Tài liệu đề xuất các giải pháp giảm tổn thất điện năng lưới điện phân phối điện lực lâm hà, tỉnh lâm đồng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG NGUYỄN HÀ LÂM ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP GIẢM TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI ĐIỆN LỰC LÂM HÀ, TỈNH LÂM ĐỒNG Chuyên ngành : Kỹ thuật điện Mã số : 60.52.02.02 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Người hướng dẫn khoa học: TS. TRẦN VINH TỊNH Đà Nẵng - Năm 2018 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 Hà Lâm TRANG TÓM TẮT TIẾNG ANH ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP GIẢM TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI HUYỆN LÂM HÀ - TỈNH LÂM ĐỒNG Học viên: Nguyễn Hà Lâm. Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số: . Khoá: 33. Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN Tóm tắt - Để đáp ứng đủ nguồn điện cung cấp cho sự phát triển kinh tế - xã hội nhanh chóng 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 đang là mối quan tâm hàng đầu của ngành điện nói chung, Công ty Điện lực Lâm Đồng và Điện lực Lâm Hà nói riêng. Điện lực Lâm Hà được hình thành trên cơ sở là Đơn vị quản lý lưới điện được tách từ Điện lực quản lý khu vực 3 huyện Đức Trọng, Lâm Hà, Đơn Dương. Với lưới điện được tiếp nhận từ lưới điện địa phương, được sử dụng qua nhiều năm mà chưa có sự cải tạo, nâng cấp đồng bộ. Tổn thất điện năng tại khu vực huyện Lâm Hà hiện đang là một trong những đơn vị có tổn thất cao trong Công ty Điện lực Lâm Đồng. PROPOSED SOLUTIONS TO REDUCE LIGHT OF DISTRIBUTION ELECTRICITY OF LAM HA DISTRICT - LAM DONG PROVINCE Summary - In order to meet sufficient power supply for rapid socio-economic development, it is required that the power sector has solutions to invest in development of power sources and grids to supply for the load. As such, it offers the optimum solution for the operation of the power system, in addition to its quality and reliability. Power losses are a major concern of the power sector in general, Lam Dong Power Company and Lam Ha Power in particular. Lam Ha Electricity was formed on the basis of the grid management unit which was separated from the Electricity of the three districts Duc Trong, Lam Ha and Don Duong. With grid received from the local grid, used over many years without renovation, upgraded synchronously. Power loss in Lam Ha district is currently one of the high loss units in Lam Dong Power Company. MỤC LỤC TRANG BIA LỜI CAM ĐOAN TRANG TOM TẮT TIẾNG ANH MỤC LỤC DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT VA KÝ HIỆU DANH MỤC CAC HINH MỞ ĐẦU .....................................................................................................................1 1. Lý do chọn đề tài ................................................................................................1 2. Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu: .....................................................................1 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ......................................................................2 4. Phương pháp nghiên cứu ....................................................................................2 5. Bố cục của luận văn ............................................................................................2 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI VÀ TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG ...............................................................................................................3 1.1. Đặc điểm của lưới điện phân phối ........................................................................3 1.2. Vai trò và ý nghĩa của bài toán xác định tổn thất công suất và tổn thất điện năng ...4 1.2.1. Tính toán TTCS và TTĐN trong bài toán thiết kế cung cấp điện ............4 1.2.2. Tính toán TTCS và TTĐN trong quản lý vận hành HTĐ .........................5 1.2.3. Những lưu ý khi tính toán TTCS và TTĐN ................................................5 1.2.4. Các phương pháp tính toán tổn thất điện năng trong lưới phân phối ....7 1.2.5. Các biện pháp giảm tổn thất điện năng ...................................................17 1.3. Kết luận chương 1 ..............................................................................................18 CHƯƠNG 2. HIỆN TRẠNG LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI ĐIỆN LỰC LÂM HÀ ....20 2.1. Tổng quan về điện lực Lâm Hà ..........................................................................20 2.2. Hiện trạng về lưới điện phân phối và tổn thất điện năng trên lưới phân phối của điện lực Lâm Hà ........................................................................................................21 2.2.1. Giới thiệu chung về lưới điện phân phối Điện lực Lâm Hà ............................21 2.2.2. Phương án cấp điện cho các phụ tải của huyện Lâm Hà ...............................22 2.2.3. Các thông số kỹ thuật lưới điện phân phối huyện Lâm Hà, tỉnh Lâm Đồng.......23 2.2.4. Tình trạng bù hiện tại ......................................................................................24 2.2.5. Đặc điểm của lưới điện hạ áp huyện Lâm Hà ................................................25 2.2.6. Chất lượng điện áp ..........................................................................................25 2.2.7. Tính chất phụ tải .............................................................................................25 2.2.8. Tình hình thực hiện giảm tổn thất và số liệu tổn thất qua các năm ................25 2.2.9. Đánh giá kết quả thực hiện giảm tổn thất điện năng của huyện Lâm Hà, tỉnh Lâm Đồng trong thời gian vừa qua ...........................................................................26 2.2.10. Các yếu tố tác động đến tỷ lệ giảm tổn thất điện năng của lưới điện huyện Lâm Hà, tỉnh Lâm Đồng............................................................................................30 2.3. KẾT LUẬN CHƯƠNG 2...................................................................................31 CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN XÁC ĐỊNH TỔN THẤT .............................................32 BẰNG PHẦN MỀM PSS/ADEPT ...........................................................................32 3.1. Giới thiệu chung về phần mềm PSS/ADEPT. ...................................................32 3.1.1. Giới thiệu phần mềm tính toán PSS/ADEPT ..................................................32 3.1.2. Các thông số ứng dụng của PSS/ADEPT........................................................33 3.1.3. Các công cụ cơ bản của phần mềm PSS/ADEPT ...........................................37 3.2. Tính toán tổn thất lưới điện huyện lâm hà, tỉnh Lâm Đồng ...............................39 3.2.1. Tính toán tổn thất chế độ vận hành hiện tại ...................................................39 3.2.2. Phụ tải của các xuất tuyến ..............................................................................40 3.3. Kết luận chương 3 ..............................................................................................42 CHƯƠNG 4. ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP GIẢM TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRÊN LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI HUYỆN LÂM HÀ - TỈNH LÂM ĐỒNG..........43 4.1. Các giải pháp kỹ thuật ........................................................................................43 4.1.1. Giải pháp tính toán và lựa chọn vị trí lắp đặt tụ bù tối ưu .............................43 4.1.2. Giải pháp tăng cường tiết diện dây dẫn đường trục chính tuyến 471 Lâm Hà ......................................................................................................................46 4.1.3. Giải pháp kiện toàn công tác tổ chức điều hành ............................................48 4.2. Kết luận chương 4 ..............................................................................................49 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ...................................................................................51 TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................53 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 - HTCCĐ: Hệ thống cung cấp điện. - HTĐ: Hệ thống điện. - LPP: Lưới điện phân phối. - MBA: Máy biến áp. - TBA: Trạm biến áp. - TU: Máy biến điện áp đo lường. - TI: Máy biến dòng điện đo lường. - PA: Phương án. - TTCS: Tổn thất công suất. - TTĐN: Tổn thất điện năng. - A : Tổn thất điện năng. - P : Tổng thất công suất tác dụng. - Q : Tổn thất công suất phản kháng. -AC : Dây nhôm lõi thép. - ACKP : Dây nhôm lõi thép có bọc mỡ. - CV : Dây đồng bọc. - C: Dây đồng trần - CT: Công tơ - EVN: Tập đoàn Điện lực Việt Nam. - EVN SPC: Tổng công ty Điện lực miền Nam. - PCLĐ: Công ty Điện lực Lâm Đồng. - CAPO: Xác định vị trí lắp đặt tụ bù tối ưu. - TOPO: Xác định điểm dừng tối ưu (Tie Open Point Optimization) - PSS/ADEPT: Power System Simulator/Adavanced Distribution Engineering Productivity Tool. DANH MỤC CÁC HÌNH Số hiệu Tên hình Trang hình 1.1 Đồ thị phụ tải chữ nhật hóa 8 1.2 Đồ thị phụ tải hình thang hóa 8 1.3 Biểu đồ TTCS và xác định TTĐN sử dụng trong đường cong tổn thất 11 1.4 Họ đường cong tổn thất 14 1.5 Đường cong quan hệ giữa P và ΔP 14 1 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Để đáp ứng đủ nguồn điện cung cấp cho sự phát triển kinh tế - xã hội nhanh chóng 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 đang là mối quan tâm hàng đầu của ngành điện nói chung, Công ty Điện lực Lâm Đồng và Điện lực Lâm Hà nói riêng. Điện lực Lâm Hà được hình thành trên cơ sở là Đơn vị quản lý lưới điện được tách từ Điện lực quản lý khu vực 3 huyện Đức Trọng, Lâm Hà, Đơn Dương. Với lưới điện được tiếp nhận từ lưới điện địa phương, được sử dụng qua nhiều năm mà chưa có sự cải tạo, nâng cấp đồng bộ. Tổn thất điện năng tại khu vực huyện Lâm Hà hiện đang là một trong những đơn vị có tổn thất cao trong Công ty Điện lực Lâm Đồng. 2. Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu: a. Mục tiêu Phân tích hiện trạng hệ thống lưới điện hiện hữu và đưa ra các giải pháp để giảm tổn thất điện năng trên lưới điện phân phối huyện Lâm Hà - tỉnh Lâm Đồng. b. Nhiệm vụ - Thu thập cơ sở dữ liệu về nguồn và phụ tải lưới phân phối trong phạm vi nghiên cứu để phân tích. - 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 do Điện lực Lâm Hà - Công ty Điện lực Lâm Đồng quản lý. - 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. 2 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu là tổn thất điện năng trên lưới điện phân phối Điện lực Lâm Hà. - Phạm vi nghiên cứu: Lưới điện phân phối do Điện lực Lâm Hà - Công ty Điện lực Lâm Đồng quản lý vận hành. 4. 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 xác định được khu vực có máy biến áp non tải hoặc quá tải nhằm hoán chuyển hay gắn mới máy biến áp có công suất phù hợp với phụ tải theo mùa vụ. - Đánh giá lại hiệu quả sau khi thực hiện các giải pháp giảm tổn thất điện năng. 5. Bố cục của luận văn Phần I. Mở đầu Phần II. Nội dung chính Chương 1: Tổng quan về lưới điện phân phối. Chương 2: Hiện trạng lưới điện phân phối Điện lực Lâm Hà Chương 3: Tính toán xác định tổn thất bằng phần mềm PSS/ADPET. Chương 4: Đề xuất các giải pháp giảm tổn thất điện năng trên lưới điện phân phối huyện Lâm Hà. Phần III: Kết luận và kiến nghị Tài liệu tham khảo Phụ lục 3 Chương 1. TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI VÀ TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG 1.1. Đặc điểm của lưới điện phân phối Cấu trúc và phương thức vận hành lưới điện phân phối có ảnh hưởng lớn đến các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của HTCCĐ, cụ thể là: - Chất lượng cung cấp điện ảnh hưởng trực tiếp đến các hộ tiêu thụ. - Tổn thất điện năng thường lớn gấp 3 đến 4 lần so với tổn thất điện năng ở lưới truyền tải. Khi thiết kế lắp đặt lưới điện phân phối đảm bảo các chỉ tiêu: - An toàn cho lưới điện và con người; chi phí xây dựng lưới điện là kinh tế nhất. - Đảm bảo ít gây ra mất điện nhất, bằng các biện pháp cụ thể như có thể có nhiều nguồn cung cấp, có đường dây dự phòng... - Đảm bảo chất lượng điện năng cao nhất về ổn định tần số và ổn định điện áp. Độ biến thiên điện áp cho phép là ± 5%Uđm. Đảm bảo chi phí duy tu, bảo dưỡng là nhỏ nhất. Cấu trúc lưới phân phối thường 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 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 từ thực tế vận hành cho thấy rằng nên vận hành LPP theo dạng hở bởi các lý do: - Vận hành đơn giản. - Trình tự phục hồi lai kết cấu lưới sau sự cố dễ dàng hơn. Bên cạnh đó, phụ tải của LPP đa dạng và phức tạp, do các phụ tải sinh hoạt, dịch vụ, tiểu thủ công nghiệp... cùng trong 1 hộ tiêu thụ. Điều đó dẫn đến khó khăn cho việc tính toán và xây dựng các đồ thị phụ tải đặc trưng. 4 1.2. Vai trò và ý nghĩa của bài toán xác định tổn thất công suất và tổn thất điện năng 1.2.1. Tính toán TTCS và TTĐN trong bài toán thiết kế cung cấp điện Trong quá trình thiết kế quy hoạch hệ thống điện chúng ta thường sử dụng hàm chi phí tính toán như một tiêu chí chính để lựa chọn phương án hợp lý. Hàm chi phí tính toán được viết dưới dạng đơn giản: Z = (avh +atc).Kđ + A.g = Z1 +Z2 (1. 1) Trong đó: Z1: Thành phần phụ thuộc vào vốn đầu tư xây dựng mạng điện. Z1 = (avh +atc).Kđ (1. 2) + Kđ: Vốn đầu tư xây dựng mạng điện. + avh ,atc: Hệ số vận hành, hệ số hiệu quả vốn đầu tư. Z2: thành phần phụ thuộc vào tổn thất điện năng của mạng. Z2 = A.g = Pmax.g. = 3R I 2 .g. (1. 3) max + Imax : Dòng điện cực đại đi trên nhánh (A) + R : Điện trở dây dẫn ( ) + : Thời gian tổn thất công suất lớn nhất (h) + g: Giá tiền 1 kWh TTĐN (đ/kWh). Biểu thức (1. 1) sẽ đạt cực tiểu khi phương án nối dây của mạng điện vừa có vốn đầu tư nhỏ nhất vừa có phí tổn vận hành nhỏ nhất. Điều đó có nghĩa là Z1 (phụ thuộc về mặt kinh tế) và Z2 (phụ thuộc về mặt kỹ thuật) phải đồng thời cực tiểu. Nhưng điều đó luôn mâu thuẫn. Việc tăng giá trị Z1 sẽ làm giảm giá trị Z2 và ngược lại. Vấn đề cần phải dung hòa giá trị của các quan hệ trên để sao cho lưới điện thiết kế đạt được hiệu quả kinh tế - kỹ thuật. Muốn vậy phải giữ giá trị tổn thất công suất 5 trong một giới hạn cho phép. Khi so sánh lựa chọn phương án tối ưu chúng ta thường sử dụng các số liệu tính toán ứng với chế độ phụ tải cực đại để lựa chọn tiết diện dây, kiểm tra các điều kiện về mặt kỹ thuật. Các hệ số sử dụng trong tính toán có thể được lấy từ các sổ tay thiết kế hoặc kinh nghiệm nên dẫn đến sai số, tuy vậy điều đó không làm ảnh hưởng đáng kể đến kết quả lựa chọn phương án tối ưu. 1.2.2. Tính toán TTCS và TTĐN trong quản lý vận hành HTĐ Các phần tử của lưới được thiết kế, xây dựng trên cơ sở đảm bảo các yêu cầu kinh tế - kỹ thuật. Tuy nhiên trong quá trình vận hành do sự biến động của phụ tải theo thời gian làm cho các thông số lưới thiết kế không còn phù hợp, dẫn đến các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của lưới có thể không đạt được mong muốn như thiết kế. Từ thực tế đó xuất hiện bài toán vận hành nhằm mục đích hiệu chỉnh lại bài toán thiết kế. Sự khác biệt giữa bài toán vận hành và bài toán thiết kế là trên cơ sở cấu trúc lưới điện có sẵn, biết được các giá trị thông số vận hành, tiến hành tính toán kiểm tra lại các thông số chế độ của lưới điện để xác định xem lưới đó có đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật và vận hành kinh tế nữa hay không. Trên cơ sở tính toán cho phép phân tích tình trạng kỹ thuật của lưới điện, đề xuất các giải pháp kỹ thuật để nâng cao hiệu quả kinh tế. Một trong những giải pháp cơ bản là giảm TTCS, TTĐN. Dễ nhận thấy rằng khi TTĐN giảm một tỷ lệ dù rất nhỏ cũng mang lại hiệu quả kinh tế. Muốn đạt được những điều đó cần phải có phương pháp tính toán chính xác TTCS, TTĐN. Các thông tin nhận được sẽ là cơ sở phân tích các nguyên nhân gây nên tổn thất từ đó cho phép đề xuất các phương pháp hợp lý, hiệu quả để giảm tổn thất. 1.2.3. Những lưu ý khi tính toán TTCS và TTĐN a. Đặc điểm tính toán TTCS và TTĐN + Đặc điểm tính toán TTCS, TTĐN trong quá trình thiết kế: - Không đòi hỏi độ chính xác cao. - Thiếu thông tin khi thực hiện tính toán (chưa có biểu đồ phụ tải, không có phương thức vận hành cụ thể,…). 6 - Phương pháp tính thường được sử dụng sao cho dễ dàng, nhanh chóng. Do đó có thể áp dụng các phương pháp đơn giản, độ chính xác vừa phải. + Đặc điểm tính toán TTCS, TTĐN trong quản lý vận hành: - Yêu cầu độ chính xác cao. - Có đủ thông tin để tính toán như biểu đồ phụ tải, trạng thái các trang thiết bị bù, đầu phân áp làm việc của máy biến áp… - Có thời gian nghiên cứu tính toán so sánh với các số liệu thống kê đo lường. Do đó cần áp dụng các phương pháp chính xác, xét được đầy đủ các yếu tố. b. Lựa chọn và xây dựng phương pháp tính toán TTCS và TTĐN Do đặc trưng của phụ tải điện, lưới điện của từng Quốc gia khác nhau nên việc sử dụng sử phương pháp tính toán TTĐN của từng nước sẽ khác nhau, không thể áp dụng một cách áp đặt phương pháp tính toán của nước này cho nước khác. Đối với lưới điện Việt Nam trong quá trình tư vấn thiết kế do thiếu hoặc không đầy đủ số liệu đầu vào như biểu đồ phụ tải, thời gian sử dụng công suất cực đại Tmax, thời gian TTCS cực đại τ, mật độ dòng điện kinh tế, các quy định về chất lượng điện áp, giá trị giới hạn cho phép về tổn thất… nên thường lấy theo số liệu của nước ngoài dẫn đến sai số ngay từ khâu thiết kế, mặt khác do chưa chủ động được vấn đề tài chính nên khó giải quyết đồng bộ các yêu cầu kỹ thuật. Điều đó có thể làm xấu chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật khi đưa lưới điện vào vận hành. Trong quá trình quản lý vận hành lưới điện để xác định chính xác các thông số vận hành, các chỉ tiêu kỹ thuật chưa có đầy đủ thông số. Các phương tiện đo đếm thiếu hoặc không đồng bộ, các công cụ và phương pháp tính toán để đánh giá TTCS và TTĐN chưa hợp lý. Các đơn vị điện lực quản lý vận hành lưới điện thường sử dụng các chương trình tính toán của nước ngoài mà đa số các chương trình tính đó không phù hợp cho bài toán vận hành. Do đó không xác định được chính xác giá trị tổn thất, thường giá trị tổn thất quy định cho từng đơn vị chỉ mang ý nghĩa chỉ tiêu kế hoạch cho nên không phân tích được chính xác các nguyên nhân dẫn đến tổn thất trong lưới, đây là vấn đề quan tâm hàng đầu trong công tác quản lý vận hành lưới điện. 7 1.2.4. Các phương pháp tính toán tổn thất điện năng trong lưới phân phối a. Tính toán TTĐN trong các bài toán thiết kế Khi tính toán thiết kế, với yêu cầu độ chính xác không cao, có thể áp dụng nhiều tính gần đúng. Trên cơ sở giải thiết đã xác định được TTCS ứng với chế độ phụ tải cực đại ∆Pmax .Tổn thất điện năng được tính theo công thức đơn giản sau: Với cách tính này chỉ cần xác định 2 đại lượng ∆Pmax và . Trị số ∆Pmax có thể xác định theo các chương trình tính toán đã nêu hoặc theo các cách tính gần đúng. Khó khăn chính là xác định giá trị của . Thường trong tính toán của chúng ta hiện nay được xác định theo biểu thức sau: - Công thưc kinh điển: (0,124 Tmax .10 4 ).8760 (1.5) - Công thức Kenzevits: 2.Tmax 8760 8760 Tmax Pmin (1 ) Tmax 2.Pmin Pmax 1 8760 Pmax (1.6) - Công thức Vanlander: 8760[(0,13. Tmax T ) (0,87. max ) 2 ] 8760 8760 (1.7) - Tra đường cong tính toán: f (Tmax .cos ) (1.8) Các công thức trên chỉ là gần đúng, lấy theo thực nghiệm và tiệm cận hóa, nhất là được xác định trên những lưới điển hình, có cấu trúc tiêu chuẩn của nước ngoài. Điều này có thể không phù hợp với điều kiện của LPP Việt Nam. b. Tính toán TTĐN trong hệ thống cung cấp điện Về lý thuyết TTĐN trên mỗi nhánh của mạng phân phối được xác định theo công thức sau: t A 3.R I 2 (t ).dt 0 (1.9) 8 Trong đó: It là dòng 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. Tại mỗi thời điểm dòng It phụ thuộc các thông tin trạng thái các phần tử hệ thống, vào chế độ phụ tải các nút xác định theo hệ phương trình chế độ xác lập. Vấn đề được quan tâm là xác định TTĐN tổng theo các thông tin trạng thái thực hệ thống. c. Các phương pháp kinh điển - Phương pháp phân tích đồ thị Giả sử cho được quy luật biến thiên của dòng điện như hình 1-1 với hệ tọa độ I(t). Hình 1.1: Đồ thị phụ tải chữ nhật hóa Hình 1.2:Đồ thị phụ tải hình thang hóa Chia trục hoành (t) thành n đoạn bằng nhau với độ dài ∆t. Như vậy việc xác định TTĐN được thay bằng việc tính diện tích các hình chữ nhật (Hình 1.1) hay hình thang (Hình 1. 2). Biểu thức dưới dấu tích phân trong trường hợp thứ nhất sẽ bằng: t n 2 2 t I (t ).dt I . t t 1 0 1 t n I t2 .t (1.10) 1 Trường hợp thứ hai: t I 2 (t ).dt 0 n 1 t 2 2 ( I 0 I n 2 It2 ) 2n t 1 (1.11) Khi I0 = In công thức (1. 11) sẽ nhận được dạng (1. 10). Theo phương pháp này TTĐN được xác định theo công thức: 9 A 3.R. t n n I t2 .10 3 (1.12) t 1 Hoặc A 3.R. n 1 t 2 (I0 2n I n2 2 I t2 ).10 3 t 1 (1.13) Trong đó thứ nguyên của I [A], S[KVA], U[KV]. Về lý thuyết phương pháp tích phân đồ thị đảm bảo độ chính xác cao, tuy nhiên rất khó thực hiện. Vấn đề là không thể có đủ thông tin đo cũng như tính toán ở mỗi thời điểm của dòng điện trên tất cả các nhánh của hệ thống điện. - Phương pháp dòng điện trung bình bình phương Giả sử rằng dọc theo đường dây hệ thống truyền tải dòng điện Itb không đổi ở trong khoảng thời gian t, s gây nên tổn thất đúng bằng trị số dòng điện biến thiên trong khoảng thời gian đó ứng với đồ thị phụ tải nghĩa là: T A 3RItbbp 2T 3R. It2dt (1.14) 0 Như vậy dòng điện trung bình bình phương sẽ là: T I t2 .dt I tbbp (1.15) 0 T Tích phân ở biểu thức (1.14, 1.15) được tính theo biểu thức (1.11 , 1.12). Nếu đã biết giá trị dòng điện Itbbp thì TTĐN trên đường dây [KWh] tính theo biểu thức: 2 A 3Itbbp .RT .10 Trong đó: 3 (1.16) - R: Điện trở tác dụng của đường dây [Ω]. - T: Thời gian tính toán [h]. Lưới phân phối thường sử dụng phương pháp này và cho kết quả gần đúng. Giá trị Itb có thể tính gần đúng theo công thức kinh nghiệm Dalesxky: Itbbp Imax (0,12 Tmax .10 4 ) (1.17) 10 Hoặc theo dòng điện cực đại và thời gian TTCS cực đại τ: I tbbp I max T (1.18) Giá trị các đại lượng τ, Tmax được xác định phụ thuộc vào tính chất phụ tải hoặc qua các số liệu thống kê. Phương pháp này chỉ đúng khi chúng ta xác định được chính xác các giá trị trên. - Phương pháp thời gian tổn thất Theo phương pháp này, TTĐN được xác định theo biểu thức: T 2 A 3R It2 .dt 3RI max . (1.19) 0 Để xác định TTĐN theo công thức (1. 19) cần phải xác định τ, τ được xác định nhờ mối quan hệ giữa Tmax và cosφ. Quan hệ τ =f (Tmax, cosφ) có nhiều phương pháp xây dựng khác nhau. Mỗi đường cong biểu diễn quan hệ đó được xây dựng theo một số điều kiện khác nhau như không tính đến dáng điệu đồ thị phụ tải, hay không xét đến sự biến đổi hệ số công suất. Hoặc chúng ta có thể xác định τ bằng các công thức kinh nghiệm (1.5, 1.6, 1.7, 1.8). Tuy nhiên sử dụng trong điều kiện vận hành là không hợp lý, bởi vì giá trị trung bình của sai số khi đánh giá tổn thất theo cách tính này tương đối lớn, sai số nằm trong khoảng (10-25) %. Khi đánh giá TTĐN trong điều kiện vận hành chỉ cho phép sai số trung bình không vượt quá 5%. Khi tính toán τ cần phải chú ý đến dạng của đồ thị phụ tải tác dụng và phản kháng theo thời gian trong ngày và năm. Ngoài ra còn nhận thấy rằng cơ sở để xác định τ lại là Tmax và cos φ cũng rất bất định. Cosφ trong lưới rất không đồng nhất nên chỉ có thể chấp nhận trị số trung bình. Còn Tmax = A/Pmax lại càng bị phụ thuộc nhiều vào cách lấy mẫu thống kê. Sai số của Pmax khi thiết lập đồ thị phụ tải trong phạm vi khá lớn là điều có thể xảy ra. d. Phương pháp đường cong tổn thất - Đường cong tổn thất công suất trong lưới cung cấp điện 11 Hoạt động của hệ thống cung cấp điện ít nhiều mang tính ngẫu nhiên và bất định. Tuy nhiên tính quy luật và có điều khiển vẫn là chủ đạo. Chẳng hạn đồ thị phụ tải mang tính ngẫu nhiên nhưng hình dáng khá ổn định. Vì vậy, một phương thức vận hành tương ứng với một cấu trúc, một phương án điều khiển đã lựa chọn thì các đặc trưng tổn thất cũng có thể coi là xác định, có thể xét đường cong quan hệ: P f (P ) Trong đó: ∆P∑: Tổng TTCS trong lưới. P∑: Tổng công suất thanh cái của mạng lưới cung cấp điện. Đường cong hình 1.3 có thể xây dựng bằng đo đạc hoặc tính toán. Tuy nhiên phép đo thực tế rất phức tạp, bởi đòi hỏi phải xác định đồng thời trị số công suất của tất cả các nút phụ tải và nguồn cung cấp. Bằng tính toán, đường cong có thể xây dựng như sau: Giả thiết biết dạng biểu đồ phụ tải và cosφ của tất cả các nút (hoặc nhóm nút) phụ tải. Hình 1.3: Biểu đồ TTCS và xác định TTĐN sử dụng trong đường cong tổn thất Coi thanh cái cung cấp là nút cân bằng, tính toán phân bố dòng và xác định TTCS tổng PΣ ứng với mỗi thời điểm của biểu đồ phụ tải (ví dụ theo giờ trong ngày). Kết quả nhận được cho phép xây dựng đoạn đường cong TTCS từ PΣmin đến PΣmax của biểu đồ phụ tải thanh cái. Rõ ràng đường cong xây dựng được có tính xác định cao nếu thực tế cosφ và tỷ lệ công suất giữa các nút ít thay đổi. Đây là 12 giả thiết duy nhất và có thể chấp nhận được với phương pháp xây dựng đường cong tổn thất. Khi cấu trúc lưới và phương thức vận hành thay đổi, một họ đường cong tương ứng cần được xây dựng. Với một cấu trúc lưới và một phương thức vận hành hoàn toàn xác định (khi đó s tồn tại một đường cong tổn thất duy nhất) dễ dàng có thể xác định được TTĐN tổng trong ngày thông qua biểu đồ tổng công suất thanh cái. Trên hình 1.3 trình bày quá trình xây dựng biểu đồ TTCS và xác định TTĐN nhờ sử dụng đường cong tổn thất. Diện tích của biểu đồ TTCS chính là TTĐN và có thể tính theo phương pháp tích phân đồ thị: n A (1.21) Pi . ti i 1 Hoặc có thể xác định TTĐN bằng phương pháp tính toán. Do TTCS gồm có 2 thành phần là tổn thất tải và tổn thất không tải, tại mỗi thời điểm vận hành ta có biểu thức xác định TTCS: Pi Pkt Pt (1.22) Từ đó TTĐN được tính như sau: t A [ P0i Pti (t )].dt ( P0i Pti ). t (1.23) 0 TTĐN trong 1 ngày (24h) s là: 24 A A0 Ati i 0 (1.24) Với: + A0: TTĐN không tải, không phụ thuộc vào sự biến động của phụ tải, phụ thuộc vào tổn hao không tải của các máy biến áp trong lưới là chính. + At: TTĐN tải, phụ thuộc vào sự biến thiên công suất tiêu thụ của tải theo thời gian cũng như cấu trúc của lưới điện. Độ chính xác của đường cong hay nói đúng hơn là độ phù hợp của đường cong với thực tế phụ thuộc vào mức độ đầy đủ của các thông tin có được. Chẳng hạn, khi không có biểu đồ phụ tải các nút mà chỉ biết phân bố phụ tải các nút ở một vài thời 13 điểm quan sát. Khi có đường cong vẫn có thể xây dựng được bằng cách thay đổi tỷ lệ công suất các nút và giữ nguyên cosφ phép tính khá đơn giản, nhưng độ chính xác chỉ đủ cao khi dạng của biểu đồ phụ tải các nút và cosφ ít thay đổi. Sự quan sát thống kê lâu năm tại một lưới cung cấp điện có thể cho phép chính xác hóa dần đường cong tổn thất xây dựng cho lưới. Cần lưu ý rằng điểm khởi đầu của đường cong tổn thất không đi qua gốc tọa độ, bởi vì ngay cả khi không tải trong lưới điện đã tồn tại một lượng tổn hao không tải nhất định. - Phương pháp tính toán để xây dựng đường cong tổn thất Từ những phân tích trên, ta thấy rằng để xây dựng được các đường cong tổn thất phải tiến hành tính toán phân bố công suất cho lưới cung cấp điện với nhiều giá trị khác nhau về công suất của phụ tải. Bằng cách cho giá trị công suất của các phụ tải tay đổi từ Pmin cho đến Pmax, giá trị Pmax ở đây là trị số công suất của các phụ tải sau khi đã tính toán với hệ số đồng thời. Ứng với mỗi giá trị công suất ta phải tính toán phân bố, xác định trị số tổn thất. Sau khi kết thúc quá trình tính toán, ta s có được các cặp giá trị của Ptc và ∆P∑, với các cặp giá trị này, ta xây dựng đường cong tổn thất cho lưới cung cấp điện. Có thể giải tích hóa đường cong bằng các phép xấp xỉ, tiệm cận, trên cơ sở đó xây dựng các công cụ thuận tiện dạng chương trình máy tính để phân tích TTĐN trong quản lý cận hành HTCCĐ. - Ứng dụng của đường cong tổn thất trong thiết kế, vận hành hệ thống cung cấp điện Phương pháp đường cong tổn thất khắc phục được một phần các nhược điểm của các phương pháp tính TTĐN đã nêu trên, đồng thời cũng chú ý tới tính thuận tiện khi sử dụng. Ngoài việc xác định trực tiếp TTĐN, từ đường cong TTCS và biểu đồ phụ tải điển hình, còn có thể xác định được các đại lượng đặc trưng sau đây: - Trị số TTCS lớn nhất ∆Pmax. - Thời gian TTCS lớn nhất (tính theo số giờ trong năm): A .365 Pmax (1.25)