Đứng trước tình hình đó ngành Điện phải thực hiện những kế hoạch phát triển nguồn và lưới điện để đáp ứng nhu cầu tiêu thụ của các phụ tải điện, không ngừng cải tạo nâng cấp lưới điện hi
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI TRUNG TÂM ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC - LUẬN VĂN THẠC SỸ CHUYÊN NGÀNH HỆ THỐNG ĐIỆN ĐỀ TÀI: CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG VÀ BÙ KINH TẾ TRÊN LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: PGS-TS TRẦN BÁCH NGƯỜI THỰC HIỆN: ĐOÀN VĂN SÂM Hà Nội - Năm 2006 Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17061131385831000000 Mục lục Mục Nội dung Trang Mở đầu Chương I Lưới phân phối vấn đề tổn thất điện 1.1 Vai trò, đặc điểm chung lưới điện phân phối 1.1.1 Các yêu cầu chung 1.1.2 Cấu trúc Hệ thống điện 1.1.3 Vai trò đặc điểm chung lưới điện phân phối 1.1.4 Phương thức cấp điện lưới phân phối: 1.2 Tổn thất điện 1.2.1 Phân loại tổn thất 1.2.2 Phân bố tổn thất kỹ thuật 1.2.3 Thực trạng tổn thất điện 10 1.3 Các phương pháp tính tổn thất điện 11 1.3.1 Phương pháp phân tích đồ thị 11 1.3.1.1 Biểu đồ phụ tải cho dạng dòng điện 11 1.3.1.2 Biểu đồ phụ tải cho dạng cơng suất tồn phần 13 1.3.2 Phương pháp dịng điện trung bình bình phương 13 1.3.3 Phương pháp thời gian tổn thất: 15 1.3.4 Phương pháp đường cong tổn thất 20 1.3.5 Phương pháp biểu đồ dòng điện ngày đặc trưng 22 phụ tải 1.4 Các biện pháp giảm tổn thất điện 24 1.4.1 1.4.2 Đối với đường dây Đối với máy biến áp 24 25 1.4.3 Giảm tổn thất điện vận hành 25 Chương II Phương pháp tính tốn bù công suất phản kháng để 27 giảm tổn thất điện 2.1 Phương pháp chung 27 2.1.1 -Nguyên tắc chung 27 2.1.2 Ảnh hưởng tụ bù đến tổn thất điện lưới 30 phân phối trường hợp đơn giản: 2.1.2.1 Tác dụng 30 2.1.2.2 Ảnh hưởng tụ bù lưới phân phối có 32 phụ tải 2.1.3 Ảnh hưởng tụ bù lưới phân phối có phụ tải 36 phân bố trục 2.2 Phân tích kinh tế dự án 38 2.2.1 Các phương pháp chung 39 2.2.1.1 Phương pháp tính giá trị hóa dịng tiền tệ - 39 NPV 2.2.1.2 Phương pháp gía trị hoá năm - AW 41 2.2.1.3 Phương pháp thời gian thu hồi vốn 42 2.2.1.4 Phương pháp tính mức lãi suất nội IRR tỷ số lợi 42 nhuận TN/CP 2.2.1.5 Phương pháp tương lai hoá dòng tiền tệ - FV 42 2.2.1.6 Phương pháp mức lãi suất cần-RIC 43 2.2.2 Chi phí vịng đời cơng trình lưới điện 43 2.2.3 Chi phí vịng đời lưới điện phát triển 46 2.2.4 2.2.5 Luận chứng kinh tế cơng trình điện tiền lãi 47 ENPV: Luận chứng tài cơng trình điện 48 2.2.6 Thu nhập thực hàng năm TNt bán điện 51 2.2.7 Luận chứng tài 51 2.2.7.1 Đối với cơng trình tĩnh 51 2.2.7.2 Đối với dự án động: 52 2.3 Phân tích kinh tế dự án bù công suất phản kháng 52 2.3.1 Hàm mục tiêu 52 2.3.2 Các hạn chế 57 2.3.3 Tính tốn để xác định việc lắp đặt tụ điện tối ưu cho 58 trường hợp tải phân bố đều: 2.3.4 Trường hợp lắp 01 tụ điện 60 2.3.5 Trường hợp lắp 02 tụ điện 62 2.3.6 Trường hợp lắp 03 tụ điện 63 2.3.7 Trường hợp lắp 04 tụ điện 64 2.3.8 Trường hợp lắp n tụ điện 64 2.4 Vị trí lắp đặt tối ưu tụ điện 65 2.5 Giảm tổn thất điện nhờ tụ điện 68 2.6 Quan hệ dung lượng cụm tụ cố định 75 2.7- Phương trình tổng quát tiết kiệm cho số 76 tụ điện cố định 2.8 Tối uu việc lắp đặt tụ điện cố định tụ điện đóng 79 cắt xuất tuyến lưới phân phối 2.9 Sự phân bố dịng phản kháng chuẩn hố 82 2.10 Thiết lập công thức tiết kiệm giảm tổn thất 84 2.11 Vị trí kích cỡ tụ tối ưu 85 Chương III 88 3.1 Áp dụng phương pháp phân tích kinh tế giải tốn bù công suất phản kháng Tiền lãi NPV thời gian thu hồi vốn đầu tư (Thv) 3.1.1 NPV; tiền lãi sau n năm vận hành tụ bù 88 88 3.1.2 Phương pháp tính độ giảm tổn thất điện DA 89 3.1.3 Phương pháp chung giải toán bù kinh tế theo NPV 90 3.2 Phân tích tốn bù công suất phản kháng cho đường 91 dây trung áp phụ tải 3.2.1 Sơ đồ lưới điện thông số 91 3.2.2 Các tính tốn liên quan đến tụ bù 93 3.2.3 Tính bù tối ưu theo phương pháp phân tích NPV 94 3.3 Phân tích bù lưới điện có phụ tải phân bố 98 thực tế: 3.3.1 Sơ đồ số liệu lưới điện 98 3.3.2 Ảnh hưởng vị trí cơng suất bù đên độ giảm tổn 99 thất điện năng: 3.3.3 Tính bù phụ tải khơng tăng trưởng: 101 3.4 Tính bù cho lưới điện có phụ tải tăng trưởng theo thời 103 gian 3.5 Tính tốn bù cho đường dây 971 104 3.5.1 Giới thiệu đặc điểm chung đường dây 104 3.5.2 Tính tổn thất điện cho đường dây 971 108 3.5.2.1 Khi chưa bù chưa bù 108 3.5.2.2 Chọn điểm đặt tụ bù 108 3.5.2.3 Chọn dung lượng bù 111 3.5.2.4 So sánh chọn dung lượng bù 113 Kết luận chung 117 Phụ lục 121 Tài liệu tham khảo 134 Luận văn tốt nghiệp – hệ Cao học chuyên ngành Hệ thồng điện MỞ ĐẦU Trong năm gần thực chủ trương Đảng, sách Nhà nước việc đẩy mạnh công cách mạng Cơng nghiệp hóa - Hiện đại hóa đất nước, phấn đấu đến năm 2020 Nước ta trở thành nước cơng nghiệp Từ chủ trươ ng đắn kinh tế nước ta có bước phát triển mạnh mẽ, tốc độ cơng nghiệp hóa tăng nhanh, nhu cầu tiêu thụ điện ngày lớn, đòi hỏi ngành Điện phải trước bước để tạo tiền đề cho phát triển kinh tế đất nước giai đoạn Cùng với phát triển kinh tế quốc dân, u cầu ngày khắt khe cơng nghệ địi hỏi chất lượng điện ngày cao, chi phí sản xuất truyền tải ngày phải giảm thấp Đứng trước tình hình ngành Điện phải thực kế hoạch phát triển nguồn lưới điện để đáp ứng nhu cầu tiêu thụ phụ tải điện, không ngừng cải tạo nâng cấp lưới điện có, đề giải pháp, phươ ng thức vận hành hợp lý để nâng cao chất lượng điện năng, khai thác lưới điện hiệu quả, giảm tổn thất điện trình truyền tải đến mức thấp nhất, để đáp ứng ngày tốt đòi hỏi chất lượng điện đồng thời tiết kiệm chi phí đầu tư, sản xuất truyền tải điện Mặt khác giới nước ta có nguy cạn kiệt nguồn lượng sơ cấp phải triệt để tiết kiệm lượng điện Đó nhiệm vụ khó khăn, việc tính tốn tổn thất điện tổn thất lưới điện phân phối chiếm tỷ lệ lớn tổng tổn thất trình truyền tải, để có giải pháp khai thác hiệu lưới điện phân phối góp phần giảm tổn thất kỹ thuật, giảm chi phí truyền tải điện cho tồn ngành Với lưới điện phân phối việc tính tốn giảm tổn thất điện gặp khơng khó khăn, đặc biệt đường trung áp xây dựng chắp nối nhiều giai đoạn, đường dây có nhiều nhánh có tiết diện khác nhau, thời -(1) - -Đồn Văn Sâm –Khố 2004-2006 Luận văn tốt nghiệp – hệ Cao học chuyên ngành Hệ thồng điện -điểm sử dụng công suất khác nhau, phân bố công suất đường dây không Mặt khác với phát triển ngày mạnh mẽ phụ tải đường dây không cải tạo nâng cấp kịp thời làm ảnh hưởng lớn đến tổn thất điện lưới điện phân phối, thể dễ nhận thấy đường dây trục xây dựng từ nhiều năm trước, phụ tải phát triển tiếp tục nối vào đường dây có sẵn với đề tài “Các phương pháp tính tổn thất điện bù kinh tế lưới điện phân phối” Tác giả mong muốn đóng góp phần nhỏ cơng tác tìm tịi nghiên cứu vào việc tính tốn tổn thất kỹ thuật đề xuất ph ương pháp giảm tổn thất điện lưới phân phối, góp phần tìm giải pháp vận hành kinh tế lưới điện phân phối Luận văn bao gồm chương, đó: Chương 1: Lưới phân phối vấn đề tổn thất điện Chương 2: Phương pháp tính bù công suất phản kháng để giảm tổn thất điện Chương 3: Tính tốn áp dụng Tơi xin chân thành cảm ơn PGS.TS Trần Bách thầy cô giáo Bộ môn Hệ thống điện trường Đại học Bách khoa Hà Nội tận tình hướng dẫn, bảo giúp tơi hồn thành luận văn Do thời gian kiến thức có hạn nên Luận văn chắn cịn nhiều khiếm khuyết Tơi chân thành mong muốn nhận bảo, góp ý thầy giáo đồng nghiệp để luận văn sử dụng hữu ích thực tế -(2) - -Đồn Văn Sâm –Khố 2004-2006 Luận văn tốt nghiệp – hệ Cao học chuyên ngành Hệ thồng điện -CHƯƠNG I: LƯỚI PHÂN PHỐI VÀ VẤN ĐỀ GIẢM TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG 1.1 Vai trò, đặc điểm chung lưới điện phân phối 1.1.1- Các yêu cầu chung: Lưới điện đánh giá theo 04 tiêu chuẩn chính: - Vận hành an toàn - Đảm bảo chất lượng điện - Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện - Hiệu kinh tế Điện loại hàng hóa đặc thù, động lực thúc đẩy phát triển sản xuất đời sống xã hội Trong năm qua, hoạt động điện lực Đảng Nhà nước quan tâm đầu tư thích đáng Để thực chủ trương đa dạng hóa thành phần kinh tế tham gia vào hoạt động điện lực Xuất phát từ yêu cầu thiết đặt phải có hành lang pháp lý cho hoạt động điện lực sử dụng điện, kỳ họp thứ ngày 03 tháng 12 năm 2004, Quốc hội khóa XI thơng qua Luật điện lực, Luật có hiệu lực từ ngày 01 tháng năm 2005 Tại điều 15 Luật điện lực nêu vấn đề tiết kiệm truyền tải, phân phối điện ghi rõ: “Hệ thống đường dây tải điện trạm điện phải đảm bảo thông số tiêu chuẩn kinh tế - kỹ thuật tiên tiến, vận hành với phương thức tối ưu nhằm đáp ứng yêu cầu cung cấp điện ổn định, an toàn, liên tục giảm thiểu tổn thất điện năng” 1.1.2- Cấu trúc Hệ thống điện Hệ thống điện bao gồm nhà máy điện, trạm biến áp, đường dây tải điện thiết bị khác thiết bị điều khiển, thiết bị bù, bảo vệ v.v -(3) - -Đồn Văn Sâm –Khố 2004-2006 Luận văn tốt nghiệp – hệ Cao học chuyên ngành Hệ thồng điện -nối với thành hệ thống, làm nhiệm vụ sản xuất, truyền tải phân phối điện Hệ thống điện phát triển không ngừng không gian thời gian để đáp ứng nhu cầu ngày phát triển phụ tải Tùy theo mục đích nghiên cứu hệ thống điện chia thành phần hệ thống t ương đối độc lập nhau: Cấu trúc hệ thống điện sơ đồ (hình 1.1): NMĐ LHT 110-220-500 kV LTT 35-110-220kV LPP ≤ 35kV LHA 0,4/0,22kV NĐ Phụ tải hạ áp TĐ TBK Trạm khu vực Phụ tải trung áp Hình 1.1 Cấu trúc Hệ thống điện - Về mặt quản lý vận hành Hệ thống điện chia thành; + Khối nhà máy điện nhà máy điện quản lý (các nhà máy điện thuộc nhiều thành phần kinh tế khác như; nhà máy lớn quan trọng thuộc Nhà nước quản lý, cịn lại thuộc Cơng ty cổ phần, Cơng ty liên doanh) + Lưới điện siêu cao áp ( có U ≥ 220 kV) trạm khu vực Công ty truyền tải quản lý (thuộc tài sản Nhà nước) + Lưới truyền tải 110 kV Công ty Điện lực quản lý (thuộc tài sản Nhà nước) -(4) - -Đoàn Văn Sâm –Khoá 2004-2006 Luận văn tốt nghiệp – hệ Cao học chuyên ngành Hệ thồng điện -+ Lưới điện phân phối (U ≤ 35 kV) Điện lực quản lý (thuộc tài sản Nhà nước, Công ty trách nhiệm hữu hạn thành viên, Công ty cổ phần Điện lực, khách hàng v.v) 1.1.3- Vai trò đặc điểm chung lưới điện phân phối Lưới điện phân phối làm nhiệm vụ phân phối điện từ trạm trung gian (các trạm khu vực trung áp nhà máy điện) cho phụ tải với bán kính nhỏ - Lưới phân phối gồm hai phần: + Lưới phân phối trung áp có điện áp từ đến 35 kV, phân phối điện cho phân phối 6-35/0,4 kV + Lưới hạ áp cấp điện cho phụ tải hạ áp 380/220 V - Lưới phân phối có cấu trúc kín vận hành hở, hình tia dạng xương cá Để đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện mạch vòng, xuất tuyến liên kết với dao cách ly, thiết bị nối mạch vòng (Ring Main Unit) thiết bị vận hành chế độ mở, trường hợp cần sửa chữa có cố đường dây việc điện hạn chế nhờ việc chuyển đổi nguồn cấp thao tác đóng cắt dao cách ly phân đoạn tự động chuyển đổi nhờ thiết bị nối mạch vòng Hiện lưới điện phân phối phần lớn có dạng hình tia xương cá, để nâng cao độ tin cậy cung cấp điện, chất lượng mạch hình tia liên tục cải thiện, đặc biệt năm gần với xuất thiết bị công nghệ thiết bị tự động (Reclose) phân đoạn cố đồng thời với việc phát triển nhiều trạm nguồn làm giảm bán kính cung cấp điện, tăng tiết diện dây dẫn bù công suất phản kháng chất lượng điện mạng hình tia cải thiện nhiều Mặt khác lưới điện hình tia có số ưu điểm -(5) - -Đồn Văn Sâm –Khố 2004-2006