Tài liệu Nghiên cứu đề xuất giải pháp giảm tổn thất điện năng cho lưới điện phân phối huyện cam lâm, tỉnh khánh hòa

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN QUỐC HƯNG NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP GIẢM TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG CHO LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI HUYỆN CAM LÂM TỈNH KHÁNH HÒA LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Đà Nẵng - Năm 2017 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN QUỐC HƯNG NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP GIẢM TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG CHO LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI HUYỆN CAM LÂM TỈNH KHÁNH HÒA Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số: 60 52 02 02 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Người hướng dẫn khoa học: TS. LÊ ĐÌNH DƯƠNG Đà Nẵng - Năm 2017 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tác giả luận văn NGUYỄN QUÓC HƯNG TRANG TÓM TẮT LUẬN VAN NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP GIẢM TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG CHO LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI HUYỆN CAM LÂM TỈNH KHÁNH HÒA Học viên: Nguyễn Quốc Hưng Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số: 60520202 Khóa: K33.KTĐ.KH Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN Tóm tắt - Giảm tổn thất điện năng là một trong những mục tiêu quan trọng trong sản xuất và kinh doanh điện. Ở nước ta, trong những năm gần đây nhu cầu về điện ngày càng gia tăng, trong khi đó hệ thống lưới điện đã vận hành lâu năm với việc xây dựng không đồng nhất và chưa tính toán cập nhật thường xuyên dẫn đến tổn thất điện năng đáng kể ở nhiều khu vực trong hệ thống điện. Do vậy, việc tính toán đưa ra các giải pháp giảm tổn thất điện năng để nâng cao hiệu quả vận hành các lưới điện hiện hữu là rất cần thiết. Trong đề tài này, dựa trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết về các giải pháp giảm tổn thất điện năng kết hợp với sử dụng các phần mềm ứng dụng để phân tích tổn thất điện năng hiện tại trên lưới điện phân phối của Điện lực huyện Cam Lâm, và dựa trên đánh giá những ưu, khuyết điểm về các giải pháp giảm tổn thất điện năng mà Điện lực Cam Lâm đang áp dụng, một số giải pháp giảm tổn thất điện năng được lựa chọn. Kết quả tính toán đạt được thể hiện được tính hiệu quả của giải pháp được đề xuất. Từ khóa - tổn thất điện năng; lưới điện phân phối; bù công suất phản kháng; tụ bù; Điện lực Cam Lâm. RESEARCH ON SOLUTION TO REDUCE POWER LOSS FOR DISTRIBUTION SYSTEM OF CAM LAM DISTRICT, KHANH HOA PROVINCE Abstract - Reducing power loss is one of the important goals in the production and sale of electricity. In our country, in recent years, the electricity demand has been increasing, while the power grid has been running for a long time with inconsistent construction and irregular update and calculation, resulting in significant loss of power in several areas in the system. Therefore, calculating to propose solutions for reducing power losses and improving the efficiency of operation of existing grids is very necessary. In this thesis, based on theoretical research on solutions for reducing power losses combined with the use of application software to analyze the current power losses on the power grid of Cam Lam Power Company, and based on the assessment of the advantages and disadvantages of solutions to reduce power losses that Cam Lam Power Company is applying, some solutions to reduce power loss are chosen. Obtained results indicate the effectiveness of the proposed solutions. Key words - power loss; distribution system; reactive power compensation; capacitor; Cam Lam Power Company. MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN TOM TẮT LUẬN VĂN MỤC LỤC DANH MỤC CAC KÝ HIỆU, CAC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CAC BẢNG DANH MỤC CAC HINH MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1 1. Lý do chọn đề tài ................................................................................................1 2. Mục đích nghiên cứu ..........................................................................................1 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ......................................................................1 4. Phương pháp nghiên cứu ....................................................................................2 5. Bố cục của luận văn ............................................................................................2 CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU VỀ LƯỚI ĐIỆN VÀ HIỆN TRẠNG TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRÊN LƯỚI ĐIỆN CỦA ĐIỆN LỰC CAM LÂM ...........................................3 1.1. Tổng quan về tổn thất điện năng trong ngành điện ..................................................3 1.1.1. Đặc điểm chung của ngành điện ....................................................................3 1.1.2. Một số yêu cầu trong công tác quản lý truyền tải và kinh doanh điện năng ..5 1.2. Tổng quan về tổn thất điện năng trong ngành điện ..................................................5 1.2.1. Khái niệm về tổn thất điện năng ....................................................................5 1.2.2. Đặc điểm chung của lưới điện điện phân phối ...............................................6 1.3. Một số vấn đề về tổn thất điện năng trong lưới phân phối điện của Điện lực Huyện Cam Lâm .........................................................................................................................7 1.3.1. Hiệu quả sử dụng điện..................................................................................12 1.3.2. Tổn thất kỹ thuật ..........................................................................................13 1.3.3. Tổn thất phi kỹ thuật ....................................................................................15 1.4. Các giải pháp giảm tổn thất và nâng cao chất lượng điện năng ...............................17 1.5. Kết luận...................................................................................................................17 CHƯƠNG 2. PHƯƠNG PHÁP BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG ĐỂ GIẢM TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRÊN LƯỚI PHÂN PHỐI .........................................................18 2.1. Bù công suất phản kháng ........................................................................................18 2.1.1. Phương pháp bù công suất phản kháng ............................................................. 18 2.1.1.1. Các vấn đề chung trong việc bù công suất phản kháng .................... 18 2.1.1.2. Lý thuyết cơ bản về bù trừ công suất phản kháng ..........................19 2.1.2. Một số phương pháp tính bù trên lưới phân phối vận hành hở ...................... 25 2.1.2.1. Giảm tổn thất điện năng nhờ lắp đặt 01 bộ tụ điện .........................27 2.1.2.2. Giảm tổn thất điện năng nhờ lắp đặt n bộ tụ điện ...........................32 2.1.3. Phân tích kinh tế bài toán bù công suất phản kháng ........................................ 32 2.1.3.1. Tiền lãi NPV và thời gian thu hồi vốn đầu tư (Thv) .......................32 2.1.3.2. Phương pháp tính độ giảm TTĐN (DA) .........................................33 2.1.4. Mô hình bài toán bù ............................................................................................. 33 2.1.4.1.Hàm mục tiêu ...................................................................................33 2.1.4.2.Các hạn chế ......................................................................................35 2.2. Kết luận...................................................................................................................35 CHƯƠNG 3. ỨNG DỤNG CHƯƠNG TRÌNH PSS/ADEPT TÍNH TOÁN BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG ĐƯỜNG DÂY 22 kV CAM LÂM ........................................37 3.1. Giới thiệu chung về phần mềm PSS/ADEPT .........................................................37 3.2. Các bước thực hiện trong phần mềm PSS/ADEPT ................................................37 3.2.1. Bước 1 - Thiết lập thông số của mạng điện ...................................................... 38 3.2.1.1. Xác định thư viện dây dẫn ................................................................... 38 3.2.1.2. Xác định thông số thuộc tính của lưới điện ....................................... 39 3.2.1.3. Xác định hằng số kinh tế của lưới điện .............................................. 39 3.2.2. Bước 2 - Tạo sơ đồ cho lưới điện ....................................................................... 40 3.2.3. Bước 3 - Chạy các chức năng tính toán............................................................. 40 3.2.4. Bước 4 - Lập báo cáo ........................................................................................... 41 3.2.4.1. Xem hiển thị kết quả phân tích ngay trên sơ đồ ................................ 41 3.2.4.2. Xem hiển thị kết quả tính toán trên cửa sổ Progress View .............. 42 3.2.4.3. Xem hiển thị kết quả tính toán chi tiết từ phần report của phần mềm PSS/ADEPT .................................................................................................42 3.3. Ứng dụng chương trình PSS/ADEPT tính toán bài toán chọn vị trí bù công suất phản kháng tối ưu cho các xuất tuyến 22kV Huyện Cam Lâm .....................................43 3.3.1. Giới thiệu về lưới điện phân phối Huyện Cam Lâm.....................................43 3.3.1.1. Các thông số của đường dây ...........................................................43 3.3.2. Thiết lập thông số của đường dây và máy biến áp .......................................47 3.3.3. Xác định dung lượng, vị trí bù tối ưu kinh tế trên các xuất tuyến 22kV Huyện Cam Lâm .................................................................................................53 3.4. Kết luận: .................................................................................................................60 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .......................................................................................61 TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................62 PHỤ LỤC QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI BẢN SAO KẾT LUẬN CỦA HỘI ĐỒNG, BẢN SAO NHẬN XÉT CỦA CÁC PHẢN BIỆN (BẢN SAO). DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU - MBA: Máy biến áp. - XT: Xuất tuyến. - LĐPP: Lưới điện phân phối. - CSPK: Công suất phản kháng. - CSTD: Công suất tác dụng. - PSS/ADEPT: Power System Simulator/Advanced Distribution Engineering Productivity Tool: Phần mềm tính toán và phân tích lưới điện phân phối - CAPO _ Capacitor Placement Optimization: Tìm vị trí bù tối ưu - E28: Trạm biến áp 110kV Cam Ranh 110/22kV - 2x25MVA. - E30: Trạm biến áp 110kV Cam Lâm 110/22kV – 25MVA. - EBĐ: Trạm biến áp 110kV Bán Đảo 110/22kV – 2x25MVA. - LBS _ Load Break Switch: Dao cắt có tải. - MC: Máy cắt. - DCL: dao cách ly. - PA: Phương án - TTCS: tổn thất công suất. - TTĐN: tổn thất điện năng. - ΔA: Tổn thất điện năng. - ΔP: Tổn thất công suất tác dụng. - ΔQ: Tổn thất công suất phản kháng. DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệ u 1.1. 1.2. 1.3. 1.4. Tên bảng Kế hoạch thực hiện công tác SXKD điện của Điện lực Cam Lâm Báo cáo thực hiện công tác SXKD điện của Điện lực Cam Lâm Báo cáo tổn thất trung áp của Điện lực Cam Lâm Báo cáo tổn thất hạ áp của Điện lực Cam Lâm Tình hình tổn thất điện năng của Điện lực Cam Lâm từ năm 2012 đến 1.5. quí 1/2017. 1.6. Tình hình thực hiện tổn thất điện năng từ 2013 đến quý 1/17 1.7. Tổn thất điện năng theo cấp điện áp năm 2016 ở Điện lực Cam Lâm. 1.8. Tác động của tổn thất điện năng đến môi trường 3.1. Thông số các xuất tuyến đường dây 3.2. Phụ tải đường dây xuất tuyến 477-E28 3.3. Load snapshots của phụ tải A 3.4. Vị trí và dung lượng bù cố định ở lưới trung áp 3.5. Tổn thất công suất trước và sau khi bù 3.6. Vị trí và dung lượng bù cố định ở lưới hạ áp 3.7. Tổn thất công suất trước và sau khi bù Bảng tổng hợp kết quả sau khi bù tối ưu công suất phản kháng lưới 3.8. điện trung- hạ áp Trang 9 9 9 10 10 11 12 12 43 44 50 56 56 57 58 59 DANH MỤC CÁC HÌNH Số Tên hình Trang hiệu 1.1. Các nhánh lưới trong một lưới điện áp thấp 14 Minh hoạ ảnh hưởng của thiết bị bù đối với sựđiều chỉnh hệ số 2.1. 21 công suất 2.2. Mạch tương đương và đồ thị vectơ điều chỉnh điện áp 22 Đặc tính gần đúng quan hệ điện áp/ công suất phản kháng do 2.3. 25 hệ thống cung cấp Xuất tuyến với phụ tải gộp lại hay tập trung và các phân bổ tải 2.4. 26 đều và dạng phân bố dòng điện trước khi lắp đặt tụ Xuất tuyến với phụ tải gộp lại hay tập trung và các phân bố tải 2.5. 27 đều và dạng phân bố dòng điện sau khi lắp đặt tụ Độ giảm tổn thất khi lắp đặt bộ tụ có dung lượng tối ưu với các 2.6. 28 tổ hợp các loại tải. Độ giảm tổn thất khi lắp đặt bộ tụ có dung lượng tối ưu với các 2.7. 29 tổ hợp các loại tải. Độ giảm tổn thất là một hàm của vị trí lắp đặt tụ bù và tỷ số bù 2.8. tụ bù cho 1 phân đoạn đường dây có các phụ tải tập trung và 29 phân bố đều Độ giảm tổn thất là một hàm của vị trí lắp đặt tụ bù và tỷ số bù 2.9. tụ bù cho 1 phân đoạn đường dây với một tổ hợp phụ tải tập 30 trung và phân bố đều Độ giảm tổn thất là một hàm của vị trí lắp đặt tụ bù và tỷ số bù 2.10. 30 tụ bù cho 1 phân đoạn đường dây có các phụ tải tập trung Độ giảm tổn thất do lắp đặt tụ bù tại vị trí tối ưu cho 1 phân 2.11. 31 đoạn đường dây có nhiều tổ hợp tải tập trung và phân bố đều Độ giảm tổn thất do lắp đặt tụ bù tại vị trí tối ưu cho 1 phân 2.12. 31 đoạn đường dây với các tổ hợp tải tập trung và phân bố đều 3.1. Chu trình triển khai của phần mềm PSS/ADEPT 38 3.2. Thiết lập thông số mạng lưới điện 38 3.3. Hộp thoại Network properties 39 3.4. Hộp thoại network Economics 40 Hộp thoại option – thẻ CAPO: Các lựa chọn cho bài toán xác 3.5. 41 định vị trí bù tối ưu Số hiệu 3.6. 3.7. 3.8. 3.9. 3.10. 3.11. 3.12. 3.13. 3.14. 3.15. 3.16. 3.17. 3.18. 3.19. 3.20. 3.21. Tên hình Hộp thoại hiển thị kết quả tính toán Hộp thoại xuất kết quả tính toán Thiết lập sơ đồ lộ 477-E28 trên phần mềm PSS/ADEPT Thẻ thiết lập thông số đường dây Thẻ thiết lập thông số Máy biến áp Thẻ thiết lập thông số phụ tải Biểu đồ phụ tải điển hình một ngày của khách hàng A. Thẻ thiết lập thông số nguồn Thẻ thiết lập thông số Swith Thông số kinh tế cho bài toán CAPO Phân loại phụ tải Xây dựng đồ thị phụ tải Thẻ tính toán CAPO Tính toán kinh tế sau khi bù điện áp thanh cái 22 kV. Tính toán bù trung áp trên PSS/ADEPT Thẻ tính toán dung lượng bù hạ áp Trang 42 42 46 47 48 49 50 51 51 53 54 54 55 55 56 56 1 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Giảm tổn thất là một trong những mục tiêu quan trọng trong sản xuất kinh doanh điện. Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN) đặt mục tiêu phải giảm tỷ lệ tổn thất điện năng đến mức thấp nhất có thể. Cụ thể trong năm 2017 toàn hệ thống điện Việt Nam tỷ lệ tổn thất điện năng phải ở mức 7,6%. Thực hiện mục tiêu của Tập đoàn Điện lực Việt Nam, các đơn vị thành viên trực thuộc Tập đoàn đều phải có trách nhiệm giảm tổn thất điện năng trên phần lưới điện thuộc đơn vị quản lý. Đây cũng là một trong những biện pháp tối ưu hóa chi phí mà EVN đặt ra hiện nay và những năm tiếp theo. Do đó cần phải nghiên cứu, đưa ra các giải pháp giảm tổn thất điện năng phù hợp với từng khu vực của đơn vị. Trong những năm gần đây nhu cầu về điện tăng cao, trong khi đó hệ thống lưới điện đã vận hành lâu năm, xây dựng chắp vá chưa theo kịp quy hoạch, chưa đáp ứng được yêu cầu về chất lượng cung cấp điện dẫn đến tổn thất điện năng cao. Do vậy, cần thiết phải tính toán đưa ra các giải pháp giảm tổn thất tối ưu nhằm đáp ứng yêu cầu cung cấp điện an toàn, ổn định, liên tục và chất lượng tốt để phục vụ chính trị, an ninh quốc phòng, phát triển kinh tế xã hội và nhu cầu sinh hoạt của nhân dân cả nước nói chung và trên địa bàn huyện Cam Lâm nói riêng. Trên đây là lý do học viên chọn đề tài “Nghiên cứu đề xuất giải pháp giảm tổn thất điện năng cho lưới điện phân phối huyện Cam Lâm tỉnh Khánh Hòa” cho luận văn tốt nghiệp của mình. 2. Mục đích nghiên cứu Mục đích của luận văn là nghiên cứu cơ sở lý thuyết, sử dụng một số phần mềm ứng dụng để phân tích tổn thất hiện tại trên lưới điện phân phối của Điện lực huyện Cam Lâm. Đánh giá những ưu, khuyết điểm về các giải pháp giảm tổn thất điện năng mà Điện lực Cam Lâm đang áp dụng, từ đó sẽ đề xuất một số giải pháp giảm tổn thất điện năng một cách hữu hiệu nhằm giúp Điện lực Cam Lâm triển khai thực hiện hiệu quả hơn trong công tác giảm tổn thất điện năng trong những năm tiếp theo. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu  Phạm vi nghiên cứu của đề tài là toàn bộ lưới điện phân phối của Điện lực huyện Cam Lâm.  Đối tượng nghiên cứu là tổn thất điện năng trên lưới điện trung, hạ áp và trạm biến áp phân phối. 2 4. Phương pháp nghiên cứu Các phương pháp được sử dụng trong đề tài là: Khảo sát, sử dụng các phần mềm CMIS và PSS/ADEPT để phân tích tổn thất, đánh giá thực trạng lưới điện, hiện trạng tổn thất tại lưới điện của Điện lực huyện Cam Lâm, từ đó phân tích đưa ra giải pháp giải quyết những vấn đề tồn tại. 5. 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: Giới thiệu về lưới điện và hiện trạng tổn thất điện năng trên lưới điện của Điện lực Cam Lâm. Chương 2: Một số giải pháp nhằm giảm tổn thất điện năng Điện lực Cam Lâm. Chương 3: Ứng dụng chương trình PSS/ADEPT tính toán bù công suất phản kháng cho lưới điện 22kV Huyện Cam Lâm. 3 CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU VỀ LƯỚI ĐIỆN VÀ HIỆN TRẠNG TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRÊN LƯỚI ĐIỆN CỦA ĐIỆN LỰC CAM LÂM 1.1. Tổng quan về tổn thất điện năng trong ngành điện 1.1.1. Đặc điểm chung của ngành điện Ngành điện là một ngành cơ sở hạ tầng, tạo nên động lực của toàn bộ nền kinh tế xã hội. Nghị quyết Đại hội IX của Đảng đã xác định: phát huy sức mạnh toàn dân tộc, tiếp tục đổi mới, đẩy mạnh công nghiệp hoá, hiện đại hoá, xây dựng và bảo vệ Tổ quốc Việt Nam Xã hội chủ nghĩa, thực hiện mục tiêu dân giàu nước mạnh, xã hội công bằng hướng hiện đại. Để thực hiện mục tiêu trọng đại này, ngành điện phải đi trước một bước. Trong bất cứ tình huống nào điện cũng phải bảo đảm cho yêu cầu công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước và yêu cầu sinh hoạt của nhân dân. Tất cả các nước phát triển đều dựa trên cơ sở điện khí hóa. Khi khoa học càng phát triển thì vai trò của điện khí hóa càng rõ nét. Hệ thống điện (HTĐ) bao gồm các nhà máy điện, trạm biến áp, các đường dây truyền tải và phân phối điện được nối với nhau thành hệ thống làm nhiệm vụ sản xuất, truyền tải và phân phối điện năng. HTĐ phát triển không ngừng trong không gian và thời gian để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của phụ tải. Tùy theo mục đích nghiên cứu, HTĐ được phân chia thành các phần hệ thống tương đối độc lập nhau về quản lý kỹ thuật- vận hành và quản lý kinh doanh [12]. Về mặt quản lý, vận hành HTĐ được phân thành: - Nhà máy điện do các nhà máy phát điện quản lý. - Lưới điện siêu cao áp và cao áp (≥ 220kV) và trạm khu vực do các Công ty Truyền tải điện quản lý. - Lưới điện truyền tải 110kV và phân phối do các Công ty Điện lực quản lý, dưới là các Điện lực. Về mặt quy hoạch, lưới điện được phân thành 2 cấp: - Lưới hệ thống bao gồm: - Các nguồn điện và lưới hệ thống (500, 220, 110kV). - Các trạm khu vực (500, 220, 110kV) được quy hoạch trong tổng sơ đồ. Lưới phân phối (U ≤ 35kV) được quy hoạch riêng. Về mặt điều độ chia thành 2 cấp: 4 Điều độ trung ương. Điều độ địa phương. Công tác điều độ bao gồm: - Điều độ các nhà máy thủy điện. - Điều độ các miền. - Điều độ các Điện lực. Về mặt nghiên cứu, tính toán, HTĐ được phân chia ra thành: - Lưới hệ thống 500kV. - Lưới truyền tải (35, 110, 220kV). - Lưới phân phối trung áp (22, 35kV). - Lưới phân phối hạ áp (0.23, 0.4kV). Trong đó lưới điện 35kV có thể dùng cho cả lưới phân phối và lưới truyền tải. Do phụ tải ngày càng phát triển về không gian và thời gian với tốc độ ngày càng cao, vì vậy cần phải xây dựng các nhà máy có công suất lớn. Vì lý do kinh tế và môi trường, các nhà máy điện thường được xây dựng ở những nơi gần nguồn nhiên liệu, hoặc việc chuyên chở nhiên liệu thuận lợi, ít tốn kém, trong khi đó các trung tâm phụ tải lại ở xa do vậy phải dùng lưới truyền tải để truyền tải điện năng đến các phụ tải. Vì lý do kinh tế cũng như an toàn, người ta không thể cung cấp trực tiếp cho các phụ tải bằng lưới truyền tải, do vậy phải dùng lưới điện phân phối. Lưới điện phân phối thực hiện nhiệm vụ phân phối điện cho 1 địa phương (một thành phố, quận, huyện) có bán kính cung cấp điện nhỏ, dưới 50km). Lưới điện phân phối nhận điện từ các trạm phân phối khu vực gồm: - Lưới điện có các cấp điện áp 110/35kV, 110/22kV. - Lưới điện có các cấp điện áp 35/22kV. Mạng phân phối có ảnh hưởng lớn đến các chỉ tiêu kỹ thuật của toàn hệ thống. Cụ thể là: - Chất lượng cung cấp điện: Ở đây là độ tin cậy cung cấp điện và độ dao động của điện áp tại hộ phụ tải. - Tổn thất điện năng: Thường tổn thất điện năng ở lưới phân phối lớn gấp 3 đến 4 lần so với tổn thất điện năng ở lưới truyền tải. - Giá đầu tư xây dựng: Nếu chia theo tỷ lệ cao áp, phân phối trung áp, phân phối hạ áp thì vốn đầu tư mạng cao áp là 1, mạng phân phối trung áp thường từ 1,5 đến 2,5 và mạng phân phối hạ áp thường từ 2 đến 2,5 lần. 5 - Xác xuất sự cố: Sự cố gây ngừng cung cấp điện sửa chữa bảo dưỡng theo kế hoạch, cải tạo, đóng điện trạm mới trên lưới phân phối cũng nhiều hơn lưới truyền tải. - Với các đặc điểm trên, việc nghiên cứu lưới phân phối rất phức tạp và đòi hỏi nhiều thông tin. 1.1.2. Một số yêu cầu trong công tác quản lý truyền tải và kinh doanh điện năng Việc quản lý quá trình truyền tải và phân phối điện năng phải đạt được một số yêu cầu cơ bản: Điện năng phải cung cấp liên tục: Mất điện sản xuất sẽ bị đình trệ. Mất điện đột ngột, thiết bị và sản phẩm có thể bị hư hỏng. Điện cung cấp cho các hộ tiêu dùng với yêu cầu đủ số lượng, chất lượng và thời gian. Bảo đảm tính an toàn cho sản xuất và tiêu thụ đối với thiết bị tiêu thụ điện: Điện áp cung cấp phải ổn định, tần số dòng điện phải ổn định. Vì hệ thống điện là hệ thống khép kín và thống nhất, có tính đồng bộ cao từ khâu sản xuất đến khâu tiêu thụ, nếu chỉ cần một khâu nào đó trong dây thuyền sản xuất bị sự cố thì nó sẽ ảnh hưởng rất lớn đến toàn bộ hệ thống. Bảo đảm công tác quản lý trong quá trình truyền tải và phân phối điện năng: Giảm lượng tổn thất điện năng trong quá trình truyền tải và phân phối kinh doanh điện năng. Nếu khâu quản lý tốt sẽ giảm được chi phí đầu vào của quá trình sản xuất kinh doanh, góp phần hạ giá thành của 1kWh điện, dẫn đến giảm giá bán điện, tạo điều kiện cho việc hạ chi phí đầu vào cho các ngành sản xuất và giảm chi phí cho các hộ tiêu dùng điện sinh hoạt, góp phần thúc đẩy nền sản xuất phát triển và nâng cao đời sống của nhân dân [12]. 1.2. Tổng quan về tổn thất điện năng trong ngành điện 1.2.1. Khái niệm về tổn thất điện năng Hiệu số giữa tổng lượng điện năng do các nhà máy điện phát ra với tổng lượng điện năng các hộ tiêu thụ nhận được trong cùng một khoảng thời gian được xem là mất mát (tổn thất) điện năng trong hệ thống truyền tải [1, 3]. Lượng tổn thất được tính bằng công thức: ∆Q= ∆QSL - QHTĐ Trong đó: ∆Q: Lượng điện bị tổn thất trong quá trình truyền tải, tính từ nguồn phát đến các hộ tiêu thụ (đơn vị: kWh). 6 ∆QSL: Sản lượng điện đầu nguồn (đơn vị: kWh). QHTĐ: Sản lượng điện thương phẩm thực hiện bán cho các hộ tiêu dùng (đơn vị: kWh). Mức tổn thất điện năng về mặt giá trị được tính bằng lượng điện bị tổn thất về mặt hiện vật nhân với giá điện bình quân của một kWh điện trong khoảng thời gian đó: GH = Ptb* ∆Q. Trong đó: GH: Giá trị điện năng bị tổn thất (đơn vị: đồng, nghìn, triệu,…). ∆Q: Lượng điện năng bị tổn thất (đơn vị: kWh). Ptb: Giá điện bình quân 1kWh (đơn vị: đồng, nghìn, triệu,…). Tổn thất điện năng như đã trình bày, là lượng tổn thất trong tất cả các khâu từ khâu sản xuất (phát điện) truyền tải phân phối điện (quá trình lưu thông) đến khâu tiêu thụ. 1.2.2. Đặc điểm chung của lưới điện phân phối Chế độ vận hành bình thường của lưới phân phối là vận hành hở, hình tia hoặc dạng xương cá. Để tăng cường độ tin cậy cung cấp điện thỉnh thoảng cũng có cấu trúc mạch vòng nhưng vận hành hở. Trong mạch vòng các xuất tuyến được liên kết với nhau bằng dao cách ly, hoặc thiết bị nối mạch vòng (Ring Main Unit) các thiết bị này vận hành ở vị trí mở, trong trường hợp cần sửa chữa hoặc sự cố đường dây điện thì việc cung cấp điện không bị gián đoạn lâu dài nhờ việc chuyển đổi nguồn cung cấp bằng thao tác đóng cắt dao cách ly phân đoạn hay tự động chuyển đổi nhờ các thiết bị nối mạch vòng. Phụ tải của lưới phân phối đa dạng và phức tạp, nhất là ở Việt Nam các phụ tải sinh hoạt và dịch vụ, tiểu thủ công nghiệp đa phần cùng trong một hộ phụ tải. So với mạng hình tia, mạng mạch vòng có chất lượng điện hơn, đó chính là lý do tồn tại của mạch vòng, song lại gây phức tạp về vấn đề rơle bảo vệ. Cấu trúc mạch vòng chỉ thích hợp cho những mạng TA/HA có công suất lớn và số lượng trạm trên mạch vòng ít. Mặt khác cùng với một giá trị đầu tư thì hiệu quả khai thác mạch vòng kín so với mạch hình tia thấp hơn. Ngoài ra, chất lượng phục vụ của mạng hình tia đã liên tục được cải thiện, đặc biệt trong những thập niên gần đây với sự xuất hiện các thiết bị có công nghệ mới và các thiết bị tự động, việc giảm bán kính cung cấp điện- tăng tiết diện dẫn và bù công suất phản kháng do vậy chất lượng điện mạng hình tia đã được cải thiện nhiều. 7 Kết quả tính toán và phân tích các chế độ vận hành [10] đã đưa đến kết luận nên vận hành lưới phân phối theo dạng hình tia bởi các lý do: - Vận hành đơn giản hơn. - Trình tự phục hồi lại kết cấu luới sau sự cố dễ dàng hơn. - Ít gặp khó khăn trong việc lập kế hoạch cắt điện cục bộ. 1.3. Một số vấn đề về tổn thất điện năng trong lưới phân phối điện của Điện lực Huyện Cam Lâm Cùng với sự lớn mạnh không ngừng của Công ty cổ phần Điện lực Khánh Hòa cũng như của Tỉnh Khánh Hòa, Điện lực Cam Lâm đã được thành lập và chính thức hoạt động từ tháng 07/2007. Số lượng CBNV toàn Điện lực có 57 người với nhiệm vụ chính là quản lý vận hành và sửa chữa điện. Dưạ vào những thuận lợi là Huyện mới được tách ra từ Thành phố Cam Ranh, Điện lực Cam Lâm đã biết vận dụng sáng tạo vào điều kiện hoàn cảnh cón nhiều khó khăn của mình. Đến nay tuy thời gian đi vào hoạt động sản xuất kinh doanh mới được ít năm nhưng Điện lực Cam Lâm đã có những thành tích đáng kể. Đứng trước sự chuyển đổi sang cơ chế thị trường, Điện lực Cam Lâm đã chủ động xin cấp vốn của Công ty để đầu tư có trọng điểm vào những khu vực có tỷ lệ tổn thất cao, cải tạo lưới điện để vận hành tốt, phục vụ cho công tác kinh doanh bán điện. Theo báo cáo quản lý kỹ thuật [13], tính đến ngày 31/01/2017, Điện lực Cam Lâm quản lý nguồn lưới điện gồm 10 xuất tuyến 22kV, 01 xuất tuyến 35kV [13].  Xuất tuyến 22kV (471, 473, 474, 475, 476, 477- E30 trạm 110kV Suối Dầu; 471, 477- E28 trạm 110kV Cam Ranh; 471, 473- EBD trạm 110kV Bãi Dài): - Đường dây trên không mạch đơn: 234.757 km (khách hàng: 42.515km). - Đường dây trên không mạch kép: 4.106 km (khách hàng: 0 km). - Cáp ngầm: 2,521 km (khách hàng: 7.550km) - Trạm biến áp: 441trạm; Công suất đặt: 129,315 kVA. TBA công cộng: 206 trạm – 26,448 kVA. TBA khách hàng: 235 trạm – 102,867 kVA.  Xuất tuyến 35kV (374- E28 trạm 110kV Cam Ranh): - Đường dây trên không mạch đơn: 3.104 km. - Cáp ngầm: 0.470 km (do khách hàng quản lý: 0,470km) - Trạm biến áp: 01 trạm; Công suất đặt: 25,600 kVA (khách hàng) 8  Đường dây hạ áp 0.23/0.4 kV: - Đường dây trên không: 311,968 km (khách hàng: 0.886km) - Cáp ngầm: 0.0 km.  Tụ bù trung hạ thế: - Trung thế: 15 cụm, tổng dung lượng 4500 kVAr; - Hạ thế: Ngành điện có 112 cụm, tổng dung lượng là 2,675 kVAr; khách hàng có 168 cụm với tổng dung lượng 38,720 kVAr.  Thiết bị đóng cắt trên lưới điện: - REC: 8 vị trí; LBS: 12 vị trí; DCL: 30 vị trí.  Khách hàng sử dụng điện (tính đến 31/01/2017): 32,219 khách hàng Trong đó: Khách hàng sử dụng công tơ 1 pha: 31.195 khách hàng. - Khách hàng sử dụng công tơ 3 pha: 820 khách hàng. - Thực trạng tổn thất điện năng ở Điện lực Cam Lâm trong giai đoạn 2012-2016. Tổn thất điện năng trong truyền tải và phân phối điện là một trong những chỉ tiêu Kinh tế- Kỹ thuật quan trọng trong sản xuất kinh doanh của ngành điện. Huyện Cam Lâm là một huyện có diện tích tương đối lớn, địa hình phức tạp, dân cư đông, lưới điện trải rộng khắp nơi, từ khu đô thị, ven biển và đến tận miền rừng núi. Kết quả TTĐN 6 tháng đầu năm 2016 theo báo cáo [13]: a. Tổn thất lưới điện phân phối: 9 Bảng 1.1. Kế hoạch thực hiện công tác SXKD điện của Điện lực Cam Lâm Kế hoạch 6T Thực hiện 6T Thành phần chỉ tiêu Năm 2017 Năm 2016 Điện thực (kWh) nhận Thực hiện 6T Năm 2017 91.947 Tăng/giảm Tăng/giảm So KH Cùng kỳ 102.714 107.927 + 5,07% + 17,38% Điện thương phẩm 87.125 (kWh) 99.078 102.240 + 3,19% + 17,35% Điện tổn thất (kWh) 4.822 3.636 5.687 Tỷ lệ tổn thất (%) 4,62% 3,67 4,55 + 0,88 - 0,07% b. Tổn thất theo cấp điện áp: Bảng 1.2 .Báo cáo thực hiện công tác SXKD điện của Điện lực Cam Lâm Lũy kế đến tháng báo cáo 6/2017 S T T Cấp điện áp Điện nhận Điện nhận 2017 2016 Thương phẩm 2016 Thương phẩm 2017 TTĐN 2017 Tỷ lệ 2016 Tỷ lệ 2017 1 Trung áp 104,080,36 117,090,08 102,757,47 115,785,41 1,304,67 1,27 1,11 2 Hạ áp 34,115,9 35,035,63 32,501,68 33,564,664 1,470,96 4,73 4,20 c. Tổn thất lưới điện trung áp Bảng 1.3. Báo cáo tổn thất trung áp của Điện lực Cam Lâm Tổn thất điện năng trung áp năm 2016 Tổn thất điện năng trung áp năm 2017 Tháng Điện nhận Điện TP Điện TT % TT Điện nhận Điện TP Điện TT % TT 01 15,603,98 15,444,95 159,024 1.02 15,064,29 14,883,54 180,75 1.11 02 15,007,17 14,822,960 184,21 1.23 13,005,12 12,862,51 142,60 1.10 03 14,821,20 14,601,285 219,91 1.48 15,572,88 15,382,98 189,89 1.22 04 18,025,93 17,819,920 206,01 1.14 23,216,57 22,972,43 244,14 1.05 05 18,458,61 18,230,75 227,85 1.23 24,909,73 24,618,29 291,44 1.17 10 06 22,163,470 21,837,596 325,874 1.47 25,873,312 25,594,87 278,442 1.08 LK 104,341,60 103,014,79 1,326,80 1.27 117,090,08 115,785,4 1,304,676 1.11 d. Trạm biến áp có tổn thất cao > 4,5% thuộc nhóm 1 Bảng 1.4. Báo cáo tổn thất hạ áp của Điện lực Cam Lâm Lũy kế tổn thất điện năng 12 tháng 2016 Lũy kế tổn thất điện năng 6 tháng 2017 TT TBA Điện nhận Điện TP Điện TT % Điện nhận Điện TP Điện TT TT % TT 1 G063 2,399,000 2,264,5 134,493 5.61 1,112,02 850,002 46,432 4.18 2 G065 1,081,120 1,024,6 56,430 5.22 520,458 399,798 25,060 4.81 3 G066 514,920 490,354 24,566 4.77 226,369 174,280 8,495 3.75 4 G067 1,207,560 1,127,9 79,656 6.60 557,760 423,093 26,331 4.72 5 G068 1,076,880 1,023,2 53,669 4.98 479,520 365,176 24,069 5.02 6 G071 462,430 437,008 25,422 5.50 244,339 179,652 10,208 4.18 7 G072 471,060 444,668 26,392 5.60 202,465 193,208 9,257 4.57 8 G139B 786,861 736,140 50,721 6.45 278,915 198,862 13,015 4.67 9 G158 488,560 462,251 26,309 5.39 204,800 144,559 10,251 5.01 10 G582 272,400 259,511 12,889 4.73 128,700 106,641 4,677 3.63 Bảng 1.5. Tình hình tổn thất điện năng của Điện lực Cam Lâm từ năm 2012 đến quí 1/2017. Năm 2012 2013 2014 2015 2016 Q1/17 Tỷ lệ TT(%) 4.79 4.71 4.18 4.33 3.31 3.31 Năm 2012, tỉ lệ tổn thất là 4.79%. Trong những năm gần đây, tỷ lệ tổn thất điện năng ở Điện lực Cam Lâm đã giảm rất nhiều do áp dụng các biện pháp giảm tổn thất điện năng có hiệu quả hơn. Đây là sự cố gắng và là thành tích đáng ghi nhận của Điện lực Cam Lâm. Bảng 1.6 Tình hình thực hiện tổn thất điện năng từ 2013 đến quý 1/17 Đơn vị tính: % Chỉ tiêu 2013 2014 2015 2016 Quý 1/17