tổn thất điện năng phi kỹ thuật trong hệ thống điện

1 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP o0o NGUYỄN DUY TRƢỜNG TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG PHI KỸ THUẬT TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT THÁI NGUYÊN 2012 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 2 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan rằng số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực và chƣa hề đƣợc sử dụng để bảo vệ một học vị nào. Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã đƣợc cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn đều đã đƣợc chỉ rõ nguồn gốc. Thái Nguyên, ngày 20 tháng 06 năm 2012 Ngƣời cam đoan Nguyễn Duy Trƣờng Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 3 LỜI CẢM ƠN Nghiên cứu tổn thất điện năng phi kỹ thuật trong hệ thống điện để đạt đƣợc các chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật tối ƣu là một bài toán có ý nghĩa thực tiễn cao. Đây là đề tài còn khá mới mẻ ở Việt nam, lại có tính phức tạp nên đòi hỏi khá nhiều công sức nghiên cứu. Với sự hƣớng dẫn tận tình, sự giúp đỡ vô tƣ của các thầy cô giáo trong bộ môn Hệ thống điện, trƣờng ĐHBK Hà Nội và đặc biệt là sự chỉ bảo tận tình của thầy giáo hƣớng dẫn là PGS.TS Đặng Quốc Thống, tôi đã hoàn thành bản luận văn đúng thời hạn, đạt đƣợc các mục tiêu đề ra. Vì vậy, tôi xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo trong bộ môn Hệ thống điện, trƣờng ĐHBK Hà Nội. Xin chân thành cảm ơn PGS.TS Đặng Quốc Thống đã dành nhiều thời gian và công sức để hƣớng dẫn, giúp đỡ tôi trong quá trình thu thập tài liệu, số liệu, nghiên cứu thiết kế để tôi có thể hoàn thành đƣợc đề tài này. Tôi xin chân thành cảm ơn gia đình tôi, bạn bè, đồng nghiệp và ngƣời thân đã hết lòng động viên, ủng hộ, giúp đỡ về cả tinh thần và vật chất, kinh nghiệm để tôi có thể chuyên tâm nghiên cứu. Do thời gian có hạn, có nhiều khó khăn về tài liệu, thiết bị thực nghiệm và trình độ bản thân còn hạn chế nên bản luận văn này vẫn còn có nhiều thiếu sót. Tôi rất mong nhận đƣợc ý kiến góp ý quý báu của các thầy, cô giáo và đồng nghiệp để bản luận văn này đƣợc hoàn thiện thêm. Tôi xin chân thành cảm ơn. Thái Nguyên, tháng 06 năm 2012 Học viên Nguyễn Duy Trƣờng Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 4 MỤC LỤC PHẦN MỞ ĐẦU…………………………………………………… 1 CHƢƠNG 1 TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN …………………………………………………………………………………. 3 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ…………………………………………………………… 4 1.2 TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN…………………. 5 1.2.1 Chất lượng điện năng……………………………………………… 5 1.2.2 Các phương pháp điều chỉnh điện áp……………………………… 8 1.2.2.1 Nguyên nhân gây biến động điện áp và ảnh hƣởng…………. 8 1.2.2.2 Quan hệ công suất phản kháng với điện áp………………… 10 1.2.2.3 Các phƣơng pháp điều chỉnh điện áp……………………… 11 1.3 ĐỘ LỆCH ĐIỆN ÁP………………………………………………………. 13 1.3.1 Độ lệch điện áp tại phụ tải…………………………………………. 13 1.3.2 Độ lệch điện áp trong lưới hạ áp………………………………… 14 1.3.3 Diễn biến của điện áp trong lưới điện…………………………… 15 1.4 CÁC PHƢƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH ĐỘ LỆCH ĐIỆN ÁP……………. 17 1.5 TỔN THẤT KỸ THUẬT TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN………………… 18 1.5.1 Xác định tổn thất điện năng với sự trợ giúp của các thiết bị đo……. 19 1.5.1.1 Xác định tổn thất điện năng theo các chỉ số công tơ……… 19 1.5.1.2 Xác định tổn thất điện năng bằng đồng hồ đo đếm tổn thất… 20 1.5.2 Xác định tổn thất điện năng theo phương pháp điện trở đẳng trị… 21 1.5.3 Xác định tổn thất điện năng theo các đặc tính xác suất của phụ tải 22 1.5.3.1 Tổn thất trên đƣờng dây…………………………………… 22 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 5 1.5.3.2 Tổn thất trong các máy biến áp…………………………… 23 1.5.4 Xác định tổn thất điện năng theo đường cong tổn thất………………. 25 1.5.5 Xác định tổn thất điện năng theo cường độ dòng điện thực tế……… 26 1.5.6 Xác định tổn thất điện năng theo đồ thị phụ tải……………………… 27 1.5.7 Xác định tổn thất điện năng theo thời gian tổn thất công suất cực đại……………………………………………………………………………………… 27 1.5.7.1 Phƣơng pháp xác định theo η……………………………… 27 1.5.7.2 Phƣơng pháp xác định theo η p và η q …………………………. 29 1.5.7.3 Phƣơng pháp 2η…………………………………………… 29 1.5.8 Xác định tổn thất điện năng theo dòng điện trung bình bình phương 30 1.6 NTL VÀ PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH NTL……………………………. 32 1.6.1 NTL………………………………………………………………………… 32 1.6.2 Phương pháp xác định NTL……………………………………………… 32 CHƢƠNG 2 HIỆN TRẠNG GIAN LẬN ĐIỆN NĂNG TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN VIỆT NAM……………………………………………………………………. 33 2.1 ĐẶT VẤN ĐỀ……………………………………………………………. 34 2.2 HIỆN TRẠNG TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG DO GIAN LẬN …………… 34 2.3 CÁC HÌNH THỨC GIAN LẬN ĐIỆN …………………………………… 37 2.3.1 Công tơ điện cao thế (12kV hoặc 24kV, 3 pha, 3 hoặc 4 dây sơ cấp) 38 2.3.2 Can thiệp vào các đầu nối của công tơ 38 2.3.3 Phá hủy dây điều khiển ………………………………………………… 38 2.3.4 Can thiệp vào các mối hàn công tơ điện ………………………………. 39 2.3.5 Nối ngắn mạch các dây trong mạch đo lường điều khiển…………… 39 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 6 2.3.6 Thay đổi đầu nối điện áp ……………………………………………… 39 2.3.7 Nối trực tiếp với lưới điện cao thế………………………………………. 39 2.3.8 Can thiệp vào công tơ điện………………………………………………. 39 2.3.9 Tổ đấu dây của máy biến dòng điện (TI) ……………………………… 51 2.3.10 Công tơ điện hạ áp (điện áp pha 220 V)……………………………… 51 2.3.11 Đấu trực tiếp với lưới điện………………………………………… 52 2.3.12 Sử dụng dây trung tính……………………………………………… 52 2.3.13 Đấu nối vào điện áp dây…………………………………………… 52 CHƢƠNG 3 TÍNH TOÁN ÁP DỤNG CHO LƢỚI ĐIỆN HUYỆN VĂN LÂM – HƢNG YÊN…………………………………………………………………… 53 3.1 THỰC TRẠNG LƢỚI ĐIỆN HUYỆN VĂN LÂM………………………. 54 3.1.1 Nguồn điện cấp cho Văn Lâm…………………………………………… 54 3.1.2 Khái quát về lưới điện lộ 971-7…………………………………………. 54 3.1.3 Sơ đồ lưới điện một sợi của lộ 971-7…………………………………… 55 3.2 PHƢƠNG PHÁP TÍNH TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG CHO LỘ 971-7……. 56 3.2.1 Nhận xét về các phương pháp tính tổn thất điện năng……………… 56 3.2.2 Phương pháp tính tổn thất điện năng cho lộ 971-7…………………… 57 3.3 XÂY DỰNG ĐỒ THỊ PHỤ TẢI ĐIỂN HÌNH CỦA LỘ 971-7…………. 61 3.3.1 Xây dựng đồ thị phụ tải điển hình mùa đông…………………………. 62 3.3.2 Xây dựng đồ thị phụ tải điển hình mùa hè…………………………… 64 3.3.3 Xây dựng đồ thị phụ tải điển hình năm………………………………… 66 3.4 TÍNH TOÁN HỆ SỐ COSθ CỦA LỘ 971-7…………………………… 69 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 7 3.4.1 Công suất tính toán của các trạm………………………………………. 69 3.4.2 Sử dụng phần mềm LOADFLOW tính tổn thất điện năng kỹ thuật cho lộ 971-7……………………………………………………………………………. 72 3.4.3 Chương trình tính toán tổn thất điện năng kỹ thuật………………… 77 3.4.4 Kết quả tính toán của Chương trình…………………………………… 85 3.5 NHẬN XÉT……………………………………………………………… 86 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ……………………………………………… 90 TÀI LIỆU THAM KHẢO…………………………………………………… 92 . Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 8 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1 Thông số của Ampemet điện từ…………………………………… 40 Bảng 2.2 Thông số của Vôn mét điện từ………………………………………. 41 Bảng 2.3 Thông số của Oát mét suất điện động và VAr mét suất điện động…. 41 Bảng 2.4 Thông số của công tơ tác dụng và công tơ phản kháng…………… 42 Bảng 2.5 Thông số của tần số kế……………………………………………… 42 Bảng 2.6 Kết quả tính toán sai số của TI khi tăng chiều dài dây nối tính từ thứ cấp TI đến các dụng cụ đo…………………………………………………… 45 Bảng 2.7 Kết quả tính toán sai số của TI khi giữ nguyên chiều dài dây nối tính từ thứ cấp TI đến các dụng cụ đo……………………………………………… 46 Bảng 2.8 Kết quả tính toán sai số của TI khi giảm chiều dài dây nối tính từ thứ cấp TI đến các dụng cụ đo………………………………………………… 47 Bảng 2.9 Kết quả tính toán sai số của TI khi giữ nguyên tiết diện dây nối thứ cấp TI đến các dụng cụ đo………………………………………………… 48 Bảng 2.10 Kết quả tính toán sai số của TI khi tăng tiết diện dây nối thứ cấp TI đến các dụng cụ đo……………………………………………………………. 49 Bảng 3.1 Hệ số đồng thời theo số lƣợng trạm biến áp………………………… 61 Bảng 3.2 Công suất đo ngày điển hình mùa đông của lộ 971-7 Văn Lâm…… 62 Bảng 3.3 Công suất đo ngày điển hình mùa hè của lộ 971-7 Văn Lâm……… 64 Bảng 3.4 Số liệu công suất tiêu thụ trong năm 2011………………………… 66 Bảng 3.5 Điện năng đo đƣợc trong các ngày điển hình……………………… 69 Bảng 3.6 Công suất tính toán của các trạm thuộc lộ 971-7……………………. 70 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 9 DANH MỤC BIỂU ĐỒ, ĐỒ THỊ Hình 1.1 Dạng sóng điện áp lý tƣởng và các thay đổi của điện áp……………. 6 Hình 1.2 Sự thay đổi của điện áp trên phụ tải trong ngày…………………… 7 Hình 1.3 Miền chất lƣợng của điện áp………………………………………… 14 Hình 1.4 Đồ thị đánh giá chất lƣợng điện áp………………………………… 14 Hình 1.5 Diễn biến điện áp dọc theo lƣới điện……………………………… 16 Hình 1.6 Quan hệ tuyến tính giữa điện áp dọc trục và điện áp ngang trục…… 17 Hình 1.7 Quan hệ phi tuyến giữa điện áp dọc trục và điện áp ngang trục…… 17 Hình 1.8 Biểu đồ tổn thất điện năng…………………………………………… 25 Hình 2.1 Cấu tạo cơ bản của Công tơ điện một pha………………………… 36 Hình 2.2 Công tơ điện thế hệ cũ………………………………………………. 37 Hình 2.3. Công tơ điện thế hệ mới…………………………………………… 37 Hình 2.4 Sơ đồ đấu nối công tơ điện 3 pha ………………………………… 38 Hình 2.5 Cấu tạo công tơ hạ áp……………………………………………… 51 Hình 3.1 Đồ thị phụ tải ngày mùa đông điển hình của lộ 971-7 63 Hình 3.2 Đồ thị phụ tải ngày mùa hè điển hình của lộ 971-7 65 Hình 3.3 Đồ thị phụ tải năm của lộ 971-7 68 Hình 3.4 Sơ đồ thuật toán của chƣơng trình tính tổn thất điện năng kỹ thuật… 76 Hình 3.5 Giao diện chƣơng trình tính tổn thất điện năng kỹ thuật……………. 77 Hình 3.6 Giao diện vào liệu trực tiếp cho lƣới điện…………………………… 78 Hình 3.7 Sơ đồ vào liệu trực tiếp cho nhánh 6 (đi Nghĩa Lộ)…………………. 79 Hình 3.8 Sơ đồ vào liệu trực tiếp cho nhánh 5 (đi Hoàng Nha-Minh Hải)……. 80 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 10 Hình 3.9 Sơ đồ vào liệu trực tiếp cho nhánh 4 (đi Lƣơng Tài)……………… 81 Hình 3.10 Sơ đồ vào liệu trực tiếp cho nhánh 3 (đi Việt Hƣng)………………. 82 Hình 3.11 Sơ đồ vào liệu trực tiếp cho nhánh 2 (đi Lƣơng Tài-Việt…………. 83 Hình 3.12 Sơ đồ vào liệu trực tiếp cho nhánh 1 (Xuất tuyến lộ 971-7)………. 84 Hình 3.13 Giao diện tính tổn thất điện năng kỹ thuật…………………………. 85 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn [...]... nghiên cứu này Tổn thất điện năng trong Hệ thống điện nói chung bao gồm tổn thất kỹ thuật và NTL Trong đó, tổn thất điện năng kỹ thuật là lƣợng tổn thất gây ra do tổn thất công suất trên đƣờng dây và các thiết bị điện trong hệ thống điện, bên cạnh đó thì NTL lại là tổn thất điện năng do gian lận điện, do sai số của các thiết bị đo đếm điện năng hoặc do lỗi quản lý hệ thống đo đếm điện năng Ngoài ra,... tự động điều chỉnh điện áp Bộ các đại lƣợng E, Ep và UTACP, UTACP quyết định chất lƣợng điện áp, chúng đƣợc xác định đồng bộ với nhau Ở mỗi hệ thống điện, theo điều kiện riêng, các đại lƣợng này có giá trị khác nhau 1.5 TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG KỸ THUẬT TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN VÀ CÁC PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG KỸ THUẬT Tổn thất kỹ thuật trong hệ thống điện là những tổn hao về năng lƣợng xảy ra do... THỐNG ĐIỆN Tổn thất của một Hệ thống điện bất kỳ bao gồm 2 thành phần: Tổn thất kỹ thuật và NTL Tổn thất kỹ thuật là những tổn hao xảy ra do đặc trƣng vật lý của trang thiết bị và cơ sở hạ tầng Hệ thống điện, nhƣ tổn hao trên đƣờng dây, tổn hao trong máy biến áp, máy cắt và máy phát điện Thực tế, khi tổn thất trên các phần tử càng nhỏ thì phụ tải sẽ đƣợc cung cấp nhiều điện năng hơn Tổn thất kỹ thuật. ..PHẦN MỞ ĐẦU Nhƣ chúng ta đã biết tổn thất điện năng chung bao gồm tổn thất điện năng kỹ thuật và tổn thất điện năng phi kỹ thuật (Non-Technical Losses - NTL) Thông thƣờng các Công ty Điện lực chỉ cho chúng ta biết con số tổn thất điện năng chung mà không chỉ rõ tỷ lệ tổn thất điện năng của từng loại tổn thất, có thể vì nhiều yếu tố nhƣ: Điều kiện để tiến hành đo đạc không... tử trong Hệ thống điện: điện trở, điện kháng, điện dung, điện áp, dòng điện, và công suất trên các phần tử Mặc dù dữ liệu và công cụ cho việc tính toán tổn thất trong Hệ thống điện là có sẵn, nhƣng những phƣơng pháp hiện tại cũng có những hạn chế nhất định khi thực hiện những phép tính này Vấn đề này sẽ đƣợc bàn đến ở phần Tổn thất kỹ thuật trong các hệ thống điện bên dƣới Ngoài ra, tổn thất điện năng. .. là một trong những nguyên nhân gây lên NTL Để nghiên cứu về NTL, vốn là một phần của tổn thất chung trong các Hệ thống điện, bƣớc tất yếu đầu tiên là cần hiểu đƣợc bức tranh tổng thể về các loại tổn thất trong các hệ thống điện Tổn thất kỹ thuật là những tổn hao xảy ra do những đặc trƣng vật lý của Hệ thống điện (gây ra bởi những hoạt động bên trong Hệ thống điện) và chủ yếu là do sự tiêu tán năng lƣợng... làm hỏng cách điện Điện áp giảm sẽ làm giảm lƣợng công suất phản kháng do máy phát điện và các thiết bị bù sinh ra Mức điện áp trong hệ thống điện ảnh hƣởng lớn đến tổn thất công suất và tổn thất điện năng trong hệ thống điện Độ lệch điện áp thƣờng xuất hiện trong lúc sự cố: Dây đứt hoặc máy phát lớn nhất của nhà máy điện bị hỏng phải ngừng hoạt động …Trên thực tế không thể nào giữ đƣợc điện áp ở phụ... điện vì mỗi lƣới có một đƣờng cong tổn thất công suất đặc trƣng Trong một lƣới điện khi cấu trúc lƣới thay đổi thì ta lại có một đƣờng cong tổn thất riêng Muốn vậy, ta phải có một họ đƣờng cong cụ thể nhƣ vậy sẽ rất mất thời gian và công sức 1.5.5 Xác định tổn thất điện năng theo cường độ dòng điện thực tế Tổn thất điện năng trong mạng điện phân phối chủ yếu là tổn thất tỷ lệ với bình phƣơng dòng điện. .. định tổn thất điện năng trong mạng phân phối trung áp 1.5.1 Xác định tổn thất điện năng với sự trợ giúp của các thiết bị đo 1.5.1.1 Xác định tổn thất điện năng theo các chỉ số công tơ 29 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Phƣơng pháp xác định tổn thất điện năng thông dụng nhất là so sánh sản lƣợng điện ở đầu vào lƣới và năng lƣợng tiêu thụ tại các phụ tải trong. .. điện năng không đảm bảo Để nâng cao độ chính xác của phép đo ngƣời ta sử dụng đồng hồ đo đếm tổn thất, đồng hồ này chỉ đƣợc sử dụng ở một số mạng điện quan trọng 1.5.1.2 Xác định tổn thất điện năng bằng đông hồ đo đếm tổn thất Trong cung cấp điện ngƣời ta có thể xác định tổn thất điện năng trực tiếp bằng đồng hồ đo đếm tổn thất mắc ngay tại điểm nút cung cấp cần kiểm tra a Cách mắc đồng hồ đo đếm tổn . thất kỹ thuật và NTL. Trong đó, tổn thất điện năng kỹ thuật là lƣợng tổn thất gây ra do tổn thất công suất trên đƣờng dây và các thiết bị điện trong hệ thống điện, bên cạnh đó thì NTL lại là tổn. Nhƣ chúng ta đã biết tổn thất điện năng chung bao gồm tổn thất điện năng kỹ thuật và tổn thất điện năng phi kỹ thuật (Non-Technical Losses - NTL). Thông thƣờng các Công ty Điện lực chỉ cho chúng. phần của tổn thất chung trong các Hệ thống điện, bƣớc tất yếu đầu tiên là cần hiểu đƣợc bức tranh tổng thể về các loại tổn thất trong các hệ thống điện. Tổn thất kỹ thuật là những tổn hao xảy