Nối tiếp phần 1, phần 2 của tài liệu Hệ thống điện (Tập 1) tiếp tục trình bày các nội dung chính sau: Lựa chọn dây dẫn trong lưới điện; Điều chỉnh điện áp trong hệ thống điện; Bù công suất phản kháng; Độ tin cậy của lưới điện; Tính toán kinh tế lưới điện. Mời các bạn cùng tham khảo.
6 LỰA CHỌN DÂY DAN lưới điện 6.1 TIẾT DIỆN TỐI ƯU VÀ CÁC Đ1ỀU KIỆN KỸ THUẬT Tiết diện tối tru tiết diện cho chi phí vịng đời đường dây nhỏ Chi phí bao gồm chi phí vốn đầu tư xây dựng đường dây chi phí vận hành suốt thời gian sống V Vốn đầu tư cho dây dẫn tổn thất dây có biến thiên ngược theo độ lớn tiết diện dây dẫn Nếu tiết diện dây dẫn lớn vốn đầu tư lớn tổn thất nhỏ ngược lại (hình 6.1), ta thấy tồn tiết diện mà tổng vốn tổn thất min, tiết diện tối ưu fopBên cạnh khái niệm fOp dùng khái niệm jkl, mật độ dịng điện kinh tế dây dẫn, tương ứng với tiết diện tối ưu: Tki — Imax / A Íqp (6.1) Imax dịng điện lớn qua dây dẫn năm Tuy nhiên thực tế hao phép sử dụng tiết diện tối ưu cho đường dây Có hạn chế kỹ thuật phải tuân theo lựa chọn dây dẫn, không lưới điên không hoạt động Các hạn chế kỹ thuật là: 1) Dòng điện lớn cho phép theo điều kiện phát nóng chê' độ làm việc bình thường cố 2) Điều kiện phát nóng ngắn mạch (chỉ cho lưới cáp) 3) Tổn thất điện áp lớn cho phép lưới điện 4) Độ bền học đường dây (chí cho đường dây khơng) 5) Tổn thất điện vầng quang điện (chỉ cho đường dây không) Các hạn chế làm cho khơng phải lúc dùng tiết diện tối ưu cho lưới điên, song người ta cố gắng để tiết diện sử dụng gần với tiết diện tối ưu 220 6.2 MẬT ĐỘ KINH TẾ DÒNG ĐIỆN Trong tài liệu tiếng Việt hành [1,2,3,4,5] trình bày phương pháp xác định mật độ kinh tế dịng điện Liên Xơ cũ, trình bày phương pháp Pháp để bạn đọc tham khảo 6.2.1 Giá tiền tổn thất còng suất tổn thất điện Tổn thất công suất lưới điện gây ba loại chi phí: 1- Chi phí cho nguồn điện để bù vào tổn thất công suất tác dụng cao điểm Chi phí có đơn vị Cp [đ/kW] tính theo cách [22][23]: Chi phí thêm trước hạn cho nguồn điện, - Nếu coi nguồn điện cô' định độ tin cậy giảm làm tăng chi phí cho nguy thiếu điên nguồn điện, gọi chi phí cho độ tin cậy Chi phí cho tổn thất cơng suất phụ thuộc vào chi phí biên cho độ tin cậy, chi phí lại phụ thuộc loại lưới điên thời kì năm 2- Chi phí nhiên liêu tổn thất điện CA [đ/kWh] phụ thuộc vào chi phí biên cho sản xuất điện năng, chi phí phụ thuộc loại lưới điện thời kỳ nãm 3- Chi phí vốn đầu tư trước hạn cho lưới điện, thành phần nhỏ (cỡ %) tổng chi phí cho tổn thất, xét đến lựa chọn lưới điện nên khơng xét đến tính chi phí cho tổn thất Với giả thiết chế độ max đường dây điện trùng với chế độ max hệ thống, ta có chi phí cho tổn thất công suất tổn thất điện c là: c = Cp.APmax + ca.AA = Cp.APmax + cA.APmax T (6.2) Chi phí cho kW tổn thất cơng suất là: Ỵ= C/APmax = Cp + CA T (6.3) Ta biết T phụ thuộc vào Tmax2 nên đưa Y dạng: Ỵ = a.Tmax2 + b (6.4) Y xác định trước thơng qua mơ hình tốn học xét đồng thời ảnh hưởng tổn thất công suất thông qua giảm độ tin cậy tổn thất điện [22][23] Y biến đổi theo thời gian theo hướng đắt lên khác cho lọai lưới điện Ví dụ : Bảng 6.1 cho giá trị Ỵ cho lưới điên Pháp [23] F/kW, bảng lập năm 1988, riêng dịng đầu có hàng cho năm 1995-1996 1997-1998 năm sau đó, để bạn đọc thấy biến đổi theo thời gian giá tổn thất 221 Bảng 6.1 Giá trị Y cho lưới điện Pháp T"max Cho năm Nguồn điện Lưới Tr tải LPP Trung áp LPP Hạ áp 8760 95-96 1010 1110 1260 1400 97-98 sau 1450 1550 1730 1880 6500 97-98 sau 790 1060 1220 1360 6000 97-98 sau 870 960 1110 1250 5500 97-98 sau 790 880 1030 1170 5000 97-98 sau 730 820 970 1100 4500 97-98 sau 630 720 860 990 4000 97-98 sau 470 550 690 820 3500 97-98 sau - 4800 620 740 3000 97-98 sau - 400 540 650 2500 97-98 sau - 290 420 540 2000 97-98 sau - 230 360 470 1500 97-98 sau - 180 305 420 6.2.2 Tổng chi phí vốn cho đường dây diện Tổng chi phí vốn cho đường dây điện gồm phần : a)Chi phí vốn đầu tư xây dựng; b)Chi phí cho tổn thất công suất tổn thất điên suốt thời gian hoạt động đường dây (chi phí chuyển thành vốn-vốn hố) a) Chí phí vốn đẩu tưxây dụng Chi phí vốn đầu tư cho đường dây : V = A + BU + CLf (6.5a) : u - điện áp; f - tiết diện dây; A, B, c - hệ số Nếu điện áp Ư cho thì: V = K + K'.L + K".L.f (6.5b) K thành phần khơng phụ thuộc, K’ phụ thuộc độ dài đường dây K" giá tiền dây dẫn phụ thuộc tiết diện f độ dài đường dây L b) Chi phí vốn hố tổn thất cơng suất tổn thất diện thòi gian hoạt dộng đường dây Ta đặt: Ú - điện áp [kV] 222 p - công suất max không đổi theo thời gian [MW] Imax- dòng điện max [A],Imax2 = p2( 1+tgcp2)/( 3U2) p - điện trở xuất dây dẫn |ílmm:/km] f - tiết diện dây dẫn [mm2] r - xuất tăng trưởng công suất năm [ %] Tmax - thời gian sử dụng công suất lớn [ 103.h| Y = a.Tmax2 + b - giá kw tổn thất công suất cao điểm năm i - hệ số thời hoá, lãi suất trung bình đầu tư vào ngành điện [%], Chi phí vốn hố cho kW tổn thất công suất tổn thất điện thời gian hoạt động n năm đường dây quy nãm đầu y (1 + r)2 ả 1+i (6.6) r = n ị r = ằ—T Y i=i(l + i)n (6.7) r giá đơn vị tổn thất công suất suốt thời gian phục vụ đường dây thời hố, n tuổi thọ (năm), i hệ sô' thời hố, r suất tăng phụ tải năm Ví dụ : Nếu n = 40, i = % r = 10,8 Ỵ Chi phí vốn hố cho tổn thất cơng suất Cf> dịng điện số toàn đường dây: Cp = APmax r = 3PImạXLr = p^ (1+ f fu2 r [đ] Nếu phụ tải phân bố thêm vào mẫu sơ' tổn thất cơng suất lúc giảm lần so với phụ tải tập trung cuối đường dây c) Chi phí vịng đời đuờng dây Cho đường dây truyền tải VT = V + Cp = A + BU + c L f + 3pIỴLr (6.9a) Hay cho đường dây phân phối : VT = K + K’ L+ K” Lf + 3pI™xLr (6.9b) 223 6.2.3 Quy tắc Kelvin mật độ kinh tê dòng điện - Jkt Điều kiện thoả hiệp tối ưu _ ổCp av (6.10) dĩ ~ df Tức ỡCp _ A ỔVT _ ỔV Lấy đạo hàm avT ổf ỡf Ổf , zx _ 4,„ , c theo (6.9) ta điêu kiện tối ưu- qui tac Kelvin- = 3pImaxB (6.11) f rop rop — Quy tắc Kelvin phát biểu sau: dây dẫn có tiết diện tối ưu, phần giá cà phụ thuộc tiết diện dây dẫn chi phí thời hố tổn thất công suất tổn thất diện thời gian sống đường dây Từ (6.11) ta rút tiết diện kinh tế dây dẫn : fơp - Imax r (6.12) K" 3pr (6.13) ta có mật độ kinh tế: Imax Jkt f *op ta thấy JkI phụ thuộc K", p, r r phụ thuộc Tmax2 nên biểu thức thể qua Tmax công suất p Ư, p, tgcp = hs: fop = P^AT^ + B [mm2] (6.14) JkI = h [A/mnr] ATmax + B Trong bảng 6.2 ví dụ fop Jkt EDF cho lưới trung hạ áp [22] 224 (6.15) Bảng 6.2 fOp Jkt cho lưới điện Pháp cho lưới trung hạ áp Lưới TA thành phô' cáp AL fOp - mm2 Pự74T^ +889 Lưới TA nông thôn - Lưới HA thành phố không - cáp AL AMELEC Lưới nông thôn cáp vặn xoắn AL pựo,54T2ax + l,48 pựo,36T7ax + l pJ165TÌx +413 P=[MW] P=[MW] P=[kWJ 32,08 P=[kW] 1,69 V74Tmax +889 32,08 7165T;ax +413 1,69 jkt-A/mm2 ựÕ,54T^ax +1,48 ựo,36T^x+l p 29 33 29 29 Tniax = [1000 h], p = [Q / mnr.km] ; tg35kV 1 -20 kV < kV >35 kV 1 -20 kV