5. Tên và bố cục của đề tài
4.4. Xác định dung lượng và vị trí bù lưới điện thành phố Bắc Kạn
4.4.1. Xây dựng đồ thị phụ tải lưới điện thành phố Bắc Kạn
Từ số liệu thống kê các lộ đường dây 372, 373, 374 - E26.1 trạm biến áp 110kV Bắc Kạn, sẽ xây dựng được biểu đồ phụ tải ngày điển hình. Căn cứ vào đồ thị phụ tải ta biết được thời điểm cực đại và thời điểm cực tiểu. Có ý nghĩa khi tiến hành bù công suất phản kháng, xác định được thời điểm bù cố định và bù đóng cắt nhằm đảm bảo không bị quá áp trong thời điểm phụ tải cực tiểu.
4.4.1.1. Đồ thị ngày điển hình Đường dây 372 - E26.1
Số liệu xây dựng đồ thị phụ tải cho trong phụ lục 4:
Hình 4.8. Đồ thị phụ tải ngày điển hình năm 2018 lộ 372 - E26.1
Thời điểm phụ tải lớn nhất trong ngày nằm trong khoảng 19h đến 20h cực tiểu khoảng 3h đến 4h. Để đơn giản cho quá trình xây dựng phụ tải trong PSS/ADEPT ta lấy gần đúng thời gian phụ tải hoạt động cực đại năm trong khoảng từ 8h đến 11h và 16h đến 22h như vậy thời gian hoạt động của phụ tải ở thời điểm cực đại trong ngày chiếm khoảng 9/24 = 0,38.
Phân tích đồ thị phụ tải ta thấy tỷ lệ Pmax/Pmin trên thanh cái trạm trung gian lộ 372 - E26.1 (ngày mùa hè) là (5,535/19,728) = 0,28. Vì vậy một cách gần đúng ta sẽ khảo sát tính toán điện áp nút của lưới điện ở hai chế độ phụ tải Pmax (100%) và chế độ cực tiểu Pmin = 28% Pmax. Điều này có nghĩa là phụ tải của các TBA hạ áp sẽ tương ứng giảm đi 28% so với chế độ cực đại.
P (kW)
4.4.1.2. Đồ thị ngày điển hình đường dây 373 - E26.1
Số liệu xây dựng đồ thị phụ tải cho trong phụ lục 5:
Hình 4.9. Đồ thị phụ tải ngày điển hình năm 2018 lộ 373 - E26.1
Phân tích tương tự như đường dây 372 ta có thời gian hoạt động của phụ tải ở thời điểm cực đại trong ngày chiếm khoảng 7/24 = 0,29. Tỷ lệ Pmax/Pmin là (8,377/25,565) = 0,33. Khảo sát tính toán điện áp nút của lưới điện ở hai chế độ phụ tải Pmax (100%) và chế độ cực tiểu Pmin = 33% Pmax.
4.4.1.3. Đồ thị ngày điển hình đường dây 374 - E26.1
Số liệu xây dựng đồ thị phụ tải cho trong phụ lục 6:
Hình 4.10. Đồ thị phụ tải ngày điển hình năm 2018 lộ 374 - E26.1
P (kW)
t (giờ)
P (kW)
Phân tích tương tự như đường dây 372 ta có thời gian hoạt động của phụ tải ở thời điểm cực đại trong ngày chiếm khoảng 13/24 = 0,54. Tỷ lệ Pmax/Pmin là (11,534/24,694) = 0,47. Khảo sát tính toán điện áp nút của lưới điện ở hai chế độ phụ tải Pmax (100%) và chế độ cực tiểu Pmin = 47% Pmax.
4.4.2. Tính toán bù tối ưu thanh cái hạ áp của các máy biến áp 35/0,4kV thành phố Bắc Kạn phố Bắc Kạn
4.4.2.1. Thiết lập các thông số tính toán bù trên phần mềm PSS/ADEPT 1. Xây dựng đồ thị phụ tải
Để xác định dung lượng bù chúng ta đi phân loại phụ tải, xây dựng đồ thị phụ tải, được thực hiện trong Network/Groupt.., Network/Load categories.., Netword/Load snapshots.
Phụ tải các đường dây 372, 373 và 374 - E26.1 được phân thành 2 loại: phụ tải sinh hoạt và phụ tải sản xuất (phụ lục 1, 2 và 3). Thiết lập các phụ tải ở các thẻ Load categories hình 4.11 và thẻ Load snapshots hình 4.12.
Hình 4.11. Thẻ phân loại phụ tải Hình 4.12. Thẻ xây dựng đồ thị phụ tải
2. Thiết lập thông số cho bài toán tính bù CAPO
Vào menu Analysis/Options chọn thanh CAPO đặt các thông số tùy chọn cần thiết để tính toán bù tối ưu, chọn đồ thị phụ tải, đặt số dải tụ cố định, ứng động và chọn các vị trí cần tính toán bù.
Hình 4.13. Hộp thoại tùy chọn cho bài toán CAPO
3. Xây dựng các chỉ số kinh tế cho chương trình PSS/ADEPT
Trước khi tính toán bù CSPK, cần phải cài đặt các chỉ số kinh tế trong Network>Economics của chương trình.
Căn cứ tiêu chuẩn kỹ thuật vật tư thiết bị, thiết kế lắp đặt cụm tụ bù và một số quy định hiện hành, tính toán được các chỉ số kinh tế của chương trình phù hợp với LĐPP Việt Nam như bảng 4.1 vào hình 4.14:
Bảng 4.1. Các thông số thiết đặt để tính toán bù kinh tế trong PSS/ADEPT
- Giá điện năng tiêu thụ tại nơi đặt tụ bù kWh (đ/kWh) Giá trị
+ Thời điểm cực đại 1.825
+ Bình thường 935
+ Thời điểm cực tiểu 518
- Giá điện năng tiêu thụ bình quân kVArh 0
- Giá công suất thực lắp đặt/ kW 0
- Giá công suất phản kháng lắp đặt/ kVAr 0
- Tỷ số trượt giá (pu/year) 0.12
- Tỷ số lạm phát (pu/year) 0.05
- Thời gian tính toán (years) 5
- Giá lắp đặt cho tụ bù hạ áp cố định đ/kVAr 256118.26 - Giá lắp đặt cho tụ bù hạ áp điều chỉnh đ/kVAr 352271.3 - Tỷ giá bảo trì tụ bù hạ áp cố định đ/kVAr.năm 7683.55 - Tỷ giá bảo trì tụ bù hạ áp điều chỉnh đ/kVAr.năm 10568.14
4.4.2.2. Khảo sát điện áp các nút tại thanh cái hạ áp 35/0,4kV và công suất của các lộ đường dây 372, 373 và 374 - E26.1 trước khi bù
Trước khi tính toán bù cho đường dây, cần xác định phân bố công suất trên trên các đường dây của lưới điện thành phố Bắc Kạn bằng cách kích vào thực đơn Analisys, chọn Load Flow. Để có các kết quả về phân bố công suất và điện áp các nút không nằm trong giới hạn cho phép thao tác như hình 4.15 và hình 4.16:
Hình 4.16. Phương pháp xuất kết quả các nút có điện áp không nằm trong giới hạn cho phép
Tổng hợp các kết quả tính toán về điện áp các nút thanh cái hạ áp nằm dưới giới hạn cho phép của các lộ đường dây 372, 373 và 374 - E26.1 lưới điện thành phố Bắc Kạn cho trong các bảng 4.2, bảng 4.3, bảng 4.4 và phụ lục 7:
Bảng 4.2. Các nút thanh cái hạ áp của trạm 35/0,4kV có điện áp nằm dưới giới hạn cho phép khi tải cực đại trên đường dây 372- E26.1
STT Nút Điện áp khi chưa bù
(kV) Độ lệch điện áp (%) 1 CotTBA_DQ2 0,379 -5,25 2 CSongCau10_2 0,375 -6,25 3 CDonPhong3_2 0,376 -6,00 4 CDonPhong2_2 0,356 -11,0 5 CTongNgay2 0,379 -5,25 6 CKhuoiCo2 0,364 -9,00 7 CNaThoi1_2 0,374 -6,50 8 CNaThoi2 0,374 -6,50 9 CNaKha2 0,368 -8,00 10 CSongCau4_2 0,378 -5,50
Bảng 4.3. Các nút thanh cái hạ áp của trạm 35/0,4kV có điện áp nằm dưới giới hạn cho phép khi tải cực đại trên đường dây 373- E26.1
STT Nút Điện áp khi chưa bù
(kV) Độ lệch điện áp (%) 1 CXuanHoa1.2 0,373 -6,75 2 CXuanHoa2.2 0,364 -9,00 3 CDoanKet2 0,341 -14,8 4 CTanCu2 0,369 -7,75 5 CK.Cuong2 0,354 -11,5 6 CN.Thuong3.2 0,367 -8,25 7 CN.Thuong4.2 0,374 -6,50 8 CN.Thuong1.2 0,371 -7,25 9 CUBMThanh2 0,374 -6,50
Bảng 4.4. Các nút thanh cái hạ áp của trạm 35/0,4kV có điện áp nằm dưới giới hạn cho phép khi tải cực đại trên đường dây 374- E26.1
STT Nút Điện áp khi chưa bù
(kV) Độ lệch điện áp (%) 1 CTanSon2 0,376 -6,00 2 CT.Gieng2 0,355 -11,3 3 CNMXiMang1.2 0,379 -5,25
Tổng hợp kết quả tổng số nút không nằm trong giới hạn điện áp cho phép và tổng tổn thất công suất tác dụng và công suất phản kháng trên các lộ đường dây 372, 373 và 374 - E26.1 lưới điện thành phố Bắc Kạn cho trong bảng 4.5:
Bảng 4.5. Kết quả tính toán phân bố công suất trên đường dây 372, 373, 374- E26.1 trước khi bù
Nội dung 372 373 374
Max Min Max Min Max Min
Tổng số nút dưới điện áp
cho phép 10 0 9 0 3 0
Tổng số nút quá điện áp
cho phép 0 0 0 0 0 0 Tổng tổn thất công suất tác dụng (kW) 56,89 3,9 59,24 5,59 72,2 14,67 Tổng tổn thất công suất phản kháng (kVAr) -52,95 -194,39 -44,58 -182,94 24,3 -124,9 Nhận xét:
- Tổng số nút khảo sát của các lộ đường dây 372, 373 và 374 E26.1 lưới điện thành phố Bắc Kạn: 273 nút (188 nút trung áp 35kV và 85 nút hạ áp 0,4kV).
- Tổng số nút hạ áp có điện áp nằm dưới giới hạn về độ lệch điện áp cho phép trong chế độ phụ tải max là 22 nút và không có nút nào trong chế độ phụ tải min. Trong đó nút có điện áp thấp nhất là nút “CDoanKet2” = 0,341 kV.
- Không có nút nào có điện áp vượt quá giới hạn cho phép về độ lệch điện áp cho phép trong cả hai chế độ phụ tải max và min của cả lưới điện trung áp và hạ áp.
- Tổng tổn thất công suất tác dụng trên các lộ 372, 373 và 374 lưới điện thành phố Bắc Kạn khi phụ tải max: 188,33 kW, phụ tải min: 24,16 kW.
- Tổng tổn thất công suất phản kháng trên các lộ 372, 373 và 374 lưới điện thành phố Bắc Kạn khi phụ tải max: -73,23 kVAr, phụ tải min: -502,23 kVAr.
4.4.2.3. Tính toán điện áp các nút thanh cái hạ áp của trạm 35/0,4kV và công suất của các lộ đường dây 372, 373 và 374 - E26.1 sau khi bù
Xuất phát từ thuật toán tính toán tối ưu hóa vị trí bù trong chương trình PSS/ADEPT, ta đi xác định vị trí dung lượng bù tối ưu cho lưới điện ở các thời điểm khác nhau của phụ tải. Chọn mỗi bộ tụ là 30 kVAr, giả sử số bộ tụ là không giới hạn, tìm dụng lượng và vị trí cần bù tối ưu. Chạy chương trình Capo ta có kết quả tính toán vị trí, dung lượng bù cố định và bù đóng cắt.
1. Vị trí và dung lượng bù cố định
Để xác định dung lượng và vị trí bù cố định ta đi tiến hành bù ở thời điểm cực tiểu, kết quả tính toán được cho ở bảng sau (phụ lục 8-10):
Bảng 4.6. Vị trí và dung lượng bù cố định ở phía thanh cái hạ áp
Lộ 372 Lộ 373 Lộ 374
Vị trí Qbù
(kVAr) Vị trí Qbù
(kVAr) Vị trí Qbù
(kVAr)
CNaKha2 30 CDoanKet2 30 CT.Gieng2 30
CDonPhong2_2 30 CXuanHoa2.2 30 CNMXiMang1.2 120
CNaThoi2 30 CK.Cuong2 30 CNMXiMang3.2 90
- - CTanCu2 30 CMDCocNgan2 30
- - - - CMDSuoiYen2 30
Tổng 90 Tổng: 120 Tổng: 300
2. Vị trí và dung lượng bù đóng cắt
Xác định vị trí và dung lượng bù đóng cắt, tiến hành tính toán cho thời điểm phụ tải cực đại, ta có kết quả tính toán sau, (phụ lục 11-13)
Bảng 4.7. Vị trí và dung lượng bù đóng cắt ở phía thanh cái hạ áp
Lộ 372 Lộ 373 Lộ 374
Vị trí Qbù
(kVAr) Vị trí Qbù
(kVAr) Vị trí Qbù
(kVAr)
CNaKha2 60 CDoanKet2 60 CT.Gieng2 30
CDonPhong2_2 30 CUBMThanh2 60 CMDCocNgan2 60
CKhuoiCo2 30 CXuanHoa2.2 60 CNMXiMang1.2 60
CotTBA_DQ2 60 CTanCu2 60 CNMXiMang3.2 60
CNaThoi2 30 CK.Cuong2 30 CTanSon2 30
CNaThoi1_2 30 CN.Thuong3.2 30 CMDKhoK15.2 30
CSongCau10_2 30 - - CCThacGieng2 30
CDonPhong3_2 30 - - - -
Tổng: 300 Tổng: 300 Tổng: 300
Tính toán điện áp các nút và tổn thất công suất trên các đường dây sau khi bù cho trong bảng 4.8:
Bảng 4.8. Kết quả tính toán phân bố công suất trên đường dây 372, 373, 374- E26.1 sau khi bù
Nội dung 372 373 374
Max Min Max Min Max Min
Tổng số nút dưới điện áp
cho phép 0 0 0 0 0 0
Tổng số nút quá điện áp
cho phép 0 0 0 0 0 0 Tổng tổn thất công suất tác dụng (kW) 43,64 3,27 40,6 4,20 57,65 11,72 Tổng tổn thất công suất phản kháng (kVAr) -85,64 -195,94 -91,64 -186,58 -13,68 -133,00 Nhận xét:
- Sau khi tính toán bù, không có nút nào có điện áp nằm dưới và trên giới hạn về độ lệch điện áp cho phép trong chế độ phụ tải max và chế độ phụ tải min.
- Tổng tổn thất công suất tác dụng sau bù trên các lộ 372, 373 và 374 lưới điện thành phố Bắc Kạn khi phụ tải max: 141,89 kW, phụ tải min: 19,19 kW.
- Tổng tổn thất công suất phản kháng sau bù trên các lộ 372, 373 và 374 lưới điện thành phố Bắc Kạn khi phụ tải max: -190,96 kVAr, phụ tải min: -515,52 kVAr.
4.4.2.4. Tính toán kinh tế các phương án bù của các lộ đường dây 372, 373 và 374 - E26.1
Mỗi phương án tính toán sẽ có được kết quả tổng dung lượng bù cố định và bù điều chỉnh, tổn thất công suất giảm so với bù tự nhiên. Từ đó tính được tổng giá trị hiện tại các khoản chi phí vận hành, lắp đặt tụ bù là:
cd cd cd dc dc dc
b 0 e bt b 0 e bt
C = Q (q + N .C ) + Q (q + N .C ) Trong đó:
+ Q , Qcdb dcb : dung lượng bù cố định và điều chỉnh, [kVAr]. +q cd0 , q dc0 : suất đầu tư tụ bù cố định và điều chỉnh, [đ/kVAr].
+ C , Ccdbt dcbt : suất chi phí bảo trì trong năm đối với tụ bù cố định và điều chỉnh, [đ/năm.kVAr].
- Tổng giá trị hiện tại các khoản lợi nhuận do lắp đặt tụ bù: B = (ΔP’ . gp + ΔQ’ . gq) . Ne .T.
Trong đó:
+ ΔP’, ΔQ’: lượng giảm tổn thất công suất so với bù tự nhiên, [kW, kVAr]. + gp: giá tiền điện năng tác dụng tiêu thụ, [đ/kWh].
+ gq: giá tiền điện năng phản kháng tiêu thụ, [đ/kVArh]. + T: thời gian làm việc của tụ bù, [giờ/năm].
Thế các giá trị vào công thức, tính toán được các giá trị B, C và NPV NPV = B – C
Kết quả tính toán của các lộ đường dây được tính cho chế độ cực đại như sau, kết quả chi tiết cho trong các phụ lục 8-13:
1. Lộ đường dây 372 - E26.1
Bảng 4.9. Kết quả bù kinh tế khi phụ tải cực đại lộ đường dây 372 - E26.1
Tổn thất P (kW) Q (kVAr) Giá trị (đ) Cố định Trước bù 30,39 -123,67 570.588.830,37 Sau bù 27,93 -129,59 524.286.209,13 Tiết kiệm 2,46 5,92 46.302.621,24 Đóng cắt Trước bù 27,93 -129,59 1.847.147.358,43 Sau bù 23,46 -140,79 1.551.315.204,28 Tiết kiệm 4,47 11,20 295.832.154,15
- Tổng dung lượng bù: 390 kVAr.
- Tổng giá trị chi phí quy về hiện tại cho việc lắp đặt tụ: C = 25.911.496,56 + 118.797.678,14 = 144.709.174,70 đ. - Tổng giá trị lợi nhuận quy về hiện tại thu được do lắp đặt tụ bù:
B = 46.302.621,24 + 295.832.154,15 = 342.134.775,39 đ. - Giá trị hiệu quả kinh tế:
2. Lộ đường dây 373 - E26.1
Bảng 4.10. Kết quả bù kinh tế khi phụ tải cực đại lộ đường dây 373 - E26.1
Tổn thất P (kW) Q (kVAr) Giá trị (đ) Cố định Trước bù 32,41 -113,76 608.507.284,58 Sau bù 28,22 -124,71 529.669.898,24 Tiết kiệm 4,19 10,95 78.837.386,34 Đóng cắt Trước bù 28,22 -124,71 1.866.114.988,96 Sau bù 22,30 -139,28 1.474.820.857,31 Tiết kiệm 5,92 14,57 391.294.131,65
- Tổng dung lượng bù: 420 kVAr.
- Tổng giá trị chi phí quy về hiện tại cho việc lắp đặt tụ: C = 34.548.662,08 + 118.797.678,14 = 153.346.340,22 đ. - Tổng giá trị lợi nhuận quy về hiện tại thu được do lắp đặt tụ bù:
B = 78.837.386,34 + 391.294.131,65 = 470.131.517,99 đ. - Giá trị hiệu quả kinh tế:
NPV = B - C = 470.131.517,99 - 153.346.340,22 = 316.785.177,77 đ.
3. Lộ đường dây 374 - E26.1
Bảng 4.11. Kết quả bù kinh tế khi phụ tải cực đại lộ đường dây 374 - E26.1
Tổn thất P (kW) Q (kVAr) Giá trị (đ) Cố định Trước bù 43,44 -50,30 815.393.605,62 Sau bù 37,95 -65,16 712.475.231,51 Tiết kiệm 5,49 14,86 102.918.374,11 Đóng cắt Trước bù 37,95 -65,16 2.510.168.527,99 Sau bù 33,98 -75,01 2.247.444.848,12 Tiết kiệm 3,97 9,85 262.723.679,87
- Tổng dung lượng bù: 600 kVAr.
- Tổng giá trị chi phí quy về hiện tại cho việc lắp đặt tụ: C = 86.371.655,20 + 118.797.678,14 = 205.169.333,34 đ.
- Tổng giá trị lợi nhuận quy về hiện tại thu được do lắp đặt tụ bù: B = 102.918.374,11 + 262.723.679,87 = 365.642.053,98 đ. - Giá trị hiệu quả kinh tế:
NPV = B - C = 365.642.053,98 - 205.169.333,34 = 160.472.720,64 đ.
4.4.3. Tính toán bù tối ưu lưới trung áp 35kV thành phố Bắc Kạn
4.4.3.1. Vị trí, dung lượng bù cố định và bù đóng cắt ở lưới trung áp 35kV lộ đường dây 372 - E26.1
Bảng 4.12. Vị trí, dung lượng bù cố định và bù đóng cắt ở lưới trung áp 35kV lộ