ĐIỀU KIỆN TỰ NGHIÊN, KINH TẾ, XÃ HỘI HUYỆN
Điều kiện tự nhiên
Gia Bình là huyện thuộc tỉnh Bắc Ninh, nằm ở phía đông nam và bao gồm 14 xã cùng một thị trấn Huyện này giáp huyện Quế Võ ở phía Bắc, huyện Lương Tài ở phía Nam, huyện Thuận Thành ở phía Tây, và được ngăn cách với tỉnh Hải Dương bởi sông Lục Đầu ở phía Đông.
Vị trí địa lý của Gia Bình mang lại lợi thế cho việc hợp tác liên doanh với tỉnh và các huyện lân cận, góp phần thúc đẩy phát triển kinh tế - xã hội Điều này cũng tạo điều kiện thuận lợi cho các nhà đầu tư trong và ngoài nước đến đầu tư tại khu vực.
Huyện Gia Bình có địa hình tương đối bằng phẳng, với độ dốc từ Tây sang Đông và từ Tây Bắc xuống Đông Nam Diện tích đồi núi chỉ chiếm 0,39% tổng diện tích tự nhiên, dẫn đến độ chênh lệch địa hình không đáng kể Điều này tạo điều kiện thuận lợi cho việc cơ giới hóa và thủy lợi hóa trong phát triển nông nghiệp.
Gia Bình nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa, với mùa đông lạnh Nhiệt độ trung bình hàng năm đạt 23,3°C, trong đó tháng 7 có nhiệt độ trung bình cao nhất là 28,9°C, còn tháng 1 có nhiệt độ trung bình thấp nhất là 15,8°C.
Sự chênh lệch nhiệt độ trung bình giữa tháng cao nhất và tháng thấp nhất đạt 13,1°C, trong khi lượng mưa hàng năm dao động từ 1400 đến 1600mm, nhưng phân bố không đều trong năm, với mưa chủ yếu tập trung từ tháng 5.
3 tháng 10, chiếm 80% tổng lượng mưa cả năm Mùa khô từ tháng 11 đến tháng
4 năm sau chỉ chiếm 20% tổng lượng mưa trong năm.
Tổng số giờ nắng trong năm dao động từ 1530 đến 1776 giờ, với tháng 7 là tháng có nhiều giờ nắng nhất và tháng 1 là tháng có ít giờ nắng nhất Trong năm, có hai mùa gió chính là gió mùa Đông Bắc từ tháng 10 đến tháng 3 và gió mùa Đông Nam từ tháng 4 đến tháng 9, mang theo độ ẩm và gây ra mưa rào.
Gia Bình có tổng diện tích tự nhiên là 107,8 km², trong đó diện tích đất nông nghiệp chiếm 4300 ha Huyện có 44,42 ha rừng, tương đương 0,4% tổng diện tích tự nhiên Ngoài ra, khu vực này còn có nguồn đất sét dùng làm vật liệu xây dựng và cát đen tại một số xã ven đê sông Đuống, có thể khai thác phục vụ cho ngành xây dựng Tổng quan, đất đai của huyện rất thuận lợi cho việc phát triển nông nghiệp.
Điều kiện kinh tế xã hội
Gia Bình nổi bật với các làng nghề truyền thống như đúc đồng Đại Bái và mây tre Xuân Lai, cùng với nền nông nghiệp phát triển mạnh mẽ Từ năm 2015, kinh tế địa phương đã có sự tăng trưởng đáng kể, với cơ cấu kinh tế chuyển dịch tích cực: nông nghiệp duy trì ở mức trên 30%, công nghiệp và tiểu thủ công nghiệp chiếm 34%, tạo việc làm cho 10.000 lao động, trong khi dịch vụ cũng chiếm trên 34% Tốc độ tăng trưởng kinh tế hàng năm đạt trên 11%.
Theo số liệu thống kê đến tháng 10 năm 2015 toàn huyện có 93.242 người và 28.192 hộ gia đình Số người trong độ tuổi lao động là 58.742 người
4 chiếm 63% tổng số dân Tỷ lệ lao động công nghiệp ngày một tăng nhờ phát triển công nghiệp.
Cấp điện : Huyện Gia Bình được cấp điện từ mạng lưới quốc gia từ trạm
Trạm 110kV Gia Lương cung cấp hai cấp điện áp là 22kV và 35kV, đảm bảo điện năng cho 14/14 xã và thị trấn trong khu vực Mạng điện quốc gia đã được kéo về, phục vụ hiệu quả cho sản xuất và sinh hoạt của người dân địa phương.
Giao thông vận tải bao gồm đường bộ, đường thủy và đường sắt, được phân bố hợp lý nhằm tạo điều kiện thuận lợi cho việc giao lưu giữa các tỉnh và thành phố, từ đó thúc đẩy sự phát triển kinh tế.
Giới thiệu chung về điện lực Gia Bình
Điện lực Gia Bình, trực thuộc Công ty Điện lực Bắc Ninh, chịu trách nhiệm quản lý và vận hành lưới điện cũng như kinh doanh điện năng tại huyện Gia Bình và một số xã thuộc huyện Thuận Thành Tính đến năm 2015, đơn vị này đã ký hợp đồng cung cấp điện với 33.498 khách hàng, tương ứng với tổng số công tơ là 33.498.
Thực trạng lưới điện huyện Gia Bình
Lưới điện huyện Gia Bình được cung cấp từ trạm 110kV Gia Lương, nơi nhận điện áp 110kV từ lộ 177 của Nhà máy Nhiệt Điện Phả Lại (A80) và đường dây 172 từ trạm 220kV Bắc Ninh (E27.6) Trạm này vận hành một máy biến áp với công suất 25/25/25 MVA, tương đương với điện áp 115/38,5/23 kV, được sản xuất bởi nhà máy chế tạo thiết bị điện Đông Anh – Hà Nội.
Các đường dây trục chính và đường dây liên kết của lưới mạch vòng được sử dụng dây dẫn trần AC và ACK với tiết diện 240 mm², bao gồm cả dây phân pha Trong khi đó, các đường dây rẽ sử dụng dây AC có tiết diện 185 mm².
Lưới điện trung áp tại huyện Gia Bình hiện có hai cấp điện áp chính là 35kV và 22kV Hiện nay, các đường dây điện đang được cải tạo, chủ yếu theo hình thức đường dây.
(km) Dây dẫn Phạm vi cấp điện
371-E27.2 5,413 AC95 Xã Xuân Lai và thị trấn Gia Bình,
373-E27.2 4,704 AC95, AC70 Xã Lãng Ngâm, Đông Cứu,
375-E27.2 5,25 AC95 Xã Đại Bái, Mão Điền, An Bình và Quảng Phú.
471-E27.2 6,7; 7,51 AC95; AC70 Xã Đông Cứu, Đại Lai, Xuân Lai,
Song Giang và xã Giang sơn.
473-E27.2 8,957 AC95 Xã Cao Đức, Vạn Ninh, Nhân
Thắng, Bình Dương, Lương Tài.
475-E27.2 5,787 AC95 Xã Quỳnh phú, thị trấn Gia Bình,
CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG
Cơ sở của các phương pháp tính toán tổn thất điện năng
Khi truyền tải dòng điện i trên đường dây, ta chuyển giao một lượng điện năng A từ nguồn đến phụ tải Dòng điện i thay đổi theo thời gian, và trong khoảng thời gian t, lượng điện năng được truyền tải qua đường dây sẽ được xác định.
Giả sử điện áp U và cos không thay đổi trong suốt thời gian t thì:
Thực tế để tính được tích phân
Dòng điện biến thiên theo thời gian một cách ngẫu nhiên gây khó khăn trong việc tính toán Để đơn giản hóa, người ta giả thiết rằng trong khoảng thời gian Tmax, dòng điện cực đại luôn được duy trì không đổi, tương đương với năng lượng thực tế được truyền tải trong thời gian t Biểu đồ dòng điện phụ tải biến thiên theo thời gian được thể hiện như hình 2.1.
Hình 2.1: Đồ thị phụ tải năm
Trong toán học ta tính được diện tích giới hạn bởi đường cong i(t) với các trục tọa độ là:
Diện tích S tỷ lệ với năng lượng truyền tải trong một năm của đường dây:
Dựa trên thông tin đã cho, chúng ta có thể xây dựng một hình chữ nhật với một cạnh là Imax, sao cho diện tích của hình chữ nhật này bằng S Cạnh còn lại của hình chữ nhật sẽ là Tmax.
Tmax : Thời gian sử dụng công suất cực đại (h)
Pmax: Công suất truyền tải cực đại trên lưới (kW)
Cũng với dòng điện I truyền tải trên đường dây 3 pha có điện trở R thì năng lượng bị mất đi theo định luật Joule trong khoảng thời gian t:
Trong khoảng thời gian , việc duy trì dòng điện không đổi Imax gặp nhiều khó khăn và dẫn đến tổn thất năng lượng thực tế trong thời gian t Để phân tích vấn đề này, chúng ta có thể xây dựng đồ thị thể hiện mối quan hệ giữa i t 2 ( ) và thời gian t.
Hình 2.2: Đồ thị bình phương dòng phụ tải theo thời gian
Chúng ta xây dựng một hình chữ nhật với chiều cao tối đa là I và diện tích tương đương với diện tích giới hạn bởi đường cong i(t) trên các trục tọa độ Đáy của hình chữ nhật này thể hiện thời gian hao tổn công suất cực đại.
: thời gian hao tổn công suất cực đại
Pmax : hao tổn công suất cực đại
Để tính toán tổn thất năng lượng, chúng ta có thể biểu diễn đồ thị phụ tải trong các khoảng thời gian nhỏ nhất định dưới dạng bậc thang.
Ii: dòng điện trong khoảng thời gian t i coi là không đổi (A)
Khi không có đồ thị phụ tải, người ta có thể sử dụng số liệu thống kê và kinh nghiệm quản lý vận hành để xây dựng mối quan hệ thể hiện sự liên hệ giữa các yếu tố liên quan.
= f(Tmax, cos) như hình 1.3 hoặc theo các công thức thực nghiệm:
Hoặc công thức: max min max max min max max
Theo Kenzevit: 0,124 T max 10 4 2 8760 Để vẽ được đường cong biểu diễn mối quan hệ giữa =f(Tmax, cos) ta làm như sau:
Thu thập dữ liệu phụ tải từ các hộ dùng điện khác nhau và phân loại chúng theo từng nhóm có hệ số công suất (cosϕ) khác nhau Dựa vào dữ liệu này, chúng ta có thể vẽ các đường cong biểu diễn mối quan hệ giữa thời gian (τ) và giá trị Tmax Từ đó, ta có thể xây dựng đường cong τ = f(Tmax, cosϕ) để phân tích sâu hơn.
Hình 2.3: Đường cong biểu diễn =f(Tf(T max , cos)
Ta cũng có thể tính tổn thất điện năng dựa và giá trị trung bình bình phương của dòng điện Itbbp
Nếu giả sử trong khoảng thời gian t, một dòng điện Itbbp được truyền tải, nó sẽ gây ra hao tổn năng lượng tương đương với mức hao tổn năng lượng thực tế diễn ra trong suốt thời gian đó.
Dựa vào đồ thị hay số liệu thống kê ta tính được Itbbp thay vào công thức tính A.
Có thể tính Itbbp thông qua Imax và :
Từ cơ sở của việc tính toán tổn thất người ta xây dựng nên một số phương pháp tính tổn thất cho lưới điện.
Xác định tổn thất điện năng dựa vào thiết bị đo đếm
Tổn thất năng lượng trong khoảng thời gian t được xác định bằng cách so sánh sản lượng điện đầu vào lưới với năng lượng tiêu thụ tại các phụ tải trong cùng khoảng thời gian đó.
:năng lượng đo được ở n công tơ đầu vào các lộ
: năng lượng đo được ở m công tơ tiêu thụ điện
Nếu số liệu được thu thập đồng thời, sai số của phương pháp sẽ phụ thuộc vào độ chính xác của các công tơ đầu vào và công tơ tại các trạm tiêu thụ Một trong những ưu điểm của phương pháp này là khả năng cung cấp dữ liệu chính xác hơn khi các công tơ hoạt động đồng bộ.
- Tính tổn thất điện năng đơn giản, nhanh chóng.
- Không mất nhiều thời gian, thiết bị đo đếm
- Không đòi hỏi chuyên môn cao.
- Không thể lấy được đồng thời các chỉ số của các công tơ tại đầu nguồn và ở các điểm tiêu thụ cùng một thời điểm.
- Nhiều điểm tải còn thiếu thiết bị đo hoặc thiết bị đo không phù hợp với phụ tải
- Số chủng loại đồng hồ đo rất đa dạng với nhiều mức sai số khác nhau, dẫn tới sai số tổng sẽ lớn.
Việc không phân biệt rõ ràng giữa tổn thất kỹ thuật và tổn thất kinh doanh đã gây khó khăn trong việc đề xuất các phương án cải tạo cũng như tăng cường biện pháp quản lý hiệu quả.
Không xác định được thời điểm cực đại và cực tiểu của phụ tải dẫn đến việc không có biện pháp hiệu quả để san phẳng đồ thị phụ tải Điều này gây ra tình trạng non tải hoặc khiến máy biến áp phải hoạt động quá tải trong giờ cao điểm.
Phương pháp xác định tổn thất điện năng theo đường cong tổn thất
Biết đồ thị phụ tải P(t) và đường cong tổn thất ∆P = f(P) của lưới điện cho phép tính toán tổn thất điện năng Với mỗi giá trị của P, ta có thể xác định giá trị ∆P tương ứng từ đường cong tổn thất Diện tích dưới biểu đồ tổn thất công suất theo thời gian t chính là tổng tổn thất điện năng.
là khoảng thời gian có thể coi P i là không đổi.
Phương pháp này cho phép xây dựng đường cong tổn thất cho từng nhóm phụ tải riêng biệt thông qua việc xác định phân bố dòng và tổn thất công suất.
∆P ứng với mỗi giá trị công suất P của biểu đồ phụ tải thanh cái.
Biểu đồ tổn thất điện năng Đuờng cong tổn thất điện năng Đuờng cong tổn thất công suất P = f(
Hình 2.4: xác định tổn thất điện năng theo đường cong tổn thất Ưu điểm:
- Khi đã xây dựng được đường cong tổn thất thì việc xác định tổn thất điện năng dễ dàng và nhanh chóng.
- Từ đường cong tổn thất và biểu đồ phụ tải cho ta xác định được ΔPPmax, ΔPPmin và τ
Công cụ này rất hiệu quả trong việc giải quyết các bài toán kinh tế, kỹ thuật và vận hành liên quan đến cung cấp điện, nhờ khả năng xây dựng đường cong với các giá trị khác nhau.
Để xây dựng đường cong tổn thất công suất, cần thu thập thông tin chi tiết và xây dựng biểu đồ phụ tải Quá trình này bao gồm nhiều phép tính để xác định ΔPPi tương ứng với Pi, tuy nhiên, nó đòi hỏi nhiều thời gian và có độ phức tạp cao.
Biểu đồ phụ tải được xây dựng từ các số liệu đo đếm và thống kê, tuy nhiên, mặc dù chúng có tính chính xác cao với dữ liệu cụ thể, nhưng lại ít chính xác khi áp dụng vào thực tế do việc đo đếm không được thực hiện đồng thời.
Không thể áp dụng một công thức chung cho tất cả các lưới điện vì mỗi lưới đều có đường cong tổn thất công suất riêng biệt Khi cấu trúc của lưới điện thay đổi, đường cong tổn thất cũng sẽ khác Để xác định được đường cong tổn thất cho từng lưới, cần có một tập hợp các đường cong cụ thể, điều này đòi hỏi nhiều thời gian và công sức.
Xác định tổn thất điện năng theo thời gian hao tổn công suất cực đại
2.4.1 Tổn thất trên đường dây
Căn cứ vào dòng điện truyền tải trong khoảng thời gian t từ biều đồ phụ tải, tổn thất điện năng trên đường dây được xác định theo công thức:
Trong đó: Ii: dòng điện không đổi trong khoảng thời gian ti
Khi không có đồ thị phụ tải, giá trị của nó có thể được ước lượng bằng cách tham khảo đồ thị phụ tải theo công thức τ = f(Tmax, cos) Điều này có thể thực hiện bằng cách lấy giá trị gần đúng của Tmax và cos, hoặc tính toán theo các biểu thức thực nghiệm.
Với lưới có nhiều nhánh nút max 2 3
Nếu phụ tải có giống nhau:
Ri : Điện trở của đường dây thứ i ()
Imaxi, Smaxi – Dòng điện, công suất cực đại truyền tải trên nhánh thứ i
: Thời gian hao tổn công suất cực đại (h)
2.4.2 Tổn thất trong máy biến áp
Tổn thất trong máy biến áp gồm hai phần, tổn thất trong lõi thép và tổn thất trong cuộn dây máy biến áp.
- Tổn thất công suất tác dụng trong cuộn dây máy biến áp
Pcu : tổn thất công suất trong cuộn dây máy biến áp
Pk : Tổn thất công suất ngắn mạch (kW)
Spt : Công suất phụ tải đặt lên máy biến áp (kVA)
Sdm : Công suất định mức của máy biến áp (kVA)
- Tổn thất công suất tác dụng trong lõi thép máy biến áp
PFe : Tổn thất công suất tác dụng trong lõi thép máy biến áp (kW)
P0 : hao tổn công suất không tải của máy biến áp, (kW)
- Tổn thất điện năng trong máy biến áp:
ABA = P0 t + Pk.Kmt 2 (kWh) Trong đó:
Hao tổn công suất không tải và ngắn mạch trong máy biến áp được ký hiệu là P0 và Pk Thời gian tính tổn thất được xác định là t, trong khi hệ số mang tải của máy biến áp được tính bằng công thức kmt = max dm.
: Thời gian hao tổn công suất cực đại
Smax, Sdm: Công suất cực đại và công suất định mức của máy biến áp (kVA) Vậy hao tổn điện năng trên toàn mạng là:
A = Add + ABA (kWh) Ưu điểm :
- Giá trị Imax hoặc Pmax được xác định dễ dàng dựa vào đồ thị phụ tải
- Phương pháp có độ chính xác cao nếu ta xác định được , Imax một cách chính xác
Tình trạng sử dụng công suất của lưới điện ảnh hưởng đến sự ổn định của dòng phụ tải Khi công suất lớn, dòng phụ tải dao động xung quanh giá trị Pmax, dẫn đến đồ thị phụ tải trở nên bằng phẳng hơn Ngược lại, khi công suất nhỏ, phụ tải biến đổi mạnh mẽ, thường xuyên gặp tình trạng non tải Điều này đòi hỏi các biện pháp vận hành phù hợp để đảm bảo hiệu quả sử dụng lưới điện.
Xác định chính xác công suất cực đại rất khó khăn do phụ thuộc vào nhiều yếu tố như tính chất của phụ tải, thời gian sử dụng và hệ số công suất.
Khi lưới điện có nhiều phụ tải, việc xác định giá trị của cho từng phụ tải đòi hỏi phải thu thập đồ thị tải từ tất cả các trạm tiêu thụ trong khoảng thời gian nhất định Quá trình này tốn nhiều công sức cho việc điều tra và thu thập dữ liệu.
Khi không có đồ thị tải, việc xác định giá trị theo Tmax thường dựa vào kinh nghiệm vận hành Hiện nay, lưới điện nông nghiệp thiếu dữ liệu tin cậy về Tmax và chủ yếu tham khảo từ các bảng tra cứu của Liên Xô cũ Mối quan hệ giữa và Tmax được xác định thông qua công thức thực nghiệm, tuy nhiên, việc tiệm cận hóa các lưới điện điển hình theo tiêu chuẩn có thể dẫn đến sai số lớn khi tính toán cho các lưới điện khác nhau.
Trên lưới điện, mỗi đoạn đường dây có thông số i khác nhau, dẫn đến việc tính toán trở nên phức tạp Do đó, người ta thường sử dụng các giá trị trung bình như bq và Tmaxbq để đơn giản hóa quá trình tính toán Tuy nhiên, phương pháp này có thể gây ra sai số lớn trong kết quả.
Xác định tổn thất điện năng theo dòng điện trung bình bình phương
Dựa vào đặc điểm của phụ tải và chế độ vận hành, đồ thị phụ tải ngày điển hình được xây dựng nhằm tính toán tổn thất Qua đó, giá trị trung bình của dòng điện được xác định một cách chính xác.
Ii : dòng điện trong các giờ thứ i của ngày điển hình.
Tổn thất năng lượng trong thời gian t của đường dây được tính
2 3 2 3 tbbp tbbp ΔPA 3.I R.t.10 3.24 .R.I 10 (kWh) Tổn thất năng lượng trong máy biến áp:
2 ΔPA ba P o t+3.24 .R I b tbbp (kWh) Trong đó:R, Rb: điện trở đường dây và của cuộn dây máy biến áp
: số ngày trong thời gian t tính tổn thất
Tổn thất năng lượng trong mạng điện có nhiều nhánh, nhiều trạm biến áp được tính:
Để thuận tiện cho việc tính toán, chúng ta xây dựng công thức tính toán dựa trên dòng điện trung bình bình phương trên thanh cái đầu lộ của trạm biến áp trung gian, cùng với điện trở đẳng trị của toàn bộ mạng lưới.
Trong đó: n- số đoạn đường đây
D dòng điện đầu vào đường dây
Ta có điện trở cuộn dây của máy biến áp:
Điện trở đẳng trị của máy biến áp:
Tổng trở đẳng trị toàn mạng: dt dtd dtb ( )
Trong đó: m: số trạm biến áp tiêu thụ n: số đoạn đường dây bao gồm các đoạn đường trục và nhánh
: tổn thất công suất ngắn mạch trong máy biến áp thứ j có Snj
Un: điện áp cuối đường dây
S nj : công suất định mức của máy biến áp Ưu điểm
- Nếu xác định Itbbp chính xác thì sẽ cho kết quả chính xác
- Đối với lưới điện có nhiều nhánh nút thì việc xác định theo dòng điện đầu vào đường dây sẽ cho kết quả nhanh, khối lượng tính toán ít.
Việc xây dựng đồ thị phụ tải ngày điển hình để xác định Itbbp thường dẫn đến kết quả không chính xác, do quy trình này rất phức tạp và đòi hỏi nhiều số liệu thống kê cũng như kinh nghiệm vận hành.
- Điện trở đẳng trị của mạng điện thay đổi theo dòng điện nên tính toán theo dòng cực đạivà ( S ni ) 2 sẽ gây sai số lớn.
Tính tổn thất điện năng dựa vào số phần trăm tổn thất công suất cực đại
Dựa vào tỷ lệ phần trăm tổn thất công suất cực đại trên mạng, khi thời gian sử dụng công suất cực đại thay đổi từ 0 đến 100%, tổn thất trung bình sẽ dao động từ 1/3 đến 2/3 phần trăm năng lượng truyền tải Tỷ số công suất cực đại tương ứng với thời gian sử dụng công suất cực đại (Tmax 0%) Do đó, có thể xác định tổn thất điện năng theo phần trăm của năng lượng truyền tải bằng biểu thức thích hợp.
Trong đó: k- trị số tương đối của thời gian sử dụng công suất cực đại
Tmax – thời gian sử dụng công suất cực đại (h) t- thời gian tính toán tổn thất (h)
Hao tổn công suất cực đại được tính theo biểu thức: max max max
là tổn thất công suất ứng với Pmax
A-Năng lượng truyền tải (kWh)
Với mạng điện có nhiều nhánh nút thì tổn thất điện năng trên toàn lưới:
; A i - tổn thất điện năng trên nhánh thứ i Ưu điểm:
Dựa vào công thức P max, t, Tmax, chúng ta có thể tính toán tổn thất năng lượng một cách hiệu quả Giá trị P max có thể được xác định dựa trên công suất cực đại của phụ tải và giải bằng phương pháp giải tích, trong khi giá trị Tmax có thể được ước lượng gần đúng.
Dựa vào năng lượng tiêu thụ ta cũng có thể tính được hệ số k, thay vào tính được A max. k A
Việc tính toán Tmax vẫn gặp phải sai số lớn do thiếu dữ liệu đầy đủ về phụ tải của các trạm tiêu thụ Để đạt được độ chính xác trong việc tính toán tổn thất, cần phải có thông tin chi tiết về tất cả các phụ tải, tuy nhiên, quy trình này thường tốn nhiều thời gian và phức tạp.
Trong mạng điện có nhiều nhánh, tỷ lệ ΔP max % trên từng đoạn dây được xác định dựa vào Pmax hoặc Imax truyền tải Tuy nhiên, việc xác định các giá trị này dễ dẫn đến sai số nếu không có đủ số liệu thống kê Hệ số max k A cũng cần được xem xét trong quá trình tính toán.
P t xác định được với các trạm tiêu thụ nhưng khó xác định được với các đoạn dây truyền tải.
LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP TÍNH
Nhận xét về các phương pháp tính
Qua việc phân tích các phương pháp tính tổn thất điện năng về ưu nhược điểm, ta có thể đưa ra một số nhận xét sau:
Mỗi phương pháp tính toán tổn thất điện năng đều có ưu và nhược điểm riêng, nhưng mục tiêu chung là xác định chính xác tổn thất này Việc này giúp đánh giá đúng hiện trạng lưới điện và đề xuất các phương án cải tạo hợp lý.
- Các phương pháp đều có xu hướng thu thập đầy đủ thông tin, tổng hợp và rút ra quy luật làm đơn giản hóa quá trình tính toán.
Tính toán tổn thất dựa trên các thiết bị đo đếm gặp khó khăn vì không thể lấy đồng thời giá trị từ các công tơ, dẫn đến sai số lớn trong kết quả.
Để tính toán tổn thất theo đường cong tổn thất, cần xây dựng nhiều đường cong đặc trưng cho các loại lưới điện khác nhau, bao gồm phương thức vận hành và đặc tính phụ tải Quá trình này đòi hỏi nhiều công sức trong việc thu thập, xử lý số liệu và thực hiện các phép tính cần thiết.
Phương pháp tính hao tổn điện năng theo thời gian hao tổn công suất cực đại τ có ưu điểm là dễ dàng thu thập số liệu về Pmax từ đồ thị phụ tải và phân tích thống kê Phương pháp này giúp xác định tình trạng làm việc của lưới điện Tuy nhiên, để đạt độ chính xác cao, cần xác định đúng giá trị τ, điều này đòi hỏi phải thu thập đầy đủ đồ thị phụ tải của các trạm tiêu thụ và thanh cái của trạm trung gian, gây tốn nhiều công sức.
Phương pháp tính hao tổn điện năng dựa trên dòng điện trung bình bình phương yêu cầu thời gian thu thập số liệu để xác định chính xác dòng điện trung bình Tuy nhiên, đối với các đường dây có nhiều nhánh và nút, phương pháp này mang lại kết quả nhanh chóng nhờ vào việc xác định tổn thất điện năng từ giá trị dòng điện trung bình bình phương tại thanh cái đầu nguồn và điện trở đẳng trị của đường dây cùng trạm biến áp Độ chính xác của dòng điện trung bình bình phương chịu ảnh hưởng từ sai số của các thiết bị đo như công tơ điện năng, ampe mét, vôn mét, biến dòng và biến áp.
Để tính toán tổn thất điện năng dựa trên phần trăm tổn thất công suất cực đại, cần xác định trị số tương đối của thời gian sử dụng công suất cực đại Tuy nhiên, việc xác định này rất khó khăn đối với các đường dây truyền tải.
Lựa chọn phương pháp tính
Các phương pháp tính hao tổn điện năng hiện tại thường gặp mâu thuẫn giữa sự đơn giản và độ chính xác Những phương pháp này thường cho ra kết quả gần đúng, do đó cần lựa chọn phương pháp phù hợp dựa trên mục đích của bài toán Tính toán tổn thất điện năng cần được thực hiện một cách cẩn thận để đảm bảo hiệu quả.
Khi thiết kế, với mục đích so sánh các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật
Khi vận hành, với mục đích đề xuất biện pháp giảm tổn thất, nâng cao hiệu quả kinh tế chế độ làm việc của lưới điện
Đề tài này nhằm mục đích giảm thiểu tổn thất điện năng cho lưới trung áp Để đơn giản hóa quá trình tính toán và đạt được kết quả chính xác, tôi đã chọn phương pháp tính toán tổn thất dựa trên thời gian hao tổn công suất cực đại Chi tiết phương pháp được trình bày trong phần 2.5 của chương 2.
Các bước tiến hành tính toán hao tổn điện năng theo phương pháp thời gian hao tổn công suất cực đại
Để xác định giá trị Tmax và τ cho lộ 471-E27.2, bước đầu tiên là xây dựng đồ thị phụ tải tại đầu đường dây.
Chúng tôi xây dựng đồ thị phụ tải ngày điển hình cho lộ, từ đó tiến hành phát triển đồ thị phụ tải năm của lộ.
Có nhiều phương pháp xây dựng đồ thị phụ tải:
+ Phương pháp đo đếm từ xa
+ Phương pháp đo đếm trực tiếp
+ Phương pháp đo đếm gián tiếp
+ Phương pháp so sánh tương quan đồ thị mẫu
Trong đó đo đếm trực tiếp là phương pháp đơn giản, thuận tiện và phù hợp với điều kiện cụ thể khi thu thập số liệu.
Để xây dựng đồ thị phụ tải ngày điển hình, phương pháp đo đếm trực tiếp được áp dụng bằng cách ghi nhận các giá trị công suất hoặc dòng điện trong những khoảng thời gian xác định Việc đo đếm này cần được thực hiện liên tục trong nhiều ngày, vì số ngày đo càng nhiều sẽ làm tăng độ chính xác của kết quả thu thập Đặc biệt, để tạo ra đồ thị phụ tải cho thanh cái thứ cấp tại trạm trung gian, cần tiến hành đo các giá trị công suất hoặc dòng điện trong các khoảng thời gian nhất định.
Số liệu sau khi thu thập được xử lý sơ bộ để loại bỏ những sai số có thể xuất hiện trong phép đo.
Coi sự phân bố xác suất của phụ tải theo quy luận phân phối chuẩn:
Khi đó giá trị tính toán của phụ tải tại giờ thứ i được xác định như sau: Giá trị dòng điện trung bình được xác định: n i i 1 tb n
Giá trị dòng điện tính toán được xác định theo công thức tt tb β.σ
Để tính toán độ lệch trung bình bình phương của dòng điện tại giờ thứ i, sử dụng công thức I = I + n, với n là số lần đo tối thiểu (n = 7) Độ lệch chuẩn β phản ánh xác suất phụ tải nhận giá trị gần với kỳ vọng toán học với độ tin cậy từ 95% đến 97% Với xác suất 95%, ta chọn β = 1,7.
Dựa trên các giá trị dòng điện đã tính toán, chúng ta có thể xây dựng đồ thị phụ tải cho một ngày điển hình vào mùa đông và mùa hè, từ đó tiến hành tạo ra đồ thị phụ tải hàng năm.
Xác định thời gian hao tổn công suất cực đại (τ)
Dựa vào đồ thị phụ tải đã xây dựng ở đầu đường dây, chúng ta có thể tính toán thời gian sử dụng công suất cực đại cũng như thời gian hao tổn công suất cực đại thông qua các công thức phù hợp.
Do số lượng trạm tiêu thụ lớn, việc xây dựng đồ thị phụ tải cho tất cả các trạm là không khả thi, dẫn đến việc không xác định được các giá trị τ cho từng trạm Do đó, ta coi giá trị τ của lộ là không đổi và sử dụng giá trị τ tính được từ đồ thị phụ tải ở đầu đường dây để tính toán hao tổn điện năng cho toàn bộ lộ.
Bước 2: Xác định công suất cực đại của các trạm tiêu thụ
Để thu thập điện năng tại các trạm tiêu thụ, chúng ta cần ghi lại các chỉ số công tơ hàng tháng tại những trạm này.
Xác định công suất cực đại của các trạm tiêu thụ
Mạng điện rất phức tạp, với nhiều trạm tiêu thụ trên mỗi lộ, có thể lên đến hàng chục trạm Do đó, việc đo đếm trực tiếp công suất cực đại tại từng trạm là không khả thi Để xác định công suất cực đại tại các trạm tiêu thụ, chúng ta cần sử dụng công thức gần đúng: max dk t.
k (3.8) Trong đó: A: điện năng tiêu thụ trong 1 tháng t: thời gian khảo sát 1 tháng (tr0h) k dk
: hệ số điền kín đồ thị phụ tải
Bước 3: Tính hao tổn công suất và điện năng trong máy biến áp.
- Tổn thất công suất tác dụng trong máy biến áp được xác định theo công thức:
BA Fe Cu 0 k dm ΔPP ΔPP ΔPP ΔPP ΔPP S
Trong máy biến áp, có ba loại tổn thất công suất chính: ΔPPBA, đại diện cho tổn thất công suất tác dụng, tính bằng kW; ΔPP0, biểu thị tổn thất công suất không tải, cũng tính bằng kW; và ΔPPk, chỉ ra tổn thất công suất ngắn mạch, được đo bằng kW.
Smax – Công suất cực đại phụ tải, kVA cosφ - hệ số công suất của phụ tải
Sdm – Công suất định mức của máy biến áp, kVA
- Tổn thất điện năng trong máy biến áp được áp dụng theo công thức:
Trong đó: t - thời gian làm việc ( t = 8760h)
Sdm - Công suất định mức của máy biến áp (kVA)
- Thời gian hao tổn công suất cực đại
Bước 4: Tính công suất truyền tải và hao tổn điện năng trên đường dây.
Xét một mạng điện gồm có bốn trạm tiêu thụ:
Hình 3.1: Sơ đồ lưới 22kV
- Tính công suất cực đại trên đường dây nhánh.
Công suất cực đại trên đường dây nhánh có thể được xác định bằng công suất cực đại trên máy biến áp của đoạn đường dây đó, khi bỏ qua hao tổn công suất trong máy biến áp.
Công suất truyền tải cực đại trên đoạn 1 - 2 tương đương với công suất cực đại của phụ tải S2, trong khi đó, công suất truyền tải cực đại trên đoạn 3 - 4 tương ứng với công suất cực đại của phụ tải S4.
- Tính công suất cực đại trên đường trục.
Xác định dòng công suất truyền tải cực đại trên đoạn dây đường trục ta thực hiện theo phương pháp số gia Công thức tổng quát:
PΣ = Pi + ki.Pi+1 = Pi + Pi+1 ( Nếu Pi > Pi+1) (3.11)
Để tính công suất truyền tải trên đoạn A – 1, cần cộng tổng công suất truyền tải cực đại của hai nhánh 1 - 2 và 1 - 3 bằng phương pháp số gia Gọi công suất truyền tải trên đoạn A - 1 là P1, công suất truyền tải trên đoạn 1 - 2 là P2, và công suất truyền tải trên đoạn 1 - 3 là P3 Giả sử P2 lớn hơn P3.
- Tính hao tổn công suất trên đường dây:
Hao tổn công suất tác dụng trên đường dây:
Pdd, Qdd là công suất tác dụng và công suât phản kháng của đoạn đường dây (kW, kVAr)
Udd là điện áp dây tính toán của đoạn dây, được đo bằng kilovolt (kV) Giá trị này được xác định dựa trên điện áp định mức của đường dây, cụ thể là Udm = 22 kV Các yếu tố ảnh hưởng đến Udd bao gồm điện trở và điện kháng của 1 km chiều dài dây (đơn vị /km), cùng với chiều dài đường dây tính bằng km.
- Hao tổn điện năng trên đường dây.
Hao tổn điện năng trên một đoạn đường dây được tính theo công thức:
max- Là hao tổn công suất tác dụng cực đại trên một đoạn đường dây.
- Là thời gian hao tổn công suất cực đại trên đường dây
Bước 5: Xác định tổn thất điện năng trên toàn lưới điện
Hao tổn điện năng trên toàn lưới điện được xác định bằng tổng hao tổn điện năng trên các đoạn đường dây và tổng hao tổn điện năng trên máy biến áp Công thức tổng quát để tính toán này rất quan trọng trong việc đánh giá hiệu quả của hệ thống điện.
L ba dd oi ki i dmi j
Trong đó: m: số đoạn đường dây n: số trạm biến áp
TÍNH TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG CHO LỘ 471-E27.2
Sơ đồ một sợi lộ 471-E27.2 Gia Bình – Bắc Ninh
Lộ 471-E27.2 Gia Bình – Bắc Ninh gồm 49 trạm biến áp, cấp điện cho các xã Đông cứu, Đại Lai, Xuân Lai, Song Giang và Giang sơn chia làm 2 nhánh:
Nhánh chính: cấp điện cho xã Đông cứu, Đại Lai và Xuân Lai có chiều dài 6,7 km sử dụng dây AC95 gồm 27 trạm biến áp
Nhánh rẽ Song Giang: cấp điện cho 2 xã Song Giang và Giang sơn có chiều dài 7,51 km, sử dụng dây AC70 gồm 22 trạm biến áp.
Trên mỗi nhánh trục có đặt một tụ bù 3x100 kVAr.
Các rẽ nhánh vào các trạm chủ yếu sử dụng AC50, ngoài ra còn có AC70, AC35.
Các máy biến áp được sản xuất bởi nhiều hãng khác nhau, bao gồm Nhà máy chế tạo thiết bị điện Đông Anh - Hà Nội, ABB, Nhà máy chế tạo biến áp Hà Nội và Takaoka.
Lộ 471-E27.2 gồm các loại phụ tải như sau:
Phụ tải sinh hoạt bao gồm các thiết bị điện thiết yếu cho cuộc sống gia đình, như hệ thống chiếu sáng, thiết bị nấu ăn, quạt, tủ lạnh, bình nước nóng và điều hòa không khí.
Phụ tải trường học: gồm các thiết bị điện như quạt, chiếu sáng
Phụ tải động lực: là các động cơ phục vụ sản xuất như máy xay xát, máy công cụ trong các xưởng cơ khí, xưởng mộc
Phụ tải thủy lợi, bao gồm các trạm bơm phục vụ tưới tiêu nông nghiệp, thường có tính chất thời vụ Đồ thị tải điện không ổn định, với mức tiêu thụ đạt cực đại vào những giờ cao điểm, dẫn đến sự chênh lệch lớn giữa mức tiêu thụ cực đại và cực tiểu Điều này khiến thời gian máy biến áp hoạt động ở chế độ non tải kéo dài.
Bảng 4.1 Thông số trạm biến áp lộ 471-E27.2
STT Trạm biến áp S(kVA
Để tính toán điện trở ro và xo tương ứng với từng tiết diện đường dây, ta tham khảo bảng 4.2 trong giáo trình "Mạng điện" của tác giả Nguyễn Ngọc Kính Dựa vào công thức Dtb = 2 m, ta có thể tra cứu các giá trị cần thiết trong phụ lục 4 và 5.
Bảng 4.2: Thông số dây dẫn lộ 471-E27.2 Gia Bình – Bắc Ninh
STT Đoạn dây Điểm đầu Điểm cuối Chiều dài km
29 Nhánh rẽ TBA 3 TBA Trường 0,605 AC50 0,65 0,393
Phú Thọ 13 TBA Phú Thọ 0,168 AC50 0,65 0,393
32 Nhánh rẽ TBA Đại Lộc 2 21 TBA Đại Lộc
34 Nhánh rẽ TBA thôn Vàng 27 TBA thôn
35 Nhánh rẽ TBA thôn Xuân Lai
TBA thôn Xuân Lai 0,834 AC70 0,46 0,382
36 Nhánh rẽ TBA Đại Lộc 10 TBA Đại Lộc 0,443 AC35 0,85 0,412
Xuân Lai 2 15 TBA Xuân Lai
Phúc Lai 16 TBA Phúc Lai 0,401 AC50 0,65 0,393
Phúc Lai 2 8 TBA Phúc Lai
40 Nhánh rẽ TBA bơm Xuân Lai
TBA bơm Xuân Lai 0,779 AC70 0,46 0,382
41 Nhánh rẽ TBA Định Cương 34 TBA Định
44 Nhánh rẽ TBA 49 TBA Phương 2,076 AC70 0,46 0,382
Trần Sơn 15A TBA Trần Sơn 0,98 AC50 0,65 0,393
48 Nhánh rẽ TBA Ấp Lai 15 TBA Ấp Lai 0,485 AC35 0,85 0,412
49 Nhánh rẽ TBA Đại Lai 20 TBA Đại Lai 1,049 AC70 0,46 0,382
50 Nhánh rẽ TBA Đại Lai 2 11 TBA Đại Lai 2 0,807 AC50 0,65 0,393
Huề Đông 20 TBA Huề Đông 0,055 AC50 0,65 0,393
Huề Đông 2 4 TBA Huề Đông 2 0,081 AC50 0,65 0,393
Bảo Tháp 12 TBA Bảo Tháp 0,227 AC50 0,65 0,393
56 Nhánh rẽ TBA Đống Đá 13 TBA Đống Đá 0,028 AC50 0,65 0,393
57 Nhánh rẽ TBA Đống Cao 3 TBA Đống
Hiệp Sơn 2 19 TBA Hiệp Sơn
Hiệp Sơn 6 TBA Hiệp Sơn 0,924 AC35 0,85 0,412
Du Tràng 21 TBA Du Tràng 0,831 AC50 0,65 0,393
Du Tràng 2 9 TBA Du Tràng
Lập ái 1 26 TBA Lập ái 1 0,045 AC35 0,85 0,412
Cột TBA Lập ái 1 TBA Lập ái 2 0,05 AC35 0,85 0,412
Từ Ái 35 TBA Từ Ái 0,736 AC50 0,65 0,393
Chi Nhị 2 41 TBA Chi Nhị
Cột TBA Bơm Giang Sơn
Hữu Ái 3 TBA Hữu Ái 0,91 AC50 0,65 0,393
Chi Nhị 44 TBA Chi Nhị 0,545 AC35 0,85 0,412
Xây dựng đồ thị phụ tải
Gia Bình là huyện chủ yếu sản xuất nông nghiệp, do đó phụ tải điện có tính chất mùa vụ, với công suất cực đại vào mùa đông và cực tiểu vào ban đêm Nhu cầu điện biến động theo nhiều yếu tố, bao gồm phụ tải thủy lợi tùy thuộc vào mùa mưa và khô, cũng như thời tiết hàng năm Các phụ tải sinh hoạt, chiếu sáng và xay sát cũng chịu ảnh hưởng từ mùa vụ và điều kiện thời tiết Mặc dù vậy, các trạm tiêu thụ điện trên lộ 471-E27.2 được đặt tại khu dân cư đông đúc, phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt, tưới tiêu và các dịch vụ khác, dẫn đến phụ tải lưới điện có tính đồng nhất Do đó, việc xây dựng đồ thị phụ tải tại đầu lộ và xác định giá trị Tmax và τ là cần thiết để tính toán cho tất cả các trạm tiêu thụ.
Để xây dựng đồ thị phụ tải ngày điển hình cho mùa đông và mùa hè, trước tiên cần chọn tháng đại diện cho từng mùa Sau đó, tiến hành đo đếm dòng điện hoặc công suất trong nhiều ngày, với số ngày đo càng nhiều thì đồ thị phụ tải càng chính xác, phản ánh tính chất làm việc của phụ tải trong cả mùa Đồ thị phụ tải ngày điển hình thể hiện sự biến thiên của phụ tải trong một ngày đêm, từ đó có thể xây dựng đồ thị phụ tải hàng tháng và hàng năm Quá trình xử lý số liệu, tính toán và xây dựng đồ thị phụ tải dựa trên các quy luật xác suất thống kê.
Số liệu sau khi thu thập được xử lý sơ bộ để loại bỏ những sai số có thể xuất hiện trong phép đo.
Coi sự phân bố xác suất của phụ tải theo quy luận phân phối chuẩn:
Khi đó giá trị tính toán của dòng điện tại giờ thứ i được xác định như sau:
Giá trị dòng điện trung bình được xác định: n i i 1 tb n
Giá trị dòng điện tính toán được xác định theo công thức tt tb β.σ
Để xác định độ lệch trung bình bình phương của dòng điện tại giờ thứ i, công thức được sử dụng là I = I + n, trong đó n là số lần đo tối thiểu (n = 7) Độ lệch chuẩn β phản ánh xác suất phụ tải nhận giá trị gần với kỳ vọng toán học với độ tin cậy từ 95% đến 97% Đối với xác suất 95%, giá trị β được lấy là 1,7.
Trong khoảng thời gian từ 0 đến 24 giờ, chúng ta thu được chuỗi số liệu dòng điện tính toán Itti Khi biểu diễn mối quan hệ này trên đồ thị với trục tung là dòng điện Itti và trục hoành là thời gian t, chúng ta sẽ có được đồ thị phụ tải hàng ngày Việc xác định các tham số của đồ thị phụ tải là cần thiết để phân tích và đánh giá hiệu suất sử dụng điện.
Thời gian sử dụng công suất cực đại:
Thời gian hao tổn công suất cực đại:
Hệ số điền kín của đồ thị: kdk max
Để xây dựng đồ thị phụ tải năm, cần dựa vào đồ thị phụ tải điển hình của các khoảng thời gian trong ngày, đêm, mùa hè và mùa đông, bằng phương pháp cộng đồ thị theo thời gian Số ngày của mùa hè và mùa đông được chọn tùy thuộc vào đặc điểm từng vùng Cụ thể, đối với vùng đồng bằng Bắc Bộ, mùa hè thường được xác định là 190 ngày và mùa đông là 175 ngày.
Đường thẳng đi qua điểm cao nhất của đồ thị phụ tải ngày đêm giúp xác định thời gian tác động của dòng phụ tải trong năm, tương ứng với mức phụ tải cụ thể.
Trong quá trình phân tích dòng phụ tải, ta xác định thời gian t1 bao gồm t1h và t1đ Tiếp theo, ta vẽ đường thẳng đi qua bậc thang thứ 2 để tìm giá trị I2 tương ứng với thời gian t2, và tiếp tục thực hiện cho đến giá trị In Qua đó, chúng ta thiết lập bảng tác động của dòng phụ tải trong năm, từ đó xây dựng đồ thị phụ tải năm một cách chính xác.
Dòng phụ tải Thời gian tác động
Khi thời gian thay đổi từ 0 đến 8760 giờ, ta thu được chuỗi số liệu dòng điện tính toán Itti Biểu diễn mối quan hệ này trên đồ thị với trục tung là dòng điện Itti và trục hoành là thời gian t, ta có được đồ thị phụ tải năm.
4.2.1 Xây dựng đồ thị phụ tải ngày mùa đông điển hình. Để xây dựng đồ thị phụ tải điển hình ngày mùa đông ta thu thập số liệu trong 7 ngày điển hình của mùa đông Từ số liệu thu thập và áp dụng công thức tính toán cụ thể cho thời điểm 1h ngày mùa đông như sau:
Độ lệch trung bình bình phương:
Dòng điện tính toán: tt tb β.σ 1,7.0,73
Tính toán tương tự ta có kết quả ở bảng 4.3
Bảng 4.3: dòng điện ngày điển hình mùa đông
Dòng điện các ngày đo (A)
Từ các số liệu trên ta xây dựng đồ thị phụ tải điển hình ngày mùa đông của lộ 471-E27.2
Hình 4.2: Đồ thị phụ tải điển hình ngày mùa đông lộ 471-E27.2
Các tham số của đồ thị phụ tải
Dòng điện trung bình: I TB = 1
Thời gian sử dụng công suất cực đại: T M = 1 n i i i M
Thời gian hao tổn công suất cực đại: 2
Hệ số điền kín của đồ thị: kdk max
4.2.2 Đồ thị phụ tải ngày mùa hè Để xây dựng đồ thị phụ tải điển hình ngày mùa hè ta thu thập số liệu trong 7 ngày điển hình của mùa hè Từ số liệu thu thập và áp dụng công thức tính toán cụ thể cho thời điểm 1h ngày mùa hè như sau:
Độ lệch trung bình bình phương:
Dòng điện tính toán: tt tb β.σ 1,7.5,38
Tính toán tương tự ta có kết quả ở bảng 4.4
Bảng 4.4: dòng điện các ngày điển hình mùa hè
Dòng điện các ngày đo (A)
Từ các số liệu trên ta xây dựng đồ thị phụ tải điển hình ngày mùa hè của lộ 471-E27.2
Hình 4.3: Đồ thị phụ tải điển hình ngày mùa hè lộ 471-E27.2
Các tham số của đồ thị phụ tải
Dòng điện trung bình: I TB = 1
Thời gian sử dụng công suất cực đại: T M = 1 n i i i M
Thời gian hao tổn công suất cực đại: 2
Hệ số điền kín của đồ thị: kdk V,49
4.2.3 Đồ thị phụ tải năm
Từ số liệu đồ thị phụ tải ngày điển hình mùa hè và ngày mùa đông ta xây dựng đồ thị phụ tải năm của lộ 471-E27.2
Bảng 4.5: Số liệu dòng điện năm 2015 của lộ 471-E27.2
Từ các số liệu trên ta xây dựng đồ thị phụ tải năm 2015 của lộ 471-E27.2
Hình 4.4: Đồ thị phụ tải năm lộ 471-E27.2
Các tham số của đồ thị phụ tải
Thời gian sử dụng công suất cực đại: T M = 1 n i i i M
Thời gian hao tổn công suất cực đại: 2
Hệ số điền kín của đồ thị: kdk max
Bảng 4.6: Các tham số của đồ thị phụ tải lộ 471-E27.2 Đồ thị (h) Tmax (h) Kđk Itb (A) Imin (A) Imax (A)
Nhận xét: Qua đồ thị phụ tải và số liệu thống kê tại đầu lộ 471-E27.2
Gia Bình – Bắc Ninh ta thấy:
Vào mùa đông, thời gian cao điểm tiêu thụ điện thường diễn ra từ 10-11h và 16-19h, với đỉnh điểm vào khoảng 17-18h Ngược lại, thời gian thấp điểm thường xảy ra vào ban đêm, từ 22h đến 4h.
Thời gian cao điểm tiêu thụ điện trong mùa hè rơi vào khoảng từ 9-11h và 16-19h, với mức tiêu thụ cao nhất thường diễn ra từ 18-19h Ngược lại, thời gian thấp điểm thường diễn ra vào ban đêm, từ 23h đến 4h.
Đồ thị phụ tải mùa hè và mùa đông cho thấy sự khác biệt rõ rệt, với mức độ điền kín của phụ tải mùa đông thấp hơn so với mùa hè Điều này cho thấy phụ tải mùa hè ít biến đổi hơn, trong khi phụ tải mùa đông có sự biến động lớn hơn.
Thời gian sử dụng công suất cực đại và thời gian hao tổn công suất cực đại của mùa hè lớn hơn mùa đông.
Phụ tải cực đại mùa đông thường cao hơn so với mùa hè do sự khác biệt trong cách sử dụng các thiết bị điện trong hộ gia đình Trong khu vực có điều kiện kinh tế trung bình, bình nước nóng được sử dụng phổ biến vào thời gian trước bữa ăn, trùng với giờ cao điểm nấu nướng và sinh hoạt, trong khi điều hòa chủ yếu được sử dụng vào buổi tối, đặc biệt sau 19h30, khi mọi người nghỉ ngơi Sự phân bổ thời gian sử dụng này dẫn đến việc phụ tải điện vào mùa đông cao hơn mùa hè.
Mức độ không đều của phụ tải lớn, đặc biệt là sự chênh lệch lớn giữa giá trị phụ tải cực đại và cực tiểu trong đồ thị phụ tải, đang gây ra nhiều thách thức cho hệ thống điện Để tối ưu hóa hiệu quả kinh tế của mạng điện, việc áp dụng các biện pháp san phẳng đồ thị phụ tải là cần thiết.
Tổn thất trong máy biến áp tiêu thụ lộ 471-E27.2
4.3.1 Xác định công suất cực đại của các máy biến áp. Để xác định công suất cực đại của các trạm, ta lấy số liệu điện năng của tháng có Pmax lớn nhất ( tháng 1) bằng cách lấy số liệu điện năng ở thanh cái thứ cấp trạm biến áp tiêu thụ và tính theo công thức:
A: điện năng tiêu thụ trong 1 tháng t: thời gian khảo sát (720h) kdk :hệ số điền kín của mùa đông, ta lấy của đầu lộ kđk = 0,45
Bảng 4.7: Số liệu điện năng đo được trong tháng 1 năm 2015.
STT Tên trạm biến áp S (kVA) A (kWh)
Dựa trên lượng điện năng tiêu thụ trong tháng 1 tại các trạm, cùng với hệ số điền kín lộ ta là 0,45, chúng ta có thể tính toán được công suất tải cực đại của các trạm tiêu thụ.
Ví dụ trạm Hương Vinh max
Tính toán cho các trạm ta thu được số kết quả cho trong bảng.
Bảng 4.8: công suất tiêu thụ cực đại của các trạm.
STT Trạm biến áp S (kVA) A (kWh) Pmax
4.3.2 Hao tổn điện năng trong máy biến áp.
Hao tổn điện năng trong máy biến áp được xác định theo công thức:
(4.12) Để xác định cos ta tiến hành đo giá trị dòng điện, điện áp, công suất tại thời điểm cực đại mùa đông và tính toán.
Số liệu đo đếm ngày 6/1/2015 ở đầu lộ:
Ap = 49,3 MWh; AQ = 10 MVArh cos = 2 2 2 2
Ví dụ tính cho trạm Hương Vinh: Po = 0,53 kW; Pk = 3,15 kW;
Kết quả tính toán cho các trạm biến áp được trình bày ở bảng 4.9.
Bảng 4.9: tổn thất điện năng trong các trạm biến áp
Trần Sơn 560 0,96 5,27 329,54 12352,51 Ấp Lai 100 0,32 2,05 46,62 3765,86 Đại Lai 180 0,53 3,15 138,06 8646,83 Đại Lai 2 250 0,64 4,1 126,86 7887,52
Bảo Tháp 180 0,53 3,15 136,15 8536,61 Đống Đá 180 0,53 3,15 75,31 5834,20 Đống Cao 180 0,53 3,15 57,82 5344,99
Từ bảng hao tổn điện năng trong trạm biến áp, ta có tổng hao tổn trong trạm biến áp là: ΣΔPAba = 383008( kWh)
Tổn thất điện năng trên đường dây lộ 471-E27.2
4.4.1 Công suất truyền tải trên các đoạn đường dây
Để tính công suất truyền tải trên các đoạn đường dây nhánh, cần coi Pmax và cosφ của phụ tải trên nhánh bằng với của đường dây chính Công suất truyền tải của nhánh được xác định theo công thức cụ thể.
Tính cho các đoạn đường trục
Ta xác định công suất truyền tải trên các đoạn đường dây được tổng hợp theo phương pháp số gia Công thức tổng quát :
PΣ = Pi + ki.Pi+1 = Pi + Pi+1 ( Nếu Pi > Pi+1) (4.15)
Ví dụ tính cho đoạn 20-22:
Tính toán tương tự với những đoạn còn lại, kết quả tính được ghi trong bảng 4.10
Bảng 4.10 : Công suất truyền tải của các đoạn đường dây
STT Đoạn dây Điểm đầu Điểm cuối
30 Nhánh rẽ TBA Gia Bình số 2 3 TBA Gia Bình số 2 0,605 AC50 0,65 0,393 54,07 10,98
32 Nhánh rẽ TBA Phú Thọ 13 TBA Phú Thọ 0,168 AC50 0,65 0,393 86,03 17,47
33 Nhánh rẽ TBA Đại Lộc
Thái 27 TBA Hồng Thái 0,524 AC50 0,65 0,393 115,63 23,48
Vàng 27 TBA thôn Vàng 0,29 AC50 0,65 0,393 61,06 12,40
37 Nhánh rẽ TBA Đại Lộc 10 TBA Đại Lộc 0,834 AC35 0,85 0,412 166,38 33,78
Lai 2 15 TBA Xuân Lai 2 0,443 AC50 0,65 0,393 225,07 45,70
39 Nhánh rẽ TBA Phúc Lai 16 TBA Phúc Lai 0,722 AC50 0,65 0,393 108,12 21,95
40 Nhánh rẽ TBA Phúc Lai
Sơn 15 TBA Trần Sơn 0,1 AC50 0,65 0,393 329,54 66,92
48 Nhánh rẽ TBA Ấp Lai 20 TBA Ấp Lai 0,317 AC35 0,85 0,412 46,62 9,47
49 Nhánh rẽ TBA Đại Lai 11 TBA Đại Lai 0,98 AC70 0,46 0,382 138,06 28,04
50 Nhánh rẽ TBA Đại Lai
51 Nhánh rẽ TBA Huề Đông 4 TBA Huề Đông 1,049 AC50 0,65 0,393 212,98 43,25
52 Nhánh rẽ TBA Huề Đông 2 11N TBA Huề Đông
Tháp 13 TBA Bảo Tháp 0,081 AC50 0,65 0,393 136,19 27,65
56 Nhánh rẽ TBA Đống Đá 3 TBA Đống Đá 0,742 AC50 0,65 0,393 75,31 15,29
Cao 19 TBA Đống Cao 0,132 AC50 0,65 0,393 57,82 11,74
Sơn 2 6 TBA Hiệp Sơn 2 0,227 AC50 0,65 0,393 232,83 47,28
59 Nhánh rẽ TBA Hiệp Sơn 21 TBA Hiệp Sơn 0,028 AC35 0,85 0,412 82,22 16,70
Tràng 9 TBA Du Tràng 0,777 AC50 0,65 0,393 87,97 17,86
61 Nhánh rẽ TBA Du 22 TBA Du Tràng 0,756 AC50 0,65 0,393 188,79 38,34
Phú 26 TBA B Ích Phú 0,924 AC35 0,85 0,412 122,78 24,93
63 Nhánh rẽ TBA Lập ái 1 Cột TBA
Lập ái 1 TBA Lập ái 1 0,831 AC35 0,85 0,412 120,53 24,47
64 Nhánh rẽ TBA Lập ái 2 29 TBA Lập ái 2 0,805 AC35 0,85 0,412 108,97 22,13
Phú 35 TBA T Ích Phú 0,015 AC35 0,85 0,412 137,20 27,86
66 Nhánh rẽ TBA Từ Ái 41 TBA Từ Ái 0,045 AC50 0,65 0,393 128,89 26,17
67 Nhánh rẽ TBA Chi Nhị
Cột TBA Bơm Giang Sơn
68 Nhánh rẽ TBA Tiêu Xá Cột TBA
Lập ái 2 TBA Tiêu Xá 2,115 AC35 0,85 0,412 78,91 16,02
69 Nhánh rẽ TBA Tiêu Xá
70 Nhánh rẽ TBA Hữu Ái 39 TBA Hữu Ái 0,147 AC50 0,65 0,393 130,50 26,50
72 Nhánh rẽ TBA Chi Nhị 49 TBA Chi Nhị 0,946 AC35 0,85 0,412 153,95 31,26
74 Nhánh rẽ TBA Tiêu Xá
Cột TBATiêu Xá 2 TBA Tiêu Xá 3 0,65 AC50 0,65 0,393 17,74 3,60
4.4.2 Hao tổn điện năng trên dây dẫn.
Hao tổn điện năng trên đoạn đường dây được tính theo công thức:
- Là hao tổn công suất tác dụng trên đường dây.
Pdd, Qdd là công suất tác dụng và công suât phản kháng của đoạn đường dây (kW, kVAr)
Udd là điện áp dây tính toán của đoạn dây, được đo bằng kilovolt (kV) Giá trị này được xác định dựa trên điện áp định mức của đường dây, cụ thể là Udm = 22 kV Các yếu tố ảnh hưởng đến Udd bao gồm điện trở và điện kháng của 1 km chiều dài dây, được biểu thị bằng đơn vị ôm trên km (Ω/km), cùng với chiều dài của đường dây tính bằng km.
- Là thời gian hao tổn công suất cực đại trên đường dây, = 2075 (h)
Ví dụ tính hao tổn điện năng trên đoạn 1 - 3 với: xo = 0,371 (Ω/km) ; ro = 0,33(Ω/km) ; l = 1,62 (km); Ptr.t = 2859,15 (kW);
Tính toán tương tự đối với các đoạn dây còn lại, kết quả được ghi trong bảng 4.11
Bảng 4.11 : Hao tổn công suất trên các đoạn đường dây Đoạn dây Điểm đầu Điểm cuối
TBA Trường THPT Gia Bình số 2
Nhánh rẽ TBA Đại Lộc 2 21 TBA Đại
Nhánh rẽ TBA 27 TBA thôn 0,29 AC50 0,65 0,393 61,06 12,40 3,14 thôn Vàng Vàng
Nhánh rẽ TBA thôn Xuân Lai
Nhánh rẽ TBA Đại Lộc 10 TBA Đại
Nhánh rẽ TBA bơm Xuân Lai
Nhánh rẽ TBA Định Cương 34 TBA Định
Nhánh rẽ TBA 49 TBA 1,324 AC70 0,46 0,382 124,57 25,29 42,19
Nhánh rẽ TBA Ấp Lai 15 TBA Ấp
Nhánh rẽ TBA Đại Lai 20 TBA Đại
Nhánh rẽ TBA Đại Lai 2 11 TBA Đại
Huề Đông 20 TBA Huề Đông 1,049 AC50 0,65 0,393 212,98 43,25 138,07
Huề Đông 2 4 TBA Huề Đông 2 0,207 AC50 0,65 0,393 99,06 20,11 5,89
Nhánh rẽ TBA Đống Đá 13 TBA Đống Đá 0,742 AC50 0,65 0,393 75,31 15,29 12,21
Nhánh rẽ TBA Đống Cao 3 TBA Đống
Lập ái 1 26 TBA Lập ái
Nhánh rẽ TBA Cột TBA TBA Lập ái 0,805 AC35 0,85 0,412 108,97 22,13 36,27
Từ Ái 35 TBA Từ Ái 0,045 AC50 0,65 0,393 128,89 26,17 2,17
Cột TBA Bơm Giang Sơn
Hữu Ái 3 TBA Hữu Ái 0,147 AC50 0,65 0,393 130,50 26,50 7,26
Song Giang Nhánh rẽ Tiêu
Từ bảng tính hao tổn điện năng trên các đoạn đường dây, ta có tổng hao tổn điện năng trên toàn đường dây là: ΣΔPAdd = 90261 (kWh)
Hao tổn điện năng trên toàn lưới điện
Hao tổn điện năng trên toàn lưới điện bằng tổng hao tổn điện năng trong máy biến áp và trên đường dây Ta có:
Theo số liệu từ Điện lực Gia Bình, điện năng tiêu thụ trên lộ 471-E27.2 trong năm 2015 đạt 12.944.259 kWh Để tính toán hao tổn điện năng theo phần trăm, ta sử dụng công thức: ΔPA%L = A L.
9 ,66 Đánh giá tình trạng lưới điện:
Lộ 471-E27.2 cung cấp điện chủ yếu cho các phụ tải nông nghiệp và sinh hoạt, do đó thời gian làm việc của phụ tải phụ thuộc vào nhiệt độ, thời tiết và mùa vụ Công suất cực đại thường xảy ra vào thời điểm sinh hoạt của các hộ gia đình, trong khi công suất cực tiểu diễn ra vào ban đêm khi nhu cầu sử dụng điện giảm Sự chênh lệch giữa công suất cực đại và công suất cực tiểu là rất lớn.
Mùa hè là thời gian có công suất sử dụng cực đại lên đến 16,44 giờ, với hệ số điền kín của đồ thị phụ tải cao Chênh lệch giữa công suất cực đại và công suất cực tiểu khoảng 2 lần, do nhu cầu sử dụng thiết bị làm mát như quạt và điều hòa không khí tăng cao Các thiết bị này hoạt động liên tục trong suốt cả ngày, đặc biệt vào giờ cao điểm buổi trưa và buổi tối, khi còn có nhu cầu sử dụng cho nấu nướng, sinh hoạt và chiếu sáng.
Trong mùa đông, thời gian sử dụng công suất cực đại chỉ kéo dài 10,7 giờ, cho thấy hệ số điền kín của phụ tải nhỏ Sự chênh lệch giữa công suất cực đại và công suất cực tiểu là 5.
Vào mùa đông, ngoài các thiết bị điện phục vụ nấu nướng, sinh hoạt và chiếu sáng, vào giờ cao điểm buổi tối, người dùng còn sử dụng bình nước nóng và máy sấy tóc, dẫn đến sự gia tăng đột biến của công suất cực đại so với công suất cực tiểu.
Hệ số sử dụng công suất đạt 0,98, cho thấy mức độ sử dụng điện năng hiệu quả cao Điều này chủ yếu do phụ tải sinh hoạt chiếm ưu thế, bao gồm các thiết bị như đèn chiếu sáng, dụng cụ nấu nướng, cũng như các thiết bị phục vụ cho sinh hoạt và giải trí.
Và có đặt tụ bù ở cuối đường dây.
Để đánh giá tình trạng làm việc của các máy biến áp, chúng ta cần tính toán hệ số mang tải của trạm Công thức tính hệ số này được biểu diễn như sau: \( \text{max} \, \text{cos} \, \text{mt} = \frac{\text{max}}{\text{dm}} \cdot \text{dm} \).
Ví dụ trạm Hương Vinh: 176,93
Tính toán tương tự cho các trạm còn lại ta có bảng kết quả 4.12
Bảng 4.12: Hệ số mang tải của các máy biến áp
STT Trạm biến áp S (kVA) Pmax (kW) kmt
Qua bảng tính toán ta thấy các trạm biến áp làm việc quá tải: Phúc Lai
Các máy biến áp làm việc nặng tải: Du Tràng, Đại Lộc, Huề Đông, B. Song Giang, Định Cương, Hương Vinh.
Các trạm biến áp làm việc non tải: Đại Lộc 2, B Song Giang, Tiêu Xá
3, Đống Cao, Gia Bình 2, Hồng Thái, Thôn Vàng, Đống Đá, Hiệp Sơn, Lập Ái 1, Tiêu Xá, Tân Hương 2, Phương Triện 2, Ấp Lai, Phú Thọ.
Các trạm còn lại làm việc ở tính trạng bình thường.
Đường dây lộ 471-E27.2 Gia Bình-Bắc Ninh đã được cải tạo tốt, với đường dây trục chính sử dụng dây AC95 và các nhánh rẽ như Song Giang sử dụng dây AC70 Các nhánh rẽ vào trạm biến áp chủ yếu dùng dây dẫn AC50, bên cạnh đó có một số đoạn sử dụng dây AC70 và AC35 Mặc dù vậy, công suất truyền tải của hầu hết các đoạn đường dây còn thấp so với khả năng mang tải, đặc biệt là các nhánh rẽ vào trạm biến áp như Xuân Lai, Trung Thành, Trung Thành 2, Phương Triện, Đại Lai Hao tổn trên các đoạn đường dây không lớn nhờ vào việc non tải và thiết kế với tiết diện lớn.
Bán kính cấp điện ngắn, phụ tải phân bố tập trung.
Hao tổn điện năng trên lưới điện hiện ở mức thấp, chỉ 3,6% Trong đó, hao tổn không tải của máy biến áp chiếm khoảng 50% tổng tổn thất, trong khi tổn thất trên đường dây tương đối nhỏ.
