Bài giảng Quy hoạch cấp điện và hệ thống thông tin liên lạc: Phần 1 Quy hoạch cấp điện, Khái quát về hệ thống điện và quy hoạch cấp điện; Tính toán nhu cầu điện; Quy hoạch nguồn cung cấp điện; Quy hoạch mạng điện.
Bài giảng Quy hoạch cấp điện Hệ thống thơng tin liên lạc PHẦN MỞ ðẦU: NHỮNG VẤN ðỀ CHUNG VỀ QUY HOẠCH CẤP ðIỆN VÀ QUY HOẠCH HỆ THỐNG THƠNG TIN LIÊN LẠC Vai trị hệ thống cung cấp điện thơng tin liên lạc: Hệ thống cấp điện hệ thống thơng tin liên lạc thành phần thiết yếu hệ thống hạ tầng kỹ thuật Trong quy chuẩn xây dựng Việt Nam QCVN07:2010/BXD quy định hệ thống cấp điện thơng tin liên lạc hệ thống hạ tầng kỹ thuật thị độc lập, có vị trí vai trị hệ thống hạ tầng kỹ thuật khác giao thơng, cấp nước, nước, Các thị trung tâm kinh tế - xã hội, nơi tập trung nhiều nhà máy, xí nghiệp có mật độ dân cư cao vai trị điện thơng tin vơ quan trọng ðiện khơng có sản xuất đình trệ, kinh tế chậm phát triển, đời sống tinh thần khơng thể nâng cao, Có thể khẳng định tất nhà máy, xí nghiệp, dân cư ñều phải dùng ñến ñiện Một khu dân cư, khu thị xây dựng đầy đủ hạng mục giao thơng, cấp nước, nước, khơng có điện thơng tin người dân khơng đến khu thị đầu tư để kinh doanh giá trị chuyển nhượng bất ñộng sản giảm theo, Cịn với hệ thống thơng tin ta nhận thấy: Thơng tin coi nguồn tài ngun Thơng tin đến cành nhanh, xác giá trị thông tin lớn ngược lại thơng tin tạo giá trị cách gián tiếp có lớn Ngày người ñều phải dùng ñến ñiện ñiện thoại hàng ngày biết vai trò chúng việc ñầu tư hệ thống tốn tiền, khơng phải sớm chiều có mà phải có chuẩn bị, nghiên cứu kỹ lưỡng, tức địi hỏi phải có quy hoạch Với tính chất quan trọng hệ thống cấp ñiện thông tin nên ñồ án quy hoạch xây dựng phải ñề cập ñến việc quy hoạch chúng Quy hoạch xây dựng quy hoạch phát triển ngành 2.1 Khái niệm quy hoạch Quy hoạch bố trí xếp kế hoạch dài hạn, tức quy hoạch có tính định hướng liên quan tới kế hoạch, thời gian thực nguồn lực ñể thực Quy hoạch bước cụ thể hóa chiến lược phát triển KTXH quốc gia, ñịa phương, ngành, mục tiêu nhắm đến đáp ứng địi hỏi xã hội tương lai Mục tiêu đồ án quy hoạch thực ñược Quy hoạch bước ñi ñầu tiên làm sở cho hoạt ñộng thiết kế, xây dựng, sở ñể quan quản lý Nhà nước thực chức quản lý xã hội Nguyễn Mạnh Hà - Trường ðại học kiến trúc ðà Nẵng Bài giảng Quy hoạch cấp điện Hệ thống thơng tin liên lạc Quy hoạch gồm có quy hoạch tổng thể, quy hoạch chi tiết; quy hoạch dài hạn, quy hoạch ngắn hạn; quy hoạch xây dựng, quy hoạch phát triển ngành, Mỗi loại quy hoạch lại có phương pháp nghiên cứu riêng Vấn ñề quan trọng tất loại quy hoạch dự báo số liệu tương lai (số dân cư, số th bao di động, số cơng suất điện, ) ðây vấn đề gai góc đồ án quy hoạch dự báo sai dẫn ñến hậu nghiêm trọng, ảnh hưởng lâu dài ñến phát triển kinh tếxã hội, lý thuyết dự báo chưa hồn thiện Lấy ví dụ hệ thống giao thông : quy hoạch giao thông sai dự báo sai quy môn giao thông nên dẫn đến tình trạng kẹt xe liên miên Quy hoạch phác thảo sống tương lai địi hỏi suy nghĩ người làm quy hoạch phải mềm dẻo, biết áp dụng phương pháp dự báo, tránh mang tư sống vào tương lai khơng cịn phù hợp thời ñiểm tương lai 2.2 Quy hoạch xây dựng Quy hoạch xây dựng: việc tổ chức ñịnh hướng tổ chức không gian vùng, không gian ñô thị điểm dân cư, hệ thống cơng trình hạ tầng kỹ thuật, hạ tầng xã hội, tạo lập môi trường sống thích hợp cho người dân sống vùng lãnh thổ đó, đảm bảo kết hợp hài hịa lợi ích quốc gia lợi ích cộng đồng, ñáp ứng ñược mục tiêu phát triển kinh tế - xã hội, quốc phòng, an ninh bảo vệ mơi trường Quy hoạch xây dựng phân làm loại: + Quy hoạch xây dựng vùng + Quy hoạch xây dựng thị + Quy hoạch xây dựng khu dân cư nơng thơn Như định nghĩa cho thấy quy hoạch cấp điện thơng tin phận quy hoạch xây dựng, ta phải xem xét quy hoạch hệ thống cho vùng, khu vực thị, khu vực nông thôn Quy hoạch xây dựng chung việc tổ chức khơng gian, hệ thống cơng trình hạ tầng kỹ thuật, cơng trình hạ tầng xã hội nhà cho thị phù hợp với phát triển kinh tế xã hội thị, bảo đảm quốc phòng, an ninh phát triển bền vững Quy hoạch xây dựng chi tiết việc phân chia xác định tiêu sử dụng đất quy hoạch thị, yêu cầu quản lý kiến trúc, cảnh quan lơ đất; bố trí cơng trình hạ tầng kỹ thuật, cơng trình hạ tầng xã hội nhằm cụ thể hoá nội dung quy hoạch phân khu quy hoạch chung Quy hoạch xây dựng sở ñể quản lý hoạt ñộng xây dựng diễn lãnh thổ (xã, huyện, tỉnh, vùng, ) thường gắn trách nhiệm với quyền địa phương Trong quy hoạch xây dựng có nội dung liên quan ñến lĩnh vực chuyên ngành, ñó phải chịu quản lý quan nhà nước chun ngành Ví dụ đồ án quy hoạch xây dựng nào, phần hệ thống cấp ñiện phải tuân theo tiêu chuẩn ñịnh mức Bộ quản lý chun ngành (ở Bộ Cơng thương) ban hành 2.3 Quy hoạch phát triển ngành Nguyễn Mạnh Hà - Trường ðại học kiến trúc ðà Nẵng Bài giảng Quy hoạch cấp ñiện Hệ thống thông tin liên lạc Ở Việt Nam cấu kinh tế ñược quản lý theo ngành dọc tồn quy hoạch riêng ngành gọi quy hoạch phát triển ngành Ví dụ: quy hoạch phát triển ñiện lực, quy hoạch phát triển bưu - viễn thơng, quy hoạch mỏ khống sản, Quy hoạch ngành thường gắn với loại hình sản phẩm dịch vụ, làm sở ñể ngành quản lý trình đầu tư, phát triển ngành Trách nhiệm việc tổ chức quản lý quy hoạch ngành quan quản lý chuyên ngành ñược tổ chức theo ngành dọc Tuy nhiên quy hoạch ngành phải chịu quản lý theo lãnh thổ quan địa phương, ví dụ chịu quản lý hoạt ñộng xây dựng ñường dây tải ñiện ñi quan ñịa bàn - Với ngành ñiện quy hoạch ngành ñược quy ñịnh bới Luật ñiện lực gồm có: + Quy hoạch phát triển điện lực quốc gia + Quy hoạch phát triển ñiện lực tỉnh, thành phố trực thuộc trung ương + Quy hoạch phát triển ñiện lực quận, huyện + Quy hoạch nguồn thủy ñiện, nhiệt ñiện, Cơ quan quản lý quy hoạch: cao Bộ Cơng Thương, cấp gồm có sở cơng thương tỉnh, Tập đồn điện lực cơng ty điện lực tỉnh - Với ngành bưu - viễn thơng quy hoạch ngành quy định Luật bưu viễn thơng gồm: + Quy hoạch phát triển bưu - viễn thơng quốc gia + Quy hoạch phát triển bưu - viễn thơng tỉnh, thành phố trực thuộc trung ương Cơ quan quản lý quy hoạch: cao Bộ Thông tin truyền thơng, cấp gồm có Sở thơng tin truyền thơng tỉnh, Tập đồn bưu viễn thơng Cơ quan Viễn thông tỉnh, thành phố trực thuộc trung ương 2.4 Mối quan hệ quy hoạch xây dựng quy hoạch phát triển ngành Từ khái niệm loại quy hoạch ta thấy quy hoạch xây dựng quy hoạch phát triển ngành có mối liên hệ khăng khít với Về mặt quản lý nhà nước, nội dung chuyên ngành (cấp ñiện, thông tin) quy hoạch xây dựng phải phù hợp với quy hoạch phát triển ngành ñịa phương trung ương Về mặt nội dung quy hoạch: số liệu tính tốn, dự báo quy hoạch phát triển ngành (số máy ñiện thoại/100 dân, số kW ñiện /m2, ) ñược sử dụng làm số liệu ñầu vào cho cho quy hoạch xây dựng ngược lại số liệu dự báo quy hoạch xây dựng (diện tích, dân số, giao thơng, quy mơ sản xuất, ) sử dụng làm số liệu ñầu vào cho việc lập quy hoạch ngành Về nguyên tắc loại quy hoạch phải phù hợp với theo nguyên tắc: quy hoạch sau phải phù hợp với quy hoạch trước, quy hoạch chi tiết phải phù hợp với quy hoạch tổng thể, quy hoạch ngành cấp phải phù hợp với quy hoạch ngành cấp trên, quy hoạch ngành phải phù hợp với quy hoạch lãnh thổ, Như người làm quy hoạch xây dựng khơng có kiến thức chun ngành mà phải ln ln cập nhật kiến thức ngành khác, thu thập thơng tin loại quy hoạch để tạo sản phẩm quy hoạch đáp ứng địi hỏi tương lai Phạm vi nghiên cứu môn học Nguyễn Mạnh Hà - Trường ðại học kiến trúc ðà Nẵng Bài giảng Quy hoạch cấp ñiện Hệ thống thơng tin liên lạc Quy hoạch ngành điện hệ thống thơng tin liên lạc có phạm vi rộng lớn với nhiều kiến thức chuyên sâu, liên quan ñến nhiều lĩnh vực khác Vì lý đề cập đến tồn nội dung khó ttrong phạm vi giảng Với mục đích trang bị kiến thức hệt hống cấp điện thơng tin liên lạc cho sinh viên ngành Quy hoạch xây dựng, giảng giới hạn vấn ñề nghiên cứu quy hoạch hệ thống cấp điện hệ thống thơng tin liên lạc ñồ án quy hoạch xây dựng ðây lĩnh vực quy hoạch mà sinh viên ngành sau trường hoạt ñộng chủ yếu Bài giảng Quy hoạch cấp điện hệ thống thơng tin liên lạc khơng hướng đến việc lập đồ án quy hoạch ñộc lập mà hướng ñến với tư cách phận quy hoạch xây dựng Tùy theo mức độ quan trọng, quy mơ hệ thống cấp điện, hệ thống thơng tin mà phần quy hoạch cấp ñiện ñược ñề cập mục, phần hay chương quy hoạch xây dựng Tuy khơng phải đồ án độc lập sản phẩm quy hoạch cấp điện thơng tin liên lạc có đặc thù riêng Ngun tắc lập quy hoạch địi hỏi người làm quy hoạch phải có kiến thức đối tượng Với mục đích ñó, giảng cung cấp kiến thức góc độ kỹ thuật hệ thống kỹ thuật để xác định tiêu mà đồ án quy hoạch xây dựng địi hỏi Về quy mơ lập quy hoạch: tính chất phức tạp hệ thống điện thơng tin liên lạc, giảng hướng nội dung vào quy hoạch phạm vi khu thị, khu dân cư, thành phố, thị xã hay diểm dân cư Về phạm vi nghiên cứu: giáo trình tập trung vào phần cấp ñiện với ñiện áp ñến 110 kV (trọng tâm hệ thống 35 kV trở xuống) Riêng phần thơng tin tốc độ phát triển cơng nghệ dịch vụ nhanh, hệ thống ña dạng, phong phú nên giảng giới hạn quy hoạch nhóm điện thoại cố định, ñiện thoại di ñộng, internet ñây dịch vụ phổ biến Công tác dự báo quy hoạch Dự báo ngành khoa học trẻ nên có nhiều lý luận chưa trọn vẹn ðối tượng nghiên cứu khoa học dự báo mơ hình dự báo, phương pháp đánh giá độ xác, Ngày dự báo khoa học độc lập, có lý luận phương pháp riêng đóng góp hiệu phát triển kinh tế- xã hội quốc gia Do hệ thống hạ tầng kỹ thuật chủ yếu ñể phục vụ phát triển kinh tế - xã hội phục vụ người dân nên quy hoạch hệ thống hạ tầng kỹ thuật ln ln địi hỏi phải dự báo nhu cầu sử dụng (nhu cầu điện, nhu cầu thơng tin, nhu cầu ñiện thoại, ) nhu cầu lưu lượng (lưu lượng giao thông, lưu lượng thông tin, công suất truyền tải, ) Dự báo ngành khoa học non trẻ, đời sau có tóc độ phát triển nhanh chóng tính ứng dụng cao thơng tin ngày đóng vai trị nguồn tài ngun to lớn Tuy nhiên Việt Nam, công tác quy hoạch dùng phương pháp truyền thống sau: - Phương pháp ngoại suy theo thời gian: Nội dung phương pháp dựa vào chuỗi số liệu thu thập khứ thời ñiểm, xác ñịnh quy luật mối quan hệ với thời gian, sau lập hàm số mơ tả quan hệ gọi hàm hồi quy Biết phương trình hồi quy việc thay biến thời gian thời Nguyễn Mạnh Hà - Trường ðại học kiến trúc ðà Nẵng Bài giảng Quy hoạch cấp ñiện Hệ thống thơng tin liên lạc điểm xác định tương lai tính giá trị dự báo Lưu ý chữ hồi quy nghĩa trở Các giá trị hồi quy giá trị tính từ phương trình hồi quy thường khơng trùng khít với số liệu thực tế, giá trị hồi quy coi giá trị thực quy đổi phương trình hồi quy Hàm hồi quy có loại tuyến tính, parabol, hàm mũ, logistic, tùy vào xu hướng ñể chọn cho phù hợp với quy luật phụ thuộc ðể chọn ñược loại hàm hồi quy địi hỏi người làm dự báo phải biết phân tích, phán đốn, mơ tả xu hướng biến thiên tức phải có kiến thức định xác suất thống kê tốn - Phương pháp hồi quy tương quan: Phương pháp dựa vào mối tương quan giá trị cần dự báo (điện, thơng tin) với giá trị khác (như GDP, sản lượng cơng nghiệp, tốc độ tăng trưởng kinh tế, ) thơng thường dùng GDP Xác định quy luật mối quan hệ giá trị cần dự báo với GDP, lập hàm mơ tả quan hệ gọi hàm hồi quy Các phương trình hồi quy có tuyến tính, parabol, hàm mũ, logistic, Sau có quan hệ giá trị cần dự báo với GDP ta cần tính giá trị dự báo tương lai dựa vào giá trị GDP tương lai Tuy nhiên GDP tương lai chưa biết, may GDP ñã ñược dự báo tin cậy chiến lược phát triển kinh tế - xã hội quốc gia, tỉnh cấp huyện, - Phương pháp hệ số đàn hồi: thường tính hệ số đàn hồi so với giá trị GDP Phương pháp ñem só sánh tốc độ tăng giá trị dự báo so với tốc ñộ tăng GDP xem hệ số chênh lệch bao nhiêu, từ tính gá trị dự báo Phương pháp hay ñược chuyên gia sử dụng để so sánh với nước khác có ñiều kiện nước ta so sánh với nước quanh khu vực Quy hoạch có nhiệm vụ phác thảo kinh tế - xã hội tương lai, ñó dự báo trái tim ngành quy hoạch Thực trạng nước ta tình trạng quy hoạch treo phổ biến mà lý đồ án quy hoạch khơng đáp ứng địi hỏi người dân Trên tạp chí Khoa học phát triển số 219-2009 có nhận định “Quy hoạch thị nước ta vẽ vô hồn Chưa nói đến chất lượng sống tốt hơn, quy hoạch chí cịn khơng có vai trị việc giúp người dân tránh ñược rủi ro ngày xảy cơm bữa : dây ñiện thoại thành thịng lọng gây chết cho người đường, xe máy thụt hố ga, …” Tạp chí viết “Ai gọi quy hoạch ngành khoa học dự báo, hoạch ñịnh phát triển tương lai trường quy hoạch chủ yếu dạy sinh viên làm ñồ án thiết kế với ñề có sẵn Trong đó, để thực dự báo, sinh viên cần học toán thống kê, kinh tế học, dân số học, tương lai học, xã hội học số lĩnh vực nóng vấn đề giá dầu mỏ (tài nguyên ñang cạn kiệt, 50 năm liệu người có cịn dùng động đốt trong) Hãy thử ngẫm xem xã hội Việt Nam ñã thay ñổi 25 năm vừa qua ñể mà suy nghĩ xem liệu 25 năm tới điều xảy Những quy hoạch, buồn cười thay, hoàn toàn dựa hiểu biết khát vọng ngày hôm nay” Các ký hiệu thường dùng quy hoạch cấp ñiện hệ thống thông tin liên lạc Công tác quy hoạch xây dựng nói chung có hệ thống vẽ ký hiệu riêng so với công tác khác ðể thống cách sử dụng ký hiệu ñồ án xây dựng, Bộ Xây dựng ñã ban hành Quyết ñịnh số 21/2005/Qð-BXD ngày 22/7/2005 quy ñịnh hệ thống ký hiệu vẽ ñồ án xây dựng ðây văn quy phạm pháp luật, có tính chất bắt buộc áp dụng tất đồ án xây dựng Phần hệ thống thơng tin liên lạc có loại ký hiệu sau: Nguyễn Mạnh Hà - Trường ðại học kiến trúc ðà Nẵng Bài giảng Quy hoạch cấp điện Hệ thống thơng tin liên lạc Phần hệ thống cấp điện có loại ký hiệu sau: Nguyễn Mạnh Hà - Trường ðại học kiến trúc ðà Nẵng Bài giảng Quy hoạch cấp điện Hệ thống thơng tin liên lạc PHẦN THỨ NHẤT: QUY HOẠCH CẤP ðIỆN CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG ðIỆN VÀ QUY HOẠCH CẤP ðIỆN 1.1 Khái niệm hệ thống ñiện a) Hệ thống ñiện Hệ thống ñiện tập hợp bao gồm nguồn ñiện phụ tải điện nối với thơng qua trạm biến áp, ñường dây tải ñiện thiết bị ñiện khác Các thành phần hệ thống ñiện gồm nguồn ñiện, mạng ñiện phụ tải ñiện Trạm biến áp 21/500kV Nguồn ñiện Trạm biến áp 500/110kV Trạm biến áp 110/22kV Hộ tiêu thụ Trạm biến áp 22/0,4kV Nguyễn Mạnh Hà - Trường ðại học kiến trúc ðà Nẵng Bài giảng Quy hoạch cấp ñiện Hệ thống thơng tin liên lạc Nguồn điện nơi phát ñiện năng, phụ tải nơi tiêu thụ điện cịn mạng điện mơi trường để truyền tải ñiện từ nguồn ñến phụ tải Hệ thống ñiện phận hệ thống lượng quốc gia thành phần chủ ñạo kinh tế ñất nước Trong giá thành ña số sản phẩm kinh tế quốc dân điện ln ln chiếm tỷ lệ đáng kể (ví dụ ngành sản xuất nhơm 50-60% giá thành thuộc điện năng) Hệ thống điện xoay chiều chiều ðối với vấn ñề quy hoạch cấp ñiện nước ta dùng ñiện xoay chiều, ký hiệu AC (alternative current) Do tập giảng ñề cập vấn ñề quy hoạch cấp điện xoay chiều hình sin Hệ thống ñiện hệ vô phức tạp không mặt kỹ thuật mà cịn tính chất phát triển không ngừng theo thời gian Các yếu tố tác ñộng ñến phát triển hệ thống ñiện ña dạng: kinh tế-xã hội, thời tiết, khí hậu, ảnh hưởng kinh tế giới, chí cịn ảnh hưởng kiện thể thao, Nói chung yếu tố thường có tính bất định cao, khó dự báo Trước tình hình trên, việc lập qui hoạch cấp ñiện thỏa mãn nhu cầu dùng ñiện tương lai việc làm phức tạp, địi hỏi phải có phương pháp qui trình cụ thể b) Dịng điện xoay chiều hình sin: - Dịng điện xoay chiều hình sin loại dịng điện có trị số biến đổi theo quy luật hình sin thời gian i (t ) = I m sin ( 2π ft ) = I sin ( 2π ft ) - ðây loại dịng điện dùng phổ biến kinh tế - xã hội nước ta có nhiều ưu ñiểm truyền tải ñi xa, tiết kiệm chi phí đầu tư, - Im biên độ dịng điện i(t) ½ chu kỳ dương Im π 2π 2πft T=0,02s - I giá trị hiệu dụng, tức giá trị tác dụng dịng điện thường ghi thiết bị Trong kỹ thuật đời sống nói đến giá trị Ampe thiết bị ta hiểu giá trị hiệu dụng - f tần số dịng điện tức số lần đảo chiều dịng điện thời gian giây Việt Nam quy ñịnh f = 50Hz, số quốc gia khác có tần số 60Hz Các hệ thống điện có tần số khác kết nối trực tiếp ñược với mà phải kết nối thông qua ñường dây tải ñiện chiều c) Cấu trúc ñường dây cung cấp ñiện xoay chiều: Trong thực tế ñể cung cấp ñiện truyền tải ñiện ñi xa người ta khơng dùng mạng điện pha mà dùng hệ thống ñiện pha Lý mạng ñiện pha kinh tế mạng điện pha cấp ñiện mạng pha ta phải dùng dây, với mạng pha ta cần dùng dây Nguyễn Mạnh Hà - Trường ðại học kiến trúc ðà Nẵng Bài giảng Quy hoạch cấp điện Hệ thống thơng tin liên lạc Mạng ñiện từ 1kV trở lên người ta dùng dây ñể truyền tải ñiện Mạng ñiện < 1kV người ta dùng pha dây, có dây trung tính để truyền tải điện phụ tải mạng điện có loại pha, có loại pha, loại pha phải sử dụng dây trung tính Với mạng điện cơng trình xây dựng ngồi dây pha dây trung tính cịn có dây nối đất an toàn (gọi dây PE = Protection Earth) Dây PE dùng ñể nối vỏ thiết bị nhằm ñảm bảo an toàn cho người sử dụng thiết bị Dây pha A Dây pha B Dây pha C Dây trung tính N Thiết bị pha Thiết bị pha Thiết bị pha Thiết bị pha Các dây dẫn ñiện dùng để tải dịng điện từ nguồn đến phụ tải người ta gọi dây pha (ký hiệu A, B, C L1, L2, L3), dây nối ñiểm trung tính nguồn phụ tải gọi dây trung tính (ký hiệu N) d) ðiện áp định mức hệ thống ñiện: ðiện áp ñịnh mức giá trị dùng ñể ñịnh danh mạng ñiện Giá trị ñiện áp ñịnh mức mạng ñiện Nhà nước quy ñịnh thành văn luật Giá trị dùng để tính tốn, lựa chọn thiết bị, chuẩn hóa chế tạo thiết bị Với mạng điện pha điện áp định mức quy định điện áp dây cịn mạng điện pha điện áp ñịnh mức ñiện áp pha Ký hiệu ñiện áp ñịnh mức Uñm Các thiết ñiện ñược sản xuất cho ứng với giá trị ñiện áp ñịnh mức cung cấp làm việc tốt nhất, tuổi thọ lâu nhất, hiệu suất cao Nếu thiết bị ñiện vận hành ñiện áp cao hay thấp định mức khơng tốt Giá trị điện áp thực tế ln ln biến đổi quanh giá trị định mức khơng thể giá trị định mức mà ln ln biến đổi theo thời gian theo chiều dài đường dây cung cấp điện Thơng thường, phụ tải ñiện ñầu nguồn ñiện chịu ñiện áp cao ñịnh mức 5%, cuối nguồn chịu ñiện áp thấp ñịnh mức 5% Hiện nước ta cịn tồn có cấp điện áp định mức sau: - Cấp ñiện áp siêu cao áp: 500kV - Cấp ñiện áp cao: 220 kV, 110 kV, 66 kV - Cấp trung áp: 35 kV, 22 kV, 15 kV, kV - Cấp hạ áp: 0,4 kV/0,22kV Nguyễn Mạnh Hà - Trường ðại học kiến trúc ðà Nẵng Bài giảng Quy hoạch cấp ñiện Hệ thống thơng tin liên lạc Trong cấp 66kV cịn tuyến từ ða Nhim ñi Nha Trang Cấp 6kV 15kV tồn từ trước năm 1975 đến có kế hoạch cải tạo thành cấp 22 kV 35 kV Như tương lai cấp ñiện áp sau: 500, 220, 110, 35, 22 0,4 kV 1.2 Phân loại hệ thống ñiện: Nếu phân loại theo cấp điện áp mạng điện < kV gọi mạng hạ áp, từ 6kV ñến 35 kv gọi trung áp, 66kv ñến 220 kv gọi cao áp 500 kv gọi siêu cao áp Nếu phân loại theo chức mạng điện từ 110 kV trở xuống gọi mạng phân phối từ 220 kV trở lên gọi mạng ñiện truyền tải Trong thị người ta sử dụng phổ biến cấp ñiện áp 22 kV ñể cung cấp ñiện cho phụ tải thay dùng cấp 35 kV Lý khu vực thị có mật độ dân cư dày ñặc, quỹ ñất hạn chế, dùng 35 kv tốn ñất dành cho hành lang an tồn điện Khu vực nơng thơn người ta lại sử dụng cấp 35 kV quỹ đất nơng thơn nhiều nên dành cho hành lang lưới điện ñổi lại giảm ñược tổn thất ñiện áp cơng suất Nếu phân mạng điện theo số dây dẫn có mạng pha dây, pha dây, pha dây Nếu phân mạng ñiện theo cấu trúc có mạch điện kín (cấp điện từ nguồn trở lên) mạch ñiện hở(chỉ ñược cấp ñiện từ nguồn) Nếu phân mạng ñiện theo kết cấu có mạng điện nổi, mạng điện ngầm Nếu phân loại theo tính chất dịng điện ta có dịng điện chiều, dịng điện xoay chiều 1.3 Các thành phần hệ thống ñiện 1.3.1 Phụ tải ñiện hộ tiêu thụ Theo ñịnh nghĩa chặt chẽ kỹ thuật điện phụ tải điện thiết bị tiêu thụ ñiện ñể biến ñổi thành dạng lượng khác như: nồi cơm điện, máy đun nước, bóng đèn, lị nung chảy thép, ñộng bơm nước, tủ lạnh, Với lĩnh vực quy hoạch ñiện, khái niệm phụ tải ñiện phải ñược mở rộng Phụ tải điện thiết bị tiêu thụ điện (lị luyện thép, máy nâng chuyển, băng chuyền, ) tập hợp khu vực sử dụng điện (nhà máy, xí nghiệp, huyện, tỉnh, ) Trong quy hoạch cấp ñiện khái niệm phụ tải tập hợp khu vực sử dụng ñiện thường ñược sử dụng Khi ta xét phụ tải ñiện dạng tập hợp khu vực sử dụng ñiện phụ tải gọi hộ tiêu thụ Dựa vào u cầu cung cấp điện tính chất quan trọng hộ tiêu thụ người ta chia hộ tiêu thụ ñiện thành loại: + Hộ loại I phụ tải quan trọng; ngừng cung cấp ñiện gây tai nạn nguy hiểm cho người; làm tổn thất lớn ñến kinh tế quốc dân làm hỏng hàng loạt sản phẩm, thiết bị; làm rối loạn q trình sản xuất phức tạp (ví dụ cấp điện cho phịng mổ, máy chủ web, lị luyện thép, Văn phịng phủ,…) Nguyễn Mạnh Hà - Trường ðại học kiến trúc ðà Nẵng 10 Bài giảng Quy hoạch cấp điện Hệ thống thơng tin liên lạc với lưới điện, phía thứ cấp nối chung với hộ tiêu thụ ñiện Khi hai máy giống vận hành song song phụ tải tự động chia cho máy Tuy có lợi kinh tế linh hoạt chọn chế ñộ vận hành theo biến ñộng phụ tải máy biến áp muốn vận hành song song phải thỏa mãn số ñiều kiện kỹ thuật định, là: Lưới điện - ðiện áp ñịnh mức sơ cấp thứ cấp phải giống - Cùng tổ ñấu dây (ñiện áp thứ cấp phải pha) S/2 S/2 - ðiện áp ngắn mạch giống Nói chung có ý định thiết kế vận hành song song nên chọn máy biến áp có thơng số hồn tồn giống Với hộ tiêu thụ quan trọng (bệnh viện, tổng ñài viễn Phụ tải S thơng, ngân hàng, ) trạm biến áp cấp ñiện phải sử dụng máy, tuyệt ñối khơng dùng máy có cơng suất lớn máy mang sửa chữa điện tồn cơng trình Nếu dùng máy cịn máy vận hành ñủ cấp cho phụ tải thiết yếu cơng trình Việc dùng máy biến áp trạm biến áp tốn nhiều lần so với dùng máy có cơng suất lớn gấp đơi: tốn chi phí đầu tư, chiếm nhiều diện tích đất hơn, hành lang đường dây điện phải bố trí rộng hơn, lập quy hoạch phải ý ñến hộ tiêu thụ loại ñể bố trí ñất bố trí nguồn vốn xây dựng 3.2.4 Xác ñịnh số lượng tối ưu trạm biến áp cấp điện cho khu vực quy hoạch Thơng thường khu vực quy hoạch phải ñặt số trạm biến áp cấp ñiện ñể ñảm bảo chất lượng ñiện cung cấp Việc xác ñịnh số lượng trạm biến áp tốn đa tiêu toán tối ưu kinh tế - kỹ thuật Nếu xác ñịnh số trạm biến áp dư thừa lãng phí nguồn vốn đầu tư Về mặt lý thuyết số lượng trạm biến áp tối ưu phụ thuộc vào mật ñộ ñiểm tiêu thụ ñiện khu vực quy hoạch ñiện tham số kinh tế - kỹ thuật mạng điện, xác định theo biểu thức: N kt = S b k 10.∆U cp ( Z U ) γ d p0 m S - Tổng công suất biểu kiến khu vực quy hoạch, kVA; k - hệ số tính tới ñịa hình vùng quy hoạch; mật ñộ dân cư dày ñặc lấy k=1,5; lại k=1 b - suất vốn ñầu tư thay ñổi ñường dây ñ/km.mm2 Giá trị tính tốn cách lấy tổng vốn đầu tư phần ñường dây tải ñiện chia cho tổng thể tích loại dây dẫn điện Nếu chưa có giá trị tham khảo bảng suất vốn đầu tư Bộ xây dựng cơng bố để tính nguồn vốn ñầu tư m - suất vốn ñầu tư cố định trạm biến áp, đ/trạm (có thể tra bảng suất vón đầu tư) Z - số đường dây xuất phát từ trạm biến áp; γd- ñiện dẫn kim loại làm dây dẫn ñiện: γ d = Nguyễn Mạnh Hà - Trường ðại học kiến trúc ðà Nẵng , ñơn vị ñiện dẫn S (Siemens) Rd 77 Bài giảng Quy hoạch cấp ñiện Hệ thống thơng tin liên lạc P0 - Mật độ cơng suất đường dây, tức tổng cơng suất tác dụng chia cho tổng chiều dài ñường dây tải ñiện khu vực quy hoạch, ñơn vị kW/km ∆Ucp - hao tổn ñiện áp cho phép mạng ñiện, %; Giá trị theo quy ñịnh 5% Thực trạng quy hoạch thiết kế cấp ñiện Việt Nam thường khơng tính tốn số lượng trạm biến áp tối ưu mà dựa vào kinh nghiệm, mang ý chí chủ quan, thiếu sở khoa học ðiều dẫn đến lãng phí nguồn lực đất đai tài hiệu đầu tư Trong thực hành áp dụng ngun tắc sau để xác ñịnh số lượng trạm biến áp: - Với khu vực sản xuất, kinh doanh (các nhà máy, xí nghiệp, ): diện tích đất hẹp nên thường chọn 1-2 máy biến áp tùy vào ñộ lớn phụ tải tính chất quan trọng cở sản xuất - Với khu dân cư, khu cơng nghiệp có phụ tải phân bố diện tích quy hoạch: Chia hộ tiêu thụ thành khu vực cho khu vực tổng phụ tải ≤ 400kVA Khơng nên bố trí trạm biến áp có cơng suất > 400kVA xảy cố có khả ñiện nhiều phụ tải Tại khu vực chọn vị trí đặt trạm biến áp theo cơng thức tính trọng tâm (đề cập phần sau) Ví dụ phân vùng xác định cơng suất trạm biến áp dọc ñường phố hình vẽ sau: Trạm 400kVA Trạm 400kVA Khu vực Nguyễn Mạnh Hà - Trường ðại học kiến trúc ðà Nẵng Khu vực ðất chia lơ 78 Bài giảng Quy hoạch cấp điện Hệ thống thông tin liên lạc 3.2.5 ðánh giá khả mang tải trạm biến áp trạng ðể xác ñịnh nguồn ñiện cấp cho khu vực quy hoạch, ñầu tiên phải xem xét nguồn ñiện có xung quanh khu vực quy hoạch, ñặc biệt trạm biến áp vận hành gần Phải ln ln ưu tiên xem xét nguồn điện cấp cho khu vực quy hoạch trạm biến áp, khơng có trạm biến áp nghĩ đến việc đầu tư nguồn điện độc lập nhà máy điện gió, ñiezen, pin mặt trời, Ví dụ xem ñồ quy hoạch cấp ñiện ñây: vùng nghiên cứu quy hoạch khu ñất trống, xung quanh vùng trạng ñã có lưới ñiện số trạm ñiện, ñó có trạm ñiện khu vực gần thể ñồ Khi lập quy hoạch phải ñánh giá khả mang tải trạm biến áp xem nhận thêm phụ tải từ vùng quy hoạch hay khơng Hệ số mang tải trung bình trạm biến áp ñược xác ñịnh theo biểu thức: kmt = Stb Sđm Stb, Sđm - cơng suất trung bình cơng suất định mức trạm biến áp (kVA) Cơng suất trung bình xác định theo biểu thức: Stb = A (kVA) T cos ϕtb Trong đó: A – ñiện (kWh) truyền tải qua máy biến áp khoảng thời gian khảo sát T (h); cosϕtb - hệ số cơng suất trung bình phụ tải Trong công thức lưu ý Stb giá trị trung bình, khơng lấy giá trị Smax thời gian tồn Smax thường bé, máy biến áp cho phép vận hành tải Thời gian tải phụ thuộc vào mức ñộ tải, ví dụ mức q tải 40% cho phép vận hành giờ, VÙNG NGHIÊN CỨU QUY HOẠCH Ranh giới quy hoạch Lưới điện có Trạm ñiện khu vực VÙNG HIỆN TRẠNG Nguyễn Mạnh Hà - Trường ðại học kiến trúc ðà Nẵng 79 Bài giảng Quy hoạch cấp điện Hệ thống thơng tin liên lạc Nếu Kmt > 0,75 coi máy đầy tải Trường hợp khơng thể lấy ñiện từ trạm biến áp ñể cấp cho khu vực quy hoạch mà phải ñiều tra tiếp trạm biến áp khác xa kéo ñường dây cao ñến khu vực quy hoạch xây dựng trạm biến áp Nếu hệ số mang tải nằm khoảng kmt < 0,45 máy biến áp ñược coi non tải 0,45 ≤ kmt ≤ 0,75 máy biến áp coi mang tải bình thường Trong trường hợp lấy nguồn từ trạm biến áp ñể cấp cho khu vực quy hoạch Tuy nhiên để khẳng định chắn có lấy điện từ trạm biến áp khơng lại phải quay lại tính tốn mức độ mang tải Kmt2 sau cộng thêm phụ tải dự báo khu vực quy hoạch sau: kmt = ( Pqh + Stb cosϕtb ) + (Qqh + Stb sin ϕtb ) S đm Trong Pqh Qqh công suất tác dụng phản kháng dự kiến khu vực quy hoạch Giá trị Kmt2 < 0,75 tồn khu vực quy hoạch lấy ñiện từ trạm biến áp Nếu Kmt 0,75 xem xét phần ñó phụ tải khu vực quy hoạch nhận ñiện từ trạm biến áp có, phần cịn lại xem xét ñấu vào trạm biến áp khác 3.2.6 ðánh giá khả mang tải ñường dây tải ñiện trạng: Một số khu vực quy hoạch khơng cần thiết phải đấu nối đến trạm biến áp lân cận vùng quy hoạch mà đấu nối đến đường dây tải điện có Tuy nhiên ñường dây tải ñiện ñược phép mang tải đến giới hạn Nhiệm vụ người lập quy hoạch cấp ñiện phải ñiều tra khả mang tải ñường dây trạng Trước hết cần xác định mật độ dịng điện thực tế ñang chạy ñường dây: j= I F I dịng điện thực tế chạy dây dẫn, đơn vị A, tính theo cơng thức sau: I= Stb 3U ñ m F - Tiết diện dây dẫn, mm2 So sánh giá trị mật độ dịng điện thực tế với giá trị mật độ dịng điện kinh tế jkt ñể ñánh giá mức ñộ mang tải đường dây Nếu j