Tính toán, phân tíh hiện trạng lưới điện ủa điện lự yên thành – công ty điện lự nghệ an và nhu ầu bù kinh tế

ảo chất lƣợng điện năng nhằmcung cấp điện liên tục, ổn định, an toàn và hiệu quả ngày càng cao cho các khách hàng sử dụng điện và để hạn chế tổn thất điện áp, giảm tổn thất điện năng trê

HV: Hồ Sỹ Vĩnh – CH2012A KTĐ HTĐ VINH I

LỜI CAM ĐOAN

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

Tôi xin cam đoan rằng, mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong đoạn văn đều đã được chỉ rõ nguồn gốc

Nghệ An, ngày 10 tháng 4 năm 2015

Người cam đoan

Hồ Sỹ Vĩnh

17081779481600619d952-3e26-47ff-b90a-468a69d85d68

17081779481619dbdf26e-3325-48dd-9efb-6e850608542c

17081779481610a0900a8-4b00-47ba-8a12-bee3cb26a530

HV: Hồ Sỹ Vĩnh – CH 2012A K TĐ TĐ V H INH II

LỜI CẢM ƠN

Sau thời gian thực hiện luận văn, đến nay đề tài “Tính toán, phân tích hiện

trạng lưới điện của Điện lực Yên Thành Công ty Điện lực Nghệ An và nhu cầu bù - kinh tế” đã được hoàn thành Trong thời gian thực hiện đề tài tôi đã nhận được rất

nhiều sự giúp đỡ quý báu của các đồng nghiệp và c ác thầy cô giáo trường Đại học Bách khoa Hà Nội

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo GS.TS Lã Văn Út hiện đang công tác tại Bộ môn Hệ thống điện trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tôi xây dựng và hoàn thành bản luận văn này

Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo trong Bộ môn Hệ thống điện trường Đại học Bách Khoa Hà Nội; ác cán bộ Điện lực Yên Thành, Công ty Điện lực C Nghệ An đã giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình học tập, công tác, nghiên cứu và hoàn thành luận văn

-Xin trân trọng cảm ơn!

Tác giả

HV: Hồ Sỹ Vĩnh – CH 2012A K TĐ TĐ V H INH III

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI HUYỆN YÊN THÀNH –

1.2 Cấu trúc hiện tại của lưới điện phân phối uyện Yên Thành h 3

CHƯƠNG II: SỬ DỤNG PHẦN MỀM CONUS TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ XÁC LẬP

2.1 Tìm hiểu, khai thác phần mềm CONUS 9

2.1.2 Yêu cầu cơ sở dữ liệu tính toán cho LĐPP trong chương trình CONUS 10 2.1.3 Tính toán số liệu út phụ tải của LĐPP 10 kV cần nghiên cứu 11

HV: Hồ Sỹ Vĩnh – CH 2012A K TĐ TĐ V H INH IV

2.2 Tính toán hiện trạng vận hành LĐPP 10 kV huyện Yên Thành 17

2.3 Đánh giá nguyên nhân tổn thất điện áp và tổn thất công suất lưới điện 26

2 4 Các biện pháp giảm tổn thất điện áp và tổn thất công suất của lưới điện 26

3.1.2 Bài toán bù kinh tế với phương pháp đặt bù theo chi phí tính toán cực

3.1.3 Bài toán bù kinh tế nhằm cực đại hóa lợi nhuận hàng năm 32 3.2 Hiệu quả giảm tổn thất và hiệu quả kinh tế đặt thiết bị bù trong LĐPP 32 3.3 Các bước thực hiện bài toán bù tối ưu CSPK trong LĐPP 36 3.3.1 Đánh giá sơ bộ nhu cầu bù kinh tế của LĐPP (bước 1) 36 3.3.2 Xác định dung lượng bù tối ưu tại các nút có thời gian thi hồi vốn đầu tư

3.3.3 Xác định dung lượng bù tối ưu thỏa mãn các điều kiện phụ thêm (bước 3) 39

CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN XÁC ĐỊNH PHƯƠNG ÁN BÙ KINH TẾ TỐI ƯU

4.1 Đánh giá chung nhu cầu bù kinh tế LĐPP 10 kV huyện Yên Thành 40

4.3 Đánh giá kết quả tổng thể phương án bù về phương diện kinh tế - k thuật ỹ 46

Phụ lục 1 Chế độ xác lập lưới điện Điện lực Yên Thành (khi tải cực đại) trước

Phụ lục 2 Chế độ xác lập lưới điện Điện lực Yên Thành (với tải trung bình)

HV: Hồ Sỹ Vĩnh – CH 2012A K TĐ TĐ V H INH V

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

1 B ảng 1.1 Thông số kỷ thuật của các đường dây 35 kV 3

2 Bảng 1.2 Thông số kỷ thuật của các đường dây 10 kV trạm TGYT 3

3 Bảng 1.3 Thông số phụ tải huyện Yên Thành năm 2014 6

5 Bảng 2.1 Số liệu nút phụ tải lưới điện 10 kV Điện lực Yên Thành

6 Bảng 2.2 Thông số đường dây trục chính và phân nhánh 14

8 Bảng 2.4 Phân bố công suất, điện áp các nút (khi tải cực đại) 17

9 Bảng 2.5 Số liệu nút phụ tải lưới điện 10 kV Điện lực Yên Thành

10 Bảng 2.6 Phân bố công suất, điện áp các nút (khi tải trung bình) 23

11 Bảng 4.1 Kết quả phân tích hiệu quả bù của tất cả các nút 40

12 Bảng 4.2 Kết quả tính dung lượng bù của các út có thời gian thu hồi

HV: Hồ Sỹ Vĩnh – CH 2012A K TĐ TĐ V H INH VI

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ

2 Hình 3.1 Công suất phản kháng truyền tải trên đường dây 33

5 Hình 3.4 Sơ đồ thuật toán xác định dung lượng bù tối ưu 38

HV: Hồ Sỹ Vĩnh – CH 2012A K TĐ TĐ V H INH VII

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU

LĐPP Lưới điện phân phối

LĐHANT Lưới điện hạ áp nông thôn

TGYT Trạm trung gian 35/10 kV Yên Thành

HV: Hồ Sỹ Vĩnh – CH 2012A KTĐ HTĐ V INH 1

NỘI DUNG LUẬN VĂN

MỞ ĐẦU

1 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU VÀ LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Trong điều kiện hiện trạng lưới điện Việt Nam nói chung ngày càng xuống cấp, tổn thất điện áp, tổn thất điện năng ngày càng tăng, đặc biệt là lưới điện phân phối (LĐPP)

và lưới điện hạ áp nông thôn (LĐHANT) Để đảm b ảo chất lượng điện năng nhằm cung cấp điện liên tục, ổn định, an toàn và hiệu quả ngày càng cao cho các khách hàng

sử dụng điện và để hạn chế tổn thất điện áp, giảm tổn thất điện năng trên lưới điện luôn là mối quan tâm thường xuyên và cấp thiết đối với ngành Điện

LĐPP hiện nay có tỷ lệ tổn thất khá cao so với lưới điện truyền tải Việc lắp đặt các thiết bị bù (TB ) nhằm giảm tổn thất trong LĐPP để đem lại hiệu quả cao đồng thời B còn cải thiện các chỉ tiêu kinh tế kỷ thuật Tuy nhiên hiệu quả này chỉ đạt được chỉ khi lựa chọn lắp TBB đúng vị trí và đúng dung lượng bù

Đề tài “Tính toán, phân tích hiện trạng lưới điện của Điện lực Yên Thành- Công ty Điện lực Nghệ An và nhu cầu bù kinh tế” được lựa chọn cho luận văn này với mong muốn đóng góp một phần nhỏ những tìm tòi nghiên cứu của mình vào việc phân tích hiện trạng lưới điện phân phối, để từ đó đưa ra các giải pháp bù kinh tế cho lưới điện nhằm đáp ứng chất lượng điện năng cho khách hàng đồng thời nâng cao hiệu quả trong công tác truyền tải và kinh doanh điện năng đem lại nhiều lợi ích cho đất nước nói chung và ngành Điện nói riêng

2 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU VÀ PHẠM VI Á DỤNG P

2.1 Đối tượng nghiên cứu

Luận văn nhằm giải quyết vấn đề cụ thể cho LĐPP huyện Yên Thành thuộc điện lức Nghệ An Tuy nhiên, đặt vấn đề nghiên cứu chung cho LĐPP có sơ đồ phức tạp bất kỳ (hình tia, lưới kín vận hành hở) nhằm áp dụng kết quả cho HTCCĐ thực tế ở các địa phương

2.2 Phạm vi áp dụng

Kết quả nghiên cứu nhằm áp dụng vào thực tế các lưới điện phân phối trung áp (10-35)kV của Việt Nam

2.3 Áp dụng cụ thể trong luận văn

Phân tích đánh giá hiện trạng LĐPP Huyệ n Yên Thành thuộc Công ty Điện lực Nghệ An Đề xuất phương án bù kinh tế tối ưu cho LĐPP 10 kV.

HV: Hồ Sỹ Vĩnh – CH 2012A K TĐ TĐ V H INH 2

3 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ TÍNH THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI

3.1 Ý nghĩa khoa học của đề tài

- Nghiên cứu, khai thác phần mềm CONUS để phân tích mô phỏng hệ thống điện Trên cơ sở đó đã tính toán đánh giá hiện trạng các chỉ tiêu kỹ thuật và đề xuất các giải pháp để giảm dòng công suất phản kháng (CSPK) truyền tải trên đường dây (ĐZ) nhằm giảm tổn thất điện áp, tổn thất điện năng trên lưới phân phối

- Hệ thống hóa lý thuyết bù CSPK , nghiên cứu phương pháp lựa chọn vị trí và dung lượng bù kinh tế trong LĐPP Thực hiện tính toán cụ thể vị trí và dung lượng bù tối ưu cho sơ đồ lưới điện 10kV Yên Thành – Công ty điện lực Nhệ An.

3.2 Tính thực tiễn của đề tài

Các kết quả nghiên cứu trong đề tài có thể ứng dụng đối với việc tính toán các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật, tính toán dòng công suất phản kháng truyền tải trên đường dây,

từ đó lựa chọn vị trí và dung lượng bù tối ưu cho lưới LĐPP 10kV Điện lực Yên Thành

HV: Hồ Sỹ Vĩnh – CH 2012A K TĐ TĐ V H INH 3

CHƯƠNG I

GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI HUYỆN YÊN

THÀNH CÔNG TY – ĐIỆN LỰC NGHỆ AN

1.1 Tình hình kin h tế xã hội của huyện Yên Thành -

Yên Thành là huyện trung du của tỉnh Nghệ An Địa bàn rộng và phức tạp, nhiều sông, suối, giao thông đi lại còn khó khăn Phía Bắc giáp huyện Quỳnh Lưu, Diễn Châu phía Nam giáp huyện Nghi Lộc, phía Tây và Tây Bắc giáp huyện Đô Lương, Tân Kỳ và Nghĩa Đàn, phía Đông giáp huyện Diễn Châu Diện tích tự nhiên là 54.780

ha, trong đó chủ yếu là đất dùng cho sản xuất Nông Lâm nghiệp Toàn huyện có 38 -

xã và 1 thị trấn, trong đó có 1 xã miền núi, số còn lại là các xã vùng đồng bằng 8 chuyên canh cây lúa Dân số hiện nay khoảng 292.000 người [8]

Thành phần kinh tế của huyện chủ yếu là sản xuất Nông - Lâm nghiệp - Công nghiệp nhỏ Định hướng phát triển kinh tế của huyện Yên Thành hiện tại và trong tương lai là sản xuất Nông – Lâm nghiệp năng suất cao và thu hút đầu tư để phát triển các làng nghề, các khu công nghiệp nhỏ

1.2 Cấu trúc hiện tại của lưới điện phân phối huyện Yên Thành

Đặc điểm của lưới điện phân phối trung áp hiện nay ở Yên Thành là lưới 10kV và

35 kV có trung tính cách ly Lưới điện 10 kV vận hành theo chế độ mạng điện hở (hình tia hoặc phân nhánh), lưới này được cấp bởi các xuất tuyến 10 kV từ trạm trung gian 35/10 kV Yên Thành Lưới điện 35 kV có mạch vòng kín nhưng vận hành hở, lưới này được cấp bởi các xuất tuyến từ trạm 110kV Diễn Châu (E15.13) và trạm 110

kV Đô Lương (E15.4) Các ĐZ xuất tuyến này có độ dài lớn nên tổn thất điện áp, tổn thất điện năng trên ĐZ cũng lớn

Phụ tải của lưới phân phối chủ yếu là sinh hoạt nông thôn nên biểu đồ phụ tải không bằng phẳng mà có độ chênh lệch lớn giữa các thời điểm Vào các giờ cao điểm phụ tải lớn còn các giờ thấp điểm thì phụ tải rất thấp.

1.3 Đặc điểm lưới điện

1.3.1 Lưới điện 35kV

Lưới điện 35 kV Yên Thành bao gồm ĐZ 35 kV nối liền giữa 2 trạm TG 110 kV, trên đó có các nhánh rẽ và các TBA phân phối 35/0,4 kV C ác thông số kỹ thuật cơ bản như bảng 1.1

HV: Hồ Sỹ Vĩnh – CH 2012A K TĐ TĐ V H INH 4

Bảng 1.1 Thông số kỹ thuật của các đường dây 35kV Yên Thành

Tên ĐZ Năm đưa vào

Lưới điện 10 kV Yên Thành nhận điện từ trạm TG 35/10 kV Yên Thành đặt tại

xã Hoa Thành : Gồm có đường dây 971 2 và 974 C ác thông số kỹ thuật cơ bản như bảng 1.2

Bảng 1.2 Thông số kỹ thuật của các đường dây 10 kV trạm TGYT

Tên ĐZ Năm đưa vào

HV: Hồ Sỹ Vĩnh – CH 2012A K TĐ TĐ V H INH 5

HV: Hồ Sỹ Vĩnh – CH 2012A K TĐ TĐ V H INH 6

1.3.3 Phương thức vận hành của lưới điện huyện Yên Thành

* Phương thức vận hành của lưới điện 35 kV Yên Thành hiện nay là:

- Nguồn 35 kV từ trạm TG 110 kV E15.4 cấp điện cho các phụ tải từ đầu trạm E15.4 đến CDPĐ 217- 3 Tăng Thành.

- Nguồn 35 kV từ trạm TG 110 kV E15.13 cấp điện cho các phụ tải từ CDPĐ 28- 3 Diễn Kỷ đến CDPĐ 21 3 Tăng Thành và trạm TGYT 7-

- Khi trạm TG E15.13 hoặc ĐZ 35 kV phía trạm E15.13 bị sự cố hoặc sữa chữa thì chuyển đổi lược đồ bằng cách cắt CDPĐ 232-3 Hoa Thành để cô lập khu vực này

ra và đóng CDPĐ 217 3 Tăng Thành để cấp điện cho trạm TGYT từ nguồn của trạm

-TG E15.4

* Phương thức vận hành của lưới điện 10 kV:

- Các ĐZ 10 kV bắt đầu từ trạm TGYT cấp điện cho các phụ tải theo sơ đồ hình tia có các phân đoạn

- Khi có một cung đoạn ĐZ nào bị sự cố hoặc sữa chữa thì tiến hành cắt các CDPĐ của ĐZ để cô lập khu vực đó ra và cấp điện cho các khu vực còn lại Trường hợp bị sự cố hay sữa chữa đầu ĐZ nào thì toàn bộ ĐZ đó sẽ bị mất điện vì lưới hình tia chứ không có mạch vòng

1.3.4 Các thông số vận hành (qua thống kê) của lưới điện huyện Yên Thành

Bảng 1 Thông số phụ tải huyện 3 Yên Thành năm 201 4

Tổng điện năng tiêu thụ 55.057.000 kWh

Điện năng tiêu thụ ngày cao nhất 200.000 kWh

Điện năng tiêu thụ trung bình ngày 150.000 kWh

Điện năng tiêu thụ ngày thấp nhất 100.000 kWh

Bảng 1 Tổn thất điện năng huyện 4 Yên Thành

Tổn thất điện năng giao (%) 15.5 15.4 14.6 15.2

Tổn thất điện năng thực hiện (%) 15.4 14.2 14.5 15,15 Khách hàng quản lý (KH) 12.000 18.000 39.000 80.000

HV: Hồ Sỹ Vĩnh – CH 2012A K TĐ TĐ V H INH 7

Nhìn chung tổn thất của lưới điện Yên Thành còn cao do lưới điện trung áp dài, lưới điện hạ áp có bán kính cấp điện lớn và ĐZ hạ áp tiết diện dây dẫn nhỏ, chất lượng kém Ngoài ra các ĐZ trung áp chưa được bù đủ CSPK nên dòng CSPK truyền tải trên

ĐZ còn lớn ảnh hưởng đến tổn thất điện năng Nguyên nhân tổn thát các năm gần đây càng ngày càng tăng do tiếp nhận lưới điện hạ áp nông thôn nhiều nhưng chưa được cải tạo, nâng cấp

Năm 2011 tổn thất điện năng là 15,4%, năm 2012 tổn thất điện năng của Điện lực Yên Thành giảm còn 14.2% Có được thành tích trên đây là do Điện lực Yên Thành

đã áp dụng nhiều biện pháp chống tổn thất như: Tính toán lựa chọn phương thức vận hành hợp lý Cải tạo, nâng tiết diện đường dây cũ nát, tiết diện nhỏ, xây dựng thêm các TBA để giảm bán kính cấp điện cho LĐPP 380/220 kV Tăng cường công tác kiểm tra tình hình sử dụng điện của khách hàng, thay thế công tơ cũ kém chất lượng bằng công

tơ mới có độ chính xác cao, lắp đặt công tơ điện tử có độ chính xác cao cho các hộ phụ

t ải công nghiệp nhỏ, các hộ phụ tải có công suất lớn theo kế hoạch của tổng Công ty Điện lực miền Bắc giao Tuy nhiên qua bảng trên thấy rằng tổn thất điện năng của lưới điện Yên Thành năm 2013 lại có xu thế tăng, điều này là do việc tiếp nhận bàn giao lưới điện hạ áp nông thôn, chuyển từ bán tổng điện sinh hoạt nông thôn sang bán lẻ đến tận hộ gia đình nông thôn theo chủ trương của Chính phủ Tính đến đầu năm 2014 huyện Yên Thành còn 16 xã đang làm các thủ tục bàn giao lưới điện cho Điện lực Yên Thành quản lý trong năm 2014 đã thực hiện tiếp nhận xong lưới điện hạ áp nông , thôn, do vậy năm 2014 tổn thất điện năng cao hơn năm 2013 Cụ thể: Tổn thất năm

2012 là 14,2 % nhưng năm 2013 và 2014 tiếp nhận LĐHANT nên tổn thất tăng lên là 14,5% và 15,15%

Để giảm tổn thất điện áp nâng cao chất lượng điện năng phục vụ khách hàng đồng thời giảm tổn thất điện năng, ngoài việc cải tạo lưới điện trung, hạ áp còn cần tính toán lắp các bộ tụ bù để bù CSPK cho các ĐZ trung áp

1.4 Nhận xét chung

1 Lưới điện phân phối có tầm quan trọng đặc biệt đối với hệ thống điện Tuy nhiên lưới điện phân phối của Điện lực Yên Thành hiện nay vẫn còn tồn tại khá nhiều nhược điểm như: ấp điện áp phân phối nhỏ nhưng chiều dài đường dây lớn, tiết diện dây C nhỏ các ĐZ chưa được bù CSPK đúng mức … ,

HV: Hồ Sỹ Vĩnh – CH 2012A K TĐ TĐ V H INH 9

CHƯƠNG II

SỬ DỤNG PHẦN MỀM CONUS TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ XÁC LẬP VÀ ĐÁNH

GIÁ HIỆN TRẠNG LƯỚI ĐIỆN 10 KV HUYỆN YÊN THÀNH

2.1 Tìm hiểu khai thác phần mềm CONUS ,

2.1.1 Giới thiệu chung

Chương trình CONUS được các giáo viên bộ môn Hệ thống điện, trường ĐHBK

Hà Nội xây dựng lần đầu tiên theo ngôn ngữ FORTRAN IV chạy trên máy tính cá nhân từ năm 199 0 [6] Mô hình HTĐ được thiết lập trong chương trình tương thích tính toán cho sơ đồ phức tạp bất kỳ, có xét đến các yếu tố giới hạn vận hành máy phát

và tác động điều khiển Chương trình được phát triển nhiều (với ngôn ngữ TURBO PASCAL vào những năm 1991 – 1992, đã phục vụ kịp thời cho việc tính toán thiết kế đường dây siêu cao áp (ĐDSCA) 500 kV Bắc – Trung – Nam Các chức năng mô phỏng ĐDSCA, tính giới hạn truyền tải công suất theo điều kiện ổn định là thế mạnh của chương trình Sau năm 2004 chương trình được thay đổi cơ bản, tích hợp nhiều tính năng mới và chạy trong môi trường Windows, đặc biệt các chức năng phân tích ổn định và hiệu quả thiết bị FACTS Trong khuôn khổ luận văn này chỉ áp dụng chương trình để tính toán, phân tích hiện trạng lưới điện khu vực và tính toán bù kinh tế cho lưới điện Các phần tử trong hệ thống điện được mô phỏng bao gồm:

- Tính toán phân bố công suất (tổn thất điện áp, công suất);

- Tính toán vị trí, dung lượng bù tối ưu cho lưới điện trung thế.

HV: Hồ Sỹ Vĩnh – CH 2012A K TĐ TĐ V H INH 10

2.1.2 Yêu cầu cơ sở dữ liệu tính toán cho LĐPP trong chương trình CONUS

Số liệu tính toán gồm: Số liệu về đường dây, số liệu MBA số liệu phụ tải được , cấp từ Điện lực Yên Thành Trên cơ sở đó ta xây dựng sơ đồ tính toán Trong phần mềm CONUS có một môi trường để thiết kế sơ đồ của lưới, trên thanh công cụ vẽ có các loại đối tượng cho việc vẽ sơ đồ lưới điện như nút, máy phát, máy biến áp, tụ bù, đường dây, tải điện…

Khi thiết lập sơ đồ, chúng ta tiến hành xác định các nút, sau đó nối các nút bằng đường dây, máy biến áp, tụ bù, phụ tải…

Trên cơ sở bộ số liệu, sơ đồ lưới điện thu thập được trong năm 2014 từ Điện lực Yên Thành, c ập nhật thông số cần tính toán vào chương trình CONUS Trong phạm vi luận văn này chỉ tính toán phần lưới điện bắt đầu từ trạm trung gian 35/10 kV nên ta

có thể coi các TBA phân phối 10/0,4 kV là một phụ tải

Sử dụng chương trình CONUS tính toán, với các lựa chọn ban đầu:

- Tần số mặc định khi tính ở chế độ xác lập: f = 50 Hz

- Nút cân bằng: nút số 1

- Độ chính xác theo công suất: 0,10

Phần mềm CONUS mô phỏng hệ thống điện dưới dạng bảng số liệu với File có đuôi là abc và dưới dạng hình vẽ với File có đuôi là vec

Để mô phỏng lưới điện tr ên CONUS ta cần thu thập dữ liệu lưới điện như sau:

- Chiều dài đường dây;

- Chủng loại và đặc tính kỹ thuật của dây dẫn như Ro, Xo, Bo

Khi nhập dữ liệu chỉ cần nhập các thông số: Nút đầu, nút cuối của đoạn đường dây, chiều dài l(km), Ro(Ohm/km), Xo(Ohm/km), Bo(S/km)

HV: Hồ Sỹ Vĩnh – CH 2012A K TĐ TĐ V H INH 11

c Dữ liệu M BA

- MBA: Loại MBA, 2 cuộn dây hay 3 cuộn dâyhoặc tự ngẫu ;

- Tình trạng vận hành (làm việ c là “ – ”, bị cắt ra là “ ”); x

- Số hiệu nút thanh cái các phía của MBA;

- Đầu phân áp của MBA;

- Số hiệu MBA;

- Các thông số của MBA

d Dữ liệu phụ tải của các trạm biến áp phân phối

Tại các trạm phân phối thường thiếu các thiết bị đo ghi Để xác định chế độ phụ tải thường được áp dụng phương pháp gần đúng Gọi dòng làm việc và hệ số công suất theo dõi được ở trạm là Imax và cos ta tính được công suất phụ tải ực đại như sau: c

đm n

I P P

P     



100

) (

% 100

% )

(

2 max 0

2 max 0

đm đm n

đm

đm n

b

I

I S U S i I

I Q Q Q

Trong đó:  P , b  Q b là tổn thất công suất trong MBA

2.1.3 Tính toán số liệu nút phụ tải của LĐPP 10 kV cần nghiên cứu

Dựa vào các thông số kỹ thuật của các MBA phân phối của từng nút phụ tải như: Sđm; Uđm; Iđm; i0%; Un%; ΔPn; ΔP0, thu thập dòng điện làm việc lớn nhất của từng nút phụ tải và áp dụng các công thức (2.1), (2 ), (2.3) ta có thể tính toán dòng công 2 suất tác dụng và công suất phản kháng của từng nút phụ tải trên các đường dây cụ thể như trong bảng 2.1

Bảng 2.1 S ố liệu nút phụ tải lưới điện 10 kV Điện lực Yên Thành (chế độ cực đại)

TT (trạm biến áp) Tên phụ tải Sđm

(kVA) Ihạápđm (A) I (A) max ΔPb ΔQb Pmax

( MW) (MVAr) Qmax

nhánh sử dụng dây dẫn AC 70, AC 50, AC 35 Căn cứ chiều dài và chủng loại dây dẫn của từng đường dây nối giữa các nút, ta tính được thông số của các đường dây trục chính và phân nhánh như bảng 2.2

Bảng 2.2 T hông số các đường dây trục chính và phân nhánh

TT Nút đầu Nút cuối Dây dẫn l (km) Ro () Xo (Ω) Bo (S)

2.1.5 Số liệu máy biến áp trạm trung gian 35/10 kV

Trạm trung gian có 1 máy biến áp 2 cuộn dây, thông số được ghi trong bảng 2.3

Bảng 2.3 Thông số MBA trung gian

áp vận hành đầu nguồn), thông số MBA trung gian 35/10 kV (Un (%), P , P , Icu F e o(%)),

đường dây (chủng loại dây dẫn, chiều dài giữa các nút phụ tải) ; công suất phụ tải tại các điểm nút (P, Q) Từ các bảng số liệu (2.1), (2.2), (2.3) đã tính toán ở trên cập nhật , công suất Pmaxvà Qmax vào P , Q và tải tải chạy chương trình CONUS tại Run – Calculate steady- state để tính toán trào lưu công suất trên mô hình ta thu được các kết quả như , trong phụ lục 1 Kết quả điện áp các nút như bảng 2.4

Bảng 2.4 Phân bố công suất, điện áp các nút (khi tải cực đại)

SH Nút PF(kW) QF(kVar) Pt(kW) Qt(kVar) U(kV) Tên nút

Tổng công suất cung cấp: P = 9577 kW; Q = 4906 kVar; S = 10760 kVA

Tổng phụ tải: 9486 kW

Tổn thất tổng: 1133 kW

Nhận xét:

- Trong chế độ cực đại này máy biến áp đầu nguồn bị quá tải với kqt = 7,6 %;

- Khi vận hành với điện áp thanh cái đầu nguồn ở 38,5 kV nhiều nút điện áp vẫn rất thấp Các nút có điện áp dưới 8 kV bao gồm các TBA: Minh Th ành 1, Minh Thành

2, Minh Thà nh 3, Đại Th ành 1, Đại Th ành 2 và B m Minh M ơ ỹ

- Tỉ lệ tổn thất khá cao: k = (1 133/9.486)x100% = 11,94%

2.2.2 Chế độ tải trung bình

Tương ự như chế độ tải cự đại, ta tính toán Pt, Qt cho từng nút phụ tải như bảng 2.5 t c

Bảng 2 5 S ố liệu nút phụ tải lưới điện 10 kV Điện lực Yên Thành (khi tải trung bình)

TT (trạm biến áp) Tên phụ tải Sđm

(kVA) Ihạápđm (A) (A) It ΔPb ΔQb Pt

Bảng 2.6 Phân bố công suất, điện áp các nút (khi tải trung bình)

SH Nút PF(kW) QF(kVar) Pt(kW) Qt(kVar) U(kV) Tên nút

HV: Hồ Sỹ Vĩnh – CH 2012A K TĐ TĐ V H INH 24

HV: Hồ Sỹ Vĩnh – CH 2012A K TĐ TĐ V H INH 25

HV: Hồ Sỹ Vĩnh – CH 2012A K TĐ TĐ V H INH 26

 Công suất yêu cầu là: 7710 kW

 Tổn thất công suất trong lưới điện là: 816 kW

 Tỷ lệ tổn thất: 816/7710*100% = 10.58%

Nhận xét:

Điện áp trên lưới điện thấp, đa số điện áp tại các nút thấp hơn định mức Điện

áp thấp nhất chỉ đạt 8, 239 kV, đó là tại n út 113 (TBA Minh Thành 3) Tổ n thất công suất lớn, tỷ lệ tổn thất 10.58%

2.3 Đánh giá nguyên nhân gây tổn thất điện áp và tổn thất công suất lưới điện

- Do lưới điện đã được vận hành lâu năm, cấu trúc kết dây phức tạp , đường dây dài bán kính cấp điện lớn nhưng tiết diện dây dẫn bé Tốc độ tăng trưởng phụ tải lớn, ột m

số đoạn đường dây đã đầy tải, phụ tải cuối đường dây lớn Công tác đầu tư cải tạo để nâng cấp lưới điện chưa kịp thời.

- Độ chênh lệch giữa Pmax / Pmin của phụ tải cao (Pmin 30% P < max) Chất lượng điện áp không đảm bảo, giờ cao điểm thì điện áp thấp ngược lại lúc non tải thì điện áp lại cao.

- Công suất phụ tải sinh hoạt chiếm tỷ lệ lớn trong tổng điện năng thương phẩm, không

có phụ tải công nghiệp lớn, hệ số phụ tải và hệ số đồng thời thấp cũng gây nên tổn thất lớn

- Hệ số công suất cosφ thấp do thiếu công suất phản kháng.

2.4 Các biện pháp giảm tổn thất điện áp và tổn thất công suất của lưới điện

- Đơn vị quản lý vận hành lưới điện phải tăng cường công tác quản lý vận hành lưới điện, kiểm tra, bảo dưỡng lưới điện tốt, đảm bảo các tiêu chuẩ kỹ thuật vận hành n

về hành lang lưới điện, tiếp địa, mối nối tiếp xúc, cách điện của đường dây, thiết bị… Không để các mối nối, tiếp xúc (trên dây dẫn, cáp, đầu cực thiết bị v.v ) gây phát nóng dẫn đến tăng tổn thất công suất

để tách MBA chính ra khỏi vận hành nhằm giảm tổn thất không tải trong MBA

-Thường xuyên tính toán, kiểm tra đảm bảo phương thức vận hành tối ưu Duy trì điện áp trong giới hạn cao cho phép theo quy định hiện hành và khả năng chịu đựng của thiết bị

- Phải định kỳ hàng tháng đo dòng tải từng pha Ia , Ib , Ic và dòng điện dây trung tính Io tại các trạm biến áp phân phối để thực hiện cân pha khi dòng điện Io lớn hơn 15% trung bình cộng dòng điện các pha, không để các MBA phụ tải vận hành tải lệch pha

-Ngành điện phải đầu tư vốn để cải tạo nâng cấp lưới điện, giai đoạn trước mắt cần phải cải tạo nâng tiết diện dây dẫn trục chính của các đườ ng dây Về lâu dài cần phải cải tạo nâng cấp lưới điện từ 10kV lên 35kV để xóa bỏ trạm biến áp trung gian, bởi đường dây dài mà vận hành điện áp 10 kV thì dòng điện lớn gây tổn thất cao Vấn

đề này không những đem lại lợi ích lớn nhất về kinh tế mà còn tạo điều kiện thuận lợi cho công tác xây dựng, quản lý vận hành, nâng cao độ tin cậy cung cấp điện

- Theo dõi thường xuyên cosφ các nút trên lưới điện, tính toán vị trí và dung lượng lắp đặt tụ bù tối ưu để quyết định lắp đặt, hoán chuyển và vận hành hợp lý các

bộ tụ trên lưới để giảm dòng CSPK truyền tải trên đường dây nhằm giảm tổn thất điện

áp, tổn thất điện năng Đảm bảo cosφ trung bình trên lưới trung thế tối thiểu là 0,97 và cosφ trung bình trên lưới hạ thế tối thiểu là 0,90 Đặc biệt, cần t inh toán để lắp các bộ

HV: Hồ Sỹ Vĩnh – CH 2012A K TĐ TĐ V H INH 28

tụ bù trên đường dây trung thế để giảm dòng CSPK truyền tải trên ĐZ nhằm giảm tổn thất và cải thiện điện áp Đây là bài toán ta đang nghiên cứu

2.5 Kết luận chương 2

1.Việc áp dụng các chương trình phần mềm để tính toán chế độ xác lập của lưới điện

là rất quan trọng, cho phép tính toán, nghiên cứu lưới điện có nhiều nút và hệ thống điện phức tạp Đặc biệt là phần mềm CONUS đã được ứng dụng để tính toán, phân tích và mô phỏng lưới điện phân phối rất tốt, kết quả tính toán chính xác đối với lưới điện có nhiều nút, kết lưới điện phức tạp

2 Kết quả tính toán đối với lưới điện 10kV của Điện lực Yên Thành cho thấy: Các chỉ tiêu về ỷ thuật K - V ận hành của lưới điện 10 kV Điện lực Yên Thành chưa đạt yêu cầu, tổ thất điện áp và tổn thất công suất trên lưới cao quá quy định Việc áp dụng các n biện pháp để giảm tổn thất trên lưới điện là rất cần thiết, cần phải quan tâm đầu tư nhiều hơn nữa nhằm đem lại lợi ích kinh tế

Phần tiếp theo của luận văn nghiên cứu lý thuyết bù kinh tế trong LĐPP và thực hiện tính toán lựa chọn phương án bù tối ưu cho lưới điện 10kV huyện Yên Thành thuộc Công ty Điện lực Nghệ An.

HV: Hồ Sỹ Vĩnh – CH 2012A K TĐ TĐ V H INH 29

CHƯƠNG III PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN LỰA CHỌN VỊ TRÍ VÀ DUNG

LƯỢNG BÙ TỐI ƯU

3.1 Tổng quan về bài toán bù công suất phản kháng và phương pháp bù kinh tế trong LĐPP

CSPK Trước hết cần phân biệt bài toán bù trong lưới điện truyền tải (LĐTT) và LĐPP Với LĐTT bài toán bù thường được đặt ra hơn đó là bù nhằm đảm bảo điện áp

nút, bù nhằm nâng cao giới hạn ổn định, còn được gọi là bù kĩ thuật Bài toán bù kinh

tế ít được đặt ra hoặc chỉ được đặt ra như một khả năng kết hợp với bù kỹ thuật Vấn

đề là ở chỗ tỉ lệ tổn thất trong LĐTT tương đối thấp (2 4)% lại có rất nhiều nguồn CSPK (máy phát, các đường dây cao áp với CSPK tự nhiên)

-Ngược lại trong LĐPP tỉ lệ tổn thất khá cao (>5%), có khi tới vài chục phần trăm như một số khu vực lưới điện Việt Nam Lưới hình tia xa nguồn, nhận CSPK từ LĐTT qua trạm trung gian thường rất hạn chế Công suất điện dung tự nhiên do các đường dây trung áp sinh ra không đáng kể Trong trường hợp này bù CSPK sẽ giảm nhanh tổn thất do không phải truyền tải Vấn đề là vị trí đặt bù có hiệu quả rất khác nhau nên bài toán tìm vị trí và dung lượng bù tối ưu có ý nghĩa lớn Các bài toán được đặt ra theo một số dạng khác nhau

3.1.1 Bài toán bù kinh tế áp dụng quy hoạch toán học nhằm cực đại hóa lợi nhuận trong khoảng thời gian tính toán định trước

Về lí thuyết, bài toán bù kinh tế cần được thiết lập theo hàm mục tiêu (HMT) là lợi ích thu được khi đặt bù (bao gồm tổng lợi thu được trừ đi các chi phí do đặt bù) xét đến hiệu quả tác động của dòng tiền tệ, qui về hiện tại (NPV) Trong trường hợp chung HMT có thể bao gồm các thành phần sau:

a Thành phần lợi ích Z1 thu được do giảm tổn thất điện năng hàng năm sau khi đặt thiết bị bù

Thành phần này thường được chia ra với thành phần do giảm tổn thất trên các nhánh đường dây ZD1 của LĐPP và thành phần do giảm tổn thất trong máy biến áp phân phối

ZB1 Việc phân chia này là cần thiết bởi thời gian tổn thất không giống nhau (thành

ph ần không tải của MBA tồn tại suốt thời gian vận hành) biểu thức tính khác nhau.

b Thành phần chi phí do lắp đặt thiết bị bù Z2

HV: Hồ Sỹ Vĩnh – CH 2012A K TĐ TĐ V H INH 30

Thành phần này kể đến vốn đầu tư mua thiết bị bù (tỉ lệ với dung lượng bù) và chi phí không đổi V0 (cho mặt bằng, xây dựng, lắp đặt , thường rất ít thay đổi theo dung lượng)

+ Thành phần V0 phụ thuộc điều kiện cụ thể của trạm, thường có trị số nhỏ có thể bỏ qua

c Thành phần chi phí cho tổn thất bên trong bản thân thiết bị bù Z3

Z3= ∆ Pb.T.g.Ne.Qbj Trong đó: ∆Pplà suất tổn thất công suất bên trong tụ bù [kW/kVAr];

- T thời gian làm việc của thiết bị bù;

g - giá bán điện bình quân.

Trong các biểu thức trên, Ne là hệ số qui đổi chi phí về hiện tại theo dòng tiền tệ Nó cũng nằm trong biểu thức cụ thể của thành phần lợi ích Z1

Ngoài các thành phần trên, nếu kể hết các lợi ích đặt bù trong LĐPP người ta còn đưa ra các biểu thức tính lợi ích trên lưới truyền tải và trạm trung gian Tuy nhiên, các thành phần này thường được bỏ qua do khi tính toán xác định vị trí và dung lượng

bù tối ưu chúng được coi là tương đương giữa các phương án

Nhận xét: mô hình bài toán vừa nêu có ý nghĩa chủ yếu về phương diện l ý thuyết, rất khó thực hiện trong thực tế Khó khăn chủ yếu là việc thiết lập biểu thức giải tích cho thành phần Z1, bởi với sơ đồ phức tạp rất khó thiết lập được biểu thức quan hệ giữa tổn thất tổng trong lưới với các dung lượng bù Chúng chỉ dễ dàng thực hiện cho các sơ đồ đơn giản (một nhánh) để đưa ra biểu thức trị số bù tối ưu

Một khó khăn khác khi xét đến yếu tố tiền tệ, để qui đổi lợi ích và chi phí về hiện tại cần phải phân chia vốn đầu tư và lợi ích thu được theo dòng thời gian Điều này làm tăng đáng kể độ phức tạp của mô hình bài toán

Do những khó khăn trên, mô hình vừa nêu rất ít được áp dụng thực tế

- Thành phần chi phí tổn thất trong bản thân thiết bị bù trong suốt thời gian vận hành (T=8760h):

Z2 = Σ∆ Pb.T.g.Qbj

- Thành phần chi phí tổn thất toàn lưới xét đến ảnh hưởng của thiết bị bù Z3

Cũng như trên Z3 bao gồm tổn thất trên các nhánh đường dây và trong các máy biến

áp Biểu thức tính toán trong trường hợp chung (có nhiều vị trí bù) là rất phức tạp, cũng chỉ có thể biểu diễn gần đúng Chẳng hạn, tổn thất công suất tác dụng trên một nhánh có xét ảnh hưởng của dung lượng bù (nằm trên tuyến đường đi từ nguồn đến nút đặt bù):

R U

) Q Q ( P

i

2 bj i

2 i i









Trong đó, Pi, Qi, Uiphân bố công suất và điện áp cuối nhánh i (khi chưa bù).

Khi chuyển sang biểu thức chi phí, cần nhân với thời gian tổn thất công suất lớn nhất τ

và giá bán điện bình quân g

Mô hình vẫn thuộc về bài toán quy hoạch phi tuyến Tuy nhiên, s o với hàm mục tiêu là hàm lợi nhuận ở trên (mục 3.1.1), bài toán có dạng đơn giản hơn Có thể áp dụng trực tiếp các phương pháp quy hoạch toán học để giải bài toán hược điểm N chính của mô hình này là số nút xét đặt bù lớn (về lí thuyết là cho tất cả các nút) biểu thức hàm mục tiêu rất phức tạp Trong các trường hợp này mô hình bài toán khá công kềnh, trong khi dung lượng bù tối ưu nhận được lại bị phân bố rải rác, không phù hợp

HV: Hồ Sỹ Vĩnh – CH 2012A K TĐ TĐ V H INH 32

với điều kiện áp dụng thực tế Cũng rất khó đưa thêm các điều kiện phụ vào mô hình (giới hạn công suất, hạn chế mặt bằng )

3.1.3 Bài toán bù kinh tế nhằm cực đại hóa lợi nhuận hàng năm

Hàm mục tiêu của bài toán được lựa chọn ở dạng sau:

- (Z

Z = ΔC 1+Z2) → max

Trong đó, Z1 và Z2 là các thành phần chi phí xét đến vốn đầu tư và tổn thất trong bản thân thiết bị bù, giống như bài toán trên (hàm mục tiêu là chi phí tính toán) Thành

ph ần ∆C là chi phí tổn thất giảm được khi đặt thiết bị bù.

Về ý nghĩa có thể hiểu HMT của bài toán chính là cực đại hóa lợi nhuận hàng năm do thiết bị bù đem lại Thật vậy Z1 và Z2 chính là chi phí cho đầu tư thiết bị bù quy về 1 năm Bài toán bù tối ưu tương ứng với chọn phương án có chênh lệch lớn nhất giữa lợi nhuận thu được do giảm tổn thất và chi phí đầu tư thiết bị bù tính bình quân cho mỗi năm.

Ta xét các hàm chi phí đầu tư ở các dạng sau:

Z1= Σα K0j.Qbj= Σ K0j.Qbj/Tđm

Z2 = Σ∆Pb.T.g.Qbj

Dễ thấy, d ung lượng bù tối ưu khi Z → max tương đương với điều kiện:

0 g T P T

K Q

C Q

Z

bj đm

j 0 bj bj

đm bj

bj

j

g T P Q

3.2 Hiệu quả giảm tổn thất và hiệu quả kinh tế đặt thiết bị bù trong LĐPP

Ta xét biểu thức xác định tổn thất công suất trên một nhánh có điện trở R và điện kháng X

2 2

2 2 2

Q R U

P R U

Q P R RI 3

 Tổn thất công suất tác dụng xét đến hiệu quả bù:

2

2 b 2

2 2

2 b

2 2

) Q Q ( R U

P R U

) Q Q ( P R RI 3

) Q Q ( Q R P P

2

2 b 2

2 1

Dấu dương của  P thể hiện độ giảm tổn thất do đặt thiết bị bù.

Gọi  C ( Qb) là hàm lợi ích thu được do giảm tổn thất, ta có:

( 2 QQ Q ) (3.1)

U

R g P g ) Q (

b b 2



g - giá bán điện bình quân; τ thời gian tổn hất công suất lớn nhất -

Từ biểu thức ( 3.1 ) của hàm lợi ích (thể hiện chi phí tổn thất giảm được phụ thuộc Qb) có thể thấy hiệu quả giảm tổn thất do Qb đem lại chỉ có được trong phạm vi

ΔC > 0 Khi quá bù (ΔC < 0) tổn thất tăng do CSPK truyền ngược lên lưới lớn Có một trị số Q∆P để ΔC cực đại (hình 3.2) , tương ứng với chi phí tổn thất giảm được nhiều nhất

P+jQ

=

P+j(Q-Qb)

Qb Hình 3.1