Tài liệu Nghiên cứu các giải pháp tối ưu hóa vận hành lưới điện phân phối điện lực phú lộc – tỉnh thừa thiên huế

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN MẠNH HÙNG NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP TỐI ƯU HÓA VẬN HÀNH LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI ĐIỆN LỰC PHÚ LỘC - TỈNH THỪA THIÊN HUẾ C C R L T. DU LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Đà Nẵng - Năm 2019 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN MẠNH HÙNG NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP TỐI ƯU HÓA VẬN HÀNH LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI ĐIỆN LỰC PHÚ LỘC - TỈNH THỪA THIÊN HUẾ C C R L T. Chuyên ngành: Kỹ thuật điện DU Mã số: 852.02.01 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. NGUYỄN HỮU HIẾU Đà Nẵng - Năm 2019 LỜI CẢM ƠN Trước tiên tôi xin được gửi lời cảm ơn đến tất cả các Quý Thầy/Cô đã giảng dạy trong chương trình cao học Kỹ thuật điện - trường Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng, những người đã truyền đạt cho tôi những kiến thức hữu ích về kỹ thuật điện, làm cơ sở cho tôi thực hiện luận văn này. Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới PGS.TS Nguyễn Hữu Hiếu đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo cho tôi nhiều kinh nghiệm trong thời gian thực hiện đề tài. Tôi cũng xin chân thành cảm ơn các Thầy/Cô đang giảng dạy tại khoa Điện trường Đại học Bách Khoa, các đồng nghiệp của Công ty Điện lực Thừa Thiên Huế đã giúp đỡ tôi trong việc trong quá trình thu thập dữ liệu, thông tin của luận văn, đóng góp ý kiến và bổ sung những thiếu sót cho luận văn của tôi. Sau cùng tôi xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến gia đình đã luôn tạo điều kiện tốt nhất cho tôi trong quá trình học cũng như thực hiện luận văn. Do thời gian có hạn, kinh nghiệm nghiên cứu chưa có nên còn nhiều thiếu xót, tôi rất mong nhận được ý kiến đóng góp của Quý Thầy/Cô và các anh chị học viên. C C DU R L T. LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn là công trình nghiên cứu của riêng tôi dưới sự hướng dẫn của PGS.TS Nguyễn Hữu Hiếu. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tôi cũng xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn này đã được chỉ rõ nguồn gốc. Tác giả luận văn C C R L T. DU 1 NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP TỐI ƯU HÓA VẬN HÀNH LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI ĐIỆN LỰC PHÚ LỘC - TỈNH THỪA THIÊN HUẾ Học viên: Nguyễn Mạnh Hùng Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số: 852.02.01 Khóa: 34 Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN Tóm tắt - Lưới điện phân phối giữ một vai trò quan trọng trong khâu phân phối điện năng. Để đảm bảo lưới điện phân phối vận hành tin cậy, chất lượng và đạt hiệu quả cao là một vấn đề luôn được quan tâm bởi các tổ chức, cá nhân làm công tác quản lý và vận hành lưới điện phân phối. Thực tế vận hành cho thấy, sơ đồ kết lưới hiện nay chưa được tối ưu, một số vị trí tụ bù trung áp không còn phù hợp do phụ tải thay đổi. Đồng thời hiện nay các chỉ số về độ tin cậy cung cấp điện ngày càng được quan tâm và đưa vào chỉ tiêu thi đua của các Điện lực. Đề tài “Nghiên cứu các giải pháp tối ưu hóa vận hành lưới điện phân phối Điện lực Phú Lộc – tỉnh Thừa Thiên Huế” nhằm mục đích nghiên cứu, tính toán, lựa chọn các phương án và đề xuất giải pháp vận hành tối ưu lưới điện phân phối Điện lực Phú Lộc. Đề tài đã nghiên cứu tổng quan về các vấn đề vận hành lưới điện phân phối để làm cơ sở cho việc tính toán vận hành tối ưu. Nghiên cứu và sử dụng được phần mềm PSS/ADEPT dùng trong tính toán lưới điện phân phối Điện lực Phú Lộc.Tính toán được phân bố công suất, dung lượng bù trên các nhánh cũng như điện áp tại các nút của lưới điện phân phối Điện lực Phú Lộc và xác định được tổn thất công suất trên lưới với các phương thức vận hành. Trên cơ sở đó có hướng đề xuất giải pháp vận hành để tổn thất công suất trên lưới là cực tiểu. C C R L T. DU RESEARCHING SOLUTIONS TO OPTIMIZE THE OPERATION OF PHU LOC ELECTRICITY DISTRIBUTION GRID- THUA THIEN HUE PROVINCE Abstract – Distribution networks hold a very important role in power distribution. To ensure reliable, quality and efficient distribution networks is always an issue of interest to organizations and individuals involved in the management and operation of distribution networks. It realized that in some distribution networks the network is not optimized, and some medium voltage compensating capacitors are no longer suitable due to a change in load. At the same time the indication of power supply reliability is increasingly of interest and included in the Emulation Index of of power companies. The topic “Researching solutions to optimize the operation of Phu Loc electricity distribution grid _ Thua Thien Hue province“ aims to study, calculate and select the solutions and propose the optimal operation method for Central Power Divisions distribution network. The research covered an overview of the issue of distribution networks operation as a basis for optimal performance calculation. PSS / ADEPT software was used in the calculation of Phu Loc Central Power Division’s distribution network. It calculated power distribution and the capacity of capitators on the branches as well as voltage at the nodes of the Phu Loc Central Power Division’s distribution networks and identifies power losses on the network with each operation method. Based on those results it suggests operation solutions to minimize power losses on the network. Key words – optimal, operation method, power distribution, capacity of capacitor, power distribution network. MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT ........................................ 7 DANH MỤC HÌNH ẢNH...................................................................................... 8 DANH MỤC BẢNG BIỂU .................................................................................... 9 MỞ ĐẦU ................................................................................................................ 1 1. Lý do chọn đề tài................................................................................................ 1 2. Mục đích nghiên cứu ......................................................................................... 1 3. Nhiệm vụ nghiên cứu: ....................................................................................... 1 4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu: .................................................................... 2 5. Phương pháp nghiên cứu .................................................................................. 2 6. Bố cục của luận văn ........................................................................................... 2 CHƯƠNG 1 ........................................................................................................... 3 TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI ĐIỆN LỰC PHÚ LỘC ............... 3 1.1. Khối lượng đường dây và TBA ............................................................................. 3 1.2. Sơ đồ kết dây hiện tại ............................................................................................. 4 1.3. Tình hình mang tải các xuất tuyến:........................................................................ 4 1.4. Các vị trí liên lạc trên xuất tuyến 22 kV................................................................ 5 1.5. Các vị trí phân đoạn ................................................................................................ 5 1.6. Các vị trí lắp đặt tụ bù trên xuất tuyến 22 kV ....................................................... 6 1.7. Hiện trạng về tổn thất điện năng trên lưới điện phân phối Điện lực Phú Lộc .... 6 1.8. Vai trò và ý nghĩa của bài toán xác định tổn thất công suất và tổn thất điện năng. 7 C C R L T. DU 1.8.1.Định nghĩa tổn thất điện năng. ........................................................................ 7 1.8.2.Vai trò việc xác định tổn thất công suất, tổn thất điện năng. ............................ 7 1.8.3.Ý nghĩa việc xác định tổn thất công suất, tổn thất điện năng. .......................... 7 1.9.Các yếu tố ảnh hưởng đến trị số tổn thất công suất, tổn thất điện năng trong lưới điện phân phối. ................................................................................................................. 8 1.10. Các biện pháp nhằm giảm tổn thất điện năng. .................................................... 10 1.11. Các phương pháp tính toán tổn thất điện năng trong lưới điện phân phối. ....... 11 CHƯƠNG 2 ..........................................................................................................14 TÍNH TOÁN PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI ĐIỆN LỰC PHÚ LỘC ........................................................14 2.1.Giới thiệu về phần mềm PSS/ADEPT – công cụ mô phỏng để tính toán tổn thất điện năng. 14 2.2.Các đồ thị phụ tải điển hình của lưới điện phân phối Điện lực Phú Lộc ....................... 16 2.2.1.Đặc điểm phụ tải ............................................................................................16 2.2.2.Phương pháp xây dựng biểu đồ phụ tải điển hình. ..........................................17 2.2.3.Tính toán biểu đồ phụ tải ...............................................................................18 2.2.4.Biểu đồ phụ tải ngày điển hình Điện lực Phú Lộc ..........................................18 2.3.Tính toán tổn thất công suất trên lưới điện trung thế Điện lực Phú Lộc– Công ty Điện lực Thừa Thiên Huế hiện tại bằng phần mềm PSS/ADEPT. .............................................. 23 2.3.1.Nhập liệu vào chương trình PSS/ADEPT. ......................................................23 2.3.2.Mô phỏng trên chương trình PSS/ADEPT .....................................................25 2.3.3.Kết quả tính toán tổn thất công suất các tuyến ...............................................26 CHƯƠNG 3 ..........................................................................................................30 ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP VẬN HÀNH TỐI ƯU LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI ĐIỆN LỰC PHÚ LỘC .........................................................................................30 3.1. Nhóm các giải pháp nâng cao độ tin cậy cung cấp điện............................................ 30 3.1.1.Giải pháp lập kế hoạch giảm thời gian cắt điện công tác ................................30 C C 3.1.2.Giải pháp ứng dụng tự động hóa lưới điện phân phối .....................................30 R L T. 3.1.3.Giải pháp ngăn ngừa các dạng sự cố thường gặp ............................................30 3.1.4.Giải pháp áp dụng công nghệ Hotline ............................................................32 DU 3.1.4.1.Giải pháp vệ sinh sứ Hotline ...................................................................... 32 3.1.4.2.Giải pháp sửa chữa điện nóng Hotline ........................................................ 33 3.1.5.Giải pháp đầu tư lưới điện: ............................................................................34 3.1.5.1.Xuất tuyến 471 Phú Lộc: ........................................................................... 34 3.1.5.2.Xuất tuyến 478 Cầu Hai: ............................................................................ 35 3.1.5.3.Xuất tuyến 474 Cầu Hai: ............................................................................ 35 3.1.5.4.Xuất tuyến 472 Cầu Hai: ............................................................................ 36 3.1.5.5.Xuất tuyến 472 Lăng Cô: ........................................................................... 36 3.2. Nhóm các giải pháp giảm tổn thất điện năng ........................................................... 37 3.2.1.Giải pháp tổ chức ...........................................................................................37 3.2.2.Giải pháp kinh doanh .....................................................................................37 3.2.2.1.Công tác quản lý, giám sát TTĐN thông qua phân hệ TTĐN từ CMIS và đo xa: ......................................................................................................................... 37 3.2.2.2.Công tác kiểm tra giám sát mua bán điện ................................................... 38 3.2.3.Tính toán điểm mở tối ưu bằng modul TOPO của PSS/ADEPT cho lưới phân phối Điện lực Phú Lộc ............................................................................................39 3.2.3.1.Trào lưu công suất và tổn thất công suất cho tổng lưới. .............................. 39 3.2.3.2.Chạy bài toán TOPO với thiết bị đóng cắt hiện trạng. ................................ 40 3.2.3.3.Tính tổn thất công suất với vòng kín tổng lưới và dự kiến lắp đặt hoán chuyển một số thiết bị đóng cắt để tìm điểm mở tối ưu: ......................................... 41 3.2.4.Đề xuất phương án bù tối ưu trên lưới trung áp bằng module CAPO .............45 3.2.4.1.Cơ sở lý thuyết đặt tụ bù để giảm tổn thất điện năng .................................. 45 3.2.4.2.Thiết lập các thông số kinh tế đầu vào bài toán CAPO ............................... 46 3.2.4.3.Các thông số kỹ thuật đầu vào: .................................................................. 47 3.2.4.4.Kết quả chạy tính toán CAPO. ................................................................... 49 3.2.4.5.Chạy điểm mở tối ưu sau khi bù................................................................. 50 3.2.5.Giải pháp giảm tổn thất đường dây và tổn thất MBA .....................................51 3.2.5.1.Cải tạo đường dây trung áp. ....................................................................... 51 C C 3.2.5.2.Giảm tổn thất điện năng máy biến áp ......................................................... 52 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ. .............................................................................55 TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................56 DU R L T. DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT - EVN: Tập đoàn Điện lực Việt Nam. - EVNCPC: Tổng công ty Điện lực Miền Trung. - PCTTH: Công ty Điện lực Thừa Thiên Huế - ĐLPL: Điện lực Phú Lộc - MC: Máy cắt. - REC: Recloser. - LBS: Dao cắt có tải kiểu kín. - ALTD: Dao cách ly căng trên đường dây. - LD: Dao cắt có tải kiểu hở. - FCO: Cầu chì tự rơi C C - HTĐ: Hệ thống điện. - HTCCĐ: Hệ thống cung cấp điện. R L T. - LĐPP: Lưới điện phân phối. - MBA: Máy biến áp. DU - QLVH: Quản lý vận hành. - QLKD: Quản lý kinh doanh. - SXKD: Sản xuất kinh doanh. - TOPO: Xác định điểm dừng tối ưu. - CAPO: Xác định vị trí bù và dung lượng bù tối ưu. - TTCS : Tổn thất công suất. - TTĐN : Tổn thất điện năng. - ĐTC CCĐ: Độ tin cậy cung cấp điện - ΔA: Tổn thất điện năng. - ΔP: Tổn thất công suất tác dụng. - ΔQ: Tổn thất công suất phản kháng. DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1. Tỷ lệ TTĐN Điện lực Phú Lộc từ năm 2014 đến 2018 ................... 6 Hình 2.1. Biểu đồ các thành phần phụ tải năm 2018 ..................................... 17 Hình 2.2. Biểu đồ phụ tải ngày điển hình xuất tuyến 372CH ........................ 18 Hình 2.3. Biểu đồ phụ tải ngày điển hình xuất tuyến 472CH ........................ 19 Hình 2.4. Biểu đồ phụ tải ngày điển hình xuất tuyến 474CH ........................ 19 Hình 2.5. Biểu đồ phụ tải ngày điển hình xuất tuyến 478CH ........................ 20 Hình 2.6. Biểu đồ phụ tải ngày điển hình xuất tuyến 470LC ........................ 20 Hình 2.7. Biểu đồ phụ tải ngày điển hình xuất tuyến 472LC ........................ 21 Hình 2.8. Biểu đồ phụ tải ngày điển hình xuất tuyến 481CM ....................... 21 Hình 2.9. Biểu đồ phụ tải ngày điển hình toàn Điện lực Phú Lộc ................. 22 Hình 2.10. Biểu đồ phụ tải tổng hợp của các xuất tuyến ............................... 22 Hình 2.11. Tạo Load Categories trong PSS/Adept ........................................ 25 Hình 2.12. Tạo Load Snapshots trong PSS/Adept ........................................ 26 Hình 3.1. Sử dụng camera hồng ngoại để kiểm tra các vị trí tiếp xúc ........... 31 Hình 3.2. Ốp tôn và lắp chụp silicone chống sự cố do chim và bò sát ........... 32 Hình 3.3. Vệ sinh sứ hotline bằng nước áp lực cao ....................................... 33 Hình 3.4. Giải pháp sửa chữa điện nóng Hotline .......................................... 34 Hình 3.5. Kết quả tổn thất công suất theo điểm mở của phương thức cơ bản 40 Hình 3.6. Kết quả chạy TOPO lưới điện hiện trạng Phú Lộc ........................ 41 Hình 3.7. Kết quả tổn thất công suất khi khép vòng toàn lưới ...................... 42 Hình 3.8. Dò điểm phân công suất bằng cách chạy LOAD FLOW trên vòng kín ................................................................................................................ 42 Hình 3.9. Vị trí điểm mở mới dự kiến từ điểm phân công suất ..................... 43 Hình 3.10. Kết quả chạy bài toán TOPO tìm điểm mở mới .......................... 44 Hình 3.11. Kết quả tổn thất công suất theo điểm mở mới từ bài toàn TOPO 45 Hình 3.12. Mô tả chiều của công suất phản kháng di chuyển trên đường dây 45 Hình 3.13. Thiết lập các thông số kinh tế cho bài toán CAPO ...................... 47 Hình 3.14. Thiết lập thông số CAPO với các cụm bù 300 kVAr có sẵn. ....... 48 Hình 3.15. Kết quả chạy bài toán CAPO với các cụm tụ bù hiện có ............. 49 Hình 3.16. Xác định điểm mở tại các chế độ sau khi bù. .............................. 50 C C DU R L T. DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1. 1. Hiện trạng mang tải của các xuất tuyến ......................................... 4 Bảng 1. 2. Các vị trí đặt tụ bù trên lưới điện phân phối................................... 6 Bảng 2. 1. Các thành phần phụ tải năm 2018 ................................................ 16 Bảng 2. 2. Trọng số thời gian cho từng snapshot của từng xuất tuyến .......... 23 Bảng 2. 3. Hệ số scale tải cho từng snapshot của từng xuất tuyến ................ 24 Bảng 2. 4. Bảng tính tổn thất công suất tuyến 372CH .................................. 26 Bảng 2. 5. Bảng tính tổn thất công suất tuyến 472CH .................................. 26 Bảng 2. 6. Bảng tính tổn thất công suất tuyến 474CH .................................. 27 Bảng 2. 7. Bảng tính tổn thất công suất tuyến 478CH .................................. 27 Bảng 2. 8. Bảng tính tổn thất công suất tuyến 470LC ................................... 27 Bảng 2. 9. Bảng tính tổn thất công suất tuyến 472LC ................................... 27 Bảng 2. 10. Bảng tính tổn thất công suất tuyến 481CM ................................ 28 Bảng 2. 11. Bảng tính tổn thất công suất toàn Điện lực Phú Lộc .................. 28 Bảng 3. 1. Thông số nhập snapshot cho toàn lưới điện ................................. 39 Bảng 3. 2. Thống kê các mạch vòng và điểm mở hiện trạng ......................... 39 Bảng 3. 3. Thống kê các mạch vòng và điểm mở sau khi chạy TOPO với thiết bị đóng cắt lắp mới và di chuyển .................................................................. 44 Bảng 3. 4. Vị trí bù tối ưu sau khi chạy CAPO ............................................. 49 Bảng 3. 5. Vị trí mới của các cụm bù cố định sau bài toán CAPO ................ 50 Bảng 3. 6. Thống kê các mạch vòng và điểm mở khi chạy TOPO sau khi bù 51 Bảng 3. 7. Các đoạn đường dây đang có tổn thất cao.................................... 51 Bảng 3. 8. Khối lượng đường dây cần nâng cấp sửa chữa............................. 52 Bảng 3. 9. Bảng so sánh giữa MBA thường và MBA Amorphous ................ 53 C C DU R L T. 1 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Để thực hiện thành công nhiệm vụ công nghiệp hóa, hiện đại hóa, đòi hỏi sự phát triển vượt bậc của các ngành kinh tế, trong đó có ngành Điện lực. Sự phát triển của Điện lực có ảnh hưởng to lớn đến sự phát triển kinh tế của mỗi Quốc gia. Điện năng là năng lượng được sử dụng nhiều nhất và không thể thiếu trong các lĩnh lực sản xuất cũng như trong đời sống hằng ngày. Với ý nghĩa quan trọng đó, Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN) luôn đặt ra mục tiêu đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện ngày càng cao, giảm tổn thất điện năng, quản lý vận hành thuận lợi. Trong đó, giảm tổn thất điện năng (TTĐN) có ý nghĩa lớn về nâng cao hiệu quả sản xuất kinh doanh, ngoài ra, TTĐN không chỉ là chỉ tiêu kế hoạch thực hiện hàng năm mà còn là chỉ tiêu pháp lệnh, nhằm đảm bảo nguồn điện cung cấp phục vụ các nhu cầu phát triển kinh tế - xã hội, an ninh quốc phòng, đời sống nhân dân trên địa bàn. C C Huyện Phú Lộc- tỉnh Thừa Thiên Huế đang trên con đường phát triển mạnh về kinh tế, phụ tải tăng trưởng nhanh, tuy nhiên lưới điện trung áp được đầu tư xây dựng từ những năm 1995 (thuộc dự án lưới điện nông thôn) với cấu trúc lưới điện và công nghệ còn nhiều hạn chế, tổn thất điện năng cao. R L T. DU Cùng với sự phát triển kinh tế của đất nước, lưới điện phân phối cũng không ngừng được nâng cấp mở rộng hoặc xây dựng mới, đi kèm theo là việc phát triển nguồn và lưới để đáp ứng nhu cầu trên. Thực tế vận hành cho thấy, sơ đồ kết lưới hiện nay chưa được tối ưu, một số vị trí tụ bù trung áp không còn phù hợp do phụ tải thay đổi. Đồng thời hiện nay các chỉ số về độ tin cậy cung cấp điện ngày càng được quan tâm và đưa vào chỉ tiêu thi đua của các Điện lực. Vì vậy để nâng cao hiệu quả vận hành lưới điện phân phối nhằm giảm tổn thất điện năng, nâng cao độ tin cậy, tôi chọn đề tài “Nghiên cứu các giải pháp tối ưu hóa vận hành lưới điện phân phối Điện lực Phú Lộc – tỉnh Thừa Thiên Huế” để thực hiện. 2. Mục đích nghiên cứu - Đề tài nghiên cứu, tính toán đánh giá các chỉ tiêu về tổn thất điện năng Công ty Điện lực Thừa Thiên Huế (TTHPC) đã giao cho Điện lực Phú Lộc. - Từ các số liệu thực tế, tính toán, phân tích và đề ra các giải pháp để giảm tổn thất điện năng, nâng cao độ tin cậy cung cấp điện trên lưới điện phân phối Điện lực Phú Lộc. 3. Nhiệm vụ nghiên cứu: - Thu thập cơ sở dữ liệu về nguồn và phụ tải lưới phân phối trong phạm vi nghiên cứu để phân tích. 2 - Sử dụng phần mềm PSS/ADEPT tính toán tổn thất điện năng đối với lưới điện hiện hữu đang vận hành. Phân tích và đề xuất các giải pháp giảm tổn thất điện năng trên lưới điện phân phối khu vực Điện lực Phú Lộc. - Đánh giá hiệu quả đầu tư sau khi thực hiện các giải pháp đề xuất để kiến nghị cho Công ty Điện lực Điện lực Thừa Thiên Huế và huyện Phú Lộc. 4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu: - Đối tượng nghiên cứu của đề tài: Lưới điện trung áp của khu vực Phú Lộc. - Phạm vi nghiên cứu: Do hạn chế về thời gian nên luận văn tập trung tính toán phân tích và đề ra các giải pháp tối ưu hóa vận hành để giảm tổn thất điện năng, đem lại hiệu quả về kỹ thuật cũng như kinh tế. Phần tối ưu hóa vận hành để nâng cao độ tin cậy cung cấp điện chỉ nêu các giải pháp thực tế trong công tác quản lý vận hành tại đơn vị. 5. Phương pháp nghiên cứu - Sử dụng phương pháp nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm. - Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Nghiên cứu các tài liệu, sách báo, giáo trình,…về vấn đề tính toán xác định tổn thất công suất và tổn thất điện năng, các giải pháp giảm tổn thất điện năng trong lưới điện phân phối. - Phương pháp thực nghiệm: Sử dụng phần mềm PSS/ADEPT để tính toán tổn thất công suất và tổn thất điện năng để xác định các vị trí bù tối ưu công suất phản kháng, tìm điểm mở tối ưu khi kết lưới mạch vòng và các giải pháp khác về đầu tư, sửa chữa nâng cấp lưới điện … C C R L T. DU 6. Bố cục của luận văn Bố cục luận văn ngoài phần mở đầu và kết luận chung, nội dung của luận văn được biên chế thành 3 chương như sau: Chương 1: Tổng quan về lưới điện phân phối Điện lực Phú Lộc Chương 2: Tính toán phân tích và đánh giá tổn thất điện năng lưới điện phân phối Điện lực Phú Lộc – Công ty Điện lực Thừa Thiên Huế Chương 3: Đề xuất các giải pháp vận hành tối ưu lưới điện phân phối 22kV Điện lực Phú Lộc. 3 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI ĐIỆN LỰC PHÚ LỘC 1.1. Khối lượng đường dây và TBA Địa bàn quản lý của Điện lực Phú Lộc bao gồm 5 xã và 2 thị trấn. Đường dây trung áp: 135,584 km (xuất tuyến 22kV), 21,52 km (xuất tuyến 35kV) , đường dây hạ áp: 70,587 km trong đó cáp ngầm trung thế là 24,834 km, trạm biến áp phân phối: 179 TBA, tổng dung lượng 44.885 KVA. Trong đó tài sản khách hàng 86 TBA, dung lượng 26.818 kVA. Trạm biến áp trung gian: 01 TBA ,dung lượng 3.200 kVA Lưới điện Điện lực Phú Lộc quản lý gồm có 08 xuất tuyến 22kV và 01 xuất tuyến 35kV. - Xuất tuyến 22kV: Đường dây trên không mạch đơn: 134,900 km. C C Đường dây trên không mạch kép: 0,684 km. Cáp ngầm: 24,834 km R L T. Trạm biến áp: 179 trạm; Công suất đặt: 44.885 kVA. Trong đó: TBA công cộng: 93 trạm – 18.067 kVA. DU TBA khách hàng: 86 trạm – 26.818 kVA. - Xuất tuyến 35kV: Đường dây trên không mạch đơn: 21,52 km. Đường dây trên không 35kV & 22kV chung cột: 0 km. Cáp ngầm: 0,280 km Trạm biến áp: 03 trạm; Công suất đặt: 600 kVA. Trong đó TBA công cộng: 01 trạm – 100 kVA. TBA khách hàng: 02 trạm – 500 kVA. - Đường dây hạ áp: Đường dây trên không: 70,587 km. Cáp ngầm: 0.100 km. - Tổng số thiết bị đóng cắt là: 46 thiết bị. Trong đó: + Recloser phân đoạn: 07 cái + DCL phân đoạn: 09 cái + Cầu chì tự rơi: 30 bộ - Tổng số CSV đường dây trung thế là: 50 bộ 4 - Quản lý tụ bù trung hạ thế : + Bù trung thế : 03 cụm tổng dung lượng 900kVAr + Bù hạ thế : 31 trạm (kể cả bù rãi và bù tại trạm), tổng dung lượng 2.930kVAr 1.2. Sơ đồ kết dây hiện tại Trạm nguồn truyền tải cấp cho hệ thống lưới điện Điện lực Phú Lộc từ 03 trạm biến áp 110kV là Cầu Hai - 25MVA; Lăng Cô- 25MVA và Chân Mây- 25MVA. Trong đó TBA 110kV Cầu Hai gồm 01 xuất tuyến 35 kV: 372 Cầu Hai và 03 xuất tuyến 22 kV: 472 Cầu Hai, 474 Cầu Hai, 478 Cầu Hai. TBA 110kV Lăng Cô gồm 02 xuất tuyến 22kV: 470 Lăng Cô và 472 Lăng Cô. TBA 110kV Chân Mây gồm 01 xuất tuyến 22kV: 481 Chân Mây. Nguồn điện dự phòng cấp cho hệ thống lưới điện Điện lực Phú Lộc được lấy từ các đường dây 35kV và 22kV của Điện lực Hương Thủy và Điện lực Phú Vang. Điện lực Phú Lộc có đường dây liên kết thành mạng vòng kín nhưng vận hành hở, các xuất tuyến kết với nhau bằng dao cách ly liên lạc. Vì có lắp đặt mạch vòng nên độ tin cậy cung cấp điện tốt hơn nhưng lại gây khó khăn về vấn đề bảo vệ rơle và việc quản lý vận hành. C C 1.3. R L T. DU Tình hình mang tải các xuất tuyến: Công suất cực đại các xuất tuyến trong một ngày điển hình thàng 5/2019 như sau: Bảng 1. 1. Hiện trạng mang tải của các xuất tuyến Tên xuất tuyến Tiết diện dây dẫn đường trục PMax (MW) QMax (MVA) 372 Cầu Hai 4.276 699 AC-95 472 Cầu Hai 970 194 AC-95 474 Cầu Hai 1.506 227 XLPE-185 478 Cầu Hai 1.898 585 AC-95 470 Lăng Cô 498 130 AC-95 472 Lăng Cô 3.881 650 AC-95 481 Chân Mây 2.986 990 ACKII-185 Từ bảng trên nhận thấy hầu hết các xuất tuyến đang vận hành ở mức non tải, chỉ có xuất tuyến 372CH và 472LC đang vận hành ở mức gần với Jkt (theo quy phạm trang bị điện năm 2006). 5 1.4. Các vị trí liên lạc trên xuất tuyến 22 kV - Xuất tuyến 471 Phú Lộc liên lạc với xuất tuyến 472 Phú Bài (Điện lực Phú Vang quản lý) qua LBS Cầu Tư Hiền. - Xuất tuyến 472 Phú Lộc liên lạc với xuất tuyến 472 Bát Sơn (Điện lực Hương Thủy quản lý) qua DCL 472-7/155 Bát Sơn. - Xuất tuyến 372 Cầu Hai liên lạc với xuất tuyến 373 E6 (Điện lực Hương Thủy quản lý) qua DCL 250A-3 Đá Dầm. - Xuất tuyến 481 Chân Mây liên lạc với xuất tuyến 472 Cầu Hai qua LBS 481-7/86 Laguna. - Xuất tuyến 472 Cầu Hai liên lạc với xuất tuyến 474 Chân Mây qua DCL 4727/57/19/13 Chân Mây. - Xuất tuyến 478 Cầu Hai liên lạc với xuất tuyến 470 Lăng Cô (476 Cầu Hai) qua DCL 478-7/7 Cầu Hai. C C - Xuất tuyến 470 Lăng Cô liên lạc xuất tuyến 47 Lăng Cô qua DCL 472-7/2 Lăng Cô. R L T. - Xuất tuyến 470 Lăng Cô là mạch liên lạc giữa TBA 110kV Cầu Hai và TBA 110kV Lăng Cô. Khi có sự cố hoặc công tác tại trạm 110kV Cầu Hai hoặc Lăng Cô thì xuất tuyến 470 Lăng Cô sẽ dùng để cấp điện cho toàn bộ phụ tải của trạm bị cô lập. 1.5. DU Các vị trí phân đoạn - Phân đoạn xuất tuyến 471 Phú Lộc tại các vị trí: 68; 95; 141; 197 - Phân đoạn xuất tuyến 472 Phú Lộc tại các vị trí: 52 - Phân đoạn xuất tuyến 472 Cầu Hai tại các vị trí: 52; 84 - Phân đoạn xuất tuyến 474 Cầu Hai tại các vị trí: 54; 56 - Phân đoạn xuất tuyến 478 Cầu Hai tại các vị trí: 104; 170; 209A - Phân đoạn xuất tuyến 470 Lăng Cô tại các vị trí: không có - Phân đoạn xuất tuyến 472 Lăng Cô tại các vị trí: 116; 125/17 - Phân đoạn xuất tuyến 481 Chân Mây tại các vị trí: không có - Phân đoạn xuất tuyến 372 Cầu Hai tại các vị trí: không có Sơ đồ nguyên lý từng xuất tuyến trung áp xem lại phụ lục 1. 6 1.6. Các vị trí lắp đặt tụ bù trên xuất tuyến 22 kV Bảng 1. 2. Các vị trí đặt tụ bù trên lưới điện phân phối Tụ bù Tên xuất tuyến/ Vị trí lắp đặt Cấp điện áp (kV) 1 481CM-(89) 2 3 STT Cố định TBĐC trung áp Số cụm D.lượng (kVAr) Tình trạng VH 22 1 300 Đang đóng FCO 474CH-(114) 22 1 300 Đang cắt FCO 472LC-(103) 22 1 300 Đang cắt FCO 1.7. Hiện trạng về tổn thất điện năng trên lưới điện phân phối Điện lực Phú Lộc C C Tổn thất điện năng hiện nay của lưới điện Điện lực Phú Lộc đang ở mức 3,28%, trong đó tổn thất trung thế là 2,66% và tổn thất hạ thế ở mức 3,97%. Theo lộ trình đến năm 2020, tổn thất điện năng của Điện lực Phú Lộc sẽ giảm về mức 3,05%. Biểu đồ tỷ lệ Tổn thất điện năng của Điện lực Phú Lộc qua 05 năm gần nhất như sau: R L T. DU Hình 1. 1. Tỷ lệ TTĐN Điện lực Phú Lộc từ năm 2014 đến 2018 7 1.8. Vai trò và ý nghĩa của bài toán xác định tổn thất công suất và tổn thất điện năng. 1.8.1. Định nghĩa tổn thất điện năng. Tổn thất điện năng trong hệ thống điện nói chung là chênh lệch giữa lượng điện năng sản xuất từ nguồn điện và lượng điện năng được tiêu thụ tại phụ tải trong một khoảng thời gian nhất định. Trong thị trường điện, TTĐN trên một lưới điện là sự chênh lệch giữa lượng điện năng đi vào lưới điện (bao gồm từ các nguồn điện và từ các lưới điện lân cận) và lượng điện năng đi ra khỏi lưới điện (bao gồm cấp cho phụ tải của lưới điện đó hoặc đi sang các khu vực lưới điện lân cận) trong một khoảng thời gian nhất định. 1.8.2. Vai trò việc xác định tổn thất công suất, tổn thất điện năng. Việc xác định tổn thất công suất và tổn thất điện năng trong lưới điện có vai trò hết sức to lớn, quyết định đến tất cả tính toán kinh tế kỹ thuật trên lưới điện. Là mối quan tâm hàng đầu của các Công ty Điện lực. Nhìn chung, không có cách xác định chính xác TTĐN. Có nhiều nguyên nhân, nhưng chủ yếu là vì thiếu thông tin do hệ thống đo lường chưa đầy đủ và đồng bộ, số liệu về lưới điện và phụ tải không chính xác... Bởi vậy, thực chất việc xác định TTĐN là đánh giá hoặc dự báo TTĐN. Hai nhóm phương pháp chính để xác định TTĐN là đo lường và tính toán mô phỏng. Các phương pháp dựa trên đo lường nhìn chung cho kết quả tin cậy hơn, nhưng đòi hỏi một hệ thống đo lường đủ mạnh. Hơn nữa, phương pháp này khó phân biệt được tổn thất kỹ thuật và tổn thất thương mại. Các phương pháp thông qua tính toán mô phỏng có thể cho phép đánh giá tổn thất đối với mọi phần tử trên lưới điện, và đó là tổn thất kỹ thuật. Tuy nhiên, độ chính xác của kết quả nhìn chung không cao và phụ thuộc rất nhiều vào số liệu ban đầu về lưới điện và phụ tải. Tùy theo mục tiêu tính TTĐN cũng như các nguyên nhân gây ra TTĐN, có thể có nhiều phương pháp mô phỏng và tính toán khác nhau, yêu cầu mức độ đầy đủ về số liệu khác nhau và do đó cho độ chính xác tương ứng của kết quả tính toán TTĐN Tổn thất công suất hiện nay có thể tính toán qua các phần mềm tính toán, tuy nhiên việc tính toán vẫn còn hạn chế ở mức là mô phỏng và tính toán gần đúng. Tính đúng được tổn thất công suất sẽ hỗ trợ giúp cho công tác đầu tư, công tác quản lý vận hành và là nền tảng cho các tính toán hiệu quả đầu tư. C C R L T. DU 1.8.3. Ý nghĩa việc xác định tổn thất công suất, tổn thất điện năng. Việc xác định đúng tổn thất công suất và tổn thất điện năng góp phần giúp cho việc định hướng đúng trong công tác điều hành của các Công ty Điện lực, giúp xác định đúng nguyên nhân gây ra tổn thất và có giải pháp để thực hiện giảm TTĐN. Tuy vậy, chúng ta không giảm tổn thất điện năng bằng mọi giá mà phải cân đối, dựa trên cơ sở hiệu quả đầu tư và khả năng cung cấp điện ổn định trên lưới. Đầu tư 8 phát triển hệ thống điện với mục tiêu đảm bảo đủ điện cho phát triển kinh tế xã hội phục vụ đời sống nhân dân, ngày càng nâng cao chất lượng, độ tin cậy cấp điện. Trong đó, lưới điện sẽ được tăng cường hiện đại hơn, đảm bảo vận hành an toàn, tin cậy và góp phần giảm TTĐN. 1.9. Các yếu tố ảnh hưởng đến trị số tổn thất công suất, tổn thất điện năng trong lưới điện phân phối. Điện năng từ khi sản xuất ra đến nơi tiêu thụ luôn có một lượng điện năng tổn thất lượng điện năng tổn thất nhiều hay ít phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau. Các yếu tố khách quan: Tổn thất điện năng do yếu tố khách quan khó có thể lường trước như các yếu tố tự nhiên như khí hậu, thời tiết, địa hình. Điện năng sản xuất ra để đưa tới nơi tiêu thụ phải thông qua hệ thống truyền tải và phân phối. Hệ thống điện bao gồm các TBA và các đường dây tải điện gồm nhiều bộ phận khác nhau như MBA, máy cắt, dao cách ly, tụ bù, sứ xuyên thanh cái, cáp ngầm, cột, đường dây trên không, phụ kiện đi nối dây dẫn và dây chống sét với cột, sứ cách điệnv..v…Các bộ phận này đều phải chịu tác động của thiên nhiên (gió, mưa, ăn mòn, sét, dao động, nhiệt độ, bão từ, rung động do gió, văng bật dây,). Hệ thống điện của nước ta phần lớn là nằm ở ngoài trời, do đó tất yếu sẽ chịu ảnh rất lớn của điều kiện tự nhiên. Sự thay đổi, biến động của môi trường tự nhiên có ảnh hưởng rất lớn tới tổn thất điện năng của ngành điện. Nước ta nằm ở vùng nhiệt đới gió mùa, nên độ ẩm tương đối cao, nắng mưa nhiều đã gây không ít khó khăn cho việc bảo dưỡng thiết bị và vận hành lưới điện. Các đường dây tải điện và MBA đều được cấu thành từ kim loại. Độ ẩm cao làm cho kim loại nhanh bị ô xi hoá và dẫn đến hiện tượng MBA và dây tải điện sử dụng không hiệu quả nữa, lượng điện bị hao tổn. Mạng lưới truyền tải điện phải đi qua nhiều khu vực, địa hình phức tạp đồi núi, rừng cây, nên khi sự cố điện xảy ra điện phóng thoáng qua cây cối trong hoặc gần hành lang điện, gây ra tổn thất. Địa hình phức tạp làm cho công tác quản lý hệ thống điện, kiểm tra sửa chữa, xử lý sự cố gặp không ít khó khăn, nhất là vào mùa mưa bão, gây ra một lượng tổn hao không nhỏ. Thiên tai do thiên nhiên gây ra: gió, bão, lụt, sét,...làm đổ cột điện, đứt dây truyền tải, các TBA và đường dây tải điện bị ngập lụt trong nước, làm cho nhiều phụ tải lưới điện phân phối bị sa thải do mạng điện hạ áp bị hư hỏng, ảnh hưởng đến sản lượng truyền tải điện. Công nghệ kỹ thuật trong hệ thống điện: Trong quá trình phân phối và truyền tải điện năng thì tổn thất điện năng là không tránh khỏi. Lượng điện năng tiêu tốn nhiều hay ít phụ thuộc rất lớn vào công nghệ lưới điện truyền tải. Do đó, nếu công nghệ của thiết bị càng tiên tiến thì sự cố càng ít xảy ra, và có thể tự ngắt khi sự cố xảy ra dẫn đến lượng điện hao tổn càng ít. Điều này giải thích tại sao ở các nước kém phát triển tỷ lệ tổn thất điện lại cao hơn rất nhiều so với các nước phát triển. C C DU R L T. 9 Sự lạc hậu về thiết bị, công nghệ. Hệ thống điện chắp vá, tận dụng, chưa đồng bộ, chưa hoàn chỉnh, sự cọc cạch trong hệ thống như với đủ mọi dây dẫn tận dụng khác nhau. Các bộ phận của hệ thống điện, với cùng thời gian sẽ bị lão hoá. Thêm vào đó sự phát triển của khoa học, công nghệ kéo theo sự tiên tiến, hiện đại hoá các thiết bị, máy móc trong mọi lĩnh vực, kích thích tiêu dùng năng lượng nhiều hơn. Vì vậy, nếu không quản lý, bảo dưỡng, giám sát đổi mới công nghệ truyền tải sẽ dẫn đến tổn thất lớn. Những MBA của thế hệ cũ không đáp ứng được nhu cầu tải điện trong giai đoạn hiện nay, xuất hiện tình trạng máy bị quá tải hoặc non tải, dây dẫn có tiết diện không đủ lớn để truyền tải dẫn đến tình trạng quá tải đường dây, công tơ cũ, lạc hậu, không hiển thị rõ chỉ số, cấu tạo đơn giản làm cho người sử dụng dễ lấy cắp điện. Các yếu tố chủ quan: Lượng điện hao hụt trong quá trình phân phối và truyền tải điện năng người lao động đóng vai trò không nhỏ, các công nhân, kỹ sư, phải có trình độ chuyên môn nghiệp vụ nhất định. Phải thông thạo về nghiệp vụ về điện để tuyên truyền, hướng dẫn cho khách hàng trong quá trình mua hàng và phương pháp sử dụng, nhất là an toàn điện, tránh xảy ra những nguy hiểm và tổn thất không đáng có. Cũng như trong việc sử dụng, kiểm tra các thiết bị điện thuộc phạm vi mình quản lý. Khi có sự cố xảy ra như chập, cháy, nổ đòi hỏi cán bộ công nhân ngành điện phải được đào tạo chính quy và có trình độ kỹ thuật nghiệp vụ tốt. Trình độ cán bộ, công nhân ngày càng cao thì xử lý các tình huống càng kịp thời, chính xác. Bên cạnh đó, việc bố trí đúng người, đúng việc trong ngành điện rất quan trọng, một mặt giúp họ phát huy hết khả năng của mình, mặt khác đảm bảo được an toàn, bởi ngành điện là ngành có yêu cầu cao về kỹ thuật. Được bố trí công việc phù hợp giúp cho cán bộ, công nhân say mê, sáng tạo, tránh được các hành vi tiêu cực do chán nản gây ra như làm việc thiếu nhiệt tình, không tận tuỵ hết lòng vì công việc, khi có sự cố xảy ra, xử lý chậm chạp, không đúng quy trình, quy phạm kỹ thuật, gây thiệt hại lớn, nhân viên ghi công tơ không đều đặn theo lịch hàng tháng, ghi sai chỉ số, ghi chỉ số khống, thu tiền không đúng kì hạn, tính sai giá điện, làm hợp đồng không đúng với thực tế sử dụng. Vậy, để quản lý tốt sản phẩm của mình trong đó có giảm lượng điện năng hao tổn thì việc tổ chức sản xuất hợp lý, tạo mối liên hệ cân đối, hài hoà giữa các bộ phận, phải có một đội ngũ nhân viên có trình độ, tinh thần trách nhiệm cao với công việc là hết sức cần thiết. Tổ chức sản xuất kinh doanh không hợp lý tất yếu dẫn đến hoạt động của ngành kém chất lượng, điện cung cấp không đầy đủ cả về số lượng và chất lượng, hao tổn điện năng nhiều. Ngành điện là ngành cơ sở hạ tầng, tạo nên động lực của toàn bộ nền kinh tế xã hội. Điện năng là một loại sản phẩm hàng hoá đặc biệt quan trọng, gắn với đời sống hàng ngày của con người. Chính vì vậy, khách hàng tiêu thụ điện rất đa dạng, thuộc mọi tầng lớp, mọi lĩnh vực, mọi miền và mọi vùng của quốc gia, từ khách C C DU R L T.