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 pháp nào cho lƣới cụ thể phụ thuộc vào mục đích bù CSPK và tính chất của lƣới điện...
Quá trình phân tích hiệu quả bù cho thấy không phải bù hết CSPK (cosφ =1) trên lƣới là hiệu quả mà việc nâng cao hệ số cosφ quá lớn sẽ làm giảm hiệu quả kinh tế, vì vậy nên bù cosφ đặt trong khoảng 0,9 - 0,93 là hiệu quả nhất.
Khi tiến hành chọn sơ đồ đấu nối tụ và lắp cần chú ý đặc điểm của lƣới mà xác định cách đấu phù hợp, chọn các phƣơng pháp bảo vệ và điện trở phóng điện hợp lý.
Việc Tính toán xác định vị trí và dung lƣợng bù tối ƣu cho một lƣới cụ thể thì rất phức tạp, khối lƣợng tính toán lớn và phải lặp lại nhiều lần vì vậy cần phải có sự hỗ trợ của máy tính và có những phần phềm đƣợc thiết kế phù hợp. Trong thực tế có rất nhiều phần mềm để Xác định vị trí và dung lƣợng bù hợp lý.
Đề tài đã tổng hợp các vấn đề về lý thuyết bù công suất phản kháng, phƣơng pháp tính toán bù tối ƣu cho lƣới điện phân phối kết hợp với việc sử dụng phần mềm PSS/ADEPT để tính toán bù tối ƣu cho lƣới điện trung thế huyện Mai Sơn.
Qua việc thu thập số liệu và tính toán trên phần mềm đã xác định đƣợc vị trí bù tối ƣu cho lộ 378 E17.2 và tính toán lợi nhuận NPV.
Kết quả tính toán áp dụng cho lƣới điện trung thế huyện Mai Sơn – lộ 378- E17.2 đã cho thấy hiệu quả của thiết bị bù cũng nhƣ phƣơng pháp và chƣơng trình tính toán lựa chọn vị trí bù tối ƣu. Vị trí, dung lƣợng lắp đặt của tụ điện đƣợc lựa chọn đảm bảo giảm tổn thất công suất, tổn thất điện năng, nâng cao hệ số cosφ và chất lƣợng điện áp tại tất cả các nút.
* Kiến nghị
Luận văn chƣa đi nghiên cứu cụ thể các phƣơng pháp để giảm bớt sóng hài tác dụng lên lƣới điện, ảnh hƣởng của chất lƣợng điện áp và ảnh hƣởng của nhiệt độ đến quá trình hoạt động và tuổi thọ của tụ.
Việc áp dụng phần mềm PSS/ADEPT để tính toán vị trí và dung lƣợng bù còn bị hạn chế bởi số liệu thu thập trong từng giờ của phụ tải là rất khó xác định, vì số lƣợng phụ tải lớn, nên luận văn chƣa xác định cụ thể đƣợc thời điểm đóng cắt của tụ.
Vì vậy rất mong các luận văn khác tiếp tục nghiện cứu các tác động của chất lƣợng điện áp, nhiệt độ ảnh hƣởng đến tuổi thọ của tụ. Đồng thời nghiên cứu phƣơng pháp giải mô hình toán với số lƣợng trạng thái tính toán lớn hơn nhằm nâng cao độ chính xác của kết quả tính toán. Nghiên cứu xét đến chi phí của tụ điện nhằm nâng cao hiệu quả kinh tế của phƣơng án bù.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
* Tiếng Việt:
1. TS. Trần Quang Khánh (2006), Hệ thống Cung cấp điện, Tập 1, 2, NXB Khoa học & kỹ thuật, Hà Nội;
2. Nguyễn Xuân Phú (2006), Cung cấp điện, NXB Khoa học & kỹ thuật;
3. Nguyễn Hữu Phúc, Đánh giá các tác động của quá độ trong quá trình đóng cắt trạm tụ bù đến lƣới điện, Trƣờng Đại học Bách khoa TP HCM;
4. Nguyễn Hữu Phúc, Đặng Anh Tuấn, Nguyễn Tùng Linh (2007), Giáo trình tập huấn: Áp dụng PSS-ADEPT 5.0 trong lƣới điện phân phối, Trƣờng Đại học điện lực;
5. Trần Vĩnh Tịnh, Trƣơng Văn Chƣơng (2008), “Bù tối ƣu công suất phản kháng lƣới điện phân phối ˮ, Tạp chí khoa học và công nghệ Đại học Đà Nẵng, số 2(25).2008;
* Tiếng Anh:
6. F.J. Pazos, J.J. Amantegui, F. Ferrandis, H. Gago, A. Barona (2005) “Capacitor bank monitoring for switching transient reductionˮ 9-2005 Iberdrola, Spain;
7. Ramasamy Natarajan (2005), Power System Capacition, ebook;
8. Thomas E. Grebe; Capacitor Switching and Its Impact on Power Quality,Prepared on Request of CIGRE 36.05/CIRED 2 (Voltage Quality).
PHỤ LỤC Phụ lục 2.1
Công suất bộ tụ bù, pu Vị trí đặt tối ƣu, pu Độ giảm tối ƣu tổn thất %
0,0 1,0 0 0,1 0,95 27 0,2 0,90 49 0,3 0,85 65 0,4 0,80 77 0,5 0,75 84 0,6 0,70 88 0,7 0,65 89 0,8 0,60 86 0,9 0,55 82 1,0 0,50 75 Phụ lục 2.2
a, Các đƣờng cong biểu thị độ giảm tổn thất công suất ứng với các độ bù và các vị trí bù trên đƣờng dây có phụ tải tập trung và phụ tải phân bố đều (λ = 1/4)
b, Các đƣờng cong biểu thị độ giảm tổn thất công suất ứng với các độ bù và các vị trí bù trên đƣờng dây có phụ tải tập trung và phụ tải phân bố đều (λ = 1/2)
c, Các đƣờng cong biểu thị độ giảm