Tài liệu Đề xuất một số giải pháp giảm tổn thất điện năng tại Công ty Điện lực Trà Vinh

LỜI CẢM ƠN Trƣớc tiên, tôi xin trân trọng cảm ơn Ban Giám hiệu, Khoa Sau đại học, Khoa Quản lý năng lƣợng, các thầy, các cô của trƣờng Đại học Điện lực đã truyền đạt những kiến thức quý báu về ngành quản lý năng lƣợng, đã giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn này. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành, sâu sắc tới TS. Nguyễn Anh Tuấn đã tận tình hƣớng dẫn, chỉ bảo, cho tôi nhiều kinh nghiệm trong thời gian thực hiện luận văn. Sau cùng, tôi xin chân thành cảm ơn các đồng nghiệp, bạn bè, ngƣời thân và gia đình đã luôn tạo điều kiện tốt nhất cho tôi trong quá trình học tập, nghiên cứu, thu thập dữ liệu, thông tin, đóng góp ý kiến và bổ sung những thiếu sót để tôi hoàn thành luận văn này. Do thời gian có hạn, kinh nghiệm nghiên cứu còn hạn chế nên sẽ còn nhiều thiếu sót, tôi rất mong nhận đƣợc ý kiến đóng góp của quý thầy, cô và các anh chị học viên. LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn là công trình nghiên cứu của riêng tôi dƣới sự hƣớng dẫn của TS. Nguyễn Anh Tuấn và các thông tin trích dẫn trong luận văn này đã đƣợc chỉ rõ nguồn gốc. Tác giả Quách Hải Hồ MỤC LỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ Trang MỞ ĐẦU ................................................................................................................... 1 1. Lý do lựa chọn đề tài ............................................................................................. 1 2. Mục đích nghiên cứu ............................................................................................. 2 3. Nhiệm vụ nghiên cứu ............................................................................................ 2 4. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu ......................................................................... 2 5. Phƣơng pháp nghiên cứu ....................................................................................... 3 6. Dự kiến những đóng góp mới ............................................................................... 3 CHƢƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG .................................. 4 1.1 Khái niệm chung về tổn thất điện năng ............................................................... 4 1.2 Một số phƣơng pháp tính tổn thất điện năng ...................................................... 5 1.3 Các giải pháp giảm tổn thất điện năng về mặt lý thuyết và thực tế .................. 13 1.4 Kết luận ............................................................................................................. 17 CHƢƠNG 2: PHÂN TÍCH HIỆN TRẠNG TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TẠI CÔNG TY ĐIỆN LỰC TRÀ VINH .................................................................................... 19 2.1 Giới thiệu về Công ty Điện lực Trà Vinh .......................................................... 19 2.2 Tổng quan về hệ thống điện do Công ty Điện lực Trà Vinh quản lý ................ 22 2.3 Tình hình sản xuất kinh doanh của Công ty Điện lực Trà Vinh giai đoạn 20122014 ......................................................................................................................... 25 2.4 Thực trạng tổn thất điện năng tại Công ty Điện lực Trà Vinh .......................... 32 2.5 Các biện pháp đang áp dụng và những hạn chế trong công tác giảm tổn thất tại Công ty Điện lực Trà Vinh ...................................................................................... 39 2.6 Kết luận ............................................................................................................. 57 CHƢƠNG 3: ĐỀ XUẤT MỘT SỐ GIẢI PHÁP GIẢM TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TẠI CÔNG TY ĐIỆN LỰC TRÀ VINH ................................................................ 58 3.1 Mục tiêu là lộ trình thực hiện công tác giảm tổn thất điện năng ....................... 58 3.2 Các giải pháp kỹ thuật ....................................................................................... 59 3.3 Các giải pháp phi kỹ thuật ................................................................................. 73 3.4 Các giải pháp quản lý điều hành ....................................................................... 76 3.5 Kết luận ............................................................................................................. 77 KẾT LUẬN CHUNG VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................. 79 DANH MỤC CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................... 82 PHỤ LỤC ................................................................................................................ 84 CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT EVN: Tập đoàn Điện lực Việt Nam. EVN NPT: Tổng Công ty Truyền tải điện Quốc gia. EVN SPC: Tổng Công ty Điện lực miền Nam. MBA: Máy biến áp. TBA: Trạm biến áp. NRKH: Nhánh rẽ khách hàng. QLVH: Quản lý vận hành. CT: Máy biến dòng điện (Current Transformer). VT: Máy biến điện áp (Voltage Transformer). PSS/ADEPT: Phần mềm phân tích và tính toán lƣới điện phân phối (Power System Simulator/Advanced Distribution Engineering Productivity Tool). DANH MỤC CÁC BẢNG, BIỂU Bảng 2-1 Quy mô lƣới điện phân phối do Công ty Điện lực Trà Vinh QLVH đến ngày 31/12/2014 ............................................................................................... 23 Bảng 2-2 Điện năng sử dụng theo các thành phần kinh tế giai đoạn năm 2012-2014 ............................................................................................................... 25 Bảng 2-3 Tỷ lệ tổn thất điện năng giai đoạn năm 2012-2014 ...................... 27 Bảng 2-4 Giá bán bình quân giai đoạn năm 2012-2014 .............................. 28 Bảng 2-5 Doanh thu bán điện giai đoạn năm 2012-2014 ............................ 28 Bảng 2-6 Kết quả thực hiện tổn thất điện năng các Điện lực trực thuộc Công ty Điện lực Trà Vinh giai đoạn năm 2012-2014 ..................................................... 32 Bảng 2-7 Đồ thị phụ tải 24 giờ ngày điển hình giai đoạn 2012-2014 .......... 33 Bảng 2-8 Kết quả tổn thất điện năng khâu kỹ thuật của Công ty Điện lực Trà Vinh giai đoạn 2012-2014 . ...................................................................................... 35 Bảng 2-9 Kết quả tổn thất điện năng khâu kỹ thuật của Điện lực Thành phố Trà Vinh giai đoạn 2012-2014 .. .............................................................................. 35 Bảng 2-10 Kết quả tổn thất điện năng khâu kỹ thuật của Điện lực Càng Long giai đoạn 2012-2014 .. .............................................................................................. 35 Bảng 2-11 Kết quả tổn thất điện năng khâu kỹ thuật của Điện lực Cầu Kè giai đoạn 2012-2014 .. .............................................................................................. 36 Bảng 2-12 Kết quả tổn thất điện năng khâu kỹ thuật của Điện lực Tiểu Cần giai đoạn 2012-2014 .. .............................................................................................. 36 Bảng 2-13 Kết quả tổn thất điện năng khâu kỹ thuật của Điện lực Trà Cú giai đoạn 2012-2014 .. ..................................................................................................... 37 Bảng 2-14 Kết quả tổn thất điện năng khâu kỹ thuật của Điện lực Cầu Ngang giai đoạn 2012-2014 .. .............................................................................................. 37 Bảng 2-15 Kết quả tổn thất điện năng khâu kỹ thuật của Điện lực Duyên Hải giai đoạn 2012-2014 .. .............................................................................................. 38 Bảng 2-16 Kết quả tổn thất điện năng khâu kỹ thuật của Điện lực Châu Thành giai đoạn 2012-2014 .. .................................................................................. 38 Bảng 2-17 Số lƣợng công tơ khách hàng giai đoạn 2012-2014 .. ................. 39 Bảng 2-18 Kết quả thực hiện các biện pháp QLVH giai đoạn 2012-2014 .. 40 Bảng 2-19 Kết quả chạy bài toán TOPO để chọn chế độ vận hành tối ƣu của nhánh trung áp 3 pha Mỹ Long .. ............................................................................. 41 Bảng 2-20 Kết quả thực hiện công tác giảm sự cố mất điện giai đoạn 20122014 .. ....................................................................................................................... 42 Bảng 2-21 Kết quả thực hiện công tác nâng cao độ tin cậy giai đoạn 20122014 .. ....................................................................................................................... 42 Bảng 2-22 Kết quả điều phối công suất TBA giai đoạn 2012-2014 .. .......... 43 Bảng 2-23 Thống kê số lƣợng TBA ghép đôi cấp điện cho phụ tải trồng màu theo mùa vụ .. .......................................................................................................... 44 Bảng 2-24 Kết quả lắp đặt tụ bù giai đoạn 2012-2014 .. .............................. 45 Bảng 2-25 Danh mục lƣới điện sửa chữa, cải tạo giai đoạn 2012-2014 ...... 46 Bảng 2-26 Kết quả thực hiện các biện pháp giảm tổn thất điện năng khâu kinh doanh giai đoạn 2012-2014 .. ........................................................................... 49 Bảng 2-27 Số lƣợng công tơ hƣ hỏng giai đoạn 2012-2014 .. ...................... 50 Bảng 3-1 Lộ trình giảm tổn thất điện năng theo phƣơng án cơ sở .. ............. 58 Bảng 3-2 Lộ trình giảm tổn thất điện năng theo phƣơng án phấn đấu .. ....... 58 DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ Hình 1-1 Phƣơng pháp tổng quát .................................................................. 6 Hình 1-2 Phƣơng pháp bậc thang hóa đồ thị phụ tải ...................................... 6 Hình 1-3 Sơ đồ đƣờng dây với tải phân bố đều và tập trung ........................ 7 Hình 1-4 Sơ đồ thí nghiệm không tải ............................................................. 9 Hình 1-5 Sơ đồ thí nghiệm ngắn mạch .......................................................... 9 Hình 2-1 Nhà điều hành sản xuất Công ty Điện lực Trà Vinh .................... 22 Hình 2-2 Biểu đồ điện năng sử dụng theo các thành phần kinh tế giai đoạn năm 2012-2014 ....................................................................................................... 26 Hình 2-3 Biểu đồ tỷ trọng điện năng sử dụng theo các thành phần kinh tế giai đoạn năm 2012-2014 ............................................................................................... 26 Hình 2-4 Biểu đồ tỷ lệ tổn thất điện năng giai đoạn năm 2012-2014 .......... 27 Hình 2-5 Biểu đồ đầu tƣ lƣới trung áp giai đoạn năm 1998-2014 ............... 29 Hình 2-6 Biểu đồ đầu tƣ lƣới hạ áp giai đoạn năm 1998-2014 .................... 30 Hình 2-7 Biểu đồ đầu tƣ TBA (kVA) giai đoạn năm 1998-2014 ................ 30 Hình 2-8 Biểu đồ vốn đầu đầu tƣ lƣới điện giai đoạn năm 1998-2014 ........ 31 Hình 2-9 Đồ thị phụ tải 24 giờ ngày điển hình giai đoạn 2012-2014 .......... 34 Hình 2-10 Sơ đồ kết lƣới 22kV trạm 110kV Trà Vinh và Duyên Trà ......... 41 Hình 2-11 Sơ đồ lƣới 110kV khu vực tỉnh Trà Vinh đến tháng 04/2013 ..... 52 Hình 2-12 Sơ đồ bố trí các trạm 110kV khu vực tỉnh Trà Vinh đến tháng 10/2014 .................................................................................................................... 53 Hình 3-1 Sơ đồ bố trí các trạm 110kV khu vực tỉnh Trà Vinh, giai đoạn 2015-2020 ............................................................................................................... 60 Hình 3-2 Đóng điện vận hành MBA amorphous ngày 04/7/2015 ............... 73 MỞ ĐẦU 1. Lý do lựa chọn đề tài Điện năng là hàng hóa đặc biệt, có ảnh hƣởng rất lớn trong nền kinh tế và xã hội. Thật vậy, điện năng là yếu tố đầu vào của hầu hết các ngành sản xuất nên sự thay đổi về giá của nó sẽ ảnh hƣởng đến giá của phần lớn các loại hàng hóa khác và qua đó tác động quan trọng đối với nền kinh tế. Phần lớn các máy móc, thiết bị hiện nay đều sử dụng điện năng để hoạt động nên không có điện năng sẽ không thể thực hiện đƣợc công nghiệp hóa, hiện đại hóa và không phát triển đƣợc nền kinh tế. Đối với xã hội, điện năng ngày càng gần gũi hơn trong các hoạt động của con ngƣời, xã hội càng phát triển thì nhu cầu sử dụng điện của con ngƣời càng cao và điện năng ngày càng sử dụng nhiều hơn trong xã hội văn minh hiện đại. Hiện nay, ở nƣớc ta điện năng đƣợc sản xuất từ các nguồn: thủy điện, nhiệt điện than, nhiệt điện khí, điện năng lƣợng tái tạo (phong điện, điện mặt trời, điện địa nhiệt, …) và điện hạt nhân đang trong quá trình chuẩn bị để đƣa vào vận hành trong vài năm tới. Mỗi nguồn năng lƣợng khác nhau có đặc điểm khác nhau. Thủy điện đƣợc khai thác mạnh những năm gần đây, bây giờ gần nhƣ cạn kiệt, sản lƣợng điện phụ thuộc theo thời tiết nên không ổn định và có những tác động về mặt môi trƣờng lớn nhƣ: phá hủy rừng, thay đổi môi trƣờng sinh thái trong lòng hồ và trên dòng sông, … Nhiệt điện than và khí sử dụng năng lƣợng không tái tạo sẽ hết trong vài chục năm tới và cũng có những tác động lớn về môi trƣờng: khí thải từ nhà máy nhiệt điện gây hiệu ứng lồng kính và gây bệnh phổi cho ngƣời lao động và khu vực dân cƣ ở gần nhà máy, … Điện năng sử dụng năng lƣợng tái tạo là nguồn năng lƣợng sạch nhƣng lại có giá thành sản xuất điện cao trong khi nền kinh tế nƣớc ta là nƣớc đang phát triển rất khó khăn về nguồn vốn đầu tƣ. Với nhu cầu điện ngày càng tăng, nguồn điện cung cấp ngày càng khan hiếm, đây là một bài toán khó cho ngành điện nói riêng và nền kinh tế đất nƣớc nói chung. Điện năng từ nơi sản xuất phải qua hệ thống điện truyền tải và phân phối mới đến hộ tiêu thụ. Quá trình này luôn có tổn thất điện năng trên hệ thống điện. Nhƣ 1 vậy, thay vì đầu tƣ thêm nguồn có thể tìm các giải pháp giảm tổn thất điện năng để bù trừ có thể giải quyết đƣợc một phần bài toán thiếu điện cho nền kinh tế, thiếu vốn đầu tƣ nguồn và bài toán phát triển kinh tế và môi trƣờng bền vững. Đối với Công ty Điện lực Trà Vinh sản xuất và kinh doanh lƣới điện phân phối việc giảm tổn thất điện năng cũng có ý nghĩa rất lớn đối với doanh nghiệp. Với đầu vào, đầu ra, giá và sản lƣợng cố định, giảm tổn thất điện năng sẽ giảm đƣợc chi phí sản xuất biến đổi quan trọng, tăng lợi nhuận cho công ty và tăng hiệu quả sản xuất kinh doanh của đơn vị. Từ những ý nghĩa đó và sự giúp đỡ của TS. Nguyễn Anh Tuấn, tôi chọn đề tài: “Đề xuất một số giải pháp giảm tổn thất điện năng tại Công ty Điện lực Trà Vinh”. 2. Mục đích nghiên cứu Phân tích, đánh giá các nguyên nhân gây ra và mức độ tổn thất điện năng trên lƣới điện phân phối do Công ty Điện lực Trà Vinh quản lý để đề xuất một số giải pháp giảm tổn thất điện năng trong quá trình phân phối điện năng trên hệ thống điện này. 3. Nhiệm vụ nghiên cứu Nghiên cứu về mặt lý thuyết, tổng hợp các nguyên nhân gây ra và các biện pháp giảm tổn thất điện năng trên lƣới điện phân phối. Từ đó phân tích đánh giá thực trạng, các biện pháp giảm tổn thất điện năng trên lƣới điện phân phối tỉnh Trà Vinh và nghiên cứu một số giải pháp để giảm tổn thất điện năng cho lƣới điện phân phối Công ty Điện lực Trà Vinh quản lý vận hành. 4. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu Đối tƣợng nghiên cứu: Công ty Điện lực Trà Vinh. Phạm vi nghiên cứu: Tổn thất điện năng trên lƣới điện phân phối của Công ty Điện lực Trà Vinh. 2 5. Phƣơng pháp nghiên cứu Phƣơng pháp tra cứu, hồi cứu tổng hợp tài liệu, số liệu nhằm kế thừa các kết quả của các công trình nghiên cứu đã đƣợc triển khai, phục vụ nghiên cứu tổng quan, đánh giá tình hình tổn thất điện năng tại Công ty Điện lực Trà Vinh. Phƣơng pháp chuyên gia: nghiên cứu, phân tích, đánh giá để thực hiện một số giải pháp giảm tổn thất điện năng nâng cao hiệu quả kinh tế. Phƣơng pháp nghiên cứu thực nghiệm: phân tích đánh giá thực trạng. Nghiên cứu đề xuất các giải pháp quản lý kỹ thuật và quản lý kinh doanh thông qua khảo sát, đo kiểm, ý kiến đóng góp của chuyên gia, ngƣời hƣớng dẫn khoa học. 6. Dự kiến những đóng góp mới Hệ thống hóa, hoàn thiện một số vấn đề có liên quan đến tổn thất điện năng tại Công ty Điện lực Trà Vinh. Đề xuất các giải pháp giảm tổn thất điện năng tại Công ty Điện lực Trà Vinh nói riêng và các Công ty Điện lực nói chung khi tham gia thị trƣờng phân phối điện. 3 CHƢƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG 1.1 Khái niệm chung về tổn thất điện năng 1.1.1 Khái niệm chung Tổn thất điện năng trên lƣới điện là lƣợng điện năng tiêu hao cho quá trình truyền tải và phân phối điện khi truyền tải điện các nhà máy điện qua lƣới điện truyền tải, lƣới điện phân phối đến các hộ tiêu thụ điện. Nói cách khác, tổn thất điện năng là chênh lệch giữa lƣợng điện năng sản xuất từ nguồn điện và lƣợng điện năng tiêu thụ tại phụ tải trong một khoảng thời gian nhất định. Trong hệ thống điện, tổn thất điện năng phụ thuộc vào đặc tính của mạch điện, lƣợng điện truyền tải, khả năng của hệ thống và vai trò của công tác quản lý. Tổn thất điện năng bao gồm tổn thất điện năng kỹ thuật và tổn thất điện năng phi kỹ thuật. 1.1.2 Tổn thất điện năng kỹ thuật Trong quá trình truyền tải và phân phối điện năng từ các nhà máy điện đến các hộ tiêu thụ điện, đã diễn ra một quá trình vật lý là dòng diện khi đi qua MBA, dây dẫn và các thiết bị điện trên hệ thống điện đã làm phát nóng MBA, dây dẫn đƣờng dây và các thiết bị điện dẫn đến làm tiêu hao điện năng; đƣờng dây 110kV trở lên còn có tổn thất vầng quang; dòng điện qua cáp ngầm, tụ điện còn có tổn thất do điện môi, đƣờng dây điện đi song song với đƣờng dây khác nhƣ dây chống sét, dây thông tin, ... có tổn hao điện năng do hỗ cảm. Tiêu hao điện năng tất yếu xảy ra trong quá trình này chính là tổn thất điện năng kỹ thuật. 1.1.3 Tổn thất điện năng phi kỹ thuật Tổn thất điện năng phi kỹ thuật hay còn gọi là thất điện năng thƣơng mại là do tình trạng vi phạm trong sử dụng điện nhƣ: lấy cắp điện dƣới nhiều hình thức (câu móc điện trực tiếp, tác động làm sai lệch mạch đo đếm điện năng, gây hƣ hỏng, 4 chết cháy công tơ, các thiết bị mạch đo lƣờng, ...); do chủ quan của ngƣời quản lý khi VT mất pha, CT, công tơ chết, cháy không xử lý, thay thế kịp thời, bỏ sót hoặc ghi sai chỉ số; do không thực hiện đúng chu trình kiểm định và thay thế công tơ định kỳ theo quy định của Pháp lệnh đo lƣờng; đấu nhằm, đấu sai sơ đồ đấu dây hệ thống đo đếm, ... dẫn đến điện năng bán cho khách hàng qua hệ thống đo đếm thấp hơn so với điện năng khách hàng sử dụng. 1.1.4 Công thức tính tổn thất điện năng Lƣợng tổn thất điện năng đƣợc tính bằng công thức: A = AĐầu nguồn - APhụ tải Ở đây: (1.1) A(kWh) là lƣợng điện năng tiêu hao cho quá trình truyền tải và phân phối điện khi truyền tải điện từ đầu nguồn đến các hộ sử dụng điện; AĐầu nguồn(kWh) là tổng sản lƣợng điện năng nhận từ các nhà máy điện; APhụ tải(kWh) là tổng sản lƣợng điện thƣơng phẩm bán cho các hộ sử dụng điện. Tỷ lệ tổn thất điện năng đƣợc tính bằng công thức: A(%) = x 100% (1.2) 1.2 Một số phƣơng pháp tính tổn thất điện năng 1.2.1 Phương pháp tổng quát Tổn thất điện năng trên một phần tử hệ thống điện đƣợc tính theo phƣơng pháp tổng quát nhƣ sau: A=∫ (1.3) Trong đó: A là tổn thất điện năng trên phần tử trong khoảng thời gian T; P(t) là hàm theo thời gian của tổn thất công suất trên phần tử. 5 P A t Hình 1-1 Phƣơng pháp tổng quát 1.2.2 Phương pháp bậc thang hóa đồ thị phụ tải Tổn thất điện năng trên một phần tử hệ thống điện đƣợc tính theo phƣơng pháp bậc thang hóa đồ thị phụ tải nhƣ sau: A=∑ (1.4) Ở đây: A là tổn thất điện năng trên phần tử trong khoảng thời gian T; Pi là tổn thất công suất trên phần tử trong khoảng thời gian ti; n là số bậc thang của đồ thị phụ tải. P A Hình 1-2 Phƣơng pháp bậc thang hóa đồ thị phụ tải 6 1.2.3 Phương pháp so sánh lượng điện năng đầu vào và đầu ra Tổn thất điện năng trên một phần tử hệ thống điện đƣợc tính theo phƣơng pháp so sánh lƣợng điện năng đầu vào và đầu ra nhƣ sau: A = AĐầu vào - AĐầu ra (1.5) Trong đó: A là tổn thất điện năng trên phần tử; AĐầu vào là lƣợng điện năng đầu vào; AĐầu ra là lƣợng điện năng đầu ra. 1.2.4 Tổn thất công suất của các phần tử trên lưới điện 1.2.4.1 Tổn thất công suất trên đƣờng dây Xét một đƣờng dây 3 pha có phụ tải vừa phân bố đều và tập trung cuối đƣờng dây (hình 1-3). Đây là kiểu phân bổ tải phổ biến trên lƣới phân phối khi ta xem các TBA, nhánh rẽ nhỏ là tải phân bố đều và các nhánh rẽ lớn là tải tập trung. Hình 1-3 Sơ đồ đƣờng dây với tải phân bố đều và tập trung Giả sử độ dài của đƣờng dây là 1 đơn vị thì dòng điện trên đƣờng dây ở tại điểm bất kỳ cho trƣớc trên đƣờng dây là hàm của khoảng cách từ điểm đó đến đầu đƣờng dây. Vì vậy, phần tổn thất I2R của đoạn vi phân dx ở vị trí có khoảng cách x có thể biểu diễn nhƣ sau: 7 d Pđd = 3[I1 - (I1 - I2)x]2Rdx Vì thế, tổn thất I2R của đƣờng dây là: Pđd = ∫ =∫ = ∫ = (I12 + I1I2 + I22)R (1.6) Ở đây: Pđd(W) là tổng tổn thất I2R của đƣờng dây; I1(A) là dòng tải ở đầu đoạn đƣờng dây; I2(A) là dòng tải tập trung ở cuối đƣờng dây; R( ) là tổng giá trị điện trở của đoạn đƣờng dây; x là khoảng cách tính từ đầu đoạn đƣờng dây. 1.2.4.2 Tổn thất công suất trên MBA Tổn thất công suất trên MBA gồm 2 thành phần: Tổn thất không tải và tổn thất có tải. 1.2.4.2.1 Tổn thất công suất không tải P0 Khi điện áp xoay chiều đƣợc đặt lên một cuộn dây MBA, một từ thông xoay chiều đƣợc cảm ứng trong lõi thép. Từ thông xoay chiều này gây ra hiện tƣợng trễ từ và dòng điện xoáy trong lõi thép, do đó gây phát nóng trong lõi thép. Việc phát nóng lõi thép gây tổn thất không tải Po (hay còn gọi là tổn thất sắt từ) vì nó không phụ thuộc vào lƣợng công suất tải qua MBA. Tổn thất do dòng điện xoáy tỉ lệ thuận với bình phƣơng của từ thông, bình phƣơng tần số, bình phƣơng độ dầy lá thép ghép thành lõi thép và tỉ lệ nghịch với điện trở suất của vật liệu làm lõi thép. Tổn thất từ trễ phụ thuộc vào từ thông và đặc tính của vật liệu làm lõi thép. Vì từ thông phụ thuộc điện áp nên nếu điện áp xoay chiều thay đổi biên độ thì chừng nào lõi thép chƣa bão hòa, tổn thất không tải có thể coi là tỉ lệ thuận với bình phƣơng biên độ điện áp. Trị số tổn thất không tải Po đƣợc xác định từ thí nghiệm không tải MBA và 8 đƣợc cho trong đặc tính kỹ thuật của MBA. Thí nghiệm không tải MBA đƣợc thiết lập với điện áp sơ cấp Uđm và để hở mạch phía thứ cấp (không đấu nối phụ tải). Po Io U1đm U2đm Hình 1-4 Sơ đồ thí nghiệm không tải 1.2.4.2.2 Tổn thất công suất có tải Pn MBA đƣợc cấu tạo bởi các cuộn dây sơ cấp và thứ cấp do đó khi tải dòng điện sẽ sinh tổn thất công suất do phát nhiệt trên điện trở các cuộn dây dẫn, tổn thất này gọi là tổn thất đồng Pn. Tổn thất đồng với dòng điện định mức đƣợc xác định ngay sau khi chế tạo MBA thông quá thí nghiệm ngắn mạch. Thí nghiệm ngắn mạch đƣợc thiết lập khi nối tắt (ngắn mạch) cuộn dây phía thứ cấp và tăng dần điện áp phía sơ cấp từ 0 đến giá trị Un cho đến khi dòng điện phía sơ cấp đạt giá trị định mức với điều kiện nhiệt độ của dây quấn bằng 75oC. Pn I1đm 0 Un Hình 1-5 Sơ đồ thí nghiệm ngắn mạch Trong thí nghiệm ngắn mạch, vì tổng trở phụ tải thứ cấp bằng 0 nên có thể 9 nói mạch thứ cấp song song với mạch từ hóa MBA, vì mạch từ hóa có tổng trở rất lớn nên bỏ qua. Do đó, tổn thất ngắn mạch có thể coi nhƣ là tổn thất trên điện trở của các cuộn dây MBA. Tổn thất công suất có tải khi MBA tải dòng điện I, đƣợc tính nhƣ sau: Pn_tải = Pn Ở đây: S = √ UI (1.7) √ UđmI ; Sđm = √ UđmIđm 1.2.4.2.3 Thông số thí nghiệm P0, Pn của các MBA đang sử dụng trên lưới điện phân phối của Công ty Điện lực Trà Vinh Số liệu chi tiết đƣợc trình bày tại phụ lục 1. 1.2.4.3 Tổn thất công suất trên công tơ Tổn thất công suất trên công tơ bao gồm tổn thất của cuộn dòng và tổn thất của cuộn áp. Tổn thất công tơ cơ 1 pha hiệu EMIC 1,25W/công tơ. Tổn thất công tơ cơ 3 pha hiệu EMIC 1,45W/công tơ. Tổn thất công tơ điện tử 3 pha hiệu ABB 3,36W/công tơ. 1.2.4.4 Tổn thất công suất do vầng quang điện Tổn thất công suất do hiện tƣợng phóng điện vầng quang trên đƣờng dây trên không, dây dẫn trần. Hiện tƣợng vầng quang điện là quá trình ion hóa các phân tử khí gần đƣờng dây tải điện cao áp. Tổn thất công suất do vầng quang điện có thể đƣợc tính theo công thức sau: Pvq = L (f + 25)√ (Up-Uvq)210-5 Uvq = gvq ki a ln 10 (1.8) gvq = gokd(1 + √ ) Ở đây: Pvq(kW) là tổn thất công suất do vầng quang điện; L(km) là chiều dài đƣờng dây; ko là hằng số (ko = 241); kd là hệ số mật độ không khí tƣơng đối so với điều kiện chuẩn (25oC, 76cmHg); a(cm) là bán kính dây dẫn; d(cm) là khoảng cách pha; f(Hz) là tần số (f = 50Hz); Up(kV) là điện áp pha của đƣờng dây; Uvq(kV) là ngƣỡng điện áp bắt đầu gây phóng điện vầng quang (CIV: Corona Inception Voltage); ki là hệ số không đồng đều dây dẫn, đối với dây dẫn có bề mặt nhẵn, sạch (ki = 1), đối với dây dẫn có bề gồ ghề, bẩn hoặc dây chịu thời tiết, sạch (ki = 0,93 - 0,98); gvq(kV/cm) là cƣờng độ điện trƣờng bắt đầu phóng điện vầng quang; go(kV/cm) là cƣờng độ điện trƣờng đánh thủng trong không khí (go = 30 32); c(cm1/2) là hằng số thực nghiệm (c = 0,301). 1.2.4.5 Tổn thất công suất do chất lƣợng điện năng Ngoài tổn thất công suất do dòng điện và điện áp hình sin ở tần số cơ bản (50Hz hoặc 60Hz) gây ra trên các phần tử trong hệ thống điện. Tổn thất công suất còn đƣợc gây ra do các vấn đề liên quan chất lƣợng điện năng, các hiện tƣợng duy trì nhƣ biến dạng sóng và không đối xứng cũng gây ra tổn thất công suất đáng kể. 1.2.5 Sử dụng phần mềm PSS-ADEPT phân tích và tính toán lưới điện 1.2.5.1 Giới thiệu phần mềm Phần mềm PSS/ADEPT đƣợc phát triển dành cho các kỹ sƣ và nhân viên kỹ thuật trong ngành điện. Nó đƣợc sử dụng nhƣ một công cụ để thiết kế và phân tích lƣới điện phân phối. PSS/ADEPT cho phép thiết kế, chỉnh sửa và phân tích sơ đồ lƣới và các mô hình lƣới điện một cách trực quan theo giao diện đồ họa với số nút không giới hạn. Tháng 04/2004, hãng Shaw Power Technologies đã cho ra đời phiên bản PSS/ADEPT 5.0 với nhiều tính năng bổ sung và cập nhật đầy đủ các thông số thực tế của các phần tử trên lƣới điện. Phần mềm có 08 bài toán (module) 11 để phân tích lƣới điện, cụ thể nhƣ sau: Bài toán phân bố công suất (Calculating Load Flow): Tính tổn thất công suất, sụt áp, trào lƣu công suất của tất cả các nút, các nhánh trên sơ đồ lƣới điện, hỗ trợ công tác tính toán tổn thất công suất, sụt áp, khả năng mang tải của lƣới điện. Bài toán tính ngắn mạch (Calculating Short Circuits): Hỗ trợ việc ảnh hƣởng của sự cố ngắn mạch đến thông số vận hành của lƣới điện. Bài toán khởi động động cơ (Calculating Motor Starting): Tính toán việc ảnh hƣởng đến điện áp, dòng điện của lƣới điện khi động cơ khởi động, hỗ trợ việc lựa chọn chế độ khởi động động cơ và kiểm soát tình trạng vận hành của lƣới điện trƣớc và sau khi động cơ làm việc. Bài toán lắp đặt tụ bù tối ƣu (Optimal Capacitor Placement - CAPO): Hỗ trợ xác định vị trí lắp đặt, điều chuyển các bộ tụ để đạt hiệu quả nhất về kinh tế. Bài toán điểm dừng tối ƣu (Tie Open Point Optimization - TOPO): Hỗ trợ xác định vị trí dừng tối ƣu của các lƣới kết vòng hở. Bài toán phối hợp bảo vệ (Protection and Coordination): Hỗ trợ công tác tính toán phối hợp bảo vệ giữa các thiết bị đóng cắt của lƣới điện. Bài toán phân tích sóng hài (Harmonic Analysis): Hỗ trợ công tác kiểm tra chất lƣợng điện. Bài toán phân tích chất lƣợng cung cấp điện (Distribution Reliability Analysis - DRA): Hỗ trợ công tác đánh giá chất lƣợng điện cung cấp cho khách hàng. Trong phạm vi đề tài: “Đề xuất một số giải pháp giảm tổn thất điện năng tại Công ty Điện lực Trà Vinh” ta chỉ sử dụng 04 bài toán sau: phân bố công suất, lắp đặt tụ bù tối ƣu, điểm dừng tối ƣu và phối hợp bảo vệ. 1.2.5.2 Trình tự thực hiện Trình tự thực hiện thiết kế và phân tích lƣới điện phân phối theo 04 bƣớc 12