Trước kia đường dây trung áp trong vùng nơng thơn chủ yếu chỉ để cung cấp điện cho các thị trấn nhỏ và cho các xí nghiệp nhỏ. Sau này nhu cầu điện khí hĩa cho các làng mạc hay các cụm làng mạc, địi hỏi phải cĩ những giải pháp kĩ thuật thích hợp. Nếu phụ tải mới xuất hiện ở quá xa đường trục trung áp người ta phải nghĩ đến việc xây dựng nguồn điện riêng. Trường hợp đặc biệt như vậy ta khơng xét ở đây.
1) Các giải pháp kĩ thuật để xây dựng mạng trung áp nơng thơn từ mạng trung áp đã cĩ :
- Trên thế giới , ngưới ta đã nghiên cứu cĩ nhiều giải pháp để thực hiện, tạm chia làm hai nhĩm :
- Nhĩm thứ nhất gọi là hệ A : là mạng trung áp cĩ dây trung tính nghĩa là các đường dây trung áp cĩ 4 dây ( 3 dây pha và 1 dây trung tính ) lọai này cĩ ở Bắc Mỹ, trung tính trực tiếp nối đất. Lợi ích của lọai này là tại bất kỳ điểm nào của mạng chúng ta cĩ thể lấy được điện áp dây và điện áp pha .
- Nhĩm thứ hai gọi là hệ B : là mạng trung áp khơng cĩ dây trung tính . Các đường dây trung áp của mạng trục chỉ cĩ 3 dây. Lọai này xuất hiện chủ yếu ở Châu Aâu, và chỉ cĩ thể lấy được điện áp dây.
Để cung cấp điện cho các làng mạc, người ta kéo các nhánh trung áp từ các mạng trục trung áp vào các làng mạc. Các nhánh trung áp tùy theo các nước cĩ thể dùng 1,2,3 hoặc 4 dây .
Phụ tải của nhánh Hệ A Hệ B
Lớn 3 pha + trung tính 3 pha
Trung bình 2 pha + trung tính 3 pha hoặc 2 pha
Nhỏ 1 pha + trung tính 2 pha
Rất nhỏ 1 pha( trở về qua đất) 2 pha(trở về qua đất)
Vài thí dụ mà một số nước đã thực hiện : - Canada sử dụng tất cả các phương án hệ A
- Tây âu (Trừ ái nhĩ Lan và Anh) : chỉ sử dụng phương án 3 dây 3 pha của hệ B, ngay cả khi phụ tải tại các nhánh là nhỏ.
- Úc sử dụng tất cả các phương án của hệ B.
- Cịn ở ta ngồi miền bắc dùng hệ B, trong miền nam dùng hệ A. a/ Hình vẽ mơ tả mạng điện trung áp ( thuộc hệ A ) :
Mạng trung áp 3 pha 4 dây (mơ tả điện trung áp theo kiểu bắc mỹ)
b/ hình vẽ mơ tả mạng điện trung áp khơng cĩ dây trung tính ( thuộc hệ B):
N 1 2 3 N 3 3 2 1 N MBA CA/TA trục chính Nhánh rẽ
FCO hay DS FCO hay recloser
Hạ áp 1 pha
N 1 2
Phương án B2: Nhánh trung áp 3 pha hay 2 pha.
MBA CA/TA MBA 3pha TA/HA trục chính MBA CA/TA Trục chính Nhánh rẽ 3 pha Nhánh rẽ 2 pha MBA TA/HA MBA 15÷25 TA/HA KVA 1pha MBA TA/HA 1 pha 1 2 3 1 2 Phương án B1: mạng trung áp hồn tồn 3 pha Máy cắt 3 pha 25÷100KVA MC 2 pha Hạ áp 3 pha
(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Phương án B3 : 3 pha, 2 pha,1 pha và trở qua đất
- Phương án B1 của hệ B : Tất cả các nhánh trung áp đều dùng 3 pha các máy biến áp TA/HA đều là máy biến áp 3 pha.
- Phương án B2 của hệ B : Một số nhánh là một pha lấy điện giữa 2 pha, các máy biến áp là 3 pha hoặc 1 pha.
- Phương án B3 của hệ B : Nhánh trung áp cĩ thể là 3 pha, hoặc lấy điện giữa 2 pha, hoặc chỉ 1 pha .
2) phân tích đặc điểm và phạm vi ứng dụng của hệ A và hệ B :
Về đặc điểm kĩ thuật của 2 hệ trên, người ta cĩ những quan điểm rất khác nhau. Việc so sánh giữa 2 hệ A và B đã vượt qua khỏi gĩc độ kĩ thuật vì việc
MBA CA/TA Trục chính MBA TA/HA Hạ áp 3 pha MBA TA/HA 15÷25KVA MBA cách ly Hạ áp 1 phaTừ 5÷15KVA MC 2 pha MC 3 pha 25÷100KVA
chọn hệ này hay hệ khác kéo theo nhiều yếu tố liên quan trong lĩnh vực vận hành, khai thác mạng, trong lĩnh vực đào tạc cán bộ kĩ thuật, trong lĩnh vực an tồn đối với người, trong lĩnh vực chất lượng phục vụ. Qua phân tích những nội dung đĩ, người ta rút ra được những ưu điểm khuyết điểm của hai hệ và rõ ràng những đặc điểm đĩ cĩ liên quan đến cấu trúc của mạng điện nơng thơn.
a/ Vấn đề đầu tư ban đầu vào đường dây trung áp.
Hệ A phải đầu tư trục chính của mạng trung áp tốn kém hơn và phát triển các nhánh cũng dài hơn so với hệ B khi cần đấu nhiều trạm TA/HA. Chiều dài tổng đường dây trung áp như vậy khá lớn. Giá tiền trên một đơn vị chiều dài của các nhánh dùng 2 dây sẽ bé hơn. Tổng tiết kiệm được trong chi phí đầu tư cịn phụ thuộc vào hình dạng vùng được cung cấp điện. Một trục chính thẳng trung áp cung cấp cho các làng xĩm cách biệt xa trung tâm sẽ phù hợp với hệ A. Ngược lại khi cung cấp điện cho các phụ tải tương đối đều, phải dùng một đường trục dài hơn và phân nhánh nhiều hơn thì dùng giải pháp hệ B thích hợp hơn.
Ta nhận thấy phương án B2 cĩ vẻ tốt hơn cho hệ A về mặt đầu tư đường dây trung áp vì nĩ tránh khơng phải dùng đường dây thứ tư trên các đường trục, và việc dùng đường dây thứ hai cĩ cách điện của các nhánh tuy giá thành cĩ tăng nhưng khơng đáng kể.
Phương án B3( chỉ dùng 1 dây và trở về qua đất ) cĩ giá tiền xây dựng đường dây trung áp cịn ít hơn nhiều so với những phương án trên. Nhưng phương án này bị nhiều ràng buộc nên giới hạn phạm vi sử dụng đặc biệt ở những nơi cĩ điện trở suất của đất lớn
Việc so sánh giữa các giải pháp A, B1 và B2 chỉ xét trong từng trường hợp cụ thể. Tuy nhiên dựa theo tiêu chuẩn đầu tự mạng, ta cĩ thể nêu vài nguyên tắc sau :
+ Mạng điện phân phối nơng thơn kiểu Bắc Mỹ, hệ A dùng để cung cấp điện phụ tải cơng suất lớn nhưng phân bố tương đối dải rác là phù hợp, ví dụ như các cơ sở khai thác chế biến nơng sản lớn.
+ Mạng điện phân phối nơng thơn kiểu châu Aâu, trung áp hồn tồn 3 pha, phương án B1 cĩ nhiều ưu thế về kĩ thuật và cĩ nhiều khả năng phát triển sau này, đáp ứng tốt cho nhu cầu cung cấp điện cho các xí nghiệp nhỏ và các cơ sở tiểu thủ cơng nghiệp. Tuy nhiêu tiền đầu tư ban đầu tương đối cao do cần phải thực hiện các đường dây nhánh với 3 dây và phải dùng các máy biến áp 3 pha. + Giải pháp phối hợp tốt những ưu điểm của mạng phân phối một pha kiểu A và của mạng phân phối 3 pha kiểu B là phương án B2.Với phương án này gồm cĩ đường trục chính 3 pha khơng cĩ dây trung tính và các nhánh 3 pha và 1 pha lấy điện từ 2 pha. So với phương án B1, thực hiện theo phương án này cĩ lợi là giảm được 15 – 25% tiền đầu tư các nhánh.
b/ Vấn đề đầu tư phát triển các cơng trình .
Việc điện khí hĩa nơng thơn phụ thuộc vào nhiều yếu tố ngẫu nhiên khi thực hiện việc quy hoạch cung cấp điện trung hạn và dài hạn, ta phải hết sức quan tâm đến các giải pháp nhằm thích ứng và thích nghi tốt cho tương lai. Việc thực hiện các đường dây 1 pha trong hệ A cũng như trong hệ B là một việc làm với dự đĩan phụ tải vùng đĩ khơng phát triển. Nhưng nhiều khi dự đoạn này khơng rõ ràng, cho nên giai đọan đầu cứ thực hiện những đường dây 1 pha sau đĩ trong vịng 5 – 10 năm sẽ chuyển thành 3 pha, như vậy đầu tư ban đầu là khơng lớn.
3) Lựa chọn phương thức điện khí hĩa cho một vùng nơng thơn dân cư thưa.
Việc lựa chọn hệ ( A hay B ) của mạng điện trung áp là sự lựa chọn cơ bản quan trọng cần phải thực hiện đầu tiên. Khi nghiên cứu phương thức cung cấp điện cho vùng nơng thơn dân cư thưa thớt, cần phải xét cả đến nhu cầu phụ tải điện trong qui họach phát triển dài hạn .
Bài tốn lựa chọn hệ của mạng điện phân phối cĩ thể xảy ra trong hai bối cảnh sau :
- Trong đất nước mạng điện phân phối cịn ít, thì ta cĩ thể lựa chọn hệ A hoặc B.
- Trong đất nước mạng điện phân phối đã phát triển nhiều, thì vì đã cĩ mạng điện, nên quyết định để lựa chọn thay đổi hệ, dựa theo tiêu chuẩn kinh tế là khĩ khăn, thậm chí khơng cĩ đủ khả năng để quyết định. Nếu để phát triển cả hai hệ trong cùng một nước lại càng khơng hợp lý. Vì rằng những khĩ khăn, phức tạp của mỗi hệ là khơng giống nhau về tiền đầu tư, cũng như sự khĩ khăn khác về sự phối hợp phát triển về quản lý vật tư thiết bị, về đào tạo nhân sự… v.v..
+ Tùy theo hiện trạng của mạng điện đã cĩ và cĩ xét đến dự kiến trong tương lai xa cĩ thể xuất hiện các thành phố, các thị trấn, các xí nghiệp cơng nghiệp, ta xét lựa chọn phương thức điện khí hĩa trong hai trường hợp sau :
+ Việc điện khí hĩa vùng nơng thơn mà khả năng tận dụng được rất ít cơ sở hạ tầng của mạng trung áp, nghĩa là vùng cần điện khí hĩa này ở khá xa đường trục trung áp hoặc ở xa trạm nguồn CA/TA. Vấn đề đặt ra là cĩ nên xây dựng một hệ thống cung cấp điện riêng khác hệ thống cung cấp điện đang dùng. Rõ ràng nếu xây dựng một hệ thống cung cấp điện riêng thì sẽ khĩ khăn trong viêc khai thác và phát triển hai hệ thống riêng biệt. Hơn nữa việc đĩ thể hiện phân chia lãnh thổ trong lĩnh vực cung cấp điện, hậu quả là phải đương đầu với những khả năng xuất hiên ngẫu nhiên những phụ tải mới trong vùng nơng thơn đĩ mà ta khơng tận dụng được sự hỗ trợ, những thuận lợi và những lợi ích kinh tế vì ta khơng kết nối được mạng điện nơng thơn này với các mạng điện khác trên lãnh thổ
+ Vùng nơng thơn cần cung cấp điện khá gần vùng phát triển của trục lưới trung áp. Trong trường hợp này, vấn đề cần phải biết là nên thực hiện việc kéo các nhánh để cung cấp điện cho một vùng nơng thơn từ các đường trục bằng đường dây ba pha hay một pha.
- Nếu chọn hệ A là hệ phân phối điện cho vùng nơng thơn thì tận dụng được tối đa kỹ thuật một pha vào việc kéo các nhánh vào phụ tải từ đường trục chính. - Nếu chọn hệ B1 là hệ ba pha thơng thường làm hệ phân phối điện thì tính linh hoạt sẽ cao khi lựa chọn kéo dây cung cấp điện ba pha hay một pha lấy điện từ hai dây pha. Điều lợi quan trọng là khơng cần thay đổi gì so với hệ chính.
- Cuối cùng, nếu dùng một pha và trở về qua đất, tuy tiền đầu tư ban đầu là thấp nhất nhưng chúng ta cũng khơng nên dùng vì khơng phải chỗ nào cũng cĩ điện trở đất thấp và để hạn chế gây nhiễu cho hệ thống thơng tin liên lạc là điều khĩ khăn.
4) Định hướng dự kiến trong trường hợp trong nước đã cĩ sẵn mạng trung áp ba pha thơng thường.
Mạng trung áp ba pha thơng thường, cĩ hệ thống bảo vệtin cậy, khai thác vận hành đơn giản, rất an tồn đối với người và gia súc nhờ cắt chính xác dịng điện ngắn mạch một pha chạm đất. Như vậy so với các hệ khác thì hệ ba pha thơng thường nên được phát triển rộng rãi trên tồn khắp đất nước.
Ngay từ những giai đoạn đầu của cơng việc điện khí hĩa đất nước, người ta phải quan tâm ngay đến việc xây dựng một số phát tuyến trung áp đủ để bao phủ khắp vùng lãnh thổ. Việc cung cấp điện cho vùng nơng thơn cĩ dân cư thưa thớt, trước mắt cần thực hiện với những giải pháp đơn giản theo hai mức: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Tùy theo khả năng người ta lựa chọn đường dây, thiết bị với mức độ kỹ thuật khơng cao lắm, nhưng phải đảm bảo yêu cầu về kỹ thuật đã quy định và cũng phải đảm bảo cả những điều kiện mơi trường của địa phương.
Tùy theo mỗi dự án phát triển nơng thơn người ta ước đốn xem lợi ích ban đầu cĩ nên cung cấp điện theo hệ một pha lấy điện giữa hai pha. Trong trường hợp này phải dự kiến trước để cĩ thể phát triển thành hệ ba pha B1 trong tương lai khi mà phụ tải tăng trưởng.
Những giải pháp điện khí hĩa nơng thơn phải nhất quán với sách lược tổng thể tối ưu điện khí hĩa đất nước, tránh vì lợi ích trước mắt mà sa vào những việc xây dựng, đầu tư thừa hoặc khơng phù hợp với sự phát triển và hiện đại hĩa mạng điện trong tương lai.