Tối ưu hóa lưới điện phân phối thành phố Quảng Ngãi nhằm giảm tổn thất điện năng và nâng cao độ tin cậy

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA PHAN ANH TUẤN TỐI ƢU HÓA LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI THÀNH PHỐ QUẢNG NGÃI NHẰM GIẢM TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG VÀ NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY Chuyên ngành: KỸ THUẬT ĐIỆN Mã số: 85.20.20.1 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Đà Nẵng - 2019 Cơng trình hồn thành TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG Người hướng dẫn khoa học: TS TRẦN TẤN VINH Phản biện 1: PGS TS Nguyễn Hữu Hiếu Phản biện 2: GS TS Nguyễn Hồng Anh Luận văn bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật họp Trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng vào ngày tháng năm 2019 Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng Trường Đại học Bách khoa - Thư viện Khoa Điện, Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài - Cùng với phát triển sản xuất, kinh tế đời sống nhu cầu sử dụng điện thành phố Quảng Ngãi nói chung tỉnh Quảng Ngãi nói riêng ngày tăng với yêu cầu chất lượng điện độ tin cậy cung cấp điện ngày cao - Theo lộ trình giảm tổn thất điện (TTĐN) giai đoạn (2016÷2020) Tổng Cơng ty Điện lực miền Trung (EVNCPC) giao cho Công ty Điện lực Quảng Ngãi đến năm 2020 phải thực đạt TTĐN ≤ 4,6% độ tin cậy cung cấp điện đến năm 2020: SAIDI (Chỉ số thời gian điện trung bình lưới điện phân phối) ≤ 276 (phút), SAIFI (Chỉ số số lần điện trung bình lưới điện phân phối) ≤ 7,22 (lần) MAIFI (Chỉ số số lần điện thoáng qua trung bình lưới điện phân phối) ≤ 2,3 (lần) - Hiện nay, việc đóng điện đưa vào vận hành vận hành TBA 110kV làm kết cấu lưới thay đổi kết hợp với thay đổi phụ tải xuất tuyến, thay đổi tiết diện dây dẫn nên việc lắp đặt cụm tụ bù có, Recloser (RC), DCPT, DCLPT phân đoạn lưới điện chưa mang lại hiệu định - Trước yêu cầu thực tiễn nêu trên, vấn đề giảm tỷ lệ tổn thất điện năng, nâng cao độ tin cậy cung cấp điện nhằm góp phần nâng cao hiệu sản xuất kinh doanh Công ty Điện lực Quảng Ngãi vấn đề trọng tâm giai đoạn trước mắt lâu dài - Việc đề xuất giải pháp để giảm tổn thất, bố trí lắp đặt lại RC lưới điện phân phối khu vực TP Quảng Ngãi góp phần lớn đến thành công Công ty Điện lực Quảng Ngãi hai tiêu thời gian đến sản lượng điện thương phẩm, số khách hàng sử dụng điện TP Quảng Ngãi chiếm tỷ trọng lớn tỉnh Quảng Ngãi Mục tiêu - Khảo sát trình phát triển tình trạng cung cấp điện lưới điện phân phối Thành phố Quảng Ngãi - Tính tốn phân tích chế độ vận hành lưới điện phân phối Thành phố Quảng Ngãi - Đề xuất số giải pháp để giảm tổn thất điện năng, bố trí lắp đặt lại hợp lý RC, DCPT, DCLPT lưới điện phân phối Thành phố Quảng Ngãi nhằm nâng cao độ tin cậy Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: Lưới điện phân phối khu vực Thành phố Quảng Ngãi - Phạm vi nghiên cứu: Tập trung vào nghiên cứu tìm giải pháp giảm tổn thất điện năng, bố trí lắp đặt lại hợp lý RC, DCPT, DCLPT lưới điện phân phối thành phố Quảng Ngãi nhằm nâng cao chất lượng cung cấp điện, đem lại hiệu kinh tế Phƣơng pháp nghiên cứu - Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Thu thập số liệu lưới điện từ Điện lực Thành phố Quảng Ngãi, quan sát thực tế từ lưới phân phối 22kV - Phương pháp xử lý số liệu: Sử dụng phần mềm PSS/ADEPT tính tốn phân bố cơng suất, tổn thất cơng suất, tính tốn vị trí bù cơng suất phản kháng tối ưu tính điểm mở tối ưu nhằm lựa chọn giải pháp vận hành tối ưu tính tốn độ tin cậy lưới điện phân phối Tên đề tài Căn vào mục tiêu, nhiệm vụ nghiên cứu đề tài đặt tên là: “Tối ưu hóa lưới điện phân phối thành phố Quảng Ngãi nhằm giảm tổn thất điện nâng cao độ tin cậy” Bố cục đề tài Đề tài phân thành chương với nội dung sau: - Chương 1: Tổng quan tổn thất điện độ tin cậy lưới điện phân phối - Chương 2: Tính tốn tổn thất cơng suất, tổn thất điện độ tin cậy lưới điện phân phối - Chương 3: Tính tốn tổn thất cơng suất, tổn thất điện độ tin cậy lưới điện phân phối trạng thành phố Quảng Ngãi - Chương 4: Các giải pháp giảm tổn thất điện nâng cao độ tin cậy lưới điện phân phối thành phố Quảng Ngãi CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG VÀ ĐỘ TIN CẬY TRONG LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI 1.1 TỔN THẤT CÔNG SUẤT VÀ TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRÊN LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI 1.1.1 Tổn thất công suất lƣới điện phân phối Tổn thất công suất bao gồm tổn thất công suất tác dụng tổn thất công suất phản kháng 1.1.2 Tổn thất điện lƣới điện phân phối 1.1.2 Tổn thất điện lƣới điện phân phối Tổn thất điện lưới điện lượng điện tiêu hao cho trình truyền tải phân phối điện tải điện từ ranh giới giao nhận với nhà máy phát điện qua lưới điện truyền tải, lưới điện phân phối đến hộ tiêu thụ điện Tổn thất điện gọi điện dùng để truyền tải phân phối điện Tổn thất điện lưới điện phân phối bao gồm tổn thất điện phi kỹ thuật (tổn thất thương mại) tổn thất điện kỹ thuật: a Tổn thất điện phi kỹ thuật Tổn thất điện phi kỹ thuật phụ thuộc vào chế quản lý, quy trình quản lý hành chính, hệ thống cơng tơ đo đếm ý thức người sử dụng, tổn thất điện phi kỹ thuật phần chịu ảnh hưởng lực công cụ quản lý thân Điện lực, có phương tiện máy móc, máy tính, phần mềm quản lý Tổn thất điện phi kỹ thuật bao gồm dạng tổn thất sau: - Các thiết bị đo đếm cơng tơ, TU, TI khơng phù hợp với tải lớn hay nhỏ không đạt cấp xác yêu cầu, hệ số nhân hệ thống đo không đúng, tác động làm sai lệch mạch đo đếm điện năng, gây hỏng hóc cơng tơ, mạch thiết bị đo lường… - Sai sót khâu quản lý: TU pha, TI, công tơ hỏng chưa kịp xử lý, thay thể kịp thời, không thực chu kỳ kiểm định thay công tơ định kỳ theo quy định pháp lệnh đo lường, đấu nhầm, đấu sai sơ đồ đấu dây… nguyên nhân dẫn đến đo đếm khơng xác gây tổn thất điện - Sai sót nghiêp vụ kinh doanh: đọc sai số công tơ, thống kê tổng hợp khơng xác, bỏ sót khách hàng… - Khơng tốn chậm tốn hóa đơn tiền điện - Sai sót thống kê phân loại tính hóa đơn khách hàng - Sai sót khâu tính tốn xác định tổn thất kỹ thuật b Tổn thất điện kỹ thuật Tổn thất điện kỹ thuật lưới điện phân phối chủ yếu dây dẫn máy biến áp phân phối Tổn thất kỹ thuật có nguyên nhân chủ yếu sau: - Đường dây dài, bán kính cấp điện lớn, tiết diện dây dẫn nhỏ, đường dây bị xuống cấp, khơng cải tạo nâng cấp, q trình vận hành làm tăng nhiệt độ dây dẫn, điện áp giảm mức cho phép tăng tổn thất điện dây dẫn - Máy biến áp vận hành non tải không tải lớn so với điện sử dụng, mặt khác tải thấp không phù hợp với hệ thống đo đếm dẫn tới tổn thất điện cao - Máy biến áp vận hành tải dòng điện tăng cao làm phát nóng cuộn dây dầu cách điện máy dẫn đến tăng tổn thất điện máy biến áp đồng thời gây sụt áp làm tăng tổn thất điện lưới điện phía hạ áp - Tổn thất thiết bị cũ, lạc hậu: Các thiết bị cũ thường có hiệu suất thấp máy biến áp loại có tỷ lệ tổn thất cao vật liệu lõi từ không tốt dẫn đến sau thời gian vận hành tổn thất có xu hướng tăng lên - Nhiều thành phần sóng hài phụ tải cơng nghiệp tác động vào cuộn dây máy biến áp làm tăng tổn thất - Tổn thất dòng rò: Sứ cách điện, chống sét van thiết bị không kiểm tra, bảo dưỡng hợp lý dẫn đến dòng rò, phóng điện - Đối với hệ thống nối đất trực tiếp, nối đất lặp lại không tốt dẫn đến tổn thất điện cao - Hành lang tuyến không đảm bảo: Không thực tốt việc phát quang, mọc chạm vào đường dây gây dòng rò cố - Hiện tượng bù, vị trí dung lượng bù khơng hợp lý - Tính tốn phương thức vận hành không hợp lý, để xảy cố để dẫn đến phải sử dụng phương thức vận hành bất lợi dẫn đến tổn thất điện cao - Vận hành không đối xứng liên tục dẫn đến tăng tổn thất dây trung tính, dây pha máy biến áp, đồng thời gây q tải pha có dòng điện lớn - Vận hành với hệ số cosφ thấp phụ tải có hệ số cosφ thấp, thực lặp đặt vận hành tụ bù không phù hợp cosφ thấp dẫn đến tăng dòng điện truyền tải hệ thống tăng tổn thất điện - Các điểm tiếp xúc, mối nối tiếp xúc nên làm tăng nhiệt độ, tăng tổn thất điện - Hiện tượng vầng quang điện: Đối với đường dây điện áp cao từ 115kV trở lên xuất tượng vầng quang điện gây tổn thất điện - Chế độ sử dụng điện không hợp lý: Cơng suất sử dụng nhiều phụ tải có chênh lệch lớn cao điểm thấp điểm gây khó khăn cho cơng tác vận hành 1.1.3 Thực trạng tổn thất điện lƣới điện phân phối thành phố Quảng Ngãi Số liệu thống kê năm, cụ thể sau: STT Năm vận hành Tổn thất điện (%) 2014 3,76 2015 3,51 2016 3,24 2017 3,35 2018 2,89 Ghi Có giảm so với năm trƣớc nhƣng mức cao 1.2 ĐỘ TIN CẬY CỦA LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI 1.2.1 Định nghĩa độ tin cậy Độ tin cậy xác suất để đối tượng (hệ thống hay phần tử) hoàn thành nhiệm vụ chức cho trước, trì giá trị thơng số làm việc thiết lập giới hạn cho, thời điểm định, điều kiện làm việc định 1.2.2 Yếu tố ảnh hƣởng đến độ tin cậy lƣới điện - Độ tin cậy phần tử tạo nên lưới điện - Cấu trúc lưới điện - Hệ thống tổ chức quản lý vận hành Ảnh hưởng môi trường - Yếu tố người: Trình độ nhân viên quản lý vận hành, quản lý kỹ thuật 1.2.3 Các tiêu độ tin cậy cung cấp điện Tổ chức IEEE (Institute Electrical and Electronic Engineers) Mỹ xây dựng số số để đánh giá độ tin cậy, cụ thể sau: Chỉ số tần suất điện trung bình hệ thống (System Average Interruption Frequency Index - SAIFI) Chỉ số tần suất điện trung bình khách hàng (Customer Average Interruption Frequency Index - CAIFI) Chỉ số thời gian điện trung bình hệ thống (System Average Interruption Duration Index - SAIDI) Chỉ số thời gian điện trung bình khách hàng (Customer Average Interruption Duration Index - CAIDI) 1.2.4 Thực trạng độ tin cậy lƣới điện phân phối thành phố Quảng Ngãi: Số liệu thống kê năm sau: STT Năm vận hành Saidi (Phút) Saifi (Phút) 2014 1356,45 15,05 2015 739,48 11,04 2016 602,85 12,08 2017 325,87 7,65 2018 395,45 7,46 Ghi Saidi tăng so với năm 2018 1.3 CÁC GIẢI PHÁP GIẢM TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRÊN LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI 1.3.1 Biện pháp tổ chức 1.3.2 Biện pháp kỹ thuật 1.3.3 Giảm tổn thất điện tổn thất điện phi kỹ thuật 1.4 CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY TRÊN LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI 1.4.1 Lập kế hoạch bảo dƣỡng thiết bị 1.4.2 Giải pháp lựa chọn phƣơng thức kết lƣới 1.4.3 Giải pháp đồng hoá thiết bị lƣới 1.4.4 Giải pháp phân đoạn đƣờng dây 1.4.5 Giải pháp ứng dụng cơng nghệ tự động hố lƣới diện phân phối CHƯƠNG TÍNH TỐN TỔN THẤT CÔNG SUẤT, TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG VÀ ĐỘ TIN CẬY TRONG LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI 2.1 CÁC PHƢƠNG PHÁP TÍNH TỐN TỔN THẤT CƠNG SUẤT VÀ TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG 2.1.1 VAI TRÕ, Ý NGHĨA CỦA BÀI TOÁN XÁC ĐỊNH TTCS, TTĐN 2.1.1.1 Tính tốn TTCS TTĐN toán thiết kế hệ thống cung cấp điện 2.1.1.2 Tính tốn, phân tích TTCS TTĐN quản lý vận hành hệ thống cung cấp điện 2.1.1.3 Những tồn phƣơng pháp tính tốn TTCS TTĐN a Đặc điểm tính tốn TTCS TTĐN toán quy hoạch thiết kế toán quản lý vận hành b Lựa chọn xây dựng phương pháp tính tốn TTCS TTĐN 2.1.2 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN TRỊ SỐ TTCS VÀ TTĐN TRONG HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN 2.1.2.1 Quan hệ phƣơng pháp tính tốn TTCS TTĐN Một vấn đề cần nêu lên có hai nội dung phân tích tổn thất, tính tốn TTCS TTĐN phải lựa chọn cách tính thích hợp, tính tốn TTCS điều kiện cần để tính TTĐN 2.1.2.2 Các yếu tố ảnh hƣởng đến trị số TTCS a Đường dây tải điện b Máy biến áp c Thiết bị bù d Ảnh hưởng nhiệt độ dây dẫn đến TTCS TTĐN e Ảnh hưởng thay đổi phụ tải có độ lệch điện áp đến TTCS f Ảnh hưởng thay đổi cấu trúc phương thức vận hành Thực tế cấu trúc lưới điện thường trạng thái động, trình làm việc thường xảy trạng thái vận hành khác nhau, đóng cắt đường dây, trạm biến áp bị cố, tiến hành sữa chữa định kỳ để nâng 10 Hiện có nhiều phương pháp tính tốn tổn thất điện Mỗi phương pháp đặc trưng thơng số tính tốn ban đầu Vậy nên lựa chọn phương pháp tính tốn mà thơng số tính tốn ban đầu dễ thu thập, kết tính tốn xác cao, nghiên cứu cần thiết 2.1.4.1 Phƣơng pháp tích phân đồ thị 2.1.4.2 Phƣơng pháp dòng điện trung bình bình phƣơng 2.1.4.3 Phƣơng pháp thời gian tổn thất 2.1.4.4 Phƣơng pháp đƣờng cong tổn thất: Tác giả chọn phương pháp để tính tốn TTĐN cho lưới điện phân phối trung áp TP Quảng Ngãi 2.2 CÁC PHƢƠNG PHÁP TÍNH TỐN ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN Các phương pháp phổ biến thường dùng để giải tích ĐTC hệ thống điện là: - Phương pháp đồ thị - giải tích - Phương pháp khơng gian trạng thái - Phương pháp hỏng hóc - Phương pháp mô Monte - Carlo 2.3 PHẦN MỀM PSS/ADEPT VÀ CÁC BÀI TỐN TÍNH TỐN 2.3.1 Giới thiệu chƣơng trình PSS/ADEPT Phần mềm PSS/ADEPT (Power System Simulator/Advanced Distribution Engineering Productivity Tool) phần mềm tiện ích mơ hệ thống điện cơng cụ phân tích LĐPP với chức sau: - Phân bố công suất (Load Flow Analysis) - Tính tốn ngắn mạch điểm hay nhiều điểm (Fault, Fault all Analysis) - Phân tích tốn khởi động động (Motor Starting) - Tối ưu hoá việc lắp đặt tụ bù cố định điều chỉnh (CAPO) - Bài tốn phân tích sóng hài (Harmonic Analysis) - Phối hợp bảo vệ (Protective Coordination) - Phân tích điểm mở tối ưu (TOPO) - Phân tích độ tin cậy lưới điện (DRA) Trong khn khổ luận văn, tác giả sử dụng ba chức phần mềm PSS/ADEPT để tính tốn phân tích lưới điện phân phối Đó là: - Tính tốn phân bố cơng suất 11 - Tính toán điểm mở tối ưu (TOPO) - Tối ưu hoá việc lắp đặt tụ bù (CAPO) - Tính độ tin cậy lưới điện sau tái cấu trúc lưới điện (DRA) 2.3.2 Mơ lƣới điện chƣơng trình PSS/ADEPT a Tạo nút Chương trình PSS/ADEPT có loại nút vertical, horizontal point Trên Toolbar cho phép người sử dụng tự chọn theo loại nút để vẽ sơ đồ lưới điện cho phù hợp b Tạo shunt thiết bị Shunt thiết bị luôn kết nối với nút Nút phải tồn trước gắn shunt thiết bị vào nút PSS/ADEPT cung cấp loại shunt thiết bị sau: Tải, nguồn, động cơ, tụ bù ngang điểm cố c Tạo nhánh Một nhánh kết nối từ nút Nút phải có trước tạo nhánh PSS/ADEPT cung cấp loại nhánh sau: đường dây/cáp, thiết bị đóng cắt, MBA, tụ bù dọc Áp dụng mô xuất tuyến (471, 473, 475, 477, 479)-E16.1 (471, 475, 477)-E16.5 chương trình PSS/ADEPT sơ đồ Phụ lục (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8) 2.3.3 Các bƣớc thực ứng dụng phần mềm PSS/ADEPT Gồm có bước sau: Bước 1: Thu thập, xử lý nhập số liệu lưới điện PSS/ADEPT Bước 2: Thể lưới điện giao diện đồ hoạ PSS/ADEPT Bước 3: Thực chức tính tốn lưới điện PSS/ADEPT 12 CHƯƠNG TÍNH TỐN TỔN THẤT CÔNG SUẤT, TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG VÀ ĐỘ TIN CẬY CỦA LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI HIỆN TRẠNG THÀNH PHỐ QUẢNG NGÃI 3.1 TÌNH TRẠNG CẤP ĐIỆN HIỆN TẠI TRÊN KHU VỰC THÀNH PHỐ QUẢNG NGÃI 3.1.1 Khái quát trình hình thành phát triển lƣới điện Thành phố Quảng Ngãi Thành phố Quảng Ngãi - tỉnh Quảng Ngãi nằm vùng Nam Trung Bộ Việt Nam gồm phường: Nguyễn Nghiêm, Trần Hưng Đạo, Nghĩa Lộ, Nghĩa Chánh, Trần Phú, Quảng Phú, Lê Hồng Phong, xã: Nghĩa Dũng, Nghĩa Dõng… Đến năm 2003 dự án Cải tạo lưới điện phân phối thị xã Quảng Ngãi (ADB) cải tạo xây dựng tuyến đường dây 22kV trạm biến áp cơng cộng lưới điện phân phối thuộc khu vực thành phố Quảng Ngãi tương đối hoàn chỉnh đánh dấu bước ngoặc cho phát triển ngành điện tỉnh nhà Đến 2015 địa bàn thành phố Quảng Ngãi đưa thêm trạm biến áp 110kV Quảng Phú với công suất ban đầu 2x25MVA vào vận hành nhằm đảm bảo cung cấp điện cho xã, phường, thị trấn gồm: Thị trấn La Hà, xã Nghĩa Trung, xã Nghĩa Điền thuộc huyện Tư Nghĩa; Phường Nghĩa Chánh, phường Chánh Lộ phường Quảng Phú thuộc thành phố Quảng Ngãi, tỉnh Quảng Ngãi nhằm đảm bảo nhu cầu cung cấp điện cho phụ tải khu vực thành phố Quảng Ngãi, phía tây huyện Tư Nghĩa, khu cơng nghiệp Quảng Phú góp phần phát triển kinh tế địa phương, nâng cao độ tin cậy cung cấp điện chống tải lưới điện thành phố Quảng Ngãi 3.1.2 Đặc điểm lƣới điện phân phối Điện lực thành phố Quảng Ngãi Lưới điện phân phối thành phố Quảng Ngãi có kết dây dạng hình tia, xuất tuyến liên kết với tạo thành mạch vòng nội TBA nguồn 110kV Quảng ngãi, Quảng Phú liên kết qua lại xuất tuyết 22kV với tạo thành mạch vòng kín 3.1.3 Khối lƣợng đƣờng dây trạm biến áp: 13 3.1.3.1 Sơ đồ liên kết lưới xuất tuyến 22kV trạng Thành phố Quảng Ngãi SO Ð? K? T LU? I CÁC XU? T TUY? N 22KV THÀNH PH? QU? NG NGÃI ? PÐ Son Thành Hình 3.1: Sơ đồ kết lưới xuất tuyến 22kV trạng 3.1.3.2 Trạm biến áp nguồn: * Trạm biến áp 110kV Quảng Ngãi: E16.1 - Gồm 02 MBA T1/E16.1 T2/E16.1 vận hành song song - Công suất định mức T1 = 25MVA điện áp 110/38/23,5kV - Công suất định mức T2 = 40MVA điện áp 110/38/23,5kV - Các xuất tuyến trung áp: (471, 473, 475, 477, 479)/E16.1 * Trạm biến áp 110kV Quảng Phú: E16.5 - Gồm MBA T1/E16.5 T2/E16.5 vận hành song song - Công suất định mức T1 = 25MVA điện áp 110/23,5kV - Công suất định mức T2 = 40MVA điện áp 110/23,5kV - Các xuất tuyến: (471, 473, 475, 477, 479)/E16.5 3.1.3.3 Khối lƣợng đƣờng dây trạm biến áp phân phối: 14 - Tổng công suất cấp điện: 130MVA - Tổng bán kính cấp điện: 134km - Tổng số TBA ngành điện: 215 với tổng dung lượng: 64830kVA - Tổng số TBA khách hàng: 108 với tổng dung lượng: 38200kVA 3.2 TÍNH TOÁN TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG CHO LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI KHU VỰC THÀNH PHỐ QUẢNG NGÃI 3.2.1 Số liệu đầu vào tính tốn TTĐN Để tính tốn giải tích lưới điện xác, trước tiên phải thu thập số liệu đầu vào cách xác Các số liệu đầu vào chia làm hai loại là: - Thơng số kỹ thuật lưới điện - Thông số phụ tải (P, Q) Đồ thị ngày điển hình xác định sở khảo sát đồ thị phụ tải ngày khứ xuất tuyến ghi lại trạm biến áp 110kV thông qua hệ thống thu thập số liệu cơng tơ từ xa DSPM 3.3.2 Tính tốn gần giá trị TTĐN lƣới điện phân phối TP Quảng Ngãi a Tính tốn chế độ vận hành Phần tính tốn chế độ vận hành thực cách chạy trào lưu công suất cho phương thức vận hành LĐPP TP Quảng Ngãi, kết thu công suất tổn thất công suất xuất tuyến tổng hợp bảng 3.1 bảng 3.2: Bảng 3.1 Công suất TTCS xuất tuyến chế độ vận hành (Chế độ mùa nắng) Công suất Tên xuất tuyến Tổn thất công suất Tỷ lệ ΔP/P P Q ΔP (kW) (kVAr) (kW) Xuất tuyến 471/E16.1 12.299,00 2.368,92 262,82 2,14% Xuất tuyến 473/E16.1 10.819,53 2.255,05 237,03 2,19% Xuất tuyến 475/E16.1 11.620,63 2.482,52 349,67 3,01% Xuất tuyến 477/E16.1 7.521,95 1.382,25 25,38 0,34% Xuất tuyến 479/E16.1 7.666,97 2.036,99 156,95 2,05% Xuất tuyến 471/E16.5 4.575,20 1.151,12 64,07 1,40% (%) 15 Xuất tuyến 473/E16.5 9.880,37 1.849,37 193,88 1,96% Xuất tuyến 477/E16.5 8.242,19 2.545,78 150,97 1,83% Toàn LPP TPQN 72.625,84 16.072,00 1.440,77 1,98% Bảng 3.2 Công suất TTCS xuất tuyến chế độ vận hành (Chế độ mùa mưa) Công suất Tên xuất tuyến Tổn thất công suất Tỷ lệ ΔP/P P Q ΔP (kW) (kVAr) (kW) Xuất tuyến 471/E16.1 8.880,57 1.891,43 146,04 1,64% Xuất tuyến 473/E16.1 8.109,28 1.723,05 138,99 1,71% Xuất tuyến 475/E16.1 9.945,92 1.522,97 257,84 2,59% Xuất tuyến 477/E16.1 7.240,50 1.004,66 24,50 0,34% Xuất tuyến 479/E16.1 6.270,75 1.100,27 110,94 1,77% Xuất tuyến 471/E16.5 4.111,33 1.006,47 53,94 1,31% Xuất tuyến 473/E16.5 8.993,53 2.663,57 162,92 1,81% Xuất tuyến 477/E16.5 6.734,01 1.607,67 105,25 1,56% Toàn LPP TPQN 60.285,89 12.520,09 1.000,42 (%) 1,66% b Tính tốn gần TTĐN LĐPP TP Quảng Ngãi Để tính tốn gần TTĐN lưới điện phân phối trung áp TP Quảng Ngãi, tác giả chọn phương pháp Đường cong tổn thất trình bày Chương Bảng 3.3 Các giá trị tổn thất điện ∆A xuất tuyến Tên xuất tuyến ∆A (kWh) mùa nắng ∆A (kWh) mùa mƣa ∆A (kWh) Xuất tuyến 471/E16.1 671.111,51 406.769,45 1.077.880,96 Xuất tuyến 473/E16.1 652.904,66 422.893,74 1.075.798,40 Xuất tuyến 475/E16.1 878.984,87 724.512,15 1.603.497,02 Xuất tuyến 477/E16.1 79.450,00 70.008,12 149.458,12 Xuất tuyến 479/E16.1 480.805,05 261.362,56 742.167,61 Xuất tuyến 471/E16.5 174.442,92 136.859,81 311.302,73 Xuất tuyến 473/E16.5 484.280,59 529.537,19 1.013.817,78 16 Xuất tuyến 477/E16.5 Tổng cộng 441.271,74 307.333,03 748.604,77 3.863.251,34 2.859.276,05 6.722.527,39 3.3 TÍNH TỐN ĐỘ TIN CẬY CHO LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI KHU VỰC THÀNH PHỐ QUẢNG NGÃI 3.3.1 Số liệu đầu vào tính tốn độ tin cậy Bảng 3.4 Thống kê số liệu cố lưới điện khu vực Thành phố Quảng Ngãi từ năm 2013 đến năm 2018: MBA Đƣờng dây Máy cắt Recloser DCL Cầu chì Tháng, năm VC TQ VC TQ VC TQ VC TQ VC TQ VC TQ Năm 20132018 Tổng cộng 2691 1537 1028 1 304 3.3.2 Bảng tính tốn thời gian sửa chữa trung bình lưới điện khu vực Điện lực Thành phố Quảng Ngãi Bảng 3.5 Số liệu tính tốn từ năm 2013 đến năm 2018 sau: Cƣờng độ hỏng Cƣờng độ hỏng Thời gian sửa Tên thiết bị hóc thống qua hóc vĩnh cữu (λvc) chữa (r) (λtq) Máy biến áp 0,12 1,75 Đường dây 0,0651 0,0636 1,11 Máy cắt 0,0062 1,8 Recloser 0,00145 2,4 Cầu chì 0,0053 1,2 Dao cách ly 0,0035 1,85 3.3.3 Bảng thông kê tiêu cố bảo trì bảo dưỡng lưới điện khu vực Điện lực Thành phố Quảng Ngãi 17 Bảng 3.6 Số liệu thống kê từ năm 2015 đến năm 2018 chương trình QLKT sau: Nội Sự cố 0,4-35kV BTBD 0,4-35kV dung Chỉ MAIFI SAIDI SAIFI MAIFI SAIDI SAIFI MAIFI tiêu Tổng SAIDI SAIFI 2015 2,63 230,47 6,47 496,37 4,09 2,63 739,48 11,04 2016 2,68 202,64 7,31 0,24 305,70 2,99 2,93 602,85 12,08 2017 2,29 122,01 4,62 181,03 2,08 2,43 325,87 7,65 2018 0,83 65,86 4,73 328,12 2,46 0,83 395,45 7,43 3.3.4 Bảng tổng hợp thiết bị đóng cắt phân đoạn, nhánh rẽ, liên lạc sơ đồ nguyên lý xuất tuyến: Bảng 3.7 Tổng hợp thiết bị đóng cắt phân đoạn, nhánh rẽ, liên lạc sơ đồ nguyên lý xuất tuyến: Phân đoạn (PĐ), Nhánh rẽ (NR), Liên lạc (LL) Xuất tuyến Chức Loại Tự động Không Recloser LBS DCPT FCO 471/E16.1 5 473/E16.1 1 475/E16.1 3 477/E16.1 2 0 479/E16.1 3 0 471/E16.5 2 473/E16.5 2 477/E16.5 1 0 Tổng 30 13 17 13 10 18 3.3.5 Tính toán giá trị độ tin cậy lƣới điện phân phối cố lƣới điện phân phối TP Quảng Ngãi chƣơng trình PSS/ADEPT: Tên xuất tuyến (XT) Số khách hàng (KH) Saidi cố tính tốn từ PSS/ADEPT cho cho XT (giờ) Saidi cố tính tốn từ PSS/ADEPT quy đổi cho tổng số khách hàng (Phút) 471/E16.1 10601 0.724 11.070 473/E16.1 7121 1.766 18.138 475/E16.1 6024 1.729 15.022 477/E16.1 56 0.069 0.006 479/E16.1 5781 0.729 6.078 471/E16.5 8349 0.831 10.007 473/E16.5 3669 0.585 3.096 477/E16.5 1101 0.633 1.005 Tổng cộng 41601 64.420 3.4 KẾT LUẬN 3.4.1 Về tổn thất điện năng: Tính tốn TTĐN tồn lưới điện trung áp TP Quảng Ngãi là: ∆A = 6.722.527,39 kWh Trong Tổn thất điện thực tế lưới điện trung áp TP Quảng Ngãi năm 2018 2,89% tương ứng: 6.856.336,024 kWh (Nguồn Điện lực TP Quảng Ngãi năm 2018) 3.4.2 Về độ tin cậy cung cấp điện cố: Số liệu tính tốn độ tin cậy cung cấp điện cố (SAIDIsc) 64,42 phút gần tương đương với số liệu thực năm 2018 65,86 phút 19 CHƯƠNG CÁC GIẢI PHÁP GIẢM TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG VÀ NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY CỦA LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI THÀNH PHỐ QUẢNG NGÃI 4.1 CÁC GIẢI PHÁP GIẢM TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG 4.1.1 Phân tích giải pháp giải pháp giảm TTĐN TP Quảng Ngãi Hai giải pháp để giảm TTĐN LĐPP trung áp TP Quảng Ngãi là: - Giải pháp 1: Lựa chọn phương án vận hành hợp lý LĐPP trung áp - Giải pháp 2: Bù công suất phản kháng LĐPP trung áp 4.1.2 Các tiêu chí để lựa chọn phƣơng án vận hành hợp lý LĐPP - Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện - Tổn thất cơng suất điện tồn mạng bé - Điện áp vận hành nút nằm giới hạn cho phép Với điều kiện ràng buộc cần phải thoả mãn là: - Tất phụ tải cung cấp điện - Không bị tải phần tử hệ thống điện vận hành - Chi phí vận hành nhỏ 4.1.3 Kết tính tốn a Lựa chọn phương án vận hành hợp lý LĐPP TP Quảng Ngãi Phần tính tốn thực cách cho chạy trình TOPO phần mềm PSS/ADEPT Trình TOPO tính tốn để xem xét mở phân đoạn mạch vòng để đem đến tổn thất cơng suất (P) toàn mạng bé Kết thu sau chạy điểm mở tối ưu tổng hợp bảng 4.1 kết chạy Topo từ chương trình phụ lục 25 Bảng 4.1 Vị trí điểm mở tối ưu phương thức vận hành tối ưu STT Vị trí mở mạch vòng Trước chọn tối ưu Sau chọn tối ưu NR Bùi Thị Xuân (đóng) NR Bùi Thị Xuân (mở) Mạch vòng LL Bệnh viện đa khoa tỉnh LL Bệnh viện đa 471/E16.5 (mở) khoa tỉnh (đóng) PĐ Hai Bà Trưng Mạch vòng PĐ Hai Bà Trưng (đóng) (mở) LL Cơng ty 475/E16.1 và LL Công ty Đường Quảng Đường Quảng Ngãi 473/E16.5 Ngãi (mở) (đóng) Tên mạch vòng 20 Qua bảng 4.1 ta thấy phương thức vận hành tối ưu tính tốn phương thức vận hành có nhiều thay đổi Trong đó, tất 02 mạch vòng thay đổi lại điểm mở lưới để đem đến tổn thất công suất (P) thấp Qua kết tính tốn, vận hành theo phương thức tối ưu hiệu đem lại lớn Trong đó, tổn thất cơng suất tồn hệ thống trước chọn tối ưu 1440,77 kW sau chọn tối ưu 1365,65 kW Kết cụ thể tổng hợp bảng 4.2 Bảng 4.2 Công suất tổn thất công suất xuất tuyến Sau tái cấu trúc lưới Công suất Tên xuất tuyến Tổn thất công suất Tỷ lệ ΔP/P P Q ΔP (kW) (kVAr) (kW) Xuất tuyến 471/E16.1 12.299,00 2.368,92 262,82 2,14% Xuất tuyến 473/E16.1 10.819,53 2.255,05 237,03 2,19% Xuất tuyến 475/E16.1 9.535,28 1.358,70 232,61 2,44% Xuất tuyến 477/E16.1 7.521,95 1.382,25 25,38 0,34% Xuất tuyến 479/E16.1 7.666,97 2.036,99 156,95 2,05% Xuất tuyến 471/E16.5 4.575,20 651,93 59,72 1,31% Xuất tuyến 473/E16.5 11.965,72 1.705,02 240,17 2,01% Xuất tuyến 477/E16.5 8.242,19 2.545,78 150,97 1,83% Toàn LPP TPQN 72.625,84 14.304,64 1.365,65 (%) 1,88% Như vậy, sau tái cấu trúc lưới điện phân phối TP Quảng Ngãi, tổn thất công suất giảm: δP = 1440,77 - 1365,65 = 75,12kW 21 b Bù công suất phản kháng LĐPP TP Quảng Ngãi Tính tốn Bù cơng suất phản kháng lưới điện phân phối trung áp tính cho 04 năm từ (2018-2022): Xuất tuyến Năm 2018 P (kW) 471/E16.1 12299.00 473/E16.1 10819.53 475/E16.1 9535.28 471/E16.5 4575.20 473/E16.5 11965.72 477/E16.5 8242.19 Cosφtb 2018 Năm 2019 (Tăng 10%) 0.982 0.979 0.990 0.990 0.990 0.955 13528.9 11901.5 10488.8 5032.7 13162.3 9066.4 Q (kVAr) 2368.92 2255.05 1358.70 651.93 1705.02 2545.78 Năm Năm 2020 2021 (Tăng (Tăng 10%) 10%) P (kW) 14881.8 13091.6 11537.7 5536.0 14478.5 9973.0 16370.0 14400.8 12691.5 6089.6 15926.4 10970.4 Năm 2022 (Tăng 10%) Cosφtb 2022 18007.0 15840.9 13960.6 6698.6 17519.0 12067.4 0.976 0.973 0.980 0.990 0.989 0.953 + Theo bảng số liệu trên, ta tính cho xuất tuyến 477/E16.5 (Vì XT khác đảm bảo Cos từ (0,97-0,98) đến năm 2022) - Hệ số Cos lúc cao điểm xuất tuyến Cos1 = 0,953 (tg1= 0,318) - Hệ số cos lúc thấp điểm xuất tuyến cos1 = 0,97 (tg1= 0,292) - Nâng hệ số cos xuất tuyến lên Cos2= 0,98 (tg2 = 0,203) - Công suất xuất tuyến: Pmax = 12067,4 kW Pmin = 3258,2 kW - Lượng công suất phản kháng cần bù cho xuất tuyến: Qbùmax = Pmax (tg1 - tg2) = 12067,4 (0,318 - 0,203) = 1387,75 kVAr Qbùmin = Pmin (tg1 - tg2) = 3258,2 (0,292 - 0,203) = 289,98 kVAr Qbùưđ = Qbùmax - Qbùmin = 1387,75- 289,98 = 1097,77 kVAr - Vậy: Chọn Qbù = 300 kVAr Qbù ứng động = 1200 kVAr * Xác định vị trí lắp đặt tụ bù tối ưu mặt kinh tế: Phần tính tốn, lựa chọn vị trí lắp đặt thực cách cho chạy trình CAPO phần mềm PSS/ADEPT Trình CAPO tính tốn xác định vị trí lắp đặt tụ bù tối ưu lưới cho kinh tế nhất, tức số tiền tiết kiệm lắp đặt tụ bù lớn số tiền đặt tụ bù 22 Bảng 4.3 Kết xác định vị trí bù dung lượng vị trí bù xuất tuyến Tên xuất tuyến Xuất tuyến 477/E16.5 Vị trí bù (tên nút bù) Nền Ứng động Node 741 Tổng dung lượng bù (kVAr) Khơng tìm 300 Tổng cộng 300 Bảng 4.4 Tính tốn tổn thất cơng suất cho xuất tuyến sau tính tốn di chuyển bù Tổn thất công suất ∆P (kW) Dung Tên xuất tuyến lượng Điểm lắp Điểm lắp đặt bù đặt bù sau bù (kVAr) di chuyển Độ giảm δP Độ giảm Tổng δP (kW) di δP (kW) (kW) tính chuyển bù bù 1,52 1,52 XT 471/E16.1 Node 38 Node 111 XT 473/E16.1 Node 204, 273 Node 300, 307 4,1 - 4,1 XT 475/E16.1 Node 416 Node 423 1,5 - 1,5 XT 473/E16.5 Node 470, 641, 660 Node 461, 644, 661 5,94 - 5,94 XT 477/E16.5 300 Node 711 Node 769 4,5 1,83 6,33 Tổng cộng 300 19,39 Vậy tổng tổn thất công suất giảm đƣợc sau thực thực tái cấu trúc lƣới điện tính bù: 75,12+19,39 = 94,51 kW - Tương đương giảm 440.974,21kWh năm TTĐN khoảng: δA=94,51*4665,9= - Nếu giá bán điện bình quân gP = 1886,17 đồng/kWh (Số liệu thu thập đến 31/12/2018) Tương đương: 831.752.323 đồng * Ghi chú: Kết tính tốn Capo xuất tuyến trung áp lưới điện gồm (Di chuyển vị trí lắp bù tại, bổ sung bù để Cosφ đảm bảo theo quy định) khu vực Thành phố Quảng Ngãi phụ lục (26, 27, 28, 29, 30, 31) 4.2 CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY 4.2.1 Thay thiết bị phân đoạn, Nhánh rẽ và kết nối liên lạc xuất tuyến trung áp 23 4.2.2 Kết tính tốn độ tin cậy xuất tuyến sau đề xuất cải tạo, thay thế: Bảng 4.5 Tính tốn ĐTC cung cấp điện cố sau đề xuất cải tạo, thay thế: Tên xuất tuyến (XT) Saidi cố Saidi cố Số khách tính tốn từ tính tốn từ Saidi hàng PSS/ADEPT PSS/ADEPT cố giảm (Phút) trƣớc cải sau cải tạo (KH) tạo (Phút) (Phút) 471/E16.1 10601 11.070 10.901 - 0.168 473/E16.1 7121 18.138 17.480 - 0.657 475/E16.1 6024 15.022 15.005 - 0.017 477/E16.1 56 0.006 0.006 0.000 479/E16.1 5781 6.078 6.078 0.000 471/E16.5 8349 10.007 9.212 - 0.795 473/E16.5 3669 3.096 3.085 - 0.011 477/E16.5 1101 1.005 0.948 - 0.057 41601 64.420 4.2.3 Một số giải pháp khác: 62.715 - 1.705 Tổng cộng Ghi a) Hành lang tuyến động vật xâm nhập b) Tiếp xúc xấu lưới điện: c) Chất lượng thiết bị d) Chất lượng thi công: e) Giông sét điện áp f) Các vấn đề khác g) Các giải pháp áp dụng công nghệ - Sử dụng máy hồng ngoại đo nhiệt độ mối nối, đường dây để kịp thời xử lý tượng bất thường lưới điện - Vệ sinh lưới điện nước áp lực cao - Sửa chữa điện nóng (hotline) 24 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Để tính tốn đưa giải pháp giảm tổn thất điện năng, nâng cao độ tin cậy lưới điện phân phối phải thu thập số liệu đầu vào cách xác Các số liệu thơng số kỹ thuật lưới điện thu thập tính tốn cách dễ dàng, đảm bảo độ xác có sơ đồ lưới điện chi tiết, ứng dụng phần mềm quản lý thiết bị tự động đo xa Trong nội dung luận văn tác giả ứng dụng phần mềm PSS/ADEPT để mơ tính tốn phân bố công suất, TTĐN, độ tin cậy cung cấp điện lưới phân phối khu vực Thành phố Quảng Ngãi, từ đề xuất giải pháp thực giảm tổn thất điện năng, nâng cao độ tin cậy cung cấp điện mang tính khả thi, cụ thể sau: - Kết lưới lại xuất tuyến trung áp 22 kV hợp lý - Thay đổi lại vị trí lắp đặt bù có lưới điện lắp đặt bù bổ sung - Ưu tiên bù cụm tụ bù dung lượng vừa phải (150 kVAr) bù nhiều điểm tối ưu bù điểm mà dung lượng cụm lớn Bù cố định kết hợp với điều tự động - Thay số DCPT, DCL, LBS, FCO NR có phụ tải lớn trục chính, NR thành RC; Lắp đặt thêm thiết bị đóng cắt lưới điện vị trí chưa lắp đặt thiết bị đóng cắt áp dụng thêm số giải pháp để nâng cao độ tin cậy cung cấp điện * Kết tính tốn: - Đối với giải pháp giảm TTĐN: Hiệu làm lợi mang lại năm khoảng 831.752.323 đồng/năm - Đối với giải pháp nâng cao độ tin cậy cung cấp điện: Giảm (-1,705 phút) Saidi cố toàn lưới điện Tuy nhiên Saidi tổng hợp (gồm Saidi cố Saidi bảo trì bảo dƣỡng) giảm nhiều cắt điện để thi công, sửa chữa lưới điện không cần cắt điện để chuyển phương thức cấp điện qua lại xuất tuyến trung áp Như vậy, giải pháp giảm tổn thất điện năng, nâng cao độ tin cậy cung cấp điện tác giả đề xuất có tính khả thi thực đơn vị KIẾN NGHỊ Đề nghị Công ty Điện lực Quảng Ngãi Điện lực Thành phố Quảng Ngãi ứng dụng phần mềm PSS/ADEPT để tính tốn lựa chọn phương án kết lưới, chọn vị trí lắp đặt tụ bù phù hợp tính tốn bổ sung lắp đặt, hốn đổi thiết bị đóng cắt lưới điện hợp lý để lưới điện vận hành hiệu Xem xét tính thực tiển kết đề tài để áp dụng thay đổi kết lưới lưới điện khu vực Thành phố Quảng Ngãi để mang lại hiệu vận hành cao ... thành phố Quảng Ngãi - Chương 4: Các giải pháp giảm tổn thất điện nâng cao độ tin cậy lưới điện phân phối thành phố Quảng Ngãi 3 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG VÀ ĐỘ TIN CẬY TRONG LƯỚI ĐIỆN... điện phân phối - Chương 2: Tính tốn tổn thất công suất, tổn thất điện độ tin cậy lưới điện phân phối - Chương 3: Tính tốn tổn thất công suất, tổn thất điện độ tin cậy lưới điện phân phối trạng thành. .. phương, nâng cao độ tin cậy cung cấp điện chống tải lưới điện thành phố Quảng Ngãi 3.1.2 Đặc điểm lƣới điện phân phối Điện lực thành phố Quảng Ngãi Lưới điện phân phối thành phố Quảng Ngãi có