Tính toán, lựa chọn phương thức vận hành tối ưu cho lưới điện phân phối điện lực Lệ Thuỷ tỉnh Quảng Bình

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẶNG NGỌC TIẾN TÍNH TỐN, LỰA CHỌN PHƯƠNG THỨC VẬN HÀNH TỐI ƯU CHO LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI ĐIỆN LỰC LỆ THỦY TỈNH QUẢNG BÌNH Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số: 8520201 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Đà Nẵng - Năm 2019 Cơng trình hồn thành TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Người hướng dẫn khoa học: TS LÊ ĐÌNH DƯƠNG Phản biện 1: TS TRẦN VINH TỊNH Phản biện 2: TS VÕ NHƯ QUỐC Luận văn bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật điện họp Trường Đại học Bách khoa vào ngày 22 tháng 12 năm 2018 * Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Trung tâm Học liệu Truyền thông Trường Đại học Bách khoa Đại học Đà Nẵng - Thư viện Khoa Điện, Trường Đại học Bách khoa Đại học Đà Nẵng MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Trong năm gần đây, với phát triển kinh tế, xã hội, giáo dục, quốc phòng tỉnh Quảng Bình, mặt huyện Lệ Thủy có thay đổi nhanh chóng, đặc biệt ngành công nghiệp, nông nghiệp, dịch vụ, kinh doanh Sản lượng điện huyện Lệ Thủy tăng trưởng trung bình năm tăng khoảng từ 8% đến 10%, lưới điện ngày mở rộng đại hóa Điều dẫn đến nhu cầu sử dụng điện tăng cao, chất lượng điện khả cung cấp điện ổn định, tin cậy đặt lên hàng đầu Để đáp ứng nhu cầu sử dụng điện ngày tăng khách hàng mà đảm bảo hiệu kinh tế vận hành, đòi hỏi Điện lực Lệ Thủy phải có tính tốn, lựa chọn phương thức vận hành tối ưu cho lưới điện phân phối (LĐPP) quản lý Trước nhu cầu thực tiễn nêu với mong muốn tính tốn, phân tích tiêu kỹ thuật lưới điện phân phối có độ xác cao dựa phần mềm PSS/ADEPT nhằm chọn phương thức vận hành tối ưu cho LĐPP Điện lực Lệ Thủy tại, tính tốn bù cơng suất phản kháng ứng với phương thức vận hành tối ưu Từ đưa số giải pháp để hoàn thiện kết dây hệ thống nhằm đảm bảo vận hành lưới điện tin cậy linh hoạt, nâng cao chất lượng điện năng, đặc biệt giảm thiểu tổn thất công suất truyền tải đường dây Mục đích nghiên cứu: - Tính tốn phân tích để lựa chọn phương thức vận hành tối ưu nhằm đảm bảo tổn thất công suất ∆P mạng bé đồng thời đảm bảo điện áp nút nằm giới hạn cho phép - Tính tốn, phân tích lựa chọn phương thức vận hành dự phòng hợp lý lưới điện bị cố cắt điện công tác máy biến áp (MBA) nguồn nhằm phục vụ cho công tác quản lý vận hành tốt nhất, nâng cao độ tin cậy cung cấp điện - Tính tốn bù cơng suất phản kháng ứng với phương thức vận hành tối ưu phục vụ cho công tác vận hành - Đề xuất số giải pháp để hoàn thiện kết dây nhằm làm cho lưới điện có tính linh hoạt cao vận hành, nâng cao chất lượng hiệu cung cấp điện Đối tượng phạm vi nghiên cứu: - Đối tượng nghiên cứu: Lưới điện phân phối Điện lực Lệ Thủy - Phạm vi nghiên cứu: Tính tốn phân tích phương thức vận hành LĐPP huyện Lệ Thủy Qua đó, chọn phương thức vận hành tối ưu, tính tốn bù cơng suất phản kháng ứng với phương thức vận hành tối ưu đề giải pháp để hồn thiện kết dây có nhằm phục vụ cho công tác quản lý vận hành, đáp ứng nhu cầu tăng trưởng phụ tải Phương pháp nghiên cứu: Kết hợp lý thuyết thực tế: Nghiên cứu lý thuyết vấn đề liên quan đến vận hành LĐPP; tìm hiểu thực tế LĐPP Điện lực Lệ Thủy sử dụng công cụ phù hợp (đề xuất sử dụng phần mềm PSS/ADEPT) để tính tốn, lựa chọn phương thức vận hành tối ưu cho LĐPP Điện lực Lệ Thủy Ý nghĩa khoa học tính thực tiễn: Luận văn đề xuất phương thức vận hành cách khoa học, hợp lý cho lưới điện phân phối huyện Lệ Thủy đáp ứng mục tiêu đề Đề tài có tính thực tiễn cao, áp dụng vào thực tế cho lưới điện phân phối huyện Lệ Thủy phát triển ứng dụng cho lưới điện phân phối khác có tính chất tương tự Dự kiến kết đạt được: Xây dựng phương thức vận hành tối ưu cho lưới điện phân phối huyện Lệ Thủy vận hành vận hành dự phòng lúc MBA nguồn bị cố cắt điện cơng tác Tên đề tài: Căn mục đích, đối tượng, phạm vi phương pháp nghiên cứu, đề tài đặt tên: “Tính tốn, lựa chọn phương thức vận hành tối ưu cho lưới điện phân phối Điện lực Lệ Thủy tỉnh Quảng Bình” Bố cục luận văn: Luận văn bố cục thành chương, gồm phần sau: MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI VÀ TÌNH HÌNH CUNG CẤP ĐIỆN TẠI ĐIỆN LỰC LỆ THỦY CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH HIỆN TRẠNG CÁC PHƯƠNG THỨC VẬN HÀNH CƠ BẢN VÀ DỰ PHÒNG CỦA LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI ĐIỆN LỰC LỆ THỦY CHƯƠNG 3: SỬ DỤNG PHẦN MỀM PSS/ADEPT ĐỂ TÍNH TỐN PHƯƠNG THỨC VẬN HÀNH TỐI ƯU CHO LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI ĐIỆN LỰC LỆ THỦY; TÍNH TỐN BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG VỚI PHƯƠNG THỨC VẬN HÀNH TỐI ƯU KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI VÀ TÌNH HÌNH CUNG CẤP ĐIỆN TRÊN ĐỊA BÀN ĐIỆN LỰC LỆ THỦY QUẢN LÝ 1.1 Tổng quát lưới điện phân phối: 1.1.1 Về lưới điện: 1.1.1a Lưới điện phân phối trung áp không: 1.1.1b Lưới điện phân phối cáp ngầm trung áp: 1.1.2 Về phụ tải điện 1.1.2.1 Đặc điểm phụ tải điện 1.1.2.2 Các đặc trưng phụ tải điện 1.1.2.3 Yêu cầu phụ tải hệ thống điện 1.2 Khái quát huyện Lệ Thủy tình hình cung cấp điện: 1.2.1 Khái quát đặc điểm tự nhiên kinh tế xã hội huyện Lệ Thuỷ: 1.2.2 Tình hình cung cấp điện địa bàn Điện lực Lệ Thủy quản lý: Lưới điện phân phối Điện lực Lệ Thủy cung cấp điện hai TBA 110kV TBA 110kV Lệ Thủy (E72) gồm xuất tuyến TBA 110kV Áng Sơn (AS) gồm xuất tuyến, có xuất tuyến 476 478 AS cấp điện cho huyện Lệ Thủy Ngồi ra, Điện lực Lệ Thủy có tuyến đường dây nhận điện từ xuất tuyến 486 Vĩnh Linh - TBA 110kV Vĩnh Linh 1.2.3 Trạm biến áp 110 kV Lệ Thủy (E72) 1.2.3.1 Xuất tuyến 471 E72 1.2.3.2 Xuất tuyến 472 E72 1.2.3.3 Xuất tuyến 474 E72 1.2.3.4 Xuất tuyến 476 E72 1.2.2.5 Xuất tuyến 478 E72 1.2.4 Trạm biến áp 110 kV Vĩnh Linh (VL) 1.2.4.1 Máy cắt 486 Sen Nam 1.2.5 Trạm biến áp 110 kV Áng Sơn (AS) 1.2.5.1 Xuất tuyến 476 Áng Sơn 1.2.5.2 Xuất tuyến 478 Áng Sơn 1.4 Kết luận chương Lưới điện phân phối Điện lực Lệ Thủy có nhiệm vụ cung cấp điện cho nhân dân địa bàn huyện Lệ Thủy Cùng với phát triển kinh tế-xã hội địa phương, LĐPP Điện lực Lệ Thủy phát triển không ngừng Sơ đồ kết dây vận hành LĐPP Điện lực Lệ Thủy chủ yếu dựa vào phân bố địa lý thực tế vận hành Một số xuất tuyến cải tạo phục vụ theo yêu cầu chỉnh trang, giải tỏa mở đường huyện nên cần thiết phải tính toán để đưa phương thức vận hành tối ưu giúp giảm thiểu tổn thất công suất vận hành, nâng cao độ tin cậy chất lượng cung cấp điện, đáp ứng tốt nhu cầu phát triển phụ tải thời gian tới CHƯƠNG PHÂN TÍCH HIỆN TRẠNG CÁC PHƯƠNG THỨC VẬN HÀNH CƠ BẢN VÀ DỰ PHÒNG CỦA LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI ĐIỆN LỰC LỆ THỦY 2.1 Phương thức vận hành LĐPP Điện lực Lệ Thủy 2.1.1 Trạm biến áp 110 kV Lệ Thủy (E72) 2.1.2 Trạm biến áp 110kV Vĩnh Linh (VL) 2.1.3 Trạm biến áp 110 kV Áng Sơn (AS) 2.2 Phương thức vận hành dự phòng LĐPP Điện lực Lệ Thủy 2.2.1 Khi điện lưới quốc gia 2.2.2 Khi cố TBA 110kV Lệ Thủy (E72) 2.2.3 Khi cố TBA 110kV Áng Sơn (AS) 2.2.4 Khi cố TBA 110kV Vĩnh Linh (VL) 2.3 Kết luận chương LĐPP Điện lực Lệ Thủy vận hành hở, theo dạng hình tia có liên kết mạch vòng khơng có liên kết mạch vòng Sơ đồ kết dây vận hành LĐPP Điện lực Lệ Thủy chủ yếu dựa vào phân bố địa lý thực tế vận hành Một số xuất tuyến cải tạo phục vụ theo yêu cầu chỉnh trang, giải toả mở đường huyện Lệ Thủy nhu cầu phát triển phụ tải nên cần thiết phải tính tốn để đưa phương thức vận hành tối ưu nhằm giảm thiểu tổn thất công suất vận hành, đảm bảo độ tin cậy chất lượng cung cấp điện Trên sở kết tính tốn phương thức vận hành tại, phương thức vận hành dự phòng phương thức vận hành tối ưu để đề xuất giải pháp hoàn thiện phương thức kết dây tại, nâng cao độ tin cậy cung cấp điện trình vận hành CHƯƠNG SỬ DỤNG PHẦN MỀM PSS/ADEPT ĐỂ TÍNH TỐN PHƯƠNG THỨC VẬN HÀNH TỐI ƯU CHO LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI ĐIỆN LỰC LỆ THỦY; TÍNH TỐN BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG VỚI PHƯƠNG THỨC VẬN HÀNH TỐI ƯU 3.1 Giới thiệu phần mềm PSS/ADEPT 3.1.1 Khái quát chung Trong luận văn sử dụng phần mềm PSS/ADEPT để thực tính tốn, phân tích LĐPP Điện lực Lệ Thủy Trước thực tính tốn, phân tích tiến hành việc tìm hiểu phần mềm tính phần mềm việc làm cần thiết - Tính tốn phân bố cơng suất Tính tốn ngắn mạch Tối ưu hố việc lắp đặt tụ bù (CAPO) Tính tốn điểm mở tối ưu (TOPO) Phân tích sóng hài Phân tích tốn khởi động động Phối hợp thiết bị bảo vệ Phân tích độ tin cậy lưới điện Trong khn khổ luận văn, sử dụng ba chức phần mềm PSS/ADEPT để tính tốn phân tích lưới điện Đó là: - - Tính tốn phân bố cơng suất Tính tốn điểm mở tối ưu (TOPO) Tối ưu hoá việc lắp đặt tụ bù (CAPO) Dưới trình bày ba chức phần mềm PSS/ADEPT 3.1.2 Tính tốn phân bố cơng suất 3.1.2.1 Nguồn 3.1.2.2 Đường dây cáp 3.1.2.3 Máy biến áp 3.1.2.4 Máy điện đồng 3.1.2.5 Máy điện cảm ứng 3.1.2.6 Mơ hình phụ tải tĩnh 3.1.2.7 Phụ tải cơng suất khơng đổi 3.1.3 Tính tốn điểm mở tối ưu (TOPO) Phần mềm PSS/ADEPT cung cấp trình để xác định điểm mở tối ưu LĐPP cho tổn thất công suất mạng bé Giải thuật TOPO tối ưu hoá phần lưới điện hình tia nối với nút nguồn Chính mà tất cấu hình mạng điện hình tia, TOPO định cấu hình có tổn thất cơng suất tác dụng bé Giải thuật TOPO sử dụng phương pháp Heuristic dựa tối ưu phân bố công suất Một đặc tính giải thuật Heuristic khơng thể định điểm tối ưu thứ hai, thứ ba Các khoá điện xem xét ban đầu phải trạng thái mở đóng lại chúng phải tạo mạch vòng kín Nếu chúng khơng tạo mạch vòng chúng đứng tách biệt nối với mạng tách biệt Những khố điện khơng tạo thành mạch vòng kín bị trình TOPO loại bỏ trước phân tích chương trình tính cho khố điện có tạo thành mạch vòng kín đóng Thuật tốn trình TOPO trình bày Hình 3.1 Hình 3.1 Thuật tốn xác định điểm mở tối ưu (TOPO) 3.1.4 Tối ưu hoá việc lắp đặt tụ bù (CAPO) Tối ưu hố vị trí lắp đặt tụ bù lưới tính tốn vị trí lắp đặt tụ bù lưới cho kinh tế (nghĩa cho số tiền tiết kiệm từ việc đặt tụ bù lớn số tiền phải bỏ để lắp đặt tụ bù) Các tính tốn kinh tế CAPO giải thích ứng với tụ bù cố định đồ thị phụ tải đơn Giả sử CAPO tính tốn lắp đặt tụ bù thứ n, độ lớn sF Tất nút hợp lệ lưới điện xem xét để tìm vị trí đặt tụ bù cho số tiền tiết kiệm lớn nhất; giả sử công suất tác dụng tiết 10 Savingss 8760* Ne *(cP* k k k switch * xPk cQ * switch * xQk ) k (3.12) Để hoàn tất, ta xét đến phương trình tính Ne: n Ne n 1 i r n (3.13) CAPO đặt tụ bù cố định lên lưới xảy điều kiện dừng Sau tụ bù ứng động đặt lên lưới xảy điều kiện dừng tương ứng tụ bù ứng động Tổng chi phí q 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 và/hoặc nhiều tụ bù ứng động nút PSS/ADEPT gộp tụ bù thành tụ bù cố định và/hoặc tụ bù ứng động Tụ bù ứng động đơn có nấc điều chỉnh tương ứng lịch đóng cắt tụ biểu diễn bước đóng cắt tụ bù đơn 3.1.5 Các bước thực ứng dụng phần mềm PSS/ADEPT Bước 1: Thu thập, xử lý nhập số liệu lưới điện cần tính tốn PSS/ADEPT 3.1.6 Các thuận lợi khó khăn sử dụng phần mềm PSS/ADEPT 3.1.6.1 Thuận lợi 3.1.6.2 Khó khăn 3.2 Các số liệu đầu vào phục vụ cho việc tính tốn lưới điện 3.2.1 Phương pháp cơng suất tiêu thụ trung bình Giới thiệu: Phương pháp cơng suất tiêu thụ trung bình giúp thu thập số liệu phụ tải tính tốn cách nhanh chóng, đơn giản Tuy nhiên, hầu hết đường dây trung cấp điện với phạm vi rộng lớn cho nhiều phụ tải khác nên tính chất tiêu thụ phụ tải khác Do đó, áp dụng cơng thức có nhiều phụ tải a 11 không phù hợp nên sử dụng cho khu công nghiệp khu kinh tế tập trung 3.2.2 Phương pháp xây dựng đồ thị phụ tải đặc trưng Do vị trí địa lý nên khí hậu huyện Lệ Thủy chia hai mùa rõ rệt năm mùa nắng (từ tháng đến tháng 10) mùa mưa (từ tháng 10 đến tháng 4), có ảnh hưởng đến phụ tải điện Tuy nhiên, qua thống kê số liệu phụ tải, mức độ biến động phụ tải hai mùa không lớn phụ tải cực đại mùa nắng lớn mùa mưa (khoảng 1,25 lần), để tính tốn nhằm chọn phương thức vận hành tối ưu cho lưới điện ta cần tính tốn với số liệu mùa nắng Đồ thị phụ tải đặc trưng nhóm tải Điện lực Lệ Thủy vào mùa nắng mơ tả hình 3.3 060 050 040 030 P 020 Q 010 000 11 13 15 17 19 21 23 Hình 3.3a: Đồ thị phụ tải đặc trưng nhóm phụ tải công nghiệp 12 90 80 70 60 50 P 40 Q 30 20 10 11 13 15 17 19 21 23 Hình 3.3b Đồ thị phụ tải đặc trưng nhóm phụ tải thương nghiệp, dịch vụ 060 050 040 P 030 Q 020 010 000 11 13 15 17 19 21 23 Hình 3.3c Đồ thị phụ tải đặc trưng nhóm phụ tải nơng nghiệp 13 090 080 070 060 050 040 030 020 010 000 P Q 11 13 15 17 19 21 23 Hình 3.3d Đồ thị phụ tải đặc trưng nhóm dân sư sinh hoạt 045 040 035 030 025 020 015 010 005 000 P Q 11 13 15 17 19 21 23 Hình 3.3e Đồ thị phụ tải đặc trưng nhóm phụ tải quan, văn phòng b Nhận xét: Chúng ta thu thập nhanh chóng phụ tải tính tốn thời điểm khác mà khơng cần phải đo đạc hết thời điểm phụ tải nhờ vào đồ thị phụ tải đặc trưng Phương pháp phù hợp hầu hết loại phụ tải muốn lấy số liệu phụ tải tính tốn 3.2.3 Kết luận 14 - Trên địa bàn Điện lực Lệ Thủy tại, phụ tải lớn phần lớn tập trung vào khu công nghiệp Cam Liên, khu vực khai thác titan xã Sen Thủy Ngư Thủy Nam, khu vực nuôi tôm xã Ngư Thủy Bắc, khu vực khai thác đá xã Sơn Thủy, khu vực có đường dây cấp điện riêng biệt nên dùng phương pháp công suất tiêu thụ trung bình để xác định giá trị tính tốn phụ tải Các phụ tải cơng nghiệp khác nằm ngồi khu cơng nghiệp tương đối nên đến phụ tải để thu thập liệu qua công tơ điện tử - Các phụ tải lại dùng phương pháp xây dựng đồ thị phụ tải đặc trưng để xác định giá trị tính tốn phụ tải, cách phối hợp đồ thị phụ tải đặc trưng số liệu đo đạc thực tế phụ tải vào cao điểm tối để tính tốn Số liệu phụ tải tính tốn luận văn thu thập từ số liệu đo công suất tháng 7/2018 3.3 Các tiêu chí để lựa chọn phương thức vận hành tối ưu cho lưới điện phân phối Điện lực Lệ Thủy Nhiệm vụ LĐPP dùng để chuyển tải điện cung cấp điện trực tiếp đến khách hàng sử dụng điện, nên việc đảm bảo cho lưới điện vận hành tin cậy, chất lượng đạt hiệu việc làm quan trọng Đặc trưng phụ tải hệ thống điện Điện lực Lệ Thủy ngày đêm có thời điểm đặc biệt cần phải xem xét việc tính toán chế độ vận hành lưới điện sau: - Cao điểm sáng (từ 8h00 đến 12h00) Cao điểm tối (từ 17h00 đến 22h00) Thời điểm trung bình (từ 15h00 đến 16h00) Thấp điểm tối (từ 0h00 đến 5h00) Trong đó, cơng suất vào cao điểm tối lớn công suất vào thấp điểm tối nhỏ 3.4 Tính tốn, lựa chọn phương thức vận hành tối ưu cho lưới điện phân phối Điện lực Lệ Thủy 15 3.4.1 Tính tốn cho phương thức vận hành Phần tính toán thực cách chạy trào lưu công suất cho phương thức vận hành LĐPP Điện lực Lệ Thủy sử dụng chế độ phụ tải cực đại, chế độ phụ tải trung bình chế độ phụ tải cực tiểu Kết thu công suất tổn thất công suất xuất tuyến tổng hợp Bảng 3.1, Bảng 3.2 Bảng 3.3 Bảng 3.1 Công suất tổn thất công suất xuất tuyến phương thức vận hành tại, chế độ phụ tải cực đại Bảng 3.2 Công suất tổn thất công suất xuất tuyến phương thức vận hành tại, chế độ phụ tải trung bình Bảng 3.3 Cơng suất tổn thất cơng suất xuất tuyến phương thức vận hành tại, chế độ phụ tải cực tiểu Bảng 3.4 Điện áp thấp xuất tuyến chế độ vận hành tại, phụ tải cực đại Bảng 3.5 Điện áp thấp xuất tuyến chế độ vận hành tại, phụ tải trung bình Bảng 3.6 Điện áp thấp xuất tuyến chế độ vận hành tại, phụ tải cực tiểu 3.4.2 Tính tốn, lựa chọn phương thức vận hành tối ưu 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) tồn mạng bé Số liệu mạch vòng có LĐPP Điện lực Lệ Thủy nêu Bảng 3.7: Bảng 3.7 Các mạch vòng có LĐPP Điện lực Lệ Thủy 3.5 Trình tự kết chạy TOPO phần mềm PSS/ADEPT (Có thể xem phụ lục 4.) Qua kết tính tốn điểm mở tối ưu Bảng 3.8, ta thấy phương thức vận hành tối ưu tính tốn phương thức vận hành mà Điện lực Lệ Thuỷ sử dụng có nhiều thay đổi Trong tổng số mạch vòng có mạch vòng cần phải 16 thay đổi lại điểm mở lưới để đem đến tổn thất công suất ( P) thấp Bảng 3.8 Vị trí điểm mở tối ưu phương thức vận hành Vị trí mở mạch vòng TT Tên mạch vòng Mạch vòng 474 E72– 476 Áng Sơn L92 Tiểu Vùng MC 473 TC Mỹ Đức Mạch vòng 478 E72– 476 Áng Sơn Mạch vòng 478 E72– 472 E72 L95 Phú Hòa MC 472 TC Mỹ Đức L35 Châu Xá MC 488 Văn Xá Trước chọn tối ưu Sau chọn tối ưu Qua tính tốn, vận hành theo phương thức tối ưu hiệu đem lại tốt Trong đó, tổn thất công suất lưới phân phối Điện lực Lệ Thuỷ trước chọn tối ưu 842,952 kW sau chọn tối ưu 806,111 kW Kết cụ thể tổng hợp Bảng 3.9 Sơ đồ kết dây tối ưu LĐPP Điện lực Lệ Thủy trình bày phụ lục 1.9 Bảng 3.9 Công suất tổn thất công suất xuất tuyến sau chọn phương thức vận hành tối ưu ứng với chế độ phụ tải cực đại 3.6 Tính tốn, lựa chọn phương thức vận hành dự phòng cho lưới điện phân phối Điện lực Lệ Thủy Để lựa chọn phương thức vận hành dự phòng hợp lý cho LĐPP Điện lực Lệ Thủy, tác giả dùng phần mềm PSS/ADEPT để tính tốn cho phương thức vận hành dự phòng sử dụng phương thức vận hành khác xảy ra, sau so sánh để lựa chọn phương thức vận hành hợp lý (phương thức cho tổn thất công suất ( P) nhỏ điện áp nằm giới hạn cho phép) Các phương thức dùng 17 để tính tốn kiểm tra đạt điều kiện phát nóng dây dẫn Việc sử dụng số liệu phụ tải tính tốn vào thời gian cao điểm tối thời điểm phụ tải lớn ngày, kết tính tốn đạt u cầu cho thời điểm lại 3.6.1 Khi cố TBA 110kV Lệ Thủy (E72) + Dùng đường dây 22kV liên lạc 474 E72-476 AS, 478 E72- 476 AS để cấp điện Kết sau chạy trào lưu công suất Bảng 3.11a 3.6.2 Khi cố TBA 110kV Áng Sơn (AS) + Dùng đường dây 22kV liên lạc 474 E72-476 AS (cấp cho nhánh rẽ 473 TC Mỹ Đức), 478 E72- 476 AS (cấp cho phụ tải lại) để cấp điện Kết sau chạy trào lưu công suất Bảng 3.11b 3.6.3 Khi cố TBA 110kV Vĩnh Linh (VL) + Dùng đường dây 22kV liên lạc 476 E72-486 Sen Nam để cấp điện cho phụ tải sau MC 486 Sen Nam Kết sau chạy trào lưu công suất Bảng 3.11c 3.7 Tính tốn bù cơng suất phản kháng lưới điện phân phối Điện lực Lệ Thủy với sơ đồ phương thức vận hành tối ưu 3.7.1 Đặt vấn đề Bài tốn tính dung lượng bù quan trọng trình quản lý, vận hành lưới điện lợi ích ưu mang lại: giảm tổn thất điện lưới điện, nâng cao khả tải dây dẫn, giảm công suất nguồn,… Lưới điện trung áp Điện lực Lệ Thuỷ trải rộng địa bàn lớn chiều dài xuất tuyến lớn, trung bình khoảng 60 km gây tổn thất cơng suất cuối đường dây lớn Vì vậy, việc áp dụng phần mềm PSS/ADEPT để tính tốn bù công suất phản kháng cần thiết Đặc biệt việc áp dụng tốn tính dung lượng bù giúp Điện lực xác định nhu cầu công suất kháng cho tồn lưới, kiểm tra vị trí bù hữu phục vụ cơng tác rà sốt đánh giá tổng thể toán bù theo đặc thù riêng lưới điện Lệ Thuỷ 3.7.2 Khảo sát tình hình bù trạng 18 Dung lượng bù có tính đến thời điểm 31/07/2018 gồm cụm tụ bù trung áp với tổng dung lượng bù 1800 kVAr Tổng dung lượng bù hạ áp 12,705 MVAr Vị trí lắp đặt tụ bù dung lượng bù lưới điện Điện lực Lệ Thuỷ thống kê phụ lục 2.2 Do phụ tải điện phát triển hàng năm dẫn đến vị trí bù dung lượng bù khơng hợp lý, việc tính tốn lại vị trí dung lượng để đảm bảo chất lượng điện áp cho phép với tổn thất công suất nhỏ cần thiết 3.7.3 Các yêu cầu tính tốn - Xác định điện áp nút phụ tải trước bù - Xác định hệ số công suất (cos ) trước bù - Xác định cơng suất, tổn thất cơng suất tồn xuất tuyến trước bù - Xác định dung lượng tối ưu vị trí lắp đặt tối ưu tụ bù - Xác định điện áp nút phụ tải sau bù - Xác định hệ số công suất (cos ) sau bù - Xác định công suất, tổn thất cơng suất tồn xuất tuyến sau bù Từ kết tính tốn trước bù sau bù đánh giá hiệu việc đặt bù, tìm giải pháp bù tốt 3.7.4 Tính tốn phân bố công suất ban đầu Từ sơ đồ xuất tuyến tính tốn điểm mở tối ưu, áp dụng tính tốn phân bố cơng suất cho xuất tuyến, kết tính tốn thống kê theo Bảng 3.12 Bảng 3.12: Tổn thất công suất ban đầu xuất tuyến trạm 110kV Lệ Thuỷ Áng Sơn Công suất Tên xuất tuyến Tổn thất CS tác dụng P Q ∆P ∆P/P (kW) (kVAr) (kW) (%) Tổn thất CS phản kháng ∆Q ∆Q/Q cosφ (kVAr) (%) 19 I Trạm Lệ Thuỷ (E72) 23765.52 XT 471 E72 3072.52 918.24 113.69 3.70 160.10 17.43 0.97 XT 472 E72 1613.49 344.20 15.111 0.93 27.189 7.89 0.98 XT 474 E72 6109.43 1197.35 82.448 1.35 185.54 15.49 0.98 XT 476 E72 3141.99 502.01 51.99 1.65 94.861 18.89 0.99 XT 478 E72 1127.22 285.87 7.511 0.67 34.155 11.94 0.99 MC 486 Sen Nam II.Trạm Áng Sơn (AS) 8706.70 3065.01 487.01 5.59 1507.3 49.17 0.94 2520.54 156.39 48.351 1.92 151.31 96.75 0.99 XT 476 AS 832.85 218.71 7.452 15.319 7.004 0.97 XT 478 AS 1687.69 -62.32 40.899 2.42 6312.68 757.76 3.18 2009.145 31.82 0.96 0.89 135.99 -216.7 1.00 3.7.5 Tính tốn bù kinh tế cho LĐPP Ứng dụng module CAPO phần mềm PSS/ADEPT để tính bù cho xuất tuyến nói CAPO xem xét tất nút hợp lệ lưới lưới điện để tìm vị trí đặt tụ bù cho số tiền tiết kiệm lớn Chúng ta cần thiết lập thơng số phân tích kinh tế cho tốn tối ưu hóa chế độ đặt bù PSS/ADEPT Đây số quan trọng, định lớn đến kết tính tốn chương trình Ta thiết lập thơng số tính tốn phần CAPO chương trình PSS/ADEPT Cụ thể sau: - Chi phí điện (cP): giá tiền phải trả cho 1kWh điện tiêu thụ Ta thiết lập giá bán điện bình quân Điện lực Lệ Thuỷ năm 2017 1.561,07 đồng/kWh - Chi phí điện phản kháng (cQ): giá tiền phải trả cho 1kVArh điện phản kháng tiêu thụ Ta thiết lập cQ theo hệ số công suất đầu xuất tuyến trung áp, theo [10] ta có: cQ= cP x k% (3.15) 20 Trong đó: k% hệ số bù đắp chi phí bên mua điện sử dụng lượng CSPK quy định Hệ số k cho theo Bảng 3.13 Các xuất tuyến lưới phân phối Điện lực Lệ Thuỷ có hệ số cơng suất lớn 0.85 nên ta lấy giá trị chung tính tốn cQ = 1145,5 x 0% = đồng/kVAr - Chi phí nhu cầu điện dP: giá tiền phải trả cho 1kW công suất tác dụng lắp đặt nhà máy điện (suất đầu tư công suất tác dụng nhà máy điện) Hiện CAPO không sử dụng giá trị - Chi phí nhu cầu phản kháng dQ: giá tiền phải trả cho 1kVAr CSPK lắp đặt nhà máy điện (suất đầu tư CSPK nhà máy điện) Hiện CAPO khơng sử dụng giá trị * Chi phí bảo trì trạm tụ bù trung áp cố định: mFTAcđ = 4203,53 đồng/kVAr.năm * Chi phí bảo trì trạm tụ bù trung áp ứng động: mFTAưđ = 19500 đồng/kVAr.năm * Chi phí bảo trì trạm tụ bù hạ áp cố định: mFHAcđ = 5151,6 đồng/1 kVAr.năm * Chi phí bảo trì trạm tụ bù hạ áp ứng động: mFHAưđ = 8058 đồng/1 kVAr.năm Bảng 3.13: Hệ số bù k * Tính tốn bù cố định ứng động phía trung áp kết hợp hạ áp Từ sơ đồ sau bù tự nhiên, cài đặt số kinh tế tính tốn mục 3.7.5 cho hộp thoại Economic (các giá trị cho phía trung áp) chương trình Sau vào phần CAPO chương trình PSS/ADEPT điều chỉnh số lượng tụ bù cố định để lắp đặt 10 (giả thiết số tụ có sẵn để lắp đặt không giới hạn) dung lượng tụ 100 kVAr Tiếp tục điều chỉnh số lượng tụ bù ứng động để lắp đặt 10 (giả thiết số tụ có sẵn để lắp đặt khơng giới hạn) dung lượng tụ 100 kVAr Chọn nút trung áp tiến hành tính tốn bù CAPO cho phía trung áp Sau cài đặt lại hộp thoại Economic (các giá trị cho phía hạ áp) Điều chỉnh phần CAPO chương trình 21 PSS/ADEPT số lượng tụ bù cố định 50 ứng với dung lượng bù 10 kVAr Tiếp tục điều chỉnh số lượng tụ bù ứng động để lắp đặt 50 ứng với dung lượng bù 10 kVAr Chọn nút trạm biến áp tiến hành bù CAPO cho phía hạ áp Lần lượt tính tốn bù cố định ứng động cho phía trung áp cho phía hạ áp, đồng thời theo dõi kết tính tốn chương trình xuất tuyến sau MC 486 Sen Nam ta có kết vị trí bù dung lượng bù Bảng 3.14 Tính tốn tổn thất cơng suất cho xuất tuyến sau MC 486 Sen Nam nói sau bù cố định ứng động phía trung áp kết hợp hạ áp, kết tổn thất công suất xuất tuyến sau tính tốn Bảng 3.16 Bảng 3.16: Tổn thất sau bù trung áp kết hợp với hạ áp Công suất Tên xuất tuyến P (kW) Tổn thất CS tác dụng Q ∆P (kVAr) (kW) Tổn thất CS phản kháng cosφ ∆P/P ∆Q ∆Q/Q (%) (kVAr) (%) I Trạm Lệ Thuỷ (E72) 23696.89 XT 471 E72 3072.52 918.24 113.69 3.70 160.10 17.43 0.97 XT 472 E72 1613.49 344.20 15.111 0.93 27.189 7.89 0.98 XT 474 E72 6109.43 1197.35 82.448 1.35 185.54 15.49 0.98 XT 476 E72 3141.99 502.01 51.99 1.65 94.861 18.89 0.99 XT 478 E72 1127.22 285.87 7.511 0.67 34.155 11.94 0.99 MC 486 Sen Nam II.Trạm Áng Sơn (AS) 8692.07 2424.5 472.32 5.43 1472.34 60.72 0.96 2520.54 156.39 48.351 1.92 151.31 96.75 0.99 XT 476 AS 832.85 218.71 7.452 15.319 7.004 0.97 XT 478 AS 1687.69 -62.32 40.899 2.42 5672.17 743.07 3.13 1974.18 34.80 0.97 0.89 135.99 -216.7 1.00 22 Kiểm tra điện áp xuất tuyến với phương thức vận hành tối ưu sau bù CSKH bảng 3.17 Từ kết thống kê Bảng 3.16 Bảng 3.17 ta thấy tổn thất công suất sau bù trung áp kết hợp hạ áp xuất tuyến sau MC 486 Sen Nam giảm so với trước bù , đồng thời hệ số cosφ tăng lên từ khoảng 0.94 đến 0.96; kiểm tra nút điện áp cải thiện so với trước Như dung lượng bù trung áp kết hợp với hạ áp chấp nhận 3.8 Kết luận chương Bằng cách sử dụng phần mềm PSS/ADEPT, chương luận văn thực tính tốn lựa chọn phương thức vận hành phương thức vận hành dự phòng cho LĐPP Điện lực Lệ Thuỷ chế độ mùa nắng năm 2018, phương thức có ưu điểm vượt trội so với phương thức vận hành sử dụng tổn thất công suất thấp hơn, điện áp vận hành tốt hơn, nên đề nghị Điện lực đưa vào sử dụng Với sơ đồ tính tốn lưới điện dùng phần mềm PSS/ADEPT lập sẵn, phương pháp thu thập số liệu phụ tải nghiên cứu kiểm chứng việc tính tốn, lựa chọn phương thức vận hành thời điểm năm sau trở nên đơn giản tốn thời gian Trên sở xây dựng số kinh tế cho PSS/ADEPT, tính tốn bù cơng suất phản kháng cho phương thức vận hành tối ưu phương pháp bù trung áp kết hợp hạ áp Qua kết tính tốn phân tích, có vấn đề cần quan tâm sau: - Về phương thức vận hành bản: vận hành theo phương thức kết lưới giúp giảm tổn thất công suất (806,111 kW so với 842,952 kW phương thức vận hành tại), từ làm giảm tổn thất điện mang lại hiệu kinh tế - Về phương thức vận hành dự phòng: 23 Hiện nay, LĐPP Điện lực Lệ Thuỷ sử dụng nhiều chủng loại thiết bị dùng để thao tác đóng cắt bảo vệ với tính sử dụng khác như: - - Đầu xuất tuyến đường dây TBA nguồn sử dụng máy cắt hợp Trên đường dây phân phối phân đoạn sử dụng thiết bị như: Máy cắt recloser (máy cắt tự đóng lại), dao cắt có tải kiểu kín hở, dao cách ly, cầu chì tự rơi Trong trình vận hành, nhận thấy việc lắp đặt thiết bị có nhiều tồn cần phải khắc phục để nâng cao độ tin cậy hiệu cung cấp điện Các tồn đề xuất khắc phục sau: * Về cầu chì tự rơi (Fuse cut out - FCO) + FCO nhánh rẽ Hải Thuỷ - XT 476 E72 + FCO nhánh rẽ Quy Hậu – XT 474 E72 * Về dao cách ly đường dây LTD: + DCL 309-4 Sen Hạ liên lạc XT 476 E72 MC 486 Sen Nam: Qua tính tốn, thấy thực thay DCL loại LTD dao cắt có tải kiểu kín có kết nối SCADA tiết kiệm SAIDI = 1,425 phút/KH; SAIFI = 0,142 lần/KH - Do thời gian hạn chế nên luận văn tác giả khơng tiến hành tính tốn hai đề xuất lại với thời gian chuyển tải lớn 05 phút nên ta không xét đến tiêu MAIFI Tuy nhiên, theo tác giả thực giúp hoàn thiện phương thức kết dây tại, hoàn thiện sơ đồ, nâng cao tính linh hoạt vận hành, nâng cao ĐTCCCĐ 24 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Điện lực Lệ Thuỷ đơn vị quản lý lưới điện kinh doanh điện năng, cung cấp điện an toàn, ổn định địa bàn huyện Lệ Thuỷ Để đáp ứng phát triển, đòi hỏi việc cung ứng điện, phát triển lưới điện phân phối Công ty Điện lực Quảng Bình nói chung Điện lực Lệ Thuỷ nói riêng phải tương ứng phát triển Đề tài: “Tính tốn, lựa chọn phương thức vận hành tối ưu cho lưới điện phân phối Điện lực Lệ Thuỷ tỉnh Quảng Bình” nhằm mục đích tính tốn, lựa chọn phương thức vận hành cho LĐPP Điện lực Lệ Thuỷ nhằm đáp ứng phát triển Trong luận văn thực nghiên cứu kết sau: Tính tốn phương thức vận hành tối ưu LĐPP Điện lực Lệ Thuỷ Thực kiểm tra điện áp nút xuất tuyến để tìm nút có điện áp thấp giúp cảnh báo vận hành Thực tính tốn bù cơng suất phản kháng ứng với phương thức vận hành tối ưu - Tính tốn điểm mở tối ưu cho phương thức vận hành LĐPP Điện lực Lệ Thuỷ Thực kiểm tra điện áp nút xuất tuyến để tìm nút có điện áp thấp giúp cảnh báo vận hành Thực tính tốn bù cơng suất phản kháng ứng với phương thức vận hành tối ưu - - Tính tốn số phương thức vận hành dự phòng LĐPP Điện lực Lệ Thuỷ trường hợp bị cố cắt điện công tác Đề xuất số giải pháp nhằm hoàn thiện LĐPP Điện lực Lệ Thuỷ tại, nâng cao độ tin cậy cung cấp điện, linh hoạt chuyển đổi phương thức, đáp ứng nhu cầu phát triển phụ tải năm Các giải pháp đề xuất để hồn thiện lưới điện có tính khả thi cao khối lượng vốn đầu tư tương đối ít, dễ thực điều kiện Do nên thực để có sơ đồ lưới điện hoàn chỉnh - ... điểm tối lớn công suất vào thấp điểm tối nhỏ 3.4 Tính tốn, lựa chọn phương thức vận hành tối ưu cho lưới điện phân phối Điện lực Lệ Thủy 15 3.4.1 Tính tốn cho phương thức vận hành Phần tính tốn... tối ưu ứng với chế độ phụ tải cực đại 3.6 Tính tốn, lựa chọn phương thức vận hành dự phòng cho lưới điện phân phối Điện lực Lệ Thủy Để lựa chọn phương thức vận hành dự phòng hợp lý cho LĐPP Điện. .. Trước chọn tối ưu Sau chọn tối ưu Qua tính tốn, vận hành theo phương thức tối ưu hiệu đem lại tốt Trong đó, tổn thất công suất lưới phân phối Điện lực Lệ Thuỷ trước chọn tối ưu 842,952 kW sau chọn