Tài liệu Nghiên cứu giảm tổn thất điện năng trên lưới phân phối điện (2)

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP ------- o0o -------- VŨ THỊ MỸ NGHIÊN CỨU GIẢM TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRÊN LƯỚI PHÂN PHỐI ĐIỆN LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT THÁI NGUYÊN 2012 1Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP ------- o0o -------- VŨ THỊ MỸ NGHIÊN CỨU GIẢM TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRÊN LƯỚI PHÂN PHỐI ĐIỆN Chuyên ngành: THIẾT BỊ, MẠNG VÀ NHÀ MÁY ĐIỆN Mã số: 60.52.50 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Người hướng dẫn khoa học: PGS. TS. TRẦN BÁCH THÁI NGUYÊN - 2012 2Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn thạc sĩ kỹ thuật -1- MỤC LỤC ............................................................................................................. 1 LỜI CẢM ƠN........................................................................................................ 4 LỜI CAM ĐOAN .................................................................................................. 5 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ................................................................... 6 DANH MỤC BẢNG BIỂU ................................................................................... 7 DANH MỤC HÌNH VẼ ........................................................................................ 8 LỜI NÓI ĐẦU....................................................................................................... 10 CHƯƠNG 1 ........................................................................................................... 12 TỔNG QUAN VỀ LƯỚI PHÂN PHỐIVÀ VẤN ĐỂ TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG.................................................................................................................... 12 1.1.Vai trò của lưới điện phân phối trong hệ thống điện .......................................... 12 1.2. Đặc điểm chung của lưới phân phối.................................................................. 14 1.3. Một số vấn đề tổn thất điện năng trong lưới điện phân phối.............................. 14 1.3.1. Hiệu quả của sử dụng điện....................................................................... 15 1.3.3.1.Hộ gia đình khu vực sử dụng điện................................................. 15 1.3.3.2. Tác động của việc sử dụng điện đối với môi trường ..................... 15 1.3.2. Tổn thất phi kĩ thuật ...................................................................................... 15 1.3.3. Tổn thất kĩ thuật ............................................................................................ 15 1.3.3.1. Các loại tổn thất kĩ thuật (dây dẫn) ........................................................ 16 1.3.3.2. Phương pháp tiếp cận để tính tổn thất .................................................... 16 1.3.3.3. Tổn thất trong máy biến áp phân phối.................................................... 17 CHƯƠNG 2 ........................................................................................................... 19 PHƯƠNG PHÁP BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG ĐỂ GIẢM TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRÊN LƯỚI PHÂN PHỐI ........................................................... 19 2.1. Bù công suất phản kháng.................................................................................. 19 2.1.1. Các vấn đề chung trong bù công suất phản kháng .................................... 19 2.1.2. Lý thuyết cơ bản về bù trừ công suất phản kháng .................................... 20 2.1.2.1. Hệ số công suất............................................................................. 20 2.1.2.2. Điều chỉnh hệ số công suất............................................................ 20 Học viên: Vũ Thị Mỹ 3Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên CHK13TB,M&NMĐ http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn thạc sĩ kỹ thuật -2- 2.1.2.3. Điều chỉnh điện áp ........................................................................ 21 2.2. Phương pháp tính bù trên lưới phân phối vận hành hở ..................................... 22 2.3. Phân tích kinh tế bài toán bù công suất phản kháng .......................................... 28 2.3.1. Tiền lãi NPV và thời gian thu hồi vốn đầu tư (Thv) ................................ 28 2.3.2. Phương pháp tính độ giảm tổn thất điện năng (DA) ................................ 28 2.3.3. Phân tích kinh tế cho bài toán bù tối ưu .................................................. 28 2.4. Mô hình tổng quát bài toán bù .......................................................................... 28 2.4.1. Hàm mục tiêu ......................................................................................... 28 2.4.2. Các hạn chế ............................................................................................ 28 2.5. Tính toán để xác định việc lắp đặt tụ điện tối ưu cho trường hợp tải phân bố đều....... 28 2.5.1. Trường hợp lắp 1 bộ tụ điện.................................................................... 28 2.5.2. Trường hợp lắp 2 bộ tụ điện ................................................................... 28 2.5.3. Trường hợp lắp 3 bộ tụ điện.................................................................... 28 2.5.4. Trường hợp lắp 4 bộ tụ điện ................................................................... 28 2.5.5. Trường hợp lắp n bộ tụ điện.................................................................... 28 2.5.6. Vị trí lắp đặt tối ưu bộ tụ điện ................................................................. 28 2.6. Giảm tổn thất điện năng nhờ các tụ điện........................................................... 28 CHƯƠNG 3 ........................................................................................................... 29 ỨNG DỤNG CHƯƠNG TRÌNH PSS/ADEPT TÍNH TOÁN BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG CHO ĐƯỜNG DÂY 22KV SAU THANH GÓP TRẠM E64 – THÀNH PHỐ THÁI NGUYÊN ............................................................................ 29 3.1. Giới thiệu chung về phần mềm PSS/ADEPT .................................................... 29 3.2. Các bước thực hiện trong phần mềm PSS/ADEPT ........................................... 29 3.2.1. Bước 1 thiết lập các thông số của mạng điện .......................................... 29 3.2.2. Bước 2 tạo sơ đồ cho lưới điện...................................................................... 31 3.2.3. Bước 3 chạy các chức năng tính toán ........................................................ 32 3.2.4. Bước 4 lập báo cáo .................................................................................. 36 3.3. Ứng dụng chương trình PSS/ADEPT tính toán bài toán chọn vị trí bù công suất phản kháng tối ưu cho một suất tuyến 22KV trạm E64 – Thành phố Thái Nguyên ............... 38 Học viên: Vũ Thị Mỹ 4Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên CHK13TB,M&NMĐ http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn thạc sĩ kỹ thuật -3- 3.3.1. Giới thiệu về lưới điện phân phối Thành phố Thái Nguyên...................... 38 3.3.2. Tính toán chọn vị trí bù công suất tối ưu.................................................. 87 3.3.3. Thiết lập thông số của đường dây và máy biến áp.................................... 38 3.3.4. Xác định dung lượng, vị trí bù tối ưu kinh tế trên lộ 475, trạm E64.......... 38 KẾT LUẬN ........................................................................................................... 54 TÀI LIỆU THAM KHẢO..................................................................................... 55 PHỤ LỤC .............................................................................................................. 57 Học viên: Vũ Thị Mỹ 5Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên CHK13TB,M&NMĐ http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn thạc sĩ kỹ thuật -4- LỜI CẢM ƠN Tôi xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc tới các tác giả của các công trình nghiên cứu, các tác giả của các tài liệu nghiên cứu mà tôi đã trích dẫn và tham khảo để hoàn thành luận văn này. Đặc biệt tôi vô cùng cảm ơn PGS.TS Trần Bách, người đã tận tình hướng dẫn tôi trong quá trình thực hiện luận văn. Và tôi xin chân thanh cảm ơn tất cả các thầy cô đã giảng dạy và giúp đỡ tôi trong quá trình học tập vừa qua. Học viên: Vũ Thị Mỹ 6Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên CHK13TB,M&NMĐ http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn thạc sĩ kỹ thuật -5- LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan những vấn đề được trình bày trong bản luận văn này là những nghiên cứu của riêng cá nhân tôi, có tham khảo một số tài liệu và bài báo của các tác giả trong và ngoài nước đã được xuất bản. Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm nếu có sử dụng lại kết quả của người khác. Tác giả Vũ Thị Mỹ Học viên: Vũ Thị Mỹ 7Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên CHK13TB,M&NMĐ http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn thạc sĩ kỹ thuật -6- DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT CAPO Optimal Capacitor Placement CSTD Công suất tác dụng CSPK Công suất phản kháng HTĐ Hệ thống điện HA Hạ áp TA Trung áp LĐPP Lưới điện phân phối MF Máy phát PSS/ADEPT Power System Simulator/Advanced Distribution Engineering Productivity Tool Học viên: Vũ Thị Mỹ 8Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên CHK13TB,M&NMĐ http://www.lrc-tnu.edu.vn -7- Luận văn thạc sĩ kỹ thuật DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.2 Tác động của tổn thất điện năng đến môi trường Bảng 3.1 Phụ tải đường dây 475 Bảng 3.5 Vị trí và dung lượng tụ bù cố định ở lưới trung áp Bảng 3.6 Tổn thất trước và sau khi bù Bảng 3.7 Vị trí và dung lượng bù cố định ở lưới hạ áp Bảng 3.8 Tổn thất trước và sau khi bù tụ bù Bảng 3.10 Lượng tổn thất công suất giảm được so với trước khi bù Học viên: Vũ Thị Mỹ 9Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên CHK13TB,M&NMĐ http://www.lrc-tnu.edu.vn -8- Luận văn thạc sĩ kỹ thuật DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Hình 2.2 Các nhánh lưới trong một lưới điện áp thấp Minh hoạ ảnh hưởng của thiết bị bù đối với sự điều chỉnh hệ số công suất Hình 2.3 Xuất tuyến sơ cấp với các phụ tải phân bố đều và tập trung, phân bố dòng điện phản kháng trước khi lắp đặt tụ bù Hình 2.4 Giảm tổn thất công suất với 1 bộ tụ bù Hình 2.5 Giảm tổn thất với 2 bộ tụ điện Hình 2.6 Giảm tổn thất với 3 bộ tụ điện Hình 2.7 Giảm tổn thất với 4 bộ tụ điện Hình 2.8 So sánh việc giảm tổn thất có thể đạt được từ n=1,2,3 và ∞ bộ tụ với λ=0 Hình 2.9 So sánh việc giảm tổn thất có thể đạt được từ n=1,2,3 và ∞ bộ tù với λ=1/4 Hình 2.10 Quan hệ giữa tỉ lệ bù tổng và hệ số phụ tải phản kháng đối với tải phân bố đều (λ=0 và α=1) Hình 2.11 Giảm tổn thất điện nặng với kích cỡ bộ tụ bất kỳ được lắp đặt tại vị trí tối ưu ( F Hình 2.12 Giảm tổn thất điện năng với kích cỡ bộ tụ bất kì được lắp đặt tại vị trí tối ưu (F Hình 2.13 LD=0,6) Giảm tổn thất điện năng với kích cỡ bộ tụ bất kì được lắp đặt tại vị trí tối ưu (F Hình 2.15 LD =0,4) Giảm tổn thất điện năng với kích cỡ bộ tụ bất kỳ được lắp đặt tại vị trí tối ưu (F Hình 2.14 LD=0,2) LD=0,8) Giảm tổn thất điện năng với kích cỡ bộ tụ bất kỳ được lắp đăth tại vị trí tối ưu (F LD=1.0) Hình 3.1 Chu trình triển khai của phần mềm PSS/ADEPT Hình 3.2 Thiết lập thông số mạng lưới điện Hình 3.3 Hộp thoại Network properties Hình 3.4 Hộp thoại network Economics Học viên: Vũ Thị Mỹ 10Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên CHK13TB,M&NMĐ http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn thạc sĩ kỹ thuật -9- Hình 3.5 Thiết lập thông số nguồn điện Hình 3.6 Thiết lập thông số tải Hình 3.7 Thiết lập thông số dây dẫn Hình 3.8 Thiết lập thông số nút Hình 3.9 Thiết lập thông số tụ bù Hình 3.10 Thiết lập thông số thiết bị đóng cắt Hình 3.11 Hộp thoại option - Thẻ General: Các chọn lựa tổng quát cho các bài toán phân tích Hình 3.12 Hộp thoại option - Thẻ Load Flow: Các lựa chọn cho bài toán tính toán phân bố công suất Hình 3.13 Hộp thoại option - Thẻ Short circuit: Các lựa chọn cho bài toán phân tích tính toán ngắn mạch Hình 3.14 Hộp thoại option - Thẻ Moto Starting: Các lựa chọn cho bài toán tính toán phân tích khởi động động cơ Hình 3.15 Hộp thoại option - Thẻ Reports: các lựa chọn cho phần lập báo cáo Hình 3.16 Hộp thoại option - Thẻ CAPO: Các lựa chọn cho bài toán xác định vị trí bù tối ưu Hình 3.17 Hộp thoại option - Thẻ DRA: Các lựa chọn cho bài toán phân tích độ tin cậy Hình 3.18 Hộp thoại option - Thẻ TOPO: Các lựa chọn cho bài toán xác định điểm dừng tối ưu Hình 3.19 Hộp thoại option - Thẻ Harmonics: Các lựa chọn cho bài toán phân tích sóng hài Hình 3.20 Sơ đồ xuất tuyến 475 - Trạm E64 Đán Hình 3.21 Thiết lập sơ đồ lộ 475 trên phần mềm PSS/ADEPT Hình 3.22 Thẻ thiết lập thông số đường dây Hình 3.23 Đồ thị phụ tải những ngày điển hình năm 2010 của xuất tuyến 475-E64 Hình 3.24 Tính toán bù trung áp trên PSS/ADEPT Hình 3.25 Thẻ tính toán dung lượng bù hạ áp Học viên: Vũ Thị Mỹ 11Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên CHK13TB,M&NMĐ http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - 10 - LỜI NÓI ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Với sự phát triển nhanh chóng của nền kinh tế và khoa học kỹ thuật, nguồn điện cũng phải đáp ứng những đòi hỏi về công suất và chất lượng. Vấn đề công suất phát ra phải được đưa đến và tận dụng một cách hiệu nhất, không để lãng phí quá nhiều ảnh hưởng đến kinh tế là một bài toán được rất nhiều đề tài nghiên cứu. Tổn hao công suất là vấn đề ảnh hưởng đến chất lượng nguồn điện và kinh tế, để giảm nó một trong những biện pháp khá hiệu quả là bù công suất phản kháng cho lưới điện. Một số hệ thống lưới điện trên các tỉnh thành của nước ta không có hệ thống bù công suất phản kháng thậm chí còn không quan tâm đến vấn đề này. Do đó hệ số công suất cosφ có giá trị nhỏ điều này ảnh hưởng rất lớn đến các tham số kinh tế kỹ thuật của mạng điện như: Giảm chất lượng điện áp, tăng tổn thất công suất và tăng đốt nóng dây dẫn, tăng tiết diện dây dẫn, hạn chế khả năng truyền tải công suất tác dụng, không sử dụng hết khả năng của động cơ sơ cấp, giảm chất lượng điện, tăng giá thành điện năng. Ở một số tỉnh đã quan tâm vấn đề này như Hà Nội, Hải Dương, Nam Định, Ninh Bình...nhưng việc thực thi thì rất ít. Nếu có hệ thống bù công suất phản kháng thì chỉ là bù tĩnh, thiết bị bù không có cơ cấu tự động điều chỉnh mang lại hệ số công suất cosφ lớn cỡ trên 0,9 điều này cũng dẫn đến những ảnh hưởng đáng kể như vào giờ thấp điểm có hiện tượng dòng công suất phản kháng chạy ngược, làm tăng tổn thất và quá áp cục bộ điều này gây hậu quả nghiêm trọng đến các thiết bị điện. Vị trí đặt thiết bị bù thường được chọn sao cho dễ vận hành chứ không xét đến hiệu quả kinh tế của thiết bị, vì vậy chưa tận dụng được hiệu quả làm việc của thiết bị, dẫn đến sự lãng phí. 2. Mục đích nghiên cứu Với tính cấp thiết nêu trên, đề tài đi nghiên cứu các biện pháp nhằm giảm tổn thất điện năng trên lưới phân phối, cụ thể là đi sâu nghiên cứu phương pháp bù công suất phản kháng, để xác định dung lượng và vị trí bù tối ưu cho lưới phân phối. Đồng thời luận văn cũng đi nghiên cứu phần mềm PSS/ADEPT là công cụ để tính dung lượng và vị trí bù cho một lưới điện cụ thể. Học viên: Vũ Thị Mỹ 12Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên CHK13TB,M&NMĐ http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - 11 - 3. Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu của luận văn: Nghiên cứu các biện pháp nhằm giảm tổn thất điện năng trên lưới phân phối và ứng dụng chương trình PSS/ADEPT tính toán bài toán bù công suất phản kháng cho lưới phân phối cụ thể ở Việt Nam. Phạm vi nghiên cứu: Lưới điện phân phối, ứng dụng chương trình PSS/ADEPT tính toán bù công suất phản kháng cho đường dây 22kV sau thanh góp trạm E64 – Thành Phố Thái Nguyên. 4. Phương pháp nghiên cứu Nghiên cứu loại tổn thất gây ra trên lưới điện phân phối và các biện pháp để giảm tốt thất điện năng. Tìm hiểu bài toán bù công suất phản kháng nhằm giảm tổn thất điện năng trên lưới phân phối. Tìm hiểu chương trình PSS/ADEPT để tính toán bài toán bù công suất phản kháng trên lưới điện phân phối. Áp dụng chương trình PSS/ADEPT để tính toán cho lưới điện phân phối cụ thể, thu thập dữ liệu lưới điện để đưa vào chương trình tính toán. 5. Tên đề tài “ Nghiên cứu giảm tổn thất điện năng trên lưới phân phối” 6. Bố cục của luận văn Luận văn gồm các nội chính như sau: Lời mở đầu Mục lục danh mục các bảng Danh mục hình vẽ Chương 1. Tổng quan về lưới phân phối và vấn đề tổn thất điện năng Chương 2. Phương pháp bù công suất phản kháng để giảm tổn thất điện năng trên lưới phân phối Chương 3. Ứng dụng chương trình PSS/ADEPT tính toán bù công suất phản kháng cho đường dây 22kV sau thanh góp trạm E64 – Thành Phố Thái Nguyên Kết luận Tài liệu tham khảo Phụ lục Học viên: Vũ Thị Mỹ 13Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên CHK13TB,M&NMĐ http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - 12 - Chương 1 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ LƯỚI PHÂN PHỐI VÀ VẤN ĐỀ TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG 1.1. VAI TRÒ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI TRONG HTĐ 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 ddeerr 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 mặt quản lý, vận hành HTĐ được phân thành: - Các nhà máy điện do các nhà mát điện quản lý. - Lưới điện siêu 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: • 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 Học viên: Vũ Thị Mỹ 14Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên CHK13TB,M&NMĐ http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - 13 - - Lưới truyền tải ( 35, 110, 220kV) - Lưới phân phối trung áp ( 6, 10, 22, 35kV) - Lưới phân phối hạ áp ( 0,4kV) Chương 1 Trong đó luwois 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 lí 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, 110/10kV, 110/6kV. - Lưới điện có các cấp điện áp 35/6kV, 35/10kV, 35/22kV. Mạng phân phối có ảnh hưởng lớn đến các chỉ tiêu kĩ thuật của toàn hệ thống. Cụ thể là: 1. 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. 2. 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. 3. 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. 4. Xác xuất sự cố: Sự cố gây ngừng cung cấp điện sửa chữa bảo dưỡng theo kế hoạch, cải tạo, đóng 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. Học viên: Vũ Thị Mỹ 15Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên CHK13TB,M&NMĐ http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - 14 - Chương 1 1.2. ĐẶC ĐIỂM CHUNG CỦA LƯỚI PHÂN PHỐI Lưới phân phối có một số đặc điểm chung như sau: - 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 doa 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 role 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 vói mạch hình tia thấp hơn. Ngoài ra, chất lượng phục vụ của mạng hình tia đã liên tục được cải thiện, đắc biệt trong những thập niên gần đây với sự xuất hiện các thiết bị có công nghệ mới và các thiệt 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. Kết quả các nghiên cứu và thống kê từ thực tế vận hành 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 Học viên: Vũ Thị Mỹ 16Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên CHK13TB,M&NMĐ http://www.lrc-tnu.edu.vn - 15 - Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chương 1 1.3.1 Hiệu quả sử dụng điện 1.3.1.1.Hộ gia đình khu vực sử dụng điện 1.3.1.2.Tác động của việc sử dụng điện với môi trường. Bảng 1.2. Tác động của tổn thất điện năng đến môi trường Environmental Typical impact Impact due to losses Water use 1.25 kL/MWh 13500 ML Ash emission 0.37 kg/MWh 4 ktonne Coal use 480 kg/MWh 5.18Mtonne CO2 output 900 kg/MWh 9.72 Mtonne SOX output 7.4 kg/MWh 80 ktonne NOX output 3.7 kg/MWh 40 ktonne measure Để giảm tác động của các máy phát điện trong môi trường ,năng lượng phải được quản lí hiệu quả.Hai yếu tố chính góp phần vào sự tổn thất điện năng là tổn thất cho phí kĩ thuật và tổn thất kĩ thuật. 1.3.2 Tổn thất phi kĩ thuật Những tổn thất phi kĩ thuật và kĩ thuật của lưới điện phân phối được kết nối và tính toán như tổn thất của lưới điện phân phối.vì vậy thật cần thiết để lấy lại giá trị ước tính của tổn thất kĩ thuật và tổn thất phi kĩ thuật trong lưới.những tổn thất phi kĩ thuật là không thể tính toán ,do đó tổn thất kĩ thuật phải được bắt nguồn và định lượng cho lưới điện phân phối. 1.3.3.Tổn thất kĩ thuật Tổn thất kĩ thuật là do dòng điện chạy trong một dây dẫn tạo ra nhiệt và tác động đến điện trở,gây tổn thất điện năng: - Tổn thất đồng - Tổn thất điện môi - Tổn thất do cảm ứng hay bức xạ Học viên: Vũ Thị Mỹ 17Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên CHK13TB,M&NMĐ http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - 16 - Chương 1 Những tổn thất này gọi là tổn thất kĩ thuật,do đó nó bao gồm tổn thất trên đường dây trong lưới phân phối và tổn thất trong máy biến áp. 1.3.3.1.Các loại tổn thất kĩ thuật (dây dẫn) a.Tổn thất đồng b. Hệ số công suất 1.3.3.2 .Phương pháp tiếp cận để tính tổn thất a. Phương pháp đánh giá đầy đủ b. Phương pháp sử dụng đồ thị phụ tải điển hình. c.Tính toán tổn thất kĩ thuật ở các phân đoạn d.Tổn thất trong công tơ đo đếm điện năng Tổn thất kĩ thuật trong công tơ đo đếm điện năng là do sắt trong các cuộn dây điện áp của công tơ đo đếm và được giả định là không đổi trong lưới điện phân phối,vì công tơ đo đếm điện năng không phụ thuộc vào dòng điện trong lưới điện phân phối.tổn thất trong công tơ (em)tính bằng kW/h và có thể đo được bằng cách: pm .N m (i1 + 2i2 + 3i3 ) kWh .( em= ngày) 1000 (1.10) trong đó pm là là tổn thất trung bình của mỗi cuộn dây điệnáp của đồng hồ(W),Nm là tổng số mét năng lượng,i1 là tỷ lệ phần trăm 1 pha,i2 là tỉ lệ phần trăm 2 pha,i3 là tỉ lệ phần tăm 3 pha và T là khoảng thời gian xem xét(giờ). e.Các tổn thất liên quan đến khách hàng f.Tổn thất trong lưới điện áp thấp Học viên: Vũ Thị Mỹ 18Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên CHK13TB,M&NMĐ http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - 17 - Chương 1 Hình 1.1 Các nhánh lưới trong một lưới điện áp thấp Tổng các dòng nhánh được tính từ kirhoff áp dụng cho mỗi nút mạng bằng 0,những tổn thất điện năng hàng ngày cho một nhánh (es)có thể được đánh giá bởi: m Nconđ 1 es = t = ‡”( ‡”Rt . I t 2 )∆t (kW ngày) 1000 t =1 t =1 (1.12) Trong đó Ri là điện trở dây,It là dòng điện dây dẫn trong khoảng thời gian t,∆t là khoảng thời gian và Ncondlà số lượng dây dẫn(pha và đất) cho mỗi nhánh.Phương trình trên thể hiện giá trị kilowatt. 1.3.3.3.Tổn thất trong máy biến áp phân phối Học viên: Vũ Thị Mỹ 19Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên CHK13TB,M&NMĐ http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - 18 - Chương 1 KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 Nội dung chương 1 đã giới thiệu tổng quan một số vấn đề cơ bản về lưới điện phân phối bao gồm: Định nghĩa, cấu trúc và vai trò của lưới điện phân phối, đồng thời giới thiệu về hiện trạng lưới điện tại Việt Nam. Từ đó cho thấy LPP có vai trò hết sức quan trọng trong việc cung cấp năng lượng, đáp ứng nhu cầu trực tiếp cho phụ tải. Vấn đề công suất phát ra phải được đưa đến và tận dụng một cách hiệu nhất, không để lãng phí quá nhiều ảnh hưởng đến kinh tế là một bài toán được rất nhiều đề tài nghiên cứu. Tổn hao công suất là vấn đề ảnh hưởng đến chất lượng nguồn điện và kinh tế, để giảm nó một trong những biện pháp khá hiệu quả là bù công suất phản kháng cho lưới điện. Do đó chương 2 tác đề cập đến vấn đề lý thuyết về phương pháp bù công suất phản kháng để giảm tổn thất trên lưới phân phối. Học viên: Vũ Thị Mỹ 20Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên CHK13TB,M&NMĐ http://www.lrc-tnu.edu.vn