Biện pháp nâng cao hiệu quả vận hành kinh tế lưới điện phân phối 22 kV thành phố Quy Nhơn bằng phương pháp bù công suất phản kháng

Header Page of 133 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG ĐẶNG NHƯ HẢI BIỆN PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ VẬN HÀNH KINH TẾ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI 22 kV THÀNH PHỐ QUY N HƠN BẰNG PHƯƠNG PHÁP BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG Chuyên ngành : Mạng hệ thống ñiện Mã số : 60.52.50 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Đà Nẵng - Năm 2011 Footer Page of 133 Header Page of 133 Công trình ñược hoàn thành ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Người hướng dẫn khoa học: TS TRẦN VINH TỊNH Phản biện 1: PGS.TS NGÔ VĂN DƯỠNG Phản biện 2: TS NGUYỄN LƯƠNG MÍNH Luận văn ñược bảo vệ trước Hội ñồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật họp Đại học Đà Nẵng vào ngày 15 tháng 12 năm 2011 Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Trung tâm Thông tin - Học liệu, Đại học Đà Nẵng - Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng Footer Page of 133 Header Page of 133 MỞ ĐẦU Lý lựa chọn ñề tài: Sự phát triển Ngành ñiện ñi với phát triển ñất nước, biến ñộng Ngành ñiện mang lại ảnh hưởng không nhỏ ñến tình hình kinh tế, trị, xã hội Quốc gia Lưới phân phối thường ñược phân bố diện rộng, gồm nhiều nhánh nút phụ tải, truyền lượng ñường dây ñến hộ tiêu thụ gây nên tổn thất công suất, tổn thất ñiện năng, làm giảm chất lượng ñiện …; Trong ñó nhu cầu tiêu thụ ñiện ngày cao, ñòi hỏi ñáp ứng ñầy ñủ kịp thời không số lượng mà chất lượng Để hạn chế vấn ñề trên, người ta ñưa phương pháp hoàn thiện cấu trúc lưới, ñiều chỉnh ñiện áp, bù công suất phản kháng… Do ñặc thù phụ tải ñiện hệ thống ñiện miền Trung nói chung tỉnh Bình Định nói riêng phụ tải cao ñiểm thấp ñiểm thường lệch lớn nên cao ñiểm thường thiếu công suất ñó vào thấp ñiểm công suất phản kháng lại phát ngược nguồn Thêm vào ñó, khả phát công suất phản kháng nhà máy ñiện hạn chế cosϕ = 0,8 - 0,85 Vì lý kinh tế, người ta không chế tạo máy phát có khả phát nhiều công suất phản kháng ñủ cho chế ñộ phụ tải (trong trường hợp max), mà gánh chức ñiều chỉnh công suất phản kháng hệ thống ñiện ñể ñáp ứng ñược nhanh chóng yêu cầu thay ñổi phụ tải Do ñó phần CSPK thiếu hụt ñược bù nguồn công suất phản kháng ñặt thêm tức nguồn công suất bù [1] Xuất phát từ lý trên, Tổng Công ty Điện lực miền Trung - CPC ñang giao chương trình tính toán bù cho Công ty Điện lực phân phối, yêu cầu bù trạm biến áp 110 kV Footer Page of 133 Header Page of 133 trung áp tỉnh thành ñó có tỉnh Bình Định Ngoài phát triển thay ñổi lưới ñiện chưa ñồng cộng với việc phụ tải liên tục thay ñổi năm qua dẫn ñến vị trí lắp ñặt tụ bù không hợp lý nên việc nghiên cứu, tính toán ñưa biện pháp nâng cao hiệu vận hành kinh tế lưới ñiện phân phối 22kV tỉnh Bình Định, ñó có biện pháp bù CSPK mà trọng tâm phụ tải khu vực thành phố Quy Nhơn vấn ñề cấp thiết quan trọng không Công ty Điện lực Bình Định nói riêng mà ngành ñiện nói chung Mục ñích nghiên cứu: - Phân tích chế ñộ làm việc hành lưới phân phối 22kV thành phố Quy Nhơn - Tìm hiểu chế ñộ bù công suất phản kháng lưới phân phối 22kV thành phố Quy Nhơn - Ứng dụng phần mềm PSS/ADEPT ñể tính toán lựa chọn dung lượng bù vị trí bù hợp lý nhằm giảm tổn thất cho lưới ñiện ñể tăng hiệu kinh tế cho lưới phân phối 22kV thành phố Quy Nhơn Đối tượng phạm vi nghiên cứu: - Đối tượng nghiên cứu: Nghiên cứu mặt lý thuyết thực tiễn vấn ñề liên quan ñến bù tối ưu công suất phản kháng cho lưới ñiện phân phối 22kV thành phố Quy Nhơn, tính toán bù phần mềm PSS/ADEPT - Phạm vi nghiên cứu: - Phương pháp tính toán chế ñộ làm việc lưới phân phối - Giải pháp bù cho lưới phân phối - Phần mềm PSS/ADEPT ñể tính toán giải tích mạng ñiện ứng dụng modul CAPO ñể tính toán bù tối ưu cho lưới phân phối 22kV thành phố Quy Nhơn Footer Page of 133 Header Page of 133 Tên ñề tài: Căn mục ñích, ñối tượng, phạm vi phương pháp nghiên cứu, ñề tài ñược ñặt tên: “Biện pháp nâng cao hiệu vận hành kinh tế lưới ñiện phân phối 22kV thành phố Quy Nhơn phương pháp bù công suất phản kháng” Bố cục luận văn: Trên sở mục ñích nghiên cứu, ñối tượng phạm vi nghiên cứu, nội dung ñề tài dự kiến sau: - Mở ñầu - Chương 1: Tổng quan lưới ñiện bù công suất phản kháng - Chương 2: Cơ sở lý thuyết bù công suất phản kháng - Chương 3: Giới thiệu phần mềm PSS/ADEPT ứng dụng lưới phân phối - Chương 4: Ứng dụng PSS/ADEPT tính toán bù hợp lý cho lưới ñiện phân phối 22kV thành phố Quy Nhơn Chương TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI VÀ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG 1.1 Tổng quát lưới ñiện phân phối: 1.1.1 Tổng quát: Lưới ñiện Việt Nam ñược hình thành phát triển qua nhiều giai ñoạn Do ñặc thù nước ta trước năm 1975 bị chia cắt thành miền Nam - Bắc Miền Bắc phát triển theo mô hình nước xã hội chủ nghĩa, ñó lưới ñiện phân phối miền Bắc tồn cấp ñiện áp 6kV; 10kV; 35kV trung tính cách ñất Miền Nam phát triển theo mô hình Bắc Mỹ, ñó lưới ñiện phân phối miền Nam tồn cấp ñiện áp 6kV; 15kV; 22kV Sau năm 1975 ñất nước thống nhất, nhu cầu phát triển hệ thống ñiện Việt Nam qui chuẩn Footer Page of 133 Header Page of 133 lưới ñiện phân phối, năm 1993 Bộ Năng lượng có ñịnh số: 149 ML/KHKT ngày 24/3/1993 chuyển ñổi cấp trung áp 22kV cho lưới ñiện phân phối Việt Nam 1.1.2 Đặc ñiểm chung lưới ñiện phân phối: Nguồn cấp ñiện cho lưới ñiện phân phối (LĐPP) từ phía trung áp trạm 110kV Lưới ñiện phân phối gồm phần: Lưới phân phối trung áp lưới phân phối hạ áp LĐPP phân bố diện rộng, thường vận hành không ñối xứng có tổn thất lớn LĐPP thường có cấu trúc kín vận hành hở, hình tia dạng xương cá Khi cố phần lưới sau máy cắt gần ñiểm cố phía nguồn bị cắt ñiện, sau cô lập ñoạn lưới cố, phần lại ñược ñóng ñiện vận hành LĐPP có nhiệm vụ việc ñảm bảo chất lượng phục vụ phụ tải, việc nghiên cứu thiết kế, vận hành hệ thống LĐPP quan trọng Khi thiết kế xây dựng LĐPP phải ñảm bảo tiêu [1]: - An toàn cho lưới ñiện cho người; - Chi phí xây dựng lưới ñiện kinh tế nhất; - Đảm bảo ñộ tin cậy cung cấp ñiện nhất, biện pháp có nhiều nguồn cung cấp, có ñường dây dự phòng, có nguồn thay máy phát, cấu trúc mạng kín vận hành hở…; - Vận hành dễ dàng, linh hoạt phù hợp với việc phát triển lưới ñiện tương lai; - Đảm bảo chất lượng ñiện cao ổn ñịnh tần số ổn ñịnh ñiện áp; - Đảm bảo chi phí vận hành, bảo dưỡng nhỏ Footer Page of 133 Header Page of 133 1.2 Các biện pháp nâng cao hiệu kinh tế vận hành LĐPP: LĐPP có ảnh hưởng lớn ñến tiêu kinh tế-kỹ thuật hệ thống ñiện, việc nghiên cứu biện áp nâng cao hiệu kinh tế vận hành LĐPP ñem lại lợi ích lớn Các biện pháp hầu hết nhằm mục ñích giảm tiêu tổn thất công suất, tổn thất ñiện Để ñảm bảo tiêu kinh tế toán ñiển hình sau ñây thường ñược quan tâm giải quyết: - Bài toán tối ưu hoá cấu trúc sơ ñồ lưới, tiêu chuẩn hoá tiết diện dây dẫn công suất trạm - Bài toán ñiều khiển vận hành nhằm giảm tổn thất, nâng cao chất lượng ñiện ñộ tin cậy cung cấp ñiện - Bài toán ñặt thiết bị bù tối ưu nhằm nâng cao hiệu kinh tế cung cấp ñiện Trong ñó, toán ñặt thiết bị bù tối ưu biện pháp kỹ thuật giải hiệu tổng hợp Tuy nhiên, toán bù CSPK LĐPP toán phức tạp vì[1]: - LĐPP có cấu trúc phức tạp, trạm trung gian có nhiều trục chính, trục cấp ñiện cho nhiều trạm phân phối Cấu trúc LĐPP liên tục phát triển theo thời gian không gian Chế ñộ làm việc phụ tải không ñồng tăng trưởng không ngừng - Thiếu thông tin xác ñồ thị phụ tải phản kháng - Công suất tụ biến rời rạc Trước khó khăn ñó, ñể giải ñược toán bù, phải phân chia toán bù thành toán nhỏ áp dụng giả thiết giản ước khác Các giả thiết giản ước phải ñảm bảo không làm sai lệch mức ñến kết tính toán, phải ñảm bảo lời giải phải gần với lời giải tối ưu lý thuyết Bài toán bù CSPK LĐPP giải ñược Footer Page of 133 Header Page of 133 nhiều vấn ñề công tác tối ưu hoá hệ thống cung cấp ñiện, ñó tính tổng quát toán ñược xét nhiều phương diện khác Luận văn nghiên cứu giải toán ñặt thiết bị bù nâng cao hiệu kinh tế lưới ñiện phân phối 22kV 1.3 Công suất phản kháng: 1.3.1 Khái niệm công suất phản kháng: 1.3.2 Sự tiêu thụ công suất phản kháng: 1.3.3 Các nguồn phát CSPK: 1.4 Kết luận LĐPP cung cấp ñiện trực tiếp cho phụ tải phải yêu cầu ñảm bảo chất lượng ñiện cho khách hàng, LĐPP có nhiều ảnh hưởng ñến tiêu kinh tế - kỹ thuật hệ thống ñiện, nên việc nghiên cứu thiết kế, vận hành tối ưu LĐPP ñem lại lợi ích lớn Có nhiều biện pháp nâng cao hiệu kinh tế vận hành LĐPP, ñó biện pháp bù CSPK biện pháp hữu hiệu Do vậy, vấn ñề nghiên cứu, tính toán bù CSPK LĐPP ñể ñáp ứng cho phụ tải nhằm mang lại hiệu công tác quản lý vận hành lưới ñiện nâng cao chất lượng cung cấp ñiện cho khách hàng mục tiêu lớn mà ngành Điện ñã ñang ñặt Chương CƠ SỞ LÝ THUYẾT BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG 2.1 Tổng quan bù công suất phản kháng LĐPP: 2.1.1 Khái niệm bù công suất phản kháng: 2.1.2 Hệ số công suất ñiều chỉnh: 2.1.3 Mục tiêu lợi ích bù công suất phản kháng: - Giảm công suất phát nhà máy ñiện - Giảm công suất truyền tải Footer Page of 133 Header Page of 133 - Giảm dung lượng MBA trạm biến áp - Giảm ñược công suất tác dụng yêu cầu chế ñộ cực ñại hệ thống ñiện (do giảm ∆P), giảm ñược dự trữ công suất tác dụng (hoặc tăng ñộ tin cậy) hệ thống ñiện - Cải thiện hệ số công suất - Giảm tổn thất ñiện (tổn thất ñồng) - Giảm ñộ sụt áp cải thiện việc ñiều chỉnh ñiện áp - Giảm công suất xuất tuyến phần tử liên quan - Trì hoãn giảm bớt chi phí mở rộng nâng cấp lưới ñiện - Tăng lợi nhuận 2.1.4 Các phương thức bù CSPK LĐPP: Sự tiêu thụ CSPK không hợp lý cấu trúc lưới, phương thức vận hành không tối ưu pha phụ tải sử dụng không ñối xứng làm cho hệ số công suất giảm thấp Chính trước nghiên cứu bù nhân tạo, cần phải nghiên cứu bù tự nhiên ñể khắc phục thiếu sót quản lý, vận hành, phân phối, tiêu thụ ñiện nhằm hạn chế tiêu thụ CSPK mức, sau ñó nghiên cứu bù nhân tạo theo phương thức sau: 2.2 Bù tự nhiên lưới ñiện phân phối: Cấu trúc LĐPP phương thức vận hành hệ thống không hợp lý, phụ tải pha bất ñối xứng làm tăng tổn thất tiêu thụ CSPK lớn thực tế Chính cần phải nghiên cứu bù tự nhiên trước thực bù nhân tạo ñể khắc phục thiếu sót quản lý, vận hành, phân phối, tiêu thụ ñiện… nhằm hạn chế tiêu thụ CSPK mức, biện pháp không ñòi hỏi vốn ñầu tư mà phụ thuộc tính toán quản lý vận hành LĐPP Tuỳ theo tình hình cụ thể mà lựa chọn phối hợp biện pháp sau ñây [2]: 2.2.1 Điều chỉnh ñiện áp: Footer Page of 133 Header Page 10 of 133 10 2.2.2 Nghiên cứu phương thức vận hành tối ưu: - Lựa chọn cấu trúc sơ ñồ cung cấp ñiện hợp lý -Cân phụ tải: - Hoán chuyển máy biến áp non tải với máy biến áp tải 2.2.3 Nâng cao hệ số công suất tự nhiên: - Sử dụng thiết bị có hiệu suất cao - Giảm ñiện áp ñộng làm việc non tải - Hạn chế ñộng làm việc non tải hay không tải - Nâng cao chất lượng sửa chữa ñộng ñể ñảm bảo ñộng sau sửa chữa trì tính trước: tổn thất ñộng không tăng lên, hệ số công suất không giảm 2.3 Bù ngang: 2.4 Bù cố ñịnh ñiều chỉnh theo chế ñộ làm việc: 2.5 Bù kinh tế lưới ñiện phân phối: Trong LĐPP, lưu thông dòng CSPK gây tổn thất công suất tổn thất ñiện năng, biện pháp giảm tổn thất phân bố lại dòng CSPK cách bù CSPK, bù cho mục ñích gọi bù kinh tế Bù kinh tế ñược thực thực mang lại lợi ích, nghĩa lợi ích kinh tế mà mang lại phải lớn chi phí lắp ñặt vận hành trạm bù 2.5.1 Cơ sở phương pháp bù tối ưu theo phương pháp phân tích ñộng theo dòng tiền tệ: 2.5.1.1 Khái niệm dòng tiền tệ: Trong ñầu tư vận hành ñều có khoản chi phí khoản thu nhập xảy thời ñiểm khác khoảng thời gian dài Thường người ta chia khoảng thời gian dài ñó thành nhiều thời ñoạn, ñể thuận lợi cho tính toán ta quy ước tất Footer Page 10 of 133 Header Page 11 of 133 11 khoản chi, thu thời ñoạn ñều xảy cuối thời ñoạn Các khoản chi, thu ñó ñược gọi dòng tiền tệ 2.5.1.2 Công thức tính giá trị tương ñương cho dòng tiền tệ ñơn phân bố ñều: 2.5.2 Bù tối ưu theo phương pháp phân tích ñộng theo dòng tiền tệ: 2.5.3 Tính toán dung lượng bù tối ưu CSPK phía hạ áp: 2.6 Kết luận - Mục tiêu việc bù CSPK ñể giảm tổn thất công suất dẫn ñến giảm tổn thất ñiện Do ñó nâng cao hiệu kinh tế a Về phương thức bù LĐPP + Đối với bù tự nhiên : Thực ñiều chỉnh ñiện áp, biện pháp vận hành tối ưu LĐPP, nâng cao hệ số công suất tự nhiên + Đối với bù nhân tạo: Dùng tụ ñiện tĩnh bù ngang, kết hợp bù cố ñịnh với bù ñiều chỉnh theo chế ñộ làm việc b Về trình tự thực bù LĐPP: Đầu tiên tính toán bù tự nhiên, việc bù không ñòi hỏi vốn ñầu tư Tiếp theo tính toán bù kinh tế, việc bù ñược thực lợi ích kinh tế mà mang lại phải lớn chi phí lắp ñặt vận hành trạm bù Cuối tính toán quy hoạch bù ñể có kế hoạch chuẩn bị ñầu tư lắp ñặt tụ bù cho LĐPP c.Về bù kinh tế: dung lượng bù tối ưu nút j theo phương pháp phân tích ñộng theo dòng tiền tệ d Về bù hạ áp: ñể ñảm bảo ñiều kiện kinh tế, bù CSPK sau TBA có công suất từ 250kVA trở lên Trong thẻ CAPO chương trình PSS/ADEPT cài ñặt module tụ bù hạ áp cố ñịnh 30kVAr module tủ tụ bù hạ áp ñiều chỉnh 15kVAr ñể tính toán bù phía hạ áp cho LĐPP Footer Page 11 of 133 Header Page 12 of 133 12 Chương GIỚI THIỆU PHẦN MỀM PSS/ADEPT VÀ CÁC ỨNG DỤNG TÍNH TOÁN TRONG LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI 3.1 Giới thiệu phần mềm PSS/ADEPT: 3.1.1 Khái quát chung: Phần mềm tính toán lưới ñiện PSS/ADEPT (Power System Simulator/ Advanced Distribution Engineering Productivity Tool) hãng Shaw Power Technologies phần mềm tiện ích mô hệ thống ñiện công cụ phân tích LĐPP với chức sau: - Tính toán phân bố công suất - Tính toán ñiểm mở tối ưu (TOPO) - Tính toán ngắn mạch - Tối ưu hoá việc lắp ñặt tụ bù (CAPO) - Phân tích toán khởi ñộng ñộng - Phân tích sóng hài - Phối hợp thiết bị bảo vệ - Phân tích ñộ tin cậy lưới ñiện Phần mềm PSS/ADEPT giúp phân tích tính toán LĐPP Trong phạm vi nghiên cứu luận văn, sử dụng hai chức phần mềm PSS/ADEPT ñể tính toán phân tích lưới ñiện ñó là: - Tính toán phân bố công suất - Tối ưu hoá việc lắp ñặt tụ bù (CAPO) 3.1.2 Tính toán phân bố công suất: Phần mềm PSS/ADEPT cho giải toán phân bố công suất phép lặp Hệ thống ñiện ñều ñược thể hình thức sơ ñồ pha chúng bao gồm ñầy ñủ thông tin cho lưới ba pha Các Footer Page 12 of 133 Header Page 13 of 133 13 thông tin có ñược từ toán phân bố công suất là: trị số ñiện áp góc pha nút; Dòng công suất tác dụng công suất phản kháng nhánh trục chính; Tổn thất công suất tác dụng công suất phản kháng mạng ñiện; Vị trí ñầu phân áp máy biến áp trường hợp giữ ñiện áp nút ñó giới hạn cho phép… 3.1.3 Tối ưu hóa việc lắp ñặt tụ bù: Tối ưu hoá vị trí lắp ñặt tụ bù lưới tính toán vị trí lắp ñặt tụ bù lưới cho kinh tế (nghĩa cho số tiền tiết kiệm ñược từ việc ñặt tụ bù lớn số tiền phải bỏ ñể lắp ñặt tụ bù) Tụ bù không ñược ñặt nút ñang xem xét trường hợp sau: - Tiền tiết kiệm ñược không bù ñắp ñược chi phí bỏ - Không tụ bù cố ñịnh thích hợp ñể ñóng lên lưới (Thực tế kiểm tra ñiều cho tất nút trước tính toán, nêu lên ñây cho ñầy ñủ) - Vượt giới hạn ñiện áp cho phép trường hợp tải ñó (giới hạn ñiện áp ñược thiết lập thẻ General bảng Analysis Options Property) - Các tụ bù cố ñịnh ñược ñặt lên lưới cho ñến trường hợp xảy ra; ñó việc ñặt tụ bù cố ñịnh kết thúc chương trình chuyển qua ñặt tụ bù ứng ñộng Quá trình thực diễn phức tạp hơn, ñó trước bắt ñầu xem xét số thích ñược nêu ñây Nếu có trường hợp phụ tải ñược xem xét ñặt tụ bù ứng ñộng sau ñặt xong tụ bù cố ñịnh - Những nút phù hợp (cho tụ bù ứng ñộng) lưới ñược xem xét ñể tìm nút cho số tiền tiết kiệm lớn tất trường hợp Footer Page 13 of 133 Header Page 14 of 133 14 Chọn ñồ thị phụ tải cần tính toán ñặt dung lượng ñịnh mức tụ cần lắp ñặt cụm Tính phân bố công suất kiểm tra ñiện áp nút Tính dung lượng bù cần lắp ñặt tất nút lưới So sánh dung lượng bù tính tất nút thõa mãn ñiều kiện sau: Savings F > ostF Ui < Ughạn (i) N Y Kết Hình vẽ 3-1: Lưu ñồ thuật toán tối ưu hóa vị trí lắp ñặt tụ bù Cần ý trình ñặt tụ bù ñiều chỉnh Một là, ñặt tụ bù ứng ñộng gây ñiện áp trường hợp tải ñó tụ bù ñược cắt suốt trình tính toán Hai là, tụ bù gây chi phí cao cho trường hợp tải ñó ñược cắt khỏi lưới trường hợp tải ñó Chỉ thực việc tính tiền tiết kiệm ñược trường hợp tải mà tụ bù ñược ñóng lên lưới Việc tính toán ñược thực ñến khi: Footer Page 14 of 133 Header Page 15 of 133 15 - Tiền tiết kiệm không bù ñắp ñược chi phí cho tụ bù ứng ñộng - Không tụ bù ứng ñộng ñể ñóng lên lưới (giả thiết ñủ) Nói tóm lại, CAPO ñặt tụ bù cố ñịnh lên lưới cho ñến xảy ñiều kiện dừng Sau ñó tụ bù ứng ñộng ñược ñặt lên lưới cho ñến xảy ñiều kiện dừng tương ứng tụ bù ứng ñộng Tổng chi phí trình tối ưu chi phí lắp ñặt bảo trì tất tụ ñã ñược ñóng lên lưới; chi phí tiết kiệm tổng tổng chi phí tiết kiệm thu lại ñược tụ bù CAPO ñặt nhiều tụ bù cố ñịnh và/hoặc nhiều tụ bù ứng ñộng nút PSS/ADEPT gộp tụ bù thành tụ bù cố ñịnh và/hoặc tụ bù ứng ñộng Tụ bù ứng ñộng ñơn có nấc ñiều chỉnh tương ứng lịch ñóng cắt tụ biểu diễn bước ñóng cắt tụ bù ñơn 3.1.4 Thuận lợi khó khăn sử dụng phần mềm PSS/ADEPT: 3.1.4.1 Thuận lợi: 3.1.4.2 Khó khăn: 3.2 Các bước thực ứng dụng phần mềm PSS/ADEPT: Bước 1: Thu thập, xử lý nhập số liệu lưới ñiện cần tính toán PSS/ADEPT - Thu thập thông số kỹ thuật lưới ñiện như: dây dẫn, máy biến áp,… - Thu thập, xử lý số liệu ñể xác ñịnh thông số P, Q nút tải vào thời ñiểm khảo sát - Thu thập sơ ñồ lưới ñiện vận hành ñường dây cần tính toán Bước 2: Thể lưới ñiện giao diện ñồ hoạ PSS/ADEPT - Phân tích sơ ñồ lưới ñiện, xác ñịnh toạ ñộ nút - Bổ sung thông số thiết bị vào thư viện phần mềm PSS/ADEPT - Nhập số liệu vào số liệu phần mềm PSS/ADEPT Footer Page 15 of 133 Header Page 16 of 133 16 - Tách/gộp sơ ñồ Bước 3: Thực chức tính toán lưới ñiện PSS/ADEPT - Tính phân bố công suất - Tính toán bù CAPO 3.2.1 Thu thập, xử lý nhập số liệu lưới ñiện cần tính toán PSS/ADEPT: 3.2.1.1 Tính toán thông số ñường dây: 3.2.1.2 Tính toán thông số MBA: 3.2.1.3 Thu thập, xử lý số liệu ñể xác ñịnh thông số P, Q nút tải a Phương pháp công suất tiêu thụ trung bình: b Phương pháp xây dựng ñồ thị phụ tải ñặc trưng: Để xây dựng ñồ thị phụ tải ñặc trưng, ta chọn số phụ tải ñiển hình nhóm (khoảng khách hàng), sau ñó ño ñạc thực tế lắp công tơ ñiện tử ñể thu thập liệu Với ñặc trưng phụ tải khu vực thành phố Quy Nhơn, ta chia nhóm phụ tải ñiển sau: - Nhóm phụ tải dân dụng - Nhóm phụ tải dịch vụ - Nhóm phụ tải chiếu sáng sinh hoạt -Nhóm phụ tải sản xuất công nghiệp Đồ thị phụ tải ñặc trưng: Trong trình ño ñạt thực tế phụ tải trạm biến áp phân phối, Điện lực Quy Nhơn ñã xây dựng ñược ñồ thị phụ tải ñặc trưng cho nhóm tải Footer Page 16 of 133 Header Page 17 of 133 17 3.2.2 Thể lưới ñiện giao diện ñồ hoạ PSS/ADEPT Trên sở sơ ñồ nguyên lý lưới ñiện, ñồng thời kết hợp với việc thu thập tính toán thông số ñường dây, máy biến áp, thông số tải ta xây dựng lưới ñiện giao diện ñồ họa PSS/ADEPT ñể tính toán phân bố công suất ứng dụng khác Sau mô lưới ñiện cần tính toán giao ñiện ñồ họa PSS/ADEPT, tiến hành nhập thông số phụ tải dựa ñồ thị ñặc trưng phụ tải theo phụ lục ñể hoàn thiện việc mô lưới ñiện xuất tuyến 471 cần tính toán 3.3 Kết luận Phần mềm PSS/ADEPT phần mềm ứng dụng mô LĐPP tính toán ñược toán phân bố công suất, ñiện áp hệ số cosϕ nút Đồng thời từ sơ ñồ lưới mô phỏng, ứng dụng chức tính toán toán phân tích ñộ tin cậy, tìm ñiểm mở tối ưu, bù tối ưu công suất phản kháng… Do vậy, việc xây dựng sở liệu chương trình PSS/ADEPT, sở thông số cấu trúc lưới ñiện phân phối 22kV thành phố Quy Nhơn, ñể ứng dụng tính toán lựa chọn dung lượng bù vị trí bù hợp lý nhằm giảm tổn thất cho lưới ñiện, tăng hiệu kinh tế cho lưới phân phối 22kV thành phố Quy Nhơn tiện ích luận văn thực chương Chương ỨNG DỤNG PSS/ADEPT TÍNH TOÁN BÙ HỢP LÝ CHO LƯỚI ĐIỆN 22KVTHÀNH PHỐ QUY NHƠN 4.1 Giới thiệu lưới ñiện phân phối Thành phố Quy Nhơn: Lưới ñiện phân phối Thành phố Quy Nhơn ñược hình thành trước năm 1975 Việc cấp ñiện cho Quy Nhơn cụm phát ñiện Diesel nhỏ, lưới ñiện tập trung cung cấp cho phần nhỏ nội thành Footer Page 17 of 133 Header Page 18 of 133 18 Sau năm 1975 với phát triển chung hệ thống ñiện Việt Nam, lưới ñiện Thành phố Quy Nhơn ñã không ngừng phát triển, phụ tải tăng trưởng cao, lưới ñiện ngày ñược mở rộng.Năm 1992 ñược trợ giúp tổ chức SIDA(Thụy Điển ) tài trợ cải tạo nâng cấp giai ñoạn lưới ñiện phân phối Thành phố Quy Nhơn Năm 1996 tiếp tục nâng cấp hoàn thành giai ñoạn dự án Tuy nhiên từ ñó ñến phụ tải Thành phố Quy Nhơn liên tục phát triển Do vậy, việc ñảm bảo cung cấp ñiện cách tin cậy chất lượng song song với việc nâng cao hiệu kinh tế vận hành yêu cầu thiết thực ñối với LĐPP Thành phố Quy Nhơn Trước nhu cầu thực tiễn nêu trên, việc tính toán, phân tích ñánh giá quy hoạch vận hành hàng năm nhằm nâng cao ñược chất lượng ñiện năng, ñặc biệt giảm thiểu ñược tổn thất công suất tổn thất ñiện truyền tải ñường dây ñiều cần quan tâm tiêu tổn thất ñiện tiêu quan trọng trình sản xuất kinh doanh ñiện Để phấn ñấu thực tiêu giảm tổn thất ñiện cần ñưa số biện pháp như: công tác củng cố lưới ñiện, công tác quản lý kỹ thuật, công tác quản lý vận hành, công tác quản lý kinh doanh 4.2 Tình hình tổn thất ñiện lưới ñiện Thành phố Quy Nhơn 4.2.1 Tình hình tổn thất ñiện ñược thống kê bảng 4-1 4.2.2 Nhận xét: Qua bảng thống kê sản lượng ñiện thương phẩm nhận thấy phụ tải phát triển hàng năm từ khoảng ñến 13% năm Đồng thời với kết thống kê so sánh sản lượng ñiện nhận ñược sản lượng ñiện thương phẩm lượng ñiện tổn thất tương ñối cao Footer Page 18 of 133 Header Page 19 of 133 19 Bảng 4-1: Tình hình tổn thất ñiện từ năm 2006 - 2010 Năm Điện nhận (kW) Điện thương phẩm (kW) Tổn thất (kW) Tỷ lệ tổn thất (%) 2006 168,302,340.0 159,992,600.0 8,309,740.0 4.94 2007 181,820,295.0 172,403,804.0 9,416,491.0 5.18 2008 207,241,654.0 199,239,372.0 8,002,282.0 3.86 2009 226,892,600.0 215,828,717.0 11,063,883.0 4.88 2010 252,066,580.0 240,816,236.0 11,250,344.0 4.46 Tỷ lệ tổn thất bảng 4-1 cao tỷ lệ tổn thất Tổng Công ty Điện Lực Miền Trung yêu cầu Tổn thất ñược thống kê bao gồm tổn thất kỹ thuật tổn thất phi kỹ thuật Vì cần xem xét giải pháp giảm tổn thất ñể ñảm bảo chất lượng ñiện hiệu kinh tế Để ñạt ñược mục tiêu giảm tổn thất ñiện cần tiến hành ñồng thời nhiều biện pháp như: nâng cấp lưới ñiện, sữa chữa lưới, quản lý hệ thống ño ñếm, quản lý vận hành ñường dây theo ñúng quy trình, tính toán phương thức kết lưới hàng năm quy hoạch, hoán chuyển, xem xét việc ñặt thêm tụ bù nhằm giảm tổn thất ñiện hiệu Trong ñó việc tiến hành tính toán hoán chuyển ñặt thêm tụ bù giải pháp quan trọng cần xem xét hàng năm Do ñó phạm vi nghiên cứu luận văn, ñề cập ñến việc xem xét ñặt tụ bù CSPK nhằm giảm tổn thất công suất, ñáp ứng ñược chất lượng ñiện ñồng thời ñem lại hiệu kinh tế cao Để giải toán bù cần biết rõ cấu trúc LĐPP, ñồ thị phản kháng trạm phân phối, ñồng thời phải biết giá hệ số kinh tế khác, loại bù ñặc tính bù Footer Page 19 of 133 Header Page 20 of 133 20 4.3 Cấu trúc hệ thống lưới ñiện Thành phố Quy Nhơn: 4.3.1 Đặc ñiểm lưới phân phối Thành phố Quy Nhơn: Trạm nguồn truyền tải cấp cho thống lưới ñiện Thành Phố Quy Nhơn từ trạm biến áp 110kV Quy Nhơn 2-E20 với công suất 2x40MVA phần từ trạm biến áp 220kV Quy Nhơn 1-E21 Nguồn ñiện dự phòng cấp cho thống lưới ñiện Thành Phố Quy Nhơn ñiện lưới Quốc gia từ nhà máy ñiện Diesel Nhơn Thạnh với công suất dự phòng 15MW 4.3.2 Phương thức kết lưới LĐPP Thành phố Quy Nhơn: 4.3.2.1 trạm E20: MC xuất tuyến 22kV vị trí ñóng vận hành cáp tải, MC 483, 484 chưa ñấu nối với lưới 22kV 1- Xuất tuyến 471/E20 cấp ñiện ñến : 2- Xuất tuyến 472/E20 cấp ñiện ñến : 3- Xuất tuyến 473/E20 cấp ñiện ñến : 4- Xuất tuyến 474/E20 cấp ñiện ñến : 5- Xuất tuyến 475/E20 cấp ñiện ñến : 6- Xuất tuyến 476/E20 cấp ñiện ñến : 7- Xuất tuyến 481/E20 cấp ñiện ñến : 8- Xuất tuyến 482/E20 cấp ñiện ñến : 4.3.2.2 Nhà máy ñiện Nhơn Thạnh: 4.3.3 Phương thức kết lưới cố LĐPP TP Quy Nhơn: 4.3.3.1 Khi ñiện trạm E20: 4.3.3.2 Khi ñiện lưới truyền tải trạm E21, E20: 4.4 Xây dựng ñồ thị phụ tải xuất tuyến ñiển hình: 4.5 Khảo sát tình hình bù trạng: Footer Page 20 of 133 Header Page 21 of 133 21 4.6 Sử dụng phần mềm PSS/ADEPT tính toán phân bố công suất tính toán bù hợp lý cho xuất tuyến Thành phố Quy Nhơn: 4.6.1 Mục ñích tính toán: - Xác ñịnh ñiện áp nút phụ tải trước bù - Xác ñịnh hệ số công suất (cos ϕ ) trước bù - Xác ñịnh công suất, tổn thất công suất toàn xuất tuyến trước bù - Xác ñịnh dung lượng tối ưu vị trí lắp ñặt tối ưu tụ bù - Xác ñịnh ñiện áp nút phụ tải sau bù - Xác ñịnh hệ số công suất (cos ϕ ) sau bù - Xác ñịnh công suất, tổn thất công suất toàn xuất tuyến sau bù Từ kết tính toán trước bù sau bù ñánh giá hiệu việc ñặt bù, tìm giải pháp bù tốt 4.6.2 Tính toán phân bố công suất ban ñầu: Qua tính toán phân bố công suất ban ñầu xuất tuyến sau trạm 110kV E20 Quy Nhơn, thấy hệ số công suất tương ñối thấp từ khoảng 0.9 ñến 0.92, tổn thất công suất phản kháng tương ñối cao, ñiện áp nút (phụ lục 4-1) nằm giới hạn cho phép 4.6.3 Tính toán bù: 4.6.3.1 Tính toán bù tự nhiên: 4.6.3.2 Tính toán bù kinh tế cho LĐPP: Lưới ñiện phân phối bao gồm lưới trung áp hạ áp Khi tính toán bù cần xem xét ñặt tụ bù vị trí ñộ giảm tổn thất lớn Nếu ñặt phía trung áp giảm ñược tổn thất từ phía trung áp MBA trở lên, ñặt tụ bù phía hạ áp giảm ñược tổn thất lưới hạ áp trung áp Tuy nhiên ñể xem xét việc bù Footer Page 21 of 133 Header Page 22 of 133 22 lưới trung áp hay hạ áp bù kết hợp trung áp hạ áp mang lại hiệu lớn so với chi phí lắp ñặt vận hành tụ bù phương án cần phải tính toán phương án ñể tìm phương án mang lại hiệu cao A.Tính toán bù cố ñịnh ứng ñộng phía trung áp: B.Tính toán bù cố ñịnh ứng ñộng phía hạ áp: C Tính toán bù cố ñịnh ứng ñộng phía trung áp kết hợp hạ áp: Từ kết giảm tổn thất phương án bù ta thấy phương án bù ñều mang lại hiệu giảm tổn thất so với trước bù ñồng thời hệ số cosϕ ñiện áp nút ñều nằm giới hạn cho phép Vì vậy, phương án bù ñều ñáp ứng tiêu chí kỹ thuật nên cần xem xét phương án mang lại lợi nhuận cao kết luận ñó phương án hợp lý 4.7 So sánh hiệu kinh tế phương án bù: So sánh giá trị lợi nhuận ròng NPV = B – C phương án xuất tuyến ñều có phương án bù trung áp cố ñịnh ñiều chỉnh kết hợp với bù hạ áp cố ñịnh ñiều chỉnh có NPV lớn Vì ñề xuất chọn phương án bù trung áp kết hợp bù hạ áp thực bù kinh tế cho LĐPP Thành phố Quy Nhơn 4.8 Kết luận - Ứng dụng PSS/ADEPT tính toán phân bố công suất, tìm vị trí bù dung lượng bù phương án : + Bù trung áp có ñiều chỉnh + Bù hạ áp có ñiều chỉnh + Bù trung áp kết hợp hạ áp có ñiều chỉnh - So sánh phương án ñề xuất thực bù trung áp kết hợp bù hạ áp có ñiều chỉnh ñể bảo ñảm vận hành kinh tế cho LĐPP Thành phố Quy Nhơn Footer Page 22 of 133 Header Page 23 of 133 23 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Bù công suất phản kháng cho lưới ñiện phân phối giải pháp hiệu giảm tổn thất công suất dẫn ñến giảm tổn thất ñiện Phần mềm PSS/ADEPT giúp phân tích tính toán lưới ñiện phân phối cách xác thu thập số liệu xác Đồng thời hiệu chỉnh thay ñổi thông số lưới dễ dàng dẫn tới việc mở rộng sơ ñồ cách thuận lợi Thêm vào ñó cách xuất liệu ña dạng nên dễ dàng cho việc tổng hợp ñánh giá kết Sau tính toán phương án bù so sánh lợi nhuận phương án kết luận ñược bù trung áp kết hợp với bù hạ áp giải pháp tốt mang lại hiệu kinh tế cao Về bù hạ áp: Thực bù CSPK cho TBA có công suất từ 250kVA trở lên Dung lượng tủ tụ bù, module tụ bù cố ñịnh, tụ bù ñiều chỉnh; số module tụ bù cố ñịnh, tụ bù ñiều chỉnh số cổng ñiều khiển bảng 2.7 Vì vậy, ñề xuất phương án thực bù: + Bù trung áp kết hợp hạ áp có ñiều chỉnh Kiến nghị: Do tình hình phát triển phụ tải, cấu trúc lưới ñiện phân phối thường xuyên thay ñổi nên số vị trí tụ bù ñã lắp ñặt lưới không phù hợp , cần theo dõi hệ số công suất ñầu nguồn thay ñổi phụ tải ñể có tính toán, phân tích, hoán chuyển kịp thời vị trí tụ bù lưới hợp lý theo ñịnh kỳ hàng năm Footer Page 23 of 133 Header Page 24 of 133 24 Theo dõi chặt chẽ ñể tránh tình trạng bù vào thấp ñiểm bình thường, cấu phụ tải thay ñổi không cần tiêu thụ nhiều công suất phản kháng Trong trình bù ñể xảy tình trạng bù vào thấp ñiểm tổn thất ñiện tăng cao Thường xuyên cập nhật biểu ñồ phụ tải thành phần phụ tải, ñể xây dựng biểu ñồ phụ tải xuất tuyến trung tính toán cân ñối nhu cầu vô công lưới ñiện ñể lựa chọn vị trí bù, dung lượng bù hình thức bù (cố ñịnh/ñóng cắt) hợp lý nhằm ñảm bảo tối ưu vị trí bù lưới ñiện Trong trình lập dự án cải tạo nâng cấp lưới ñiện, cần xem xét ñưa vào dự án việc bù kinh tế ñể nâng cao hiệu dự án Theo quy ñịnh Tập ñoàn Điện Lực Việt Nam hệ số công suất cosϕ ñầu xuất tuyến trung áp phải > 0,95, nhiên theo thông tư liên tịch số 07/2006/TT-BCN ngày 27/10/2006 bán CSPK cosϕ