Tài liệu đề xuất các giải pháp giảm tổn thất điện năng lưới điện phân phối điện lực chư prông – tỉnh gia lai

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA --------------------------------------- NGUYỄN KHOA PHI DŨNG ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP GIẢM TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI ĐIỆN LỰC CHƯ PRÔNG - TỈNH GIA LAI C C R L T. DU LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN Đà Nẵng – Năm 2020 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA --------------------------------------- NGUYỄN KHOA PHI DŨNG ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP GIẢM TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI ĐIỆN LỰC CHƯ PRÔNG - TỈNH GIA LAI C C R L T. DU Chuyên ngành : Kỹ thuật điện Mã số: 8.02.02.01 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. TRẦN VINH TỊNH Đà Nẵng – Năm 2020 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả tính toán trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất cứ công trình nào. Tác giả luận văn Nguyễn Khoa Phi Dũng C C DU R L T. ii ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP GIẢM TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI ĐIỆN LỰC CHƯ PRÔNG – TỈNH GIA LAI Học viên: Nguyễn Khoa Phi Dũng Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số: 8.02.02.01 Khóa: K37 KTĐ.KT Trường Đại học Bách Khoa – ĐHĐN Tóm tắt - Theo dự thảo Quy hoạch điện VII, dự báo nhu cầu điện toàn quốc sẽ tăng bình quân khoảng 11,5%/năm trong giai đoạn 2018 – 2020 và khoảng 7,4% đến 8,4%/năm trong giai đoạn 2021 – 2030. Để đáp ứng đủ nhu cầu năng lượng theo yêu cầu ngoài việc phát triển nguồn, lưới phải thực hiện tiết kiệm và sử dụng năng lượng hiệu quả. Do vậy, bài toán lớn đối với Công ty là vấn đề lợi nhuận gói gọn từ khâu mua điện đến bán điện, trong đó vấn đề giảm tổn thất điện năng là hết sức quan trọng. Từ các lý do trên, tác giả đề xuất đề tài nghiên cứu các giải pháp giảm tổn thất điện năng lưới điện phân phối Điện lực Chư Prông nhằm làm giảm chi phí sản xuất, tăng lợi nhuận trong việc kinh doanh điện năng của Công ty Điện lực Gia Lai. Luận văn này sử dụng phần mềm PSS/ADEPT để mô phỏng, tính toán đánh giá tổn thất điện năng cho các phương án vận hành. Từ khóa - tổn thất điện năng; tổn thất công suất; lưới điện phân phối;PSS/ADEPT C C R L T. PROPOSING SOLUTIONS TO REDUCE TOTAL ELECTRICITY LOSS CHU PRONG POWER DISTRIBUTION NETWORK - GIA LAI PROVINCE DU Abstract - According to the draft of "Electricity Plan VII", national demand for electricity will increase by 11.5% annually in the period of 2018 - 2020 and from 7.4% to 8.4% annually in period of 2021 - 2030. In order to supply the energy demand, besides maintaining sustainability and stability of grid-line, we need to use energy in efficient and economical way. Gia Lai Power Company (GLPC) is the first electricity distribution company in Vietnam to operate as a joint stock company. Therefore, the big difficulty is gaining profit by trading electricity, in which the solution of reducing energy loss is very importantkeypoint. With all of following concerns, the thesis presents the approach to reduce energy loss of power distribution grid-line of Chu Prong district in purpose of minimizing production costs and maximizing company profit. All models are simulated in PSS/ADEPT software to calculate and estimate the energy loss for specific operations. Keywords - energy loss; power loss; grid distribution; PSS/ADEPT. iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .......................................................................................................... i TÓM TẮT .................................................................................................................... ii MỤC LỤC .................................................................................................................... iii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU ................................................ vi DANH MỤC CÁC BẢNG.......................................................................................... vii DANH MỤC CÁC HÌNH ......................................................................................... viii MỞ ĐẦU.........................................................................................................................1 1. Lý do chọn đề tài...................................................................................................1 2. Mục đ ch nghiên cứu.............................................................................................1 3. Đối tượng và phạm vi ngiên cứu...........................................................................2 4. Phư ng pháp nghiên cứu ......................................................................................2 5. Bố cục của luận văn ..............................................................................................2 CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ TTCS & TTĐN TRONG LĐPP............................3 1.1. Vai trò của LĐPP trong hệ thống điện ......................................................................3 1.2. Đặc điểm lưới điện phân phối ...................................................................................3 1.2.1. S đồ hình tia ..................................................................................................3 1.2.2. S đồ mạch vòng ............................................................................................4 1.3. Tổn thất và nguyên nhân gây tổn thất .......................................................................5 1.3.1. Tổn thất kỹ thuật .............................................................................................5 1.3.2. Tổn thất thư ng mại .......................................................................................7 1.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến trị số TTCS & TTĐN trong HTĐ ..................................7 1.4.1. Quan hệ giữa các phư ng pháp t nh toán TTCS và TTĐN ............................7 1.4.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến trị số TTCS ..........................................................8 1.4.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến trị số TTĐN .......................................................11 1.5. T nh toán TTCS trong quản l vận hành LĐPP......................................................12 1.5.1. C sở phư ng pháp.......................................................................................12 1.5.2. Phư ng pháp giải và các chư ng trình t nh toán ..........................................12 1.5.3. Phần mềm PSS/ADEPT ...............................................................................14 1.6. Các phư ng pháp t nh toán TTĐN trong LĐPP .....................................................15 1.6.1. Phư ng pháp t ch phân đồ thị .......................................................................15 1.6.2. Phư ng pháp d ng điện trung bình bình phư ng .........................................16 1.6.3. Phư ng pháp thời gian tổn thất ....................................................................17 1.6.4. Phư ng pháp đường cong tổn thất................................................................17 1.6.5. Phư ng pháp t nh toán TTĐN theo quy định của EVN ...............................19 C C DU R L T. iv 1.7. Kết luận Chư ng 1 ..................................................................................................20 CHƢƠNG 2. CÁC GIẢI PHÁP GIẢM TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG .......................21 2.1. Cải tạo lưới điện đang vận hành .............................................................................21 2.1.1. Phát triển trục hệ thống truyền tải, thống nhất các cấp điện áp....................21 2.1.2. Xây dựng các nhà máy và các trạm biến áp ở các trung tâm phụ tải ...........21 2.1.3. Nâng cấp các đường dây LĐPP và biến đổi hệ thống phân phối m t pha thành ba pha ...................................................................................................................22 2.1.4. Nâng cao hệ số công suất cos đường dây .................................................22 2.1.5. Giảm tổn thất trong các máy biến áp phân phối ...........................................29 2.2. Cải thiện về điều kiện vận hành ..............................................................................29 2.2.1. Giảm tổn thất thông qua điều đ kinh tế trong hệ thống ..............................29 2.2.2. Cung cấp trực tiếp bằng điện áp cao trên các phụ tải ...................................29 2.2.3. Giảm tổn thất thông qua cải thiện hệ số phụ tải ...........................................30 2.3. Giảm tổn thất thư ng mại .......................................................................................30 2.4. Kết luận Chư ng 2 ..................................................................................................31 CHƢƠNG 3. HIỆN TRẠNG CÔNG TÁC QUẢN LÝ VẬN HÀNH, QUẢN LÝ KINH DOANH ĐIỆN NĂNG LĐPP CHƢ PRÔNG................................................32 3.1. Đặc điểm tự nhiên Điện lực Chư Prông ..................................................................32 3.1.1. Vị tr địa lý – kinh tế.....................................................................................32 3.1.2. Điều kiện tự nhiên ........................................................................................32 3.2. Giới thiệu về Điện lực Chư Prông – Gia Lai ..........................................................32 3.2.1. Lịchsử hình thànhvàpháttriển .......................................................................32 3.2.2. Chức năng nhiệm vụ và tổ chức b máy của Điện lực .................................32 3.2.3. Khối lượng quản lý vận hành hệ thống điện ................................................33 3.3. Tình hình tiêu thụ điện ............................................................................................34 3.4. Tình hình thực hiện nhiệm vụ sản xuất kinh doanh ................................................35 3.4.1. Tình hình thực hiện các chỉ tiêu SXKD các năm 2017, 2018và 2019 .........35 3.4.2. Tình hình thực hiện TTĐN ...........................................................................35 3.5. T nh toán TTĐN hiện trạng LĐPP Chư Prông bằng phần mềm PSS/ADEPT .......38 3.5.1. C sở dữ liệu phục vụ t nh toán....................................................................38 3.5.2. T nh toán TTĐN trung áp .............................................................................41 3.6. Kết luận Chư ng 3 ..................................................................................................47 CHƢƠNG 4. ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP GIẢM TTĐN LĐPP CHƢ PRÔNG ..........48 4.1. Các giải pháp tổ chức ..............................................................................................48 4.1.1. Kiện toàn công tác tổ chức ...........................................................................48 4.1.2. Kiện toàn công tác quản lý kỹ thuật .............................................................48 C C DU R L T. v 4.1.3. Kiện toàn công tác quản lý vận hành lưới điện phân phối ...........................49 4.1.4. Kiện toàn công tác quản lý kinh doanh ........................................................51 4.2. Các giải pháp kỹ thuật.............................................................................................52 4.2.1. Lắp đặt tụ bù trên lưới hạ áp.........................................................................52 4.2.2. Chọn phư ng thức vận hành hợp l lưới trung áp .......................................54 4.3. Tính toán hiệu quả sau khi áp dụng các giải pháp ..................................................61 4.3.1. T nh lượng tổn thất điện năng giảm hàng năm.............................................61 4.3.2. Giá trị làm lợi hàng năm ...............................................................................61 4.4. Kết luận Chư ng 4 ..................................................................................................61 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .....................................................................................63 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN (Bản sao) C C DU R L T. vi DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU - CB – CNV: Cán b công nhân viên. CD: Cầu dao. DSM – Demand Side Management: Quản lý nhu cầu sử dụng điện năng. EVN: Tập đoàn Điện lực Việt Nam. CPR: Trạm biến áp 110kV Chư Prông - Chư Prông - 2x40MVA. E42: Trạm biến áp 110kV Diên Hồng - 16MVA. F19: Trạm biến áp trung gian 35kV Hàm Rồng - 2x6.300kVA. F18: Trạm Cắt F18 F20: Trạm biến áp Trung Gian F20 E50: Trạm biến áp 110Kv Chư Sê- Chư Sê HTĐ: Hệ thống điện. HTCCĐ: Hệ thống cung cấp điện. HSKV: Hiệu suất khu vực. GLPC: Công ty Điện lực Gia Lai. KTNL: Kiểm toán năng lượng. KDDV: Kinh doanh dịch vụ. LĐPP: Lưới điện phân phối. MBA: Máy biến áp. PA : Phư ng án QLVH: Quản lý vận hành. QLKD: Quản lý kinh doanh. SXKD: Sản xuất kinh doanh. TOPO – Tie Open Point Optimization: Xác định điểm dừng tối ưu. TTCS : Tổn thất công suất. TTĐN : Tổn thất điện năng. A: Tổn thất điện năng. P: Tổn thất công suất tác dụng. Q: Tổn thất công suất phản kháng. C C DU R L T. vii DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu bảng Tên bảng Trang 2.1. Tủ tụ bù hạ áp 29 3.1. C cấu điện năng theo 5 thành phần kinh tế Điện lực Chư Prông2019 34 3.2. Các chỉ tiêu SXKD thực hiện năm 2017, 2018 và 2019 35 3.3. Mô tả phư ng pháp t nh TTĐN 37 3.4. TTĐN các năm 2017,2018 và 2019 38 3.5. Tính toán Tmax và  cho các xuất tuyến trung áp 42 3.6. Kết quả mô phỏng P theo P 43 3.7. T nh toán điện năng tiêu thụ và tổn thất điện năng trong ngày điển hình của XT 472/110CR 3.8. TTCS & TTĐN lưới hiện tại 3.9. Tổn thất điện năng trung áp theo HSKV năm 2019 3.10. So sánh TTĐN trung áp năm 2019 46 4.1. Tổng hợp dung lượng bù và vốn đầu tư 53 4.2. Tổng hợp các chỉ tiêu của giải pháp lắp bù hạ áp 54 4.3. TTĐN theo kết lưới 35-22kV hiện tại 56 4.4. TTĐN theo kết lưới 22KVphư ng án 1 57 4.5. TTĐN theo kết lưới 22kV theo PA 2 59 4.6. Tổng hợp các chỉ tiêu của các PA 60 DU C C R L T. 44 45 46 viii DANH MỤC CÁC HÌNH Số hiệu hình Tên hình Trang 1.1. S đồ hệ thống phân phối hình tia 4 1.2. S đồ hệ thống phân phối mạch vòng 4 1.3. S đồ thay thế đ n giản của đường dây 8 1.4. S đồ thay thế đ n giản của đường dây với 1 phụ tải 8 1.5. S đồ thay thế đ n giản của máy biến áp 9 1.6. S đồ thuật toán của phư ng pháp Newton 13 1.7. Đồ thị phụ tải 15 1.8. Xây dựng biểu đồ TTCS và xác định TTĐN bằng đường cong tổn thất 19 3.1. Đồ thị phụ tải điển hình LĐPP Điện lực Chư Prông 40 3.2. Đồ thị phụ tải ngày điển hình của XT 472/110CR 42 3.3. Đường cong tổn thất của XT 472/110CR 43 3.4. Đồ thị tổn thất công suất trong ngày điển hình của XT 472/110CR 44 4.1. Biểu đồ vect điều chỉnh hệ số công suất 53 DU R L T. C C 1 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Trong những năm vừa qua, cùng với tốc độ tăng trưởng GDP trung bình hàng năm đạt khoảng 7,5%, nhu cầu năng lượng tiếp tục tăng với tốc độ trung bình là 15%. Theo dự thảo Quy hoạch điện VII, dự báo nhu cầu điện toàn quốc sẽ tăng bình quân khoảng 11,5%/năm trong giai đoạn 2018 – 2020 và khoảng 7,4% đến 8,4%/năm trong giai đoạn 2021 – 2030. Để đáp ứng đủ nhu cầu năng lượng theo yêu cầu ngoài việc phát triển nguồn, lưới phải thực hiện tiết kiệm và sử dụng năng lượng hiệu quả. Điều này cũng đã được Chính phủ thể chế hoá trong Luật điện lực ban hành tháng 6 năm 2005 và mới đây Quốc hội thông qua Luật “Sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả”, chính thức có hiệu lực từ ngày 01/01/2011. Trong đó ngành điện phải tập trung nghiên cứu các giải pháp tiết kiệm điện năng trong ngành mình thông qua công tác giảm TTĐN trong tất cả các khâu: Sản xuất, truyền tải và phân phối. Công ty Điện lực Gia Lai (GLPC) là đơn vị phân phối điện. Do vậy, bài toán lớn đối với Công ty là vấn đề lợi nhuận gói gọn từ khâu mua điện đến bán điện, tập trung vào các vần đề: giảm chi phí sản xuất (giảm tổn thất điện năng), giảm giá mua điện (triển khai áp dụng DSM, tính toán phương thức nhận nguồn hợp lý), nâng cao giá bán điện bình quân (tăng cường áp giá)…trong đó vấn đề giảm tổn thất điện năng là hết sức quan trọng. Cùng với tốc độ tăng trưởng điện năng cao trong cả nước, tốc độ tăng trưởng điện năng tỉnh Gia Lai luôn ở mức cao. Để đáp ứng tốc độ tăng trưởng trên, hàng năm, Công ty Điện lực Gia Lai đã tập trung nguồn vốn lớn để thực hiện công tác đầu tư xây dựng mới, cải tạo nâng cao năng lực cấp điện của LĐPP hiện có. Từ thực tế trên, trong công tác quản lý vận hành LĐPP, vấn đề tính toán, phân tích các biện pháp tổ chức, C C R L T. DU các biện pháp kỹ thuật nhằm giảm DA luôn có ý nghĩa rất quan trọng. Xuất phát từ các lý do nêu trên, đề tài “Đề xuất các giải pháp giảm tổn thất điện năng lưới điện phân phối Điện lực Chư Prông – tỉnh Gia Lai” được đề xuất nghiên cứu. Đây cũng là một vấn đề thường xuyên được các cán bộ quản lý, kỹ sư tại các Điện lực trực thuộc Công ty Điện lực Gia Lai quan tâm nghiên cứu. 2. Mục đích nghiên cứu Mục tiêu nghiên cứu của đề tài là phải chỉ ra được các vấn đề sau: - Phân tích ưu nhược điểm của các phương pháp tính toán tổn thất điện năng trên lưới phân phối. Chọn phương pháp tính thích hợp để áp dụng tính toán đối với lưới điện phân phối Chư Prông – Tỉnh Gia Lai. 2 - Thu thập c sở dữ liệu về nguồn và phụ tải lưới phân phối các khu vực thu c phạm vi nghiên cứu để xây dựng đồ thị phụ tải điển hình đặc trưng cho lưới phân phốiChư Prông. - Sử dụng phần mềm PSS/ADEPT t nh toán đánh giá tổn thất điện năng cho phư ng án vận hành hiện tại. So sánh, phân tích, nhận xét kết quả tính toán với kết quả tính toán tổn thất điện năng báo cáo hiện đang áp dụng. - Nghiên cứu các giải pháp giảm tổn thất điện năng trong công tác quản lý vận hành lưới điện phân phối. Đề xuất các giải pháp giảm tổn thất điện năng trên lưới điện phân phối Chư Prông. Tính toán hiệu quả đầu tư sau khi thực hiện các giải pháp nhằm kiến nghị l trình đầu tư hàng năm phục vụ mục đ ch tối ưu hóa lợi nhận trong hoạt đ ng kinh doanh điện năng tại Công ty Điện lực Gia Lai. 3. Đối tƣợng và phạm vi ngiên cứu Đối tượng nghiên cứu của đề tài là các phư ng pháp t nh toán tổn thất công suất, tổn thất điện năng trên lưới phân phối và các giải pháp giảm tổn thất điện năng trong công tác quản lý vận hành lưới điện phân phối. Áp dụng đối tượng nghiên cứu trên cho m t lưới điện cụ thể là lưới điện phân phối khu vực Điện lực Chư Prông. C C DU R L T. 4. Phƣơng pháp nghiên cứu Sử dụng phư ng pháp nghiên cứu và thực nghiệm: - Phư ng pháp nghiên cứu lý thuyết: Nghiên cứu các tài liệu, sách báo, giáo trình,…viết về vấn đề t nh toán xác định tổn thất công suất và tổn thất điện năng, các giải pháp giảm tổn thất điện năng trong lưới cung cấp điện điện. - Phư ng pháp thực nghiệm: Áp dụng các lý thuyết đã nghiên cứu, sử dụng phần mềm PSS/ADEPT để thao tác tính toán tổn thất công suất và tổn thất điện năng, bù tối ưu công suất phản kháng nhằm đánh giá hiệu quả công tác quản lý vận hành lưới phân phối hiện tại và lưới điện sau khi áp dụng các giải pháp giảm tổn thất điện năng. 5. Bố cục của luận văn Bố cục luận văn ngoài phần mở đầu và kết luận chung, n i dung của luận văn được biên chế thành 4 chư ng như sau: - Chương 1: Tổng quan về TTCS & TTĐN trong LĐPP. - Chương 2: Các giải pháp giảm tổn thất công suất, giảm tổn thất điện năng trên lưới phân phối. - Chương 3: Đánh giá hiện trạng công tác quản lý vận hành, quản lý kinh doanh điện năng trên LĐPP Chư Prông. - Chương 4: Đề xuất các giải pháp giảm tổn thất điện năng trong công tác quản lý vận hành LĐPP Chư Prông. 3 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ TTCS & TTĐN TRONG LĐPP 1.1. Vai trò của LĐPP trong hệ thống điện Hệ thống điện bao gồm các nhà máy điện, trạm biến áp, các đường dây truyền tải và phân phối được nối với nhau thành m t hệ thống thống nhất làm nhiệm vụ sản xuất, truyền tải và phân phối điện năng. Tuỳ theo mục đ ch nghiên cứu mà hệ thống điện được chia thành các phần hệ thống tư ng đối đ c lập nhau. Hệ thống điện phát triển không ngừng trong không gian, theo thời gian và để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của phụ tải, rất nhiều các nhà máy điện có công suất lớn được đầu tư xây dựng. Tuy nhiên vì lý do kinh tế và môi trường mà các nhà máy thường được xây dựng ở những n i gần nguồn nguyên liệu hoặc việc chuyên chở nhiên liệu thuận lợi, ít tốn kém. Trong khi đó các trung tâm phụ tải lại ở xa, do vậy phải dùng lưới truyền tải để truyền tải điện năng đến các h tiêu thụ. Đồng thời, vì lý do kinh tế cũng như an toàn, người ta không thể cung cấp trực tiếp cho các h tiêu thụ bằng lưới truyền tải có điện áp cao mà phải dùng LĐPP có cấp điện áp thấp h n. Chính vì lẽ đó LĐPP sẽ làm nhiệm vụ phân phối điện năng cho m t địa phư ng (thành phố, quận, huyện, lỵ… có bán k nh cung cấp điện nhỏ. 1.2. Đặc điểm lƣới điện phân phối Do vai trò là cung cấp điện trực tiếp đến khách hàng của m t địa phư ng nhỏ nên LĐPPthường có điện áp trung áp 6, 10,15,22, 35kV phân phối điện cho các trạm phân phối trung, hạáp. Lưới hạ áp 220/380V sẽ nhận điện từ các trạm biến áp trung áp này cấp điện cho các phụ tải hạ áp.Thông thường LĐPP trung áp được nhận điện từ: - Thanh cái thứ cấp các trạm biến áp 110, 220kV. - Các trạm biến áp trung gian 35/6kV, 35/10kV, 35/15kV hoặc 35/22kV. - Thanh cái nhà máy điện, trạm phát diezen, … S đồ cấp điện của lưới điện phân phối có các dạng c bản sau: 1.2.1. Sơ đồ hình tia Đây là loại s đồ đ n giản và thông dụng nhất (Hình 1.1). Từ trạm nguồn có nhiều xuất tuyến đi ra cấp điện cho từng nhóm trạm phân phối. Trục chính của các xuất tuyến này được phân đoạn để tăng đ tin cậy cung cấp điện. Thiết bị phân đoạn có thể là cầu chì, daocách ly, máy cắt hoặc các Recloser có thể tự đóng lập lại. Giữa các trục chính của m t trạm nguồn hoặc giữa các trạm nguồn khác nhau có thể được nối liên thông với nhau để dự phòng khi sự cố, cắt điện công tác trên đường trục hay các trạm biến áp nguồn. Máy cắt và dao cách ly liên lạc được mở trong khi làm việc để vận hành hở. C C DU R L T. 4 Các phụ tải điện sinh hoạt 0,2kV - 0,4kV được cung cấp từ các trạm biến áp phân phối. Mỗi trạm biến áp phân phối là sự kết hợp giữa cầu chì, máy biến áp và tủ điện phân phối hạ áp. Đường dây hạ áp 0,2kV - 0,4kV của các trạm biến áp phân phối này thường có cấu trúc hình tia. C C R L T. ình 1.1. Sơ đồ hệ thống phân phối hình tia 1.2.2. Sơ đồ mạch vòng DU ình 1.2. Sơ đồ hệ thống phân phối mạch vòng Thường được áp dụng cho lưới điện phân phối đ i hỏi đ tin cậy cung cấp điện và chất lượng điện năng cao (Hình 1.2). Các xuất tuyến được cấp điện trực tiếp từ các trạm khác nhau và trên mỗi tuyến đều có 2 máy cắt đặt ở hai đầu. Các trạm biến áp phân phối được đấu liên thông và mỗi máy biến áp đều có 2 dao cách ly đặt ở hai phía. Máy biến áp được cấp điện từ ph a nào cũng được. S đồ mạch vòng dạng này thường được áp dụng cho lưới điện phân phối dùng cáp trung thế. 5 Trong thực tế, lưới điện phân phối tại Việt Nam là sự phối hợp của hai loại s đồ trên. Chúng bao gồm nhiều trạm trung gian được nối liên thông với nhau bởi m t mạng lưới đường dây phân phối tạo thành nhiều mạch v ng k n. Đối với các khu vực đ i hỏi đ tin cậy cung cấp điện cao thì s đồ lưới phân phối thường được áp dụng kiểu s đồ dạng thứ hai. Tuy có kết cấu mạch v ng nhưng hầu hết LĐPP luôn vận hành hở (hay vận hành hình tia). Tuy nhiên khi vận hành hở LĐPP như vậy thì tổn thất công suất, tổn thất điện năng và chất lượng điện áp luôn luôn kém h n khi LĐPP được vận hành k n. Để khắc phục tình trạng này và tạo tính linh hoạt trong các LĐPP vận hành hở, cần phải xác định các trạng thái đóng cắt của các dao cách ly phân đoạn như thế nào để cực tiểu hóa tổn thất công suất, điện năng hay m t hàm chi ph F định trước. Trong công tác vận hành, LĐPP được điều khiển thống nhất cho phép vận hành kinh tế trong trạng thái bình thường và rất linh hoạt trong tình trạng sự cố đảm bảo đ tin cậy cao. Với sự trợ giúp của máy tính và hệ thống SCADA/EMS, điểm mở lưới để vận hành hở được thay đổi thường xuyên trong quá trình vận hành khi đồ thị phụ tải thay đổi. Khi xảy ra sự cố, máy t nh cũng t nh ngay cho phư ng án vận hành thay thế tốt nhất và nhân viên vận hành sẽ thực hiện các s đồ tối ưu bằng các thiết bị điều khiển từ xa. Trong trường hợp không có các thiết bị điều khiển và đo lường từ xa thì vẫn có thể vận hành kinh tế nhưng theo mùa trong năm. Người ta tính chọn s đồ vận hành tối ưu cho khoảng thời gian trong đó phụ tải gần giống nhau (thường là trong từng mùa do điều kiện khí hậu các ngày giống nhau , sau đó thao tác các thiết bị phân đoạn để thực hiện [1]. 1.3. T n thất và ngu ên nh n g t n thất Tổn thất điện năng trên LĐPP có thể phân ra các thành phần tổn thất kỹ thuật và tổn thất phi kỹ thuật hay c n gọi là tổn thất thư ng mại. C C DU R L T. 1.3.1. ổn thất thuật Tổn thất kỹ thuật là tiêu hao điện năng tất yếu xảy ra trong quá trình truyền tải và phân phối điện. Do dây dẫn, máy biến áp, thiết bị trên lưới đều có trở kháng nên khi d ng điện chạy qua gây tiêu hao điện năng do phát nóng máy biến áp, dây dẫn và các thiết bị điện. Ngoài ra đường dây dẫn điện cao áp từ 110 kV trở lên còn có tổn thất vầng quang; d ng điện qua cáp ngầm, tụ điện còn có tổn thất do điện môi, đường dây điện đi song song với đường dây khác như dây chống sét, dây thông tin... có tổn hao điện năng do hỗ cảm. 6 Tổn thất kỹ thuật trên lưới điện bao gồm TTCS tác dụng và TTCS phản kháng. TTCS phản kháng do từ thông rò, gây từ trong các máy biến áp và cảm kháng trên đường dây. TTCS phản kháng chỉ làm lệch góc và ít ảnh hưởng đến TTĐN. TTCS tác dụng có ảnh hưởng đáng kể đến TTĐN. Tổn thất kỹ thuật có các nguyên nhân chủ yếu như sau: - Đường dây quá dài, bán kính cấp điện lớn, tiết diện dây dẫn quá nhỏ, đường dây bị xuống cấp, không được cải tạo nâng cấp, trong quá trình vận hành làm tăng nhiệt đ dây dẫn, điện áp giảm dưới mức cho phép và tăng TTĐN trên dây dẫn. - Máy biến áp vận hành non tải hoặc không tải sẽ không phù hợp với hệ thống đo đếm dẫn tới TTĐN cao. - Máy biến áp vận hành quá tải do d ng điện tăng cao làm phát nóng cu n dây và dầu cách điện của máy dẫn đến tăng tổn thất điện năng trên máy biến áp đồng thời gây sụt áp và làm tăng TTĐN trên lưới điện ph a hạ áp. - Tổn thất do thiết bị cũ, lạc hậu: các thiết bị cũ thường có hiệu suất thấp, máy biến áp là loại có tỷ lệ tổn thất cao hoặc vật liệu lõi từ không tốt dẫn đến sau m t thời gian vận hành tổn thất có xu hướng tăng lên. - Nhiều thành phần sóng hài của các phụ tải công nghiệp tác đ ng vào các cu n dây máy biến áp làm tăng TTĐN. - Tổn thất d ng r : Sứ cách điện, chống sét van và các thiết bị không được kiểm tra, bảo dư ng hợp l dẫn đến d ng r , phóng điện. - Đối với hệ thống nối đất trực tiếp, lặp lại không tốt dẫn đến TTĐN sẽ cao. - Hành lang tuyến không đảm bảo: không thực hiện tốt việc phát quang, cây mọc chạm vào đường dây gây d ng r hoặc sự cố. - Hiện tượng quá bù, hoặc vị tr và dung lượng bù không hợp l . - T nh toán phư ng thức vận hành không hợp l , để xảy ra sự cố dẫn đến phải sử dụng phư ng thức vận hành bất lợi và TTĐN tăng cao. - Vận hành không đối xứng liên tục dẫn đến tăng tổn thất trên dây trung t nh, dây pha và cả trong máy biến áp, đồng thời cũng gây quá tải ở pha có d ng điện lớn. - Vận hành với hệ số cos thấp do phụ tải có hệ số cos thấp, thực hiện lắp đặt và vận hành tụ bù không phù hợp. Cos thấp dẫn đến tăng d ng điện truyền tải hệ thống và tăng TTĐN. - Các điểm tiếp x c, các mối nối tiếp x c kém nên làm tăng nhiệt đ , tăng TTĐN. - Hiện tượng vầng quang điện: đối với đường dây điện áp cao từ 110kV trở lên xuất hiện hiện tượng vầng quang điện gây TTĐN. - Chế đ sử dụng điện không hợp l : công suất sử dụng của nhiều phụ tải có sự chênh lệch quá lớn giữa giờ cao điểm và thấp điểm. C C DU R L T. 7 1.3.2. ổn thất thương ại Tổn thất thư ng mại phụ thu c vào c chế quản lý, quy trình quản lý hành chính, hệ thống công t đo đếm và ý thức của người sử dụng. Tổn thất thư ng mại cũng m t phần chịu ảnh hưởng của năng lực và công cụ quản lý của bản thân các công ty điện lực, trong đó có phư ng tiện máy móc, máy tính, phần mềm quản lý. Tổn thất thư ng mại bao gồm các dạng tổn thất như sau: - Các thiết bị đo đếm như công t , TU, TI không phù hợp với tải có thể quá lớn hay quá nhỏ hoặc không đạt cấp ch nh xác yêu cầu, hệ số nhân của hệ thống đo không đ ng, các tác đ ng làm sai lệch mạch đo đếm điện năng, gây hỏng hóc công t , các mạch thiết bị đo lường, … - Sai sót khâu quản l : TU mất pha, TI, công t hỏng chưa kịp xử l , thay thế kịp thời, không thực hiện đ ng chu kỳ kiểm định và thay thế công t định kỳ theo quy định của Pháp lệnh đo lường, đấu nhầm, đấu sai s đồ đấu dây, …là các nguyên nhân dẫn đến đo đếm không ch nh xác gây TTĐN. - Sai sót trong nghiệp vụ kinh doanh: đọc sai chỉ số công t , thống kê tổng hợp không ch nh xác, bỏ sót khách hàng, … - Không thanh toán hoặc chậm thanh toán hóa đ n tiền điện. - Sai sót thống kê phân loại và t nh hóa đ n khách hàng. - Sai sót trong khâu t nh toán xác định tổn thất kỹ thuật. C C DU R L T. 1.4. Các yếu tố ảnh hƣởng đến trị số TTCS & TTĐN trong HTĐ 1.4.1. Quan hệ giữa các phương pháp tính toán CS và ĐN Đây ch nh là n i dung phức tạp và gây nhiều tranh cãi nhất. Khi tính toán thiết kế, với yêu cầu rất thấp, đ chính xác không cao có thể áp dụng nhiều cách tính gần đ ng ngay cả khi rất thiếu thông tin. Trên c sở giả thiết đã xác định được Pmax là TTCS ứng với chế đ phụ tải cực đại, khi đó TTĐN sẽ là: A = Pmax. (1.1) Cách tính này chỉ cần xác định 2 đại lượng Pmax và . Trị số Pmax có thể xác định ch nh xác được. Thường trong tính toán của chúng ta hiện nay giá trị của  (khó khăn ch nh là không thể t nh đ ng được thường được xác định theo các biểu thức sau: - Công thức kinh điển:  = (0.124 + Tmax.10-4)2.8760 (1.2) - Công thức Kenzevits:   2Tmax  8760  8760  Tmax T 2P 1  max  min 8760 Pmax  P 1  min  Pmax    (1.3) 8 - Công thức Valander: 2  Tmax   Tmax     8760 . 0,13 .    0,87 .   8760   8760    (1.4) - Tra đường cong tính toán:  = f(Tmax,cos) (1.5) Các công thức trên đều chỉ tính gần đ ng, lấy theo thực nghiệm và tiệm cận hoá. Đối với lưới điện phân phối hiện nay do thiếu thông tin nên có thể áp dụng các công thức trên để xác định TTĐN trong sai số có thể chấp nhận được. 1.4.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến trị số TTCS Mỗi phần tử của hệ thống có những đặc điểm riêng, do đó tổn thất của chúng là không giống nhau. Để t nh được TTCS trong mạng, ta phải tiến hành mô hình hóa các phần tử của hệ thống điện, cụ thể là phải mô hình hóa đường dây tải điện và máy biến áp, trên c sở đó, ta đưa ra công thức t nh TTCS & TTĐN cho từng phần tử. Trong phần này chúng ta chỉ xét các quá trình xảy ra với LĐPP có cấp điện áp 35kV trở xuống, tổn thất chủ yếu do tỏa nhiệt và quá trình biến đổi điện từ gây nên. Mỗi phần tử của hệ thống điện được đặc trưng bằng các thông số, các thông số này xác định bằng các tính chất vật l , s đồ nối các phần tử và nhiều điều kiện giản ước khác. C C DU R L T. 1.4.2.1. Đường dây tải điện Bỏ qua sự rò rỉ qua sứ, tổn thất vầng quang vì các đại lượng này rất bé. S đồ đ n giản của m t đoạn đường dây là tổng trở Z như Hình 1.3 Ta xét trường hợp đ n giản đường dây với m t phụ tải như Hình 1.4.. I1 Z12 I2 1 2 V1 V2 ình 1.3. Sơ đồ thay thế đơn giản của đường dây Z12 S1=P1-jQ1 S2= P2- jQ2 ình 1.4. Sơ đồ thay thế đơn giản của đường dây với 1 phụ tải 9 Từ s đồ này ta có công thức xác định công suất toàn phần như sau:  S= 3UI (1.6) Trong đó:   U là số phức liên hợp của điện áp dây.  I là số phức d ng điện dây. TTCS tác dụng và phản kháng được xác định như sau: S = P - jQ = (S22/U22)R -j(S22/U22) X P = (P22+ Q22)R/U22 ; Q =(P22+ Q22)X/U22 (1.7) Từ các biểu thức trên ta thấy TTCS phụ thu c vào số liệu đầu hay số liệu cuối đường dây, tư ng ứng với điện áp và công suất tại điểm đó. 1.4.2.2. Máy biến áp Ta có s đồ tư ng đư ng của 1 máy biến áp như Hình 1.5. Trên s đồ này, tất cả các đại lượng trên đã được qui đổi sang phía 1. C C Z1 1 DU I1 V1 R L T. K2Z2 Zm 2 I2 V2 ình 1.5. Sơ đồ thay thế đơn giản của máy biến áp Có thể phân TTCS trong các MBA thành 2 thành phần, đó là thành phần phụ thu c vào tải và thành phần không phụ thu c vào phụ tải. Thành phần không phụ thu c vào phụ tải là tổn thất trong lõi thép máy biến áp hay còn gọi là tổn thất không tải. Tổn thất không tải được xác định theo các số liệu kỹ thuật máy biến áp. S0 = P0 + jQ0 Q0 = I0Sdm/100 Trong đó:  I0 là d ng điện không tải tính theo phần trăm.  P0 , Q0 là tổn thất công suất tác dụng và phản kháng khi không tải. 10 Thành phần tổn thất phụ thu c vào công suất tải qua máy biến áp hay thường gọi là tổn thất đồng, có thể xác định tổn thất đồng trong máy biến áp hai cu n dây theo công thức: ( P 2  Q 2 ) Rb Pcu = 3I Rb = = Pn (S/Sdm)2 U2 2 ( P2  Q2 ) X b 2 Qcu = 3I Xb = = (Un.S2)/100.Sdm U2 (1.8) Trong đó :  Sdm : công suất định mức máy biến áp.  S : công suất tải của máy biến áp.  Pn : tổn thất ngắn mạch. Trong trường hợp có n máy biến áp giống nhau làm việc song song thì tổn thất công suất trong n máy bằng: DU C C R L T. P .S2 P  n.Po  n 2 n.Sâm Q  n.Qo  U n %.S2 100n.Sâm (1.9) 1.4.2.3. Thiết bị bù TTCS trong tụ điện gồm tổn thất trong phần cách điện và phần kim loại. Khó khăn c bản nhất khi chế tạo tụ điện là giải quyết vấn đề kỹ thuật trong lĩnh vực truyền nhiệt. Nhiệt lượng sinh ra do tổn hao trong cách điện. Do vậy các tụ điện được chế tạo với điện dung không lớn. Công suất cần thiết của các cụm tụ bù được lựa chọn bằng cách nối tiếp hay song song các tụ riêng biệt. Tổn thất công suất tác dụng trong tụ điện có thể lấy tỷ lệ thuận với công suất định mức của chúng, tức là: Ptụ = pr tụ * Qđm tụ (1.10) Ở đây pr tụ là TTCS trong tụ tính bằng kW/kVAr - Đối với tụ 6 -10 KV :  prtụ = 0,003 kW/kVAr - Đối với tụ  1000 kV :  prtụ = 0,0004 kW/kVAr Ngày nay với kỹ thuật và công nghệ cao các tụ điện được chế tạo có TTCS rất nhỏ. 1.4.2.4. Nhiệt độ Khi t nh toán TTCS và TTĐN xem điện trở tác dụng của đường dây là không đổi. Nhưng thực tế, điện trở thay đổi theo nhiệt đ của dây dẫn: Rd = R0 [1+(đm-20)] (1.11)