Tài liệu Các giải pháp tổn thất điện năng lưới điện phân phối thành phố bảo lộc và huyện bảo lâm

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA PHẠM TRUNG KIÊN CÁC GIẢI PHÁP GIẢM TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI THÀNH PHỐ BẢO LỘC VÀ HUYỆN BẢO LÂM Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện Mã số: 60 52 02 02 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Đinh Thành Việt Đà Nẵng - Năm 2018 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn là công trình nghiên cứu của riêng tôi dưới sự hướng dẫn của PGS.TS Đinh Thành Việt, các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tôi cũng xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã được cám ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn này đã được chỉ rõ nguồn gốc. Tác giả Phạm Trung Kiên TRANG TÓM TẮT TIẾNG ANH CÁC GIẢI PHÁP GIẢM TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI THÀNH PHỐ BẢO LỘC VÀ HUYỆN BẢO LÂM - CÔNG TY ĐIỆN LỰC LÂM ĐỒNG Sinh viên: Phạm Trung Kiên Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số: 60520202 - Khóa K33ĐL Trường Đại học Bách Khoa - ĐHĐN Tóm tắt - Luận văn giới thiệu về tính toán tổn thất điện năng lưới điện khu vực TP. Bảo Lộc và huyện Bảo Lâm - Công ty Điện lực Lâm Đồng bằng phần mềm PSS/ADEPT, đồng thời đưa ra các giải pháp nhằm giảm tổn thất điện năng lưới điện cho khu vực TP. Bảo Lộc và huyện Bảo Lâm. Các giải pháp giảm tổn thất điện năng như: tính toán tìm vị trí đặt bù tối ưu, tìm điểm mở tối ưu cho lưới điện trung thế, đề xuất đầu tư, sửa chữa nâng cấp lưới điện trung thế, sử dụng thiết bị tiết kiệm năng lượng (MBA Amorphous). Phân tích và đề xuất giải pháp để giảm thiểu ảnh hưởng của thủy điện nhỏ đấu nối vào lưới điện khu vực. Từ khóa - Tổn thất điện năng và các giải pháp giảm tổn thất điện năng. SOLUTIONS TO REDUCE POWER LOSSES IN DISTRIBUTION LINES OF BAO LOC CITY AND BAO LAM DISTRICT - LAM DONG POWER COMPANY. Abstract - This thesis introduces calculation of power losses in the power line grid at Bao Loc City and Bao Lam District - Lam Dong Power Company by using PSS / ADEPT software, as well as given solutions to reduce power losses of Bao Loc city and Bao Lam district area. Solutions to reduce power losses such as: caculate to determine optimal position of capacitor, find the optimal opening for the medium voltage (MV) grid, investment proposal, repair and renovate medium voltage grid, using energy saving devices (Amorphous transformer). Analyze and propose solutions to mitigate the impact of small hydropower on the local grid. Keywords - Power losses, solutions to reduce power losses. MỤC LỤC TRANG BÌA LỜI CAM ĐOAN TRANG TÓM TẮT TIẾNG ANH MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU DANH MỤC CÁC bảng DANH MỤC CÁC HÌNH MỞ ĐẦU .....................................................................................................................1 1. Lý do chọn đề tài:.........................................................................................1 2. Mục đích nghiên cứu:...................................................................................1 3. Nhiệm vụ nghiên cứu: ..................................................................................1 4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu: ..............................................................2 5. Phương pháp nghiên cứu..............................................................................2 6. Bố cục của luận văn .....................................................................................2 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI THÀNH PHỐ BẢO LỘC VÀ HUYỆN BẢO LÂM CÔNG TY ĐIỆN LỰC LÂM ĐỒNG ........3 1.1 Đặc điểm của lưới điện phân phối khu vực Thành phố Bảo Lộc và huyện Bảo Lâm - Công ty Điện lực Lâm Đồng. ...........................................................................3 1.1.1 Khái quát về Điện lực thành phố Bảo Lộc và huyện Bảo Lâm. ............3 1.1.2 Đặc điểm lưới điện phân phối thành phố Bảo Lộc. ...............................3 1.1.3 Đặc điểm lưới điện phân phối huyện Bảo Lâm. ....................................4 1.2 Hiện trạng về tổn thất điện năng trên lưới điện phân phối của Thành phố Bảo Lộc và huyện Bảo Lâm - Công ty Điện lực Lâm Đồng. .............................................5 1.2.1 Hiện trạng tổn thất điện năng lưới điện thành phố Bảo Lộc. .................5 1.2.2 Hiện trạng tổn thất điện năng lưới điện huyện Bảo Lâm. ......................5 1.3 Vai trò và ý nghĩa của bài toán xác định tổn thất công suất và tổn thất điện năng. .....................................................................................................................................6 1.3.1 Định nghĩa tổn thất điện năng. ...............................................................6 1.3.2 Vai trò việc xác định tổn thất công suất, tổn thất điện năng. .................6 1.3.3 Ý nghĩa việc xác định tổn thất công suất, tổn thất điện năng. ...............7 1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến trị số tổn thất công suất, tổn thất điện năng trong lưới điện phân phối. ............................................................................................................7 Các yếu tố tác động đến tổn thất điện năng. ...................................................7 1.5 Các biện pháp nhằm giảm tổn thất điện năng. ....................................................10 1.6 Các phương pháp tính toán tổn thất điện năng trong lưới điện phân phối. .........11 KẾT LUẬN CHƯƠNG 1..........................................................................................14 CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI THÀNH PHỐ BẢO LỘC VÀ HUYỆN BẢO LÂM - CÔNG TY ĐIỆN LỰC LÂM ĐỒNG .......................................................15 2.1 Giới thiệu về phần mềm PSS/ADEPT - công cụ mô phỏng để tính toán tổn thất điện năng. ..................................................................................................................15 2.2 Các đồ thị phụ tải điển hình của lưới điện phân phối Thành phố Bảo Lộc và huyện Bảo Lâm - Công ty Điện lực Lâm Đồng. .......................................................17 2.2.1 Phương pháp xây dựng biểu đồ phụ tải điển hình. ..............................17 2.2.2 Tính toán chia nhóm phụ tải. ...............................................................18 2.2.3 Biểu đồ trạm và các tuyến 22kV trạm 110/22kV Bảo Lộc .................19 2.2.4 Biểu đồ trạm và các tuyến 22kV trạm 110/22kV Bảo Lâm ...............22 2.3 Tính toán tổn thất điện năng trên lưới điện trung thế Thành phố Bảo Lộc và huyện Bảo Lâm - Công ty Điện lực Lâm Đồng hiện tại bằng phần mềm PSS/ADEPT. .............................................................................................................23 2.3.1 Nhập liệu vào chương trình PSS/ADEPT. ...........................................23 2.3.1.1 Chia thời điểm cho phụ tải. ............................................................24 2.3.1.2 Mô phỏng trên chương trình PSS/ADEPT ....................................25 2.3.2 Kết quả tính toán tổn thất công suất các tuyến ....................................29 2.4 Phân tính đánh giá ảnh hưởng của thủy điện nhỏ đấu nối vào lưới điện phân phối khu vực huyện Bảo Lâm (thủy điện Đa Kai). ...................................................34 2.4.1 Các thông tin về nhà máy thủy điện Đa Kai ........................................34 2.4.2 Tình trạng chung về tổn thất điện năng và những ảnh hưởng .............35 2.4.3 Biểu đồ của nhà máy ............................................................................37 2.4.4 Biểu đồ điển hình của tuyến 473 trạm Bảo Lâm .................................37 2.4.5 Biểu đồ phát của nhà máy Đa Kai........................................................37 2.4.6 Tính toán ảnh hưởng về tổn thất công suất và điện áp trên tuyến 473 38 KẾT LUẬN CHƯƠNG 2..........................................................................................45 CHƯƠNG 3: ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP GIẢM TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRÊN LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI THÀNH PHỐ BẢO LỘC VÀ HUYỆN BẢO LÂM - CÔNG TY ĐIỆN LỰC LÂM ĐỒNG .......................................................47 3.1 Các giải pháp tổ chức, kinh doanh ......................................................................47 3.1.1 Giải pháp tổ chức. ................................................................................47 3.1.2 Giải pháp kinh doanh ...........................................................................47 3.1.3 Kiểm tra, quản lý hệ thống đo đếm. .....................................................48 3.2 Các giải pháp kỹ thuật. ........................................................................................48 3.2.1 Giải pháp lắp đặt tụ bù: ........................................................................48 3.2.1.1 Hiện trạng bù tối ưu bù công suất phản kháng của lưới điện hiện hữu. ............................................................................................................48 3.2.1.2 Tính toán bằng modul CAPO chương trình PSS - ADEPT...........49 3.2.1.3 Đề xuất phương án bù công suất phản kháng trên lưới điện hiện hữu. ............................................................................................................50 3.2.2 Giải pháp sửa chữa, đầu tư xây dựng lưới điện. ..................................52 3.2.2.1 Xây dựng các TBA ở trung tâm phụ tải. ........................................52 3.2.2.2 Cải tạo đường dây trung áp. ...........................................................54 3.2.2.3 Giảm tổn thất trong máy biến áp. ..................................................55 3.3 Giải pháp quản lý vận hành:................................................................................57 3.3.1 Quản lý vận hành các trạm biến áp phân phối. ....................................57 3.3.2 Tối ưu hóa mạch vòng đường dây trung thế bằng modul TOPO chương trình PSS - ADEPT. ......................................................................................58 3.3.3 Giải pháp đối với nhà máy thủy điện nhỏ (Đa Kai): ...........................60 3.3.3.1 Giải pháp vận hành tối ưu các nhà máy thủy điện nhỏ. .................60 3.3.3.2 Giải pháp đầu tư lưới điện đấu nối. ...............................................61 3.4 Đánh giá hiệu quả................................................................................................62 3.4.1 Phương pháp phân tích hiệu quả kinh tế ..............................................62 3.4.2 Đánh giá hiệu quả giảm tổn thất điện năng. .........................................64 3.4.3 Đánh giá hiệu quả đầu tư. ....................................................................64 KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 ........................................................................................66 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................67 TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................68 PHỤ LỤC QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN THẠC SĨ (BẢN SAO). BẢN SAO KẾT LUẬN CỦA HỘI ĐỒNG, BẢN SAO NHẬN XÉT CỦA CÁC PHẢN BIỆN. DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT HTĐ: Hệ thống điện HĐKD: Hoạt động kinh doanh MBA: Máy biến áp. TTĐN: Tổn thất điện năng. TTCS: Tổn thất công suất. TP: Thành phố. LĐPP: Lưới điện phân phối. ĐLTPBLOC: Điện lực thành phố Bảo Lộc. ĐLBLAM: Điện lực Bảo Lâm. Đơn vị: Các điện lực trực thuộc Công ty Điện lực Lâm Đồng. ΔA: Tổn thất điện năng. ΔP: Tổn thất công suất tác dụng. ΔQ: Tổn thất công suất phản kháng. DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu 1.1 1.2. 2.1. 2.2. 2.3. 2.4. 2.5. 2.6 2.7 2.8 2.9 2.10 2.11 2.12 2.13 2.14 2.15 2.16 2.17 2.18 2.19 2.20 2.21 2.22 2.23 Tên bảng Trang Số lượng trạm biến áp Điện lực Bảo Lộc quản lý Số lượng trạm biến áp Điện lực Bảo Lâm quản lý Các thời điểm tính toán nhập liệu vào PSS/ADEPT Trọng số thời gian cho từng thời điểm nhập vào PSS/ADEPT Bảng hệ số nhân để nhập liệu PSS/ADPET của từng nhóm phụ tải TP. Bảo Lộc Bảng hệ số nhân để nhập liệu PSS/ADPET của từng nhóm phụ tải huyện Bảo Lâm Bảng thông số đầu phát tuyến sau khi mô phỏng tuyến 472 Bảo Lộc Bảng thông số đầu phát tuyến sau khi mô phỏng tuyến 474 Bảo Lộc Bảng thông số đầu phát tuyến sau khi mô phỏng tuyến 476 Bảo Lộc Bảng thông số đầu phát tuyến sau khi mô phỏng tuyến 478 Bảo Lộc Bảng thông số đầu phát tuyến sau khi mô phỏng tuyến 480 Bảo Lộc Bảng thông số đầu phát tuyến sau khi mô phỏng tuyến 471 Bảo Lâm Bảng thông số đầu phát tuyến sau khi mô phỏng tuyến 473 Bảo Lâm Bảng thông số đầu phát tuyến sau khi mô phỏng tuyến 475 Bảo Lâm Bảng thông số đầu phát tuyến sau khi mô phỏng tuyến 477 Bảo Lâm Bảng tính tổn thất công suất tuyến 472 trạm Bảo Lộc Bảng tính tổn thất công suất tuyến 474 trạm Bảo Lộc Bảng tính tổn thất công suất tuyến 476 trạm Bảo Lộc Bảng tính tổn thất công suất tuyến 478 trạm Bảo Lộc Bảng tính tổn thất công suất tuyến 480 trạm Bảo Lộc Bảng tính tổn thất công suất tuyến 471 trạm Bảo Lâm Bảng tính tổn thất công suất tuyến 473 trạm Bảo Lâm Bảng tính tổn thất công suất tuyến 475 trạm Bảo Lâm Bảng tính tổn thất công suất tuyến 477 trạm Bảo Lâm Bảng tính toán tổn thất công suất các tuyến trạm Bảo Lộc 4 4 23 24 25 25 26 26 27 27 27 28 28 28 29 29 29 30 30 31 31 32 32 32 33 Số hiệu 2.24 2.25 2.26 2.27 2.28 2.29 2.30 2.31 2.32 2.33 2.34 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 3.10 3.11 3.12 3.13 3.14 3.15 Tên bảng Trang Bảng tính toán tổn thất công suất các tuyến trạm Bảo Lâm Kết quả tổn thất điện năng tuyến 473 khi có nhà máy Đa Kai đấu nối Kết quả TTĐN toàn khu vực Bảo Lâm khi có nhà máy Đa Kai đấu nối Thông số vận hành ứng với các thời điểm phát lớn nhất công suất của nhà máy trong các tháng năm 2017 Bảng thời lượng phát của nhà máy ứng với từng mức công suất phát Tổn thất công suất tuyến 473 khi nhà máy Đa Kai phát từng thời điểm Bảng tính TTĐN ứng với mức công suất phát từng thời điểm Tổn thất điện năng trên tuyến 473 khi đấu nối nhà máy Đa Kai Tổn thất điện năng tuyến 473 trong năm nếu thủy điện không đấu nối. Tổn thất điện năng tuyến 473 trong một năm nếu thủy điện đấu nối Điện áp tại thanh cái trạm và điểm đấu nối nhà máy Trạng thái làm việc dung lượng của các tụ bù trên lưới điện hiện hữu Trạng làm việc, dung lượng của các bộ tụ bù sau khi bố trí lại và lắp mới Công suất tiết kiệm được sau khi bố trí lại các bộ tụ bù Bánh kính cấp điện tối ưu cho lưới hạ áp Tổng hợp chi phí đầu tư cho công tác tách trạm, giảm bán kính cấp điện Khối lượng đường dây cần nâng cấp sửa chữa Bảng so sánh giữa MBA thường và MBA Amorphous Số lượng các trạm dư bù, thiếu bù và lệch pha Vị trí điểm mở tối ưu của các mạch vòng Kết quả tổn thất công suất giảm được sau khi kết mạch vòng Tổn thất điện năng tuyến 473 sau khi thay dây AC240 Tỷ lệ tổn thất điện năng tuyến 473 sau khi thay dây AC240 Điện áp tại điểm đấu nối sau khi thay dây Kết quả các giải pháp giảm tổn thất điện năng Tổng mức đầu tư cho các mục đầu tư tại khu vực thành phố Bảo Lộc và Bảo Lâm 33 34 34 36 38 40 40 41 43 43 44 49 50 51 53 53 54 56 57 60 60 61 62 62 64 65 DANH MỤC CÁC HÌNH Số hiệu 1.1 1.2. 2.1. 2.2. 2.3. 2.4. 2.5. 2.6. 2.7. 2.8. 2.9. 2.10. 2.11. 2.12. 2.13. 2.14. 2.15. 2.16. 2.17. 3.1. 3.2. Tên hình Trang Tỷ lệ TTĐN Điện lực Bảo Lộc từ năm 2013 đến 2017 Tỷ lệ TTĐN Điện lực Bảo Lâm từ năm 2013 đến 2017 Biểu đồ phụ tải ngày điển hình trạm 110/22kV Bảo Lộc Biểu đồ phụ tải ngày điển hình nhóm phụ tải 1: Nông Lâm - Thuỷ sản Bảo Lộc Biểu đồ phụ tải ngày điển hình nhóm phụ tải 2: Công nghiệp Xây dựng Bảo Lộc Biểu đồ phụ tải ngày điển hình nhóm phụ tải 3: Khách sạn - Nhà hàng Bảo Lộc Biểu đồ phụ tải ngày điển hình nhóm phụ tải 4: Sinh hoạt dân dụng Bảo Lộc Biểu đồ phụ tải ngày điển hình nhóm phụ tải 5: Các hoạt động khác Bảo Lộc Biểu đồ phụ tải ngày điển hình trạm 110/22kV Bảo Lâm Biểu đồ phụ tải ngày điển hình nhóm phụ tải 2 - Công nghiệp, xây dựng Bảo Lâm Biểu đồ phụ tải ngày điển hình nhóm phụ tải 4 - Quản lý, tiêu dùng Bảo Lâm Biểu đồ tổng hợp các nhóm phụ tải khu vực TP. Bảo Lộc Biểu đồ tổng hợp các nhóm phụ tải huyện Bảo Lâm Sơ đồ đơn tuyến 473 trạm 110/22kV Bảo Lâm Biểu đồ tuyến 473 trạm Bảo Lâm Biểu đồ phát của Đa Kai Biểu đồ số giờ phát của thủy điện Đa Kai Quan hệ giữa tổn thất công suất trên tuyến với công suất phát nhà máy Quan hệ giữa phụ tải trên tuyến và tổn thất công suất trung bình trên tuyến Sơ đồ địa dư tuyến 471 Bảo Lâm và 472 Bảo Lộc. Đường dây nối tuyến 471 Bảo Lâm và tuyến 472 Bảo Lộc 5 6 19 19 20 20 21 21 22 22 23 24 24 35 37 37 38 42 42 59 59 1 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài: Cùng với sự phát triển của nền kinh tế, xã hội, nhu cầu sử dụng điện của mỗi quốc gia đều tăng nhanh. Việc đảm bảo đáp ứng kịp thời, đầy đủ nhu cầu điện năng, truyền tải điện an toàn, kinh tế đến từng hộ tiêu thụ với chất lượng điện năng cao là tiêu chí quan trọng hàng đầu của mỗi quốc gia. Để đáp ứng đủ nguồn điện cung cấp cho sự phát triển kinh tế - xã hội đòi hỏi ngành điện phải có những giải pháp thực hiện đầu tư phát triển nguồn, lưới điện đủ để cung cấp cho phụ tải, cũng như đưa ra giải pháp vận hành tối ưu hệ thống điện, ngoài ra phải đảm bảo về chất lượng và độ tin cậy. Tổn thất điện năng dường như đang là mối quan tâm hàng đầu, nỗi trăn trở của Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN) nói chung, Tổng Công ty Điện lực miền Nam (EVN SPC) và Công ty Điện lực Lâm Đồng (PCLD) nói riêng. Đối với một doanh nghiệp hoạt động sản xuất kinh doanh điện năng như PCLD thì việc tiết kiệm điện năng và giảm tổng chi phí sản xuất thông qua việc giảm tỷ lệ tổn thất điện năng là một nhiệm vụ quan trọng. Mặt khác hiện nay Tập đoàn Điện lực Việt Nam đã xây dựng đề án lộ trình giảm tổn thất điện năng giai đoạn 2016-2020, trong đó giao cho Công ty Điện lực Lâm Đồng thực hiện đến năm 2020 phấn đầu giảm tỷ lệ tổn thất điện năng là 4,5%. Lưới điện phân phối của Công Điện lực Lâm Đồng quản lý được xây dựng từ trước năm 1975, mặc dù hàng năm đều được đầu tư sửa chữa nâng cấp, xây dựng mới, tuy nhiên do nguồn vốn được phân bổ có hạn nên hệ thống lưới điện phân phối hiện hữu chưa đáp ứng với tốc độ phát triển nhu cầu sử dụng điện của địa phương, dẫn đến các tuyến đường dây và trạm biến áp bị quá tải, tổn thất điện năng có chiều hướng tăng. Vì vậy để đảm bảo thực hiện đạt tỷ lệ tổn thất điện năng 4,5% vào năm 2020 và các năm tới theo kế hoạch được giao, cần phải có các giải pháp hữu hiệu để giảm tổn thất điện năng. Vì vậy, tôi chọn đề tài của luận văn là: “Các giải pháp giảm tổn thất điện năng lưới điện phân phối Thành phố Bảo Lộc và huyện Bảo Lâm - Công ty Điện lực Lâm Đồng” để thực hiện. 2. Mục đích nghiên cứu: Phân tích hệ thống lưới điện hiện hữu và đưa ra các giải pháp để giảm tổn thất điện năng trên lưới điện phân phối Thành phố Bảo Lộc và huyện Bảo Lâm. 3. Nhiệm vụ nghiên cứu: - Thu thập cơ sở dữ liệu về nguồn và phụ tải lưới phân phối trong phạm vi nghiên cứu để phân tích. 2 - Sử dụng phần mềm PSS/ADEPT tính toán tổn thất điện năng đối với lưới điện hiện hữu đang vận hành. Phân tích và đề xuất các giải pháp giảm tổn thất điện năng trên lưới điện phân phối khu vực Thành phố Bảo Lộc và huyện Bảo Lâm. - Đánh giá hiệu quả đầu tư sau khi thực hiện các giải pháp đề xuất để kiến nghị cho Công ty Điện lực Lâm Đồng thực hiện tại Thành phố Bảo Lộc và huyện Bảo Lâm. 4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu: - Đối tượng nghiên cứu là các phương pháp tính toán tổn thất công suất, tổn thất điện năng trên lưới điện phân phối và các giải pháp giảm tổn thất điện năng. - Phạm vi nghiên cứu: Lưới điện phân phối trung thế 22kV khu vực Thành phố Bảo Lộc và huyện Bảo Lâm. 5. Phương pháp nghiên cứu - Sử dụng phương pháp nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm. - Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Nghiên cứu các tài liệu, sách báo, giáo trình,…về vấn đề tính toán xác định tổn thất công suất và tổn thất điện năng, các giải pháp giảm tổn thất điện năng trong lưới điện phân phối. - Phương pháp thực nghiệm: Sử dụng phần mềm PSS/ADEPT để tính toán tổn thất công suất và tổn thất điện năng để xác định các vị trí bù tối ưu công suất phản kháng, tìm điểm mở tối ưu khi kết lưới mạch vòng và các giải pháp khác về đầu tư, sửa chữa nâng cấp lưới điện … 6. Bố cục của luận văn Bố cục luận văn ngoài phần mở đầu và kết luận chung, nội dung của luận văn được biên chế thành 3 chương như sau: Chương 1: Tổng quan về lưới điện phân phối thành phố bảo lộc và huyện bảo lâm - công ty điện lực lâm đồng. Chương 2: Tính toán phân tích và đánh giá tổn thất điện năng lưới điện phân phối Thành phố Bảo Lộc và huyện Bảo Lâm - Công ty Điện lực Lâm Đồng. Chương 3: Đề xuất các giải pháp giảm tổn thất điện năng trên lưới điện phân phối Thành phố Bảo Lộc và huyện Bảo Lâm - Công ty Điện lực Lâm Đồng. 3 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI THÀNH PHỐ BẢO LỘC VÀ HUYỆN BẢO LÂM CÔNG TY ĐIỆN LỰC LÂM ĐỒNG 1.1 Đặc điểm của lưới điện phân phối khu vực Thành phố Bảo Lộc và huyện Bảo Lâm - Công ty Điện lực Lâm Đồng. 1.1.1 Khái quát về Điện lực thành phố Bảo Lộc và huyện Bảo Lâm. Điện lực Bảo Lộc và Bảo Lâm là 02 Điện lực trực thuộc Công ty Điện lực Lâm Đồng, nhiệm vụ chính là quản lý vận hành, kinh doanh điện năng, chăm sóc, phát triển khách hàng trên địa bàn TP. Bảo Lộc và huyện Bảo Lâm. Ngoài ra, Điện lực còn tham mưu cho Công ty Điện lực Lâm Đồng và chính quyền địa phương trong công tác quy hoạch, phát triển lưới điện, an toàn hành lang lưới điện như: - Thực hiện quản lý, vận hành, thí nghiệm, sửa chữa hệ thống lưới điện phân phối do Công ty Điện lực Lâm Đồng giao. - Thực hiện các dự án đầu tư xây dựng, sửa chữa, cải tạo, phát triển lưới điện, phát triển khách hàng trên địa bàn quản lý. - Tổ chức tuyên truyền, hướng dẫn khách hàng về tiết kiệm điện, an toàn sử dụng điện, an toàn hàng lang lưới điện và sử dụng điện đúng pháp luật. - Nắm bắt và dự báo nhu cầu sử dụng điện của khách hàng sử dụng điện trên địa bàn phục vụ quy hoạch, phát triển lưới điện và đảm bảo cung cấp điện. - Giải quyết kịp thời thắc mắc, khiếu nại của khách hàng sử dụng điện theo đúng quy định. 1.1.2 Đặc điểm lưới điện phân phối thành phố Bảo Lộc. Mặc dù là thành phố nhưng lưới điện thành phố Bảo Lộc lại có đặc thù là lưới điện của khu vực nông thôn miền núi. Dây dẫn điện với đặc điểm là dây nhôm lõi thép, phần lớn là dây trần, tiết diện nhỏ, bán kính cấp điện lớn. Tại khu vực TP. Bảo Lộc, hiện chỉ có 01 trạm 110/22kV cấp điện cho toàn thành phố (trạm 220/110/22kV Bảo Lộc). Toàn bộ TP. Bảo Lộc được cấp điện từ 05 phát tuyến trung thế 22kV là 472, 474, 476, 478 và 480 từ trạm 220/110/22kV Bảo Lộc. Bán kính cấp điện xa nhất từ vị trí trạm 220/110/22kV Bảo Lộc là hơn 40km. Khối lượng quản lý đường dây và trạm khu vực TP. Bảo Lộc như sau: + Đường dây trung thế: 483.1km. + Đường dây hạ thế: 669,5km. 4 + Trạm biến áp: 755 trạm biến áp phân phối, với tổng dung lượng 122,35MVA. STT 1 2 Bảng 1.1. Số lượng trạm biến áp Điện lực Bảo Lộc quản lý Tổng công suất Loại trạm Số trạm (trạm) (KVA) 1 Pha 342 11.547,5 3 pha 413 110.805,0 Tổng 755 122.352,5 1.1.3 Đặc điểm lưới điện phân phối huyện Bảo Lâm. Khu vực huyện Bảo Lâm là khu vực nông thôn, miền núi. Lưới điện chủ yếu là dây nhôm lõi thép, dây trần, tiết diện nhỏ, bán kính cấp điện lớn. Trong khu vực huyện, hiện chỉ có 01 trạm 110/22kV cấp điện cho toàn bộ huyện (trạm 110/22kV Bảo Lâm), đồng thời hai trạm Bảo Lâm và Bảo Lộc được liên kết với nhau qua một phát tuyến 22kV (tuyến 476 Bảo Lộc và tuyến 471 trạm Bảo Lâm). Toàn bộ huyện Bảo Lâm được cấp điện từ 04 tuyến trung thế 22kV là 471, 473, 475 và 477 từ trạm 110/22kV Bảo Lâm. Trong đó, hiện chỉ có tuyến 473 có nhà máy thủy điện Đa Kai đấu nối vào điểm cuối của tuyến (Công suất của nhà máy thủy điện Đa Kai là 8,1MW). Bán kính cấp điện xa nhất từ vị trí trạm 110/22kV Bảo Lâm là hơn 50km. Khối lượng quản lý vận hành đường dây và trạm khu vực huyện Bảo Lâm như sau: + Đường dây trung thế: 256,2km. + Đường dây hạ thế: 257,2km. + Trạm biến áp: 200 trạm biến áp phân phối, với tổng dung lượng 16,035MVA. STT 1 2 Bảng 1.2. Số lượng trạm biến áp Điện lực Bảo Lâm quản lý Tổng công suất Loại trạm Số trạm (trạm) (KVA) 1 Pha 141 4.400 3 pha 59 11.635 Tổng 200 16.035 5 1.2 Hiện trạng về tổn thất điện năng trên lưới điện phân phối của Thành phố Bảo Lộc và huyện Bảo Lâm - Công ty Điện lực Lâm Đồng. 1.2.1 Hiện trạng tổn thất điện năng lưới điện thành phố Bảo Lộc. Tổn thất điện năng hiện nay của lưới điện thành phố Bảo Lộc đang ở mức 4,3%, trong đó tổn thất trung thế là 2,5% và tổn thất hạ thế ở mức 1,8%. Theo lộ trình đến năm 2020, tổn thất điện năng của thành phố Bảo Lộc sẽ giảm về mức 3,5%. Biểu đồ tỷ lệ Tổn thất điện năng của khu vực thành phố Bảo Lộc qua 05 năm gần nhất như sau: Hình 1.1. Tỷ lệ TTĐN Điện lực Bảo Lộc từ năm 2013 đến 2017 1.2.2 Hiện trạng tổn thất điện năng lưới điện huyện Bảo Lâm. Tổn thất điện năng hiện nay của lưới điện huyện Bảo Lâm đang ở mức 5,0%, trong đó tổn thất trung thế là 2,5% và tổn thất hạ thế ở mức 2,5%. Theo lộ trình đến năm 2020, tổn thất điện năng của huyện Bảo Lâm sẽ giảm về mức 3,8%. Biểu đồ tỷ lệ Tổn thất điện năng của khu vực huyện Bảo Lâm qua 05 năm gần nhất như sau: 6 Hình 1.2. Tỷ lệ TTĐN Điện lực Bảo Lâm từ năm 2013 đến 2017 1.3 Vai trò và ý nghĩa của bài toán xác định tổn thất công suất và tổn thất điện năng. 1.3.1 Định nghĩa tổn thất điện năng. Tổn thất điện năng trong hệ thống điện nói chung là chênh lệch giữa lượng điện năng sản xuất từ nguồn điện và lượng điện năng được tiêu thụ tại phụ tải trong một khoảng thời gian nhất định. Trong thị trường điện, TTĐN trên một lưới điện là sự chênh lệch giữa lượng điện năng đi vào lưới điện (bao gồm từ các nguồn điện và từ các lưới điện lân cận) và lượng điện năng đi ra khỏi lưới điện (bao gồm cấp cho phụ tải của lưới điện đó hoặc đi sang các khu vực lưới điện lân cận) trong một khoảng thời gian nhất định. 1.3.2 Vai trò việc xác định tổn thất công suất, tổn thất điện năng. Việc xác định tổn thất công suất và tổn thất điện năng trong lưới điện có vai trò hết sức to lớn, quyết định đến tất cả tính toán kinh tế kỹ thuật trên lưới điện. Là mối quan tâm hàng đầu của các Công ty Điện lực. Nhìn chung, không có cách xác định chính xác TTĐN. Có nhiều nguyên nhân, nhưng chủ yếu là vì thiếu thông tin do hệ thống đo lường chưa đầy đủ và đồng bộ, số liệu về lưới điện và phụ tải không chính xác... Bởi vậy, thực chất việc xác định TTĐN là đánh giá hoặc dự báo TTĐN. Hai nhóm phương pháp chính để xác định TTĐN là đo lường và tính toán mô phỏng. Các phương pháp dựa trên đo lường nhìn chung cho kết quả tin cậy hơn, nhưng đòi hỏi một hệ thống đo lường đủ mạnh. Hơn nữa, phương pháp này khó phân biệt được tổn thất kỹ thuật và tổn thất thương mại. Các phương pháp thông qua tính toán mô phỏng có thể cho phép đánh giá tổn thất đối với mọi phần tử trên lưới điện, và đó là tổn thất kỹ thuật. Tuy nhiên, độ chính xác của kết quả nhìn chung không cao và phụ thuộc rất nhiều vào số liệu ban đầu về lưới điện và phụ tải. Tùy 7 theo mục tiêu tính TTĐN cũng như các nguyên nhân gây ra TTĐN, có thể có nhiều phương pháp mô phỏng và tính toán khác nhau, yêu cầu mức độ đầy đủ về số liệu khác nhau và do đó cho độ chính xác tương ứng của kết quả tính toán TTĐN Tổn thất công suất hiện nay có thể tính toán qua các phần mềm tính toán, tuy nhiên việc tính toán vẫn còn hạn chế ở mức là mô phỏng và tính toán gần đúng. Tính đúng được tổn thất công suất sẽ hỗ trợ giúp cho công tác đầu tư, công tác quản lý vận hành và là nền tảng cho các tính toán hiệu quả đầu tư. 1.3.3 Ý nghĩa việc xác định tổn thất công suất, tổn thất điện năng. Việc xác định đúng tổn thất công suất và tổn thất điện năng góp phần giúp cho việc định hướng đúng trong công tác điều hành của các Công ty Điện lực, giúp xác định đúng nguyên nhân gây ra tổn thất và có giải pháp để thực hiện giảm TTĐN. Tuy vậy, chúng ta không giảm tổn thất điện năng bằng mọi giá mà phải cân đối, dựa trên cơ sở hiệu quả đầu tư và khả năng cung cấp điện ổn định trên lưới. Đầu tư phát triển hệ thống điện với mục tiêu đảm bảo đủ điện cho phát triển kinh tế xã hội phục vụ đời sống nhân dân, ngày càng nâng cao chất lượng, độ tin cậy cấp điện. Trong đó, lưới điện sẽ được tăng cường hiện đại hơn, đảm bảo vận hành an toàn, tin cậy và góp phần giảm TTĐN. 1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến trị số tổn thất công suất, tổn thất điện năng trong lưới điện phân phối. Các yếu tố tác động đến tổn thất điện năng. Điện năng từ khi sản xuất ra đến nơi tiêu thụ luôn có một lượng điện năng tổn thất lượng điện năng tổn thất nhiều hay ít phụ thuộc và nhiều yếu tố khác nhau. Các yếu tố khách quan: Tổn thất điện năng do yếu tố khách quan khó có thể lường trước như các yếu tố tự nhiên như khí hậu, thời tiết, địa hình. Điện năng sản xuất ra để đưa tới nơi tiêu thụ phải thông qua hệ thống truyền tải và phân phối. Hệ thống điện bao gồm các TBA và các đường dây tải điện gồm nhiều bộ phận khác nhau như MBA, máy cắt, dao cách ly, tụ bù, sứ xuyên thanh cái, cáp ngầm, cột, đường dây trên không, phụ kiện đi nối dây dẫn và dây chống sét với cột, sứ cách điện v..v…Các bộ phận này đều phải chịu tác động của thiên nhiên (gió, mưa, ăn mòn, sét, dao động, nhiệt độ, bão từ, rung động do gió, văng bật dây, ). Hệ thống điện của nước ta phần lớn là nằm ở ngoài trời, do đó tất yếu sẽ chịu ảnh rất lớn của điều kiện tự nhiên. Sự thay đổi, biến động của môi trường tự nhiên có ảnh hưởng rất lớn tới tổn thất điện năng của ngành điện. Nước ta nằm ở vùng nhiệt đới gió mùa, nên độ ẩm tương đối cao, nắng mưa nhiều đã gây không ít khó 8 khăn cho việc bảo dưỡng thiết bị và vận hành lưới điện. Các đường dây tải điện và MBA đều được cấu thành từ kim loại. Độ ẩm cao làm cho kim loại nhanh bị ô xi hoá và dẫn đến hiện tượng MBA và dây tải điện sử dụng không hiệu quả nữa, lượng điện bị hao tổn. Mạng lưới truyền tải điện phải đi qua nhiều khu vực, địa hình phức tạp đồi núi, rừng cây, nên khi sự cố điện xảy ra điện phóng thoáng qua cây cối trong hoặc gần hành lang điện, gây ra tổn thất. Địa hình phức tạp làm cho công tác quản lý hệ thống điện, kiểm tra sửa chữa, xử lý sự cố gặp không ít khó khăn, nhất là vào mùa mưa bão, gây ra một lượng tổn hao không nhỏ. Thiên tai do thiên nhiên gây ra: gió, bão, lụt, sét,...làm đổ cột điện, đứt dây truyền tải, các TBA và đường dây tải điện bị ngập lụt trong nước, làm cho nhiều phụ tải lưới điện phân phối bị sa thải do mạng điện hạ áp bị hư hỏng, ảnh hưởng đến sản lượng truyền tải điện. Công nghệ kỹ thuật trong hệ thống điện: Trong quá trình phân phối và truyền tải điện năng thì tổn thất điện năng là không tránh khỏi. Lượng điện năng tiêu tốn nhiều hay ít phụ thuộc rất lớn vào công nghệ lưới điện truyền tải. Do đó, nếu công nghệ của thiết bị càng tiên tiến thì sự cố càng ít xảy ra, và có thể tự ngắt khi sự cố xảy ra dẫn đến lượng điện hao tổn càng ít. Điều này giải thích tại sao ở các nước kém phát triển tỷ lệ tổn thất điện lại cao hơn rất nhiều so với các nước phát triển. Sự lạc hậu về thiết bị, công nghệ. Hệ thống điện chắp vá, tận dụng, chưa đồng bộ, chưa hoàn chỉnh, sự cọc cạch trong hệ thống như với đủ mọi dây dẫn tận dụng khác nhau. Các bộ phận của hệ thống điện, với cùng thời gian sẽ bị lão hoá. Thêm vào đó sự phát triển của khoa học, công nghệ kéo theo sự tiên tiến, hiện đại hoá các thiết bị, máy móc trong mọi lĩnh vực, kích thích tiêu dùng năng lượng nhiều hơn. Vì vậy, nếu không quản lý, bảo dưỡng, giám sát đổi mới công nghệ truyền tải sẽ dẫn đến tổn thất lớn. Những MBA của thế hệ cũ không đáp ứng được nhu cầu tải điện trong giai đoạn hiện nay, xuất hiện tình trạng máy bị quá tải hoặc non tải, dây dẫn có tiết diện không đủ lớn để truyền tải dẫn đến tình trạng quá tải đường dây, công tơ cũ, lạc hậu, không hiển thị rõ chỉ số, cấu tạo đơn giản làm cho người sử dụng dễ lấy cắp điện. Các yếu tố chủ quan: Lượng điện hao hụt trong quá trình phân phối và truyền tải điện năng người lao động đóng vai trò không nhỏ, các công nhân, kỹ sư, phải có trình độ chuyên môn nghiệp vụ nhất định. Phải thông thạo về nghiệp vụ về điện để tuyên truyền, hướng dẫn cho khách hàng trong quá trình mua hàng và phương pháp sử dụng, nhất là an toàn điện, tránh xảy ra những nguy hiểm và tổn thất không đáng có. Cũng như trong việc sử dụng, kiểm tra các thiết bị điện thuộc phạm vi mình quản lý. Khi có sự cố xảy ra như chập, cháy, nổ đòi hỏi cán bộ công nhân ngành điện phải được đào tạo chính quy và có trình độ kỹ thuật nghiệp vụ tốt. Trình độ cán bộ, 9 công nhân ngày càng cao thì xử lý các tình huống càng kịp thời, chính xác. Bên cạnh đó, việc bố trí đúng người, đúng việc trong ngành điện rất quan trọng, một mặt giúp họ phát huy hết khả năng của mình, mặt khác đảm bảo được an toàn, bởi ngành điện là ngành có yêu cầu cao về kỹ thuật. Được bố trí công việc phù hợp giúp cho cán bộ, công nhân say mê, sáng tạo, tránh được các hành vi tiêu cực do chán nản gây ra như làm việc thiếu nhiệt tình, không tận tuỵ hết lòng vì công việc, khi có sự cố xảy ra, xử lý chậm chạp, không đúng quy trình, quy phạm kỹ thuật, gây thiệt hại lớn, nhân viên ghi công tơ không đều đặn theo lịch hàng tháng, ghi sai chỉ số, ghi chỉ số khống, thu tiền không đúng kì hạn, tính sai giá điện, làm hợp đồng không đúng với thực tế sử dụng. Theo mô hình tổ chức quản lý điện hiện nay, tổn thất điện năng do phòng kinh doanh chịu trách nhiệm về tổn thất. Các đội quản lý công tơ và đội thu tiền điện không chịu trách nhiệm về tổn thất. Vì vậy, hiện nay tình hình tổn thất điện năng tương đối lớn. Người quản lý khu vực sẽ dễ không chịu trách nhiệm về tổn thất. Người quản lý khu vực sẽ dễ dàng làm mất mát điện năng. Do họ không chịu trách nhiệm về tổn thất nên dẫn đến buông lỏng quản lý hộ tiêu thụ, tạo điều kiện cho hộ tiêu thụ câu, nối trước công tơ làm thất thoát điện của nhà nước. Mặt khác, các đơn vị chuyên trách kỹ thuật và ban kinh doanh có mối liên hệ ngang, do đó dẫn đến sự chậm chạp trong việc xử lý sự cố vận hành mạng lưới, tạo nên tình hình phức tạp trong công tác kinh doanh do luồng thông tin quá lớn, số đầu vào nhiều. Vấn đề tổ chức sản xuất trong kinh doanh bán điện còn chưa hợp lý, dẫn đến sự bất bình của người sử dụng điện. Đó là tình trạng nhiều đường dây, trạm là tài sản của khách hàng, ngành điện khai thác bán điện cho nhiều phụ tải khác chưa làm được thủ tục bàn giao tài sản nên khi có sự cố đã xảy ra tình trạng đùn đẩy trách nhiệm sửa chữa dẫn đến mất điện kéo dài của một số khách hàng. Thủ tục, giấy tờ và thời gian lắp đặt công tơ kéo dài, hiện tượng tiêu cực của một số cán bộ công nhân viên ngành điện cấu kết với khách hàng để lấy cắp điện vì mục đích vụ lợi vẫn còn phổ biến, nhiều nơi vẫn còn hiện tượng nhũng nhiễu, phiền hà khách hàng, còn nhiều hiện tượng thiếu trách nhiệm trong khi thực hiện ghi chỉ số công tơ hoặc còn hiện tượng các đơn vị hạch toán sai trong công tác kinh doanh. Chính sự bất bình này dẫn đến những hiện tượng tiêu cực của người sử dụng điện câu móc trộm điện, quay ngược công tơ, vô hiệu hoá công tơ dẫn đến tổn thất điện năng. Vậy, để quản lý tốt sản phẩm của mình trong đó có giảm lượng điện năng hao tổn thì việc tổ chức sản xuất hợp lý, tạo mối liên hệ cân đối, hài hoà giữa các bộ phận, phải có một đội ngũ nhân viên có trình độ, tinh thần trách nhiệm cao với công việc là hết sức cần thiết. Tổ chức sản xuất kinh doanh không hợp lý tất yếu dẫn đến 10 hoạt động của ngành kém chất lượng, điện cung cấp không đầy đủ cả về số lượng và chất lượng, hao tổn điện năng nhiều. Ngành điện là ngành cơ sở hạ tầng, tạo nên động lực của toàn bộ nền kinh tế xã hội. Điện năng là một loại sản phẩm hàng hoá đặc biệt quan trọng, gắn với đời sống hàng ngày của con người. Chính vì vậy, khách hàng tiêu thụ điện rất đa dạng, thuộc mọi tầng lớp, mọi lĩnh vực, mọi miền và mọi vùng của quốc gia, từ khách hàng chỉ tiêu thụ 2-3 KWh/tháng đến những khách hàng tiêu thụ hàng triệu KWh/ tháng. Khách hàng của ngành điện gồm sản xuất công nghiệp, sản xuất nông nghiệp, thuỷ lợi, dịch vụ thương mại và sinh hoạt tiêu dùng ở đô thị, nông thôn và miền núi. Do khách hàng của ngành điện rất đa dạng và phong phú như vậy nên việc quản ký khách hàng đối với ngành điện là tương đối khó khăn. Quản lý khách hàng không tốt dẫn đến việc tổng điều tra và ký lại hợp đồng mua bán chưa đầy đủ, tên người sử dụng điện khác với tên người ký hợp đồng, địa chỉ không rõ ràng, gây nên hiện tượng thất thu tiền điện. Quản lý khách hàng theo từng khu vực, phân loại khách hàng theo từng đặc điểm sẽ giúp cho việc ghi công tơ và thu ngân được đúng tiến độ, không quá hạn lịch ghi công tơ hàng tháng, công việc này góp phần giảm tổn thất điện năng một cách đáng kể. Khách hàng được quản lý sát sao, có hệ thống giúp cho ngành điện nắm vững được mục đích sử dụng điện của từng hộ để tính giá điện cho phù hợp, khi có sự cố xảy ra, biết rõ đang xảy ra ở khu vực nào, từ đó có biện pháp xử lý hợp lý, kịp thời. Như vậy, công tác quản lý khách hàng tốt sẽ góp phần rất lớn vào việc giảm tổn thất điện năng của ngành điện. 1.5 Các biện pháp nhằm giảm tổn thất điện năng. Đối với lưới điện phân phối tổn thất điện năng xảy ra trên lưới phân phối trung áp, trong máy biến áp, trong lưới phân phối hạ áp. Vì vậy trong nghiên cứu giảm tổn thất ta phải chú ý đến ba thành phần này. Từ đó ta có thể chia các biện pháp giảm tổn thất điện năng thành hai nhóm: Các biện pháp kỹ thuật: + Nâng cao điện áp định mức của lưới điện phù hợp với quy hoạch phát triển lưới điện khu vực, nếu thấy phụ tải tăng trưởng mạnh về giá trị cũng như khoảng cách, với cấp điện áp định mức cũ không đáp ứng được. + Bù kinh tế trong mạng điện phân phối bằng tụ điện. + Phân bố tối ưu công suất phản kháng trong lưới điện làm cho dòng công suất phản kháng vận chuyển hợp lý trên các đường dây cho tổn thất nhỏ nhất.