Nghiên cứu đặc tính cơ học của đường dây trên không và ứng dụng công nghệ dây dẫn mới nâng cao khả năng truyền tải công suất đường dây 110kv lộ 173 174 bắc ninh – đông anh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Nguyễn Xuân Đức Nghiên cứu đặc tính học đường dây không ứng dụng công nghệ dây dẫn nâng cao khả truyền tải công suất đường dây 110kV lộ 173 174 Bắc Ninh – Đông Anh Chuyên ngành : KỸ THUẬT ĐIỆN LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KỸ THUẬT ĐIỆN NGƯỜI HƯỚNG DẪN TS LÊ VIỆT TIẾN Hà Nội – 2014 MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU Sự cần thiết đề tài Mục đích nghiên cứu đề tài Đối tượng phạm vi đề tài Ý nghĩa khoa học đề tài CHƯƠNG : HỆ THỐNG ĐIỆN VIỆT NAM 1.1 Tổng quan hệ thống điện Việt Nam 1.2 Tình hình vận hành năm 2013 1.2.1 Đánh giá chung 1.2.2 Phụ tải 11 1.2.3 Lưới điện 11 1.3 Chương trình phát triển nguồn điện Việt Nam 12 1.4 Chương trình phát triển lưới điện Việt Nam 14 1.5 Kết chương 17 CHƯƠNG : ĐẶC TÍNH CƠ HỌC CỦA ĐƯỜNG DÂY TRÊN KHÔNG 19 2.1 Tổng quan thiết kế đường dây không 19 2.1.1 Các yêu cầu thiết kế đường dây không 20 2.1.2 Các vấn đề cần quan tâm thiế kế đường dây tải điện không 20 2.1.3 Kết luận 22 2.2 Cơ sở lý thuyết đường dây 22 2.2.1 Thơng số vật lý thơng số tính tốn dây dẫn 22 2.2.2 Các chế độ tính tốn đường dây khơng 25 2.2.3 Thành lập phương trình trạng thái dây dẫn 27 2.2.4 Phương trình trạng thái dây dẫn 33 2.2.5 Khoảng cột tới hạn dây dẫn 35 2.2.6 Các lực tác động lên cột 45 CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ DÂY DẪN MỚI TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN 52 3.1 Giới thiệu dây dẫn công nghệ 53 3.1.1 Cáp nhôm chịu nhiệt TACSR TACSR/AW, lõi thép bọc nhôm chịu lực 53 3.1.2 Công nghệ dây dẫn đen 54 3.1.3 Công nghệ dây Invar (ZTACIR) 55 3.1.4 Công nghệ dây có khe hở GZTACSR 55 3.1.5 Công nghệ dây nhôm lõi thép tăng cường chịu lực ACSS 57 3.1.6 Công nghệ dây bọc (ép) 58 3.1.7 Công nghệ dây nhôm, lõi composite (ACCC/ACCR) 58 3.2 Khả ứng dụng dây dẫn công nghệ hệ thống điện 60 3.3 Đặc tính kỹ thuật số loại dây dẫn có tiết diện tương đương 62 3.4 Khả tải dây dẫn công nghệ 64 3.4.1 Khả tải dây theo điều kiện tổn thất điện áp bình thường 64 3.4.2 Khả tải dây theo điều kiện phát nóng: 65 3.5 Kết chương 79 CHƯƠNG 4: SỬ DỤNG DÂY DẪN CÔNG NGHỆ MỚI VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ NÂNG CAO KHẢ NĂNG TRUYỀN TẢI CÔNG SUẤT ĐƯỜNG DÂY 110KV 80 4.1 Tổng quan trạng lưới điện đường dây 110kV đưa áp dụng 80 4.1.1 Hiện trạng lưới điện khu vực 80 4.1.2 Hiện trạng cơng trình 82 Nguyễn Xuân Đức 4.2 Sự cần thiết đầu tư cải tạo nâng công suất truyền tải đường dây 83 4.2.1 Phân tích quy hoạch phát triển điện lực Bắc Ninh giai đoạn 2011 – 2015 có xét đến 2020 83 4.2.2 Nhu cầu cấp điện cho phụ tải: 85 4.3 Phương án cải tạo nâng cơng suất cơng trình 86 4.4 Giải pháp kỹ thuật phương án 87 4.4.1 Giải pháp kỹ thuật thay dây AC- 185mm2 dây AC- 300mm2 87 4.4.2 Giải pháp kỹ thuật thay dây AC- 185mm2 dây dẫn công nghệ 90 4.5 Đánh giá hiệu kinh tế - kỹ thuật phương án 98 4.5.1 Khối lượng vật tư dự toán phương án thay dây AC - 185mm2 dây AC – 300mm2 98 4.5.2 Khối lượng vật tư dự toán phương án thay dây AC - 185mm2 dây ACCC Copenhaghen 100 4.5.3 So sánh hiệu kinh tế - kỹ thuật hai phương án 100 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ KẾT LUẬN 102 TÀI LIỆU THAM KHẢO 104 Nguyễn Xuân Đức DANH MỤC HÌNH VẼ DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 : tương quan tăng trưởng nguồn phụ tải cực đại [9] Hình 1.2: Biểu đồ cấu cơng suất đặt nguồn năm 2013 [9] Hình 1.3 Công suất đặt Pmax HTĐ Việt Nam giai đoạn 2014 – 2030.[9] 13 Hình 2.1 Các lực tác dụng lên dây dẫn 28 Hình 2.2 Bố trí hai điểm treo dây 29 Hình 2.3 Bố trí điểm treo dây có độ cao treo dây khác 31 Hình 2.4 : Tính chiều dài dây dẫn L 32 Hình 2.5 Đồ thị trạng thái khoảng cột tới hạn l2k 37 Hình 2.6 Trạng thái xuất phát khoảng cột tới hạn l2k 38 Hình 2.7: Trường hợp khoảng cột tới hạn l1k < l2k < l3k 41 Hình 2.8 Trường hợp khoảng cột tới hạn l3k < l2k < l1k 42 Hình 2.9 Trường hợp khoảng cột tới hạn l2k l3k = 263,4 Như trạng thái xuất phát phải trạng thái bão Tính tốn lại ta có với trạng thái xuất phát trạng thái bão ta có lTT = 290m Kiểm tra tính tốn lại ứng suất độ võng lớn với lTT = 290m ta có:   6,95 fmax = 3,93m 4.5 Đánh giá hiệu kinh tế - kỹ thuật phương án 4.5.1 Khối lượng vật tư dự toán phương án thay dây AC - 185mm2 dây AC – 300mm2 T T Bảng 4.12 Khối lượng vật tư dự toán phương án Đơn Khối Tên thiết bị vật liệu Mã hiệu vị lượng I Phần điện Dây dẫn điện ACSR 300/39 m 74895 Phụ kiện chuỗi đỡ đơn 110kV Phụ kiện chuỗi đỡ kép 110kV Phụ kiện chuỗi néo đơn 110kV C70 254 C70 66 C120 84 C120 42 Phụ kiện chuỗi néo kép Nguyễn Xuân Đức Ghi 100 Chưa tính Độ võng + hao hụt + lèo: 4% 98 T T Tên thiết bị vật liệu Mã hiệu Đơn vị Khối lượng Ghi 110kV Cách điện đỡ C70 bát 3088 Cách điện néo C120 bát 1512 Tiếp địa cột thép RS-4 Bộ 59 ống nối dây dẫn điện ÔN-300 10 Cặp cáp dây dẫn điện CC-300 11 Chống rung dây điện CR5-25 732 II Phần xây dựng Cột thép đỡ mạch Đ121-27B Cột 43 Cột thép đỡ mạch Đ121-31B Cột Cột thép đỡ mạch Đ121-35C Cột Cột thép néo mạch N121-29A Cột Cột thép néo mạch N121-29C Cột Cột thép néo mạch N121-33C Cột Móng trụ cột thép 4T34-28 Móng 43 Móng trụ cột thép 4T38-32-A Móng Móng trụ cột thép 4T38-32-B Móng 10 Móng trụ cột thép 4T38-45-A Móng 11 Móng trụ cột thép 4T38-45-B Móng Tổng mức đầu tư dự án: Bảng 4.13: Tổng mức đầu tư phương án TT Cơ cấu Chi phí xây dựng: Chi phí QLDA: Chi phí tư vấn đầu tư xây dựng: Nguyễn Xuân Đức Giá trị (triệu đồng) 61.000 1.200 4.800 99 Chi phí khác: 4.900 Chi phí dự phịng: 7.100 Tổng cộng 79.000 4.5.2 Khối lượng vật tư dự toán phương án thay dây AC - 185mm2 dây ACCC Copenhaghen Bảng 4.14: Khối lượng vật tư phương án T T Tên thiết bị vật liệu I Phần điện Dây dẫn điện Chuỗi đỡ dây ACCC Copenhaghen Chuỗi néo dây ACCC Copenhaghen Tạ chống rung cho dây dây ACCC Copenhaghen Mã hiệu Đơn vị Khối lượng Ghi 100 ACCC Copenhaghen m 74895 AGS 5112 354 72 Quả 792 VSD 2032 Chưa tính Độ võng + hao hụt + lèo: 4% Tổng mức đầu tư dự án: Bảng 4.15: Tổng mức đầu tư phương án TT Cơ cấu Chi phí xây dựng: Chi phí QLDA: Chi phí tư vấn đầu tư xây dựng: Chi phí khác: Chi phí dự phịng: Tổng cộng Giá trị (triệu đồng) 25.000 500 3.000 2.000 2.500 33.000 4.5.3 So sánh hiệu kinh tế - kỹ thuật hai phương án Từ phân tích, tính tốn ta có bảng so sánh ưu nhược điểm hai phương án sau: Bảng 4.16: So sánh hiệu kinh tế - kỹ thuật hai phương án Phương án 1: Thay dây AC – 185mm2 Phương án 2: Thay dây AC – 185mm2 dây AC – 300mm2 dây ACCC – Copenhaghen - Thay toàn cột, móng, phụ kiện có - Sử dụng lại cột, móng, xà có sẵn sẵn đường dây cũ Với tổng mức đầu tuyến đường dây cũ chi phí xây tư lên tới 79 tỉ đồng dựng cơng trình 33 tỉ đồng, nhỏ - Do thay tồn móng, cột nên nhiều so với phương án gặp khó khăn trình thỏa thuận - Khơng phải đền bù đất vĩnh viễn rải đền bù căng dây, đền bù hoa màu -Phải tháo dỡ toàn tuyến cũ, xây dựng trình rải căng dây dẫn tồn tuyến nên thời gian thi công - Do tận dụng lại cột, móng có sẵn khoảng tháng Theo phương án tuyến cũ nên thời gian thi cơng nhanh, Nguyễn Xn Đức 100 q trình thi công phải cắt điện lâu dài mạch 173 174 Bắc Ninh – Đông Anh , TBA 110kV Châu Khê gặp khó khăn lớn trình tìm nguồn cấp điện tạm - Dịng làm việc lâu dài cho phép dây AC – 300mm2 690A khoảng 30 ngày Trong trình kéo dây cắt điện mạch, cấp điện cho TBA 110kV Châu Khê - Dòng làm việc lâu dài cho phép dây ACCC – Copenhaghen 1060 A gấp 1.5 lần dây AC – 300mm2 Từ bảng so sánh ta nhận thấy phương án có nhiều ưu điểm vượt trội so với phương án Tận dụng hệ thống móng cột có, việc đền bù giải phóng mặt không phức tạp, thời gian thi công ngắn, thời gian thi cơng cấp điện cho TBA, dịng làm việc lâu dài cho phép phương án gấp 1,5 lần so với phương án Vì lựa chọn phương án thay dây AC -185mm2 dây ACCC – Copenhaghen phương án tối ưu Nguyễn Xuân Đức 101 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ KẾT LUẬN Luận văn cao học với đề tài: “ Nghiên cứu đặc tính học đường dây khơng ứng dụng công nghệ dây dẫn mới” giải vấn đề sau: Chương 1: Nêu tổng quan hệ thống điện Việt Nam : - Đưa trạng nguồn điện lưới điện Việt Nam năm 2013 - Đưa đặc điểm vận hành hệ thống điện Việt Nam năm 2013 - Đưa dự báo nhu cầu tiêu thụ điện, chương trình phát triển nguồn điện lưới điện Việt Nam giai đoạn tới năm 2030 Chương 2: Nêu toàn phần lý thuyết đặc tính lý đường dây không Cụ thể đạt kết sau: - Đưa cơng thức tính thông số đường dây; g1, g2, g3, g4, g5, ứng suất đứt, ứng suất lớn nhất, ứng suất trung bình, giá trị khoảng cột tới hạn l1k, l2k, l3k - Đưa cơng thức tính độ võng dây dẫn, độ võng dây dẫn điểm nằm đường dây - Đưa phương trình trạng thái dây dẫn cách tìm ứng suất Chương 3: Giới thiệu dây dẫn công nghệ mới: + Cáp nhôm chịu nhiệt TACSR TACSR/AW, lõi thép bọc nhôm chịu lực + Công nghệ dây dẫn đen + Công nghệ dây Invar (ZTACIR) + Công nghệ dây có khe hở GZTACSR + Cơng nghệ dây nhôm lõi thép tăng cường chịu lực ACSS + Công nghệ dây bọc (ép) + Công nghệ dây nhôm, lõi composite (ACCC/ACCR) - Đưa khả vượt trội dây dẫn công nghệ so với dây nhôm lõi thép AC thông thường - Đưa bảng so sánh thông số kỹ thuật dây nhôm lõi composite ACCC Copenhaghen với dây nhôm lõi thép AC có tiết diện - Các giải pháp dây dẫn ACCC Copenhaghen - Tính tốn khả tải dây dẫn nhôm lõi composite cho đường dây 110kV 220kV với trường hợp đường dây có dự phịng khơng có dự phịng - Xác định chiều dài đường dây để áp dụng dây nhôm lõi composite thiết kế đường dây tải điện không có lợi Chương 4: - Áp dụng lý thuyết chương trình tính tốn vào thiết kế cải tạo đường dây 110kV Bắc Ninh - Đông Anh thay dây dẫn - Nhập thông số đầu vào dây dẫn tính thơng số dây dẫn : + g1, g2, ứng suất đứt, ứng suất lớn nhất, ứng suất trung bình, giá trị khoảng cột tới hạn l1k, l2k, l3k + Đưa quan hệ ứng suất dây dẫn với khoảng cột trạng thái bản: lạnh, bão, trung bình Nguyễn Xuân Đức 102 + Đưa kết độ võng, ứng suất dây dẫn trạng thái tới biết trước trạng thái xuất phát + So sánh kết tính tốn loại dây dẫn măt: lực tác dụng dây dẫn lên cột, độ võng, ứng suất dây Từ đưa định cho việc sử dụng lọai dây dẫn hợp lý - Phần ứng dụng tính tốn thiết kế cải tạo thay dây nhôm lõi composite ACCC Copenhaghen cho đường dây 110kV Bắc Ninh - Đông Anh + Thiết kế tính tóan thơng số kỹ thuật đường dây, kiểm tra khoảng cách an toàn đường dây khoảng cột giao chéo với đường dây không khác với đường giao thông + Tận dụng lại tồn cột có mà khơng phải thay cột, xây dựng tuyến đường dây có khả truyền tải cơng suất lớn Với kết thu với kinh nghiệm công tác thiết kế đường dây Bản thân tác giả nhận thấy luận văn với đề tài “ Nghiên cứu đặc tính học đường dây khơng ứng dụng cơng nghệ dây dẫn mới” hồn tồn đưa vào áp dụng thiết kế thực tế Tuy nhiên thời gian thực hiên có hạn, kinh nghiệm kiến thức hạn chế, dây dẫn nhơm lõi composite ACCC Copenhaghen cịn vấn đề mới, có tài liệu nên luận văn khơng tránh khỏi thiếu sót Tác giả kính mong nhận dẫn thầy cô giáo, đóng góp ý kiến bạn bè đồng nghiệp để luận văn tốt nghiệp hoàn thiện Nguyễn Xuân Đức 103 TÀI LIỆU THAM KHẢO Bài giảng thiết kế đường dây không: PGS.TS Trần Bách Lưới điện hệ thống điện (tập 3): PGS.TS Trần Bách Thiết kế cấp điện: tác giả Ngô Hồng Quang – Vũ Văn Tẩm Tính tốn khí thiết bị đường dây: A.Đ.Bosnhiakovich Tài liệu dịch từ sách khí đường dây Nga Quy phạm trang bị điện 11-TCN 19: 2006 Tiêu chuẩn tải trọng tác động: TCVN 2737 Sổ tay lựa chọn tra cứu thiết bị điện từ 0,4kV đến 500kV: Ngô Hồng Quang Tổng kết vận hành HTĐ quốc gia 2013: Tập đoàn điện lực Việt Nam – EVNNLDC 10 Quy hoạch phát triển lưới điện tỉnh Bắc Ninh giai đoạn 2011 – 2015 có xét đến năm 2020; 11 http://www.ctcglobal.com/products/accc-conductors/ 12 CTC Installation PP Burndy Vietnam_Translated: Ariokyo N Sudiro 13 ACS/TW – An Improved Conductor for Upgrading Existing Lines or New Construction: F R Thrash, Jr., Member, IEEE Southwire Company Carrollton, GA 30119; Nguyễn Xuân Đức 104 ... ? ?Nghiên cứu đặc tính học đường dây khơng ứng dụng công nghệ dây dẫn nâng cao khả truyền tải công suất đường dây 110kV lộ 173 174 Bắc Ninh – Đông Anh? ?? phần giải yếu tố Mục đích nghiên cứu đề tài... 79 CHƯƠNG 4: SỬ DỤNG DÂY DẪN CÔNG NGHỆ MỚI VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ NÂNG CAO KHẢ NĂNG TRUYỀN TẢI CÔNG SUẤT ĐƯỜNG DÂY 110KV 80 4.1 Tổng quan trạng lưới điện đường dây 110kV đưa áp dụng 80 4.1.1... tượng phạm vi đề tài Đề tài nghiên cứu đặc tính học đường dây khơng đưa dây dẫn công nghệ vào việc thiết kế đường dây tải điện không Việt Nam Đề tài áp dụng trực tiếp vào cơng trình thực tế Nguyễn