1 ( , , , )[ ] . TA lo BTG e BTG L L f S m C km m N∑ σ = =
Tiêu chuẩn kiểm tra phát nóng dài hạn như sau:
Trong đó:
Knd: Hệ số hiệu chỉnh liên quan đến tác động của nhiệt độ môi trrường xung quanh cáp và cách lắp đặt cáp, lấy Knd=1.
Dòng điện cực đại tính toán xuất hiện trên một lộ Đ DTA:
(3.5)
Trong đó:
SBTG: Công suất một MBATG. Kqt: Hệ số quá tải của TBATG =1,3.
Udm: điện áp định mức lưới trung áp: Udm=22kV.
So sánh Itt với Icp lần lượt các tiết diện ĐDTA cho trong bảng 1.3. Tiết diện ĐDTA thoả mãn sẽ tương ứng với cáp có dòng điện cho phép lớn hơn và gần nhất với dòng điện tính toán cực đại. Kết quả cho trong Bảng 3.2
Bảng 3.2 Chọn tiết diện ĐDTA theo điều kiện phát nóng dài hạn
Số lộ ra 16MVA 20MVA 25MVA 40MVA
4 95 150 240 _ 6 50 70 120 240 8 50 50 70 150 10 50 50 50 95 12 50 50 50 70 14 50 50 50 70 16 50 50 50 50 ax . m nd cp I ≤K I 3 ax 2. . .10 [ ] . . 3. qt BTG m tt nd nd dm K S I I A K K m U − = =
- Kiểm tra tiết diện ĐDTA theo điều kiện phát nóng sự cố:
Khác với kiểm tra tiết diện cáp hạ áp, đối với cáp trung áp do dòng điện sự cố khá lớn nên phải đưa tiêu chuẩn này vào kiểm tra khi chọn tiết diện cáp. Kiểm tra tiết diện cáp trung áp theo điều kiện sự cố phụ thuộc vào độ lớn dòng điện sự cố và thời gian tồn tại sự cố.
Điều kiện kiểm tra như sau:
(3.6) Trong đó:
Isc: Dòng điện sự cố trong thời gian tsc
Iscts: Dòng điện phát nóng sự cố tương đương với thời gian sự cố tương đương tsctd của cáp.
Trong thiết kế lấy:
(3.7)
Trong đó IN(3): Dòng điện ngắn mạch 3 pha đối xứng lớn nhất xuất hiện gần TBATG với giả thiết điện áp phía lưới cao áp U*cb=1.
(3.8) Trong đó:
I*cb: Dòng điện nggắn mạch 3 pha trong hệ thương đối cơ bản. X*cbΣ: Tổng điện trở ngắn mạch trong hệ tương đối cơ bản.
Để tính IN(3) lớn nhất xuất hiện trên Đ DTA, chọn điểm ngắn mạch gần TBATG. Do đó: (3.9) Trong đó: sc sctd I ≤ I (3) 1,5 sc N I = I (3) * * . [ ] 3. 3. . cb cb cb N cb cb cb I S S I kA U U X ∑ = = %. * 100.2.n BTGcb U S cb cb HT BTG S c S X X X S ∑ = + = +
Scb: là công suất cơ bản(MVA), Ucb=Utb=23kV. Sc: Công suất cắt của máy cắt nguồn cuat TBATG. SC= IC. Utb=31,5.23=724,5(MVA).
UN%: Điện áp ngắn mạch % của MBATG. Các MBATG có Un%=10,5%. Thay các số liệu vào (3.9) và (3.8) ta được In(3) như trong Bảng 3.3
Bảng 3.3 Chọn tiết diện cáp trung áp theo điều kiện phát nóng sự cố
Bảng 3.3 Chọn tiết diện cáp trung áp theo điều kiện phát nóng sự cố
SBTG(MVA) 16MVA 20MVA 25MVA 40MVA
IN(kA) 5.95 7.1 8.4 11.59
F(mm2) 56 67 79 109
Fchọn(mm2) 70 70 95 120
Dòng điện phát nóng sự cố tương đương ứng với thời gian sự cố tương đương tsctd của cáp. Isctd được xác định như sau:
(3.10) Trong đó:
F: Tiết diện cáp(mm2)
Jsctd: Mật độ dòng điện chịu phát nóng sự cố cho phép của cáp(A/mm2). Ta tra được với cáp nhôm ở nhiệt độ môi trường 300C, tsctd=1s thì Jsctd=16A/mm2.
Thời gian sự cố lấy bằng thời gian cắt của bảo vệ . Trong thiết kế lấy tsc=tc=0,5S.
Thay (3.7) và (3.10) vào (3.6) ta được:
(3.11) . . sctd sctd sctd sc t I F J t = (3) 1,5.IN tsc F J t ≤
Kết quả cho trong Bảng 3.3
- Lựa chọn tiết diện Đ DTA theo giản đồ khoảng chia kinh tế.
Hàm chi phí vòng đời của 1km chiều dài Đ DTA được xác định như sau:
(3.12) Trong đó:
K0, r0: Vốn đầu tư xây dựng (Trđ) và điện trở đơn vị của Đ DTA(Ω/km) τTA: Thời gian tổn thất công suất cực đại = 3400h.
Ce: Giá điện năng. Uđm=22kV.
(P/A,i,n): Hệ số quy đổi thời gian tương đương, theo giat hiết (P/A, 12%,25)=7,843
Với Imax tính theo công thức:
Ta thấy hàm chi phí vòng đời ngoai phụ thuộc vảo tiết diện dây đẫn còn phụ thuộc vào công suất TBATG, số lộ của TBATG, giá điện năng và không phụ thuộc vào mật độ phụ tải.
Tiết diện ĐDTA hợp lý được chọn sao cho WoL=min{WoL, FL } Kết quả cho trong Bảng 2.4- Phụ lục 2.
Tổng hợp kết quả ở Bảng 3.2, Bảng 3.3 và Bảng 2.4- Phụ lục 2 ta chọn được tiết diện Đ DTA như Bảng 3.4.
2 6 ax 0 ¦WoL = Ko +Im . . . .( / , , ).10 [ d]r τTA C P A i ne tr ax . ¦ . 3. qt BTG m dm k S I m U =
Bảng 3.4 Tổng hợp kết quả lựa chọn tiết diện ĐDTA
Số
Lộ Công suất MBATG (MVA)
m 16 20 25 40 16 20 25 40 16 20 25 40 Ce = 900 đ/kWh Ce = 1200 đ/kWh Ce = 1500 đ/kWh 4 185 240 240 300 240 240 240 400 240 240 240 400 6 95 185 185 240 120 185 240 240 185 240 240 240 8 95 95 95 240 95 120 185 240 95 185 185 240 10 70 70 70 185 70 70 120 240 95 95 185 240 12 70 70 70 185 70 70 95 185 70 70 95 240 14 70 70 70 120 70 70 95 185 70 70 95 185 16 70 70 70 120 70 70 95 120 70 70 95 185
- Kiểm tra tiết diện Đ DTA theo điều kiện tổn thất điện áp.
Tổn thất điện áp lớn nhất với đường dây phụ tải phân bố đều được tính theo công thức sau:
(3.13)
Trong đó: Pmax, Qmax: Công suất tác dụng và công suất phản kháng lớn nhất xuất hiện trên một lộ Đ DTA với giả thiết cosφ=0,9.
Pmax= Smax.cosφ(MW) Qmax= Smax.sinφ(MWAr)
R, X: Điện trở và điện kháng của một lộ ĐDTA.
r0, x0 : Điện trở và điện kháng đơn vị của ĐDTA ứng với tiết diện tương ứng (cho trong Bảng 3.4)
L1Lo: Chiều dài 1 lộ ĐDTA(km) xác định theo (3.4).
Vậy tổn thất điện áp trên một lộ ĐDTA được xác định như sau:
(3.14) ax ax ax . . ¦ 2. m m m dm P R Q X U U + ∆ = ax 2. . ¦Sm K Sqt BTG m = 1 0 0 . . .( . os .sin ) qt BTG lo K S L r c ϕ + x ϕ ∆ =
Kết quả cho trong Bảng 2.5- Phụ lục 2 ứng với số lộ ra khác nhau.
• Nhân xét:
- Khi mật độ phụ tải tăng thì tổn thất điện áp giảm rất nhanh do khi mật độ phụ tải tăng thì số TBA tăng nên chiều dài một lộ giảm nhanh.
- Tổn thất điện áp với mật độ phụ tải nhỏ là rất lớn, đặc biệt là khi số lộ ra giảm hoặc công suất TBA tăng. Trong thực tế có thể sử dụng một số biện pháp bù kỹ thuật để khắc phục tình trang này. Tuy nhiêu việc lựa chọn này ít được áp dụng.
III.3.4 Giản đồ khoảng chia kinh tế chọn công suất TBATG.
Ứng với từng mật độ phụ tải và giá bán điện năng, giản đồ khoang rchia kinh tế lựa chọn công suất TBATG sẽ sử dụng hàm chi phí vòng đời của toàn bộ LTA có dạng:
(3.15)
Trong đó: WDDTA và WBTG: Chi phí vòng đời cho phần Đ DTA và TBATG.
Các chi phí này được xác định như sau:
a. Chi phí vòng đời của một TBATG.
Các phương án MBA thuộc TBATG được cho trong Bảng 3.5.
Bảng 3.5: Thông số một máy biến áp thuộc TBATG
SBPP(MVA) (MVA) KBPP (Tr.đ) Δpo (kW) ΔPn (kW) WBPP(Tr.đ) Ce=900 (đ/kWh) Ce=1200 (đ/kWh) Ce=1500 (đ/kWh) 16 6700 18 70 17045.61 18260.81 19476.01 20 7000 18 74 17726.73 18968.97 20211.21 25 7600 20 80 19295.74 20660.99 22026.23 40 9500 28 95 24389.28 26185.71 27982.14
Chi phí vòng đời của một TBATG đặt hai MBA được tính như sau: (3.16) Trong đó:
KBTG: Vốn đầu tư xây dựng lắp đặt 1 MBA của TBATG.(Trđ).
ΔP0, ΔPn : Tổn thất không tải và tổn thất ngắn mạch của một MBA(kW). T: Thời gian vận hành MBA trong một năm, T=8760(h).
Kết quả tính toán cho trong Bảng 3.5.
b. Chi phí vòng đời của ĐDTA.
Chi phí vòng đời của ĐDTA được xác định như sau:
(3.17) Trong đó:
LTAΣ: Tổng chiều dài ĐDTA được tính theo (3.1). e. Tính chi phí vòng đời của LTA.
(3.18) Thay (3.3), (3.16), (3.17) vàp (3.18) ta tính được tổng chi phí vòng dời LTA theo mật độ phụ tải, công suất, số lộ ra và giá bán điện năng. Công suất TBATG sẽ lấy giá trị SBTGOPtương ứng với hàm chi phí vòng đời WTA của toàn bộ LTA cực tiểu.
2 6 6 0 0 ¦¦W 2. (2. . . ).( / , , ).10 [ ] 2 qt BTG BTG e n TA e K K P T C P τ C P A i n − Trd = + ∆ + ∆ 2 9 0 ax 0 ¦¦WDDTA K L. TA 3(Im ) . .r LTA . . ).( / , , ).10 [τTACe P A i n − Trd] ∑ ∑ = + 0 ¦¦WTA =¦WDDDTA+¦WBTG =¦WDDTA+NBTG.¦WBTG [ d]Tr
Ví dụ với số lộ ra m=5 ta có công suất TBATG ưóng với các mật độ phụ tải như trong Bảng 3.6.
Bảng 3.6 Công suất TBATG hợp lý khi m=10
Ce=900[đ/kwh] Ce=1200[đ/kwh] Ce=1500[đ/kwh]
σ[VA/m2 ] SBTGop[kVA] σ[VA/m2 ] SBTGop[kVA] σ[VA/m2 ] SBTGop[kVA]
1≤ σ ≤12 2x16 1≤ σ ≤15 2x16 1≤ σ ≤18 2x16
13≤ σ ≤23 2x20 16≤ σ ≤24 2x20 19≤ σ ≤28 2x20
24≤ σ ≤55 2x25 25≤ σ ≤55 2x25 29≤ σ ≤57 2x25
56≤ σ ≤70 2x40 56≤ σ ≤70 2x40 58≤ σ ≤70 2x40
Với các giá trị m khác ta tính tương tự và kết qủa cho trong Bảng 2.6- Phụ lục 2.
• Nhận xét:
- Khi số lộ ra từ một TBATG tăng lên thì với một mật độ phụ tải nhất định cong suất của TBATG tăng lên.
- Khi mật độ phụ tải tăng, giá trị SBTGOP=2x25MVA thích hợp với thiết kế thực tế.
- Với mật độ phụ tải thấp công suất hợp lý SBTGOP=2x16MVA.
III.3.5. Xu hướng phát triển lưới trung áp.
Cũng như LHA khi mật độ phụ tải tăng theo thời gian LTA cũng biến đỏi và phát triển. Để cấu trúc LTA luôn vận hành kinh tế cần có một chiến lược phát triển hợp lý. Kết quả tính toán tối ưu LTA thu được ở trên sẽ thuận tiện cho cán bộ làm công tác quy hoạch tham khảo và đánh giá. Song kết quả này còn giúp vạch ra được một số chiến lược phát triển LTA.
Cũng như cấu trúc LHA, LTA cũng gồm hai phần: cáp trung áp và TBATG. Tiết diện cáp được chọn chỉ phụ thuộc vào công suất TBATG, số lộ ra từ một TBATG, chiều dài cáp phụ tuộc vào mật độ phụ tải. Theo kết quả tính toán tối ưu, có hai khả năng xảy ra khi mật độ phụ tải tăng:
- Một là: Mật độ phụ tải thay đổi trong phạm vi mà TBATG hợp lý chưa thay đổi. TỪ giản đồ lựa chọn công suất TBATG hợp lý dễ thấy trong một mật độ phụ tải khá rộng và với các lộ ra khác nhau, gam công suất 2x20MVA là giá trị hợp lý. Trong phạm vi này, khi mật độ phụ tải tăng, số lượng TBATG tăng, tuy nhiên trong tính toán NTBATG chỉ là giá trị trung bình. Trong thực tế phụ tải không tăng đồng loạt mà như đã phân tích ở trên, trong diện tích khảo sát, có một vài bộ phận phụ tải tăng nhanh trong khi phần còn lại tăng chậm. Do vậy, ở những nơi mật độ phụ tải tăng nhanh sẽ làm cho các thiết bị trở nên bị quá tải, tại các TBATG của khu vực này sẽ được đặt thêm các MBATG hoặc tìm địa điểm thích hợp đặt các TBATG mới và chấp nhận các MBTG vận hành non tải trong giai đoạn đầu. Khi phụ tải tăng quá giá trị công suất quá tải dài hạn cho phép thì sẽ là lúc đặt thêm máy mới.
-Hai là: Tại nơi có sự thay đổi công suất TBATG hợp lý. Khi đó có 2 phần cần quan tâm:
+ Về TBATG, sẽ có sự giảm số lượng TBATG. Tuy nhiên, vì phụ tải không tăng đồng loạt nên chỉ thay MBATG tối ưu công suất lớn hơn vào TBATG tại những nơi phụ tải tăng cao, chấp nhận làm việc non tải trong gian đoạn đầu, MBA cũ sẽ đưa ra nơi có mật độ phụ tải thích hợp.
+ Về đường dây, do tiết diện dây phụ thuộc vào công suất TBATG, cho nên khi công suất TBATG tăng, tiết diện tối ưu sẽ thay đổi. Song cũng như phân tích trên, chỉ tại các nơi mật độ phụ tải tăng cao, có sự thay đổi công suất TBATG thì mới tính đến việc thay đổi loại dây, cáp ngầm là loại dây dẫn được đặt dưới đất nên nói chung khi đã đảm bảo các chỉ tiêu kỹ thuật thì vân hành rất an toàn và tuổi thọ cao. Việc thay thế tuy rất khó khăn, song không bắt buộc thay đổi liên tục và đồng loạt, giải pháp là đặt thêm các đường dây song song theo các tuyết cáp cũ. Có thể tính toán một tiết diện cáp có tính
phổ biến theo tiêu chuẩn quốc tế để tiện cho việc mua sắm vận hành và thay thế. Cáp trung áp có tiết diện F=120mm2 không quá lãng phí khi được dùng cho mật độ phụ tải thấp, mà lại có khả năng tải cao bằng cách đặt thêm các đường dây song song khi mật độ phụ tải tăng cao. Sử dụng loại dây này với các phương án lựa chọn là k = 1, 2, 3, 4 cáp song song. Lập lại file số liệu đường dây ( tiết diện và điện dung cáp tăng k lần, điện trở và điênh kháng giảm k lần, vốn tăng 85% tổn vốn ban đầu mỗi khi tăng số lộ song song thêm một lộ)
KẾT LUẬN
Sau khi tiến hành phân tích, lựa chon thông số cấu trúc của lưới hạ áp đô thị ta thấy rằng:
- Tổng chi phí vòng đời LHA khi thực hiện giải pháp nâng cao độ tin cậy cung cấp điện nhỏ hơn nhiều khi không thực hiện.
- Công suất TBAPP khi thực hiện gíải pháp nâng cao độ tin cậy cung cấp điện cũng nhỏ hơn khi không thực hiện. Đồng thời số lượng TBAPP khi thực hiện giải pháp cũng lớn hơn khi không thực hiện giải pháp.
Sau khi tiến hành phân tích, lựa chon thông số cấu trúc của lưới trung đô thị ta thấy:
- Khi mật độ phụ tải tăng, số lộ ra càng tăng thì chiều dài cáp trung áp giảm rất nhanh khi mật độ phụ tải tăng và công suất lớn nhất trên một lộ cũng giảm nhanh khi số lộ ra khỏi TBATG tăng.
DANH MỤC CÁC BẢNG PHỤ LỤC
- Phụ lục 1:
Bảng 1.1 Chiều dài ĐDRN theo điều kiện tổn thất điện áp Bảng 1.2 Tiết diện và chiều dài hợp lý của ĐDRN
Bảng 1.3 Chiều dài ĐDTC theo điều kiện phát nóng dài hạn Bảng 1.4 Chiều dài ĐDTC theo điều kiện tổn thất điện áp Bảng 1.5 Chiều dài ĐDTC theo điều kiện kỹ thuật
Bảng 1.6 Chiều dài ĐDTC theo bán kính phục vụ của TBAPP Bảng 1.7 Chiều dài ĐDTC theo điều kiện phát nóng
Bảng 1.8 Chiều dài ĐDTC theo điều kiện tổn thất điện áp Bảng 1.9 Chiều dài ĐDTC theo điều kiện kỹ thuật
Bảng 1.10 Tiết diện hợp lý ĐDTC khi không thực hiện nâng cao ĐTCCCĐ Bảng 1.11 Chiều dài hợp lý ĐDTC khi không thực hiện nâng cao ĐTCCCĐ Bảng 1.12 Chiều dài hợp lý ĐDTC khi thực hiện nâng cao ĐTCCCĐ
Bảng 1.13 Chi phí vòng đời ĐDTC thuộc một TBAPP
Bảng 1.14 Chi phí vòng đời toàn bộ ĐDRN thuộc một TBAPP
Bảng 1.15 Công suất hợp lý của TBAPP theo giản đồ khoảng chia kinh tế Bảng 1.16 Số TBAPP theo công suất trạm
Bảng 1.17 Số TBAPP theo phạm vi cấp điện khi không nâng cao ĐTCCCĐ Bảng 1.18 Số TBAPP hợp lý khi không thực hiện nâng cao ĐTCCCĐ
Bảng 1.19 Số TBAPP theo phạm vi cấp điện khi thực hiện nâng cao ĐTCCCĐ
Bảng 1.20 Số TBAPP hợp lý khi thực hiện nâng cao ĐTCCCĐ Bảng 1.21 Chi phí vòng đời ĐDTC thuộc một TBAPP
Bảng 1.22 Chi phí vòng đời toàn bộ ĐDRN thuộc một TBAPP
Bảng 1.23 Công suất hợp lý của TBAPP theo giản đồ khoảng chia kinh tế
- Phụ lục 2:
Bảng 2.1 Tổng độ dài ĐDTA Bảng 2.2 Số lượng TBATG
Bảng 2.3 Chiều dài một lộ ĐDTA
Bảng 2.4 Giản đồ kinh tế lựa chọn tiết diện dây trung áp Bảng 2.5 Tổn thất điện áp của một lộ ĐDTA [%]
Bảng 2.6 Giản đồ khoảng chia kinh tế lựa chọn công suất TBATG Bảng 2.7 Số phân đoạn hợp lý của ĐDTA
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1.Trần Bách (2004), Lưới điện và hệ thống điện, tập 2, NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội.
2. Đặng Diệu Hương (2004), Đánh giấ khả năng tải và độ tin cậy của các