Tài liệu Nghiên cứu, đề xuất giải pháp bù tối ưu công suất phản kháng nhằm giảm tổn thất điện năng cho lưới điện khu vực thị xã ba đồn

MỤC LỤC TRANG BÌA LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC TRANG TÓM TẮT LUẬN VĂN DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1 1. Lý do chọn đề tài .................................................................................................. 1 2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của luận văn ................................................... 2 3. Mục tiêu nghiên cứu của luận văn ........................................................................ 2 4. Phương pháp nghiên cứu ...................................................................................... 2 5. Bố cục luận văn gồm bốn chương như sau: ......................................................... 3 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI KHU VỰC THỊ XÃ BA ĐỒN, TỈNH QUẢNG BÌNH .................................................................................... 4 1.1. Vị trí địa lý và khí hậu của thị xã Ba Đồn................................................................ 4 1.1.1. Vị trí địa lý ...................................................................................................... 4 1.1.2. Khí hậu ........................................................................................................... 4 1.2. Tổng quan về tình hình kinh tế - xã hội của thị xã Ba Đồn ..................................... 5 1.3. Tổng quan về lưới điện phân phối của thị xã Ba Đồn ............................................. 6 1.3.1. Nguồn điện ..................................................................................................... 6 1.3.2. Lưới điện ........................................................................................................ 6 1.4. Tình hình sử dụng điện hiện tại của lưới điện thị xã Ba Đồn .................................. 8 1.4.1. Tình hình thực hiện các chỉ tiêu KT-KT ........................................................ 8 1.4.2. Tính chất phụ tải và cơ cấu thành phần theo ngành nghề .............................. 8 1.5. Tình hình thực hiện tổn thất điện năng .................................................................... 9 1.5.1. Khái niệm tổn thất điện năng theo phiên ghi (tổn thất hình bình hành) ......... 9 1.5.2. Khái niệm tổn thất cấp điện áp (tổn thất hình chữ nhật) .............................. 10 1.5.3. Kết quả thực hiện tổn thất điện năng ............................................................ 10 1.6. Tình hình vận hành hệ thống tụ bù ........................................................................ 12 Kết luận chương 1 ......................................................................................................... 12 CHƯƠNG 2. CÁC CƠ SỞ TÍNH TOÁN TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG, BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG VÀ PHẦN MỀM TÍNH TOÁN ............................................. 13 2.1. Tổn thất công suất và tổn thất điện năng trong lưới điện phân phối ...................... 13 2.1.1. Ý nghĩa của vấn đề tổn thất công suất và tổn thất điện năng trong hệ thống cung cấp điện ................................................................................................ 13 2.1.2. Nguyên tắc phân tích tổn thất. ...................................................................... 14 2.1.3. Sự phân tán, công suất dự trữ và tổn thất trên tổn thất ................................. 21 2.1.4. Tính kinh tế của việc giảm tổn thất ............................................................... 22 2.2. Tổn thất điện áp trong mạng điện phân phối ......................................................... 23 2.2.1. Ý nghĩa của vấn đề tổn thất điện áp trong hệ thống cung cấp điện phân phối ......................................................................................................................... 23 2.2.2. Các phương pháp tính tổn thất điện áp trong lưới điện phân phối. .............. 24 2.2.3. Giới hạn điện áp vận hành và điện áp cung cấp cho khách hàng ................. 27 2.3. Lý thuyết cơ bản về bù công suất phản kháng cho phụ tải .................................... 27 2.3.1. Phương pháp xác định dung lượng bù theo biểu đồ CSPK của phụ tải ....... 28 2.3.2. Bù CSPK nâng cao hệ số cosϕ ..................................................................... 28 2.3.3. Mô hình tính bù CSPK theo điều kiện cực tiểu tổn thất công suất .............. 29 2.3.4. Bài toán bù theo điều kiện điều chỉnh điện áp ............................................. 29 2.3.5. Phương pháp bù theo điều kiện cực tiểu các chi phí .................................... 30 2.3.6. Bù công suất phản kháng dựa trên chỉ tiêu tối đa hoá các tiết kiệm ............ 32 2.3.7. Bù tối ưu theo phương pháp phân tích động theo dòng tiền tệ: ................... 32 2.4. Tính toán kinh tế mạng điện phân phối.................................................................. 35 2.4.1. Sự phát triển kinh tế của hệ thống điện phân phối ....................................... 35 2.4.2. Suất chi phí cố định hàng năm. ..................................................................... 36 2.4.3. Chi phí đầu tư ................................................................................................ 37 2.4.4. Chi phí vận hành. .......................................................................................... 37 2.4.5. Hàm mục tiêu trong so sánh phương án. ....................................................... 38 2.5. Ứng dụng phần mềm PSS/ADEPT ........................................................................ 39 2.5.1. Giới thiệu chung ........................................................................................... 39 2.5.2. Tính toán vị trí bù tối ưu bằng modul CAPO ............................................... 41 2.5.3. Tính toán tổn thất điện năng, tổn thất điện áp bằng module Load Flow ...... 46 Kết luận chương 2: ........................................................................................................ 49 CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN ÁP DỤNG CHO LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI KHU VỰC THỊ XÃ BA ĐỒN ............................................................................................... 50 3.1. Tính toán tổn thất điện năng cho lưới điện thị xã Ba Đồn ..................................... 50 3.1.1. Phạm vi, phương pháp và công cụ tính toán ................................................ 50 3.1.2. Kết quả tính toán TTĐN toàn LĐPP Ba Đồn ............................................... 60 3.2. Tính toán bù tối ưu cho lưới điện phân phối thị xã Ba Đồn .................................. 61 3.2.1. Thiết lập các thông số kinh tế đầu vào bài toán CAPO ................................ 61 3.2.2. Thiết lập các thông số kỹ thuật ..................................................................... 61 3.2.3. Kết quả chạy tính toán CAPO ...................................................................... 63 3.3. Đánh giá hiệu quả giảm tổn thất điện năng sau khi bù .......................................... 66 3.3.1. Các vị trí đặt tụ bù thay đổi sau khi bù ......................................................... 66 3.3.2. Tổn thất công suất, tổn thất điện năng sau khi đặt bù .................................. 67 3.4. Điện áp các nút trước và sau khi bù ....................................................................... 69 3.5. Tính toán hiệu quả kinh tế sau khi bù .................................................................... 69 3.5.1. Tính lượng tổn thất điện năng giảm hàng năm ............................................. 69 3.5.2. Giá trị làm lợi hàng năm ............................................................................... 69 3.6. Đề xuất thêm một số giải pháp để tối ưu hóa hệ thống tụ bù................................. 71 Kết luận chương 3 ......................................................................................................... 72 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 76 QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN THẠC SĨ (BẢN SAO) PHỤ LỤC BẢN SAO KẾT LUẬN CỦA HỘI ĐỒNG, BẢN SAO NHẬN XÉT CỦA CÁC PHẢN BIỆN. TRANG TÓM TẮT LUẬN VĂN NGHIÊN CỨU, ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP BÙ TỐI ƯU CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG NHẰM GIẢM TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG CHO LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC THỊ XÃ BA ĐỒN Học viên: Trần Ngọc Thành - Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số: 8520201 - Khóa: 2004-2009 - Trường Đại học Bách khoa-ĐHĐN Tóm tắt – Giảm tổn thất điện năng là một trong những mục tiêu cơ bản để đánh giá hiệu quả trong công tác quản lý, vận hành hệ thống điện, các phần tử trong hệ thống điện là các máy phát điện, máy biến áp, đường dây,…Nhiệm vụ của hệ thống điện là sản xuất, truyền tải và phân phối điện năng đến các phụ tải và phải đảm bảo hiệu quả vận hành cao như chất lượng điện áp, tổn thất điện năng, độ tin cậy và vận hành kinh tế. Có rất nhiều phương pháp để giảm tổn thất điện năng như các biện pháp về nghiệp vụ quản lý, các biện pháp trong vận hành,… Trong đề tài này tác giả tiếp cận vấn đề từ góc độ bù công suất phản kháng cho lưới điện để giảm tổn thất điện năng ở các chế độ phụ tải cực đại, cực tiểu, trung bình. Trên cơ sở các ứng dụng các công nghệ, phần mềm để phân tích, đánh giá và đưa ra giải pháp bù tối ưu nhất cho lưới điện hiện trạng. Việc này không đòi hỏi nhiều vốn đầu tư nhưng hiệu quả mang lại là rất đáng kể. Tuy nhiên, để thực hiện tốt công tác này cần phải có số liệu đầu vào đầy đủ và cần phải tính toán phân tích chính xác. Do thời gian thực hiện luận văn có hạn nên tác giả chỉ nghiên cứu, đề xuất giải pháp bù tối ưu công suất phản kháng để giảm tổn thất điện năng cho lưới điện phân phối khu vực thị xã Ba Đồn. Từ khóa – Bù tối ưu công suất phản kháng, lưới điện phân phối, tổn thất điện năng, hiệu quả vận hành. RESEARCH, PROPOSED SOLUTIONS FOR THE PROMOTION OF RESISTANCE OF RESISTANCE RESISTANCE TO REDUCE ELECTRICITY LOSS FOR ELECTRICITY OF BAT DISTRICT, BA DON TOWN Summary - Reducing power losses is one of the basic objectives for assessing the efficiency of the management and operation of an electrical system. Elements in an electrical system are generators, transformers, The power system's task is to produce, transmit and distribute power to the loads and to ensure high operational efficiency such as voltage quality, power loss, reliability and performance. Economics. There are many methods to reduce power loss such as management measures, operational measures, etc. In this subject, the author approaches the problem from the angle of offset power reactive power grid To reduce power losses in maximum, minimum, average load modes. On the basis of the application of technologies and software to analyze, evaluate and provide the best solution for the current grid. This does not require a lot of investment but the effect is very significant. However, in order to carry out this task, it is necessary to have sufficient input and to make accurate analysis. Due to the limited time of the dissertation, the authors only study and propose optimal solutions for counterbalance capacity to reduce power loss for distribution network in Ba Don town. Keywords - Optimal compensation of reactive power, distribution grid, power loss, operational efficiency. DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU - EVN: Tập đoàn Điện lực Việt Nam. - EVNCPC: Tổng công ty Điện lực Miền Trung. - QBPC: Công ty Điện lực Quảng Bình. - ĐLQT: Điện lực Quảng Trạch. - TX: Thị xã. - MC: Máy cắt. - REC: Recloser. - LBS: Dao cắt có tải kiểu kín. - LTD: Dao cách ly căng trên đường dây. - LD: Dao cắt có tải kiểu hở. - FCO: Cầu chì tự rơi - E3: Trạm biến áp 110kV Ba Đồn. - HTĐ: Hệ thống điện. - HTCCĐ: Hệ thống cung cấp điện. - LĐPP: Lưới điện phân phối. - MBA: Máy biến áp. - 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. - 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 CÁC BẢNG Bảng 1.1. Các TBA 110kV trên khu vực Ba Đồn ........................................................... 6 Bảng 1.2. Chiều dài đường dây và TBA phụ tải khu vực thị xã Ba Đồn........................ 7 Bảng 1.3. Các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật năm 2015-2017............................................... 8 Bảng 1.4. Tình hình thực hiện TTĐN 2017-2018 của Ba Đồn ..................................... 10 Bảng 1.5. Tình hình thực hiện TTĐN tháng 3,7/2018 của xã Ba Đồn ......................... 11 Bảng 1.6. Tổn thất cấp điện áp toàn Điện lực Quảng Trạch giai đoạn 2015-2017.... 11 Bảng 3.1. Tổn thất không tải MBA của các xuất tuyến ................................................ 57 Bảng 3.2. Tính toán Kđt cho các xuất tuyến trung áp tháng 3, tháng 7 ......................... 58 Bảng 3.3. Tổn thất công suất cực đại tháng 3, tháng 7 năm 2018 ................................ 59 Bảng 3.4. Tổn thất điện năng tháng 3, tháng 7 năm 2018 (mùa mưa và mùa khô) ...... 60 Bảng 3.5. Load snapshots các vùng chạy bài toán CAPO ............................................ 62 Bảng 3.6. Vị trí và dung lượng các cụm tù bù hiện trang trên LĐPP Ba Đồn.............. 62 Bảng 3.7. Kết quả vị trí bù sau khi chạy CAPO (phụ lục 9) ......................................... 63 Bảng 3.8. Kết quả vị trí bù sau khi chạy CAPO (phụ lục 14) ....................................... 64 Bảng 3.9. Kết quả các vị trí đặt bù sau khi bù .............................................................. 66 Bảng 3.10. Kết quả vị trí và dung lượng bù hạ thế sau khi bù ...................................... 66 Bảng 3.11. Kết quả TTCS sau khi tái đặt bù................................................................. 67 Bảng 3.12. Kết quả TTĐN tháng 7 sau khi bù .............................................................. 68 Bảng 3.13. Kết quả TTĐN tháng 3 sau khi bù .............................................................. 68 Bảng 3.14. Bảng so sánh TTĐN trước và sau khi bù ................................................... 68 Bảng 3.15. Bảng kết quả điện áp các nút trước và sau khi bù ...................................... 69 Bảng 3.16. Đơn giá chi phí dịch chuyển tụ bù .............................................................. 70 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 2.1 Đồ thị phụ tải chữ nhật hóa ............................................................................ 16 Hình 2.2 Đồ thị phụ tải hình thang hóa ......................................................................... 16 Hình 2.3. Xây dựng biểu đồ TTCS và xác định TTĐN bằng đường cong tổn thất ...... 19 . Hình 2.4. Véctơ tổn thất Δ U và thành phần thực ΔU ................................................... 24 Hình 2.5 Sơ đồ nguyên lý và sơ đồ thay thế đường dây 1 phụ tải ................................ 25 Hình 2.6. Sơ đồ nguyên lý và thay thế đường dây liên thông cấp điện cho 3 phụ tải ............................................................................................................................ 25 Hình 2.7. Đường dây phân nhánh ................................................................................. 27 Hình 3.1. Sơ đồ xuất tuyến 473 Ba Đồn trên phần mềm PSS/ADEPT ........................ 53 Hình 3.2. Trích xuất dữ liệu biểu đồ phụ tải 24 giờ ...................................................... 54 Hình 3.3. Tool ứng dụng khai thác MDMS .................................................................. 55 Hình 3.4. Biểu đồ công suất tổng lưới 22kV Ba Đồn mùa khô (tháng 7) .................... 55 Hình 3.5. Biểu đồ công suất tổng lưới 22kV Ba Đồn mùa mưa (tháng 3) ................... 56 Hình 3.6. Đồ thị phụ tải ngày điển hình tháng 3 của xuất tuyến 473 Ba Đồn .............. 58 Hình 3.7. Đồ thị phụ tải ngày điển hình tháng 7 của XT 473 Ba Đồn .......................... 58 1 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Cùng với quá trình phát triển kinh tế xã hội của đất nước, ngành điện luôn phải đi trước một bước trong công cuộc công nghiệp hóa và hiện đại hóa. Các nhà máy xí nghiệp, các khu công nghiệp ngày càng phát triển nhanh chóng đòi hỏi tiêu thụ công suất phản kháng càng tăng, điều này làm giảm hệ số cosφ, giảm chất lượng điện năng, tăng tổn thất trên lưới điện phân phối.Với việc mở rộng cơ sở sản xuất, sử dụng thiết bị có nhu cầu tiêu thụ công suất phản kháng lớn, việc tính toán bù tối ưu và kiểm soát các hộ tiêu thụ điện để áp dụng bảng giá phạt khi có hệ số cosφ thấp gây tổn thất điện năng cũng là một vấn đề rất khó khăn. Lưới điện trung hạ thế trên địa bàn thị xã Ba Đồn, khu vực thuộc Điện lực Quảng Trạch quản lý là một trong những trung tâm phát triển kinh tế nhanh của tỉnh Quảng Bình. Đặc biệt là từ cuối năm 2011, khi mà huyện Quảng Trạch được tách thành 02 trung tâm hành chính là thị xã Ba Đồn và huyện Quảng Trạch, thì tốc độ phát triển cở sở hạ tầng, quy mô sản xuất công nông nghiệp tăng nhanh đột biến, sự chênh lệch giữa đồ thị phụ tải ngày và đêm, mùa mưa và mùa nắng, trong khi hệ thống bù công suất phản kháng trên lưới điện chưa linh động khiến cho chất lượng điện năng lưới điện giảm sút đột biến, đồng thời gây tăng tổn thất điện năng trên lưới điện. Từ năm 2010 trên lưới điện thuộc khu vực thị xã Ba Đồn hệ thống tụ bù công suất phản kháng đã được đầu tư hàng năm, tuy nhiên chỉ là những gải pháp tình thế. Đối với hệ thống bù trung thế chủ yếu là bù cứng, chỉ thao tác đóng cắt bằng cầu chì tự rơi, hình thức bù này không linh động thao tác đóng cắt phức tạp đòi hỏi phải cắt điện, không điều chỉnh được theo sự biến đổi của phụ tải khiến cho sau khi bù cưỡng bức, một lượng công suất phản kháng đáng kể vẫn lưu thông qua lưới phân phối trung áp gây ra tổn thất công suất tác dụng và tổn thất điện năng khá lớn. Đối với hệ thống bù hạ thế đang tồn tại nhiều hình thức bù, bù tự động tại đầu trạm biến áp bằng rơ le công suất phản kháng (CSPK), bù rãi tại các điểm nút trên lưới điện hạ thế bằng rơ le thời gian hoặc rơ le công suất phản kháng, bù cứng tại đầu động cơ thiết bị thao tác đóng cắt bằng áp tô mát hay rơ le. Việc bù công suất phản kháng ở lưới điện hạ thế thường cho hiệu quả cao hơn, tuy nhiên việc tồn tại nhiều hình thức bù khiến cho việc tính toán phân bố, phối hợp giữa các thiết bị bù công suất bù chưa hợp lý, nhiều khi hệ 2 thống vẫn thiếu bù hoặc bù dư. Ngoài ra ở lưới điện hạ thế chất lượng điện áp thường không ổn định khiến cho hệ thống bù thường nhanh chóng hư hỏng, tuổi thọ giảm. Hiện tại để kiểm soát và tính toán phân bố hệ thống bù CSPK, Công ty Điện lực Quảng Bình đang sử dụng các phần mềm DSPM, PSS/ADEPT nhưng chỉ dừng lại ở mức độ giải pháp tạm thời. Chính nguyên nhân đó tác giả chọn đề tài “Nghiên cứu, đề xuất giải pháp bù tối ưu công suất phản kháng nhằm giảm tổn thất điện năng cho lưới điện khu vực thị xã Ba Đồn” nhằm nghiên cứu, tính toán, đề xuất một số giải pháp hợp lý và chiến lược đáp ứng vấn đề cấp bách nói trên. 2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của luận văn Đối tượng nghiên cứu của luận văn là nghiên cứu tổng thể hệ thống bù các lưới điện phân phối thuộc phạm vi xây dựng, quản lý của các địa phương, có phương thức quản lý, vận hành độc lập từ đó đưa ra được các giải pháp bù công suất phán kháng tối ưu, hợp lý chiến lược và giảm tổn thất điện năng. Áp dụng đối tượng nghiên cứu trên với lưới điện phân phối ở khu vực thị xã Ba Đồn, đó là các lưới trung, hạ áp trên không cấp điện cho các phụ tải thuộc khu vực công, nông nghiệp, sinh hoạt có sơ đồ mạng hở hoặc mạng kín vận hành hở. 3. Mục tiêu nghiên cứu của luận văn: - Thu thập cơ sở dữ liệu về nguồn và phụ tải lưới phân phối các khu vực thuộc phạm vi nghiên cứu để xây dựng đồ thị phụ tải điển hình đặc trưng cho lưới phân phối TX Ba Đồn. - Sử dụng phần mềm PSS/ADEPT tính toán đánh giá hiệu quả bù để giảm tổn thất điện năng, tổn thất điện áp cho lưới điện hiện tại. So sánh, phân tích, nhận xét kết quả tính toán với kết quả tính toán tổn thất điện năng, tổn thất điện áp báo cáo hiện đang áp dụng. - Nghiên cứu, đề xuất các giải pháp bù tối ưu công suất phản kháng nhằm giảm tổn thất điện năng. - Xây dựng được hệ thống sơ đồ phân bố bù, dung lượng bù và đề xuất giải pháp bù tối ưu cho lưới điện khu vực thị xã Ba Đồn. 4. Phương pháp nghiên cứu: - Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Nghiên cứu các tài liệu, sách báo, giáo trình,… viết về vấn đề tính toán xác định tổn thất công suất, tổn thất điện năng, 3 tổn thất điện áp từ đó đưa ra được hiệu quả của việc bù công suất phản kháng để giảm tổn thất điện năng, tổn thất điện áp. - Phương pháp thực nghiệm: Áp dụng các lý thuyết đã nghiên cứu, sử dụng phần mềm PSS/ADEPT để tính toán tổn thất công suất, vị trí và dung lượng bù công suất phản kháng tối ưu nhằm giảm tổn thất điện năng. 5. Bố cục luận văn gồm bốn chương như sau: CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI KHU VỰC THỊ XÃ BA ĐỒN, TỈNH QUẢNG BÌNH CHƯƠNG 2: CÁC CƠ SỞ TÍNH TOÁN TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG, BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG VÀ PHẦN MỀM TÍNH TOÁN CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN ÁP DỤNG CHO LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI KHU VỰC THỊ XÃ BA ĐỒN VÀ ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG NHẰM GIẢM TỔN THẤT ĐIỆN NĂG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI KHU VỰC THỊ XÃ BA ĐỒN, TỈNH QUẢNG BÌNH 1.1 Vị trí địa lý và khí hậu của thị xã Ba Đồn 1.1.1 Vị trí địa lý Ba Đồn là một thị xã thuộc tỉnh Quảng Bình, Việt Nam được thành lập theo nghị quyết số 125/NQ-CP của Chính phủ ngày 20 tháng 12 năm 2013 tách ra từ huyện Quảng Trạch. Theo quyết định đó, thị xã Ba Đồn có vị trí địa lý khá đặc biệt, phía Đông giáp biển Đông, phía Nam ngăn cách với huyện Bố Trạch bởi con sông Gianh và sông Son đổ ra biển, phía Tây giáp với huyện Quảng Trạch và huyện Tuyên Hóa, phía Bắc giáp với huyện Quảng Trạch. Thị xã Ba Đồn nằm trên quốc lộ 1A, đường sắt Thống Nhất và giáp Biển Đông, ngoài ra con đường quốc lộ 12A đi qua thị xã là con đường chính nối thông suốt đi cửa khẩu Cha Lo của Lào. Thị xã Ba Đồn cách Đèo Ngang 29 km về phía nam, cách Đồng Hới 40 km về phía bắc. 1.1.2 Khí hậu Thị xã Ba Đồn, tỉnh Quảng Bình nằm ở vùng nhiệt đới gió mùa và luôn bị tác động bởi khí hậu của phía Bắc và phía Nam và được chia làm hai mùa rõ rệt:  Mùa mưa từ tháng 9 đến tháng 3 năm sau. Lượng mưa trung bình hàng năm 2.000 - 2.300mm/năm. Thời gian mưa tập trung vào các tháng 9, 10 và 11. Mùa khô từ tháng 4 đến tháng 8 với nhiệt độ trung bình 24oC - 25oC. Ba tháng có nhiệt độ cao nhất là tháng 6, 7 và 8.  Nhiệt độ bình quân các tháng trong năm của tỉnh Quảng Bình. Nhiệt độ Một Hai Ba Tư Năm trung bình/tháng Sáu Bảy Tám Chín Mười M.một M.hai Cao nhất (°C) 22 23 25 29 32 34 34 33 31 28 26 23 Thấp nhất (°C) 17 18 20 23 25 27 27 26 25 23 21 18 5 1.2 Tổng quan về tình hình kinh tế - xã hội của thị xã Ba Đồn Ba Đồn có diện tích 163,1828 km2, dân số khoảng 120.000 người. Địa bàn hành chính thị xã Ba Đồn gồm 6 phường và 10 xã. Hình 1.1 Tuy mới thành lập nhưng thị xã Ba Đồn từng bước phát huy tốt tiềm năng, lợi thế giành được nhiều kết quả quan trọng trong phát triển kinh tế - xã hội. Cơ cấu kinh tế của thị xã được chuyển dịch theo hướng tích cực: nông-lâm-thủy sản chiếm 26,6%, công nghiệp xây dựng chiếm 33,4% và thương mại dịch vụ chiếm 40%, nâng mức thu nhập bình quân đầu người đạt 23,5 triệu đồng/người/năm. Sản xuất nông, lâm, ngư nghiệp có sự chuyển biến mạnh mẽ theo hướng sản xuất hàng hoá. Đồng thời đẩy mạnh CNH-HĐH nông nghiệp nông thôn qua Chương trình mục tiêu quốc gia xây dựng nông thôn mới và nông nghiệp ứng dụng công nghệ, góp phần ổn định đời sống, nâng cao thu nhập cho nhân dân. Về công nghiệp - TTCN có những bước chuyển biến tích cực đa dạng về ngành nghề, chất lượng sản phẩm càng được nâng cao… Các ngành nghề dịch vụ trên địa bàn 6 thị xã ngày càng mở rộng và phát huy hiệu quả. Hệ thống siêu thị, cửa hàng kinh doanh buôn bán ở phường Ba Đồn và các chợ ở nông thôn được quan tâm đầu tư mở rộng, hàng hóa lưu thông trên địa bàn đa dạng và phong phú đã góp phần ổn định sản xuất và đời sống của mọi tầng lớp nhân dân. 1.3 Tổng quan về lưới điện phân phối của thị xã Ba Đồn Thị xã Ba Đồn thuộc khu vực quản lý của Điện lực Quảng Trạch, trực thuộc Công ty Điện lực Quảng Bình, có nhiệm vụ quản lý vận hành lưới điện phân phối và kinh doanh điện năng theo phân cấp trên địa bàn thị xã Ba Đồn và huyện Quảng Trạch bao gồm 34 xã, phường; khối lượng quản lý rất lớn. 1.3.1 Nguồn điện Lưới phân phối trung áp của khu vực thị xã Ba Đồn được cấp điện từ 02 TBA 110kV là TBA 110kV Ba Đồn (02 MBA-25MVA-110/35/22 kV, tổng công suất 50MVA) và TBA 110kV Văn Hóa (01 MBA-25MVA-110/22/6 kV và 01 MBA-110kV-25MVA-110/22, tổng công suất 50MVA) ), ngoài ra lưới điện khu vực thị xã Ba Đồn còn có liên lạc với các TBA 110kV lân cận như Sông Gianh và Hòn La. Bảng 1.1. Các TBA 110kV trên khu vực Ba Đồn TT 1 2 Tên trạm 110kV Công suất Điện áp (MVA) (kV) Pmax Mang tải (MW) (%) Ba Đồn 25/25/25 115/38,5/24 15,6 62,4 25/16,7/25 115/38,5/24 11,4 45,6 25/25/25 115/24/6,6 7,4 29,6 25/25/25 115/24/6,6 16 64 T1 T2 Văn Hóa T1 T2 1.3.2 Lưới điện * Lưới điện trung áp: Theo xu hướng chung, từ năm 2008 lưới điện phân phối khu vực thị xã Ba Đồn đang dần được cải tạo đưa về vận hành ở cấp điện áp 22/0,4 kV, lưới điện 22kV vận hành ổn định, xác suất sự cố xảy ra ít hơn so với các cấp điện áp khác. Đến cuối năm 2013 về cơ bản lưới điện phân phối khu vực thị xã Ba Đồn đã hoàn thành chuyển hết từ cấp 10kV lên 22kV, lưới 35kV chỉ còn tồn tại 01 xuất tuyến nhưng chủ yếu để cấp điện cho các phụ tải khu vực phía Bắc huyện Bố Trạch. Lưới điện phân phối trung áp thị xã Ba Đồn gồm có 08 tuyến trung áp, trong đó: có 07 tuyến 22kV và 01 tuyến 35kV. 7 * Lưới điện hạ áp: Lưới điện hạ áp (0,2-0,4kV) đa số được tiếp nhận từ hệ thống lưới điện của chính quyền địa phương và đã được đầu tư cải tạo về cơ bản. Tuy nhiên do nguồn vốn đầu tư còn hạn hẹp nên đường dây tiết diện còn nhỏ, bán kính cấp điện còn dài. Hệ thống bù CSPK trung thế chủ yếu là bù tĩnh trực tiếp lên lưới, không có hệ thống đóng cắt tự động; hệ thống bù CSPK hạ thế tồn tại nhiều hình thức bù, chưa có sự phối hợp giữa các hình thức bù và phân bố chưa hợp lý. * Trạm biến áp phụ tải: - Tổng số trạm: 269 trạm (218 TBA ngành điện và 51 TBA KH); - Tổng dung lượng: 57.292 kVA (Ngành điện: 42.407kVA; Khách hàng: 14885 kVA) Bảng 1.2. Chiều dài đường dây và TBA phụ tải khu vực thị xã Ba Đồn Số liệu quản lý vận hành TT 1 Tên xuất tuyến XT 471 Chiều dài đường dây (km) Nghành Khách điện hàng Tổng Số TBA (trạm) Nghành Khách điện hàng Tổng Dung lượng TBA (kVA) Nghành Khách điện hàng Tổng 25.86 0.48 26.34 24 6 30 4365 2520 6885 44.99 1.12 46.11 27 5 32 4380 1435 5815 14.29 0.39 14.67 17 3 20 4890 880 5770 60.17 0.33 60.49 44 5 49 7641.5 980 8621.5 26.09 2.09 28.18 41 10 51 9590 1760 11350 30.16 2.96 33.12 30 5 35 4610 1720 6330 47.19 5.37 52.56 33 16 49 6580 5030 11610 20.37 1.08 21.45 2 1 3 350 560 910 332.20 28.01 360.21 218 51 269 42407 14885 57292 Văn Hóa 2 XT 473 Văn Hóa 3 XT 471 Ba Đồn 4 XT 473 Ba Đồn 5 XT 475 Ba Đồn 6 XT 477 Ba Đồn 7 XT 478 Ba Đồn 8 XT 371 Ba Đồn Tổng 8 * Hệ thống tụ bù trên lưới: - Bù trung áp: 05 cụm với tổng dung lượng 1.500kVAr; - Bù hạ áp: 265 cụm với tổng dung lượng 10.035kVAr (bao gồm cả phần trạm chuyên dùng của khách hàng, chưa tính phần bù sau cơng tơ lẻ của khách hàng). Số liệu tụ bù và chế độ vận hành bù cụ thể như phụ lục 5 kèm theo. * Khách hàng sữ dụng điện: Tổng số công tơ khoảng 49.317 khách hàng. 1.4 Tình hình sử dụng điện hiện tại của lưới điện thị xã Ba Đồn 1.4.1 Tình hình thực hiện các chỉ tiêu KT-KT Trong năm 2016, tốc độ tăng trưởng thương phẩm thấp so với năm 2015 và thấp nhất trong giai đoạn 2015 – 2017, lý do là ảnh hưởng môi trường biển sau sự cố Formosa Hà Tĩnh. Bảng 1.3. Các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật năm 2015-2017 TT Các chỉ tiêu ĐVT Năm 2015 Năm 2016 Năm 2017 kWh 102.811.719 107.033.847 118.529.198 % 6,09 7,19 5,80 1 Điện thương phẩm 2 Điện tổn thất 3 Giá bán bình quân đ/kWh 1.567,02 1.609,21 1.627,5 4 Tỉ lệ thu tiền điện % 99,35 99,52 99,80 5 Tăng trưởng % 9,06 4,11 10,74 1.4.2 Tính chất phụ tải và cơ cấu thành phần theo ngành nghề Nhìn chung lưới điện khu vực thị xã Ba Đồn chủ yếu cấp điện cho các phụ tải sinh hoạt, hành chính, kinh doanh dịch vụ và một số khu vực công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp. Trong đó thành phần điện tiêu thụ phân bố theo cơ cấu ngành nghề như sau: Nông nghiệp - Lâm nghiệp - Thủy sản: chiếm tỷ trọng 2,64%; Công nghiệp – Tiểu thủ công nghiệp - Xây dựng: chiếm tỷ trọng 51,29%; Thương nghiệp - Khách sạn - Nhà hàng: chiếm tỷ trọng 4,49%; Quản lý - Tiêu dùng - Dân cư: chiếm tỷ trọng 38,43%; Hoạt động khác: chiếm tỷ trọng 3,15%. 9 Biểu đồ cơ cấu phụ tải theo ngành nghề lưới điện thị xã Ba Đồn năm 2017 3,15 % 38,43 % 4,… 2,64 % 51,29 % Nông - Lâm - Thủy sản Công nghiệp -Xây dựng Như vậy điện tiêu dùng và điện sản xuất là 2 thành phần chủ chốt trong thành phần phụ tải của lưới điện khu vực thị xã Ba Đồn. 1.5 Tình hình thực hiện tổn thất điện năng Hiện, trong EVN đang tồn tại hai loại số liệu về TTĐN, đó là TTĐN theo phiên ghi chỉ số hay còn gọi là tổn thất hình bình hành và TTĐN theo cấp điện áp hay còn gọi là TTĐN hình chữ nhật: 1.5.1 Khái niệm tổn thất điện năng theo phiên ghi (tổn thất hình bình hành) Hiện nay trong công tác quản lý kinh doanh điện năng tại các Điện lực, việc tính toán tổn thất báo cáo hàng tháng đang thực hiện trên nguyên tắc: Điện nhận: được ghi nhận sản lượng từ (00h00) ngày đầu tháng đến (24h00) ngày cuối tháng. Thương phẩm được ghi nhận theo từng phiên ghi điện, ghi nhận sản lượng từ một ngày nhất định của tháng trước đến cùng ngày của tháng sau. Do việc ghi nhận sản lượng điện nhận và thương phẩm không đồng thời nên kết quả của việc tính toán này bị ảnh hưởng bởi các yếu tố như phụ tải biến động, thời tiết thay đổi, số ngày điện nhận và thương phẩm không bằng nhau, … dẫn đến kết quả tính toán tổn thất tổng của từng Điện lực hàng tháng không thực. Phương pháp này có ưu điểm là đơn giản trong quá trình thực hiện, thời gian lũy kế càng dài thì các yếu tố sai số càng nhỏ. 10 Việc ghi nhận thương phẩm và điện nhận để tính TTĐN báo cáo luôn gối đầu từ tháng trước với tháng sau. Với kết quả của TTĐN báo cáo không thể biết được tổn thất của đơn vị hiện nay cụ thể ở khu vực nào để xử lý. 1.5.2 Khái niệm tổn thất cấp điện áp (tổn thất hình chữ nhật) Phần lưới trung áp giữa công tơ giao nhận tại các TBA đầu nguồn, ranh gới và các TBAPP sẽ được chốt theo cùng một thời điểm (qui định là 0 giờ ngày 1 hàng tháng). Từ đó tính ra TTĐN theo cấp điện áp trung áp. Các TBAPP sẽ được chốt giữa thanh cái và khách hàng mua lẽ tại cùng thời điểm ghi chỉ số từ đó tính ra ΔA%. Tỷ lệ ΔA% này sẽ được nhân với điện thanh cái của TBAPP đó theo phiên ghi ngày 1 (cùng với ngày chốt giao nhận, đầu nguồn trung áp), từ đó tính ra lượng kWh tổn thất qui đổi của TBA đó. Cộng dồn kWh tổn thất các cấp điện áp so với điện giao đầu nguồn ta sẽ được lượng TTĐN của tất cả các cấp điện áp và xác định được A% tổng khu vực. Theo các tính này TTĐN phản ảnh được bản chất TTĐN thực của lưới điện. Vì vậy, trong phạm vi luận văn này, số liệu TTĐN theo cấp điện áp sẽ là số liệu mang ra so sánh với TTĐN kỹ thuật. 1.5.3 Kết quả thực hiện tổn thất điện năng Bảng 1.4. Tình hình thực hiện TTĐN 2017-2018 của Ba Đồn Kết quả thực hiện TT Tên xuất tuyến Lũy kế năm 2017 1 XT 471 Văn Hóa Điện thanh cái (kWh) 9,497,027 2 XT 473 Văn Hóa 10,175,812 235,723 2.32 7,095,713 139,303 1.96 3 XT 471 Ba Đồn 11,575,815 255,174 2.20 8,261,706 140,456 1.70 4 XT 473 Ba Đồn 18,330,986 523,293 2.85 13,602,455 278,811 2.05 5 XT 475 Ba Đồn 18,997,350 547,956 2.88 14,176,478 333,683 2.35 6 XT 477 Ba Đồn 8,386,441 217,298 2.59 9,167,869 233,524 2.55 7 XT 478 Ba Đồn 19,987,951 558,198 2.79 13,115,782 302,372 2.31 8 Điện tổn thất (kWh) 200,665 Lũy kế 8 tháng năm 2018 Điện TTĐN (%) thanh cái (kWh) 2.11 7,619,001 Điện tổn thất (kWh) 160,887 2.11 TTĐN (%) XT 371 Ba Đồn 41,073,782 1,243,060 3.03 Mới đóng điện khôi phục đầu tháng 11 Tổng 96,951,382 2,538,307 2.62 73,039,004 1,589,036 2.18 11 Bảng 1.5. Tình hình thực hiện TTĐN tháng 3,7/2018 của xã Ba Đồn Kết quả thực hiện Tháng 3 năm 2018 TT Tên xuất tuyến Điện thanh cái (kWh) Điện tổn thất (kWh) 1 XT 471 Văn Hóa 854,490 21,391 2 XT 473 Văn Hóa 784,700 14,143 3 XT 471 Ba Đồn 1,086,646 18,931 4 XT 473 Ba Đồn 1,426,782 31,323 5 6 XT 475 Ba Đồn XT 477 Ba Đồn 1,499,590 1,103,224 7 XT 478 Ba Đồn 1,425,384 Tổng 8,180,816 Tháng 7 năm 2018 TTĐ N (%) 2.50 Điện thanh cái (kWh) Điện tổn thất (kWh) 1,058,265 21,629 952,873 15,355 1,159,038 3,340 1,959,646 42,274 1.80 1.74 TTĐ N (%) 2.04 1.61 0.29 34,333 32,884 2.20 2.29 2.98 2,056,173 1,247,454 53,354 32,587 2.16 2.59 2.61 39,774 2.79 1,868,734 47,987 2.57 192,779 2.36 10,302,183 216,526 2.10 Bảng 1.6. Tổn thất cấp điện áp toàn Điện lực Quảng Trạch giai đoạn 2015-2017 TT 1 2 3 Khu vực TTĐN Đơn vị 2015 2016 2017 TTĐN hạ áp kWh 4.864.359 4.595.012 4.728.015 Tỷ lệ % 6,11 5,17 4,75 TTĐN trung áp kWh 4.213.671 5.098.734 5240256 Tỷ lệ % 5,25 3,06 2,99 TTĐN tổng kWh 9.078.031 9.693.746 9.968.271 Tỷ lệ % 5,85 5,82 5,68 Nhận xét: Tổn thất điện năng tại Điện lực Quảng Trạch giảm dần theo từng năm. Năm 2016 tổn thất là 5,82% giảm 0,03% so với năm 2015; Năm 2017 tổn thất là 5,68% giảm 0,14% so với năm 2016, tuy nhiên tổn thất đang ở mức cao. Tổn thất trung áp chiểm tỷ trọng tương đối cao trong tổng TTĐN và của Ba Đồn chiếm phần lớn trong toàn Điện lực Quảng Trạch. 12 1.6 Tình hình vận hành hệ thống tụ bù Hệ thống bù trung thế trên lưới điện chủ yếu là bù cứng, đóng cắt bằng dao cách ly nên chưa linh động, việc thao tác, điều chỉnh khó khăn do phải liên quan đến cắt điện trung thế. Hệ thống bù hạ thế còn tồn tại nhiều hình thức bù (bù cứng thao tác bằng aptomat, bù theo relay điều chỉnh công suất phản kháng, bù theo relay thời gian), do đó việc phối hợp giữa các hệ thống tụ bù hạ thế chưa đạt được hiệu quả và khó kiểm soát. Bảng tổng hợp tình hình bù công suất phản kháng trên lưới trung thế mùa mưa (tháng 3) và mùa khô (tháng 7) như phụ lục 6 và phụ lục 7 kèm theo. Kết luận chương 1 - Trong chương này, luận văn đã nêu rõ đặc điểm, vị trí địa lý thị xã Ba Đồn. Hiện trạng nguồn điện và lưới điện khu vực thị xã Ba Đồn. - Luận văn cũng đưa ra tình hình, kết quả thực hiện một số chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật, chỉ tiêu tổn thất điện năng, cơ cấu phụ tải theo ngành nghề và tình hình bù công suất phản kháng trên lưới điện thị xã Ba Đồn. - Từ kết quả trên biết được TTĐN của xuất tuyến nào cao, tình hình bù công suất phản kháng xuất tuyến nào thiếu/dư để có tính toán và phương án thực hiện giảm TTĐN, điều khiển vận hành bù hiệu quả, cụ thể cho từng xuất tuyến. 13 CHƯƠNG 2 CÁC CƠ SỞ TÍNH TOÁN TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG, BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG VÀ PHẦN MỀM TÍNH TOÁN 2.1 Tổn thất công suất và tổn thất điện năng trong lưới điện phân phối 2.1.1 Ý nghĩa của vấn đề tổn thất công suất và tổn thất điện năng trong hệ thống cung cấp điện Khi truyền tải điện năng từ thanh cái nhà máy điện đến các hộ dùng điện, ta cần phải dùng dây dẫn và máy biến áp, nên một phần điện năng tất nhiên bị tiêu hao do đốt nóng dây dẫn, do tạo ra các trường điện từ và các hiệu ứng khác. Phần tiêu hao đó gọi là tổn thất điện năng. Thuật ngữ “tổn thất điện năng” cần phải được hiểu cặn kẽ, rõ ràng, vì rằng trong nhiều lĩnh vực của nền kinh tế quốc dân, thuật ngữ tổn thất làm liên tưởng đến tổn thất do phế phẩm, do rối loạn quá trình công nghệ sản xuất, v.v… Thuật ngữ “tổn thất điện năng” cần phải hiểu là tổn thất do công nghệ kỹ thuật truyền tải điện năng, cho nên còn gọi là tổn thất kỹ thuật. Khi có dòng điện chạy qua dây dẫn và máy biến áp, vì chúng có điện trở và điện kháng nên bao giờ cũng có một tổn thất nhất định về công suất tác dụng ΔP và công suất phản kháng ΔQ. Số năng lượng điện ΔA mất mát đó biến thành nhiệt làm nóng dây dẫn và máy biến áp, cuối cùng tỏa ra ngoài không khí, không mang lại một hiệu quả nào [1]. Trong các mạng điện nhỏ, tổn thất ΔA và ΔP không thành vấn đề lớn, vì tổn thất không lớn. Nhưng ở các hệ thống điện lớn, số tổn thất này rất lớn, vào khoảng 10÷15% công suất truyền tải [4]. Lượng điện bị tổn thất đó tất nhiên phải do nhà máy điện cung cấp. Kết quả là vốn đầu tư nguồn phát cao vì thiết bị phát điện phải tăng. Ngoài ra, tổn thất càng lớn thì phải chi phí thêm nhiên liệu: than, dầu, nước, v.v… do đó giá thành sản xuất điện cao, dẫn đến giá bán điện cao, không có lợi cho việc phát triển kinh tế và phục vụ dân sinh. Tổn thất công suất phản kháng ΔQ tuy không ảnh hưởng trực tiếp tới mức phí tổn về nhiên liệu, nhưng gây ra tình trạng không đủ công suất phản kháng để cung cấp cho các hộ dùng điện, như vậy lại phải trang bị một số thiết bị để phát thêm công suất phản kháng như tụ điện, máy bù đồng bộ. Kết quả là chi phí đầu tư về thiết bị tăng cao, làm giá thành tải điện cũng cao lên. Do vậy nghiên cứu vấn đề tổn thất điện năng rất quan trọng, vì có nắm vững lý luận mới có thể tính đúng được tổn thất công suất và điện năng, định được giá thành trong lúc thiết kế