Nghiên cứu tính toán và lựa chọn cấu trúc hợp lý lưới điện phân phối 22kV huyện Sơn Hà
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Xuất phát từ mục tiêu:
– Đảm bảo an toàn, chất lượng và độ tin cậy cung cấp điện.
– Nâng cao chất lượng quản lý vận hành và phát huy tính hiệu quả kinh tế trong đầu tư xây dựng các công trình điện.
Bộ Năng lượng (nay là Bộ Công thương) ban hành Quyết định số 1867 NL/KHKT vào ngày 12/9/1994 về quy định các tiêu chuẩn kỹ thuật cấp điện áp trung thế [17] tạo tiền đề cho việc phát triển LĐPP 22kV.
Khi đó LĐPP miền Trung nói chung và LĐPP ở Quảng Ngãi nói riêng đang vận hành với cấu trúc lưới 3 pha 3 dây, chiều dài cấp điện của LĐPP dài hàng chục kilômét, trong đó có một số tuyến đường dây dài trên 50km. Vận hành lưới điện thực tế đã cho thấy:
– Trên LĐPP luôn tồn tại sự KĐX trong CĐVH.
– Đối với những trạm ở vùng có điện trở suất của đất lớn, đặc biệt là các vùng đồi núi, ĐTNĐ của TBA nguồn 110/22kV theo tiêu chuẩn kỹ thuật phải nhỏ hơn 0,5Ω- để xử lý vấn đề này hết sức khó khăn.
– Nhiều khi xảy ra trường hợp chạm đất một pha tại điểm xa nguồn, thiết bị bảo vệ máy cắt đầu nguồn không tác động, hậu quả rất nguy hiểm cho người và động vật. Bên cạnh đó còn gây quá điện áp và quá dòng điện nên ảnh hưởng lớn đến tuổi thọ của thiết bị điện, đặc biệt đối với những CSV lắp đặt xa nguồn thì hư hỏng khá phổ biến.
Để giải quyết vấn đề trên, đề tài này nghiên cứu tính toán và lựa chọn cấu trúc hợp lý lưới điện phân phối 22kV, so sánh tính tối ưu của hai loại cấu trúc lưới 3 pha 3 dây và 3 pha 4 dây. Để từ đó áp dụng cho lưới điện phân phối khu vực miền Trung nói chung và cụ thể cho lưới điện phân phối huyện Sơn Hà – Quảng Ngãi nói riêng.
2. Mục đích nghiên cứu
Đề tài này nghiên cứu sự thay đổi giá trị của dòng điện chạm đất, quá điện áp tạm thời mà chống sét van phải chịu đựng và độ nhạy của bảo vệ rơle khi cấu trúc lưới điện, điện trở suất của đất và chiều dài đường dây thay đổi.
Lập bảng số liệu để đánh giá kết quả và lựa chọn cấu trúc hợp lý LĐPP 22kV dựa trên các tiêu chuẩn kỹ thuật về NĐHQ. Từ đó làm cơ sở cho việc thiết kế, xây dựng và cải tạo cấu trúc công trình LĐPP 22kV tại huyện Sơn Hà – Quảng Ngãi.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu của đề tài là lưới điện phân phối 22kV trung tính trực tiếp nối đất ở khu vực miền Trung và huyện Sơn Hà – Quảng Ngãi.
Phạm vi nghiên cứu:
– Nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố đến chỉ tiêu kỹ thuật về yêu cầu NĐHQ.
– Xác định được chiều dài đường dây cấp điện tối ưu của LĐPP 22kV khi sử dụng cấu trúc 3 pha 3 dây hoặc 3 pha 4 dây.
– Kiểm tra và đánh giá tính tối ưu của LĐPP 22kV huyện Sơn Hà – Quảng Ngãi.
– Tổng hợp kết quả, lập bảng số liệu lựa chọn cấu trúc hợp lý 3 pha 3 dây hoặc 3 pha 4 dây cho LĐPP 22kV nhằm phục vụ công tác quản lý vận hành, qui hoạch và thiết kế xây dựng công trình LĐPP 22kV tại huyện Sơn Hà – Quảng Ngãi.
4. Phương pháp nghiên cứu
– Sử dụng phần mềm PSS/ADEPT để mô phỏng, tính toán ngắn mạch một pha, ngắn mạch hai pha chạm đất, ngắn mạch 3 pha.
– Tính toán, xác định giá trị của các tỷ số X0/X1, R0/R1, dòng điện ngắn mạch,… tại các nút trên đường dây.
– Lập bảng so sánh kết quả tính toán với các tiêu chuẩn kỹ thuật về NĐHQ, tìm ra tính tối ưu của từng loại cấu trúc.
5. Ý nghĩa của đề tài
Ý nghĩa khoa học
– Nghiên cứu đặc điểm của từng loại cấu trúc, so sánh được ưu nhược điểm giữa hai loại cấu trúc này.
– Nghiên cứu được một số yếu tố ảnh hưởng đến việc NĐHQ trong LĐPP 22kV tại khu vực miền Trung nói chung và LĐPP 22kV tại huyện Sơn Hà – Quảng Ngãi nói riêng.
– Ứng dụng phần mềm PSS/ADEPT vào việc mô phỏng, tính toán trong LĐPP 22kV.
Ý nghĩa thực tiễn của đề tài
-Làm cơ sở cho việc tổng hợp các kết quả tính toán để so sánh và đánh giá các chỉ tiêu kinh tế – kỹ thuật của từng loại cấu trúc, đưa ra kết luận về cấu trúc hợp lý cho từng tuyến.
– Từ đó đưa ra đề xuất về lựa chọn loại cấu trúc hợp lý, nhằm mục đích phục vụ cho công tác quản lý vận hành, qui hoạch và thiết kế xây dựng công trình LĐPP 22kV tại huyện Sơn Hà – Quảng Ngãi.
6. Đặt tên cho đề tài
Với nhiệm vụ, mục tiêu và đối tượng nghiên cứu như trên, đề tài được đặt tên là: “Nghiên cứu tính toán và lựa chọn cấu trúc hợp lý lưới điện phân phối 22kV huyện Sơn Hà, tỉnh Quảng Ngãi”
7. Bố cục luận văn
MỞ ĐẦU
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI
Chương 2: ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC YẾU TỐ ĐẾN NỐI ĐẤT HIỆU QUẢ LƯỚI 22KV.
Chương 3: TỔNG TRỞ HỆ THỐNG VÀ GIỚI THIỆU PHẦN MỀM PSS/ADEST
Chương 4: TÍNH TOÁN VÀ LỰA CHỌN CẤU TRÚC HỢP LÝ LĐPP 22KV
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI
1.1. Cấu trúc lưới điện phân phối
1.1.1. Sơ lược cấu trúc lưới điện phân phối
LĐPP có nhiệm vụ nhận điện từ trạm biến áp ở cấp điện áp cao có U=110-220kV để biến đổi thành cấp trung áp U = 6-35kV và truyền tải điện năng qua mạng lưới điện trung áp đến các trạm biến áp phụ tải
1.1.2. Kết cấu lưới điện phân phối
1.1.2.1. Khái niệm chung
1.1.2.2. Đường dây tải điện trên không
1.1.2.3. Đường dây cáp ngầm
1.2. Các dạng cấu trúc lưới điện phân phối
Hiện nay, LĐPP được sử dụng ở mỗi nước theo mỗi cấu trúc khác nhau. Nhưng chủ yếu theo hai dạng cấu trúc LĐPP chuẩn của
Châu Âu và Bắc Mỹ [6].
Hình 1.1: LĐPP Bắc Mỹ Hình 1.2: LĐPP Châu Âu
1.2.1. Các đặc điểm cấu trúc LĐPP theo chuẩn Bắc Mỹ
Cấp điện áp thông thường 6, 10, 15 kV. LĐPP có cấu trúc 3 pha 4 dây, trung tính trực tiếp nối đất. (hình 1.1)
1.2.2. Các đặc điểm cấu trúc LĐPP theo chuẩn Châu Âu
Cấp điện áp thông thường 6, 10, 15, 20 kV. LĐPP có cấu trúc 3 pha 3 dây, trung tính trực tiếp nối đất. (hình 1.2)
1.2.3. Ưu nhược điểm của các cấu trúc LĐPP
1.2.3.1. Về vốn đầu tư
1.2.3.2. An toàn trong vận hành
1.2.3.3. Độ tin cậy cung cấp điện
1.2.3.4. Chất lượng điện năng
1.2.3.5. Tính linh hoạt trong vận hành
1.2.3.6. Hành lang lưới điện
1.3. Các chế độ nối đất của lưới điện phân phối
1.3.1. Khái niệm chung về nối đất cho ĐD và TBA
Trong HTĐ, nối đất cho ĐD và tại các TBA bao gồm nối đất an toàn, nối đất làm việc và nối đất chống sét.
Nối đất tại các vị trí cột trên đường dây và tại các TBA thường có dạng kiểu cọc, tia, kết hợp.
Hình 1.3. Sơ đồ thay thế của trang bị nối đất
1.3.2. Nối đất đất an toàn cho ĐD và TBA
1.3.2.1. Nối đất an toàn
Tiêu chuẩn để xác định hiệu quả của trang bị nối đất an toàn là điện áp bước Ub và điện áp tiếp xúc Utx [5]. Do vậy cần quan tâm hai chỉ tiêu này để đánh giá việc nối đất an toàn.
1.3.2.2. Điện áp tiếp xúc và điện áp bước
a. Điện áp tiếp xúc
b. Điện áp bước
1.3.2.3. Yêu cầu về nối đất an toàn cho TBA
(1.18)
Từ (1.11), yêu cầu điện trở của trang bị nối đất an toàn:
(1.19)
Theo [13] để không gây nguy hiểm cho con người thì Utxcp ≤ 40V.
1.3.3. Nối đất làm việc cho ĐD và TBA
1.3.3.1. Nối đất làm việc
1.3.3.2. Yêu cầu về nối đất làm việc cho TBA
Quy phạm trang bị điện 11 TCN-20-2006 yêu cầu độ nhạy của bảo vệ rơle TTK như sau [10]:
(1.20)
1.3.4. Nối đất chống sét cho TBA
1.3.4.1. Nối đất chống sét
Rxk = αxk.RĐ (1.21)
Trong đó: αxk– hệ số xung kích, phụ thuộc vào dòng điện sét, điện trở suất của đất và hình thức cấu tạo của trang bị nối đất.
1.3.4.2. Yêu cầu về nối đất chống sét cho TBA
Trang bị nối đất cho TBA được xem là đáp ứng yêu cầu kỹ thuật khi
(1.22)
1.4. Hiện trạng cấu trúc lưới điện phân phối 22KV ở Việt Nam
LĐPP Việt Nam nói chung và miền Trung nói riêng hiện vẫn còn tồn tại nhiều cấp điện áp (như 6, 10, 15, 22, 35kV), cùng với chế độ làm việc điểm trung tính của LĐPP cũng khác nhau.
1.5. Kết luận
Để tính toán trang bị nối đất, chỉ cần quan tâm đến Utxcp và lấy đó làm giới hạn để tính toán Utx và Ub. Khi hệ thống thỏa mãn chỉ tiêu về Utx thì cũng thỏa mãn chỉ tiêu về Ub. Với các TBA 110/(35)22kV dùng chung trang bị nối đất, thì giá trị điện trở của trang bị nối đất phải được tính theo yêu cầu nối đất an toàn vì đây là yêu cầu khắt khe nhất.
Yêu cầu về nối đất đối với cấu trúc 3 pha 3 dây khắt khe hơn đối với cấu trúc 3 pha 4 dây, cụ thể: Đối với cấu trúc 3 pha 3 dây thực hiện nối đất toàn tuyến khi đi qua khu vực đông dân cư, nối đất tại các vị trí có đặt các thiết bị như MBA điện lực, MBA đo lường, DCL, cầu chì, máy cắt và các TBĐ khác; và thực hiện nối đất cách cột (2 đến 3 khoảng cột) khi đi qua khu vực ít dân cư, riêng đối với các nhánh rẽ 2 pha phải nối đất toàn tuyến. Còn đối với cấu trúc 3 pha 4 dây thực hiện nối đất lặp lại (khoảng 200 ÷ 300m có một vị trí nối đất lặp lại) và tại các cột rẽ nhánh, cột cuối, cột có đặt MBA.
CHƯƠNG 2
ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC YẾU TỐ ĐẾN NỐI ĐẤT
HIỆU QUẢ LƯỚI 22KV
2.1. Hệ thống nối đất hiệu quả
Hiện nay, người ta ít dùng thuật ngữ “nối đất trực tiếp” mà đưa ra thuật ngữ “nối đất hiệu quả”.
Chế độ NĐTT của lưới điện được xem là hiệu quả dựa vào các tiêu chuẩn:
– Theo tiêu chuẩn Việt Nam 4756-89 về việc nối đất nối không các thiết bị điện định nghĩa [11].
– Theo chỉ dẫn của VDE 0111/12.66 [8].
– Đối với các hệ thống lớn, bỏ qua điện trở tác dụng lúc đó theo tiêu chuẩn AIEE mục 32-1.05 và tiêu chuẩn ANSI C62.9 [13]: nếu tất cả các điểm trên LĐPP 22KV đảm bảo yêu cầu:
(1)
Thì hệ thống được gọi là NĐHQ.
2.2. Ảnh hưởng của cấu trúc lưới điện đến tính hiệu quả nối đất hệ thống
2.3. Ảnh hưởng của dây trung tính trong mạng nối đất hiệu quả
2.4. Ảnh hưởng của điện trở suất trong đất
F:\DỮ LIỆU COP CỦA CHỊ YẾN\DAI HOC DA NANG\KY THUAT HOA HOC\KY THUAT DIEN\TRAN TIEN VU\TOM TAT
