giáo trình cung cấp điện

Giaùo trình cung caáp ñieän PGS.TS. Quyeàn Huy AÙnh

ĐH Sư Phạm Kỹ thuật Tp HCM feee.hcmute.edu.vn 2

CHÖÔNG I

TOÅNG QUAN VEÀ HEÄ THOÁNG CUNG CAÁP ÑIEÄN

1.1 Ñaëc ñieåm cuûa quaù trình saûn xuaát vaø phaân phoái ñieän naêng

Naêng löôïng ñieän laø daïng naêng löôïng phoå bieán do noù coù theå truyeàn taûi vôùi hieäu suaát cao vaø chi phí hôïp lyù. Ngoaøi ra, do deã daøng chuyeån hoùa thaønh caùc daïng naêng löôïng khaùc (nhieät, cô, hoùa) neân ñieän naêng ñöôïc söû duïng khaép moïi nôi töø saûn xuaát ñeán tieâu duøng.

Ñieän naêng trong quaù trình saûn xuaát vaø phaân phoái coù moät soá ñaëc ñieåm chuû yeáu sau : Ñieän naêng saûn xuaát ra, noùi chung, khoâng tích tröõ ñöôïc (tröø moät soá tröôøng hôïp caù bieät

vôùi coâng suaát nhoû nhö pin , accu ). Do ñoù taïi moïi thôøi ñieåm phaûi ñaûm baûo caân baèng giöõa löôïng ñieän saûn xuaát vaø tieâu thuï, coù keå ñeán toån thaát do truyeàn taûi.

Caùc quaù trình ñieän cô trong heä thoáng ñieän xaûy ra raát nhanh, ñoøi hoûi phaûi söû duïng roäng raõi caùc thieát bò töï ñoäng trong coâng taùc vaän haønh, ñieàu ñoä heä thoáng ñieän nhaèm ñaûm baûo heä thoáng laøm vieäc tin caäy vaø kinh teá.

Coâng nghieäp ñieän löïc laø moät trong nhöõng ñoäng löïc cuûa nhieàu ngaønh kinh teá quoác daân. Saûn löôïng ñieän haøng naêm theå hieän möùc ñoä phaùt trieån kinh teá cuûa ñaát nöôùc.

Vieäc saûn xuaát, truyeàn taûi vaø cung caáp ñieän naêng luoân luoân ñöôïc thöïc hieän theo moät keá hoaïch chung trong khuoân khoå heä thoáng ñieän.

Ñieän naêng ñöôïc saûn xuaát chuû yeáu döôùi daïng ñieän xoay chieàu vôùi taàn soá 60Hz (taïi Myõ vaø Canada) hay 50Hz (taïi Chaâu Aâu vaø caùc nöôùc khaùc).

Nhìn chung, heä thoáng cung caáp ñieän bao goàm caùc khaâu : phaùt ñieän, truyeàn taûi, phaân phoái vaø cung caáp ñeå ñöa ñieän töø nôi saûn xuaát ñeán caùc hoä tieâu thuï vaø söû duïng ñieän (hình 1.1).

Ñeå truyeàn taûi ñieän naêng ñi xa vôùi toån thaáp ñieän aùp vaø ñieän naêng thaáp thöôøng söû duïng ñieän

cao aùp xoay chieàu (ñeán 230kV) vaø sieâu cao (treân 230kV). Ñeå truyeàn taûi ñieän naêng vôùi khoaûng caùch raát lôùn ( treân 500km), nhaèm ñaït ñöôïc hieäu quaû veà

kinh teá, ñieän aùp moät chieàu sieâu cao ñöôïc söû duïng. Tröôøng hôïp naøy phaûi söû duïng caùc boä bieán ñoåi

Hình 1.1. Sô ñoà nguyeân lyù heä thoáng cung caáp ñieän

1. Nhaø maùy phaùt ñieän

2. Ñöôøng daây truyeàn taûi

3. Traïm bieán aùp taêng aùp

4. Xí nghieäp coâng nghieäp

5. Traïm bieán aùp giaûm aùp

6. Ñöôøng daây phaân phoái

7. Caùp ngaàm

8. Hoä tieâu thuï

9. Ñöôøng daây treân khoâng



AC/DC ôû ñaàu vaø cuoái ñöôøng daây. Truyeàn taûi baèng ñieän moät chieàu coù öu ñieåm laø ñöôøng daây moät chieàu khoâng coù ñieän khaùng vaø coù khaû naêng truyeàn taûi moât löôïng coâng suaát lôùn hôn khi söû duïng daây coù cuøng tieát dieän so vôùi truyeàn taûi baèng ñieän xoay chieàu. Truyeàn taûi baèng ñieän DC ñaëc bieät hieäu quaû khi caàn keát noái caùc heä thoáng ñieän lôùn ôû caùch xa nhau. Nhöôïc ñieåm chính cuûa truyeàn taûi baèng ñieän moät chieàu laø gaây ra caùc haøi baäc cao vaø caàn phaûi loïc vaø buø coâng suaát phaûn khaùng vôùi soá löôïng lôùn ôû hai ñaàu ñöôøng daây.

Maïng lieân keát laøm cho vieäc saûn xuaát vaø truyeàn taûi ñieän trôû neân kinh teá vaø tin caäy hôn do naêng löôïng ñieän coù theå truyeàn taûi nhanh choùng töø vuøng naøy sang vuøng khaùc.

1.2 Heä thoáng ñieän hieän ñaïi

Heä thoáng ñieän ngaøy nay laø moät maïng löôùi lieân keát phöùc taïp (hình 1.2) vaø coù theå chia ra laøm 4 phaàn:

Nhaø maùy ñieän Maïng truyeàn taûi - truyeàn taûi phuï Maïng phaân phoái Phuï taûi ñieän

Nhaø maùy nhieät ñieän

Nhaø maùy thuûy ñieän

Nhaø maùy ñieän nguyeân töû

Taûi coâng suaát raát lôùn

Traïm ñoùng ngaét

Traïm cao aùp Traïm cao aùp

Taûi coâng suaát lôùn

Traïm cao

Nhaø maùy phaùt Tuoác bin khí

Naêng löôïng gioù Naêng löôïng thuûy trieàu Naêng löôïng ñòa nhieät

Taûi trung bình

Maïng truyeàn taûi115kV – 765kV

Maïng truyeàn taûi phuï69kV – 138kV

Maïng phaân phoái4kV – 34.5kV

Traïm phaân phoái



Hình 1.2 Sô ñoà nguyeân lyù caùc thaønh phaàn cuûa heä thoáng



1.2.1 Nhaø maùy ñieän

1.2.1.1 Maùy phaùt vaø nhaø maùy ñieän

Maùy phaùt laø moät trong caùc thaønh phaàn chuû yeáu cuûa heä thoáng ñieän vaø thöôøng laø maùy phaùt ñieän ñoàng boä xoay chieàu 3 pha. Caùc heä thoáng ngaøy nay söû duïng maùy phaùt ñieän xoay chieàu vôùi caùc boä kích töø quay ( caùc boä kích töø khoâng coù choåi goùp). Heä thoáng kích töø maùy phaùt giuùp cho ñieän aùp maùy phaùt khoâng ñoåi vaø ñieàu khieån coâng suaát phaûn khaùng. Caùc maùy phaùt ñieän xoay chieàu coù theå phaùt coâng suaát lôùn ñieän aùp cao (ñeán 30kV) vaø coâng suaát ñôn vò maùy phaùt coù theå thay ñoåi töø 50MW ñeán 1500MW.

Tuøy theo daïng nguoàn naêng löôïng sô caáp maø coù caùc loaïi nhaø maùy ñieän khaùc nhau:

a. Nhaø maùy nhieät ñieän

Ñaây laø moät daïng nguoàn ñieän kinh ñieån, ñeán nay vaãn coøn chieám tæ leä quan troïng trong toång coâng suaát nguoàn noùi chung.

Nguyeân lyù quaù trình saûn xuaát ñieän naêng trong nhaø maùy nhieät ñieän ñöôïc trình baøy nhö hình 1.3. Nhieân lieäu (than ñaù, daàu) ñöôïc ñoát chaùy trong buoàng khí ñoát nhaèm ñun soâi nöôùc ôû noài hôi. Hôi nöôùc töø noài hôi vôùi nhieät ñoä vaø aùp suaát cao (khoaûng 500 C vaø 40 ata) ñöôïc daãn ñeán laøm quay caùc caùnh tuoác bin vôùi toác ñoä töông ñoái cao (töø 1800v/p ñeán 3600v/p). Truïc cuûa tuoác bin gaén vôùi truïc maùy phaùt ñieän, roâto cuûa maùy phaùt loaïi naøy thöôøng laø loaïi cöïc aån hai cöïc cho loaïi 3600v/p vaø 4 cöïc cho loaïi 1800v/p. Khi maùy phaùt ñieän quay seõ caûm öùng sinh ra ñieän. Nöôùc qua tuoác bin seõ ngöng tuï ôû bình ngöng cuøng vôùi nöôùc boå sung ñöôïc bôm nöôùc ñöa trôû veà noài hôi.

Nhaø maùy nhieät ñieän coù nhöõng ñaëc ñieåm sau : Thöôøng ñöôïc xaây döïng gaàn nguoàn nhieân lieäu vaø nguoàn nöôùc Tính linh hoaït trong vaän haønh keùm, khôûi ñoäng vaø taêng phuï taûi chaäm Hieäu suaát thaáp ( = 30-40 %) Khoái löôïng nhieân lieäu söû duïng lôùn, khoùi thaûi vaø oâ nhieãm moâi tröôøng .

b. Nhaø maùy thuûy ñieän

Nhaø maùy thuûy ñieän duøng naêng löôïng doøng chaûy cuûa nöôùc laøm quay tuoác bin nöôùc ñeå chaïy maùy phaùt ñieän (hình 1.4). Tuoác bin nöôùc vaän haønh ôû aùp suaát thaáp vaø toác ñoä thaáp. Maùy phaùt cuûa chuùng thöôøng laø loaïi cöïc loài coù nhieàu cöïc. Coâng suaát P (MW) cuûa nhaø maùy thuûy ñieän phuï thuoäc chuû yeáu vaøo hai yeáu toá: löu löôïng nöôùc Q (m3 / s) vaø chieàu cao hieäu duïng cuûa coät nöôùc H (m).

Hình 1.3. Sô ñoà nguyeân lyù nhaø maùy nhieät ñieän

1. Kho 13. Boä phaän haâm noùng nöôùc 2. Heä thoáng nghieàn naùt 14. Bôm nöôùc 3. Buoàng than caùm 15. Boä phaän khöû khí 4. Heä thoáng noài hôi 16. Loïc nöôùc 5. Buoàng ñoát 17. Bôm nöôùc 6. Bao hôi 18. Tuoác bin 7. Boä phaän taùi haâm nöôùc 19. Bình ngöng tuï 8. Boä phaän haâm nöôùc 20. Van khoaù 9. Boä phaân haâm noùng 21. Bôm nöôùc 10. Quaït 22. Bôm nöôùc 11. Quaït luøa 23. Maùy phaùt ñieän 12. Oáng khoùi 24. Maùy bieán aùp



P 9,81 Q . H {MW} Nhaø maùy thuûy ñieän coù caùc ñaëc ñieåm sau:

Xaây döïng gaàn nguoàn nöôùc neân thöôøng xa phuï taûi Voán ñaàu tö xaây laép ban ñaàu lôùn, chuû yeáu thuoäc veà caùc coâng trình nhö ñaäp chaén , hoà

chöùa …. Thôøi gian xaây döïng keùo daøi Chi phí saûn xuaát ñieän naêng thaáp Thôøi gian khôûi ñoäng maùy ngaén Hieäu suaát cao ( = 80-90 %) Tuoåi thoï cao

Vaøo muøa nöôùc luõ, coù khaû naêng khoâng khai thaùc heát nguoàn thuûy naêng vaø phaûi xaû qua ñaäp traøn moät löôïng nöôùc lôùn dö thöøa do ñieän naêng chæ coù theå saûn xuaát theo yeâu caàu cuûa phuï taûi. Ñeå coù theå taän duïng nguoàn naêng löôïng naøy caàn xaây döïng loaïi nhaø maùy thuûy ñieän tích naêng (hình 1.5). Vaøo muøa nöôùc luõ khi khaû naêng phaùt ñieän cuûa heä thoáng ñieän dö thöøa, maùy phaùt ñieän cuûa nhaø maùy thuûy ñieän tích naêng ñoùng vai troø nhö moät maùy bôm, bôm nöôùc leân hoà chöùa nöôùc vaø vaøo muøa nöôùc kieät nöôùc laïi xaû nöôùc töø hoà chöùa nöôùc qua heä thoáng ñöôøng oáng laøm quay maùy phaùt ñieän, phaùt ñieän hoaø vaøo heä thoáng.

Hình 1.5. Nhaø maùy thuûy ñieän tích naêng

1. Hoà xaû 6. Buoàng maùy phaùt 2. OÁng daãn nöôùc chính 7. OÁng bôm nöôùc 3. Maùy bôm 8. Cöûa xaû nöôùc 4. Maùy bieán aùp 9. Hoà chöùa nöôùc 5. Maùy caét 10. Nhaø ñieàu haønh

1. Caàu truïc 6. Maùy phaùt 2. Ñaäp nöôùc 7. Thieát bò 3. Taám chaén 8. Hoäp kín daïng troøn 4. OÁng daãn 9. Oáng thaùo nöôùc 5. Tuoác bin nöôùc

Hình 1.4. Sô ñoà nguyeân lyù nhaø maùy thuûy ñieän



c. Nhaø maùy tuoác bin khí Nhaø maùy tuoác bin khí söû duïng naêng löôïng sô caáp laø khí ñoát thieân nhieân. Khí naøy ñöôïc daãn

tröïc tieáp ñeán nhaø maùy thoâng qua heä thoáng ñöôøng oáng vaø khi khoaûng caùch truyeàn taûi lôùn, khí ñoát thieân nhieân ñöôïc hoaù loûng ôû nhieät ñoä –197oF. Ngaøy nay, caùc nhaø maùy tuoác bin khí thöôøng söû duïng sô ñoà chu kyø keát hôïp vôùi hieäu suaát leân ñeán 60%. Chu kyø keát hôïp bao goàm chu kyø tuoác bin – gas ( chu kyø Brayton) vaø chu kyø tuoác bin hôi ( chu kyø Rankine). Ñaàu tieân khí ñöôïc ñoát chaùy vaø laøm quay tuoác bin – gas, sau ñoù khí ñöôïc ñoát noùng naøy ñöôïc thu hoài vaø ñi vaøo loø hôi, gia nhieät nöôùc nhaèm cung caáp hôi aùp suaát cao ñeå laøm quay tuoác bin hôi (hình 1.6).

Nhaø maùy tuoác bin khí coù caùc ñaëc ñieåm sau: Thôøi gian xaây döïng ngaén ( khoaûng 2 naêm) Chi phí saûn xuaát ñieän naêng thaáp Thôøi gian khôûi ñoäng maùy ngaén Hieäu suaát cao ( = 80-90 %) Ít gaây oâ nhieãm moâi tröôøng

d. Nhaø maùy ñieän diesel Nhaø maùy ñieän diesel söû duïng naêng löôïng sô caáp laø caùc ñoäng cô diesel. Caùc toå maùy phaùt

diesel coù coâng suaát ñôn vò khoâng lôùn ( töø haøng traêm KVA ñeán vaøi MVA) vaø thöôøng duøng laøm nguoàn döï phoøng cho caùc taûi bình thöôøng söû duïng ñieän töø maïng ñòa phöông hay cung caáp ñieän cho caùc phuï taûi coâng suaát nhoû ôû nhöõng nôi chöa coù maïng löôùi ñòa phöông. Nhaø maùy ñieän diesel coù caùc ñaëc ñieåm chính nhö sau:

Goïn nhoû, linh hoaït, tính cô ñoäng cao Thôøi gian khôûi ñoäng ngaén Giaù thaønh ñieän naêng cao Coâng suaát phaùt vöøa vaø nhoû

e. Caùc nhaø maùy ñieän naêng löôïng saïch Ngaøy nay, khi vaán ñeà baûo veä moâi tröôøng ñöôïc nhaán maïnh, caùc nguoàn naêng löôïng khaùc ñaõ

ñöôïc xem xeùt vaø ñöa vaøo söû duïng nhö caùc nguoàn naêng löôïng saïch: naêng löôïng maët trôøi, naêng löôïng ñiaï nhieät, naêng löôïng gioù, naêng löôïng thuûy trieàu vaø naêng löôïng sinh hoïc. Naêng löôïng ñöôïc söû duïng vaø phaùt trieån maïnh trong töông lai gaàn laø naêng löôïng nguyeân töû.

Hình 1.6. Sô ñoà nguyeân lyù nhaø maùy tuoác bin khí loaïi chu kyø keát hôïp

1. Buoàng ñoát 7. Hôi 2. Tuoác bin -gas 8. Tuoác bin hôi 3. Maùy phaùt ñieän 9. Maùy phaùt ñieän 4. Traïm ñieän 10. Traïm ñieän 5. Gas ñoát chaùy 11. Bình ngöng 6. Loø hôi



Nhaø maùy ñieän nguyeân töû

Nhaø maùy ñieän nguyeân töû saûn xuaát ñieän naêng töø nhieät naêng do phaûn öùng haït nhaân sinh ra. Nhieân lieäu haït nhaân coù khaû naêng taïo nhieät naêng raát cao, thöôøng söû duïng ôû nhöõng nôi khan hieám nhieân lieäu hay khoù vaän chuyeån nhieân lieäu tôùi.

ÔÛ nhaø maùy ñieän nguyeân töû, nhieät naêng thu ñöôïc trong quaù trình phaân huûy haït nhaân cuûa caùc chaát Uranium, Plutonium,Thorium… trong loø phaûn öùng, duøng ñeå ñun noùng nöôùc. Nöôùc boác hôi leân vaø tieáp tuïc laøm quay tuoác bin nhö trong tröôøng hôïp nhaø maùy nhieät ñieän. Loø phaûn öùng ñöôïc söû duïng roäng raõi trong caùc nhaø maùy ñieän nguyeân töû laø loø phaûn öùng nöôùc nheï (loø phaûn öùng nöôùc aùp löïc hoaù, loø phaûn öùng nöôùc soâi) do deã ñieàu khieån vaø trong moät soá tröôøng hôïp coù theå söû duïng uranium thieân nhieân.

Hình 1.7 trình baøy sô ñoà nguyeân lyù cuûa nhaø maùy ñieän nguyeân töû loaïi loø phaûn öùng nöôùc aùp löïc hoaù. Nguyeân lieäu ñöôïc söû duïng trong tröôøng hôïp naøy laø oxyt uranium (U02) ôû daïng quaëng, tuông thích vôùi thieát bò laøm laïnh baèng nöôùc. Quaëng nhieân lieäu ñöôïc chöùa trong caùc thanh nhieân lieäu maï zircaloy. Nhieàu thanh nhieân lieäu ñöôïc phaân boá treân caùc löôùi hình vuoâng taïo thaønh moät toå hôïp nhieân lieäu. Haøng traêm toå hôïp nhö vaäy taïo thaønh loõi phaûn öùng. Loõi phaûn öùng chöùa trong bình phaûn öùng chòu aùp löïc cao baèng theùp, coù beà daày töø 8 ñeán 10 inch.

Hình 1.8 trình baøy sô ñoà nguyeân lyù cuûa nhaø maùy ñieän nguyeân töû loaïi loø phaûn öùng nöôùc soâi. Voøng kín thöù nhaát goàm boä phaän phoùng xaï. Nhieät löôïng sinh ra do phaûn öùng haït nhaân ñöôïc truyeàn cho nöôùc. Nöôùc boác hôi leân vaø tieáp tuïc laøm quay tuabin nhö ôû nhaø maùy nhieät ñieän.

Coâng suaát moät toå maùy phaùt nhaø maùy ñieän nguyeân töû seõ ñaït ñeán 500, 800 vaø 1200MW.

Hình 1.8. Sô ñoà nguyeân lyù nhaø maùy ñieän nguyeân töû loaïi loø phaûn öùng nöôùc soâi

1. Buoàng phaûn öùng 6. OÁng daãn hôi chính 2. Voû baûo veä 7. Bôm caáp nöôùc 3. Loõi phaûn öùng 8. Tuoác bin maùy phaùt 4. Thanh ñieàu khieån 9. Bình ngöng 5. Ñeá 11. Ñeán traïm ñieän

1. Caáu truùc baûo veä 7. OÁng hôi 2. Bình phaûn öùng 8. Tuoác bin 3. Loø phaûn öùng 9. Bôm caáp 4. Thanh ñieàu khieån 10. Nöôùc ngöng 5. Maùy bôm 11. Maùy phaùt ñieän 6. Noài hôi 12. Thaùp ngöng

Hình 1.7. Sô ñoà nguyeân lyù nhaø maùy ñieän nguyeân töû loaïi loø phaûn öùng nöôùc aùp löïc



Nhaø maùy ñieän nguyeân töû coù caùc ñaëc ñieåm sau: Coù theå xaây döïng gaàn trung taâm phuï taûi Voán ñaàu tö xaây laép ban ñaàu lôùn vaø thôøi gian xaây döïng keùo daøi Chi phí saûn xuaát ñieän naêng thaáp neân thöôøng laøm vieäc ôû ñaùy ñoà thò phuï taûi Thôøi gian söû duïng coâng suaát cöïc ñaïi lôùn khoaûng 7000giôø/naêm hay cao hôn

Nhaø maùy naêng löôïng maët trôøi Nhaø maùy naêng löôïng maët trôøi thöôøng coù hai loaïi nhö sau:

Nhaø maùy pin quang ñieän: nhaø maùy loaïi naøy söû duïng caùc pin quang ñieän, döôùi hai daïng tinh theå silicon hay phim moûng ñeå bieán ñoåi naêng löôïng aùnh saùng maët trôøi ra ñieän naêng, vôùi hieäu suaát hieän nay khoaûng 30% vaø trong töông lai coù theå ñaït ñeán 40%. Caùc taám pin quang ñieän ñöôïc cheá taïo ñeå coù theå saûn xuaát ra naêng löôïng ñieän DC töø vaøi watt ñeán 100 watt. Ñeå coù coâng suaát lôùn hôn caàn toå hôïp caùc taám pin quang ñieän naøy. Caùc thaønh phaàn chính cuûa nhaø maùy naêng löôïng maët trôøi bao goàm: caùc taám pin quang ñieän, boä ñieàu khieån naïp aéc qui, aéc qui, boä nghòch löu hay thieát bò ñieàu khieån coâng suaát (ñoái vôùi taûi xoay chieàu), thieát bò ñoùng caét, baûo veä, maïch tieáp ñaát vaø daây noái. Chi phí saûn suaát ñieän naêng vaøo khoaûng 0.2 ñeán 0.4 UDS/kWh, tuøy thuoäc vaøo chi phí laép ñaët, maät ñoä vaø thôøi gian coù aùnh saùng maët trôøi taïi khu vöïc. Nguoàn ñieän loaïi naøy khoaûng haøng traêm kW vaø thöôøng ñöôïc cung caáp cho caùc phuï taûi nhö: maùy bôm, thieát bò chieáu saùng, thieát bò vieãn thoâng, thieát bò ñieän gia duïng,… Nhaø maùy nhieät maët trôøi: nhaø maùy loaïi naøy vaän haønh theo kieåu chu kyø naêng löôïng

nhieät, thoâng qua vieäc söû duïng heä thoáng göông hoäi tuï parabol (vôùi nhieät ñoä coù theå ñaït ñeán möùc töø 150oC ñeán 800oC) hay moät daõy göông hoäi tuï ( hellostats, vôùi nhieät ñoä coù theå ñaït ñeán möùc töø 250oC ñeán 1500oC) nhaèm taäp trung aùnh saùng maët trôøi. Heä thoáng göông naøy laø phaàn ñaét nhaát trong chi phí xaây döïng vaø thöôøng chieám khoaûng 4050% chi phí toång. Nhaø maùy söû duïng göông parabol thöôøng coù coâng suaát töø 5kW ñeán 25kW coøn nhaø maùy söû duïng göông hellostats thöôøng coù coâng suaát töø 100kW ñeán 100MW.

Nhaø maùy naêng löôïng maët trôøi coù caùc ñaëc ñieåm nhö sau: Söû duïng nguoàn naêng löôïng khoâng caïn kieät

1. Haït photon 5. Maët sau 2. Nguyeân töû 6. Doøng electron 3. Electron 7. Bieán ñoåi naêng löôïng 4. Maët tröôùc 8. Traïm ñieän

Hình 1.9. Sô ñoà nguyeân lyù nhaø maùy pin quang ñieän



Chi phí phaùt ñieän thaáp vaø ñaëc bieät hieäu quaû ôû caùc vuøng maø vieäc keùo caùc löôùi ñieän quoác gia quaù ñaét

Ñoä tin caäy vaän haønh cao Chi phí baûo trì ít Khoâng gaây oâ nhieãm moâi tröôøng

Nhaø maùy naêng löôïng gioù Söû duïng naêng löôïng gioù thöôøng ñöôïc chuù yù ôû caùc nôi coù maät ñoä naêng löôïng gioù cao (khoaûng

320 – 400W/m2 trôû leân) vaø vaän toác gioù trung bình ( khoaûng 5.8m/s). Thaønh phaàn chính cuûa nhaø maùy phaùt ñieän söû duïng naêng löôïng gioù bao goàm: chong choùng quay, hoäp bieán toác,maùy phaùt ñieän, heä thoáng aéc qui vaø thaùp. Ngaøy nay, caùc traïm phaùt ñieän söû duïng naêng löôïng gioù coù coâng suaát töø 5MW ñeán 50MW (laøng maùy phaùt) vôùi giaù thaønh saûn xuaát ñieän naêng vaøo khoaûng 0.05USD/kWh vaø coù khaû naêng giaûm xuoáng möùc 0.04USD/kWh trong naêm 2000. Hieäu suaát cuûa caùc tuoác bin gioù hieän ñaïi ñaït ñeán treân 40%. Khuynh höôùng phaùt trieån naêng löôïng gioù trong töông lai taäp trung vaøo caùc höôùng nghieân cöùu nhö sau:

Hieåu bieát toát hôn veà nguoàn naêng löôïng gioù, veà khí ñoäng hoïc Toái öu hoaù caáu truùc tuoác bin nhaèm ñaït hieäu suaát cao hôn Naâng cao chaát löôïng ñieàu khieån Trieån khai caùc moâ hình lyù thuyeát vaø moâ hình maùy tính phuïc vuï tính toaùn vaø thieát keá

Naêng löôïng gioù ñöôïc chuù yù söû duïng taïi caùc vuøng ven bieån, vuøng ñoài nuùi. Hieän coù treân 16.000 tuoác bin gioù ñaõ ñöôïc laép ñaët taïi bang California – USA vôùi toång coâng suaát ñaët khoaûng 1700MW. Heä thoáng naøy phaùt naêng löôïng ñieän haøng naêm ñaït möùc 3 tyû kWh vaø theo döï baùo ñeán naêm 2010, taïi Myõ, khoaûng 2% naêng löôïng ñieän ñöôïc cung caáp töø gioù.

Nhaø maùy naêng löôïng thuûy trieàu Nhaø maùy naêng löôïng thuûy trieàu ñöôïc xaây döïng taïi caùc nôi coù söï cheânh leäch lôùn veà ñoä cao cuûa

thuûy trieàu leân vaø xuoáng. Baèng caùch xaây caùc ñaäp ngaên caùch ôû caùc ngoõ vaøo ra cuûa thuûy trieàu coù theå lôïi duïng söï leân xuoáng cuõa thuûy trieàu ñeå laøm quay tuoác bin thuûy löïc vaø ñeán naêm 1997 ñaõ xuaát hieän loaïi tuoác bin thuûy löïc coù theå hoaït ñoäng theo caû hai chieàu. Tuoác bin naøy keùo moät maùy phaùt ñieän, töø ñoù naêng löôïng thuûy trieàu bieán thaønh naêng löôïng ñieän. Nhaø maùy naêng löôïng thuûy trieàu La Rance ñöôïc xaây döïng ñaàu tieân taïi Phaùp vaøo naêm 1966. Cho ñeán nay theo ñaùnh giaù cuûa caùc chuyeân gia thì chæ coù khoaûng 2% naêng löôïng thuûy trieàu ( khoaûng 60GW) treân theá giôùi laø coù theå ñöôïc duøng ñeå phaùt ñieän.

Hình 1.10. Nguyeân lyù nhaø maùy naêng löôïng thuûy trieàu Hình 1.11. Nhaø maùy naêng löôïng thuûy trieàu



Nhaø maùy naêng löôïng thuûy trieàu coù caùc ñaëc ñieåm nhö sau: Tuoåi thoï cao Chi phí phaùt ñieän thaáp Chi phí ñaàu tö, vaän haønh vaø baûo trì thaáp Khoâng gaây oâ nhieãm moâi tröôøng

Nhaø maùy naêng löôïng ñòa nhieät Nhaø maùy naêng löôïng ñòa nhieät söû duïng söùc noùng cuûa loøng ñaát ñeå gia nhieät laøm nöôùc boác hôi.

Hôi nöôùc vôùi aùp suaát cao laøm quay tuoác bin hôi nöôùc. Tuoác bin naøy keùo moät maùy phaùt ñieän, töø ñoù naêng löôïng ñòa nhieät bieán thaønh naêng löôïng ñieän. Coù hai loaïi nhaø maùy naêng löôïng ñòa nhieät: loaïi chu kyø keùp (hình 1.12) vaø loaïi phun hôi (hình 1.13). Nöôùc noùng ñòa nhieät coù nhieät ñoä vaøo khoaûng 350oF vaø aùp suaát khoaûng 16.000psi.

f. Tyû leä thaønh phaàn caùc nhaø maùy trong cô caáu phaùt ñieän

Vieäc söû duïng caùc daïng naêng löôïng khaùc nhau trong cô caáu saûn xuaát ñieän naêng tuøy thuoäc vaøo tình hình taøi nguyeân vaø ñöôøng loái phaùt trieån naêng löôïng cuûa moãi nöôùc.

Theo soá lieäu naêm 1998, taïi Myõ, toång coâng suaát ñaët vaøo khoaûng 760.000MW, trong ñoù nhieät ñieän chieám 63%, ñieän nguyeân töû chieám 14%, thuûy ñieän chieám 12%, tuoác bin khí chieám 8%, ñoäng cô ñoát trong chieám 0.65% vaø caùc loaïi khaùc chieám 2.35%. Toåâng saûn löôïng haøng naêm vaøo khoaûng 3.550 tyû kWh.

Hình 1.13. Sô ñoà nguyeân lyù nhaø maùy ñòa nhieät loaïi phun hôi

1. Hôi 8. Khoâng khí & hôi nöôùc 2. Tuoác bin 9. Caáp nhieät 3. Maùy phaùt 10. Nöôùc thaûi 4. Hôi 11. Nöôùc ngaàm 5. Nöôùc 12. Nöôùc leân 6. Khoâng khí 13. Vuøng ñòa nhieät 7. Thaùp laøm laïnh 14. Nöôùc xuoáng

Hình 1.12. Sô ñoà nguyeân lyù nhaø maùy ñòa nhieät loaïi chu kyø keùp

1. Hôi 9. Bình trao ñoåi nhieät 2. Tuoác bin 10. Nöôùc ngaàm nguoäi 3. Maùy phaùt 11. Nöôùc ngaàm noùng 4. Hôi 12. Bôm 5. Bình ngöng 13. Nöôùc leân 6. Khoâng khí 14. Vuøng ñòa nhieät 7. Nöôùc 15. Nöôùc xuoáng 8. Khoâng khí & hôi nöôùc



Hieän nay, treân theá giôùi 79% toång saûn löôïng ñieän naêng saûn xuaát ra laø do caùc nhaø maùy nhieät ñieän, 7% laø do caùc nhaø maùy thuûy ñieän vaø 14% laø do caùc nhaø maùy ñieän khaùc, trong ñoù ñieän nguyeân töû chieám tyû leä lôùn.

Taïi traïm ñieän moät vaøi maùy phaùt vaän haønh song song vôùi löôùi naêng löôïng ñeå cung caáp toång

coâng suaát caàn thieát. Chuùng ñöôïc noái vaøo moät ñieåm chung goïi laø thanh goùp.

1.2.1.2 Maùy bieán aùp

Moät phaàn quan troïng khaùc cuûa heä thoáng ñieän laø maùy bieán aùp. Noù chuyeån naêng löôïng vôùi hieäu quaû raát cao töø möùc ñieän aùp naøy sang möùc ñieän aùp khaùc. Naêng löôïng phiaù thöù caáp gaàn nhö baèng naêng löôïng phiaù sô caáp, neáu boû qua phaàn toån hao trong maùy bieán aùp. Vieäc naâng cao ñieän aùp truyeàn taûi cho pheùp giaûm toån thaát ñieän naêng treân ñöôøng daây vaø cho pheùp taûi naêng luôïng ñi xa. Caùc yeâu caàu veà caùch ñieän vaø caùc vaán ñeà thieát keá thöïc teá khaùc ñaõ giôùi haïn ñieän aùp maùy phaùt ôû giaù trò thaáp, thöôøng ñeán 30kV. Do ñoù, vieäc söû duïng caùc maùy bieán aùp taêng aùp laø phoå bieán trong vieäc truyeàn taûi naêng löôïng. ÔÛ cuoái ñöôøng daây truyeàn taûi, nôi nhaän, caùc maùy bieán aùp giaûm aùp ñöôïc söû duïng ñeå giaûm ñieän aùp xuoáng möùc phuø hôïp vôùi maïng phaân phoái hay hoä tieâu thuï.

1.2.2. Maïng truyeàn taûi vaø truyeàn taûi phuï

Muïc ñích cuûa maïng truyeàn taûi treân khoâng laø truyeàn taûi naêng löôïng töø caùc nhaø maùy phaùt ôû caùc nôi khaùc nhau ñeán maïng phaân phoái. Maïng phaân phoái laø nôi cuoái cuøng cung caáp ñieän naêng cho caùc hoä tieâu thuï. Caùc ñöôøng daây truyeàn taûi cuõng noái keát caùc heä thoáng ñieän laân caän. Ñieàu naøy khoâng nhöõng cho pheùp ñieàu phoái kinh teá naêng löôïng giöõa caùc vuøng trong quaù trình vaän haønh bình thöôøng maø coøn cho pheùp chuyeån taûi naêng löôïng giöõa caùc vuøng trong ñieàu kieän söï coá.

Maïng truyeàn taûi coù ñieän aùp daây treân 60kV vaø ñöôïc tieâu chuaån hoaù laø 69kV, 115kV, 138kV, 161kV, 230kV, 345kV, 500kV vaø 765kV (tieâu chuaån ANSI). Ñieän aùp truyeàn taûi treân 230kV thöôøng ñöôïc coi laø sieâu cao aùp.

Ñöôøng daây truyeàn taûi ñieän aùp cao keát thuùc baèng caùc traïm cao aùp (traïm nhaän, traïm sô caáp). Nhieäm vuï cuûa moät vaøi traïm laø ñoùng caét maïch vaøo heä thoáng vaø chuùng ñöôïc coi laø traïm ñoùng caét. Taïi traïm sô caáp, ñieän aùp ñöôïc giaûm töø caáp cao ñeán giaù trò phuø hôïp hôn vôùi phaàn keá tieáp cuûa haønh trình ñeán taûi. Caùc hoä phuï taûi coù coâng suaát raát lôùn coù theå ñöôïc cung caáp töø heä thoáng truyeàn taûi. Moät phaàn cuûa maïng truyeàn taûi, phaàn noái traïm cao aùp vôùi caùc maùy bieán aùp cuûa traïm phaân phoái, ñöôïc goïi laø maïng truyeàn taûi phuï. ÔÛ ñaây khoâng coù ranh giôùi roõ raøng giöõa maïng truyeàn taûi vaø truyeàn taûi phuï. Trong thöïc teá maïng truyeàn taûi phuï coù ñieän aùp töø 69kV ñeán 138kV. Moät vaøi hoä tieâu thuï coù coâng suaát lôùn ñöôïc cung caáp töø maïng truyeàn taûi phuï. Tuï ñieän vaø cuoän khaùng ñöôïc laép ñaët phoå bieán ôû caùc traïm ñeå ñieàu aùp ñöôøng daây truyeàn taûi.

Loaïi khaùc

14%Thuûy ñieän

7%

Nhieät ñieän

79%

Hình 1.15 Tyû troïng phaùt ñieän cuûa theá giôùi naêm 1998

Loaïi khaùc

3%

Tuoác bin khí

8%Nguyeân töû

14%

Thuûy ñieän

12%

Nhieät ñieän

63%

Hình 1.14 Tyû troïng phaùt ñieän taïi Myõ naêm 1998



1.2.3 Maïng phaân phoái

Maïng phaân phoái laø phaàn noái keát caùc traïm phaân phoái vôùi caùc hoä tieâu thuï. Caùc ñöôøng daây phaân phoái sô caáp thöôøng ôû caáp ñieän aùp töø 4 34.5kV vaø cung caáp ñieän cho moät vuøng ñòa lyù ñöôïc xaùc ñònh tröôùc. Moät vaøi phuï taûi coâng nghieäp nhoû ñöôïc cung caáp tröïc tieáp baèng ñöôøng daây caùp sô caáp.

Maïng phaân phoái thöù caáp giaûm ñieän aùp ñeå söû duïng cho caùc hoä phuï taûi daân duïng vaø kinh doanh. Daây vaø caùp ñieän khoâng ñöôïc vöôït quaù vaøi traêm meùt chieàu daøi, sau ñoù cung caáp naêng löôïng cho caùc hoä tieâu thuï rieâng bieät. Maïng phaân phoái thöù caáp cung caáp cho haàu heát caùc hoä tieâu thuï ôû möùc 240/120V ba pha 4 daây, 400/240V ba pha 4 daây, hay 480/277V ba pha 4 daây. Ngaøy nay, naêng löôïng cung caáp cho hoä tieâu thuï ñieån hình ñöôïc cung caáp töø maùy bieán aùp, giaûm ñieän aùp cung caáp xuoáng 400/240V söû duïng ba pha 4 daây.

Maïng phaân phoái coù caû loaïi ñöôøng daây treân khoâng vaø ñöôøng daây caùp. Söï taêng tröôûng cuûa maïng phaân phoái ngaàm ñaõ nhanh choùng vöôït leân vaø hôn 70% caùc coâng trình xaây môùi ôû caùc nöôùc coâng nghieäp hoaù ñöôïc cung caáp baèng caùp ngaàm.

1.2.4 Phuï taûi

Phuï taûi trong heä thoáng naêng löôïng raát ña daïng vaø ñöôïc phaân thaønh nhieàu loaïi döôùi caùc khía caïnh xem xeùt khaùc nhau:

a. Theo ngaønh ngheà, phuï taûi ñöôïc phaân laøm phuï taûi coâng nghieäp, kinh doanh vaø daân duïng. Phuï taûi coâng nghieäp laø daïng taûi phöùc hôïp maø taûi ñoäng cô caûm öùng chieám phaàn lôùn.

Caùc phuï taûi phöùc hôïp naøy laø haøm cuûa ñieän aùp vaø taàn soá vaø hình thaønh phaàn lôùn taûi cuûa heä thoáng. Phuï taûi coâng nghieäp coù coâng suaát raát lôùn coù theå ñöôïc cung caáp töø maïng truyeàn taûi. Phuï taûi coâng nghieäp lôùn ñöôïc cung caáp tröïc tieáp töø maïng truyeàn taûi phuï vaø phuï taûi coâng nghieäp nhoû ñöôïc cung caáp töø maïng phaân phoái sô caáp.

Phuï taûi kinh doanh vaø daân duïng bao goàm phaàn lôùn laø phuï taûi chieáu saùng, nhieät vaø laïnh. Caùc phuï taûi naøy khoâng phuï thuoäc vaøo taàn soá vaø tieâu thuï khoâng ñaùng keå coâng suaát phaûn khaùng.

b. Theo cheá ñoä laøm vieäc, phuï taûi ñöôïc phaân laøm phuï taûi laøm vieäc daøi haïn; ngaén haïn vaø ngaén haïn laäp laïi. Phuï taûi laøm vieäc daøi haïn laø phuï taûi khoâng ñoåi hoaëc thay ñoåi raát ít, caùc thieát bò coù theå

laøm vieäc laâu daøi maø nhieät ñoä khoâng vöôït quaù giaù trò cho pheùp, chaúng haïn nhö :quaït gioù, maùy bôm, ñoäng cô neùn khí ,…

Phuï taûi laøm vieäc ngaén haïn laø phuï taûi maø trong thôøi gian laøm vieäc nhieät ñoä cuûa thieát bò chöa ñaït ñeán giaù trò cho pheùp vaø trong thôøi gian nghæ, nhieät ñoä cuûa thieát bò ñaõ giaûm xuoáng ngang nhieät ñoä cuûa moâi tröôøng xung quanh, chaúng haïn nhö: ñoäng cô truyeàn ñoäng, caùc cô caáu phuï cuûa maùy caét kim loaïi, ñoäng cô ñoùng môû cuûa van thuûy löïc …

t

toâñ

P

txp

t

toâñ

txp

tP

t

t P

t

Hình 1.16 Phaân loaïi phuï taûi theo cheá ñoä laøm vieäc

a. Cheá ñoä daøi haïn b. Cheá ñoä ngaén haïn c. Cheá ñoä ngaén haïn laäp laïi



Phuï taûi laøm vieäc ngaén haïn laäp laïi laø phuï taûi laøm vieäc laëp ñi laëp laïi. Giai ñoaïn laøm vieäc vaø nghæ xen keõ laãn nhau vôùi thôøi gian raát ngaén. Trong thôøi gian laøm vieäc, nhieät ñoä cuûa thieát bò chöa ñaït ñeán giaù trò cho pheùp vaø trong thôøi gian nghæ chöa giaûm ñeán nhieät ñoä moâi tröôøng xung quanh, chaúng haïn nhö: caùc maùy naâng, thieát bò haøn …

c. Theo yeâu caàu lieân tuïc cung caáp ñieän, phuï taûi ñöôïc phaân laøm phuï taûi loaïi 1, loaïi 2, loaïi 3. Phuï taûi loaïi 1 laø nhöõng hoä phuï taûi maø khi ngöøng cung caáp ñieän seõ gaây ra nhöõng thieät

haïi lôùn veà kinh teá, ñe doïa tính maïng con ngöôøi, hoaëc aûnh höôûng ñeán tình hình chính trò. Hoä loaïi 1 phaûi ñöôïc thieát keá cung caáp ñieän vôùi ñoä tin caäy cao, yeâu caàu coù nguoàn döï phoøng, ñöôøng daây hai loä nhaèm giaûm xaùc suaát maát ñieän xuoáng raát nhoû, thôøi gian cho pheùp maát ñieän laø thôøi gian töï ñoäng ñoùng nguoàn döï phoøng.

Phuï taûi loaïi 2 laø nhöõng hoä tieâu thuï tuy coù taàm quan troïng lôùn nhöng neáu bò ngöøng cung caáp ñieän chæ daãn ñeán nhöõng thieät haïi veà kinh teá do ngöøng treä saûn xuaát, hö hoûng saûn phaåm, laõng phí söùc lao ñoäng. Phöông aùn cung caáp ñieän cho hoä loaïi 2 coù theå coù hoaëc khoâng coù nguoàn döï phoøng, ñöôøng daây ñôn hoaëc keùp ... Nguoàn döï phoøng coù hay khoâng laø keát quaû cuûa baøi toaùn so saùnh giöõa voán ñaàu tö phaûi taêng theâm vaø giaù trò thieät haïi veà kinh teá do ngöøng cung caáp ñieän.

Phuï taûi loaïi 3 laø nhöõng hoä cho pheùp maát ñieän trong thôøi gian söûa chöõa, thay theá thieát bò bò söï coá nhöng thöôøng khoâng quaù moät ngaøy ñeâm. Phöông aùn cung caáp ñieän cho hoä loaïi 3 coù theå duøng moät nguoàn , ñöôøng daây moät loä…

Coâng suaát thöïc cuûa taûi ñöôïc bieåu thò döôùi daïng kW hay MW. Ñoä lôùn cuûa taûi thay ñoåi theo ngaøy vaø coâng suaát phaûi ñöôïc cung caáp cho hoä tieâu thuï theo nhu caàu. Ñoà thò phuï taûi ngaøy cuûa moät hoä tieâu thuï laø quan heä cuûa coâng suaát theo thôøi gian P(t). Ñoà thò phuï taûi laø soá lieäu raát quan troïng, töø ñaây coù theå xaùc ñònh :

Phuï taûi cöïc ñaïi hay phuï taûi ñænh, Pmax Phuï taûi cöïc tieåu, Pmin Naêng löôïng ñieän tieâu thuï trong ngaøy, Ang

Ang= PiTi Phuï taûi trung bình, Ptb

Ptb = Ang/Ti Thôøi gian söû duïng coâng suaát cöïc ñaïi, Tmax

Tmax = Ang / Pmax Thôøi gian toån thaát coâng suaát cöïc ñaïi, max

max = f (Tmax, cos) Heä soá taûi Kt

Kt = Ptb/Pmax = Ang/24 Heä soá ñieàn kín phuï taûi, ñk

ñk = Ptb/Pmax Soá ca laøm vieäc trong ngaøy Tính chaát hoä tieâu thuï

Moät heä thoáng naêng löôïng goïi laø hoaït ñoäng hieäu quaû khi heä soá taûi coù giaù trò cao. Ngaøy nay heä soá taûi cuûa heä thoáng ñieån hình vaøo khoaûng 55% ñeán 70%.



1.3 Heä thoáng baûo veä

Ngoaøi caùc maùy phaùt ñieän, caùc ñöôøng daây taûi vaø caùc maùy bieán aùp, caàn coù caùc thieát bò khaùc ñeå vaän haønh vaø baûo veä heä thoáng ñieän. Moät vaøi thieát bò baûo veä ñöôïc maéc tröïc tieáp vaøo maïch, vaø ñöôïc goïi laø cô caáu chuyeån maïch. Chuùng bao goàm maùy caét, caàu dao ngaét maïch, caàu chì vaø thieát bò choáng seùt. Caùc thieát bò naøy caàn thieát ñeå ngöng caáp naêng löôïng cho vaän haønh bình thöôøng hay khi xuaát hieän söï coá. Caùc thieát bò ñieàu khieån vaø caùc rôle baûo veä ñöôïc laép ñaët treân baûng ñieàu khieån taïi caùc traïm ñieàu khieån.

1.4 Trung taâm ñieàu ñoä heä thoáng ñieän

Ñeå vaän haønh tin caäy vaø kinh teá, heä thoáng ñieän caàn hieån thò nguyeân veïn heä thoáng taïi trung taâm ñieàu ñoä heä thoáng ñieän. Trung taâm ñieàu ñoä heä thoáng ñieän hieän ñaïi ngaøy nay ñöôïc trang bò caùc maùy tính tröïc tuyeán ñaûm baûo söû lyù taát caû caùc tín hieäu thoâng qua heä thoáng thu nhaän tín hieäu töø xa. Caùc maùy tính vaän haønh theo caáu truùc phaân caáp nhaèm phoái hôïp moät caùch thích hôïp caùc yeâu caàu veà chöùc naêng khaùc nhau trong ñieàu kieän vaän haønh bình thöôøng cuõng nhö trong ñieàu kieän khaån caáp. Moãi trung taâm ñieàu ñoä heä thoáng ñieän coù moät baûng ñieàu khieån. Baûng naøy bao goàm phaàn töû hieån thò, baøn phím, ñeøn baùo. Caùc maùy tính coù theå ñöa ra caùc caûnh baùo cho caùc ñieàu ñoä vieân khi coù söï dòch chuyeån cheá ñoä heä thoáng ra khoûi cheá ñoä bình thöôøng. Ñieàu ñoä vieân tieán haønh caùc ñieàu chænh vaø ra quyeát ñònh thöïc hieän chuùng vôùi söï giuùp ñôõ cuûa maùy tính. Caùc coâng cuï moâ phoûng vaø caùc phaàn meàm troïn goùi, vieát vôùi ngoân ngöõ laäp trình cao, ñöôïc öùng duïng ñeå vaän haønh hieäu quaû vaø ñieàu khieån tin caäy heä thoáng. Ñaây chính laø heä thoáng ñieàu khieån giaùm saùt vaø thu thaäp döõ lieäu (SCADA - Supervisory Control And Data Acquisition ).

1.5 Heä thoáng ñieän Vieät Nam

1.5.1 Tình hình ñeán naêm 1999

Theo soá lieäu thoâng tin nguoàn ñieän vaøo 01/2000, toång coâng suaát laép ñaët cuûa caùc nhaø maùy ñieän cuûa nöôùc ta laø 5710MW, coâng suaát khaû duïng hôn 5382MW, trong ñoù thuûy ñieän chieám 54%; nhieät ñieän chieám 22%; diesel vaø tuoác bin khí 24%. Toång saûn löôïng cuûa caùc nhaø maùy ñieän naêm 1999 laø 23,738 tyû kWh, trong ñoù thuûy ñieän 58,7%; nhieät ñieän chieám 22,7%; diesel vaø tuoác bin khí 18,6%.

Danh muïc caùc nhaø maùy, tính ñeán thaùng 06/99 vaø döï truø phaùt trieån ñeán naêm 2005, ñöôïc trình baøy trong baûng 1.1.

Hình 1.17 Quaûn lyù maïng baèng maùy vi tính



Tyû troïng tieâu thuï ñieän trong naêm 1999 nhö sau: Ñieän coâng nghieäp: 38,7% Ñieän noâng nghieäp: 3,0% Ñieän sinh hoaït: 51.1% Ñieän khaùc: 7,2%

Naêm 1999, tieâu thuï ñieän thöông phaåm toaøn quoác ñaït gaàn 19,6 tyû kWh, ñieän saûn xuaát ñaït hôn 23,7 tyûkWh. Döï kieán nhu caàu tieâu thuï ñieän cuûa naêm 2000 khoaûng 26 tyûkWh.

Baûng 1.1

T/T Teân nhaø maùy Coâng suaát ñaët (MW) Coâng suaát khaû duïng (MW)

5710 5382 I. Thuûy ñieän 2854 2866

1. Thaùc Baø 108 120 2. Hoaø Bình 1920 1920 3. Vónh Sôn 66 66 4. Ña Nhim 160 160 5. Trò An 400 400 6. Thaùc Mô 150 150 7. Thuûy ñieän nhoû 50 50 8. Yaly 4x180 Ñeán 2000 9. Soâng Hinh 3x35 Ñeán 2000 10. Haøm Thuaän 2x150 Ñeán 2001 11. Ñami 2x88.5 Ñeán 2001 12. Caån Ñôn 72 Ñeán 2003 13. Ñaïi Ninh 2x150 Ñeán 2005 II. Nhieät ñieän 1218 1163

1. Uoâng Bí 105 100 2. Ninh Bình 100 100 3. Phaû Laïi 400 400 4. Thuû Ñöùc (daàu) 165 156 5. Traø Noùc 33 32 6. Hieäp Bình Phöôùc 375 375 7. Phaû Laïi 2 2x300 Ñeán 2001 8. Na Döông 2x50 Ñeán 2001 9. Cao Ngaïn 2x50 Ñeán 2002 10. OÂ Moân 2x300 Ñeán 2004 11. Uoâng Bí môû roäng 300 Ñeán 2004

Hình 1. 19 Tyû troïng tieâu thuï ñieän trong naêm 1999 Hình 1.18 Tyû troïng phaùt ñieän trong naêm 1999

N o ân g

n g h ie äp

3 %

S in h

h o a ït

5 1 %

C o ân g

n g h ie äp

3 9 %

T a ûi

k h a ùc

7 %

Nhieät ñieän

23% Thuûy ñieän

59%

Diesel - TBK

18%



III. Tuoác bin khí 1249 1168 1. Thuû Ñöùc 128 100 2. Baø Ròa 328 296 3. Phuù Myõ 2.1 568 568 4. Traø Noùc 150 136 5. Caàn Thô 75 68 6. Phuù Myõ 1 3x240 Ñeán 2000 7. Phaàn hôi Phuù Myõ 1 1x370 Ñeán 2001 8. Phuù Myõ 2.2 720 Ñeán 2002 9. Phaàn hôi Phuù Myõ 2.1 2x140 Ñeán 2002 10. Phuù Myõ 3 720 Ñeán 2003 IV. Diesel 459 185 1. Nomura Haûi Phoøng 50 50 2. Mieàn Trung 190 65 3. Mieàn Nam 199 50 4. KCN Singapore 8 8 5. Amata 12 12

Döï baùo nhu caàu phuï taûi vaø thöïc teá (trieäu kWh) thöïc hieän ñöôïc töø naêm 1995 ñeán naêm 1999 trình baøy trong baûng 1.2.

Baûng 1.2

Chæ tieâu 1995 1996 1997 1998 1999 Toác ñoä taêng bình

quaân Ñieän

thöông phaåm Döï baùo 11459 13467 15778 18368 21489 17%

Thöïc hieän 11198 13344 15323 17663 19592 15.0% Ñieän

saûn xuaát Döï baùo 14571 16980 19732 22800 26318 16.1%

Thöïc hieän 14636 16960 19165 21664 23739 13.0% Ñeán nay löôùi ñieän quoác gia bao goàm löôùi mieàn Baéc (ñieån hình laø löôùi Haø Noäi), löôùi mieàn

Nam (ñieån hình laø löôùi Tp Hoà Chí Minh), löôùi mieàn Trung. Caùc löôùi naøy lieân keát vôùi nhau baèng caùc tuyeán daây ñieän aùp 230kV vaø 500kV. Hieän taïi löôùi ñieän quoác gia ñaõ phaùt trieån ñeán taát caû caùc tænh thaønh trong caû nöôùc vôùi hôn 69% soá hoä noâng thoân ñöôïc cung caáp ñieän. Muïc tieâu phaán ñaáu ñeán naêm 2000 ñöa ñieän veà100% soá huyeän vaø 80% soá xaõ.

Toång hôïp khoái löôïng löôùi ñieän toaøn quoác trình baøy trong baûng 1.3. Baûng 1.3

Caáp ñieän aùp Chieàu daøi ñöôøng daây (Km)

Coâng suaát maùy bieán aùp (MVA)

500 1514 2850 220 3732 5817

66 - 110 7851 7328 Trung theá 50464 10395



1.5.2 Döï baùo ñeán naêm 2020

Nhu caàu tieâu thuï ñieän giai ñoaïn ñeán naêm 2020 ñöôïc döï baùo theo phöông phaùp ñaøn hoài giöõa nhòp ñoä taêng tröôûng nhu caàu ñieän naêng vaø taêng tröôûng kinh teá (GDP). Theo phöông aùn cô sôû döï baùo nhu caàu tieâu thuï ñieän trình baøy trong baûng 1.4.

Baûng 1.4 Naêm 1995 2000 2005 2010 2015 2020 Taêng tröôûng

bình quaân % Ñieän naêng

(GWh) 14.636 26.000 44.230 70.437 109.439 167.022 10.2

Coâng suaát (MW) 4.477 7.447 11.653 17.847 26.854 Bình quaân ñaàu ngöôøi

(kWh/ng.naêm)

198 306 490 734 1087 1.560

Chöông trình phaùt trieån nguoàn töø ñaây ñeán naêm 2020 toång coâng suaát caùc nhaø maùy xaây môùi

khoaûng 33.000MW, trong ñoù thuûy ñieän hôn 9000MW ( thuûy ñieän Sôn La qui moâ 3600MW baét ñaàu vaän haønh naêm 2012 vaø hoaøn thaønh xaây döïng vaøo naêm 2016), nhieät ñieän khí ( tuoác bin khí vaø nhieät ñieän ngöng hôi) khoaûng 10.000MW, nhieät ñieän than khoaûng 4.000MW, ñòa nhieät khoaûng 200MW, ñieän nguyeân töû khoaûng 1200MW, trao ñoåi vôùi cac nöôùc laân caän khoaûng 4.000MW. Neáu tính theo tyû leä thì thuûy ñieän chieám 38,6%, nhieät ñieän khí chieám 32,3%, nhieät ñieän than 13,2%, ñòa nhieät chieám 0,3%, ñieän nguyeân töû chieám 3,6% vaø ñieän nhaäp khaåu khoaûng 12,0%.

Chöông trình phaùt trieån maïng ñieän phaûi ñoàng boä vôùi vieäc phaùt trieån nguoàn ñieän. Heä thoáng maïng 220kV-500kV caàn tieáp tuïc phaùt trieån maïnh nhaèm ñaûm baûo chuyeån taûi moät caùch an toaøn tin caäy töø nguoàn ñeán caùc trung taâm tieâu thuï ñieän. Maïng ñieän 110kV cuõng ñöôïc phaùt trieån moät caùch töông xöùng vaø daàn trôû thaønh maïng phaân phoái taïi caùc khu vöïc. Ñoái vôùi maïng trung aùp seõ coù keá hoaïch töøng böôùc chuyeån daàn töø heä thoáng vôùi nhieàu caáp ñieän aùp (6, 10, 15, 22 vaø 35kV) nhö hieän nay sang heä thoáng moät caáp ñieän aùp 22kV ôû caùc khu vöïc thaønh thò, ñoàng baèng vaø trung du vaø caáp ñieän aùp 35kV ôû mieàn nuùi. Giaûm toån thaát ñieän naêng töø 16% hieän nay xuoáng coøn 10% vaøo naêm 2010 vaø khoaûng 8% vaøo naêm 2020.

Caùc khu vöïc bieân giôùi, haûi ñaûo, vuøng saâu vuøng xa nôi maømaïng ñieän quoác gia khoâng vöôn tôùi ñöôïc seõ ñöôïc nghieân cöùu cung caáp ñieän baèng caùc traïm thuûy ñieän nhoû, caùc cuïm diesel côõ nhoû, daøn pin maët trôøi, maùy phaùt ñieän gioù…

Ñeå khaéc phuïc tình traïng khoâng caân ñoái giöõa nguoàn vaø maïng ñieän, giöõa maïng truyeàn taûi vaø maïng phaân phoái caàn chuù troïng vaø phaân boå thích ñaùng hôn nöõa cho phaùt trieån maïng ñieän ( theo kinh nghieäm cuûa caùc nöôùc treân theá giôùi, tyû leä ñaàu tö giöõa nguoàn vaø maïng thöôøng laø 50-50, coøn tyû leä giöõa maïng truyeàn taûi vaø phaân phoái laø 30 – 70 hay 40 - 60).

Khoái löôïng maïng truyeàn taûi vaø phaân phoái döï kieán phaùt trieån trong töøng giai ñoaïn ñeán naêm 2020 trình baøy trong baûng 1.5.

1.6 Caùc yeâu caàu thieát keá cung caáp ñieän

Muïc tieâu cô baûn cuûa nhieäm vuï thieát keá cung caáp ñieän laø ñaûm baûo caáp ñuû ñieän naêng theo yeâu caàu cuûa hoä phuï taûi vôùi chaát löôïng ñaûm baûo.

Moät phöông aùn cung caáp ñieän laø hôïp lyù khi thoûa maõn caùc chæ tieâu kinh teá vaø kyõ thuaät:



Baûng 1.5

T/T Danh muïc Ñôn vò 1999-2005 2006-2010 2011-2020 I Maïng truyeàn taûi 1 Ñöôøng daây Km 9055 17248 55160 500kV Km 831 2250 6000 220kV Km 4030 6382 20893 110kV Km 4194 8616 28267

2 Traïm bieán aùp 33988 202660 668428 500kV MVA 3450 175534 576253 220kV MVA 13051 12765 43015 110kV MVA 17487 14361 49160

II Maïng phaân phoái 1 Ñöôøng daây trung aùp Km 42632 43348 123472 2 Traïm phaân phoái MVA 62010 49317 114292 3 Ñöôøng daây haï aùp Km 38756 48617 145190

1.6.1 Chæ tieâu kyõ thuaät

Caùc chæ tieâu kyõ thuaät cuûa moät phöông aùn cung caáp ñieän bao goàm: Ñoä tin caäy cung caáp ñieän cao theo yeâu caàu cuûa loaïi hoä phuï taûi, theå hieän ôû trò soá nhoû

veà thieät haïi kinh teá haøng naêm do ngöøng cung caáp ñieän Chaát löôïng ñieän naêng ñaûm baûo, theå hieän chuû yeáu ôû ñoä leäch vaø ñoä dao ñoäng ñieän aùp

so vôùi ñieän aùp ñònh möùc cuûa thieát bò ñieän, ngoaøi ra coøn theå hieän ôû ñoä oån ñònh taàn soá doøng ñieän.

Tính linh hoaït cao, theå hieän qua tính ñôn giaûn trong vaän haønh ôû traïng thaùi bình thöôøng cuõng nhö khi coù söï coá .

An toaøn ñoái vôùi ngöôøi vaän haønh, coù lieân quan ñeán caáp ñieän aùp taûi ñieän , phöông thöùc duøng tuyeán daây, boá trí löôùi ñieän.

Coù xeùt ñeán khaû naêng phaùt trieån phuï taûi trong töông lai.

1.6.2 Chæ tieâu kinh teá

Caùc chæ tieâu kinh teá cuûa moät phöông aùn cung caáp ñieän bao goàm: Voán ñaàu tö nhoû bao goàm voán xaây döïng cô baûn vaø voán thieát bò Phí toån vaän haønh haøng naêm thaáp: chæ tieâu naøy phuï thuoäc nhieàu vaøo loaïi nguoàn ñieän

ñöôïc söû duïng (thuûy ñieän, nhieät ñieän, ñieän diesel). Ngoaøi ra coøn phuï thuoäc vaøo khoaûn khaáu hao thieát bò, tu söûa ñònh kyø, traû löông vaø tieàn phí toån do toån thaát ñieän naêng trong löôùi ñieän

Chi phí tính toaùn haøng naêm thaáp: chæ tieâu naøy theå hieän chi phí voán ñaàu tö vaø chi phí vaän haønh ñöôïc qui veà töøng naêm trong suoát thôøi gian hoaøn voán

Nhöõng chæ tieâu treân ñaây thöôøng maâu thuaãn nhau, chaúng haïn moät phöông aùn coù ñoä tin caäy cao thöôøng phaûi coù voán ñaàu tö vaø phí toån vaän haønh haøng naêm lôùn …Tuy nhieân, phöông aùn hôïp lyù phaûi ñöôïc löïa choïn treân quan ñieåm thoûa hieäp giöõa caùc chæ tieâu, tuøy thuoäc giai ñoaïn vaø hoaøn caûnh cuï theå.



1.7 Caùc böôùc thieát keá heä thoáng cung caáp ñieän Baûn thieát keá cung caáp ñieän thöôøng ñöôïc thöïc hieän theo caùc böôùc chuû yeáu sau :

Laäp döï aùn khaû thi veà voán ñaàu tö, phöông aùn kyõ thuaät sô boä, caùc giai ñoaïn trieån khai,…

Xaùc ñònh nhu caàu ñieän cuûa phuï taûi vaø choïn phöông thöùc cung caáp ñieän Xaùc ñònh phöông aùn nguoàn ñieän : vò trí, coâng suaát, loaïi nguoàn ( nhaø maùy ñieän rieâng

hoaëc töø caáp ñieän töø heä thoáng quoác gia) Caân baèng coâng suaát taùc duïng vaø phaûn khaùng Löïa choïn caáp ñieän aùp truyeàn taûi vaø phaân phoái Vaïch caùc phöông aùn noái daây khaû thi Giaûi baøi toaùn phaân boá coâng suaát Löïa choïn tieát dieän daây Sô boä so saùnh caùc phöông aùn veà maët kinh teá Loaïi boû caùc phöông aùn coù chæ tieâu kyõ thuaät thaáp Tính toaùn löïa choïn chi tieát caùc thieát bò ñoäng löïc So saùnh chi tieát caùc phöông aùn veà maët kinh teá Choïn phöông aùn coù chæ tieâu kinh teá cao vaø thoaû caùc chæ tieâu kyõ thuaät Thieát keá kyõ thuaät chi tieát bao goàm caû caùc haïng muïc ñi keøm nhö : heä thoáng ño löôøng,

baûo veä rôle, choáng seùt, noái ñaát,…. Xaùc ñònh caùc chæ tieâu kinh teá – kyõ thuaät Thieát keá thi coâng vaø laäp döï toaùn coâng trình

1.8 Phöông höôùng nghieân cöùu vaø phaùt trieån Ngaønh ñieän löïc laø ngaønh coâng nghieäp kyõ thuaät cao, qui moâ heä thoáng cung caáp ñieän ngaøy caøng

lôùn vaø phöùc taïp, vaán ñeà phaùt trieån vaø vaän haønh toái öu nguoàn ñieän, maïng ñieän, yeâu caàu cung caáp ñieän theo nhu caàu cuûa phuï taûi vôùi ñoä tin caäy vaø chaát löôïng cao luoân ñaët ra cho ngaønh ñieän löïc ngoaøi caùc höôùng nghieân cöùu truyeàn thoáng nhö : toái öu hoaù qui hoaïch vaø vaän haønh, ñaùnh giaù traïng thaùi heä thoáng, ñaùnh giaù ñoä tin caäy, naâng cao chaát löôïng ñieän naêng,….coøn caàn coù caùc höôùng nghieân cöùu vaø öùng duïng caùc coâng ngheä tieân tieán nhaát, cuï theå nhö sau:

ÖÙng duïng töï ñoäng thieát keá vôùi söï trôï giuùp cuûa maùy tính (CAD) vaø heä chuyeân gia trong laõnh vöïc thieát keá maïng ñieän.

ÖÙng duïng lyù thuyeát nhaän daïng, maïng neuron, heä chuyeân gia môø, ñieàu khieån môø trong laõnh vöïc vaän haønh, nhaän daïng vaø xöû lyù söï coá trong heä thoáng ñieän.

ÖÙng duïng caùc heä thoáng ñieàu khieån giaùm saùt vaø thu thaäp döõ lieäu, heä thoáng töï ñoäng ño löôøng (AMR) trong ñieàu khieån vaø quaûn lyù heä thoáng.

ÖÙng duïng caùc thaønh töïu cuûa coâng nghieäp ñieän töû trong vieäc saûn xuaát vaø söû duïng caùc theá heä rô le ñieän töû, caùc maùy caét coù cô caáu nhaû ñieän töû (Electronic Trip), maùy caét thoâng minh ( Intelligent Circuit Breaker),…

ÖÙng duïng caùc thaønh töïu cuûa coâng ngheä thoâng tin ñeå xaây döïng caùc moâ hình toaùn hoïc ñuû maïnh, coù möùc tieän ích cao phuïc vuï coâng taùc thieát keá vaø moâ phoûng caùc haønh vi cuûa heä thoáng ñieän trong caùc ñieàu kieän laøm vieäc khaùc nhau.

Ñieàu khieån heä thoáng ñieän trong thôøi gian thöïc treân cô sôû caùc thaønh töïu cuûa coâng ngheä thoâng tin, coâng ngheä truyeàn thoâng vaø coâng ngheä ñieän töû .

Quaûn lyù maïng baèng maùy vi tính thoâng qua caùc phaàn meàm quaûn lyù döõ lieäu keát hôïp vôùi thoâng tin ñòa dö (MapInfo).

giáo trình cung cấp điện

Documents