Đề tài thiết kế trạm biến áp trung gian 1103522kv e313 giao thủy nam định

Contents

1


LỜI NÓI ĐẦU
Trong sự nghiệp công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước hiện nay, điện năng giữ
vai trò đặc biệt quan trọng, bởi vì điện năng là một nguồn năng lượng được sử
dụng rộng rãi nhất trong các ngành kinh tế quốc dân. Do đó việc đảm bảo cung cấp
điện đầy đủ, chất lượng, độ tin cậy và an toàn nhưng cũng phải đảm bảo tính kinh
tế là những mục tiêu mà ngành điện đang hướng tới.
Để thực hiện mục tiêu trên trong những năm gần đây ngành điện lực đã xây dựng
nhiều nhà máy cũng như nhiều trạm trung gian. Việc xây dựng các công trình đó
vừa đảm bảo các yêu cầu kĩ thuật nhưng lại mang hiệu quả kinh tế cao là một trong
những vấn đề lướn đặt ra cho ngành điện. Với mục đích đó nhóm sinh viên chúng
em tiến hành thực hiện đề tài : “Thiết kế trạm biến áp trung gian 110/35/22kV
E313 Giao Thủy –Nam Định”
Nội dung đề tài gồm 9 chương:
Chương I: Điều kiện tự nhiên - kinh tế - xã hội.
Chương II: Đặc điểm lưới điện hiện tại.
Chương III: Tính toán phụ tải.
Chương IV: Công suất và vị trí đặt trạm.
Chương V: Tính toán thiết kế đương dây 110kV cung cấp cho trạm và các tuyến
đường dây.
Chương VI: Tính toán thiết kế cho trạm 110/35/22 kV.
Chương VII: Hệ thống nối đất và bảo vệ quá điện áp cho trạm
Chương VIII: Hệ thống chiếu sang và nguồn điện tự dùng trong trạm .
Chương IX: Hệ thống thông tin liên lạc,tổ chức quản lý vận hành trạm.
Chương X: Thống kế vật liệu và dự toán công trình.

2

CHƯƠNG I
ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN – KINH TẾ - XÃ HỘI
I.
Điều kiện tự nhiên
1. Vị trí địa lý
Huyện Giao Thủy nằm ở cực Đông của tỉnh Nam Định.
Phía Đông và phía Nam giáp biển Đông.
Phía Tây Nam giáp huyện Hải Hậu.
Phía Tây Bắc giáp huyện Xuân Trường.
Phía Bắc và Đông Bắc tiếp giáp với tỉnh Thái Bình mà ranh giới là sông
Hồng.
2. Điều kiện tự nhiên
Giao Thủy là một huyện ven biển của tỉnh Nam Đinh,nằm ở đồng bằng châu
thổ sông Hồng cách thành phố Nam Định 45km về phía Nam có diện tích tự
nhiên là 23.799,64 ha, được bao bọc bởi sông và biển. Huyện có 32km bờ
biển, nằm giữa 2 cửa sông lớn là sông Hồng và sông Sò. Hàng năm 2 con
sông này mang phú sa bồi đắp, mở rộng đất đai của huyện hướng ra biển
Đông khoảng 200ha đất bãi bồi màu mỡ. Đất đai của huyện được chia làm 2
vùng: vùng nội đồng 16.830.08 ha đã được ngọt hóa rất thuận lợi cho việc
canh tác lúa.Vùng bãi bồi ven biển 6.969,56 ha thuận lợi phát triển nuôi
trồng thủy hải sản và trồng rừng ngập mặn.
Thuộc vùng nhiệt đới có gió mùa đông lạn và mùa hè nóng ẩm, nhiệt độ
trung bình hàng năm 23-240C; số giờ nắng trong năm :1650-1700 giờ ;độ
ẩm tương đối trung bình :80-85%.
Lượng mưa trung bình trong năm từ 1750-1800mm, chia làm 2 mùa rõ rệt:
mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 10, mùa ít mưa từ tháng 11 đến tháng 2 năm
sau. Mặt khác, do nằm trong cùng vinh Bắc Bộ nên hàng năm Giao Thủy
thường chịu ảnh hưởng của bão hoặc áp thấp hiệt đới, bình quân từ 4-6

cơn/năm.
Thủy triều tại vùng biển Giao Thủy thuộc loại nhật triều, biên độ triều trung
bình từ 1,6-1,7m lớn nhất là 3,13 m.
II.
Điều kiện kinh tế xã hội

3


1 Xã hội
Hiện nay huyện có 20 xã và 2 thị trấn.Thị trấn Ngô Đồng là trung tâm kinh tế,
chính trị, văn hóa. Thị trấn Quất Lâm là trung tâm kinh tế, văn hóa và du lịch
biển.
Trong những năm gần đây mặc dù gặp nhiều khó khăn do tình hình an ninh
nông thôn có thời kì diễn biến phức tạp, song Đảng bộ và chính quyền, nhân
dân huyện Giao Thủy luôn nêu cao tinh thần đoàn kết, vượt lên khó khăn thử
thách, tranh thủ sự giúp đỡ của Trung ương, của tỉnh, phát huy nội lực, khai
thác các tiềm năng thế mạnh của huyện để phát triển kinh tế xã hội và đã thu
được những thành tựu quan trọng:
+Nền kinh tế của huyện phát triển tương đối toàn diện và vững chắc.Bộ mặt
nông thôn không ngừng đổi mới, đời sống nhân dân từng bước được cải thiện
nâng cao.
+Lĩnh vực văn hóa –xã hội lien tục có nhiều khởi sắc. Hệ thống giáo dục –đào
tạo phát triển mạnh có thể đào tạo và cung cấp nguồn nhân lực có trình độ học
vấn, kỹ thuật và tay nghề dần đáp ứng được yêu cầu của sự nghiệp công nghiệp
hóa – hiện đại hóa nông thôn.
+Hệ thống chính trị từ huyện đến cơ sở được xây dựng và củng cố vững chắc,
quốc phòng – an ninh được đảm bảo là những điều kiện thuận lợi cho huyện
phát triển kinh tế - xã hội.
Dân số của huyện năm 2012 là 205.075 người , dân số trong độ tuổi lao động là

107.000 người, năm 2014 là 246.090 người, dân số trong độ tuối lao động
144.450 người. Huyện có nguồn lao động dồi dào với truyền thống cần cù, sang
tạo, giầu kinh nghiệm trong sản xuất nông ghiệp, làm muối và khai thác kinh tế
biển.
2 Sự phát triển kinh tế
II.1Cơ cấu kinh tế
Với các điều kiện tự nhiên- kinh tế - xã hội trên huyện Giao Thủy có một cơ
cấu kinh tế khá phong phú bao gồm nhiều ngành nghề:
+Công nghiệp –tiểu thủ công nghiệp – làng nghề.
+Nông- Thủy lợi – Thủy sản.
+Thương mại – du lịch – dịch vụ.
4


+Dân cư
+Cộng đồng
II.1.1 CN-TTCN- Làng nghề
Nằm giữa 2 cửa sông lớn :sông Hồng và sông Sò, Giao Thủy có những điều
kiện thuận lợi để phát triển ngành công nghiệp cơ khí đóng tàu ( đóng mới các
loại tàu vận tải, sửa chữa tàu thuyền đánh cá…). Tổng sản lượng thủy hải sản
bình quân 15.000 -20.000 tấn/ năm; tổng sản lượng lương thực bình quân
106.000 tấn/năm là nguồn nguyên liệu dồi dào cung cấp cho ngành công nghiệp
chế biến thủy hải sản, lương thực, thực phẩm xuất khẩu và ngành công nghiệp
chế biến thức ăn chăn nuôi cho gia súc, gia cầm.
Toàn huyện có 16/22 xã, thị trấn có nghề, trong đó có 7 làng nghề theo tiêu chí
của tỉnh, thu hút khoảng 40.000 lao động lúc nông nhàn tham gia, chủ yếu là
các nghề thủ công truyền thống: mộc mỹ nghệ, mây tre đan, thêu, rèn đúc, làm
muối, chế biến nước mắm…. Đặc biệt làng nghề nước mắm Sa Châu- xã Giao
Châu nổi tiếng với các loại mắm ngon với trên 100 hộ tham gia sản xuất, chế
biến; sản lượng bình quân đạt 450.000 -500.000 lít nước mắm/ năm.

II.1.2 Thương mại –dịch vụ-du lịch
Với 32km bờ biển, Giao Thủy có nhiều tiềm năng và lợi thế phát triển du
lịch.Vùng bãi bồi Cồn Lu, Cồn Ngạn nằm ở cửa sông Hồng có hệ sinh thái đất
ngập nước đa dạng, phong phú với gần 3000ha rừng ngập mặn là nơi dừng chân
của nhiều loài chim di trú quý hiếm được ghi trong sách đỏ quốc tế.Tháng
1/1989 vùng bãi bồi Cồn Lu, Cồn Ngạn được UNESSCO công nhận tham gia
công ước RAMSAR, đây là điểm RAMSAR đầu tiên của Đông Nam Á và duy
nhất của Việt Nam hiện nay.Ngày 02/01/2003, Thủ tướng Chính phủ ký quyết
định chuyển khu bảo tồn thiên nhiên đất ngập nước Xuân Thủy thành Vườn
Quốc gia Xuân Thủy. Giao Thủy còn có bãi biển Quất Lâm – Giao Phong với
hơn 5km bãi cát trải dài, thoải mịn nằm dưới rừng phi lao ngút ngàn, xanh biếc.
Đây là những điều kiện thuận lợi để phát triển du lịch sinh thái, du lịch biển và
các loại hình dịch vụ phục vụ khách quan.
II.1.3 Nông –Lâm – Thủy lợi
Giao Thủy là một trong những trọng điểm sản xuất lương thực và thực phẩm
của tỉnh Nam Định. Với cơ cấu cây trồng hợp lý và phong phú hàng năm huyện
5


đã sản xuất ra một lượng lớn lương thực và thực phầm không những đáp ứng đủ
nhu cầu trong huyện mà còn cung cấp cho các huyện khác.
Huyện có một hệ thống thủy lợi khá hoàn chỉnh phục vụ tốt cho nông nghiệp
và dân sinh.
3. Phương hướng phát triển kinh tế - xã hội đến năm 2020
Với những đặc điểm tự nhiên, xã hội trên theo kế hoạch phát triển kinh tế
của Đảng bộ và nhân dân huyện Giao Thủy và của tỉnh Nam Định thì trong
những năm tới huyện chú trọng phát triển công nghiệp với ngành đóng tàu,
dệt may, xuất khẩu; phát triển và mở rộng những làng nghề truyền thống
như : làm mắm, làm muối,…Đặc biệt huyện chú trọng phát triển nuôi trồng
thủy hải sản cũng như việc đánh bắt thủy hải sản xa bờ, và du lịch – dịch vụ

với rừng ngập mặn quốc gia và bãi tắm Quất Lâm.

6


CHƯƠNG 2
ĐẶC ĐIỂM LƯỚI ĐIỆN HIỆN TẠI
I.SƠ ĐỒ LƯỚI ĐIỆN HIỆN TRẠNG

Lưới điện Giao Thủy được xây dựng từ những năm 1970 trở lại đây, có thời gian
vận hành tương đối dài cho nên đã có nhiều hạng mục công trình xuống cấp, nhiều
trạm biến áp, nhiều nhánh đường dây được tu sửa hằng năm, vì vậy đã có nhiều
thay đổi so với khi mới xây dựng. Lưới điện gồm các cấp điện áp 35kV, 10kV,
0,4kV, phụ tải của huyện được cung cấp bởi lộ 372 từ trạm biến áp 110/35/22/kV
E3.8 Lạc Quần.
Theo xu hướng phát triển chung của hệ thống điện quốc gia và theo sự chỉ đạo của
điện lực Nam Định , chi nhánh điện Giao Thủy đang tiến hành cải tạo một số
đường dây không còn đảm bảo về kỹ thuật lên đường dây 22kV cũng như xây
dựng thêm những đường dây 22kV mới.
Sơ đồ lưới điện hiện tại được thể hiện ở hình 1.
Lưới điện của huyện gồm 2 trạm trung gian 35/10kV đó là trung gian Giao Thanh,
trung gian Giao Tiến, một số xã phía đông nam huyện và một số phụ tải huyện
Xuân Trường.
Bảng thống kê các máy biến áp tiêu thụ và các máy biến áp trung gian được cho
trong bảng 1.
Bảng 1: Bảng điều tra các máy biến áp
ST
T
1
2

3
4
5
6
7
8
9

Tên trạm

U(kV)

S(kVA)

xi

yi

Quất Lâm T1
C.Hà Lạn
Trại cá Trường Xuân
Quất Lâm T2
Thịnh Thắng T3
Cty VLXD Giao Thủy
Thịnh Thắng T2
Thịnh Thắng T1
Giao Tân T1

35/0,4
35/0,4

35/0,4
35/0,4
35/0,4
35/0,4
35/0,4
35/0,4
35/0,4

320
100
400
400
250
320
250
250
250

97
86
109
127
86
112
87
100
127

33
40

51
79
85
100
105
117
139

7

Nước sản
xuất
Việt Nam
Việt Nam
Việt Nam
Việt Nam
Việt Nam
Việt Nam
Việt Nam
Việt Nam
Việt Nam


10
11
12
13
14
15
16

C.Thức Khóa
Giao Tân T2
Xuân Trung T2
Xuân Trung T1
XNCB Thủy Sản
C.Nam Điền A
TG.Giao Tiến

35/0,4
35/0,4
35/0,4
35/0,4
35/0,4
35/0,4
35/10

17
18
19
20
21

Hùng Tiến
Nam Tiến
C.Nam Điền B
TG.Giao Thanh
Giao Hà 3

35/0,4

35/0,4
35/0,4
35/10
35/0,4

50
250
250
560
2x320
50
4800+320
0
400
180
50
2x320
320

116
131
90
105
124
117
172

144
177
261

257
234
225
238

Việt Nam
Việt Nam
Việt Nam
Việt Nam
Việt Nam
Việt Nam
Việt Nam

154
125
97
362
284

211
206
208
214
175

Việt Nam
Việt Nam
Việt Nam
Việt Nam
Việt Nam

II.NHU CẦU ĐIỆN NĂNG VÀ TÍNH CẤP THIẾT PHẢI XÂY DỰNG TRẠM

1.Nhu cầu điện năng
Theo quy hoạch phát triển của điện lực tỉnh Nam Định giai đoạn 2010-2015 có xét
đến năm 2017, nhu cầu điện của huyện Giao Thủy và một số xã của huyện Xuân
Trường thể hiện ở bảng 2
Bảng 2: Bảng dự báo điện năng
P(MW)

2014
69

2020
88
(Nguồn: Điện lực Nam Định)

2.Tính cấp thiết phải xây dựng trạm
Với tình hình phát triển phụ tải như hiện nay ở Giao Thủy lộ 372E3.8 đang quá tải
và theo dự báo của điện lực Nam Định nhu cầu điện năng của khu vực này trong
những năm tới thể hiện ở bảng 2, thì trạm biến áp Lạc Quần sẽ bị quá tải để giải
quyết vấn đề này chúng tôi đưa ra phương án: xây dựng mới trạm 110/35/22kV
Giao Thủy để cung cấp điện cho Giao Thủy và một số xã của huyện Xuân Trường.

8


Trên cơ sở phân tích nguồn, lưới điện hiện tại và nhu cầu phụ tải trong tương lai
của tỉnh Nam Định nói chung và khu vực phụ tải III nói riêng có thể kết luận rằng
việc xây dựng trạm 110kV Giao Thủy là hết sức cần thiết.

3.Đồ thị phụ tải điển hình
Đồ thị phụ tải có ý nghĩa lớn đối với việc tính toán thiết kế và đặc biệt trong vận
hành mạng điện. Có rất nhiều tham số quan trọng được xác định từ đồ thị phụ tải
như: thời gian sử dụng công suất cực đại, thời gian hao tổn công suất cực đại, hệ số
điền kín hệ số mang tải,… mà thông qua đó ta có thể chọn thiết bị, xác định lượng
điện năng tiêu thụ, tổn thất điện năng, đánh giá chế độ làm việc của mạng điện,…
Để xây dựng được đồ thị phụ tải điển hình cho toàn bộ lưới điện của huyện ta dựa
vào phương pháp đo đếm trực tiếp công suất tiêu thụ ở các thời điểm khác nhau
trong ngày, khoảng thời gian theo dõi là 1 tiếng ghi lại một lần ở trạm TG 35/10kV
Giao Thanh. Đây là trạm có công suất lớn và mang đầy đủ các tính chất tải.
Dựa vào kinh nghiệm của các công nhân vận hành lưới điện và điều kiện thực tế ở
địa phương tháng 9 có lượng điện tiêu thụ lớn nhất trong các tháng mùa hè và
tháng 1 là tháng sử dụng điện năng ít nhất trong các tháng mùa đông. Do vậy ta
chọn hai tháng này để xây dựng đồ thị phụ tải điển hình của lưới điện.
Số liệu được lấy từ nhật ký vận hành của trạm tháng 1 và tháng 9 năm 2014 thể
hiện trong bảng 3.

Bảng 3: Công suất tiêu thụ ở các thời điểm của trạm TG 35/10kV Giao Thanh
9


Giờ
1
2
3
4
5
6
7
8

9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24

Số liệu phụ tải P(kW)
Mùa hè
2489
2489
2349
2624
2971
3218
3478
3641
3708
4345
4871

5024
4924
4523
4321
4108
4362
4954
5824
4318
4040
3610
3157
2824

Mùa đông
1104
1072
1054
1124
1358
1471
1645
1790
1947
2064
2284
2461
1951
1851
1845

1918
2210
2347
2842
2484
2134
1724
1604
1245

Bằng cách cộng đồ thị phụ tải điển hình giữa ngày mùa đông với ngày mùa hè ta sẽ
được đồ thị phụ tải của năm.
10


Công suất
P1
P2
…
Pn

Thời gian tác động
t1=190t1h+175t1đ
t2=190t2h+175t2đ
tn=190tnh+175tnđ

Dựa vào đồ thị phụ tải ta xác định các tham số đặc trưng của lưới điện như thời
gian sử dụng công suất cực đại, thời gian hao tổn công suất cực đại, hệ số điền kín,
… Trên đồ thị phụ tải năm ta có.
-Thời gian sử dụng công suất cực đại:

n

Tmax =

∑P ×t
i

i =1

i

Pmax

Đối với trạm TG Giao Thanh ta tính được:
Tmax=4315(h)
-Thời gian hao tổn công suất cực đại:
n

τ=

∑P
i =1

i

2

× ti

2

Pmax

→ τ = 2534,79( h)

11


CHƯƠNG III
TÍNH TOÁN PHỤ TẢI
I.PHÂN VÙNG PHỤ TẢI

Theo phân tích ở mục II chương 2 thì một trạm biến áp trung gian mới được ở địa
bàn huyện Giao Thủy sẽ cung cấp điện năng cho toàn bộ phụ tải có trên địa bàn
huyện và phần phụ tải thuộc huyện Xuân Trường, với mục tiêu đưa siêu cao áp vào
trung tâm phụ tải nhằm làm giảm hao tổn điện năng, hao tổn điện áp và nâng cao
độ tin cậy cung cấp điện.
Như vậy khi trạm biến áp mới được xây dựng thì toàn bộ phụ tải của huyện và một
phần phụ tải của huyện Xuân Trường được cung cấp bởi trạm này.
II. XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI HIỆN TẠI

Phụ tải của huyện được phân loại thành các loại phụ tải sau:
+Phụ tải CN - TTCN - Làng nghề
+ Phụ tải Nông – Thủy lợi – Thủy sản
+ Phụ tải Thương mại – Du lịch – Dịch vụ
+ Phụ tải Dân cư
+Công cộng
12


Theo số liệu thống kê của phòng kinh doanh – Công ty điện lực Nam Định thì nhu

cầu phụ tải của khu vực năm 2014 như sau:
Bảng 4: Công suất các thành phần phụ tải của khu vực năm 2014
STT
1
2
3
4
5

Phụ Tải
CN - TTCN - Làng nghề
Nông – Thủy lợi – Thủy sản
Thương mại – Du lịch – Dịch
vụ
Dân cư
Công cộng
Tổng

Công suấtP(kW)
2014
10242,80
7841,20
11945,90
21371,14
1245,04
52646,08

III. DỰ BÁO PHỤ TẢI

Việc dự báo phụ tải trong tương lai là một nhiệm vụ rất quan trọng của người làm

quy hoạch và thiết kế cung cấp điện. Nếu chúng ta dự báo không chính xác, sai
lệch quá nhiều về khả năng cung cấp hoặc về nhu cầu năng lượng thì sẽ dẫn đến
hậu quả không tốt cho nền kinh tế.
Để giúp cho việc xác định chính xác nhu cầu điện năng ta thường dùng các phương
pháp sau:
+Phương pháp tính hệ số vượt trước
Phương pháp này giúp ta thấy rõ được khuynh hướng phát triển của nhu cầu và sơ
bộ cân đối nhu cầu này với nhịp độ phát triển kinh tế quốc dân, nói chung nó chính
là tỷ số của nhịp độ phát triển năng lượng điện với nhịp độ phát triển của toàn bộ
nền kinh tế quốc dân.
+Phương pháp tính trực tiếp
Nội dung của phương pháp là nhu cầu điện năng của năm dự báo, dựa trên tổng sản
lượng kinh tế của các ngành năm đó và suất tiêu hao năng lượng điện đối với từng
loại sản phẩm. Đối với những trường hợp không có suất tiêu hao điện năng thì xác
định nhu cầu điện năng cho từng trường hợp cụ thể ( như công suất điện trung
bình cho từng hộ gia đình, bệnh viện, trường học,…).
13


Phương pháp này thường được tính ứng dụng ở các nước XHCN vì nền kinh tế
phát triển có kế hoạch ổn định, không có cạnh tranh nhau và không có khủng
hoảng về mặt kinh tế.
Phương pháp này tính toán đơn giản và ngoài yêu cầu xác định điện năng dự báo,
chúng ta còn biết được tỉ lệ sử dụng điện năng trong các ngành kinh tế, chẳng hạn
tỉ lệ điện năng dùng cho công nghiệp, nông nghiệp, công nghiệp dân dụng.
Tuy nhiên, xác dịnh mức độ chính xác của phương pháp này cũng gặp nhiều khó
khăn vì nó phụ thuộc vào mức độ chính xác của tổng sản lượng các ngành kinh tế
quốc dân trong tương lai dự báo cũng như phụ thuộc vào sức tiêu hao điện năng
của một đơn vị sản phẩm của các ngành kinh tế ấy. Do đó phương pháp này
thường được áp dụng để dự báo nhu cầu điện năng với thời gian ngắn và trung

bình.
+Phương pháp tương quan
Thực chất của phương pháp này là nghiên cứu mối tương quan giữa các thành phần
kinh tế nhằm phát hiện nhuwngc quan hệ về mặt định lượng của các tham số trong
nền kinh tế quốc dân dựa vào các phương pháp thống kê toán học. Cụ thể là chúng
ta nghiên cứu sự tương quan giữa điện năng tiêu thụ và các chỉ tiêu kinh tế khác
như tổng sản lượng công nghiệp, tổng giá trị sản lượng nền kinh tế quốc dân.
+Phương pháp so sánh đối chiếu
Nội dung của phương pháp này là so sánh đối chiều nhu cầu phát triển điện năng
của các nước ở hoàn cảnh tương tự. Đây cũng là phương pháp được nhiều nước áp
dụng để dự báo điện năng ở nước mình một các có hiệu quả. Phương pháp này
thường dùng cho dự báo ngắn hạn và trung hạn thì kết quả tương đối chính xác.
+Phương pháp chuyên gia
Phương pháp này dựa trên dự hiểu biết sâu sắc của các chuyên gia giỏi về lĩnh vực
của ngành dư báo các chỉ tiêu kinh tế. Ngoài ra còn phải xác định bản chất các hộ
dùng điện qua số phần trăm của phụ tải loại 1, loại 2, loại 3; thời gian sử dụng công
suất cực đại Tmax, hệ số công suất cosφ
+Phương pháp ngoại suy theo thời gian
14


Tức là nghiên cứu sự diễn biến của nhu cầu điện năng trong một thời gian trong
quá khứ tương đối ổn định, tìm ra một quy luật nào đó rồi kéo dài quy luật ấy để
dự đoán cho tương lai.
Dựa trên điều kiện thực tế và các số liệu thu thập được ta sử dụng phương pháp
ngoại suy theo thời gian để dự báo cho tương lai.
Theo số liệu thống kê của phòng kinh doanh điện – chi nhánh điện Giao Thủy ta có
bảng thống kê điện năng các thành phần phụ tải 2009 -2014

Bảng 5: Số liệu thống kê các thành phần phụ tải2009-2014

2011

2012

2013

2014

5795,63
5063,06
7976,88

6891,36
6166,95
8698,88

8194,24 10242,80
6821,94 7841,20
10392,93 11945,90

Năm
Loại phụ tải
CN-TTCN-Làng nghề
Nông- Thủy lợi-Thủy sản
Thương mại-Du lịchDịch vụ
Dân cư
Công cộng
Tổng

16281,65 17697,44 19447,74 21371,14

976,83
1038,08 1104,34 1245,04
36094,05 40492,71 45961,09 52646,08

Phụ tải nông lâm ngư nghiệp

15


Mạng lưới thủy lợi nội đồng trong huyện tương đối hoàn thiện, đáp ứng đủ nhu cầu
tưới tiêu cho toàn bộ diện tích cần tưới tiêu. Do vậy dự kiến đến năm 2017 không
có sự tăng lên về phụ tải thủy lợi, công suất dành cho thủy lợi là cố định trong suốt
khoảng thời gian dự báo.
Phụ tải khác
Để dự báo công suất tiêu thụ cho các phụ tải này ta dựa vào phương pháp ngoại
suy để xây dựng hàm dự báo. Từ đồ thị điện năng của các phụ tải ta nhận thấy hầu
hết các phụ tải đều tăng tuyến tính hàng năm do vậy ta đưa ra hàm dự báo tuyến
tính có dạng
Pt =a+bt
Các hệ số a,b được xác định theo phương pháp bình phương cực tiểu mà từ đó ta
có thể thiết lập hệ phương trình sau:
n

n

n

1

1

1

b.∑ t i2 + a.∑ t i = ∑ Pi t i

n

n

1

1

b.∑ t i + n.a = ∑ Pi

Pi : giá trị phụ tải quan sát ở năm thứ i
ti: năm quan sát
n : số năm quan sát

16


Bảng 6 : Kết quả tính toán các giá trị
Năm
2011
2012
2013
2014
Tổng
Từ đó suy ra:

t
1
2
3
4
10

t2
1
4
9
16
30

P (kW)
36094,05
40492,71
45961,09
52646,08
175193,9

P.t
36094,05
80985,41
137883,3
210584,3
465547,1

a=21432,54

b=5172,48

Ta có hàm dự báo: P=30017,36+5512,45.t
Năm 2014 có P = 67975,86( kW)
Năm 2017 có P = 86720,82(kW)
IV. TỔNG HỢP PHỤ TẢI

Với việc xây dựng các hàm dự báo cho các loại phụ tải khác nhau ta xác định được
phụ tải dự báo ở năm 2020 như trên.
Với tình hình thực tế trên địa bàn huyện Giao Thủy thì trong vài năm tới tình hình
kinh tế xã hội sẽ có nhiều bước đột phá. Do vậy, phụ tải điện của huyện sẽ có nhiều
thay đổi, theo dự báo trên nhiều phương diện nếu như năm 2014 công suất của phụ
tải là 58 MVA thì đến năm 2020 công suất của phụ tải sẽ là 89 MVA( Theo nghiên
cứu khoa học của Công ty Điện Lực 1 đã tổng hợp).

17


CHƯƠNG IV
CÔNG SUẤT VÀ VỊ TRÍ ĐẶT TRẠM
I.
Xác định vị trí đặt trạm
1. Xác định tọa độ trạm
Từ tọa độ của các trạm hạ áp ở bảng 1ta đi xác định vị trí đặt trạm 110kV.
Vị trí đặt trạm biến áp phải thỏa mãn các yêu cầu sau:
-Gần trung tâm phụ tải, thuận tiện cho nguồn cung cấp điện đưa đến.
-An toàn lien tục cung cấp điện.
-Thao tác vận hành, quản lý dễ dàng.
-Phù hợp với quy định và quy hoạch của địa phương.
-Thuận tiện về vị trí địa lý như: gần đường giao thông, có đủ diện tích xây

dựng trạm và thuận lợi cho các tuyến dây vào ra,…
-Đảm bảo điện áp cho trạm.
-Đảm bảo kiến trúc, cảnh quan trạm và khu vực xung quanh.
-Tiết kiệm vốn đầu tư và chi phí vận hành hàng năm là nhỏ nhất.
Ngoài ra còn phải thỏa mãn các yêu cầu đặc biệt như khi có khí ăn mòn, bụi
bặm nhiều, môi trường dễ cháy,…
Vị trí đặt trạm được xác định theo công thức:

∑x P
∑P
i

x=

i

∑y P
∑P
i

I

y=

i

i

Dựa vào tọa độ các trạm và công thức trên ta xác định được tọa độ của trạm là :
X=221

Y=208

Kết hợp điều kiện thực tế ta xác định được vị trí đặt trạm nằm ở xóm 2 thôn Hoành
Lộ xã Hoành Sơn – Giao Thủy. Vị trí này cách vị trí các định theo lý thuyết 500m.
Theo kế hoạch phát triển kinh tế của huyện Giao Thủy thì khu vực xã Hoành Sơn
sẽ xây dựng một khu công nghiệp do đó việc xây dựng trạm ở đó là hợp lý.
2 Đặc điểm vị trí đặt trạm
+Địa hình
Căn cứ vào tài liệu khảo sát địa hình, địa điểm xây dựng trạm thuộc vùng đất cao,
tương đối bằng phẳng. Xung quanh trạm là đất ruộng trồng lúa.
Vị trí đặt trạm dự kiến cách đường tỉnh lộ khoảng 50m.Địa điểm đặt trạm gần
trung tâm phụ tải, rất thuận tiện cho việc cấp điện cũng như quản lý vận hành
.Việc đặt trạm ở vị trí này hoàn toàn phù hợp với quy hoạch của khu vực.
18


+Địa chất
Địa chất khu vực này được mô tả từ trên xuống độ sâu khoảng 8m như sau:
Lớp 1: Đất sét màu nâu vàng.
Lớp 2: Sét bùn lẫn cát hạt mịn.
Lớp 3: Cát chảy.
Lớp 4: Sét bùn lẫn cát hạt mịn.
+Địa chất thủy văn
Khu vực dự kiến xây dựng trạm biến áp Giao Thủy và đường dây 110kV, 35kV và
22kV nằm trên khu vực có mạng lưới sông ngòi khá phong phú, mực nước sâu từ
1,0 – 5m. Nước có tính ăn mòn.
+Khí tượng thủy văn:
-Thuộc vùng khí hậu nhiệt đới có gió mùa đông lạnh và mùa hè nóng ẩm.
-Khu vực dự kiến đặt trạm chưa từng ngập úng.

+Động đất
-Theo tờ bản đồ phân vùng động đất lãnh thổ Viện Nam do Viện Vật lý Địa Cầutrung tâm khoa học tự nhiên và công nghệ Quốc gia lập năm 1995, vị trí đặt trạm
có thể xảy ra động đất tới cấp 7-8.
+Điện trở suất
-Theo kết quả đo, điện trở suất trung bình của đất tại khu vực đặt trạm : ρ =50 Ωm.
*Phân lộ
Dựa vào mục đích cấp điện và từ lưới điện có sẵn, đồng thời dựa vào công suất đặt
của các trạm hạ áp ta tiến hành phân lộ. Việc phân lộ phải đảm bảo các yêu cầu
sau:
+Đảm bảo tối thiểu các lộ cũ đang sử dụng cấp 35kV không phải thay thế.
+Số lộ ra của các cấp không quá lớn.
19


+Phù hợp với sự phát triển của phụ tải trong tương lai.
Đặc điểm các lộ:
+Phía 35kV
-Một lộ đấu vào đường dây 35kV hiện có theo hướng Giao Thủy- Giao Thanh.
-Một lộ đấu vào đường dây hiện có theo hướng Giao Thủy – Giao Tiến.
-Lắp đặt 2 lộ dự phòng cho tương lai khi phụ tải trung tâm huyện phát triển.
+Phía hạ áp 22kV
Quy ước trước mắt sẽ có 4 lộ đường dây:
-Hai lộ đường dây 22kV cấp điện cho trung tâm huyện Giao Thủy đấu nối vào
đường dây 10 (22)kV đang cải tạo.
-Lắp đặt 2 lộ dự phòng cho tương lai khi phụ tải trung tâm phát triển.
II. TÍNH TOÁN CÔNG SUẤT MÁY BIẾN ÁP

1. Các điều kiện chọn máy
Việc chọn số lượng, dung lượng máy biến áp phải đảm bảo yêu cầu về kinh
tế và kĩ thuật, phù hợp với từng loại hộ phụ tải và các yêu cầu sau:

*Về mặt kĩ thuật
+Phải đảm bảo tin cậy cung cấp điện phù hợp với từng loại phụ tải.
+Hạn chế được dòng ngắn mạch, thuận tiện cho bố trí dự phòng và phát triển
sau này.
*Về mặt kinh tế
Vốn đầu tư chi phí vận hành phải nhỏ, tốn ít kim loại màu.Khi chọn máy
biến áp phải căn cứ vào từng loại phụ tải và dựa vào chi phí vận hành và vốn đầu
tư để có được sơ đồ nối dây cho trạm một cách hợp lý nhất, và công suất của máy
được chọn trong chế độ bình thường phải đủ cung cấp điện cho tất các hộ tiêu thụ
điện, ngoài ra khi xảy ra sự cố một máy thì những máy còn lại phải đủ khả năng
cung cấp điện cho các phụ tải quan trọng (hộ loại I và II).
Máy biến áp là một thiết bị điện tương đối quan trọng trong hệ thống điện, tổng
công suất của các máy biến áp rất lớn và bằng khoảng 4-5 lần tổng công suất của
20


các máy phát điện.Vì vậy vốn đầu tư cho máy biến áp là rất lớn, do đó người ta
phải tính toán để lựa chọn phương án kinh tế nhất mà vẫn đảm bảo an toàn cung
cấp điện cho các thụ điện.
2. Chọn số lượng và dung lượng máy biến áp
Theo như kết quả dự báo về nhu cầu phụ tải trong tương lai tới 2020 ở trên ta có
tổng phụ tải của trạm là:
Năm 2014: P0 = 67975,86 kW
Năm 2020: P0 =86720,82 kW
Do phụ tải của trạm là bao gồm nhiều loại phụ tải: công nghiệp, tiểu thủ công
nghiệp, nông nghiệp, dịch vụ,… Nên thời gian sử dụng của các phụ tải là không
đồng nhất. Ta có hệ số sử dụng đồng thời phụ tải của trạm là kđt = 0,7; cosφ
=0,85 (Trần Bách, “Bảng 4.5 trang 94”, Lưới và hệ thống điện )
Các phương án chọn máy biến áp:
+Phương án 1: Đặt 1 máy biến áp đến năm 2019 đặt thêm 1 máy nữa.

+Phương án 2: Chọn 2 máy biến áp
Sau đó so sánh về mặt kinh tế kĩ thuật của 2 phương án để chọn ra được phương
án cấp điện hợp lý nhất.
*Xét phương án 1: Đặt 1 máy biến áp đến năm 2019 đặt thêm 1 máy nữa
Theo kết quả về dự báo nhu cầu phụ tải trong tương lai ta có tổng phụ tải của
trạm năm 2017 là:
P0 =67975,86 kW
Công suất tính toán của trạm biến áp là:
Ptt =P0.kđt =67975,86 .0,7 =47583,102 Kw
Công suất cực đại của trạm là:
Smax = Pmax /cosφ = 47583,102 / 0,85 =55980,12 kVA
Do máy có khả năng chịu quá tải nên công suất khi xảy ra sự cố là
21


Ssự cố = Smax / ksc = 55980,12 /1,4 =39985,8 kVA
Trong đó : ksc – hệ số quá tải của máy biến áp trong chế độ sau sự cố.
Đặt 1 máy biến áp 3 pha 3 dây quấn có Sđm =40 MVA và đến năm 2019 đặt
thêm 1 máy có Ssự cố = (86720,82 – 67975,86).0,7/0,85.1,4 =11026,45 KVA
 Sđm =16MVA thì đáp ứng được nhu cầu phụ tải năm 2017.
Máy có Sđm =40 MVA
Loại 40000/110
Công suất danh định 40/40/40 MVA
Điện áp danh định 115/38,5/24 kV
Có tự động điều chỉnh dưới tải phía 110kV
Tổ đấy dây

Y0 / ∆ / Y0 -11 – 12

Điện áp ngắn mạch UNC-T =10,5% UNC-H =17% UNT-H =6,5%

Tổn thất không tải : ∆P0 =50 (kW)
Tổn thất khi có tải : ∆PN =230 kW
Dòng điện không tải I% =0,9%
Máy có Sđm =16MVA
Loại 16000/110
Công suất danh định 16/16/16 MVA
Điện áp danh định 115/38,5/24 kV
Có tự động điều chỉnh dưới tải phía 110 kV
Tổ đấy dây Y0 / ∆ / Y0 -11 – 12
Điện áp ngắn mạch UNC-T =10,5% UNC-H =17% UNT-H =6,5%
Tổn thất không tải : ∆P0 =26 (kW)
22


Tổn thất khi có tải : ∆PN = 90 kW
Dòng điện không tải I% =0,8%
*Xét phương án 2 :Đặt 2 máy biến áp đáp ứng nhu cầu phụ tải 2017
Công suất đặt của máy biến áp phải đảm bảo:
Ssự cố =P0.kđt / cosφ. Ksc .n = 86720,82.0,7 /0,85.1,4.2 =25406,12 KVA
 Sđm =25MVA
Ở phương án này trạm vận hành 2 máy biến áp 3 pha 3 dây quấn
Loại 25000/110
Công suất danh định 25/25/25 MVA
Điện áp danh định 115/38,5/24 kV
Có tự động điều chỉnh dưới tải phía 110 kV
Tổ đấy dây Y0 / ∆ / Y0 -11 – 12
Điện áp ngắn mạch UNC-T =10,5% UNC-H =17% UNT-H =6,5%
Tổn thất không tải : ∆P0 =36 (kW)
Tổn thất khi có tải : ∆PN = 145 kW
Dòng điện không tải I% =1,0%

3. Tính toán tổn thất trong máy biến áp
+Tổn thất điện năng
Ban đầu trạm đặt một máy biến áp 40000-115/38,5/24 kV ta có tổn thất điện
năng của máy là:
∆A =∆P0 .t + ∆PN. (Smax / SđmMBA)2. τ
Trong đó : t là thời gian làm việc của máy biến áp trong 1 năm
τ. Thời gian hoa tổn công suất cực đại , τ=2534,79 h
vậy ta có
23


∆A = 50.8760 + 230. (55980,12 / 40000 )2.2534,79 =1,58.106 kWh
Tổn thất công suất trong máy biến áp
Thành phần không đổi
∆QFe và ∆PFe => ∆SFe =∆PFe +j. ∆QFe kVA
Thành phần thay đồi
∆QCu và ∆PCu => ∆SCu =∆PCu +j. ∆QCu Kva
Dựa vào các thông số đã biết ta xác định được điện trở RBA và điện kháng XBA
trong máy biến áp như sau:
-Điện trở tác dụng của máy biến áp
Ta có: ∆PN =∆PCu =3.Im2.RBA.10-3
 RBA = (∆PN.Uđm2 / SđmBA2 ) .10-3 =230.1152 .10-3/400002 =1,901
(Ω)
 Từ tỉ lệ phân bố công suất giữa các cuộn dây ta có thế tính được điện trở
tương ứng của các cuộn dây là :
R1 = R2 = R3 =0,5.RBA =0,951 (Ω)
Điện trở cảm kháng của các cuộn dây cao, trung, hạ
Ta có điện áp ngắn mạch của các cuộn dây:
UNC =0,5. (UNC-T + UNC-H - UNT-H ) =0,5 (10,5 +17 -6,5) =10,5 %
UNT =0,5. (UNC-T - UNC-H +UNT-H ) =0,5 (10,5 -17 +6,5) =0%

UNH =0,5. (-UNC-T +UNC-H +UNT-H ) ) =0,5 (-10,5 +17 +6,5) =6,5%
Suy ra điện trở cảm kháng của các cuộn dây là :
XC = UNC .UnBA2 .10/ SnBA =10,5.1152.10 /40000 =34,716 (Ω)
XT =0
XH =UNH .UnBA2 .10/ SnBA =6,5.1152.10 /40000 =21,491 (Ω)
24


Ta có : ∆SFe =∆P0 +j. ∆Q0 =50 +j360 (kVA)
∆PCu =(Stt /Un )2.R = (55980,12 /115)2 .0,951.10-3 =225,347 kW
∆QCu =(Stt /Un )2.XC =(55980,12 /115)2 .34,716.10-3 =8226,245 kVAr
∆QCuT =0
∆QCuH =(Stt /Un )2.XH =(55980,12 /115)2 .21,491.10-3 =5022,095 kVAr
Do tổn thất trong cuộn dây :
∆SCuC =∆PCu +j. ∆QCuC = 225,347+j8226,245 kVA
∆SCuT =∆PCu +j. ∆QCuT = 225,347 kVA
∆SCuH =∆PCu +j. ∆QCuH = 225,347+j5022,095 kVA
Tương tự ta tính được hao tổn của máy có Sđm = 16MVA
∆A =26.8760 + 90. (15437,03 / 16000 )2.2534,79 =0,44.106 kWh
∆SFe =∆P0 +j. ∆Q0 =26 +j28 (kVA)
∆SCuC =∆PCu +j. ∆QCuC = 41,849+j625,549 kVA
∆SCuT =∆PCu +j. ∆QCuT = 41,849 kVA
∆SCuH =∆PCu +j. ∆QCuH = 41,849+j381,395 kVA
Tổn thất của phương án 1
∆A = 1,58.106 + 0,44.106 =2,02.106

kWh

∆SFe =∆P0 +j. ∆Q0 = 90 +j28 kVA
∆SCuC =∆PCu +j. ∆QCuC =267,241 + j8851,79 kVA

∆SCuT =∆PCu +j. ∆QCuT = 267,241 kVA
∆SCuH =∆PCu +j. ∆QCuH = 267,241+j4493,345 kVA
*Tính toán cho phương án 2
+Tổn thất điện năng
25