Hiện nay các phụ tải điện của huyện Mai Sơn đƣợc cấp điện từ hệ thống điện qua các trạm biến áp 110kV Sơn La với các thông số cụ thể nhƣ sau
Bảng 3.1. Hiện trạng nguồn cấp
Trạm 110kV Loại máy St.
(MVA) Lộ cấp
Sơn La (E17.2) T1, T2-110/35/22kV 2x40 378, 382
3.1.2. Hiện trạng lưới điện trung thế
Lƣới điện huyện Mai Sơn bao gồm 02 lộ đƣờng dây 35kV 378 E17.2 và 382 E17.2. Các đƣờng dây 35kV có dạng mạch hình tia, dây dẫn hiện sử dụng nhiều chủng loại nhƣ AC95, AC70 và AC50. Trong đó, dây dẫn AC95, AC70 sử dụng cho các đƣờng trục chính; dây AC-50 chủ yếu đƣợc sử dụng trong các nhánh rẽ.
Máy biến áp sử dụng trong LĐPP huyện Mai Sơn gồm nhiều chủng loại với công suất nhỏ nhất là 31,5kVA và lớn nhất là 2.500kVA cung cấp cho các phụ tải chủ yếu là sinh hoạt, công nghiệp, một số ít là nông nghiệp và hoạt động khác. Tổng số TBA là 270 trạm, với tổng công suất 40.072,5 kVA; Trong đó:
+ Lộ ĐZ 378 E17.2 có tổng chiều dài 238,512km, với 187 TBA - tổng công suất 30.523 kVA.
+ Lộ ĐZ 382 E17.2 có tổng chiều dài 198,973km, với 83 TBA - tổng công suất 9.549,5 kVA.
3.1.3. Hiện trạng bù của lưới điện trung thế
Hiện nay lƣới điện trung thế huyện Mai Sơn - tỉnh Sơn La đã đƣợc lắp đặt tụ bù công suất phản kháng tại 14 vị trí, với tổng dung lƣợng là 4.350kVAr. Cụ thể tại bảng 3.2 nhƣ sau:
Bảng 3.2. Bảng thống kê dung lƣợng bù của tụ điện Stt Vị trí bù Dung lƣợng (kVAr) Ghi chú 1 VT92 450 Lộ 378 2 VT112/8 300 Lộ 378 3 VT104/3 300 Lộ 378 4 VT126/8 150 Lộ 378 5 VT143/3 600 Lộ 378 6 VT155 450 Lộ 378 7 VT160/8 150 Lộ 378 8 VT182 300 Lộ 378 9 VT181/3 600 Lộ 378 10 VT68/5 150 Lộ 378 11 VT39 150 Lộ 382 12 VT37/4 300 Lộ 382 13 VT52/5 300 Lộ 382 14 VT81 150 Lộ 382 Tổng 4350
3.1.4. Hiện trạng đồ thị phụ tải các lộ đường dây
3.1.4.1. Xây dựng đồ thị phụ tải ngày điển hình
Việc xây dựng đồ thị phụ tải cho ta các thông số cơ bản của đồ thị phụ tải, từ đó ta biết đƣợc thời điểm cực đại và cực tiểu của lƣới điện, để khi tiến hành bù công suất phản kháng, xác định đƣợc thời điểm bù cố định và bù đóng cắt nhằm đảm bảo không bị quá áp trong thời điểm cực tiểu.
Trên cơ sở số liệu tại phụ lục 3.1a, 3.1b ta xây dựng đƣợc đồ thị phụ tải những ngày điển hình của các lộ đƣờng dây 378, 382 E17.2 nhƣ sau:
Hình 3.1. Đồ thị phụ tải những ngày điển hình năm 2019 của lộ 378 E17.2
Từ đồ thị phụ tải lộ 378 E17.2 ta nhận thấy, thời điểm phụ tải lớn nhất trong ngày nằm trong khoảng 18h đến 20h, cực tiểu khoảng 2h đến 5h. 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 nằm trong khoảng từ 9h đến 12h và 17h đến 20h nhƣ vậy thời gian hoạt động của phụ tải ở thời điểm cực đại trong ngày chiếm khoảng 6/24 ± 0,25.
Tỷ lệ phụ tải ở thời điểm cực tiểu so với cực đại là: 5.355/11.018 = 0,486 một cách tƣơng đối ta lấy tỷ lệ này để tính toán ở chế độ cực tiểu cho các phụ tải.
b) Đồ thị phụ tải những ngày điển hình trên lộ 382 E17.2
Hình 3.2. Đồ thị phụ tải những ngày điển hình năm 2019 của lộ 382 E17.2
0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 P (kW) t (h) t (h) P (kW)
Từ đồ thị phụ tải lộ 382 E17.2 ta nhận thấy, thời điểm phụ tải lớn nhất trong ngày nằm trong khoảng 17h đến 21h, cực tiểu khoảng 1h đến 5h. 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 nằm trong khoảng từ 17h đến 21h nhƣ vậy thời gian hoạt động của phụ tải ở thời điểm cực đại trong ngày chiếm khoảng 4/24 ± 0,17.
Tỷ lệ phụ tải ở thời điểm cực tiểu so với cực đại là: 1.876/4.235 = 0,443 một cách tƣơng đối ta lấy tỷ lệ này để tính toán ở chế độ cực tiểu cho các phụ tải.
3.1.4.2. Xây dựng đồ thị phụ tải trên phần mềm PSS/ADEPT
Để xác định dung lƣợng bù cố định chúng ta đi phân loại phụ tải, xây dựng đồ thị phụ tải, đƣợc thực hiện trong Network/Group..., Network/Load categories..., Netword/Load snapshots...
Do tính chất phụ tải chủ yếu là sinh hoạt, công nghiệp, một số ít là nông nghiệp và hoạt động khác. Nên phụ tải của lộ 378, 382 E17.2 đƣợc phân thành 3 loại sinh hoạt, công nghiệp và nông nghiệp trong đó phụ tải sinh hoạt chiếm đa số. Qua điều tra và số liệu ở Điện lực Mai Sơn ta phân loại phụ tải cho lộ 378 nhƣ ở phụ lục 3.2a, lộ 382 nhƣ ở phụ lục 3.2b và thiết lập ở thẻ Load categories hình 3.3. Ta xây dựng đồ thị phụ tải cho trong thẻ Load snapshots hình 3.4.
Hình 3.3. Thẻ phân loại phụ tải Hình 3.4. Thẻ xây dựng đồ thị phụ tải
3.1.5. Hiện trạng tổn thất và thông số vận hành các lộ đường dây
Sau các thiết lập cài đặt các thông số cho phần mềm, chúng ta tiến hành xác định các tổn hao trên lƣới bằng cách kích vào phân hệ Load Flow Calculation (hình mũi tên đầu bên trái màn hình trên thanh công cụ thứ 3) sau đó vào Report xuất ra kết
quả, từ đó thống kê đƣợc các kết quả của lƣới điện nhƣ bảng 3.3; 3.4, kết quả chi tiết cho ở phụ lục 3.3a, phục lục 3.3b; phụ lục 3.4a, phụ lục 3.4b.
Hình 3.5. Cách tính toán tổn thất của lộ đƣờng dây
a) Sơ đồ tính toán đƣợc xây dựng cho lộ 378 E17.2 Sơn La - Mai Sơn trên phần mềm PSS/ADEPT nhƣ hình 3.6.
Hình 3.6. Sơ đồ lộ 378 E17.2 trên phần mềm PSS/ADEPT
b) Sơ đồ tính toán đƣợc xây dựng cho lộ 382 E17.2 Sơn La - Mai Sơn trên phần mềm PSS/ADEPT nhƣ hình 3.7.
Hình 3.7. Sơ đồ lộ 382 E17.2 trên phần mềm PSS/ADEPT
Bảng 3.3. Kết quả tính toán tổn thất trên lƣới lộ 378 trƣớc khi lắp tụ bù (phụ lục 3.3a, phụ lục 3.3b).
Loại phụ tải Phụ tải cực tiểu Phụ tải cực đại Tình trạng lƣới Tổn thất CSTD (kW) 204,011 1.001,233 Tổn thất CSPK (kVAr) (718,582) 477,448
Bảng 3.4. Kết quả tính toán tổn thất trên lƣới lộ 378 hiện trạng (đã lắp tụ bù) (phụ lục 3.4a, phụ lục 3.4b).
Loại phụ tải Phụ tải cực tiểu Phụ tải cực đại Tình trạng lƣới Tổn thất CSTD (kW) 210,091 879,967 Tổn thất CSPK (kVAr) (739,697) 329,742
Bảng 3.5. Kết quả tính toán tổn thất trên lƣới lộ 382 trƣớc khi lắp tụ bù (phụ lục 3.5a, phụ lục 3.5b).
Loại phụ tải Phụ tải cực tiểu Phụ tải cực đại Tình trạng lƣới Tổn thất CSTD (kW) 18,018 91,621 Tổn thất CSPK (kVAr) (841,849) (684,807)
Bảng 3.6. Kết quả tính toán tổn thất trên lƣới lộ 382 hiện trạng (phụ lục 3.6a, phụ lục 3.6b).
Loại phụ tải Phụ tải cực tiểu Phụ tải cực đại Tình trạng lƣới Tổn thất CSTD (kW) 19,951 90,514 Tổn thất CSPK (kVAr) (842,624) (689,066) * Nhận xét:
Hiện trạng trung thế huyện Mai Sơn đã đƣợc lắp đặt tụ bù tại 14 vị trí, với tổng dung lƣợng là 4.350kVAr, trong đó lộ 378 E17.2 là 10 vị trí (3.450kVAr), lộ 382 E17.2 là 04 vị trí (900kVAr). Tuy nhiên qua kết quả tính toán tại bảng 3.3, 3.4, 3.5, 3.6 cho thấy lộ 378 E17.2 tổn thất vẫn còn rất cao (kể cả khi đã đƣợc lắp tụ bù), trong khi đó lộ 382 E17.2 thực tế không cần bù nhƣng vẫn lắp bù dẫn đến bù thừa, gây lãng phí.
Mặt khác điện áp tại các nút trong các chế độ phụ tải cực đại và cực tiểu đối với lộ 378 E17.2 có sự chênh lệch khá lớn (điện áp đầu nguồn 38,3kV, điện áp cuối nguồn 34,7kV); đối với lộ 382 E17.2 thì đều nằm trong giới hạn cho phép với độ lệch rất nhỏ (điện áp đầu nguồn 38,3kV, điện áp cuối nguồn 37,5kV). Mặc dù điện áp tại các phụ tải chƣa bị tăng cao vƣợt quá giá trị cho phép nhƣng với việc bù thừa sẽ gây lãng phí dung lƣợng bù và làm tăng chi phí đầu tƣ và vận hành của lƣới điện.
Nhƣ vậy cần phải có sự Tính toán xác định vị trí và dung lƣợng bù tối ƣu lắp đặt cho lƣới điện trung thế huyện Mai Sơn, đặc biệt là lộ đƣờng dây 378 E17.2.
3.2. Tính toán xác định vị trí và dung lƣợng bù tối ƣu cho lƣới điện trung thế huyện Mai Sơn ( lộ 378 E17.2 )
Để tiến hành bù cho lƣới chúng ta đi thiết lập các thông số cho tụ bù cho ở bảng 2.3, vào hình 2.16 ta sẽ có các thông số nhƣ ở các hình 2.17, hình 2.18. Từ hình 2.16 chúng ta thấy, việc tính toán bù của phần mềm PSS/ADEPT chỉ có thể áp dụng cho một lƣới cùng cấp điện áp, tức là không thể tính toán bù lƣới 35kV cùng với lƣới 0,4kV cùng một lúc, vì vậy trong thể CAPO chúng ta sẽ tiến hành loại bỏ những nút ở thanh cái 0,4kV nếu tiến hành bù ở lƣới 35kV và ngƣợc lại nếu bù ở thanh cái 0,4kV thì bỏ các nút ở 35kV.
Giả sử số bộ tụ là không giới hạn, chúng ta tìm vị trí và dung lƣợng cần bù tối ƣu
Hình 3.8. Thẻ tính toán dung lƣợng bù
a) Vị trí và dung lƣợng bù cố định
Để xác định vị trí và dung lƣợng bù cố định ta đi tiến hành bù ở thời điểm cực tiểu, kết quả tính toán đƣợc cho ở bảng sau (Phụ lục 3.7a)
Bảng 3.7a. Vị trí và dung lƣợng bù cố định ở lƣới trung áp
Vị trí bù Qbù (kVAr) Vị trí bù Qbù (kVAr)
192/42 150 179/6 150
208 150 192/10 150
Tổng số vị trí bù là 04 vị trí, với tổng dung lƣợng bù là 600 kVAr
b) Ví trí và dung lƣợng bù đóng cắt
Xác định vị trí và dung lƣợng bù đóng cắt, tiến hành tính toán cho thời điểm phụ tải cực đại, ta có kết quả tính toán sau (Phụ lục 3.7b)
Bảng 3.7b. Vị trí và dung lƣợng bù đóng cắt ở lƣới trung áp Vị trí bù Qbù (kVAr) Vị trí bù Qbù (kVAr) 192/58 150 166/5 150 /32/5/1 150 126/70/9 150 232/31 150 155/4A 300 192/37 150 126/23/29B 150 181/35 150 126/33/16A 150 192/12 150 155 150 179/7/1 150 /23/7/1 150 208 150 143B 150 192/1AA 150 126/32 150 179/6/1 150 138/4 150 181 150 129/3 150 126/124 150 126/3/4 150 174 150
Tổng số vị trí bù là 25 vị trí, với tổng dung lƣợng bù là 3.900 kVAr
c) Tính toán tổn thất sau khi lắp bù tối ƣu ( lộ 378 E17.2 )
Bảng 3.8. Kết quả tính toán tổn thất trên lƣới lộ 378 sau khi lắp tụ bù (phụ lục 3.8a, phụ lục 3.8b).
Loại phụ tải Phụ tải cực tiểu Phụ tải cực đại Tình trạng lƣới Tổn thất CSTD (kW) 311,870 873,644 Tổn thất CSPK (kVAr) (656,622) 286,706
d) Tính toán kinh tế các phƣơng án bù
Với PSS/ADEPT việc tính toán chi phí hiệu quả bù đƣợc thực hiện nhƣ sau: Mỗi phƣơng án tính toán sẽ có đƣợc kết quả tổng dung lƣợng bù cố định và bù điều chỉnh, tổn thất công suất giảm so với bù tự nhiên. Từ đó tính đƣợc tổng giá trị hiện tại các khoản chi phí vận hành, lắp đặt tụ bù là: cd cd cd dc dc dc b o e bt b o e bt CQ q N .C Q q N .C (3.1) Trong đó: cd b
Q , Qdcb [kVAr] là dung lƣợng bù cố định và điều chỉnh; qcdo , qdco
[đ/kVAr] là suất đầu tƣ tụ bù cố định và điều chỉnh; cd bt
C , Cdcbt [đ/năm.kVAr] là suất chi phí bảo trì trong năm đối với tụ bù cố định và điều chỉnh.
Tổng giá trị hiện tại các khoản lợi nhuận do lắp đặt tụ bù đƣợc tính theo công thức:
B = (ΔP’ . gp + ΔQ’ . gq) . Ne .T. (3.2) Trong đó: ΔP’, ΔQ’ [kW, kVAr] là lƣợng giảm tổn thất công suất so với bù tự nhiên, gp [đ/kwh] là tiền mua điện năng tác dụng, gq [đ/kVArh] là tiền mua công suất phản kháng, T [giờ/năm] là thời gian làm việc của tụ bù.
Thế các giá trị vào công thức, tính toán đƣợc các giá trị B, C và NPV
NPV = B – C (3.3)
Kết quả đƣợc tính cho chế độ cực đại nhƣ sau
Bảng 3.9 Kết quả lƣợng tổn thất công suất giảm đƣợc so với bù tụ nhiên Phƣơng án bù Qb.cd + Qb.dc (kVAr) ΔP (kW) ΔQ (kVAr) ΔP’ (kW) ΔQ’ (kVAr) Trƣớc bù 1.001,233 477,448 Bù tự nhiên 879,967 329,742 Bù trung áp 600+3.900 873,644 286,706 6,323 43,036 * Tính toán hiệu quả kinh tế NPV (chi tiết phụ lục 3.4a, 3.4b, 3.7a, 3.7b, 3.8a, 3.8b)
- Bù trung áp
C = 423.690,57 + 4.448.751,04 = 4.872.441,61 (đồng) NPV= 23.766.723,81 – 4.872.441,61 = 18.894.282,2 (đồng) Qua kết quả tính toán trên ta nhận thấy:
Tổn thất sau bù kinh tế phía trung áp của lộ 378 E17.2 giảm so với tổn thất trƣớc khi tính toán bù kinh tế (hiện trạng), đồng thời cosφ và điện áp tại các nút cũng tăng lên (nằm trong giới hạn cho phép). Về hiệu quả kinh tế NPV đƣợc quy về hiện tại khi bù trung áp là 18.894.282,2 (đồng).
3.3. Đề xuất các giải pháp nhằm đảm bảo vận hành tối ƣu các bộ tụ bù trên hệ thống lƣới điện trung thế huyện Mai Sơn
Mỗi phƣơng pháp có có những ƣu và nhƣợc điểm riêng và phù hợp cho mỗi đối tƣợng cụ thể. Nhƣ đã phân tích LĐPP có Tx`ổn thất công suất, tổn thất điện năng và tổn thất điện áp lớn nên phƣơng pháp bù nhằm giảm tổn thất công suất và tổn thất điện năng rất đƣợc các Công ty Điện lực quan tâm nhằm đảm bảo đƣợc chỉ tiêu tổn thất của LĐPP.
Nhằm phát huy hiệu quả hệ thống tụ bù cần thực hiện một số giải pháp sau: - Tự động hóa dần các cụm tụ bù cố định.
- Tăng cƣờng công tác theo dõi thông số công suất vô công trên hệ thống đo xa để kịp thời phát hiện tình trạng thừa thiếu công suất phản kháng, thống kê kiểm soát hệ thống tụ bù và tình trạng vận hành nhằm đƣa ra các giải pháp bổ sung, luân chuyển kịp thời.
- Tăng cƣờng theo dõi tình trạng vận hành của hệ thống tụ bù để kịp thời phát hiện, xử lý các cụm tụ bù hƣ hỏng.
Kết luận
Để áp dụng đƣợc phần mềm chúng ta phải có các thông số cụ thể của lƣới, điều này cần phải có thời gian thống kê, đo đạc và tốn nhiều công sức.
Việc áp dụng phần mềm PSS/ADEPT cho bài toán bù CSPK sẽ giúp chúng ta xác định đƣợc chính xác vị trí và dung lƣợng bù tối ƣu.
Phần mềm có rất nhiều ứng dụng và chức năng để tính toán các chế độ, các bài toán khác nhau.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
* Kết luận
Công suất phản kháng là một loại công suất không thể loại bỏ đƣợc trên lƣới điện vì nó cần thiết cho các thiết bị điện nhƣ máy điện, máy biến áp.. .vấn đề là đặt ra là giảm công suất này truyền tải trên đƣờng dây để hạn chế tổn thất và chi phí đầu tƣ xây lắp.
Bù công suất phản kháng là một trong các giải pháp kỹ thuật nâng cao chất lƣợng điện năng cung cấp và cho phép giảm tổn thất. Điều đó dẫn đến giảm công suất phát đầu nguồn, giảm vốn đầu tƣ xây dựng mạng điện, giảm tải trên đƣờng dây và máy biến áp, làm cho tuổi thọ của chúng dài hơn.
Trong các nguồn phát CSPK thì tụ điện tĩnh chiếm ƣu thế về kinh tế và kỹ thuật. Tuy nhiên việc đóng cắt tụ thuờng xảy ra quá độ điện áp và dòng điện lớn, điều này làm ảnh huởng không chỉ bản thân tụ mà còn ảnh huởng tới các phần tử khác hoạt động trong hệ thống. Đề tài đã trình bày đƣợc các khả năng đóng cắt tụ ảnh huởng đến chất lƣợng điện áp, đƣa ra một số giải pháp cơ bản giảm khả năng ảnh huởng của quá trình đóng cắt tụ đến chất lƣợng điện áp.
Việc nghiên cứu các giải pháp bù CSPK cho ta thấy đƣợc nên áp dụng phƣơng