Lựa chọn sơ đồ treo cây chống sét cho đường dây truyền tải điện

Chia sẻ: Nguyễn Nghĩa | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:6

Thêm vào BST

Báo xấu

118
lượt xem 23
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

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 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.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Lựa chọn sơ đồ treo cây chống sét cho đường dây truyền tải điện

LỰA CHỌN SƠ ĐỒ TREO DÂY CHỐNG SÉT CHO ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN TẢI ĐIỆN CHOICES OF THE DIAGRAM FOR INSTALLING THUNDER-RESISTANT ELECTRIC WIRES NGÔ VĂN DƯỠNG Đại học Đà Nẵng LÊ VĂN NGHIỆP Công ty Điện lực 3 TÓM TẮT Sét đánh là một trong những yếu tố chủ yếu gây s ự cố trên đ ường dây và làm ng ừng cung cấp điện gây thiệt hại kinh tế cho hộ tiêu thụ. Bài báo trình bày ph ương pháp tính toán và xây dựng chương trình tính toán lựa chọn phương án treo dây ch ống sét cho đ ường dây truy ền tải điện nhằm nâng cao hiệu quả kinh tế. ABSTRACT Thunder 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. Đặt vấn đề 1 Cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ ngày càng cao, đi ện năng ngày càng đóng vai trò quan trọng trong tất cả các ngành kinh t ế, s ự phát tri ển c ủa nhu c ầu tiêu th ụ điện năng đánh giá sự phát triển của xã hội và sự nâng cao đ ời sống c ủa m ột khu v ực, m ột quốc gia. Do đó, hệ thống điện cũng ngày càng phát tri ển c ả về qui mô l ẫn công ngh ệ. Ngày nay đã hình thành nhiều hệ thống điện lớn trong phạm vi qu ốc gia ho ặc liên qu ốc 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 t ải là m ột ch ỉ tiêu quan trọng trong bài toán kinh tế - kỹ thuật khi thiết kế và vận hành hệ thống đi ện, b ởi vì mọi sự cố trên đường dây đều gây ảnh hưởng đến khả năng cung cấp đi ện c ủa h ệ th ống có thể dẫn đến ngừng cung cấp điện cho một số phụ tải ho ặc c ả m ột khu v ực r ộng l ớn, tác động xấu đến sự phát triển của nền kinh tế và đời sống xã h ội. Ngày nay vi ệc s ản xuất, truyền tải và phân phối điện năng chuyển sang ho ạt động theo cơ ch ế th ị tr ường, mọi thiệt hại do mất điện gây ra ngành điện phải bồi thường, vấn đề đ ộ tin c ậy cung c ấp 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 ch ống sét, riêng đối với đường dây 110kV mạch kép (2 đường dây bố trí trên cùng m ột c ột) đang t ồn 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 m ột dây ch ống sét hoặc hai dây chống sét còn mang tính chủ quan mà chưa xem xét so sánh các tiêu chí v ề đ ộ tin cậy cung cấp điện và chi phí đầu tư công trình. Do đó, cần có ph ương pháp tính toán một cách hợp lý có cơ sở khoa học chặt chẽ, có xét đầy đủ các yếu t ố kinh t ế k ỹ thu ật. Bài báo trình bày việc nghiên cứu xây dựng chương trình tính toán lựa chọn ph ương án treo dây chống sét cho đường dây truyền tải, nhằm đảm bảo độ tin c ậy cung c ấp đi ện và hi ệu quả đầu tư dựa trên cơ sở các thông tin đầu vào như: mật độ sét, m ức đ ộ quan tr ọng c ủa phụ tải, chi phí bảo dưỡng thiết bị và tổng chiều dài đường dây. Cơ sở tính toán 2 Tính toán suất cắt đường dây 2.1 Suất cắt điện do sét đánh là số lần sự c ố m ất điện đ ường dây do sét gây nên trên đoạn đường dây dài 100km trong một năm. Hiện nay, có 2 phương pháp tính toán su ất c ắt điện được sử dụng phổ biến trên thế giới, phương pháp do GS. TS. D.V. Rezevik đ ề xu ất và phương pháp do Tây Âu đề xuất, đề tài sử dụng phương pháp c ủa 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 hi ện t ượng sét đánh vòng qua dây chống sét vào dây dẫn, trong đó sẽ có một số lần sét đánh vòng gây ra c ắt đi ện đường dây với xác suất nv được tính như sau[2]: nv = N .V pd .η .Vα [lần/100km.năm] (1) v 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 sét hdd[m]: độ cao treo dây dẫn m[lần/km2.ngày sét]: mật độ sét trung bình trong ngày có sét n[ngày/năm]: Số ngày dông sét trung bình trong năm U0,5 − : Xác suất phóng điện trên cách điện. - = 10 v V 100 x 60 pd 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 ph ạm vi lân c ận c ột, tuỳ thu ộc vào biên độ và độ dốc dòng sét có thể gây nên phóng đi ện trên chu ỗi cách đi ện và d ẫn đ ến sự cố đường dây. Số lần cắt điện do sét đánh đỉnh cột được xác định như sau: [2] 4hc c V pd .η nc = N (1 − Vα ) [lần/100km.năm] (2) l trong đó: - Vcpd: Xác suất phóng điện trên chuỗi sứ - hc: độ treo cao dây chống sét - l: chiều dài khoảng cột c. 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' gi ữa dây ch ống sét và dây dẫn, hoặc xảy ra phóng điện trên chuỗi sứ khi sóng sét truyền v ề đ ến c ột. Do đó, s ố lần cắt điện do sét đánh vào khoảng vượt được xác định như sau: [2] 4h η kv = N (1 − Vα )(1 − c )k [lần/100km.năm] (3) l k = Max(V pd ' .η MM ' , V pd .η ) MM cs trong đó: MM ' - V pd : Xác suất phóng điện trong khoảng không khí MM' - η MM ' : Xác suất hình thành hồ quang phóng điện trong khoảng MM' cs - V pd : Xác suất phóng điện chuỗi sứ - η : Xác suất hình thành hồ quang ổn định Từ (1), (2) và (3) cho phép xác định được suất cắt đi ện đường dây do sét đánh vào 100km đường dây trong một năm : n = nv + nc + nkv [lần/100km.năm] (4) Xác định hàm chi phí tính toán 2.2 Hàm chi phí tính toán cho một công trình truyền tải đi ện kể từ khi đ ầu t ư xây d ựng, trải qua quá trình vận hành cho đến khi kết thúc tuổi thọ dự án bao gồm rất nhi ều 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 thi ệt hại do m ất đi ện... Tuy nhiên, để so sánh kinh tế giữa 2 phương án treo dây chống sét ta có th ể b ỏ qua m ột s ố chi phí mà 2 phương án có giá trị như nhau. Trong bài báo đưa ra công th ức xác đ ịnh 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 thi ết kế, chủng lo ại v ật t ư thiết bị và đơn giá của định mức chuyên ngành đang áp d ụng để tính toán t ổng 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 m ất 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 v ực nông thôn, mi ền núi giá bồi thường bằng 10 lần giá bán điện, đối với thị xã, thành ph ố và khu
kinh tế giá bồi thường bằng 20 lần giá bán đi ện [3], [4]. Trên c ơ s ở đó chi phí bồi thường thiệt hại cho khách hàng được tính như sau: t H = ∑ P.t md .H md (1 + i ) − j .n.L / 100 [triệu đồng] (6) j =1 với: 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 c ắt. Thường qui đ ổi chi phí b ảo d ưỡng về một lần đóng cắt, có thể tính chi phí duy tu bảo dưỡng như sau: t G = ∑ g bd (1 + i ) − j .n.L / 100 [triệu đồng] (7) j =1 với: i, n, L : như trên  Nhập số liệu Gbd[triệu đồng]: Chi phí bảo dưỡng L, n1, n2, t, gbd, hmđ, P  cho một lần đóng cắt. ↓ J = 0, CK = 0 Lựa chọn phương án đầu tư 2.3 ↓ Trên cơ sở xác định được suất cắt điện đường dây do sét đánh, cho phép tính hàm chi phí j = j +1 tính toán cho phương án treo một dây chống sét Z 1 ↓ và phương án treo 2 dây chống sét Z 2. Phương án CK = CK + (1 + i)-j lựa chọn đầu tư sẽ là phương án có hàm chi phí tính toán Z bé. ↓ j
phí ở năm thứ j về thời gian hiện tại. Sơ đồ thuật toán tính su ất c ắt đi ện đ ường dây do sét đánh như hình 2. Chương trình tính toán lựa chọn sơ đồ treo dây chống sét 3.2 Từ 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 ch ọn ph ương án treo dây ch ống sét [6]. Khởi 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: Ch ức năng nh ập và s ửa ch ữa s ố 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: Gi ới thiệu tác gi ả ch ương trình, F6 Exit: Thoát khỏi chương trình. Để tính toán cho một công trình, đầu tiên th ực hi ện vi ệc nh ập s ố li ệu vào tệp số liệu bằng chức năng F1 kết quả các tệp số li ệu 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]. Hình 3 Hình 4 Hình 5a Hình 5b Hình 6
Kết luận 4 Đề tài đã xây dựng được chương trình tính toán chọn dây chống sét cho phép l ựa chọn phương án treo dây chống sét cho đường dây truyền t ải đi ện nhằm nâng cao hi ệu quả kinh tế trong suốt đời sống dự án. Ngoài ra, chương trình còn cho phép xây d ựng đường đặc tính biểu 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 m ột s ố thông tin rất khó xác định chính xác như: mật độ dông sét, suất cắt điện do sét đánh, chi phí b ồi thường thiệt hại do mất điện, chi phí sửa chữa thiết bị... Do đó, đ ể có k ết qu ả 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 t ừng giai đo ạn đ ể xây d ựng nên một đặc tính công suất truyền tải trên đường dây theo thời gian, làm c ơ sở cho vi ệc xác định giá trị Pi tại thời điểm ti xảy ra sự cố. TÀI LIỆU THAM KHẢO Võ Viết Đạn, Giáo trình kỹ thuật điện cao áp, Đại học Bách khoa Hà Nội; [1] 1972. Hoàng Việt, Kỹ thuật điện áp cao tập 2, Đại học Quốc gia TP HCM, 2004. [2] Quyết định số 215/2004/QĐ-TTg ngày 29/12/2004 của Thủ tướng Chính [3] phủ qui định về giá bán điện. Công văn số 4930EVN/ĐL3-8 ngày 13/10/2004 của Công ty Điện lực 3 qui [4] 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. Lê Văn Nghiệp, Lựa chọn sơ đồ treo dây chống sét cho đường dây truyền [6] tải nhằm nâng cao hiệu quả kinh tế, Luận văn thạc sỹ Kỹ thuật, Đại học Đà Nẵng, 2005.