TT Cấp điện ỏp Tổng độ mộo súng hài (%) Độ mộo riờng lẻ (%)
1 (110-500)kV 3 1.5
2 Đến 35kV 6.5 3
1.2.5 Sự nhấp nhỏy điện ỏp
Mức nhấp nhỏy điện ỏp ngắn hạn (Pst) đƣợc xỏc định bằng phƣơng phỏp đo sử dụng thiết bị đo chuyờn dựng trong khoảng thời gian là 10 phỳt. Pst95% là ngƣỡng giỏ trị của Pst sao cho trong khoảng 95% thời gian đo và 95% số vị trớ đo Pst khụng vƣợt quỏ giỏ trị này. Mức nhấp nhỏy điện ỏp dài hạn (Plt) đƣợc
xỏc định từ 12 kết quả đo Pst liờn tục (trong khoảng thời gian 2 giờ) theo biểu thức sau: 12 3 3 . 1 1 2 lt st j j P P (1.3) Trong điều kiện bỡnh thƣờng, giỏ trị độ nhấp nhỏy điện ỏp tại điểm đấu nối bất kỳ khụng đƣợc vƣợt quỏ giỏ trị giới hạn cho trong bảng sau [1][2]. Bảng 1.2: Giới hạn độ nhấp nhỏy điện ỏp
TT Điện ỏp Mức nhấp nhỏy cho phộp
1 (110-500)kV Pst95% = 0.8; Plt95% = 0.6
2 Đến 35kV Pst95% = 1.0; Plt95% = 0.8
Cho phộp đỉnh nhọn điện ỏp bất thƣờng trờn lƣới điện phõn phối trong thời gian ngắn vƣợt quỏ tổng mức biến dạng súng hài quy định trong bảng trờn, nhƣng khụng đƣợc gõy hƣ hỏng thiết bị của khỏch hàng sử dụng lƣới điện phõn phối.
1.2.6 Dũng ngắn mạch và thời gian loại trừ sự cố
Dũng ngắn mạch lớn nhất cho phộp và thời gian loại trừ sự cố của hệ thống điện đƣợc quy định trong bảng sau [1][2]:
Bảng 1.3: Dũng ngắn mạch lớn nhất cho phộp và thời gian loại trừ sự cố
TT Điện ỏp
Dũng ngắn mạch lớn nhất
(kA)
Thời gian loại trừ sự cố (ms)
Thời gian chịu đựng của thiết bị (s)
1 Đến 35kV 25 500 1
2 110kV 31.5 150 1
3 220kV 40 100 1
Trƣờng hợp một số khu vực trong hệ thống điện cú dũng ngắn mạch lớn nhất lớn hơn mức quy định trong Bảng 1.3 thỡ phải cú biện phỏp giảm đến mức quy định. Trƣờng hợp khụng thể giảm đƣợc đến mức quy định thỡ phải đƣợc chấp thuận của cơ quan quản lý nhà nƣớc cú thẩm quyền.
1.3 Đặc tớnh tải của LĐPP trung ỏp
1.3.1 Phụ tải và đồ thị phụ tải
Phụ tải điện là căn cứ để tớnh toỏn thiết kế cũng nhƣ vận hành HTĐ nhƣ chọn cỏc thiết bị điện, tớnh toỏn tổn thất cụng suất, tổn thất điện ỏp, tớnh và chọn cỏc rơle bảo vệ... Phụ tải điện là một hàm biến đổi theo thời gian phụ thuộc vào nhu cầu của khỏch hàng và vỡ vậy chỳng khụng tuõn thủ theo một qui luật nhất định.
Xỏc định đƣợc phụ tải chớnh xỏc cho phộp tớnh toỏn thiết kế và vận hành HTĐ đỏp ứng đƣợc yờu cầu thực tiễn của khỏch hàng sử dụng điện. Vỡ vậy, việc xỏc định và dự bỏo phụ tải núi chung và đồ thị phụ tải núi riờng là số liệu quan trọng trong việc thiết kế cũng nhƣ vận hành HTĐ.
Trƣớc tầm quan trọng đối với việc xỏc định đỳng phụ tải, đó cú rất nhiều cụng trỡnh nghiờn cứu nhằm xỏc định đƣợc phụ tải tớnh toỏn sỏt nhất với phụ tải thực tế và đó cú nhiều phƣơng phỏp đƣợc ỏp dụng. Cỏc phƣơng phỏp xỏc định phụ tải đƣợc chia thành hai nhúm:
- Nhúm phƣơng phỏp dựa trờn kinh nghiệm vận hành, thiết kế và đƣợc tổng kết lại bằng cỏc hệ số tớnh toỏn (đặc điểm của nhúm phƣơng phỏp này là: thuận lợi nhất cho việc tớnh toỏn, nhanh chúng đạt kết quả, nhƣng thƣờng cho kết quả kộm chớnh xỏc).
- Nhúm phƣơng phỏp dựa trờn cơ sở của lý thuyết xỏc suất và thống kờ (cú ƣu điểm cho kết quả khỏ chớnh xỏc, song cỏch tớnh lại rất phức tạp).
Sự thay đổi của phụ tải theo thời gian cú thể đƣợc biểu diễn bằng cỏc giỏ trị tức thời hay lấy theo giỏ trị trung bỡnh của phụ tải trong khoảng thời gian đƣợc xột đƣợc gọi là đồ thị phụ tải và đƣợc phõn thành i) Đồ thị phụ tải hàng
ngày, vớ dụ nhƣ Hỡnh 1.9. ii) Đồ thị phụ tải hàng thỏng. iii) Đồ thị phụ tải hàng năm… Ngoài ra, đồ thị phụ tải điện đƣợc phõn loại theo đại lƣợng đo gồm: i) Đồ thị phụ tải tỏc dụng P(t). ii) Đồ thị phụ tải phản khỏng Q(t). iii) Đồ thị điện năng A(t).
Hỡnh 1.9: Đồ thị phụ tải
Đồ thị phụ tải chỉ biểu diễn đƣợc giỏ trị trung bỡnh của tải theo thời gian mà khụng phản ỏnh đƣợc chớnh xỏc sự thay đổi của phụ tải trong mỗi khoảng thời gian vận hành. Điều này dẫn đến sai số lớn trong tớnh toỏn thụng số chế độ của hệ thống.
1.3.2 Tớnh ngẫu nhiờn của phụ tải điện
Phụ tải điện luụn thay đổi theo thời gian, phụ thuộc vào nhiều yếu tố nhƣ nhu cầu của khỏch hàng, điều kiện thời tiết... Nhiều nghiờn cứu đó chỉ ra rằng, thay đổi của phụ tải mang tớnh ngẫu nhiờn và nhiều mụ hỡnh biểu diễn thay đổi của phụ tải theo cỏc mụ hỡnh xỏc suất đó đƣợc giới thiệu trong những nghiờn cứu gần đõy [22]. Mụ hỡnh đƣợc sử dụng phổ biến là mụ hỡnh xỏc suất của phụ tải đƣợc phõn bố theo hàm mật độ xỏc suất chuẩn và đƣợc biểu diễn nhƣ biểu thức (1.4). 2 2 2 1 ( ) ( | , ) ( ) exp 2 2 x P X x f x (1.4)
Trong đú: là giỏ trị trung bỡnh của đại lƣợng ngẫu nhiờn x, là độ lệch chuẩn và 2
là phƣơng sai.
Vỡ vậy, việc tớnh toỏn cỏc bài toỏn trong hệ thống điện núi chung và LĐPP núi riờng theo thụng số tải khụng đổi sẽ gặp sai số lớn.
1.4 Kết luận chƣơng 1
Chƣơng này đó giới thiệu tổng quan về LĐPP núi chung và LĐPPTA núi riờng, đặc điểm cấu trỳc của LĐPPTA. Yờu cầu về chất lƣợng điện năng, tổn thất cụng suất và điện ỏp trong LĐPP cũng đƣợc trỡnh bày. Đặc điểm của tải trong LĐPP đƣợc trỡnh bày và phõn tớch, từ đú lựa chọn phƣơng phỏp tớnh toỏn phụ tải đảm bảo yờu cầu về độ chớnh xỏc mà giảm đƣợc khối lƣợng tớnh toỏn cỏc thụng số, chỉ tiờu kỹ thuật của LĐPP.
Sự thay đổi của phụ tải phụ thuộc vào yếu tố nhƣ nhu cầu của khỏch hàng, thời tiết… Phƣơng phỏp biểu diễn sự thay đổi của phụ tải theo mụ hỡnh xỏc xuất đƣợc lựa chọn để tớnh toỏn thụng số chế độ, tổn thất của LĐPPTA trong cỏc chƣơng sau.
CHƢƠNG 2. PHƢƠNG PHÁP GIẢM TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI TRUNG ÁP
2 Equation Section 2
2.1 Cỏc nguyờn nhõn gõy ra tổn thất trong LĐPP
Tổn thất điện năng trong hệ thống điện luụn luụn tồn tại do nhiều nguyờn nhõn khỏc nhau: mất mỏt năng lƣợng do hiệu ứng Joule, tổn thất từ trễ và dũng Foucault trong lừi từ của mỏy điện, tổn thất vầng quang trờn cỏc đƣờng dõy truyền tải điện, tổn thất do sai số trong hệ thống đo đếm, tổn thất do gian lận sử dụng… Những nguyờn nhõn này cú thể đƣợc chia thành 2 nhúm: tổn thất kỹ thuật và tổn thất phi kỹ thuật.
2.1.1 Tổn thất kỹ thuật
Tổn thất kỹ thuật là tổn thất tồn tại do bản chất vật lý của cỏc phần tử trong hệ thống điện, phản ảnh hiệu suất của hệ thống trong quỏ trỡnh sản xuất, truyền tải và phõn phối điện năng tới nơi tiờu thụ. Cỏc thành phần chớnh của tổn thất kỹ thuật bao gồm:
- Tổn thất trờn điện trở của mọi phần tử cú dũng điện chạy qua.Tổn thất trờn điện trở của phần tử tỉ lệ với bỡnh phƣơng của dũng điện chạy qua phần tử đú theo biểu thức 2
.
PI R. Tuy nhiờn cũng cần phải xột đến mối quan hệ giữa nhiệt độ và điện trở của phần tử bởi vỡ khi dũng điện tăng lờn thỡ nhiệt độ của thiết bị cũng tăng.
- Cỏc tổn thất khụng tải do phần tử mang điện ỏp. Tổn thất khụng tải xuất hiện trong cỏc phần tử cú chứa mạch từ nhƣ MBA, động cơ, điện khỏng, nam chõm điện, cỏc thiết bị bự. Dạng tổn thất này thƣờng tỷ lệ xấp xỉ với bỡnh phƣơng của điện ỏp và bao gồm cỏc thành phần nhƣ tổn thất do hiện tƣợng từ trễ, tổn thất do dũng điện foucault và tổn thất do hỗ cảm giữa cỏc phần tử.
- Tổn thất vầng quang. Tổn thất vầng quang xuất hiện trờn cỏc đƣờng dõy truyền tải điện do mất mỏt năng lƣợng vào việc ion húa khụng khớ xung quanh đƣờng dõy.
- Tổn thất ở lƣới truyền tải:
+ Tổn thất trờn cỏc đƣờng dõy truyền tải (500kV, 220kV, 110kV) + Tổn thất qua MBA truyền tải
- Tổn thất ở lƣới phõn phối:
+ Tổn thất ở cỏc phớa cao ỏp lƣới phõn phối (35kV, 22kV, 10kV, 6kV)
+ Tổn thất qua MBA phõn phối + Tổn thất ở lƣới hạ ỏp (0.4kV)
2.1.2 Tổn thất phi kỹ thuật
Là tổn thất do sự chờnh lệch giữa lƣợng điện năng sử dụng và lƣợng điện năng đƣợc tớnh tiền. Sự chờnh lệch này là do sai số của thiết bị đo đếm nhƣ cụng tơ, mỏy biến dũng, do những phụ tải khụng đƣợc tớnh tiền hoặc do trộm cắp, gian lận thƣơng mại. Tổn thất phi kỹ thuật phản ỏnh hiệu quả quản lý điện năng từ khõu sản xuất, truyền tải và phõn phối tới khỏch hàng. Tổn thất phi kỹ thuật bao gồm cỏc thành phần chớnh:
- Tổn thất do sai số của thiết bị đo đếm. Cỏc thiết bị đo đếm bao gồm cỏc mỏy biến dũng điện, mỏy biến điện ỏp, wattmet, cụng tơ, cỏc thiết bị hiển thị cơ và số. Tổn thất điện năng cú thể xuất hiện do sai số cũng nhƣ hỏng húc của cỏc thiết bị này. Lƣợng tổn thất này cú thể khỏ lớn vỡ số lƣợng cỏc thiết bị đo đếm đƣợc sử dụng trong HTĐ là rất nhiều.
- Tổn thất do lỗi trong việc tớnh toỏn húa đơn điện năng tiờu thụ
- Tổn thất thƣơng mại do quản lý (do gian lận, ăn trộm điện của ngƣời sử dụng...)
Bờn cạnh cỏc nguyờn nhõn gõy ra tổn thất, cũng phải xột đến cả cỏc yếu tố ảnh hƣởng đến tổn thất. Cỏc yếu tố này khụng trực tiếp gõy nờn tổn thất nhƣng lại ảnh hƣởng nhiều đến trị số của tổn thất.
2.2 Cỏc yếu tố ảnh hƣởng đến tổn thất và khả năng giảm thiểu tổn thất
2.2.1 Điện ỏp làm việc của trang thiết bị
Làm việc với điện ỏp càng cao, dũng điện càng bộ, vỡ thế chọn cấp điện ỏp khi thiết kế (đƣờng dõy, MBA) và điều chỉnh điện ỏp lỳc vận hành đều cú ảnh hƣởng mạnh đến trị số tổn thất cụng suất và điện năng.
- Nõng cấp điện ỏp định mức của lƣới điện. Là biện phỏp giảm tổn thất rất đỏng kể bởi trị số tổn thất tỉ lệ nghịch với bỡnh phƣơng của điện ỏp định mức: 2 2 2 2 3. . P Q . P R I R U (2.1) Tuy nhiờn nõng cấp điện ỏp lại liờn quan với việc cần tăng vốn đầu tƣ cho cỏch điện và kết cấu lƣới, cần so sỏnh lựa chọn theo chỉ tiờu kinh tế - kỹ thuật.
- Điều chỉnh điện ỏp tại MBA. Cỏc MBA trong HTĐ hầu hết đều cú khả năng điều chỉnh điện ỏp bằng cỏch thay đổi đầu phõn ỏp. Việc thay đổi đầu phõn ỏp cho phộp lựa chọn điện ỏp làm việc tối ƣu cho đƣờng dõy tải điện (ở mức cao giới hạn trong mọi chế độ tải) nhờ đú giảm đƣợc tổn thất. Ngoài ra, thay đổi đầu phõn ỏp cũn làm thay đổi sự phõn bố CSPK trong lƣới, nếu cú phƣơng phỏp điều khiển tối ƣu cũng cú thể giảm đƣợc trị số tổn thất xuống đến mức thấp nhất.
2.2.2 Truyền tải CSPK
Cõn bằng CSPK nỳt là điều kiện cần để đảm bảo chất lƣợng điện năng. Mất cõn bằng CSPK điện ỏp nỳt sẽ thay đổi. Trong HTĐ luụn luụn tồn tại quỏ trỡnh truyền tải CSPK (kốm theo với CSTD), dũng điện tăng lờn, làm tăng cao trị số tổn thất CSTD nhƣ cụng thức (2.1).
Cú thể thấy rừ hơn điều này nếu biểu diễn tổn thất CSTD, tổng ∆P gồm 2 thành phần:
2 P Q 2 2 2 2 2 2 2 P P Q U R P U R R U Q P RI 3 P (2.2)
Thành phần ∆PQ tỉ lệ với bỡnh phƣơng của CSPK truyền tải, vỡ thế giảm CSPK truyền tải là biện phỏp rất hiệu quả giảm thiểu tổn thất.
- Ảnh hƣởng của cỏc thiết bị bự. Cỏc thiết bị bự CSPK thƣờng đƣợc đặt ở phụ tải. Cỏc thiết bị này cú tỏc dụng phỏt CSPK vào thanh cỏi kết nối, vỡ thế nếu đặt ở nỳt phụ tải cú thể giảm lƣợng CSPK chạy trờn đƣờng dõy về nỳt. Một đƣờng dõy tải cụng suất S = P + jQ đến phụ tải cuối, tổn thất CSTD tớnh đƣợc theo (2.1) nếu đặt bự vào cuối đƣờng dõy với dung lƣợng Qb, tổn thất chỉ cũn: 2 2 2 2 ( ) 3. . P Q Qb . P R I R U (2.3)
Ngoài ra khi giảm truyền tải CSPK điện ỏp lƣới đƣợc cải thiện (nõng cao), càng hậu thuẫn thờm cho hiệu quả giảm tổn thất.
- Điện dung tự nhiờn của đƣờng dõy. Điện dung tự nhiờn của đƣờng dõy cú tỏc dụng giống nhƣ cỏc thiết bị bự, phỏt CSPK vào lƣới. Tuy nhiờn, CSPK do điện dung tự nhiờn của đƣờng dõy sinh ra vào đỳng vị trớ đƣờng dõy và phõn bố dọc theo vị trớ chiều dài nờn hiệu quả phụ thuộc chế độ truyền tải. Ở chế độ khụng tải hoặc non tải dũng cụng suất điện dung của đƣờng dõy khụng đƣợc tiờu thụ truyền về hai phớa, đụi khi làm tăng thờm tổn thất.
CSPK tổng do điện dung tự nhiờn của đƣờng dõy sinh ra cú thể tớnh theo cụng thức:
2
.
QB U (2.4) Trong đú: B là dung dẫn tổng của đƣờng dõy chiều dài L (B = ωC0.L); U là điện ỏp trung bỡnh làm việc của đƣờng dõy.
Cú thể nhận thấy rằng, lƣợng CSPK của đƣờng dõy sinh ra tỉ lệ với bỡnh phƣơng điện ỏp làm việc. Do vậy, ở những cấp điện ỏp cao và siờu cao
(220; 500kV) thỡ lƣợng cụng suất do đƣờng dõy sinh ra này là rất lớn. Trong chế độ non tải hoặc khụng tải, cụng suất điện dung đƣờng dõy cú thể làm tăng điện ỏp cuối đƣờng dõy quỏ trị số cho phộp. Để khắc phục ngƣời ta thƣờng đặt khỏng bự trờn đƣờng dõy để giữ điện ỏp tại cỏc nỳt nằm trong phạm vi cho phộp. Để tận dụng cụng suất này ngƣời ta thƣờng bự khụng hoàn toàn cụng suất điện dung tự nhiờn của đƣờng dõy. Khi đú đƣờng dõy đúng vài trũ nguồn bự CSPK cho hệ thống.
Ngƣợc lại, điện ỏp của LĐPPTA thƣờng thấp nờn cụng suất do điện dung của đƣờng dõy sinh ra rất nhỏ nờn CSPK của phụ tải và tổn thất CSPK trờn hệ thống phải đƣợc bự bằng cỏc thiết bị bự.
2.2.3 Cỏc biện phỏp giảm thiểu tổn thất trong LĐPPTA
Khi lƣới điện đó đƣợc vận hành, do những điều kiện khỏc nhau về vốn đầu tƣ khi xõy dựng, về lịch sử phỏt triển và hỡnh thành lƣới, quỏ trỡnh tăng trƣởng phụ tải ... tỉ lệ tổn thất rất khỏc nhau. Ngoài biện phỏp cải tạo nõng cấp tiết diện đƣờng dõy, MBA, trang thiết bị (mà thƣờng rất bị hạn chế) cỏc biện phỏp phụ thờm để giảm tổn thất khi vận hành thƣờng đem lại hiệu quả đỏng kể. Cỏc biện phỏp cú thể kể đến nhƣ [15][16]:
- Lắp đặt thiết bị bự và điều khiển thiết bị bự (nếu cú điều kiện);
- Trang bị cỏc bộ điều ỏp dƣới tải và thiết bị tự động điều ỏp dƣới tải để nõng cao điện ỏp vận hành
- Tạo cỏc mạch vũng nhằm cung cấp dạng lƣới kớn vận hành hở và điều khiển điểm cắt ...
Ngoài ra, cỏc giải phỏp quản lý nhu cầu điện cũng là hƣớng đƣợc quan tõm trong những năm gần đõy nhằm giảm nhu cầu đỉnh, san bằng đồ thị phụ tải từ đú giảm đƣợc tổn thất cụng suất và tổn thất điện năng.
Biện phỏp phổ biến và hiệu quả cao của cỏc thiết bị bự phải kể đến là bự kinh tế, cỏc thiết bị bự đƣợc lựa chọn tối ƣu theo chỉ tiờu theo hiệu quả kinh tế. Khi lắp đặt thiết bị bự vào những vị trớ hợp lớ, chi phớ cho tổn thất điện
năng hàng năm giảm đƣợc nhiều trong khi vốn đầu tƣ khụng lớn. Tuy nhiờn, LĐPPTA cú tổn thất cụng suất, tổn thất điện năng và tổn thất điện ỏp rất lớn dẫn đến chất lƣợng điện năng cú thể khụng đảm bảo trong cỏc khu vực nụng thụn và miền nỳi bởi bỏn kớnh cung cấp điện rất lớn. Vỡ vậy, phƣơng phỏp bự