Nghiên cứu đề xuất giải pháp giảm tổn thất điện năng cho lưới điện phân phối huyện cam lâm, tỉnh khánh hòa

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN QUỐC HƯNG NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP GIẢM TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG CHO LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI HUYỆN CAM LÂM TỈNH KHÁNH HÒA LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Đà Nẵng - Năm 2017 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN QUỐC HƯNG NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP GIẢM TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG CHO LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI HUYỆN CAM LÂM TỈNH KHÁNH HÒA Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số: 60 52 02 02 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Người hướng dẫn khoa học: TS LÊ ĐÌNH DƯƠNG Đà Nẵng - Năm 2017 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tác giả luận văn NGUYỄN QUÓC HƯNG TRANG TÓM TẮT LUẬN VAN NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP GIẢM TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG CHO LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI HUYỆN CAM LÂM TỈNH KHÁNH HÒA Học viên: Nguyễn Quốc Hưng Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số: 60520202 Khóa: K33.KTĐ.KH Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN Tóm tắt - Giảm tổn thất điện mục tiêu quan trọng sản xuất kinh doanh điện Ở nước ta, năm gần nhu cầu điện ngày gia tăng, hệ thống lưới điện vận hành lâu năm với việc xây dựng khơng đồng chưa tính tốn cập nhật thường xuyên dẫn đến tổn thất điện đáng kể nhiều khu vực hệ thống điện Do vậy, việc tính tốn đưa giải pháp giảm tổn thất điện để nâng cao hiệu vận hành lưới điện hữu cần thiết Trong đề tài này, dựa sở nghiên cứu lý thuyết giải pháp giảm tổn thất điện kết hợp với sử dụng phần mềm ứng dụng để phân tích tổn thất điện lưới điện phân phối Điện lực huyện Cam Lâm, dựa đánh giá ưu, khuyết điểm giải pháp giảm tổn thất điện mà Điện lực Cam Lâm áp dụng, số giải pháp giảm tổn thất điện lựa chọn Kết tính tốn đạt thể tính hiệu giải pháp đề xuất Từ khóa - tổn thất điện năng; lưới điện phân phối; bù công suất phản kháng; tụ bù; Điện lực Cam Lâm RESEARCH ON SOLUTION TO REDUCE POWER LOSS FOR DISTRIBUTION SYSTEM OF CAM LAM DISTRICT, KHANH HOA PROVINCE Abstract - Reducing power loss is one of the important goals in the production and sale of electricity In our country, in recent years, the electricity demand has been increasing, while the power grid has been running for a long time with inconsistent construction and irregular update and calculation, resulting in significant loss of power in several areas in the system Therefore, calculating to propose solutions for reducing power losses and improving the efficiency of operation of existing grids is very necessary In this thesis, based on theoretical research on solutions for reducing power losses combined with the use of application software to analyze the current power losses on the power grid of Cam Lam Power Company, and based on the assessment of the advantages and disadvantages of solutions to reduce power losses that Cam Lam Power Company is applying, some solutions to reduce power loss are chosen Obtained results indicate the effectiveness of the proposed solutions Key words - power loss; distribution system; reactive power compensation; capacitor; Cam Lam Power Company MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN TOM TẮT LUẬN VĂN MỤC LỤC DANH MỤC CAC KÝ HIỆU, CAC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CAC BẢNG DANH MỤC CAC HINH MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Mục đích nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Bố cục luận văn CHƯƠNG GIỚI THIỆU VỀ LƯỚI ĐIỆN VÀ HIỆN TRẠNG TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRÊN LƯỚI ĐIỆN CỦA ĐIỆN LỰC CAM LÂM 1.1 Tổng quan tổn thất điện ngành điện 1.1.1 Đặc điểm chung ngành điện 1.1.2 Một số yêu cầu công tác quản lý truyền tải kinh doanh điện 1.2 Tổng quan tổn thất điện ngành điện 1.2.1 Khái niệm tổn thất điện 1.2.2 Đặc điểm chung lưới điện điện phân phối .6 1.3 Một số vấn đề tổn thất điện lưới phân phối điện Điện lực Huyện Cam Lâm 1.3.1 Hiệu sử dụng điện 12 1.3.2 Tổn thất kỹ thuật 13 1.3.3 Tổn thất phi kỹ thuật 15 1.4 Các giải pháp giảm tổn thất nâng cao chất lượng điện .17 1.5 Kết luận 17 CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG ĐỂ GIẢM TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRÊN LƯỚI PHÂN PHỐI 18 2.1 Bù công suất phản kháng 18 2.1.1 Phương pháp bù công suất phản kháng 18 2.1.1.1 Các vấn đề chung việc bù công suất phản kháng 18 2.1.1.2 Lý thuyết bù trừ công suất phản kháng 19 2.1.2 Một số phương pháp tính bù lưới phân phối vận hành hở 25 2.1.2.1 Giảm tổn thất điện nhờ lắp đặt 01 tụ điện 27 2.1.2.2 Giảm tổn thất điện nhờ lắp đặt n tụ điện 32 2.1.3 Phân tích kinh tế tốn bù công suất phản kháng 32 2.1.3.1 Tiền lãi NPV thời gian thu hồi vốn đầu tư (Thv) .32 2.1.3.2 Phương pháp tính độ giảm TTĐN (DA) 33 2.1.4 Mơ hình tốn bù 33 2.1.4.1.Hàm mục tiêu 33 2.1.4.2.Các hạn chế 35 2.2 Kết luận 35 CHƯƠNG ỨNG DỤNG CHƯƠNG TRÌNH PSS/ADEPT TÍNH TỐN BÙ CƠNG SUẤT PHẢN KHÁNG ĐƯỜNG DÂY 22 kV CAM LÂM 37 3.1 Giới thiệu chung phần mềm PSS/ADEPT 37 3.2 Các bước thực phần mềm PSS/ADEPT 37 3.2.1 Bước - Thiết lập thông số mạng điện 38 3.2.1.1 Xác định thư viện dây dẫn 38 3.2.1.2 Xác định thơng số thuộc tính lưới điện 39 3.2.1.3 Xác định số kinh tế lưới điện 39 3.2.2 Bước - Tạo sơ đồ cho lưới điện 40 3.2.3 Bước - Chạy chức tính tốn 40 3.2.4 Bước - Lập báo cáo 41 3.2.4.1 Xem hiển thị kết phân tích sơ đồ 41 3.2.4.2 Xem hiển thị kết tính tốn cửa sổ Progress View 42 3.2.4.3 Xem hiển thị kết tính tốn chi tiết từ phần report phần mềm PSS/ADEPT 42 3.3 Ứng dụng chương trình PSS/ADEPT tính tốn tốn chọn vị trí bù cơng suất phản kháng tối ưu cho xuất tuyến 22kV Huyện Cam Lâm .43 3.3.1 Giới thiệu lưới điện phân phối Huyện Cam Lâm 43 3.3.1.1 Các thông số đường dây 43 3.3.2 Thiết lập thông số đường dây máy biến áp .47 3.3.3 Xác định dung lượng, vị trí bù tối ưu kinh tế xuất tuyến 22kV Huyện Cam Lâm 53 3.4 Kết luận: 60 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .61 TÀI LIỆU THAM KHẢO .62 PHỤ LỤC QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI BẢN SAO KẾT LUẬN CỦA HỘI ĐỒNG, BẢN SAO NHẬN XÉT CỦA CÁC PHẢN BIỆN (BẢN SAO) DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU - MBA: Máy biến áp - XT: Xuất tuyến - LĐPP: Lưới điện phân phối - CSPK: Công suất phản kháng - CSTD: Công suất tác dụng - PSS/ADEPT: Power System Simulator/Advanced Distribution Engineering Productivity Tool: Phần mềm tính tốn phân tích lưới điện phân phối - CAPO _ Capacitor Placement Optimization: Tìm vị trí bù tối ưu - E28: Trạm biến áp 110kV Cam Ranh 110/22kV - 2x25MVA - E30: Trạm biến áp 110kV Cam Lâm 110/22kV – 25MVA - EBĐ: Trạm biến áp 110kV Bán Đảo 110/22kV – 2x25MVA - LBS _ Load Break Switch: Dao cắt có tải - MC: Máy cắt - DCL: dao cách ly - PA: Phương án - TTCS: tổn thất công suất - TTĐN: tổn thất điện - ΔA: Tổn thất điện - ΔP: Tổn thất công suất tác dụng - ΔQ: Tổn thất công suất phản kháng DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệ u 1.1 1.2 1.3 1.4 Tên bảng Kế hoạch thực công tác SXKD điện Điện lực Cam Lâm Báo cáo thực công tác SXKD điện Điện lực Cam Lâm Báo cáo tổn thất trung áp Điện lực Cam Lâm Báo cáo tổn thất hạ áp Điện lực Cam Lâm Tình hình tổn thất điện Điện lực Cam Lâm từ năm 2012 đến 1.5 quí 1/2017 1.6 Tình hình thực tổn thất điện từ 2013 đến quý 1/17 1.7 Tổn thất điện theo cấp điện áp năm 2016 Điện lực Cam Lâm 1.8 Tác động tổn thất điện đến môi trường 3.1 Thông số xuất tuyến đường dây 3.2 Phụ tải đường dây xuất tuyến 477-E28 3.3 Load snapshots phụ tải A 3.4 Vị trí dung lượng bù cố định lưới trung áp 3.5 Tổn thất công suất trước sau bù 3.6 Vị trí dung lượng bù cố định lưới hạ áp 3.7 Tổn thất công suất trước sau bù Bảng tổng hợp kết sau bù tối ưu công suất phản kháng lưới 3.8 điện trung- hạ áp Trang 9 10 10 11 12 12 43 44 50 56 56 57 58 59 DANH MỤC CÁC HÌNH Số Tên hình Trang hiệu 1.1 Các nhánh lưới lưới điện áp thấp 14 Minh hoạ ảnh hưởng thiết bị bù sựđiều chỉnh hệ số 2.1 21 công suất 2.2 Mạch tương đương đồ thị vectơ điều chỉnh điện áp 22 Đặc tính gần quan hệ điện áp/ cơng suất phản kháng 2.3 25 hệ thống cung cấp Xuất tuyến với phụ tải gộp lại hay tập trung phân bổ tải 2.4 26 dạng phân bố dòng điện trước lắp đặt tụ Xuất tuyến với phụ tải gộp lại hay tập trung phân bố tải 2.5 27 dạng phân bố dòng điện sau lắp đặt tụ Độ giảm tổn thất lắp đặt tụ có dung lượng tối ưu với 2.6 28 tổ hợp loại tải Độ giảm tổn thất lắp đặt tụ có dung lượng tối ưu với 2.7 29 tổ hợp loại tải Độ giảm tổn thất hàm vị trí lắp đặt tụ bù tỷ số bù 2.8 tụ bù cho phân đoạn đường dây có phụ tải tập trung 29 phân bố Độ giảm tổn thất hàm vị trí lắp đặt tụ bù tỷ số bù 2.9 tụ bù cho phân đoạn đường dây với tổ hợp phụ tải tập 30 trung phân bố Độ giảm tổn thất hàm vị trí lắp đặt tụ bù tỷ số bù 2.10 30 tụ bù cho phân đoạn đường dây có phụ tải tập trung Độ giảm tổn thất lắp đặt tụ bù vị trí tối ưu cho phân 2.11 31 đoạn đường dây có nhiều tổ hợp tải tập trung phân bố Độ giảm tổn thất lắp đặt tụ bù vị trí tối ưu cho phân 2.12 31 đoạn đường dây với tổ hợp tải tập trung phân bố 3.1 Chu trình triển khai phần mềm PSS/ADEPT 38 3.2 Thiết lập thông số mạng lưới điện 38 3.3 Hộp thoại Network properties 39 3.4 Hộp thoại network Economics 40 Hộp thoại option – thẻ CAPO: Các lựa chọn cho tốn xác 3.5 41 định vị trí bù tối ưu Số hiệu 3.6 3.7 3.8 3.9 3.10 3.11 3.12 3.13 3.14 3.15 3.16 3.17 3.18 3.19 3.20 3.21 Tên hình Hộp thoại hiển thị kết tính tốn Hộp thoại xuất kết tính tốn Thiết lập sơ đồ lộ 477-E28 phần mềm PSS/ADEPT Thẻ thiết lập thông số đường dây Thẻ thiết lập thông số Máy biến áp Thẻ thiết lập thông số phụ tải Biểu đồ phụ tải điển hình ngày khách hàng A Thẻ thiết lập thông số nguồn Thẻ thiết lập thơng số Swith Thơng số kinh tế cho tốn CAPO Phân loại phụ tải Xây dựng đồ thị phụ tải Thẻ tính tốn CAPO Tính tốn kinh tế sau bù điện áp 22 kV Tính tốn bù trung áp PSS/ADEPT Thẻ tính tốn dung lượng bù hạ áp Trang 42 42 46 47 48 49 50 51 51 53 54 54 55 55 56 56 Placing 100.00 kvar fixed capacitor bank at node 7DM548 Placed fixed capacitor bank(s) Placed switched capacitor bank(s) Initial system loss: 14.82 kW 28.48 kvar Final system loss: 14.11 kW 27.15 kvar -Power savings: 0.71 kW 1.34 kvar Phụ lục 6: Kết tính toán PSS-ADEPT cho xuất tuyến 22kV 471-E28 Phần trung áp Beginning CAPO Placing 100.00 Placing 100.00 Placing 100.00 Placing 100.00 Placing 100.00 analysis kvar fixed capacitor kvar fixed capacitor kvar fixed capacitor kvar fixed capacitor kvar fixed capacitor bank bank bank bank bank at at at at at node node node node node 81125-38-6 81215 81125-51 81147-1 81117 Placed fixed capacitor bank(s) Placed switched capacitor bank(s) Initial system loss: 55.31 kW 78.71 kvar Final system loss: 52.88 kW 76.40 kvar Power savings: 2.43 kW 2.31 kvar Phần hạ áp Beginning CAPO analysis Placing 100.00 kvar fixed capacitor bank at node 7DC644 Placing 100.00 kvar fixed capacitor bank at node 7DC031 Placing 100.00 kvar fixed capacitor bank at node 7DD612 Placed fixed capacitor bank(s) Placed switched capacitor bank(s) Initial system loss: 55.31 kW 78.71 kvar Final system loss: 53.39 kW 76.72 kvar Power savings: 1.93 kW 1.99 kvar Phụ lục 7: Kết tính tốn PSS-ADEPT cho xuất tuyến 22kV 473-E30 Phần trung áp Beginning CAPO analysis Placing 100.00 kvar fixed capacitor bank at node 35-28-32-2B Placed fixed capacitor bank(s) Placed switched capacitor bank(s) Initial system loss: 1.28 kW 2.67 kvar Final system loss: 1.23 kW 2.58 kvar Power savings: 0.05 kW 0.08 kvar Phần hạ áp Beginning CAPO analysis Placing 100.00 kvar fixed capacitor bank at node 7DN666 Placed fixed capacitor bank(s) Placed switched capacitor bank(s) Initial system loss: 1.28 kW 2.67 kvar Final system loss: 1.17 kW 2.31 kvar Power savings: 0.11 kW 0.36 kvar Phụ lục 8: Kết tính tốn PSS-ADEPT cho xuất tuyến 22kV 474-E30 Phần trung áp Beginning CAPO analysis Placing Placing Placing Placing Placing Placing Placing Placing Placing Placing 300.00 300.00 300.00 300.00 300.00 300.00 300.00 300.00 300.00 300.00 kvar kvar kvar kvar kvar kvar kvar kvar kvar kvar fixed fixed fixed fixed fixed fixed fixed fixed fixed fixed capacitor capacitor capacitor capacitor capacitor capacitor capacitor capacitor capacitor capacitor bank bank bank bank bank bank bank bank bank bank at at at at at at at at at at node node node node node node node node node node 0418AFCO 0411-5-2 0418 0411-1A-1 0411-2-1 0413-2 0411-1A-1 0412A-1 0411-2 0413 Placed 10 fixed capacitor bank(s) Placed switched capacitor bank(s) Initial system loss: 62.74 kW 252.71 kvar Final system loss: 61.74 kW 250.93 kvar Power savings: 1.00 kW 1.78 kvar Phần hạ áp Beginning CAPO analysis Placing 300.00 kvar fixed capacitor bank at node 7DZ809 Placing 300.00 kvar fixed capacitor bank at node 7DZ810 Placing Placing Placing Placing Placing Placing Placing Placing Placing Placing 300.00 300.00 300.00 300.00 300.00 300.00 300.00 300.00 300.00 300.00 kvar kvar kvar kvar kvar kvar kvar kvar kvar kvar switched switched switched switched switched switched switched switched switched switched capacitor capacitor capacitor capacitor capacitor capacitor capacitor capacitor capacitor capacitor bank bank bank bank bank bank bank bank bank bank at at at at at at at at at at node node node node node node node node node node 7DZ812 7DZ806 7DZ809 7DZ805 7DZ804 7DZ808 7DZ811 7DZ814 7DZ812 7DZ806 Placed fixed capacitor bank(s) Placed 10 switched capacitor bank(s) Initial system loss: 62.74 kW 252.71 kvar Final system loss: 57.80 kW 232.65 kvar Power savings: 4.94 kW 20.07 kvar Phụ lục 9: Kết tính tốn PSS-ADEPT cho xuất tuyến 22kV 477-E30 Phần trung áp Beginning CAPO analysis Placing Placing Placing Placing 300.00 300.00 300.00 300.00 kvar kvar kvar kvar fixed fixed fixed fixed capacitor capacitor capacitor capacitor bank bank bank bank at at at at node node node node 0728FCO 0724A 0720-1-1A 0722 Placing Placing Placing Placing Placing Placing 300.00 300.00 300.00 300.00 300.00 300.00 kvar kvar kvar kvar kvar kvar fixed fixed fixed fixed fixed fixed capacitor capacitor capacitor capacitor capacitor capacitor bank bank bank bank bank bank at at at at at at node node node node node node 0720-1 0721 0720 0720 0713-5 0717A Placed 10 fixed capacitor bank(s) Placed switched capacitor bank(s) Initial system loss: 49.41 kW 133.50 kvar Final system loss: 47.48 kW 130.21 kvar Power savings: 1.93 kW 3.29 kvar Phần hạ áp Beginning CAPO analysis Placing Placing Placing Placing Placing Placing Placing Placing Placing Placing 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 kvar kvar kvar kvar kvar kvar kvar kvar kvar kvar fixed fixed fixed fixed fixed fixed fixed fixed fixed fixed capacitor capacitor capacitor capacitor capacitor capacitor capacitor capacitor capacitor capacitor bank bank bank bank bank bank bank bank bank bank at at at at at at at at at at node node node node node node node node node node 7DZ926 7DZ916 7DZ919 7DZ902 7DZ827 7DZ917 7DZ915 7DZ824 7DZ907 7DZ901 Placed 10 fixed capacitor bank(s) Placed switched capacitor bank(s) Initial system loss: 49.41 kW 133.50 kvar Final system loss: 46.30 kW 126.10 kvar Power savings: 3.11 kW 7.40 kvar Phụ lục 10: Kết tính toán giảm TTCS TTĐN lưới điện trung- hạ áp Phần trung áp TT Tuyến TTCS trước bù ΔP (kW) TTCS giảm sau bù ΔP (kW) TTĐN tiết kiệm năm ΔA (kWh) 477-E28 101,06 79,18 55.903,4 476-E30 82,99 82.72 689,85 475-E30 77,54 73,17 11.165,35 473-EBĐ 128,57 104,83 60.655,7 471-EBĐ 87,60 86,49 2.836,05 471-E30 14,82 14,14 1.737,4 471-E28 55,31 52,88 6.208,65 473-E30 1,28 1,23 127,75 474-E30 62,74 61,74 2.555 10 477-E30 49,41 47,48 8.405,95 TTCS trước bù ΔP (kW) TTCS giảm sau bù ΔP (kW) TTĐN tiết kiệm năm ΔA (kWh) Phần hạ áp TT 10 Tuyến 477-E28 476-E30 475-E30 473-EBĐ 471-EBĐ 471-E30 471-E28 473-E30 474-E30 477-E30 101,06 57.615,25 78,51 82,99 1.533 82,39 77,54 6.668,55 74,93 128,57 50.614,55 108,75 87,60 2.708,3 86,54 14,82 1.814,05 14,11 55,31 3.551,45 53,39 1,28 281,05 1,17 62,74 12.621,7 57,80 49,41 46,30 7.946,05 r* - I)A1 IIO(] DA NANG 'rrrrr'()rt; DAr rrgc uAcn KIto:\ CQNG HOA XA HQI CIIU NGIIIA DQc I6p VIli'[ NANI - Tu clo - tlirnh Phirc Ho So HQI DONG DANH GIA LU4.N VAX THAC SV Hgc vi6n: Nguy6n Qudc Hu'ng Ly lich khoa hoc cua hoc vi6n r{ [# r# Bi0n bAn ki6m phi6u w Bi€n bin I{Qi d6ng BAng di6rr cua hoc viOn cao hgc NhAn x6t NIINN XIi]]' HQ VA TEN 1"r rnAcs NTIIFM TRONG HQI DONG lilirt rrhQrr rt'l I J GS.lS i0l(inrIlLtng l'S I\gir1'6n IIiLu llicLr Chr /ic:lr Tltrc J 't'S Phtitt biAtt [s IS Le Dinh l)u'trng r.0 K-j, \/ kl lti.ti ,ldtg Phur bi1n L€ Cao QLrl'dn U ttoi tling 'l S t'r'an Vinh 'l'inh ( l'lti0rr ii(;rtr -t U, \ i t U ht t,i0rt I l{gw)'i hrrt)ttg dritt 1),) ,\'."ir,q r,qr).t' 'l'hLr K // ky 'rn rltirtt,q l.? trirrtt -'rtl IIOi cl6ng 'r ,:l CQNG HOA XA r-rQr CHU NGHIA VItr'I NAtvI DQc lqrp - Tq - flanh pltric DAr r{oc DA NANG TRU'oNG DAr r{QC T]ACTI KI{OA A2 IBIE,N EBAI\{ HQP HQI DONG PAUH GIA LUAN VAN THAC SV Ngdy ff tltdng nim 201 , Iloi cl6ng r[Lo-c tlu\nlr lip tlrco ()Lrrt\t clinlr :ro 1949/DI.lUK-Dl' 191912017 c[ra I-liOu tn-tong lr'tLt)ng Dai hoc llich lrhorr gr\rrr circ thdnh viOn: ctror\G vl TIr.oNG lror DONG I{O VA TEN TT (l1rir lich I I0i clOrrs l(im Flung L GS.1'S L6 TS NgLry6n Htltr FIi6u L 'l'lnL l