Đánh giá mứ độ tổn thất điện năng và á giải pháp giảm tổn thất điện năng trên lưới phân phối tỉnh hủa phăn, lào

6 62 Bảng 5.7 Bảng so sánh t n thất điện năng giữa hệ 22kV và 35kV có bù công suất phản khảng 64 Trang 9 DANH MỤC CÁC CHỮ VI T TẮT DSM: Demend Side Management Quản lý nhu cầu điện năng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

-

Kikham POUNNAVONG

GIẢI PHÁP GIẢM TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRÊN

L UẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

Hà Nội – 2017

1708177903698d1584244-cfae-4bdb-9dd3-0ecd915bdd15

-

Kikham POUNNAVONG

GIẢI PHÁP GIẢM TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRÊN

MÃ SỐ: 2014BHTD -KT24

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

PGS.TS NGUYỄN LÂN TRÁNG

Hà Nội – 2017

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn này là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất cứ công trình nào khác

Tác giả luận vănKikham POUNNAVONG

Trang

Lời cam đoan i

Mục lục ii

Danh mục các hình vẽ v

Danh mục các bảng vi

Danh mục các viết tắt vii

Mở đầu viii

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI TỈNH HỦA PHĂN, LÀO VÀ CÁC PHẦN MỀM TÍNH TOÁN TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG 01

1.1 HI N TR NG C A LƯ I PHÂN PH I T NH H A PHĂN L O 01

1.1.1 Nguồn cung cấp điện 03

1.1.2 Lưới điện phân phối 03

1.1.3 Đ c đi m t n thất của lưới điện phân phối 03

1.2 GI I THI U CÁC CÔNG C PH N M M Đ ĐƯ C ÁP D NG HI N NAY 05

1.2.1 Phần mềm tính toán PSS/E 05

1.2.2 Phần mềm tính toán POWER WORLD 07

1.2.3 Phần mềm CYMDIST 08

1.3 CÁCH SỬ D NG PH N M M TÍNH TOÁN CYMDIST 10

CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC Đ NH TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG LƯỚI ĐIỆN 19

2.1 PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN THEO TH I GIAN C C Đ I  19

2.2 PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN THEO H S T I FL (Load Factor) V H S T N TH T LsF (Loss Factor) 21

2.3 PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN THEO ĐƯ NG CONG T N TH T 23

2.4 PHƯƠNG PHÁP ĐO TR C TI P 26

CHƯƠNG 3: CÁC Y U TỐ NH HƯ NG Đ N TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRÊN LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI 39

3.1 CÔNG SU T TÁC D NG V CÔNG SU T PH N KHÁNG TRÊN LƯ I ĐI N PHÂN PH I 39

3.1.1 Đường dây tải điện 39

3.1.2 Máy biến áp 30

3.1.3 Thiết bị bù 30

3.2 H NH D NG C A Đ TH PH T I 30

3.2.1 Đồ thị phụ tải tính toán 31

3.2.2 Đồ thị phụ tải ng u nhiên 32

3.3 CH Đ PH T I KHÔNG CÂN B NG, KHÔNG Đ I X NG 34

3.3.1 Nguyên nhân 34

3.3.2 nh hưởng của hiện tượng không đối xứng lưới điện 35

3.4 NH HƯ NG C A S NG H I 38

3.5 ĐI N ÁP VẬN H NH QUÁ TH P 47

CHƯƠNG 4: CÁC GI I PHÁP GI M TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG 49

4.1 QU N LÝ NHẬN D NG TTĐN 49

4.1.1 Xác định TTĐN thực hiện qua hệ thống công tơ đo đếm 49

4.1.2 Xác định TTĐN của lưới điện qua tính toán TTĐN kỹ thuật 50

4.1.3 Nhận dạng TTĐN theo từng cấp điện áp, từng khu vực lưới điện, từng xuất tuyến trung áp, từng TBA công cộng 50

4.2 CÁC BI N PHÁP GI M TTĐN 50

4.2.1 Biện pháp quản lý kỹ thuật – vận hành 50

4.2.2 Biện pháp quản lý kinh doanh 52

4.2.3 Áp dụng giải pháp DSM đ giảm t n thất điện năng 53

4.2.3.1 Nâng cao hiệu suất sử dụng năng lượng của các hộ sử dụng điện 54

4.2.3.2 Điều khi n nhu cầu dùng điện của khách hàng 54

4.2.3.3 Đánh giá khả năng ứng dụng DSM ở tỉnh Hủa Phăn 54

THẤT ĐIỆN NĂNG VÀ CÁC GI I PHÁP H P L NHẤT NH M GI M TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI TỈNH HỦA

PHĂN 56

5.1 C U TR C C TH C A LƯ I ĐI N PHÂN PH I T NH H A PHĂN, L O 56

5.2 CÁC THÔNG S Đ U V O C A LƯ I ĐI N 56

5.2.1 Các số liệu đường dây và TBA 56

5.2.2 Số liệu của phụ tải 58

5.3 TÍNH TOÁN T N TH T ĐI N NĂNG 58

5.3.1 T n thất công suất 58

5.3.2 T n thất điện năng 58

5.4 CÁC GI I PHÁP C TH NH M GI M T N TH T ĐI N NĂNG TRÊN LƯ I ĐI N PHÂN PH I C A T NH H A PHĂN, L O 60

5.4.1 Tăng cấp điện áp từ 22 kV lên 35kV 62

5.4.2 Tăng cấp điện áp vận hành từ 22 kV lên 35kV đồng thời bù CSPK

450 kVAr tại n t 247 64

5.5 TÍNH TOÁN KINH T CÁC BI N PHÁP GI M T N TH T ĐI N NĂNG 66

CHƯƠNG 6: K T LUẬN LUẬN VĂN VÀ KI N NGH 68

TÀI LIỆU THAM KH O 69 PHỤ LỤC

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1: Bản đồ địa lý của lưới điện phân phối 2

Hình 1.2: Bi u đồ thống kê TTĐN của tỉnh Hủa Phăn, từ năm 2010 – 2015 10 5

Hình 1.3: Sơ đồ phân tích giảm t n thất kỹ thuật với phần mềm CYMDIST 9

Hình 2.1: Bi u đồ đường cong t n thất công suất 25

Hình 3.1: Đồ thị phụ tải đường dây của lưới điện công nghiệp 33

Hình 3.2: Giản đồ trình tự đối với đồ thị 3-1 33

Hình 3.3: Sự phụ thuộc của t n thất điện năng vào các hệ số KĐX 38

Hình 3.4: Các bậc s ng hài 39

Hình 3.5: Sự phụ thuộc của t n thất công suất ΔPd và giá trị hiệu dụng của d ng điện Ie vào độ m o 42

Hình 3.6: Sự suy giảm công suất máy biến áp phụ thuộc t phần phụ tải phi tuyến trong mạng 44

Hình 3.7: Diễn biến điện áp trong lưới điện 47

Bảng 1.1: T ng hợp lưới phân phối tỉnh Hủaphăn 2

Bảng 1.2: T ng hợp nguồn cung cấp điện 3

Bảng 1.3: Bảng t ng hợp chiều dài lưới điện và số lượng MBA 3

Bảng 1 Thống kê 4: chi tiết TTĐN của tỉnh Hủa Phăn 5

Bảng 5.1: Thông số đường dây ACRS 56

Bảng 5.2 Thông số t n thất công suất máy biến áp: 57

Bảng 5.3 T ng số lượng máy biến áp của xuất tuyến F2: 57

Bảng 5.4:T ng chiều dài đường dây của xuất tuyến F2 58

Bảng 5.5: T ng công suất phụ tải của xuất tuyến5 58

Bảng 5 Bảng so sánh t n thất điện năng giữa hệ 22kV và 35kV 6 62

Bảng 5.7 Bảng so sánh t n thất điện năng giữa hệ 22kV và 35kV có bù công suất phản khảng 64

Bảng 5.8 Tính toán so sánh t n thất điện năng từ h 22kV-35kV ệ 67

DANH MỤC CÁC CHỮ VI T TẮT

DSM: Demend Side Management (Quản lý nhu cầu điện năng)

EDL: Electricité Du Laos (Công ty Điện lực Lào)

HTCCĐ: Hệ thống cung cấp điện

HTĐ: Hệ thống điện

LCCĐ: Lưới cung cấp điện

LĐPP: Lưới điện phân phối

MBA: Máy biến áp

TBA: Trạm biến áp

TTCS: T n thất công suất

TTĐN: T n thất điện năng

1) Lý do chọn đề tài

Công nghiệp điện lực giữ vai tr rất quan trọng trong cuộc xây dựng đất nước, yêu cầu về cung cấp và sử dụng điện ngày càng tăng Việc trang bị những kiến thức về hệ thống cung cấp điện nhằm phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt của con người, cung cấp điện năng cho các thiết bị của khu vực kinh tế, các khu chế xuất, các xí nghiệp là rất cần thiết Luận văn này nhằm nghiên cứu những yêu cầu trên, đ trang bị những kiến thức cơ bản về công tác thiết kế và vận hành hệ thống cung cấp điện

Hệ thống cung cấp điện đ ng vai quan trọng trong việc n định chính trị, phát tri n kinh tế của bất kỳ Quốc gia nào trên thế giới Đ đảm bảo yêu cầu cung cấp điện liên tục cũng như chất lượng điện năng cần c một số vốn đầu tư rất lớn đ xây dựng các nhà máy điện, hệ thống lưới điện làm nhiệm vụ truyền tải và phân phối điện năng đến các hộ tiêu thụ điện Từ đ sinh ra nhiệm vụ quản lý, vận hành tối ưu hệ thống điện đ đảm bảo hiệu quả kinh tế Đây là vấn đề yêu cầu đ i hỏi không những con người, tài chính mà c n cả vấn đề phát tri n của khoa học nhằm đáp ứng yêu cầu ngày càng cao trong công tác cung cấp điện

Tính phức tạp của hệ thống điện không những được đ c trưng bởi cấu tr c,

mà c n th hiện ở tình trạng luôn phát tri n theo thời gian và tính ra chỉ tiêu cần thỏa mãn với các mâu thu n tồn tại trong đ (vốn đầu tư nhỏ, độ tin cậy cao, chất lượng điện năng tốt, giá thành rẻ ) Do vậy bài toán quản lý, điều khi n vận hành tối ưu hệ thống cung cấp điện là một bài toán lớn, đa mục tiêu, nhiều điều kiện ràng buộc Trong điều kiện hiện nay với sự phát tri n mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật, - các máy tính c tốc độ xử lý nhanh, nhiều phương pháp tính hiện đại nhưng việc giải bài toán tối ưu t ng quát v n chưa thực hiện được trọn vẹn, do vậy người ta thường tìm cách chia nhỏ bài toán với một vài mục tiêu cần phải tối ưu với các ràng buộc mà bài toán cần phải thỏa mãn

Trong hệ thống điện, c các phần tử là máy phát điện, máy biến áp, đường dây tải điện, phụ tải Nhiệm vụ của hệ thống điện là sản xuất, truyền tải và phân phối điện năng đến các hộ tiêu thụ Điện năng phải đảm bảo các tiêu chuẩn chất lượng điện năng nhất định và độ tin cậy hợp lý Hệ thống điện phải được phát tri n tối ưu và vận hành với hiệu quả kinh tế cao nhất

Trong phạm vi luận văn cao học tác giả sẽ tập trung nghiên cứu Đánh giá mức độ t n thất công suất điện và các giải pháp giảm t n thất điện năng trên lưới phân phối tỉnh Hủa Phăn, Lào

2) Mục tiêu nghiên cứu

- Sử dựng phần mềm mô phỏng vận hành hệ thống cung cấp điện cho tỉnh Hủa Phăn, Lào

- Tính toán các công suất và điện áp tại các n t

- Phân tích t n thất kỹ thuật và t n thất phi kỹ thuật

- Sau đ đề ra các giải pháp cụ th đ giảm t n thất điện năng trên lưới phân phối tỉnh Hủa Phăn, Lào

3) Phương pháp nghiên cứu

- Thu nhập số liệu và tìm hi u hiện trạng của lưới cung cấp điện tỉnh Hủa Phăn, Lào

- Sử dụng phần mềm CYMDIST tìm hi u phương pháp sử lý trong việc vận hành lưới điện phân phối tỉnh Hủa Phăn, Lào

4) Đ t tên đề tài

- Với các mục tiêu trên đã tạo ra tên đề tài được lựa chọn là:

“Đ nh gi m c đ t n th t đi n năng v c c gi i ph p gi m t n th t đi nnăng trên lư i phân ph i t nh H a Phăn, Lào ”

Chương 1: T ng quan về lưới điện phân phối tỉnh Hủa Phăn, Lào và các phần

mềm tính toán t n thất điện năng

Chương 2: Các phương pháp xác định t n thất điện năng trong lưới điện

Chương 3: Các yếu tố ảnh hưởng đến t n thất điện năng trên lưới điện phân

phối

Chương 4: Các giải pháp giảm tốn thất điện năng

Chương 5: Áp dụng phần mềm CYMDIST tính toán t n thất điện năng và các

giải pháp hợp lý nhất nhằm giảm t n thất điện năng trong lưới điện phân phối ở tỉnh Hủa Phăn

Chương 6: Kết luận luận văn và kiến nghị

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI TỈNH HỦA PHĂN,

LÀO VÀ CÁC PHẦN MỀM TÍNH TOÁN TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG

Tỉnh Hủa phăn là một trong 9 tỉnh miền Bắc và là một tỉnh miền n i của nước Cộng h a Dân chủ Nhân dân Lào thuộc vùng Đông Bắc Cách thủ đô Viêng Chăn , khoảng 650km, c ranh giới giáp với 2 tỉnh Bắc Lào và 3 tỉnh của Nước Cộng h a

Xã hội Chủ nghĩa Việt Nam: Thanh H a, Sơn La và Nghệ An c ranh giới như sau:

- Phía Bắc giáp tỉnh Sơn La và Đông Nam giáp với tỉnh Thanh H a, Nghệ An CHXHCN Việt Nam c ranh giới dài hơn 650 km

- Phía Tây Nam giáp với tỉnh Xiêng Khoảng, phía Tây giáp với tỉnh Luong Pha Bang

Tỉnh c 10 huyện gồm: Huyện Sầm Nưa, Xiêng Kho, Viêng xay, Sốp Bau, Mương ch, Mương Quan, HuaMương, Mương Hiêm, Sầm Tay và Mương Xon Tỉnh Hủa phăn c diện tích là 17.500 km2 chiếm tới 7,1% của t ng diện tích

cả nước Mật độ dân số là 18 người / km2 so với toàn quốc là 22 người/km2 Có 722 bản, c 48.247 hộ gia đình, t ng số dân toàn tỉnh là 293.000 người, trong đ c 141.700 nữ, mức tăng trưởng dân số bình quân là 3%/ năm

1.1 HIỆN TR NG CỦA LƯỚI PHÂN PHỐI TỈNH HỦA PHĂN LÀO,

Trước năm 1996 toàn tỉnh Hủa hăn chưa c hệ thống cung cấp điện thống Pnhất, nhiều nơi c n sử dụng máy phát điện chạy bằng diesell đ cung cấp điện như ở thị xã Sầm Nưa và Viêng xay Phụ tải chủ yếu là đèn chiếu sáng, thời gian cung cấp điện chỉ từ 18 giờ đến 21giờ mỗi ngày

Ngày 10/6/1996 hoàn thành dự án xây dựng đường dây 35kV k o từ Mộc Châu Sầm Nưa, bằng vốn đầu tư của Ngân hàng Thế giới, Hủa hăn được đầu tư - Pxây dựng lưới 22kV, lưới điện cũng chỉ mới đáp ứng được phụ tải ở trung tâm huyện Đến hiện nay cả tỉnh Hủa hăn c khoảng 69,77 % dân số sử dụng điện.P

Hình 1.1: Bản đồ địa lý của lưới điện phân phối

Do tính lịch sử lưới điện phân phối Hủa hăn tồn tại nhiều cấp điện áp khác Pnhau nên gây ra nhiều kh khăn trong công tác quy hoạch, thiết kế, quản lý vận hành lưới điện Đ khắc phục tình trạng trên Bộ Năng lượng và Mỏ c quyết định về việc

sử dụng thống nhất cấp điện áp phân phối 22kV trên toàn quốc

B ng 1.1: Tổng hợp lưới phân phối tnh Hủa Phăn

chuẩn thiết bị, chế độ làm việc, chương trình quản lý phụ tải, d n đến chất lượng cung cấp điện k m, hiệu quả kinh tế thấp

1.1.1 Nguồn cung c p đi n

Hiện tại trên địa bàn tỉnh Hủa Phăn c nguồn cung cấp như sau:

B ng 1.2: Tổng hợp nguồn cung cấp điện

(cái)

CSMBA (MVA)

TCSMBA (MVA)

Cấp điện

áp (kV)

1.1.2 Lư i đi n phân ph i

B ng 1.3: Bảng tổng hợp chiu di lưới điện v số lượng MBA

(km)

MBA (cái)

1.1.3 Đ c đi m t n th t c a lư i đi n phân ph i

Đ truyền tải điện năng từ nơi sản xuất đến nơi tiêu thụ ta cần phải dùng dây

d n và máy biến áp Khi đ d ng điện chạy qua dây d n và máy biến áp và ch ng bao giờ cũng c điện trở và điện kháng nên bao giờ cũng c một t n thất nhất định về công suất tác dụng và công suất phản kháng Do đ sẽ sinh ra một lượng t n thất điện năng

a T n thất kỹ thuật: là t n thất sinh ra do tính chất vật lý của quá trình tải điện,

t n thất này phụ thuộc vào tính chất của dây d n và vật liệu cách điện, điều kiện môi trường, d ng điện và điện áp

T n thất kỹ thuật gồm c :

 T n thất trên đường dây tải điện

 T n thất trong cuộn dây và lõi th p của máy biến áp

 T n thất trong cuộn áp của công tơ điện

- Điện năng tiêu dùng nhưng không đo được

- Điện năng đo được nhưng không vào được h a đơn

- Điện năng vào được hoá đơn nhưng không được trả tiền ho c trả tiền chậmTheo các số liệu thống kê của EDL bảng 1.1 cho thấy TTCS và TTĐN trong lưới điện Lào tính trung bình c n khá cao, cụ th hơn ta x t t n thất điện năng của lưới điện phân phối Hủa hăn trong bảng 1.P 4

B ng 1.4 : Thống kê chi tiết tổn thất điện năng của tnh Hủa Ph ăn

Hình 1.2 Biểu đồ thống kê tổn thất điện năng của tnh Hủa Phăn, từ năm 2010 - 2015

1.2 GIỚI THIỆU CÁC CÔNG CỤ PHẦN MỀM Đ ĐƯ C ÁP DỤNG

dựng nhiều phần mềm tính toán khác nhau Mỗi phần mềm đều c những chức năng

cụ th , những ưu nhược đi m nhất định Dưới đây là một số phần mềm tiêu bi u đang được nhiều quốc gia trên thế giới quan tâm và sử dụng

1.2.1 Phần mềm tính to n PSS/E

PSS/E - Power system simulation/engineering là chương trình được lập trình bằng ngôn ngữ Fortrant của hãng PTI (Mỹ), chương trình c khả năng tính toán cho hệ thống điện c tối đa 50.000 n t, 100.000 tải, 100.000 nhánh, 12.000 máy phát, 20.000 máy biến áp, 4000 thiết bị bù và một số giới hạn chức năng khác

Chương trình c hệ thống tích hợp gồm nhiều chương trình máy tính ứng dụng trong tính toán phân tích hệ thống điện Nhờ đ chương trình c th thực hiện được các nhiệm vụ: Tính toán n định, tính toán trào lưu công suất, tính toán ngắn mạch, phân tích sự cố cân bằng và không cân bằng, mô phỏng động tính toán cho lưới DC Và hiện nay, chương trình được EVN lựa chọn đ sử dụng tính toán trong công tác điều độ, vận hành, nghiên cứu và quy hoạch cho toàn bộ HTĐ Việt Nam.Phương pháp tính toán được sử dụng trong PSS/E đ tính toán chế độ xác lập

là phương pháp l p Gauss – Seider, phương pháp l p Newton – Raphson Ngoài ra chương trình c th tối ưu hoá hệ thống truyền tải nhờ phần tính toán PSS OPF, n là một phần của chương trình PSS/E và hoàn toàn tương thích với phần tính chế độ xác lập

Dữ liệu đưa vào chương trình đ tính toán bao gồm các file dữ liệu sau: dữ liệu thô trào lưu công suất; dữ liệu kháng động cơ; dữ liệu động; dữ liệu thô trào công suất tối ưu; dữ liệu kinh tế; dữ liệu quán tính và điều chỉnh phản hồi; phối hợp vẽ; xác định thông số báo về đồ hoạ; dữ liệu phân tích trên đường dây; dữ liệu tham gia phụ; dữ liệu đi m sự cố; dữ liệu ki m soát sự cố; dữ liệu đ c tính động cơ; dữ liệu quá tải…

Trước khi đưa vào chương trình tính toán, các số liệu này phải được gia công

xử lý quy về cùng hệ đơn vị tương đối, sau đ tất cả các thông số đã được quy đ i được nhập vào bảng dữ liệu của chương trình

Kết quả tính toán trong PSS/E c th th hiện dưới dạng bảng ho c dưới dạng

sơ đồ lưới điện, cách xuất dữ liệu ra cũng khá đa dạng và thuận lợi cho việc t ng hợp Khi c mô hình kết nối, c th ki m tra lại thông số, thay đ i thông số, thay đ i công suất cho các phần tử một cách đơn giản, và c th thay đ i mức độ tải một số

ho c tất cả các phụ tải theo t lệ cho từng xuất tuyến hay cho cả hệ thống

Sử dụng chương trình PSS/E c th mở rộng sơ đồ một cách dễ dàng theo sự phát tri n của lưới điện, và c th kết nối lưới điện, hệ thống điện với nhau một cách đơn giản Điều đ cho ph p sử dụng số liệu của từng xuất tuyến, từng trạm đ kết nối thành một hệ thống chung cần tính toán miễn là không trùng số n t

1.2.2 Phần mềm tính to n POWER WORLD

PowerWorld Simulator là một trong những phần mềm mô phỏng hệ thống điện của hãng PTI (Mỹ) Simulator c các công cụ đ phân tích chính xác hệ thống điện hay quá trình kỹ thuật Phần mềm này mô phỏng bằng giao diện đồ hoạ đ giải thích quá trình làm việc của hệ thống điện

Ngoài nhiệm vụ phân tích hệ thống điện hay quá trình kỹ thuật, Simulator

c n c các tính năng như tính tối ưu công suất, tính toán hệ số truyền công suất, phân tích ngắn mạch, phân tích sự cố…Điều quan trọng nhất của phần mềm này là khả năng tính toán bài toán giá thành điện năng và hi n thị trực tiếp giá thành này tại các thanh cái cũng như trên các đường dây tải điện Đây là một công cụ rất hữu ích trong việc tính toán thiết kế và định chế độ vận hành cho hệ thống điện và hơn nữa là hướng tới mục tiêu thị trường điện

Cách truy cập dữ liệu trong PowerWorld cũng gần giống như PSS/E Các thông số trước khi đưa vào chương trình tính toán phải trải qua bước gia công số liệu đưa về hệ đơn vị tương đối (pu) Tuy nhiên, cách nhập số liệu trong PowerWorld c nhiều thay đ i, số liệu đưa vào chương trình được tiến hành song song với quá trình

mô phỏng, nghĩa là khi mô phỏng đến thiết bị nào thì thông số kỹ thuật của thiết bị

đ được truy cập liền ngay sau đ

Power World Simulator (PW Simulator) là một g i phần mềm cho hệ thống điện được thiết kế chi tiết và kỹ càng, rất thân thiện và c tính tương tác cao Simulator rất mạnh trong các phân tích kỹ thuật, nhưng đồng thời được th hiện qua

điện Ngoài ra mô hình hệ thống c th được tạo ra ho c sửa đ i trên file dữ liệu c sẵn Phần mềm này sử dụng hình ảnh và sự mô phỏng sinh động đ làm tăng hi u biết cho người sử dụng về đ c tính của hệ thống, các bài toán và các quy định của hệ thống Sự thay đ i công suất phụ tải, máy phát và sự thay đ i trạng thái của thiết bị

đều được thực hiện trực tiếp trên ch ng trình mô phỏng động của HTĐ Phần mềm ươbao gồm một số các sản phẩm tích hợp, c khả năng xử lý hiệu quả một hệ thống lên tới 100.000 n t Điều này khiến cho PW Simulator thực sự rất dễ dùng như một g i phần mềm tính toán chế độ độc lập, thuận tiện trong việc mô phỏng sự phát tri n của

hệ thống điện

1.2.3 Phần mềm CYMDIST

Lưới điện phân phối chứa số lượng n t, nhánh, đi m nối với khách hàng và số xuất tuyến nhiều hơn so với hệ thống điện truyền tải, LĐPP rộng lớn trong không gian và phát tri n không ngừng theo thời gian, việc thu nhập số liệu đ ng vai tr quan trọng cho sự tính toán phân tích lưới đ làm cơ sở lập kế hoạch sửa chữa lưới điện

Phần mềm CYMDIST lập trình bằng ngôn ngữ Fortran của hãng CYME t (Canada), chương trình c khả năng tính toán cho hệ thống điện tối đa cao nhất 250.000 nhánh, 3.400.000 khách hàng, v v Phần mềm này Công ty Điện lực Lào mua từ Công ty Điện lực Nhật bản trong năm 2004

Phần mềm được dùng đ thực hiện những dự án giảm t n thất kỹ thuật, sự phân tích bao gồm phần thủ tục thi hành của dự án như hình 1.3 là sự phân tích giảm

t n thất kỹ thuật của phần mềm CYMDIST

Một trong những đi m quan trọng nhất trong việc lựa chọn phần mềm là

Phần mềm CYMDIST chu yếu phần mềm nay dảnh riêng đ phân tích, mô phỏng cho hệ thống điện phân phối

Hiện nay c nhiều loại phần mềm tính toán lưới điện phân phối như: CYMDIST, Syner GEE Electric, PSS/ADEPT and PSS/Engines c nhiều nước đang

sử dụng vì c đủ các hàm phân tích t n thất trên lưới Sự sản xuất các phần mềm trên được nhấn mạnh trên lợi thế sử dụng của họ, vậy việc so sánh dùng phần mềm nào

tốt hơn rất kh khăn rong đề tài này tác giả sẽ giới thiệu phần mềm CYMDIST đ Ttính toán vì n thỏa mãn những yêu cầu về giao diện và nhiều hàm phân tích trong phần mềm, những đi m mạnh của CYMDIST như sau:

+ Nhập vào bản đồ địa lý “Arcview” “shp” file và vẽ sơ đồ trao đ i Auto CAD

“dxf” mà c th chuy n đ i từ “Microstation” và “SwedNet”

+ Tự động tính toán chiều dài của một lưới điện phân phối theo hình vẽ

+ Làm mô hình xuất tuyến của trung áp và hạ áp trong lưới điện phân phối

+ Hàm nghiên cứu dễ sử dụng

+ Nhiều mô đun phụ kiện đ mở rộng mà c th được thêm trong tương lai như phối hợp bảo vệ

Hình 1.3 Sơ đồ phân tích giảm tổn thất kỹ thuật với phần mm CYMDIST

Tải ước lượng

Xác định vị trí tải

Cài đ t trạm biến áp /kết nối dây / đường dây tải

Tính toán phụ tải

Tối ưu hoá phân đoạn

Tối ưu hoá tụ điện

Tính toán kỹ thuật

Phân tích phần mm

a Khởi động Cymdist

+ n hai lần chuột vào bi u tượng “Cymdist” trên màn hình window

+ Chọn menu: File – New study, khi đ cửa số Cymdist sẽ hiện ra

b Lệnh cần thiết và thường dùng

New study - Lệnh dùng đ vào mọi File trong Cymdist

New feeder - Lệnh dùng đ vẽ đi m khởi đầu của đường dây ra nào đ cho

riêng điện áp 22kV Add section - Lệnh dùng đ vẽ các bộ phận của đường dây nào đ

Insert section- Lệnh dùng đ vẽ thêm bộ phận này vào giữa bộ phận khác có

sẵn Attach map - Lệnh dùng đ lấy bản đồ vào trong Cymdist

Zoom in - Lệnh dùng đ làm hình vẽ lớn lên

Zoom out - Lệnh dụng đ làm hình vẽ nhỏ xuống

Zoom to fit - Lệnh dụng đ làm tất cả hình vẽ co lại ở giữa màn hình

Cymdist Reconfiguration- Lệnh đ đ i cỡ của dây điện được cùng một l c trong nhiều

bộ phận

c Cài đ t các thông số cơ bản của lưới điện

+ Chọn File chọn Preferences sẽ xuất hiện Preferences

System unit ● SI IMP ● m km

System frequency 50 Hz

Averagr earth resistivity 100 Ohm m –

Base voltages 230 Volts

desired voltage 214,5 Volts

MVA Base: 100 MVA

Outside tempertuer: 35 C 

Conductor resistance: R@25c ● R@50c

 Lưu ý: màu đỏ là số liệu nhập vào rồi ấn OK

d Nhập số liệu của lưới điện

d.1 Số liệu của nguồn (Source) 22kV:

● Equipment Source sẽ xuất hiện Source Equivalent, Chọn File –EDL

Tại Id nhập tên vào Ví dụ: EDL rồi Add

Tại General: Normal Capacity Voltage

Summer 30 MVA Normal 22 kV Winter 30 MVA Desired 22,5 kV Phase angle 0º

Source Equivalent Confiquration

Z1 0,211 1,2 p.u ●

Z0 0,211 1,2 ● ohms Lưu ý: màu đỏ là số liệu nhập vào rồi ấn OK

d.2 Số liệu của dây d n

d.2.1 Thông số của dây d n (Conductor):

● Equipment Conductor sẽ xuất hiện Conductor

Tại ID nhập tên vào Vídụ: ACSR 150 (Wolf) rồi Add

Tại General: Conductor diameter 1,813 cm

GMR 0,748 cmR25ºc 0,183 ohms/km R50ºc 0,224 ohms/km Normal rating (summer) 335 Amps Normal rating (winter) 335 Amps Lưu ý: màu đỏ là số liệu nhập vào rồi ấn OK

d.2.2 Số liệu khoảng cách giữa các đường dây phía (22kV)

● Equipment Specing table OH line sẽ xuất hiện Specing

Tại Id nhập tên vào Vídụ: EDL Standard rồi Add

Tại Position of Conductors: Horizontal Vertical

1 Nhập trái vào New feeder

2 Nhập phải hai lần rồi sẽ thấy Feeder Propeties dười đây:

chọn Feeder

Name nhập tên vào Ví dụ: Bangyo_Feeder04 Source

Name chọn EDL rồi OK

e 2 Vẽ bộ phận

Trước khi vẽ bộ phận phải đ t tên bộ phần đ trước Ta phải vào File Preferences rồi sẽ thấy Preferences

Tại Default section ID (Prefix) nhập tên BY_F04_AB vào

Tại No nhập 1 rồi OK

e 3 Vẽ đường dây vào bộ phân

Nhập phải Add section (tại lệnh trên màn hình) lấy cousor đ chỗ muốn đ t

đi m rồi ấn hai lần chuột phải rồi sẽ thấy Section Propeties:

Tại Overhead Line Balanced

Length: Nhập chiều dài vào vì dụ: 657 (nếu vẽ theo bản đồ rồi không cần nhập vào)

Line ID: chọn cỡ của đường dây d n vì dụ: MV_XLPE_150 rồi OK

2 Add Spot Load nhập phụ tải vào chỗ Connected (kVA) rồi

OK

f.2 Phụ tải phân phối (Distributed Load)

1 n 2 lần chuột phải tại bộ phận muốn nhập phụ tải rồi sẽ thấy Section

Properties

2 Add Distributes load nhập phụ tải vào chỗ Connected (kVA)

Bản đồ sau khi vẽ và nhập các số liệu

g Cách tính toán

g.1 Cách tính toán

1 File Databaes Update Network

2 Analysis Load Allocation rồi sẽ thấy Load Allocation

Tại Tororall nhập 0,10% rồi ấn chuột phải Demand rồi sẽ thấy Load

Allocation Demand:

rồi ấn Run

4 Analysis Calculation rồi sẽ thấy Network calculation rồi Run

g Cách coi 2 kết qủa tính toán

Report On calculation rồi sẽ thấy Reports

 Chọn ki u lưu kết quả dạng Microsoft Excel rồi ok

Muốn coi đường dây ra nào ta chọn cái đ rồi ấn OK

CHƯƠNG 2

CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC Đ NH TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG

TRONG LƯỚI ĐIỆN Tính toán lưới phân phối là xác định d ng điện và d ng công suất trên các nhánh của lưới điện, tính t n thất điện áp và điện áp các n t, tính t n thất công suất

và t n thất điện năng đ phục vụ quy hoạch, thiết kế và vận hành lưới điện

Trong quy hoạch thiết kế: Lựa chọn các phương án phát tri n lưới điện, chọn các thiết bị lưới như dây d n, kháng điện, thiết bị bù, thiết bị đ ng cắt và bảo vệ…Lưới điện thiết kế phải thoả mãn các điều kiện kỹ thuật: C khả năng tải theo điện áp và phát n ng thoả mãn yêu cầu của phụ tải trong chế độ bình thường và sự

cố ∆P và ∆A là hai chỉ tiêu kinh tế quan trọng tham gia hàm mục tiêu kinh tế đ lựa chọn phương án tối ưu

Trong vận hành phải ki m tra tình trạng kỹ thuật và kinh tế Về kỹ thuật ki m tra các phần tử như dây d n, MBA…theo điều kiện phát n ng Ki m tra lưới điện theo điều kiện điện áp Về kinh tế tính ∆P và ∆A, nếu quá lớn phải c biện pháp cải tạo

T n thất điện năng (TTĐN) trong hệ thống điện (HTĐ) n i chung là chênh lệch giữa lượng điện năng sản xuất từ nguồn điện và lượng điện năng được tiêu thụ tại phụ tải trong một khoảng thời gian nhất định Ta sẽ giới thiệu t m tắt các phương pháp xác định t n thất điện năng như sau:

2.1 PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN THEO THỜI GIAN C C Đ I 

Theo phương pháp này TTĐN được xác định theo bi u thức:





.33

2 max 0

2

RIdtIRA

t 



  = max (2-1)

Đ xác định quan hệ TTĐN theo công thức (2 1) cần phải xác định -  , được

xác định nhờ mối quan hệ giữa Tmaxvà cos Quan hệ  =f(Tmax, cos) c nhiều phương pháp xây dựng khác nhau Mỗi đường cong bi u diễn quan hệ đ được xây dựng theo một số điều kiện khác nhau nhưng không tính đến dáng điệu đồ thị phụ tải, hay không x t đến sự biến đ i hệ số công suất, o c ch ng ta c th xác định h

không hợp lý, bởi vì giá trị trung bình của đa số khi đánh giá t n thất theo cách tính này tương đối lớn, sai số nằm trong khoảng  ( 10  25 )% Khi đánh giá TTĐN trong điều kiện vận hành chỉ cho ph p sai số trung bình không vượt quá 5 % Khi tính toán  cần phải ch ý đến dạng của đồ thị phụ tải, sự thay đ i của hệ số công suất,

sự không trùng hợp cực đại của phụ tải tác dụng và phản kháng theo thời gian trong ngày và năm

Ngoài ra c n nhận thấy rằng cơ sở đ xác định  lại là Tmaxvà cos cũng rất bất định Cos trong lưới rất không đồng nhất nên chỉ c th chấp nhận trị số trung bình Còn Tmax A/ Pmaxlại càng bị phụ thuộc nhiều vào cách lấy m u thống kê Sai

số của Pmax khi thiết lập đồ thị phụ tải trong phạm vi khá lớn là điều c th xảy ra

Vì vậy, việc tính toán TTĐN theo công thức (2 1) cũng mắc sai số lớn, giá trị thời gian t n thất công suất lớn nhất được xác định theo đồ thị phụ tải như sau:

-i i t

T

tIII

dtIP

dttP

max

2 2

max 0

max

min max

2760.81

760.8

PPp

PT

0 Tm Tm -5) (2

- Tra đường cong tính toán :

- Tính toán đơn giản

- Giá trị Imax hay Pmax xác định được nhờ khảo sát và đo đếm

- Nếu một đường dây cấp điện cho các trạm tiêu thụ c tính chất giống nhau thì khối lượng đo đếm không lớn

- Cho biết tình trạng làm việc của toàn lưới, xác định được phần tử nào làm việc không kinh tế

 Nhược đi m:

Việc xác định chính xác giá trị  rất kh khăn nếu không c đồ thị phụ tải Khi không c đồ thị phụ tải ta phải xác định  theo Tmax thông qua các công thức thực nghiệm d n đến kết quả tính toán c sai số lớn Trên lưới điện c nhiều phụ tải

đ xác định được giá trị  ứng với nhiều phụ tải sẽ tốn nhiều công sức và thời gian

2.2 PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN THEO HỆ SỐ T I L (Load Factor) VÀ F

HỆ SỐ TỔN THẤT LsF (Loss Factor)

- Hệ số tải (Load Factor): là t số giữa công suất trung bình trên công suất cực đại của đồ thị phụ tải

TP

AP

P

max max 

Trong đ : AT: là điện năng cung cấp trong thời gian T

- Hệ số t n thất (Loss Factor): là t số giữa t n thất công suất trung bình trên

t n thất công suất lớn nhất ứng với công suất phụ tải cực đại

TP

AP

P

max max 

- Quan hệ giữa Tmax, τ với LF và LsF: từ định nghĩa LF và LsF ta c th suy ra những mối liên hệ sau:

T

T

TLsF 

Đối với đường dây c một phụ tải:

2 max

2

max I

IP

Trong đ : c=0,3 với đường dây truyền tải

c= 0,15 với lưới phân phối

AT  max

Trong đ hệ số t n thất c th được tính từ các quan hệ thực nghiệm theo hệ

số tải Việc tính t n thất công suất lớn nhất Pmaxtrên các nhánh của lưới điện cũng

c th thực hiện phương pháp tính toán TTĐN theo thời gian t n thất công suất lớn nhất

2.3 PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN THEO ĐƯỜNG CONG TỔN THẤT

Đ xây dựng được các đường cong t n thất phải tiến hành tính toán phân bố công suất cho lưới cung cấp điện với nhiều giá trị khác nhau về công suất phụ tải Bằng cách cho giá trị công suất của các phụ tải thay đ i từ Pmincho đến giá trị Pmaxở đây là trị số công suất của các phụ tải sau khi đã tính toán ng với mỗi giá trị công suất ta phải tính toán phân bố công suất, xác định trị số t n thất

Sau khi kết th c quá trình tính toán, ta sẽ c được các c p giá trị của Ptc và



P , với các c p giá trị này, ta xây dựng đường cong t n thất cho lưới cung cấp điện

C th giải tích hoá đường cong bằng các ph p xấp xỉ, tiệm cận

Hoạt động của HTCCĐ ít nhiều mang tính ng u nhiên và bất định Tuy nhiên, tính quy luật và c điều khi n v n là chủ đạo Chẳng hạn, đồ thị phụ tải mang tính

ng u nhiên nhưng hình dáng khá n định, cấu tr c lưới và các phương tiện điều chỉnh, điều khi n phức tạp nhưng hữu hạn và hoàn toàn xác định Vì vậy, một phương thức vận hành tương ứng với một cấu tr c, một phương án điều khi n đã lựa chọn thì các đ c trưng t n thất cũng c th coi là xác định, nói riêng c th x t đường cong quan hệ:

)

P(

P  

 -17) (2

- P: T ng TTCS trong lưới

- P : T ng công suất thanh cái của mạng lưới cung cấp điện Tuy nhiên ph p

đo thực tế rất phức tạp, bởi đ i hỏi phải xác định đồng thời trị số công suất của tất cả các n t phụ tải và nguồn cung cấp Bằng tính toán, đường cong c th xây dựng như sau:

n t) phụ tải, coi thanh cái cung cấp là n t cân bằng, tính toán phân bố d ng và xác định TTCS t ng P ứng với mỗi thời đi m của bi u đồ phụ tải (ví dụ theo giờ trong ngày) Kết quả nhận được cho ph p xây dựng đoạn đường cong TTCS từ P max của

bi u đồ phụ tải thanh cái Rõ ràng đường cong xây dựng được c tính xác định cao nếu thực tế cos và tỉ lệ công suất giữa các n t ít thay đ i Đây là giả thiết duy nhất 

c th chấp nhận được với phương pháp xây dựng đường cong t n thất Khi cấu tr c lưới và phương pháp vận hành thay đ i, một họ đường cong tương ứng cần được xây dựng

Với một cấu tr c lưới và phương thức vận hành hoàn toàn xác định (khi đ sẽ tồn tại một đường cong t n thất duy nhất) dễ dàng c th xác định được TTĐN t ng trong ngày thông qua bi u đồ t ng công suất thanh cái

Trên hình 2.1 trình bày quá trình xây dựng bi u đồ TTCS và xác định TTĐN nhờ sử dụng đường cong t n thất Diện tích của bi u đồ TTCS chính là TTĐN và c

th tính theo phương pháp tích phân đồ thị:

1

-18) (2

Ho c c th xác định TTĐN bằng phương pháp tính toán TTCS gồm c 2 thành phần: TTĐN trong 1 ngày (24 h) sẽ là: A = A 0 + 





24

0 i ti

A -19) (2Trong đ

- A0: TTĐN không tải, không phụ thuộc vào sự biến động của phụ tải, phụ thuộc vào t n hao không tải của các máy biến áp trong lưới là chính

- At: TTĐN tải, phụ thuộc vào sự biến thiên công suất tiêu thụ của tải theo thời gian cũng như cấu tr c của lưới điện

Hình 2.1 Biểu đồ đường cong tổn thất công suất

Thành phần là t n thất và t n thất không tải, tại mỗi thời đi m vận hành ta c

bi u thức xác định TTCS:

t

kt PP

ti

PA

1 0 0

0 -21) (2

Độ chính xác của đường cong hay n i đ ng hơn là độ phù hợp của đường cong với thực tế phụ thuộc vào mức độ đầy đủ của các thông tin c được Chẳng hạn, khi không c bi u đồ phụ tải các n t mà chỉ biết phân bố phụ tải các n t ở một vài thời đi m quan sát Khi đ đường cong v n c th xây dựng được bằng cách thay đ i

t lệ công suất các n t và giữ nguyên cos , ph p tính khá đơn giản, nhưng độ chính 

thống kê lâu năm tại một lưới cung cấp điện c th cho ph p chính xác hoá dần đường cong t n thất xây dựng cho lưới Cần lưu ý rằng đi m khởi đầu của đường cong t n thất không đi qua gốc toạ độ, bởi vì ngay cả khi không tải trong lưới điện đã tồn tại một lượng t n hao không tải nhất định

 Ưu đi m:

Khi đã xây dựng được đường cong t n thất thì việc xác định t n thất điện năng dễ dàng và nhanh ch ng, từ đường cong t n thất và bi u đồ phụ tải cho ta xác định được Pmax, P min và τ, là công cụ rất hiệu quả đ giải quyết các bài toán khác nhau liên quan đến tính kinh tế, kỹ thuật, vận hành cung cấp điện do xây dựng được

họ đường cong với các giá trị khác nhau

 Nhược đi m:

Đ xây dựng được đường cong t n thất công suất ta phải thu thập nhiều thông tin, xây dựng bi u đồ phụ tải và tiến hành hàng loại các ph p tính xác định i, Pứng với Pi cách làm này mất nhiều thời gian và tính toán phức tạp

Bi u đồ phụ tải là do đo đếm, số liệu thống kê đi n hình tuy chính xác với số liệu cụ th nhưng lại ít chính xác khi ứng dụng thực tế do đo đếm không đồng thời, không áp dụng tính cho mọi lưới vì mỗi lưới c một đường cong t n thất đ c trưng Trong một lưới điện khi cấu tr c lưới thay đ i thì ta lại c một đường cong t n thất riêng Muốn vậy, ta phải c một họ đường cong cụ th như vậy sẽ mất thời gian và công sức

Nếu đường dây c chiều dài nhỏ hơn 60 km ta chỉ cần sử dụng một đồng hồ

đ t ở đầu đường dây

Đối với đường dây phân phối chỉ cần mắc một đồng hồ ở đầu đường dây là

đủ Đối với máy biến áp đồng hồ đo đếm t n thất được đ t trên mỗi đầu cuộn dây của máy biến áp ba cuộn dây và trên một trong hai cuộn dây của MBA 2 cuộn dây

R - là điện trở tương đương của mạng điện

N - chỉ số của đồng hồ đo đếm t n thất điện năng được ghi trong thời gian T

 Ưu đi m: Sử dụng đơn giản, dễ thực hiện

 Nhược đi m:

- Phương pháp này chỉ xác định được t ng TTĐN của mạng, không chỉ ra được các thời đi m cực đại và cực ti u của phụ tải đ từ đ c biện pháp san bằng đồ thị phụ tải

- Chỉ xác định được lượng điện năng t n thất tại thời đi m đo đếm

- Nếu cần xác định đồng thời TTĐN tại nhiều vị trí, khi đ ta phải sử dụng nhiều công tơ gây tốn k m vì vậy cách này thường áp dụng trong những trường hợp

đ c biệt khi cần ki m tra và số lượng công tơ nhỏ

Nhận x t đánh giá chung về phương pháp xác định TTĐN

- Đối với phương pháp xác định TTĐN theo phương pháp thời gian t n thất công suất lớn nhất : phương pháp này c ưu đi m là c th xác định các thông số tính toán một cách dễ dàng và khối lượng đo đếm không lớn, đ c biệt tính theo phương pháp này c n xác định được tình trạng làm việc của các phần tử Tuy nhiên, khi không c đồ thị phụ tải thì thời gian t n thất công suất lớn nhất phải xác định thông qua Tmax bằng công thức thực nghiệm Vì vậy, kết quả tính được c sai số lớn

- Đối với phương pháp xác định t n thất điện năng theo hệ số t n thất:

Đây là phương pháp xác định t n thất thường được sử dụng ở các nước Tây

Âu trong điều kiện lưới điện tương đối đồng đều Ưu đi m của phương pháp này là

nghiệm của nước ngoài khi áp dụng thực tế tại lưới Lào c th gây sai số lớn

- Đối với phương pháp xác định hao t n điện năng theo đường cong t n thất: Phương pháp c ưu đi m là đơn giản, độ chính xác cao nếu c đầy đủ các thông tin và các thông số, n cũng là công cụ rất hiệu quả đ giải quyết các bài toán liên quan đến tính kinh tế, kỹ thuật, vận hành hệ thống cung cấp điện do xây dựng được họ đường cong với các giá trị khác nhau Nhưng đ lập được đường cong t n thất phải thu thập nhiều thông tin và thực hiện hàng loạt các tính toán phức tạp, ngoài

ra phương pháp này không áp dụng cho mọi lưới điện

- Đối với phương pháp đo trực tiếp: nếu dựa vào các chỉ số công tơ đo điện năng tiêu thụ tại các hộ tiêu thụ đem so sánh với chỉ số công tơ ở đầu trạm biến áp thì cho ra kết quả c sai số rất lớn do không th lấy đồng thời các chỉ số công tơ đ t tại các đi m này Ngoài ra c n một số nguyên nhân khác như nhiều đi m tải c n thiếu các thiết bị đo ho c 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,

Không chỉ ra được các thời đi m cực đại và cực ti u của phụ tải từ đ không đưa ra biện pháp giảm t n thất