Nghiên cứu các phương pháp điều chỉnh điện áp trong lưới phân phối điện,

LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu thân, xuất phát trình học tập công tác Các số liệu có nguồn gốc rõ ràng, tuân thủ nguyên tắc Kết trình bày luận văn thu thập trung thực chưa công bố công trình khác Hà Nội, tháng 10 năm 2015 Tác giả Phạm Tiến Cầu DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT CC : Cầu chì CD : Cầu dao CLĐA: Chất lượng điện áp CSV : Chống sét van DCL : Dao cách ly MBA: Máy biến áp MC : Máy cắt LĐPP: Lưới điện phân phối KH: Khách hàng PĐ: Phân đoạn SCADA : Hệ thống điều khiển giám sát thu thập liệu từ xa TBA : Trạm biến áp TBAPP: Trạm biến áp phân phối TBPĐ : Thiết bị phân đoạn TĐL : Tự động đóng lại đường dây TĐN : Tự động đóng nguồn dự phòng DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 4.1: Các thông số kỹ thuật trạm 220, 110kV có tỉnh Vĩnh Phúc 49 Bảng 4.2: Mang tải đường dây 220, 110kV có tỉnh Vĩnh Phúc 51 Bảng 4.3: Các số kinh tế cho LĐPP tỉnh Vĩnh Phúc 73 Bảng 4.4: Các thông số đường dây 471 E4.3 75 Bảng 4.5: Các thông số máy biến áp thuộc lộ 471 E4.3 76 Bảng 4.6: Các thông số phụ tải ĐZ 471 E4.3 76 Bảng 4.7: Kết điện áp nút chế độ cực đại 77 Bảng 4.8: Kết dòng công suất nhánh chế độ cực đại 79 Bảng 4.9: Kết tổn thất công suất nhánh chế độ cực đại 81 Bảng 4.10: Tổn thất công suất ban đầu xuất tuyến 471 E4.3 chế độ phụ tải cực đại.87 Bảng 4.11:Tổn thất công suất ban đầu xuất tuyến 471 E4.3 chế độ phụ tải cực tiểu.87 Bảng 4.12: Vị trí bù dung lượng bù phía trung áp cố định 90 Bảng 4.13: Tổn thất công suất sau bù trung áp cố định 90 Bảng 4.14: Vị trí dung lượng bù TA cố định kết hợp điều chỉnh 93 Bảng 4.15: Tổn thất công suất sau bù TA cố định kết hợp điều chỉnh 93 Bảng 4.16: Bảng so sánh phương án bù kinh tế cho xuất tuyến 471 E4.3 94 Bảng 4.17: Kết điện áp nút chế độ cực đại sau sử dụng phương pháp bù kinh tế 94 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ĐỒ THỊ Hình 1.1 - Dạng sóng điện áp lý tưởng thay đổi thông số lưới điện Hình 1.2 - Sự thay đổi điện áp phụ tải ngày Hình 1.3 - Độ lệch điện áp lưới hạ áp Hình 1.4 - Độ lệch điện áp lưới hạ áp Hình 1.5 - Diễn biến điện áp lưới phân phối 12 Hình 1.6 - Diễn biến điện áp lưới phân phối 13 Hình 1.7 - Diễn biến điện áp lưới phân phối 13 Hình 1.8 - Đặc tính đèn sợi đốt 14 Hình 1.9 - Sự phụ thuộc P, Q vào điện áp 15 Hình 1.10 - Sự phụ thuộc tổn thất điện vào hệ số KĐX 19 Hình 2.1 - Sơ đồ phân tích thành phần đối xứng 23 Hình 4.1 Sơ đồ áp dụng triển khai PSS/ADEPT 61 Hình 4.2 - Giao diện chương trình PSS/ADEPT 5.0 63 Hình 4.3 - Các nút thiết bị vẽ sơ đồ lưới điện 64 Hình 4.4 - Cửa sổ khai báo tham số lưới điện 65 Hình 4.5 - Giao diện hiển thị trào lưu công suất 66 Hình 4.6 - Hộp thoại thiết đặt thông số CAPO 66 Hình 4.7 - Cửa sổ tùy chọn CAPO toán bù kinh tế 67 Hình 4.8 - Đồ thị phụ tải điển hình ngày - Lộ 371 E4.3 71 Hình 4.9 - Đồ thị phụ tải điển hình - Lộ 471 E4.3 72 Hình 4.10 - Sơ đồ mô xuất tuyến 471 E4.3 74 Hình 4.11 - Lưu đồ thuật toán tối ưu hóa vị trí lắp tụ bù 84 Hình 4.12 - Hộp thoại cài đặt thông số tụ CAPO 85 Hình 4.13 - Hộp thoại cài đặt thông số kinh tế CAPO 88 Hình 4.14 - Bảng hộp thoại tùy chọn cho toán CAPO-TA cố định 89 Hình 4.15 - Kết tính toán bù cố định 90 Hình 4.16 - Đồ thị điện áp trước sau bù trung áp cố định 91 Hình 4.17 - Hộp thoại tùy chọn cho toán CAPO cố định kết hợp điều chỉnh 92 Hình 4.18 - Kết tính toán bù cố định kết hợp điều chỉnh 92 MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG LỜI MỞ ĐẦU Chương 1: TỔNG QUAN VỀ CHẤT LƯỢNG ĐIỆN ÁP VÀ CÁC CHỈ TIÊU ĐÁNH GIÁ 1.1 Các vấn đề chung chất lượng điện áp 1.2 Các tiêu đánh giá chất lượng điện áp 1.2.1 Chỉ tiêu tần số 1.2.1.1 Độ lệch tần số: .6 1.2.1.2 Độ dao động tần số: 1.2.1.3 Ảnh hưởng thay đổi tần số: 1.2.2 Chỉ tiêu điện áp 1.2.2.1 Dao động điện áp 1.2.2.2 Độ lệch điện áp a Độ lệch điện áp phụ tải b Độ lệch điện áp lưới hạ áp 10 c Diễn biến điện áp lưới phân phối .11 d Ảnh hưởng điện áp đến làm việc phụ tải 13 1.2.2.3 Độ không đối xứng .15 a Nguyên nhân 15 b Ảnh hưởng không đối xứng lưới điện 16 1.2.2.4 Độ không sin 19 Chương 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG ĐIỆN ÁP 21 2.1 Đánh giá chất lượng điện theo mô hình xác xuất thống kê 21 2.2 Đánh giá chất lượng điện theo độ lệch điện áp 22 2.3 Đánh giá chất lượng điện theo tiêu chuẩn đối xứng 23 2.3.1 Cơ sở lý thuyết 23 2.3.2 Các bước tính 25 2.4 Đánh giá chất lượng điện theo tiêu chuẩn tích phân điện áp 26 2.5 Đánh giá chất lượng điện theo tương quan công suất điện áp 27 2.6 Đánh giá chất lượng điện theo độ không sin điện áp 28 Chương 3: CÁC BIỆN PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ĐIỆN ÁP 30 3.1 Nhóm biện pháp tổ chức quản lý vận hành 30 3.2 Nhóm biện pháp kỹ thuật 31 3.3 Điều chỉnh điện áp 31 3.4 Bù công suất phản kháng 33 3.4.1 Quan hệ công suất phản kháng điện áp .33 3.4.2 Nguyên tắc bù công suất phản kháng .34 3.4.3 Phương pháp bù công suất phản kháng 35 3.4.3.1 Bù dọc 35 3.4.3.2 Tụ bù tĩnh 39 3.5 Nâng cao chất lượng điện cách khử sóng hài 39 3.6 Đối xứng hóa lưới điện 40 3.6.1 Đối xứng hóa phần tử tĩnh 40 3.6.1.1 Cơ sở lý thuyết 40 3.6.1.2 Mô hình phụ tải không đối xứng 41 3.6.1.3 Các phương pháp đối xứng hóa lưới điện 45 3.6.2 Đối xứng hóa máy điện quay 47 Chương 4: PHÂN TÍCH HIỆN TRẠNG LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI TỈNH VĨNH PHÚC, TÍNH TOÁN GIẢI PHÁP CẢI THIỆN CHẤT LƯỢNG ĐIỆN ÁP 49 4.1 Tổng quan lưới phân phối điện tỉnh Vĩnh Phúc 49 4.1.1 Hiện trạng nguồn lưới điện tỉnh Vĩnh Phúc 51 4.1.2 Hiện trạng cung cấp điện Điện lực Thành phố Vĩnh Yên 51 4.1.2.1 Về nguồn điện 51 4.1.2.2 Khối lượng quản lý vận hành 51 4.1.2.3 Đường dây quản lý, sử dụng địa phương (trung áp, hạ áp) 52 4.1.2.4 Tình hình bù trạng (tính đến hết 31/12/2013) 53 4.1.2.5 Thực trạng hệ thống điện địa bàn 54 4.1.2.6 Thực trạng thị trường điện lực 54 4.1.3 Thực trạng hiệu kinh doanh tình hình tổn thất điện lưới điện Thành phố Vĩnh Yên năm vừa qua 56 4.1.3.1 Kết hoạt động kinh doanh điện Điện lực Thành phố 56 4.1.3.2 Kết thực tiêu tổn thất điện Điện lực Thành phố 57 4.2 Giới thiệu chung phần mềm PSS/ADEPT 60 4.2.1 Giới thiệu phần mềm PSS/ADEPT cách sử dụng để tính toán 60 4.2.1.1 Giới thiệu chung: 60 4.2.1.2 Các module tính toán PSS/ADEPT 62 4.2.1.3 Cách thức tạo sơ đồ thiết lập thông số lưới điện trung áp phần mềm PSS/ADEPT: .62 4.2.1.4 Tính toán trào lưu công suất 64 4.2.1.5 Tính toán tối ưu hóa vị trí bù (Capacitor placement optimization) 66 4.2.2 Xây dựng sở liệu cho phần mềm PSS/ADEPT 69 4.2.2.1 Cơ sở liệu dây dẫn 69 4.2.2.2 Cơ sở liệu máy biến áp 69 4.2.2.3 Cơ sở liệu phụ tải 70 4.2.3 Xây dựng đồ thị phụ tải ngày điển hình 71 4.2.4 Xây dựng số kinh tế cho chương trình PSS/ADEPT: 72 4.3 Mô chế độ vận hành lộ đường dây 22kV trạm 110kV Vĩnh Yên - 471 E4.3 phần mềm PSS/ADEPT 74 4.3.1 Xây dựng sơ đồ nguyên lý xuất tuyến 471 E4.3 PSS/A 74 4.3.2 Thu thập liệu xuất tuyến .75 4.3.2.1 Dữ liệu đường dây 75 4.3.2.2 Dữ liệu máy biến áp 76 4.3.2.4 Dữ liệu công suất phụ tải 76 4.3.3 Mô chế độ vận hành lộ 471 E4.3 .77 4.3.3.1 Chế độ phụ tải cực đại 77 4.3.3.2 Chế độ phụ tải cực tiểu 83 4.4 Tính toán bù công suất phản kháng cho xuất tuyến 471 E4.3 phần mềm PSS/ADEPT 84 4.4.1 Tính toán phân bố công suất ban đầu 87 4.4.2 Các phương án tính toán bù kinh tế 88 4.4.2.1 Tính toán bù cố định phía trung áp 88 4.4.2.2 Kết tính toán bù cố định 89 4.4.2.3 Dòng công suất tổn thất công suất sau bù 90 4.4.2.4 Nghiên cứu tính toán bù cố định kết hợp bù điều chỉnh phía trung áp 91 4.4.3 So sánh phương án tính toán bù kinh tế 93 KẾT LUẬN 98 Kết luận 99 Hướng phát triển 99 TÀI LIỆU THAM KHẢO 100 LỜI MỞ ĐẦU Điện có vai trò quan trọng công công nghiệp hoá phát triển kinh tế, xã hội đất nước Do ngành điện cần phải phát triển mạnh để đáp ứng nhu cầu điện ngày cao đất nước Trong năm gần tốc độ tăng trưởng phụ tải điện Nước nói chung tỉnh Vĩnh Phúc nói riêng ngày lớn lên, quan trọng lên Để phục vụ nhu cầu cung cấp điện theo tăng trưởng phụ tải, lưới điện phân phối tỉnh Vĩnh Phúc phát triển mở rộng không ngừng, đáp ứng nhu cầu sử dụng điên địa phương Với lưới điện phân phối việc đáp ứng yêu cầu chất lượng điện áp thường gặp nhiều khó khăn, đặc biệt đường dây sử dụng cấp điện áp 6, 10, 22 KV lấy qua trạm trung gian 35/6 kV 35/10 kV hệ thống điều áp tải Lưới điện thuộc Công ty Điện lực Vĩnh Phúc nằm tình trạng Dù vài năm trở lại đầu tư nâng cấp tồn số khu vự chất lượng điện áp chưa đạt yêu cầu Bản thân sinh sống làm việc tỉnh Vĩnh Phúc, mong muốn đóng góp phần tìm tòi, nghiên cứu vào việc nâng cao chất lượng điện áp lưới phân phối điện tỉnh Vĩnh Phúc Mục đích nghiên cứu: Cơ sở lý thuyết chất lượng điện áp, phương pháp đánh giá, biện pháp nâng cao CLĐA lưới phân phối điện Phân tích trạng chất lượng điện áp lưới phân phối Vĩnh Phúc, tính toán áp dụng đề xuất giải pháp cải thiện chất lượng điện áp lưới phân phói tỉnh Vĩnh Phúc Đối tượng nghiên cứu: Lưới điện phân phối Công ty điện lực Vĩnh Phúc ứng dụng phần mềm PSS/ADETP, mô lưới điện phân phối để nghiên cứu, tính toán Các lý thuyết chất lượng điện áp, phương pháp đánh giá, biện pháp nâng cao CLĐA lưới phân phối điện Phương pháp nghiên cứu: Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Nghiên cứu tài liệu, sách báo, giáo trình…, viết tính toán điều chỉnh chất lượng điện áp lưới phân phối điện, tiêu chuẩn qui định lưới điện phân phối Phương pháp tính toán ứng dụng: Áp dụng lý thuyết nghiên cứu, số liệu thống kê, báo cáo lưới phân phối điện tỉnh Vĩnh Phúc, sử dụng phần mềm PSS/ADETP để thao tác tính toán cải thiện chất lượng điện áp lưới phân phối tỉnh Vĩnh Phúc Đề tài: Nghiên cứu phương pháp điều chỉnh điện áp lưới phân phối điện, áp dụng cải thiện chất lượng điện áp lưới phân phối điện tỉnh Vĩnh Phúc Bố cục luận văn: Luận văn thực bố cục nội dung sau: Lời mở đầu Chương 1: Tổng quan chất lượng điện áp tiêu đánh giá Chương 2: Các phương pháp đánh giá chất lượng điện áp Chương 3: Các biện pháp nâng cao chất lượng điện áp Chương 4: Phân tích trạng lưới điện phân phối tỉnh Vĩnh Phúc, tính toán giải pháp cải thiện chất lượng điện áp Chương TỔNG QUAN VỀ CHẤT LƯỢNG ĐIỆN ÁP VÀ CÁC CHỈ TIÊU ĐÁNH GIÁ 1.1 Các vấn đề chung chất lượng điện áp Lưới điện đánh giá theo tiêu chuẩn chính: An toàn điện Chất lượng điện Độ tin cậy cung cấp điện Hiệu kinh tế Chất lượng điện áp tiêu tiêu chuẩn chất lượng điện năng, đánh giá tiêu sau: Độ lệch điện áp cực thiết bị dùng điện so với điện áp định mức Độ dao động điện áp Độ không đối xứng Độ không sin (sự biến dạng đường cong điện áp, thành phần sóng hài bậc cao ) Chất lượng điện đảm bảo thiết bị dùng điện cung cấp điện với với tần số định mức hệ thống điện với điện áp định mức thiết bị Nhưng việc đảm bảo tuyệt đối ổn định hai thông số suốt trình làm việc thiết bị thực nhiễu loạn thường xuyên xảy hệ thống, phân phối không điện áp mạng điện trình làm việc thiết bị điểm khác hoàn toàn ngẫu nhiên Cho nên chất lượng điện giá trị tuyệt thông số chúng coi đảm bảo tần số điện áp biến đổi phạm vi cho phép quanh mức chuẩn quy định Thực tế cho thấy chất lượng cung cấp điện bị ảnh hưởng đáng kể chất lượng điện áp cung cấp cho khách hàng, bị tác động thông số đường dây khác Có thể có dạng như: biến đổi dài hạn điện áp so với điện áp định mức, điện áp thay đổi đột ngột, xung dốc dao động điện áp ba pha không cân Hơn tính không đồng tần số thay đổi, không tuyến tính hệ thống trở kháng phụ tải làm méo dạng sóng điện áp, xung nhọn thu lôi sinh lan truyền hệ thống cung - Đầu tiên, tính phân bổ công suất cho đồ thị phụ tải để biết nấc điều chỉnh máy biến áp nấc chỉnh tụ bù đóng cắt tự động có lưới Các nấc chỉnh lưu lại cho trường hợp - Trước hết CAPO xem xét tụ bù cố định, theo định nghĩa tụ bù đóng vào lưới tất trường hợp phụ tải Tất nút hợp lệ lưới kiểm tra xem nút số tiền tiết kiệm lớn - Tụ bù không đặt nút xem xét trường hợp sau: + Tiền tiết kiệm không bù đắp chi phí bỏ + Không tụ bù cố định thích hợp để đóng lên lưới + Vượt giới hạn điện áp cho phép trường hợp phụ tải - Các tụ bù cố định đặt lên lưới trường hợp xẩy ra, việc đặt tụ bù cố định kết thúc chương trình chuyển qua đặt tụ bù đóng cắt tự động - Những nút phù hợp (cho tụ bù đóng cắt tự động) lưới xem xét để tìm nút cho số tiền tiết kiệm lớn tất trường hợp - Có vấn đề trình tính toán: Một là: Nếu đặt tụ bù đóng cắt tự động gây điện áp trường hợp phụ tải tụ bù cắt suốt trình tính toán Hai là: Nếu tụ bù gây chi phí cao cho trường hợp phụ tải cắt khỏi lưới trường hợp tải Việc tính toán thực đến khi: Tiền tiết kiệm không bù đắp chi phí cho tụ bù đóng cắt tự động Không tụ bù đóng cắt tự động để đóng lên lưới - Nói tóm lại, CAPO đặt tụ bù cố định lên lưới xẩy điều kiện dừng Tổng chi phí trình tối ưu chi phí lắp đặt bảo trì tất tụ đóng lên lưới; chi phí tiết kiệm tổng tổng chi phí tiết kiệm thu lại tụ bù - CAPO đặt nhiều tụ bù cố định nhiều tụ bù đóng cắt tự động nút PSS/ADEPT gộp tụ bù thành tụ bù cố định tụ bù đóng cắt tự động Tụ bù đóng cắt tự động đơn có nấc điều chỉnh tương ứng lịch đóng cắt tụ biểu diễn bước đóng cắt tụ bù đơn - Để chạy toán phân tích vị trí đặt tụ bù tối ưu ta thực hiện: + Chọn Analysis > CAPO từ trình đơn 86 + Nhấp chuột vào nút CAPO công cụ Analysis - Trong trình tối ưu hoá, thông báo viết cửa sổ “Progress View” cho ta biết độ lớn loại dải tụ đặt cúng nút tương ứng tổn thất hệ thống Khi trình tối ưu hoá thực xong, sơ đồ mạng điện với tụ bù cần đặt lên lưới vẽ lại với độ lớn dải tụ ký hiệu “FX” cho tụ bù cố định “SW” cho tụ bù đóng cắt tự động cần đặt lên lưới 4.4.1 Tính toán phân bố công suất ban đầu Sau chạy toán phân bố công suất cho xuất tuyến 471 E4.3 xác định dòng công suất tổn thất công suất đường bảng 3.10 Dòng công suất tổn thất công suất thể rõ phần 3.4 Bảng 4.10: Tổn thất công suất ban đầu xuất tuyến 471 E4.3 chế độ phụ tải cực đại Công suất Tên xuất tuyến P(kW) ĐZ 471 12.409,691 Tổn thất CSPK(kVAr) cos  Q(kVAr) Tổn thất CSTD(kW) Chế độ cực đại 5.411,976 298.014 689.464 0.916 0.7 Bảng 4.11: Tổn thất công suất ban đầu xuất tuyến 471 E4.3 chế độ phụ tải cực tiểu Công suất Tên xuất tuyến P(kW) ĐZ 471 5.241,161 Tổn thất CSPK(kVAr) cos  Q (kVAr) Tổn thất CSTD(kW) Chế độ cực tiểu 1.431,324 49.062 97.363 0.964 0.3 Nhận xét:  Ở chế độ phụ tải cực tiểu, cosφ đảm bảo theo yêu cầu 0.95; bù công suất phản kháng  Chỉ cần tính toàn bù chế độ phụ tải cực đại -Xác định dung lượng bù tổng cho xuất tuyến : -Dung lượng bù tổng cho xuất tuyến: Q bù  P.(tg tb  tg yc) Q bù max  p tbmax (tg tb  tg yc) Qbù max =12409.691x(0.436-0.328)=1340.24 (kVAr) Dung lượng bù tải cực tiểu: Qbù = (kVAr) 87 Dung lượng bù tải cực đại : Qbùđc = Qbù max- Qbù =1340.24 - 0=1340 (kVAr) Căn vàoQbùđc ta chọn tổng dung lượng bù điều chỉnh 4.4.2 Các phương án tính toán bù kinh tế 4.4.2.1 Tính toán bù cố định phía trung áp Vào menu Network/Economics thiết lập thông số phân tích kinh tế cho toán tối ưu hóa vị trí đặt bù Ta có bảng thông số: Hình 4.13 - Hộp thoại cài đặt thông số kinh tế CAPO Vào menuAnalysis/Options chọn CAPO đặt thông số tùy chọn để bù tối ưu, chọn đồ thị phụ tải, đặt thông số dải tụ cố định, ứng động, chọn vị trí bù 88 Hình 14 - Bảng hộp thoại tùy chọn cho toán CAPO-TA cố định Thẻ CAPO lưu ý khung Fixed Capacitor Placement chọn number of banks available = 4, phase bank of size (kVAr) = 300 Trong khung switch Capacitor Placement chọn number of banks available=0, phase bank of size (kVAr) =0 Eligible node khung Fixed Capacitor Placement chọn nút trung áp nút hợp lệ để xem xét đặt bù 4.4.2.2 Kết tính toán bù cố định Ứng dụng module CAPO phần mềm PSS/ADEPT tính bù trung áp cho xuất tuyến có Cosyc=0,95 CAPO xem xét nút hợp lệ lưới điện để tìm vị trí đặt tụ bù cho số tiền tiết kiệm lớn - Vì toán tính bù tối ưu có xét đến giá trị kinh tế: lắp đặt tụ bù cho số tiền tiết kiệm từ việc đặt tụ bù lớn số tiền phải bỏ để lắp đặt tụ bù - Trên thực tế Công ty Điện lực trực thuộc Tổng Công ty Điện lực miền Bắc, hàng năm đăng ký dung lượng bù Tổng Công ty phân bổ theo số lượng đăng ký Do việc lắp đặt tụ bù điện lực phần lớn nhằm mục đích nâng cao chất lượng điện áp, hệ số Cos, giảm tổn thất điện lưới điện - Vì có trường hợp lắp tụ bù giảm tổn thất điện năng, tăng điện áp nâng cao hệ số Cos chạy phần mềm không chọn vị trí lắp đặt tụ bù Lúc thực cách gắn tụ bù vào vài điểm nút (cột) đường dây đoạn trung tâm phụ tải có giá trị điện áp thấp - Chạy toán tính tụ bù chọn Analysis\Capo - Xem kết từ cửa sổ Progress View Hình : 89 Hình 15 - Kết tính toán bù cố định Sau chạy chương trình ta có thông số: Bảng 4.12: Vị trí bù dung lượng bù phía trung áp cố định STT Vị trí bù CDDAIVIET TRUONGXUAN DAEWOO APAREL 5.P.GNhua Dung lượng bù (kVAr) Cố định Ứng động 300 300 300 Tổng dung lượng bù 300 1200 Nhận xét: Tổng dung lượng bù gần so với tính toán lý thuyết 4.4.2.3 Dòng công suất tổn thất công suất sau bù Bảng 4.13: Tổn thất công suất sau bù trung áp cố định Chế độ Phụ tải cực đại Phụ tải cực tiểu Xuất tuyến 471 E4.3 Trước bù Sau bù Độ giảm công suất Trước bù Sau bù Độ giảm CS Công suất Tổn thất CSTD (kW) Tổn thất CSPK (kVAr) Cos P (kW) Q (kVAr) 12.409,691 5.411,976 298.014 689.464 0.92 12.388,931 3.946,179 276.024 643.611 0.95 17.793 1170.313 21.990 45.853 5241.161 1431.324 49.062 97.363 0.964 5238.162 2.999 238.551 1192.773 46.061 3.001 92.386 4.977 0.99 90 Từ kết thống kê ta thấy tổn thất công suất sau bù trung áp xuất tuyến tính toán giảm so với trước bù đồng thời hệ số cos đầu xuất tuyến tăng lên cos=0,95 điện áp nút nằm giới hạn cho phép từ (0,95 ÷1,05)Uđm Trong chế độ phụ tải cực tiểu, việc bù công suất phản kháng tối ưu Điện áp nút trước sau bù thể qua biểu đồ sau: Hình 16 - Đồ thị điện áp trước sau bù trung áp cố định Như vậy, điện áp nút sau bù cao trước đặt bù, hệ số Cos đảm bảo theo yêu cầu, kết bù trung áp cố định chấp nhận 4.4.2.4 Nghiên cứu tính toán bù cố định kết hợp bù điều chỉnh phía trung áp Quy mô thực Tiến hành thiết lập thông số cho toán tối ưu hóa vị trí đặt bù hộp thoại Economic; thẻ General, Load Flow Analysis/Option bù trung áp cố định Thẻ CAPO khung Fixed Capacitor Placement, chọn number of banks available = 4, phase bank of size (kVAr) = 300 Trong khung Switch Capacitor Placement chọn number of banks available = 10 (giả thiết số tụ có sẵn để lắp đặt không giới hạn), phase bank of size (kVAr) = 300 Eligible nodes khung Fixed Capacitor Placement Switch Capacitor Placement chọn hết nút trung áp nút hợp lệ để xem xét đặt bù 91 Hình 4.2- Hộp thoại tùy chọn cho toán CAPO cố định kết hợp điều chỉnh Kết bù - Chạy toán tính tụ bù: chọn Analysis\Capo - Xem kết từ cửa sổ Progress View hình: Hình 4.18 - Kết tính toán bù cố định kết hợp điều chỉnh 92 Chạy chương trình cho kết vị trí bù cố định 03 vị trí bù ứng động với dung lượng vị trí bù bảng sau: Bảng 4.14: Vị trí dung lượng bù TA cố định kết hợp điều chỉnh Dung lượng bù (kVAr) Cố định Ứng động 300 300 300 + 300 300 0 300 300 1200 900 Vị trí bù STT CDDAIVIET TX 5.P.GNhua CNCKVNT6 Tổng dung lượng bù Dòng công suất tổn thất công suất sau bù Bảng 4.15: Tổn thất công suất sau bù TA cố định kết hợp điều chỉnh Xuất tuyến 471 E4.3 Trước bù Sau bù Độ giảm tổn thất so với ban đầu Tổn thất CSTD (kW) Tổn thất CSPK (kVAr) Cos 298.01 269.68 689.46 641.09 0.90 0.96 28.33 48.37 Từ kết thống kê ta thấy tổn thất công suất sau bù trung áp xuất tuyến tính toán giảm so với trước bù đồng thời hệ số cos đầu xuất tuyến tăng lên cos=0,96 điện áp nút nằm giới hạn cho phép từ (0,95 ÷1,05)Uđm Kết luận: Như kết bù trung áp cố định kết hợp bù trung áp điều chỉnh chấp nhận 4.4.3 So sánh phương án tính toán bù kinh tế Mỗi phương án tính toán có kết tổng dung lượng bù cố định bù điều chỉnh, tổn thất công suất giảm so với chưa bù bổ sung Từ tính được:  Tổng giá trị khoản chi phí vận hành, lắp đặt tụ bù là: C = Qbcd.(q0cd + N.Cbtcd) + Qbdc.(q0dc + Ne.Cbtdc) Trong đó: Qbcd, Qbdc (kVAr): dung lượng bù cố định bù điều chỉnh Cbtcd, Cbtdc (đ/năm.kVAr): suất chi phí bảo trì năm tụ bù cố định điều chỉnh q0cd, q0dc (đ/kVAr): suất đầu tư tụ bù cố định điều chỉnh 93 Ne: thời gian quy đổi Ne N n i n ( ) r 1 với N=8, tỷ suất chiết khấu tính toán r =0,12, i =0,05 tỷ số lạm phát Ne = 6,05 Tổng giá trị khoản lợi nhuận lắp đặt tụ bù xác định theo công thức: B = (DP.gp + DQ.gq).Ne.T Trong đó: DP độ giảm tổn thất công suất tác dụng so với ban đầu DQ độ giảm tổn thất công suất phản kháng so với ban đầu gp= 1508.85 (đ/kWh) giá điện tác dụng tiêu thụ gq= 162.96 (đ/kVArh) giá điện phản kháng tiêu thụ T (giờ/năm) thời gian làm việc tụ bù năm Giá trị tổng thu nhập trừ giá trị tổng chi phí gọi giá trị lợi nhuận ròng (NPV-Net Present Value): NPV = B – C Thế giá trị vào công thức, tính toán giá trị B, C NPV phương án bù kinh tế cho xuất tuyến Cụ thể sau: Bảng 4.16: Bảng so sánh phương án bù kinh tế cho xuất tuyến 471 E4.3 Các phương án bù kinh tế 471E4.3 Dung lượng bù (kVAr) Bù TA Bù TA điều cố định chỉnh Bù T.A cố định Bù T.A cố định kết hợp điều chỉnh B (VNĐ) C (VNĐ) NPV=B-C (VNĐ) 1200 2,154,464,965 256,621,800 1,897,843,165 1200 900 2,683,187,816 980,763,150 1,702,424,666 Bảng 4.17: Kết điện áp nút chế độ cực đại sau sử dụng phương pháp bù kinh tế Node Name KHAIQUANG1 Base KV LL (KV) 0.400 Vab (pu) 0.976 Ang (ab) 358.778 94 Vbc (pu) 0.976 Ang (bc) 238.778 Vab (pu) 0.976 Ang (ca) 118.778 KHO405T2 KHO405T1 SHINWONT1 CNCXT6 KHAIQUANG6 LUCNAM CNCXT1 GSUT.NGUYEN YULI DAEWOOPPREL PHUGIANHUA DUCMINHT1 DUCMINHT2 TRUONGXUAN HOANMYT1 DAIVIET HOANMYT2 SHINWONT2 VINHTHINH2 YB1 TC41 Capngam 10 25 26 28 31B 1.405T2 32 34 CD1 CDF35 36 34.472 36.472 38.472 4-KQ6 CNCXVNT6 LN Base KV LL (KV) 0.400 0.400 0.400 0.400 0.400 0.400 0.400 0.400 0.400 0.400 0.400 0.400 0.400 0.400 0.400 0.400 0.400 0.400 0.400 0.400 22.000 22.000 22.000 22.000 22.000 22.000 22.000 22.000 22.000 22.000 22.000 22.000 22.000 22.000 22.000 22.000 22.000 22.000 22.000 22.000 22.000 22.000 22.000 0.986 0.973 0.987 0.989 0.985 0.972 0.976 0.972 0.968 0.967 0.974 0.987 0.973 0.968 0.972 0.952 0.973 0.968 0.974 0.987 1.000 1.000 1.000 0.991 0.988 0.987 0.987 0.991 0.988 0.987 0.988 0.988 0.988 0.986 0.985 0.986 0.984 0.983 0.984 0.983 0.982 0.983 0.982 359.182 358.612 359.195 359.237 359.116 358.765 358.778 358.765 358.285 358.406 358.668 359.195 358.612 358.285 358.765 357.680 358.612 358.285 358.668 359.195 0.000 359.971 359.971 359.596 359.34 359.309 359.309 359.596 359.341 359.309 359.341 359.347 359.348 359.278 359.247 359.278 359.216 359.185 359.216 359.185 359.161 359.185 359.161 0.986 0.973 0.987 0.989 0.985 0.972 0.976 0.972 0.968 0.967 0.974 0.987 0.973 0.968 0.972 0.952 0.973 0.968 0.974 0.987 1.000 1.000 1.000 0.991 0.988 0.987 0.987 0.991 0.988 0.987 0.988 0.988 0.988 0.986 0.985 0.986 0.984 0.983 0.984 0.983 0.982 0.983 0.982 239.182 238.612 239.195 239.237 239.195 238.765 238.778 238.765 238.285 238.406 238.668 239.195 238.612 238.285 238.765 237.680 238.612 238.285 238.668 239.195 240.000 239.971 239.971 239.596 239.34 239.309 239.309 239.596 239.341 239.309 239.341 239.347 239.348 239.278 239.247 239.278 239.216 239.185 239.216 239.185 239.161 239.185 239.161 0.987 0.973 0.987 0.987 0.985 0.972 0.976 0.972 0.968 0.967 0.974 0.987 0.973 0.968 0.972 0.952 0.973 0.968 0.974 0.987 1.000 1.000 1.000 0.991 0.988 0.987 0.987 0.991 0.988 0.987 0.988 0.988 0.988 0.986 0.985 0.986 0.984 0.983 0.984 0.983 0.982 0.983 0.982 119.182 118.612 119.195 119.237 119.195 118.765 118.778 118.765 118.285 118.406 118.668 119.195 118.612 118.285 118.765 117.680 118.612 118.285 118.668 119.195 120.000 119.971 119.971 119.596 119.34 119.309 119.309 119.596 119.341 119.309 119.341 119.347 119.348 119.278 119.247 119.278 119.216 119.185 119.216 119.185 119.161 119.185 119.161 CNCXVNT1 22.000 0.981 359.095 0.981 239.095 0.981 119.095 38 22.000 22.000 0.983 0.981 359.185 359.095 0.983 0.981 239.185 239.095 0.983 0.981 119.185 119.095 Node Name Vab (pu) Ang (ab) 95 Vbc (pu) Ang (bc) Vab (pu) Ang (ca) Node Name GS 40 1' 8HM 9HM 10HM CD1' 5' 5.P.GNhua TX CDDHM1 7DV CDDAIVIET TDDEM SW VT YENBINH Base KV LL (KV) 22.000 22.000 22.000 22.000 22.000 22.000 22.000 22.000 22.000 22.000 22.000 22.000 22.000 22.000 22.000 22.000 22.000 22.000 Vab (pu) 0.981 0.981 0.982 0.979 0.977 0.977 0.977 0.976 0.976 0.976 0.975 0.976 0.975 0.975 0.976 0.987 0.991 0.991 Ang (ab) 359.095 359.095 359.161 358.999 358.959 358.959 358.959 358.922 358.922 358.922 358.895 358.922 358.895 358.895 358.922 359.309 359.596 359.596 Vbc (pu) 0.981 0.981 0.982 0.979 0.977 0.977 0.977 0.976 0.976 0.976 0.975 0.976 0.975 0.975 0.976 0.987 0.991 0.991 Ang (bc) 239.095 239.095 239.161 238.999 238.959 238.959 238.959 238.922 238.922 238.922 238.895 238.922 238.895 238.895 238.922 239.309 239.596 239.596 Ang (ca) Vab (pu) 0.981 0.981 0.982 0.979 0.977 0.977 0.977 0.976 0.976 0.976 0.975 0.976 0.975 0.975 0.976 0.987 0.991 0.991 119.095 119.095 119.161 118.999 118.959 118.959 118.959 118.922 118.922 118.922 118.895 118.922 118.895 118.895 118.922 119.309 119.596 119.596 Lưới điện lộ 471 E4.3là lưới điện gồm nhiều phụ tải, tính chất phụ tải thể đặc trưng phụ tải sinh hoạt Số lượng trạm biến áp cung cấp cho phụ tải sản xuất, công nghiệp không nhiều Vì mà có chênh lệch lớn công suất thời điểm ngày đặc biệt cao điểm thấp điểm Bằng biện pháp bù kinh tế với việc tính toán vị trí dung lượng bù nhờ trợ giúp PSS/ADEPT thấy rõ hiệu việc bù công suất phản kháng lưới điện Ngoài lợi ích mang lại phân tích góp phần cải thiện chất lượng điện áp nút Do việc bù CSPK theo phương án cho lộ 471 E4.3 cần thiết nhằm đảm bảo cho lưới điện lộ nâng cao chất lượng đồng thời mang lại nhiều lợi ích kinh tế Kết luận Nội dung chương thể cách sử dụng phần mềm PSS/ADEPT để tính toán, phân tích lưới điện giai đoạn đề suất giải pháp nhằm cải tạo, nâng cấp lưới, giảm tổn thất điện cho lưới điện Để áp dụng phần mềm, việc cần thực cho phải thiết lập cách xác tham số lưới điện Chính lý đó, phương thức lấy số liệu tính toán số liệu lưới điện đề cập cách cụ thể Các thông số lưới chứng thực việc áp dụng tính toán trào lưu công suất tổn thất công suất cho lưới điện Kết tính toán khả 96 quan phù hợp với phân tích đề cập phần đầu lưới điện thành phố Vĩnh Yên – tỉnh Vĩnh Phúc Việc áp dụng Capo phần mềm PSS/ADEPT để tính toán điểm bù tối ưu giúp xác định cách xác dung lượng bù vị trí bù cách thích hợp Ngoài ra, việc áp dụng bù công suất phản kháng đem lại hiệu kinh tế giúp nâng cao hệ số cosφ, giảm tổn thất điện 97 KẾT LUẬN Kết luận Chất lượng điện áp vấn đề quan trọng lưới phân phối điện Bởi việc nâng cao chất lượng điện áp lưới phân phối giải pháp tốt để giảm tổn thất điện nâng cao hiệu đời sống kinh tế Chất lượng điện áp không tốt nguyên nhân làm giảm hiệu suất làm việc thiết bị điện ảnh hưởng không tốt đến sức khỏe người Ở nước ta chất lượng điện chưa quan tâm mức, số tiêu chuẩn lỗi thời chưa điều chỉnh hợp lý Mạng lưới điện lưới điện phân phối nơi cung cấp trực tiếp cho phụ tải quan tâm đến số lượng Chất lượng điện áp nhiều nơi thấp, hiệu vận hành không cao, chí số nơi không dùng cao điểm điện áp sụt xuống thấp Đề tài: “Nghiên cứu phương pháp điều chỉnh điện áp lưới phân phối điện, áp dụng cải thiện chất lượng điện áp lưới phân phối điện tỉnh Vĩnh Phúc” nhằm mục đích tính toán, lựa chọn giải pháp điều chỉnh điện áp lưới phân phối, nâng cao điện áp vận hành, cải thiện chất lượng điện áp hộ tiêu thị điện Việc nghiên cứu phương pháp điều chỉnh, nâng cao chất lượng điện áp lưới phân phối vừa có lợi ích mặt kỹ thuật vừa có lợi ích mặt kinh tế cho phép cải thiện chế độ làm việc thiết bị điện đồng thời cho phép tiết kiệm điện năng, nhiệm vụ mang tính toàn cầu Tuy nhiên nghiên cứu chất lượng điện áp lưới phân phối vấn đề phức tạp, đặc biệt khảo sát tiêu sóng hài, hay phân tích không đối xứng lưới điện Nó đòi hỏi phải áp dụng phương tiện đại, chương trình chuyên sâu phần mềm Matlab, chương trình PSS/ADEPT để khảo sát Chương trình PSS/ADEPT giúp khảo sát điện áp mạng điện hiệu dễ dàng Các nghiên cứu tính toán để nâng cao chất lượng điện áp đưa phương pháp điều chỉnh điện áp bù công suất phản kháng Đối với lưới điện khảo sát lưới điện tỉnh Vĩnh Phúc Kết tính toán cho thấy chất lượng điện áp lộ thực trạng vận hành cải thiện đáng kể sau áp dụng biện pháp nâng cao chất lượng điện áp Dữ liệu đưa vào tính toán sát với thực tế, kết tính toán phương án tham khảo bổ sung cho dự án quy 98 hoạch phát triển lưới điện Tỉnh Vĩnh Phúc, tài liệu phục vụ công tác quản lý cho Công ty Điện lực việc lập kế hoạch sản xuất, định hướng, lựa chọn ưu tiên công tác sửa chữa lớn, sửa chữa thường xuyên Hướng phát triển Đề tài nghiên cứu số nội dung, nhiên vấn đề liên quan đến nội dung đề tài nhiều Với tầm quan trọng việc nghiên cứu chất lượng điện áp lưới phân phối, đặc biệt việc nghiên cứu ứng dụng công nghệ lưới điện phân phối, đề tài cần tiếp tục nghiên cứu sâu ứng dụng thiết bị đại Khai thác sử dụng phiên cao chương trình PSS/ADEPT để tính toán nhiều tiêu chất lượng điện có việc phân tính sóng hài lưới Áp dụng chương trình PSS/ADEPT để tính toán chất lượng lưới điện hạ áp sau trạm biến áp phân phối lộ Đồng thời có biện pháp kết hợp với việc điều chỉnh đầu phân áp MBA phân phối hợp lý Đây nội dung mà luận văn chưa đề cập đến hướng tiếp tục nghiên cức đề tài mà tác giả mong muốn có hội thực tương lai Trong luận văn tác giả trình bày vấn đề để nâng cao hiệu vận hành cho lưới điện phân phối điện Cụ thể bù công suất phản kháng đề suất số phương pháp tính toán bù lưới phân phối vận hành hở nhằm nâng cao chất lượng điện giảm tổn thất điện áp Bên cạnh luận văn trình bày giải pháp nâng cao CLĐA cho lưới phân phối, đảm bảo chất lượng điện để cung cấp dịch vụ điện với chất lượng ngày cao, giá thành cạnh tranh, tập trung đầu tư cải tạo lưới điện phân phối để giảm thời gian số lần ngừng cung cấp điện, đảm bảo điện áp cung cấp điện vấn đề ngày quan tâm ngành điện lẫn khách hàng Do điều kiện thực luận văn có hạn, khối lượng công việc lớn nên luận văn tránh khỏi sai sót Tác giả mong nhận bảo, góp ý thầy cô giáo bạn đồng nghiệp để luận văn hoàn thiện Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành cảm ơn ! Tác giả luận văn Phạm Tiến Cầu 99 TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT Trần Bách (2000), Lưới điện hệ thống điện, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Trần Quang Khánh (2006), Hệ thống cung cấp điện, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Trần Quang Khánh, Quy hoạch điện nông thôn, NXB Nông nghiệp – 2000 Công ty Điện lực Vĩnh Phúc (2013), Báo cáo tổng kết sản xuất kinh doanh năm (2009 – 2013), Vĩnh Phúc Công ty Điện lực Vĩnh Phúc (2013), Báo cáo chương trình giảm tổn thất điện năm 2013 kế hoạch thực năm 2014, Vĩnh Phúc Phan Đăng Khải, Huỳnh Bá Minh (2001), Bù công suất phản kháng lưới cung cấp phân phối điện, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Nguyễn Xuân Phú (1998), Cung cấp điện, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Trần Vinh Tịnh, Trương Văn Chương (2008), Bù tối ưu công suất phản kháng lưới phân phối, Tạp chí khoa học công nghệ số 2(25) Lã Văn Út (2000), Phân tích điều khiển ổn định hệ thống điện, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội 10 Nghị định phủ: Số 105/2005/NĐ-CP ngày 17/8/2005, quy định chi tiết hướng dẫn thi hành số điều luật điện lực TIẾNG ANH 11 E Acha, V G Agelidis, O Anaya-Lara, T.J.E Miller, Power Electrolic Control in Electrical Systems, Oxford OX2&DP R C Dugan, M F McGranaghan, S Santoso, H W Beaty, “Electrical Power Systems Quality ’’, Second Edition, McGraw-Hill, New York, 1996 100 ... thiện chất lượng điện áp lưới phân phối tỉnh Vĩnh Phúc Đề tài: Nghiên cứu phương pháp điều chỉnh điện áp lưới phân phối điện, áp dụng cải thiện chất lượng điện áp lưới phân phối điện tỉnh Vĩnh... CLĐA lưới phân phối điện Phương pháp nghiên cứu: Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Nghiên cứu tài liệu, sách báo, giáo trình…, viết tính toán điều chỉnh chất lượng điện áp lưới phân phối điện, ... chuẩn lại có tính địa phương điều chỉnh cục xí nghiệp… Chất lượng điện áp đảm bảo nhờ biện pháp điều chỉnh điện áp lưới truyền tải phân phối Các biện pháp điều chỉnh điện áp thiết bị cần thiết