CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ MẠNG ĐIỆN ĐỊA PHƯƠNG VÀ CẤU TRÚC LƯỚI ĐIỆN ĐỊA PHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU CHUNG Mạng điện địa phương là mạng điện phân phối cho một địa phương hoặc cho một khu vực phụ tải không lớn lắm ví dụ như một tỉnh, một khu vực nhỏ như khu công nghiệp, vùng mỏ, nông trường lớn, ngoại ô các thành phố và mạng điện thành phố. Thông thường để phân phối điện năng trong mạng điện địa phương người ta hay sử dụng lưới trung áp tức là lưới có cấp điện áp 6, 10, 22, 35 kV để phân phối điện cho các trạm phân phối trung áp/hạ áp và các phụ tải trung áp; lưới hạ áp cấp điện cho các phụ tải hạ áp 380/220 V. Do mạng điện địa phương là mạng điện trực tiếp phân phối điện năng cho các phụ tải nên mạng điện địa phương không ngừng phát triển theo phụ tải.
Chính vì vậy cho nên công tác quy hoạch và thiết kế mạng điện địa phương cũng cần phải tiến hành liên tục. Sau khi đã có quy hoạch về lưới điện khu vực, người ta mới tiến hành quy hoạch và thiết kế mạng điện địa phương. Mục đích của quy hoạch mạng điện địa phương là xác định nhu cầu điện năng của địa phương trong tương lai theo thời gian dự định làm quy hoạch, dựa trên kết cấu của mạng điện khu vực, các phụ tải dự kiến của địa phương và dựa vào kết cấu sẵn có từ trước để tiến hành lựa chọn phương án tối ưu. Sau đó, trên cơ sở của mạng điện đã chọn, tiến hành các bước tính toán kinh tế kỹ thuật như lựa chọn sơ đồ đấu dây, vạch các tuyến đường dây, xác định tiết diện dây dẫn, lựa chọn máy biến áp, tính toán các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của mạng điện vừa thiết kế.
Việc quy hoạch và xác định được một cấu trúc hợp lý của mạng điện địa phương có liên quan đến rất nhiều quy hoạch khác như quy hoạch dân cư, Học viên thực hiện: Nguyễn Ngọc Tuấn - Lớp CHHTĐ 2004-2006 5 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP quy hoạch đô thị, quy hoạch phát triển nông thôn, quy hoạch phát triển công nghiệp và thủ công nghiệp địa phương và đặc biệt quan trọng là nó có liên quan trực tiếp tới mạng điện sẵn có từ trước đó là các điểm đấu vào mạng điện khu vực, vị trí và công suất của các trạm biến áp trung gian, kết cấu cụ thể của các đường dây tải điện, các bộ phận trong lưới điện đó… cần đánh giá được khả năng mang tải của mạng điện bao gồm khả năng mang tải của các trạm biến áp và khả năng mang tải của đường dây cũ như thế nào để khi đưa một nhánh nào đó cung cấp cho phần phụ tải phát triển thêm vào lưới điện để vẫn đảm bảo được các tiêu chuẩn về kinh tế cũng như kỹ thuật. Các số liệu đầu vào của công tác quy hoạch và lựa chọn cấu trúc của mạng điện địa phương ảnh hưởng rất nhiều đến độ chính xác của bản quy hoạch và thiết kế nên cần coi trọng công tác thu thập và xử lý số liệu. Việc quy hoạch và lựa chọn được một cấu trúc mạng điện địa phương một cách hợp lý và hoàn chỉnh sẽ không ngừng giúp địa phương có được những định hướng phát triển kinh tế xã hội ở địa phương mà còn giúp cho trung ương có những số liệu chính xác để hiệu chỉnh quy hoạch tổng thể tốt hơn. Việc lập quy hoạch mạng điện địa phương ở nước ta hiện nay còn chưa được coi trọng đúng mức nên còn gặp phải một số khó khăn như: nhiều hệ số, chỉ tiêu, tiêu chuẩn chưa xác định rõ ràng, các số liệu thống kê còn thiếu và chưa chính xác, các quy hoạch khác của địa phương và mạng điện sẵn có ở địa phương còn chắp vá, chưa đồng bộ.
MỤC ĐÍCH SỬ DỤNG ĐIỆN Ở MẠNG ĐIỆN ĐỊA PHƯƠNG Nhìn chung đối với khu vực địa phương điện năng được sử dụng vào các mục đích: - Chiếu sáng gia đình, công cộng (thường dùng đèn huỳnh quang, sợi đốt, hoặc dùng đèn compact). Học viên thực hiện: Nguyễn Ngọc Tuấn - Lớp CHHTĐ 2004-2006 6 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP - Phục vụ nhu cầu gia dụng (thường sử dụng điện để chạy quạt, tủ lạnh, điều hoà không khí, đun nấu, bàn là, các thiết bị nghe nhìn, giải trí…). - Phục vụ nhu cầu sản xuất và xây dựng kinh tế hộ gia đình: sử dụng nguồn điện năng để chạy động cơ sản xuất chế biến gỗ, máy dệt kéo tơ, máy kem đá và máy bơm nhỏ gia đình để tưới vườn, bơm nước phục vụ sinh hoạt… - Phục vụ cho phát triển nông nghiệp nông thôn: dùng chạy động cơ cho các trạm bơm tưới, tiêu tập trung, cho máy xay sát, chế biến thức ăn gia súc. - Phục vụ cho phát triển công nghiệp địa phương: cấp điện cho các cơ sở rèn đúc cơ khí, nhà máy chế biến thức ăn, chế biến gỗ, các sản phẩm nông lâm, nghiệp… và các cơ sở kinh tế khác.
CÁC ĐẶC ĐIỂM PHỤ TẢI ĐỊA PHƯƠNG 1. Đối với khu vực nông thôn Phụ tải điện khu vực nông thôn mang những đặc thù riêng biệt do ảnh hưởng của nhiều yếu tố, cho nên việc nghiên cứu các đặc điểm của phụ tải khu vực này nhằm tính toán và dự báo chính xác giá trị của nó là vấn đề quan trọng và cần thiết. Phụ tải khu vực nông thôn là đại lượng có tính biến thiên ngẫu nhiên và có đặc điểm quan trọng nữa là nó mang tính mùa vụ và thời tiết trong năm. Phụ tải thường đạt giá trị cực đại vào thời gian chính vụ, mùa hạn hay úng lụt.
Ở các thời điểm khác lưới điện thường làm việc non tải. Sự chênh lệch giữa phụ tải cực đại và cực tiểu ở khu vực này là rất lớn. Đặc điểm này có ý nghĩa vô cùng quan trọng đối với việc quy hoạch và thiết kế lưới điện cho khu vực nông thôn. Ở khu vực nông thôn thông thường nhu cầu cho chiếu sáng và tiêu dùng dân cư chiếm tới 80÷85%, nhu cầu cho bơm tưới chiếm 5÷10%, nhu cầu cho sản xuất và dịch vụ thường chiếm khoảng 5÷10%.
Học viên thực hiện: Nguyễn Ngọc Tuấn - Lớp CHHTĐ 2004-2006 7 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Hầu hết các phụ tải phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt và gia dụng ở địa phương là phụ tải một pha vận hành ở điện áp định mức 220 V. Từ các thiết bị chiếu sáng, nghe nhìn, đun nấu, máy lạnh đến các động cơ xay sát, chế biến thức ăn gia súc, máy bơm nước phục vụ gia đình, đều là các phụ tải một pha có công suất tiêu thụ điện từ 10 W đến 1 kW và có thể cao hơn nữa. Các phụ tải này đều có điện áp định mức là 220 V, hoạt động trong điều kiện dao động điện áp từ -10% đến +5%, có thể hoạt động được khi điện áp tụt xuống -15% trong điều kiện hiệu suất thấp, tổn thất năng lượng cao và tuổi thọ bị giảm nhiều. Phụ tải phục vụ cho nhu cầu gia dụng ở nông thôn sử dụng điện áp 3 pha chủ yếu là các loại động cơ có công suất từ 5÷10 kW đó là các động cơ các máy xay sát, cưa xẻ, chế biến thức ăn gia súc… Các động cơ này thường xuất hiện ở khu vực đồng bằng hoặc các vùng ven thị xã, những khu vực có đời sống kinh tế cao, năng lực sản xuất lớn, khả năng lưu thông hàng hoá thuận lợi.
Về thực chất các loại động cơ này trên thị trường có cả loại 3 pha và một pha để phục vụ cho các đối tượng thích ứng với các nguồn điện hiện có. Khu vực miền Nam sử dụng hầu hết sử dụng loại một pha, khu vực miền Bắc sử dụng hỗn hợp cả 3 pha và một pha. Đối với các khu vực nông thôn miền núi thì hầu hết sử dụng thiết bị một pha, các hộ đăng ký sử dụng 3 pha chủ yếu là ở các thị xã, thị trấn và các trung tâm cụm xã, những khu vực rất thuận lợi cho giao thông và giao lưu hàng hoá với số lượng rất ít. Các phụ tải 3 pha ở nông thôn hiện nay chủ yếu là các trạm bơm tưới tiêu tập trung, công suất phổ biến các động cơ là 14÷250 kW và các động cơ cỡ vừa và lớn phục vụ cho công nghiệp địa phương như các cơ sở chế biến thức ăn gia súc chế biến gỗ và các cơ sở tiểu thủ công nghiệp.
Các phụ tải bơm tưới tiêu thường đặt ở xa dân cư và thường xuất hiện nhiều ở khu vực Học viên thực hiện: Nguyễn Ngọc Tuấn - Lớp CHHTĐ 2004-2006 8 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP đồng bằng. Ở các khu vực miền núi và trung du số lượng các trạm bơm này rất ít vì chủ yếu tưới tiêu tự chảy. Các phụ tải công nghiệp địa phương thường phát triển ở khu vực nông thôn đồng bằng khu vực trung tâm cụm xã và trung tâm các xã trung du, miền núi. Như vậy khu vực nông thôn trừ những trạm bơm tập trung, những cơ sở sản xuất tiểu thủ công nghiệp quy mô vừa và nhỏ thì hầu hết các phụ tải là phụ tải một pha hoặc có thể chuyển sang một pha được.
Đối với khu vực đô thị Về phương diện sử dụng điện năng đô thị là một phụ tải điện rất lớn, đa dạng và là nơi tập trung công nghiệp, dân cư… có liên quan chặt chẽ đến các lĩnh vực khác như giao thông, xây dựng, văn hoá xã hội, bảo vệ môi trường và có mật độ phụ tải (kVA/km2 ) rất cao do đó lưới điện ngắn, tiết diện dây lớn, thời gian sử dụng công suất lớn nhất của phụ tải khá lớn và cũng nằm trong một dải rất rộng (3000-5000 giờ/năm) mật độ trạm nguồn và trạm phân phối dày đặc, lưới đô thị thường hay sử dụng là lưới cáp. Cấu trúc phụ tải điện đô thị chủ yếu bao gồm công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp, giao thông, sinh hoạt dân dụng và các công trình xã hội, nông nghiệp ngoại thành với tỷ lệ tuỳ theo mức độ phát triển đô thị. Một đặc trưng của đô thị là công nghiệp và dân số tăng nhanh dẫn đến mức thâm nhập rất nhanh của điện năng vào các mặt xã hội, cần phải tính đến điều đó khi quy hoạch, thiết kế và quản lý lưới điện đô thị. Trong phụ tải điện đô thị, ngoài các xí nghiệp công nghiệp, phải xét đến một bộ phận quan trọng là dân cư đô thị.
Ở bộ phận này gồm 2 loại phụ tải điện: nhà ở và những cơ sở văn hoá - xã hội.