Lý do chọn đề tàiVới sự phát triển nhanh chóng của nề công nghiệp sản xuấ các phụ ản t, t i tiêu thụ điệ n cũng phát triển m t cách nhanh chóng và ộ đòi hỏi ph i đáp ứ đượả ng c nh ng ữ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ BÙ TỐI ƯU CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG CHO LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI HUYỆN THANH TRÌ, HÀ NỘI NGUYỄN CAO VŨ vuncevnhanoi@gmail.com Ngành kỹ thuật điện Giảng viên hướng dẫn: TS Lê Đức Tùng Viện: Điện HÀ NỘI, 06/2020 Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17061132214361000000 I MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Với phát triển nhanh chóng cơng nghiệp sản xuất, phụ tải tiêu thụ điện phát triển cách nhanh chóng địi hỏi phải đáp ứng yêu cầu chất lượng điện Công suất phát từ nhà máy điện, truyền đến phụ tải tiêu thụ cách hiệu quả, tránh lãng phí, đạt hiệu cao mặt kỹ thuật kinh tế vấn đề quan trọng hệ thống điện, nhiều đề tài nghiên cứu Phân phối khâu cuối trong trình truyền dẫn điện từ nguồn điện đến phụ tải tiêu thụ Nhiệm vụ đặt Công ty Điện lực phải tìm giải pháp tối ưu nhằm giảm tổn thất điện năng, nâng cao chất lượng điện áp tới mức tốt Vấn đề ln trọng tâm công tác quản lý vận hành Điện lực Tập đoàn Điện Lực Việt Nam (EVN) Để giảm tổn thất có nhiều giải pháp thay tiết diện dây dẫn lớn hơn, thay máy biến áp thường xuyên vận hành non tải, san tải máy biến áp tải, lắp đặt tụ bù cơng suất phản kháng Trong đó, phương pháp bù công suất phản kháng giải pháp đơn giản, hiệu kinh tế Đối với huyện Thanh Trì, phân bố dân cư địa bàn tính chất đa dạng hộ tiêu thụ, khu công nghiệp, khu chung cư xây dựng, đưa vào sử dụng nên phụ tải phát triển nhanh chóng số lượng cơng suất, cấu trúc lưới điện thay đổi, phát triển mặt quy mô, thay đổi dẫn đến gia tăng tổn thất điện tổn thất điện áp, điều ảnh hưởng đến hiệu vận hành lưới điện Với lý trên, đề tài “BÙ TỐI ƯU CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG CHO LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI HUYỆN THANH TRÌ - HÀ NỘI” nâng cao cao hiệu vận hành, đảm bảo chất lượng điện tiêu kinh tế - kỹ thuật lưới điện địa phương Mục đích nghiên cứu Xác định phương pháp, số lượng, dung lượng, vị trí bù cơng suất phản kháng tối ưu mặt kinh tế - kỹ thuật cho lưới điện phân phối, tính tốn mơ cụ thể lộ đường dây thuộc lưới điện huyện Thanh Trì, nhằm giảm tổn thất điện năng, nâng cao chất lượng điện áp cho lưới điện phân phối huyện Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu nguyên lý phương pháp bù công suất phản kháng - Nghiên cứu tính tốn bù tối ưu cơng suất phản kháng cho lưới điện phân phối mẫu - Nghiên cứu đánh giá trạng lưới điện mẫu thuộc huyện Thanh Trì - Sử dụng phần mềm PSS/ADEPT để tính tốn vị trí, dung lượng bù cơng suất phản kháng tối ưu cho lộ đường dây mẫu Đối tượng phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: Nội dung luận văn nghiên cứu tính tốn xác định vị trí dung lượng bù cho lưới điện phân phối cụ thể “Lưới điện huyện Thanh Trì” Phạm vi nghiên cứu: - Nghiên cứu lý thuyết vấn đề kỹ thuật, kinh tế liên quan đến bù công suất phản kháng cho lưới điện phân phối - Áp dụng tính tốn cho lộ đường dây lưới điện phân phối huyện Thanh Trì - Sử dụng phần mềm PSS/ADEPT để tính tốn bù tối ưu công suất phản kháng, chọn phương án bù tối ưu công suất phản kháng cho lộ chọn, phục vụ cho công tác vận hành phát triển lưới điện huyện Thanh Trì Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp lý thuyết: tra cứu văn bản, tài liệu tham khảo, báo chuyên ngành từ phân tích lý thuyết bù công suất phản kháng lưới điện phân phối - Phương pháp sử dụng phần mềm đại (PSS/ADEPT, Matlab) để tính tốn mơ lưới điện, tìm phương án bù công suất phản kháng tối ưu cho lưới điện mẫu Ý nghĩa khoa học tính thực tiễn đề tài - Đề tài sử dụng phần mềm tính tốn, mơ lưới điện mạnh ứng dụng cho nhiều toán thực tế hầu hết quốc gia khu bực giới - Xác định vị trí, cơng suất bù cơng suất phản kháng tối ưu cho lưới điện mẫu Giúp đưa giải pháp nhằm giảm tổn thất điện năng, nâng cao chất lượng điện áp địa phương DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT PSS/ADEPT : Là tên phần mềm tính tốn lưới điện phân phối MATLAB: phần mềm lập trình tính tốn ngơn ngữ bậc cao, tích hợp khả tính tốn, hình ảnh hóa, lập trình mơi trường dễ sử dụng, vấn đề giải pháp CSPK: Công suất phản kháng CSTD: Công suất tác dụng MBA: Máy biến áp LĐPP: Lưới điện phân phối TTĐN: Tổn thất điện TTĐA: Tổn thất điện áp BV: Bảo vệ SVC (Static Var Compensator): Thiết bị bù ngang điều khiển Thyristor GTO (Gate Turn Off): Cửa đóng mở TCR (Thyristor Controlled Reactor): Kháng điều chỉnh Thyristor TSR (Thyristor Switched Reactor): Kháng đóng mở Thyristor TSC (Thyristor Switched Capacitor): Bộ tụ đóng mở Thyristor NPV: Hàm giá trị để tính tốn hiệu kinh tế CAPO: Bài tốn tính tốn dung lượng bù tối ưu phần mềm PSS/ADEPT RECLOSER: Máy cắt trung tự động đóng lặp lại MỤC LỤC I MỞ ĐẦU II NỘI DUNG CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ LÝ THUYẾT BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG TRONG LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI I.1 Sự tiêu thụ nguồn phát công suất phản kháng I.1.1 Sự tiêu thụ công suất phản kháng I.1.2 Nguồn phát công suất phản kháng I.2 Bù công suất phản kháng lưới điện phân phối I.2.1 Các phương pháp bù công suất phản kháng lưới điện phân phối I.3 Ảnh hưởng bù công suất phản kháng đến thông số lưới điện phân phối I.3.1 Các tiêu kỹ thuật I.3.2 Các tiêu kinh tế I.4 Kết luận 10 CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN BÙ TỐI ƯU CƠNG SUẤT PHẢN KHÁNG LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI 11 II.1 Xác định dung lượng bù công suất phản kháng 11 II.1.1 Bù công suất phản kháng để nâng cao hệ số cosφ 11 II.1.2 Bù công suất phản kháng điều kiện tối thiểu công suất phản kháng 11 II.1.3 Bù công suất phản kháng theo điều kiện điều chỉnh điện áp 14 II.1.4 Bù công suất phản kháng theo quan điểm kinh tế 23 II.2 Xác định cơng suất vị trí bù công suất phản kháng Error! Bookmark not defined II.2.1 Bù đường dây có phụ tải phân bố tập trung 29 II.2.2 Xác định vị trí tối ưu tụ bù 36 II.3 Đánh giá hiệu bù công suất phản kháng 38 II.3.1 Ảnh hưởng hệ số công suất cosφ thời gian Tm 38 II.3.2 Hiệu việc bù công suất phản kháng 40 II.4 Ảnh hưởng thiết bị bù đến thông số đường dây 42 III.1 Giới thiệu phần mềm dùng để tính tốn 46 III.1.1 Tổng quan phần mềm PSS/ADEPT 46 III.1.2 Các chức ứng dụng 47 III.1.3 Cơ sở tính tốn bù cơng suất phản kháng chương trình PSS/ADEPT 47 1.3.1 Cơ sở lý thuyết tính tốn bù tối ưu theo phương pháp tích phân động theo dịng tiền tệ 47 III.2 Hiện trạng lưới điện huyện Thanh Trì 50 III.3 Tính tốn cho lộ 473E1.10 50 III.3.1 Xây dựng sơ đồ tính tốn lộ 473E1.10 50 III.3.2 Tính tốn chế độ xác lập lộ 473E1.10 55 III.4 Kết luận 64 III.4.1 Đánh giá 64 III.4.2 Ý kiến đề xuất 65 Tài liệu tham khảo 66 PHỤ LỤC 67 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 2.1 Phân phối dung lượng bù mạng hình tia 12 Hình 2.2 Phân phối dung lượng bù mạng phân nhánh 14 Hình 2.3 Sơ đồ mạng điện dùng máy bù đồng để điều chỉnh điện áp 14 Hình 2.4 Sơ đồ mạng điện có phân nhánh 16 Hình 2.5 Sơ đồ mạng điện kín 17 Hình 2.6 Mạng điện có đặt bù tụ điện hai trạm biến áp Tb Tc 17 Hình 2.7 Điều chỉnh điện áp mạng điện kín tụ điện 19 Hình 2.8 Sơ đồ mạng điện phụ tải 20 Hình 2.9.Sơ đồ mạch tải điện có dùng thiết bị bù 23 Hình 2.10.Đồ thị phụ tải phần kháng năm 26 Hình 2.11 Sơ đồ tính toán dung lượng bù nhiều điểm 26 Hình 2.12 Đường dây phụ tải tập trung áp phân bố có tụ 30 Hình 2.13 Đường dây phụ tải tập trung phân bố có tụ 31 Hình 2.14 Các đường biểu thị độ giảm tổn công suất ứng với độ bù vị trí đường dây có phụ tải phân bổ ( λ =0) [1] 33 Hình 2.15 Đường dây phụ tải tập trung phân bổ có bù tụ 34 Hình 2.16 Đường dây phụ tải tập trung phân bổ có tụ 34 Hình 2.17 Đường dây phụ tải tập trung phân bổ có tụ 35 Hình 2.18 So sánh độ giảm tổn thất đạt số tụ bù n =1,2,3 ∞ đường dây có phụ tải phân bố ( λ =0) [1] 38 Hình 2.19.Sự phụ thuộc tổn thất công suất tác dụng vào hệ số cosϕ 39 Hình 2.20 Ảnh hưởng cosϕ Tm đến tổn thất điện mạng điện 40 Hình 2.21 Ảnh hưởng cosϕ Tm đến % tổn thất điện mạng điện 40 Hình 3.1 Giao phần mềm PSS/ADEPT 5.0 47 Hình 3.2 Thiết lâp thơng số đường dây 52 Hình 3.3 Thiết lâp thơng số MBA 53 Hình 3.4 Thẻ thiết lập số kinh tế cho phần mềm 54 Bảng 3.1 Thẻ thiết lập số kinh tế cho phần mềmError! Bookmark not defined Hình 3.5 Thơng số kinh tế thiết lập cho bù trung áp 55 Hình 3.6 Đồ thị phụ tải ngày điển hình năm 2019 thuộc lộ 473E1.10 56 Hình 3.7 Thẻ phân loại phụ tải đồ thị 57 Hình 3.8 : Cách xác định hao tổn lộ đường dây 58 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Điện trở máy biến áp quy phí U = 380V 29 Bảng 1.2 Tổn hao lưới trước bù Error! Bookmark not defined Bảng 1.3: Kết tính tốn điện áp nút lưới chưa bù Error! Bookmark not defined Bảng 1.4: Kết tính tốn lưới sau bù Error! Bookmark not defined Bảng 1.5 : Kết tính tốn điện áp lưới sau bùError! Bookmark not defined II NỘI DUNG CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ LÝ THUYẾT BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG TRONG LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI I.1 Sự tiêu thụ nguồn phát công suất phản kháng I.1.1 Sự tiêu thụ công suất phản kháng Xét tiêu thụ lượng mạch điện đơn giản có tải điện trở điện kháng sau: Hình 1.1 Mạch điện đơn giản R-L Mạch điện cung cấp điện áp u (t) = U m sin ωt Dòng điện i lệch pha với điện áp u góc ϕ i (t) = I m sin (ωt − ϕ ) hay i(t) = I m ( sin ω t.cos ϕ − sin ϕ cos ω t ) Có thể coi: i = i′ + i′′ Với i ′ = I m cos ϕ sin ωt i ′′ = I m.sin ϕ.cos ωt = I m.sin ϕ.sin ( ωt − π / ) Như dòng điện i tổng hai thành phần: i ′ có biên độ I m.cos ϕ pha với điện áp u i′′ có biên độ I m.sin ϕ chậm pha so với điện áp u góc π / Công suất tương ứng với hai thành phần i′ i′′ là: P = U I cos ϕ gọi công suất tác dụ ng Q = U I sin ϕ gọi công suất phản kháng Từ công thức ta viết: P = U I cos ϕ = Z I ( I cos ϕ ) = Z I R = R I Z (1.1) Q = U I sin ϕ = Z I ( I.sin ϕ ) = Z I2 X = X I2 Z (1.2)