Đang tải... (xem toàn văn)
Cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ ngày càng cao, điện năng ngày càng đóng vai trò quan trọng trong tất cả các ngành kinh tế, sự phát triển của nhu cầu tiêu thụ điện năng đánh giá...
LỰA CHỌN SƠ ĐỒ TREO DÂY CHỐNG SÉT CHO ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN TẢI ĐIỆNCHOICES OF THE DIAGRAM FOR INSTALLING THUNDER-RESISTANT ELECTRIC WIRESNGÔ VĂN DƯỠNGĐại học Đà NẵngLÊ VĂN NGHIỆPCông ty Điện lực 3TÓM TẮTSét đánh là một trong những yếu tố chủ yếu gây sự cố trên đường dây và làm ngừng cung cấp điện gây thiệt hại kinh tế cho hộ tiêu thụ. Bài báo trình bày phương pháp tính toán và xây dựng chương trình tính toán lựa chọn phương án treo dây chống sét cho đường dây truyền tải điện nhằm nâng cao hiệu quả kinh tế.ABSTRACTThunder is one of the major causes leading to electric wire incidents and thus, to complete blackout and economic damage for consuming households. This article presents calculation methods and designs calculation choices of the diagram for installing thunder-resistant electric wires to improve economic efficiency.1 Đặt vấn đềCùng với sự phát triển của khoa học công nghệ ngày càng cao, điện năng ngày càng đóng vai trò quan trọng trong tất cả các ngành kinh tế, sự phát triển của nhu cầu tiêu thụ điện năng đánh giá sự phát triển của xã hội và sự nâng cao đời sống của một khu vực, một quốc gia. Do đó, hệ thống điện cũng ngày càng phát triển cả về qui mô lẫn công nghệ. Ngày nay đã hình thành nhiều hệ thống điện lớn trong phạm vi quốc gia hoặc liên quốc gia, xuất hiện nhiều đường dây truyền tải điện áp cao và siêu cao làm nhiệm vụ liên lạc và truyền tải công suất. Độ tin cậy làm việc của các đường dây truyền tải là một chỉ tiêu quan trọng trong bài toán kinh tế - kỹ thuật khi thiết kế và vận hành hệ thống điện, bởi vì mọi sự cố trên đường dây đều gây ảnh hưởng đến khả năng cung cấp điện của hệ thống có thể dẫn đến ngừng cung cấp điện cho một số phụ tải hoặc cả một khu vực rộng lớn, tác động xấu đến sự phát triển của nền kinh tế và đời sống xã hội. Ngày nay việc sản xuất, truyền tải và phân phối điện năng chuyển sang hoạt động theo cơ chế thị trường, mọi thiệt hại do mất điện gây ra ngành điện phải bồi thường, vấn đề độ tin cậy cung cấp điện càng được đặc biệt quan tâm. Sét đánh vào đường dây là một trong những yếu tố chủ yếu gây sự cố và ngừng cung cấp điện của đường dây. Sét đánh là hiện tượng ngẫu nhiên phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau, cho nên việc thực hiện bảo vệ chống sét cho các công trình nói chung, đường dây tải điện nói riêng chỉ có thể hạn chế sự cố đến một mức hợp lý chứ không thể loại trừ hoàn toàn sự cố.Trong những năm qua, hệ thống điện Việt Nam phát triển nhanh với các đường dây truyền tải 110kV, 220kV và 500kV để liên kết các khu vực nhằm đáp ứng nhu cầu tăng nhanh của phụ tải. Đối với các đường dây 220kV và 500kV đều có treo dây chống sét, riêng đối với đường dây 110kV mạch kép (2 đường dây bố trí trên cùng một cột) đang tồn tại 2 dạng sơ đồ treo dây chống sét, đó là:- Dạng 1: Đường dây mạch kép bố trí một dây chống sét.- Dạng 2: Đường dây mạch kép bố trí hai dây chống sét. Tuy nhiên, trong tính toán thiết kế việc lựa chọn phương án một dây chống sét hoặc hai dây chống sét còn mang tính chủ quan mà chưa xem xét so sánh các tiêu chí về độ tin cậy cung cấp điện và chi phí đầu tư công trình. Do đó, cần có phương pháp tính toán một cách hợp lý có cơ sở khoa học chặt chẽ, có xét đầy đủ các yếu tố kinh tế kỹ thuật. Bài báo trình bày việc nghiên cứu xây dựng chương trình tính toán lựa chọn phương án treo dây chống sét cho đường dây truyền tải, nhằm đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện và hiệu quả đầu tư dựa trên cơ sở các thông tin đầu vào như: mật độ sét, mức độ quan trọng của phụ tải, chi phí bảo dưỡng thiết bị và tổng chiều dài đường dây.2 Cơ sở tính toán2.1 Tính toán suất cắt đường dâySuất cắt điện do sét đánh là số lần sự cố mất điện đường dây do sét gây nên trên đoạn đường dây dài 100km trong một năm. Hiện nay, có 2 phương pháp tính toán suất cắt điện được sử dụng phổ biến trên thế giới, phương pháp do GS. TS. D.V. Rezevik đề xuất và phương pháp do Tây Âu đề xuất, đề tài sử dụng phương pháp của GS. TS. D.V. Rezevik [2][5].a. Số lần cắt điện do sét đánh vòng vào dây dẫn nv:Đối với các đường dây có treo dây chống sét vẫn xảy ra hiện tượng sét đánh vòng qua dây chống sét vào dây dẫn, trong đó sẽ có một số lần sét đánh vòng gây ra cắt điện đường dây với xác suất nv được tính như sau[2]:αηVVNnvpdv .= [lần/100km.năm] (1)trong đó:- N: Số lần sét đánh vào 100km đường dây trong một năm.Đối với đường dây 1 dây chống sét: N = (0,6-0,9) hdd.n.m Đối với đường dây 2 dây chống sét: N = [(0,6-0,9) hdd + 0,1Dcs].n.m với:Dcs[m]: khoảng cách giữa 2 dây chống séthdd[m]: độ cao treo dây dẫnm[lần/km2.ngày sét]: mật độ sét trung bình trong ngày có sétn[ngày/năm]: Số ngày dông sét trung bình trong năm-601005,010xUvpdV−=: Xác suất phóng điện trên cách điện.với: U0,5: Điện áp phóng điện xung kích bé nhất của cách điện- η: Xác suất hình thành hồ quang ổn định.- Vα: Xác suất sét đánh vòng vào dây dẫn.b. Số lần cắt điện do sét đánh đỉnh cột nc:Khi sét đánh đỉnh cột hoặc vào dây chống sét trong phạm vi lân cận cột, tuỳ thuộc vào biên độ và độ dốc dòng sét có thể gây nên phóng điện trên chuỗi cách điện và dẫn đến sự cố đường dây. Số lần cắt điện do sét đánh đỉnh cột được xác định như sau: [2] ηα.4)1(cpdccVlhVNn−= [lần/100km.năm] (2)trong đó:- Vcpd: Xác suất phóng điện trên chuỗi sứ- hc: độ treo cao dây chống sét- l: chiều dài khoảng cộtc. Số lần cắt điện do sét đánh vào giữa khoảng vượt nkv:Khi sét đánh vào giữa khoảng vượt, sự cố cắt điện có thể xảy ra do một trong hai trường hợp: hoặc xảy ra phóng điện trong khoảng không khí MM' giữa dây chống sét và dây dẫn, hoặc xảy ra phóng điện trên chuỗi sứ khi sóng sét truyền về đến cột. Do đó, số lần cắt điện do sét đánh vào khoảng vượt được xác định như sau: [2]klhVNckv)41)(1(−−=αη[lần/100km.năm] (3)trong đó:).,.(''ηηcspdMMMMpdVVMaxk=- 'MMpdV: Xác suất phóng điện trong khoảng không khí MM'- 'MMη : Xác suất hình thành hồ quang phóng điện trong khoảng MM'- cspdV : Xác suất phóng điện chuỗi sứ- η : Xác suất hình thành hồ quang ổn địnhTừ (1), (2) và (3) cho phép xác định được suất cắt điện đường dây do sét đánh vào 100km đường dây trong một năm :n = nv + nc + nkv [lần/100km.năm] (4)2.2 Xác định hàm chi phí tính toánHàm chi phí tính toán cho một công trình truyền tải điện kể từ khi đầu tư xây dựng, trải qua quá trình vận hành cho đến khi kết thúc tuổi thọ dự án bao gồm rất nhiều hạng mục chi phí như: chi phí đầu tư xây dựng, chi phí đào tạo công nhân vận hành, chi phí quản lý vận hành, chi phí duy tu bảo dưỡng, chi phí đền bù thiệt hại do mất điện . Tuy nhiên, để so sánh kinh tế giữa 2 phương án treo dây chống sét ta có thể bỏ qua một số chi phí mà 2 phương án có giá trị như nhau. Trong bài báo đưa ra công thức xác định chi phí tính toán như sau:Z = C + H + G (5)Trong đó:• C: Chi phí xây dựng công trình: Căn cứ theo hồ sơ thiết kế, chủng loại vật tư thiết bị và đơn giá của định mức chuyên ngành đang áp dụng để tính toán tổng vốn xây lắp trung bình cho 1km đường dây. Từ đó có thể tính toán tổng vốn đầu tư cho cả chiều dài L của đường dây.• H: Chi phí đền bù thiệt hại cho khách hàng: Chi phí nầy phụ thuộc mức độ quan trọng và tính chất của phụ tải, để tính toán đầy đủ thiệt hại do mất điện gây nên rất khó khăn. Hiện nay Điện lực Việt Nam đang tính bồi thường cho khách hàng theo giá trị điện năng bị ngừng cung cấp. Đối với khu vực nông thôn, miền núi giá bồi thường bằng 10 lần giá bán điện, đối với thị xã, thành phố và khu kinh tế giá bồi thường bằng 20 lần giá bán điện [3], [4]. Trên cơ sở đó chi phí bồi thường thiệt hại cho khách hàng được tính như sau:100/ )1( 1∑=−+=tjjmdmdLniHtPH[triệu đồng] (6)với: Nhập số liệuL, n1, n2, t, gbd, hmđ, PJ = 0, CK = 0CK = CK + (1 + i)-jj < t H1 = CK.P.tmđ.Hmđ.n1.L/100 G1 = CK Gmđ.n1.L/100 H2 = CK.P.tmđ.Hmđ.n2.L/100 G2 = CK Gmđ.n2.L/100Z1 = C1 + H1 + G1Z2 = C2 + H2 + G2Z1 < Z2Chọn phương án treo 1 dây chống sétChọn phương án treo 2 dây chống sétDỪNG↓↓↓↓↓↓↓j = j +1ĐSĐSHình 1 P[kW]: Công suất truyền tải trên đường dây tmđ[h]: Thời gian mất điện trung bình cho 1 lần sự cố do sét đánh Hmđ[triệu đồng]: Giá đền bù thiệt hại cho 1 kWh i[%]: Giá chiết khấu bình quân để qui đổi giá trị về thời điểm hiện tại. j: Năm khảo sát n[lần/100km.năm]: Suất cắt điện đường dây L[km]: Chiều dài đường dây• G: Chi phí duy tu bảo dưỡng thiết bị đóng cắt: Đối với các thiết bị đóng cắt, sau một số lần đóng cắt phải đưa vào bảo dưỡng, chi phí bảo dưỡng phụ thuộc số lần đóng cắt và giá trị dòng điện đóng cắt. Thường qui đổi chi phí bảo dưỡng về một lần đóng cắt, có thể tính chi phí duy tu bảo dưỡng như sau: 100/ )1(1∑=−+=tjjbdLnigG[triệu đồng] (7)với: i, n, L : như trên Gbd[triệu đồng]: Chi phí bảo dưỡng cho một lần đóng cắt.2.3 Lựa chọn phương án đầu tưTrên cơ sở xác định được suất cắt điện đường dây do sét đánh, cho phép tính hàm chi phí tính toán cho phương án treo một dây chống sét Z1 và phương án treo 2 dây chống sét Z2. Phương án lựa chọn đầu tư sẽ là phương án có hàm chi phí tính toán Z bé.3 Chương trình tính toán lựa chọn sơ đồ treo dây chống sét3.1 Sơ đồ thuật toánTrên cơ sở kết quả tính toán ở mục 2, xây dựng được sơ đồ thuật toán cho chương trình chính như hình 1, trong đó CK là giá trị chiết khấu qui đổi chi phí ở năm thứ j về thời gian hiện tại. Sơ đồ thuật toán tính suất cắt điện đường dây do sét đánh như hình 2.3.2 Chương trình tính toán lựa chọn sơ đồ treo dây chống sétTừ sơ đồ thuật toán đề tài đã xây dựng được chương trình chọn dây chống sét cho phép tính toán suất cắt điện đường dây và tính toán lựa chọn phương án treo dây chống sét [6]. Khởi Nhập số liệu↓↓↓αηVVNnVpdv .=ηα.4)1(CpdCVlhVNn−=klhVNnCKV)41)(1(−−=αKVCVnnnn++=↓↓DỪNGHình 2 động chương trình ta có màn hình như hình 3, bấm ENTER để chuyển sang menu các tính năng chương trình như hình 4. Trong đó, F1 Data: Chức năng nhập và sửa chữa số liệu, F2 Help: Phần trợ giúp hướng dẫn sử dụng, F3 Calculator: Thực hiện tính toán, F4 Result: Xem kết quả tính toán, F5 Author: Giới thiệu tác giả chương trình, F6 Exit: Thoát khỏi chương trình. Để tính toán cho một công trình, đầu tiên thực hiện việc nhập số liệu vào tệp số liệu bằng chức năng F1 kết quả các tệp số liệu như trên hình 5a, 5b, sau đó bấm F3 để thực hiện tính toán và F4 để xem kết quả, tệp kết quả như trên hình 6 [6].4 Kết luậnĐề tài đã xây dựng được chương trình tính toán chọn dây chống sét cho phép lựa chọn phương án treo dây chống sét cho đường dây truyền tải điện nhằm nâng cao hiệu quả kinh tế trong suốt đời sống dự án. Ngoài ra, chương trình còn cho phép xây dựng đường đặc tính biểu Hình 3 Hình 4Hình 5a Hình 5bHình 6 diễn mối quan hệ của hàm Z theo một thông số nào đó, qua đó tìm được giá trị giới hạn giữa các phương án treo dây theo thông số khảo sát.Kết quả tính toán phụ thuộc vào các thông tin đầu vào, trong đó có một số thông tin rất khó xác định chính xác như: mật độ dông sét, suất cắt điện do sét đánh, chi phí bồi thường thiệt hại do mất điện, chi phí sửa chữa thiết bị . Do đó, để có kết quả tính toán tin cậy cần phải thu thập một lượng thông tin đủ lớn để xác định các thông số nêu trên.Ngoài ra cần phải tính toán dự báo nhu cầu phụ tải qua từng giai đoạn để xây dựng nên một đặc tính công suất truyền tải trên đường dây theo thời gian, làm cơ sở cho việc xác định giá trị Pi tại thời điểm ti xảy ra sự cố. TÀI LIỆU THAM KHẢO[1] Võ Viết Đạn, Giáo trình kỹ thuật điện cao áp, Đại học Bách khoa Hà Nội; 1972.[2] Hoàng Việt, Kỹ thuật điện áp cao tập 2, Đại học Quốc gia TP HCM, 2004.[3] Quyết định số 215/2004/QĐ-TTg ngày 29/12/2004 của Thủ tướng Chính phủ qui định về giá bán điện.[4] Công văn số 4930EVN/ĐL3-8 ngày 13/10/2004 của Công ty Điện lực 3 qui định về giá bán điện và giá đền bù cho khách hàng do ngừng cung cấp điện.[5] Dr.H.J.C. Peiris; Study of lightning induced voltages on overhead conductors, 2001.[6] Lê Văn Nghiệp, Lựa chọn sơ đồ treo dây chống sét cho đường dây truyền tải nhằm nâng cao hiệu quả kinh tế, Luận văn thạc sỹ Kỹ thuật, Đại học Đà Nẵng, 2005. . dựng được chương trình tính toán chọn dây chống sét cho phép lựa chọn phương án treo dây chống sét cho đường dây truyền tải điện nhằm nâng cao hiệu quả kinh. tại. Sơ đồ thuật toán tính suất cắt điện đường dây do sét đánh như hình 2.3.2 Chương trình tính toán lựa chọn sơ đồ treo dây chống sétTừ sơ đồ thuật
