Tính toán, phân tích phương thức vận hành hiệu quả lưới điện 22kv

Lý do chọn đề tài: Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển của đất nước, Việt Nam đanghiện đại hóa công nghệ hóa từng bước ứng dụng công nghệ mới đi kèm theo là sựphát triển của

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐẠI HỌC NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

CHUYÊN NGÀNH: HỆ THỐNG ĐIỆN

ĐỀ TÀI:

TÍNH TOÁN, PHÂN TÍCH PHƯƠNG THỨC VẬN HÀNH HIỆU QUẢ LƯỚI ĐIỆN 22kV

Người hướng dẫn: TS TRƯƠNG THỊ HOA

Sinh viên thực hiện: LÊ CHÍ KHÁNH

Mã sinh viên: 1811505120222

Lớp: 18D1

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐẠI HỌC NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

CHUYÊN NGÀNH: HỆ THỐNG ĐIỆN

ĐỀ TÀI:

TÍNH TOÁN, PHÂN TÍCH PHƯƠNG THỨC VẬN HÀNH HIỆU QUẢ LƯỚI ĐIỆN 22kV

Người hướng dẫn: TS TRƯƠNG THỊ HOA

Sinh viên thực hiện: LÊ CHÍ KHÁNH

Mã sinh viên: 1811505120222

Lớp: 18D1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

1 Thông tin chung:

1 Họ và tên sinh viên: Lê Chí Khánh

2 Lớp: 18D1 Mã SV: 1811505120222

3 Tên đề tài: TÍNH TOÁN PHÂN TÍCH PHƯƠNG THỨC VẬN HÀNH HIỆU QUẢ

LƯỚI ĐIỆN 22kV

4 Người hướng dẫn: Trương Thị Hoa Học hàm/ học vị: Tiến Sĩ

II Nhận xét, đánh giá đồ án tốt nghiệp:

1 Về tính cấp thiết, tính mới, mục tiêu của đề tài: (1đ)

- Tính toán, phân tích phương thức vận hành hiệu quả lưới điện 22kV nhằm mục đích

giảm tổn thất điện năng trong vận hành của lưới điện, hạn chế thiệt hại do mất điện,

đảm bảo thời gian cấp điện cho khách hàng và sản xuất kinh doanh

2 Về kết quả giải quyết các nội dung nhiệm vụ yêu cầu của đồ án: (3.5 đ)

- Các nội dung nhiệm vụ yêu cầu đồ án cơ bản đã hoàn thành.

3 Về hình thức, cấu trúc, bố cục của đồ án tốt nghiệp: (2đ)

- Hình thức đạt yêu cầu, cấu trúc logic, văn phong phù hợp với nội dung đồ án.

4 Kết quả đạt được, giá trị khoa học, khả năng ứng dụng của đề tài: (1đ)

- Tính toán giải pháp nâng cao vận hành hiệu quả một xuất tuyến của một lưới điện

phân phối

5 Các tồn tại, thiếu sót cần bổ sung, chỉnh sửa:

- Cần nâng cao kỹ năng sử dụng tiếng anh chuyên ngành, kỹ năng trình bày văn bản

khoa học

III Tinh thần, thái độ làm việc của sinh viên: (2đ)

- Sinh viên làm việc tích cực, sáng tạo, thái độ học tập nghiêm túc; có khả năng làm việc

Trương Thị Hoa NHẬN XÉT CỦA NGƯỜI PHẢN BIỆN

Tên đề tài: TÍNH TOÁN PHÂN TÍCH PHƯƠNG THỨC VẬN HÀNH HIỆU QUẢLƯỚI ĐIỆN 22kV

Sinh viên thực hiện: Lê Chí Khánh

Mã SV: 1811505120222 Lớp: 18D1

1 Lý do chọn đề tài:

Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển của đất nước, Việt Nam đanghiện đại hóa công nghệ hóa từng bước ứng dụng công nghệ mới đi kèm theo là sựphát triển của hệ thống lưới phân phối, tự động hóa hệ thống lưới điện phân phốinhằm mục đích giảm tổn thất điện năng trong vận hành của lưới điện, hạn chế thiệthại do mất điện, đảm bảo thời gian cấp điện cho khách hàng và sản xuất kinh doanhcủa các Công ty Điện lực, đồng thời hiện nay các chỉ số độ tin cậy của điện lực càngđược quan tâm

Ngày nay, trong quá trình thường thay đổi sơ đồ vận hành, thiết bị đóng cắtnhưng việc tính toán phối hợp bảo vệ còn thực hiện nhiều bước thủ công thao táccách ly phân đoạn bị sự cố vẫn còn phụ thuộc vào kỹ năng của nhân viên điều phốinên thời gian xử lý còn khá lâu, nên vấn đề giảm tổn thất công suất trên lưới đã trởthành mục tiêu và nhiệm vụ quan trọng hàng đầu trong sản xuất kinh doanh củanghành điện Do đó để giải quyết vấn đề tồn tại vừa nêu này cần phải thực hiệnnhiều giải pháp khác nhau, trong đó việc tính toán và lựa chọn phương án vận hànhthích hợp cho lưới điện phân phối sẽ mang lại nhiều lợi ích thiết thực cho nghànhđiện như: giảm tổn thất điện năng trên lưới, đảm bảo điện áp tại các nút thay đổitrong phạm vi cho phép

2 Các vấn đề nghiên cứu:

+ Các biện pháp giảm tổn thất công suất và tổn thất điện năng

+ Các phương pháp tính toán chế độ xác lập hệ thống điện

+ Tổng quan về lưới điện phân phối

+ Tính toán lựa chọn phương thức vận hành hiệu quả lưới điện

+ Kết luận

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Giảng viên hướng dẫn: TS TRƯƠNG THỊ HOA

Sinh viên thực hiện: Lê Trung Nguyên Mã SV:1811505120337

2 Các số liệu, tài liệu ban đầu:

+ Các số liệu về lưới điện phân phối

+ Các số liệu liên quan xuất tuyến cần tính toán cụ thể

3 Nội dung chính của đồ án:

+ Các biện pháp giảm tổn thất công suất và tổn thất điện năng

+ Các phương pháp tính toán chế độ xác lập hệ thống điện

+ Tổng quan về lưới điện phân phối

+ Tính toán lựa chọn phương thức vận hành hiệu quả lưới điện

Ngày nay, vấn đề giảm tổn thất công suất trên lưới đã trở thành mục tiêu vànhiệm vụ quan trọng hàng đầu trong sản xuất kinh doanh của nghành điện Lưới điệnphân phối ở nước ta không ngừng phát triển mở rộng về quy mô cũng như độ phức tạp.Theo đó, khách hàng yêu cầu cung cấp điện liên tục với chất lượng điện năng ngàycàng cao Do đó dể giải quyết vấn đề tồn tại vừa nêu này cần phải thực hiện nhiều giảipháp khác nhau, trong đó việc tính toán và lựa chọn phương án vận hành thích hợp cholưới điện phân phối sẽ mang lại nhiều lợi ích thiết thực cho nghành điện như: giảm tổnthất điện năng trên lưới, đảm bảo điện áp tại các nút thay đổi trong phạm vi chophép…nhưng đa số hiện nay việc tính toán phối hợp bảo vệ còn thực hiện nhiều bướcthủ công thao tác cách ly phân đoạn bị sự cố vẫn còn phụ thuộc vào kỹ năng của nhânviên điều phối nên thời gian xử lý còn khá lâu,… Do đó, việc áp dụng nghiên cứu ứngdụng phần mềm làm công cụ hỗ trợ đắc lực để mô phỏng, tính toán phân bố công suất,dòng ngắn mạch tại các nút trong lưới điện, và phối hợp bảo vệ rơle nhằm phân tích vàđánh giá lưới điện một cách trực quan trong trường hợp sự cố lúc vận hành.

Xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu, các thầy cô Khoa Điện – Điện Tử cùngtoàn thể các thầy cô trường Sư Phạm Kỹ Thuật Đà Nẵng đã giảng dạy nhiệt tình vàtruyền đạt những kiến thức quý báu để em có sự hiểu biết cơ bản về chuyên nghành HệThống Điện

Trong quá trình làm đồ án, do còn hạn chế về chuyên môn và kiến thức của bảnthân chúng em nên không tránh khỏi những thiếu sót còn mắc phải Đặc biệt em xinbày tỏ lòng biết ơn chân thành sâu sắc tới giảng viên TS Trương Thị Hoa đã trực tiếpgiúp đỡ, nhiệt tình hướng dẫn em hoàn thành đồ án

Chúng em rất mong nhận được sự chỉ bảo và góp ý của các quý thầy cô

Em cũng xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến gia đình, người thân, bạn bè đã giúp

đỡ động viên em hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp này

Trân trọng cảm ơn!

Em xin cam đoan đây là bài báo cáo đồ án tốt nghiệp của em thực hiện trong thờigian qua Những số liệu và kết quả nghiên cứu là trung thực, hoàn toàn được thực hiệntại trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật, không sao chép bất kỳ nguồn nào khác Ngoài

ra, trong bài báo cáo có sử dụng một số nguồn tài liệu tham khảo đã được trích dẫnnguồn và chú thích rõ ràng Em xin hoàn toàn chịu trách nhiệm trước bộ môn, khoa vànhà trường về sự cam đoan này

Sinh viên thực hiện

Lê Chí Khánh

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: CÁC BIỆN PHÁP GIẢM TỔN THẤT CÔNG SUẤT VÀ TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN 2

1.1 Khái niệm chung 2

1.1.1 Tổn thất kỹ thuật 2

1.1.2 Tổn thất kinh doanh 3

1.1.3 Tình trạng tổn thất điện năng hiện nay 5

1.1.4 Nguyên nhân gây ra tổn thất công suất và tổn thất điện năng trong hệ thống điện 6

1.1.5 Nguyên nhân gây nên tổn thất điện năng kỹ thuật trên lưới phân phối 7

1.2 Các biện pháp giảm tổn thất công suất và tổn thất điện năng trong hệ thống điện

9 1.2.1 Nâng cao điện áp vận hành của mạng điện 10

1.2.2 Vận hành kinh tế trạm biến áp 10

1.2.3 Tách mạng điện kín tại điểm tối ưu 11

1.2.4 Cân bằng phụ tải các pha của mạng điện hạ áp 11

1.2.5 Nâng cao hệ số công suất cos φ của phụ tải 12

1.2.6 Giảm tổn thất điện năng kỹ thuật trên lưới phân phối 13

1.2.7 Các biện pháp khác 14

CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ XÁC LẬP HỆ THỐNG ĐIỆN 16

2.1 Tổng quát chung về tính toán chế độ xác lập hệ thống điện 16

2.1.1 Khái niệm 16

2.1.2 Sơ đồ thay thế của hệ thống điện trong tính toán chế độ xác lập 16

2.2 Phụ tải điện trong chế độ xác lập 18

2.2.1 Công suất không đổi về trị số Ppt=cost, Qpt=const, các biến sẽ là Upt, δ pt 18

2.2.2 Dòng điện không đổi về modul và pha Ipt= I’pt + jI”pt = const 19

2.2.3 Các đường đặc tính tĩnh, nghĩa là công suất tác dụng và phản kháng của phụ tải phụ thuộc vào điện áp Ppt(U), Qpt(U) 19

2.2.4 Tổng dẫn hay tổng trở không đổi Ypt = Gpt – jBpt= Const; Zpt = Rpt – jXpt=const 19

2.2.5 Dòng điện ngẫu nhiên trong khi phân tích chế độ của các hệ thống điện có bộ phận lớn phụ tải kéo 19

2.3.1 Đặt vấn đề: 19

2.3.2 Giải tích mạng điện bằng phương pháp lặp Gauss - Seidel: 19

2.3.3 Giải tích mạng điện bằng phương pháp lặp NewtonRaphson: 20

2.3.4 Phương pháp Fast-Decoupled 20

2.3.5 Phương pháp Adaptive Newton-Raphson 21

2.3.6 Phương pháp Accelerated Gauss-Seidel 21

CHƯƠNG 3:TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI 22

3.1 Giới thiệu về lưới điện 22

3.1.1 Đặc điểm lưới điện phân phối 22

3.1.2 Đặc điểm của phụ tải điện 23

3.1.3 Lưới điện phân phối cấp điện áp 35kV 24

3.1.4 Lưới điện phân phối cấp điện áp 22 kV 25

3.2 Những yêu cầu của lưới phân phối 26

3.2.1 Độ tin cậy cung cấp điện 26

3.2.2 Chất lượng điện năng 27

3.2.3 An toàn 27

3.2.4 Kinh tế 27

3.3 Quy định kỹ thuật trong vận hành hệ thống điện phân phối 27

3.3.1 Tần số 27

3.3.2 Điện áp 28

3.3.3 Cân bằng pha 28

3.3.4 Sóng hài điện áp 28

3.3.5 Nhấp nháy điện áp 28

3.3.6 Dòng ngắn mạch và thời gian loại trừ sự cố 29

3.4 Cấu trúc của lưới điện phân phối 29

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN LỰA CHỌN PHƯƠNG THỨC VẬN HÀNH HIỆU QUẢ LƯỚI ĐIỆN 32

4.1 Mô tả lưới điện 32

4.2 Tính phân bố công suất ở các chế độ vận hành 33

4.2.1 Tính phân bố công suất ở chế độ vận hành kín 33

4.2.2. Tính phân bố công suất ở chế độ vận hành hở (tại một điểm bất kỳ) 34

4.3 Tính phân bố công suất ở chế độ vận hành hở tại điểm mở công suất tối ưu (bus 55)

37 4.4 Tính Phân Bố Công Suất Tối Ưu (Mạng Hở) 39

4.4.1 Giảm thiểu tổn thất công suất thực (Minimize Real Power Loses) 40

Loses) 42

4.4.3 Giảm thiểu công suất phát của nút cân bằng hệ thống (Minimize Swing Bus Power) 44

4.4.4 San bằng điện áp (Flat Volatge Profile) 46

4.5 Tối ưu hóa vị trí đặt tụ bù/bù kinh tế 47

4.5.1 Các phương pháp tính toán bù công suất phản kháng 47

4.5.2 Phương pháp tính toán bù tối ưu cho lưới điện 48

4.5.3. Tính toán đặt tối ưu vị trí tụ bù trong lưới điện 50

4.5.4. Đồ thị 53

Hình 1.1 Biểu đồ tỷ lệ tổn thất điện năng của Việt Nam từ 1971 đến 2014 [2] 6

Hình 1.2 Biểu đồ tỷ lệ tổn thất điện năng bình quân của thế giới từ 1960 đến 2014 [2]

6 Hình 1.3 Kiểm tra bảo dưỡng thay thế nguồn lưới điện tại đà nẵng 9

Hình 1.4 Cân bằng 3 pha trong đường dây hạ áp [3] 12

Hình 3.1 Sơ đồ của một hệ thống điện cơ bản[4] 22

Hình 3.2 Đồ thị phụ tải ngày [4] Hình 3.3 Đồ thị phụ tải tháng [4] 23

Hình 3.4 Trụ điện của mạng 35 kV 24

Hình 3.5 Trụ điện của mạng 22 kV 25

Hình 4.1 Cấu trúc lưới xuất tuyến 477 (22/0.4KV) [5] 32

Hình 4.2 Kết quả phân bố công suất trạng trái ban đầu lưới điện khi vận hành kín .33

Hình 4.3 Bảng tóm tắt phân bố công suất lưới điện khi vận hành kín 34

Hình 4.4 Kết quả phân bố công suất vận hành hở tại bus 75 35

Hình 4.5 Bảng tóm tắt phân bố công suất của lưới điện khi vận hành hở tại (bus75)

36 Hình 4.6 Kết quả phân bố công suất vận hành mở điểm mở công suất tối ưu 37

Hình 4.7 Bảng tóm tắt phân bố công suất vận hành mở tại điểm mở tối ưu (bus 55) 38

Hình 4.8 Kết quả mô phỏng theo chỉ tiêu giảm thiểu tổn thất công suất thực (mạng hở tại bus 55) 40

Hình 4.9 Bảng tóm tắt giảm thiểu tổn thất công sức thực 41

Hình 4.10 Kết quả giảm thiểu tổn thất công suất phản khảng 42

Hình 4.11 Bảng tóm tắt giảm thiểu tổn thất công suất phản khảng 43

Hình 4.12 Kết quả giảm thiểu công suất phát của nút cân bằng hệ thống 44

Hình 4.13 Bảng tóm tắt giảm thiểu công suất phát của nút cân bằng hệ thống 45

Hình 4.14 Kết quả san bằng điện áp (mạng hở) 46

Hình 4.15 Bảng tóm tắt san bằng điện áp mạng hở 46

Hình 4.16 Kết quả mô phỏng đặt tụ bù 50

Hình 4.17 Kết quả báo cáo chi tiết 51

Hình 4.18 Kết quả phân tích kinh tế cho vị trí lắp đặt tụ bù 52

Hình 4.19 Bảng dữ liệu báo cáo 53

Bảng 3.1 Độ biến dạng sóng hài điện áp [2] 28Bảng 3.2 Mức nhấp nháy điện áp [2] 28Bảng 3.3 Dòng ngắn mạch lớn nhất cho phép và thời gian tối đa loại trừ sự cố[2] 29Bảng 4.1 Ứng dụng đặt tụ bù theo tiêu chuẩn IEEE 1036-1992 [2] 48

TU: Máy biến điện áp

TI: Máy biến dòng điện

PF: Hệ số công suất Power Factor

CHỮ VIẾT TẮT:

TTĐN: Tổn thất điện năng

TBA: Trạm biến áp

MBA: Máy biến áp

EVN: Tập đoàn điện lực Việt Nam

CĐXL: Chế độ xác lập

HTĐ: Hệ thống điện

TTG: Trạm trung gian

ĐTPT: Đồ thị phụ tải

EVNNPC: Tổng Công ty Điện lực miền Bắc

EVNSPC: Tổng Công ty Điện lực miền Nam

EVNCPC: Tổng Công ty Điện lực miền Trung

EVNHANOI: Tổng Công ty Điện lực Thành phố Hà Nội

EVNHCMC: Tổng Công ty Điện lực Thành phố Hồ Chí MinhEVNNPT: Tổng Công ty Truyền tải điện Quốc gia

PT: Công suất tua bin

Eq: Suất điện động

PST: Mức nhấp nháy điện áp ngắn hạn

PLT: Mức nhấp nháy điện áp dài hạn

OPF: Phân bố công suất tối ưu (Optimal Power Flow)

TÊN ĐỀ TÀI: TÍNH TOÁN, PHÂN TÍCH PHƯƠNG THỨC VẬN HÀNH

HIỆU QUẢ LƯỚI ĐIỆN 22kV

Mục tiêu đề tài: TÍNH TOÁN, PHÂN TÍCH PHƯƠNG THỨC VẬN HÀNH

HIỆU QUẢ LƯỚI ĐIỆN 22kV

Phạm vi và đối tượng nghiên cứu: Tính toán giải pháp nâng cao vận hành hiệu

quả một xuất tuyến của một lưới điện phân phối

Cấu trúc của đồ án:

Mở đầu

Chương 1: Các biện pháp giảm tổn thất công suất và tổn thất điện năng

Chương 2: Các phươnng pháp tính toán chế độ xác lập hệ thống điện

Chương 3: Tổng quan về lưới điện phân phối

Chương 4: Tính toán lựa chọn phương thức vận hành hiệu quả lưới điện

Kết luận

Đề tài này gồm có 4 chương, trong đó chủ yếu tập trung vào việc lựa chọn đượcphương thức để vận hành được lưới điện một cách hiệu quả nhất Chương 1 nghiêncứu về các biện pháp giảm tổn thất công suất và tổn thất điện năng Ở chương này,chúng ta sẽ nêu các nguyên nhân và biên pháp của việc tổn thất công suất và tổn thấtđiện năng Chương 2 nội dung của chương này là giới thiệu các hệ phương trình mô tảchế độ xác lập hệ thống điện, các phương pháp giải hệ phương trình xác định cácthông số chế độ cùng với các thuật toán hiện đại Chương 3 tập trung tìm hiểu về phầnmềm mô phỏng được sử dụng để tính, bên cạnh đó tìm hiểu về cấu trúc của lưới điệnphân phối Chương 4 đi sâu tìm hiểu và đưa ra lựa chọn tối ưu hiệu quả cho lưới điện.Cuối cùng là phần kết luận và hướng phát triển

CHƯƠNG 1: CÁC BIỆN PHÁP GIẢM TỔN THẤT CÔNG SUẤT VÀ

TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN

1.1 Khái niệm chung

Với tốc độ tăng trưởng của phụ tải cao nên lưới điện thường xuyên phải đối mặtvới tình trạng quá tải và điện áp thấp, ngoài ra trong những năm gần đây ngành điện lạiđang tiếp nhận hệ thống lưới điện nông thôn, trong điều kiện địa bàn cấp điện rộng, địahình phức tạp, phân bố phụ tải không đồng đều giữa các vùng, thời tiết diễn biến phứctạp, lưới điện cũ nát, tồn tại nhiều cấp điện áp trung áp (35, 22, 10, 6 kV), tốc độ tăngtrưởng phụ tải cao (từ 2001- 2014 tăng trưởng trung bình xấp xỉ 14%/năm), biểu đồphụ tải xấu (chênh lệch công suất giữa cao điểm và thấp điểm ngày lên đến 50 - 60%),các phụ tải công nghiệp có yêu cầu rất khắt khe về độ ổn định cung cấp điện và chấtlượng điện năng Sự mất cân đối giữa tăng trưởng phụ tải và đầu tư cải tạo lưới điệntrong nhiều năm qua (kể cả lưới điện truyền tải) là vấn đề mà ngành điện đang phải đốidiện dẫn đến tổn thất điện năng lớn, sự cố nhiều và độ tin cậy cung cấp điện của lướiđiện thấp Do đó nếu lượng điện tổn thất lớn, giá thành điện cao, chất lượng điện thấplàm cho chi phí đầu vào của các ngành này cao Việc tăng chi phí đầu vào của cácngành này dẫn đến giảm doanh thu, hiệu quả hoạt động kinh doanh không cao Và hệquả tất yếu của việc này là giá thành các sản phẩm tăng lên để bù đắp cho chi phí dùngđiện phát sinh thêm Ngoài ra đối với hộ gia đình sử dụng điện cho mục đích sinh hoạt,giá điện tăng dẫn đến họ sẽ phải chi trả nhiều tiền hơn cho điện sinh hoạt, nếu trongcùng một mức thu nhập khi chi phí cho dùng điện tăng thì tất nhiên chi phí cho cácnhu cầu khác sẽ giảm Nói tóm lại, điện năng nó ảnh hưởng trực tiếp tới tất cả cácngành, các lĩnh vực trong nền kinh tế quốc dân cũng như cuộc sống sinh hoạt hàngngày của nhân dân càng khẳng định nhiệm vụ giảm tổn thất công suất và tổn thất điệnnăng trong mạng điện là một khâu quan trọng để tiết kiệm nhiên liệu, nâng cao hiệuquả kinh tế [1]

Khi phân tích tổn thất điện năng, ta cần phân loại tổn thất Trong vận hành khaithác mạng điện có hai loại tổn thất là tổn thất kỹ thuật và tổn thất kinh doanh

Tổn thất kỹ thuật không thể triệt tiêu được, mà chỉ có thể hạn chế ở mức độ hợp

lý hoặc cho phép

Biện pháp quản lý kỹ thuật: Vận hành không để quá tải đường dây, máy biến áp,

thường xuyên theo dõi các thông số vận hành lưới điện, tình hình tăng trưởng phụ tải

để có kế hoạch vận hành, cải tạo lưới điện, hoán chuyển máy biến áp đầy, non tải một cách hợp lý, không để quá tải đường dây, quá tải máy biến áp trên lưới điện

Đảm bảo vận hành phương thức tối ưu: Thường xuyên tính toán kiểm tra đảmbảo phương thức vận hành tối ưu trên lưới điện Đảm bảo duy trì điện áp trong giớihạn cao cho phép theo quy định hiện hành và khả năng chịu đựng của thiết bị Kiểmtra, bảo dưỡng lưới điện ở tình trạng vận hành tốt Thực hiện kiểm tra bảo dưỡng lướiđiện đảm bảo các tiêu chuẩt kỹ thuật vận hành Hành lang lưới điện, tiếp địa, mối tiếpxúc, cách điện của đường dây, thiết bị… Không để các mối nối, tiếp xúc (trên dây dẫn,cáp, đầu cực thiết bị v.v ) tiếp xúc không tốt gây phát nóng dẫn đến tăng tổn thất điệnnăng

Thực hiện tốt công tác quản lý kỹ thuật vận hành ngăn ngừa sự cố: Đảm bảo lướiđiện không bị sự cố để duy trì kết dây cơ bản có TTĐN thấp Thực hiện vận hành kinh

tế máy biến áp: Đối với các khách hàng có TBA chuyên dùng mà tính chất của phụ tảihoạt động theo mùa vụ, đơn vị kinh doanh bán điện phải vận động, thuyết phục kháchhàng lắp đặt thêm MBA có công suất nhỏ riêng phù hợp phục vụ cho nhu cầu này hoặccấp bằng nguồn điện hạ thế khu vực nếu có điều kiện để tách MBA chính ra khỏi vậnhành Hạn chế các thành phần không cân bằng và sóng hài bậc cao

Thực hiện kiểm tra đối với khách hàng gây méo điện áp trên lưới điện Trongđiều kiện gây ảnh hưởng lớn đến méo điện áp, yêu cầu khách hàng phải có giải phápkhắc phục Từng bước loại dần các thiết bị không tin cậy, hiệu suất kém, tổn thất caobằng các thiết bị mới có hiệu suất cao, tổn thất thấp (đặc biệt là đối với MBA) [1]

1.1.2 Tổn thất kinh doanh

Là tổn thất do hệ thống tính toán không hoàn chỉnh, do sai số thiết bị đo lường,

do số đo công tơ không đồng thời và không chính xác, do điện năng được đo nhưngkhông vào hoá đơn và không thu được tiền, do bỏ sót khách hàng hoặc khách hàng ăncắp điện v

Biện pháp quản lý kinh doanh: Đối với kiểm định ban đầu công tơ: Phải đảm bảochất lượng kiểm định ban đầu công tơ để công tơ đo đếm chính xác trong cả chu kỳlàm việc (5 năm đối với công tơ 1 pha, 2 năm đối với công tơ 3 pha) Đối với hệ thống

đo đếm lắp đặt mới: Phải đảm bảo thiết kế lắp đặt hệ thống đo đếm bao gồm công tơ,

TU, TI và các thiết bị giám sát từ xa (nếu có) đảm bảo cấp chính xác, được niêm

phong kẹp chì và có các giá trị định mức (dòng điện, điện áp, tỉ số biến…) phù hợp vớiphụ tải Xây dựng và thực hiện nghiêm quy định về lắp đặt, kiểm tra và nghiệm thucông tơ để đảm bảo sự giám sát chéo giữa các khâu nhằm đảm bảo không có sai sóttrong quá trình lắp đặt, nghiệm thu hệ thống đo đếm.

Thực hiện kiểm định, thay thế định kỳ công tơ đúng thời hạn theo quy định (5năm đối với công tơ 1 pha, 02 năm đối với công tơ 3 pha) Thực hiện kiểm tra, bảodưỡng hệ thống đo đếm

Thực hiện quy định về kiểm tra, bảo dưỡng hệ thống đo đếm (công tơ, TU, TI…)

để đảm bảo các thiết bị đo đếm trên lưới được niêm phong quản lý tốt, có cấp chínhxác phù hợp đảm bảo đo đếm đúng Thực hiện chế độ quản lý, kiểm tra để kịp thờiphát hiện và thay thế ngay thiết bị đo đếm bị sự cố (công tơ kẹt cháy, TU, TI cháyhỏng…), hư hỏng hoặc bị can thiệp trái phép trên lưới điện Không được để công tơkẹt cháy quá một chu kỳ ghi chỉ số

Củng cố nâng cấp hệ thống đo đếm: Từng bước áp dụng công nghệ mới, lắp đặtthay thế các thiết bị đo đếm có cấp chính xác cao cho phụ tải lớn Thay thế công tơđiện tử 3 pha cho các phụ tải lớn áp dụng các phương pháp đo xa, giám sát thiết bị đođếm từ xa cho các phụ tải lớn nhằm tăng cường theo dõi, phát hiện sai sót, sự cố trong

đo đếm

Thực hiện lịch ghi chỉ số công tơ: Đảm bảo ghi chỉ số công tơ đúng lộ trình, chu

kỳ theo quy định, đúng ngày đã thỏa thuận với khách hàng, tạo điều kiện để kháchhàng cùng giám sát

Củng cố và nâng cao chất lượng ghi chỉ số công tơ, đặc biệt đối với khu vực thuêdịch vụ điện nông thôn ghi chỉ số nhằm mục đích phát hiện kịp thời công tơ kẹt cháy,

hư hỏng ngay trong quá trình ghi chỉ số để xử lý kịp thời

Đảm bảo ghi chỉ số công tơ đúng ngày, lộ trình qui định Khoanh vùng đánh giáTTĐN: Thực hiện lắp đặt công tơ ranh giới, công tơ cho từng xuất tuyến, công tơ tổngtừng TBA phụ tải qua đó theo dõi đánh giá biến động TTĐN của từng xuất tuyến, từngTBA công cộng hàng tháng và lũy kế đến tháng thực hiện để có biện pháp xử lý đốivới những biến động TTĐN

Đảm bảo phụ tải đúng với từng đường dây, từng khu vực Kiểm tra, xử lý nghiêm

và tuyên truyền ngăn ngừa các biểu hiện lấy cắp điện Tăng cường công tác kiểm trachống các hành vi lấy cắp điện, cần thực hiện thường xuyên liên tục trên mọi địa bàn,đặc biệt là đối với các khu vực nông thôn mới tiếp nhận bán lẻ

Cùng cộng đồng thực hiện các giải pháp tiết kiệm điện thực hiện tăng cường

niêm phong công tơ, TU, TI, hộp bảo vệ hệ thống đo đếm xây dựng quy định kiểm tra,xác minh đối với các trường hợp công tơ cháy, mất cắp, hư hỏng… nhằm ngăn ngừahiện tượng thông đồng với khách hàng vi phạm sử dụng điện Tăng cường phúc tra ghichỉ số công tơ để đảm bảo việc ghi chỉ số đúng quy định của quy trình kinh doanh [1]

1.1.3 Tình trạng tổn thất điện năng hiện nay

Lưới điện Việt Nam đứng vào top những nước có tỉ lệ tổn thất điện năng tươngđối thấp, tỉ lệ tổn thất điện năng của EVN 10 năm gần đây giảm liên tục và mức giảm

xuống 7% Nhiều chuyên gia thuộc lĩnh vực năng lượng cũng cho rằng đây là những

nỗ lực rất đáng ghi nhận của EVN với các giải pháp quyết liệt, đồng bộ từ công tácquản lý đến kỹ thuật vận hành Đặc biệt là trong việc áp dụng mạnh mẽ thành tựu khoahọc, công nghệ vào lưới điện truyền tải, phân phối Điều này không chỉ góp phần nângcao chỉ số độ tin cậy cung cấp điện, bảo đảm đủ điện cho nhiệm vụ phát triển kinh tế-

xã hội của đất nước mà còn góp phần nâng cao hiệu quả sản xuất kinh doanh củaEVN

Tuy nhiên, nếu so sánh với những nước có trình độ quản lý tốt như Japan, Korea,Singapore có tỷ lệ tổn thất thấp hơn 5% thì tỷ lệ hiện nay vẫn còn cao, điều này chothấy khả năng giảm tỷ lệ tổn thất ở Việt Nam vẫn còn và nhiệm vụ giảm tổn thất sẽ rấtkhó khăn trong những năm tới

Tổn thất phi kỹ thuật hiện nay không thể xác định chính xác tỷ lệ tổn thất, tuynhiên vẫn còn rất nhiều các nguyên nhân gây nên tổn thất chưa được quan tâm đến nên

vẫn còn khả năng giảm thêm Trong thực tế, tổn thất điện năng kỹ thuật mang tính quy

luật, có thể biết được nguyên nhân và tính toán, ước lượng được tỷ lệ tổn thất dựa vàocác thông số đo được

Tổn thất điện năng phi kỹ thuật không mang tính quy luật, rất khó biết đượcnguyên nhân và tính toán được tỷ lệ tổn thất, tuy nhiên có thể hạn chế bằng cách tăngcường công tác kiểm tra, hoàn chỉnh công tác quản lý hệ thống đo đếm điện năng đểngăn ngừa trước các lỗi có thể gây nên sai số trên hệ thống đo đếm

Bảng 1.1 Tỷ lệ tổn thất điện năng của các đơn vị [2]

Đơn vị Thực hiện năm 2018 Kế hoạch năm 2019

Như vậy, chi phí do tổn thất điện năng gây nên cao hơn nhiều lần so với lợinhuận do kinh doanh của EVN mang lại, qua đó ta thấy được hiệu quả to lớn nếu giảmđược tỷ lệ tổn thất trên lưới điện.

Hình 1.1 Biểu đồ tỷ lệ tổn thất điện năng của Việt Nam từ 1971 đến 2014 [2]Giảm tỷ lệ tổn thất điện năng luôn là mục tiêu hàng đầu của tất cả các công tyĐiện lực tại Việt Nam và trên thế giới

Hình 1.2 Biểu đồ tỷ lệ tổn thất điện năng bình quân của thế giới từ 1960 đến

2014 [2]

1.1.4 Nguyên nhân gây ra tổn thất công suất và tổn thất điện năng trong hệ thống điện.

Tổn thất điện áp gây ra sụt điện áp trên đường dây tải điện Tổn thất điện áp làmột chỉ tiêu quan trọng của hệ thống điện Nếu tổn thất điện áp lớn sẽ làm cho cácthiết bị dùng điện không hoạt động được, giảm năng suất và hiệu suất của thiết bị dùngđến gây ra tổn thất điện năng trên đường dây tải điện do điều kiện địa lý, các phụ tảiphân phối rải rác nên hệ thống lưới điện truyền tải và phân phối rất dài Vì vậy trongquá trình truyền tải và phân phối điện đi xa luôn có sự thất thoát điện do sự tỏa nhiệtcủa dây dẫn bởi dây dẫn luôn có điện trở.

Cùng với đó hệ thống truyền tải, phân phối đến người sử dụng còn chịu tổn thất

do sóng điện từ, do tác động của môi trường xung quanh, do sự mất cân bằng điện áp giữa các pha …

Nguyên nhân chính:

+ Trên đường dây dẫn điện có điện trở R(Ω) và điện kháng X(Ω).) và điện kháng X(Ω) và điện kháng X(Ω).)

+ Do điện năng được truyền tải từ thanh cái các nhà máy điện tới hộ tiêu thụ quacác máy biến áp trung gian và đường dây Các phần tử này có điện trở và điện khángnên sẽ gây tổn thất công suất tác dụng trên điện trở và tổn thất công suất phản khángtrên điện kháng

+ Do các máy biến áp có tổn thất công suất ở trong cuộn dây và tổn thất không tải ở trong lõi thép

+ Tổn thất sắt PFe do từ trễ và dòng điện xoáy trong lõi thép gây nên

+ Tổn thất điện môi của vật liệu cách điện

+ Tổn thất đồng do dòng điện không tải

+ Do tiêu thụ nhiều công suất vô công trên lưới điện, chủ yếu do các phụ tải có thành phần điện cảm như cuộn dây máy biến áp, cuộn dây cơ điện, cuộn cảm có lõi thép… Làm giảm cosφ của lưới điện

+ Do chế độ vận hành của lưới điện

+ Tổn thất càng lớn khi công suất tiêu thụ của phụ tải càng lớn

+ Tổn thất càng lớn khi thời gian sử dụng, công suất cực đại càng kéo dài (thời gian công suất cực đại ký hiệu là Tmax.

+ Do máy biến áp thường xuyên vận hành trong tình trạng non tải hoặc không tải.+ Do tình trạng lệch tải các pha, tình trạng này thường xảy ra trong lưới điện

phân phối hạ thế

1.1.5 Nguyên nhân gây nên tổn thất điện năng kỹ thuật trên lưới phân phối

Những nguyên nhân cho tổn thất kỹ thuật:

+ Đường dây phân phối dài.

Trong thực tế đường dây phân phối ở các vùng nông thôn thường được kéo dài

để cung cấp cho các phụ tải phân tán trên một khu vực rộng lớn, điều này dẫn đến điệntrở dây cao gây nên tổn thất điện năng cao

+ Tiết diện dây không đủ

Tiết diện của dây dẫn phải được lựa chọn trên cơ sở công suất kVA x km của dâydẫn tiêu chuẩn cho một cấp điện áp định mức Tuy nhiên, tải nông thôn thường bị phântán và thường được cung cấp bởi các đường dây dài nên tiết diện dây có thể không đủ,dẫn đến tổn thất điện năng và tổn thất điện áp

+ Máy biến áp phân phối lắp cách xa trung tâm phụ tải

Trong hầu hết các trường hợp máy biến áp phân phối không được đặt ở vị trítrung tâm đối với hộ tiêu thụ Do đó, hộ tiêu thụ ở xa nhất có điện áp rất thấp mặc dùmức điện áp được duy trì đúng ở đầu cực máy biến áp Điều này dẫn đến tổn thất điện

áp cao hơn

+ Hệ số công suất (PF) thấp

Đối với một tải nhất định, nếu hệ số công suất PF thấp, dòng điện tăng cao dẫnđến tổn thất tỷ lệ với bình phương của dòng điện sẽ gia tăng nhanh hơn

+ Tổn thất do mối nối, tiếp xúc điện

Mối nối, tiếp xúc điện xấu là nguồn gây nên tổn thất điện năng và gây mất điện

Kỹ thuật nối dây tốt bảo đảm mối nối vững chắc và giảm tổn thất do điện trở mối nối.+ Cân bằng tải

+ Phụ tải thay đổi ảnh hưởng đến tổn thất

Điện năng tiêu thụ của khách hàng thay đổi trong suốt cả ngày và theo mùa

+ Tải khách hàng sinh hoạt thường tiêu thụ cao nhất vào buổi tối

+ Tải khách hàng thương mại lại thường đạt đỉnh vào đầu giờ chiều

+ Tải nông nghiệp và dịch vụ thường biến động theo mùa

+ Tải tăng cao vào giờ cao điểm và theo các mùa trong năm sẽ gây nên tổn thấtđiện năng cao, vì vậy nếu giữ mức tải ít biến động trong suốt cả ngày và trong các mùa

sẽ làm giảm tổn thất

+ Lựa chọn công suất máy biến áp phù hợp

Máy biến áp phân phối có cả tổn thất tải (tổn thất đồng) và tổn thất không tải (tổnthất sắt) Máy biến áp sẽ bị tổn thất cao nếu vận hành ở tình trạng non tải hoặc quá tải

+ Cân bằng tải không đều giữa ba pha trong hệ thống 3 pha gây ra dòng trungtính cao.

+ Rò rỉ do cách điện bị xuống cấp

+ Quá tải dòng điện

+ Điện áp thấp tại tải tiêu thụ gây ra dòng điện cao hơn do tải cảm ứng

+ Chất lượng kém của thiết bị được sử dụng trong sinh hoạt [3]

1.2 Các biện pháp giảm tổn thất công suất và tổn thất điện năng trong hệ

thống điện

Hình 1.3 Kiểm tra bảo dưỡng thay thế nguồn lưới điện tại đà nẵngCác biện pháp giảm tổn thất công suất và tổn thất điện năng trong mạng điện cóthể chia thành 2 nhóm: [3]

Các biện pháp đòi hỏi vốn đầu tư gồm có:

+ Nâng cao điện áp định mức của lưới điện nếu thấy phụ tải tăng trưởng mạnh vềgiá trị cũng như khoảng cách, với cấp điện áp cũ không đáp ứng được

+ Bù kinh tế trong mạng điện phân phối bằng tụ điện

+ Hoàn thiện cấu trúc lưới

+ Cải tiến kết cấu và dùng vật liệu chất lượng cao để sản xuất các thiết bị điện cótổn thất nhỏ

Các biện pháp không đòi hỏi vốn đầu tư gồm có:

+ Phân bố tối ưu công suất phản kháng trong hệ thống điện làm cho dòng côngsuất phản kháng vận chuyển hợp lý trên các đường dây cho tổn thất nhỏ nhất

+ Nâng cao hệ số công suất cosφ của bản thân các thiết bị dùng điện trong xínghiệp.

+ Điều chỉnh điện áp vận hành ở mức cao nhất có thể

+ Vận hành kinh tế các trạm biến áp

+ Giảm độ không đối xứng giữa các pha của mạng hạ

+ Vận hành kinh tế mạng điện trung, hạ áp nếu cấu trúc lưới cho phép

+ Chọn đúng công suất máy biến áp phù hợp với yêu cầu của phụ tải, tránh hiệntượng máy biến áp quá non tải

+ Kiểm tra bảo dưỡng thường xuyên mạng điện

1.2.1 Nâng cao điện áp vận hành của mạng điện

Dựa vào công thức tính toán tổn thất công suất:

P¿P2+Q2

U2 R (1.1) [3]

Với: ∆ P: Tổn thất công suất tác dụng trên đường dây [W]; [kW]

P: Công suất tác dụng trên đường dây [W]; [kW]

Q: Công suất phản kháng trên đường dây [Var]; [kVar]

U: Điện áp định mức đường dây [V]; [kV]

R: Điện trở của đường dây []

Ta thấy rằng: nếu nâng cao điện áp vận hành của mạng điện lên thì ∆P và ∆A sẽgiảm xuống Nhưng vấn đề quan trọng là ở chỗ đưa điện áp của mạng điện lên cao,song vẫn phải đảm bảo

+ Giữ được mức điện áp yêu cầu của phụ tải

+ Không được vượt quá mức điện áp cho phép vận hành của mạng điện

+ Mức điện áp cho phép vận hành của mạng điện tuỳ thuộc vào cách điện của cácthiết bị điện Tổn thất công suất (∆P) tỷ lệ nghịch với bình phương điện áp vận hành(U2) nên tăng điện áp vận hành (U) làm giảm nhanh chóng tổn thất công suất (∆P)

1.2.2 Vận hành kinh tế trạm biến áp

Trong một trạm biến áp có thể có nhiều máy biến áp làm việc song song với nhau(do yêu cầu về độ tin cậy cung cấp điện hay do yêu cầu về độ lớn phụ tải), mặt khác talại biết phụ tải của các trạm biến áp lại luôn luôn thay đổi, vì vậy một vấn đề được đặt

ra là phải vận hành (đóng cắt) các máy biến áp trong trạm như thế nào cho kinh tế, tức

là để có tổn thất công suất bé nhất

Để vận hành các MBA hoàn toàn giống nhau làm việc song song:

S < Sgh = √n(n−1) ∆ P0

∆ P n Sdm ( 1.2) [3]

Với: Sđm: là công suất định mức của MBA

ΔPP0, ΔPPn: là tổn thất công suất không tải và ngắn mạch

n: là số máy biến áp làm việc song song

+ Khi công suất của trạm S > Sgh nên cho n máy biến áp làm việc song song

+ Khi công suất của trạm S = Sgh có thể cho n hay n-1 máy làm việc

+ Khi công suất của trạm S < Sgh nên cho n-1 máy làm việc [3]

1.2.3 Tách mạng điện kín tại điểm tối ưu

Mạng điện phân phối có điện áp đến 22kV thường có dạng kín hoặc hình tia, khilàm việc theo sơ đồ kín thì sẽ xuất hiện thành phần dòng cân bằng và làm giảm mứcđiện áp làm việc, tăng tổn thất

Ngoài ra khi mạng điện làm việc ở chế độ kín thì sẽ làm tăng vốn đầu tư chothiết bị bảo vệ

Tuỳ theo mùa giá trị phụ tải cực đại hay cực tiểu mà sẽ tách mạng điện kín tạiđiểm thích hợp để vận hành hở, việc xác định điểm mở tối ưu mạng điện kín đến 22kV

có ý nghĩa rất lớn trong vận hành mạng điện Đây là biện pháp cần được quan tâmđúng mức khi vận hành, thiết kế và qui hoạch

Tăng khả năng truyền tải điện của đường dây và máy biến áp, phụ thuộc vào điềukiện phát nóng tức là phụ thuộc vào dòng điện cho phép của chúng, dòng điện chạytrên dây dẫn và máy biến áp

1.2.4 Cân bằng phụ tải các pha của mạng điện hạ áp

Điện áp được cân bằng giúp hạn chế tối đa được các hiện tượng lệch pha, điện áppha không cân bằng có ảnh hưởng tới việc vận hành của các thiết bị điện

Lệch pha (trôi điểm trung tính) dẫn đến có dòng dây trung tính, điện áp đặt lênthiết bị bên cao, bên thấp (không còn ổn định ở điện áp 220V) dẫn đến hỏng thiết bị.Điện năng phập phù, ngoài những tổn thất về các thiết bị có dấu hiệu bị hỏng,khiến tuổi thọ suy giảm thì những thiệt hại ảnh hưởng tới chất lượng dịch vụ, hiệu suấtcông việc chuyên môn, khiến người quản lý đau đầu trong việc tìm kiếm phương án để

xử lý

Thử tưởng tượng nó giống như một hình chóp cân Đỉnh chóp chính là điểmtrung tính Nếu nắm đỉnh chóp kéo lệch qua 1 bên, các cạnh sẽ có bên dài bên ngắntượng trưng cho điện áp.

Toàn bộ máy móc, thiết bị tiêu thụ điện gần như làm việc đồng thời với nhau Hệthống aptomat cảnh báo thường xuyên ngắt điện do quá tải dẫn tới bị sụt áp đột ngột.Dòng điện giữa các pha lệch nhau quá nhiều, khoảng cách các đường dây tới phụtải khá dài khiến cho năng lượng điện năng tiêu hao vô ích khá lớn

Hình 1.4 Cân bằng 3 pha trong đường dây hạ áp [3]

1.2.5 Nâng cao hệ số công suất cos φ của phụ tải

Nâng cao hệ số công suất cos φ của phụ tải:

∆ P = (U S )2 R = (U cosφφ P )2 R (1.3) [4]

∆ Q = (U S )2 X = (U cosφ P )2 X (1.4) [4]

Nâng cao hệ số công suất cosφ có rất nhiều tác dụng đối với nhà máy, xí nghiệp,đơn vị dùng điện lưới quốc gia được thực hiện bằng cách đặt các thiết bị bù công suấtphản kháng ở các hộ tiêu thụ điện để cung cấp công suất phản kháng cho chúng Nhưvậy, sẽ giúp giảm được lượng công suất phản kháng phải truyền tải trên đường dây do

đó nâng cao được hệ số cosφ

Tăng khả năng truyền tải điện của đường dây và máy biến áp, khả năng truyền tảicủa đường dây và máy biến áp, phụ thuộc vào điều kiện phát nóng tức là phụ thuộcvào dòng điện cho phép của chúng, dòng điện chạy trên dây dẫn và máy biến áp cócông thức như sau:

U√3 (1.5) [4]

Với công thức trên ta thấy được nếu cùng với một tình trạng nóng nhất định củađường dây và máy biến áp (tức I = const) chúng ta có thể tăng công suất tác dụng Pbằng cách giảm công suất phản kháng Q mà chúng phải tải đi Vì thế khi giữ nguyên

đường dây và máy biến áp, nếu công suất phản kháng Q giảm tức cos ϕ được nâng

cao thì truyền tải của chúng sẽ tốt hơn

+ Giảm được tổn thất điện áp và tổn thất công suất trong mạng điện

+ Tăng giá thành điện năng, giảm tiết diện dây dẫn

Hầu hết các thiết bị tiêu thụ điện là các phụ tải mang tính cảm, do đó dòng điện

vô công trong công suất phản kháng cũng mang tính cảm, điều này làm gây nên hiệntượng sụt áp (ngược pha với điện áp nguồn) Do việc tổn hao công suất khi truyền tải

và phân phối nên ta buộc phải giảm dòng vô công, suy ra sẽ làm giảm hệ số cosφ, vìthế muốn nâng cao hệ số cosφ chúng ta buộc phải dùng những cách tự nhiên hoặcnhân tạo như gắn hệ thống tụ bù cho mạng điện

Nâng cao hệ số cosφ là tìm những giải pháp mà trong đó có thể giảm bớt đượclượng công suất phản kháng tiêu thụ như: Áp dụng các quá trình công nghệ tiên tiến,

sử dụng hợp lý các thiết bị điện…

Các biện pháp để cải thiện hệ số công suất cosφ:

+ Thay đổi và cải tiến quy trình công nghệ: Để các thiết bị điện làm việc ở chế độhợp lý nhất, sắp xếp các quy trình công nghệ 1 cách hợp lý, có thể cải thiện hiểu quảtiết kiệm điện và làm giảm điện năng tiêu thụ trên một đơn vị sản phẩm [4]

+ Hạn chế động cơ chạy không tải: Các máy công cụ trong quá trình gia côngthường nhiều lúc phải chạy không tải, nhiều thống kê cho thấy việc chạy không tải cóthể chiếm đến 35% - 65% tổng quá trình các máy làm việc và khi động cơ chạy khôngtải hệ số công suất cosφ rất thấp

+ Dùng động cơ đồng bộ thay thế cho động cơ không đồng bộ

+ Nâng cao chất lượng sửa chữa động cơ vì khi chất lượng sửa chữa động cơkhông tốt sẽ gây ra các vấn đề như: Tính năng của các động cơ thường kém, tổn thấttăng, vì vậy cần cải thiện và nâng cao chất lượng sửa chữa

Nâng cao hệ số cosφφ bằng phương pháp bù: Bằng cách đặt các thiết bị bù ở các

hộ tiêu thụ điện hoặc các nhà máy xí nghiệp để giảm công suất phản kháng phải truyềntải từ đó có thể nâng cao hệ số cosφ tuy nhiên phương pháp này sẽ tốn kém về chi phímua các thiết bị nhưng đem lại hiệu quả kinh tế cao

1.2.6 Giảm tổn thất điện năng kỹ thuật trên lưới phân phối

Cân bằng tải trên mạng ba pha Cân bằng tải giúp dòng điện trên mạng 3 pha cânbằng, giảm dòng điện trên dây trung tính dẫn đến giảm tổn thất điện năng Cân bằngpha cũng giúp làm giảm tổn thất trên các máy biến áp 3 pha và trên dây dẫn 3 pha

Cân bằng tải cũng giúp cân bằng điện áp giữa các pha làm cho khách hàng bapha cân bằng điện áp tốt hơn Độ lệch điện áp giữa các pha cũng ít hơn khi bị đứt dâytrung hòa

Mất cân bằng pha có thể thay đổi trong ngày và theo các mùa khác nhau, vì vậycần kiểm tra cân bằng pha thường xuyên trên máy biến áp và trên đường dây phânphối

Cân bằng tải 3 pha định kỳ trên toàn lưới có thể giảm tổn thất đáng kể Nó có thểđược thực hiện tương đối dễ dàng với lưới trên không, nhờ đó giúp giảm đáng kể tổnthất mà không tốn nhiều chi phí

Tiết diện của dây dẫn phải được lựa chọn trên cơ sở công suất kVA x km của dâydẫn tiêu chuẩn cho một cấp điện áp định mức Cần kiểm tra đường dây và mối nốibằng cách sử dụng loại camera hồng ngoại đo nhiệt độ

Việc thay thế dây dẫn và cách điện bị xuống cấp cũng cần được thực hiện kịpthời để tránh mọi nguyên nhân gây rò rỉ và mất điện

Tổn thất đường dây do hệ số cosφ (PF) kém có thể được giảm bằng cách nângcao hệ số công suất Theo quy định hiện nay, hệ số công suất ≈ 0.95 làm giảm tỷ lệ tổnthất Điều này có thể được thực hiện bằng cách gắn các tụ mắc song song nhằm bùlượng công suất phản kháng đã tiêu thụ để nâng cao hệ số công suất

Tuy nhiên, tụ bù lắp đặt có thể lại là nguyên nhân gây tổn thất điện năng khi bùquá dư (khi lượng công suất phản kháng tiêu thụ giảm xuống) lại làm gia tăng dòngđiện trên dây dẫn Vì vậy cần tăng cường theo dõi thông số cosφ (PF) trên dây dẫnthường xuyên nhằm điều chỉnh lượng công suất bù thích hợp

Kiểm soát phụ tải tiêu thụ trong ngày bằng cách áp dụng các biểu giá điện khácnhau tùy theo giờ tiêu thụ trong ngày Tổn thất không tải máy biến áp có thể giảm nếu

sử dụng máy biến áp có tổn thất thấp tuy nhiên chi phí đầu tư sẽ tăng cao

Kiểm soát tình trạng làm việc của máy biến áp (non tải, quá tải, mất cân bằng phabằng cách kiểm tra dòng điện thường xuyên trên các đầu sứ máy biến áp)

1.2.7 Các biện pháp khác

Ngoài các biện pháp trên người ta còn dùng các biện pháp khác như:

+ Chọn đúng công suất MBA phù hợp với yêu cầu phụ tải, tránh hiện tượng máybiến áp quá non tải.

+ Bảo quản tốt lưới điện để hạn chế rò điện (sứ cách điện), kịp thời phát hiện cácđiểm rò điện lớn và khắc phục

+ Phân bố kinh tế công suất trong mạng điện kín

Kết Luận

Trong chương này, giảm tổn thất điện năng luôn là mục tiêu quan trọng của cácđơn vị điện lực, ngoài các biện pháp và giải pháp truyền thống thì việc tiếp cận và làmchủ công nghệ cũng là biện pháp đang đem lại hiệu quả giúp nâng cao năng lực chocông tác giám sát và vận hành lưới điện để giảm tổn thất

Giảm tổn thất điện năng cần thực hiện ngay từ trong giai đoạn thiết kế-quy hoạchhoặc cải tạo, đầu tư xây dựng công trình tuy nhiên, các phương án kỹ thuật ứng dụngtrong quá trình vận hành lại là các phương án thiết thực và hiệu quả nhất và thườnggặp nhiều phức tạp Chẳng hạn, phụ tải có đặc trưng biến động theo thời gian và tănglên theo khu vực, do đó dung lượng thiết bị bù công suất chống lại tại các nút sẽ luônđổi thay chứ không bất biến Do vậy cần phải rõ ràng lại các vị trí và điều chỉnh lượngcông suất bù trên lưới điện khi cần thiết với vị trí thi công và lượng công suất bù tối ưuvận hành không đối xứng ảnh hưởng đến tỷ lệ tổn thất nhưng việc rõ ràng và phân tíchcác giải pháp vận hành tìm ra các giải pháp tối ưu rất khó khăn

CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ XÁC LẬP

2.1.2 Sơ đồ thay thế của hệ thống điện trong tính toán chế độ xác lập

Phân tích chế độ xác lập của hệ thống điện ba pha đối xứng được tiến hành trên

sơ đồ thay thế một pha của hệ thống Sơ đồ thay thế biểu diễn cấu trúc hình học và cácquá trình năng lượng của các phần tử trong hệ thống

Các phần tử trong hệ thống điện được chia thành các phần tử tích cực và cácphần tử thụ động

Các phần tử tích cực là các máy phát điện và các phụ tải tiêu thụ điện năng Cácphần tử thụ động là các đường dây trên không, các đường dây cáp, các máy biến áptrong các trạm, cũng như các thiết bị bù nối tiếp và bù song song Tất cả các phần tửthụ động được giả thiết là tuyến tính

Thông thường, trong tính chế độ xác lập, các phần tử thụ động được biểu diễnbằng các sơ đồ thay thế, các nhánh của phần các tử thụ động trong sơ đồ thay thế đượcchia thành các nhánh dọc và các nhánh ngang Các nhánh ngang nối giữa các nút sơ đồvới trung tính, nghĩa là nút có điện thế bằng không Các nhánh dọc nối với tất cả cácnút, trù nút có điện thế bằng không, nghĩa là các nhánh dọc không nối với trung tính.Các nhánh dọc gồm có điện trở tác dụng và cảm kháng của các đường dây truyền tảiđiện năng, các cuộn dây của các máy biến áp và dung kháng của các thiết bị bù nốitiếp Các nhánh ngang là tổng dẫn của các đường dây truyền tải điện năng với đất, củacác kháng và các tụ nối đất Trong một số trường hợp tổn thất công suất trong lõi thépcủa máy biến áp được biểu diễn bằng tổng dẫn nối ngang

Trong tất cả các chương trình hiện đại dùng để tính toán chế độ xác lập, sơ đồthay thế của hệ thống không quy về một cấp điện áp, đồng thời tính đến các tỷ số biến

đổi phức của các máy biến áp Điều đó tương ứng với giả thiết rằng, sơ đồ thay thế củamáy biến áp gồm có tổng trở nối dọc và máy biến áp lý tưởng Nếu như có các máybiến áp điều chỉnh bổ sung thì các suất điện động của chúng được tính trong tỷ số máybiến áp phức Cần lưu ý rằng, tính chính xác hơn các máy biến áp điều chỉnh bổ sung

là vấn đề phức tạp, không cần xét đến trong khi tính các chế độ xác lập

Các phần tử tích cực của hệ thống điện là các máy phát trong các nhà máy điện,chúng phụ thuộc công suất tua bin PT và suất điện động Eq tạo ra bởi hệ thống kích từ.Trong trường hợp chung, cần có xét các quan hệ bên trong của chính máy phát Trongtính toán lưới điện thường hay chỉ giới hạn đến nút đầu cực máy phát mà ở đó thể hiệnbằng công suất phát của chúng Thực tế các thông số đầu ra của máy phát có liên quanrất mật thiết đến công suất tua bin và suất điện động tạo bởi kích từ của máy phát Cácphương trình mô tả mối quan hệ bên trong cho mối mát phát là như sau:

Δ ѡ = 0,PF = PT) có thể bỏ qua các phương trình liên quan đến công suất tác dụng Vớimáy phát có tự động điều chỉnh kích từ tác động mạnh, cho phép chọn Kư rất lớn thì

Eq thay đổi kịp thời đảm bảo độ lệch nhỏ giữa U và U0, nghĩa là có thể coi điện ápđầu cực máy phát không đổi Khi đó có thể bỏ qua được các phương trình có liên quanđến QF có nghĩa là tại nút đó có một công suất phát phản kháng bình thường với máyphát có tự động kích từ tác động tỷ lệ, suất điện động Eq không đổi sau kháng điện Xdcác phương trình vẫn có thể được bỏ qua nếu trong phương trình nút phát này đượctính đến trước Xd khi đó Ui=E’qi

Trên cơ sở phân tích trên, trong tính toán chế độ xác lập các máy phát có thểđược cho như sau:

+ Công suất không đổi về trị số PF = const, QF= const, các biến sẽ là UF, δ F

Trong trường hợp này công suất của các máy phát chỉ khác dấu so với trườnghợp cho công suất không đổi của phụ tải tiêu thụ điện Cho công suất tác dụng không

đổi phù hợp với điều kiện làm việc thực của máy phát trong hệ thống, bởi vì công suấttác dụng có thể giữ không đổi về trị số do điều chỉnh tần số ở các máy phát Cho côngsuất phản kháng không đổi phù hợp với các chế độ thực của hệ thống, do không có cácthiết bị điều chỉnh công suất phản kháng trong các máy phát.

+ Công suất tác dụng không đổi và modul không đổi của điện áp PF=const, UF=const, các biến sẽ là QF, δ F

Trong trường hợp này các ẩn số là công suất phản kháng và pha của điện áp Cácnút như vậy được gọi là nút cân bằng về công suất phản kháng Cho modul không đổicủa điện áp và công suất phản kháng tự do phù hợp với các điều kiện làm việc thựccủa máy phát hay các máy bù đồng bộ có các thiết bị điều chỉnh điện áp để giữ chomodul điện áp UF= const

+ Modul và pha không đổi của điện áp UF= const, δF= const, các biến sẽ là QF,PF

Đối với các nút này, các ẩn số là công suất tác dụng và phản kháng, nghĩa là PF =var, QF = var Phương pháp cho các số liệu ban đầu như vậy phù hợp với các nút cânbằng về công suất tác dụng và phản kháng Những nút đó được gọi là nút cân bằngcông suất trong hệ thống Công suất của các nút cân bằng được xác định theo điều kiệncân bằng công suất trong hệ thống có tính đến tổn thất công suất trong hệ thống có tínhđến tổn thất công suất trong các mạng điện

Trong tính toán chế độ xác lập có thể cho một hoặc một số nút cân bằng Mỗi nútcần bằng tương ứng với một nhà máy điện điều khiển tần số, nghĩa là nhà máy điện sẽđảm nhận phần công suất tác dụng không cần bằng và đồng thời duy trì tần số khôngđổi trong hệ thống Cho một hay một số nút cân bằng phù hợp với giả thiết rằng tần sốtrong hệ thống là không đổi

2.2 Phụ tải điện trong chế độ xác lập

Khi phân tích chế độ xác lập, các phụ tải điện có thể được biểu diễn như sau

2.2.1 Công suất không đổi về trị số P pt =cost, Q pt =const, các biến sẽ là U pt , δ pt

Phụ tải cho bằng công suất không đổi là chính xác đối với các hệ thống điện có

đủ các thiết bị điều chỉnh điện áp Trong các hệ thống đó, điện áp ở các hộ tiêu tiêu thụđược giữ không đổi nhờ sử dụng rộng rãi các máy biến áp có điều chỉnh điện áp dướitải, cũng như các máy biến áp điều chỉnh đường dây hay các máy biến áp điều chỉnh

bổ sung Ngoài ra, còn sử dụng rộng rãi các phương tiện điều chỉnh cục bộ (các bộ tụđiều khiển, các máy bù đồng bộ, …) Trong các điều kiện đó, điện áp ở hộ tiêu thụ và

công suất toàn phần của phụ tải không thay đổi chế độ Trên thực tế, cho phụ tải bằngcông suất không đổi là giả thiết rằng điện áp bằng điện áp danh định.

2.2.2 Dòng điện không đổi về modul và pha I pt = I’ pt + jI” pt = const.

Góc pha của dòng điện được xác định so với điện áp nút cơ sở Cho phụ tải bằngdòng điện không đổi và modul và pha thường được sử dụng trong khi phân tích chế độxác lập các mạng phân phối Trong các mạng cung cấp, điện áp của các nút khác nhaunhiều về trị số và pha Vì vậy, phương pháp biểu diễn phụ tải này có thể dẫn đến sai sốlớn trong tính toán CĐXL của mạng cung cấp

2.2.3 Các đường đặc tính tĩnh, nghĩa là công suất tác dụng và phản kháng của phụ tải phụ thuộc vào điện áp P pt (U), Q pt (U)

Biểu diễn này phản ánh đầy đủ nhất các tính chất của phụ tải so với các trườnghợp cho bằng dòng điện không đổi hay công suất không đổi, nhưng phức tạp trong khitính

2.2.4 Tổng dẫn hay tổng trở không đổi Y´pt = G pt – jB pt = Const; ´Z pt = R pt

–jX pt =const

Cách biểu diễn này tương đương với phụ tải bằng các đường đặc tính phụ thuộcbình phương vào điện áp Trên thực tế, tổng dẫn hay tổng trở của phụ tải phụ thuộcvào giá trị điện áp đặt vào phụ tải Vì vậy cách biểu diễn này không đảm bảo độ chínhxác cao cho các kết quả tính toán

2.2.5 Dòng điện ngẫu nhiên trong khi phân tích chế độ của các hệ thống điện có

bộ phận lớn phụ tải kéo.

Điện khí hóa giao thông là dạng đặc biệt của phụ tải có giá trị và vị trí nối thayđổi theo thời gian Các phụ tải này được biểu diễn ở dạng ´I pt(q) trong đó q là đại lượngngẫu nhiên

Phân tích chế độ có xét đến tính chất ngẫu nhiên của phụ tải được áp dụng đểtính chế độ của các hệ thống cung cấp điện cho đường sắt

2.3 Các phương pháp tính toán chế độ xác lập

2.3.1 Đặt vấn đề:

Theo lý thuyết thì có hai phương pháp tồn tại đó là phương pháp sử dụng ma trậntổng dẫn nút Ynút và phương pháp sử dụng ma trận tổng trở Znút Về bản chất cả haiphương pháp đều sử dụng các vòng lặp

2.3.2 Giải tích mạng điện bằng phương pháp lặp Gauss - Seidel:

Trong giải tích số, phương pháp Gauss-Seidel hay còn gọi là phương pháp lặpGauss-Seidel, phương pháp Liebmann hay phương pháp tự sửa sai là một phươngpháp lặp được sử dụng để giải một hệ phương trình tuyến tính tương tự như phươngpháp Jacobi Nó được đặt tên theo hai nhà toán học người Đức CarlFriedrichGauss và Philipp Ludwig von Seidel Mặc dù phương pháp này có thể áp dụng cho bất

kỳ ma trận nào không chứa phần tử 0 (không) trên các đường chéo, nhưng tính hội tụchỉ xảy ra nếu ma trận hoặc là ma trận đường chéo trội, hoặc là ma trận đối xứng đồngthời xác định dương

Phương pháp lặp Gauss – Seidel có ưu điểm là lập trình đơn giản hơn chỉ cần sửdụng một vector x để chưa mọi xắp xỉ của nghiệm, ở mỗi bước lập phân tử xi tínhđược sẽ được viết đè lên giá trị cũ của nó trong vector x Về tốc độ hội tụ, phép lặpGauss – Seidel sẽ nhanh hơn Jacobi trong một số trường hợp

Về điều kiện hội tụ, dẫn xuất từ điều kiện phát biểu trên ta có một điều kiện bảođảm cho phép lặp Jacobi và Gauss-Seidel hội tụ là A

Thông thường ma trận A càng trội đường chéo thì phép lặp hội tụ càng nhanh

2.3.3 Giải tích mạng điện bằng phương pháp lặp NewtonRaphson:

Trong giải tích số, phương pháp Newton (còn được gọi là phương pháp Newton–Raphson), đặt tên theo Isaac Newton và Joseph Raphson, là một phương pháp tìmnghiệm xấp xỉ gần đúng của một hàm số có tham số thực

Phương pháp lặp Newton-Raphson đã thay thế việc giải hệ phương trình phituyến bằng việc giải hệ phương trình tuyến tính, cho kết quả nghiệm với sai số nằmtrong phạm vi cho phép Trong thực tế cho thấy phương pháp lặp Newton - Raphsonthích hợp với hệ tọa độ cực, là phương pháp tốt nhất đứng trên quan điểm hội tụ, ngay

cả đối với các hệ thống điện có kích cỡ rất nhỏ Số bước lặp hầu như giữ nguyên,không phụ thuộc kích cỡ hệ thống Hạn chế là chương trình có độ phức tạp cao hơn,yêu cầu bộ nhớ nhiều, có khả năng hội tụ tại nghiệm khác với nghiệm chính xác hoặcphân kỳ nếu chọn giá trị đầu không đủ gần với nghiệm chính xác

Đây là phương pháp rất cơ bản trong lĩnh vực giải phương trình đại số phi tuyến

Nó được áp dụng vào HTĐ từ đầu những năm 1970 và nhanh chóng trở thành phươngpháp chuẩn cho bài toán phân bố dòng do khả năng đáp ứng của nó về tốc độ hội tụcho các lưới điện lớn thực tế

2.3.4 Phương pháp Fast-Decoupled

Phương pháp Fast-Decoupled bắt nguồn từ phương pháp Newton Raphson Lưu

ý khi áp dụng phương pháp này:

+ Một thay đổi nhỏ về độ lớn điện áp nút sẽ khó làm biến đổi tới công suất thực

P, chỉ ảnh hưởng đến công suất kháng Q trên đường dây

+ Với những thay đổi nhỏ của góc pha điện áp nút, công suất phản kháng cũngkhông thay đổi đáng kể

Phương pháp này làm giảm bộ nhớ cho máy tính khoảng một với phương phápNewton-Raphson Nó cũng giải quyết dòng công suất bằng sử dụng ít thời gian hơnphương pháp Newton-Raphson do có ma trận Jacobi không thay đổi Nói chung,phương pháp này có thể sử dụng như một phương pháp thay thế cho phương pháp lặpNewton- Raphson cho khi tính toán cho những hệ thống có những nhánh rẽ dài hoặcnhững hệ thống có đường dây cáp truyền tải dài

2.3.5 Phương pháp Adaptive Newton-Raphson

Đây là phương pháp lặp Newton-Raphson cải tiến, phương pháp này cải thiện độhội tụ và trạng thái phân kỳ của phép lặp Newton-Raphson trong một số trường hợp,bằng cách hiệu chỉnh gia số ak theo hàm số sau:

𝑓 (𝑥𝑘 + 𝛼𝑘 ∗ ∆𝑥𝑘) < 𝑓(𝑥) (2.6)

Đối với hệ thống truyền tải và phân phối với số lượng lớn các dãy tụ nối tiếp (tức

là điện kháng âm), hoặc những hệ thống có giá trị trở kháng rất nhỏ, phương pháp nàycũng đã giải quyết và cải thiện đáng kể sự hội tụ của bài toán

2.3.6 Phương pháp Accelerated Gauss-Seidel

Phép lặp Gauss-Seidel có khả năng hội tụ rất cao, được áp dụng để tính toán phân

bố công suất trong những trường hợp mà khả năng hội tụ là chưa biết trước Đồng thờicũng là bước thử đầu tiên cho các phương pháp khác

Phương pháp này cũng có yêu cầu tương đối cao về giá trị điện áp ban đầu nhưphương pháp Newton-Raphson Thay vì sử dụng độ thay đổi công suất thực và côngsuất phản kháng làm tiêu chuẩn hội tụ, thì phương pháp này dựa vào độ sai lệch điện

áp giữa hai lần lặp liên tiếp để kiểm tra độ hội tụ của bài toán, thường chọn 0.000001pu

Phương pháp Accelerated Gauss-Seidel có độ hội tụ chậm Có thể cải tiến tốc độhội tụ bằng cách thay đổi hệ số tăng tốc 𝛼, 𝛼 >1 theo phương trình:

𝑥 (𝑘+1) = 𝑥 (𝑘) + 𝛼 [𝑔 (𝑥 (𝑘)) − 𝑥 (𝑘)] (2.7)

Kết Luận

Nội dung của chương này là giới thiệu các hệ phương trình mô tả chế độ xác lập

hệ thống điện, các phương pháp giải hệ phương trình xác định các thông số chế độcùng với các thuật toán hiện đại

3.1 Giới thiệu về lưới điện

3.1.1 Đặc điểm lưới điện phân phối

Lưới điện là hệ thống đường dây tải điện, máy biến áp và trang thiết bị phụ trợ đểtruyền dẫn điện Lưới điện phân phối là lưới điện đã được hạ thế bằng trạm hay máybiến áp để cung cấp điện cho các phụ tải tiêu thụ đảm bảo độ tin cậy, chất lượng, điệnnăng Lưới điện, theo mục đích sử dụng và quản lý vận hành, được phân biệt thànhlưới điện truyền tải và lưới điện phân phối

Lưới điện phân phối bao gồm lưới điện trung áp và lưới điện hạ áp Lưới điệnphân phối có các đặt trưng về thi công và vận hành khác với lưới điện truyền tải Lướiđiện phân phối phân bố trên diện rộng, thường vận hành không đối xứng và có tổn thấtlớn hơn

Lưới điện phân phối: Lưới phân phối làm nhiệm vụ phân phối điện năng từ cáctrạm trung gian (hoặc Trạm khu vực hoặc thanh cái nhà máy điện) cho các phụ tải

Lưới điện phân phối gồm 2 phần:

+ Lưới phân phối trung áp có các cấp điện áp 6 kV, 10 kV, 15 kV, 22 kV, 35 kVphân phối điện cho các trạm phân phối trung áp/hạ áp và các phụ tải trung áp

+ Lưới hạ áp cấp điện cho các phụ tải hạ áp 380/220 V

Cấp điện áp phân phối chiếm một dải khá rộng, từ trên 1 kV đến 66 kV, ở nước

ta cấp 6 kV, 10 kV, 15 kV, 22 kV và 35 kV được dùng nhiều ở cả ba miền Bắc, Nam,Trung Hiện nay, nước ta đã quyết định chọn cấp 22 kV làm cấp điện áp phân phốichính thức mạng phân phối ở Việt Nam vì các lợi ích về kinh tế và chất lượng điệnnăng

Hình 3.1 Sơ đồ của một hệ thống điện cơ bản [4]

Lưới phân phối thường có chiều dài tương đối ngắn (chiều dài < 60 km) từthanh cái thứ cấp của trạm biến áp khu vực đến các hộ tiêu thụ công nghiệp, nôngnghiệp, thành phố Các trạm biến áp hạ áp 22 - 35/0,4 kV thường có công suất tươngđối nhỏ (hàng trăm đến hàng ngàn kVA) và chúng thường được dùng để cung cấp điệncho vùng dân cư hoặc làm trạm biến áp phân xưởng Xét trên quy mô hệ thống điệntoàn quốc, mạng lưới điện phân phối có tỉ trọng khá lớn Về dung lượng, số lượng máybiến áp phân phối gấp 2.53 lần máy biến áp truyền tải, và chiều dài tổng cộng củalưới phân phối gấp 34 lần chiều dài của đường dây truyền tải Thêm vào đó là cácthiết bị như máy cắt, dao cách ly, chống sét, thiết bị bảo vệ và đo đếm cũng rất nhiều

3.1.2 Đặc điểm của phụ tải điện

Phụ tải có các đặc điểm sau:

+ Biến thiên theo qui luật ngày đêm tạo ra đồ thị phụ tải ngày đêm

+ Phụ tải có tính chất mùa, trong những tháng khác nhau có giá trị khác nhau + Phụ tải biến thiên mạnh theo thời tiết, đặc biệt là nhiệt độ môi trường, mưa hoặc khô

Quá trình sản xuất và tiêu thụ điện năng xảy ra đồng thời, phụ tải luôn biến động theo thời gian Hàm theo thời gian của phụ tải được gọi là đồ thị phụ tải (ĐTPT) Các

đồ thị phụ tải thông dụng như ĐTPT tác dụng, ĐTPT phản kháng, ĐTPT dòng điện

Đồ thị phụ tải hàng ngày là đồ thị phụ tải điện được ghi lại trong một ngày đêmnhư Hình 3.2 Đây là đồ thị phụ tải được xây dựng với thời gian khảo sát là 24 giờ.Dựa vào đồ thị phụ tải ngày có thể biết được tình trạng làm việc của các thiết bị Từ

đó, có thể định ra quy trình vận hành hợp lý nhất nhằm đạt được đồ thị phụ tải tươngđối bằng phẳng

NMĐ1

10 kV

Phân phối và cung cấp điện năng 0,4 kV

Hình 3.2 Đồ thị phụ tải ngày [4] Hình 3.3 Đồ thị phụ tải tháng [4]

Đồ thị phụ tải hàng tháng: được vẽ theo phụ tải trung bình hàng tháng như Hình

3.3 cho biết mức độ tiêu thụ điện năng trong từng tháng cho nhiều năm Dựa vào đồ

thị này nhằm định ra lịch sửa chữa, bảo trì phù hợp

3.1.3 Lưới điện phân phối cấp điện áp 35kV

Mạng điện 35 kV thường cấu trúc ba pha trung tính cách điện đối với đất

Hình 3.4 Trụ điện của mạng 35 kV+ Ưu điểm:

Không phải chịu chi phí đầu tư vào việc nối đất làm việc của hệ thống khi xảy ra

chạm đất một pha, lưới điện cho phép vận hành trong một khoảng thời gian nhất định

(thường không quá hai giờ) do điện áp dây không đổi và dòng chạm đất bé Trong

khoảng thời gian này, người ta có thể xác định điểm sự cố và cô lập ra khỏi lưới, rútngắn thời gian cắt điện của phụ tải, nâng cao độ tin cậy cung cấp điện cho khách hàng.

Do dòng chạm đất bé nên điện áp bước và điện áp tiếp xúc bé nên xét về an toàn điệnthì lưới điện trung tính cách đất an toàn hơn lưới trung tính trực tiếp nối đất

+ Nhược điểm:

Sau khi chạm đất một pha, điện áp của các pha còn lại tăng lên √3 lần so với điện

áp pha tức bằng điện áp dây, do đó cách điện của thiết bị phải được thiết kế và chế tạotheo điện áp dây, dẫn đến tăng giá thành thiết bị và mạng điện

Khi có chạm đất một pha thì điện áp hai pha không hư hỏng tăng lên bằng điện

áp dây nên xác xuất sự cố cách điện của hai pha không hư hỏng sẽ tăng và xảy ra ngắnmạch nhiều pha chạm đất

Với một trị số dòng điện dung nhất định, sẽ xuất hiện hiện tượng hồ quang chậpchờn Do mạch điện là một mạch vòng dao động R-L-C, hiện tượng hồ quang chậpchờn sẽ dẫn đến quá điện áp, làm điện áp các pha tăng lên 2,5-3 lần điện áp pha địnhmức Do đó cách điện của các pha không bị chạm đất dễ dàng bị chọc thủng mặc dù nó

đã được thiết kế theo điện áp dây

3.1.4 Lưới điện phân phối cấp điện áp 22 kV

Mạng điện 22 kV thường cấu trúc ba pha trung tính trực tiếp nối đất

+ Ưu điểm:

Cách điện pha của đường dây và thiết bị chỉ cần chế tạo theo điện áp pha nên làmgiảm đáng kể giá thành mạng điện và thiết bị, nên rất kinh tế bảo vệ rơle đơn giản, tincậy khi có một pha chạm đất

Với các đặc điểm trên, việc nghiên cứu và phân tích lưới điện phân phối là rấtcần thiết và thiết thực

Hình 3.5 Trụ điện của mạng 22 kV

3.2 Những yêu cầu của lưới phân phối

Đặc điểm chính của hệ thống lưới phân phối là cung cấp điện trực tiếp đếnngười sử dụng Trong công cuộc phát triển đất nước hiện nay, việc cung cấp điệnnăng là một trong những ngành quan tâm hàng đầu của Chính Phủ nói chung và củacác Tỉnh, Thành Phố nói riêng

Mục tiêu chính là đảm bảo cho hộ tiêu thụ có đủ lượng điện năng yêu cầu vớichất lượng điện nằm trong phạm vi cho phép có thể nêu ra các yêu cầu chính sau đây

3.2.1 Độ tin cậy cung cấp điện

Mức độ đảm bảo cấp điện liên tục và đáng tin cậy thay đổi tùy thuộc vào loại vàcách sử dụng các phụ tải hay sự gia tăng cung cấp điện của hệ thống Có ba loại hộtiêu thụ sau:

+ Hộ loại 1: là những hộ tiêu thụ mà khi sự cố ngừng cấp điện có thể gây nênnhững hậu quả nguy hiểm đến tính mạng con người, làm thiệt hại lớn về kinh tế, dẫnđến hư hỏng các thiết bị, gây rối loạn các quá trình công nghệ phức tạp, hoặc làm hỏnghàng loạt sản phẩm, hoặc có ảnh hưởng không tốt về phương diện chính trị Có thể lấy

ví dụ về hộ loại 1: Nhà máy hóa chất, sân bay, bệnh viện, hầm mỏ, khu công nghệ cao,hội trường quốc hội, nhà khách chính phủ, đại sứ quán…