Nghiên cứu và đề xuất giải pháp giảm tổn thất điện năng của các trạm công cộng tại công ty điện lực gia định

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HCM - LÂM THẾ TRÍ NGHIÊN CỨU VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP GIẢM TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG CỦA CÁC TRẠM CÔNG CỘNG TẠI CÔNG TY ĐIỆN LỰC GIA ĐỊNH LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số ngành: 60520202 TP HỒ CHÍ MINH, tháng 07 năm 2016 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HCM - LÂM THẾ TRÍ NGHIÊN CỨU VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP GIẢM TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG CỦA CÁC TRẠM CÔNG CỘNG TẠI CÔNG TY ĐIỆN LỰC GIA ĐỊNH LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số ngành: 60520202 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS HUỲNH CHÂU DUY TP HỒ CHÍ MINH, tháng 07 năm 2016 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ TP HCM Cán hướng dẫn khoa học : TS HUỲNH CHÂU DUY (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Luận văn Thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Công nghệ TP HCM ngày … tháng … năm … Thành phần Hội đồng đánh giá Luận văn Thạc sĩ gồm: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị Hội đồng chấm bảo vệ Luận văn Thạc sĩ) TT Họ tên Chức danh Hội đồng Chủ tịch Phản biện Phản biện Ủy viên Ủy viên, Thư ký Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận sau Luận văn sửa chữa (nếu có) Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV TRƯỜNG ĐH CƠNG NGHỆ TP HCM CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM PHÒNG QLKH – ĐTSĐH Độc lập – Tự – Hạnh phúc Tp.HCM, ngày tháng năm 20 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên : LÂM THẾ TRÍ Giới tính : NAM Ngày, tháng, năm sinh : Chuyên ngành Nơi sinh : : KỸ THUẬT ĐIỆN MSHV : I- Tên đề tài: NGHIÊN CỨU VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP GIẢM TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG CỦA CÁC TRẠM BIẾN ÁP CÔNG CỘNG TẠI CÔNG TY ĐIỆN LỰC GIA ĐỊNH II- Nhiệm vụ nội dung: - Tổng quan tình hình tổn thất điện trạm công cộng Công ty Điện lực Gia Định - Nghiên cứu đề xuất giải pháp giảm tổn thất điện trạm công cộng - Áp dụng giải pháp giảm tổn thất điện trạm công cộng Công ty Điện lực Gia Định III- Ngày giao nhiệm vụ: IV- Ngày hoàn thành nhiệm vụ: V- Cán hướng dẫn: TS HUỲNH CHÂU DUY CÁN BỘ HUỚNG DẪN (Họ tên chữ ký) KHOA QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH (Họ tên chữ ký) i LỜI CAM ÐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu kết nghiên cứu trình bày Luận văn trung thực chưa công bố đâu Tôi xin cam đoan giúp đỡ cho việc thực Luận văn cảm ơn Tôi xin cam đoan nội dung tham khảo Luận văn trích dẫn đầy đủ nguồn gốc Học viên thực Luận văn Lâm Thế Trí ii LỜI CÁM ƠN Đầu tiên, xin chân thành cám ơn Thầy TS HUỲNH CHÂU DUY tận tình hướng dẫn, giúp đỡ đóng góp ý kiến quý báu cho trình thực Luận văn Xin cám ơn quý Thầy, Cô trang bị cho kiến thức q báu q trình học tập giúp tơi đủ lực để thực Luận văn Xin cảm ơn tập thể lớp 14SMĐ21 động viên giúp đỡ tơi q trình thực Luận văn Cuối cùng, xin cám ơn Trường Đại học Công nghệ Tp HCM; Khoa Cơ - Điện - Điện tử; Phòng Quản lý Khoa học - Đào tạo sau Đại học Cơ quan nơi công tác tạo điều kiện tốt cho thực Luận văn Lâm Thế Trí iii TĨM TẮT Luận văn tập trung vấn đề liên quan đến “Nghiên cứu đề xuất giải pháp giảm tổn thất điện trạm công cộng Công ty Điện lực Gia Định” mà bao gồm nội dung sau: + Chương 1: Giới thiệu chung + Chương 2: Tổng quan toán giảm tổn thất điện lưới điện trạm công cộng + Chương 3: Đánh giá tổn thất điện lưới điện phân phối trạm công cộng Công ty Điện lực Gia Định + Chương 4: Nghiên cứu đề xuất giải pháp giảm tổn thất điện cho trạm công cộng Công ty Điện lực Gia Định + Chương 5: Kết luận hướng phát triển tương lai iv ABSTRACT The thesis presents issues relating to "Power loss reduction for delivery transformers of Gia Dinh Power Company" that includes the following contents: + Chapter 1: Introduction + Chapter 2: Literature review of power loss reduction of delivery power systems and transformer stations + Chapter 3: Analysis for power loss of delivery power systems and transformer stations of Gia Dinh Power Company + Chapter 4: Proposal for power loss reduction of delivery power systems and transformer stations of Gia Dinh Power Company + Chapter 5: Conclusions and future works v MỤC LỤC LỜI CAM ÐOAN i LỜI CÁM ƠN ii TÓM TẮT iii ABSTRACT iv MỤC LỤC v DANH SÁCH HÌNH VẼ vii DANH SÁCH BẢNG viii CHƯƠNG GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Giới thiệu 1.2 Mục tiêu nội dung nghiên cứu .2 1.3 Tính cấp thiết đề tài 1.4 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 1.5 Ý nghĩa đề tài .3 1.5.1 Ý nghĩa khoa học 1.5.2 Ý nghĩa thực tiễn .3 1.6 Phương pháp nghiên cứu 1.7 Bố cục luận văn CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ BÀI TOÁN GIẢM TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG CỦA LƯỚI ĐIỆN VÀ CÁC TRẠM CÔNG CỘNG 2.1 Giới thiệu 2.2 Lưới điện phân phối Việt Nam 2.3 Đặc điểm chung lưới điện phân phối 2.4 Tổn thất công suất điện lưới điện phân phối .9 2.4.1 Giới thiệu 2.4.2 Các phương pháp tính tốn tổn thất điện .10 2.4.2.1 Phương pháp JUN LENS 10 2.4.2.2 Phương pháp bậc thang hóa đồ thị phụ tải .10 2.4.2.3 Phương pháp thời gian tổn thất công suất lớn 10 2.4.2.4 Phương pháp hệ số tổn thất công suất 11 2.4.2.5 Phương pháp hai đường thẳng Edmond Borard 11 vi 2.4.2.6 Phương pháp xác định tổn thất theo lý thuyết xác suất 12 2.5 Tổn thất công suất điện trạm công cộng 13 2.6 Giảm tổn thất điện lưới điện phân phối trạm công cộng 14 2.6.1 Giới thiệu .14 2.6.2 Một số giải pháp giảm tổn thất điện lưới điện phân phối trạm công cộng 15 2.6.2.1 Nâng cao hệ số công suất phụ tải 15 2.6.2.2 Giảm công suất phản kháng chuyên chở mạng điện 18 2.6.2.3 Nâng cao điện áp vận hành hệ thống điện 21 2.6.2.4 Vận hành kinh tế trạm biến áp 21 2.6.2.5 Nâng cao chất lượng công tác quản lý vận hành lưới 25 2.7 Các nhân tố ảnh hưởng đến tổn thất điện 26 2.7.1 Các nhân tố khách quan 26 2.7.2 Các nhân tố chủ quan 27 2.8 Ý nghĩa việc giảm tổn thất điện 30 2.9 Các công trình nghiên cứu liên quan .32 CHƯƠNG ĐÁNH GIÁ TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG CỦA LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI VÀ TRẠM CÔNG CỘNG TẠI CÔNG TY ĐIỆN LỰC GIA ĐỊNH 34 3.1 Giới thiệu Công ty Điện lực Gia Định 34 3.1.1 Lịch sử hình thành 34 3.1.2 Quá trình phát triển 34 3.1.3 Mục tiêu, nhiệm vụ ngành nghề kinh doanh 35 3.1.4 Cơ cấu tổ chức chức 36 3.1.5 Lưới điện, trạm biến áp công tơ điện 36 3.1.6 Tình hình kinh doanh điện Công ty Điện lực Gia Định 39 3.2 Đánh giá tình hình thực giảm tổn thất điện lưới điện phân phối trạm công cộng Công ty Điện lực Gia Định giai đoạn 2011 - 2015 .40 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN TƯƠNG LAI 47 TÀI LIỆU THAM KHẢO 70 56 biện pháp để giảm tỉ lệ tổn thất tuyến trung xuống thấp tiêu hàng năm tỉ lệ tổn thất trạm cơng cộng 4.3.3.2 Nhóm giải pháp kỹ thuật a Phối hợp thay máy biến áp (MBA) cũ cơng trình nâng cấp điện áp: Đề xuất thay 515 máy biến áp cũ, cấp điện áp có tuổi thọ nhiều 15 năm cụ thể sau: b.Trạm công cộng Trung Thành với MBA pha 57 d) Trạm công cộng Thanh An với MBA pha c) Trạm công cộng Văn Học với MBA pha 58 d) Trạm cơng cộng Đồn Kết với MBA pha e) Trạm công cộng Thanh Đa với MBA pha 59 f) Trạm công cộng Nam Hải với MBA pha Hình 4.1 Một số trạm cơng cộng MBA pha có tuổi thọ nhiều 15 năm Bảng 4.3 Phân tích giải pháp giảm tổn thất điện trạm công cộng việc thay máy biến áp cũ có tuổi thọ 15 năm: Tổn hao GAM TT MBA CÔNG THAY SUẤT MỚI MBA Tổn Tổng kVA không tải Po (W) hao đồng Pn (W) MBA cũ (trước (kVA) 2000) Tổn hao không tải Po (W) Tổn hao đồng Pn (W) Đề xuất GIẢM GIẢM TỔN TỔN HAO HAO Po Pn (W) (W) 8= 9= (4-6)1 (5-7)1 3=12 16 50 800 140 741 108 570 512 2.736 284 100 28.400 290 1.964 207 1.403 23.572 159.324 199 400 79.600 585 5.460 450 4.200 26.865 250.740 10 560 5.600 720 5.113 580 4.810 1.400 3.030 630 2.520 1.101 7.798 787 5.570 1.256 8.912 1.000 2.000 980 8.550 53.605 424.742 53.605 W Tổn g 515 118.920 TỔNG CỘNG (MBA thay) ∆Po 60 ∆Pn 424.742 W Khi ấy, tổn thất điện trạm công cộng giảm sau: + Tổn hao không tải: ∆Po = 53.605 W + Tổng tổn hao điện không tải năm: ∆Ao (năm) = 53.605 W  365 ngày  24 h = 469.579.800 Wh/năm + Tổn hao đồng: ∆Pn = 424.742 W + Tổng tổn hao điện đồng năm: ∆An (năm) = kpt2  Tmax  ∆Pn ∆An (năm) = 0,572  6.900 h  424.742 W = 952.190.863,02 Wh/năm + Tổng tổn hao điện năm: ∆A (năm) = 469.579.800 + 952.190.863,02 = 1.421.770.663,02 Wh/năm + Giá điện tính cho trạm công cộng: 2.552 đồng/kWh + Tổng số tiền tiết kiệm được: 3.628.358.732,02704 đồng/năm ~ 3,6 tỷ đồng/năm + Tổng tổn thất điện chung có bao gồm trạm cơng cộng (dự kiến): triệu kWh/năm (giảm 0,2%/năm) + Vì vậy, lượng giảm tổn thất tương ứng với giải pháp thay MBA cũ là 1,421 triệu kWh/năm, tương đương lượng giảm tổn thất chung gần 0,1% + Chi phí thực giải pháp thay MBA cũ: + Số lượng: 515 MBA/118 MVA + Tổng chi phí: 59 tỷ đồng Nhận thấy rằng, giải pháp kỹ thuật cho phép giảm tổn thất điện trạm công cộng, Công ty Điện lực Gia Định bắt đầu triển khai giải pháp cụ thể số trạm công cộng MBA pha sau: 61 Hình 4.2 Trạm cơng cộng Bình Lợi với MBA pha thay theo đề xuất b Cải tạo dần trạm tổ hợp máy pha thành máy pha Đề xuất cải tạo dần trạm tổ hợp máy pha thành máy pha trạm biến áp có tuổi thọ nhiều 10 năm nhằm giảm tổn thất Cụ thể sau: Bảng 4.4 Phân tích giải pháp giảm tổn thất điện trạm cơng cộng việc cải tạo trạm tổ hợp máy pha thành máy pha có tuổi thọ 10 năm Điện T T Tên trạm Số Công máy suất Po biến máy (kW) (kVA) Pn (k W) Mức Iđm Imax độ cos Tmax (A) (A) mang φ (giờ) max ∆A t2 (kWh) (%) tải (%) tổn thất chênh lệch (KWh/ năm) 1-Trạm biến 300 kVA (3 Máy biến pha 100 kVA) BINH LOI 3/1 100 0,33 1,3 434 350 80,73 0,8 4.789 3.184 16.766 1,81 4.867 2-Trạm biến 320 kVA (1 Máy biến pha 320 kVA) THAY MỚI 320 0,64 3,4 462 350 75,69 0,8 4789 3.184 11.899 1,28 62 3-Trạm biến 225 kVA (3 Máy biến pha 75 kVA) THANH TAM 3 75 0,23 1,1 325 230 70,74 0,8 6029 4.628 13.687 1,78 3.435 4-Trạm biến 250 kVA (1 Máy biến pha 250 kVA) THAY MỚI 250 0,56 2,8 361 230 63,66 0,8 6029 4.628 10.252 1,34 86,27 0,8 5386 3.846 9.523 1,71 5-Trạm biến 150 kVA (3 Máy biến pha 50 kVA) VAN AN 50 0,15 0,6 217 187 939 6-Trạm biến 160 kVA (1 Máy biến pha 160 kVA) THAY MỚI 160 0,42 1,9 231 187 80,88 0,8 5386 3.846 8.584 1,54 Do đó, hàng năm cải tạo 20 trạm biến áp, giả sử mẫu trạm  75 kVA thành trạm  250 kVA; hàng năm tiết giảm 20  3.435 kWh = 68.700 kWh/năm (tương đương 0,00458% tổn thất chung hàng năm) Ngoài ra, việc cải tạo giúp cân pha trung áp, triệt tiêu tổn thất sóng hài bậc cao từ lưới hạ xâm nhập lưới trung làm giảm thêm tổn thất cho lưới trung áp Bảng 4.5 Chi phí thực giải pháp cải tạo trạm tổ hợp máy pha thành máy pha có tuổi thọ 10 năm dự kiến sau: Năm 2016 2017 2018 2019 2020 Số trạm/MVA 20/5MVA 20/5MVA 20/5MVA 20/5MVA 20/5MVA 8,5 8,5 8,5 8,5 Tổng vốn đầu tư 8,5 (tỷ đồng) Trong đó: Tổng cơng suất 20 trạm  250 kVA: 20  250 kVA = 5.000 kVA = MVA 63 a) Trạm công cộng Hồng Ngọc với MBA pha b) Trạm công cộng Hồng Ngọc với MBA pha 64 c) Trạm công cộng Bình Lợi với MBA pha d) Trạm công cộng Văn Học với MBA pha 65 e) Trạm công cộng Xây Dựng với MBA pha Hình 4.3 Một số hình ảnh trạm cơng cộng MBA pha có tuổi thọ nhiều 10 năm Bên cạnh giả pháp thay MBA pha cũ thành MBA pha đề xuất triển khai Giải pháp thay trạm có MBA pha thành MBA pha đánh giá tính khả thi cao bước đầu Công ty Điện lực Gia Định cho triển khai cụ thể số trạm công cộng MBA pha thành MBA pha sau: 66 Hình 4.4 Trạm cơng cộng Văn An với MBA pha sau thay c Xử lý trạm non tải - Phải thường xuyên kiểm tra xử lý trạm non tải 30% Trong trường hợp có trạm non tải thực giải pháp xử lý sau: + Thực giảm nhỏ công suất máy biến áp + Thực hốn chuyển máy biến áp Tính đến q 2/2016, khơng có trạm non tải 30% địa bàn quản lý Công ty Điện lực Gia Định d Xử lý trạm tải - Phải thường xuyên kiểm tra xử lý trạm tải 95% - Trong trường hợp có trạm q tải thực giải pháp xử lý sau: + Sử dụng tạm nguồn máy biến áp dự phòng để cấy trạm chia tải khu vực tải trầm trọng Cụ thể, địa bàn Công ty Điện lực Gia Định có Trạm Nhiêu Lộc thuộc Quận Phú Nhuận Trạm Hằng Hà thuộc Quận Bình Thạnh Vì vậy, đề xuất cấy trạm Nhiêu Lộc 8/1 công suất  75kVA chia tải cho trạm Nhiêu Lộc cấy trạm Hằng Hà 4/1 công suất  100kVA chia tải cho Hằng Hà 67 Tóm lại, với giải pháp đề xuất nhằm mục đích giảm tổn thất điện cho trạm công cộng địa bàn Công ty Điện lực Gia Định mà bao gồm: + Tổ chức quản lý; + Phối hợp thay máy biến áp cũ cơng trình nâng cấp điện áp; + Cải tạo dần trạm tổ hợp máy pha thành máy pha; + Xử lý trạm non tải; + Xử lý trạm tải Kết cho thấy tổng phần trăm tổn thất điện giảm lớn 0,10458%/0,2% ~ 50% kế hoạch năm 68 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN TƯƠNG LAI Giải pháp giảm tổn thất điện trạm công cộng lưới điện phân phối vấn đề quan trọng cấp thiết xã hội mà tác động trực tiếp đến công tác tiết kiệm nguồn chi phí cho đơn vị Cơng ty Điện lực Gia Định nói riêng Tổng Cơng ty Điện lực Tp HCM nói chung Đề tài “Nghiên cứu đề xuất giải pháp giảm tổn thất điện trạm công cộng Công ty Điện lực Gia Định” thực nhằm mục đích đưa nhìn tổng quan thực trạng sử dụng điện thành phần phụ tải biểu đồ phụ tải chung mà trọng tâm phân tích nguyên nhân gây thất lãng phí điện Sau cùng, đề tài đề xuất số giải pháp giải tổn thất điện quản lý cách hiệu cho đối tượng trạm công cộng, cụ thể sau: Chương giới thiệu chung mục tiêu nghiên cứu tính cấp thiết tốn giảm tổn thất điện lưới điện phân phối mà đặc biệt trạm biến áp công cộng tồn lưới điện Chương trình bày tổng quan vấn đề liên quan đến toán giảm tổn thất điện lưới điện trạm công cộng Chương thực đánh giá tổn thất điện lưới điện phân phối trạm công cộng Công ty Điện lực Gia Định Chương đề xuất giải pháp mà triển khai nhằm mục đích giảm tổn thất điện cho trạm công cộng Công ty Điện lực Gia Định mà bao gồm mà bao gồm: + Tổ chức quản lý; + Phối hợp thay máy biến áp cũ cơng trình nâng cấp điện áp; + Cải tạo dần trạm tổ hợp máy pha thành máy pha; + Xử lý trạm non tải; + Xử lý trạm tải Kết cho thấy tổng phần trăm tổn thất điện giảm lớn 0,10458%/0,2% ~ 50% kế hoạch năm 69 Trong tương lai, đề xuất triển khai rộng rãi mạnh mẽ nhằm giảm tổn thất điện trạm công cộng phạm vi rộng không riêng cho địa bàn Công ty Điện lực Gia Định mà cho Công ty Điện lực khác trực thuộc Tổng Công ty Điện Lực Tp Hồ Chí Minh 70 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Vũ Thị Mỹ, Nghiên cứu giảm tổn thất điện lưới phân phối điện, Luận văn Thạc Sĩ, Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp, Đại học Thái Nguyên, Thái Nguyên, 2012 [2] Trần Hữu Tiên, Các biện pháp nâng cao chất lượng điện lưới điện phân phối Huyện Phú Bình, Luận văn Thạc Sĩ, Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp, Đại học Thái Nguyên, Thái Nguyên, 2014 [3] Trương Minh Tú, Nghiên cứu giải pháp nâng cao hiệu vận hành lưới điện phân phối Điện lực Liên Chiểu Thành phố Đà Nẳng, Luận văn Thạc Sĩ, Đại học Đà Nẵng, Đà Nẵng, 2013 [4] Hồ Dự Luật, Tái cấu trúc lưới điện phân phối giảm tổn thất điện có tác dụng DG, Luận văn Thạc Sĩ, Trường Đại học Kỹ thuật Công nghệ Tp HCM, Tp HCM, 2013 [5] Duong Quoc Hung, N Mithulanan, “An optimal operating stategy of DG unit for power loss reduction in distribution systems”, IEEE 7th International Conference on Industrial and Information Systems (ICIIS), Chennai, pp 1-6, 2012 [6] Yan Xu, Zhao Yang Dong, Kit Po Wong, Evan Liu, “Optimal capacitor placement to distribution transformers for power loss reduction in radial distribution systems”, IEEE Transactions on Power Systems, Vol 28, No 4, pp 4072-4079, 2013 [7] Soedibyo, Mochamad Ashari, Ramadoni Syahputra, “Power loss reduction strategy of distribution network with distributed generator integration”, International Conference on Information Technology, Computer and Electrical Engineering (ICITACEE), Semarang, pp 404-408, 2014 [8] Báo cáo kỹ thuật kinh doanh Công ty Điện lực Gia Định, Quý 2/2016 ... tổn thất điện trạm cơng cộng Công ty Điện lực Gia Định - Nghiên cứu đề xuất giải pháp giảm tổn thất điện trạm công cộng - Áp dụng giải pháp giảm tổn thất điện trạm công cộng Công ty Điện lực Gia. .. Công ty Điện lực Gia Định - Nghiên cứu đề xuất giải pháp giảm tổn thất điện trạm công cộng - Áp dụng giải pháp giảm tổn thất điện trạm công cộng Công ty Điện lực Gia Định 1.3 Tính cấp thiết đề. .. Đánh giá tổn thất điện lưới điện phân phối trạm công cộng Công ty Điện lực Gia Định + Chương 4: Nghiên cứu đề xuất giải pháp giảm tổn thất điện cho trạm công cộng Công ty Điện lực Gia Định + Chương