đề cương lý thuyết môn cung cấp điện

Các tham số của mô hình phụ thuộc của phụ tải xác định trên cơ sở phân tích số liệu thống kê của một số thiết bị dùng điện được biểu thị trong bảng 2.1.. b Mô hình dạng đa thức Polynomia

1.Quá trình hình thành dự án cung cấp điện

Dự án cung cấp điện có thể là xây dựng hệ thống cung cấp điện mới, cũng có thể là cải tạo phát triển hệ thống đã

có Cũng giống như bất cứ một dự án nào khác, dự án cung cấp điện được bắt đầu từ nhu cầu thực tế Khi đã được

sự đồng ý của các cấp có thẩm quyền, sẽ tiến hành chuẩn bị các tư liệu cần thiết để thực hiện các giai đoạn tiếp theo Quá trình hình thành dự án cung cấp điện bao gồm nhiều giai đoạn: Nghiên cứu tiền khả thi, thiết kế sơ bộ, thiết kế chi tiết, thực thi dự án Nếu dự án được thực hiện theo yêu cầu về chính trị, xã hội thì bỏ qua giai đoạn nghiên cứu tiền khả thi.

2.1.Một số yêu cầu cơ bản đối với thiết kế cung cấp điện

- Thiết kế cần tính đến khả năng áp dụng các phương tiện, thiết bị hiện đại và các phương pháp xây dựng, vận hành hiệu quả nhất Các phương án áp dụng cần phải có sự so sánh kinh tế - kỹ thuật.

- Trong các đồ án thiết kế cung cấp điện chỉ xét đến các thiết bị được sản xuất tại các nhà máy theo các tiêu chuẩn.

- Để xét đến độ tin cậy cung cấp điện, phụ tải điện được phân thành 3 loại: I, II và III

- Thiết kế cung cấp điện phải tính cho phụ tải dự báo trong chu kỳ tính toán Các phần tử sơ đồ được chọn ứng với sự phát triển của phụ tải mà không cần đến sự cải tạo mạng điện Các đường dây được chọn ứng với phụ tải

dự báo toàn phần còn trạm biến áp có thể được chọn với sự nâng cấp theo giai đoạn công suất máy biến áp.

- Việc tính toán phụ tải phải xét đến các hệ số đồng thời và hệ số tham gia vào cực đại.

- Các tham số của tất cả các thiết bị điện phải phù hợp với các tham số của mạng điện cung cấp cho chúng ở mọi chế độ.

- Các thiết bị điện và vật liệu phải có khả năng chịu sự tác động của môi trường Các thiết bị phải được chọn phù hợp với các tiêu chuẩn quy định Khi lựa chọn các phương án cần ưu tiên cho các phương án có áp dụng các thiết

bị và công nghệ tiên tiến và các thiết bị hợp bộ.

- Việc lựa chọn các phần tử mạng điện cần xét đến sự thuận tiện trong vận hành, sửa chữa và thay thế thiết bị Việc lựa chọn các phần tử cơ bản của sơ đồ để đánh giá chi phí của các phương án thiết lập sơ đồ cung cấp điện Xác định một cách sơ bộ các tham số của các phần tử, mà sẽ được hiệu chỉnh trong quá trình thiết kế chi tiết Khi so sánh các phương án chỉ cần xét đến các phần tử chính là đường dây và trạm biến áp

2.2.Phương pháp trình bày báo cáo khoa học và thuyết minh thiết kế

Cấu trúc của báo cáo

Báo cáo khoa học và thuyết minh thiết kế (sau đây gọi tắt là báo cáo) là văn bản trình bày các kết quả nghiên cứu và tính toán thiết kế Nội dung của bản báo cáo khoa học nói chung và bản thuyết minh thiết kế nói riêng thường bao gồm ba phần chính là: Mở đầu, nội dung và kết luận.

Phần mở đầu cần được trình bày ngắn gọn, nhưng phải đầy đủ những thông tin cần thiết nhằm khái quát hóa tính thời sự, cấp thiết của dự án thiết kế, lý do thực hiện đề án, cơ sở luận chứng, mục đích, yêu cầu và phạm

vi của đề án Những thông tin về hiệu quả của đề án cũng như sản phẩm đạt được cũng rất cần được thể hiện trong phần mở đầu Như vậy có thể nhận thấy phần mở đầu, thực chất lại được viết sau khi đã hoàn thành dự án.

Phần nội dung, cũng là phần chính của báo cáo, bao gồm các mục: cơ sở lý thuyết chung (luận cứ lý thuyết), các vấn đề cần giải quyết (có thể trình bày theo từng chương), các kết quả nghiên cứu và tính toán Cuối mỗi chương, mục lớn cần có nhận xét của tác giả Trong quá trình thực hiện đề án nhiều khi ta phải đứng trước sự lựa chọn, ví dụ lựa chọn phương pháp tính toán, lựa chọn phương án thực hiện v.v vì vậy cần phải có những phân tích hợp lý để khẳng định cách lựa chọn là đúng đắn.

Phần kết luận và kiến nghị bao gồm các nội dung: các kết quả tổng thể, các kiến nghị rút ra từ các kết quả

chỉ trình bày những kết quả nổi bật nhất, khác biệt so với những gì đã biết từ trước đến nay, tránh bàn luận, phân tích dài dòng, chỉ kết luận những nội dung được thực hiện trong đề án một cách ngắn gọn nhất Phần kết luận phải được trình bày sao cho người đọc thấy được hiệu quả và sự thành công của dự án

Phần kiến nghị thường nêu lên những gì mà đề án chưa thể hoàn thiện được như mong muốn, những gợi ý tiếp tục phát triển dự án và đề xuất áp dụng những kết quả đạt được trong thực tế

Một phần không thể thiếu đối với báo cáo là danh mục tài liệu tham khảo Vấn đề là ở chỗ các nghiên cứu, tính toán được thực hiện trong dự án là dựa trên cơ sở kế thừa các kiến thức của những người đi trước Các phương pháp, số liệu mà tác giả áp dụng phải được chỉ rõ nguồn tài liệu bằng cách ghi số thứ tự của tài liệu tham khảo trong ngoặc vuông, ví dụ hệ số đồng thời kđt=0,8 [1], có nghĩa là hệ số này được lấy từ tài liệu thứ nhất trong danh mục tài liệu tham khảo.

Phần mục lục có thể đặt ở đầu hoặc cuối của báo cáo Trong phần mục lục không cần biểu thị quá chi tiết

Cách sử dụng câu ở thể bị động cho phép biểu thị dễ dàng vấn đề cần trình bày Ví dụ thay vì nói “Chúng tôi thực hiện thí nghiệm trong điều kiện trong môi trường ẩm ướt”, nên nói là “Thí nghiệm được thực hiện hiện trong môi trường ẩm ướt” Đối với những câu danh xưng thường trong báo cáo được sử dụng đại từ ngôi thứ nhất số nhiều để chỉ tác giả, như: ta, chúng ta, chúng tôi Trong nhiều trường hợp cũng có thể dùng đại từ ngôi thứ ba

“người ta” Cách dùng từ như vậy thể hiện sự khiêm tốn của tác giả và cho phép khách quan hóa vấn đề.

Để đảm bảo tính logic và liên tục của báo cáo, các từ liên kết được áp dụng như: tóm lại, như đã trình bày, nói cách khác, như đã biết, theo như, vấn đề tiếp theo là, bây giờ ta xét v.v

Các công thức cần có số hiệu và được trình bày ở giữa trang giấy (cách đều hai lề) Các số hiệu cho phép gọi lại công thức khi cần mà không cần nhắc lại Các ký hiệu trong biểu thức cần phải được giải thích đầy đủ ở lần gặp đầu tiên Khi thực hiện một phép tính, trước hết cần viết biểu thức, sau đó điền các giá trị của các đại lượng vào các vị trí tương ứng và trình bày kết quả tìm được Nếu có nhiều phép tính giống nhau thì không cần phải lặp lại, mà chỉ cần ghi tính toán tương tự và kết quả thể hiện dưới dạng bảng biểu

Đầu đề các chương mục và tiểu mục của văn bản cần phải được thống nhất kiểu chữ phong chữ và quy cách trong suốt báo cáo Các mục cấp một được để ở đầu trang, không nên để các đề mục ở cuối trang Thứ tự các mục và tiểu mục thường được trình bày bằng chữa Ả rập theo kiểu sơ đồ phả hệ: mục cha, con, cháu v.v ví dụ: 3; 3.1; 3.1.1 Tuy nhiên số thế hệ không nên quá nhiều (  4).).

* Viết tắt và thuật ngữ có gốc nước ngoài: Các thuật ngữ viết tắt là những từ hay cụm từ được lặp lại

nhiều lần, thuật ngữ cần viết tắt được viết đầy đủ khi xuất hiện lần đầu tiên và ngay sau đó đặt kí hiệu tắt trong ngoặc đơn, tuy nhiên không nên lạm dụng viết tắt Không được viết tắt ở các đầu mục.

Đối với thuật ngữ hay cụm từ có nguồn gốc nước ngoài thì phiên âm theo quy định Trong những trường hợp còn tranh luận về phiên âm thì có thể để nguyên văn đối với các ngôn ngữ có nguồn gốc latinh, ngoại trừ các ngôn ngữ bằng chữ tượng hình

2

* Trích dẫn trong báo cáo: Các thông tin kèm theo phần trích dẫn phải bảo đảm các yếu tố để người đọc

có thể tìm được tài liệu gốc khi cần Các trích dẫn phải kèm theo dấu [ ], ví dụ Glazunop M.V [23] cho rằng Số

23 ở ví dụ trên là thứ tự tài liệu trong danh mục tài liệu tham khảo có sử dụng Trường hợp cả số tài liệu và số

trang của tài liệu thì ghi kết hợp như sau: [23, tr 114).116] nghĩa là trang tham khảo là 114] nghĩa là trang tham khảo là 114).116] nghĩa là trang tham khảo là 114 ở tài liệu 23 Khi dùng nhiều tài liệu cho một nội dung trích dẫn thì ghi các tài liệu cách nhau một dấu phẩy, ví dụ: “ nội dung trích ”[4).], [15], [27].

2) Bảng biểu và hình vẽ

Bảng biểu là cách thể hiện các kết quả ngắn gọn và hiệu quả Bảng biểu cần phải quy hoạch sao cho đơn giản và rõ ràng nhất Số hiệu và tên của bảng biểu được trình bày ở phía trên, các chú thích được trình bày ở phía dưới.Vị trí của bảng biểu được thể hiện ở giữa trang giấy.

Lượng thông tin do các biểu đồ, hình vẽ đem lại nhiều hơn so với cách mô tả bằng bảng biểu và càng nhiều hơn so với văn bản biểu đồ và hình vẽ cho phép thể hiện mối liên hệ trực quan giữa các yếu tố của một hệ thống hoặc một quá trình Thông thường hình vẽ được trình bày ở giữa trang, tuy nhiên trong một số trường hợp hình vẽ cũng có thể được trình bày ở sát lề trái hoặc lề phải Hình vẽ phải có số hiệu, tên và chú thích Khác với bảng biểu, tên của hình vẽ được trình bày ở phía dưới Các bản vẽ kỹ thuật phải được trình bày theo đúng các quy định như nét vẽ, kiểu chữ, cách trình bày, khung tên v.v.

3) Tài liệu tham khảo

Tài liệu tham khảo là phần không thể thiếu đối với một công trình nghiên cứu, thiết kế Chỉ nên đưa vào danh mục tài liệu tham khảo khi có sử dụng các thông tin trong báo cáo Các thông tin cơ bản của một tài liệu tham khảo là: Tên tác giả; Tên tài liệu; Cơ quan công bố: NXB, Tạp chí ; Địa danh NXB; Năm công bố tài liệu Gần đây theo quy định mới về cách trình bày báo cáo tốt nghiệp, thông tin về năm công bố tài liệu để ngay sau tên tác giả.

Tài liệu tham khảo nên được trình bày theo khối ngôn ngữ (tiếng Anh, Pháp, Nga, Việt v.v.) và theo vần ABC ở từng khối tiếng Không phiên âm tài liệu nước ngoài, kể cả tài liệu có gốc từ Latinh Chữ cái dùng để xếp thứ tự căn cứ vào tên nếu là người Việt Nam và họ nếu là người nước ngoài.

3.Đặc tính tĩnh của phụ tải điện

Đặc tính tĩnh (Static Load Characteristics) của phụ tải biểu thị mối quan hệ phụ thuộc giữa công suất tiêu thụ và các tham số điện, tần số Đặc tính này có thể biểu thị dưới các mô hình cơ bản là:

a) Mô hình hàm mũ (Exponential Models)

Đặc tính tĩnh của phụ tải dạng hàm mũ được biểu thị bởi các biểu thức:

f U f

f U

U P

0 0 0

f

f U

U Q

0 0 0

Trong đó:

P, Q – công suất tác dụng và phản kháng tiêu thụ bởi thiết bị điện;

U, f – giá trị điện áp và tần số

Pn, Qn, Un, fn –các tham số tiêu chuẩn (coi là tham số định mức) của thiết bị điện;

U, U, f, f – các hệ số hồi quy, xác định từ các số liệu thống kê.

Biểu thị dưới dạng đơn vị tương đối:

f U n n

f U

U P

P

)()(

n

f U

U P

Q P

Q

)()(

n

k P

Các biểu thức (2.3)  (2.8) hoàn toàn phù hợp trong phạm vi biến đổi của điện áp  10% và của tần số  2,5%.

Các tham số của mô hình phụ thuộc của phụ tải xác định trên cơ sở phân tích số liệu thống kê của một số thiết bị dùng điện được biểu thị trong bảng 2.1 Trong đó sáu hệ số đầu ứng với các phụ tải động lực, còn năm hệ

số sau - ứng với phụ tải không động lực Hệ số Nn biểu thị tỷ phần phụ tải động lực của tải Ví dụ, cả máy lạnh có

tỷ phần phụ tải động lực là 80% và phụ tải không động lực là 20% Trên cơ sở các mô hình trên có thể xây dựng các đường đặc tính tiêu thụ điện của các thiết bị Đường đặc tính tĩnh của động cơ máy bơm được thể hiện trên hình 2.1.

Bảng 2.1 Các tham số của mô hình phụ tải của một số thiết bị điện

-TV màu 0,77 2 0 5,2 -4).,6] nghĩa là trang tham khảo là 114 0 - - - -

-Máy bơm, quạt 0,87 0,08 2,9 1,6] nghĩa là trang tham khảo là 114 1,8 1 - - - -

b) Mô hình dạng đa thức (Polynomial Models)

Mô hình biểu thị sự phụ tải của phụ tải vào điện áp và tần số dạng đa thức được thể hiện như sau:

)1

)(

* 2

* 1 0

Dp – hệ số suy giảm công suất tác dụng do ảnh hưởng của tần số;

Dq – hệ số suy giảm công suất phản kháng do ảnh hưởng của tần số;

f – độ lệch tần số so với giá trị quy định.

P P P

0

2 exp 1 exp

*

P

Q Q Q

Trong đó:

2

* 3

* 1

a

) 1

* 4).

1

) 1

* 5 2

Hình 2.1 Đặc tính tĩnh của phụ tải động cơ máy bơm

a – Phụ tải tác dụng ; b – Phụ tải phản kháng

Phụ tải không chỉ thay đổi theo thời gian trong ngày, mà còn thay đổi theo mùa, đối với vùng khí hậu nhiệt đới như ở nước ta, có thể phân biệt đồ thị phụ tải của hai mùa rõ rệt là mùa hè và mùa đông.

Khác với các nước ở vùng ôn đới, nơi phụ

tải ở mùa đông thường lớn hơn phụ tải mùa

hè, ở Việt Nam do đặc thù của thời tiết nắng

nóng mùa hè, nên phụ tải ở mùa này cao hơn

nhiều so với phụ tải ở mùa đông Theo số liệu

thống kê ta có thể coi đồ thị phụ tải ngày đặc

trưng của mùa hè là đồ thị đo vào tháng 7 và

– cho mùa đông là tháng 12 Căn cứ vào đặc

điểm biến đổi của phụ tải gần theo chu kỳ

hình sin, ta có thể biểu thị sự phụ thuộc giữa

phụ tải của tháng bất kỳ thứ t trong năm theo

biểu thức:

2

cos 2

2

12 7 12

Pi7 và Pi12 – phụ tải giờ thứ i tương ứng ở tháng 7 (mùa hè) và tháng 12 (mùa đông).

Giá trị phụ tải giờ thứ i ở tháng thứ t trong năm có xét đến sự gia tăng công suất (động học phát triển của phụ tải) được biểu thị:

]12)1(1[

.

t a

P

P it pt  it  p  (2.16] nghĩa là trang tham khảo là 114)

ap – hệ số gia tăng phụ tải trung bình hàng năm.

Như vậy, đối với mỗi điểm tải ta có thể xác định được đồ thị phụ tải của 12 tháng trên cơ sở giá trị phụ tải

đo được trong 24) giờ Phương pháp trên cũng hoàn toàn có nghĩa đối với phụ tải phản kháng Khi đã có đồ thị phụ tải ta có thể dễ dàng xác định được các tham số cần thiết cho quá trình tính toán và phân tích mạng điện:

Giá trị phụ tải trung bình trong năm được xác định theo biểu thức:







24).

1

12 72 24).

1

i

i i tb

P P

Giá trị bình phương phụ tải trung bình:

) 3

2 3

( 192

7

2 7 2

i i

Thời gian sử dụng công suất cực đại:

TM = 876] nghĩa là trang tham khảo là 1140.Ptb.10-2; (2.19) Thời gian tổn thất cực đại:

4).

2.10.876] nghĩa là trang tham khảo là 1140 

Dịch vụ công cộng 4).9,88 4).36] nghĩa là trang tham khảo là 1149 2180

6] nghĩa là trang tham khảo là 114

Hình 2.2 Biểu đồ phụ tải ngày đặc trưng:

1 – Phụ tải sản xuất;2 – phụ tải sinh hoạt.

0 4) 8 12 16] nghĩa là trang tham khảo là 114 20 24).

t

P

1

2

Chiếu sáng căn hộ 31,35 274).6] nghĩa là trang tham khảo là 114 86] nghĩa là trang tham khảo là 1141

Chiếu sáng công sở 28,79 2522 726] nghĩa là trang tham khảo là 114

Thiết bị gia dụng 6] nghĩa là trang tham khảo là 1142,32 54).59 34).02

Động lực nhỏ 56] nghĩa là trang tham khảo là 114,05 4).910 2752

Công nghiệp luyện kim 83,13 7282 6] nghĩa là trang tham khảo là 114054).

Công nghiệp hóa chất 84).,4).6] nghĩa là trang tham khảo là 114 7398 6] nghĩa là trang tham khảo là 11424).9

Chế tạo máy cái 76] nghĩa là trang tham khảo là 114,95 6] nghĩa là trang tham khảo là 11474).1 5187

Chế tạo máy 6] nghĩa là trang tham khảo là 1148,6] nghĩa là trang tham khảo là 1149 6] nghĩa là trang tham khảo là 114017 4).133

Công nghiệp nhẹ 75,91 6] nghĩa là trang tham khảo là 1146] nghĩa là trang tham khảo là 1144).9 504).8

Công nghiệp thực phẩm 82,18 7199 5916] nghĩa là trang tham khảo là 114

Sản xuất giấy 85,6] nghĩa là trang tham khảo là 1149 7506] nghĩa là trang tham khảo là 114 6] nghĩa là trang tham khảo là 1144).32

Cơ khí xây dựng 6] nghĩa là trang tham khảo là 1145,93 5775 3808

Điện năng tiêu thụ được xác định theo biểu thức:

Cơ cấu và giá trị của phụ tải sinh hoạt phụ thuộc vào mức sống trung bình và phương pháp sử dụng năng lượng trong sinh hoạt Các kết quả nghiên cứu và thống kê về phụ tải sinh hoạt khu vực thành phố được biểu thị trong bảng 2.3.

Bảng 2.3 Giá trị điện năng tiêu thụ trung bình trong sinh hoạt tính trên đầu người dân

Chiếu sáng 6] nghĩa là trang tham khảo là 1146] nghĩa là trang tham khảo là 114,37 Chiếu sáng tòa nhà 54).,87

Nấu ăn 6] nghĩa là trang tham khảo là 1146] nghĩa là trang tham khảo là 114,37 Phụ tải động lực nhỏ 99,12

Làm mát 21,24) Cấp nước 102,6] nghĩa là trang tham khảo là 1145

5.1.1 Xác định phụ tải theo phương pháp hệ số đồng thời

Với đặc tính ngẫu nhiên, các hộ dùng điện không phải lúc nào cũng được đóng trong mạng, mà ở từng thời điểm nhất định một số này được đóng, số khác lại được cắt ra Tính chất này của phụ tải được biểu thị bởi hệ

số đồng thời kđt Phụ tải tính toán được xác định theo biểu thức:

tt k P P

1

(2.22) Trong đó:

kđt – hệ số đồng thời, phụ thuộc vào số lượng thiết bị tiêu thụ điện trong mạng

Giả sử trong nhóm n thiết bị ở thời điểm xét có m thụ điện được đóng vào lưới thì hệ số đồng thời có thể

m

i n đt

i

i

P

P k

trong đó: p là xác suất đóng trung bình trong thời gian khảo sát;

q =1- p là xác suất không đóng của thiết bị

Khi số lượng n khá lớn có thể coi sự phân bố của phụ tải tuân theo quy luật phân bố chuẩn, lúc đó xác suất đóng

m thiết bị vào lưới được xác định theo biểu thức:

t - Bội số tản hay độ lệch qui định (còn gọi là hệ số thống kê), phản ánh xác suất phụ tải nhận giá trị trong lân cận kỳvọng toán  t Trong tính toán phụ tải giá trị t thường được lấy trong khoảng 1,52,5 Như vậy:

m = np + t npq; Chia hai vế của phương trình này cho n ta được

n

q p p

k đt  t . ; (2.26] nghĩa là trang tham khảo là 114)

Đây là biểu thức cho phép xác định hệ số đồng thời theo các đặc tính xác suất thống kê Để đơn giản cho việc thiết kế, người ta tính sẳn giá trị của hệ số đồng thời phụ thuộc vào số lượng thụ điện, ứng với một xác suất đóng nhất định nào đó cho trong các sổ tay thiết kế Cần lưu ý là hệ số đồng thời được xác định ứng với từng thời điểm cụ thể, thường là giờ cao điểm ban đêm và cao điểm ban ngày.

5.1.2 Xác định phụ tải theo phương pháp hệ số nhu cầu

Phụ tải tính toán được xác định theo biểu thức:

tt k P P

1

(2.27)

8

Hệ số nhu cầu được biểu thị bởi tỷ số giữa công suất tính toán và công suất định mức của nhóm thiết bị dùng điện.

n

M n

tt nc

P

P P

 - Độ lệch tiêu chuẩn hay độ lệch trung bình bình phương của tập tổng quát;

Giá trị công suất trung bình được xác định theo biểu thức:

tb k P i P

n

1 i

sdi n sd

i

i

P

kP

ksdi – hệ số sử dụng của thiết bị thứ i

Đối với nhóm thụ điện đồng nhất thì

x n D x

2 1

1)(

1)

1()

k

i ni sd M

Thay  k v P tb (trong đó k là hệ số biến động của phụ tải) và chia 2 vế (2.32) cho tổng công suất định mức Pni

và sau một vài biến đổi ta được:

n

k k

hd

sd sd

nc

n

k k

ni hd

ksd 0,2 0,3 0,4) 0,5 0,6] nghĩa là trang tham khảo là 114 0,7 0,8 > 0,8

kb 3 3,5 4) 5 6] nghĩa là trang tham khảo là 114,5 8 10 K0 g.hạn

Trong trường hợp ksd < 0,2 thì cần tiến hành xác định nhd theo một phương pháp riêng như sau:

- Phân riêng các thiết bị có công suất lớn hơn một phần hai công suất của thiết bị lớn nhất trong nhóm,

2max

P

- Xác định số lượng thiết bị n1 của nhóm này.

- Xác định tổng công suất định mức của nhóm n1 thiết bị

- Tìm các giá trị tương đối

n

i ni

P

P P

1

1

1

* ; (2.36] nghĩa là trang tham khảo là 114)

- Xác định giá trị tương đối n*

95,0

n

P n

5.1.3 Xác định phụ tải theo phương pháp hệ số tham gia vào cực đại

Phụ tải tính toán được xác định theo biểu thức:

n

i tMi M

tt

Trong đó:

Рtt M – giá trị phụ tải tính toán lớn nhất trong các nhóm thiết bị được cung cấp từ tủ phân phối;

Рtt.i, – giá trị phụ tải tính toán của nhóm thứ i (trừ nhóm lớn nhất);

n – số nhóm tải.

ktMi – hệ số tham gia vào cực đại của nhóm thiết bị thứ i.

Hệ số tham gia vào cực đại là tỷ số giữa công suất tiêu thụ của thiết bị hoặc nhóm thiết bị ở giờ cao điểm và côngsuất cực đại của chúng (hình 2.3)

Pmt -Công suất tiêu thụ ở giờ cao điểm của hệ thống;

PM - Công suât cực đại của nhóm thiết bị

10

P PM

PMt

0 tc 24)

h

1 2

5.2 Phương pháp mô phỏng

Sự phức tạp và tính phi tuyến của các

bài toán cung cấp điện dẫn đến việc áp dụng

phương pháp mô phỏng các quá trình ngẫu nhiên Phương pháp này được xây dựng trên cơ sở kết hợp lý thuyết xác suấtthống kê và phương pháp luận của việc tính toán phụ tải Cơ sở của phương pháp là dựa trên quy luật phân bố nhiệt độ đốtnóng dây dẫn gây ra bởi dòng điện phụ tải Do sự phức tạp của quá trình phân bố nhiệt, nên để đơn giản hóa cho việc xâydựng mô hình, cần đưa ra một số giả thiết sau:

- Nhiệt độ tại điểm bất kỳ của tiết diện mặt cắt dây dẫn coi như không đổi dọc theo chiều dài đường dây;

- Dây dẫn được coi là đồng nhất với nhiệt trở trong bằng không

Với những giả thiết như vậy phương trình cân bằng nhiệt đối với dây cáp ba pha đặt trần trong nhà được biểu thị theobiểu thức:

3I2 R0(1+.)d = C.d + A .dt, (2.4).1) Trong đó:

R0 – điện trở của dây dẫn ở nhiệt độ 20°С , С , ;

3 ) 3

1

A

R I

A

R dt

d A

0 và A  const = A0 Khi đó biểu thức (2.4).2) có dạng:

)(

0

0 I t A

R dt

d

)(

2 t I k dt

Hình 2.3 Đồ thị phụ tải của hệ

thống (1) và của nhóm thiết bị dùng

t I t Z dt

t dZ

Hay áp dụng cho biểu đồ phụ tải nhóm P(t),

) ( ) ( )

t P t Z dt

t dZ

Đại lượng ZT(t) được gọi là liều lượng hâm nóng tính theo dòng ZPT(t), (hoặc tính theo công suất ZPT(t)), tỷ

lệ với nhiệt độ đốt nóng dây dẫn và có thứ nguyên là bình phương phụ tải Các dữ kiện ban đầu để xác định phụ tải tính toán là các quá trình thay đổi của phụ tải điện Để xây dựng mô hình phụ tải người ta áp dụng lý

thuyết hàm ngẫu nhiên và thông lượng xung (impulsive flux) Tính chu kỳ của sự biến đổi của phụ tải được hình

thành khi các thiết bị tiêu thụ làm việc với quá trình công nghệ nhất định Việc nghiên cứu biểu đồ phụ tải này có

ý nghĩa lý thuyết rất lớn.

Mô hình biểu đồ phụ tải độc lập ngẫu nhiên cần phải được cho trước các đại lượng: Công suất tác dụng, hệ

số sử dụng ksd=Ptb/Pn và hệ số mang tải kmt=P/Pn, hệ số công suất phản kháng tg, dạng và tham số của hàm hồi quy (HQ), thời gian trung bình của chu kỳ xét.

Trong đó: Ptb – công suất tiêu thụ trung bình trung chu kỳ xét; P – công suất tiêu thụ trung bình trong thời gian đóng điện, Pn – công suất định mức của thiết bị.

Hệ số làm việc (hệ số đóng) klv= tlv/tck hay klv=ksd/kmt và hệ số không làm việc (hệ số cắt) kklv=1-klv chính là xác suất thiết bị ở trạng thái đóng và trạng thái cắt Đặc tính tác động xung của phụ tải được thể hiện với hai cấp: xung của công suất P=ksd.Pn tác động trong thời gian tlv = ksd.tck/kmt và đại lượng không tải P0 = 0 tác động trong thời gian t0= tck - tlv Hệ số hình dạng đồ thị, là tỷ số giữa công suất hiệu dụng và công suất trung bình kf=Pe/Ptb, biểu thị sự không đồng đều của đồ thị phụ tải.

Trong thực tế các thiết bị điện làm việc với một vài chu kỳ, nhưng không hoàn toàn cứng nhắc.Vì vậy hàm hồi quy của phụ tải độc lập có thể biểu thị dưới dạng:

k(t) = Dp e-α|t| cos ωοτ, (2.4).9) Trong đó:

D p –phương sai của đồ thị phụ tải độc lập;

D p = Р2 k sd (k mt – k sd ), (2.50)

ck sd mt sd

mt

t k k k

k

)(

Biểu đồ nhóm của phụ tải

Đối với một nhóm gồm n thiết bị dùng điện với biểu đồ phụ tải chu kỳ, thì tính chu kỳ của đồ thị sẽ bị trung hòa Bởi vậy hàm hồi quy của đồ thị phụ tải nhóm được biểu thị dưới dạng:

Trong đó:

D Р – phương sai của đồ thị nhóm

Mô hình biểu đồ nhóm dạng hồi quy mũ cho phép có một dự trữ nhất định trong bài toán xác định phụ tải Xét quy luật phân bố tung độ của biểu đồ nhóm, biểu thị phụ tải độc lập dưới dạng quá trình xung, áp dụng lý thuyết thực nghiệm lặp lại để tính phụ tải nhóm Số lượng thiết bị dùng điện làm việc đồng thời và phụ tải nhóm với các đại lượng giống nhau của các xung của tất cả các thiết bị coi là tuân theo quy luật phân bố nhị thức Thường thì các giá trị xung của các thiết bị độc lập khác nhau, trong trường hợp đó quy luật phân bố phụ tải được gọi là “liên hợp” Các kết quả nghiên cứu đã chứng minh là quy luật phân bố chuẩn của phụ tải có thể coi phù hợp đối với đường trục có trên 6] nghĩa là trang tham khảo là 114 hộ dùng điện

Thuật toán của phương pháp mô phỏng xác định phụ tải gồm các bước sau:

- Mô phỏng quần thể biểu đồ nhóm của dòng điện phụ tải I(t) hoặc công suất tác dụng P(t);

- Tính toán liều lượng hâm nóng ZT(t) hoặc (ZPT(t)) theo tích phân Dumel:





I t h I t Z





Trong đó:

h(t) = 1 – e-t/T– hàm quá độ của khâu quán tính.

- Xác định hàm thống kê phân bố liều lượng hâm nóng theo tiết diện quần thể ZT(t) (ZPT(t)), được lấy ứng với chế độ xác lập (sau khi tắt của quá trình quá độ đốt nóng dây dẫn tại thời điểm tck);

- Xác định giá trị cực đại tính toán của liều lượng hâm nóng ZT(t) hoặc (ZPT(t)) với giá trị xác suất giới hạn

Ex cho trước tương ứng với nguyên lý tin cậy thực tế theo hàm thống kê phân bố liều lượng hâm nóng ZT(t), hoặc

ZPT(t) (giá trị mà có thể tăng quá với xác suất 0,05)

F(ZT.tt) = 1 - Ex hoặc F(ZPT.tt) = 1 - Ex ; (2.55)

- Xác định phụ tải tính toán theo dòng điện I tt  Z T.tt hoặc theo công suất P tt  Z PT.tt

Biểu thức xác định phụ tải tính toán có dạng:

tt TP

P  . (2.56] nghĩa là trang tham khảo là 114)

) (

ZT.tt – liều lượng hâm nóng tính toán ;

ZТ.tb – giá trị trung bình của liều lượng hâm nóng;

zт – hệ số thống kê, phụ thuộc vào độ chính xác của phép tính

D(ZT) – phương sai của đại lượng ZTP

Giá trị trung bình của liều lượng hâm nóng ZT.tb không phụ thuộc vào hằng số thời gian đốt nóng và bằng bìnhphương giá trị hiệu dụng của biểu đồ nhóm, có thể là phụ tải tính toán bằng giá trị hiệu dụng Theo quy luật phân phốichuẩn, phương sai của liều lượng hâm nóng D(ZT) được xác định theo biểu thức:

T

P D P T

P D Z

T

.1

)(.4)

.21

)(2)(

2 2

Thủ tục xác định phụ tải tính toán theo phương pháp liều lượng hâm nóng gồm các bước:

- Xác định giá trị trung bình của biểu đồ nhóm và liều lượng hâm nóng;

- Xác định hệ số hình dạng kf của biểu đồ nhóm;

- Xác định tham số hồi quy tương đương của biểu đồ nhóm;

- Xác định phương sai liều lượng hâm nóng theo biểu thức (2.56] nghĩa là trang tham khảo là 114);

- Xác định hệ số thống kê theo biểu thức:

zт=-0,3+1,9.kf; (2.58)

- Xác định phụ tải tính toán theo biểu thức (2.56] nghĩa là trang tham khảo là 114), coi zт=zтк

Để có thể nhận được biểu đồ nhóm của phụ tải cần mô phỏng nhiều biểu đồ phụ tải tác dụng và phản kháng độc lập Biểu đồ nhóm của phụ tải tác dụng và phản kháng nhận được bằng cách cộng các biểu đồ độc lập tương ứng Theo biểu đồ nhóm của phụ tải tác dụng và phản kháng xác định biểu đồ nhóm của công suất toàn phần

Phương pháp mô phỏng có độ chính xác cao, nhưng có nhược điểm cơ bản của phương pháp này là khối lượng tính toán lớn, thời gian thực hiện tính toán lâu Nhìn chung phương pháp này chỉ áp dụng trong quá trình nghiên cứu

5.3 Phương pháp thực nghiệm

Các biểu thức thực nghiệm được xây dựng trên cơ sở kết quả khảo sát ở một số mạng điện cụ thể Để xác định phụtải theo các phương pháp thực nghiệm đòi hỏi phải có các thông tin về đặc tính của các thiết bị tiêu thụ điện hoặc suất chiphí điện năng của một đơn vị sản phẩm Các phương pháp cơ bản này bao gồm:

5.3.1 Phương pháp hệ số nhu cầu và hệ số đồng thời

Như đã biết, trong phương pháp hệ số nhu cầu phụ tải của mạng điện động lực được xác định theo biểu thức:

Р tt =k ncР ni =constР ni (2.59)Phụ tải của mạng điện sinh hoạt được xác định tương tự theo hệ số đồng thời:

Р tt =k đtР ni =constР ni (2.6] nghĩa là trang tham khảo là 1140)Trong đó:

Р ni – tổng công suất đặt của nhóm thiết bị điện;

Pni – công suất định mức của thiết bị thứ i;

Khác với phương pháp phân tích, ở đây các hệ số nhu cầu k nc và hệ số đồng thời k đt được coi là hằng số Giá trị củacác hệ số này được xác định trên cơ sở số liệu thống kê của các tập mẫu và cho trong các phụ lục thiết kế mạng điện (xembảng 1pl 4).pl phần phụ lục) Cách xác định phụ tải tính toán như vậy cho phép đơn giản hóa bài toán, tuy nhiên cũngthường dẫn đến sai số lớn Nhìn chung các phương pháp thực nghiệm được áp dụng trong quá trình tính toán thiết kế sơ bộ

5.3.2 Phương pháp đa thức

Các kết quả khảo sát cho thấy giá trị phụ tải cực đại cục bộ của thiết bị điện công suất lớn ở cùng một chế độ làmviệc lớn hơn so với thiết bị có công suất nhỏ, vì không chỉ phụ tải trung bình của nó lớn hơn, mà còn do giá trị lớn của hệ sốcực đại cục bộ Trên cơ sở đó các chuyên gia đã áp dụng đa thức thực nghiệm cho việc tính toán phụ tải dạng:

Р tt =с 1 Р n1 +сс 2 Р n2 +с +сс т Р n.т, (2.6] nghĩa là trang tham khảo là 1141)Trong đó:

14)

Р n1 –công suất của n1 thiết bị lớn nhất;

P n2 –công suất của n2 lớn nhì và v.v;

P n.m – công suất của nn thiết bị nhỏ nhất

с 1, с 2, ,с т –các hệ số hồi quy, biểu thị chế độ tiêu thụ chung của tất cả các thiết bị trong nhóm

Trong một số các trường hợp để đơn giản hóa bài toán, tất cả các thiết bị điện chỉ chia thành hai nhóm và như vậybiểu thức xác định phụ tải tính toán chỉ gồm hai số hạng:

Р tt =bР n1 +сcР n2 (2.6] nghĩa là trang tham khảo là 1142)

Trong đó:

Р n1 –công suất của n1 thiết bị lớn nhất trong nhóm;

Р n2 –công suất của các thiết bị còn lại;

b, c – các hệ số hồi quy, biểu thị chế độ tiêu thụ chung của tất cả các thiết bị trong nhóm.

Nhược điểm cơ bản của các phương pháp thực nghiệm là hạn chế phạm vi ứng dụng, vì các phương pháp thựcnghiệm chỉ có thể áp dụng cho các xí nghiệp được khảo sát Các phương pháp này không xét đến các quá trình hoàn thiệncông nghệ của thiết bị

Ưu điểm của phương pháp thực nghiệm là đơn giản, khối lượng tính toán ít, có thể áp dụng các bảng biểu tính sẵncủa các hệ số nhu cầu, hệ số đồng thời v.v nên rất tiện cho các bài toán thiết kế sơ bộ

6.Trình tự xác định phụ tải tính toán

6.1 Sơ đồ tính toán phụ tải

Việc tính toán phụ tải bắt đầu từ cấp thấp đến cấp cao, theo sơ đồ phả hệ của mạng điện (hình 2.5) Trước hết cần phân loại phụ tải theo từng nhóm tương đồng về đặc tính tiêu thụ điện (1), trên cơ sở kết quả xác định phụ tải của từng nhóm tiến hành tổng hợp phụ tải tại tủ phân phối (2), sau đó tổng hợp phụ tải tại thanh cái trạm biến áp phân phối (4).) rồi đến trạm biến áp trung gian (5) và trạm biến áp vùng (6] nghĩa là trang tham khảo là 114) v.v.

Độ chính xác của bài toán phụ tải được xác định phụ thuộc vào yêu cầu và đặc điểm của mạng điện và vào phương pháp áp dụng giải bài toán Cần lưu ý là các thiết bị điện sử dụng trong bài toán là thiết bị chuẩn với các bước công suất 1,31,6] nghĩa là trang tham khảo là 114 Ví dụ với bước 1,6] nghĩa là trang tham khảo là 114 gam công suất sẽ là 1; 1,6] nghĩa là trang tham khảo là 114; 2,5; 4).; 6] nghĩa là trang tham khảo là 114,3; 10 v.v Thông thường độ chính xác ở các cấp dưới cao hơn ở các cấp trên, tức là độ chính xác của bài toán phụ tải cao nhất ở mức thanh cái ngay ở đầu vào của các thiết bị dùng điện



TBA phân phối

TBA trung gian HTĐ

M

5 6] nghĩa là trang tham khảo là 114

1 2

M

3 4).

7

10  35k V 110kV

0,4).kV

Hình 2.5 Sơ đồ phả hệ xác định phụ tải tính

toán của hệ thống cung cấp điện

1 – phụ tải của nhóm thiết bị dùng điện; 2 –

phụ tải của tủ phân phối cung cấp cho các

nhóm thiết bị; 3 – phụ tải trên thanh cái hạ áp

của trạm biến áp phân phối; 4) – phụ tải trên

thanh cái cao áp của trạm biến áp phân

xưởng có xét đến tổn thất trong máy biến áp;

5 – phụ tải trên thanh cái thứ cấp của trạm

biến áp trung gian có xét đến tổn thất trên

các đường dây phân phối; 6] nghĩa là trang tham khảo là 114 – phụ tải trên

thanh cái sơ cấp của trạm biến áp trung gian

có xét đến tổn thất trong máy biến áp; 7 –

Về nguyên tắc, phụ tải tính toán ở cấp sau được tổng hợp trên cơ sở kết quả tính toán phụ tải ở cấp trước

đó có xét đến tổn thất trên các phần tử mạng điện Vì bài toán xác định phụ tải thường được tiến hành khi chưa biết các tham số của các phần tử mạng điện, nên tỷ lệ tổn thất có thể lấy trung bình là 10% Tuy nhiên, trong hàng loạt bài toán xác định phụ tải sơ bộ, để đơn giản, người ta bỏ qua thành phần tổn thất

Phụ tải tính toán của các nhóm thiết bị được xác định theo các phương pháp riêng:

- Nhóm phụ tải động lực: Pđl= kncPni;

- Nhóm phụ tải sinh hoạt: Psh= kđtPni

Trong đó:

Pni – công suất định mức của phụ tải thứ i;

knc – hệ số nhu cầu của nhóm phụ tải động lực, có thể lấy theo bảng 2.pl  bảng 3.pl phần phụ lục;

kđt – hệ số đồng thời, phụ thuộc vào số hộ, lấy theo bảng 1.pl, hoặc theo biểu đồ hình 2.6] nghĩa là trang tham khảo là 114

6.2 Phương pháp tổng hợp phụ tải giữa các nhóm

Việc tổng hợp phụ tải giữa các nhóm được thực

hiện theo nhiều phương pháp khác nhau, tùy từ trường hợp cụ thể có thể chọn phương pháp thích hợp nhất, dưới đây giới thiệu một số phương pháp thông dụng:

a) Phương pháp số gia

Phương pháp số gia được áp dụng thuận tiện khi các nhóm phụ tải có các tính chất khác nhau Bảng số gia được xây dựng trên cơ sở phân tích, tính toán của hệ số đồng thời và hệ số sử dụng (cho sẵn trong các sổ tay thiết kế) Phụ tải tổng hợp của 2 nhóm được xác định bằng cách cộng giá trị của phụ tải lớn với số gia của phụ tải bé.

P1-2 = Pmax + Pi

P = P1 + P2 nếu P1 > P2 (2.6] nghĩa là trang tham khảo là 1143)

P = P2 + P1 nếu P1< P2

Pi- Số gia của công suất Pi, xác định theo bảng1.pl

Để tiện cho việc lập trình khi sử dụng vi tính, thay cho việc tra bảng ta có thể sử dụng biểu thức

2 1 1

1 2

2 1 2

2 1

P P khi P k P

P P khi P k P P

5( 0 , 04).

5( 0 , 04).

i

P

16] nghĩa là trang tham khảo là 114

Hình 2.6 Biểu đồ xác định hệ số đồng thời phụ thuộc vào số lượng

căn hộ:

a) Đoạn đầu của biểu đồ (n=120); b) Đoạn sau của biểu đồ (n>20)

Cần lưu ý là cách ghép các cặp nhóm cũng có thể ảnh hưởng đến kết quả tính toán Trong trường hợp đã biết sơ đồ mạng điện thì trình tự tính toán được thực hiện từng cặp từ ngọn trở về thanh cái trạm biến áp Nếu chưa biết sơ đồ thì tiến hành tổng hợp phụ tải bắt đầu từ cặp nhóm bé nhất.

Nhìn chung phương pháp này đơn giản, dễ tính và khá chính xác, nhưng cần lưu ý là phụ tải tổng hợp của hai nhóm phải được xác định ở cùng một thời điểm Trong trường hợp các phụ tải thành phần không ở cùng thời điểm thì cần tính tới hệ số tham gia vào cực đại của chúng.

b) Phương pháp hệ số nhu cầu

Phụ tải tổng hợp của các nhóm thiết bị cũng có thể được xác định theo biểu thức:

Ptt.= kncPtt.i (2.6] nghĩa là trang tham khảo là 1145) Trong đó:

knc - hệ số nhu cầu tổng hợp của các nhóm thiết bị, được xác định theo biểu thức:

N

k k

c) Phương pháp hệ số tham gia vào cực đại

Phụ tải tổng hợp của các nhóm thiết bị (hoặc các điểm tải) được xác định theo biểu thức:

n

i tMi M

tt

P tt. , (2.6] nghĩa là trang tham khảo là 1147)

Trong đó:

Рtt M – giá trị phụ tải tính toán lớn nhất trong các nhóm thiết bị được cung cấp từ tủ phân phối;

Рtt.i, – giá trị phụ tải tính toán của nhóm thứ i (trừ nhóm lớn nhất);

n – số nhóm tải;

ktMi – hệ số tham gia vào cực đại của nhóm thiết bị thứ i, phụ thuộc vào tính chất của phụ tải và thời điểm cực đại,

có thể xác định theo bảng 2,5 sau:

Bảng 2.5 Hệ số tham gia vào cực đại của một số nhóm phụ tải đặc trưng

Sản xuất 0,81 0,4)  0,6] nghĩa là trang tham khảo là 114

n

i tt i tb

i

i

P P

1

1

cos cos



 ; (2.6] nghĩa là trang tham khảo là 1148)

Trong đó:

Ptt.i – công suất tính toán của nhóm thiết bị thứ i;

cosi – hệ số công suất của nhóm thiết bị thứ i.

Công suất phản kháng và công suất toàn phần được xác định theo các biểu thức quen thuộc:

Qtt = Ptt.tgtb và

tb

tt tt

P S



cos



  (2.6] nghĩa là trang tham khảo là 1149)

7.Dự báo nhu cầu phụ tải điện

Dự báo nhu cầu phụ tải điện là một trong những bài toán quan trọng trong quy hoạch và phát triển hệ thống điện,kết quả của dự báo nhu cầu điện có ảnh hưởng rất lớn đến các tham số kinh tế - kỹ thuật của mạng điện và đến tiến trìnhphát triển hệ thống điện Có nhiều cách tiếp cận về dự báo phụ tải là dựa vào hệ số phát triển hoặc dựa vào các mô hình kinh

tế lượng hoặc mô hình phân tích kinh tế - kỹ thuật Bản chất của mô hình kinh tế lượng là dựa trên mối liên hệ của các nhân

tố giá và thu nhập hoặc các thông số của hoạt động kinh tế khác với nhu cầu năng lượng Gần đây một cách tiếp cận mới đãđược đề xuất là mô hình dự báo dựa vào kỹ thuật trí tuệ nhân tạo Sơ đồ các phương pháp dự báo nhu cầu phụ tải điện đượcthể hiện trên hình 2.7

Phương pháp ngoại suy theo mô hình tuyến tính.

Nội dung của phương pháp này là nghiên cứu diễn biến của phụ tải trong các năm quá khứ tương đối ổn định và tìm ra quy luật biến đổi của phụ tải phụ thuộc vào thời gian, từ đó sử dụng mô hình tìm được để ngoại suy cho giai đoạn dự báo Các mô hình dự báo được xác định trên cơ sở phân tích tương quan hồi quy Tùy thuộc vào sự diễn biến của phụ tải trong các năm quá khứ

Hàm tuyến tính

Mô hình tuyến tính biểu thị sự biến đổi của phụ tải P theo thời gian t có dạng:

Pt = a.t + b (2.78) Trong đó:

a và b là các hệ số hối quy, được xác định theo phương pháp bình phương cực tiểu, là nghiệm của hệ phương trình sau:

a 

n i

suy

Tương quan

- Đối với hệ số a dùng lệnh: “ index(linest(Pđ:Pc,tđ:tc),2)”

- Đối với hệ số b dùng lệnh: “ index(linest(Pđ:Pc,tđ:tc),1)”.

Trong đó:

tđ, tc – tọa độ các ô năm đầu và năm cuối của thời gian lấy số liệu;

Pđ, Pc – tọa độ các ô phụ tải năm đầu và năm cuối của dãy số liệu.

Mô hình dự báo tuyến tính cũng có thể được biểu thị dưới dạng:

Pt = Po + P0,.(t-t0) = P0[1+.P.(t-t0)] (2.79) Trong đó: P0 - Phụ tải năm cơ sở t0 ; P - suất tăng phụ tải trung bình hàng năm:

n

i P



   ;

i - tỷ lệ tăng phụ tải năm thứ i so với năm trước.

Suất tăng trung bình cũng có thể xác định theo biểu thức :

100 ).

1 )

c P

P

P

 Trong đó:

tđ, tc – năm đầu và năm cuối của dãy số liệu;

Pđ, Pc – phụ tải ở năm đầu và năm cuối của dãy số liệu.

7.Chi phí quy dẫn

Khi xây dựng một công trình, ngoài chi phí đầu tư mua sắm thiết bị và xây dựng công trình (V), còn phải

kể đến các chi phí thường xuyên khi đưa công trình vào hoạt động (C) Tổng chi phí quy về thời gian một năm được gọi là chi phí tính toán, hay còn gọi là chi phí quy dẫn (chi phí quy đổi) Giá trị của chi phí quy dẫn được xác định theo biểu thức:

Trongđó:

V - vốn đầu tư trang thiết bị;

atc - hệ số tiêu chuẩn sử dụng hiệu quả vốn đầu tư, xác định theo biểu thức:

1 ) 1 (

) 1 (

i

i i

Th – tuổi thọ của công trình, năm;

i – hệ số chiết khấu, được xác định phụ thuộc vào lãi suất sản xuất, tỷ lệ lạm phát và lãi suất ngân hàng, đối với ngành điện thường lấy i = 0,10,2;

C – tổng chi phí thường xuyên.

C = Ckh + Cvh + Cht + Ck

Ckh – chi phí khấu hao thiết bị.

kkhi – tỷ lệ khấu hao của thiết bị thứ i (cho trong bảng 3.1);

Cvh – chi phí vận hành và sữa chửa nhỏ (chi phí 0&M).

Cvh = kO&MV

kO&M – tỷ lệ vận hành và sửa chữa nhỏ (cho trong bảng 31.pl);

Cht – chi phí hao tổn điện năng

Cht = A.c

A – tổn thất điện năng, kWh;

c – giá thành tổn thất điện năng, đ/kWh;

Ck – các chi phí phụ khác cho phục vụ, quản lý.

Bảng 3.1 Tỷ lệ khấu hao của các phần tử mạng điện, %

Đường dây cấp điện áp, kV Trạm biến áp và thiết bị

động lực 220500 35110 6] nghĩa là trang tham khảo là 11422 0,38

12 2,53 34) 3,55 56] nghĩa là trang tham khảo là 114,5

Trong nhiều trường hợp người ta coi các chi phí Cvh , Ck là các giá trị không đổi ở các phương án nên có thể không cần đưa vào mô hình tính toán Lúc đó tổng chi phí hàng năm (ký hiệu là C) chỉ còn lại thành phần chi phí hao tổn và hàm chi phí quy dẫn có thể viết:

Z = atc V + kkh.V + C = (atc + kkh)V + C

p = atc + kkhTổng chi phí quy dẫn trong chu kỳ tính toán T được xác định:

ti

Z Z

1

1

 (3.5)

20

8.Các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của hệ thống cung cấp điện

3 Xác định một số tham số kinh tế - kỹ thuật của mạng điện

- Mật độ dòng điện kinh tế của đường dây

- Khoảng kinh tế của đường dây cao áp

- Khoảng kinh tế của đường dây hạ áp

- Khoảng kinh tế của trạm biến áp

- Giá thành truyền tải và phân phối điện năng

- Giá thành tổn thất điện năng

9.1 Mật độ dòng điện kinh tế của đường dây

Mô hình toán học của đường dây được thể hiện dưới dạng hàm chi phí tính toán:

Zd = pd(ad+bd.F)+3I2Rc10-3 (3.14).) Trong đó:

pd – hệ số khấu hao và sử dụng hiệu quả vốn đầu tư đường dây;

ad – hệ số kinh tế cố định của đường dây, đ/km;

bd – hệ số kinh tế thay đổi của đường dây, đ/(mm2.km);

F – tiết diện dây dẫn, mm2;

I – cường độ dòng điện chạy trên đường dây, A;

R – điện trở của đường dây, /km;

 - thời gian tổn thất cực đại, h/năm;

c - giá thành tổn thất điện năng, đ/kWh

Ta thấy tổng chi phí tính toán của đường dây (Zd) gồm có 2 thành phần: thành phần thứ nhất (ZK) liên quan đến vốn đầu tư và thành phần thứ hai (ZA) liên quan đến tổn thất điện năng:

Zd = ZK + ZAĐường cong chi phí được thể hiện trên hình 3.1.

Nếu thay giá trị

F

R ta sẽ được

F

c I F b a p

3

3)(

3 2

Z

d d

Jkt - Mật độ dòng điện kinh tế của đường dây A/mm2;

 - Điện trở suất của đường dây

Z Z

A

Zd

Thay  = RF vào (3.16] nghĩa là trang tham khảo là 114) ta sẽ có phương trình:

pdbdF = 3RI2..c.10-3 ;(3.18)

Từ đây ta rút ra nhận xét: nếu dây dẫn được

chọn theo mật độ dòng điện kinh tế thì thành phần khấu

hao chi phí thay đổi pbF của đường dây sẽ bằng

thành phần chi phí hao tổn hàng năm 3I2.R..c.10-3 Như vậy, chi phí tính toán có thể viết dưới dạng đơn giản là:

Zd = p d(ad + 2bdF) ; (3.19)Tức là chi phí tính toán lúc này là hàm tuyến tính đối với tiết diện của dây dẫn F

9.2 Khoảng kinh tế của đường dây cao áp

Nếu không tính đến các thành phần giống nhau của các phương án thì thành phần chi phí hàng năm sẽ chỉ bao gồm chi phí tổn thất và được xác định như sau.

C = 3.I2.R..c đ/km năm ; (3.20) Giả sử ta chọn dây dẫn với thiết diện F1, với điện trở R1 thì chi phí quy đổi của đường dây theo phương án

1 là:

Zd1 = pdVd1 + 3.I2.R1..c.10-3 ; (3.21) Tương ứng với đường dây có thiết diện F2

Zd2 = pdVd2 + 3.I2.R2..c.10-3 ; (3.22) Các biểu thức trên cho ta các đường cong chi phí tương ứng (hình 3.2) Điểm giao nhau giữa hai đường cong xác định dòng điện giới hạn Igh Mỗi dây dẫn có hai dòng điện giới hạn đó là dòng điện giới hạn dưới và dòng điện giới hạn trên Khoảng phụ tải giữa hai giới hạn gọi là khoảng kinh tế của đường dây ở khoảng kinh tế, đường cong bao giờ cũng đi thấp nhất, tức là chi phí tính toán của dây dẫn tương ứng sẽ nhỏ nhất Dòng điện giới hạn cũng có thể xác định theo phương trình cân bằng chi phí quy đổi Z1 = Z2 hay

pd.Vd1+3.I2.R1..c.10-3= pd.Vd2+3.I2.R2..c.10-3; (3.23)

Giải phương trình (3.23) ứng với dòng điện chúng

ta thu được:

)(

3

10)(

2 1

3 1 2

R R c

V V

10

2 1





c

b p F F

So sánh (3.4) 2) và (3.4) 10) ta thu được:

I gh j kt F1F2 ; (3.26] nghĩa là trang tham khảo là 114)

9.3 Khoảng kinh tế của đường dây hạ áp

Đặc điểm của đường dây hạ áp là số lượng dây dẫn có thể là 2; 3 hoặc 4) nên với cùng một công suất truyền tải S dòng điện chạy trên các đường dây sẽ khác nhau Do đó trong mô hình tính toán của lưới điện này ta phải biểu diễn phụ tải dưới dạng công suất Dòng điện ở các phương án khác nhau được xác định theo biểu thức:

22

Hình 3.1 Sự phụ thuộc giữa chi

phí quy đổi Z và tiết diện dây dẫn F

Hình 3.2 Đường cong chi phí quy đổi, xác

định khoảng kinh tế của đường dây

Igh1 Igh2

F1 F2

F3

Z đ/(km.nă m)

I, A

ph U

Trong thực tế ta thường gặp các trường hợp sau:

a, So sánh các phương án cùng có 2 dây dẫn với tiết diện F1 F2;

b, Phương án 1 có =2; phương án 2 có =3 với F1=F2;

c, Phương án 1 có =3; phương án 2 có =4) với F1=F2;

d, Cả hai phương án đều có =4) với F1 F2 Có thể tóm tắt như sau:

Bảng 3.3 Các trường hợp về cấu trúc mạng điện hạ áp

2 3

2 1 1

10.4)

3

ph d

d d

U

c R S V

2 3

2 2 2

10

d d d

U

c R S V p

ph gh



3

10

55,1

ph gh



3

10

Sgh - Công suất truyền tải giới hạn;

d - Hệ số tổng quát cho các trường hợp.

Các trường hợp khác cũng được tính tương tự, kết quả hệ số d ghi trong bảng 3.3

10.1.Phân tích kinh tế - tài chính

Trong cơ chế thị trường, phương pháp phân tích kinh tế - tài chính được áp dụng rất thuận tiện cho việc lựa chọn

các phương án đầu tư cho công trình thiết kế, vì nó cho phép đánh giá công trình từ nhiều góc độ Vì vậy chúng ta xét chitiết hơn phương pháp này

Các dự án thường có tuổi thọ khác nhau, doanh thu và lợi nhuận diễn ra ở các thời điểm khác nhau, trong khi đó giátrị của tiền tệ lại luôn luôn biến đổi theo thời gian bởi vậy cần có sự đánh giá tiền tệ với sự tham gia của nhân tố thời gian.Bản thân tiền tệ có hai tính chất cơ bản là sinh lợi và giảm giá do lạm phát Giả sử tỷ lệ lãi suất hàng năm là l s, nếu ở nămđầu ta có 1 đồng vốn thì năm sau giá trị của nó sẽ là (1+l s) đồng và năm sau nữa sẽ là (1+2l s) Nếu có số vốn V thì sau t

năm giá trị của vốn sẽ là:

- với lãi suất đơn: Vt = V(1+l s.t)

- với lãi suất kép: Vt = V(1+l s)t

Để có thể đánh giá chính xác giá trị của đồng vốn ta quy giá trị tiền tệ về một thời điểm nhất định t0 theo biểu thức:

0

)1(

1

i V

 - hệ số quy đổi;

i – hệ số chiết khấu

Trong các tài liệu nước ngoài ta thường gặp các ký hiệu FV = Vt (future value) và PV=V0 (present value) để chỉ giátrị đồng vốn ở năm thứ t và năm hiện tại Trong trường hợp có tính tới lạm phát với hệ số lạm phát df thì công thức (1+i’)được viết dưới dạng

(1+i’) = (1+i)(1+df)Nếu coi gía trị của tích số i.df là quá nhỏ thì ta có thể viết gần đúng là:

FV i

i i

FV i

i

FV i

FV

PV

1 1

3 2 1

3 2

1

2 1

1

) 1 (

) 1 )(

1 )(

1 ( ) 1 )(

1 (

n - số năm tính toán

Thường thì số năm tính toán lấy bằng tuổi thọ của công trình Đối với các công trình điện do luôn luôn có sự bổxung phục hồi nên tuổi thọ thường rất cao, có thể coi là vô cùng lớn n   Lúc đó cần phải xác định giá trị PV như thếnào? Trong thiết kế người ta thường lấy một chu kỳ tính toán với thời gian là Tc và mọi thông tin cần thiết trong khoảng thờigian này đều được xác định, nếu ta lấy thời gian tính toán n > Tc thì những thông tin của các năm sau chu kỳ tính toán Tc sẽchưa biết Để có thể xác định tương đối chính xác giá trị PV ta cần giả thiết là các tham số kinh tế kỹ thuật của mạng điện ởnhững năm sau chu kỳ tính toán là không đổi và bằng các giá trị ở năm cuối cùng của chu kỳ, tức là ở năm thứ Tc Như vậy

ta có thể biểu thị PV ứng với thời gian tính toán từ 0 đến :

T T

t

; (3.4).5)

Tc - Thời gian của chu kỳ thiết kế, năm.

Sau một số biến đổi ta sẽ được:



; (3.4).7)

24)

10.2 Phân tích tài chính

1 Nguồn vốn của dự án

Nguồn vốn của dự án có thể là vốn tự có hoặc vốn vay Vốn tự có được huy động từ cổ phân và lãi của các doanhnghiệp Vốn vay có thể được thực hiện từ nhiều nhiều nguồn khác nhau Sơ đồ cơ cấu các nguồn vốn được thể hiện trênhình 3.5

Vtv1, Vtl – tiền trả vốn và trả lãi ở năm thứ nhất;

t – thời hạn vay vốn, năm;

ls – tỷ lệ lãi suất vay

Số tiền phải trả ở năm thứ hai:

2 2 1

1

1

)(

tl tv tv

vay s tv vay

t

V V





Vtv2, Vt2 – tiền trả vốn và trả lãi ở năm thứ 2

Số tiền phải trả ở năm thứ i:

tli tvi

i i tv vay

s

i i tv vay

i t

V V

1

1

) 1

Tín dụng

Kho bạc

Hình 3.5 Sơ đồ cấu trúc nguồn vốn

Vtr – tổng số cả vốn lẫn lãi phải trả ở cuối thời hạn vạy;

- Tiền trả vốn + lãi hàng năm được xác định theo biểu thức:

t s

s vay l

V

l

l V

.

(3.52)

3 Phương thức tính chi phí khấu hao

a, Trường hợp khấu hao tuyến tính chi phí khấu hao ở các năm là như nhau và bằng:

n

V V

kh



 0 ; hay Ckh = kkh.V0 (3.53)trong đó: V0, Vcl - vốn đầu tư ban đầu và vốn còn lại, đồng;

n - thời gian khấu hao, năm;

kkh - tỷ lệ khấu hao

b, Trường hợp khấu hao giảm dần, chi phí khấu hao ở năm đầu sẽ có giá trị cao nhất và giảm dần ở các năm tiếp theo Giá

trị chi phí khấu hao ở năm thứ t được xác định theo biểu thức:

kh

t

t n V V C

1

0

1 ) (

4 Dòng tiền của dự án

Dòng tiền của dự án là hiệu giữa tất cả các khoản doanh thu và tất cả các chi phí cần thiết cho một dự án Thườngthì dòng tiền không thể xác định trước được mà phải dự báo, vì vậy đòi hỏi nhà đầu tư phải có sự phân tích, tính toán mộtcách khoa học trên cơ sở các dữ liệu tin cậy ban đầu Phân biệt dòng tiền trước thuế và dòng tiền sau thuế, các giá trị này lạiphụ thuộc vào phương thức đầu tư (chủ đầu tư không hay có vay vốn)

a) Trường hợp không vay vốn

* Dòng tiền trước thuế T 1 bằng hiệu giữa doanh thu và chi phí (không kể chi phí khấu hao)

T1 = B - C; (3.55)Doanh thu là số tiền thu được từ việc bán sản phẩm, đối với lưới điện nó được xác định như sau

B = A.gb; (3.56] nghĩa là trang tham khảo là 114)Trong đó

B - doanh thu, đồng;

A - sản lượng điện năng, kWh ; A = PM.TM

gb - giá bán điện, đồng/kWh;

PM- công suất tính toán của mạng điện, kW;

TM - thời gian sử dụng công suất cực đại, h/năm

Chi phí bao gồm tất cả các khoản đầu tư trang thiết bị, khảo sát thiết kế, xây lắp công trình, chi phí vận hành, chiphí tổn thất (không kể chi phí khấu hao) và các chi phí khác

Lợi tức chịu thuế bằng hiệu giữa dòng tiền trước thuế T1 và chi phí khấu hao

Llt = T1 - Ckh; (3.57)Thuế lợi tức Tlt xác định theo thuế suất s:

Tlt = Llt s ; (3.58)

* Dòng tiền sau thuế T 2 bằng hiệu giữa dòng tiền trước thuế và thuế lợi tức

T2 = T1 -Tlt; (3.59)

b) Trường hợp có vay vốn

Lợi tức chịu thuế sẽ là Lt = T1 - Ckh - Vtrl; (3.6] nghĩa là trang tham khảo là 1140)

Dòng tiền sau thuế: T2 = T1 - Tlt - VV+l; (3.6] nghĩa là trang tham khảo là 1141)

Trong đó VV+L = Trả vốn + trả lãi

5 Các chỉ tiêu cơ bản của dự án

Các dự án thường được đánh giá theo các chỉ tiêu cơ bản sau:

a Giá trị thuần lãi suất

26] nghĩa là trang tham khảo là 114

Như đã biết, lãi suất là hiệu giữa doanh thu và chi phí Những phương án có doanh thu lớn hơn chi phí là nhữngphương án mang lại hiệu quả kinh tế Tổng giá trị thuần lãi suất trong suốt đời sống dự án quy về thời điểm hiện tại ký hiệu

là NPV (Net present value) sẽ là một trong những chỉ tiêu cơ bản để đánh giá các dự án, nó được xác định theo biểu thức:

t C B NPV

L

0. ; (3.6] nghĩa là trang tham khảo là 1142)Trong đó:

 - hệ số quy đổi, xác định theo biểu thức:  = 1/(1+i);

i – hệ số chiết khấu

Nếu dự án có NPV < 0 thì có nghĩa là nó sẽ không thể mang lại hiệu quả kinh tế Trong một số dự án khi doanh thucủa các phương án được coi là như nhau thì phương án tối ưu sẽ là phương án có chi phí nhỏ nhất Phương pháp này thườngđược áp dụng để giải các bài toán lựa chọn phương án tối ưu

b Tỷ số giữa doanh thu và chi phí

Khi các dự án có doanh thu và chi phí khác nhau, thì ta có thể dựa vào hiệu quả của một đồng vốn chi phí cho dự án

để đánh giá và lựa chọn phương án:

n t

t t

C

B C

B R

; (3.6] nghĩa là trang tham khảo là 1143)

Nếu R < 1 thì dự án sẽ bị loại bỏ, nếu R > 1 thì dự án sẽ được chấp nhận Trong số các phương án so sánh phương

án nào có giá trị R lớn nhất sẽ là phương án tối ưu Tuy nhiên có những dự án có doanh thu không lớn nhưng chi phí cũngnhỏ nên có thể cho ta giá trị R lớn hơn các phương án khác Bởi vậy xét một cách toàn diện, chỉ tiêu này không cho kết quảxếp hạng chính xác, nếu mức đầu tư của các dự án khác nhau

c Hệ số hoàn vốn nội tại

Hệ số hoàn vốn nội tại ký hiệu là IRR (Internal Rate of Return) chính là hệ số chiết khấu ứng với giá trị tổng lãi suất

hiện tại NPV = 0

0 ) 1

)(

(0

t C IRR B

NPV ; (3.6] nghĩa là trang tham khảo là 1144).)Phương trình này có thể giải theo phương pháp gần đúng theo biểu thức:

2 1

1 1

2

NPV NPV

NPV i

i i RR









 ; (3.6] nghĩa là trang tham khảo là 1145)

i1, i2- các giá trị chiết khấu gần nhau nhất mà giá trị NPV bắt đầu đổi dấu

NPV1 , NPV2 - các giá trị tổng lãi suất ứng với i1 và i2

Nếu giá trị IRR lớn hơn giá trị chiết khấu mong muốn i0 thì phương án có thể được chấp nhận, trường hợp ngược lạithì sẽ bị loại bỏ Trong số các dự án nếu dự án nào có IRR max thì sẽ là dự án tối ưu

d Thời gian hoàn vốn T

Thời gian hoàn vốn (Pay back period), là thời gian mà tổng doanh thu bằng tổng chi phí, hay nói cách khác đó là

thời gian mà tổng lãi suất bù đắp được chi phí của dự án

0 ) (

t C B NPV  ; (3.6] nghĩa là trang tham khảo là 1146] nghĩa là trang tham khảo là 114)Phương án có thời gian thu hồi vốn đầu tư nhỏ nhất sẽ là phương án tối ưu

Phương trình trên có thể giải gần đúng theo biểu thức:

2 1

1

NPV NPV

NPV t

 ; (3.6] nghĩa là trang tham khảo là 1147)

t - số năm tròn ngay trước khi đạt được giá trị NPV=0;