Cung cấp điện cho các điểm dân cư nông thôn và miền núi

Chương Cung cấp điện cho điểm dân cư nông thôn miền núi 4.1 Phụ tải hệ thống cung cấp điện nông thôn 4.1.1.Đặc điểm phụ tải điện nông thôn, miền núi Hệ thống cung cấp điện cho khu vực nông thôn, miền núi có đặc điểm khác biệt, mà liệt kê số nét sau: - Mật độ phụ tải thấp phân bố không phạm vi lãnh thổ rộng lớn Điều gây khó khăn cho việc đầu tư có hiệu hệ thống cung cấp điện; - Phụ tải đa dạng, bao gồm hộ dùng điện trong sinh hoạt, sản xuất như: trồng trọt, thủy lợi, chăn nuôi, công nghiệp nhỏ, lò gạch, chế biến thực phẩm v.v - Sự làm việc nhiều thiết bị thực chế độ ngắn hạn với khoảng thời gian nghỉ dài, thời gian sử dụng ngày thấp, ví dụ trình chế biến thức ăn gia súc, trình vắt sữa v.v - Phần lớn phụ tải điện nông nghiệp tác động theo mùa vụ, ví dụ trạm bơm, trạm xử lý hạt giống, máy thu hoạch (tuốt lúa, làm sản phẩm v.v.) - Sự chênh lệch giá trị phụ tải cực đại cực tiểu ngày lớn Điều dẫn đến khó khăn lớn cho việc ổn định điện áp Ngoài đặc điểm phụ tải, thân mạng điện nông thôn có nét khác biệt như: - Do chiều dài đường dây lớn nên giá trị dòng điện ngắn mạch nhỏ, không chênh lệch nhiều so với dòng điện làm việc, điều gây khó khăn cho việc lựa chọn ngưỡng bảo vệ để đảm bảo tính chọn lọc độ nhạy cần thiêt bảo vệ rơle - Điều kiện làm việc thiết bị điện không thuận lợi (nhiệt độ độ ẩm cao, môi trường khí độc hại v.v.) Điều gây trở ngại cho việc bảo quản vận hành thiết bị điện đảm bảo điều kiện an toàn lao động - Sự phát triển liên tục phụ tải, phát triển mở rộng công nghệ đại, phát triển giới hóa tự động hóa trình sản xuất đòi hỏi phải không ngừng cải tạo phát triển mạng điện theo yêu cầu v.v 4.1.2 Phụ tải sinh hoạt dịch vụ công cộng Phụ tải sinh hoạt hộ gia đình nông dân bao gồm thành phần: thắp sáng chiếm trung bình khoảng 50÷70% tổng lượng điện tiêu thụ, quạt mát (20÷30)%, đun nấu (10÷20)%, bơm nước (5÷10)% thành phần khác Các thiết bị tiêu thụ điện chủ yếu gia đình nông dân thể bảng 4.1: Cùng với phát triển kinh tế, cấu thành phần phụ tải điện hộ gia đình nông dân thay đổi Các thiết bị điện sử dụng cho mục đích giải trí ngày tăng, phụ tải chiếu sáng có xu hướng giảm dần Khi số liệu điều tra không đầy đủ có Ch.4 CCĐ NT 97 thể tham khảo áp dụng số định mức sử dụng điện để lập qui hoạch, thiết kế dự án lưới điện cho khu vực nông thôn Dự báo nhu cầu điện sinh hoạt gia dụng vùng nông thôn Việt Nam cho bảng 7.pl (phụ lục) Thời gian sử dụng công suất cực đại phụ tải sinh hoạt nằm khoảng TM=1600÷2000h/năm Bảng 4.1 Phụ tải sinh hoạt STT Tên thiết bị Pđ (W) Tỷ lệ hộ sử dụng, Tsd, (h) ksd (%) Đèn sợi đốt 75 100 0,21 40 85 4,5 0,19 25 37 3,5 0,13 Đèn huỳnh quang 40 55 4,5 0,19 20 32 4,5 0,19 Tivi màu 80 82 7,5 0,31 Đầu video 60 13 2,5 0,10 Radio- Casset 20 45 0,21 Quạt bàn 60 86 7,5 0,31 40 64 7,5 0,31 Quạt trần 100 12 0,25 80 28 0,25 Bàn 1000 11 0,2 0,01 Tủ lạnh 135 14 0,58 10 Bếp điện 1000 0,08 11 Máy bơm nước 750 26 0,04 12 370 67 0,04 13 Nồi cơm điện 600 73 0,08 14 Ấm điện 1000 0,04 15 Sourvolter 15 25 12 0,50 16 Các thiết bị khác 20 13 0,42 Tổng nhu cầu phụ tải sinh hoạt xác định theo biểu thức: Psh = kđt.nsh.p0sh (4.1) Trong đó: p0sh – suất tiêu thụ trung bình hộ gia đình nông thôn, kW/hộ; nsh – số hộ gia đình; kđt – hệ số đồng thời, xác định theo biểu thức (2.26), số liệu cụ thể hệ số đồng thời lấy theo bảng 1.pl (phụ lục) Phụ tải dịch vụ công cộng bao gồm thành phần sử dụng cho nhu cầu hoạt động cộng đồng như: ủy ban, trường học, nhà văn hóa, trạm y tế, nhà văn hóa, cửa hàng Ch.4 CCĐ NT 98 bách hóa v.v Định mức tiêu thụ cho dịch vụ công cộng nông thôn hệ số đồng thời cho bảng 8.a.pl 4.1.3 Phụ tải sản xuất Phụ tải sản xuất bao gồm thành phần phụ tải sản xuất nông nghiệp, sản xuất công nghiệp tiểu thủ công nghiệp a) Phụ tải công nghiệp tiểu thủ công nghiệp Nhu cầu phụ tải điện công nghiệp địa phương, tiểu thủ công lâm nghiệp xác định sở nhu cầu định hướng phát triển ngành kinh tế địa bàn Tham số phụ tải số thiết bị dùng công nghiệp tiểu thủ công nghiệp nông thôn thể bảng 4.2: Bảng 4.2 Phụ tải sản xuất công nghiệp tiểu thủ công nghiệp nông thôn STT Tên thiết bị Pn (kW) Tsd (h/ngày) ksd cosϕ Máy hàn 2,8 0,38 0,65 Máy gia công sắt 0,80 1,5 ÷ 15 6÷15 0,4÷ 0,6 Máy xat xát 0,80 4,5÷ 11 6÷ 0,3÷ 0,6 Máy nghiền thức ăn gia súc 2,8 ÷ 11 3÷6 0,35÷0,6 0,80 Máy sẻ gỗ 2,8 ÷ 11 7÷9 0,4÷0,65 0,82 Máy kem đá 2,8 14 0,60 0,80 Máy bơm 0,83 10÷20 0,55÷ 0,65 Phụ tải động lực xác định theo biểu thức: n dl Pđl = knc ∑ Pni i =1 (4.2) Trong đó: Pni – công suất thiết bị động lực, kW; knc – hệ số nhu cầu, xác định theo biểu thức: k nc = k sdΣ + − k sdΣ n hd ksdΣ - hệ số sử dụng tổng hợp nhóm tải, xác định theo biểu thức (2.31) b) Phụ tải thủy lợi Phụ tải điện thủy lợi chủ yếu trạm bơm tưới tiêu úng Các loại động dùng trạm bơm thường loại không đồng công suất đặt từ 10 ÷ 75 kW Phụ tải thủy lợi xác định theo nhu cầu tưới tiêu Ptuoi= p0tuoi.Ftuoi; (4.3) Ptieu= p0tieu.Ftieu (4.4) Trong đó: Ch.4 CCĐ NT 99 Ftuoi Ftieu – diện tivchs tưới tiêu úng, ha; p0tuoi p0tieu – suất tiêu thụ công suất cho tưới tiêu úng, kW/ha, cho bảng 8.b.pl Công suất tính toán nhóm phụ tải thủy lợi giá trị cực đại phụ tải tưới tiêu: P Ptl = max  tuoi  Ptieu (4.5) Thời gian sử dụng công suất cực đại tưới phụ thuộc vào loại hoa màu, lấy gần theo bảng 4.3 Bảng 4.3 Thời gian sử dụng công suất cực đại phụ tải điện thủy lợi, TM, h/năm Loại trồng Tưới Tiêu Cây lúa 1200÷1800 Cây ăn 1000 ÷ 1500 700 ÷ 920 Cây công nghiệp 1500 ÷ 2000 4.1.4 Tổng hợp phụ tải 4.1.4.1 Xác định phụ tải tính toán mạng điện a) Phương pháp số gia Phụ tải mạng điện tổng hợp sở số liệu điều tra đo đếm Phương pháp thông dụng để tổng hợp phụ tải mạng điện thực theo trình tự trình bày mục 2.3 Phụ tải tổng hợp nhóm sản xuất xác định theo phương pháp số gia (xem mục 2.3 chương 2) b) Phương pháp Phương pháp cho phép xác định cách gần phụ tải tính toán có xét đến hệ số đồng thời nhóm tải khác nhau: PM = kkV ( ksh.Psh + kđl.Pđl) (4.6) Trong : P∑ - tổng công suất tính toán hay công suất cực đại khu vực; Psh - tổng nhu cầu công suất sinh hoạt gia đình dịch vụ công cộng; Pđl - tổng nhu cầu công suất phụ tải động lực; kkV : hệ số đồng thời cho loại phụ tải khu vực thiết kế; ksh : hệ số đồng thời hộ gia đình khu vực thiết kế; kdl : hệ số đồng thời phụ tải động lực Phụ tải tính toán xác định theo biểu thức gần sau : PM = kđt.∑Pi, (4.7) Trong đó: Pi - công suất điểm tải thứ i kđt - hệ số đồng thời phụ tải khu vực, lựa chọn sau : + kđt = 0,6 Psh ≤ 0,5 ∑Pi Ch.4 CCĐ NT 100 + kđt = 0,7 Psh = 0,7 ∑Pi + kđt = 0,9 Psh = ∑Pi Các trường hợp khác kđt nội suy 4.2 Lựa chọn nguồn điện 4.2.1 Các nguồn điện Tùy theo đặc điểm địa lý vùng nông thôn, việc cung cấp điện thực với nhiều phương án khác như: trạm phát Điesel, trạm thủy điện nhỏ, trạm phong điện v.v Phụ thuộc vào tiềm khai thác nguồn lượng tái tạo người ta xây dựng phương án kết hợp nguồn phát điện hỗn hợp: thuỷ điện nhỏ – pin mặt trời; phong điện – pin mặt trời; thuỷ điện nhỏ – Điesel; phong điện – Điesel; pin mặt trời – Điesel với quy mô công suất hợp lý, đảm bảo cung cấp đủ điện cho nhu cầu phụ tải Dưới giới thiệu số phương án sử dụng nguồn lượng chỗ 4.2.1.1 Phương án cung cấp điện từ lưới quốc gia mạng điện đơn giản Đối với vùng xa trung tâm áp dụng phương pháp truyền tải điện mạng điện đơn giản, tức mạng điện dây dẫn, hai (2D) pha (1D) Ở loại mạng điện người ta sử dụng đất làm dây dẫn Để truyền dẫn điện đất cần phải xây dựng trạm phát trạm thu hệ thống tiếp địa (HTTĐ) Dòng điện truyền từ trạm phát đến trạm thu dây dẫn trở qua HTTĐ vùng đất hai trạm mạng điện 1D, dòng điện pha theo đường dây không, pha lại dòng điện đất (mạng 2D), (hình 4.1) Đường dây trung áp Iđ Đường dây trung áp Rđ a) b) Iđ Hình 4.1: Sơ đồ nguyên lý mạng dùng đất làm dây dẫn: a) sơ đồ mạng điện 2D b) Sơ đồ mạng điện 1D Do tác động điện từ, đường qua dòng điện đất lặp lại hoàn toàn hành vi tuyến đường dây không Độ sâu thâm nhập dòng điện đất phụ thuộc vào điện trở suất, tần số dòng điện, xác định theo biểu thức: h = 5,08.10 Ch.4 CCĐ NT ρđ ,m ; f 101 (4.8) Trong : ρđ - điện trở suất đất ,Ω.m; f - tần số dòng điện, Hz Đối với dòng điện tần số công nghiệp thì: h = 71,842 ρ đ , m ; (4.9) Mật độ dòng điện vào lòng đất giảm dần theo độ sâu chiều rộng, tức mật độ dòng điện nơi tiếp xúc với HTTĐ lớn giảm dần theo độ sâu xa Mật độ dòng điện điểm cách vị trí tiếp địa khoảng r xác định: jr = Iđ , A/m2 ; 2π rx2 (4.10) Trong đó: jr - mật độ dòng điện điểm cách vị trí tiếp địa khoảng r, A/m ; Iđ - dòng điện xuống đất, A; rx- bán kính hay khoảng cách từ điểm tính đến vị trí tiếp địa, m Dây pha Dây đất Dây trung tính Dây đất Hệ thống nối đất → Dòng điện sơ thứ cấp Điểm phân phối trung tâm Dòng điện chạy đất Dây trung tính Hệ thống nối đất Hình 4.2 Sơ đồ cung cấp điện nông thôn mạng điện đơn giản Điện trở 1km đường dòng điện đất (ứng với chiều dài đường dây không), phụ thuộc vào tần số, điện trở suất đất, chiều cao treo dây không độ sâu thâm nhập dòng điện, xác định theo biểu thức Parson Bell:  ρ  roe =  9,85 f + 13,15 H đ .10 −4 , Ω / km ; 5f   xoe = (29 f lg h + 15,7 f ).10 − , Ω / km ; H Trong đó: h- chiều sâu thâm nhập vào lòng đất dòng điện, m; Ch.4 CCĐ NT 102 (4.11) (4.12) H- chiều cao treo dây dẫn không, m; f - tần số dòng điện, Hz Đối với dòng điện tần số công nghiệp: ( ) roe = 492,5 + 0,832 H ρ đ 10 −4 , Ω / km ; xoe = (1450 lg h + 785).10 −4 , Ω / km ; H (4.13) (4.14) Sơ đồ nguyên lý cung cấp điện cho khu vực nông thôn mạng điện đơn giản thể hình 4.2 Việc lợi dụng đất làm dây dẫn cho phép tiết kiệm đáng kể kim loại màu, nhiên người ta phải xây dựng hệ thống tiếp địa làm việc, lựa chọn phương án cung cấp điện tối ưu, cần xem xét so sánh lượng tiết kiệm kim loại màu so với tượng chi phí cho hệ thống tiếp địa 4.2.1.2 Trạm phát Điesel Trạm phát Điesel sử dụng rộng rãi không vùng sâu vùng xa, hải đảo mà nguồn dự phòng đáng tin cậy phương án cung cấp điện Trên thực tế có nhiều loại trạm phát Điesel hãng khác sản xuất máy phát tự kích thích kiểu Fimag DCBS 63-4 Đức, máy phát kiểu SSED (Đức), máy MST (Tiệp Khắc), máy GTE (Rumanie), v.v Trên hình 4.3 biểu thị hình ảnh bao quát số cụm Điesel thông dụng Giá thành cụm Điesel phụ thuộc vào công suất, mức độ trang bị tự động hóa, loại động vv…Nhìn chung suất vốn đầu tư tổ phát Điesel nằm khoảng 350 ÷ 650 $/kW (máy phát nhỏ có đơn giá lớn) Hình 4.3 Hình dạng bao quát trạm phát điện điesel 4.2.1.3 Năng lượng Mặt Trời Ch.4 CCĐ NT 103 Theo số liệu tính toán lượng xạ Mặt Trời Trái Đất khoảng 1,2⋅1014 kW, tính trung bình đầu người gần 30 MW/ng [40] Tuy nhiên tỷ lệ sử dụng lượng Công suất phát xạ Mặt Trời phụ thuộc vào nhiều yếu tố vị trí, thời gian ngày, thời gian năm, điều kiện khí hậu, thời tiết v.v Trong có nhiều yếu tố tác động ngẫu nhiên a) kính lớp bán dẫn P modul quang điện tia nắng lớp chống phản xạ tiếp xúc mặt trước mạch điện chiều mạch điện xoay chiều công tơ sản xuất công tơ tiêu thụ thiết bị gia dụng mạng điện công cộng b) lớp bán dẫn n tiếp xúc mặt sau đường tiếp giáp c) Hình 4.4 Năng lượng Mặt Trời a) Sơ đồ nguyên lý nhà máy điện Mặt Trời; b) Sơ đồ thiết hệ thống bị điện Mặt Trời; c) Sơ đồ nguyên lý Pin Mặt Trời Ch.4 CCĐ NT 104 Sự chuyển đổi từ lượng nhiệt Mặt Trời thành điện năng thực theo hai phương thức: * Phương thức thứ nhà máy điện dùng xạ Mặt Trời hệ thống làm việc trạm nhiệt điện, mà lò thay hệ Mạng thốngđiện kínhcaohội áptụ thu nhận nhiệt xạ Mặt Trời để tạo nước quay tuabin (hình 4.4a) Tia nắng * Phương thức thứ hai chuyển đổi quang thành điện dạng pin Mặt Trời (hình 4.4c) Pin Mặt Trời, gọi pin quang điện, có cấu tạo gồm hai lớp bán dẫn p Bộ chuyển đổi Bộ nghịch n Lớp tiếp xúc gọinăng lớp tiếp xúc chuyển tiếplưu p - n Dưới tác dụng ánh sáng Mặt lượng Trời vào lớp chuyển tiếp p-n có khuếch tán hạt dẫn qua lớp tiếp xúc, tạo nên điện trường sinh suất điện độngMáy quang biến áp điện Giá trị suất điện động tăng theo tăng cường độ chiếuTuabin sáng Như pin Mặt Trời biến đổi trực tiếp xạ lượng Mặt Trời thành điện năng, không qua bước trung Máy phátgian nhiệt Hiện nay, người ta chế tạo tế bào quang điện Mặt Trời có đường kính cỡ vài đề xi mét, cho công suất cỡ 1W điều kiện Tuỳ Trời 1kW/m Môi chất làmtheo mát nhu cầu phụ xạ 7Mặt loop Bơm đối lưu tải hộ tiêu thụ mà người ta ghép tế bào pin Mặt Trời thành Hơi bộ, nướctổ hợp Nước Năng lượng điện pin Mặt Trời sảnlàm xuất Nước mátra không dùng hết, tích Bình ngưng trữ ắc qui Nhìn chung Pin Mặt Trời chế tạo với công suất Bơm8 cấp4 nhỏ, hiệu suất thấp, giá thành cao, thường dùng để cung cấp cho phụ tải nhỏ vùng hải đảo xa Đơn giá pin Mặt Trời trung bình khoảng 4÷6 $/W giá thành điện khoảng 0,25÷0,40 $/kWh 4.2.1.4 Trạm phong điện Nguyên lý làm việc chủ yếu trạm phong điện (TPĐ) lợi dụng sức gió để quay hệ thống cánh quạt (trực tiếp, gián tiếp qua biến tốc) làm quay máy phát điện (hình 4.5) Điện sản xuất thường tích trữ ắc qui Để xác định điện dự kiến vị trí cụ thể, cần có liệu phân bố tốc độ gió theo phân cấp Xét đến biến đổi tốc độ gió theo thời gian Để tính toán lượng gió cần biết thông tin tốc độ gió nơi đặt thiết bị độ cao tính toán Các kiện tin cậy cần phải xử lý từ số liệu khảo sát không 10 năm Hiệu sử dụng thiết bị gió phụ thuộc nhiều vào điều kiện khí hậu, địa hình, nguồn lượng chỗ, giá nhiên liệu, sách tài v.v Công suất động gió tỷ lệ bậc ba với vận tốc, xác định theo biểu thức: P = 0,5.Cp.η1.η2.η3.ρk.F.νh3 (4.15) Trong đó: gió P - công suất động gió, kW; máy phát F - bề mặt quét gió cánh, m2; INCLUDEPICTURE hộ dùng "http://www.groupe-am ρk - khối lượng riêng không khí, (ρk = 1,2kg/m ); điện Chuyển đổi điện Cp - hệ số công suất cực đại, (Cp= 0,59); cột η1,η2,η3 - hiệu suất biến tốc, máy phát ắc qui: η1≈0,95; η2≈0,80; η3≈0,80 ; Ch.4 CCĐ NT Hình 4.5 Sơ đồ trạm phong điện 105 vh - vận tốc gió độ cao trục gió, xác định theo biểu thức (4.16),m/s Để đánh giá đầy đủ giá trị công suất động gió cần phải có đủ sô liệu thống kê tốc độ phân bố gió khu vực đặt thiết bị Thông thường số liệu tốc độ gió đo độ cao 10m, để xác định tốc độ gió độ cao h, cần phải quy đổi theo biểu thức thực nghiệm sau: [40] νh = 0,1ν.hg.b, (4.16) Trong đó: νh - tốc độ gió độ cao h, m/s; ν – tốc độ gió theo số liệu đo trạm khí tượng độ cao 10m, m/s; hg – chiều cao trục gió, m; b – hệ số thực nghiệm, khu vực mở b=0,14 [40] Dòng lượng gió có mật độ ban đầu thấp, đòi hỏi công nghệ cao, tức giá thành cấu đắt, điều làm cho giá thành điện gió cao Nhược điểm điện từ trạm phong điện không ổn định, chất lượng điện thay đổi, có ưu điểm không cần nhiên liệu, không gây ô nhiễm môi trường Giá thành điện trạm phong điện xác định theo biểu thức: gg = Zg (4.17) A Trong đó: A – điện sản xuất trạm phong điện: A=P.T; T – thời gian làm việc trạm phong điện, h/năm Zg – chi phí quy dẫn trạm phong điện, xác định theo biểu thức: Zg=pVg+Cvh; (4.18) p – hệ số tiêu chuẩn sử dụng khấu hao thiết bị phong điện (p=0,18); Vg – vốn đầu tư trạm phong điện, bao gồm vốn mua thiết bị, vật tư vốn xây dựng; Cvh – chi phí vận hành thường niên, lấy trung bình 7% vốn đầu tư Để đảm bảo cung cấp điện ổn định người ta thường áp dụng sơ đồ kết hợp lượng gió lượng Mặt Trời Việc kết hợp turbine gió module quang điện cho phép nâng cao hiệu sử dụng nguồn lượng (hình 4.6) Công suất trạm phong điện cần phải thỏa mãn nhu cầu phụ tải nạp cho accquy với dung lượng đủ để cung cấp vào lúc lặng gió Vào thời gian lặng gió accquy nạp cấu điện Mặt Trời Chi phí cho việc xây dựng thiết bị gió đánh giá theo thành phần, %: TT Chi phí cho phần tử Tỷ lệ, % TT Chi phí cho phần tử Tỷ lệ, % Thiết bị gió Cơ sở hạ tầng (đường xá) 60÷70 5÷ Ch.4 CCĐ NT 106 Như toàn tải cung cấp điện từ nguồn đơn, điểm thuận lợi sơ đồ hình tia cấp điện cho nhiều loại tải khác nhau, làm giảm tối đa việc lắp đặt máy biến áp Tuy nhiên sơ đồ độ sụt áp lớn hiệu sử dụng thấp, đường dây cấp điện bên hạ áp nguồn cung cấp đơn Giá thành đường dây máy cắt bên hạ áp cao dây dẫn công suất máy biến áp 1000kVA Trong trường hợp xẩy cố thứ cấp hay máy biến áp nguồn toàn phụ tải bị cắt Việc gián đoạn cung cấp điện diễn trình sửa chữa kết thúc Sự cố đường dây hạ áp Hình 4.13 Sơ đồ mạng điện hình tia làm ngừng cung cấp điện cho toàn tải đường dây Để khắc phục nhược điểm sơ đồ hình tia, người ta áp dụng sơ đồ khác có cấu dự phòng, sơ đồ hình tia cải tiến * Sơ đồ hình tia cải tiến Khác với sơ đồ hình tia đơn giản, sơ đồ hình tia cải tiến có bố trí cấu dự phòng đường dây từ trạm biến áp phân phối bên cạnh (hình 1.14) Mỗi trạm hạ áp đơn vị kết hợp máy biến áp ba pha, cầu chảy bên cao áp tủ phân phối bên hạ áp Hệ thống kết nối với tải qua thiết bị bảo vệ Mỗi máy biến áp xác định rõ vùng phụ tải phải có khả đáp ứng trường hợp tải lớn Máy cắt Hình 4.14 Sơ đồ hình tia cải tiến Ch.4 CCĐ NT 118 Trong trường hợp xẩy cố đường dây phân phối, phụ tải trạm biến áp kết nối với đường dây dự phòng lấy từ trạm biến áp bên cạnh Điều cho phép nâng cao độ tin cậy mạng điện phân phối Tuy nhiên sơ đồ có chi phí cao đảm bảo hiệu kinh tế, lựa chọn sơ đồ cần phải giải toán toán kinh tế-kỹ thuật * Sơ đồ mạch vòng phía cao áp – hình tia phía hạ áp Hệ thống bao gồm hay nhiều vòng phía cao áp với hai hay nhiều máy biến áp nối vòng (hình 4.15) Sơ đồ có độ tin cậy hiệu cao Thông thường trình vận hành mạch vòng mở cấu phân đoạn, điểm mở tính toán xác định vị trí tối ưu Cơ cấu phân đoạn sử dụng để ngăn ngừa hoạt động song song nguồn Một cấu tự động điều khiển hai máy cắt máy cắt liên kết Sơ đồ đảm bảo cho phép phục hồi cung cấp điện nhanh chóng có cố xẩy Máy cắt phía sơ cấp Máy cắt phân đoạn Hình 4.15 Sơ đồ mạch vòng phía cao áp - Hình tia phía hạ áp Ch.4 CCĐ NT Mạch vòng 119 Máy cắt phía sơ cấp 4.3.3 Mạng điện hạ áp Lưới hạ áp 380/220V xây dựng để cấp điện cho phụ tải hạ áp (hình 4.16) - Đối với đường dây qua khu vực thưa dân cư, xa nhà cửa, công trình công cộng sử dụng dây nhôm trần lõi thép, dây nhôm lõi thép trường hợp cần thiết - Đối với đường dây qua khu vực dân cư tập trung, gần nhiều nhà cửa, công trình công cộng khu vực có nhiều người qua lại; khu vực ô nhiễm; khu vực nhiều cối nên sử dụng loại cáp vặn xoắn (ABC) ruột nhôm dây nhôm bọc cách điện - Đối với đường dây qua khu vực nhiễm mặn sử dụng dây nhôm có lớp mỡ bảo vệ chống ăn mòn - Đối với đường dây khu vực nhiễm mặn nặng, sát biển sử dụng dây đồng nhiều sợi dây hợp kim nhôm - Dây dẫn từ máy biến áp vào tủ hạ áp (400V/230V) từ tủ đến đường dây hạ áp sử dụng loại cáp đồng pha ba pha nhiều sợi bọc cách điện PVC XLPE - 1kV - Dây dẫn vào hộp công tơ treo cột dùng loại cáp đồng nhiều sợi bọc cách điện PVC XLPE - 1kV Hình 4.16 Lưới điện hạ áp - Dây dẫn vào nhiều hộp công tơ đặt nhà dùng loại ruột đồng dây đồng nhiều sợi bọc cách điện cho đoạn dây phía nhà, loại cáp điện (cáp muyle cáp vặn xoắn) luồn ống bảo vệ cho đoạn từ đầu hồi nhà đến công tơ điện - Dây dẫn vào công tơ sau công tơ phải dùng dây dẫn nhiều sợi bọc cách điện cáp điện Tiết diện dây bọc cách điện cáp điện phải phù hợp với công suất sử dụng hộ sử dụng điện tối thiểu không nhỏ 2,5mm2 Ch.4 CCĐ NT 120 - Để đảm bảo điều kiện kinh tế, kỹ thuật phạm vi cung cấp điện không nên vượt khoảng cách quy định đây: Bảng 4.4 Chiều dài giới hạn đường dây lưới hạ áp Chiều dài cấp điện (m) Khu vực dân cư tập trung Khu vực dân cư phân tán Loại đường dây Đường trục 800 1200 Đường nhánh 500 800 - Nên lựa chọn tiết diện dây dẫn theo định hướng sau: * Đối với đường trục : Để đảm bảo điều kiện độ bền học, dây dẫn đường trục phải dây nhiều sợi Tuỳ theo công suất tải mà tiết diện dây pha lựa chọn dãi 25÷120mm2, nhiên không nhỏ quy định sau: Bảng 4.5 Tiết diện giới hạn dây hạ áp Loại dây Dây nhôm Dây AC, nhôm hợp kim Dây đồng Tiết diện (mm2) Vượt đường g thông thông tin cấp I 35 16 16 Các vị trí lại 16 10 10 * Đối với nhánh rẽ: Dây dẫn nhánh rẽ cho phép sử dụng lõi sợi Tiết diện dây phải lựa chọn phù hợp với công suất tiêu thụ hộ sử dụng điện tối thiểu không nhỏ 2,5mm2 - Đối với nhánh rẽ dây dẫn cấp điện cho phụ tải pha tiết diện dây trung tính chọn dây pha - Dây dẫn dùng cho chiếu sáng trời mắc chung cột với đường trục hạ áp cho phép bố trí dây trung tính - Cầu chảy bảo vệ đặt cột phải bố trí thấp dây dẫn để thuận tiện cho việc sửa chữa thay dây chảy * Dây dẫn vào hộp công tơ - Dây dẫn vào hộp công tơ treo cột đường dây hạ áp nên chọn theo loại tiết diện sau: + x 25 mm2 x11 mm2 cho hộp công tơ 5/20A; + x 16 mm2 x7 mm2 cho hộp công tơ 3/9A, (hoặc hộp công tơ 5/20A); + x 11 mm2 x6 mm2 cho hộp công tơ 3/9A, (hoặc hộp công tơ 5/20A) + x mm2 cho hộp công tơ 3/9A Ch.4 CCĐ NT 121 - Dây dẫn vào hộp nhiều công tơ để sát nhà, xa cột đường dây hạ áp, nên dùng loại có tiết diện: x 16mm2- x 25mm2- x 35mm2 tuỳ theo số lượng công tơ chiều dài dây dẫn vào hộp công tơ 4.4 Ví dụ tập Ví dụ 4.1 Hãy xác định phụ tải tính toán mạng điện hạ áp cung cấp điện trạm biến áp phân phối 22/0,4 kV (hình 4.17) Phụ tải sinh hoạt bao gồm điểm dân cư với số hộ cho bảng VD 4.1a, có nhà ủy ban với tổng diện tích 210 m2 Phụ tải sản xuất gồm trạm xay xát, xưởng mộc, lò gạch trạm bơm với số liệu cho bảng VD4.1b Tổng chiều dài đường làng cần chiếu sáng Lcs= 1,72 km, suất chiếu sáng đường 3W/m Suất tiêu thụ trung bình hộ dân p0 = 650W/hộ, suất tiêu thụ điện nhà hành 15W/m2 Bảng VD 4.1a Số liệu phụ tải sinh hoạt Vị trí điểm tải 12 13 Số hộ gia đình 20 15 15 20 10 15 24 Bảng VD 4.1b Số liệu phụ tải động lực Vị trí điểm tải 10 Tên hộ tiêu thụ Xay xát Xưởng mộc Lò gạch Trạm bơm Pn, kW 10 7,5 28 32 ksd 0,57 0,43 0,78 0,75 0,76 0,72 0,88 0,84 cosϕ TBA M B 11 X H 12 15N 20N 24N Hình 4.17 Sơ đồ mạng điện ví dụ 4.1 Giải: 13 * Phụ tải chiếu sáng đường làng Pcs= p0cs.Lcs = 1,7.3 = 5,16 kW; * Tính toán phụ tải sinh hoạt Phụ tải nhà ủy ban ND: Pub=p0.nb.Fub = 15.210.10-3 = 3,15 kW; Phụ tải tính toán điểm dân cư số 2: Ch.4 CCĐ NT 15N G 10N 10 15N 20N 122 Psh2= kđt N2.p0 = 0,41.20.0,65 = 5,33 kW; Với số hộ 20 theo bảng 1.pl ta tìm hệ số đồng thời kđt=0,41 Tính toán tương tự cho điểm dân cư khác, kết ghi bảng VD4.3: Bảng VD4.1c Kết tính toán phụ tải sinh hoạt điểm dân cư Điểm N kđt Ptt, kW 20 0,41 5,33 15 0,44 4,29 15 0,44 4,29 20 0,41 5,33 10 0,47 3,055 12 15 0,44 4,29 13 24 0,4 6,24 Xác định phụ tải đọan dây theo phương pháp số gia: P5-6 = P6 = 3,055 kW; P 0, 04 3,055 0, 04 ) − 0,41)] = 7,07 kW ; P4-5 = P5-6+P5 = P5 + P4−5 [( 4−5 ) − 0,41] = 5,55 + 3,055.[( 5 Tính toán tương tự cho đoạn dây khác, kết ghi bảng VD 4.1d Bảng VD 4.1d Kết tính toán phụ tải đoạn dây Đoạn 4-5 3-4 2-3 1-2 8-9 7-8 1-7 11-12 1-11 Ptt, kW 7,07 17,72 20,22 23,38 48,80 53,35 59,53 8,74 10,55 Tổng phụ tải sinh hoạt 10,55 0, 04 ) − 0,41)] = 29,92 kW ; Psh = P1-2+ P1-11.k1-11 = 23,38 + 10,55.[( Phụ tải chiếu sáng phụ tải sinh hoạt coi đồng thời, tổng công suất chiếu sáng sinh hoạt là: Psh+cs = Psh+Pcs= 29,92 + 5,16 = 35,08 kW; Phụ tải tính toán toàn mạng điện xác định cách tổng hợp phụ tải động lực, sinh hoạt chiếu sáng: 35,08 0, 04 Ptt = Pđl + Psh+cs k sh+cs = 59,53 + 35,08.[( ) − 0,41)] = 83,07 kW ; Xác định hệ số công suất trung bình phụ tải đông lực: cos ϕ dl = ΣPdli cos ϕ i 10.0,76 + 7,5.0,72 + 28.0,88 + 32.0,84 = = 0,83 ΣPdli 10 + 7,5 + 28 + 32 Đối với phụ tải sinh hoạt nông thôn hệ số công suất cosϕsh=0,96, hệ số công suất tổng hợp mạng là: cos ϕ Σ = Pdl cos ϕ dl + Psh cos ϕ sh 59,53.0,83 + 83,07.0,96 = = 0,88 ΣPi 59,53 + 83,07 Ch.4 CCĐ NT 123 Công suất toàn phần: S= Ptt 83,07 = = 94,42 kVA; cos ϕ Σ 0,88 Công suất phản kháng: Q = Ptt.tgϕΣ = 83,07.0,53= 44,88 kVAr Ví dụ 4.2 Hãy xác định phụ tải tính toán mạng điện phân phối 10 kV (hình 4.18), biết phụ tải tính toán trạm biến áp phân phối là: TBA 10 11 S, kVA 123 58 115 207 132 75 84 Giải: Bài toán xác định phụ tải tính toán mạng điện phân phối thực theo hai phương pháp: a) Phương pháp số gia: Ta tiến hành xác định phụ tải đoạn dây, tính từ điểm cuối trở trạm trung gian S4=58 kVA ∼ S5=115 kVA 10 S10=75 kVA 11 S3=123 kVA S8=132 kVA S11=84 kVA Hình 4.18: Lưới phân phối ví dụ 4.2 S7=207 kVA Dòng công suất đoạn 2-6 bao gồm thành phần phụ tải điểm 5, S7>S8 nên ta có: S 132 0, 04 S 2−6 = S + [( ) 0, 04 − 0,38].S8 = 207 + [( ) − 0,38].132 = 307,31 kVA 5 Dòng công suất đoạn 1-2 bao gồm thành phần phụ tải đoạn 2-6 điểm tải 3, Tính toán tương tự trên, kết ghi bảng VD 4.2 Bảng VD 4.2 Kết tính toán phụ tải Đoạn dây 1- 2-6 1-2 0-9 0-1 Thanh Stt, kVA 156,93 307,31 400,38 139,08 520,87 626,89 a) Phương pháp hệ số nhu cầu Ch.4 CCĐ NT 124 Theo phương pháp hệ số nhu cầu, phụ tải tính toán mạng điện phân phối xác định theo biểu thức: Stt = kncΣSi = 0,78.(123+58+115+207+132+75+84) = 0,78.794 = 619,32 kVA Hệ số nhu cầu tra theo bảng 4.pl ứng với số trạm biến áp hệ số knc = 0,78 Sai số hai phương pháp s= ( S I − S II ) 100 = 1,21% SI Ta nhận thấy sai số hai phương pháp không đáng kể, nhiên trường hợp phương pháp số gia phương pháp có độ tin cậy cao Ví dụ 4.3 Hãy so sánh phương án cung cấp điện cho điểm dân cư miền núi mạng điện ba pha thông thường U=22 kV mạng điện đơn pha dùng đất làm dây dẫn Biết phụ tải tính toán 100 kVA, hệ số công suất cosϕ = 0,86 (tgϕ=0,54), chiều dài đường dây từ trạm biến áp trung gian đến trung tâm tải 37 km, thời gian sử dụng công suất cực đại TM=2450 h, hệ số sử dụng hiệu khấu hao vốn đầu tư p=0,22; độ cao treo dây dẫn H=7,5m, điện trở suất đất nơi xây dựng hệ thống nối đất có giá trị ρđ=550 Ω.m, điện trở hệ thống nối đất thông thường Rtđ=4 Ω, giá thành tổn thất điện c∆ = 1000 đ/kWh, hao tổn điện áp cho phép mạng điện ∆Ucp=5% Giải: Xác định thành phần phụ tải P = S cosϕ = 100.0,88 = 88 kW; Q = P.tgϕ = 88.0,54 = 47,5 kVAr; Cho trước giá trị x0=0,4 Ω/km, ta xác định thành phần hao tổn điện áp cho phép: Giá trị hao tổn điện áp cho phép: ∆U cp= ∆U cp %U 100 = 5.22.103 = 1100 V ; 100 Q.x0 L 47,5.0,4.37 = = 32 V 22 U ∆Ur = ∆Ucp- ∆Ux = 1100 – 32 = 1068 V Tiết diện dây dẫn cần thiết: ∆U x= F= P.L 88.37.103 = = 4,33 mm ; γ U∆U R 32.22.1068 Theo điều kiện độ bền học tiết diện tối thiểu đường dây 22 kV phải 35 mm2, ta chọn dây AC.35 có suất điện trở r0 = 0,85 Ω/km Vốn đầu tư đường dây 22 kV: Vd = (ad+bdF).L = (22,19+1,28.35).37 = 8642,58.106đ Các hệ số ad bd tra theo bảng 3.2 Xác định vốn đầu tư hts nối đất bảo vệ: Vnđ = 2+0,025.S = 2+0,025.100 = 45 triệu đ; Ch.4 CCĐ NT 125 Giá trị dòng điện chạy đường dây ba pha thông thường : S 100 I= = = 2,62 A; 3U 22 Thời gian tổn thất cực đại : τ = (0.124+TM.10-4)2.8760 = (0.124+2450.10-4)2.8760 = 1167 h ; Tổn thất điện mạng điện ba pha thông thường: ∆A3 f = 3I ro L.τ 10 −3 = 3.2,622.0,85.37.1167.10-3= 758,34 kWh ; Chi phí quy dẫn phương án : Zd=pd (Vtđ+ Vd)+∆A3f.c∆ = 0,22.(45 + 8642,58)106 +758,34.0,001 = 1903,115.106đ/năm Phương án : Vốn đầu tư đường dây đơn pha 22 kV: Vd1 = (ad1+bd1F).L = (88,46+0,51.35).37 = 3928,44.106đ Các hệ số ad1 bd1 tra theo bảng 3.2 Điện trở hệ thống nối đất mạng điện đơn pha, Ω Rtđ1= Rtd-(2,42+0,01.S+3.10-5S2) = – (2,41+0,01.100+3.10-5.1002)=0,28 Ω ; Xác định vốn đầu tư hệ thống nối đất bảo vệ: Vnđ1 = (3,5+0,015.S+0,003.S2)/Rtđ1 = (3,5+0,015.100+0,003.1002)/0,28 = 125.106 đ ; Dòng điện chạy mạng đơn pha : S 100 I d1 = = = 4,55 A U 22 Suất điện trở “dây đất”, xác định theo biểu thức ( ) roe = 492,5 + 0,832 H ρ đ 10 −4 = (492,5 + 0,832.7,5 550 10 −4 = 0,064, Ω / km Tổn thất điện mạng điện đơn pha: 2 ∆ A1D = [ I d (ro + roe ).L + I d 2.Rtd ]τ 10−3 =[4,552(0,85+0,064).37+4,552.2.0,513].1167.10-3= 828,84kWh Chi phí quy dẫn phương án : Zd1=pd(Vtđ1+1,12Vd)+∆Ad1.c∆ =0,22(125+1,12 3928,44).106+ 828,84.0,001 = 996,30.106 đ Kết tính toán phương án tổng hợp bảng sau: Bảng VD 4.3.Kết tính toán phương án ví dụ 4.3 Vốn đầu tư, 106đ Z, 106đ Phương ∆A, kWh VΣ án I, A Vtđ Vd Vf 2,62 758,34 4,5 8642,58 8647,08 1903,11 4,55 828,84 125 3928,44 471,41 4524,86 996,30 Như ta thấy Zd1 < Zd, có nghĩa phương án mạng điện đơn pha cho hiệu kinh tế cao so với mạng điện ba pha thông thường Ví dụ 4.4 Hãy so sánh phương án xây dựng trạm phong điện cung cấp cho khu vực nông thôn miền núi, biết vận tốc gió khảo sát trung bình trạm khí tượng độ cao 10m Ch.4 CCĐ NT 126 v=15,8 m/s; thời gian sử dụng công suất T = 3120 h/năm; Các tham số khác: chiều cao trục gió, hg, diện tích bề mặt quét gió cánh quạt F vốn đầu tư V cho bảng VD 4.4a sau: Bảng VD 4.4.a Các kiện toán ví dụ 4.4 Phương án hg, m F, m2 V, $ I 6,5 1,15 665 II 7,5 1,15 1130 Giải: Trước hết ta xác định vận tốc gió độ cao trục gió theo biểu thức (4.16): νh = 0,1.ν.hg.b = 0,1.15,8.6,5.0,14 = 1,44 m/s; * Phương án I: Công suất trạm phong điện xác định theo biểu thức (4.15): P1=0,5.Cp.η1.η2.η3.ρk.F.νh3 = 0,5.0,59.0,95.0,8.0,8.1,2.1,15.1,443 = 0,74 kW; Điện sản xuất: A1 = P1.T = 0,74.3120 = 2295,38 kWh; Chi phí quy dẫn: Zg1= p.V1+ Cvh1 = 0,18.655 +0,07.655 = 166,27 $/năm Giá thành điện năng: g g1 = Z g1 A1 = 166,27 = 0,072$ / kWh = 7,2 cent / kWh 2295,38 Tính toán tương tự phương án II, kết ghi bảng VD 4.4b Bảng VD 4.4.b Kết tính toán phương án ví dụ 4.4 Phương án vh, m/s P, kW A, kWh I 1,44 0,74 2295,38 II 1,66 1,13 3526,13 Z, $ 166,27 282,54 gg, $/kWh 0,072 0,080 Phân tích kết bảng VD 4.4b ta thấy phương án I có giá thành điện thấp so với phương án II, ta chọn phương án I phương án xây dựng nguồn cung cấp điện cho khu vực nông thôn miền núi Ví dụ 4.5 Hãy so sánh phương án xây dựng trạm thủy điện nhỏ cung cấp điện cho khu vực miền núi Thời gian sử dụng công suất năm T = 4280 h/năm; Các tham số: chiều cao cột nước h, lưu lượng nước Q, vốn đầu tư V, thời gian xây dựng công trình t xd cho bảng sau: Bảng VD 4.5a: Các kiện ban đầu phương án xây dựng trạm thủy điện nhỏ Phương án h,m Q, m3/s txd năm V, 103 $ I 10 15 762 II 8,7 34 1365 Giải: Trước hết ta xác định tham số kỹ thuật phương án * Phương án 1: Ch.4 CCĐ NT 127 Công suất tính toán trạm thủy điện: P = Q.g.h = 15.9,8.10 = 1470 kW Điện sản xuất năm: A= P.T = 1470.2480 = 6,29.106 kWh; Suất vốn đầu tư cho đơn vị công suất tác dụng: v0= V/P = 517.103/1470 = 0,352.103 $/kW; Chi phí quy dẫn: Z = p.V + Cvh = 0,22.517 +0,07.517 = 121,805.103 $/năm; Giá thành điện năng: ga = Z/A = 121,805.103/6,29.106 = 1,936 cent/kWh Tính toán tương tự cho phương án 2, kết ghi bảng sau: Phương án P, kW A, 106 kWh v0= 103 $/kW Z, 103 $/năm 1470 6,29 0,518 121,805 2898,84 12,41 0,471 195,845 ga, cent/kWh 1,936 1,579 Phân tích kết tính toán ta thấy phương án có giá thành điện thấp so với phương án 1, ta chọn phương án để đầu tư xây dưng công trình thủy điện Ví dụ 4.6 Hãy so sánh phương án dầu tư xây dựng trạm thủy điện theo phương pháp phân tích kinh tế - tài với số liệu ví dụ 4.4 Tất vốn đầu tư vốn tự có, phương án vốn đầu tư dải suốt thời gian xây dựng (3 năm); thuế suất ts = 25%, hệ số chiết khấu i = 0,1; tỷ lệ khấu hao thiết bị k kh=0,05; Chi phí vận hành lấy 7% vốn đầu tư; Giá bán điện gb=0,05$/kWh Giải: * Phương án 1: (đơn vị tính 103 $) - Doanh thu năm đầu tiên: B1= A.gb = 6,3.106 0,05 = 315 - Chi phí vận hành: Cvh1= kvh.V = 0,07.517 = 36,22; - Chi phí khấu hao: Ckh1 = kkh.V = 0,05.517 = 25,87; - Dòng tiền trước thuế: T1 = B1 – Cvh1 = 315 – 36,22 = 278,78; - Lợi tức chịu thuế: L1 = B1 – Ckh1 = 315 – 25,87 = 289,13; - Chi phí thuế: Cth = ts.L1 = 0,25.289,13 = 72,28; - Tổng chi phí: Ct = Cvh + Ckh + Cth = 36,22+25,87+72,28 = 134,37; - Dòng tiền sau thuế: T2.1 = B1 - Ct1 = 315 – 134,37 = 180,63; 1 = 315 = 315.0,91 = 286,36; - Doanh thu quy tại: B1.β-t = B1 t (1 + i ) (1 + 0,1)1 - Tổng chi phí quy tại: Ct1.β-1 = 134,37.0,91 = 122,16; - Dòng tiền sau thuế quy tại: T2.1.β-1 = 180,63.0,91 = 164,20; Tính toán tương tự cho năm, kết ghi bảng VD 4.5a Ch.4 CCĐ NT 128 Bảng VD 4.6.a Kết phân tích kinh tế - tài dự án thủy điện nhỏ phương án (đơn vị 103 $) Năm t số Bt Cvh Ckh T1 517 -517 Llt Cth Ct 517 T2 -517 β-t Btβ-t Ctβ-t 517 T2β-t -517 314,5 36,22 25,87 278,3 288,7 72,18 134,2 180,3 0,91 285,9 122,0 163,9 314,5 36,22 25,87 278,3 288,7 72,18 134,2 180,3 0,83 259,9 110,97 314,5 36,22 25,87 278,3 288,7 72,18 134,2 180,3 0,68 214,8 91,71 314,5 36,22 25,87 278,3 288,7 72,18 134,2 180,3 0,62 195,3 83,37 314,5 36,22 25,87 278,3 288,7 72,18 134,2 180,3 0,56 177,5 75,79 314,5 36,22 25,87 278,3 288,7 72,18 134,2 180,3 0,51 161,4 68,90 314,5 36,22 25,87 278,3 288,7 72,18 134,2 180,3 0,47 146,7 62,64 314,5 36,22 25,87 278,3 288,7 72,18 134,2 180,3 0,42 133,4 56,94 149,0 314,5 36,22 25,87 278,3 288,7 72,18 134,2 180,3 0,75 236,3 100,8 135,4 123,1 111,96 92,53 84,12 76,47 69,52 -353,5 -204,5 -69,04 54,12 101,7 267,8 360,3 444,5 520,9 590,49 NPV -517 166,0 10 314,58 36,22 25,87 278,36 288,71 72,18 134,27 180,31 0,39 121,28 51,77 - NPV = ΣT2.β-t = 590,49.103$; - R = ΣBt.β-t/Σ Ct.β-t = 1932,96/1342,47 = 1,44; - Thời gian thu hồi vố đầu tư: T= 3+54,12/(54,12+69,04) = 3,44 năm; - IRR = 0,21 * Phương án 2: (Tính toán tương tự phương án 1, kết ghi bảng VD 4.6b Bảng VD 4.6.b Kết phân tích kinh tế - tài dự án thủy điện nhỏ phương án (đơn vị 103 $) Năm t số Bt 0 0,0 277,3 0,0 -277,3 0,0 277,3 0,0 -277,3 0,0 277,3 0,0 -277,3 0,0 0,0 0,0 Ct 0,0 0,0 0,0 T2 277,3 277,3 277,3 β-t -277,3 -277,3 -277,3 Cvh Ckh T1 Llt Cth Ch.4 CCĐ NT 620,3 58,24 41,60 562,11 578,7 144,6 244,5 375,8 0,75 620,3 58,24 41,60 562,11 578,7 144,6 244,5 375,8 0,68 620,3 58,24 41,60 562,11 578,7 144,6 244,5 375,8 0,62 620,3 58,24 41,60 562,11 578,7 144,6 244,5 375,8 0,56 620,3 58,24 41,60 562,11 578,7 144,6 244,5 375,8 0,51 620,3 58,24 41,60 562,11 578,7 144,6 244,5 375,8 0,47 620,3 58,24 41,60 562,11 578,7 144,6 244,5 375,8 0,42 129 10 620,35 58,24 41,60 562,11 578,75 144,69 244,52 375,83 0,39 Btβ-t 1,0 0,9 0,8 Ctβ-t 0,0 0,0 0,0 T2β-t 277,3 252,1 229,2 NPV -277.3 -529.4 -758.6 466,0 183,7 282,3 -476.3 423,7 167,0 256,7 -219.6 385,1 151,8 233,3 13.8 350,1 138,0 212,1 225.9 Tổng hợp kết tính toán hai phương án: Phương V, 103$ vo, g, NPV, án 103$/kW cent/kWh 103$ 592,42 517 0,35 1,94 832 0,29 1,58 898,41 318,3 125,4 192,8 418.8 IRR 0,21 0,18 289,4 114,07 175,3 594.1 B/C 1,44 1,49 263,0 103,7 159,3 753.5 239,17 94,27 144,90 898.4 T, năm 3,45 4,06 Như ta thấy số tiêu có tiêu “bỏ phiếu” cho phương án tiêu cho phương án Xét mức độ quan trọng tiêu phương án có hiệu cao phương án Bài tập Bài tập 4.1 Hãy xác định phụ tải tính toán mạng điện hạ áp cung cấp điện trạm biến áp phân phối 22/0,4 kV (hình 4.19) Phụ tải sinh hoạt bao gồm điểm dân cư với số hộ cho bảng VD 4.1a, có nhà ủy ban với tổng diện tích 305 m Phụ tải sản xuất gồm trạm xay xát, xưởng mộc, lò gạch trạm bơm với số liệu cho bảng VD4.1b Tổng chiều dài đường làng cần chiếu sáng L cs= 2,18 km, suất chiếu sáng đường 3W/m Suất tiêu thụ trung bình hộ dân p0 = 720W/hộ, suất tiêu thụ điện nhà hành 15W/m2 Bảng BT 4.1a Số liệu phụ tải sinh hoạt Vị trí điểm tải 12 13 Số hộ gia đình 13 25 27 20 18 21 18 Bảng BT 4.1b Số liệu phụ tải động lực Vị trí điểm tải Tên hộ tiêu thụ Xay xát Xưởng mộc Pn, kW 15 10 ksd 0,53 0,55 0,73 0,77 cosϕ TBA M B G X 11 H Hình 4.19 Sơ đồ mạng điện tập 4.1 Ch.4 CCĐ NT 18N 18N 130 25N 13 12 18N 10 10 Trạm bơm 18 0,71 0,86 27N 13N Lò gạch 30 0, 82 0,85 20N 14 15N Bài tập 4.2 Hãy xác định phụ tải tính toán mạng điện phân phối 22 kV (hình 4.20) theo phương pháp: a) số gia; b) hệ số nhu cầu đánh giá sai số hai phương pháp, biết phụ tải tính toán trạm biến áp phân phối là: TBA 11 12 S, kVA 215 128 208 155 97 102 68 116 214 S5=208 S4=128 ∼ 10 12 11 S3=215 S7=68 S8=102 S12=214 S =116 S =155 S7=97 11 Hình 4.19: Lưới phân phối tập 4.2 Bài tập 4.3 Hãy so sánh phương án cung cấp điện cho điểm dân cư miền núi mạng điện ba pha thông thường U=35 kV mạng điện đơn pha dùng đất làm dây dẫn Biết phụ tải tính toán 87 kVA, hệ số công suất cosϕ = 0,86 (tgϕ=0,54), chiều dài đường dây từ trạm biến áp trung gian đến trung tâm tải 43 km, thời gian sử dụng công suất cực đại TM=3250 h, hệ số chiết khấu i= 0,14, tuổi thọ công tình t h=20 năm; độ cao treo dây dẫn H=8m, điện trở suất đất nơi xây dựng hệ thống nối đất có giá trị ρđ=620 Ω.m, điện trở hệ thống nối đất thông thường Rtđ=4 Ω, giá thành tổn thất điện c∆ = 1000 đ/kWh, hao tổn điện áp cho phép mạng điện ∆Ucp=5% Bài tập 4.4 Hãy so sánh phương án xây dựng trạm phong điện cung cấp cho khu vực nông thôn miền núi, biết vận tốc gió khảo sát trung bình trạm khí tượng độ cao 10m v=13,6 m/s; thời gian sử dụng công suất T = 4050 h/năm; Các tham số khác: chiều cao trục gió, hg, diện tích bề mặt quét gió cánh quạt F vốn đầu tư V cho bảng VD4.4a sau: Bảng VD 4.4.a Các kiện toán tập 4.4 Phương án hg, m F, m2 V, $ I 6,5 1,2 630 II 1,75 1380 Ch.4 CCĐ NT 131 Bài tập 4.5 Hãy so sánh phương án xây dựng trạm thủy điện nhỏ cung cấp điện cho khu vực miền núi Thời gian sử dụng công suất năm T = 4350 h/năm; Các tham số: chiều cao cột nước h, lưu lượng nước Q, vốn đầu tư V, thời gian xây dựng công trình t xd cho bảng sau: Bảng VD 4.5a: Các kiện ban đầu phương án xây dựng trạm thủy điện nhỏ Phương án h,m Q, m3/s txd năm V, 103 $ I 12 310 II 7,8 28 820 Bài tập 4.6 Hãy so sánh phương án xây dựng trạm thủy điện nhỏ cung cấp điện cho khu vực miền núi theo phương pháp phân tích kinh tế - tài với kiện tập 4.5 Câu hỏi ôn tập chương 4 Hãy trình bày đặc điểm phương pháp xác định phụ tải điện nông thôn Hãy trình bày đặc điểm nguyên lý mạng điện đơn giản Hãy trình bày khái quát nguồn điện Mặt Trời Hãy trình bày khái quát trạm phong điện Hãy trình bày khái quát thủy điện nhỏ nguồn điện biogas Hãy trình bày phương pháp xác định tiêu kinh tế-kỹ thuật mạng điện địa phương Hãy trình bày phương pháp so sánh phương án cung cấp điện cho khu vực thưa dân cư mạng điện đơn pha Hãy trình bày khái quát trạm biến áp phân phối nông thôn Hãy trình bày khái quát mạng điện phân phối Ch.4 CCĐ NT 132