Tài liệu Nghiên cứu bù hệ số công suất để cải thiện chất lượng điện năng của mạng điện cấp cho thành phố lạng sơn

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP LÊ TRẦN TUẤN NGHIÊN CỨU BÙ HỆ SỐ CÔNG SUẤT ĐỂ CẢI THIỆN CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG CỦA MẠNG ĐIỆN CẤP CHO THÀNH PHỐ LẠNG SƠN LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT ĐIỆN THÁI NGUYÊN - 2020 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP LÊ TRẦN TUẤN NGHIÊN CỨU BÙ HỆ SỐ CÔNG SUẤT ĐỂ CẢI THIỆN CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG CỦA MẠNG ĐIỆN CẤP CHO THÀNH PHỐ LẠNG SƠN Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã ngành: 8520201 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT ĐIỆN NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. Trần Xuân Minh THÁI NGUYÊN - 2020 CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ và tên tác giả luận văn : Lê Trần Tuấn Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Trần Xuân Minh Đề tài luận văn: Nghiên cứu bù hệ số công suất để cải thiện chất lượng điện năng cấp cho thành phố Lạng Sơn. Ngành: Kỹ thuật điện Mã ngành: 8.52.02.01 Tác giả, Người hướng dẫn khoa học và Chủ tịch Hội đồng chấm luận văn xác nhận tác giả đã sửa chữa, bổ sung luận văn theo biên bản họp Hội đồng ngày 4/10/2020 với các nội dung sau: Đã sửa một số lỗi chính tả, soạn thảo trong luận văn. Đã chỉnh sửa phần kết luận chung của luận văn. Thái Nguyên, ngày 15 tháng 10 năm 2020 Người hướng dẫn khoa học Tác giả luận văn PGS.TS. Trần Xuân Minh Lê Trần Tuấn CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG PGS.TS. Võ Quang Lạp i LỜI CAM ĐOAN Họ và tên: Lê Trần Tuấn Học viên: Lớp cao học K21, Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp - Đại học Thái Nguyên. Nơi công tác: Xí nghiệp dịch vụ điện lực Lạng Sơn Tên đề tài luận văn thạc sĩ: “Nghiên cứu bù hệ số công suất để cải thiện chất lượng điện năng cấp cho thành phố Lạng Sơn”. Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Tôi xin cam đoan những vấn đề được trình bày trong bản luận văn này là những nghiên cứu của riêng cá nhân tôi, dưới sự hướng dẫn của PGS.TS. Trần Xuân Minh và sự giúp đỡ của các cán bộ Khoa Điện, Trường Đại học Kỹ thuật Công Nghiệp - Đại học Thái Nguyên. Mọi thông tin trích dẫn trong luận văn này đã được ghi rõ nguồn gốc. Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về những số liệu trong luận văn này. Thái Nguyên, ngày tháng 8 năm 2020 Học viên thực hiện Lê Trần Tuấn ii LỜI CẢM ƠN Trong suốt thời gian nghiên cứu thực hiện luận văn này tôi luôn nhận được sự hướng dẫn, chỉ bảo tận tình của PGS.TS. Trần Xuân Minh, người trực tiếp hướng dẫn luận văn cho tôi. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc tới thầy. Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo, cán bộ, viên chức trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp - Đại học Thái Nguyên đã tạo điều kiện tốt nhất để tôi có thể hòan thành đề tài nghiên cứu này. Tôi cũng xin chân thành cảm ơn những đóng góp quý báu của các bạn cùng lớp động viên và giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện đề tài. Xin gửi lời chân thành cảm ơn đến các cơ quan xí nghiệp đã giúp tôi khảo sát tìm hiểu thực tế và lấy số liệu phục vụ cho luận văn. Cuối cùng, tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới gia đình, đồng nghiệp và bạn bè đã luôn động viên, khích lệ, chia sẻ khó khăn cùng tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu hòan thiện luận văn này. Thái Nguyên, ngày tháng 8 năm 2020 Học viên Lê Trần Tuấn iii MỤC LỤC MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN LƯỚI ĐIỆN VÀ TÌNH HÌNH TIÊU THỤ ĐIỆN THÀNH PHỐ LẠNG SƠN ........................................................................................... 3 1.1. Giới thiệu chung về lưới điện Thành phố Lạng Sơn ....................................... 3 1.1.1. Đặc điểm tự nhiên ........................................................................................... 3 1.1.2. Đặc điểm kinh tế xã hội .................................................................................. 3 1.1.3. Đặc điểm lưới điện .......................................................................................... 4 1.2. Các lộ đường dây trung thế cấp điện và đồ thị phụ tải điển hình .................. 6 1.2.1. Xuất tuyến 471E13.2 ...................................................................................... 6 1.2.2. Xuất tuyến 472E13.2 ...................................................................................... 7 1.2.3 Xuất tuyến 473E13.2 ....................................................................................... 7 1.2.4. Xuất tuyến 474E13.2 ...................................................................................... 8 1.2.5. Xuất tuyến 375E13.2 ...................................................................................... 9 1.3. Kết quả thực hiện chỉ tiêu tổn thất .................................................................. 10 1.4. Số liệu các trạm biến áp (tháng 12/2019) ........................................................ 11 1.5. Sơ đồ nguyên lý các lộ đường dây trung thế .................................................. 23 Kết luận chương 1 ..................................................................................................... 28 CHƯƠNG 2: CÁC CHỈ TIÊU ĐÁNH GIÁ VÀ GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ĐIỆN ÁP CỦA MẠNG ĐIỆN .................................................................... 29 2.1. Các chỉ tiêu chất lượng điện áp nguồn cung cấp............................................ 29 2.1.1. Độ lệch điện áp ............................................................................................. 29 2.1.2. Độ dao động điện áp ..................................................................................... 30 2.1.3. Độ không sin của điện áp .............................................................................. 31 2.1.4. Độ đối xứng của điện áp ............................................................................... 31 2.2. Các phương pháp đánh giá chất lượng điện áp ............................................. 32 2.2.1. Đánh giá chất lượng điện áp theo theo độ lệch điện áp ............................... 32 2.2.2. Đánh giá độ đối xứng của điện áp ................................................................ 38 2.2.3. Đánh giá mức độ hình sin ............................................................................. 40 2.3. Các biện pháp nâng cao chất lượng điện áp ................................................... 40 iv 2.3.1. Các biện pháp chung ..................................................................................... 40 2.3.2. Nâng cao chất lượng điện áp bằng điều chỉnh điện áp ................................. 42 2.3.3. Các biện pháp nâng cao chất lượng điện áp ................................................. 47 Kết luận chương 2 ..................................................................................................... 50 CHƯƠNG 3: LỰA CHỌN HỆ THỐNG BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG MẠNG ĐIỆN CẤP CHO THÀNH PHỐ LẠNG SƠN........................................................... 51 3.1. Các phương pháp bù công suất phản kháng để nâng cao hệ số công suất truyền thống.............................................................................................................. 51 3.1.1. Phương pháp nâng cao hệ số cos tự nhiên.................................................. 51 3.1.2. Phương pháp nâng cao hệ số cos nhân tạo ................................................. 53 3.2. Phương pháp sử dụng các thiết bị bù trong FACTS ..................................... 57 3.2.1. Nhóm mắc nối tiếp ........................................................................................ 57 3.2.2. Nhóm mắc song song .................................................................................... 58 3.3. Vị trí đặt thiết bị bù .......................................................................................... 60 3.4. Xác định dung lượng bù ................................................................................... 61 3.5. Đề xuất phương pháp bù CSPK cải thiện chất lượng điện năng ................. 63 Kết luận chương 3 ..................................................................................................... 64 CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG DSVC ............................................................................................................ 65 4.1. Bù công suất phản kháng sử dụng cấu trúc FC-TCR ................................... 65 4.2. Bù công suất phản kháng sử dụng cấu trúc đề xuất DSVC .......................... 66 4.2.1. Phương pháp bù CSPK sử dụng các chuyển mạch cơ khí (DVC) ................ 66 4.2.2. Phương pháp bù CSPK sử dụng thyristor (SVC) ......................................... 67 4.2.3. Phương pháp bù lai DSVC............................................................................ 68 4.3. Thiết kế điều khiển hệ thống bù công suất phản kháng DSVC .................... 69 4.3.1. Mô hình hóa hệ thống bù công suất phản kháng FC-TCR ........................... 69 4.3.2. Tính toán giá trị tụ bù cố định FC ................................................................. 70 4.3.3. Tính toán giá trị điện cảm (L) tại nhánh TCR .............................................. 71 4.3.4 Mối liên hệ giữa điện cảm ở nhánh TCR, góc diều khiển BBĐ, và việc bù CSPK ...................................................................................................................... 72 v 4.3.5. Thiết kế bộ điều khiển PID theo phương pháp Ziegler-Nichols................... 73 4.4. Mô phỏng hệ thống trên phần mềm Matlab/Simulink .................................. 76 4.4.1. Sơ đồ mô phỏng ............................................................................................ 76 4.4.2. Kết quả mô phỏng ......................................................................................... 79 Kết luận chương 4 ..................................................................................................... 81 KẾT LUẬN .................................................................................................................. 82 KIẾN NGHỊ ................................................................................................................. 82 TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................... 83 vi DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Thuật ngữ đầy đủ Cos Hệ số công suất CSPK Công suất phản kháng CSTD Công suất tác dụng DSVC E13.2 FACTS FC FC-TCR Chú thích Dynamic - Static Var Compensation Ký hiệu chỉ trạm 110kV Lạng Sơn Flexible alternating current Hệ thống truyền tải điện xoay transmission systems chiều linh hoạt Fixed Capacitor Tụ điện cố định Fixed Capacitor - Thyristor Cấu trúc của bộ bù điều khiển controller Reactor bằng thyristor MBA Máy biến điện áp PF Power factor PID Bộ điều khiển Hệ số công suất Static Synchronous Series Cấu trúc của bộ bù tĩnh đồng bộ Controllers nối tiếp SVC Static Var Compensation Bù công suất kiểu tĩnh STATCOM Static Synchronous Compensator Bộ bù đồng bộ tĩnh mắc song song TCR Thyristor Controller Reactor SSSC TCSC Thyristor Controlled Series Bộ bù bằng tụ mắc nối tiếp điều Compensation khiển bằng thyristor TSC Thyristor Switched Capacitor Var Volt-ampere reactive Đơn vị công suấtphản kháng W hoặc kW Watt hoặc Kilowatt Đơn vị công suất tác dụng vii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Khối lượng quản lý vận hành ..................................................................... 5 Bảng 1.2: Kết quả thực hiện chỉ tiêu tổn thất ........................................................... 10 Bảng 1.3: Số liệu các trạm biến áp (tháng 12/2019) ................................................ 11 Bảng 1.4: Một số trạm biến áp phụ tải công nghiệp hệ số Cosφ thấp gây tổn thất cao 22 Bảng 2.1: Độ lệch điện áp cho phép ở chế độ làm việc bình thường ....................... 30 Bảng 4.1: Các tham số PID theo phương pháp Ziegler-Nichols thứ nhất ................ 73 Bảng 4.2: Các tham số PID theo phương pháp Ziegler-Nichols thứ 2..................... 74 viii DANH MỤC CÁC HÌNH, SƠ ĐỒ, BIỂU ĐỒ Hình 1.1: Đường dây 35kV Lộ 375E13.2 ..................................................................... 23 Hình 1.2: Đường dây 22kV Lộ 471E13.2 ..................................................................... 24 Hình 1.3: Đường dây 22kV Lộ 472E13.2 ..................................................................... 25 Hình 1.4: Đường dây 22kV Lộ 473E13.2 ..................................................................... 26 Hình 1.5: Đường dây 22kV Lộ 474E13.2 ..................................................................... 27 Hình 3.1: Bộ bù tĩnh sử dụng các tụ điện mắc song song với nhau và các bộ đóng ngắt contactor, rơ le ............................................................................................................... 55 Hình 3.2: Hệ thống tủ tụ bù tĩnh thực tế 1 ..................................................................... 56 Hình 3.3: Hệ thống tủ tụ bù tĩnh thực tế 2 ..................................................................... 56 Hình 3.4: Cấu trúc SSSC ............................................................................................... 57 Hình 3.5: Cấu trúc TCSC .............................................................................................. 58 Hình 3.6: Cấu trúc STATCOM ..................................................................................... 59 Hình 3.7: Sơ đồ minh họa nguyên lý hoạt động của STATCOM ................................. 60 Hình 3.8: Sơ đồ mạng lưới bù công suất phản kháng ................................................... 61 Hình 3.9: Dung lượng bù CSPK .................................................................................... 61 Hình 3.10: Sơ đồ bù CSPK ............................................................................................ 62 Hình 4.1: Cấu trúc FC-TCR .......................................................................................... 65 Hình 4.2: Cấu trúc bù CSPK sử dụng các chuyển mạch cơ khí .................................... 66 Hình 4.3: Nguyên tắc hoạt động của bù CSPK sử dụng thiết bị chuyển mạch cơ khí ....... 67 Hình 4.4: Sơ đồ cấu trúc bù lai DSVC .......................................................................... 68 Hình 4.5: Mô hình hóa của hệ thống bù CSPK kiểu FC-TCR ...................................... 69 Hình 4.6: Sơ đồ mạch TCR ........................................................................................... 70 Hình 4.7: Đáp ứng bước nhảy của hệ hở có dạng S ...................................................... 73 Hình 4. 8: Xác định hệ số khuếch đại tới hạn kth .......................................................... 74 Hình 4.9: Cấu trúc điều khiển hệ thống bù CSPK FC-TCR.......................................... 76 Hình 4.10: Khối nguồn một pha cung cấp cho phụ tải .................................................. 76 Hình 4.11: Khối Thyristor và thông số (gồm 2 thyristor mắc song song ngược) ......... 77 Hình 4.12: Khối mô hình đối tượng điều khiển ............................................................ 77 ix Hình 4.13: Khối phát xung điều khiển .......................................................................... 78 Hình 4.14: Khối tính toán công suất tác dụng, phản kháng P, Q .................................. 79 Hình 4.15: Sơ đồ mô phỏng toàn hệ thống .................................................................... 79 Hình 4.16: Đáp ứng cos𝜑 của hệ thống......................................................................... 80 Hình 4.17: Đáp ứng điện áp điều khiển ......................................................................... 80 Hình 4.18: Xung kích điều khiển các thyristors của BBĐ và điện áp trên điện cảm L thuộc nhánh TCR ........................................................................................................... 81 x MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Hiện nay, với sự phát triển ngày càng nhanh về công nghiệp và đời sống dân sinh thì nhu cầu năng lượng điện để phục vụ sản xuất và đời sống càng tăng, nên vấn đề nâng cao chất lượng điện năng là yêu cầu cấp thiết. Trong các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng điện năng, thì cos là một trong những yếu tố quan trọng có ảnh hưởng lớn đến tổn hao công suất và tổn thất điện áp khi truyền tải điện năng. Hệ số công suất cos là tỉ số giữa công suất tác dụng và công suất toàn phần (hay còn được gọi là công suất biểu kiến) trong quá trình truyền tải điện năng. Công suất tác dụng đặc trưng cho khả năng sinh ra công hữu ích của thiết bị, đơn vị W hoặc kW. Công suất toàn phần là tích số của điện áp và dòng điện trên đường dây truyền tải điện năng và bằng căn bậc 2 của tổng bình phương công suất tác dụng và công suất phản kháng. Công suất phản kháng không sinh ra công hữu ích nhưng nó lại cần thiết cho quá trình biển đổi năng lượng, đơn vị VAR hoặc kVAR. Thông thường cos nhỏ hơn 1, do có sự xuất hiện của thành phần công suất phản kháng. Về lý thuyết cos phi bằng 1 là tốt nhất, khi đó, công suất tác dụng sẽ bằng với công suất toàn phần. Khi thành phần công suất phản kháng xuất hiện, sẽ làm cho công suất toàn phần tăng dẫn đến dòng điện trên đường dây tăng. Khi dòng điện trên đường dây tăng sẽ làm tăng tổn hao công suất trên điện trở đường dây và sụt điện áp trên tổng trở đường dây, giảm chất lượng điện năng. Để giảm tổn hao công suất và tổn thất điện áp trong quá trình truyền tải điện năng thì việc nâng cao hệ số công suất cos trở nên cấp thiết. Để nâng cao hệ số công suất cos thì phải giảm công suất phản kháng bằng cách đưa thêm vào hệ thống điện một lượng công suất phản kháng ngược với lượng công suất phản kháng mà tải tiêu thụ. Phương pháp này gọi là bù hệ số công suất (bù công suất phản kháng). Trong mạng điện của các thành phố trong đó có thành phố Lạng Sơn, ngoài phần cấp cho các phụ tải sinh hoạt thì có một phần cấp cho một số nhà máy, đây là nơi sử dụng khá nhiều máy điện xoay chiều tiêu thụ nhiều công suất phản kháng nên hệ số công suất thường nhỏ. Với các lý do trên, tôi lựa chọn đề tài: “Nghiên cứu bù hệ số công suất để cải thiện chất lượng điện năng cấp cho thành phố Lạng Sơn”. 1 2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài - Nghiên cứu về thực trạng mạng điện cấp cho thành phố Lạng Sơn và hệ số công suất tại các trạm biến áp của thành phố. - Nghiên cứu về các phương pháp bù công suất phản kháng để nâng cao hệ số công suất. - Lựa chọn cấu trúc thiết bị bù và thiết kế điều khiển hệ thống bù công suất phản kháng cho một trạm biến áp có hệ số công suất thấp. - Mô phỏng, đánh giá chất lượng hệ thống. 3. Kết quả - Cấu trúc và thuật toán điều khiển thiết bị bù công suất phản kháng. - Kết quả mô phỏng, đánh giá chất lượng hệ thống. 4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu - Mạng điện thành phố Lạng Sơn; - Các hệ thống bù công suất phản kháng. 5. Công cụ, thiết bị nghiên cứu Máy tính và phần mềm mô phỏng Matlab/Simulink. 6. Bố cục luận văn Ngoài các phần Mở đầu, Kết luận và hướng phát triển, Tài liệu tham khảo, Phụ lục, luận văn bao gồm 4 chương sau: Chương 1: Tổng quan lưới điện và tình hình tiêu thụ điện thành phố Lạng Sơn Chương 2: Các chỉ tiêu đánh giá và giải pháp nâng cao chất lượng điện áp của mạng điện Chương 3: Lựa chọn hệ thống bù công suất phản kháng mạng điện cấp cho thành phố Lạng Sơn Chương 4: Thiết kế điều khiển hệ thống bù công suất phản kháng DSVC 2 Chương 1: TỔNG QUAN LƯỚI ĐIỆN VÀ TÌNH HÌNH TIÊU THỤ ĐIỆN THÀNH PHỐ LẠNG SƠN 1.1. Giới thiệu chung về lưới điện Thành phố Lạng Sơn 1.1.1. Đặc điểm tự nhiên Thành phố Lạng Sơn có diện tích khoảng 79 km². Thành phố nằm bên quốc lộ 1A, cách thủ đô Lạng Sơn 150 km; cách biên giới Việt Nam - Trung Quốc 18 km; cách [cửa khẩu quốc tế Hữu Nghị] 15 km và Đồng Đăng 13 km về phía đông bắc. Dân số của thành phố năm 2018 là 200.108 người, với nhiều dân tộc khác nhau như: Kinh, Tày, Nùng, Hoa và các nhóm người Dao, Mường, Sán Dìu, Sán Chỉ,... Thành phố Lạng Sơn nằm giữa một lòng chảo lớn, có dòng sông Kỳ Cùng chảy qua trung tâm thành phố. Đây là dòng sông chảy ngược. Nó bắt nguồn từ huyện Đình Lập của Lạng Sơn và chảy theo hướng Nam - Bắc về khu tự trị Quảng Tây - Trung Quốc. Thành phố cách thủ đô Lạng Sơn 154 km, cách biên giới Việt Trung 18 km. Nằm trên trục đường quốc lộ 1A, đường sắt liên vận quốc tế Việt Nam – Trung Quốc, đường quốc lộ 1B đi Thái Nguyên, đường quốc lộ 4B đi Quảng Ninh, đường quốc Lộ 4A đi Cao Bằng. Thành phố nằm trên nền đá cổ, có độ cao trung bình 250 m so với mực nước biển, gồm các kiểu địa hình: xâm thục bóc mòn, cacxtơ và đá vôi, tích tụ.Khu kinh tế cửa khẩu Đồng Đăng-Lạng Sơn được quy hoạch thành một nút trên tuyến Hành lang kinh tế Nam Ninh - Lạng Sơn - Lạng Sơn - Hải Phòng, thành một động lực kinh tế của tỉnh Lạng Sơn, vùng Đông Bắc Việt Nam, và sau năm 2010 trở thành một cực của Tứ giác kinh tế trọng điểm Bắc Bộ (Lạng Sơn- Lạng Sơn -Hải Phòng-Quảng Ninh). 1.1.2. Đặc điểm kinh tế xã hội Sau nhiều năm xây dựng, phát triển, thành phố đã đạt được một số thành tựu quan trọng trong tất cả các lĩnh vực. Tốc độ tăng trưởng kinh tế của thành phố luôn duy trì ổn định với mức tăng bình quân hàng năm đạt từ 10 - 11%; thu nhập bình quân đầu người đạt 78,12 triệu đồng/năm. Dân số toàn đô thị tăng từ 100.627 người lên là 200.108 người; tỷ lệ lao động phi nông nghiệp từ 85% lên 87%; diện tích đất xây dựng đô thị tăng từ 6,52km2 lên 10,87km2; lượng khách du lịch, tham gia các hoạt động xây dựng, thương mại, dịch vụ lưu trú tại thành phố tăng từ 174.000 lượt người/năm lên 4,9 triệu lượt 3 người/năm; Giao thông: Hệ thống giao thông trên địa bàn Thành phố khá hoàn chỉnh, có đường Cao tốc Bắc Giang-Lạng Sơn, đường quốc lộ 1A, 4A, 4B, đường sắt liên vận quốc tế... chạy qua. Hiện nay, trên địa bàn Thành phố có khoảng 80 km đường Cao tốc, quốc lộ với bề mặt rộng từ 10-20 m, 60 km đường tỉnh lộ với mặt đường rộng từ 5–11 m. Tuyến cao tốc Lạng Sơn - Hữu Nghị Quan với 6 làn xe sẽ được xây dựng với tổng vốn đầu tư dự kiến 1,4 tỷ USD vào năm 2020. Việt Nam hợp tác với Trung Quốc xây dựng tuyến đường sắt liên vận quốc tế cho Hành lang kinh tế Nam Ninh - Lạng Sơn Quảng Ninh. Hiện nay trên địa bàn thành phố đã và đang hình thành một số khu đô thị mới như khu đô thị Nam Thành phố, khu đô thị Nam Hoàng Đồng, Phú lộc 1,2... Với tốc độ tăng trưởng kinh tế - văn hóa xã hội dự kiến ở trên, dự báo yêu cầu tăng trưởng phụ tải điện của thành phố Lạng Sơn trong giai đoạn 2020 – 2025 sẽ là từ 12%/năm đến 15%/năm. Đây chính là bài toán quan trọng cho sự phát triển bền vững của quận, với nhu cầu cấp thiết phát triển lưới điện và mạng lưới năng lượng của quận để đáp ứng tốt nhất nhu cầu phát triển kinh tế, xã hội trong giai đoạn tới. Thêm vào đó, với sự chuyển dịch kinh tế, mở rộng nhiều trung tâm dịch vụ, công nghiệp sẽ đòi hỏi lưới điện thành phố Lạng Sơn có những bước chuyển mình, kể cả mặt chất lượng và quy mô trên địa bàn thành phố Lạng Sơn 1.1.3. Đặc điểm lưới điện 1.1.3.1. Khái Quát hệ thống lưới điện phân phối Hiện tại, các phụ tải của thành phố Lạng Sơn được cung cấp điện từ trạm biến áp 110kV Lạng Sơn. MBA T1 và T2 cấp điện áp 115/38,5/23kV công suất định mức mỗi tổ máy là 40MVA. Địa bàn quản lý của Điện lực Thành phố dài trên một địa hình phức tạp bao gồm: 5 phường, 3 xã trong đó có Phường Hoàng Văn Thụ, Phường Chi Lăng, Phường Đông Kinh, Phường Tam Thanh, Phường Vĩnh Trại, và các xã Mai pha, Xã Quảng Lạc, Xã Hoàng Đồng. Sản lượng của Điện lực TP Lạng Sơn năm 2019 chiếm 1/3 tổng sản lượng toàn Công ty Điện lực Lạng Sơn. Phụ tải điện của Điện lực Thành phố Lạng Sơn gồm nhiều thành phần từ sinh hoạt thành thị, nông thôn, công nghiệp, dịch vụ, nông nghiệp… 4 với tổng số 61.394 khách hàng. 1.1.3.2. Thành phần phụ tải Điện lực Thành phố Lạng sơn là đơn vị trực thuộc Công ty Điện lực Lạng sơn được giao nhiệm vụ quản lý vận hành, kinh doanh bán điện trên địa bàn thành phố Lạng sơn bao gồm 5 phường và 3 xã. Hiện nay đang quản lý và bán điện cho 61.394 khách hàng sử dụng điện trong đó: + Nông, lâm nghiệp, thủy sản: 247 Chiếm tỉ lệ: 0.4% + Công nghiệp xây dựng: 1.687 Chiếm tỉ lệ: 2.22% + Thương nghiệp, khách sạn: 1.835 Chiếm tỉ lệ: 2.98% + Quản lý tiêu dùng: 56.387 Chiếm tỉ lệ: 91.8% + Hoạt động khác: 1.258 Chiếm tỉ lệ: 2.04% - Nhu cầu về điện để phục vụ cho mục đích nông, lâm nghiệp, thủy sản có tỷ trọng nhỏ chiếm khoảng trên, dưới 1% tổng sản lượng hàng năm. - Nhu cầu về điện để phục vụ cho thành phần phụ tải công nghiệp, xây dựng chiếm tỉ trọng nhỏ, khoảng 2.2% tổng sản lượng hàng năm. - Nhu cầu về điện để phục vụ cho mục đích Thương nghiệp, khách sạn, nhà hàng có tỷ trọng chiếm khoảng gần 3% tổng sản lượng hàng năm. - Nhu cầu về điện để phục vụ cho mục đích Quản lý, tiêu dùng có tỷ trọng chiếm khoảng trên 90 % tổng sản lượng hàng năm. - Nhu cầu về điện để phục vụ cho Hoạt động khác có tỷ trọng chiếm khoảng trên 1 % đến 2 % tổng sản lượng hàng năm. 1.1.3.3. Khối lượng quản lý vận hành Khối lượng quản lý vận hành đến cuối tháng 12 năm 2019 như sau: Bảng 1.1: Khối lượng quản lý vận hành Số TT 1 Nội dung Đường dây trung áp Đơn vị Khối lượng Tài sản ĐL Tài sản KH Tổng km 197.000 20.320 217.320 1.1 Lưới 35kV Km 56.570 10.630 67.200 1.2 Lưới 22kV Km 140.430 9.690 150.120 5 2 Đường dây hạ áp Km 896.784 0 896.784 3 TBA trung gian Trạm/kVA 01/5600 0/0 01/5600 4 TBA phân phối Trạm/kVA 192/71106 5 Tụ bù 5.1 Trung áp Điểm đặt/ kVAr 4/1.200 5.2 Hạ áp Điểm đặt/ kVAr 225/6.637 95/23.701 287/94.807 0/0 4/1.200 0/0 225/6.637 1.2. Các lộ đường dây trung thế cấp điện và đồ thị phụ tải điển hình 8.00 Đồ thị phụ tải lộ 471E13.2 7.00 Công suất (MW) 6.00 5.00 4.00 3.00 2.00 1.00 0.00 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Giờ Phụ tải của Thành phố Lạng Sơn được cấp điện từ máy biến áp T1 và T2 trạm 110 kV Lạng Sơn thông qua các đường dây trung thế: 1.2.1. Xuất tuyến 471E13.2 Phạm vi cấp điện: khu vực Xã Mai Pha, Phường Chi Lăng Số trạm biến áp trên đường dây: 88 trạm, tổng dung lượng 6,2MWA Số cụm tụ bù 22kV: 01 cụm, tổng dung lượng 300kVAr (bù cố định). Điện áp tại thanh cái trạm 110kV: Từ 22 đến 24kV tùy vào từng thời điểm trong ngày. Mạch vòng liên lạc XT 473E13.2 tại cột MC483/09A liên lạc 471-473. Xuất tuyến 471E13.2: Cấp điện các trường trung cấp, UBND tỉnh, VINCOM. Đường dây này đi trong khu vực thành thị, xuất tuyến cấp điện cho các trung tâm hành chính, quân sự, công an, ngân hàng, các trường Trung cấp chuyên nghiệp và nhiều trường 6 học khác nên đòi hỏi về độ tin cậy cung cấp điện cao. Đặc thù của xuất tuyến này là phụ tải điện dân dụng thành thị nên công suất cao điểm vào lúc trưa 11h và tối 21h. Công suất lúc cao điểm: 7,2 MVA cosφ 0,977. 1.2.2. Xuất tuyến 472E13.2 Phạm vi cấp điện: khu vực Phường Vĩnh Trại, Phường Tam Thanh và một phần cấp điện cho Xã Hoàng Đồng. Số trạm biến áp trên đường dây: 62 trạm, tổng dung lượng 9,0MWA Số cụm tụ bù 22kV: 01 cụm, tổng dung lượng 300kVAr (bù cố định). Điện áp tại thanh cái trạm 110kV: từ 22 đến 24kV tùy vào từng thời điểm trong ngày. Hệ số công suất đầu đường dây: 0,975 Xuất tuyến 472E13.2: Đường dây này đi trong khu vực thành thị, xuất tuyến cấp điện cho các trung tâm hành chính, quân sự, công an, ngân hàng, các trường học, các khu nhà hàng khách sạn nên đòi hỏi về độ tin cậy cung cấp điện cao. Đặc thù của xuất tuyến này là phụ tải điện dân dụng thành thị nên công suất cao điểm vào lúc trưa 11h và tối 21h. Đồ thị phụ tải lộ 472E13.2 Công suất (MW) 10.00 8.00 6.00 4.00 2.00 0.00 1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112131415161718192021222324 Giờ 1.2.3 Xuất tuyến 473E13.2 Phạm vi cấp điện: khu vực Phường Đông Kinh, Phường Vĩnh Trại, khu đô thị Phú Lộc. Công suất cực đại mùa khô năm 2019: 10,3 MW Số trạm biến áp trên đường dây: 55 trạm, tổng dung lượng 11,2MWA Số cụm tụ bù 22kV: 01 cụm, tổng dung lượng 300kVAr (bù cố định). 7 Điện áp tại thanh cái trạm 110kV: từ 22 đến 24kV tùy vào từng thời điểm trong ngày. Hệ số công suất đầu đường dây: 0,98 Xuất tuyến 473E13.2: Đường dây này đi trong khu vực thành thị, xuất tuyến cấp điện cho các phụ tải trung tâm thành phố lạng sơn các trung tâm hành chính, ngân hàng, các trường học, các khu nhà hàng khách sạn nên đòi hỏi về độ tin cậy cung cấp điện cao. Đồ thị phụ tải lộ 473E13.2 12.00 Công suất (MW) 10.00 8.00 6.00 4.00 2.00 0.00 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Giờ Đặc thù của xuất tuyến này là phụ tải điện dân dụng thành thị nên công suất cao điểm vào lúc trưa 11h và tối 21h. 1.2.4. Xuất tuyến 474E13.2 Phạm vi cấp điện: khu vực Phường Tam Thanh, Xã Hoàng Đồng Công suất cực đại mùa khô năm 2019: 6,4MW Số trạm biến áp trên đường dây: 69trạm, tổng dung lượng 8,6MWA Số cụm tụ bù 22kV: 01 cụm, tổng dung lượng 300kVAr (bù cố định). Điện áp tại thanh cái trạm 110kV: từ 22 đến 24kV tùy vào từng thời điểm trong ngày. Hệ số công suất đầu đường dây: 0,978 Xuất tuyến 474E13.2: Đường dây này đi trong khu vực thành thị, xuất tuyến cấp điện cho các phụ tải dân cư các khu nhà hàng khách sạn nên đòi hỏi về độ tin cậy cung cấp điện cao. Đặc thù của xuất tuyến này là phụ tải điện dân dụng thành thị nên công suất cao 8