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

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 Đà Nẵng, 3/2022 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 Đà Nẵng, 3/2022 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ 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 độc lập, ham học hỏi - Hoàn thành tốt nhiệm vụ đồ án, kết quả báo cáo đạt yêu cầu IV Đánh giá: 1 Điểm đánh giá: 2 Đề nghị: ☒ Được bảo vệ đồ án ☐ Bổ sung để bảo vệ ☐ Không được bảo vệ Đ Đà Nẵng, ngày tháng năm Người hướng dẫn Trương Thị Hoa NHẬN XÉT CỦA NGƯỜI PHẢN BIỆN TÓM TẮT Tên đề tài: TÍNH TOÁN PHÂN TÍCH PHƯƠNG THỨC VẬN HÀNH HIỆU QUẢ LƯỚI 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 đang hiện đại hóa công nghệ hóa từng bước ứng dụng công nghệ mới đi kèm theo là sự phát triển của hệ thống lưới phân phối, tự động hóa hệ thống lưới điện phân phối 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 của các Công ty Điện lực, đồng thời hiện nay các chỉ số độ tin cậy của điện lực càng được quan tâm Ngày nay, trong quá trình thường thay đổi sơ đồ vận hành, thiết bị đóng cắt nhưng việc tính toán phối hợp bảo vệ còn thực hiện nhiều bước thủ công thao tác cách ly phân đoạn bị sự cố vẫn còn phụ thuộc vào kỹ năng của nhân viên điều phối nên thời gian xử lý còn khá lâu, nên vấn đề giảm tổn thất công suất trên lưới đã trở thành mục tiêu và nhiệm vụ quan trọng hàng đầu trong sản xuất kinh doanh của nghành điện Do đó để giải quyết vấn đề tồn tại vừa nêu này cần phải thực hiện nhiều giải pháp khác nhau, trong đó việc tính toán và lựa chọn phương án vận hành thích hợp cho lưới điện phân phối sẽ mang lại nhiều lợi ích thiết thực cho nghành điện như: giảm tổn thất điện năng trên lưới, đảm bảo điện áp tại các nút thay đổi trong 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 Đại học Đà Nẵng Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Độc lập – Tự do – Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Giảng viên hướng dẫn: TS TRƯƠNG THỊ HOA Sinh viên thực hiện: Lê Trung Nguyên Mã SV:1811505120337 Lương Văn Ngọc Mã SV:1811505120336 Lê Chí Khánh Mã SV:1811505120222 1 Tên đề tài: TÍNH TOÁN PHÂN TÍCH PHƯƠNG THỨC VẬN HÀNH HIỆU QUẢ LƯỚI ĐIỆN 22kV 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 + Kết luận 4 Các sản phẩm dự kiến Đà Nẵng, ngày tháng năm Báo cáo tốt nghiệp Người hướng dẫn 5 Ngày giao đồ án: 6 Ngày nộp đồ án: Trưởng Bộ môn LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, vấn đề giảm tổn thất công suất trên lưới đã trở thành mục tiêu và nhiệm vụ quan trọng hàng đầu trong sản xuất kinh doanh của nghành điện Lưới điện phân 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 ngày càng cao Do đó dể giải quyết vấn đề tồn tại vừa nêu này cần phải thực hiện nhiều giải pháp khác nhau, trong đó việc tính toán và lựa chọn phương án vận hành thích hợp cho lưới điện phân phối sẽ mang lại nhiều lợi ích thiết thực cho nghành điện như: giảm tổn thất điện năng trên lưới, đảm bảo điện áp tại các nút thay đổi trong phạm vi cho phép…nhưng đa số hiện nay việc tính toán phối hợp bảo vệ còn thực hiện nhiều bước thủ công thao tác cách ly phân đoạn bị sự cố vẫn còn phụ thuộc vào kỹ năng của nhân viên điều phối nên thời gian xử lý còn khá lâu,… Do đó, việc áp dụng nghiên cứu ứng dụng 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 và đánh 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 cùng toàn thể các thầy cô trường Sư Phạm Kỹ Thuật Đà Nẵng đã giảng dạy nhiệt tình và truyền đạt những kiến thức quý báu để em có sự hiểu biết cơ bản về chuyên nghành Hệ Thống Điện Trong quá trình làm đồ án, do còn hạn chế về chuyên môn và kiến thức của bản thân chúng em nên không tránh khỏi những thiếu sót còn mắc phải Đặc biệt em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành sâu sắc tới giảng viên TS Trương Thị Hoa đã trực tiếp giúp 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! i CAM ĐOAN Em xin cam đoan đây là bài báo cáo đồ án tốt nghiệp của em thực hiện trong thời gian qua Những số liệu và kết quả nghiên cứu là trung thực, hoàn toàn được thực hiện tại 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 dẫn nguồn và chú thích rõ ràng Em xin hoàn toàn chịu trách nhiệm trước bộ môn, khoa và nhà trường về sự cam đoan này Sinh viên thực hiện Lê Chí Khánh ii MỤC LỤ 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 iii 2.3 Các phương pháp tính toán chế độ xác lập 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 iv