Nghiên cứu phương án sử dụng máy biến áp 1 pha để nâng cao hiệu quả vận hành cho lưới điện phân phối 220,4kv cấp điện cho trạm biến áp thị trấn quốc oai, thuộc lộ đdk 476e1 48 quốc oai, huyện quốc oai, hà nội

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ Nghiên cứu phương án sử dụng máy biến áp pha để nâng cao hiệu vận hành cho lưới điện phân phối 22/0.4kV cấp điện cho trạm biến áp Thị trần Quốc Oai, thuộc lộ Đ DK 476E1.48 Quốc Oai, huyện Quốc Oai, Hà Nội SỸ DANH HƯNG Ngành: Kỹ thuật điện Giảng viên hướng dẫn: TS Lã Minh Khánh Viện: Điện HÀ NỘI, 2021 MỤC LỤC DANH MỤC TỪ NGỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ LỜI MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Mục đích nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Nội dung nghiên cứu CHƯƠNG 1: VẤN ĐỀ TỐI ƯU HÓA CẤU TRÚC LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI TRUNG – HẠ ÁP 1.1 Các yêu cầu lưới điện phân phối 1.1.1 Đặc điểm lưới điện phân phối 1.1.2 Các yêu cầu kỹ thuật lưới điện phân phối 12 1.2 Bài toán giảm tổn thất điện năng, tổn thất điện áp lưới phân phối 16 1.2.1 Tổn thất công suất lưới phân phối 16 1.2.2 Tổn thất điện áp lưới phân phối 18 1.3 Giải pháp thay máy biến áp ba pha máy biến áp pha 20 1.3.1 Nguyên lý hoạt động máy biến áp 20 1.3.2 So sánh máy biến áp pha máy biến áp ba pha 26 1.4 Sự khác cấu trúc lưới phân phối Mỹ/Nhật số nước châu Âu 28 1.5 Bài toán tái cấu trúc thay máy biến áp lưới phân phối 31 1.6 Nhận xét kết luận chương 32 CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN VÀ ĐÁNH GIÁ CÁC CHỈ TIÊU CỦA LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI 34 2.1 Bài tốn phân tích chế độ lưới điện phân phối trung hạ áp 34 2.2 Phương pháp tính tốn lưới điện phân phối 37 2.2.1Mơ hình tính tốn lưới điện phân phối 37 2.2.2 Phương pháp khử Gauss 39 2.2.3 Phương pháp lặp Gauss – Siedel 39 2.2.4 Phương pháp lặp Newton - Raphson 41 2.3 Tính tốn lưới điện phân phối khơng đối xứng 47 2.3.1Giả thiết tính tốn thơng số lưới điện 47 2.3.2Ví dụ tính tốn lưới điện khơng đối xứng 50 2.4 Kết luận chương 51 CHƯƠNG 3: ÁP DỤNG TÍNH TỐN CHO LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI 22KV KHU VỰC THỊ TRẤN QUỐC OAI, H.QUỐC OAI, TP.HÀ NỘI 52 3.1.Xây dựng toán 52 3.1.1 Nguyên tắc bố trí tái cấu trúc lưới phân phối 52 3.1.2 Đề xuất kịch tái cấu trúc lưới phân phối cho mô 54 3.1.3 Xác định phương án thay MBA pha tối ưu 55 3.2 Đối tượng tính tốn mơ 56 3.2.1 Lưới điện phân phối 22/0.4kV Thị Trấn Quốc Oai, H.Quốc Oai, TP.Hà Nội 56 3.2.2 Đánh giá trạng vận hành lưới điện phân phối 22/0,4kV 60 3.3 Xây dựng kịch tái cấu trúc lưới phân phối 64 3.3.1 Phương án 64 3.3.2 Phương án 66 3.3.3 Phương án 72 3.3.4 Phương án 76 3.4 So sánh kết tính tốn phương án 78 3.5 Nhận xét kết luận chương 80 KẾT LUẬN CHUNG 81 TÀI LIỆU THAM KHẢO 82 PHỤ LỤC 83 DANH MỤC TỪ NGỮ VIẾT TẮT LĐPP Lưới điện phân phối TDP Tổ dân phố MBA Máy biến áp TBA Trạm biến áp PPHA Phân phối hạ áp TTĐA Tổn thất điện áp TTCS Tổn thất công suất TCT Tổng Công ty DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Khả tải đường dây cao áp 12 Bảng 1.2 Khả tải lưới phân phối 12 Bảng 1.3 Độ dài giới hạn đường dây trung áp 13 Bảng 3.1 Thông số phụ tải lưới điện 56 Bảng 3.2 Hiện trạng tổn thất điện áp lưới tính tốn 57 Bảng 3.3 Tổn thất công suất lưới trạng 59 Bảng 3.4 Chi phí dự tốn cho phương án 60 Bảng 3.5 Lựa chọn máy biến áp phương án 62 Bảng 3.6 Tổn thất điện áp phương án 62 Bảng 3.7 Chi phí dự tốn phương án 63 Bảng 3.8 Lựa chọn dây dẫn phương án 65 Bảng 3.9 Tổn thất công suất phương án 66 Bảng 3.10 Tổn thất điện áp phương án 67 Bảng 3.11 Chi phí dự toán phương án 68 Bảng 3.12 Tổn thất điện áp phương án 70 Bảng 3.13 Tổn thất công suất phương án 71 Bảng 3.14 Chi phí dự tốn phương án 72 Bảng 3.15 Chi phí dự tốn phương án 74 Bảng 3.16 Tổng kết thông số phương án 75 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình 1.1 Mơ hình lưới điện pha dây Hình 1.2 Sơ đồ thay đường dây 15 Hình 1.3 Giản đồ vecto điện áp 16 Hình 1.4 Sơ đồ thay máy biến áp cuộn dây 17 Hình 1.5 Hình dạng lõi thép máy biến áp 17 Hình 1.6 Sơ đồ đặc trưng máy biến áp 19 Hình 1.7 Mạch điện mơ tả phía sơ cấp 20 Hình 1.8 Mạch điện mơ tả phía thứ cấp 21 Hình 1.9 Mạch điện tương đương máy biến áp 22 Hình 1.10 Mạch điện đơn giản hóa máy biến áp 22 Hình 1.11 Sơ đồ quy phía sơ cấp máy biến áp 23 Hình 1.12 Máy biến áp ba pha 24 Hình 1.13 Máy biến áp pha 25 Hình 1.14 So sánh lưới phân phối Mỹ Châu Âu 26 Hình 1.15 Sơ đồ phân phối cao áp hạ áp 28 Hình 2.1 Lưới điện phân phối với nhánh chung nhánh riêng 33 Hình 2.2 Đồ thị phụ tải lưới điện phân phối có nhiều nhánh riêng 33 Hình 2.3 Phương pháp tuyến tính hố 40 Hình 2.4 Ví dụ tốn ba pha khơng đối xứng 45 Hình 2.5 Lưới điện khơng đối xứng 48 Hình 2.6 Đối xứng hoá lưới điện 48 Hình 3.1 Cấu trúc điển hình lưới điện phân phối trung/hạ áp 49 Hình 3.2 Cấu trúc sử dụng MBA lưới điện phân phối trung/hạ áp 50 Hình 3.3 Khu vực phân phối điện thực mô 54 Hình 3.4 Sơ đồ mặt trạng lưới điện tính tốn 55 Hình 3.5 Sơ đồ nguyên lý lưới điện phân phối 22/0,4kV 55 Hình 3.6 Sơ đồ nguyên lý lưới điện trạng 57 Hình 3.7 Sơ đồ mặt phương án 61 Hình 3.8 Sơ đồ nguyên lý phương án 61 Hình 3.9 Sơ đồ mặt phương án 64 Hình 3.10 Sơ đồ nguyên lý phương án 64 Hình 3.11 Sơ đồ mặt phương án 69 Hình 3.12 Sơ đồ nguyên lý phương án 69 Hình 3.13 Sơ đồ nguyên lý phương án 73 Hình 3.14 So sánh chiều dài lưới điện trung, hạ áp phương án 76 Hình 3.15 So sánh tổn thất phương án Hình 3.16 So sánh chi phí dự tốn phương án LỜI MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Do trực tiếp kết nối với hộ tiêu thụ điện, lưới điện phân phối (LĐPP) đóng vai trị quan trọng việc bảo đảm chất lượng điện độ tin cậy cung cấp điện ([4,6]) Nhu cầu vận hành tối ưu lưới phân phối, cụ thể nâng cao chất lượng điện năng, độ tin cậy giảm tổn thất điện năng, ngày quan tâm nghiên cứu với nhiều toán kịch đa dạng, đặc biệt công tác quy hoạch phát triển thiết kế lưới điện Cùng với phát triển kinh tế đất nước, lưới điện phân phối không ngừng nâng cấp mở rộng xây dựng mới, kèm theo việc phát triển nguồn lưới để đáp ứng nhu cầu công suất phụ tải Vấn đề bảo đảm tiêu chất lượng hoạt động lưới điện phân phối trung hạ áp quan tâm đơn vị Điện lực Thực tế vận hành cho thấy, sơ đồ kết lưới cịn nhiều khía cạnh chưa thực tối ưu Đồng thời số giảm tổn thất điện năng, tổn thất cơng suất tối ưu hóa chế độ vận hành cho lưới trung hạ áp ngày quan tâm đưa vào tiêu thi đua Điện lực Huyện Quốc Oai huyện nằm vùng chuyển tiếp miền núi đồng bằng, có hai tuyến giao thông trọng yếu chạy qua đường Láng – Hịa Lạc đường Hồ Chí Minh nên có nhiều lợi phát triển thị cơng nghiệp Huyện Quốc Oai nằm phía Tây Thành phố Hà Nội, cách trung tâm thành phố khoảng 20km Phía Đơng giáp huyện Đan Phượng huyện Hồi Đức, phía Tây giáp tỉnh Hịa Bình, phía Nam giáp huyện Chương Mỹ, phía Bắc giáp huyện Thạch Thất huyện Phúc Thọ Công ty Điện lực huyện Quốc Oai đơn vị trực thuộc Tổng Công ty Điện lực Thành Phố Hà Nội, giao nhiệm vụ quản lý vận hành, kinh doanh bán điện, đảm bảo cấp điện liên tục an toàn ổn định địa bàn huyện Quốc Oai Luận văn lựa chọn hướng nghiên cứu nhằm nâng cao chất lượng vận hành lưới điện phân phối trung hạ áp Điện lực Quốc Oai Mục đích nghiên cứu Để nâng cao chất lượng hoạt động lưới điện phân phối, cụ thể vấn đề giảm tổn thất nâng cao độ tin cậy cung cấp điện lưới phân phối, yếu tố cần quan tâm chiến lược quy hoạch hệ thống điện với giải pháp thiết kế tối ưu Đảm bảo điện áp vận hành trạm nguồn, trạm phân phối quy định giới hạn cho phép có kết cấu lưới phù hợp, đồng thời kết hợp với việc thay thế, vận hành máy biến áp ba pha máy biến áp pha, nâng cấp, kéo chuyển đấu nối số đường dây trung hạ áp phù hợp Việc thay máy biến áp phân phối pha máy biến áp pha trực tiếp cung cấp điện cho nhóm hộ tiêu thụ vị trí tối ưu làm giảm chiều dài lưới phân phối hạ áp, dẫn đến giảm tổn thất điện năng, nâng cao độ tin cậy cung cấp điện Tuy nhiên làm tăng mức độ phức tạp vận hành, đặc biệt làm thay đổi mức độ không đối xứng điện áp lưới trung áp, tăng chi phí đầu tư chi phí vận hành tương ứng Do đó, để tìm hiểu khả cải thiện tồn vừa nêu, đề tài nghiên cứu ảnh hưởng việc thay máy biến áp ba pha máy biến áp pha tới tiêu kỹ thuật lưới điện phân phối trung hạ áp khu vực huyện Quốc Oai đề xuất giải pháp nhằm nâng cao hiệu vận hành để nâng cao chất lượng điện năng, giảm tổn thất, nâng cao độ tin cậy cung cấp điện Từ làm sở áp dụng cho khu vực có lưới điện phân phối tương tự Đối tượng phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: Trạm biến áp Thị Trấn thuộc Công ty Điện lực Quốc Oai - Phạm vi nghiên cứu: + Luận văn nghiên cứu khả đề xuất đề xuất phương án thay máy biến áp ba pha máy biến áp pha lưới điện phân phối trung hạ áp khu vực TDP Du Nghệ, Thị trấn Quốc Oai, H.Quốc Oai + Tính tốn đánh giá ảnh hưởng việc thay máy biến áp ba pha máy biến áp pha lưới phân phối trung hạ áp tới thông số kỹ thuật Phương pháp nghiên cứu Đề tài thực tìm hiểu phương pháp tính tốn chế độ, đánh giá thông số, tiêu kinh tế, kỹ thuật cho xuất tuyến 0,4kV lưới phân phối khu vực TDP Du Nghệ, Thị trấn Quốc Oai, H Quốc Oai, sau đề xuất phương án thay máy biến áp ba pha máy biến áp pha, thay đường dây 0,4kV đường dây 22kV từ vị trí trạm 22/0,4kV, máy biến áp pha đặt gần cụm phụ tải tiêu thụ với công suất nhỏ, cấp điện cho cụm phụ tải Nội dung nghiên cứu Căn vào mục đích, đối tượng, phạm vi phương pháp nghiên cứu, đề tài đặt tên sau: “Nghiên cứu phương án sử dụng máy biến áp pha để nâng cao hiệu vận hành cho lưới điện phân phối 22/0.4kV cấp điện cho trạm biến áp Thị trấn Quốc Oai, thuộc lộ ĐDK 476E1.48 Quốc Oai, huyện Quốc Oai, TP Hà Nội” Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo phụ lục luận văn gồm có chương sau: - Chương Vấn đề tối ưu hóa cấu trúc lưới điện phân phối trung – hạ áp - Chương Phương pháp tính tốn đánh giá tiêu lưới điện phân phối không đối xứng - Chương Áp dụng tính tốn cho lưới điện phân phối 22 kV khu vực Thị trấn Quốc Oai, huyện Quốc Oai - Các kết luận kiến nghị CHƯƠNG 1: VẤN ĐỀ TỐI ƯU HÓA CẤU TRÚC LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI TRUNG – HẠ ÁP 1.1 Các yêu cầu lưới điện phân phối 1.1.1 Đặc điểm lưới điện phân phối Lưới điện phận hệ thống điện làm nhiệm vụ tải điện từ nguồn điện đến phụ tải dùng điện (theo [5]) Theo chức loại lưới, lưới điện phân loại thành: - Lưới hệ thống: Nối liền nhà máy điện trạm trung gian khu vực tạo thành hệ thống điện, lưới điện có yêu cầu độ tin cậy cao nên có nhiều mạch vịng kín vận hành kín Lưới hệ thống có điện áp cao áp siêu cao áp - Lưới truyền tải: Tải điện từ nhà máy điện trạm khu vực đến trạm trung gian địa phương, lưới điện có mạch vịng kín đơn giản vận hành kín hở Lưới điện có điện áp 35, 110, 220 kV - Lưới phân phối: Đưa điện từ nguồn điện hay trạm trung gian (địa phương hay khu vực) đến phụ tải Lưới phân phối chia thành lưới phân phối trung áp lưới phân phối hạ áp Đối tượng nghiên cứu luận văn lưới điện phân phối (LĐPP) trung hạ áp Tại đơn vị Điện lực Việt Nam tồn kiểu LĐPP, gồm lưới phân phối ba pha ba dây ba pha bốn dây a Lưới ba pha ba dây (3p3): Lưới có dây pha, máy biến áp phân phối cấp điện điện áp dây Về mặt kỹ thuật, pha chạm đất, dòng điện chạm đất điện dung pha đất lớn xảy hồ quang lặp lạp, tượng gây điện áp lớn (3,5 lần Upha đm), gây nguy hiểm cho cách điện đường dây máy biến áp Để khắc phục, người ta phải nối đất trung tính cuộn dây trung áp Đây nối đất kỹ thuật (cùng với nối đất lưới cao áp, gọi chung nối đất làm việc) Trung tính phía trung áp nối đất theo ba cách sau: - Nối trực tiếp xuống đất: Loại trừ hồ quang lặp lại cách cắt đường dây lúc dịng ngắn mạch lớn - Nối đất qua tổng trở: Nối đất qua điện trở điện kháng nhằm giảm dòng ngắn mạch xuống mức cho phép Lựa chọn dây dẫn: Sau mô lặp ta có kết lựa chọn dây dẫn: Đường dây Dây dẫn Đường dây Dây dẫn Đường dây Dây dẫn MBA – 7A A-120 MBA – 6B A-120 MBA – 7C A-120 7A – 8A A-120 6B – 7B A-120 7C – 8C A-120 7A – 7.1A A-95 6B – 6.1B A-95 8C – 9C A-120 7A – 6A A-95 6.1B – 6.2B A-95 8C – 8.1C A-95 6A – 5A A-95 6.2B – 6.3A A-70 8.1C – 8.2C A-95 5A – 4A A-70 6.3B – 6.4B A-70 9C – 10C A-95 4A – 3A A-70 7B – 8B A-95 10C – 11C A-95 3A – 2A A-70 8B – 9B A-95 11C – 12C A-70 2A – 1ABC A-50 9B – 10B A-70 7C – 6C A-120 8A – 9A A-120 10B – 11B A-70 6C – 5C A-95 9A – 10A A-95 6B – 5B A-95 5C – 4C A-95 10A – 11A A-95 5B– 4B A-70 5C – 5.1C A-70 11A – 12A A-70 4B – 3B A-70 5.1C – 5.2C A-70 12A – 13A A-70 3B – 2B A-70 4C – 3C A-70 12A – 12.1A A-50 3B – 3.1B A-50 4C – 4.1C A-50 12.1A – 12.2A A-50 3.1B – 3.2B A-50 3C – 2C A-70 Bảng 3.8 Lựa chọn dây dẫn phương án 68 Tổn thất công suất tổn thất điện Đường dây ΔP (kW) Đường dây ΔP (kW) Đường dây ΔP (kW) MBA – 7A 1.34933 MBA – 6B 1.9958 MBA – 7C 1.84361 7A – 8A 0.31832 6B – 7B 0.11565 7C – 8C 1.14289 7A – 7.1A 0.13547 6B – 6.1B 0.37589 8C – 9C 0.18337 7A – 6A 0.19515 6.1B – 6.2B 0.19714 8C – 8.1C 0.10773 6A – 5A 0.15997 6.2B – 6.3A 0.15532 8.1C – 8.2C 0.13518 5A – 4A 0.20556 6.3B – 6.4B 0.26137 9C – 10C 0.23467 4A – 3A 0.27434 7B – 8B 0.1311 10C – 11C 0.18496 3A – 2A 0.2688 8B – 9B 0.11599 11C – 12C 0.36519 2A – 1ABC 0.30089 9B – 10B 0.31918 7C – 6C 0.21492 8A – 9A 0.10252 10B – 11B 0.20997 6C – 5C 0.13173 9A – 10A 0.29339 6B – 5B 0.22316 5C – 4C 0.17281 10A – 11A 0.12519 5B– 4B 0.25473 5C – 5.1C 0.23264 11A – 12A 0.34083 4B – 3B 0.21375 5.1C – 5.2C 0.23587 12A – 13A 0.15146 3B – 2B 0.24021 4C – 3C 0.21016 12A – 12.1A 0.25795 3B – 3.1B 0.17623 4C – 4.1C 0.29452 12.1A – 12.2A 0.18775 3.1B – 3.2B 0.30851 3C – 2C 0.18016 Bảng 3.9 Tổn thất cơng suất phương án 69 - Tính tổn thất điện áp phân vùng Tổn thất điện áp nút xa nguồn pha: Pha A B C Điện áp (V) 225,80814 224,2565 224,5642 Tổn thất điện áp % 1,823 2,497 2,363 Bảng 3.10 Tổn thất điện áp phương án MBA chọn MBA pha (công suất 250kVA) Tổn thất MBA pha: ∆𝑃𝑃𝑏𝑏 = 9,6 (kW) Tổng tổn thất công suất tác dụng đường dây hạ áp: 15,831 (kW) Tổn thất công suất MBA đường dây: 25,431 (kW) Tổn thất điện năng: Trong đó: ∆A = (∆Pd + ∆Pb ).τ + ∆P0b t τ - thời gian tổn thất cơng suất cực đại, tính theo công thức: τ = (0,124+Tmax 10-4 ) 8760 = 1225,314h Với số liệu Tmax phụ tải đươc lấy 2500h t - thời gian máy biến áp làm việc năm Bởi máy biến áp vận hành song song năm thời gian vận hành t lấy 8760h Thay thơng số ta có kết tổn thất điện năng: ∆A = (∆Pd +∆Pb ).τ + ∆P0b t = (15,831 + 9,6).1225,314 + 0,62.3.8760 = 47454,561(kWh) = 47,455 (MWh) 70 Chi phí dự tốn cho phương án cho bảng: Thiết bị Cu/XLPE/PVC ABC4x95 ABC4x70 ABC4x50 816 384 658 668 224 1.400.000 99.600 80.700 58.000 43.100 198.000.000 3x240mm2 Số lượng Đơn giá (vnd) Thành tiền MBA 250kVA ABC4x120 1.142.400.000 60.955.200 52.132.200 39.208.000 9.654.400 Tổng cộng: 22/0.4 – pha 594.000.000 1.898.349.800 Bảng 3.11 Chi phí dự tốn phương án Chi phí khấu hao: 𝑌𝑌𝑘𝑘ℎ = 𝑎𝑎𝑣𝑣ℎ ∗ 𝐾𝐾 = 0,094 ∗ 1.898.349.800 = 178.444.881 (đ) Chi phí tổn thất điện hàng năm: 𝑌𝑌𝛥𝛥𝛥𝛥 = 𝑐𝑐 ∗ 𝛥𝛥𝛥𝛥 = 1.452 ∗ 47.455 = 68.904.660 (đ) Chi phí vận hành hàng năm: Chi phí quy đổi hàng năm: 𝑍𝑍0 = 𝑌𝑌 = 𝑌𝑌𝑘𝑘ℎ + 𝑌𝑌𝛥𝛥𝛥𝛥 = 247.349.541 (đ) 1 ∗ 𝐾𝐾 + 𝑌𝑌 = ∗ 1.898.349.800 + 247.349.541 = 476.066.384 (đ) 𝑇𝑇𝑡𝑡𝑡𝑡 8.3 71 3.3.3 Phương án Trong phương án này, việc phân pha giữ nguyên, chia phụ tải thành 12 cụm theo pha, đặt MBA pha trung tâm phụ tải cụm (hình 3.11) 13A 28m 12.2A 48m 42m 12.1A 38m 8B 6.2B 46m 6.4B 12A 34m 30m 7B 10A 24m 42m 9B 36m 30m 34m 6.3B 11A 28m 20m 6.1B 10B 11B 6B 68m 66m 34m 7.1A 70m 5B 9A 8A 24m 10C 42m 7A 3.2B 42m 4B 38m 40m 40m 11C 52m 38m 3.1B 12C 26m 3A 9C 3B 44m 6A 8.2C 36m 36m 32m 60m 8.1C 62m 48m 4A 8C 2B 2A 52m 5A 34m 48m 7C 24m 1ABC 24m 52m 2C 44m 6C 24m 4C 40m 3C 42m 46m 56m 5C 48m 5.1C 4.1C 5.2C Hình 3.11 Sơ đồ mặt phương án Cu/XLPE/PVC 3x240mm2 Cu/XLPE/PVC 3x240mm2 Cu/XLPE/PVC 3x240mm2 Cu/XLPE/PVC 3x240mm2 200 m 104 m 122 m 72 m 28m AC -9 42 m AC -95 24 m AC -95 7.1A 24,13+j7,92 AC -95 AC -95 24m 1ABC 19,24+j6,31 AC -95 48m AC -95 36m AC -95 3A 4A 23,19+j7,61 28,16+j9,23 21,11+j6,92 5A 31,21+j10,24 23,42+j7,68 AC -95 34 m 7A 6A 8A 20,18+j6,62 12.2A 21,29+j6,99 AC -95 52 m 60m 2A 12.1A 28,48+j9,34 AC -95 68m 22,25+j7,29 AC -95 24m 48m 9A 10A 11A 12A 13A 23,19+j7,61 25,11+j8,24 27,61+j9,06 34,38+j11,28 18,12+j5,94 110/22kV Cu/XLPE/PVC 3x240mm2 Cu/XLPE/PVC 3x240mm2 3140 m 110 m Cu/XLPE/PVC 3x240mm2 Cu/XLPE/PVC 3x240mm2 Cu/XLPE/PVC 3x240mm2 122 m 112 m 80 m AC -95 AC -95 26 m 38 m 3.1B 3.2B 28,29+j9,28 AC -95 23,21+j7,61 AC -95 42m 62m 24,12+j7,91 2B 3B 24,31+j7,97 27,14+j8,91 Cu/XLPE/PVC 3x240mm2 Cu/XLPE/PVC 3x240mm2 136 m 7B 28,12+j9,22 Cu/XLPE/PVC 3x240mm2 25,35+j8,31 22,23+j7,29 25,12+j8,24 AC -95 32 m AC -95 56 m 5.2C 8.1C 20,79+j6,82 30,82+j10,11 23,94+j7,85 25,11+j8,23 4C 30,14+j9,89 22,37+j7,33 24,48+j8,03 8.2C 34 m 5C 22,18+j7,28 7C 6C 27,15+j8,91 29,28+j9,61 9C 8C 24,52+j8,05 2,251+j0,738 Hình 3.12 Sơ đồ nguyên lý phương án 72 AC -95 40m AC -95 38m 40m 3C 22,82+j7,48 22,61+j7,42 AC -95 2C 11B 24,19+j7,94 76 m AC -95 AC -95 44m 10B 44m 5.1C 25,37+j8,32 34m 9B 4.1C 21,19+j6,95 AC -95 42m 8B AC -95 48m AC -95 46 m 6.4B Cu/XLPE/PVC 3x240mm2 AC -95 AC -95 AC -95 38 m 6.3B 82 m 42 m AC -95 34 m 30 m 6.2B 6.1B 21,12+j6,93 20,41+j6,69 AC -95 AC -95 36m 28m 6B 28,28+j9,28 AC -95 AC -95 66m 5B 4B AC -95 42m AC -95 40m 10C 11C 12C 23,38+j7,67 21,74+j7,13 20,64+j6,77 - Lựa chọn dây dẫn: Với phương án MBA đặt tâm 04 phụ tải chiều dài từ MBA đến phụ tải ngắn phương án lựa chọn dây dẫn cho toàn lưới điện dây AC-95 - Tính tổn thất điện áp phân vùng Tổn thất điện áp nút xa nguồn pha: Pha A B C Điện áp (V) 226,066 227,089 227,142 Tổn thất điện áp % 1,711 1,266 1,242 Bảng 3.12 Tổn thất điện áp phương án 73 • Tính tốn tổn thất cơng suất Đường dây ΔP (kW) Đường dây ΔP (kW) Đường dây ΔP (kW) MBA – 3A 0.57533 MBA – 3B 0.05041 MBA – 4C 0.06216 3A – 2A 0.10976 3B – 3.1B 0.14238 4C – 3C 0.17254 2A – 1ABC 0.5913 3.1B – 3.2B 0.14006 3C – 2C 0.17254 3A – 4A 0.06079 3B – 2B 0.25068 4C – 4.1C 0.14132 MBA – 7A 0.02786 MBA – 5B 0.05473 MBA 10 –5C 0.03367 7A – 7.1A 0.09563 5B – 4B 0.16718 5C – 6C 0.1408 7A – 6A 0.19515 5B – 6B 0.18809 5C – 5.1C 0.24661 6A – 5A 0.39991 6B – 7B 0.08546 5.1C – 5.2C 0.31197 MBA – 9A 0.0368 MBA – 6.2B 0.04397 MBA 11 – 8C 0.03467 9A – 8A 0.18869 6.2B – 6.1B 0.10143 8C – 8.1C 0.1715 9A – 10A 0.29339 6.2B – 6.3B 0.1468 8.1C – 8.2C 0.09464 10A – 11A 0.12519 6.3B – 6.4B 0.19476 8C – 7C 0.15392 MBA – 12A 0.08088 MBA – 9B 0.03563 MBA 12 – 10C 0.0374 12A – 13A 0.13028 9B– 8B 0.15217 10C – 11C 0.13582 12A – 12.1A 0.09483 9B – 10B 0.14378 10C –9C 0.1166 12.1A – 12.2A 0.39991 10B – 11B 0.13942 11C – 12C 0.16458 Bảng 3.13 Tổn thất công suất phương án 74 Tổng tổn thất công suất tác dụng đường dây hạ áp: 7,357 (kW) Tổn thất MBA pha: ∆𝑃𝑃𝑏𝑏 = 7,2 (kW) Tổng tổn thất công suất tác dụng đường dây MBA: 14,557 (kW) Tổn thất điện năng: ∆A = (∆Pd + ∆Pb ).τ + ∆P0b t Trong đó: τ - thời gian tổn thất cơng suất cực đại, tính theo cơng thức: τ = (0,124+Tmax 10-4 ) 8760 = 1225,314h Với số liệu Tmax phụ tải đươc lấy 2500h t - thời gian máy biến áp làm việc năm Bởi máy biến áp vận hành song song năm thời gian vận hành t lấy 8760h Thay thông số ta có kết tổn thất điện năng: ∆A = (∆Pd +∆Pb ).τ + ∆P0b t = (7,357 + 7,2).1225,314 + 1,44.8760 = 30451,296(kW) = 30,451 (MWh) Chi phí dự toán cho phương án cho bảng: Thiết bị Cu/XLPE/PVC 3x240mm2 ABC4x95 MBA 50kVA 22/0.4 – pha Số lượng 1.258 676 12 Đơn giá (vnd) 1.400.000 80.700 75.000.000 Thành tiền 1.761.200.000 54.553.200 900.000.000 Tổng cộng: 2.715.753.200 Bảng 3.14 Chi phí dự tốn phương án Chi phí khấu hao: 𝑌𝑌𝑘𝑘ℎ = 𝑎𝑎𝑣𝑣ℎ ∗ 𝐾𝐾 = 0,094 ∗ 2.715.753.200 = 255.280.801 (đ) Chi phí tổn thất điện hàng năm: 𝑌𝑌𝛥𝛥𝛥𝛥 = 𝑐𝑐 ∗ 𝛥𝛥𝛥𝛥 = 1.452 ∗ 30.451 = 44.214.852 (đ) 75 Chi phí vận hành hàng năm: Chi phí quy đổi hàng năm: 𝑍𝑍0 = 𝑌𝑌 = 𝑌𝑌𝑘𝑘ℎ + 𝑌𝑌𝛥𝛥𝛥𝛥 = 299.495.653 (đ) 1 ∗ 𝐾𝐾 + 𝑌𝑌 = ∗ 2.715.753.200 + 299.495.653 = 626.694.834 (đ) 𝑇𝑇𝑡𝑡𝑡𝑡 8.3 3.3.4 Phương án Trong phương án này, tiến hành thay MBA ba pha 48 MBA pha công suất 15kVA đặt trực tiếp vị trí cột (mỗi cột đặt MBA pha, cấp điện cho phụ tải nằm cột – hình 3.12) 24m 42m 28 m 7.1A 12.1A 24,13+j7,92 24m 24 m 1ABC 19,24+j6,31 48m 36 m 52 m 2A 3A 4A 23,19+j7,61 28,16+j9,23 21,11+j6,92 60 m 52 m 5A 70 m 23,42+j7,68 38 m 68 m 8A 20,18+j6,62 36m 28,48+j9,34 30 m 24 m 30 m 12.2A 22,25+j7,29 48 m 9A 10A 11A 12A 13A 23,19+j7,61 25,11+j8,24 27,61+j9,06 34,38+j11,28 18,12+j5,94 34 m 20m 26m 34 m 7A 6A 31,21+j10,24 21,29+j6,99 3.1B 3.2B 28,29+j9,28 6.2B 6.1B 28,12+j9,22 23,21+j7,61 6.3B 25,35+j8,31 6.4B 22,23+j7,29 25,12+j8,24 110/22 kV Cu/XLPE/PVC 3x240mm2 3140 m 48m 62 m 38m 42 m 66 m 2B 3B 4B 5B 24,31+j7,97 27,14+j8,91 24,12+j7,91 28,28+j9,28 28 m 6B 46 m 7B 20,41+j6,69 21,12+j6,93 38 m 42m 8B 9B 10B 11B 24,19+j7,94 22,82+j7,48 22,37+j7,33 24,48+j8,03 44m 32m 46m 46m 48 m 4.1C 52m 44 m 40m 42 m 38m 2C 3C 4C 5C 23,94+j7,85 25,11+j8,23 30,14+j9,89 22,18+j7,28 5.2C 5.1C 25,37+j8,32 21,19+j6,95 34 m 8.1C 32m 6C 34 m 7C 29,28+j9,61 27,15+j8,91 8.2C 20,79+j6,82 30,82+j10,11 36 m 8C 2,251+j0,738 22,61+j7,42 40m 9C 24,52+j8,05 42m 40 m 10C 11C 12C 23,38+j7,67 21,74+j7,13 20,64+j6,77 Hình 3.12 Sơ đồ nguyên lý phương án Đường dây 22kV dẫn trực tiếp tới cột sử dụng MBA pha để hạ áp vị trí cột Phương án sử dụng 48 MBA pha Ta thấy phương án đường dây trung áp kéo dài đến sát phụ tải, đồng nghĩa với việc gần khơng có đường dây hạ áp không cần lựa chọn dây dẫn cho đường dây hạ áp Đường dây trung áp tăng thêm chiều dài dây trạng Các MBA pha lựa chọn có cơng suất định mức 15kVA 76 Tổng tổn thất công suất tác dụng MBA: ∆Pb = 8,224 (kW) Tổng tổn thất công suất tác dụng đường dây hạ áp: (kW) Tổng tổn thất công suất tác dụng đường dây MBA: 8,224 (kW) Tổn thất điện năng: ∆A = (∆Pd + ∆Pb ).τ + ∆P0b t Trong đó: τ - thời gian tổn thất cơng suất cực đại, tính theo công thức: τ = (0,124+Tmax 10-4 ) 8760 = 1225,314h Với số liệu Tmax phụ tải đươc lấy 2500h t - thời gian máy biến áp làm việc năm Do máy biến áp vận hành song song năm thời gian vận hành công thức (t) lấy 8760h Thay thơng số ta có kết tổn thất điện sau: ∆A = (∆Pd +∆Pb ).τ + ∆P0b t = (8,224 + 0).1225,314 + 1,92.8760 = 26.896 (kW) = 26,896 (MW) Chi phí dự tốn cho phương án cho bảng: Thiết bị Cu/XLPE/PVC 3x240mm2 MBA 15 kVA 22/0.4 – pha Số lượng 1.934 48 Đơn giá (vnd) 1.400.000 24.500.000 Thành tiền 2.707.600.000 1.176.000.000 Tổng cộng: 3.883.600.000 Bảng 3.15 Chi phí dự tốn phương án Chi phí khấu hao: 𝑌𝑌𝑘𝑘ℎ = 𝑎𝑎𝑣𝑣ℎ ∗ 𝐾𝐾 = 0,094 ∗ 3.883.600.000 = 365.058.400 (đ) Chi phí tổn thất điện hàng năm: 𝑌𝑌𝛥𝛥𝛥𝛥 = 𝑐𝑐 ∗ 𝛥𝛥𝛥𝛥 = 1.452 ∗ 26.896 = 39.052.992 (đ) Chi phí vận hành hàng năm: Chi phí quy đổi hàng năm: 𝑌𝑌 = 𝑌𝑌𝑘𝑘ℎ + 𝑌𝑌𝛥𝛥𝛥𝛥 = 404.111.392 (đ) 77 𝑍𝑍0 = 1 ∗ 𝐾𝐾 + 𝑌𝑌 = ∗ 3.883.600.000 + 404.111.392 = 872.015.006 (đ) 𝑇𝑇𝑡𝑡𝑡𝑡 8.3 3.4 So sánh kết tính tốn phương án Từ kịch mơ phỏng, ta nhận kết tính tốn thơng số kỹ thuật chính, chi phí quy đổi hàng năm phương án tái cấu trúc lưới điện phân phối sau: TT Thông số Đơn vị Chiều dài lưới trung áp Hiện trạng PA1 PA2 PA3 PA4 3540 3540 3540 3540 3540 +0 +0 + 816 + 1256 + 1934 m Chiều dài lưới hạ áp m 1934 1934 1934 676 Số lượng máy biến áp MBA 3 12 48 Tổng công suất MBA kVA 750 750 750 600 720 Tổn thất điện áp lớn % 3,594 3,594 2,497 1,711 Tổn thất công suất kW 26,756 26,956 25,831 14,557 8,224 Tổn thất điện MWh 43,734 49,323 47,455 30,451 26,896 Chi phí quy đổi hàng năm 171,449 223,568 476,066 626,694 872,015 triệu đồng Bảng 3.16 Tổng kết thông số phương án Từ bảng kết thấy thay MBA ba pha nhiều MBA pha, tiêu kỹ thuật tổn thất điện áp, tổn thất công suất cải thiện theo số lượng máy biến áp Các biểu đồ so sánh hiệu tái cấu trúc lưới điện theo kịch mơ tả hình vẽ sau 78 So sánh chiều dài lưới trung, hạ áp 6000 5000 4000 3000 2000 1000 Phương án ban đầu Phương án Phương án Chiều dài lưới trung áp(m) Phương án Phương án Chiều dài lưới hạ áp(m) Hình 3.14 So sánh chiều dài lưới điện trung, hạ áp So sánh tổn thất lưới điện 60,000 50,000 40,000 30,000 20,000 10,000 PA ban đầu Phương án Tổn thất điện áp lớn nhất(%) Phương án Tổn thất công suất(kW) Phương án Tổn thất điện năng(MWh) Hình 3.15 So sánh tổn thất lưới điện 79 Phương án So sánh chi phí quy đổi hàng năm 1,000,000 900,000 800,000 700,000 600,000 500,000 400,000 300,000 200,000 100,000 PA ban đầu Phương án Phương án Phương án Phương án Chi phí dự tốn (triệu đồng) Hình 3.16 So sánh chi phí quy đổi hàng năm 3.5 Nhận xét kết luận chương Nhìn chung thay MBA ba pha nhiều MBA pha, tiêu kỹ thuật tổn thất điện áp, tổn thất công suất cải thiện theo số lượng máy biến áp Tuy nhiên kèm theo gia tăng chi phí ước tính chung cho máy biến áp chiều dài đường dây trung áp 22kV Xét đơn cử phương án tốt mặt kĩ thuật- phương án (thay MBA pha thành MBA pha đầu phụ tải – 48 phân vùng) Phương án giảm 6,353 kW công suất tổn thất so với tổn thất lưới phương án (12 phân vùng), đồng thời giảm khoảng 3,55MWh, tức 11,67% tổn thất điện lưới điện Tuy nhiên phương án phương án có số lượng MBA pha sử dụng lớn Kịch làm tăng chi phí đầu tư cho lưới điện lên cao phức tạp quản lý vận hành sau Phương án với phân vùng số lượng MBA pha tương đối hợp lý lựa chọn làm phương án tối ưu Để đánh giá xác phương án tái cấu trúc hợp lý kinh tế kỹ thuật, đòi hỏi số liệu cụ thể giá thành máy biến áp, chi phí cho việc thay dây cáp điện trung áp hạ áp, chi phí vận hành, bảo dưỡng khấu hao tương ứng Tất chi phí phụ thuộc nhiều vào nhu cầu tình cụ thể Đơn vị quản lý vận hành 80 KẾT LUẬN CHUNG Cùng với phát triển kinh tế khu vực, hệ thống phân phối điện Việt Nam nói chung lưới điện phân phối Tổng Công ty Điện lực thành phố Hà Nội nói riêng có thay đổi nhanh chóng loại hình, quy mô tiêu thụ điện phạm vi phân phối điện Yêu cầu bảo đảm tiêu chất lượng hoạt động cung cấp điện cho hộ tiêu thụ ln cần quan tâm nghiên cứu Trong vấn đề tối ưu hóa cấu trúc lưới điện phân phối trung-hạ áp Hiện biện pháp đề xuất nhằm tối ưu hóa thơng số vận hành, giảm tổn thất lưới điện trung hạ áp nghiên cứu kịch thay máy biến áp pha máy biến áp pha tương ứng, đồng thời bổ sung linh hoạt máy biến áp pha vị trí hợp lý nhằm giảm bán kính cấp điện dẫn đến giảm tổn thất điện xuất tuyến dân dụng có bán kính cấp điện lớn từ đem lại hiệu kinh tế đầu tư vận hành Các kịch tái cấu trúc với lưới điện phân phối khơng đối xứng thực tính tốn mơ cho xuất tuyến LĐPP thực tế với số liệu vận hành khu phục phân phối điện TDP Du Nghệ, Thị trấn Quốc Oai, H.Quốc Oai, thuộc TCT Điện lực thành phố Hà Nội Kết mô cho thấy hiệu bước đầu việc thay đổi cấu trúc cung cấp điện tới tiêu kinh tế kỹ thuật lưới điện sau tái cấu trúc Cụ thể thông số vận hành lưới điện bao gồm tổn thất điện áp lớn nhất, tổn thất công suất chế độ max tổn thất điện cải thiện sở giảm chiều dài cung cấp điện lưới điện phân phối hạ áp Tuy nhiên lợi ích kinh tế - kỹ thuật thực cho giải pháp thay máy biến áp pha thành pha lưới phân phối cần đánh giá cụ thể nghiên cứu tầm vĩ mơ Trong chi phí phát sinh địi hỏi vốn đầu tư cho trạm biến áp, chi phí giảm thay đổi cấp điện áp vận hành lưới điện hạ áp đến từ việc giảm cách điện cho thiết bị, với việc tính tốn cho quy mơ lớn LĐPP tồn quốc… cần xem xét kịch chung Đây hướng nghiên cứu tiềm sau luận văn 81 TÀI LIỆU THAM KHẢO Bộ Công thương, Quy định hệ thống điện phân phối, thông tư 39/2015/TT-BCT ngày 18 tháng năm 2015 Bộ Công thương, “Hợp phần II - Quy hoạch phát triển điện lực TP Hà Nội giai đoạn 2016-2025 có xét đến 2035”, Quyết định số 4921/QĐ-UBND ngày 18/09/2018 Bộ Năng lượng, Qui định tiêu chuẩn kỹ thuật cấp điện áp trung 22 kV, Hà Nội, 1994 Trần Bách, Giáo trình lưới điện, NXB Giáo dục, Hà Nội, 2010 Trần Bách, Lưới điện Hệ thống điện, tập 2, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội, 2004 Trần Đình Long, Quy hoạch phát triển hệ thống điện, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội, 2000 Phan Tử Thụ, Thiết kế máy biến áp điện lực, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội, 2001 Ngô Hồng Quang Sổ tay lựa chọn tra cứu thiết bị điện từ 0,4 – 500 kV NXB Khoa học Kỹ thuật Hà Nội, 2007 Hadi Saadat Power System Analysis McGraw-Hill Inc., 1999 10 Jaya A Keoliya, Prof Mrs G A Vaidya Estimation Of Technical Losses In A Distribution System International Journal of Engineering Research & Technology (IJERT) June, 2013 11 William H Kersting Distribution Systems Modeling and Analysis CRC Press, 2002 82 ... điện áp lưới phân phối 18 1. 3 Giải pháp thay máy biến áp ba pha máy biến áp pha 20 1. 3 .1 Nguyên lý hoạt động máy biến áp 20 1. 3.2 So sánh máy biến áp pha máy biến áp ba pha. .. áp pha để nâng cao hiệu vận hành cho lưới điện phân phối 22/0.4kV cấp điện cho trạm biến áp Thị trấn Quốc Oai, thuộc lộ ĐDK 476E1. 48 Quốc Oai, huyện Quốc Oai, TP Hà Nội? ?? Ngoài phần mở đầu, kết... quản lý vận hành Một toán đặt cấu trúc có lưới điện phân phối sử dụng máy biến áp phân phối pha lưới điện trung áp, giải pháp sử dụng số nước giới để tối ưu hóa vận hành lưới điện 32 Trong nội dung