Tài liệu đề xuất các giải pháp giảm tổn thất điện năng lưới điện phân phối điện lực đạ tẻh và điện lực cát tiên tỉnh lâm đồng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG NGUYỄN THÀNH NHÂN ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP GIẢM TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI ĐIỆN LỰC ĐẠ TẺH VÀ ĐIỆN LỰC CÁT TIÊN TỈNH LÂM ĐỒNG Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện Mã số: 60.52.02.02 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Người hướng dẫn khoa học: TS. Trần Vinh Tịnh 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 thầy giáo TS Trần Vinh Tịnh. Các số liệu, kết quả trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tác giả Nguyễn Thành Nhân TRANG TÓM TẮT TIẾNG ANH ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP GIẢM TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI ĐIỆN LỰC ĐẠ TẺH, CÁT TIÊN Học viên: Nguyễn Thành Nhân Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số: 60 52 02 02 Trường Đại học Bách Khoa - ĐHĐN Khóa: K33ĐL Tóm tắt - Giảm tổn thất điện năng trong lưới điện hiện nay đang là vấn đề cấp bách của ngành điện nói chung và Điện lực Đạ Tẻh, Cát Tiên nói riêng vì nó không những góp phần nâng cao khả năng truyền tải cung ứng điện và chất lượng điện năng, mà còn đem lại hiệu quả cao trong sản xuất kinh doanh, cũng như làm giảm áp lực về giá điện. Điện lực Đạ Tẻh, Cát Tiên với tổn thất điện năng đến cuối năm 2016 là 7.63% cao hơn mặt bằng chung của toàn Công ty (6,05%) và cũng đã được Công ty Điện lực Lâm Đồng giao trong đề án lộ trình giảm tổn thất phấn đấu đến cuối năm 2020 phải đạt tỷ lệ tổn thất điện năng dưới 6,0% (trung bình mỗi năm giảm khoản 0.4% ) đây là một chỉ tiêu rất khó khăn vì vậy là một cán bộ công nhân viên của Công ty Điện lực Lâm Đồng đơn vị quản lý trực tiếp Điện lực khu vực này, Tôi chọn đề tài “Đề xuất các giải pháp giảm tổn thất điện năng lưới điện phân phối Điện lực Đạ Tẻh, Cát Tiên” để góp phần nhỏ bé của mình làm giảm tổn thất điện năng Điện lực Đạ Tẻh, Cát Tiên phấn đấu hoàn thành đề án lộ trình giảm tổn thất điện năng toàn của Công ty đến năm 2020 theo đúng tiến độ. Luận văn này sử dụng phần mềm đo ghi từ xa cùng thời điểm các công tơ đầu các phát tuyến, công tơ tổng trạm và phần mềm PSS/ADEPT để so sánh xác định tổn thất điện năng tại khu vực nay cũng như mô phỏng, tính toán đánh giá lại tổn thất điện năng sau khi đề xuất các giải pháp giảm tổn thất điện năng. Từ khóa- Giảm tổn thất điện năng. ENGLISH SUMMARIZED VERSON PROPOSING SOLUTIONS TO REDUCE POWER LOSS FOR DISTRIBUTION GRID IN DA TEH ELECTRICITY, CAT TIEN Student: Nguyen Thanh Nhan Code: 60 52 02 02 Major: Electrical Engineering Course: K33DL University of Science and Technology - The University of Da Nang Summary - Reducing power loss in the power grid is an urgent issue for the power sector in general and Da Teh Electricity, Cat Tien in particular because it not only contributes to improving the transmission capacity of power supply and electricity quality, but also brings high efficiency in production and business, as well as to reduce pressure on electricity price. Da Teh Electricity, Cat Tien with power loss by the end of 2016 was 7.63% higher than the common level of the whole Company (6.05%) and also has been assigned by Lam Dong Electric Company in the plan of loss reduction, striving to the end of 2020, the power loss rate will be reached less than 6.0% (averagely to be reduced 0.4% annually). This is a very difficult target, therefore, as an officer of Lam Dong Power Company, direct power management unit in this area, I chose the topic: “Proposing solutions to reduce power loss for distribution grid in Da Teh Electricity, Cat Tien to make a small contribution to reducing the power loss in Da Teh Electricity, Cat Tien, strive to complete the project to reduce the power loss of the Company by 2020 according to schedule. This thesis uses remote measuring and recording software at the same time of transmission by route meters, general-station meters and software PSS/ADEPT to compare and determine power loss in this area as well as simulate, calculate and reevaluate the power loss after proposing solutions to reduce the power loss. Keyword – Reduce power loss. MỤC LỤC TRANG BÌA LỜI CAM ĐOAN TRANG TÓM TẮT TIẾNG ANH MỤC LỤC DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ 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. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu: ..........................................................................1 4. Phương pháp nghiên cứu:........................................................................................2 5. Bố cục của luận văn: ...............................................................................................2 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG ..............................................................3 1.1. Vai trò của lưới điện phân phối (LĐPP) trong hệ thống điện ..................................3 1.2. Đặc điểm lưới điện phân phối ..................................................................................4 1.2.1. Sơ đồ hình tia ....................................................................................................4 1.2.2. Sơ đồ mạch vòng ...............................................................................................5 1.3. Tổn thất và nguyên nhân gây tổn thất điện năng ......................................................6 1.3.1. Tổn thất kỹ thuật ...............................................................................................7 1.3.2. Tổn thất thương mại ..........................................................................................7 1.4. Các phương pháp xác định tổn thất điện năng. ........................................................7 1.4.1. Cơ sở của các phương pháp tính toán tổn thất điện năng .................................7 1.4.2. Xác định tổn thất điện năng theo phương pháp chốt chỉ số công tơ đo đếm ....8 1.4.3. Phương pháp tích phân đồ thị ...........................................................................8 1.4.4. Phương pháp dòng điện trung bình bình phương..............................................9 1.4.5. Phương pháp thời gian tổn thất .......................................................................10 1.4.6. Phương pháp xác định tổn thất điện năng theo đường cong tổn thất ..............11 1.4.7. Xác định tổn thất điện năng theo cường độ dòng điện thực tế........................13 1.5. Kết luận chương 1: .................................................................................................14 CHƯƠNG 2: HIỆN TRẠNG LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI VÀ TÌNH HÌNH TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG ĐIỆN LỰC ĐẠ TẺH, CÁT TIÊN..........................................................15 2.1. Đặc điểm tự nhiên tinh tế xã hội khu vực hai huyện Đạ Tẻh, Cát Tiên .................15 2.1.1. Đặc điểm tự nhiên kinh tế xã hội huyện Đạ Tẻh.............................................15 2.1.1.1. Vị trí địa lý: ..............................................................................................15 2.1.1.2. Diện tích tự nhiên: ...................................................................................15 2.1.1.3. Điều kiện tự nhiên: ...................................................................................15 2.1.1.4. Dân số: .....................................................................................................16 2.1.1.5. Diện tích, sản lượng một số cây trồng chủ lực: .......................................16 2.1.2. Đặc điểm tự nhiên kinh tế xã hội huyện Cát Tiên...........................................16 2.1.2.1. Vị trí địa lý : .............................................................................................16 2.1.2.2. Diện tích tự nhiên: ...................................................................................16 2.1.2.3. Điều kiện tự nhiên: ...................................................................................16 2.1.2.4. Dân số: .....................................................................................................17 2.1.2.5. Diện tích, sản lượng một số cây trồng chủ lực: .......................................17 2.2. Giới thiệu về Điện lực Đạ Tẻh và Điện lực Cát Tiên ............................................18 2.2.1. Lịch sử hình thành và phát triển ......................................................................18 2.2.1.1. Đối với Điện lực ĐạTẻh...........................................................................18 2.2.1.2. Đối với Điện lực Cát Tiên........................................................................18 2.2.2. Chức năng nhiệm vụ và tổ chức bộ máy của Điện lực ...................................18 2.2.2.1. Chức năng của Điện lực ...........................................................................18 2.2.2.2. Nhiệm vụ của Điện lực ............................................................................19 2.2.3. Khối lượng quản lý vận hành hệ thống điện Điện lực Đạ Tẻh, Cát Tiên .......21 2.2.3.1. Đối với Điện lực Đạ Tẻh..........................................................................21 2.2.3.2. Đối với Điện lực Cát Tiên........................................................................21 2.2.4. Tình hình tiêu thụ điện ....................................................................................21 2.2.5. Tình hình thực hiện các chỉ tiêu SXKD năm 2016 ........................................22 2.3. Hiện trạng nguồn và lưới điện ................................................................................23 2.3.1. Nguồn trạm 110/22 kV ....................................................................................23 2.3.2. Nhận xét về nguồn trạm 110/22kV cấp điện ...................................................23 2.3.3. Lưới điện phân phối Điện lực Đạ Tẻh ............................................................24 2.3.3.1. Lưới điện trung thế 22kV.........................................................................24 2.3.3.2. Lưới điện hạ thế ......................................................................................24 2.3.3.3. Máy biến áp..............................................................................................25 2.3.4. Lưới điện phân phối Điện lực Cát Tiên ..........................................................26 2.3.4.1. Lưới điện trung thế 22kV.........................................................................26 2.3.4.2. Lưới điện hạ thế ......................................................................................26 2.2.4.3. Máy biến áp..............................................................................................27 2.4. Tình hình vận hành lưới điện trung thế ..................................................................29 2.4.1. Biểu đồ phụ tải trung bình ngày theo mùa ......................................................29 2.4.2. Tình hình điện áp vận hành .............................................................................35 2.4.3. Tình hình bù công suất phản kháng ................................................................40 2.5. Tình hình vận hành lưới điện hạ thế .......................................................................42 2.5.1. Tình hình vận hành các TBA như sau: ............................................................42 2.5.2. Tình hình vận hành đường dây hạ áp ..............................................................42 2.6. Tình hình thực hiện tổn thất điện năng ...................................................................42 2.6.1. Cách xác định tổn thất báo cáo hiện nay theo phương pháp chốt chỉ số công tơ ................................................................................................................................42 2.6.2. Kết quả xác định tổn thất điện năng theo phương pháp chốt chỉ số đo ghi từ xa: ..............................................................................................................................44 2.6.3. Tính toán tổn thất điện năng lưới điện trung thế theo PSS/ADEPT: ..............45 2.6.3.1. Cập nhật sơ đồ lưới điện ..........................................................................45 2.6.3.2. Cập nhật dữ liệu phụ tải và lập biểu đồ phụ tải theo tình hình vận hành thực tế ....................................................................................................................46 2.6.3.3. Chạy bài toán để tính toán: ......................................................................46 2.6.4. Kết quả tính toán tổn thất điện năng lưới điện trung thế theo PSS/ADEPT: ..46 2.6.5. So sánh kết quả tính toán tổn thất điện năng lưới điện trung thế theo PSS/ADEPT và theo phương pháp chốt chỉ số đo ghi từ xa : ...................................50 2.7. Kết luận chương 2: .................................................................................................51 CHƯƠNG 3: ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP GIẢM TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRÊN LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI ĐIỆN LỰC ĐẠ TẺH, CÁT TIÊN\ ....................................52 3.1. Giải pháp về mặt tổ chức điều hành .......................................................................52 3.1.1. Kiện toàn công tác tổ chức ..............................................................................52 3.1.2. Kiện toàn công tác quản lý kỹ thuật. ...............................................................53 3.1.3. Kiện toàn công tác quản lý vận hành. .............................................................54 3.1.4. Kiện toàn công tác quản lý kinh doanh ...........................................................55 3.2. Các giải pháp kỹ thuật ............................................................................................57 3.2.1. Nâng cao điện áp lưới điện trung thế đảm bảo theo quy định, góp phần giảm tổn thất điện năng bằng thiết bị điều chỉnh điện áp AVR .........................................57 3.2.2. Tính toán dung lượng và chọn vị trí bù tối ưu: chạy bài toán CAPO Analisys ...................................................................................................................................60 3.2.3. Tính toán dung lượng bù, chọn vị trí bù tối ưu sau khi nâng cao điện áp bằng thiết bị điều chỉnh điện áp AVR (cô lập các bộ tụ bù hiện hữu ra khỏi lưới): ..........61 3.2.4. Hoán chuyển sắp xếp, sang lưới công cộng phù hợp máy biến áp non tải, quá tải: ..............................................................................................................................63 3.2.5. Lắp đặt tụ bù trên lưới hạ áp cho các trạm thiếu bù ........................................66 3.3. Tính toán hiệu quả sau khi áp dụng các giải pháp giảm tổn thất điện năng ...........70 3.4. Kết luận chương 3: .................................................................................................73 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .......................................................................................75 TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................77 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 CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU CBCNV : Cán bộ công nhân viên. EVN PCLĐ ĐLĐT : Tập đoàn Điện lực Việt Nam. : Công ty Điện lực Lâm Đồng : Điện lực Đà Tẻh ĐLCT HTĐ : Điện lực Cát Tiên : Hệ thống điện. HTCCĐ : Hệ thống cung cấp điện. HST : Hiệu suất trạm công cộng. LĐPP MBA XT PA : Lưới điện phân phối. : Máy biến áp. : Xuất tuyến : Phương án QLVH : Quản lý vận hành. QLKD : Quản lý kinh doanh. SXKD : Sản xuất kinh doanh. CAPO Analisys: Tính toán dung lượng và vị trí bù tối ưu. TTCS TTĐN ΔA ΔP ΔQ GCS : Tổn thất công suất. : Tổn thất điện năng. : Tổn thất điện năng. : Tổn thất công suất tác dụng. : Tổn thất công suất phản kháng. : Ghi chỉ số DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 Tên bảng Trang Cơ cấu điện thương phẩm theo 5 thành phần kinh tế năm 2016 Kết quả thực hiện các chỉ tiêu SXKD chính: Số liệu đường dây trung, hạ thế và tụ bù Điện lực Đạ Tẻh Tổng hợp các trạm biến áp Điện Lực Đạ Tẻh quản lý Chủng loại máy biến áp theo công suất: Số liệu đường dây trung, hạ thế và tụ bù của Điện lực Cát Tiên Tổng hợp các trạm biến áp Điện Lực Cát Tiên quản lý Chủng loại máy biến áp theo công suất: Công suất trung bình phụ tải 24 giờ lưới điện trung thế mùa khô Công suất phụ tải trung bình lưới điện trung thế mùa khô theo 3 thời điểm trong ngày Công suất trung bình phụ tải 24 giờ lưới điện trung thế mùa mưa Công suất phụ tải trung bình lưới điện trung thế mùa mưa theo 3 thời điểm trong ngày Chênh lệch phụ tải trung bình giữa mùa khô và mùa mưa Số liệu về tình hình bù công suất phản kháng Kết quả xác định tổn thất điện năng theo phương pháp chốt chỉ số đo ghi từ xa: 22 22 24 25 26 27 28 29 30 2.16 Tổn thất trung bình mỗi giờ phần lưới điện trung áp: 2.17 Phụ tải trung bình năm của Đạ Tẻh và Cát Tiên: 2.18 Công suất trung bình phụ tải 24 giờ lưới điện trung thế Cát tiên 2.19 Phụ tải trung bình năm của Cát Tiên: Kết quả tính toán tổn thất trung bình mỗi giờ lưới điện trung thế 2.20 theo PSS/ADEPT đối với Điện lực Đạ Tẻh: Kết quả tính toán tổn thất trung bình mỗi giờ lưới điện trung thế 2.21 theo PSS/ADEPT đối với Điện lực Cát Tiên Kết quả so sánh tổn thất điện năng lưới điện trung thế theo 2 2.22 phương pháp Kết quả tính toán tổn thất trung bình mỗi giờ lưới điện trung thế 3.1 theo PSS/ADEPT đối với Điện lực Cát Tiên sau khi gắn AVR với điện đầu nguồn là 23.1kV So sánh kết quả tổn thất trung bình mỗi giờ trước và sau khi gắn 3.2 AVR 45 2.10 2.11 2.12 2.13 2.14 2.15 31 32 34 35 41 44 46 47 48 49 50 50 59 59 Số hiệu 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 3.16 Tên bảng Kết quả tính toán tổn thất trung bình mỗi giờ lưới điện trung thế theo PSS/ADEPT đối với Điện lực Cát Tiên sau khi gắn AVR kết hợp với bù tối ưu So sánh kết quả tổn thất trung bình mỗi giờ trước và sau khi gắn AVR kết hợp bù tối ưu Số liệu các trạm biến áp chuyên dùng vận hành quá non tải đối với tuyến 472 thuộc Điện lực Đạ Tẻh Số liệu các trạm biến áp chuyên dùng vận hành quá non tải đối với tuyến 474 thuộc Điện lực Đạ Tẻh Số liệu các trạm biến áp chuyên dùng vận hành quá non tải đối với tuyến 474/92 thuộc Điện lực Cát Tiên Số liệu các trạm biến áp chuyên dùng vận hành quá non tải đối với tuyến 476 thuộc Điện lực Đạ Tẻh Danh sách các trạm biến áp có hệ số cosφ ≤ 0,9 Kết quả tính toán dung lượng cần bù cho từng trạm Tổng hợp dung lượng bù và vốn đầu tư Tổng hợp chỉ tiêu của giải pháp lắp bù hạ áp Hiệu quả sau khi áp dụng các giải pháp: 1-Tính toán dung lượng bù, chọn vị trí bù tối ưu; 2-Kết hợp nâng cao điện áp bằng thiết bị điều chỉnh điện áp AVR và tính toán dung lượng bù, chọn vị trí bù tối ưu Hiệu quả sau khi áp dụng giải pháp: Hoán chuyển sắp xếp, sang lưới công cộng phù hợp máy biến áp non tải, quá tải Hiệu quả sau khi áp dụng giải pháp: Lắp đặt tụ bù trên lưới hạ áp nâng cao hệ số Cosφ Tổng hợp hiệu quả sau khi áp dụng các giải pháp giảm tổn thất điện năng Trang 62 62 63 64 64 65 66 68 69 70 71 71 72 72 DANH MỤC CÁC HÌNH Số hiệu 1.1. 1.2. 1.3. 1.4. 1.5. 1.6. 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. 3.1. 3.2. Tên hình Trang Mô hình nguyên lý lưới điện Hệ thống lưới điện phân phối hình tia Phát tuyến nối vòng bằng máy cắt thường đóng trên đường nối khẩn cấp Phát tuyến nối vòng Đồ thị phụ tải Biểu đồ tổn thất điện năng theo phương pháp đường cong tổn thất Biểu đồ phụ tải trung bình lưới điện trung thế mùa khô theo 24 giờ trong ngày Biểu đồ phụ tải trung bình lưới điện trung thế mùa khô theo 3 thời điểm trong ngày Biểu đồ phụ tải trung bình lưới điện trung thế mùa mưa theo 24 giờ trong ngày Biểu đồ phụ tải trung bình lưới điện trung thế mùa mưa theo 3 thời điểm trong ngày Điện áp đầu phát tuyến 472 Điện áp cuối phát tuyến 472 Điện áp đầu phát tuyến 474 Điện áp tại vị trí ranh giới 474/92 tuyến 474 Điện áp tại vị trí cuối đường dây trục chính tuyến 474 Điện áp đầu phát tuyến 476 Điện áp cuối phát tuyến 476 Điện áp tại vị trí ranh giới 474/92 tuyến 474 với điện đầu nguồn 22kV Điện áp tại cuối trục chính tuyến 474 với điện đầu nguồn là 22kV Biểu đồ phụ tải trung bình lưới điện trung thế theo 24 giờ trong ngày Cát Tiên Biểu đồ phụ tải trung bình theo 3 thời điểm trong ngày Cát Tiên Điện áp tại cuối trục chính tuyến 474 sau khi gắn AVR với điện đầu nguồn là 23.1kV Điện áp tại cuối trục chính tuyến 474 sau khi gắn AVR kết hợp với bù tối ưu 3 5 6 6 8 12 31 32 33 34 36 36 37 37 38 38 39 40 40 48 49 58 61 1 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài: Trong công cuộc công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước, cùng với sự phát triển không ngừng của các thành phần kinh tế, đời sống của người dân ngày càng được cải thiện, dân trí được nâng cao, sự phát triển này kéo theo nhu cầu sử dụng điện năng ngày càng gia tăng. Hiện nay, điện đã được đưa đến hầu hết các vùng sâu, vùng xa, miền núi, hải đảo tuy nhiên đa số lưới điện hiện tại được xây dựng từ rất lâu và chưa có điều kiện cải tạo đồng bộ hay xây dựng mới hoàn toàn nên tổn thất điện năng trên các đường dây này thường vượt quá quy định, không đạt yêu cầu về chất lượng điện cũng như các chỉ tiêu kinh tế do ngành điện đề ra. Vì vậy việc giảm tổn thất điện năng trong lưới điện hiện nay đang là vấn đề cấp bách của ngành điện nói chung và điện lực Đạ Tẻh, Cát Tiên nói riêng vì nó không những góp phần nâng cao khả năng truyền tải cung ứng điện và chất lượng điện năng, mà còn đem lại hiệu quả cao trong sản xuất kinh doanh, cũng như làm giảm áp lực về giá điện. Là thành viên trong hệ thống ngành điện, Điện lực Đạ Tẻh, Cát Tiên có tổn thất điện năng đến cuối năm 2016 là 7.63% cao hơn mặt bằng chung của toàn Công ty (6,05%) và cũng đã được Công ty Điện lực Lâm Đồng giao trong đề án lộ trình giảm tổn thất phấn đấu đến cuối năm 2020 phải đạt tỷ lệ tổn thất điện năng dưới 6,0% (trung bình mỗi năm giảm khoản 0.4% ) đây là một chỉ tiêu rất khó khăn, vì vậy là một cán bộ công nhân viên của Công ty Điện lực Lâm Đồng đơn vị quản lý trực tiếp khu vực hai Điện lực này, Tôi mạnh dạn chọn đề tài “Đề xuất các giải pháp giảm tổn thất điện năng lưới điện phân phối Điện lực Đạ Tẻh, Cát Tiên” để góp phần nhỏ bé của mình làm giảm tổn thất điện năng Điện lực Đạ Tẻh, Cát Tiên phấn đấu hoàn thành đề án lộ trình giảm tổn thất điện năng toàn của Công ty đến năm 2020 theo đúng tiến độ 2. Mục đích nghiên cứu: Phân tích hiện trạng lưới điện phân phối đang được quản lý vận hành tại Điện lực Đạ Tẻh, Cát Tiên để xác định được nguyên nhân gây tổn thất cao. Đề xuất các giải pháp giảm tổn thất điện năng, phấn đấu thực hiện hoàn thành kế hoạch tổn thất điện năng mà Công ty điện lực Lâm Đồng đã giao, góp phần cùng Công ty Điện lực Lâm Đồng hoàn thành kế hoạch tổn thất Tổng công ty Điện Lực miền Nam giao đến năm 2020 theo đúng tiến độ 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu: - Đối tượng nghiên cứu: Tổn thất điện năng trên lưới điện phân phối Điện lực Đạ Tẻh , Cát Tiên. 2 - Phạm vi nghiên cứu: + Luận văn sẽ nghiên cứu hiện trạng lưới điện, tình hình phụ tải, công tác quản lý vận hành và tình hình tổn thất trên lưới điện phân Điện lực Đạ Tẻh, Cát Tiên + Đề xuất các giải pháp góp phần làm giảm tổn thất điện năng trên lưới điện phân phối Điện lực Đạ Tẻh, Cát Tiên 4. Phương pháp nghiên cứu: - Dùng phần mềm quản lý lưới điện (GIS) để tổng hợp hiện trạng lưới điện phân phối hiện hữu - Dùng phần mềm PSS/ADEPT để mô phỏng và tính toán sơ đồ lưới điện Điện lực Đạ Tẻh, Cát Tiên. Xác định được các thông số vận hành U, I, P, Q, Cosφ… tại các nút với biểu đồ phụ tải trung bình và tình hình tổn thất điện năng trung bình, tổn thất điện áp… - Dùng phần mềm đo ghi từ xa xác định tổn thất điện năng cùng thời điểm của lưới điện phân phối - So sánh kết quả tổn thất điện năng theo hai phương pháp và đưa ra nhận xét. - Phân tích thực trạng lưới điện qua các thông số vận hành và xác định nguyên nhân gây tổn thất cao trên lưới điện phân phối Điện lực Đạ Tẻh, Cát Tiên - Đề xuất các giải pháp giảm tổn thất điện năng Đặt tên đề tài: Căn cứ vào mục đích, đối tượng, phạm vi và phương pháp nghiên cứu, đề tài được đặt tên như sau: “Đề xuất các giải pháp giảm tổn thất điện năng lưới điện phân phối khu vực Điện lực Đạ Tẻh, Cát Tiên - Tỉnh Lâm Đồng.” 5. Bố cục của luận văn: Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo và phụ lục trong luận văn gồm có các chương như sau : Chương 1: Tổng quan về lưới điện phân phối và các phương pháp xác định tổn thất điện năng. Chương 2: Hiện trạng lưới điện phân phối và tình hình tổn thất điện năng Điện lực Đạ Tẻh, Cát Tiên Chương 3: Đề xuất các giải pháp giảm tổn thất điện năng trên lưới điện phân phối Điện lực Đạ Tẻh, Cát Tiên. 3 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG 1.1. Vai trò của lưới điện phân phối (LĐPP) trong hệ thống điện Hệ thống điện bao gồm các nhà máy phát điện, các trạm biến áp, các đường dây truyền tải, phân phối, và các phụ tải tiêu thụ điện được kết nối với nhau thành một hệ thống thống nhất để thực hiện bốn quá trình từ khâu sản xuất, truyền tải đến phân phối và tiêu thụ điện. Hình 1.1. Mô hình nguyên lý lưới điện Trong điều kiện nền kinh tế xã hội hiện nay với sự phát triển không ngừng của các thành phần kinh tế, đời sống của người dân ngày càng được cải thiện, dân trí được nâng cao, sự phát triển này kéo theo nhu cầu sử dụng điện năng ngày càng gia tăng, để đáp ứng được nhu cầu đó, hệ thống điện liên tục phát triển không ngừng theo thời gian, không gian đáp ứng tốt nhu cầu của phụ tải, chính vì vậy mà rất nhiều nhà máy điện có công suất lớn được đầu tư xây dựng hàng năm. Tuy nhiên vì lý do kinh tế và sự ảnh hưởng về mặt môi trường mà hầu hết các nhà máy điện thường được xây dựng ở những nơi gần với nguồn nguyên vật liệu đầu vào hoặc thuận lợi cho việc vận chuyển nguyên vật liệu với chi phí vận chuyển thấp nhất. Trong khi đó các trung tâm phụ tải lại ở cách xa các nhà máy điện, do đó để truyền tải điện năng đi xa đến với các hộ tiêu thụ trong hệ thống điện phải dùng lưới truyền tải với điện áp lớn hơn 110kV. Để đảm bảo về mặt an toàn trong sử dụng điện cũng như vì lý do kinh tế mà hầu hết các thiết bị điện được sản xuất và đưa vào sử dụng với điện áp thấp hơn nhiều so với điện áp truyền tải, cho nên người ta không thể sử dụng lưới truyền tải có điện áp cao cung cấp trực tiếp cho các hộ tiêu thụ mà phải dùng LĐPP có cấp điện áp thấp hơn để cung cấp điện cho khách hàng và cũng chính vì lẽ đó mà LĐPP được ra đời sẽ làm nhiệm vụ cung cấp điện năng cho các phụ tải ở một vùng, một khu vực với bán kính cung cấp điện ngắn. 4 1.2. Đặc điểm lưới điện phân phối Lưới điện phân phối có các cấp điện áp danh định bao gồm 35 kV, 22 kV, 15 kV, 10 kV, 06 kV và 0,4 kV cung cấp điện cho các nhóm khách hàng trung áp và khách hàng hạ áp Cấu trúc lưới phân phối đa dạng, phức tạp. Số lượng nút, nhánh rất lớn do đó việc tính toán lưới phân phối gặp nhiều khó khăn Chế độ vận hành bình thường của lưới phân phối là vận hành hở, hình tia hoặc dạng xương cá. Để tăng cường độ tin cậy cung cấp điện có thể sử dụng cấu trúc mạch vòng kín nhưng vận hành hở. Các nghiên cứu và thống kê thực tế vận hành đã đưa đến kết luận nên vận hành lưới phân phối theo dạng hở bởi vì các lý do sau: - Vận hành đơn giản. - Trình tự phục hồi lại kết cấu lươi sau sự cố dễ dàng hơn. - Ít gặp khó khăn trong việc lập kế hoạch cắt điện cục bộ. Phụ tải của lưới phân phối đa dạng, phức tạp, nhất là ở Việt Nam do các phụ tải sinh hoạt dịch vụ, tiểu thủ công nghiệp …cùng trong một hộ tiêu thụ , điều đó dẫn đến khó khăn cho việc tính toán và xây dựng các đồ thị phụ tải đặc trưng Lưới phân phối có ảnh hưởng lớn đến chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của hệ thống điện, cụ thể là: - Tổn thất điện năng rất lớn gấp 3 đến 4 lần so với tổn thất điện năng lưới truyền tải. - Xác suất ngừng cung cấp điện do sự cố, sửa chữa bảo dưỡng theo kế hoạch , cải tạo, lắp đặt trạm mới trên lưới phân phối cũng nhiều hơn lưới truyền tải. - Chất lượng cung cấp điện ảnh hưởng trực tiếp đến các hộ tiêu thụ điện. - Giá đầu tư xây dựng chiếm tỷ trọng lớn: Nếu chia theo tỷ lệ vốn đầu tư, mạng cao áp là 1 thì mạng phân phối trung áp thường từ 1,5 đến 2 lần và mạng phân phối hạ áp là thường từ 2 đến 2,5 lần. Với các đặc điểm như trên, việc nghiên cứu lưới phân phối là rất phức tạp và đòi hỏi nhiều thông tin để giải quyết bài toán quản lý vận hành tối ưu lưới phân phối Các sơ đồ kết cấu của lưới phân phối thường đựơc áp dụng tại các điện lực: 1.2.1. Sơ đồ hình tia Là mạng điện trong đó các hộ tiêu thụ chỉ được cung cấp điện từ một phía. Khi đường dây bị sự cố việc cung cấp điện cho các phụ tải bị gián đoạn (tính linh hoạt và liên tục cung cấp điện bị hạn chế). Kiểu hệ thống phân phối này thường được dùng trong những vùng có mật độ phụ tải thấp như ở nông thôn, thị trấn nhỏ và cũng còn được dùng rộng rãi ở những 5 vùng có mật độ phụ tải trung bình như ở ngoại ô và đô thị (khu dân cư ở đô thị và thị trấn lớn). Với chi phí xây dựng thấp nhất Hình 1.2. Hệ thống lưới điện phân phối hình tia 1.2.2. Sơ đồ mạch vòng Là mạng điện trong đó các hộ tiêu thụ được cung cấp điện ít nhất từ hai phía Khi một đường dây bị sự cố việc cung cấp điện cho các phụ tải vẫn được duy trì nhờ đường dây còn lại (độ tin cậy cung cấp điên cao). Kiểu hệ thống phân phối này thường được dùng cho lưới điện trung áp ở các khu vực có mật độ phụ tải trung bình và lớn. Với chi phí xây dựng tương đối cao. Có hai dạng của mạch vòng các đường dây nhánh: Dạng thứ nhất là đóng thường xuyên một nhánh nối khẩn cấp trên hình tia H1.4 với một máy cắt b đóng thường xuyên và tác động khi quá dòng. Các đường nhánh phụ và đường rẽ vẫn giữ nguyên như trong mạch hình tia. Mục đích của việc bố trí này là để cân bằng phụ tải trên hai đường nhánh nhờ vào đường dây nối thường trực và do đó làm bằng phẳng quan hệ điện áp theo thời gian đặc biệt là khi có sự khác biệt về thời gian giữa các phụ tải đỉnh của các phụ tải. Trong trường hợp có sự cố, máy cắt đường dây mở tức thời và tách rời hai đường dây nhánh 6 Hình 1.3. Phát tuyến nối vòng bằng máy cắt thường đóng trên đường nối khẩn cấp Một dạng khác của mạch vòng đường dây nhánh được vẽ trong H1.5. dùng chủ yếu cho một số phân đoạn có phụ tải công nghiệp. Mục đích là để cải thiện độ sụt áp và độ tin cậy cung cấp điện. Để đạt được điều này, một số máy cắt có trang bị bảo vệ quá dòng có hướng, trong trường hợp sự cố xảy ra ở bất kỳ phân đoạn nào, hai máy ở hai đầu phân đoạn mở ra và loại trừ được sự cố mà không bị mất điện ở bất cứ phụ tải nào. Hình 1.4. Phát tuyến nối vòng 1.3. Tổn thất và nguyên nhân gây tổn thất điện năng Tổn thất điện năng trên hệ thống điện là lượng điện năng tiêu hao cho quá trình truyền tải và phân phối điện từ thanh cái các nhà máy điện qua hệ thống lưới điện truyền tải, lưới điện phân phối đến các hộ sử dụng điện. Chính vì vậy, tổn thất điện năng còn được định nghĩa là điện năng dùng để truyền tải, phân phối điện và là một trong những chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của ngành Điện. Tỷ lệ tổn thất điện năng phụ thuộc vào đặc tính của mạch điện, lượng điện truyền tải, khả năng cung cấp của hệ thống và công tác quản lý vận hành hệ thống 7 điện. Tổn thất điện năng được phân chia thành hai loại cơ bản là tổn thất kỹ thuật và tổn thất thương mại. 1.3.1. Tổn thất kỹ thuật Là tổn thất sinh ra do tính chất vật lý của quá trình tải điện, tổn thất này phụ thuộc tính chất của dây dẫn và vật liệu cách điện, điều kiện môi trường , dòng điện và điện áp . Tổn thất kỹ thuật có thể chia thành hai phần: - Tổn thất phụ thuộc vào dòng điện: đó là tổn thất do phát nóng trên điện trở của máy phát điện, máy biến áp và dây dẫn. Thành phần này là thành phần tổn thất chủ yếu trong hệ thống điện - Tổn thất phụ thuộc vào điện áp gồm có tổn thất trong lõi thép máy biến áp, tổn thất trong cuộn dây điện áp của công tơ, tổn thất do rò điện, tổn thất do quần quang điện. - Tổn thất kỹ thuật không thể triệt tiêu được mà chỉ có thể hạn chế ở mức độ hợp lý hoặc cho phép 1.3.2. Tổn thất thương mại Tổn thất điện năng thương mại hay còn gọi là tổn thất điện năng phi kỹ thuật không định lượng được song cũng có tác động không nhỏ đến hệ thống, làm gia tăng tỷ lệ tổn thất điện năng chung. Nguyên nhân gây ra tổn thất điện năng thương mại là do tình trạng vi phạm trong sử dụng điện như: Lấy cắp điện dưới nhiều hình thức (câu móc điện trực tiếp, tác động làm sai lệch mạch đo đếm điện năng, gây hư hỏng, chết cháy công tơ...); do chủ quan của người quản lý khi công tơ hỏng không thay thế kịp thời, bỏ sót hoặc ghi sai chỉ số; do không thực hiện đúng chu kỳ kiểm định và thay thế công tơ định kỳ theo quy định của Nhà nước. 1.4. Các phương pháp xác định tổn thất điện năng. 1.4.1. Cơ sở của các phương pháp tính toán tổn thất điện năng Khi truyền tải điện năng từ thanh cái của nhà máy điện đến các hộ dùng điện ta cần phải dùng dây dẫn và máy biến áp. Khi có dòng điện chạy qua, do có điện trở và điện kháng trên đường dây nên nó đã gây ra tổn thất công suất dẫn đến tổn thất về điện năng. Trị số tổn thất điện năng trong bất kỳ một phần tử nào của mạng điện phụ thuộc chủ yếu vào tính chất của phụ tải và sự thay đổi của phụ tải trong thời gian khảo sát. Nếu phụ tải của đường dây không thay đổi và xác định được tổn thất công suất tác dụng trên đường dây là ∆P thì khi đó tổn thất điện năng trong thời gian t sẽ là: ∆A = ∆P.t (1.1) 8 Nhưng trong thực tế phụ tải luôn thay đổi. TTĐN trong LĐPP được xác định theo công thức sau: t A 3R I t2 .dt (1.2) o Trong đó It – dòng điện hiệu dụng chạy trong nhánh có điện trở R biến thiên theo thời gian tương ứng với sự thay đổi của biểu đồ phụ tải Dưới đây là một số phương pháp dùng để xác định tổn thất điện năng trong mạng phân phối trung áp. 1.4.2. Xác định tổn thất điện năng theo phương pháp chốt chỉ số công tơ đo đếm Phương pháp xác định tổn thất điện năng hiện nay đang áp dụng tại các Công ty Điện lực là chốt chỉ số công tơ, tính và so sánh sản lượng điện nhận đầu nguồn với sản lượng điện tiêu thụ tại các phụ tải trong cùng khoảng thời gian, phương pháp này tuy có đơn giản nhưng thường mắc phải sai số lớn do một số nguyên nhân sau: - Không thể lấy được đồng thời các chỉ số của các công tơ tại đầu nguồn và ở các điểm tiêu thụ cùng một thời điểm. - Nhiều điểm tải còn thiếu thiết bị đo hoặc thiết bị đo không phù không phù hợp với phụ tải - Số chủng loại đồng hồ đo rất đa dạng với nhiều mức sai số khác nhau, việc chỉnh định đồng hồ đo chưa chính xác hoặc không chính xác do chất lượng điện không đảm bảo. Để nâng cao độ chính xác của phép đo người ta sử dụng hệ thống đo ghi từ xa với đồng hồ cùng chủng loại có cấp chính xác cao hơn để thực hiện việc chốt chỉ số cùng thời điểm. 1.4.3. Phương pháp tích phân đồ thị Giả sử quy luật biến thiên của dòng điện như Hình 1.5a và 1.5b, hệ tọa độ I-t. Hình 1.5a. Đồ thị phụ tải chữ nhật hóa Hình 1.5b. Đồ thị phụ tải hình thang hóa Hình 1.5. Đồ thị phụ tải