ đó, ta có thể xác định dòng điện chạy trên các đường dây và tính toán giá trị Z của toàn bộ sơ đồ nối điện tối ưu Phương án tối ưu được xác định dựa trên các giá trị này.
Trong đó: λ - hệ số có giá trị 0 l ij - khoảng cách từ nguồn nối i đến điểm tải j
L 0i - khoảng cách từ trạm biến áp đến nguồn nối i
Theo ph cả các điểm cần có điện
B−ớc đầu cho i = 0 (nguồn là t nối điện từ nguồn (trạm nhÊt
Ví dụ : Xác định K ij i 1 2 3 n
Cho λ = 0 ta đ−ợc các giá trị
Đầu tiên, so sánh các giá trị K ij, giả sử K 01 là giá trị nhỏ nhất, ta kết nối nguồn 0 với điểm 1 để biến điểm 1 thành nguồn Như vậy, chúng ta có hai nguồn 0 và 1 có khả năng cung cấp điện cho các điểm tải khác Tiếp theo, xác định K 1j và so sánh các giá trị vừa tìm được, tiếp tục kết nối nguồn 1 với nguồn 2 Quy trình này sẽ được lặp lại tương tự.
Sau khi xác định sơ đồ nối điện ứng với λ = 0 ta dựa vào đường cong tính toán xác oạn dây
Xác định tổng chi phí : Z Σ 1 = ΣZ ij
Tiếpđó cho λ nhận một giá trị bất kỳ khác, ta lặp lại toàn bộ các bước tính nh− trên
Chẳng hạn cho λ =1 tiến hành các quá trình tính toán hoàn toàn nh− trên ch sánh giá trị Z 1 với Z 2
Nếu Z ở ngoài khoảng giới hạn của λ à ta đã chọn Ta lấy giá trị λ tăng lên bằng 2, 3 và tính toán tương tự Cứ
2.3.4 ơng pháp chọn máy biến áp theo điều kiện phát nóng, theo hệ
4] biến áp, kVA i, kVA Điều k iều kiệ hành nhiệt độ cho phép đã quy định, đó là ®iÒ
(kW) ; (2.27) k yc - hệ số yêu cầu o công th−c sau: o đến khi ta xác định đ−ợc Z 2 Sau đó ta so
1 > Z 2 thì chứng tỏ nghiệm nằm đâu đấy m nh− vậy khi tính đến Z k > Z k-1 thì ta đ−ợc sơ đồ nối điện tối −u với
* −u điểm : Kết quả tìm đ−ợc khá tin cậy
* Nh−ợc điểm : Tính toán khá phức tạp
Lựa chọn dung l−ợng tối −u của máy biến áp phân phối
2.3.4.1 Ph − số nhu cầu và tổn thất điện năng nhỏ nhất [19] [2
- Trong điều kiện phát nóng :
S đm - dung l−ợng định mức của máy
S Pt - công suất phụ tải điện phát nóng là yếu tố quan trọng cần đảm bảo trong mọi trạng thái vận hành của máy biến áp Nhiệt độ của máy biến áp không được vượt quá giới hạn quy định, nhằm đảm bảo an toàn và hiệu suất hoạt động của thiết bị.
- Theo hệ số yêu cầ u : n
Trong đó: P c - công suất tính để chọn
P đ - công suất đặt của thiết bị
- Tổn thất điện năng nhỏ nhất
Tổn thất điện năng trong máy biến áp đ−ợc tính the
Tổn thất công suất tác dụng không tải của máy biến áp (∆P 0) tính bằng kilowatt (kW) phụ thuộc vào thời gian vận hành máy (t) và các tham số của máy biến áp như công suất định mức (S đm), tổn thất không tải (∆P 0) và tổn thất tải (∆P k) Thời gian vận hành thường được xác định dựa trên thời gian hoạt động thực tế của máy biến áp.
Từ quan hệ giữa tổn thất điện năng ∆A B với tham số máy biến áp:
Dung lượng dễ áp dụng của máy biến áp ∆A B được xác định theo điều kiện ∆A B min, với chế độ vận hành (t, τ) cho phép lựa chọn dung lượng tải và độ tin cậy cung cấp đạt 50% công suất khu vực Khi phụ tải loại 1 vượt quá mức này, việc điều chỉnh dung lượng là cần thiết.
∆P k - tổn thất công suất tác dụng ngắn mạch, kW mét n¨m, t = 8760 giê) τ - thời gian tổn thất công suất lớn nhất, giờ
S pt , và S đm - công suất của phụ tải và công suất định m kVA
Tổn thất điện năng trong máy biến áp không chỉ phụ thuộc vào chế độ vận hành mà còn liên quan đến dung lượng của máy biến áp.
Nhận xét −u, nh−ợc điểm của ph−ơng pháp
- Khi biết đ−ợc công suất của phụ tải, các tham số của máy biến áp (S đm ,
∆P 0 , ∆P k ) v ng của máy biến áp
- Việc lựa chọn ch−a xét đến khă năng làm việc qu ện
- Ch−a so sánh kinh tế - kỹ thuật của các ph−ơng án
2.3.4.2 Một số tiêu chuẩn lựa chọn số l − ợng và công suất máy biến áp
- Đảm bảo liên tục an toàn cung cấp điện [12, 19]
Trạm biến áp cung cấp điện cho phụ tải loại 1 cần sử dụng hai máy Nếu phụ tải loại 1 nhỏ hơn 50% tổng công suất của khu vực, thì mỗi máy phải có dung lượng tối thiểu bằng.
50 % ét thêm uật t−ơng đ−ơng nhau thì nên Ð nhÊt ho phép trên cơ sở thay đổi phụ tải hàng ngày
Hệ số điền kín của máy biến áp cho phép quá tải 3% so với công suất định mức khi nhiệt độ không quá 35°C Để đảm bảo an toàn, tổng công suất của các máy biến áp trong khu vực phải đạt 100% công suất yêu cầu Trong điều kiện làm việc bình thường, cả hai máy biến áp sẽ hoạt động đồng thời, nhưng trong trường hợp có sự cố xảy ra với một máy, toàn bộ phụ tải sẽ được chuyển sang máy còn lại để duy trì hoạt động ổn định.