Lựa chọn thông số cấu trúc Hệ thống cung cấp điện đô thị có xét đến chỉ tiêu độ tin cậy cung cấp điện

Lựa chọn thông số cấu trúc Hệ thống cung cấp điện đô thị có xét đến chỉ tiêu độ tin cậy cung cấp điện

Luận văn thạc sĩ Ngành điện Bùi Thị Thiệp- CHĐ17 Viện đài tạo sau đại học -------------o0o------------- Đề tài: “ Lựa chọn thông số cấu trúc Hệ thống cung cấp điện đô thị có xét đến chỉ tiêu độ tin cậy cung cấp điện” Chuyên ngành: Điện Mã số ngành: Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS Đặng Quốc Thống Học viên thực hiện: Bùi Thị Thiệp Lớp: Cao học điện Khoá: 17 HÀ NỘI - 2010 1 Luận văn thạc sĩ Ngành điện LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan rằng đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả trình bày trong bản luận văn này là trung thực và chưa được công bố trong bất kỳ công trình khoa học nào trước đó. Tôi xin cam đoan rằng các thông tin trích dẫn trong bản luận văn của tôi đều được chỉ rõ nguồn gốc. Tác giả Bùi Thị Thiệp Bùi Thị Thiệp- CHĐ17 2 Luận văn thạc sĩ Ngành điện LỜI CẢM ƠN Tôi xin trân trọng cảm ơn trường đại học Nông nghiệp Hà Nội, khoa sau đại học, khoa Cơ-Điện trường đại học Nông nghiệp Hà Nội. Tôi xin được tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS. TS Đặng Quốc Thống, giảng viên trường đại học Bách khoa Hà Nội, thày là người đã trực tiếp hướng dẫn, chỉ bảo tôi hoàn thành bản luận văn này. Tôi xin trân trọng cảm ơn các đồng nghiệp của mình tại Công ty TNHH MTV Điện lực Hải Dương đã giúp đỡ tôi trong quá trình thu thập tài liệu hoàn thành luận văn này. Trong quá trình thực hiện đề tài chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận được ý kiến của các thày, cô giáo và các bạn. Tôi xin trân trọng cảm ơn! Tác giả Bùi Thị Thiệp Bùi Thị Thiệp- CHĐ17 3 Luận văn thạc sĩ Ngành điện DANH MỤC VIẾT TẮT ĐDRN : Đường dây rẽ nhánh ĐDTC : Đường dây trục chính ĐDTA : Đường dây trung áp LHA : Lưới hạ áp LTA : Lưới trung áp LPP : Lưới phân phối MBA : Máy biến áp TBA : Trạm biến áp TBAPP : Trạm biến áp phân phối MBATG : Máy biến áp trung gian TBATG : Trạm biến áp trung gian HTĐ : Hệ thống điện HTCCĐ : Hệ thống cung cấp điện HTCCĐĐT : Hệ thống cung cấp điện đô thị ĐTCCCĐ : Độ tin cậy cung cấp điện Bùi Thị Thiệp- CHĐ17 4 Luận văn thạc sĩ Ngành điện DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 Hình dáng chung của HTCCĐĐT Hình1.2 Sơ đồ HTĐ đô thị ở giai đoạn phát triển Hình 1.4 Đồ thị biến thiên theo thời gian của các hàm p(t) và q(t) Hình 1.5 Đồ thị hàm λ(t) theo thời gian t Hình 1.6: Sơ đồ khối nguyên lý tự động thiết kế Hình 2.1: Sơ đồ cấu trúc TBAPP Hình 2.2: Sơ đồ khối các bước tính toán chọn thông số cấu trúc LHA Hình 3.1 sơ đồ cấu trúc TBATG Hình 3.2 : Sơ đồ khối các bước tính toán chọn thông số cấu trúc LTA Bùi Thị Thiệp- CHĐ17 5 Luận văn thạc sĩ Ngành điện DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Các cấp điện áp của HTĐ đô thị một số thành phố trên thế giới Bảng 2.1 Giá mất điện cho quy hoạch, thiết kế hệ thống điện của Canada [USD/kwh] Bảng 2.2 Các thông số của ĐDRN Bảng 2.3 Kiểm tra điều kiện phát nóng dài hạn của ĐDRN. Bảng 2.4 Tiết diện hợp lý của ĐDRN Bảng 2.5 Các thông số của ĐDTC Bảng 2.6 Tiết diện hợp lý của ĐDTC Bảng 2.7: Thông số các máy biến áp của phương án TBAPP Bảng 2.8 Công suất TBAPP hợp lý khi không thực hiên giải pháp nâng cao ĐTC cung cấp điện. Bảng 2.9 Thông số các máy biến áp của phương án TBAPP Bảng 2.10 Công suất TBAPP hợp lý khi thực hiên giải pháp nâng cao ĐTC cung cấp điện. Bùi Thị Thiệp- CHĐ17 6 Luận văn thạc sĩ Ngành điện PHẦN MỞ ĐẦU I: Tính cấp thiết của đề tài nghiên cứu. Đô thị là nơi tập trung dân cư với mật độ lớn, từ giữa thế kỷ XX do quá trình công nghiệp hoá, tăng năng suất lao động nên tốc độ đô thị hoá trên thế giới tăng nhanh về số lượng, kích thước và dân số: Ví dụ: + Dân số của thủ đô Tokyo năm 2004 chiếm khoảng gần 30% dân số Nhật Bản. + Trên thế giới có hơn 300 thành phố trên 1 triệu dân. + Hiện nay dân số thế giới khoảng trên 7 tỷ người thì hơn một nửa số đó sống tại các đô thị. + Ở nước ta nhịp độ tăng dân số đô thị cũng khá rõ rệt, năm 2000 ở Hà Nội dân số khoảng 2,6 triệu dân và theo thống kê hiện nay tăng lên khoảng 6,5 triệu dân. Phụ tải điện của đô thị bao gồm công nghiệp, giao thông, sinh hoạt dân dụng và các công trình xã hội, thủ công nghiệp, nông nghiệp ngoại thành với tỷ lệ tuỳ theo mức phát triển của đô thị. Theo thống kê của tổ chức RCAICE, ENERTEAM tại một số thành phố như Hà Nội, Đà Nẵng, Hồ Chí Minh đưa ra như sau: Năng lượng điện tiêu thụ khu vực nhà ở, công trình công cộng chiếm 23-24%, khu công nghiệp chiếm 54% và giao thông vận tải chiếm 22- 23% trên tổng số năng lượng tiêu dùng. Như vậy đô thị là một phụ tải lớn, đa dạng và rất quan trọng có liên quan mật thiết đến các lĩnh vực khác như văn hoá, chính trị, xã hội….Do đó HTCCĐĐT cần phải đáp ứng được chất lượng điện năng phục vụ cũng như tính liên tục cung cấp điện. Đất nước ta đang trong giai đoạn đổi mới, quá trình công nghiệp hoá và hiện đại hoá diễn ra một cách nhanh chóng. Cùng với quá trình đó là sự hình thành nhiều đô thị mới và nâng cấp, cải tạo các đô thị đã có. Việc quy hoạch, Bùi Thị Thiệp- CHĐ17 7 Luận văn thạc sĩ Ngành điện thiết kế được một hệ thống cơ sở hạ tầng trong đó có Hệ thống cung cấp điện vừa đảm bảo yêu cầu kỹ thuật, mỹ quan đô thị mà vẫn kinh tế trong một thời gian đủ dài đang là vấn đề được quan tâm. Chính vì vậy đề tài “ Lựa chọn thông số cấu trúc Hệ thống cung cấp điện đô thị có xét đến chỉ tiêu độ tin cậy cung cấp điện” đưa ra giải pháp đáp ứng được yêu cầu thực tế trên. II: Đối tượng, mục tiêu và ý nghĩa khoa học thực tiễn của luận văn. Luận văn nghiên cứu ảnh hưởng của chỉ tiêu độ tin cậy cung cấp điện đến việc lựa chọn thông số cấu trúc của HTCCĐĐT. Mục tiêu của luận văn là xây dựng được phương pháp lựa chọn thông số cấu trúc của HTCCĐĐT khi có xét đến chỉ tiêu độ tin cậy cung cấp điện. Trong luận văn này sử dụng nguyên lý tự động thiết kế, hàm chi phí vòng đời và phương pháp khoảng chia kinh tế để xây dựng nên phương pháp lựa chọn thông số cấu trúc cho HTCCĐĐT . Kết quả nghiên cứu, tính toán trong luận văn giúp những người làm công tác quan lý thấy được Hệ thống điện đang vận hành còn kinh tế không, khi nào thì cần phải đầu tư cải tạo mới; giúp những nguời làm công tác quy hoạch, thiết kế hệ thống cung cấp điện cho đô thị dễ dàng lập được một dự án có chất lượng tốt, ngoài ra luận văn còn là một tài liệu tham khảo có giá trị cho các bạn đồng nghiệp. III: Các nội dung nghiên cứu trong luận văn. 1: Tổng quan chung về lưới điện đô thị, xu hướng phát triển hệ thống cung cấp điện đô thị, các phương pháp quy hoạch lưới điện đô thị và khái niệm chung về độ tin cậy cung cấp điện. 2: Lựa chọn thông số cấu trúc lưới điện hạ áp đô thị khi xét đến độ tin cậy cung cấp điện. Bùi Thị Thiệp- CHĐ17 8 Luận văn thạc sĩ Ngành điện 3: Lựa chọn thông số cấu trúc lưới điện trung áp đô thị và số phân đoạn tối ưu khi xét đến chỉ tiêu độ tin cậy cung cấp điện. Bùi Thị Thiệp- CHĐ17 9 Luận văn thạc sĩ Ngành điện Phần I: Tổng quan về HTCCĐ Đô thị I.1 Tổng quan về lưới điện đô thị Lưới cung cấp điện đô thị thường là các cấp 35-110 kV nối với hệ thống 220-500 kV của lưới điện quốc gia. Các phụ tải chủ yếu nối ở lưới phân phối 6-10 KV và hạ áp 0,4 kV, có thể có một số xí nghiệp lớn nối trực tiếp với lưới 35-110 kV. Tuỳ theo loại đô thị, lưới cung cấp điện có hình dáng khác nhau, nhưng có đặc điểm chung là bao gồm hai bộ phận: Các trạm biến áp (TBA) và mạng lưới với các cấp điện áp khác nhau. Như vậy hệ thống cung cấp điện đô thị có thể phân thành hai phần: Phần I: Bao gồm lưới cung cấp 35-110 kV và trạm giảm áp từ cấp 35;110 kV. Phần II đến phần V gồm cả lưới phân phối với các cấp điện áp từ 0,4 đến 10 kV. Các phần cụ thể được thể hiện trong hình 1.1 Phần lưới 35;110 kV hoặc cao hơn gọi là hệ thống cung cấp. Thanh góp 6- 10 kV của TBA là tâm cung cấp điện của lưới đô thị. Phần thứ nhất nhằm phân phối điện năng giữa các vùng của đô thị. Ở những đô thị lớn có thể dung lưới 35-110 kV trực tiếp cho những hộ có công suất lớn. Vấn đề thiết kế, xây dựng hệ thống cung cấp có những đặc điểm và được xem như một bộ phận riêng của lưới điện. Phần thứ hai có nhiệm vụ phân phối điện năng trực tiếp giữa các phụ tải, bắt đầu từ thanh cái 6-10 kV của nguồn cung cấp và kết thúc điểm đưa tới hộ tiêu thụ. Lưới điện đô thị còn có đặc điểm là thường được thiết kế theo dạng vòng kín với những trạm biến áp có công suất từ 250 kVA đến 400 kVA, cung cấp Bùi Thị Thiệp- CHĐ17 10 [...]... số cấu trúc lưới điện hạ áp II.1 Đặt vấn đề: Mục tiêu của chương này là lựa chọn được thông số cấu trúc lưới điện hạ áp lý tưởng phù hợp với đặc điểm cấu trúc hạ tầng đô thị Vận dụng nguyên lý tự động thiết kế và sử dụng tiêu chuẩn kinh tế là cực tiểu hoá hàm chi phí vòng đời để lựa chọn thông số cấu trúc lưới điện hạ áp đô thị Chỉ tiêu độ tin cậy cung cấp điện được xét đến là chi phí độ tin cậy hay... điện đô thị thì yếu tố chất lượng điện năng và chỉ tiêu độ tin cậy cung cấp điện là rất quan trọng I.3.1 khái niệm về độ tin cậy cung cấp điện Độ tin cậy của HTĐ được hiểu là khả năng của hệ thống đảm bảo về cung cấp đầy đủ và liên tục điện năng cho các hộ tiêu thụ điện với chất lượng (điện áp, tần số) hợp chuẩn I.3.2 Những chỉ tiêu đặc trưng cho quá trình hỏng hóc của HTĐ 1 Xác suất làm việc tin cậy. .. triển hệ thống đo lường, điều khiển, quản lý… - So sánh các phương án phát triển lưới điện về mặt kinh tế để lựa chọn ra phương án tối ưu phát triển lưới điện Việc lựa chọn cấu trúc cùng các thông số của hệ thống cung cấp điện nói chung và HTCCĐ đô thị nói riêng có nhiều phương pháp trong đó có nhiều phương pháp căn cứ vào nhu cầu sử dụng điện năng, chế độ làm việc của phụ tải để đưa ra phương án cung cấp. .. ngoại thành là nhà máy nhiệt điện Phả Lại Tuy hệ thống điện này cũng chỉ là cấu trúc sơ khai của cấu trúc tối ưu nhưng việc phát triển đến cấu trúc tối ưu là không khó khăn I.3 Khái niệm chung về độ tin cậy cung cấp điện Việc ngừng cung cấp điện sẽ ngày càng gây thiệt hại lớn cho nền kinh tế quốc dân bởi quá trình sản xuất, tiêu dùng ngày càng gắn bó chặt chẽ với điện năng Mà đô thị lại là một phụ tải lớn... là hệ thống hai cấp điện áp Việc lựa chọn mức điện áp, số lần biến áp và dung lượng TBA được giải quyết trên cơ sở tính toán kinh tế- kỹ thuật, xuất phát từ cách tiếp cận hệ thống, coi hệ thống cung cấp điện đô thị như một tổng thể, khi đó việc chia thành hai bộ phận: Lưới cung cấp và lưới phân phối như trên chỉ là quy ước Tuy nhiên cách tiếp cận hệ thống vẫn cho phép giải tích phân rã các phần và có. .. tưởng cho đô thị nói chung Sơ đồ nguyên lý của hệ thống này có thể làm cơ sở cho việc xây dựng HTĐ của những đô thị mới và phát triển HTĐ hiện có của các đô thị hiện nay Trong HTĐ lý tưởng chỉ đề nghị sử dụng hai cấp điện áp là 110 và 22 kV Vùng trung tâm đô thị nơi có mật độ phụ tải cao nhất được cung cấp điện bằng một trạm biến áp 110 kV công suất lớn Vùng giữa và ngoại ô được cung cấp điện từ các... rất dê trở nên kém hiệu quả tong tương lai, số chủng loại thít bị trong toàn hệ thống rất lớn gây khó khăn cho công tác lắp đặt, sửa chữa và vận hành… Bùi Thị Thiệp- CHĐ17 25 Luận văn thạc sĩ Ngành điện Việc lựa chọn các thông số cấu trúc của hệ thống cung cấp điện đô thị đòi hỏi phải tuân theo một chỉ tiêu thống nhất với tính tối ưu tổng thể Do vậy cần có quy hoạch tổng thể và mọi thiết kế tổng thể... của hệ thống điện Nó nhằm phục vụ công việc thiết kế, quy hoạch hệ thống điện sao cho thoả mãn được nhu cầu về độ tin cậy cung cấp điện , đồng thời đảm bảo hiệu quả kinh tế của hệ thống điện Việc xác định giá mất điện là công việc đòi hỏi tốn nhiều thời gian và công sức của nhiều chuyên gia Ở các nước có hệ thống điện phát triển đã xác định được giá tiền 1kWh điện năng mất Ví dụ:Theo sách Lưới điện. .. biến đổi nhiều cấu trúc của HTĐ đã có của đô thị Ví dụ khi phụ tải điện của đô thị tăng lên, ở những năm đầu tiên chỉ cần tăng cường đường vòng 110 KV bằng nhưng đường dây và trạm mới cùng kiểu Mặt khác để đáp ứng nhu cầu cung cấp điện ở vùng trung tâm đô thị, chỉ cần xây dựng thêm các đường cáp 110 KV xuyên đô thị mới và những trạm đưa sâu 110/22 kV mới Khi phụ tải đô thị tăng cao hơn nữa, chỉ cần xây... hại kinh tế do ngừng cung cấp điện là một thành phần của hàm chi phí vòng đời Liên quan trực tiếp đến chi phí độ tin cậy là lượng điện năng mất do ngừng cung cấp điện và giá một đơn vị điện năng mất Có hai nguyên do làm gián đoạn cung cấp điện là: - Sự cố ngẫu nhiên các phần tử thuộc lưới - Một số phần tử thuộc lưới phải ngừng điện kế hoạch để bảo dưỡng định kỳ Trong mạng điện hạ áp có rất nhiều sự cố . điện HTCCĐ : Hệ thống cung cấp điện HTCCĐĐT : Hệ thống cung cấp điện đô thị ĐTCCCĐ : Độ tin cậy cung cấp điện Bùi Thị Thi p- CHĐ17 4 Luận văn. chỉ tiêu độ tin cậy cung cấp điện. Trong luận văn này sử dụng nguyên lý tự động thi t kế, hàm chi phí vòng đời và phương pháp khoảng chia kinh tế