Nghiên cứu tính toán thiết kế hệ thống cáp ngầm cao áp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - Vũ Xn An NGHIÊN CỨU TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CÁP NGẦM CAO ÁP Chuyên ngành: Hệ Thống Điện LUẬN VĂN THẠC SỸ HỆ THỐNG ĐIỆN NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS, TS NGUYỄN ĐÌNH THẮNG HÀ NỘI, 04- 2008 LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn, nỗ lực phấn đấu thân, tác giả nhận nhiều quan tâm giúp đỡ thầy cô, bạn bè đồng nghiệp Trước tiên, tác giả vô biết ơn kính trọng tới thầy giáo hướng dẫn PGS-TS Nguyễn Đình Thắng tận tình bảo hướng dẫn tơi q trình học tập làm luận văn Tác giả xin chân thành cảm ơn thầy, cô giáo Bộ môn Hệ Thống Điện Trường ĐHBK Hà Nội tận tình dạy bảo, truyền đạt kiến thức cho suốt thời gian học tập trường Tác giả xin chân thành cảm ơn nhiệt tình giúp đỡ đóng góp ý kiến chun môn giá trị đồng nghiệp Viện Năng Lương Công ty cổ phần tư vấn xây dựng điện - Tập đoàn điện lực Việt Nam Cuối tác giả vô biết ơn quan tâm, động viên gia đình bạn bè thời gian qua Nhờ đó, tác giả có thêm nhiều thời gian nghị lực để hoàn thành luận văn Xin chân thành cảm ơn! Tác giả Vũ Xuân An MỤC LỤC CHƯƠNG ĐẶT VẤN ĐỀ VÀ GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG CÁP NGẦM CAO ÁP 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1.1 Các lợi ích việc sử dụng cáp ngầm cho hệ thống truyền tải cao áp 1.1.2 Trường điện từ đường dây cáp ngầm truyền tải cao áp 10 1.2 NGHIÊN CỨU CÁC VẤN ĐỀ CƠ BẢN ĐỐI VỚI HỆ THỐNG ĐIỆN TRUYỀN TẢI CÁP NGẦM CAO ÁP TẠI VIỆT NAM 11 1.2.1 Nội dung luận án 13 1.2.2 Cơng cụ tính tốn EMF 14 CHƯƠNG CÁC GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ CÁP NGẦM 15 2.1 GIỚI THIỆU CHUNG 15 2.2 CẤU TẠO CƠ BẢN CỦA CÁP NGẦM CAO ÁP VỚI CÁCH ĐIỆN XLPE .15 2.2.1 Cấu trúc cáp .15 2.2.2 Phụ kiện cáp 17 2.3 Các kỹ thuật nối đất bảo vệ 17 2.4 CÁC KỸ THUẬT ĐẶT CÁP VÀ CHÔN CÁP 19 2.4.1 Giới thiệu chung 19 2.4.2 Các kỹ thuật chôn cáp trực tiếp đất .21 2.4.3 Các kỹ thuật đặt cáp hầm cáp 22 2.4.4 Các kỹ thuật đặt cáp ống dẫn nhựa chôn ngầm 24 2.4.5 Các kỹ thuật đặt cáp hầm không khí .25 CHƯƠNG VẤN ĐỀ NỐI ĐẤT PHA CỦA HỆ THỐNG 28 CÁP NGẦM CAO ÁP 28 3.1 ĐẶT VẤN ĐỀ: 28 3.2 PHƯƠNG PHÁP LUẬN 29 3.2.1 Gradient điện áp cảm ứng dọc theo chiều dài cáp 29 3.2.2 Màn chắn hoán vị .32 3.3 ĐẤU ĐẤT VỎ CÁP Ở MỘT ĐIỂM 34 3.3.1 Điện áp trì vỏ 34 3.3.2 Tuyến cáp dài (gồm nhiều đoạn) .34 3.3.3 Dây dẫn liên tục tiếp đất song song .34 3.3.4 Bố trí đường cáp .35 3.4 ĐẤU NỐI ĐẢO PHA 36 3.4.1 Cơ sở bố trí mạch 36 3.4.2 Đường cáp dài 38 3.5 CHỌN HỆ THỐNG ĐẢO PHA .40 3.5.1 Dùng điểm đấu vỏ 40 3.5.2 Uu điểm nối đất đảo pha 40 3.5.3 Chọn hệ thống nối đất đảo pha .41 3.6 ĐIỆN ÁP DUY TRÌ TRONG VỎ 42 3.6.1 Giới hạn điện áp trì vỏ 42 3.6.2 Đầu nối vỏ điểm 42 3.6.3 Đảo pha nối đất phân đoạn cáp 42 3.6.4 Nối đất đảo pha liên tục .43 3.7 VẤN ĐỀ QUÁ ĐIỆN ÁP TRONG HỆ THỐNG CÁP CÓ ĐẢO PHA NỐI ĐẤT 43 3.7.1 Quá điện áp sét .43 3.7.2 Quá điện áp thao tác 43 3.8 QUÁ ĐIỆN ÁP NỘI BỘ TRONG HỆ THỐNG KHƠNG CĨ THIẾT BỊ HẠN CHẾ ĐIỆN ÁP VỎ CÁP 44 3.8.1 Cáp có vỏ nối đất đảo pha .44 3.8.2 Cáp có điểm nối vỏ điểm .44 3.9 THIẾT BỊ GIỚI HẠN ĐIỆN ÁP VỎ 45 3.9.1 Khe hở phóng điện .45 3.9.2 Điện trở phi tuyến 46 3.9.3 Điện trở phi tuyến mắc nối tiếp với khe hở (chống sét) 46 3.10 THIẾT KÊ VÀ LỰA CHỌN THIẾT BỊ HẠN CHẾ ĐIỆN ÁP VỎ .46 3.10.1 Khe hở phóng điện .46 3.10.2 Thiết bị hạn chế điện áp vỏ kiểu điện trở phi tuyến 47 3.10.3 Hạn chế điện áp kiểm chống sét 48 3.10.4 Thiết kế dây kết nối .49 CHƯƠNG ĐIỆN TRƯỜNG VÀ TỪ TRƯỜNG TRONG CÁP nGẦM 51 4.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 51 4.2 KHÁI NIỆM VỀ ĐIỆN TRƯỜNG 51 4.2.1 Trường hợp cáp tải dòng chiều 51 4.2.2 Trường hợp cáp tải dòng điện xoay chiều tần số công nghiệp 52 4.3 ĐIỆN DUNG CỦA CÁP 52 4.4 ĐIỆN TRỞ CỦA LÕI DẪN TRONG CÁP ĐIỆN 54 4.5 TỔN THẤT ĐIỆN MÔI .54 4.6 ĐIỆN ÁP ĐÁNH THỦNG CÁCH ĐIỆN 55 4.7 ĐIỆN TRƯỜNG TRONG CÁP ĐIỆN 57 4.8 PHƯƠNG TRÌNH TỔNG QUÁT CỦA TỪ TRƯỜNG 61 4.9 ĐIỆN CẢM CỦA ĐIỆN ÁP 62 4.10 ĐIỆN TRỞ TÁC DỤNG LÕI DẪN ĐIỆN CỦA CÁP 65 4.10.1 Hiệu ứng bề mặt 65 4.10.2 Hiệu ứng tương hỗ .67 4.11 TỔN THẤT TRONG VỎ KIM LOẠI .68 4.12 CÁC TÍNH TỐN ÁP DỤNG CHO CÁP XLPE 1Cx1250 – 110kV 1Cx1750 – 220kV .73 Sơ đồ khối tính tốn: 73 CHƯƠNG 77 SO SÁNH CÁP NGẦM CAO ÁP VỚI ĐƯỜNG DÂY TRÊN KHÔNG 77 5.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 77 5.2 SO SÁNH CÁC ĐIỀU KIỆN VẬN HÀNH, KINH TẾ CỦA CÁP NGẦM CAO ÁP VỚI ĐƯỜNG DÂY TRÊN KHÔNG TẠI VIỆT NAM 77 5.3 ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA CÁP NGẦM CAO ÁP VỚI ĐƯỜNG DÂY TRÊN KHÔNG 79 CÁC PHỤ LỤC 85 CHƯƠNG ĐẶT VẤN ĐỀ VÀ GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG CÁP NGẦM CAO ÁP 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ Ngành công nghiệp điện lực ngành công nghiệp sở quan trọng quốc gia nào, đặc biệt cho nước phát triển nhanh nước ta Trong hệ thống điện nói chung hệ thống đường dây truyền tải cao áp đóng vai trò quan trọng Trước đường dây truyền tải thường đường dây không với hệ thống cột đỡ từ mạch dây dẫn đến chí mạch 12 dây dẫn Trong năm gần với phát triển nhanh đất nước hình thành nhiều thành phố lớn, dân cư đơng đúc, với nhiều cơng trình tòa nhà cao tầng, đặc biệt việc đòi hỏi yêu cầu thẩm mỹ thành phố đại việc xây dựng đường dây truyền tải cao áp khơng gặp nhiều khó khăn Do việc xây dựng đường dây tải điện cao áp hệ thống cáp ngầm trở thành phần tất yếu hệ thống điện đại thành phố Hình vẽ 1-1 mơ tả phát triển hệ thống truyền tải cáp ngầm cao áp số nước giới năm gần Ta thấy xu hướng sử dụng hệ thống truyền tải điện cáp ngầm cao áp số nước giới tăng mạnh năm gần đây, thể xu hướng giới hệ thống điện đại lợi ích lâu dài việc sử dụng cáp ngầm cho hệ thống truyền tải Luận văn tốt nghiệp cao học Vũ Xuân An - HTĐ 2005-2007 Hình vẽ 1-1: Xu hướng sử dụng cáp ngầm hệ thống truyền tải 1.1.1 Các lợi ích việc sử dụng cáp ngầm cho hệ thống truyền tải cao áp Những lợi ích việc sử dụng hệ thống cáp ngầm cao áp gồm có: a Linh hoạt đơn nhất: Chỉ có hệ thống cáp ngầm có tính chất sau: đặt ngầm, đảm bảo tính mỹ thuật thành phố đại va thông thường yêu cầu khoảng đất nhỏ để lắp đặt, hạn chế điện trường, từ trường, giảm tổn thất Do hệ thống truyền tải cáp ngầm cao áp thích hợp cho trường hợp sau: - Những vùng đô thị đông đúc dân cư - Những vùng hạn chế đất đai việc trồng cột khó khăn sơng, biển vùng địa lý phức tạp - Những vùng thiên nhiên bảo tồn cơng trình xây dựng di sản văn hóa - Những vùng đất dùng cho việc mở rộng thành phố tương lai, để mở rộng, phát triển vùng dân cư b Giải pháp hiệu giá: Trong khứ chi phí cao nguyên nhân cản trở việc ứng dụng hệ thống cáp ngầm Ngày Luận văn tốt nghiệp cao học Vũ Xuân An - HTĐ 2005-2007 với phương pháp sản xuất tiên tiến, giá thành thấp, tiến công nghệ sản xuất lắp đặt tăng lên độ tin cậy, chênh lệch giá đường dây truyền tải cáp ngầm đường dây truyền tải không thu nhỏ lại Điều có nghĩa nhà hoạch định ngày quan tâm nhiều đến hệ thống cáp ngầm giải pháp có tính kinh tế kỹ thuật hiệu lâu dài mà khó khăn đất đai, yêu cầu thẩm mỹ q trình phát triển hệ thống Ngồi việc giảm cản trở tầm nhìn (tăng tính thẩm mỹ) hệ thống cáp ngầm yêu cầu chi phí bảo dưỡng thấp so với đường dây khơng Nhìn chung chúng chịu ảnh hưởng từ thời tiết giơng, sét, mưa bão…(Hình vẽ 1-2 minh họa ảnh hưởng bão cột đỡ đường dây không) Hơn hệ thống cáp ngầm sản xuất dây dẫn đồng, giảm đến khoảng 30% tổn thất so với đường dây khơng Chính lâu dài, nói giải pháp chấp nhận mặt kinh tế Hình vẽ 1-2: Cột điện bị đổ sau bão c Công nghệ cao: Ngày cơng nghệ chơn, lắp đặt cáp có tiến vượt bậc làm tăng tính sử dụng hệ thống cáp ngầm như: - Dễ dàng lắp đặt đấu nối Luận văn tốt nghiệp cao học Vũ Xuân An - HTĐ 2005-2007 - Thân thiện với môi trường người dùng - Giảm giá thành lắp đặt - Giảm không tốn giá thành bảo dưỡng - Hình vẽ 1-3 mơ tả số hình ảnh q trình lắp đặt cáp ngầm cơng nghệ đại Hình vẽ 1-3: Một số hình ảnh trình lắp đặt cáp ngầm cao áp d Tăng tính tin cậy: hệ thống cáp ngầm đại chủ yếu dùng Polyethylen (XLPE-Hình vẽ 1-4 rõ cấu tạo cáp điện XLPE điển hình) làm lớp vỏ cách điện Lớp vỏ cách điện thí nghiệm thời gian dài kết luận đảm bảo tính tin cậy cao Những hệ thống cáp điện dựa công nghệ vận hành cho 20 năm ghi lại độ tin cậy cao Luận văn tốt nghiệp cao học Vũ Xuân An - HTĐ 2005-2007 10 Hình vẽ 1-4: Cấu tạo cáp điện cao áp điển hình với cách điện XLPE e Giảm tổn thất hệ thống truyền tải: Hệ thống cáp ngầm truyền tải điện cao áp có hiệu so với đường dây khơng dây dẫn thơng thường dùng hệ thống dây đồng vận hành nhiệt độ thấp f Tăng khả giám sát: Để giảm thời gian điện, người vận hành hệ thống điện sử giám sát hệ thống cáp ngầm cảm biến nhiệt độ Cảm biến cho phép cho phép dây cáp chấp nhận mức độ tải cho phép mà phần hệ thống điện bị cố Điều có nghĩa là, giám sát mức độ q tải tồn hệ thống, hay nói cách khác mức bền vững hệ thống tốt Trong trường hợp cố xảy cáp, cảm biến đại cho phép tìm xác định chỗ xảy cố nhanh nhiều so với trước 1.1.2 Trường điện từ đường dây cáp ngầm truyền tải cao áp Mặc dù hệ thống cáp ngầm sử dụng từ khoảng nửa kỷ trước đây, nhiên việc nghiên cứu, lắp đặt vấn đề kỹ thuật tính tồn hệ thống điện truyền tải điện ngầm cao áp lĩnh vực thu hút nhiều quan tâm nhà nghiên cứu công ty điện Luận văn tốt nghiệp cao học Vũ Xuân An - HTĐ 2005-2007 70 = E jϖ M(I + I v ) (V/cm) 4-47 Thiết lập phương trình mạch cho vỏ cáp 2jϖM(I+Iv) – Iv Rv = Dòng điện vỏ cáp Iv = jϖMI , A Rv − jϖM Modun dòng điện ϖMI ,A Rv + ϖ M Iv = Tổn thất vỏ cáp f = 50Hz 0,197.10 −8 a ( ) , W/m (4-22) pv = I R Rv Tổn thất toàn vỏ cáp nói tắt đầu vỏ cáp:  R v X v 0,197.10−8  a   p v 2I  = +    + R X Rv R  v  v (W/m) 4-48 với Xv = ϖM/2, Ω/m Trong tính tốn người ta hay tính theo tỷ số tổn hao vỏ cáp với tổn hao lõi cáp: pv Rv I v R (ϖM ) v = = 2 pl Rl I l Rv + (ϖM ) Rl 4-49 Khi ba cáp đơn bố trí theo đỉnh tam giác hỗ cảm chúng M12 = M13 = M23 ≈0,2.10-7 ln(a/R), H/m Modun sụt áp U = U III = I X + X X m + X m , w/m U II = I X , w/m Luận văn tốt nghiệp cao học Vũ Xuân An - HTĐ 2005-2007 71 Với X = Xm = ϖ ϖM12 , Ω/m 0,276.10 −6 , Ω/m Khi ba cáp đơn vỏ kim loại bố trí theo mặt phẳng tải dịng ba pha đối xứng (với a >> R hỗ cảm pha là: M12 = M23 = 0,4.10-7.ln(a/R) , H/m M13 = M12 + 0,4.10-7.ln2, H/m Tỷ số tổn thất là:   Xm    X − pv Rv   ( X + X m )2  = y=  + 2 pl Rl   Rv + ( X + X m ) Xm  R +X −   v   4-50 [       ] Trong thực tế tổn thất vỏ cáp không vượt 10% tổn thất lõi cáp Khi cáp đặt sát tổn thất tăng khoảng 20% so với tổng tổn thất vỏ cáp Khi cáp bố trí theo đỉnh tam giác tổn thất vỏ tăng cỡ 25% so với tổng tổn thất vỏ cáp riêng rẽ; cịn cáp bố trí mặt phẳng tổn thất pha ngồi tăng 15%, pha tăng 60% Khi khoảng cách cáp tăng lên tổn thất tương hỗ giảm Từ công thức ta thấy để giảm tổn thất vỏ cáp ta phải giảm khoảng cách cáp nhiên giá trị tổn thất cịn cao ta phải hốn vị vỏ cáp Cách hốn vị vỏ trình bầy hình vẽ 4-11 Luận văn tốt nghiệp cao học Vũ Xuân An - HTĐ 2005-2007 72 Hình 4-11: Cách hốn vị vỏ cáp Trong trường hợp ba cáp đơn tải ba pha bố trí mặt phẳng cách có hốn vị vỏ nối đất hai đầu cáp tỉ số tổn hao vỏ cáp tính sau: yhv = Rv Rl + Rv X 4-51  2a   với X = 2π 10 −7 ln R   Tổn thất dịng điện xốy: tỷ số tổn thất R    Rv a R   y x = A1 1 + A2    Rl  R 10 −7   a    R  v  +  a  X  4-52 Với X = ϖM R: bán kính trung bình lớp giáp kim loại Khi cáp bố trí đỉnh tam giác đều: A1 = 3; A2 = 0,417 Khi cáp bố trí mặt phẳng Cáp hai biên A1 = 1,5; A2 = 0,27 Luận văn tốt nghiệp cao học Vũ Xuân An - HTĐ 2005-2007 73 Cáp A1 = 6; A2 = 0,083 4.12 CÁC TÍNH TỐN ÁP DỤNG CHO CÁP XLPE 1Cx1250 – 110kV 1Cx1750 – 220kV Sơ đồ khối tính tốn: Trong phần dựa vào sở lý thuyết nêu ta áp dụng tính tốn dịng điện điện dung, cường độ điện trường, điện cảm tổn thất điện áp tuyến cáp đơn XLPE-1cx1250 ba pha cao 110kV XLPE-1cx1750 ba pha cao 220kV trường hợp bố trí cáp khác nhau; đánh giá phụ thuộc thông số vào khoảng cách đặt cáp; thơng số minh hoạ rõ ảnh hưởng điện trường, từ trường cáp điện lực từ rút kết luận Luận văn tốt nghiệp cao học Vũ Xuân An - HTĐ 2005-2007 74 Nhập liệu - Thơng số danh định cáp: bán kính trong, ngồi cách điện - Thông số lắp đặt: khoảng cách đặt cáp, cấu hình đặt - Thơng số vận hành: Điện áp định mức, dòng tải, cos ϕ Có Khơng Có tính tổn thất điện áp tuyến cáp khơng Tính điện cảm tuyến cáp tổn thất Tính dịng điện điện dung, cường độ điện áp tuyến cáp biết chiều dài điện trường tổn hao điện môi tuyến, điện áp đường dây khoảng cách đặt cáp thay đổi In kết tính, vẽ đồ thị Sơ đồ khối tính từ trường cáp ngầm Căn vào số liệu có nhà cung cấp cáp ngầm chương trình tính tốn lập ta tính điện trường từ trường loại cáp ngầm tiết diện khác cáp điện 110kV 220kV, kết thể bảng số liệu đồ thị sau: Luận văn tốt nghiệp cao học Vũ Xuân An - HTĐ 2005-2007 75 Kết luận: Căn vào kết tính tốn đồ thị dịng điện điện dung, tổn hao điện môi, cường độ điện trường, điện cảm tổn thất điện áp cáp ngầm cao áp ta có nhận xét sau: Điện trường cáp ngầm cao Qua kết tính tốn ta thấy: - Điện dung cáp ngầm cao có giá trị lớn tăng tỷ lệ với điện áp Cần ý tới giá trị điện dung cáp quy trình vận hành cáp Khi thao tác đóng cắt máy cắt, cầu dao đường cáp ngầm cần đặc biệt ý tới giá trị điện dung làm cơng tác an tồn đầu, cuối đường dây bị hở mạch đề phòng trường hợp dịng điện dung phóng ngược trở lại gây nguy hiểm người chạm phải - Cường độ điện trường cáp tính tốn có giá trị lớn 8,178 kV/mm cáp 110kV 13,7685 kV/mm cáp 220kV nhỏ so với độ bền cách điện vật liệu XLPE (30 -:- 70) kV/mm Do khơng xảy đánh thủng điện trường cách điện cáp - Tổn hao điện mơi cáp 110kV, 220kV có giá trị lớn, tính tốn tổn hao nhiệt cáp cần xem xét tính đến thành phần Từ trường cáp ngầm cao - Đối với cáp có vỏ vật liệu phi sắt từ: Khi bố trí cáp đặt pha nằm ngang thẳng đứng điện cảm cáp nhỏ so với trường hợp bố trí theo hình tam giác - Đối với cáp có vỏ vật liệu sắt từ: Điện cảm cáp tăng lên nhiều lần điện cảm cáp bố trí pha theo mặt phẳng ngang hay thẳng đứng lớn so với cách bố trí theo hình tam giác - Do cáp ngầm cao thường sử dụng cáp có vỏ phi sắt từ bảo vệ ống HDPE Thơng thường hay lựa chọn cách bố trí pha thẳng đứng để tiết kiệm diện tích Cịn tuỳ thuộc vào điều kiện địa chất, địa Luận văn tốt nghiệp cao học Vũ Xuân An - HTĐ 2005-2007 76 hình nơi đặt cáp mà điều chỉnh cách bố trí cáp theo hình tam giác hay nằm ngang cho phù hợp - Với cáp đơn vỏ cáp dùng kim loại có từ tính tổn thất công suất vỏ cáp tổn thất điện áp tuyến cáp ngầm tăng lên lớn, cho phép dùng vỏ giáp thép trường hợp cáp ba lõi tải dòng ba pha đối xứng Nếu cần tăng cường độ bền vỏ cáp phải sử dụng vỏ cáp làm kim loại phi sắt từ - Dựa vào kết tính tốn đồ thị biểu diễn tổn hao vỏ cáp ngầm ta thấy vỏ cáp nối với nối đất hai đầu tổn hao vỏ cáp tăng lên theo khoảng cách đặt cáp Để giảm tổn hao ta phải giảm khoảng cách cáp tổn hao lớn ta hốn vị vỏ cáp - Trong hai trường hợp đặt cáp nằm ngang đặt cáp theo hình tam giác tổn hao giảm ta hốn vị vỏ cáp - Cáp đặt theo hình tam giác cso tổn hao vỏ kim loại nhỏ so với cáp đặt nằm ngang Luận văn tốt nghiệp cao học Vũ Xuân An - HTĐ 2005-2007 77 CHƯƠNG SO SÁNH CÁP NGẦM CAO ÁP VỚI ĐƯỜNG DÂY TRÊN KHÔNG 5.1 ĐẶT VẤN ĐỀ Với phát triển đô thị ngày rộng, khu đô thị đầu tư xây dựng ngày nhiều việc truyền tải điện cáp ngầm cao điều tất yếu, đường dây có sãn phát triển thi yêu cầu hạ ngầm để đảm bảo mỹ quan thị Từ u cầu chương luận văn dành để nghiên cứu so sánh điều kiện vận hành, kinh tế, ưu, nhược điểm đường cáp ngầm với đường dây không để đưa giải pháp hợp lý cho việc đưa nguồn điện cao vào sâu thành phố 5.2 SO SÁNH CÁC ĐIỀU KIỆN VẬN HÀNH, KINH TẾ CỦA CÁP NGẦM CAO ÁP VỚI ĐƯỜNG DÂY TRÊN KHÔNG TẠI VIỆT NAM Hệ thống lưới truyền tải điện Việt Nam có 4000km đường dây 500kV, 13.000km đường dây 220kV 18.000 km đường dây 110kV loại khơng kể tuyến cáp dầu 220kV Thuỷ điện Hồ Bình có 6,3km cáp ngầm 220kV thuộc tuyến đường dây 220kV Nhà Bè - Tao Đàn vận hành năm 2005 3km cáp ngầm 110kV Thành Công - Phương Liệt vận hành năm 2007 Ngồi cịn số đoạn cáp ngầm ngắn vận hành cáp ngầm 110kV đấu nối vào trạm 110kV Mỹ Đình, cáp ngầm 110kV đoạn qua nút giao thông Chương Dương Với cấu công ty truyền tải điện Việt Nam có nhiều kinh nghiệm việc vận hành đường dây không, nhiên hệ thống cáp ngầm có đặc điểm riêng cơng tác quản lý vận hành Các tuyến cáp ngầm Việt Nam chủ yếu luồn ống HDPE chôn trực tiếp đất, thực tế trình vận hành việc kiểm tra Luận văn tốt nghiệp cao học Vũ Xuân An - HTĐ 2005-2007 78 định kỳ cần kiểm tra hầm nối cáp vị trí đảo pha, tiếp đất vỏ cáp Các công việc cần phải kiểm tra thử nghiệm cách điện vỏ cáp chi phải thực nhiệt độ vỏ cáp tăng cao Do cáp ngầm chủ yếu chôn sâu lòng đất nên việc vi phạm hành lang an tồn lưới điện xảy đường dây không Hơn đường dây khơng có nhiều phần tử cấu thành nên việc bảo trì, bảo dưỡng trình vận hành phải thực nhiều Sơn lại cột thép, vệ sinh cách điện, chống sét Quy trình kiểm tra tuyến cáp ngầm định kỳ thường thực bước sau: Hạng mục Kiểm tra tuyến cáp Hạng mục kiểm tra Thời hạn Kiểm tra xem có cơng việc xây Một tuần/lần dựng thực dọc theo tuyến cáp không để ngăn chặn cố Chú ý: Khi có đơn vị thi cơng khác làm việc tuyến cáp phải có người giám sát Cáp Kiểm tra tình trạng bên ngồi Một tuần/lần cáp Hầm nối cáp Kiểm tra tình trạng bu lông Một tuần/lần Kiểm tra xem dây tiếp đất Một tuần/lần có bị đứt hay tuột khơng Kiểm tra tình trạng đấu nối Một tuần/lần Luận văn tốt nghiệp cao học Vũ Xuân An - HTĐ 2005-2007 79 đầu cực nối đất Đầu cáp Kiểm tra tình trạng bu lơng Một tuần/lần Kiểm tra xem dây tiếp đất Một tuần/lần có bị đứt hay tuột khơng Kiểm tra tình trạng đấu nối Một tuần/lần đầu cực nối đất Kiểm tra xem có bị rị rỉ hố Một tuần/lần chất hay khơng Cáp ngầm có cách điện XLPE chôn ngầm đất nên điều kiện vận hành khắc nghiệt so với đường dây không tiết diện đường dây khơng có khả tải cao Trong trường xảy cố đường cáp ngầm việc sửa chữa, khắc phục cố toàn vật tư, vật liệu phải nhập mua nước nên thời gian tốn kinh tế so với đường dây không 5.3 ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA CÁP NGẦM CAO ÁP VỚI ĐƯỜNG DÂY TRÊN KHƠNG Một số tiêu chí để so sánh đường cáp ngầm cao áp đường dây không cụ thể đối Việt Nam sau: TT Nội dung so sánh Cáp ngầm cao áp Kinh nghiệm thiết Chưa thực nhiều, Đã làm từ lâu, kế chủ yếu thuê tư vấn phụ quan tư vấn VN có nước ngồi Đường dây không nhiều kinh nghiệm Kinh nghiệm thi Chưa thực nhiều, Các nhà thầu nước Luận văn tốt nghiệp cao học Vũ Xuân An - HTĐ 2005-2007 80 cơng, lắp đặt cơng việc thực nhiều cơng đấu nối cáp, lắp hộp đầu trình tương tự cáp chuyên gia nước làm Kinh nghiệm vận Tại Việt Nam chưa có Các cơng ty truyền tải hành, bảo dưỡng, nhiều cơng trình cáp có kinh nghiệm lâu sửa chữa ngầm cao áp năm công tác vận hành ĐDK Giá thành đầu tư 53,837 9,182 Có Khơng cho 1km: cấp điện áp 220kV - 02 mạch (tỷ đồng) Mỹ quan thị Trong q trình thi Rất phức tạp, thi Chủ động thời công (chưa xét đến cơng chủ yếu gian thi cơng, ảnh yếu tố đền bù giải thị, thời gian thi cơng bị hưởng đến giao thơng, phóng mặt bằng) hạn chế (chỉ làm việc xử lý giao chéo dễ vào ban đêm) giao dàng chéo với nhiều cơng trình ngầm cần phải xử lý Do chiều dài cuộn cáp bị hạn chế nên việc vận chuyển lắp đặt khó khăn Hàng lang an tồn Nhỏ (Tuỳ thuộc vào cấp Lớn (Tuỳ thuộc vào cấp lưới điện điện áp) điện áp) gấp khoảng lần so với cáp ngầm Luận văn tốt nghiệp cao học Vũ Xuân An - HTĐ 2005-2007 81 Cải tạo, nâng cấp Khó Dễ Khắc phục xảy Khó Dễ cố Từ kết so sánh ta thấy để triển khai đầu tư xây dựng hệ thống cáp ngầm truyền tải điện lớn đáp ứng nhu cầu phát triển thị ngồi việc cần nguồn vốn lớn ta cần phải nghiên cứu đầu tư thêm nhiều mặt thiết kế, công nghệ thi công, lắp đặt cáp Qua nghiên cứu tính tốn việc đưa nguồn điện cao vào sâu thành phố điều cần thiết phát triển đô thị, việc thiết kế, lựa chọn phương án tối ưu cáp ngầm để truyền tải cần phải tính tốn chi tiết cụ thể cho dự án nguyên tắc sau: - Để tiết kiệm chi phí đầu tư nên kết hợp xây dựng tuyến cáp ngầm 220kV 110kV chung hào cáp Làm việc tính tốn phức tạp hiệu kinh tế cao - Trong điều kiện giải pháp chủ yếu cáp ngầm cao luồn ống HDPE chôn trực tiếp đất Đối với đoạn qua sông, kênh hay eo biển cần phải có giải pháp riêng để tính tốn thiết kế chui ngầm làm cầu cho cáp qua - Khoảng cách đặt cáp: Nhiệt độ vỏ lõi cáp đơn mang tải phụ thuộc vào khoảng cách đặt cáp cách bố trí cáp, vào nhiệt độ mơi trường, đường kính cáp dịng điện ta tính khoảng cách đặt cáp tối ưu Các kết tính phù hợp với tiêu chuẩn kỹ thuật sau: + Tiêu chuẩn IEC pub.502: Khoảng cách đặt cáp đất hai lần đường kính cáp + Quy phạm trang bị điện 11-TCN-19-2006: Khoảng cách đặt cáp đất cáp cấp điện áp 22kV, 35kV tối thiểu 250mm 500mm cáp dầu áp lực cấp điện áp 110kV, 220kV Luận văn tốt nghiệp cao học Vũ Xuân An - HTĐ 2005-2007 82 - Độ sâu chôn cáp: Theo quy phạm trang bị điện 11-TCN-19-2006: Độ sâu chôn cáp từ cốt quy hoạch đến cáp ngầm cao áp 220kV 1,5m chỗ giao chéo với cơng trình ngầm đoạn độ dài 5m giảm độ sâu đến 0,5m phải đặt ống bảo vệ Luận văn tốt nghiệp cao học Vũ Xuân An - HTĐ 2005-2007 83 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1- IEC 228: Conductor of insulated cable 2- Technical Hanbook XLPE Power Cable (ABB High Voltage Cables) 3- Underground Transmission Systems Reference Book (Power Technologies.Inc USA – 1992) 4- Comparison of high voltage overhead lines and underground cables (Cigre – 1996) 5- Lothar Heinhold, “Power Cable and their Application” Part 1, Siemens – Aktienges 1990 6- Lothar Heinhold(1990), “Power Cables and their Application part 2”, Siemens, Germany 6- B.M Weedy, Electric Power systems – Second Edition Southampton 1971 7- Bergin e., Daly j., B Thunwall(2000) “First 220kV extruded insulation feeder cable in Ireland”, Cigre, Paris 8- Cigre(1996) “Comparison of high voltage overhead lines and underground cables”, - 16 - 9- Demetrios A Tziouvaras(2006), “Protection of High voltage AC cable” 14 - 10- Nexans, “60-500kV High Voltage Underground Power cables XLPE insulated cables”, Paris France - 64 - 11- Southwire, “HV XLPE cable design and Manufacturing”, Dallas, Texas 12- William A Thue(1999), Electrical Power Cable Engineering, Marcel Dekker, Inc, Washington, D.C 13- Peschke e., schroth r., v olshausen r.(1995) “Extension of XLPE cables to 500 kV based on progress in technology” Siemens AG, Berlin, Germany 14- ICF Consulting Ltd(2003), “Overview of the Potential for Undergrounding the Electricity Networks in Europe”, United Kingdom Luận văn tốt nghiệp cao học Vũ Xuân An - HTĐ 2005-2007 84 15- Quy phạm trang bị điện Phần II: Hệ thống đường dẫn điện ký hiệu 11TCN-19-2006 Bộ Công Nghiệp ban hành tháng năm 2006 16- Nguyễn Đình Thắng - Điện từ trường phát nhiệt hệ thống cáp đơn lưới điện cao áp ba pha Tạp chí điện lực tháng 6/1997, 7/1997 17- Nguyễn Bình Thành, Nguyễn Trần Quân, Lê Văn Bảng – Cơ sở lý thuyết trường điện từ Nhà xuất “Đại học trung học chuyên nghiệp”, Hà Nội 1983 18 Đặng Ngọc Dinh, Trần Bách, Ngô Hồng Quang, Trịnh Hùng Thám, Nguyễn Hữu Khái - Hệ thống điện I, II – Nhà xuất Đại học 1982 19- Trần Bách - Lưới điện hệ thống điện Tập 3- Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội 2004 20- Thiết kế kỹ thuật dự án tuyến cáp ngầm 220kV Hà Đông – Thành Công Công ty tư vấn xây dựng điện - 2003 21- Võ Viết Đạn – Giáo trình kỹ thuật điện cao áp - Đại học Bách Khoa – Hà Nội 1972 22- Chỉ thị 08/CT-UBND ngày 20/4/2007 Uỷ ban nhân dân thành phố Hà Nội việc tăng cường công tác quản lý nhà nước công trình đường dây địa bàn thành phố Hà Nội Luận văn tốt nghiệp cao học Vũ Xuân An - HTĐ 2005-2007 ... án nghiên cứu giải pháp công nghệ, ứng dụng cho hệ thống cáp ngầm cao áp Việt Nam Cấu tạo hệ thống cáp ngầm cao áp với cách điện XLPE, công nghệ lắp đặt cáp, giải pháp nối đất cáp ngầm cao áp. .. dụng cáp ngầm cho hệ thống truyền tải cao áp Những lợi ích việc sử dụng hệ thống cáp ngầm cao áp gồm có: a Linh hoạt đơn nhất: Chỉ có hệ thống cáp ngầm có tính chất sau: đặt ngầm, đảm bảo tính. .. Chương luận án nghiên cứu đảo pha hệ thống cáp ngầm cao áp Chương luận án nghiên cứu tính toán vấn đề ảnh hưởng trường điện từ sinh đường dây cáp ngầm cao áp cụ thể phương pháp tính tốn điện trường