Bộ giáo dục đào tạo trờng đại học nông nghiệp i - - nguyễn hồng thao Nghiên cứu giải pháp cung cấp điện cho điểm dân c vùng sâu, vùng xa Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: kỹ thuật điện Mó s: 60.52.14 Ngời hớng dẫn khoa học: TS Trần Quang khánh Hà nội - 2007 Mở đầu Đặt vấn đề Trong nghiệp công nghiệp hoá - đại hoá nớc ta Ngành điện lực đợc giữ vai trò đặc biệt quan trọng Cùng với phát triển mạnh mẽ kinh tế để đáp ứng yêu cầu cung cấp điện cho phát triển kinh tế đặc biệt khu công nghiệp thành phố thị x mà lan rộng tới nông thôn quan trọng vùng dân c vùng sâu, vùng xa Hệ thống điện đ đợc đầu t nâng cấp từ việc quy hoạch xây dựng mới, cải tạo lại lới điện cấp khác điều khẳng định quan tâm trọng Đảng Nhà nớc công điện khí hoá đất nớc Đặc biệt, ngành điện phải trớc bớc trình công nghiệp hoá, đại hoá đất nớc Điện tạo đà cho phát triển kinh tế, văn hoá, x hội, nâng cao đời sống vật chất tinh thần cho nhân dân, góp phần bảo vệ giữ vững an ninh trị, bảo vệ tổ quốc Hiện nay, vấn đề cung cấp điện cho vùng sâu, vùng xa, hải đảo nơi có mật độ dân c tha thớt, nhu cầu sử dụng thấp gặp khó khăn trở ngại lớn Để phân phối lợng công suất nhỏ địa bàn rộng, có địa hình phức tạp, đòi hỏi phải có lợng vốn đầu t lớn Kết mạng điện khu vực không mang lại hiệu kinh tế, mà có ý nghĩa đơn mặt x hội Đặc biệt điều kiện địa lý kinh tế nớc ta việc nghiên cứu giải pháp nâng cao hiệu kinh tế mạng điện nơi đặc thù mật độ phụ tải thấp vấn đề thiết thực cấp bách Xuất phát từ lý chọn đề tài "Nghiên cứu giải pháp cung cấp điện cho điểm dân c vùng sâu, vùng xa" với mục đích góp phần xây dựng sở khoa học đa giải pháp tối u cung cấp điện cho vùng sâu, vùng xa Trng i hc Nụng nghip H Ni - Lun Thc s khoa hc k thut Nội dung đề tài nghiên cứu giải pháp sử dụng nguồn lợng táI tạo đặc biệt sử dụng mạng điện dùng đất làm dây dẫn để cung cấp điện cho khu vực có mật độ phụ tải thấp Qua thời gian nghiên cứu đ thu đợc số kết sau: - Xây dựng hàm chi phí vốn đầu t hệ thống tiếp địa theo thông số điện trở suất đất (d) công suất truyền tải đờng dây (S) kết có ý nghĩa với việc thiết kế hệ thống tiếp địa bảo vệ ứng với loại đất giá trị điện trở nối đất yêu cầu đ tính toán đợc chi phí cho hệ thống gồm chi phí thi công với đơn giá - Xác định đợc công suất vốn đầu t đờng dây 2D + Đ, 1D + Đ điều kiện Việt Nam Đây tiền đề quan trọng cho việc so sánh kinh tế phơng án cung cấp điện - Xác định khoảng giới hạn phạm vi áp dụng mạng điện khu vực có mật độ phụ tải thấp Việt Nam - Bên cạnh tổng hợp đợc hệ thống lý thuyết mạng 2D + Đ, 1D + Đ mạng điện mà theo có hiệu kinh tế cao, nhằm đáp ứng nhu cầu cung cấp điện cho khu vực có mật độ phụ tải thấp - Việc xây dựng biểu đồ chọn phơng án cấp điện cho khu vực tha dân c cho phép áp dụng toán quy hoạch thực phát triển mạng điện khu vực tha dân c Mục đích, yêu cầu * Mục đích Mục đích đề tài tìm giải pháp cung cấp điện có hiệu kinh tế khu vực có mật độ phụ tải thấp Trong đề tài tập trung vấn đề: - Nghiên cứu, phân tích đánh giá u, nhợc điểm mạng điện đơn giản so với mạng pha thông thờng - Xác định giới hạn sử dụng mạng điện đơn giản Trng i hc Nụng nghip H Ni - Lun Thc s khoa hc k thut * Yêu cầu - Đa hệ thống lý thuyết hoàn chỉnh mạng điện đơn giản - Xác định đợc giới hạn sử dụng mạng điện đơn giản Giới hạn nghiên cứu đề tài Các mạng điện đơn giản bao gồm: Mạng điện 2D+Đ, 1D+Đ mạng điện dây Nhng điều kiện giới hạn thời gian nên tập trung nghiên cứu mạng điện đơn giản dùng đất thay cho dây dẫn so sánh với việc sử dụng trạm Diezel cung cấp điện cho phụ tải dân c từ lựa chọn phơng án tối u - Mạng điện pha, hai dây dây thứ ba dùng đất thay - Mạng điện pha, dây dây thứ hai dùng đất thay - Mạng điện dùng trạm điện Diezel cung cấp điện cho điểm tha dân c Trng i hc Nụng nghip H Ni - Lun Thc s khoa hc k thut Chơng tổng quan đề tài 1.1 Tình hình sử dụng lới điện đơn giản - Hiện trạng cung cấp điện vùng sâu, vùng xa nhiều khó khăn phụ tải nằm xa trung tâm, chi phí cho mạng điện tốn Việc tìm giải pháp cung cấp điện có hiệu kinh tế cần thiết - Đặc điểm vùng sâu, vùng xa địa hình phức tạp dẫn đến việc xây dựng mạng lới điện khó khăn Trên giới có hai Hệ thống tiếp địa đặc trng là: Hệ thống tiếp địa kiểu Châu Âu hệ thống tiếp địa kiểu Mỹ hệ thống tiếp địa thứ lới điện từ 35 kV trở xuống (trừ lới hạ áp) đợc sử dụng với hệ thống trung tính cách ly hệ thống tiếp địa kiểu Mỹ trung tính đợc nối với đất dùng ba dây dẫn để truyền tải điện tuỳ theo tầm quan trọng phụ tải hệ thống tiếp địa trung áp đặc trng có sử dụng lới điện đơn giản - Từ lâu nhiều nớc giới đ sử dụng mạng điện dùng đất làm dây dẫn Liên Xô từ năm 1953 đ xây dựng cận hành mạng (2D + Đ) Có vùng nh Grudia tính đến năm 1960 mạng (2D + Đ) chiếm gần nửa mạng trung áp, Trung Quốc, Nhật Bản, Canada đ xây dựng vận hành mạng (2D + Đ) Mỹ, Anh đa số phụ tải điện sinh hoạt đợc cung cấp lới điện đơn pha có dùng đất làm dân dẫn Nhật Bản, ấn Độ, Trung Quốc ngời ta sử dụng rộng r i lới điện hỗn hợp pha ba pha để phân phối điện cho vùng nông nghiệp, chí có thành phố Nam T, Hunggari, úc, áo, NiuDilân nớc có sử dụng lới điện đơn pha cao có nhiều kinh nghiệm sử dụng lới điện với dây dẫn đất Trng i hc Nụng nghip H Ni - Lun Thc s khoa hc k thut nớc ta từ năm 1964, 1965 số địa phơng đ thiết kế xây dựng mạng điện dùng đất làm dân dẫn phục vụ nông nghiệp với mục đích tích kiệm vật t (dây dẫn, xà, sứ ) Tuy nhiên đờng dây dùng đất làm dây dẫn nớc ta mang tính chất thử nghiệm, cha thể rõ mặt u điểm kinh tế, việc thi công cha có kinh nghiệm, số liệu vận hành không đợc ghi chép thống kê đầy đủ nên cha có sở khách quan để phân tích đánh giá mặt kỹ thuật Do đó, ý kiến phạm vi sử dụng phơng thức tải điện phục vụ nông nghiệp nớc ta cha hoàn toàn trí Xu hớng chung giới nâng cao điện áp lới điện phân phối, giảm số cấp điện áp đa sâu cao áp vào trung tâm phụ tải điện mở rộng phạm vi sử dụng lới điện dùng đất làm dây dẫn Tuy nhiên, lới điện dùng đất làm dây dẫn có số nhợc điểm sau: - Gây nhiễu với lới thông tin, dòng điện chạy đất tạo tợng cảm ứng trờng điện từ - Làm đối xứng điện áp dòng điện hao tổn điện áp công suất pha không - Cần có hệ thống tiếp địa tăng cờng để đảm bảo chất lợng làm việc lới điện vùng có điện trở suất đất cao, việc xây dựng hệ thống tiếp địa (HTTĐ) phức tạp tốn - Khi có cố chạm đất, lới điện bị cắt ngay, hệ thống điện trung áp, trung tính cách ly cung cấp điện cho phép trì thời gian định - Cần có công nghiệp chế tạo thiết bị điện đơn pha thiết bị biến đổi pha thiết bị bảo vệ đờng dây thông tin Những nhợc điểm lới điện dùng đất làm dây dẫn hoàn toàn khắc phục biện pháp kỹ thuật khác Trng i hc Nụng nghip H Ni - Lun Thc s khoa hc k thut Mặc dù có nhợc điểm định, quan điểm kinh tế, kỹ thuật, lới điện dùng đất làm dây dẫn có nhiều u điểm so với lới ba pha thông thờng, lới điện đơn giản cho phép giảm từ 30 đến 55% vốn đầu t đờng dây, tiết kiệm 20-50% kim loại màu so với lới pha thông thờng, giảm số lợng dây dẫn, tải trọng học tác dụng lên đờng dây nhỏ cấu trúc đờng dây giảm nhẹ tiết kiệm đợc số lợng cột hay (suất vốn đầu t cho cột), xà, sứ bên cạnh đờng dây đơn pha đợc sử dụng hệ thống tiếp địa trung tính nối đất, cách điện thiết bị cần tính với điện pha tức giảm lần so với hệ thống trung tính cách đất Nh vậy, kích thớc thiết bị giảm, thuận tiện cho việc chế tạo, vận chuyển, xây dựng, vận hành tiết kiệm vốn đầu t Với tiến khoa học kỹ thuật với kinh nghiệm giới, nhợc điểm lới điện dùng đất làm dây dẫn loại trừ giảm tới mức thấp Ngày nay, ảnh hởng lới điện động lực lên đờng dây thông tin đợc loại trừ giảm đến mức không đáng kể thiết bị chống nhiễu, thiết bị bảo vệ, hoán vị dây công trình nghiên cứu giáo s Plugatrov V.K cho thấy độ đối xứng điện áp dòng điện lới điện đơn pha gây không vợt giới hạn cho phép Tuy khả truyền tải lới điện 2D + Đ 1D + Đ yếu so với lới ba pha thông thờng có tiết diện dây dẫn Nhng vùng có mật độ phụ tải nhỏ, tiết diện tối thiểu dây dẫn phải chọn theo điều kiện độ bền học Vì vậy, lới điện 2D + Đ 1D + Đ có hiệu kinh tế cao nhiều 1.2 Các đặc điểm mạng điện khu vực có mật độ phụ tải thấp Khu vực có mật độ phụ tải thấp thờng khu vực miền núi, hải đảo nông thôn thuộc vùng sâu, vùng xa Trng i hc Nụng nghip H Ni - Lun Thc s khoa hc k thut 1.2.1 Địa lý Các phụ tải điện thờng tập trung dọc theo đờng giao thông, làng cách tới vài km hay phân tán địa bàn rộng Các khu vực tiêu thụ điện thông thờng cách xa khoảng cách chúng tới nguồn cung cấp (Trạm biến áp phân phối) dao động khoảng lớn (5-50 km) 1.2.2 Mạng lới điện - Mạng truyền tải pha, cung cấp điện cho phụ tải chiếu sáng, sinh hoạt phụ tải pha, chiếm tỷ trọng lớn tổng phụ tải khu vực - Mạng truyền tải ba pha, cung cấp điện cho trạm bơm tới tiêu vận hành theo mùa số vận hành ngày thấp, mạng truyền tải ba pha cấp điện cho phụ tải khu công nghiệp, loại phụ tải khu vực có mật độ tải chiếm tỷ trọng không lớn 1.2.3 Phụ tải điện Các phụ tải khu vực vùng sâu, vùng xa thấp, thờng vài chục kWh/hộ/năm thành phần thụ điện khu vực chiếm tỷ trọng lớn nhu cầu điện sinh hoạt, thắp sáng (một pha) nhu cầu điện ba pha không lớn tác động theo mùa vụ Từ phân tích nhận thấy: lới điện cung cấp cho khu vực vùng sâu, vùng xa thờng có khoảng cách truyền tải xa, công suất truyền tải thấp phí đầu t cho đơn vị cấp điện cao Nếu giá bán điện giữ mức thấp hợp lý đảm bảo độ tin cậy lới điện hiệu kinh tế 1.3 Phơng pháp tính toán so sánh kinh tế kỹ thuật phơng án Tính toán kinh tế- kỹ thuật để lựa chọn phơng án tối u công việc quan trọng ngời thiết kế Chỉ tiêu quan trọng dùng để so sánh phơng án chi phí tính toán quy đổi, mà đợc xác định theo biểu thức: Trng i hc Nụng nghip H Ni - Lun Thc s khoa hc k thut Z = En.V+C đ/năm Trong đó: V vốn đầu t thiết bị, đ En hệ số sử dụng hiệu vốn đầu t En=1/Tn Tn: Thời gian thu hồi vốn đầu t, năm C: tổng chi phí hàng năm, đ C = Ckh + Cvh+Cht+Ck Ckh: Chi phí khấu hao thiết bị thứ i, đ Cvh: Chi phí vận hành, đ Cht: Chi phí hao tổn điện năng, đ Cht=A.C CA: tổn thất điện năng, kWh C: giá thành tổn hao điện đ/kWh Ck: chi phí phụ khác cho phục vụ quản lý, đ Trong nhiều trờng hợp ngời ta coi chi phí Cvh, Ck giá trị không đổi phơng án Lúc tổng chi phí hàng năm lại thành phần chi phí hao tổn chi phí khấu hoa, hàm chi phí quy đổi viết Z = (En+Kkh)V+C Z = p.V + C C=Cht p = En+Kvh Tổng chi phí quy đổi chu trình tính toán hệ thống đợc xác định: Z= Z t t =1 Zt: chi phí quy đổi năm thứ t Zt = p.Vt+Ct Trng i hc Nụng nghip H Ni - Lun Thc s khoa hc k thut Để tránh sai số biến động giá cần phải quy đổi chi phí tính toán tất năm thời điểm định, tổng chi phí quy đổi chu trình tính toán T hệ thống đợc xác định theo biểu thức: Tc Z = Z t t + t =1 Z tc Tc n n: hệ số quy đổi, gọi hệ số chiết khấu đợc xác định phụ thuộc vào tỷ lệ lạm phát l i suất ngân hàng = + : tỷ lệ lạm phát : l i xuất ngân hàng = 1+ Trong trờng hợp có hai phơng án so sánh với hiệu kinh tế hai phơng án đợc đánh giá thông qua hiệu Z = Z1+Z2 Nếu Z > phơng án hai hiệu phơng án ngợc lại Tuy nhiên so sánh phơng án phải lu ý đến vấn đề sau: - Các phơng án so sánh phải phù hợp với chủ trơng đờng lối sách Đảng, Nhà nớc ngành điện giai đoạn tơng lai - Các phơng án đem so sách phải đảm bảo yêu cầu kỹ thuật, chi phí phơng án phải quy thời điểm Trng i hc Nụng nghip H Ni - Lun Thc s khoa hc k thut chơng Phân tích kết ứng dụng 5.1 biểu đồ thành phần chi phí tính toán Cac phan chi phi cua mang dien pha 120 100 80 D N V 1, Z Z31 Z32 Z33 Z3f 60 40 20 0 50 100 150 200 250 S, kVA 300 350 400 450 500 Hình 5.1 Biểu đồ thành phần chi phí mạng điện pha Các thành phần chi phí mạng điện pha gồm: Z31 Chi phí cho hệ thống tiếp địa bảo vệ Z32 Chi phí cho vốn đầu t Z33 Chi phí tổn thất Z3f Tổng chi phí Qua biểu đồ ta thấy mạng điện pha: chi phí cho hệ thống tiếp địa bảo vệ không lớn gần nh không thay đổi công suất tăng lên (chi phí cố định), chi phí tổn thất mạng có thay đổi rõ rệt công suất tăng nhng ban đầu tổn thất không, chi phí vốn đầu t ban đầu cho mạng lớn nhng thay đổi công suất tăng Cũng qua biểu đồ ta Trng i hc Nụng nghip H Ni - Lun Thc s khoa hc k thut 97 thấy tổng chi phí cho mạng điện lớn thay đổi lớn công suất mạng tăng lên Cac phan chi phi cua mang dien 2pha+Dat 120 100 80 D N V 1, Z 60 Z21 Z22 Z23 Z2D 40 20 -20 50 100 150 200 250 S, kVA 300 350 400 450 500 Hình 5.2 Biểu đồ thành phần chi phí mạng điện pha + Đất Các thành phần chi phí mạng điện pha + Đất gồm: Z21 Chi phí cho hệ thống tiếp địa làm việc Z22 Chi phí cho vốn đầu t Z23 Chi phí tổn thất Z2D Tổng chi phí Qua biểu đồ ta thấy mạng điện pha: chi phí cho hệ thống tiếp địa làm việc chi phí tổn có thay đổi rõ rệt công suất tăng nhng chi phí cho thành phần không lớn, chi phí vốn đầu t ban đầu cho mạng lớn nhng gần nh không thay đổi công suất tăng Cũng qua biểu đồ ta thấy tổng chi phí cho mạng điện xấp xỉ với chi phí vốn đầu t nhng thay đổi lớn công suất mạng tăng lên Trng i hc Nụng nghip H Ni - Lun Thc s khoa hc k thut 98 Cac phan chi phi cua mang dien 1pha+Dat 120 100 80 D N V 1, Z Z11 Z12 Z13 Z1D 60 40 20 -20 50 100 150 200 250 S, kVA 300 350 400 450 500 Hình 5.3 Biểu đồ thành phần chi phí mạng điện pha + Các thành phần chi phí mạng điện pha + Đất gồm: Z11 Chi phí cho hệ thống tiếp địa làm việc Z12 Chi phí cho vốn đầu t Z13 Chi phí tổn thất Z1D Tổng chi phí Qua biểu đồ ta thấy mạng điện pha + Đất tơng tự nh thành phần chi phí mạng điện pha + Đất Trng i hc Nụng nghip H Ni - Lun Thc s khoa hc k thut 99 5.2 biểu đồ chi phí mạng điện đơn giản Z = f (S,L) Bieu chi phi tinh toan cua mang dien 500 450 400 D N V 1, Z 350 Z3f Z2D Z1D 300 250 200 500 1000 1500 S, kVA Hình 5.4 Biểu đồ chi phí tính toán mạng điện đơn giản l = 15km Trên biểu đồ gồm: Z3f Chi phí cho mạng điện pha, Z2D Chi phí cho mạng điện pha + Đất Z1D Chi phí cho mạng điện pha + Đất ứng với chiều dài l = 15km: - Khi S < 600 kVA mạng điện 1D + Đ có chi phí thấp - Khi 600 kVA < S < 1350 kVA mạng điện 2D + Đ có chi phí thấp - Khi S > 1350 kVA mạng điện pha có chi phí thấp Qua biểu đồ ta thấy rằng: chi phí ban đầu cho mạng điện pha + Đất cao nhng thay đổi tăng công suất mạng, chi phí ban đầu cho mạng điện pha + Đất mức trung bình nhng thay đổi lớn Trng i hc Nụng nghip H Ni - Lun Thc s khoa hc k thut 100 mạng điện pha công suất mạng tăng lên, qua biểu đồ ta they chi phí ban đầu cho mạng điện pha + Đất thấp nhng thay đổi lớn công suất sử dụng mạng cực đại chi phí cho mạng lớn Khi thay đổi khoảng cách chiều dài l = 20,25 km ta có: Hình 5.5 Biểu đồ chi phí tính toán mạng điện l = 20 Hình 5.6 Biểu đồ chi phí tính toán mạng điện l = 25 Trng i hc Nụng nghip H Ni - Lun Thc s khoa hc k thut 101 Qua hai biểu đồ 5.5 5.6 ta thấy thay đổi khoảng cách l chi phí mạng điện đơn giản thay đổi thành phần chi phí tong mạng tăng lên Từ kết ta thấy với điều kiện chi phí đầu t điều kiện cụ thể vùng sâu, vùng xa nớc ta việc sử dụng mạng điện pha đơn gian để cung cấp điện cho vùng hợp lý Ta có biểu đồ 3D thể mối quan hệ chi phí yếu tố mạng điện đơn pha Z1 công suất cho phép 1000 kVA Bieu chi phi mang dien don pha Z1 1000 800 D N 6V 1, Z 600 400 200 1000 800 600 20 400 15 10 200 S,kVA l,km Hình 5.7 Biểu đồ chi phí mạng điện đơn pha Z1 Qua biểu đồ ta thấy rõ mối quan hệ khoảng cách l, công suất chi phí mạng điện đơn pha Z1 Vùng sử dụng hợp lý mạng điện khoảng cách l = ữ 16 km công suất khoảng 250 ữ 550 kVA Trng i hc Nụng nghip H Ni - Lun Thc s khoa hc k thut 102 5.3 Vùng giới hạn Trạm Diezel Bieu chi phi Z 700 600 500 D N V 1, Z 400 300 200 Z2 Z1 100 0 10 15 20 25 30 35 40 45 50 gam, kW/km2 Hình 5.8 Biểu đồ chi phí Z Z1 Chi phí cho mạng điện Diezel công suất nhỏ Z2 Chi phí cho mạng điện Diezel công suất vừa Biểu đồ cho thấy quan hệ mật độ phụ tải chi chi phí hai mạng điện mạng điện Diezel công suất nhỏ mạng điện Diezel công suất vừa Sự thay đổi chi phí mật độ phụ tải tăng mạng Diezel công suất nhỏ lớn mạng Diezel công suất vừa Khi < 15 kW/km2 trạm Diezel công suất nhỏ có u chi phí so với phơng án dùng trạm Diezel công suất vừa Khi > 15 kW/km2 trạm Diezel công suất vừa có u trạm điện Diezel công suất nhỏ Trng i hc Nụng nghip H Ni - Lun Thc s khoa hc k thut 103 Bieu chi phi mang dien Diezel Z2 2500 2000 D N V 1, Z 1500 1000 500 50 0.5 40 0.4 30 0.3 20 0.2 10 gama, kW/km 0.1 0 r,km Hinh 5.9 Biểu đồ chi phí mạng điện Diezel Z2 Biểu đồ chi phí mạng điện Diezel Z2 biểu đồ 3D biểu đồ này, giúp cho việc xác định đợc lợng chi phí Z Z2 mạng địên Diezel với mật độ phụ tải hàm gama = - 30 kW/km2 hàm tơng ứng với khoảng cách bán kính r = 0,05 - 0,5 km, khoảng bán kính lớn r = 0,45 km chi phí 550.106 cho thấy vùng cấp điện trạm Diezel lớn Nh dùng trạm Diezel công suất vừa cấp điện cho vùng rộng lớn ki sử dụng trạm điện Diezel công suất nhỏ, biểu đồ cho thấy dùng trạm Diezel công suất vừa có chi phí kinh tế thấp dùng trạm Diezel công suất nhỏ vào biểu đồ khoảng cách cấp điện chiều dài l < 20 km chọn phơng án dùng trạm Diezel công suất vừa cấp điện cho vùng có hiệu tối u Trng i hc Nụng nghip H Ni - Lun Thc s khoa hc k thut 104 Bieu chon phuong an cap dien mien nui bang tram Diezel 0.5 0.45 0.4 0.35 0.3 m k, r 0.25 0.2 Tram Diezel cs vua 0.15 0.1 Tram Diezel cs nho 0.05 10 15 20 25 30 35 40 45 50 gama, kW/km2 Hình 5.10 Biểu đồ chọn phơng án cấp điện miền núi trạm Diezel Sự phụ thuộc chi phí tính toán với mật độ phụ tải bán kính lới hạ áp Z = f(,r) đựợc thể biểu đồ chi phí tính toán theo phơng án phơng án 2, ta thấy mật độ phụ tải thấp ( < 25kW/km2) bán kính lới điện nhỏ (r < 250 m) phơng án dùng trạm Diezel nhỏ cho điểm tải có lợi mặt kinh tế, trờng hợp ngợc lại nên dùng trạm Diezel chung cho vùng Dựa vào biểu đồ chọn phơng án cấp điện miền núi trạm Diezel ta nhận thấy rõ cho ta chi phí kinh tế thấp z2 =145.9431 Vậy ta kết luận chọn phơng án dùng trạm Diezel công suất vừa cấp điện cho vùng có tính cấp điện tối u Trng i hc Nụng nghip H Ni - Lun Thc s khoa hc k thut 105 Bieu chon phuong an cap dien mien nui bang tram Diezel 0.5 0.45 0.4 0.35 0.3 m k, r 0.25 0.2 Tram Diezel cs vua 0.15 0.1 Tram Diezel cs nho 0.05 10 15 20 25 30 gama, kW/km 35 40 45 50 Biểu đồ chọn phơng án cấp điện miền núi trạm Diezel áp dụng Huyện Na Hang Tuyên Quang Sự phụ thuộc chi phí tính toán với mật độ phụ tải bán kính lới hạ áp Z = f(,r) đựợc thể biểu đồ chi phí tính toán theo phơng án phơng án 2, ta thấy mật độ phụ tải thấp ( < 35kW/km2) bán kính lới điện nhỏ (r < 250 m) phơng án dùng trạm Diezel nhỏ cho điểm tải có lợi mặt kinh tế, trờng hợp ngợc lại nên dùng trạm Diezel chung cho vùng Dựa vào biểu đồ chọn phơng án cấp điện miền núi trạm Diezel ta nhận thấy rõ cho ta chi phí kinh tế thấp Z2 < Z1 Vậy ta kết luận chọn phơng án dùng trạm Diezel công suất vừa cấp điện cho vùng có tính cấp điện tối u Trng i hc Nụng nghip H Ni - Lun Thc s khoa hc k thut 106 5.4 Vùng giới hạn phơng án cấp điện mạng điện đơn giản 5.4.1 Nhận xét Vung gioi han cac pa cung cap dien 60 50 40 30 m k, L 20 1D+D 2D+D 2D+D 10 3f-2D 2D-1D 3f-1D pha -10 500 1000 1500 S kVA Hình 5.11 Biểu đồ thành phần chi phí mạng điện pha + Đất Biểu đồ cho ta thấy chiều dài l nhỏ chi phí tính toán phơng án 3pha thông thờng thấp so với mạng điện, l ứng với công suất truyền tải miền giới hạn mạng điện 3pha đợc thể vùng gạch chéo biểu đồ Bảng Kiểm tra kết tính toán S, kVA l=5 3pha 2D+Đ 1D+Đ l=10 3pha 2D+Đ 1D+Đ 500 750 l=20 3pha 2D+Đ 1D+Đ 443.95 398.67 391.64 238.18 227.08 236.24 1000 129.35 145.17 145.1745 Trng i hc Nụng nghip H Ni - Lun Thc s khoa hc k thut 107 5.4.2 áp dụng cụ thể cho vùng tha dân c Vung gioi han cac pa cung cap dien 60 50 40 30 m k, L 20 1D+D 2D+D 2D+D 10 3f-2D 2D-1D 3f-1D pha -10 500 1000 1500 S kVA Hình 5.12 Biểu đồ thành phần chi phí mạng điện pha + Đất Dựa chơng trình Matlab để xây dựng biểu đồ áp dụng cụ thể cho điểm dân c vùng sâu, vùng xa Tại Huyện Sơn Động - Bắc Giang Cụ thể xét lộ 971,với công suất truyền tải 1000 kVA ta nhận thấy chiều dài điểm tải l < 10 km phơng án sử dụng mạng 3pha chiếm u 10 < l < 28 km sử dụng mạng 2D + D kinh tế l > 28 km việc sử dụng lới điện 1D + Đ chi phí thấp hơn.Vậy vào chiều dài khoảng cách l công suất truyền tải vùng chọn phơng án dùng lới điện 1D + Đ giải pháp tối u áp dụng cho vùng Kết phân tích biểu đồ khả mang tải mạng điện 1D + Đ cho ta thấy thay đổi khả truyền tải mạng điện Trng i hc Nụng nghip H Ni - Lun Thc s khoa hc k thut 108 5.5 nhận xét Dựa sở xây dựng chơng trình Matlab xây dựng đợc biểu đồ thể mạng điện áp dụng cho vùng tha dân c vùng sâu, vùng xa.Việc xây dựng trạm phát điện dùng trạm Diezel Công suất vừa cung cấp điện cho vùng dân c có hiệu kinh tế, chi phí cho đầu t trạm Diezel không lớn đảm bảo đợc nguồn cung cấp điện chỗ, truyền tải điện ta sử dụng mạng điện hạ áp để truyền tải điện cho vùng, so với việc sử dụng trạm Diezel công suất nhỏ cấp điện riêng cho điểm dân c lợng chi phí vốn đầu t lớn nhiều so với dùng trạm Diezel công suất vừa cung cấp điện cho vùng phơng án tối u Qua kết nghiên cứu, phạm vi áp dụng mạng điện đơn giản dùng trạm phát Diezel công suất vừa phù hợp với vùng cấp điện có mật độ phụ tải thấp, (khoảng cách truyền tải tới nguồn cung cấp xa, nhu cầu công suất không lớn) vậy, đề xuất phơng án sử dụng lới điện 3pha thông thờng, 3pha đơn giản pha 1D + Đ dùng trạm Diezel công suất vừa truyền tải điện cung cấp điện cho khu vực có mật độ phụ tải tha dân c Trng i hc Nụng nghip H Ni - Lun Thc s khoa hc k thut 109 Kết luận kiến nghị Kết luận Vấn đề cung cấp điện cho khu vực có mật độ phụ tảI thấp đòi hỏi chi phí tốn kém, hiệu kinh tế thấp cần phảI tìm giảI pháp để nâng cao tính kinh tế mạng điện khu vực - Các nguồn lợng chỗ nh: lợng Diezel, lơng gió, lợng mặt trời thuỷ điện nguồn lợng Diezel khả thi chi phí đầu t cho trạm điện sử dụng lợng mặt trời, thuỷ điện lợng gió cao - Phạm vi sử dụng trạm Diezel dựa biểu đồ cho thấy so sánh chi phí hai trạm Diezel công suất nhỏ trạm Diezel công suất vừa cho thấy với mật độ phụ tải vùng dân c thay đổi mật độ phụ tải (kW/ km2) đờng cong đồ thị thể rõ chi phí hai loại trạm Diezel Vậy chọn trạm Diezel công suất vừa để cung cấp điện cho vùng tha dân c vùng sâu,vùng xa - Hiệu kinh tế mạng điện đơn pha,mạng điện có chi phí kinh tế nhỏ mạng điện khác nhận thấy rõ biểu đồ xác định vùng giới hạn mạng điện cho vùng tha dân c - Phạm vi ứng dụng mạng 2D + Đ mạng 1D + Đ khu vực tha dân c, vùng sâu vùng xa Kiến nghị Trong khuôn khổ đồ án tốt nghiệp, vấn đề kinh tế kỹ thuật nguồn lợng: lợng mặt trời, lợng gió, thuỷ điện nhỏ cha đợc nghiên cứu chi tiết - Để có giải pháp cung cấp điện hoàn thiện hơn, vấn đề cần đợc tiếp tục nghiên cứu Trng i hc Nụng nghip H Ni - Lun Thc s khoa hc k thut 110 - Các kết nghiên cứu chứng minh lới điện đơn pha thực có hiệu khu vực phụ tải thấp Đề nghị cấp có thẩm quyền xem xét triển khai áp dụng thí điểm - Một số vấn đề nhỏ kỹ thuật lới điện đơn pha nh ổn định điện trở tiếp địa, vấn đề cung cấp điện cho phụ tải pha cần đợc nghiên cứu áp dụng giải pháp cụ thể Trng i hc Nụng nghip H Ni - Lun Thc s khoa hc k thut 111 [...]... sẽ tác động 2 Điện áp giữa các pha với đất luôn là điện áp dây vì vậy cần phải chọn cách điện theo điện áp dây 3 Vì cách điện của các thiết bị quay nh máy phát điện động cơ đợc thiết kế theo điện áp pha nên không cho phép sử dụng máy phát điện hoặc động cơ cap áp (6,10kv) trực tiếp trong mạng 2D +Đ mà phải qua TBA Điều nay ít xẩy ra trong mạng nông nghiệp vì mạng nông nghiệp thờng lấy điện từ trạm trung... một đờng dây điện lực đi gần có điện áp U1 U2= U 1 C12 V C12 + C 0 (3.15) E - sức điện cảm ứng điện từ sinh ra bởi từ thông móc vòng của các đờng dây điện lực xoay chiều đi gần ảnh hởng tĩnh điện và điện từ đợc giải thích sơ lợc trên hình vẽ (3.11) U1 1 C12 U2 C10 3 C20 1 2 4 Hình 3.11 ảnh hởng tĩnh điện và điện từ trên đờng dây điện yếu a,b ảnh hởng do tĩnh điện và điện từ Trng i hc Nụng nghip H Ni... xung quanh dây dẫn sẽ xuất hiện trờng tĩnh điện và trờng điện từ, nhng trờng từ này tác dụng lên đờng dây điện yếu nh điện thaọi, điện báo, điện tín, đờng sắt, truyền thanh xây dựng gần đó sẽ gây nên sức điện động và dòng điện, có thể ảnh hởng xấu đến tình trạng làm việc của đờng dây điện yếu, có trờng hợp gây nguy hiểm cho ngời vận hành và thiết bị ở đờng dây điện yếu Trng i hc Nụng nghip H Ni - Lun... 11 a) Sơ đồ nguyên lý b) Hình dạng tổng thể thiết bị điện mặt trời c) Sơ đồ nguyên lý pin mặt trời Năng lợng điện do pin mặt trời sản xuất ra với công suất nhỏ hiệu suất thấp, giá thành cao, thờng chỉ đợc dùng để cung cấp cho các phụ tải nhỏ ở các vùng hải đảo xa Một dạng khác của nhà máy điện dùng bức xạ mặt trời là hệ thống làm việc nh trạm nhiệt điện, mà trong đó lò hơi đợc thay bằng hệ thống kính... cần phải giải quyết trong mạng này Tuy nhiên với những vùng quy hoạch là vùng có Trng i hc Nụng nghip H Ni - Lun vn Thc s khoa hc k thut 29 mật độ tải thấp, những nơi mà có rất ít sự tham gia của phụ tải động lực thì vấn đề trên có thể đợc giải quyết bằng cách sử dụng các phơng pháp biến đổi động cơ ba pha sang sử dụng lới một pha, hoặc sử dụng các máy biến đổi pha Các phơng pháp này... dòng điện ngay tại nơi tiếp xúc với Hệ thống tiếp địa sẽ lớn nhất và giảm dần theo độ sâu và xa Mật độ dòng điện tại một điểm bất kỳ cách vị trí tiếp địa một khoảng r đợc xác định j(r)= I A / m2 2 r 2 (3.3) Với giả thiết đất là đồng nhất, dòng điện đi xuống đất đợc truyền đi mọi phơng theo mặt bán cầu đều Trong đó: j(r) - mật độ dòng điện tại điểm cách vị trí tiếp địa 1 khoảng r, Am2 I - dòng điện. .. hởng nhiều đến đờng dây điện yếu, điện thoại, truyền thanh, điện báo ảnh hởng này gây bởi cảm ứng tĩnh điện và cảm ứng điện từ của mạng Những trị số của sức điện động và dòng điện cảm ứng thờng gây nhiễu loạn trang thiết bị thông tin (đặc biệt khi xuất hiện ngắn mạch) Vì vậy, khi thiết kế cần tính toán, nêu các trị số ảnh hởng đó vợt quá trị số cho phép thì phải dùng những biện pháp ngăn ngừa 6 Phải... TA/HA MBA Cách ly Id R2 R1 Iđ 2 3 Hình 3.4 Sơ đồ nguyên lý mạng 1D + Đ Cũng tơng tự nh mạng 2D + Đ, một pha của MBA đơn pha cách ly ở trạm cung cấp đợc trực tiếp nối đất Ưu điểm của mạng: Theo lý thuyết thì khối lợng kim loại làm dây dẫn giảm đợc 2/3 nhng với công suất truyền tải (S) dòng điện ở mạng 1D + Đ lớn hơn 3 lần so với dòng điện ở mạng điện 3 pha, do đó tiết diện dây dẫn ở mạng điện này cũng... vì có những u điểm về mặt kinh tế nh vậy nên trong mạng điện nông nghiệp ở một số nớc (úc, Niudilân, Nga, Trung Quốc, Nhật Bản ) đ dùng mạng 2D +Đ vì chạm đất một pha là tình trạng làm việc bình thờng của mạng nên từ đó dẫn đến những đặc điểm và nhợc điểm sau: 1 Mạng 2D + Đ chỉ đợc dùng trong cấp điện áp (6,10,22,35 kV) vì ở những mạng này trung tính MBA đợc cách điện đối với đất Mạng có điện áp Trng... 3.5a, hình 3.5b là đợc Điện dung của tụ điện có thể tính chung cho cả hai sơ đồ theo công thức thực nghiệm Clv = 2000.I ; àF U.Cos (3-14) U - điện áp để chạy động cơ, V I - dòng điện của động cơ, A Trung bình, điện dung của tụ cần thiết để động cơ làm việc bình thờng là 50àF/1kW (hoặc lớn hơn 10%) Tụ làm việc phải là tụ giấy dầu (không đợc dùng tụ hoá) điện áp của tụ điện U 350V điện áp của tụ càng cao ... thực cấp bách Xuất phát từ lý chọn đề tài "Nghiên cứu giải pháp cung cấp điện cho điểm dân c vùng sâu, vùng xa" với mục đích góp phần xây dựng sở khoa học đa giải pháp tối u cung cấp điện cho vùng. .. Tình hình sử dụng lới điện đơn giản - Hiện trạng cung cấp điện vùng sâu, vùng xa nhiều khó khăn phụ tải nằm xa trung tâm, chi phí cho mạng điện tốn Việc tìm giải pháp cung cấp điện có hiệu kinh tế... quan trọng vùng dân c vùng sâu, vùng xa Hệ thống điện đ đợc đầu t nâng cấp từ việc quy hoạch xây dựng mới, cải tạo lại lới điện cấp khác điều khẳng định quan tâm trọng Đảng Nhà nớc công điện khí