CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI Cùng với sự tăng trưởng của nền kinh tế quốc dân, hệ thống điện Việt Nam không ngừng phát triển, luôn đi trước một bước nhằm phục vụ đắc lực cho sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước. Ngày nay, sự phát triển của khoa học kỹ thuật đã góp phần đẩy mạnh quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước. Bên cạnh sự phát triển của các ngành công nghiệp khác thì năng lượng nói chung, ngành Điện nói riêng trong những năm gần đây đã đạt được nhiều thành tựu đáng kể. Điện lực là một ngành kinh tế then chốt của nền kinh tế. Do xác định được vị trí và tầm quan trọng của ngành công nghiệp điện lực trong nền kinh tế quốc dân, từ nhiều năm nay, mặc dù có những khó khăn về nhiều mặt, Đảng và Nhà nước ta đã dành sự quan tâm lớn cho việc đầu tư, phát triển nguồn điện từ trung ương đến các địa phương. Đặc biệt, hơn một thập kỉ qua, ngành điện lực được coi là hướng ưu tiên phát triển hàng đầu. Bởi lẽ nó là động lực của sự vận hành toàn bộ nền kinh tế và đáp ứng như cầu về dân sinh ngày càng cao của mọi tầng lớp nhân dân. Trong sự nghiệp “công nghiệp hóa, hiện đại hóa” đất nước, vai trò của ngành điện lực lại được nhân lên gấp bội. 1.1 Vai trò của lưới điện phân phối trong hệ thống điện Hệ thống điện bao gồm các nhà máy điện, trạm biến áp, các đường dây truyền tải và phân phối được kết nối với nhau thành hệ thống thống nhất làm nhiệm vụ sản xuất , truyền tải và phân phối điện năng. Tùy theo mục đích nghiên cứu mà hệ thống điện được chia thành các phần hệ thống tương đối độc lập nhau. Về mặt quản lý vận hành, HTĐ được chia thành: Các nhà máy điện. Lưới điện cao áp, siêu cao áp ( 220kV) và các trạm khu vực do các công ty truyền tải quản lý . Lưới truyền tải 110kV và phân phối do các công ty điện lực quản lý. Về mặt điều độ được chia thành 3 cấp: Điều độ quốc gia (A0). Điều độ các miền (A1,A2,A3). Điều độ các điện lực, các nhà máy điện. Về mặt nghiên cứu tính toán, HTĐ được chia ra thành: Lưới hệ thống 500kV. Lưới truyền tải 110,220kV. Lưới phân phối trung áp 6,10,15,22 và 35kV. Lưới phân phối hạ áp 0,4kV. Hệ thống điện phát triển không ngừng trong không gian, theo thời gian và để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của phụ tải rất nhiều các nhà máy điện có công suất lớn được đầu tư xây dựng. Tuy nhiên vì lý do kinh tế và môi trường mà các nhà máy thường được xây dựng ở những gần nguồn nhiên liệu hoặc chuyên chở nhiên liệu thuận lợi, ít tốn kém. Trong khi đó các trung tâm phụ tải lại ở xa, do vậy phải dung lưới truyền tải điện năng đến các hộ tiêu thụ. Đồng thời vì lý do kinh tế cũng như an toàn, người ta không thể cung cấp trực tiếp cho các hộ tiêu thụ bằng lưới truyền tải có điện áo cao mà phải dùng lưới phân phối có cấp điện áp thấp hơn. Chính vì lẽ đó lưới điện phân phối sẽ làm nhiệm vụ phân phối điện năng cho một địa phương (thành phố ,quận, huyện …) có bán kính thường nhỏ, thường dưới 50km.
Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Văn Tiến CHƯƠNG TỔNG QUAN LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI Cùng với tăng trưởng kinh tế quốc dân, hệ thống điện Việt Nam không ngừng phát triển, trước bước nhằm phục vụ đắc lực cho nghiệp cơng nghiệp hóa, đại hóa đất nước Ngày nay, phát triển khoa học kỹ thuật góp phần đẩy mạnh q trình cơng nghiệp hóa, đại hóa đất nước Bên cạnh phát triển ngành cơng nghiệp khác lượng nói chung, ngành Điện nói riêng năm gần đạt nhiều thành tựu đáng kể Điện lực ngành kinh tế then chốt kinh tế Do xác định vị trí tầm quan trọng ngành công nghiệp điện lực kinh tế quốc dân, từ nhiều năm nay, có khó khăn nhiều mặt, Đảng Nhà nước ta dành quan tâm lớn cho việc đầu tư, phát triển nguồn điện từ trung ương đến địa phương Đặc biệt, thập kỉ qua, ngành điện lực coi hướng ưu tiên phát triển hàng đầu Bởi lẽ động lực vận hành toàn kinh tế đáp ứng cầu dân sinh ngày cao tầng lớp nhân dân Trong nghiệp “cơng nghiệp hóa, đại hóa” đất nước, vai trị ngành điện lực lại nhân lên gấp bội 1.1 Vai trò lưới điện phân phối hệ thống điện Hệ thống điện bao gồm nhà máy điện, trạm biến áp, đường dây truyền tải phân phối kết nối với thành hệ thống thống làm nhiệm vụ sản xuất , truyền tải phân phối điện Tùy theo mục đích nghiên cứu mà hệ thống điện chia thành phần hệ thống tương đối độc lập Về mặt quản lý vận hành, HTĐ chia thành: Các nhà máy điện Lưới điện cao áp, siêu cao áp ( 220kV) trạm khu vực công ty truyền tải quản lý SVTH: Châu Nguyên Việt – Lớp 06D2 Trang Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Văn Tiến Lưới truyền tải 110kV phân phối công ty điện lực quản lý Về mặt điều độ chia thành cấp: Điều độ quốc gia (A0) Điều độ miền (A1,A2,A3) Điều độ điện lực, nhà máy điện Về mặt nghiên cứu tính tốn, HTĐ chia thành: Lưới hệ thống 500kV Lưới truyền tải 110,220kV Lưới phân phối trung áp 6,10,15,22 35kV Lưới phân phối hạ áp 0,4kV Hệ thống điện phát triển không ngừng không gian, theo thời gian để đáp ứng nhu cầu ngày tăng phụ tải nhiều nhà máy điện có cơng suất lớn đầu tư xây dựng Tuy nhiên lý kinh tế môi trường mà nhà máy thường xây dựng gần nguồn nhiên liệu chuyên chở nhiên liệu thuận lợi, tốn Trong trung tâm phụ tải lại xa, phải dung lưới truyền tải điện đến hộ tiêu thụ Đồng thời lý kinh tế an tồn, người ta khơng thể cung cấp trực tiếp cho hộ tiêu thụ lưới truyền tải có điện áo cao mà phải dùng lưới phân phối có cấp điện áp thấp Chính lẽ lưới điện phân phối làm nhiệm vụ phân phối điện cho địa phương (thành phố ,quận, huyện …) có bán kính thường nhỏ, thường 50km 1.2 Đặc điểm lưới phân điện phối Do vai trò cung cấp điện trực tiếp đến khách hàng địa phương nhỏ nên lưới điện phân phối thường có điện áp trung áp 6, 10, 15, 22, 35kV phân phối điện cho trạm phân phối trung hạ áp Lưới hạ áp 220/380V nhận điện từ trạm biến áp trung áp cấp điện cho phụ tải hạ áp Thông thường lưới điện phân phối trung hạ áp nhận điện từ : Thanh thứ cấp trạm biến áp 110, 220kV SVTH: Châu Nguyên Việt – Lớp 06D2 Trang Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Văn Tiến Các trạm biến áp trung gian 35/6kV, 35/10kV, 35/22kV Thanh nhà máy điện, trạm diezen … Sơ đồ cấp điện lưới điện phân phối có dạng sau: 1.2.1 Sơ đồ hình tia Đây loại sơ đồ đơn giản thơng dụng (hình 1.1) Từ trạm nguồn có nhiều xuất tuyến cấp điện cho nhóm trạm phân phối Trục xuất tuyến phân đoạn để tăng độ tin cậy cung cấp điện Thiết bị phân đoạn cầu chì, dao cách ly, máy cắt Recloser tự động đóng lặp lại Giữa trục trạm nguồn trạm nguồn khác nối liên thơng với để dự phịng cố, cắt điện cơng tác đột ngột đường trục hay trạm biến áp nguồn Máy cắt dao cách ly liên lạc làm việc để vận hành hở Các phụ tải điện sinh hoạt 0,4kV cung cấp từ trạm biến áp phân phối Mỗi trạm biến áp phân phối kết hợp cầu chì, máy biến áp tủ điện phân phối hạ áp Đường dây hạ áp 0,4kV trạm biến áp phân phối thường có cấu trúc hình tia Hình 1.1: Sơ đồ hệ thống phân phối hình tia cải tiến SVTH: Châu Nguyên Việt – Lớp 06D2 Trang Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Văn Tiến 1.2.2 Sơ đồ mạch vòng Thường áp dụng cho lưới điện phân phối đòi hỏi độ tin cậy cung câp điện chất lượng điện cao (hình 1.2) Các xuất tuyến cấp điện trực tiếp từ trạm khác tuyến có máy cắt hai đầu Các trạm biến áp phân phối đấu liên thông máy biến áp có dao cách ly đặt hai phía Máy biến áp cấp điện từ phía Sơ đồ mạch vịng thường áp dụng cho lưới phân phối dùng cáp trung Hình 1.2: Sơ đồ hình vịng phía cao áp hình tia phía hạ áp Trong thực tế, lưới điện phân phối Việt Nam phối hợp loại sơ đồ Chúng bao gồm nhiều trạm trung gian nối liên thông với mạng lưới đường dây phân phối tạo thành nhiều mạch vịng kín Đối với khu vực địi hỏi độ tin cậy cung cấp điện cao sơ đồ lưới phân phối thường áp dụng kiểu sơ đồ dạng thứ hai Tuy có kết cấu mạch vịng hầu hết lưới phân phối vận hành hở ( hay vận hành hình tia ) Các lý để vận hành hở nêu vắn tắt sau: Tổng trở lưới phân phối vận hành hở lớn nhiều so với vận hành kín nên dịng ngắn mạch bé cố Chính cần vhonj thiết bị đóng cắt có dịng SVTH: Châu Nguyên Việt – Lớp 06D2 Trang Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Văn Tiến ngắn mạch chịu đựng dịng cắt ngắn mạch bé tính toán lựa chọn thiết bị dẫn đến làm giảm đáng kể chi phí đầu tư Trong vận hành hở, rơle bảo vệ xuất tuyến cần chọn loại rơle đơn giản, rẻ tiền rơle dịng,áp thấp … mà khơng phải trang bị loại rơle phức tạp rơle định hướng công suất, rơle khoảng cách, rơle so lệch… Chính mà việc phối hợp rơle dễ dàng hơn, chi phí đầu tư giảm xuống Chỉ cần dùng cầu chì tự rơi để bảo vệ nhánh rẽ hình tia đoạn trục phối hợp với Recloser để tránh cố thoáng qua Khi cố, vận hành hở nên phạm vi điện bé cố không lan tràn qua phụ tải khác Điều chỉnh điện áp tuyến đường dây dễ dàng Nếu xem xét đến giá xây dựng lưới phân phối phương án kinh tế lưới hình tia Tuy nhiên vận hành hở LPP tổn thất công suất, tổn thất điện chất lượng điện áp luôn LPP vận hành kín Để khắc phục tình trạng tạo tính linh hoạt LPP vận hành hở, cần phải xác định trạng thái đóng cắt DCL phân đoạn để cực tiều hóa tổn thất cơng suất, điện hay hàm chi phí F định trước Trong công tác vận hành, LPP điều khiển thống cho phép vận hành kinh tế trạng thái bình thường linh hoạt tình trạng cố đảm bảo độ tin cậy cao Với trợ giúp máy tính hệ thống SCADA/EMS, điểm mở lưới để vận hành thay đổi thường xuyên trình vận hành đồ thị phụ tải thay đổi Khi xảy cố, máy tính tính cho phương án vận hành thay tôt nhân viên vận hành thực sơ đồ tối ưu thiết bị điều khiển từ xa Trong trương hợp khơng có thiết bị điều khiển đo lường từ xa vận hành kinh tế theo mùa năm Người ta tính chọn sơ đồ vận hành tối ưu cho khoảng thời gian phụ tải gần giống nhau( thường mùa SVTH: Châu Nguyên Việt – Lớp 06D2 Trang Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Văn Tiến điều kiện khí hậu ngày giống nhau), sau thao tác thiết bị phân đoạn để thực 1.2.3 Các vấn đề thương xảy lưới điện phân phối Tổn thất điện áp Khi có dịng điện chạy qua phần tử hệ thống điện( ví dụ đường dây máy biến áp…) xảy tượng TTĐA chúng Hiện tượng làm cho điện áp đầu nguồn phụ tải chênh lệch thường điện áp đầu • nguồn lớn so vơi điện áp cuối nguồn Độ sụt áp hiệu độ lớn điện áp U1 • U : • • ΔU S = U - U (1.1) Do có tham gia thành phần điện kháng nên theo lý thuyết ΔUS >ΔU Tuy nhiên U1 thực tế, LPP góc lệch o o nhỏ (cỡ ÷5 ) nên sai khác đại lượng lấy thành phần TTĐA dọc trục U để đo độ sụt áp Độ lệch điện áp so với ∆US I ∆U U2 hình 1.3: sơ đồ độ lệch điện áp p định mức sau: ΔU= U1 -U dm 100% U dm (1.2) Với U điện áp thực tế tải tiêu thụ Theo quy định chế độ vận hành bình thường độ lệch điện áp không vượt 5% so với điện áp định mức trương hợp cố độ lệch điện áp nằm phạm vi 0.95%U dm U 1.05%U dm Tổn thất công suất Tổn thất công suất lưới chia thành loại sau: SVTH: Châu Nguyên Việt – Lớp 06D2 Trang Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Văn Tiến Tổn thất kỹ thuật: Là tổn thất sinh tính chất vật lý q trình tải điện Tổn thất phụ thuộc tính chất dây dẫn vật liệu cách điện, điều kiện môi trường , dong điện điện áp Tổn thất kinh doanh (tổn thất phi kỹ thuật): Là tổn thất khâu kinh doanh điện gồm điện tiêu thụ không đo được, điện đo khơng vào hóa đơn, chứng từ … Ngồi yếu tố nêu trên, số nơi LPP xảy số vấn đề khác độ không sin điện áp, tượng sóng hài…tuy nhiên ảnh hưởng chúng khơng phổ biến 1.3 Những yêu cầu lưới điện phân phối Mục tiêu đảm bảo cho hộ tiêu thụ luôn đủ điện với chất lượng nằm phạm vi cho phép Có u cầu sau đây: 1.3.1 Độ tin cậy cấp điện Mức độ đảm bảo cấp điện liên tục đáng tin cậy thay đổi tùy thuộc vào loại cách sử dụng phụ tải hay gia tăng cung cấp điện hệ thống Có loại phụ tải sau: Phụ tải loại 1: hộ tiêu thụ mà cố ngừng cấp điện gây nên hậu nguy hiểm đến tính mạng người, làm thiệt hại lớn kinh tế, dẫn đến hư hỏng thiết bị, gây rối loạn trình công nghệ phức tạp, làm hỏng hàng loạt sản phẩm, có ảnh hưởng khơng tốt phương diện trị (ví dụ hội trường quốc hội, nhà khách phủ, đại sứ quán, sân bay, bệnh viện, hầm mỏ, khu công nghệ cao…) Đối với hộ tiêu thụ điện loại phải cấp điện với độ tin cậy cao, thường dùng hai nguồn đến, đường dây hai lộ đến, có nguồn dự phịng…nhằm hạn chế mức thấp cố điện Thời gian điện thường xem thời gian đóng nguồn dự trữ Phụ tải loại 2: hộ tiêu thụ mà ngừng cấp điện dẫn đến thiệt hại kinh tế ngừng trệ sản xuất, hư hỏng sản phẩm, lãng phí sức lao động…(như phân xưởng khí, xí nghiệp cơng nghiệp nhẹ…) Hộ tiêu thụ loại dùng phương án có khơng có nguồn dự phịng, đường dây lộ hay lộ kép Việc SVTH: Châu Nguyên Việt – Lớp 06D2 Trang Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Văn Tiến chọn phương án cần dựa vào kết so sánh vốn đầu tư phải tăng thêm nguồn dự phòng giá trị thiệt hại kinh tế ngừng cấp điện Hộ loại hai cho phép ngừng cấp điện thời gian đóng nguồn dự trữ tay Phụ tải loại 3: tất hộ lại hộ loại hộ loại 2, tức hộ cho phép cấp điện với mức độ tin cậy thấp, cho phép điện thời gian sửa chữa, thay thiết bị cố, thường không cho phép ngày đêm (24 giờ) khu nhà ở, kho , trường học, lưới cấp điện cho nông nghiệp Đối với hộ tiêu thụ loại dùng nguồn điện, đường dây lộ Cách phân loại nhằm có chọn lựa hợp lí sơ đồ giải pháp cấp điện bảo yêu cầu kinh tế-kỹ thuật, độ tin cậy chất lượng điện cho đối tượng cần cấp điện 1.3.2 Chất lượng điện Chất lượng điện đánh giá qua hai tiêu tần số điện áp Chỉ tiêu tần số quan điều khiển hệ thống điện quốc gia điều chỉnh mang tính tồn cục Chất lượng điện áp mang tính cục nên cơng ty điện lực cần phải đảm bảo cho khách hàng mà quản lí Nói chung điện áp lưới trung hạ áp cho phép dao động quanh giá trị định mức ±5 % Ở xí nghiệp phân xưởng yêu cầu chất lượng điện áp cao may, hóa chất, khí xác, điện tử cho phép dao động điện áp 2.5% 1.3.3 An tồn Cơng trình thiết kế cấp điện phải có tính an tồn cao: an toàn cho người vận hành, người sử dụng an tồn cho thiết bị điện tồn cơng trình Người thiết kế ngồi việc tính tốn xác, chọn dùng thiết bị khí cụ điện cịn phải nắm vững quy định an tồn, hiểu rõ mơi trường lắp đặt hệ thống cấp điện đặc điểm đối tượng cấp điện Khâu lắp đặt có ý nghĩa quan trọng làm nâng cao hay hạ thấp tính an toàn hệ thống điện Cuối người vận hành sử dụng điện phải tuyệt đối tuân thủ triệt để quy tắc an tồn quy trình sử dụng, vận hành SVTH: Châu Nguyên Việt – Lớp 06D2 Trang Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Văn Tiến 1.3.4 Kinh tế Chỉ tiêu kinh tế cao mạng điện do: Gíá vốn đầu tư, bảo trì di tu sửa chữa vận hành thấp Tổn thất dọc đường dây Quan điểm kinh tế-kỹ thuật phải biết vận dụng linh hoạt tùy theo đối tượng cấp điện tùy thuộc vào giai đoạn phát triển Khi thiết kế hay nâng cấp hệ thống cần đưa nhiều phương án, phương án có ưu nhược điểm riêng, có mâu thuẫn hai mặt kinh tế - kỹ thuật Phương án kinh tế phương án có vốn đầu tư nhất, phương án tổng hòa kinh tế-kỹ thuật cho thời hạn thu hồi vốn đầu tư sớm Phương án chọn phương án tối ưu Ngoài bốn yêu cầu nêu trên, thiết kế cần phải lưu ý cho hệ thống cấp điện thật đơn giản, dễ thi công, dễ vận hành, dễ sử dụng , dễ phát triển phụ tải sau hay quy hoạch nâng cấp… 1.4 Các tốn điển hình quản lý vận hành lưới điện phân phối Các tốn điển hình sau thường quan tâm nhiều công tác vận hành quản lý lưới điện phân phối: 1.4.1 Tối ưu hóa cấu trúc lưới điện phân phối Các hệ thống điện phân phối thường hình thành phát triển nhanh chóng địa phương thời kỳ khởi tạo Cấu trúc tự nhiên hình thành sau nhiều năm thường không hợp lý: sơ đồ chắp vá, công suất trạm không phù hợp va không nằm vị trí tối ưu so với nơi tập trung phụ tải Bài toán đặt cần phải xác định cấu trúc hợp lý liên kết đường dây trạm cho hệ thống lưới điện phân phối phải đảm bảo nhu cầu điện thời gian tương đối dài Việc giải toán thường xây dựng chọn lựa tiêu chuẩn thiết kế như: tiêu chuẩn giới hạn lựa chọn tiết điện khoảng cách dây dẫn đường trục, chọn gam công suất máy biến áp, chiều dài đường dây phân nhánh , số lộ xuất tuyến từ trạm biến áp trung gian … SVTH: Châu Nguyên Việt – Lớp 06D2 Trang Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Văn Tiến 1.4.2 Điều khiển phương thức vận hành Đối với tải tiêu thụ cho trước mà mạng điện cần phải truyền tải để cung cấp TTCS mạng,chất lượng điện áp hay độ tin cậy cung cấp điện cao hay thấp phụ thuộc vào cấu trúc mạng luôn tồn cấu trúc mà tổn thất nhỏ tin cậy cung cấp điện cao Chính mà với lưới phân điện phối có khả điều khiển như: đóng cắt thiết bị bù chuyển đổi đầu phân áp(dưới tải) trạm biến áp, đóng cắt thiết bị phân đoạn để thay đổi cấu hình hệ thống, thay đổi phần tử làm việc song song… trạng thái phụ tải biết cần phải xác định phương thức vận hành tối ưu nhằm đạt hiệu vận hành kinh tế cao Phương thức vận hành cần đảm bảo tiêu kỹ thuật, chất lượng điện tin cậy cung cấp điện 1.4.3 Bù kinh tế công suất phản kháng lưới điện phân phối Bài toán phân tính tốn dung lượng bù lựa chọn vị trí lắp đặt hợp lý để nhận hiệu kinh tế tối đa hệ thống phân phối Vấn đề cần giải phải cho số tiền tiết kiệm việc tăng hiệu kinh tế số tiền chi phí vào việc lắp đặt tụ bù Trong tình hình nay, mà lưới phân điện phối tỉnh, thành phố khu vực miền trung nâng cấp cải tạo theo tiêu chuẩn 22kV, kết cấu lưới dần hợp lý hóa để nâng cao khả cung cấp điện, thiết bị đóng cắt, bảo vệ trang bị thiết bị có cơng nghệ tiên tiến vấn đề dược quan tâm hàng đầu Công ty Điện Lực lựa chọn phương thức vận hành hợp lý để đảm bảo tiêu kỹ thuật đề 1.4.4 Lựa chọn phương án vận hành lưới điện phân phối Như phân tích trên, LPP lưới điện dùng để truyền tải điện trực tiếp đến khách hàng , việc đảm bảo vận hành lưới điện cho an toàn, tin cậy kinh tế việc làm quan trọng Lưới điện phân phối khu vực thành thị có mức độ phức tạp cao nhiều so với lưới điện truyền tải nên để tăng tin cậy cung cấp điện, thơng thường chúng thiết kế mạch vịng vận hành với cấu trúc hình tia hay gọi vận hành hở SVTH: Châu Nguyên Việt – Lớp 06D2 Trang 10 Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Văn Tiến Bảng 4.7 : Bảng tổng hợp nút xảy Qbù>Qtải Sđm MBA Ptải Qtải (kVA) (kW) HAHoaHiep1T4 250 109.13 46.95 HACTDearYang 1250 240 HAXuanHungT1 1600 HAXuanHungT2 1600 Qbù Loại tụ bù Ghi 30 Cố định QbùQtải 155.53 115.25 150 Cố định Qbù>Qtải 153.98 119.02 150 Cố định Qbù>Qtải Tên vị trí bù (kVAr) (kVAr) Các phương án tính tốn bù tối ưu phía hạ áp sau: a) Tính tốn bù cố định phía hạ áp Tiến hành cài đặt hộp thoại Economic số kinh tế hình bên dưới: SVTH: Châu Nguyên Việt – Lớp 06D2 Trang 72 Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Văn Tiến Hình 4-9: Cài đặt số kinh tế bù hạ áp vào hộp thoại PSS/ADEPT Vào Analysis/Option chọn thẻ General Load Flow cài đặt tương tự phần trung áp Đối với thẻ CAPO, khung connection type chọn Delta cho kiểu đấu dây cụm hình tam giác; Trong khung Load snapshots to consider chọn chế độ max chế độ vận hành cực đại; khung Fixed Capacitor Placement, chọn number of banks available = 41 (theo bảng 3.4, chương 3), phase bank of size ( kVAr) =30, Eligible nodes chọn hết nút hạ áp nút hợp lệ để xem xét đặt bù Trong khung Switch Capacitor Placement, chọn number of banks available = Áp dụng tính tốn bù cố định phía hạ áp cho xuất tuyến 471E92, kết tính tốn tổng hợp vị trí bù dung lượng bù vị trí bảng sau Bảng 4.7 : Kết tính tốn vị trí bù dung lượng vị trí bù sau bù hạ áp cố định xuất tuyến 471E92 Xuất tuyến 471E92 STT Vị trí bù Dung lượng bù (kVAr) HACTKhaiPhat 30 HADaiwa_T2 30 HACTDearYang 60 HACTDeawonT2 30 HAKTT_TD 30 HANg.Trai2 30 HADuoc_TW5 30 HACTDeawonT1 60 HAXuanHungT2 60 SVTH: Châu Nguyên Việt – Lớp 06D2 Trang 73 Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Văn Tiến 10 HADaukhiDN 30 11 HABaobi_ABC 30 12 HAXuanHungT1 30 13 HAHoaHiep1T4 30 14 HANam Thai 30 Tổng cộng 510 Kết tổn thất cơng suất sau bù cố định phía hạ áp kết bảng sau Bảng 4.8: Kết tính tốn tổn thất cơng suất giảm tổn thất sau bù hạ áp cố định xuất tuyến 471E92 Dung lượng Tổn thất ban đầu bù hạ áp Tổn thất sau bù Giảm tổn thất sau hạ áp cố định bù hạ áp cố định cố định (kVAr) 510 DP Q P Q δP δQ (kW) (kVAr) (kW) (kVAr) (kW) (kVAr) 81.433 171.901 72.680 153.051 8.753 18.85 b) Tính tốn bù điều chỉnh phía hạ áp: Tiến hành cài đặt hộp thoại Economic; thẻ General, Load Flow Analysis /Option bù hạ áp cố định Thẻ CAPO lưu ý khung Fixed Capacitor Placement, chọn number of banks available = Trong khung Switch Capacitor Placement, chọn number of banks available = 48, phase bank of size SVTH: Châu Nguyên Việt – Lớp 06D2 Trang 74 Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Văn Tiến ( kVAr) = 30, Eligible nodes chọn hết nút hạ áp nút hợp lệ để xem xét đặt bù Áp dụng tính tốn bù điều chỉnh phía hạ áp cho xuất tuyến 471E92, kết tính tốn phụ lục 4-8 Kết bảng sau Bảng 4.9 : Kết tính tốn vị trí bù dung lượng vị trí bù sau bù hạ áp điều chỉnh xuất tuyến 471E92 Xuất tuyến 471E92 STT Vị trí bù Dung lượng bù (kVAr) HACTDearYang 135 HAKTT_TD 45 HADuoc_TW5 75 HAXuanHungT1 180 HANg.Trai2 30 HADaiwa_T2 45 HACTDeawonT2 75 Tổng cộng 585 Kết tổn thất công suất sau bù điều chỉnh phía hạ áp phụ lục 4-8 Kết bảng sau SVTH: Châu Nguyên Việt – Lớp 06D2 Trang 75 Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Văn Tiến Bảng 4.10: Kết tính tốn tổn thất cơng suất giảm tổn thất sau bù hạ áp điều chỉnh xuất tuyến 471E92 Dung lượng Tổn thất ban đầu bù hạ áp Tổn thất sau bù Giảm tổn thất sau hạ áp điều chỉnh bù hạ áp điều chỉnh điều chỉnh (kVAr) 585 P Q P Q δP δQ (kW) (kVAr) (kW) (kVAr) (kW) (kVAr) 235.103 505.386 220.41 474.03 14.693 31.356 c) Tính tốn bù cố định kết hợp điều chỉnh phía hạ áp: Tiến hành cài đặt hộp thoại Economic; thẻ General, Load Flow Analysis /Option bù hạ áp cố định Thẻ CAPO lưu ý khung Fixed Capacitor Placement, chọn number of banks available = 41; phase bank of size (kVAr)=30.Trong khung Switch Capacitor Placement, chọn number of banks available = 8; phase bank of size ( kVAr) =15, Eligible nodes khung chọn nút hạ áp nút hợp lệ để xem xét đặt bù Áp dụng tính tốn bù kết hợp phía hạ áp cho xuất tuyến 471E92, kết tính tốn phụ lục 4-9 Xuất kết bảng sau SVTH: Châu Nguyên Việt – Lớp 06D2 Trang 76 Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Văn Tiến Bảng 4.11 : Kết tính tốn vị trí bù dung lượng vị trí bù sau bù hạ áp cố định kết hợp điều chỉnh xuất tuyến 471E92 Xuất tuyến 471E92 STT Vị trí bù Dung lượng bù (kVAr) HACTKhaiPhat 45 HADaiwa_T2 45 HACTDearYang 135 HACTDeawonT2 75 HAKTT_TD 45 HANg.Trai2 30 HADuoc_TW5 75 HACTDeawonT1 75 HAXuanHungT2 180 10 HADaukhiDN 75 11 HABaobi_ABC 75 12 HAXuanHungT1 180 13 HAHoaHiep1T4 30 14 HANam Thai 30 Tổng cộng SVTH: Châu Nguyên Việt – Lớp 06D2 1095 Trang 77 Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Văn Tiến Kết tổn thất công suất sau bù cố định kết hợp điều chỉnh phía hạ áp Kết bảng sau Bảng 4.12: Kết tính tốn tổn thất cơng suất giảm tổn thất sau bù hạ áp cố định kết hợp điều chỉnh xuất tuyến 471E92 Dung lượng Tổn thất ban đầu bù hạ áp Tổn thất sau bù Giảm tổn thất sau hạ áp kết hợp bù hạ áp kết hợp kết hợp (kVAr) 1095 P Q P Q δP δQ (kW) (kVAr) (kW) (kVAr) (kW) (kVAr) 235.103 505.386 209.303 449.416 25.8 55.97 4.4.3 So sánh phương án bù kinh tế Mỗi phương án tính tốn có kết tổng dung lượng bù cố định điều chỉnh, tổn thất công suất tác dụng, tổn thất CSPK toàn xuất tuyến lượng giảm tổn thất công suất sau phương án bù so với ban đầu Ta tổng hợp thành bảng sau để so sánh chọn phương án bù tối ưu Từ tính tổng giá trị khoảng chi phí vận hành, lắp đặt tụ bù là: cd dc dc dc C=Qcd (qcd +Ne Cbt )+Qb (q0 +Ne Cbt ) b Trong đó: + Qcdb , Qdc b [kVAr] dung lượng bù cố định điều chỉnh dc + q cd , q [đ/kVAr] suất đầu tư tụ bù cố định điều chỉnh + Ccdbt , Cdc bt [đ/năm.kVAr] suất chi phí bảo trì năm tụ bù cố định điều chỉnh N n é1+i ù + N e = ê ú thời gian quy đổi thời gian ê ú n=1 ë1+r û å SVTH: Châu Nguyên Việt – Lớp 06D2 Trang 78 Đồ án tốt nghiệp Với : GVHD: ThS Nguyễn Văn Tiến + N=8 thời gian tính tốn, r = 0.14 tỉ suất khấu tính tốn, i = 0.05 tỷ số lạm phát N n n é1+i ù é1+0.05 ù ú =5,62 Þ Ne = êê úú = êê ú 1+r 1+0.14 n=1 ë û û n=1 ë å å Tổng giá trị khoản lợi lắp đặt tụ bù tính theo công thức: B=(ΔP.g p +ΔQ.g q ).N e T Trong đó: + ΔP độ giảm cơng suất tác dụng so với ban đầu, kết tính tốn bảng 4.1 đến 4.12 + ΔQ độ giảm tổn thất CSPK so với ban đầu, kết tính tốn bảng 4.1 đến 4.12 + g p =976.08 [đ/kWh] giá điện tác dụng tiêu thụ + T [giờ/năm] thời gian làm việc tụ bù Thế giá trị vào công thức, tính tốn giá trị B, C NPV = B – C Ta tổng hợp thành bảng sau để so sánh chọn phương án bù tối ưu SVTH: Châu Nguyên Việt – Lớp 06D2 Trang 79 Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Văn Tiến Bảng 4.13 : Bảng so sánh phương án bù kinh tế xuất tuyến 471E92 Dung lượng bù (kVAr) Các phương án bù kinh tế Bù Bù HA HA cố điều định chỉnh Bù trung áp cố định Bù trung áp điều chỉnh Bù trung áp kết hợp Bù hạ áp cố định B (đồng) C (đồng) NPV = B – C (đồng) 851,460,503.65 325,478,783.6 525,981,719.9 1500 996,445,114.70 994,984,916.47 1,460,198.23 300 996,445,114.70 524,475,766.98 471,969,347.72 420,613,070.61 197,537,875.26 223,075,195.35 289,472,860.49 240,823,584.38 48,649,276.12 Bù TA điều chỉnh 1200 1200 510 Bù hạ áp điều chỉnh Bù hạ áp kết hợp Bù TA cố định 585 510 585 1,653,043,485.54 376,611,822.62 1,276,431,662.92 So sánh tiền tiết kiệm phương án bù ta nhận thấy phương án bù hạ áp cố định kết hợp điều chỉnh có tiền tiết kiệm thu lớn Từ chọn phương án để thực bù kinh tế cho XT 471E92 Ngồi ra, bù CSPK phía hạ áp cịn có ưu điểm so với bù phía trung áp: Đối với bù trung áp, dung lượng cụm tụ bù ≥ 300kVAr, trường hợp bù điều chỉnh tùy theo chế độ vận hành, máy cắt đóng cắt để cung cấp sa thải khỏi lưới lượng CSPK ≥ 300kVAr Trong đó, bù hạ áp có dung SVTH: Châu Nguyên Việt – Lớp 06D2 Trang 80 Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Văn Tiến lượng cụm tụ bù nhỏ hơn, trường hợp bù điều chỉnh rơle điều khiển có nhiều cổng điều chỉnh đóng cắt contactor nhằm cung cấp sa thải module tụ có dung lượng 15kVAr Do bù phía hạ áp điều chỉnh lượng CSPK theo nhu cầu phụ tải tinh bù trung áp Bù phía hạ áp bù rải LĐPP, bù sâu nên giảm tổn thất cơng suất, tổn thất điện nhiều Tuy nhiên cần ý việc bù gần phụ tải có nguy cộng hưởng tự kích thích phụ tải cao, vấn đề khắc phục cách bù điều chỉnh, module bù cố định tính tốn với dung lượng hợp lý 4.5 Kết luận chương Chọn phương án bù hạ áp cố định kết hợp điều chỉnh để bù kinh tế Xác định dung lượng bù theo phương pháp phân tích động dịng tiền tệ với điều kiện ràng buộc: ỉ Qi Ri Qi X i ư÷ ÷- (1 + 0,03 Ne )qo - T D Pb g p N e + g qồ 2 ữ ữ iẻ D U i iẻ D U i ứ 2.T Ne ỗỗỗg p ỗố Qbj < ổ Ri + ỗố iẻ D U i2 T N e ỗỗỗồ X ồiẻ D Ui2i ÷÷÷÷ø Xác định vị trí bù theo phương pháp dị nút máy tính Các thuận lợi khó khăn việc sử dụng phần mềm PSS/ADEPT a) Thuận lợi: Vùng đồ họa làm việc rộng, khơng hạn chế số điểm nút cần tính, khí cụ, thiết bị… nên thuận tiện việc thiết lập sơ đồ đơn tuyến lưới điện Có thể hiệu chỉnh thay đổi thơng số lưới điện phù hợp với thực tế vận hành Thuật tốn tính lặp lại thơng số lưới điện phần mềm gần không hạn chế số lần tính Cách xuất liệu đa dạng nên thuận lợi cho việc tổng hợp, xem xét, đánh giá kết SVTH: Châu Nguyên Việt – Lớp 06D2 Trang 81 Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Văn Tiến Có thể mở rộng sơ đồ cách dễ dàng theo phát triển lưới điện kết nối nhiều lưới điện, hệ thống điện với cách đơn giản Điều cho phép sử dụng số liệu tính tốn xuất tuyến, trạm để kết nối thành hệ thống chung cần tính tốn mà khơng cần thiết lập lại từ đầu b) Khó khăn: Dung lượng tập tin sơ đồ đơn tuyến toàn lưới điện lớn nên thực thuật tốn điểm mở tối ưu, vị trí bù tối ưu…tốn nhiều thời gian có kết cụ thể Các số liệu đầu vào phục vụ cho việc tính tốn lớn, việc cập nhật số liệu để đảm bảo độ xác cao khó khăn, nhiều thời gian SVTH: Châu Nguyên Việt – Lớp 06D2 Trang 82 Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Văn Tiến KẾT LUẬN Lưới điện phân phối đóng vai trị quan trọng việc cung cấp điện liên tục, góp phần phát triển kinh tế quốc gia nói chung địa phương nói riêng Việc đảm bảo chất lượng điện cho lưới phân phối đặt lên hàng đầu để đạt mục tiêu đó, vấn đề tính tốn bù công suất phản kháng việc làm cần thiết Thực trạng ngành điện nước ta nói chung Điện lực Liên Chiểu nói riêng vấn đề thiếu điện tăng giá điện Để góp phần giải vấn đề này, ngành điện tích cực bù cơng suất phản kháng để đảm bảo cos j = 0,95 đầu xuất tuyến trung áp Bù công suất phản kháng làm giảm phát công suất phản kháng nhà máy điện, từ nâng cao cơng suất phát làm giảm tổn thất cơng suất hệ thống điện góp phần khắc phục tình trạng thiếu điện Với trợ giúp chương trình tính tốn lưới điện phân phối PSS/ADEPT, đề tài tìm điểm bù kinh tế đồng thời đảm bảo điện áp nút nằm giới hạn cho phép Do kiến thức cịn hạn chế khơng đủ sở số liệu nên đề tài chưa thể giải cách triệt để tối ưu toán bù cho xuất tuyến 471E92 lưới phân phối Liên Chiểu Tuy nhiên, việc tìm hiểu cặn kẽ phần mềm điều kiện thuận lợi cho em thực cơng việc tính tốn cơng việc sau đơn vị công tá SVTH: Châu Nguyên Việt – Lớp 06D2 Trang 83 Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Văn Tiến MỤC LỤC CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI 1.1 Vai trò lưới điện phân phối hệ thống điện 1.2 Đặc điểm lưới phân điện phối 1.2.1 Sơ đồ hình tia 1.2.2 Sơ đồ mạch vòng 1.2.3 Các vấn đề thương xảy lưới điện phân phối 1.3 Những yêu cầu lưới điện phân phối 1.3.1 Độ tin cậy cấp điện 1.3.2 Chất lượng điện 1.3.3 An toàn 1.3.4 Kinh tế 1.4 Các tốn điển hình quản lý vận hành lưới điện phân phối 1.4.1 Tối ưu hóa cấu trúc lưới điện phân phối 1.4.2 Điều khiển phương thức vận hành 10 1.4.3 Bù kinh tế công suất phản kháng lưới điện phân phối 10 1.4.4 Lựa chọn phương án vận hành lưới điện phân phối 10 1.5 Lưới điện phân phối quận Liên Chiểu 11 1.5.1 Mơ hình tổ chức 11 1.5.2 Quy mô nguồn lưới điện 12 1.5.3 Tình hình thực tiêu Kinh tế - Kỹ thuật 12 CHƯƠNG 2:CƠ SỞ LÝ THUYẾT BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG 13 2.1 Khái quát chung 13 2.2 Tổng quan bù công suất phản kháng lưới điện phân phối 14 2.2.1 Khái niệm bù công suất phản kháng 14 2.2.2 Hệ số công suất điều chỉnh 15 2.2.3 Mục tiêu lợi ích bù cơng suất phản kháng 16 2.2.4 Điều chỉnh dung lượng bù 17 2.3 Các phương thức bù công suất phản kháng lưới điện phân phối 17 2.3.1 Bù tụ điện tĩnh 18 2.3.2 Bù ngang 18 SVTH: Châu Nguyên Việt – Lớp 06D2 Trang 84 Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Văn Tiến 2.3.3 Bù cố định điều chỉnh theo chế độ làm việc: 18 2.4 Bù tự nhiên lưới điện phân phối 19 2.4.1 Điều chỉnh điện áp 19 2.4.2 Lựa chọn phương thức vận hành tối ưu 20 2.4.3 Nâng cao hệ số công suất tự nhiên 20 2.5 Bù kinh tế lưới điện phân phối 21 2.5.1 Cơ sở phương pháp bù tối ưu theo phương pháp phân tích động theo dịng tiền tệ 22 2.5.2 Bù tối ưu theo phương pháp phân tích động theo dịng tiền tệ 24 2.5.3 Tính tốn dung lượng bù tối ưu cơng suất phản kháng phía hạ áp 29 2.6 Kết luận chương 37 CHƯƠNG 3:CÁC CƠ SỞ TÍNH TỐN BÙ CƠNG SUẤT PHẢN KHÁNG BẰNG CHƯƠNG TRÌNH PSS/ADEPT 38 3.1 Xây dựng đồ thị phụ tải điển hình 38 3.2 Lý thuyết bù cho lưới phân phối 40 3.3.1 Giá điện tiêu thụ (cP) 45 3.3.2 Giá điện phản kháng tiêu thụ (cQ) 45 3.3.3 Chi phí cơng suất tác dụng lắp đặt nhà máy điện (dP) 47 3.3.4 Chi phí cơng suất phản kháng lắp đặt nhà máy điện (dQ) 47 3.3.5 Tỷ lệ chiết khấu (r) 47 3.3.6 Tỷ số lạm phát (i) 47 3.3.7 Thời gian tính tốn (N) 47 3.3.8 Giá lắp đặt tụ bù cố định (cF) tụ bù điều chỉnh (cQ) 47 3.3.9 Tỷ giá bảo trì tụ bù cố định (mF) tụ bù điều chỉnh (mS) 48 3.4 Xây dựng sở liệu LĐPP cho chương trình PSS/ADEPT 48 3.4.1 Xây dựng thơng số đường dây 48 3.4.2 Xây dựng thông số máy biến áp 48 3.4.3 Xây dựng cấu trúc file sở liệu PTI.con 49 3.5 Các lưu ý để khai thác chương trình đạt hiệu 51 3.6 Kết luận chương 52 SVTH: Châu Nguyên Việt – Lớp 06D2 Trang 85 Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Văn Tiến CHƯƠNG 4:TÍNH TỐN BÙ CƠNG SUẤT PHẢN KHÁNG BẰNG CHƯƠNG TRÌNH PSS/ADEPT 53 4.1 Tổng quan phần mềm PSS/ADEPT 53 4.1.1 Giới thiệu phần mềm PSS/ADEPT 5.0 53 4.1.2 Các chức ứng dụng 54 4.1.3 Các phân hệ PSS/ADEPT 54 4.2 Mô LĐPP chương trình PSS/ADEPT 55 4.2.1 Tạo nút 55 4.2.2 Tạo shunt thiết bị 55 4.2.3 Tạo nhánh 56 4.3 Tính tốn phân bố cơng suất 56 4.3.1 Cài đặt tính tốn chương trình 56 4.3.2 Cài đặt thông số lưới điện cần tính tốn 57 4.3.3 Cài đặt đặc tính sơ đồ cần tính tốn 57 4.3.4 Cài đặt tùy chọn cho tốn phân bố cơng suất 57 4.4 Tính tốn bù kinh tế 60 4.4.1 Thuật toán bù tối ưu chương trình PSS/ADEPT 60 4.4.2 Các phương án tính tốn bù kinh tế 63 4.4.3 So sánh phương án bù kinh tế 78 SVTH: Châu Nguyên Việt – Lớp 06D2 Trang 86 ... lượng bù, vị trí đặt tụ tối ưu để giảm tối đa tổn thất công suất đường dây vấn đề mang tính thời 2.2 Tổng quan bù công suất phản kháng lưới điện phân phối 2.2.1 Khái niệm bù cơng suất phản kháng. .. điện tin cậy cung cấp điện 1.4.3 Bù kinh tế công suất phản kháng lưới điện phân phối Bài toán phân tính tốn dung lượng bù lựa chọn vị trí lắp đặt hợp lý để nhận hiệu kinh tế tối đa hệ thống phân. .. – Phân bố tối ưu công suất phản kháng HTĐ – Điều chỉnh đồ thị phụ tải phù hợp – Hạn chế rò điện (sứ cách điện) – Giảm độ không đối xứng lưới hạ áp Trong phần nói bù cơng suất phản kháng lưới phân