Cá biện pháp nâng ao hất lượng điện năng trong lưới phân phối thành phố hà nội

Việc giảm tổn thất điện năng trong lưới điện phân phối không chỉ góp phần đáng kể vào giảm giá thành điện năng mà còn mang lại hi u qu kinh doanh cho các ệ ảcông ty.. L ịch sử nghiên cứu

Chuyên ngành : K ỹ thu t đi ậ ệ n H ệ ố th ng đi n ệ

LUẬN VĂN TH C SĨ K Ạ Ỹ THUẬT

K THU Ỹ Ậ T ĐI Ệ N HỆ THỐNG ĐIỆ N

NGƯỜI HƯỚ NG D N KHOA H C: Ẫ Ọ PGS.T ĐẶ S NG QU C TH NG Ố Ố

Hà Nội – Năm 2012

L ỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan công trình nghiên c u là c a riêng tôi ứ ủ

Các số ệ li u, k t qu tính toán là chính xác, trung thế ả ực Công trình này chưa từng được công b trên các t p chí khoa h c nào ố ạ ọ

Trong luận văn có sử ụ d ng m t s tài li u tham khộ ố ệ ảo như đã nêu trong phần cuố ủi c a bài luận văn

H c viên ọPhan Đức Hi n ể

Vì th i gian có h n và vờ ạ ấn đề nghiên c u khá phứ ức tạp nên b n luả ận văn không

th ểtránh khỏi những thiếu sót Rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của quý

thầy cô, đồng nghi p và bệ ạn đọc quan tâm!

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà N i, tháng 12 – 2012 ộ

H c viên ọ

Phan Đức Hi n ể

H TH NG CUNG CỆ Ố ẤP ĐIỆN 7 2.1 Nâng cao h s công su t ệ ố ấ  7 2.2 Ch v n hành kinh t cế độ ậ ế ủa các máy biến áp gi m t n thả ổ ất điện năng 7 2.3 Khái ni m v bù công su t ph n kháng 9 ệ ề ấ ả2.4 Tái cấu trúc lưới điện gi m t n thả ổ ất điện năng 15 2.4.1 Gi i thi u chung v tái cớ ệ ề ấu trúc lưới điện 15 2.4.2 Phương pháp thực nghi m 17 ệ2.5 K t lu n: 20ế ậPHẦN 2 TÁI CẤU TRÚC LƯỚI ĐIỆN GI M T N THẢ Ổ ẤT ĐIỆN NĂNG 22 CHƯƠNG 3: TÁI CẤU TRÚC LƯỚI ĐIỆN VÀ BÀI TOÁN GI M T N TH T Ả Ổ ẤĐIỆN NĂNG 22 3.1 Lưới điện phân ph i trung th 22 ố ế3.1.1 Gi i thi u chung v ớ ệ ề lưới điện phân ph i trung th 22 ố ế3.1.2 Các phầ ử phân đoạn trong lưới điện t n phân ph i 22 ố3.1.3 Một số ấu trúc lướ c i phân ph i 27 ố

3.2 T n thổ ất điện năng trong lưới phân ph i 28 ố3.3 Mô hình toán h c bài toán tái cọ ấu trúc lưới điện phân ph i 30 ốCHƯƠNG 4: ỨNG D NG TÁI CỤ ẤU TRÚC LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI

THÀNH PH HÀ NỐ ỘI ĐỂ NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG 33 4.1 Giới thiệu chung v ề lưới điện phân ph i thành ph Hà N i 33 ố ố ộ4.2 PSS/ADEPT và kh ả năng ứng d ng tái cụ ấu trúc lưới điện phân ph i 34 ố4.3 Tái cấu trúc lưới điện phân ph i 44 ố4.3.1 Hàm m c tiêu 44 ụ4.3.2 Giải thuật tìm điểm m tở ối ưu trong lưới điện m ch vòng 45 ạ4.3.3 Áp dụng gi i bài toán tái cả ấu trúc lưới điện phân ph i thành ph Hà N i 63 ố ố ộ4.4 K t lu n: 83 ế ậ

K T LU N CHUNG 84 Ế ẬTÀI LIỆU THAM KHẢO 85

DANH MỤ C CÁC CH VI T T T VÀ KÝ HIỆU Ữ Ế Ắ

CSPK Công suất phản kháng

HTĐ H thệ ống điện

FACTS Flexible AC Transmission System

HVDC High Voltage Direct Current

DANH MỤ C CÁC B NG Ả

B ng 4.1 Thông s cả ố ủa mạch điện Civanlar ba ngu n 50 ồ

B ng 4.2 Phân b tả ố ải và điện áp của lưới điện Civanlar ba nguồn ban đầu 52

B ng 4.3 T n th t công su t và t n thả ổ ấ ấ ổ ất điện áp của mạng điện ban đầu 53

Bảng 4.4 Dòng điện, điện áp nút cuối và công suất trên các nhánh của lưới điện Civanlar ba nguồn khi đóng tấ ả các khóa điệt c n 55

Bảng 4.5 Dòng điện, điện áp nút cuối và công suất trên các nhánh của lưới điện Civanlar ba nguồn khi mở khóa 08-10 và 11- 58 09

Bảng 4.6 Tổn thất công suất và tổn thất điện áp của mạng điện sau khi mở khóa 08-10

B ng 4.12 Thông s ả ố lưới điện m ch vòng kín 77 ạ

Bảng 4.13 Thông số lưới điện sau khi mở khóa Quảng An 15 Quảng Khánh 1 và – B.T Tây H (C4-1) - B.T Tây H (C4-2) 81 ồ ồ

DANH MỤ C HÌNH V Ẽ

Hình 3.1 Lưới phân ph i trung th m t nguố ế ộ ồn không phân đoạn 27

Hình 3.2 Lưới phân ph i trung th m t ngu n có thi t b ố ế ộ ồ ế ị phân đoạn 27

Hình 3.3 Lưới phân ph i trung th hai ngu n có thi t b ố ế ồ ế ị phân đoạn 28

Hình 4.1 Giao di n chính cệ ủa chương trình PSS/ADEPT 36

Hình 4.2 Cửa sổ Equipment List View của chương trình PSS/ADEPT 37

Hình 4.3 Cửa sổ Progress View của chương trình PSS/ADEPT 38

Hình 4.4 Cửa sổ Report Preview của chương trình PSS/ADEPT 38

Hình 4.5 Thanh tr ng thái, thanh menu chính và thanh công cạ ụ ủa chương trình c PSS/ADEPT 39

Hình 4.6 H p tho i thiộ ạ ết đặt nút g c cho bài toán TOPO 41 ố Hình 4.7 H p tho i thiộ ạ ết đặt thông s kinh t cho bài toán TOPO 42 ố ế Hình 4.8 H p tho i thiộ ạ ết đặt thông s cho bài toán TOPO 43 ố Hình 4.9 K t qu ế ảchạy chương trình TOPO 44

Hình 4.10 a,b: Sơ đồ ạch vòng đơn giả m n và triển khai tương ứng 46

Hình 4.11 Sơ đồ kh i thu t toán tái cố ậ ấu trúc lưới trung áp gi m t n thả ổ ất điện năng 48

Hình 4.12 Sơ đồ ban đầu của lưới điện Civanlar ba ngu n có c u hình v n hành h , ồ ấ ậ ở ban đầu m m ch vòng t i các khóa 05-ở ạ ạ 11, 10-14, 07-16 49

Hình 4.13 Điện áp nút cu i cố ủa lưới điện Civanlar ba ngu n có c u hình v n hành h , ồ ấ ậ ở ban đầu m m ch vòng t i các khóa 05-ở ạ ạ 11, 10-14, 07-16 51

Hình 4.14 Lưới điện Civanlar ba nguồn khi đóng tấ ả các khóa điệt c n 54

Hình 4.15 Điện áp nút cuối và trào lưu công suấ ủa lưới điệt c n Civanlar ba ngu n khi ồ đóng tấ ả các khóa điệt c n 54

Hình 4.16 Lưới điện Civanlar ba ngu n khi m ồ ở khóa điệntrên nhánh 08-10 và 11-09 56

Hình 4.17 Điện áp nút cuối và trào lưu công suấ ủa lưới điệt c n Civanlar ba ngu n khi ồ m ở khóa điện trên nhánh 08-10 và 11-09 57

Hình 4.18.Lưới điện Civanlar 3 ngu n khi m ồ ở khóa điện08-10, 11-09 và 07-16 60

Hình 4.19 Điện áp nút cuối và trào lưu công suấ ủa lưới điệt c n Civanlar ba ngu n khi ồ m ở khóa điện trên nhánh 08-10, 11-09 và 07-16 60

Hình 4.20 Sơ đồ ộ ợ m t s i 471E1.21 – 471E1.8 64 Hình 4.21 Điện áp nút và trào lưu công suất trên lưới m ch vòng k 74 ạ ínHình 4.22 Điện áp nút và trào lưu công suất trên lưới sau khi m khóa Qu ng An 15 – ở ả

Qu ng Khánh 1 và B.T Tây H (C4-1) - B.T Tây H (C4-2) 78 ả ồ ồHình 4.23 Sơ đồ ộ ợ m t s i 471 E21 – 471 E8 sau tái c u trúc 82 ấ

và sinh ho t c a nhân dân Th ạ ủ ủ đô.

Th ủ đô Hà Nội sau khi được mở ộng, Tổng công ty Điện lực đã tiếp nhận quản r

lý, v n hành cung ậ ứng điện cho các khu v c thuự ộc tỉnh Hà Tây, huy n Mê Linh và bệ ốn

xã thu c huyộ ện Lương Sơn, tỉnh Hòa Bình, trên một địa bàn r ng lộ ớn, lưới điện cũ nát,

lạc hậu Việc giảm tổn thất điện năng trong lưới điện phân phối không chỉ góp phần đáng kể vào giảm giá thành điện năng mà còn mang lại hi u qu kinh doanh cho các ệ ảcông ty S phát triự ển nguồn điện mới còn chưa theo kị ự p s phát tri n c a phể ủ ụ ải điệ t n thì việc nâng cao chất lượng điện năng lưới điện phân ph i không ch mang l i hiố ỉ ạ ệu

qu ảkinh tế mà còn góp phần đảm bảo khả năng cung cấp điện ổn định cho các phụ ải tđiện

2 L ị ch sử nghiên cứu:

Trên cơ sở nghiên c u nh ng bi n pháp nâng cao chứ ữ ệ ất lượng điện năng cho hệ

thống cung cấp điện và ứng dụng trong giải bài toán tái cấu trúc lưới điện giảm tổn

thất điện năng từ nh ng báo cáo, tài liữ ệu đã công bố

3 M ục đích nghiên cứ u củ a lu ận văn, đối tượ ng, ph ạ m vi nghiên cứu:

Đề tài “Các bi n pháp nâng cao chệ ất lượng điện năng trong lưới phân ph i ốthành phố Hà Nội” trình bày các phương pháp nâng cao chất lượng điện năng, ứng

d ng tái cụ ấu trúc lưới điện phân ph i thành ph Hà N i ố ố ộ

Ứng d ng chụ ạy chương trình mô phỏng tính toán h thệ ống điện PSS/ADEPT (Power System Simulator/ Advanced Distribution Engineering Productivity Tool)

phiên b n 5.0 ng d ng cho bài toán m u Civanlar 3 nguả ứ ụ ẫ ồn và lưới điện phân phối thành ph Hà N i ố ộ

4 Các lu ậ n đi ểm cơ bản và đóng góp mớ i:

V i mớ ục đích như trên, nội dung cơ bản c a luủ ận văn bao gồm:

- Các biện pháp nâng cao chất lượng điện năng trong lưới phân phối thành phố

Hà N i ộ

- Tái cấu trúc lưới điện gi m t n thả ổ ất điện năng

- Ứng dụng tái cấu trúc lưới điện phân phối thành phố Hà Nội nâng cao chất lượng điện năng

Luận văn đưa ra tính hiệu quả và sự ần thiế ủa việc tái cấu trúc lưới điện c t cphân ph i thành ph ố ốHà Nội thông qua nghiên c u v i phứ ớ ần mềm PSS/ADEPT 5.0

PHẦN 1 CÁC BIỆN PHÁP NÂNG CAO CHẤ T LƯ NG ĐI N NĂNG Ợ Ệ TRONG LƯỚ I PHÂN PH I THÀNH PH HÀ N I Ố Ố Ộ

CHƯƠNG 1: CH ẤT LƯỢ NG ĐI N NĂNG C Ệ Ủ A H TH NG Ệ Ố

CUNG CẤ P ĐI Ệ N

1.1 Khái ni ệ m về chất lượ ng đi n năng ệ

Điện năng đượ ạc t o ra t s biừ ự ến đổi các dạng năng lượng khác nhau như: thếnăng, động năng, nhiệt năng, quang năng, hóa năng… Sự chuyển đổi này được th c ự

hiện thông qua các nhà máy phát điện Trước khi truyền năng lượng điện đến các hộtiêu th thông qua hụ ệ ố th ng truy n t i phề ả ức tạp mà điểm bắt đầu là nhà máy điệ , điện n năng đã bị thay đổi đặc tính cho phù hợp Đó là sự thay đổi các thông s cơ bố ản như điện áp, dòng điện, t n s ầ ố

Định nghĩa về chất lượng điện năng được s d ng r ng rãi trong h thử ụ ộ ệ ống điện

S ự gia tăng ứng dụng của các thiết bị điện tử và các máy phát phân phối đã làm tăng

s ự quan tâm đến chất lượng điện năng trong những năm gần đây Đảm bảo chất lượng điện năng là phải đảm b o ả ổn định v n áp và t n s Ch c n m t trong các y u t ề điệ ầ ố ỉ ầ ộ ế ốtrên không đảm b o, chả ất lượng điện năng sẽ không đảm b o ả

H thệ ống điện Việt Nam gồm có các nhà máy điện, các lưới điện, các hộ tiêu

th ụ được liên k t v i nhau thành m t h thế ớ ộ ệ ống để ự th c hi n 4 quá trình s n xu t, truyệ ả ấ ền

tải, phân phối và tiêu thụ điện năng trong lãnh thổ ệt Nam ệ ống điện Việt Nam Vi H th

có nhiều c p đi n áp đấ ệ ịnh m c khác nhau: 500kV, 220kV, 110kV, 64kV, 35kV, 22kV, ứ15kV, 10kV, 6kV, 0.4kV v i t n sớ ầ ố định m c là 50Hz Trong khi t n sứ ầ ố là đại lượng mang tính hệ thống thì điện áp lại không đồng nhất tại các điểm khác nhau trong hệ

thống Trong cùng một cấp điện áp, điện áp ở xa nguồn thường có giá trị nh ỏ hơn ở

những điểm gần nguồn do tồn tại tổn thất điện áp trong mạng điệ Các thiết bịn dùng điện đều được thi t k làm vi c v i giá tr t n s nh m c c a H thế ế để ệ ớ ị ầ ố đị ứ ủ ệ ống điện và giá

tr ị điện áp định mức thường bằng hoặc lân cận giá trị định mức của một cấp điện áp phân phối nào đó Nếu thi t bế ị dùng điện được cung cấp ở ầ t n số định mức của hệ

thống điện và với điện áp định mức của thiết bị đó thì chất lượng điện năng sẽ được

đảm b o ả

Chất lượng điện năng ợc xem là đảđư m bảo nế ần số và điệu t n áp biến đổi trong

phạm vi cho phép quanh giá trị định mức vì dao động về ần số có thể do những dao t

động hay nhi u lo n c a h th ng trong quá trình v n hành Phễ ạ ủ ệ ố ậ ạm vi này được quy định trên cơ sở đả m bảo điều ki n làm việ ệc bình thường c a thi t b ủ ế ị dùng điện và các tiêu chu n vẩ ề độ ệch điệ l n áp và tần số Khi các giá trị ự th c tế ủa điệ c n áp và tần số vượt ra ngoài độ ệ l ch cho phép ph i ti n hành các biả ế ện pháp điều ch nh ỉ

Độ ệch điệ l n áp ho c t n s ặ ầ ố được định nghĩa là hiệu s gi a giá tr ố ữ ị đo được và giá tr ị quy định, chẳng hạn:

Có thể tăng thêm nguồn công suất phản kháng Q b ng các thiằ ế ịt b bù hoặc phân

b l i công su t ph n kháng Q, khi trong h thố ạ ấ ả ệ ống điện có hiện tượng thừa cục bộ Việc điều chỉnh điện áp trong mạng điện rất phức tạp Mỗi mức cân bằng P và

Q trong hệ ống điện xác đị th nh m t giá trộ ị ủ c a tầ ố và điện s n áp Khi sự cân bằng bị phá vỡ ầ t n số và điện áp sẽ ến đổi cho đế bi n khi xác l p sậ ự cân b ng mớ ứằ i, ng với các giá tr ịxác lập mới của tầ ố và điện s n áp

Quá trình biến đổ ủi c a công suất và các chỉ tiêu chất lượng điện năng khi cân

bằng công suất bị phá hoại xảy ra rất phức tạp vì giữa chúng có quan hệ tương hỗ Vì

th giế để ải quyết các vấn đề ực tế ải đưa ra những điều kiện lý tưởng hóa làm đơn th ph

giản bài toán Những điều kiện đó là sự thay đổi cân bằng công suất P ảnh hưởng chủ

yếu đế ần t n số, còn s ựcân bằng công suất Q ảnh hưở chủ ếu đến điện áp ng y

Điều ki n c n thiệ ầ ết để có điều kiện điều chỉnh đượ ầc t n s ố và điện áp là trong h ệ

thống điện phải có đủ công suất tác dụng P và công ất phản kháng Q để đáp ứng nhu su

cầu luôn biến đổi của phụ ải và bù vào tổn thất trong quá trình sản xuất và truyền tải tđiện năng.

Điều ch nh t n s có th th c hi n t p trung b t k ỉ ầ ố ể ự ệ ậ ở ấ ỳ nhà máy điện nào, ngược nào điều chỉnh điện áp không th ti n hành t p trung mà ph i th c hi n ch thi u ể ế ậ ả ự ệ ở ỗ ếcông su t ph n kháng Q ấ ả

Điều chỉnh điện áp có th ể thay đổi cân b ng công su t tác d ng P và cân b ng ằ ấ ụ ằcông suất phản kháng Q nhưng chủ ếu đượ y c th c hi n bự ệ ằng cách thay đổi cân bằng công su t ph n kháng Q ấ ả

1.2 Các tiêu chuẩn về chất lượ ng đi n năng ệ

1.2.1 Ch ất lượ ng tần số

Chất lượng tần số được đánh giá bằng độ ệch tần số so với tần số định mức của l

h thệ ống điện Độ ệ l ch tầ ố được tính như sau:n s

 =|| 100% (1.2) Trong đó:

 : T n s thầ ố ực tế

 : T n s nh m c ầ ố đị ứ

Độ ệ l ch t n s là m t trong nh ng ch tiêu quan trầ ố ộ ữ ỉ ọng đánh giá chất lượng điện năng ngày nay

Tần số là một thông số có tính chất hệ ố th ng Chất lượng tần số được đánh giá

dựa trên độ dao động tần số, đượ ặc trưng bởc đ i lđộ ệch giữa giá trị ớn nhất và giá trị l

nh nh t cỏ ấ ủa tầ ốn s khi tốc độ ần số ến thiên nhanh hơn 1%/s t bi

1.2.2 Ch ất lượ ng đi ệ n áp

Độ ệch điệ l n áp trên c c các thi t b ự ế ị dùng điện so với điện áp định m c c a ứ ủ

mạng điện được định nghĩa là:

 =|| 100% (1.3) Trong đó:

 : Điện áp thực tế

 : Điện áp định m c ứ

Độ ệch điện áp được quy định như sau: l

Đố ới động cơ điệ ởi v n các xí nghi p công nghi p ệ ệ

Ví d : ụ

5% 5% =10%   5% + 2,5%= 7,5%

Điề u ch nh đi ỉ ện áp theo độ ệ l ch

Chất lượng điện năng của hệ ống điện chủ ếu là tần số và điện áp Khi đảm th y

bảo sự cân bằng giữa công suất phát từ các nguồn điện và nhu cầu phụ ả , chế độ t i làm

việc ổn định của hệ ống điện được xác lập Điều đó được thể ện bởi các giá trị th hi duy trì của tầ ố n s trong hệ thống và điện áp t i các nút chạ ủ ế y u của mạng điện cao áp và đây cũng là hai trong tập thông s tr ng thái c a h thố ạ ủ ệ ống điện

Tần số là một thông số có tính chất hệ ống Ngược lại việc quản lý chất lượ th ng điện áp v nguyên t c phề ắ ải được th c hi n phân tán và theo nhi u c p khác nhau trong ự ệ ề ấ

mạng điện nhằm đạt các chỉ tiêu về độ ệch tuyệt đối so với giá trị điện áp yêu cầu, về lkhoảng thời gian xảy ra độ ệ l ch, v h u qu c a đ lề ậ ả ủ ộ ệch Nghĩa là đây cần đánh giá sự

kiện sai lệch về chất lượng điện áp trong không gian 3 chiều: chiều rộng của cường độ, chiều dài của thời gian (còn gọi là đánh giá tích phân) và chiều sâu của hiệu quả (thiệt

hại kinh tế) Tuy nhiên những chỉ tiêu trên đây được thực hiện trong những ràng buộc

Đ ềi u chỉnh điện áp theo độ ệ l ch là nhằm đảm bảo sao cho độ ệch điệ l n áp so

với điện áp định mức ở ấ ả các thiế ị dùng điệ ằ t t c t b n n m trong ph m vi cho phép ạ

Chất lượng điện áp phải được đảm bả ở ạng điệ ạo m n h áp phía sau TPP, và phải được đảm b o trên c c các thi t b ả ự ế ị dùng điện s dử ụng điện áp cao hơn nếu có

Để đ ề i u ch nh đi n áp ta có th s d ng các phương pháp sau: ỉ ệ ể ử ụ

1 Điều chỉnh điện áp máy phát điện bằng cách điều chỉnh dòng điện kích thích

2 Điều chỉnh điện áp ra c a máy biủ ến áp tăng áp và hạ áp b ng ằ các đầ u phân áp

3 Điều chỉnh điện áp trên đường dây tải điện bằng máy biến áp điều chỉnh hoặc

bi n áp b ế ổtrợ

4 Đặt các thiết bị bù ngang có điều chỉnh để thay đổi tổn thất điện áp trên đường dây có th dùng bể ộ ụ điện, máy bù đồ t ng bộ ho c đặ ộng cơ điện đồng bộ có điều chỉnh kích t ừ

5 Đặt thiết bị bù dọc trên đường dây để thay đổi điện kháng đường dây nhằm thay

đổ ổi t n th t n áp ấ điệ

6 Thay đổ ấu trúc lưới và phương thứi c c vận hành…

V ề địa điểm thực hiện điều chỉnh điện áp có thể ở nhà máy điệ n, trên mạng điện khu vực và ở ạng điện địa phương hoặc đặt tạ m i thi t b ế ị dùng điện

Theo b n ch t v t lý, chả ấ ậ ỉ có hai phương pháp điều chỉnh điện áp, hoặc tăng thêm ngu n công su t phồ ấ ản kháng (các phương pháp 1 và 4) hoặc phân bổ ạ l i công

suất phản kháng trong mạch điện (các phương pháp còn lại) phương pháp này chỉ có

hiệu quả khi hệ ống điện có đủ công suất phản kháng Khi hệ ống điện t ếu công th th hi

suất phản kháng thì phương pháp duy nhất để điều chỉnh điện áp là tăng thêm các ngu n công su t phồ ấ ản kháng

Do sự ph c tạ ề ấứ p v c u trúc của hệ ống điệ th n và ch ế độlàm việc của phụ ả t i và

s ự phân cấp trong thiết kế, thi công và quản lý vận hành, v ệc điều chỉnh điện áp một icách thống nh t trong toàn h thấ ệ ống điện là không th th c hiể ự ện được Nhi m v u ệ ụ điềchỉnh điện áp được phân chia cho t ng khu v c c a hừ ự ủ ệ thống điện: ở nhà máy điện,

mạng điện khu vực va mạng điện địa phương Ở ỗi khu vực việ m c điều chỉnh điện áp

nhằm đảm bảo các yêu cầu về điện áp ở đầu ra được tiêu chuẩn hóa Ở nhà máy điện điều chỉnh điện áp nhằm đảm bảo điện áp vào c a mủ ạng điện khu vực, khi điều ch nh ỉ

phải chú ý đến chất lượng điện áp của phụ ải tự t dùng mỞ ạng điện khu vực p ải đảh m

bảo điện áp ra của các trạm khu vực đã được quy định Mạng điện địa phương trực tiếp cung cấp điện năng cho phụ ả t i, nên việc điều chỉnh điện áp ở đây rất quan tr ng và là ọnhiệm vụ chính để đảm bảo chất lượng điện áp nói chung Việc tối ưu hóa chế độ điệ n

áp chủ ế y u ti n hành khu v c này ế ở ự

Có 2 phương thức điều chỉnh điện áp là điều ch nh tỉ ập trung và điều ch nh c c ỉ ụ

bộ Điều chỉnh tập trung nhằm thay đổi điện áp của toàn khu vực, còn điều chỉnh cục

b ộchỉ thay đổi mức điện áp của một bộ phận nào đó ủa mạng điện Trong thực tế để c

đảm b o chả ất lượng điện áp thường k t h p c ế ợ ả hai phương thức này

Khi tính toán điều chỉnh điện áp chỉ ầ c n xét hai chế độ đặ c trưng c a phụ ủ

tải, đó là ch độế công suất cực đại (max) và chế độ công suất cực tiểu (min) Nếu

đảm b o ch t lư ng đi n áp hai ch này thì s m b o ch t lư ng đi n áp ả ấ ợ ệ ở ế độ ẽ đả ả ấ ợ ệcác chế độ còn lại

Khi tính toán điều chỉnh điện áp cũng không cần xét đến mọi điểm trong mạng điện h áp mà ch cạ ỉ ần xét đến m t s m, mà vi c đ m b o chộ ố điể ệ ả ả ất lượng điện áp ởcácđiểm đó sẽ ẫ ới đả d n t m b o các đi m còn l i, ta gả ở ể ạ ọi đó là các điểm ki m tra ể

Vấn đề đảm bảo chất lượng điện áp phải được quán triệt từ quá trình thiết kế

đến v n hành mậ ạng điện Khi thi t k ph i căn cứ vào các đặc điểế ế ả m v n hành trong ậtương lai, lựa chọn đúng các phầ ử ủn t c a mạng điện theo điều kiện điện áp, l a ch n ự ọđúng và đặt đúng chỗ các thi t b đi u chế ị ề ỉnh điện áp Trong v n hành phậ ải thường xuyên theo dõi điện áp các đi m kiở ể ểm tra, đề ra các phương thức điều ch nh thích ỉ

hợp để đảm bảo chất lượng điện áp, khi phụ ải luôn thay đổi theo thời gian, cần kị t p

thời đề ra và thực hiện các biện pháp sao cho chất lượng điện áp luôn luôn đạt tiêu chuẩn quy định

CHƯƠNG 2: CÁC BI N PHÁP NÂNG CAO Ệ CHẤT LƯỢNG ĐI N NĂNG TRONG Ệ H TH Ệ Ố NG CUNG CẤ P ĐI Ệ N

2.1 Nâng cao h s công su t ệ ố ấ 

Nâng cao hệ ố s công suất là m t trong nh ng bi n pháp quan trộ ữ ệ ọng để ế ti t

kiệm điện năng Khi hệ ố s công suất  được nâng lên sẽ đưa đến những hiệu quảsau đây:

- Giảm được tổn th t công su t trên mấ ấ ạng điện

- Giảm được tổn thất điện áp trong mạng điện

- Tăng khả năng truyề ả ủa đườn t i c ng dây và máy bi n áp ế

Ngoài ra vi c nâng cao hệ ệ ố s công suất  còn đưa đến hiệu quả là giảm được chi phí kim lo i màu, góp ph n làm ạ ầ ổn định điện áp, tăng khả năng phát điện c a ủmáy phát điện…

Vì nh ng lý do trên mà viữ ệc nâng cao hệ ố s công suất  trở thành vấn đềquan tr ng, c n phọ ầ ải được quan tâm đúng mức trong khi thi t kế ế cũng như vận hành hệ

th ng cung cố ấp điện

2.2 Ch v ế độ ậ n hành kinh tế ủ c a các máy bi ế n áp giảm tổn thất điện năng

Để ả gi m t n th t công suổ ấ ất và điện năng trong hệ ống điệ th n thì gi i pháp hi u ả ệ

qu ảlà các máy biến áp trong các trạm cần có chế độ làm việc hợp lý về kinh tế Trong các trạm bi n áp cung c p cho các h tiêu th loế ấ ộ ụ ại I và II, cũng như trong các trạm khu

vực thường có nhiều máy biến áp, các máy biến áp này có thể làm việc song song và

độ ậc l p Khi làm vi c đ c l p m i máy bi n áp ệ ộ ậ ỗ ế được n i vào mố ột phân đoạn thanh góp riêng bi t vì v y giệ ậ ảm được dòng ng n m ch sau các máy biắ ạ ến áp, do đó giảm nhẹ ự s làm việc của thiế ịt b và các dụng cụ đóng cắt Nhưng chế độ làm việc độc lậ ủa các p cmáy bi n áp không kinh t so v i ch ế ế ớ ế độlàm việc song song của chúng

Ch vế độ ận hành kinh tế nhất của các máy biến áp tương ứng với phụ ải, tỷ ệ t l

với công suất danh định của chúng Sự phân phối kinh tế ủa các phụ ải giữa các máy c t

biến áp đạt được trong trường hợp nếu như các thông số ủa chúng giống nhau Nhưng ctrong thực tế điều kiện này thường không đạt được Các máy bi n áp kiế ểu khác nhau cho phép làm vi c song song nệ ếu như tỷ ố s các công su t c a chúng không lấ ủ ớn hơn 1:3, các điện áp ng n m ch khác nhau không lắ ạ ớn hơn 10%, các điện áp c a các đ u ủ ầ

điều ch nh khác nhau không lỉ ớn hơn 0,5% và các tổ ố ủ n i c a các cu n dây gi ng nhau ộ ốTrong trường h p này ph t i c a các máy bi n áp s khác ph t i kinh t m t ít do ợ ụ ả ủ ế ẽ ụ ả ế ộxuất hiện các dòng điện cân bằng Tổn thất công suất tác dụng trong máy biến áp gồm

có t n th trong lõi thép và trong các cu n dây c a máy bi n áp T n th t công suổ ất ộ ủ ế ổ ấ ất trong lõi thép không phụ thuộc vào phụ ả t i, còn t n th t trong các cu n dây phổ ấ ộ ụ thu c ộvào phụ ả t i của máy bi n áp Trong các chế ế độ ph t i lớn tổụ ả n th t công su t trong các ấ ấcuộn dây lớn hơn nhiề ổu t n th t trong lõi thép máy biấ ến áp và ngược lại trong ch ế độ

ph tụ ải nhỏ ổn thất trong lõi thép lớn đáng kể so với tổn thất trong các cuộn dây máy t

biến áp vì vậ khi phụ ải nhỏ để giảm tổn thất công suất và điện năng cần phải cắt y t ,

m t ph n ộ ầ các máy biến áp làm vi c song song ệ

Chúng ta xét phương pháp xác định h p lý v kinh t c a các máy bi n áp làm ợ ề ế ủ ế

T ừcác công thức trên có thể nhận thấy rằng khi ta cắt một máy biếp áp sẽ ợ h p

lý v ềkinh tế ếu như tổ n n th t công su t ấ ấ  nh ỏ hơn , nghĩa là:

+ 

< 2+

 (2.3)

T ừ đó nhận được

Ngoài ra bằng phương pháp xây dựng các đường cong tổn thất công su t trong ấ

trạm có nhiều máy biến áp chúng ta sẽ có thể xác định được các chế độ làm việc kinh

t cế ủa các máy biến áp trong trạm Chúng ta xét trạm có m máy ến áp công suất như binhau  Tổn thất công su t tác d ng trong lõi thép cấ ụ ủa mỗi máy biến áp , t n thổ ất công su t trong các cu n dây ấ ộ ở ch tế độ ải danh định  Khi thay đổi ph t i S, các ụ ảđường cong t n th t ổ ấ  = ( )  đối với số lượng các máy ến áp làm việc khác nhau, bi

dựa vào chế độ phụ ải ta có các phương án vậ t n hành kinh t các máy bi n áp v i các ế ế ớgiá trị S1 và S2 là các phụ ải giới hạn được sử ụng để xác định các chế độ làm việc t d kinh t cế ủa các máy biến áp trong tr m có nhi u máy bi n áp ạ ề ế

2.3 Khái ni ệ m về bù công suất phản kháng

Nhiệm vụ chủ ếu của mạng điện là cung cấp điện năng cho các hộ tiêu thụ, thể y

hi n qua hai ch ệ ỉ tiêu cơ bản sau:

- Đảm b o cả ấp điện liên t c, th a mãn nhu cụ ỏ ầu điện năng

- Đảm b o chả ất lượng điện năng

Khi truyền năng lư ng trên đườợ ng dây đến các h tiêu thộ ụ ẽ s gây nên các tổn thất công suất, tổn thất đi n năng, tệ ổn thất điện áp trên các phần tử ủ c a mạng

đi n, do đó làm x u đi chệ ấ ất lư ng đi n năng và giợ ệ ảm thấp điện áp trên các ph n tử ầ

của mạng điện

Để ả gi m t n thổ ất và nâng cao độ tin cậy, tăng khả năng làm việc c a các ph n ủ ầ

t ửtrong mạng điện một vấn đề đặt ra là giảm sự truyền công suất phản kháng trên các

phần tử có dòng điện chạy qua Việc truyền công suất phản kháng gây nên những hiện tượng không mong mu n, làm xố ấu đi những ch tiêu kinh t k thu t c a mỉ ế ỹ ậ ủ ạng điện

S truyự ền tải về công suất phản kháng trên đường dây cũng như máy biến áp làm gi m khả ả năng tải, tăng tiết di n dây dệ ẫn, tăng công suất đặt hay số lượng máy

biến áp trong trạm Từ đó thấy cần làm giảm sự truyền công suất phản kháng trên đường dây và các ph n t ầ ử có dòng điện ch y qua là vạ ấn đề thi t th c v m t kinh t ế ự ề ặ ếcũng như kỹ thuật Như vậy vi c bù công su t ph n kháng th hi n hai m t v a h p ệ ấ ả ể ệ ở ặ ừ ợ

lý vừa bắt bu c, khi các bi n pháp giộ ệ ảm s tiêu th ự ụcông suất phản kháng (nâng cao hệ

s công su t ố ấ ) đã sử ụng mà chưa thỏ d a mãn

2.3.1 Bù tự nhiên công su t ph ấ ả n kháng

Trong thực t có nhế ững phương pháp mà không cần sử ụ d ng thi t bế ị chuyên

bù để nâng cao h s công suất Đó chính là các biện pháp bù tự nhiên công suất ệ ốphản kháng:

- Điều ch nh quá trình công ngh cho vi c nâng cao h s ỉ ệ ệ ệ ố

- S d ng nh ử ụ ững động cơ đồng b ộtrong những trường h p có th ợ ể

- S d ng các thi t b ử ụ ế ịcó hiệu su t cao ấ

- Nghiên cứu các phương thức vận hành tối ưu

- Nghiên cứu và thực hiện các biện pháp điều hòa phụ ải, nâng cao hệ ố cao t s

thấp điểm, hệ ố điề s n kín ph t i ụ ả

- Nghiên cứu sắp xếp, điều chỉnh quá trình sản xuất trong xí nghiệp đ đảể m

bảo cho các thiết bị tiêu thụ điện (động cơ, máy biến áp, máy hàn…) không ị thườ b ng xuyên không t i ho c non t i ả ặ ả

Hiện nay vấn đề ận hành tối ưu hệ ống điện rất được quan tâm, sử ụng các v th dthiết bị điện có hiệu suất cao và giảm mức tiêu thụ năng lượng, tăng cường quản lý

vi c tiêu th và s dệ ụ ử ụng điện năng

2.3.2 S d ử ụ ng thiế ị bù công suấ t b t ph ả n kháng

Trong Hệ ống điệ th n, CSPK có thể nhận được từ nhiều nguồn khác nhau như: các bộ ụ điện tĩnh, các máy bù đồ t ng bộ, các kháng điện có điều ch nh… ỉ

Mục đích sử ụ d ng của các thiế ịt b bù:

- Cân bằng CSPK trong hệ ống điệ th n

- Nâng cao khả năng tải của đường dây

- Gi m t n thả ổ ất điện năng

- Điều chỉnh điện áp

Chúng ta xét hi u ệ ứng điều ch nh cỉ ủa các thiết bị bù trong H thệ ống điện:

- T ụ bù dọ Bù dọ là giải pháp làm tăng điện dẫn liên kết (giảm điện cảc: c m kháng X của đường dây) b ng dung kháng ằ XC của tụ điện Giải pháp này được thực

hiện bằng cách mắc nối tiếp tụ điện vào đường dây Qua đó giới hạn truyền tải của đường dây theo điều ki n ệ ổn định tĩnh được nâng lên Hơn nữa, gi i h n ớ ạ ổn định động cũng tăng lên một cách gián tiếp do nâng cao thêm đường cong công suất điệ ừn t

T n thổ ất điện áp trên đường dây khi có bù d ọc:

 = [  + (  )] (2.6)

- Kháng bù ngang: Bù ngang được th c hi n b ng cách lự ệ ằ ắp kháng điện có công

su t ấ ổn định hay các kháng điện có thể điều khiển tại các thanh cái của các t ạm biếr n

áp Kháng bù ngang này có thể đặ ở t phía cao áp hay phía hạ áp của máy bi n áp Khi ế

đặ ởt phía cao áp hay phía h áp c a máy biạ ủ ến áp Khi đặ ởt phía cao áp thì có th n i ể ố

trực tiếp song song với đường dây hoặc nối qua máy cắt được điều khiển bằng khe hởphóng điện

-T ụbù ngang Bù ngang bằng tụ được thực hiện bằng cách mắc song song tụ: điệ ở đần u nh n nh m mậ ằ ục đích nâng cao hệ ố s công su t T bù ngang là m t ngu n ấ ụ ộ ồphát CSPK T ụ điện có thể được nố ựi tr c ti p vào thanh cái hay vào cu n dây thế ộ ứ 3

c a máy bi n áp ủ ế

Việc bù CSPK ở cuối đường dây trong thực tế ứng dụng để điều chỉnh điện áp trên thanh cái hoặc hỗ ợ điệ tr n áp dưới tải, giúp đỡ ệ ống trong trườ h th ng h p có sợ ự ố c đường dây ho c m t máy phát mà không mấ ổn định điệặ ộ t n áp

- Các thi t b bù có u khi n: ế ị điề ể

H thệ ống truyền tải điện xoay chiều linh hoạt (FACTS – Flexible AC Transmission System) là một công nghệ ới đượ m c phát tri n trong hể ệ ống điệ th n lực

Nó được xây d ng d a trên s ti n b c a công ngh n t công su t Tr i qua hàng ự ự ự ế ộ ủ ệ điệ ử ấ ả

th p kậ ỷ, ở ất nhiều nơi trên toàn cầu, các kinh nghiệm có được trong vận hành đườ r ng dây cao áp m t chi u (HVDC) và hộ ề ệ ống máy bù tĩnh đã thúc đẩ th y vi c nghiên cệ ứu sâu hơn về thi t b ế ị điệ ửn t công su t m i và ng d ng c a chúng nh m tấ ớ ứ ụ ủ ằ ạo điều ki n ệ

vận hành thuận tiện hệ ống truyền tải cao áp và mạng phân phối hạ áp Một số lượ th ng

lớn các công trình nghiên cứu đã đóng góp vào sự phát triển nhanh chóng của công ngh ệFACTS

Với việc ứng dụng các thành tựu đã đạt được của công nghệ bán dẫn vào quá trình truy n tề ả điệi n, các linh kiện điện t công su t lử ấ ớn, điện áp cao như Thyristor, GTO (Gate Turn Off Thyristor) có th- ể ử ụ s d ng vào các hệ ố th ng truy n tề ải điện xoay chiều linh hoạt FACTS đã góp phần vào việc giải quyết những hạn chế trên đường dây truy n t i, nâng cao tính ề ả ổn định và t n d ng triậ ụ ệt đểcác thiết bị ệ ố h th ng hi n có ệ

2.3.3 S d ử ụ ng thiế ị bù công suấ t b t ph ản kháng trong lướ i phân phố i

Đối v i h thớ ệ ống điện lớn lượng tiêu th công su t ph n kháng có th lên t i ụ ấ ả ể ớ60÷70% công su t tác dấ ụng Khi đó vấn đề bù công su t ph n kháng b ng thi t bấ ả ằ ế ịchuyên bù được quan tâm hơn và đượ ử ục s d ng r ng rãi ộ

Việc tăng số lượng và công suất của thiết bị chuyên bù sẽ làm giảm sự truy n ềcông su t phấ ản kháng trên đường dây và các ph n tầ ử có dòng điện đi qua dẫn đến làm

gi m tả ổn thất điện áp, tổn thất công suất, tổn thất điện năng, giảm tiết diện dây dẫn

củng cố chất lượng nguồn điện và những tiêu chí khác Tuy nhiên sẽ có tổn thất công

suất trên thiết bị bù đồng thời cũng đòi hỏi vốn đầu tư cho thiết bị bù Do đó việc bù công suất phản kháng bằng thiết bị chuyên bù cần được cân nhắc kỹ ề kinh tế v - k ỹthu t Trong h thậ ệ ống điện, bù công su t ph n kháng phân ra làm 2 lo i: ấ ả ạ

- Bù kỹ thuật: Bù một lượng công suất phản kháng nhất định để đảm bảo cân

bằng công suất phản kháng trong hệ ống điện Bù kỹ th thuật thường tính chung để đạ t được cho h th ng ệ ố

- Bù kinh tế: Mục tiêu bù của bài toán này là nâng cao hiệu quả kinh tế ủa c

mạng điện Trong quá trình vận hành, có thể ảy ra trường hợp công suất phản kháng xthiếu cục bộ do vậy cần phả bù thêm vào phạm vi thiếu đó Bù kinh tế cũng sẽ ảm i gi

đượ ổc t n th t do gi m lư ng công su t ph n kháng truy n tấ ả ợ ấ ả ề ải trên đường dây Bài toán

bù kinh t s tính toán so sánh l i ích kinh t ế ẽ ợ ế đạt được và chi phí đầu tư thiế ịt b bù

• Bù công suấ t ph n kháng b ng t đi n trên lư i phân ph i thành ph ả ằ ụ ệ ớ ố ố

hiện quá điện áp trên cực bộ ụ khi cắt tụ ra khỏi lưới Các nghiên cứu đã chứng minh t

hiệu quả kinh tế khi sử ụng tụ điện tĩnh để bù công suất phản kháng trong lưới phân d

phối như sau:

- Chi phí tính cho m t kVAr r ộ ẻ hơn so với các thiế ị bù khác.t b

- T ổn thất công suất tác dụng trong tụ điện rất bé khoảng 0 ÷0,5 W/Var trong ,3nhiều trường hợp tính toán có th b qua ể ỏ

- Vận hành đơn giản, độ tin cậy cao hơn máy bù đồng b ộ

- V mề ặt lý thuyết có công suất của tụ không hạn chế ằng cách tổ ợp các bộ b h

t ụ còn máy bù đồng b có công su t h n ch ộ ấ ạ ế

- L ắp đặt đơn giản, có t ể phân ra thành nhiều cụm để ắp rải trên lưới phân h l

phối nên đạt hi u qu cao, c i thiệ ả ả ện đường cong phân b n áp tố điệ ốt hơn

- Chi phí qu n lý, v n hành nh , bả ậ ỏ ảo dưỡng, sửa chữa đơn giản

Nhược điểm:

- Công suất phản kháng do tụ điện phát ra phụ thuộc vào điện áp vận hành, dễ

hư hỏng khi b ng n m ch, quá áp ị ắ ạ

- Không điều chỉnh trơn công suất bù

- Ch ỉ có thể phát công suất phản kháng mà không tiêu thụ nên không phòng

ngừa trường hợp dư thừa công su t ph n kháng cấ ả ục bộ

Để ả b o v quá áp và k t hệ ế ợp điều ch nh t ỉ ụ bù theo điện áp người ta lắp đặ ột b điều chỉnh để đóng cắ ụ theo điệt t n áp Với các ưu điểm so v i các thi t b bù khác, ớ ế ị

ngày nay phần lớn người ta dùng tụ điện tĩnh đểbù công su t ph n kháng trong mấ ả ạng phân ph i ố

• Các yêu c ầ u kỹ thuật khi bù

Những yêu cầu sau đây luôn phải đảm bảo đối với những bài toán bù công suất

phản kháng trong lưới phân phố ở chế độ đối xứng với dòng điện xoay chiều tần số cơ i

bản Trong những yêu cầu này không xét đến các chế độ không đối xứng, không sin cũng như các chế độ ph t i bi n thiên nhi u ụ ả ế ề

- L ựa chọn công suất, vị trí lắp đặt và chế độ làm việc của thiết bị bù nhất thiế t

phải đảm b o tính kinh t cao nhả ế ất với vi c tuân th các ràng buệ ủ ộc kỹ thu t ậ

- Khi thiết kế, thiết bị bù được chọn đồng thời với tất cả các phần tử ủa mạ c ng, các phầ ửn t này s ẽ được chọn nh ỏ hơn khi có tính đến vi c bù công su t ph n kháng ệ ấ ả

- Nh ng yêu cữ ầu kỹ thu t cậ ần đảm b o: ả

+ Ch cho phép cế độ ủa điện áp trong m ng phân ph i ạ ố

+ Dòng điện ph t i cho phép c a t t c các ph n t ụ ả ủ ấ ả ầ ử lưới điện

+ Ở phương thức phụ ả ự t i c c ti u c t m t s hoể ắ ộ ố ặc cắt hoàn toàn b t ộ ụ bù để

giảm công suất phản kháng Chế độ làm việc của nguồn công suất phản kháng phả ở i trong giới hạn cho phép

+ Đảm bảo đủ công su t ph n kháng d tr c n thi t các nút mấ ả ự ữ ầ ế ở ạng điện + Đảm b o ả ổn định tĩnh và ổn định động c a mủ ạng điện và các h tiêu th ộ ụ

- Ch tiêu kinh t là cỉ ế ực tiểu hàm chi phí

- Những thiết bị bù đã được xác định khi thiết kế phải được lắp đặt theo trình

t nhự ất định Khi không có thiết bị bù hoặc không đủ dung lượng bù không cho phép

việc đóng vào lưới các phụ ải điệ t n

- Việc lựa chọn thiết bị bù phải tiến hành ở chế độ tiêu thụ công suất phản kháng cực đại trong mạng điện được thi t k ế ế

Để ậ v n hành kinh t nh t thi t b bù, m t ph n c a thi t b bù phế ấ ế ị ộ ầ ủ ế ị ải được trang b ịcác thiế ị điềt b u chỉnh công su t phấ ản kháng phát tương ứng v i nhi m v u ch nh ớ ệ ụ điề ỉđiện áp và s ự thay đổi ph t i ph n kháng cụ ả ả ủa lưới

Trên lưới điện phân ph i Hà N i hi n nay, vi c bù công su t ph n kháng không ố ộ ệ ệ ấ ảchỉ được ti n hành bù trung th (t i thanh cái trế ế ạ ạm, các điểm trên lưới trung áp) mà

hiện nay còn triển khai hệ ống bù hạ ế ại tổng trạm phân phối, tại các phụ ải công th th t t

cộng lớn tập trung, sử ụng công nghệ điều khiển sóng, hay kết hợp sử ụng các rơ d d le điều khi n ể đem lại hi u qu khá cao ệ ả

• Điề u khi n bù công su t ph n kháng s d ng Ripple Control ể ấ ả ử ụ

Việc thực hiện bù công suất phản kháng bằng cách sử ụng các bộ ụ bù trên d t lưới phân ph i h áp mang l i hi u qu r t cao trong vi c nâng cao chố ạ ạ ệ ả ấ ệ ất lượng điện năng cung cấp cho khách hàng s dử ụng điện V nguyên ề lý cơ bản d a trên h th ng ự ệ ốđiều khi n ph t i bể ụ ả ằng sóng như đã trình bày trong các phần trên Có th nói b ng ể ằ

việc đang triển khai ứng dụng này chúng ta đã ứng dụng linh hoạt công nghệ tiên tiến

c a th gi i cho tình hình c th ủ ế ớ ụ ể trên lưới điện phân ph i ố trong nước

2.4 Tái c ấu trúc lưới điệ n gi ả m tổn thất điện năng

2.4.1 Gi i thi ớ ệ u chung về tái c ấu trúc lưới điệ n

Trong m ng phân phạ ối điện, phụ ả t i trên m ng phân phạ ối điện ngày càng tăng nhưng sự gia tăng phụ ả t i ph i n m trong gi i hả ằ ớ ạn cho phép, trong khi đó cấu trúc c a ủ

mạng lại không thay đổi Từ đó sẽ làm cho tổn thất của mạng phân phối điện tăng lên

nếu cấu trúc mạng vẫn giữ nguyên Muốn giảm tổn thất người ta sẽ dùng các phương pháp như: đặ ụt t bù t i các v trí thích h p, c i t o lạ ị ợ ả ạ ại lưới điện… nhưng nếu làm như

th s ế ẽ đòi hỏi phải cần đầu tư rất nhiều mà hiệu quả ảm tổn thất điện năng lại không giđáng kể Vì v y, khi ph tậ ụ ải tăng trong giới h n cho phép c a m ng phân ph i, ta có ạ ủ ạ ố

th ể dùng phương pháp tái cấu trúc để làm gi m t n thả ổ ất trên đường dây

Mạng phân phối đặc trưng là mạng vòng nhưng vận hành hở có nghĩa là mạng

vận hành phải là mạng hình tia Vấn đề ếp theo là phải đóng mở các khóa trong mỗ ti i vòng sao cho t n th t trên m ng phân phổ ấ ạ ối đặc trưng là nhỏ nhất Để làm được điều này ta c n ph i có hàm m c ầ ả ụ tiêu để có th ểtìm kiếm c u trúc cho t n th t nh nh t ấ ổ ấ ỏ ấHàm m c tiêu c a bài toán tái c u trúc cho m ng phân phụ ủ ấ ạ ối đặc trưng:

- T ng t n th t trên các nhánh cổ ổ ấ ủa lưới phân ph i: ố

  .. (2.7) Trong đó:

 điện áp rơi trên nhánh ij

. điện áp rơi max trên nhánh ij

  =, (2.11)

 công su t ch y vào nhánh ấ ả

, công su t max ch y vào nhánh ft ấ ả

 nhánh được cấp nguồn từ máy bi n áp t ế

Việc giảm thiểu tổn thất trong lưới này có thể hình dung ngay bằng cách vận hành tối ưu trạng thái các khóa chuyển mạch () ta sẽ thu được lưới tối ưu về ặ m t tổn

th t ấ ứng với mỗi nhu cầu phụ ải điện trên lưới Để có thể ải được lưới điện phân t gi

phối với số lượng gia tăng không ngừng của các khóa chuyển mạch thì vấn đề ần giải cquy t là công c tính toán phế ụ ải đủ ạ m nh

2.4.2 Phương pháp thự c nghiệ m

2.4.2.1 Gi i thu t di truy n (Genetic Algorithms – GA) ả ậ ề

Giải thuật di truyền có tư tưởng chính là ban đầu phát sinh ra 1 lúc nhiều lời giải khác nhau song song Trong những lời giải được tạo ra chọn những lời giải tốt

nhất để làm cơ sởphát sinh ra những lời giải sau với nguyên tắc ‘càng về sau’ càng tốt hơn Quá trình đó cứ ế ti p diễn cho đến khi tìm đượ ờc l i gi i tả ối ưu trong thời gian cho phép M c tiêu chính c a gi i thu t di truy n không nhụ ủ ả ậ ề ằm đưa ra lời gi i chính xác mà ảđưa ra lời giải tương đối chính xác trong th i gian cho phép Gi i thu t di truy n tuy ờ ả ậ ề

d a trên tính ngự ẫu nhiên nhưng ngẫu nhiên có sự điề u khi n ể

Giải thuật này thích hợp cho việc tìm kiếm các bài toán có không gian nghiệm

lớn Bên cạnh đó, bài toán tái cấu trúc mạng phân phối điện với số lượng khóa vô cùng

lớn nên không gian nghiệm của bài toán này rất lớn, bài toán này đòi hỏi phải tìm ra được c u trúc tấ ối ưu trong thời gian nhanh nh t T ấ ừ ý tưởng và đặc điểm c a gi i thu t ủ ả ậ

di truy n, ta nh n xét gi i thu t này r t thích hề ậ ả ậ ấ ợp để ả gi i bài toán tái c u trúc ấ

- Bước 1: chọn ra 1 số ấu trúc n ẫu nhiên có thể tìm được trong mạng phân c g

phối điện

- Bước 2: kí hiệu các khóa đóng (sectionalize switches) trong mạng phân phối

là 0; các khóa thường m (tie switches) là 1 ở

- Bước 3: tìm h s thích nghi và hàm m c tiêu cho t ng cệ ố ụ ừ ấu trúc đã được tạo ra ban đầu

- Bước 4: chọn ra được cấu trúc tốt nhất dựa vào hàm mục tiêu, tiếp theo đem

cấu trúc này thay đổi 1 s v trí hay còn gố ị ọi là đột biến để ạ t o ra c u trúc m i ấ ớ

- Bước 5: tính các hệ ố thích nghi và hàm mục tiêu cho các cấu trúc vừa mới s

t o ra, và lo i b ạ ạ ỏcác cấu trúc có hàm m c tiêu nh ụ ỏ hơn

- Bước 6: nếu chưa hết thời gian cho phép thì l p lặ ại bước 4 để tìm c u trúc ấ

m i ớ

- Bước 7: nếu thời gian cho phép chấm dứt thì dừng chương trình tìm kiếm và báo cáo kết quả tính được

2.4.2.2 Gi i ả thuậ t m ạng Nơron (Neural Networks)

Mạng Nơron được ứng dụng rất nhiều trong hệ ống điện ngày nay và nó thkhông n m ngoài trong các nghiên c u vằ ứ ề tái cấu trúc lưới điện V i nh ng thành tớ ữ ựu chung trong nghiên c u lý thuy t và ng d ng thứ ế ứ ụ ực tế ề ạ v m ng Nơron trong các lĩnh

vực khác nhau, khi ứng dụng vào ngành điện cũng có thể ứng dụng trong nhiều khâu, quá trình Công nghệ mạng Nơron giúp chúng ta có thể ậ l p bản đồ ề v mối quan hệ

giữa các sơ đồ ấp điệ c n với yêu c u gi m thiầ ả ểu tổn thất trên đường dây

2.4.2.3 Gi i thu ả ật kiế n

Ban đầu, s con ki n bố ế ắt đầ ừ ổ ếu t t ki n đ ể đi tìm đường đến nơi có thức ăn Từ

t kiổ ến sẽ có rất nhiều con đường khác nhau để đi đến nơi có thức ăn, nên 1 con kiến

s ẽchọn ngẫu nhiên một con đường đi đến nơi có thức ăn Quan sát loài kiến, người ta

nhận thấy chúng tìm kiếm nhau dựa vào dấu chân mà chúng để ại trên đường đi (hay lcòn g i là d u chân kiọ ấ ến để ạ l i) Sau 1 thời gian lượng d u chân cấ ủa mỗi chặng đường

s ẽkhác nhau Do sự tích lũy dấu chân của mỗi chặng đường cũng khác nhau đồng thời

với sự bay hơi của dấu chân ở đoạn đường kiến ít đi Sự khác nhau này sẽ ảnh hưởng

đến s di chuy n c a nh ng con kiự ể ủ ữ ến sau đi trên mỗi đoạn đường N u dế ấu chân để ạ l i trên đường đi nhiều thì s có kh ẽ ả năng thu hút các con kiến khác di chuyển trên đường

đi đó, những chặng đường còn lại do không thu hút được lượng ki n di chuy n s có ế ể ẽ

xu hướng bay hơi dấu chân sau 1 thời gian qui định Điều đặc bi t trong cách hành x ệ ửloài kiến là lượng dấu chân trên đường đi có sự tích lũy càng lớn thì cũng đồng nghĩa

với v ệc đoạn đường đó là ngắn nhất từ ổ ến đến nơi có thức ăn Từ khi Giải thuật i t ki

kiến trở thành 1 lý thuyết vững chắc trong việc giải các bài toán tìm kiếm tối ưu toàn

cục đã có nhiề ứng dụng thực tế cho giải thuật này như: tìm kiếm các trang wed cần u tìm trên m ng, k ạ ếhoạch s p x p th i khóa bi u cho các y tá trong b nh vi n, cách hình ắ ế ờ ể ệ ệthành các màu khác nhau d a vào các màu tiêu chu n có s n, tìm kiự ẩ ẵ ếm đường đi tối ưu cho những người lái xe hơi… nói tóm lại phương pháp này đưa ra để ả gi i quy t các bài ếtoán có không gian nghiệm lớn để tìm ra l i gi i có nghi m là tờ ả ệ ối ưu nhất trong không gian nghiệm đó với th i gian cho phép hay không tìm ra c u trúc tờ ấ ối ưu hơn thì dừng Phương pháp này cũng rất thích hợp để ả gi i bài toán tái cấu trúc để có th tìm ra trong ể

Các bước để ạ t o ra gi i thu t ki n áp d ng cho bài toán tái c u: ả ậ ế ụ ấ

Bước 1: 1 s c u trúc c a m ng phân ph i s ố ấ ủ ạ ố ẽ đượ ạo ra ban đầc t u

Bước 2: m i cỗ ấu trúc tượng trưng cho đ ạo n đường đi mà kiến đã đi này sẽ được tính toán hàm mục tiêu

Bước 3: m i c u trúc này s ỗ ấ ẽ được c p nh t vào ma tr n dậ ậ ậ ấu chân (ban đầu các

ma tr n d u chân này s b ng nhau) theo công th ậ ấ ẽ ằ ức:

( + 1) = () +( )  (2.12) Trong đó

(): dấu chân của kiến trên chặng đường xy của con kiến thứ ix và con

ki n th j y, lế ứ  ở ần lập th i ứ

Q : giá tr hị ằng ố s

Ρ :xác suất bay hơi dấu chân c a nh ng con kiủ ữ ến đi qua để ạ l i

(0): dấu chân ban đầu được tạo ra cho mỗi đoạn đường

Sau khi các cấu trúc ban đầ ạo ra đã cậu t p nh t vào ma tr n d u chân, ta sậ ậ ấ ẽ ch n ọ

ra được c u trúc t t nh t trong s các cấ ố ấ ố ấu trúc ban đầu, các c u trúc còn l i thì ta s làm ấ ạ ẽbay hơi dấu chân c a các c u trúc này b ng công th c: ủ ấ ằ ứ

( + 1) =   () + (0) (2.13) Bước 4: d a vào ma tr n d u chân ta s xây dự ậ ấ ẽ ựng được danh sách các c u trúc ấđược ch n theo các công th c: ọ ứ

= 

Trong đó:

 : Cường độ ấ d u chân l n nh t c a hàng th i X ớ ấ ủ ứ 

 : Cường độ ấ d u chân l n nh t c a ma tr n d u chân ớ ấ ủ ậ ấ

 : kh ả năng đóng mở ủ c a các khóa trong t ng vòng, giá tr này [0, 1] ừ ị Bước 5: n u th i gian cho phép v n còn và các c u trúc ch n v n còn thì ta ế ờ ẫ ấ ọ ẫquay lại bước 2

Bước 6: n u th i gian cho phép ch m dứế ờ ấ t hay cấu trúc được ch n không còn thì ọ

ta dừng chương trình và xuất ra kết quả

2.4.2.4 Gi i thu t d a trên h th ả ậ ự ệ ố ng chuyên gia

H thệ ống chuyên gia là một chương trình máy tính được lập trình với những

biểu hiện đặc biệt về ột số đối tượng để đưa ra ững lời khuyên Hệ ống chuyên m nh thgia được con ngườ ại t o nên d a trên kinh nghiự ệm tích lũy của các chuyên gia đầu ngành để ả gi i quyết nhanh các bài toán Taylor và Lubkeman đã đề xu t m t h th ng ấ ộ ệ ốchuyên gia cho tái cấu trúc lưới điện phân ph i d a trên nh ng quy tố ự ữ ắc của Civanlar, Grainger Hệ thống này c a hai ông hoủ ạt động có thể tránh được sự làm vi c quá tệ ải

của máy biến áp, quá tải đường dây, và sự không bình thường về điện áp Các chuyên gia đã xây dựng h th ng online s dệ ố ử ụng cho điều độ viên trên môi trường SCADA

H thệ ống đưa ra những lời khuyên cho người vận hành dựa trên các số ệu thu thậ li p được trên h th ng ệ ố

kê các biện pháp chính gi m t n th t k thuả ổ ấ ỹ ật trong lưới điện phân phối như sau:

1 Nâng cao điện áp v n hành cậ ủa lưới điện

2 Bù kinh t ế trong lưới phân ph i trung áp b ng t n ố ằ ụ điệ

3 Tăng tiết di n dây dệ ẫn, giảm bán kính cấp điện

4 Chọn đúng dây dẫ để ản gi m t n th t vổ ấ ầng quang

5 C ải tiến cấu trúc và vật liệu để ản xuất các thiết bị điện có tổn thất nhỏ ậ s (v t

li u siêu dệ ẫn cách điện có chất lượng cao)

6 Một số các biện pháp kỹ thuật cần thực hiện trong giai đoạn thiết kế, quy

ho ch hoạ ặc cả ạo, đầu tư xây dựi t ng công trình

7 Áp dụng lưới điện linh hoạt cho lưới hệ ố th ng và h ệthống phân phối điện có điều khi n t ể ự động cho lưới phân ph i trung áp ố

9 Tái cấu trúc lưới điện

Trong các bi n pháp gi m t n th t công suệ ả ổ ấ ất và điện năng ởtrên, các bi n pháp ệ

t 1-ừ 6 đòi hỏi phải có vốn đầu tư, nếu không được tính toán cẩn thận thì sẽ không đem

lại hiệu quả kinh tế do lợi ích kinh tế thu được nhờ ảm tổn thất điện năng nhỏ hơn gi

vốn đầu tư ban đầu Vì vậy trước khi thực hiện các biện pháp này phải làm luận chứng kinh tế - k thu t cẩn thận, đảm bảo chắc chắỹ ậ n là có l i thì m i th c hi n Bi n pháp ợ ớ ự ệ ệ

giảm tổn thất 7 8 tuy không đòi hỏi vốn đầu tư, nhưng ệ- vi c xác định và phân tích các phương án vận hành tìm ra phương án tối ưu rất khó khăn Biện pháp tái c u trúc ấ lưới điện thông qua vi c chuy n t i bệ ể ả ằng cách đóng/mở các c p thi t b chuy n m ch ặ ế ị ể ạkhông những không đòi hỏi vốn đầu tư mà còn giúp giảm t n thổ ấ điện năng đáng kểt khi cân b ng t i giằ ả ữa các tuyến được thi t l Không chế ập ỉ ậ v y, tái cấu trúc lưới điện phân ph i còn có th nâng cao khố ể ả năng tải của lưới điện, gi m s t áp cuả ụ ối lưới và

giảm số khách hàng bị ất điện khi sự ố Tái cấu trúc lưới điện có ị trí quan trọ m c v ng trong qu n lý, vả ận hành lưới điện Bài toán tái cấu trúc được nghiên c u vứ ới nhiều hàm mục tiêu khác nhau, như hàm mục tiêu giảm tổn thất công suất, hàm mục tiêu đảm bảo yêu cầu kỹ thuật, đảm bảo dòng ngắn mạch… Hiện nay bài toán tái c u ấ trúc lưới điện theo hàm m c tiêu gi m tụ ả ổn thất công suất đang được nhiều ngườ ậi t p trung nghiên cứu, tìm ra các phương pháp giải quyết khác nhau cho bài toán tái cấu trúc Và phương pháp nghiên cứu cũng được chia làm nhiều hướng khác nhau như các phương pháp cổ điển, sử ụ d ng gi i tích, k t hả ế ợp các công thức kinh nghiệm, hay các phương pháp áp

d ng trí tu nhân t o, các lý thuyụ ệ ạ ết về thuật toán để ả gi i

Hiện nay chúng ta có thể ấy đã có rất nhiều các ện pháp nâng cao chất th bilượng điện năng trong lưới phân ph i Vi c ng dố ệ ứ ụng phương pháp nào để ả gi i quy t ếbài toán trong lưới điện c th ụ ể cũng như thự ế ận hành trên lước t v i thì t i mạ ỗi nước

đều có những hướng ng d ng khác nhau Trong giứ ụ ớ ại h n b n lu n vả ậ ăn này tập trung nghiên c u ng d ng v ứ ứ ụ ề phương pháp tái cấu trúc lưới điện giảm tổn thất điện năng

PHẦN 2 TÁI CẤU TRÚC LƯỚ I ĐI Ệ N GIẢM TỔ N TH T ĐI Ấ ỆN NĂNG

CHƯƠNG 3: TÁI CẤ U TRÚC LƯ I ĐI Ớ Ệ N

VÀ BÀI TOÁN GIẢ M T N THẤ Ổ T ĐI N NĂNG Ệ

3.1 Lưới điệ n phân phối trung ế th

3.1.1 Gi i thi ớ ệ u chung về lưới điện phân phố i trung th ế

Lưới điện phân ph i trung th bao g m các đưố ế ồ ờng dây có điện áp: 6, 10, 15, 22,

35 kV làm nhi m v phân ph i và cung cệ ụ ố ấp điện năng từ các trạm bi n áp gi m áp ế ảtrung gian (hoặc từ thanh cái điện áp thấp của các trạm bi n áp gi m áp c a các khu ế ả ủ

vực khi trạm dùng máy biến áp có 3 cuộn dây, hoặc từ thanh cái điện áp máy phát của các nhà máy điện) cho các ph t i ụ ả

Lưới phân phối thường có c u trúc dấ ạng hình tia không phân đoạn, hình tia phân đoạn, m ch vòng kín v n hành h … Hi n nay vạ ậ ở ệ ới lưới điệ ởn các thành ph l n, ố ớcác khu công nghiệp, khu dân cư đông đúc có nhiều phụ ả t i quan trọng thì các đường dây trung th h u hế ầ ết được cấp điệ ừn t hai hay nhi u ngu n khác nhau ề ồ

3.1.2 Các ph ầ n tử phân đoạn trong lưới điện phân phố i

Nhằm nâng cao độtin cậy, giảm thời gian gián đoạn cung cấp điện cho khách hàng hiện nay trên các đường dây trung thế người ta thường sử ụ d ng các thi t bế ị phân đoạn như: Dao cách ly, cầu dao ph t i, máy c t, các thi t b t ụ ả ắ ế ị ự động như: cầu dao có điều khi n, máy c t t ể ắ ự đóng lại, h th ng t ng phân ph i ệ ố ự độ ố

3.1.2.1 Dao cách ly

Dao cách ly (DCL) là thi t bế ị có chức năng tạo kho ng h nhìn thả ở ấy được DCL dùng để đóng cắt lưới không điện và ch có th ỉ ể đóng cắt dòng không t i nh DCL ả ỏthường được đóng mở ằ b ng tay thông qua cơ cấu truyền động đặt trên c t, ho c g n ộ ặ ắtrên tường (đối v i loớ ại trong nhà) DCL được ch t o nhi u ch ng lo i, ki u cách ế ạ ề ủ ạ ểkhác nhau, có lo i ngoài tr i, trong nhà; loạ ờ ại một, hai, ba trụ ứ s ; loại lưỡi chém thẳng, quay ngang; lo i m t c c, ba cạ ộ ự ực…

Trong các thi t b ế ị dùng để phân đoạn thì DCL là lo i thi t b r ti n phù hạ ế ị ẻ ề ợp với lưới điện trung th , nhế ất là đố ới v i lưới điện khu v c nông thôn, cự ấp điện cho ph t i ít ụ ảquan trọng và được lắp chính cho đường dây trên không

DCL có nhược điểm là không đóng cắt được khi có dòng tải và không điều khiển được nên khi thao tác cần phải cắt điện đầu nguồn dẫn đến tăng thời gian, số ần l

mất điện cho phụ ải và giảm độ ổ t n định cung cấp điện Tuy nhiên vì các lý do kinh tế, nên đố ới lưới điệi v n ngo i thành và nông thôn thì DCL vạ ẫn đượ ử ục s d ng làm thi t b ế ịphân đoạn

3.1.2.2 Dao cách ly có điề u khiể n

Dao cách ly có điều khi n khác vể ới dao cách ly thường là có th ể điều khi n ểđượ ừc t xa, khi x y ra s c bả ự ố ằng thao tác đóng cắ ừt t xa có th xác đ nh và cách ly ể ịphân đoạn s cự ố, ưu điểm này của dao cách ly có điều khi n làm gi m th i gian tìm ể ả ờ

kiếm xác định điểm sự ố c và thời gian gián đoạn cung cấp điện

Tuy nhiên, do không đóng cắt có tải được nên khi chuy n t i v n ph i c t máy ể ả ẫ ả ắ

cắt từ nguồn cấp đến nên vẫn gây ra tình trạng mất điện không cần thiết, làm giảm độtin c y và ậ ổn định của hệ ống điệ th n Vì vậy dao cách ly có điều khiển chưa được sử

d ng rụ ộng rãi trong lưới điện phân ph i trung th Viố ế ở ệt Nam

Cầu dao phụ ải hiện được sử ụng tương đối phổ ến hiệ t d bi n nay ởcác khu vực

đô thị có mật độ ph t i cao ho c khu công nghiụ ả ặ ệp có lưới điện phân ph i trung th ố ế

ng m ầ

Do c u dao phầ ụ ả t i không kết hợp được với các thiết bị điều khi n, b o vể ả ệ nên

vẫn phải thao tác tại chỗ ẫn đến hạn chế ề ặt thời gian xác định và cô lập sự ố d v m c

Tuy nhiên, việc sử ụ d ng chúng v n r t có hi u qu khi thao tác chuyẫ ấ ệ ả ển đổi phương

th c ho c thao tác tách thi t b ứ ặ ế ịra sửa chữa mà không ph i c t máy cả ắ ắt đầu ngu n ồ

3.1.2.4 Máy c t ắ

Máy c t là thi t bắ ế ị dùng để đóng, cắt mạch khi có dòng phụ ả t i và cả khi có dòng s c ự ố

Đố ới lưới điệi v n phân ph i trung th , máy cố ế ắt điện đượ ắp đặ ại đầc l t t u ngu n ồ

Ở ộ ố ấu trúc lướ m t s c i, thì máy cắt đượ ắp đặc l t thêm ở trên đường dây, t i các tr m ạ ạ

bi n áp (tr m c t, tr m phân ph i) ế ạ ắ ạ ố

Khi có sự ố c trên một phầ ử ủa lưới điện t c n, máy c t có hắ ệ ố th ng b o vả ệ làm nhiệm vụ ự ắt và phân đoạn cô lập phần tử ự ố Phần đường dây và các phụ ả ở t c s c t i phía trước s vẽ ẫn được cấp điện bình thường Vi c s d ng máy cệ ử ụ ắt điều khi n xa có ể

th ể giúp cho điều độ viên điều khiển việc đóng cắ phân đoạn lưới, cô lập điểm sự ốt c

một cách nhanh chóng, giảm đáng kể ời gian so với thao tác tại chỗ Ngoài ra ưu thđiểm c a máy c t là có th ủ ắ ể đóng cắt có t i nên vi c chuy n t i gi a các đưả ệ ể ả ữ ờng dây đểsan t i trong nh ng lúc phả ữ ụ ải đỉ t nh, tránh quá t i, gi m t n thả ả ổ ất điện áp và t n thổ ất công su t có thấ ể ự th c hiệ ấ ễ n r t d dàng mà không c n ph i ngầ ả ừng điện phía đầu nguồn,

độ tin c y cung cậ ấp điện và ổn định h thệ ống tăng lên

Với máy cắt trang bị ệ ống điều khiển từ xa đòi hỏi đầu tư về h th thiết bị và hệ

th ng ố thông tin phục vụ điều khiển có chi phí lớn nên cấu trúc dùng máy cắt điều khiển từ xa chưa khả thi khi áp dụng vào lưới điện phân phối của Việt Nam tại thời điểm này

3.1.2.5 Máy c t t ắ ự đóng lạ i (Recloser)

Đố ới lưới điệi v n có cấu trúc là đường dây trên không, thì ph n l n s c trong ầ ớ ự ố

h thệ ống phân phối điện là sự ố thoáng qua Chính vì vậy, để tăng độ tin cậy cung cấp c điện cho ph t i, thay vì s d ng máy c t ngư i ta s d ng máy c t có trang b ụ ả ử ụ ắ ờ ử ụ ắ ị đóng

lại (Recloser) Recloser thực chất là máy cắt tự đóng lại kèm theo hệ ống bảo vệ th và điều khiển cho phép cài đặt các giá tr chị ỉnh định theo yêu c u Ngoài ra Recloser còn ầ

s dử ụng để đo và lưu trữ ột số đại lượng cần thiết như: U, I, P và lưu giữ các giá trị m

s c ự ố cũng như sự ện ki

Chu trình hoạt động của mộ Recloser như sau: Khi xuất t hi n sệ ự ố trên lướ c i Recloser mở ra (c t mạắ ch) sau 1 th i gian t1 nó s t ờ ẽ ự đóng mạch N u s c còn t n t i ế ự ố ồ ạ

nó sẽ ắ c t m ch, sau th i gian t2 Recloser sạ ờ ẽ ự đóng lạ t i m ch Và chu trình cạ ứ như vậy theo giá tr ị cài đặ ố ần đóng lặt s l p lại trong b u khi n c a Recloser ộ điề ể ủ

Đối với đường dây trên không t l s c thoáng qua rỷ ệ ự ố ất cao do phóng điện chuỗi sứ khi quá điện áp khí quyển, do phóng điện giữa các pha do cây cối, vật lạ rơi vào, đường dây và máy bi n áp b c t ra do các thi t b b o v làm vi c không ch n ế ị ắ ế ị ả ệ ệ ọ

lọc… Vì vậy tự đóng lại (TĐL) có xác suất thành công cao, được sử ụng hiệu quả ớ d v i các lưới phân ph i trung th trên không ố ế

V i viớ ệc sử ụng TĐL khi có các sự ố thoáng qua lướ ẽ đượ d c i s c khôi ph c cung ụ

cấp điện trong thời gian tối thiểu, do đó thiệt hại kinh tế do ngừng cung cấp điện được

giảm đáng kể Ngoài ra TĐL còn tăng độ ổn định và độtin cậy của hệ ống điện, việc th

lắp đặt, thao tác và vận hành TĐL lại tương đối dễ dàng nên được sử ụng phổ ến d bitrên lưới phân ph i trung th Vi t Nam ố ế ở ệ

3.1.2.6 H th ệ ố ng tự động phân phố i (Distributed Automation System - DAS)

Lưới điện phân ph i s dố ử ụng DAS để ạ h n ch vùng mế ất điện, gi m s khách ả ốhàng bị ất điệ m n, gi m th i gian mả ờ ất điện do sự ố Do DAS có chi phí đầu tư lớ c n nên chỉ được lắp đặt cho các ph t i lo i 1 T i Hà N i hi n nay DAS mụ ả ạ ạ ộ ệ ới được lắp đặt ở giai đoạn th nghi m ử ệ

DAS dựa trên cơ sở phát hiện và tách điểm sự cố trên mạng phân phối để đưa ra cách xử lý nhằm nhanh chóng phục hồi cung cấp điện Có 2 mức tác động của DAS là:

- Cấp 1: Tác động trên bản thân mạng phân phối Cấp 1 chỉ đòi hỏi cấp điện cho từng xuất tuyến phân phối, xuất tuyến có thể là hình tia (1 nguồn) hoặc mạch vòng (2 nguồn)

- Cấp 2: Xử lý trên toàn hệ thống phân phối của một trạm nguồn hoặc của một khu vực Cấp 2 yêu cầu hệ thống thông tin hoạt động theo thời gian thực để nhận dạng

và điều khiển mạng phân phối (đóng, mở, chuyển sơ đồ…) theo mục tiêu là loại bỏ phần tử sự cố, phục hồi một cách nhanh chóng việc cung cấp điện bình thường Cấp 2 chỉ thực hiện được khi cấp 1 đã hoàn tất

Các đặc điểm cơ bản của hệ DAS:

- Hệ thực hiện việc phát hiện và tách điểm sự cố theo một chu trình kín, tự tác động, không cần có phần mềm điều khiển và đường truyền thông tin Đây là ưu điểm rất lớn của hệ DAS

- Chỉ có phần sự cố được cô lập ra khỏi hệ thống lưới điện đang vận hành Nếu

3.1.3 M t s c ộ ố ấu trúc lướ i phân phố i

3.1.3.1 Lướ i phân phối trung thế ộ m t ngu ồ n không phân đo ạ n

Thanh cái

Hình 3.1 Lưới phân ph i trung th m t nguố ế ộ ồn không phân đoạn

Lưới phân ph i trung th m t ngu n ố ế ộ ồ không phân đoạn là lưới điện có d ng hình ạtia vận hành đơn giản Trong quá trình v n hành, khi có sậ ự ố c hay h ng hóc bỏ ất kỳ

phần tử nào trên lưới phân phối một nguồn không phân đoạn thì cũng gây mất điện cho toàn bộ đường dây do máy cắt đầu ngu n ph i c ra Vi c cung cồ ả ắt ệ ấp điện chỉ được

phục hồi khi sự ố được loại trừ Do vậy lưới phân phối một nguồn không phân đoạn c thường đượ ử ục s d ng cho ph t i không quan trụ ả ọng, chi phí đầu tư cho lưới này nh ỏ

3.1.3.2 Lướ i phân phối trung thế ộ m t ngu ồn có phân đoạ n

Thanh cái

Hình 3.2 Lưới phân ph i trung th m t ngu n có thi t b ố ế ộ ồ ế ị phân đoạn

Để nâng cao độ tin c y cung cậ ấp điện, lưới phân phối hình tia được phân thành nhiều đoạn bằng các thiết bị đóng cắt có thể là dao cách ly t ường hoặc tự động, máy h

cắt, LBS… Khi xảy ra sự ố ở ột phân đoạn nào đó máy cắt đầu nguồn sẽ tác độ c m ng

tạm thời cắt toàn bộ lưới phân phối sau đó nhân viên vận hành sẽ xác định phần tử ự s

c ốvà cô lập bằng các thiết bị phân đoạn Cuối cùng nguồn được đóng lại tiếp tục cấp điện cho phần đoạn nằm trướ phân đoạc n s c v phía ngu n ự ố ề ồ

Như vậy, so với lưới phân ph i m t nguố ộ ồn không phân đoạ ở lướn, i phân ph i ố

một nguồn có phân đoạn khi xảy ra sự ố các phụ ải nằm trước phân đoạn sự ố ề c t c v phía ngu n chồ ỉ ất điệ m n trong th i gian tìm ki m và cô l p sờ ế ậ ự ố Độ c tin c y cậ ủa lưới

có thi t bế ị phân đoạn tăng đáng kểso với lưới phân ph i m t ngu n không có thi t bố ộ ồ ế ịphân đoạn

Đố ới lưới phân đoại v n b ng dao cách ly, máy cằ ắt có điều khi n t xa thì th i ể ừ ờgian phân đoạn s ẽ được rút ngắn do đó việc khôi ph c cung cụ ấp điện cho các phân đoạn trướ ự ố nhanh hơn.c s c

Tuy nhiên khi x y ra sả ự ố và đã phân đoạ c n xong thì toàn bộ các ph t ừ khu ụ ải t

vực điểm sự ố ở ề cuối nguồn đều mất điện cho dù các thiết bị trên lưới điện trong c tr v vùng này v n có v n hành tẫ ậ ốt Đây chính là nhược điểm của dạng lưới này

3.1.3.3 Lướ i phân phối trung thế hai ngu ồ n có phân đo ạ n

Hình 3.3 Lưới phân ph i trung th hai ngu n có thi t b ố ế ồ ế ị phân đoạn

Lưới phân ph i m ch vòng do hai hay nhi u ngu n cung c p s kh c phố ạ ề ồ ấ ẽ ắ ục được nhượ điểc m c a các dủ ạng sơ đồ trên Khi x y ra s cả ự ố, lưới m ch vòng có nhi u ngu n ạ ề ồcung cấp sẽ khôi ph c cung cụ ấp điện nhanh hơn (chỉ mất điện các phụ ả t i nằm trong

ph m vi giạ ữa các thiết bị phân đoạn có s cự ố), độ tin c y cung cậ ấp điện được nâng cao

Sơ đồ lưới điện phân ph i hai nguố ồn phân đoạn bằng dao cách ly có ưu điểm là

độ tin c y cung cậ ấp điện cao, do có hai ngu n cung c p nên khi x y ra s c m t trong ồ ấ ả ự ố ộhai nguồn điện hoặc sự ố c trên một phân đoạn thì các phụ ả t i thuộc các phân đoạn còn

lại trên lưới ch mỉ ất điện trong th i gian tìm ki m và cách ly s c ờ ế ự ố

3.2 T ổ n thấ t đi ện năng trong lướ i phân phố i

Lưới điện phân phối có các đặc điểm về thiết kế và v n hành khác với lưới điện ậtruyề ản t i Lư i điớ ện phân phối phân bố trên diện rộng, thường vận hành không đối xứng và

có tổn thất lớn hơn Vấn đề tổn thất trên lưới phân phối liên quan chặt ch đến các vấn đề kỹ ẽthuật của lư i điớ ện từ giai đo n thiết kế đế ậạ n v n hành Do đó trên cơ sở các s liệu về ổố t n

Trong những năm gần đây, lưới điện phân ph i cố ủa nước ta phát triển mạnh, các Công ty Điệ ực cũng đượn l c phân c p m nh v qu n lý Chấ ạ ề ả ất lượng v n hành c a ậ ủlưới phân phối được nâng cao rõ r t, t l t n thệ ỷ ệ ổ ất điện năng giảm m nh T n th t trên ạ ổ ấlưới đ ệi n phân ph i bao g m t n th t phi k thu t (t n thố ồ ổ ấ ỹ ậ ổ ất thương mại) và t n th t k ổ ấ ỹthu t Tậ ổn thất phi k thu t (t n thỹ ậ ổ ất thương mại) bao g m 4 d ng t n thồ ạ ổ ất như sau:

• Trộm điện (câu, móc tr m) ộ

• Không thanh toán hoặc chậm thanh toán hóa đơn tiề điện n

• Sai sót tính toán t n th t k thu t ổ ấ ỹ ậ

• Sai sót th ng kê phân loố ại và tính hóa đơn khách hàng

Tổn thất phi kỹ thuật phụ thuộc vào cơ chế quản lý, quy trình quản lý hành chính, hệ thống công tơ đo đếm và ý thức của người sử ụ d ng T n th t phi kổ ấ ỹ thu t ậcũng một ph n ch u ầ ị ảnh hưởng c a năng lựủ c và công c qu n lý c a bụ ả ủ ản thân các Điện

lực, trong đó có phương tiện máy móc, máy tính, ph n m m qu n lý ầ ề ả

Tổn thất kỹ thuật trên lưới điện phân phối chủ ếu trên dây dẫn và các máy biế y n

áp phân ph i T n thố ổ ất kỹ thuật bao g m tồ ổn thất công su t tác dấ ụng và tổn th t công ấ

suất phản kháng Tổn thất công suất phản kháng do từ thông rò và gây từ trong các máy bi n áp và cế ảm kháng trên đường dây T n th t công su t ph n kháng chổ ấ ấ ả ỉ làm

lệch góc và ít ảnh hưởng đến tổn t ất điện năng Tổn thất công suất tác dụng có ảh nh hưởng đáng kể đế ổ n t n thất điện năng Thành phầ ổn t n thất điện năng do tổn th t công ấ

su t tác dấ ụng được tính toán như sau:

 =  ()  (3.1) Trong đó, ∆P(t) là tổn th t công su t tác d ng trên ấ ấ ụ đường dây và máy bi n áp ế

t i thạ ời điểm t