brief 33033 36858 2882012142138luachonnhanhtietdiendaydan 673

Hà Thanh Tùng và Đtg

Tạp chí KHOA HỌC & CƠNG NGHỆ

88(12): 197 - 202

LỰA CHỌN NHANH TIẾT DIỆN DÂY DẪN TRONG LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI
THEO PHƢƠNG PHÁP KHOẢNG CHIA KINH TẾ
Hà Thanh Tùng1,* , Phạm Thị Hồng Anh2
Trường ĐH Kỹ thuật Công nghiệp1 - ĐH Thái Nguyên
Trường ĐH Công nghệ thơng tin & Truyền thơng - ĐH Thái Ngun

TĨM TẮT
Lựa chọn tiết diện dây dẫn theo điều kiện kinh tế có tính chất khơng nhỏ trong việc nâng cao hiệu
quả kinh tế lưới điện, đặc biệt trong điều kiện kinh tế thị trường như hiện nay. Phương pháp
khoảng chia kinh tế cho phép người làm quy hoạch lựa chọn nhanh tiết diện dây dẫn theo tính chất
khu vực căn cứ vào bảng biểu và đồ thị minh họa được lập sẵn mà khơng cần tính tốn lại nữa.
Từ khóa: khoảng chia kinh tế, tiết diện dây dẫn, lưới phân phối

ĐẶT VẤN ĐỀ*
Phụ tải phát triển liên tục theo không gian và
thời gian vì vậy, phải thực hiện cải tạo lưới
điện để nâng cao khả năng tải và hiệu quả
kinh tế. Sự phát triển không ngừng của phụ
tải ngày càng đỏi hỏi cao về chất lượng năng
lượng và độ tin cậy cung cấp điện. Do đó,
ngay từ khâu thiết kế quy hoạch lưới điện
phân phối cần phải đặc biệt quan tâm một
cách triệt để phương pháp phân tích kinh tế,
lựa chọn tiết diện dây dẫn sao cho phương án
hợp lý và tối ưu nhất về mặt kinh tế - kỹ

thuật, thích hợp với nền kinh tế thị trường.
[1], [2].
Chọn tiết diện dây dẫn là bài toán cơ bản
trong quy hoạch lưới điện. So với các phương
pháp tính tốn lựa chọn tiết diện dây dẫn khác
[1], [2], phương pháp khoảng chia kinh tế dây
dẫn sử dụng dữ liệu đặc trưng của khu vực
phụ tải, cho phép lập sẵn các biểu bảng lựa
chọn nhanh tiết diện dây dẫn tương ứng với
các cấp điện áp cần tính tốn, thiết kế.
Cơ sở lý thuyết về phƣơng pháp khoảng
chia kinh tế
Phụ tải phát triển liên tục, do đó khi tính tốn
lựa chọn dây dẫn, người làm thiết kế cần phải
quan tâm đến vòng đời của đường dây trong
q trình vận hành.

Chi phí vịng đời:[1] chi phí vịng đời của
đường dây điện bao gồm chi phí vốn ban đầu
để xây dựng đường dây và chi phí hàng năm
cho đường dây điện hoạt động và để bảo
dưỡng, ngoài ra doanh nghiệp điện phải chi
trả cho tổn thất điện năng và tổn thất công
suất trên đường dây điện, cho độ tin cậy cung
cấp điện, chi phí hàng năm được thực hiện
trong suốt vòng đời n năm của đường dây
điện, từ lúc bắt đầu đưa vào vận hành cho đến
khi đường dây điện ngừng họat động:
n
CPvd  Vo   ( HB t  c At .At  c Pt .Pt 

t 1
 c md .Amd

(1)

)

Trong đó: V0- vốn đầu tư ban đầu để xây
dựng đường dây, (đồng); HBt - Chi phí cho
hoạt động và bảo dưỡng, (đồng); HBt =
ahb.V0; cAt.ΔAt - chi phí do tổn thất điện năng;
và cPt.ΔPt - chi phí cho tổn thất cơng suất; cmd.
Amd là chi phí cho điện năng khơng được cấp
cho phụ tải. Chi phí vịng đời theo (1) là chi
phí thực ban đầu và hàng năm cho đường dây
điện. Tuy nhiên để tính tốn kinh tế đường
dây điện như là tính mật độ dòng điện kinh tế
ta cần quy đổi về chi phí vịng đời hiện tại. (2)
n
1
CP  V    ( HB  c .A  c .P  c .A ).
t
At
t
Pt
t
md
md
vdo o
n

t 1
(1 r )

1 : Là hệ số hiện tại hóa
(1  r) t
*

Tel:

0913.789.858,

Email:


Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

Trong đó: r -Hệ số chiết khấu =8%..12%, đó
là lợi nhuận đầu tư trung bình trong kinh
197




Hà Thanh Tùng và Đtg

Tạp chí KHOA HỌC & CƠNG NGHỆ

doanh; t - thời đoạn tính tốn, [năm].
Nếu vốn ban đầu được thực hiện nhiều năm
trước năm khơng thì cũng được quy đổi về

năm khơng (gọi là tương lai hố) bằng công
thức:
1

V0   Vt .(1  r)t

(3)

tn

(1+r)t là hệ số tương lai hoá.

Lựa chọn tiết diện dây dẫn theo khoảng
chia kinh tế
Người ta tiến hành nghiên cứu kinh tế - kỹ
thuật cho từng khu vực lưới điện có mật độ
phụ tải và độ tăng trưởng phụ tải nhất định,
rút ra một hoặc một số loại tiết diện dây dẫn
tối ưu cho các đường trục và nhánh trong
khoảng thời gian phụ tải phát triển. Sau đó
tiết diện này được áp dụng khi thiết kế lưới
điện trong khu vực đó mà khơng cần tính tốn
nữa. Đồ thị quan hệ giữa chi phí vịng đời
đường dây CPvd0 và Imax của các cấp điện áp
đối với một khu vực cụ thể theo quan hệ:
CPvd0=f(Imax)
(4)

Imax1
Imaxi

Imax2
( A)

Hình 1. Đồ thị xác định khoảng chia kinh tế

Để xây dựng được đồ thị với phạm vi kinh tế
nói trên, ta cần xác định các giá trị dịng điện
giới hạn(Ighi) ứng với các giao điểm giữa hai
tiết diện dây dẫn. Biết rằng tại giao điểm này
ứng với phụ tải có giá trị là Ighi thì dùng tiết
diện tiêu chuẩn Fi hay Fi+1 là như nhau.
Trước hết ta xét biểu thức:





N
1
2
(5)
CPvd 0  V0   a hb .V0  c A .3I max t .R.
t
t 1
(1  r )

Theo (5), phân tích thành hai thành phần.
Thành phần thứ nhất là thành phần cố định
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

88(12): 197 - 202

ứng với mỗi cỡ dây tiêu chuẩn. Thành phần
thứ hai là phí về tổn thất điện năng, phụ thuộc
vào bình phương của dịng điện nên đường
cong biểu thị hàm chi phí vịng đời là một
đường parabol. Tiết diện càng lớn thì đường
parabol sẽ có dạng thoai thoải hơn. Giao điểm
giữa hai đường cong F1 và F2 xác định dòng
điện cực đại Igh1. Tại điểm này chi phí vịng
đời của hai phương án là bằng nhau. Do đó ta
có cơng thức:
N



 (1 1r )



 (1 1r )

2
V01   ahb .V01  c A .3I gh
1.r01.
t 1
N

2

V02   ahb .V02  c A .3I gh
1.r02 .
t 1



(6)

[A]

(7)

t

t

Giải phương trình (6), ta có Igh1-2:
N

I gh1 2 

V02  V01   
t 1

N

1

1  r t

.a hb .r01  r02 

 1  r  .3.c . .r
t 1

1

t

A

01

 r02 

Như vậy giá trị Igh phụ thuộc vào những thông
số sau: Chi phí xây dựng V01, V02 [tr.đồng/km]
tương ứng với tiết diện F1 & F2; Vịng đời tính
tốn của dây dẫn N [năm]; Hệ số vận hành,
sửa chữa, bảo dưỡng ahb; Điện trở trên một
đơn vị dài r01, r02 [Ω/km]; Hệ số tăng phụ tải
a%; Giá thành tổn thất điện năng cA[đ/kWh]; Số năm phụ tải tăng t [năm]; Chiết
khấu % (r) là hệ số lợi nhuận đầu tư trung
bình trong kinh doanh; Thời gian tổn thất
công suất lớn nhất τ [giờ]. Các giá trị này
mang tính chất đặc trưng cho khu vực cần
tính tốn thiết kế.
Tính tốn áp dụng
Các dữ liệu cơ bản thu thập được đối với
khu vực A

Bài toán đặt ra yêu cầu xác định dòng điện
giới hạn giữa các loại dây dẫn sử dụng cho
cấp điện áp 22kV ở một khu vực A (bảng 1)
và các số liệu khảo sát đặc trưng cho khu vực
(bảng 2).
Xây dựng biểu bảng khoảng chia kinh tế dây
dẫn cấp điện áp 22kV đối với khu vực A
Sử dụng các thông số của khu vực A đã khảo
sát, áp dụng công thức (7), ta có bảng kết quả
(bảng 3,4). Theo Bảng kết quả này, người làm

198




Hà Thanh Tùng và Đtg

Tạp chí KHOA HỌC & CƠNG NGHỆ

quy hoạch có thể lựa chọn nhanh tiết diện dây
dẫn khi tính tốn được giá trị dịng điện Imax (t)
(Phân bố công suất trên mỗi đoạn đường
dây); Chẳng hạn tại khu vực này, tính tốn giá
trị dịng điện lớn nhất tại một xuất tuyến
22kV có giá trị Imaxt = 90 (A). Tra bảng 4, ta
thấy 74 < Imaxt = 90 <128 (A). Nên tiết diện
dây dẫn được chọn là được chọn là AC95.
Để tính tốn và đánh giá ngay được tiết diện
dây dẫn sau khi lựa chọn của phương pháp

này, ta xét ví dụ cụ thể với xuất tuyến 474 của
khu vực A gồm 21 nút phụ tải. Ở đây tác giả

88(12): 197 - 202

sử dụng phần mềm PSS/ADEPT( Power
System Simulator / Avancer Distribution
Enginerinng Productivity tool) - sản phẩm
thương mại của Shaw PowerTechnologies
USA - là công cụ mô phỏng lưới điện phân
phối được thiết kế cho các kỹ sư, cán bộ kỹ
thuật những người làm công tác thiết kế, vận
hành lưới điện phân phối để tính tốn phân bố
cơng suất và kiểm tra độ lệch điện áp cũng
như khả năng mang tải của lưới điện sau khi
lựa chọn được tiết diện dây dẫn.

Bảng 1. Bảng giá xây dựng đường dây 22 kV khu vực A
Tiết diện
Dòng điện
Điện kháng Khối lƣợng tính
Cơng suất S1, Điện trở Ro
nhơm/thép, cho phép Icp,
Xo10kV
tốn của dây
[MVA]
[Ω/km]
[ mm2]
[A]
[Ω/km]

dẫn, [kg/km]
AC35
170
6.48
0.85
0.41
150
AC50
220
8.38
0.65
0.402
196
AC70
275
10.48
0.46
0.391
275
AC95
335
12.76
0.33
0.38
386
AC120
380
14.48
0.27
0.373

492
AC150
445
16.96
0.21
0.365
617
AC185
515
19.62
0.17
0.359
771
AC240
610
23.24
0.132
0.351
997
AC300
700
26.67
0.107
0.344
1257
AC400
800
30.48
0.08
0.335

1660

Giá thành
XD22,
[10^6đ/km]
252
264
282
324
382
444
514
596
777
1079

Bảng 2. Dữ liệu xây dựng khoảng chia kinh tế cho khu vực A
cA
[đ/kWh]
1093

Chiết khấu
% (r)
10

Số năm
N
20

Số năm phụ

tải tăng
7

Tmax[h]
4500

Hệ số tăng
trƣởng a%:
8

Hệ số
HB%
0.8

τ [h]
2886

Bảng 3. Giá trị Igh theo khoảng chi kinh tế của khu vực A ( cấp điện áp 22 kV)
Loại dây
AC -F1 [mm2]

Loại dây
AC –F2 [mm2]

Tiết diện dây so sánh
(F1 < F2)

AC35
AC50
AC70

AC95
AC120
AC150
AC185
AC240

AC50
AC70
AC95
AC120
AC150
AC185
AC240
AC300

AC35 – AC50
AC50 – AC70
AC70 – AC95
AC95– AC120
AC120 – AC150
AC150 – AC185
AC185 – AC240
AC240 – AC300

Kết quả tính tốn
Dịng điện giới hạn Imaxi
[A]
Imax1 = 32
Imax2 = 40
Imax3= 74

Imax4 = 128
Imax5 = 132
Imax6 = 154
Imax7 = 186
Imax8= 485

Bảng 4. Hướng dẫn lựa chọn tiết diện dây dẫn theo khoảng chia kinh tế

(cấp điện áp 22kV – Khu vực A)
Chọn Loại dây
AC -F1 [mm2]
AC 35

Khoảng giới hạn [A]
Imax < 32

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

Chọn Loại dây
AC -F1 [mm2]
AC 150
199

Khoảng giới hạn [A]
132 < Imax < 154



Hà Thanh Tùng và Đtg
AC 50

AC 70
AC 95
AC 120

Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ
32 < Imax < 40
40 < Imax < 74
74 < Imax < 128
128 Imax < 132

88(12): 197 - 202

AC 185
AC 240
AC 300

154 < Imax < 186
186 < Imax < 485
Imax > 485

Ví dụ:

474

Xét sơ đồ HTPP hình tia cần thiết kế mới là lộ 474 của khu vực A sử dụng cấp điện áp 22kV gồm
21 nút, thông số cho ở bảng 5:
Bảng 5. Phụ tải đường dây 474, khu vực A
Công suất (kVA)
250
180

250
100
180
250
250
560
560
160
160

STT
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11

Kpt
0.58
0.5
0.55
0.45
0.4
0.55

0.58
0.45
0.55
0.7
0.55

Cosφ
0.85
0.85
0.85
0.85
0.85
0.85
0.85
0.85
0.85
0.85
0.85

STT
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21

Công suất (kVA)
750
560
250
560
250
250
400
100
320
250

Kpt
0.45
0.5
0.5
0.58
0.48
0.49
0.68
0.7
0.58
0.6

Cosφ
0.85
0.85
0.85
0.85

0.85
0.85
0.85
0.85
0.85
0.85

Giả thiết đến thời điểm năm thứ 7 (t = 7), phụ tải của đường dây không tăng. Sử dụng phần mềm
PSS/ADEPT tính phân bố cơng suất và tương lai hóa các giá trị dịng điện trên các trục chính của
xuất tuyến 474 sau đó tra bảng 4 ta được kết quả:
Bảng 6. Thông số đường dây 474 được chọn
STT Node 1 Node 2 Loại dd
1
2
3
4
5
6
7
8

TC
9
10
11
12
13
14
15

1
10
11
12
13
14
15
16

AC95
AC95
AC95
AC95
AC95
AC35
AC35
AC35

R0
(Ω/km)
0.33
0.33
0.33
0.33
0.33
0.85
0.85
0.85

X0

(Ω/km)
0.38
0.38
0.38
0.38
0.38
0.41
0.41
0.41

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

STT Node 1 Node 2 loai dd
1
19
20
2
3
4
5
6.

11
12
13
14
15
16
17
18

200

2
20
21
3
4
5
6.
7

AC95
AC50
AC50
AC95
AC95
AC95
AC95
AC95

R0
(Ω/km)
0.33
0.65
0.65
0.33
0.33
0.33
0.33
0.33

X0
(Ω/km)
0.38
0.402
0.402
0.38
0.38
0.38
0.38
0.38




Hà Thanh Tùng và Đtg
9
10
11

16
17
18

Tạp chí KHOA HỌC & CƠNG NGHỆ

17
18
19

AC50
AC50
AC50

0.65
0.65
0.65

0.402
0.402
0.402

8
8

19
20
21

88(12): 197 - 202

7
9

AC95
AC95

0.33
0.33

0.38
0.38

* Kiểm tra lại tiết diện dây dẫn đã chọn bằng PSS/ADEPT
Bảng 7. Tổng hợp tổn thất điện áp lộ 474
STT

Name

Node 1

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19

20
21

Line1
Line10
Line11
Line12
Line13
Line14
Line15
Line16
Line17
Line18
Line19
Line2
Line20
Line22
Line3
Line4
Line5
Line6
Line7
Line8
Line9

TC474
9
10
11
12

13
14
15
3
17
18
1
19
20
2
3
4
5
6
7
8

U
(nodei)
22
21.371
21.334
21.229
21.227
21.159
21.049
21.033
21.71
21.7
21.672

21.926
21.655
21.647
21.889
21.71
21.693
21.631
21.622
21.528
21.439

Node 2
1
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
2
20
21
3
4
5
6

7
8
9

U
(nodej)
21.926
21.334
21.299
21.227
21.159
21.049
21.033
21.025
21.7
21.672
21.655
21.889
21.647
21.645
21.71
21.693
21.631
21.622
21.528
21.439
21.317

Δu
ji(kV)

0.074
0.037
0.035
0.002
0.068
0.11
0.016
0.008
0.01
0.028
0.017
0.037
0.008
0.002
0.179
0.017
0.062
0.009
0.094
0.089
0.122

Δumax
i(%)
0.0
2.9
3.0
3.5
3.5
3.8

4.3
4.4
1.3
1.4
1.5
0.3
1.6
1.6
0.5
1.3
1.4
1.7
1.7
2.1
2.6

K.Luận
Đảm bảo
Đảm bảo
Đảm bảo
Đảm bảo
Đảm bảo
Đảm bảo
Đảm bảo
Đảm bảo
Đảm bảo
Đảm bảo
Đảm bảo
Đảm bảo
Đảm bảo

Đảm bảo
Đảm bảo
Đảm bảo
Đảm bảo
Đảm bảo
Đảm bảo
Đảm bảo
Đảm bảo

* Từ PSS tính tốn ta có tổng hợp dịng điện chạy trên đường dây và Kiểm tra giới hạn nhiệt cho
phép thể hiện trên bảng 8:
Bảng 8. Kết quả tính tốn dịng điện chạy trên các đoạn dây

STT

Name

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11

Line1

Line10
Line11
Line12
Line13
Line14
Line15
Line16
Line17
Line18
Line19

Loại
dây
AC95
AC95
AC95
AC95
AC95
AC35
AC35
AC35
AC50
AC50
AC50

I(A)
207
89
83
79

63
46
23
7
44
37
24

Icp
(A)
335
335
335
335
335
170
170
170
220
220
220

Kết luận

STT

name

Đảm bảo
Đảm bảo

Đảm bảo
Đảm bảo
Đảm bảo
Đảm bảo
Đảm bảo
Đảm bảo
Đảm bảo
Đảm bảo
Đảm bảo

12
13
14
15
16
17
18
19
20
21

Line2
Line20
Line22
Line3
Line4
Line5
Line6
Line7
Line8

Line9

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

201

loại
I(A)
dây
AC95 198
AC50 21
AC50
8
AC95 194
AC95 144
AC95 142
AC95 138
AC95 132
AC95 125
AC95 106

Icp
(A)
335
220
220
335
335
335
335

335
335
335

Kết luận
Đảm bảo
Đảm bảo
Đảm bảo
Đảm bảo
Đảm bảo
Đảm bảo
Đảm bảo
Đảm bảo
Đảm bảo
Đảm bảo




[1]. Trần Bách (2002), Lưới điện và hệ thống điện - tập
1, Nxb Khoa học - Kỹ thuật Hà Nội.
[2]. Trần Bách (2004), Lưới điện và hệ thống điện - tập
2, Nxb Khoa học - Kỹ thuật, Hà Nội.
[3]. Trần Bách (2004), Giáo trình lưới điện, Nxb Giáo
dục, Hà Nội.
[4]. Trần Đình Long (1999), Quy hoạch phát triển năng
lượng và điện lực, Nxb Khoa học - Kỹ thuật, Hà Nội.
[5]. Bộ Công thương, Thông tư số 32/2010/TT-BCT
ngày 30/7/2010 Quy định hệ thống phân phối điện.
[6]. Đại học Điện lực Hà Nội (2007), Áp dụng

PSS/ADEAPT 5.0 trong lưới điện phân phối.
[7]. Binns, D.F (1986), Economics of electrical power
engineering, Electricial logic power Ltd., PO Box 14,
Manchester M16 7QA.
[8]. E.Lakervi and E.J.Holmes (1995), Electricity
Distribution Network Design, Peter peregrinus Ltd.

Vậy các tiết diện của dây dẫn đã chọn đảm bảo
yêu cầu về mặt kỹ thuật.
KẾT LUẬN
Theo tính chất khu vực, người làm quy hoạch
cần thu thập và khảo sát được các số liệu đặc
trưng của phụ tải, đường dây,... Phương pháp
này cho phép xây dựng các bảng tra ứng với
nhiều cấp điện áp khác nhau giúp cho người làm
thiết kế lựa chọn nhanh tiết diện dây dẫn trong
thực tế, đặc biệt trong các dự án quy hoạch các
lưới điện trung, hạ áp ở các Điện lực với đặc
trưng phát triển phụ tải của địa phương đó.
TÀI LIỆU THAM KHẢO

SUMMARY
QUICK METHOD TO SELECT CROSS-SECTIONAL AREA
OF DISTRIBUTION GRID WIRE FOLLOW ECONOMIC RANGE
Ha Thanh Tung1,*, Pham Thi Hong Anh2
1

College of Technology - TNU
College of Information & Communication Technology - TNU

2

The method to select cross-sectional of wire follow to economic conditions is of great significance in
improving the economic efficiency of the power distribution grid, especially in the current economic
conditions. Method to select wire's cross-sectional follow to the range of economic can help power
distribution network designer to select wire’s cross-section quickly according to characteristics of the area
on the tables and graphs with no need to recalculate.
Keywords: Economic range, cross-sectional of wire, power distribution grid.

*

Tel: 0913.789.858, Email:

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

202