1) Khái niệm chung:
Đối với mạng trung áp tùy theo mức độ phụ tải cung cấp cho vùng thành thị, nông thôn hay xí nghiệp … Ta có thể lựa chọn cấu trúc cho phù hợp thỏa các điều kiện về kinh tế- kỹ thuật.
Ở thành phố, nhà máy hay xí nghiệp có rất nhiều phụ tải loại 1 và 2, do đó cần có một cấu trúc làm sao cho phụ tải được cung cấp liên tục, đảm bảo sự tin cậy. Do đó cấu trúc mạng thường phức tạp, tốn kém.
Ở những vùng nông thôn phụ tải nhỏ không tập trung, không có phụ tải loại 1 và 2. Do đó, cấu trúc mạng thường đơn giản, độ tin cậy thấp. Ta lựa chọn cấu trúc phù hợp, ít tốn kém.
2) Một số mô hình cấu trúc mạng trung áp. a/ Sơ đồ hình tia:
- Dạng cổ điển của hình tia ( Hình a )
Hình a
Nhược điểm của sơ đồ hình tia ( Hình a ) là: khi sự cố đường dây ở vùng K thì nó sẽ cắt điện ở trạm 3, đồng thời các trạm hộ tiêu thụ 3a, 3b, 3c cũng bị cắt và các hộ tiêu thụ này đều lấy điện từ đường dây 3. Do đó,hiện nay người ta ít dùng sơ đồ dạng này mà chỉ dùng cho các hộ tiêu thụ loại 3 và một phần hộ loại 2. Trong một số trường hợp nhất định, người ta thích dùng sơ đồ ( hình b ) là sơ đồ cải tiến một ít ( người ta gọi loại sơ đồ này là dạng cây loại hình tia )
Hình b
- Sơ đồ hình tia nói chung có ưu điểm : là nối dây dễ dàng mỗi hộ dùng điện được cung cấp từ 1 đường dây do đó ít bị ảnh hưởng lẫn nhau, độ tin cậy dùng điện tương đối cao, dễ thực hiện các phương pháp bảo vệ, tự động hóa, dễ vận hành và bảo quản.
- Khuyết điểm : nếu số hình tia nhiều các điểm nối sẽ phức tạp, bố trí mặt bằng đi dây chiếm nhiều diện tích, khó bố trí theo đường giao thông.
b/ Sơ đồ phân phối dạng phân nhánh(hay còn gọi là dạng trục chính ). Sơ đồ này được tạo bởi một lộ phân phối chính ( còn gọi là trục chính ). Từ trục chính này sẽ có các nhánh rẽ đến trạm điện của phân xưởng. Nếu có sự cố nào đó ở bất kỳ trạm phân xưởng nào thì các thiết bị ngắt của phân xưởng đó sẽ ngắt trạm ra khỏi trục chính, do đó không hề ảnh hưởng đến các trạm phân xưởng bên cạnh, song nếu có sự cố trên bất kỳ đoạn nào của đường trục chính thì sẽ sinh ra cắt điện trên toàn bộ các trạm phân xưởng. Khuynh hướng hiện nay là cố gắng đưa đường trục chính rất gần các trung tâm tiêu thụ điện năng và đưa điện áp của đường dây này lên 22 – 35KV.
Hình C
Hình D + Ưu điểm :
Tổng chiều dài đường dây tương đối ngắn, nên vốn đầu tư ít. Tận dụng được khả năng tải điện của dây dẫn nên mức độ lợi dụng kim loại có thể cao hơn, sơ đồ trên tuy dòng nhỏ nhưng phải chọn dây to.
Việc tổ chức thi công thuận tiện vì hoạt động trên cùng một tuyến. + Khuyết điểm :
Tổn thất điện năng và điện áp tương đối lớn do chiều dài của đường dây dài hơn.
Khả năng mất điện do phát sinh sự cố tương đối cao vì thuộc cùng một tuyến chính.
Nếu phía cao áp phải dùng máy cắt thì số lượng máy cắt sẽ nhiều, bảo vệ relay cũng phức tạp hơn.
c/ Sơ đồ dẫn sâu
Trong những năm sau này, do chế tạo được những thiết bị điện có chất lượng tốt, nên trong nhiều trường hợp ta có thể đưa điện áp cao 35KV vào sâu
trong xí nghiệp, đến tận các trạm biến áp phân xưởng. Sơ đồ cung cấp điện này thường được gọi là sơ đồ dẫn sâu (hình E ):
Hình E Ưu điểm :
- Do trực tiếp đưa điện áp cao vào trạm biến áp phân xưởng nên giảm bớt được trạm phân phối điện, giảm thiết bị và sơ đồ nối dây đơn giản.
- Do đưa điện áp cao vào gần phụ tải nên giảm được tổn thất điện năng, nâng cao năng lực truyền tải điện năng của mạng.
Khuyết điểm :
- Vì một đường dây dẫn sâu rẽ vào nhiều trạm biến áp nên độ tin cậy cung cấp điện của sơ đồ không cao, để khắc phục khuyết điểm này người ta thường dẫn sâu hai đường song song và quy định mỗi đường dây dẫn sâu không nên mang quá năm trạm biến áp và dung lượng đường dây không nên quá 8000Kva .
- Khi đường dây có cấp điện áp 110 – 220KV thì diện tích đất của xí nghiệp bị đường dây chiếm rất lớn vì vậy không thể đưa đường dây gần trung tâm phụ tải được.
- Hiện phương pháp dẫn sâu được dùng ở cấp điện áp 15 ÷ 35KV để cung cấp cho phụ tải loại 2 và 3. Như vậy thực chất sơ đồ dẫn sâu là sơ đồ phân nhánh hay dạng trục chính.
d/ kết luận : (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Ngoài những sơ đồ cấu trúc giới thiệu ở trên còn có rất nhiều cấu trúc dạng tia, phân nhánh(trục chính) khác được tải tiến nhằm để giảm sự cố mất điện, tăng độ tin cậy, nhằm cung cấp điện cho phụ tải loại 1 hoặc 2 như:
- Loại tia cải tiến theo phương pháp có đường dây dự trù - Loại nhánh với đường dây dự trù
- Nhánh với cách phân phối vòng - Nhánh với đường dây kép……
IV. Cấu trúc mạng trung áp nông thôn A: mở đầu
Với môi trường nông thôn người ta thường thực hiện mạng đường dây trên không, dùng dây trần hoặc bọc. Nhưng mạng đường dây trên không thường gặp khó khăn là tuyến dây dài hơn vì phải né tránh một số địa điểm và phải bố trí tuyến đi như thế nào để đảm bảo mỹ quan môi trường.
Ưu điểm lớn nhất của đường dây trên không là việc xác định vị trí hư hỏng và thời gian sửa chữa sự cố nhanh hơn so với mạng cáp ngầm, như vậy rõ ràng thời gian ngừng cấp điện ngắn hơn. Với mạng này để đưa đến trạm phân phối TA/HA chỉ cần đơn tuyến.
B: Cấu trúc mạng hình cây
Từ những đặc điểm chính vừa nêu ở trên, người ta đã lựa chọn cấu trúc của một phát tuyến trung áp nông thôn theo dạng hình cây như sau:
NGUON CA / HA
Sơ đồ mạng hình cây
1) Cấu trúc dạng hình cây bao gồm:
Đường trục chính và các đường nhánh. Một đường chục chính (thân cây) có nhiệm vụ truyền tải công suất cung cấp cho các vùng phụ tải như các thị trấn, các cụm làng mạc, thôn xóm và nếu có mối liên hệ với các nguồn khác thì đường trục chính còn có nhiệm vụ chuyên tải công suất hỗ trợ giữa các nguồn. Đường trục này thường được chọn với tiết diện khá lớn. Ơû việt nam thường được chọn chuẩn hóa là dây AC- 240.
Các đường dây nhánh có nhiệm vụ đưa điện từ trục chính đến từng trạm biến áp phân phối TA/HA. Với các đường nhánh này về mặt kỹ thuật cũng không yêu cầu cao lắm, và tiết diện tất nhiên cũng được chọn nhỏ hơn nhiều. Khác với mạng trung áp thành thị mạng trung áp nông thôn thường không có đường dây liên lạc trung áp, với nhiệm vụ dự phòng cho các đường dây lân cận hoặc với nhiêm vụ truyền tải công suất hỗ trợ giữa các nguồn với nhau. Tuy nhiên nếu
thật cần thiết người ta cũng có thể tạo thành mạch vòng liên giữa một vài nguồn lân cận.
2) Mật độ tối ưu trạm cung cấp nguồn CA/TA trong một vùng.
Mật độ trạm cungcấp CA/TA có liên quan trực tiếp đến tiền đầu tư mạng truyền tải(CA) và mạng phân phối (TA). Độ sụt áp cho phép trong mạng trung áp là điều kiện liên quan đến mật độ tối thiểu của trạm nguồn. Người ta không thể đưa ra những tiêu chuẩn chính xác để đạt được mật độ tối ưu, vì rằng nó còn phụ thuộc vào mạng truyền tải cao áp của vùng, phụ thuộc vào mức của cấp điện áp trung áp được lựa chọn, ngoài ra còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố của địa phương vì vậy để tìm mật độ tối ưu của trạm nguồn, thì ta phải xét từng trường hợp cụ thể. Cuối cùng phải chú ý rằng số trạm nguồn tối ưu còn phụ thuộc vào mức độ cung cấp điện.
3) Số lượng phát tuyến từ một nguồn .
Hình dáng của vùng nhận điện, cũng như quá trình phân bố phụ tải trên vùng đó, ảnh hưởng quyết định đến số phát tuyến đi ra từ nguồn và cấu trúc của toàn mạng điện.
Xu thế thường chọn phát tuyến ít nhất, nhưng điều này không phải lúc nào cũng đạt được, vì rằng số phát tuyến ít nhất có thể dẫn đến vấn đề sụt áp lớn và thời gian phải cắt điện khá lâu vì diện rộng. Để khắc phục người ta có thể dự kiến tăng cường kéo phát tuyến trước khi độ sụt áp trên đường dây cũ vượt quá giới hạn cho phép, còn xét riêng về thiệt hại do ngừng cung cấp điện thì việc kéo dài thên đường dây hay không cũng cần cân nhắc kỹ, số phát tuyến người ta cần quyết định lựa chọn trong những giai đoạn đầu của điện khí hóa cho một vùng chưa chắc phù hợp với sư phát triển sau này. Do tính phức tạp như vậy nên không thể xác định chính xác những vấn đề liên quan đến số phát tuyến của trạm. Ta cũng không quan tâm nhiều đến nhu cầu phụ tải trong tương lai gần vì nó có giá trị khá bé nhưng ngược lại phải hết sức chú ý quy hoạch thiết lập xây dựng một mạng lưới bao phủ được toàn bộ khu vực cung cấp điện nằm trong quy hoạch dài hạn.
4) Cấu trúc một phát tuyến trung áp
Khi số lượng phát tuyến của một trạm đã được xác định thì sự phân bố phụ tải trên mặt bằng khu vực và những ràng buộc liên quan đến môi trường sẽ ảnh hưởng đến quyết định hình dáng của vùng hoạt động của các phát tuyến.
Với cấu trúc đã được lựa chọn tùy theo hình dáng của vùng hoạt động, chúng có những đặc điểm khác nhau quan trọng .
Ta xét một phát tuyến cung cấp điện cho phụ tải có phân bố khác nhau trên mặt bằng(nghĩa là hình dáng của vùng hoạt động của phát tuyến là khác nhau ) với giả thuyết số lượng và giá trị phụ tải như nhau, tổng chiều dài các nhánh và trục là như nhau, được mô tả như sau :
Các kiểu phát tuyến nông thôn
a/ Công suất:
Với 6 kiểu phát tuyến theo hình dạng khác nhau của vùng phân bố phụ tải, nếu gọi tổi thất công suất của kiểu phát tuyến 1 là 100 thì các kiểu khác có tổn thất như :
Kiểu phát tuyến 1 2 3 4 5 6 Tổn thất công suất 100 70 57 46 43 39
Ta thấy phát tuyến càng có dạng hình cây nhiều cành thì tổn thất càng giảm ví dụ : so với kiểu 1 thì kiểu 6 giảm tới 60% tổn thất
b/ Về mặt thiếu hụt công suất do sự cố đường dây .
Một công trình nghiên cứu về mặt thiếu hụt công suất cung cấp cho khách hàng do sự cố đường dây trên không (thuộc công ty điện lực Pháp )về kiểu hình dáng phát tuyến, cho ta một công thức dựa trên cơ sở thống kê để xác định mức độ thiếu hụt công suất D như sau : (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
D = PL(a + bL)
Trong đó :
P : Là công suất trung bình của phát tuyến
L : Là tổng chiều dài các đường dây của phát tuyến
a,b : Là các thông số liên quan đến hình dạng của vùng cung cấp điện của phát tuyến.
Cùác gía trị a,b đươc xác định theo trị số chi phí vận hành và chi phí phát triển của phát tuyến. Theo những số liệu cụ thể của điện lực Pháp thì sơ đồ kiểu 1 có :
D1= PL ( 155 + 1,5 L )
Và sơ đồ kiểu 5 có :
D5 = PL (155 + 0,5 L )
Ví dụ với tổng chiều dài của các đoạn đường dây là 60 km ,thì ta có D5 bé hơn D1 tới 25%.
Kết quả này hợp lý vì chỉ cần ít thao tác ta có thể phục hồi cung cấp điện một phần quan trọng của phụ tải .
V. Các hệ thống phân phối trung áp cho những vùng dân cư phân tán:
Trước kia đường dây trung áp trong vùng nông thôn chủ yếu chỉ để cung cấp điện cho các thị trấn nhỏ và cho các xí nghiệp nhỏ. Sau này nhu cầu điện khí hóa cho các làng mạc hay các cụm làng mạc, đòi hỏi phải có 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 không xét ở đây.
1) Các giải pháp kĩ thuật để xây dựng mạng trung áp nông thôn từ mạng trung áp đã có :
- Trên thế giới , ngưới ta đã nghiên cứu có nhiều giải pháp để thực hiện, tạm chia làm hai nhóm :
- Nhóm thứ nhất gọi là hệ A : là mạng trung áp có dây trung tính nghĩa là các đường dây trung áp có 4 dây ( 3 dây pha và 1 dây trung tính ) lọai này có ở Bắc Mỹ, trung tính trực tiếp nối đất. Lợi ích của lọai này là tại bất kỳ điểm nào của mạng chúng ta có thể lấy được điện áp dây và điện áp pha .
- Nhóm thứ hai gọi là hệ B : là mạng trung áp không có dây trung tính . Các đường dây trung áp của mạng trục chỉ có 3 dây. Lọai này xuất hiện chủ yếu ở Châu Aâu, và chỉ có 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 có 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.
- Còn ở ta ngoài miền bắc dùng hệ B, trong miền nam dùng hệ A. a/ Hình vẽ mô tả mạng điện trung áp ( thuộc hệ A ) :
Mạng trung áp 3 pha 4 dây (mô tả điện trung áp theo kiểu bắc mỹ)
b/ hình vẽ mô tả mạng điện trung áp không có dây trung tính ( thuộc hệ B): (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
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 hoàn
toàn 3 pha
Máy cắt 3 pha
25÷100KVA
MC 2 pha
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 có 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 có những quan điểm rất khác nhau. Việc so sánh giữa 2 hệ A và B đã vượt qua khỏi góc 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 toàn đối với người, trong lĩnh vực chất lượng phục vụ. Qua phân tích những nội