Quy hoạch và cải tạo mạng điện xã Đa Phúc – Huyện Kiến Thụy – Thành Phố Hải Phòng

Phần III : Quy hoạch và cải tạo mạng điện xã Đa Phúc – Huyện Kiến
Thụy – Thành Phố Hải Phòng
1.Dự báo phụ tải
1.1. Mở đầu
Việc nghiên cứu phát triển của phụ tải trong tương lai là một nhiệm vụ
rất quan trọng của người lập quy hoạch và thiết kế cung cấp điện.
Đây là khoa học nghiên cứu về dự báo phụ tải 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 như nếu dự
báo phụ tải quá thừa thì sẽ dẫn đến hậu quả huy động nguồn vốn phải lớn,
tăng vốn đầu tư có thể gây lên tổn thất năng lượng tăng lên. Ngược lại, nếu
dự báo phụ tải quá thấp so với nhu cầu thì sẽ không đủ năng lượng cung cấp
cho các hộ tiêu thụ trong tương lai gần và do đó dẫn đến việc phải cắt bỏ
một số phụ tải, gây thiệt hại cho nền kinh tế. Dự báo năng lượng phải thực
hiện thế nào để sự phỏng đoán không phải là một chiều và giới hạn mà phải
phù hợp với sự phát triển của thực tế. Dự báo phát triển năng lượng bao giờ
cũng được xét trên hai phương diện là thời gian và lãnh thổ :
* Trên phương diện thời gian có thể chia ra như sau :
Dự báo dài hạn 25 – 40 năm thậm chí đến 100 năm. ở đây phải xét đến
sự ra đời của các loại công nghệ mới, của các nguồn năng lượng mới,
phương pháp truyền tải điện năng mới .... Dự báo ở đây không phải là sự
phỏng đoán mà là sự phân tích bằng các phương pháp khác nhau.
Dự báo hạn trung 10 – 25 năm : Trong loại dự báo này người ta thường
dựa vào số liệu quan sát thực hơn của các dự án mới nảy sinh trước đó. Mức
độ chính xác đòi hỏi cao hơn so với dự báo dài hạn.
Dự báo hạn vừa 5 – 10 năm thường được dựa vào các dự án đã có
nhưng chưa được thực thi. ở đây các thông tin cần thiết phải có độ tin cậy
cao. Các bài toán dự báo hạn vừa được sử dụng trong quá trình thiết kế các
công trình điện. Phân tích về sự khác nhau giữa dự báo và lập dự án là một
vấn đề phức tạp. Mặc dù giữa dự báo và lập dự án có những cái chung
nhưng về phương diện toán học chúng được hình thành theo cách khác nhau,

việc giải bài toán cũng khác nhau.
Dự báo ngắn hạn còn gọi là dự báo điều độ dùng để lập kế hoạch hàng
năm, mùa hoặc tháng, hàng tuần, thậm chí hàng ngày hoặc hàng giờ. Bài
toán này yêu cầu độ chính xác rất cao. Nhìn chung thời hạn dự báo càng
ngắn thì mức độ yêu cầu chính xác càng cao.
* Trên phương diện lãnh thổ có thể phân biệt như sau :
Dự báo ở cấp quốc gia
Dự báo khu vực
Dự báo địa phương
1.2. Các phương pháp dự báo phụ tải điện
Có rất nhiều phương pháp dự báo phụ tải, mỗi phương pháp có những
ưu điểm riêng với độ chính xác nhất định, tuỳ theo mục đích và yêu cầu mà
người ta có thể chọn phương pháp thích hợp. Trong nhiều trường hợp người
ta sử dụng hai hay nhiều phương pháp để nâng cao độ chính xác và tin cậy
của dự báo.
Sau đây là một số phương pháp dự báo thông dụng nhất :
1.2.1. Dự báo phụ tải dựa trên vốn đầu tư
Theo phương pháp này có thể dựa trên mức độ trang bị hiện tại và kế
hoạch phát triển sản xuất tương lai để dự báo nhu cầu điện năng. Phương
pháp này có ưu điểm là đơn giản nhưng thường có sai số lớn, vì vậy chỉ áp
dụng trong quy hoạch sơ bộ.
1.2.2. Dự báo theo phương pháp hệ số vượt trước
phương pháp này giúp ta thấy được khuynh hướng phát triển của nhu
cầu điện năng và sơ bộ cân đối nhu cầu này với nhịp độ phát triển kinh tế. ở
đây người ta dựa vào tỷ số của nhịp độ phát triển năng lượng điện với nhịp
độ phát triển của toàn bộ nền kinh tế . phương pháp này chỉ nói lên xu thế
phát triển với một mức độ chính xác nào đó. Trong tương lai xu thế này còn
chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố khác như : Do tiến bộ về mặt khoa học và
quản lý nên xuất tiêu hao điện năng đối với mỗi sản phẩm ngày càng giảm
xuống hay do điện năng ngày càng được sử dụng rộng rãi trong các nghành

kinh tế quốc dân và các địa phương hoặc do cơ cấu kinh tế không ngừng
thay đổi. Vì những yếu tố đó mà hệ số vượt trước có thể thay đổi khá nhiều.
Do đó nếu chỉ dựa vào hệ số vượt trước để xác định điện năng ở năm dự báo
thì có thể dẫn đến sai số lớn. Tuy nhiên trong chừng mực nhất định phương
pháp hệ số vượt trước có thể cho ta biết sơ bộ về nhu cầu năng lượng và xu
thế phát triển của phụ tải điện.
1.2.3. Phương pháp ngoại suy
Nội dung của phương pháp này là nghiên cứu diễn biến của phụ tải
trong các năm quá khứ tương đối ổn định và tìm ra quy luật biến đổi của
phụ tải phụ thuộc vào thời gian từ đó sử dụng mô hình tìm được để tính cho
giai đoạn dự báo. Tức là ta suy diễn toàn bộ diễn biến của phụ tải ở quá khứ
vào tương lai và phụ tải dự báo được xác định theo hàm xu thế ở thời điểm
tương ứng. Có thể có rất nhiều dạng hàm xu thế, mà thông thường được xác
định thông qua phương pháp tương quan hồi quy. Ta xét một số dạng chính
của hàm hồi quy :
* Hàm tuyến tính :
P
t
= a + bt
* Hàm Parabol :
P
t
= a + bt + ct
2
* Hàm mũ :
P
t
= P
0
( 1 + α )

t
Phương pháp ngoại suy là một trong những phương pháp được ứng
dụng nhiều nhất do những ưu điểm nổi bật là phản ánh khá chính xác quá
trình phát triển của phụ tải, có thể đánh giá mức độ tin cậy của hàm xu thế
dễ dàng. Tuy nhiên theo phương pháp này cần phải có lượng thông tin đủ
lớn, khối lượng tính toán nhiều.
Ngoài các phương pháp dự báo trên còn một số phương pháp dự báo
khác như : Mô hình dự báo Logictique, mô hình dự báo đường cong chữ S,
dự báo phụ tải theo phương pháp chuyên gia …
Qua quá trình nghiên cứu các phương pháp dự báo phụ tải trên và để
phù hợp với quá trình thực tập cũng như độ chính xác của quá trình dự báo
chúng tôi chọn phương pháp ngoại suy để dự báo phụ tải điện. Vì phương
pháp này không quá phức tạp, nó đảm bảo được độ chính xác cần thiết và
chúng tôi có thể thu thập thông tin tương đối đầy đủ.
1.3. Chọn phương pháp dự báo phụ tải.
Đối với phụ tải sinh hoạt, chúng tôi tiến hành tính toán phụ tải trung
bình của các hộ dùng điện bằng phương pháp ngoại suy. Phương pháp này
có độ tin cậy cao tính toán không phức tạp và có tính khả thi.
Đối với phụ tải công cộng dịch vụ, phụ tải sản xuất chúng tôi dự báo
theo phương pháp tính toán trực tiếp theo kế hoạch phát triển chung của xã.
1.3.1. Dự báo phụ tải sinh hoạt.
Để biết được quy luật phát triển của phụ tải chúng tôi tiến hành thu
thập các thông tin của năm quá khứ từ năm 1999 đến năm 2003 sau khi
thống kê lại chúng tôi có được kết quả trong bảng sau :
Qua bảng ...... chúng tôi tiến hành xây dựng đồ thị phụ tải. Chúng tôi
thấy phụ tải biến đổi tương đối nhanh và ổn định qua các năm. Ta có thể coi
sự biến đổi của phụ tải tuân theo quy luật hàm tuyến tính.
Để đưa ra được hàm dự báo chúng tôi tiến hành tính toán phụ tải
trung bình của mỗi hộ theo biểu thức sau :
P

tb
=
30...12
Maxh
i
Tn
A
Nội dung của phương pháp này là nghiên cứu sự biến thiên của phụ
tải trong những năm quá khứ tương đối ổn định và tìm ra quy luật biến thiên
của phụ tải, từ đó xây dựng mô hình dự báo. Tức là suy diễn toàn bộ quá
trình biến đổi của phụ tải trong quá khứ vào tương lai và phụ tải được xác
định theo hàm xu thế ở thời điểm tương ứng. Hàm dự báo có dạng như sau :
P
t
= a + bt
Các hệ số a, b được xác định theo phương pháp bình phương cực tiểu,
mà từ đó có thể thiết lập hệ phương trình sau :
∑ ∑∑
= ==
=+
n
i
n
i
ii
n
i
ii
tPtatb
1 11

2
.
∑∑
==
=+
n
i
i
n
i
i
Pantb
11
.
Trong đó : P
i
– Giá trị phụ tải quan sát ở năm thứ i
t
i
– năm quan sát
Dựa vào kết quả tính toán ở phục lục ta có :
a = 0,481
b = 0,0298
Vậy hàm dự báo có dạng như sau :
P
t
= 0,481 + 0,0298.t
1.3.2. Dự báo phụ tải sản xuất.
Theo kế hoạch phát triển kinh tế xã hội của xã đến năm 2010 sẽ phát
triển và mở rộng các ngành nghề đã có, nhất là các cơ sở sản xuất hàng mộc

và các xưởng cơ khí tư nhân.
Bảng 3.1 Bảng kê phụ tải sản xuất của xã Đa Phúc hiện tại
và dự báo đến năm 2010
Stt Tên thiết bị Pd(kW) T(h)
Số lượng
2004 2010
1 Máy hàn 16 4 2 4
2 Máy xẻ gỗ 3 3 3 4
3 Máy ca 1.1 6 10 12
4 Máy bào 0.67 7 14 16
5 Máy mài 0.65 6 5 8
6 Máy cắt 1.76 6 4 7
7 Máy khoan 0.65 6 26 38
8 Máy xay xát 10 5 9 9
1.3.3. Dự báo phụ tải công cộng.
Phụ tải công cộng được dự báo theo kế hoạch phát triển cơ sở hạ tầng
của xã trong tương lai. Nên chúng tôi áp dụng dự báo phụ tải theo suất điện
năng trên 1 m
2
.
P
đ
= P
o
. S
Trong đó :
P
đ
- Công suất đặt dự kiến.
P

o
- Suất tiêu thụ / 1m
2
.
S - Diện tích.
Ta có bảng tính toán sau :
Bảng 3.2 Bảng kê dự báo phụ tải công cộng xã Đa Phúc đến năm
2010
Stt Tên cơ sở
Diện tích
m
2
Suất tiêu thụ
W/m
2
P
ni
, kW
1 Trường THCS 220 15 3.3
2 Trường Tiểu học 250 15 3.75
3 Uỷ ban nhân dân xã 300 13 3.9
4 Trạm xá 150 20 3
5 Nhà văn hoá 50 12 0.6
1.3.4. Tổng hợp phụ tải dự báo.
Tổng hợp phụ tải dự báo tương tự như tổng hợp phụ tải trong phần
hiện trạng mạng điện. Ta có kết quả cho trong phục lục.
2. Quy hoạch và cải tạo lưới điện.
Quy hoạch và cải tạo mạng điện xã An Lâm phải đảm bảo những yêu
cầu sau:
- Đảm bảo đúng các tiêu chuẩn kỹ thuật

- Đẹp về mỹ quan và đảm bảo các yêu cầu về hành lang an toàn lưới
điện
- Phải có tính khả thi
2.1. Phân vùng phụ tải
*Mục đích
Mục đích của việc phân vùng phụ tải cho ta biết những luận cứ xây
dựng sơ đồ cung cấp điện hợp lý, chọn dung lượng máy biến áp phù hợp, vị
trí trung tâm cung cấp điện thoả mãn bán kính cấp điện của lưới hạ thế.
*Cơ sở phân vùng phụ tải
- Căn cứ vào đặc điểm, khả năng cấp điện của các trung tâm nguồn
hiện tại và khả năng mở rộng của nguồn.
- Dựa trên cơ sở của việc quy hoạch khảo sát thực tế lưới điện hiện
trạng
- Căn cứ vào địa hình, giao thông thực tế và đặc trưng của lưới điện
nông thôn
- Căn cứ vào các tiêu chuẩn kỹ thuật được ban hành của tổng công ty
Điện lực Việt Nam về đảm bảo bán kính cấp điện cho các vùng nông thôn.
- Căn cứ vào sự phân bố dân cư trong vùng và phương hướng phát
triển kinh tế xã hội hiện tại và tương lai.
Chúng tôi đưa ra phương án phân vùng phụ tải cho xã như sau:
*Vùng phụ tải 1
Gồm thôn Phúc Hải
*Vùng phụ tải 2
Gồm thôn Vân Quan
*Vùng phụ tải 3
Gồm thôn Đông Lãm và một phần thôn Phúc Hải
*Vùng phụ tải 4
Gồm thôn Đông Lãm
Với cách phân vùng phụ tải như trên sẽ cho phép ta có cơ sở tổng
quan để giảm bán kính hoạt động của lưới điện hạ áp.

2.2. Tổng hợp nhu cầu phụ tải theo từng vùng phụ tải
Từ phần dự báo phụ tải của xã đến năm 2010
S
db
∑
2010
= 1212,18 kVA;
Ta tính được công suất dự báo trong tương lai của xã
S
M
=
pt
db
K
SS
2004
2010
−
Σ
=
1
45,72308,1103 −
= 379,63 kVA;
Trong đó:
S
M
-Là tổng công suất của các máy cần được nâng cấp hoặc xây
dựng mới
S
2004

-Tổng công suất của các máy hiện có
S
db
∑
2010
-Tổng công suất dự báo đến năm 2010
K
pt
-Hệ số mang tải của máy biến áp lấy bằng 1.
Vậy S
M
= 379,63 kVA
Ta nhận thấy rằng lượng công suất thiếu hụt cần bổ sung trong những
năm tới là 379,63 kVA. Để bổ sung lượng công suất thiếu hụt này ta có thể
nâng cao công suất của các trạm hoặc xây dựng mới các trạm vào trung tâm
tải. Để có phương án cụ thể và tối ưu chúng ta đi tính toán và so sánh công
suất hiện có và công suất dự báo của từng vùng phụ tải.
Bảng 3.3 Phụ tải dự báo cho từng vùng quy hoạch.
Vùng P
n
P
đ
S
tt
(kVA) Máy biến áp hiện có
1 189,17 331,304 364,07 400
2 99,245 184,685 180,97 0
3 196,435 325,457 357,65 250
4 140,316 261,63 287,5 180
2.3. Đề xuất phương án cải tạo và xác định phương pháp quy hoạch

2.3.1. Quy hoạch cải tạo lưới điện dựa trên nguyên tắc :
- Giữ lại các TBA hiện có nếu còn đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật
của công trình kể cả việc tăng công suất của trạm, còn các trường hợp không
đảm bảo kỹ thuật như không đáp ứng được nhu cầu gia tăng phụ tải, không
đảm bảo bán kính cấp điện thì phải tính đến phương án dịch chuyển trạm
hay xây dựng thêm TBA mới.
- Các đường dây trung áp hiện có sẽ tiếp tục vận hành ở cấp điện áp
hiện có, chỉ cải tạo và chuyển đổi sang cấp điện áp 22 kVvào thời điểm phù
hợp.
- Các đường dây trung áp, MBA xây dựng mới phải đảm bảo các tiêu
chuẩn kĩ thuật với cấp 22kV. Nếu chưa có nguồn 22kV thì vận hành ở cấp
điện áp hiện có.
- Nếu hiện tại trạm biến nào bị quá tải thì phải tiến hành ngay việc cải
tạo.
- Việc quy hoạch cải tạo có thể tiến hành xây dựng mới hoàn toàn
hoặc quy hoạch cải tạo từng phần theo các giai đoạn khác nhau tuỳ theo điều
kiện thực tế của địa phương.
*Bán kính hoạt động của các trạm tiêu thụ
- Thị trấn từ 0,3-0,6 km
- Nông thôn từ 0,6-0,8 km
*Vị trí đặt trạm biến áp tiêu thụ thoả mãn điều kiện
- Gần tâm phụ tải, gần nguồn cung cấp
- Thao tác vận hành hiệu quả quản lý dễ dàng
- Tiết kiệm vốn đầu tư, chi phí vận hành nhỏ, ngoài ra tuỳ theo điều
kiện cụ thể mà đưa ra phương án đặt trạm thích hợp
Vị trí đặt trạm được xác định theo biểu thức
X =
∑
∑
=

=
n
i
i
n
i
ii
P
Px
1
1
; Y =
∑
∑
=
=
n
i
i
n
i
ii
P
Py
1
1
; (5-6)
Trong đó:
x
i

, y
i
-Là toạ độ của điểm tải thứ i
P
i
-Là công suất của điểm tải thứ i
2.3.2 Đề xuất phương án quy hoạch cải tạo lưới điện xã Đa Phúc đến năm
2010
Trên cơ sở tính toán và so sánh tải cho từng vùng chúng tôi đề suất
một số phương án sau:
 Phương án 1:
*Vùng 1
Do tách phần phụ tải thôn Vân Quan nên trạm biến áp hiện tại vẫn đáp
ứng được công suất dự báo phụ tải của thôn Phúc Hải đến năm 2010 và đảm
bảo bán kính cung cấp điện nên ta vẫn giữ trạm biến áp cũ.
*Vùng 2
Do tách khỏi trạm biến áp Phúc Hải – Vân Quan cũ nên ta xây mới
một trạm biến áp để cung cấp điện cho thôn Vân Quan, chiều dài đường dây
cao áp kéo mới là
*Vùng 3
Do bán kính cung cấp điện của trạm biến áp Đồng Xi – Quảng Luận
cũ quá dài nên ta dịch chuyển máy biến áp về trung tâm phụ tải của thôn và
chọn lại máy biến áp có công suất lớn hơn.
*Vùng 4
Do trạm biến áp cũ vẫn đảm bảo bán kính cung cấp điện nên ta chỉ
cần thay máy biến áp có công suất lớn hơn.
 Phương án 2
*Vùng 1
Phương thức chọn như phương án 1
*Vùng 2 và vùng 3

Qua khảo sát trên địa bàn của xã chúng tôi nhận thấy phụ tải của vùng
2 và vùng 3 tập trung tương đối gần nhau nên chúng tôi chọn một máy biến
áp để cung cấp điện cho cả hai vùng mà vẫn đảm bảo bán kính cung cấp
điện.
*Vùng 4
Phương thức lựa chọn như phương án 1
*Nhận xét các phương án
Các phương án chúng tôi đưa ra đều đảm bảo tốt về các yêu cầu về
các thông số kỹ thuật như giảm giảm được bán kính cấp điện theo quy
chuẩn, dung lượng MBA được lựa chọn đủ cho phụ tải hiện tại và nhu cầu
tương lai, Tuy nhiên mỗi phương án có những ưu điểm và nhược điểm riêng.
Có phương án phải đầu tư ban đầu lớn nhưng lại giảm được hao tổn, có
phương án đầu tư ban đầu nhỏ hơn nhưng hao tổn lại lớn. Để có kết luận rõ
ràng chúng ta đi vào so sánh các phương án ở phần sau.
3.Tính toán tiết diện dây dẫn
3.1. Phương pháp tính toán tiết diện dây dẫn
Tính toán tiết diện dây dẫn theo hao tổn điện áp cho phép
Cơ sở của việc tính toán là do mạng điện của địa phương, các thiết bị
điện được mắc trực tiếp vào mạng điện hạ áp, cho nên yêu cầu về chất
lượng điện của thụ điện phải được đảm bảo. Mặt khác phần lớn các thiết bị
đều không được đặt vào các thiết bị điều chỉnh điện áp làm cho tổn thất
thường vượt quá giới hạn cho phép.
*Phương pháp tính toán
+Đối với đường dây 35 kV tiết diện dây dẫn được chọn theo mật độ dòng
điện kinh tế và kiểm tra hao tổn điện áp cho phép
F =
kt
J
I
mm

2
(6-1)
Trong đó:
I-Dòng điện truyền tải trên đường dây(A). I =
tt
tt
U
S
.3
J
kt
-Mật độ dòng điện kinh tế, dây AC chúng tôi chọn J
kt
= 1,1 A/mm
2
.
S-Công suất truyền tải.
Kiểm tra điều kiện:
∆
U =
tt
n
i
n
i
U
XQRP
∑ ∑
= =
+

1 1
..
≤
∆
U
cp

Trong đó:
P, Q-Công suất tác dụng và phản kháng trên đường dây.
R, X-Điện trở và điện kháng trên đường dây.
U
tt
-Điện áp tính toán của đoạn đường dây.
+Đối với đường dây 0,4 kV
Khi thiết kế quy hoạch chúng tôi đã cố gắng giảm bán kính lưới điện cung
cấp, mặt khác các TBA được đặt vào trung tâm phụ tải nên mật độ phụ tải là
tương đối đều nhau trên mỗi đoạn đường dây nên chúng tôi thực hiện việc
tính toán tiết diện không đổi trên các đoạn đường trục và tiết diện thay đổi
trên các đoạn đường rẽ nhánh.
Tính toán tiết diện thay đổi trên đường dây 0,4 kV theo hao tổn điện áp cho
phép
Tiết diện dây dẫn tính theo hao tổn điện áp cho phép được xác định theo
công thức sau :
F =
acpin
n
i
ii
UU
lP

∆
∑
=
..
.
1
γ
P
i
-Công suất tác dụng trên các đoạn đường dây thứ i.
γ-Điện trở suất của vật liệu làm dây dẫn. γ
Al
= 31,7 Ω/mm
2
.
l
i
-Chiều dài của đoạn thứ i.
U
n
-Điện áp định mức của lưới điện
∆U
cp
-Tổn thất điện áp tác dụng cho phép
∆U
acp
= ∆U
cp
- ∆U
p

;
∆U
p
-Tổn thất điện áp thành phần phản kháng
∆U
p
=
n
U
XQ
∑
.
=
n
n
i
iio
U
lQx
∑
=1
..
Q-Công suất truyền tải phản kháng, kVAr.
X-Điện kháng của đường dây
3.2. Tính toán tiết diện dây dẫn cho 2 phương án
Việc lựa chọn tiết diện dây dẫn giữ một vai trò quan trọng trong quá
trình cải tạo lưới điện của xã. Nếu ta chọn tiết diện dây dẫn quá lớn có thể
đáp ứng tốt về mặt kỹ thuật của đường dây, nhưng chi phí cho kim loại màu
lại qúa lớn không đảm bảo chỉ tiêu kinh tế. Nếu ta chọn dây dẫn quá nhỏ dây
dẫn bị làm việc trong tình trạng quá tải, dẫn đến hao tổn công suất, hao tổn

điện năng, hao tổn điện áp lớn, tuổi thọ của dây dẫn sẽ gảm và không đảm
bảo độ tin cạy về mặt cung cấp điện.Vì vậy ta cần lựa chọn tiết diện dây dẫn
để đảm cả về mặt kinh tế và kỹ thuật.
3.2.1. Tính toán tiết diện dây dẫn cho phương án 1