Chương 1. TỔNG QUAN VỀ QUẢN LÝ TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG CỦA NGÀNH ĐIỆN
1.1. Tổng quan lý luận về quản lý tổn thất điện năng của ngành điện
1.1.4. Nội dung Quản lý tổn thất điện năng
Nhìn chung, không có cách xác định chính xác TTĐN. Có nhiều nguyên nhân nhưng chủ yếu là vì thiếu thông tin do hệ thống đo lường chưa đầy đủ và đồng bộ, số liệu về lưới điện và phụ tải không chính xác...Bởi vậy, thực chất việc xác định TTĐN là đánh giá hoặc dự báo TTĐN.
Trên lưới điện truyền tải, hệ thống thông tin và tự động hoá thường phải đầy đủ để đảm bảo mục tiêu quản lý vận hành an toàn, tối ưu. Cũng nhờ đó, việc đo lường và đánh giá TTĐN chính xác hơn. Đối với lưới điện phân phối, các hệ thống thông tin đo lường, giám sát nhìn đơn giản, trong khi khối lượng, chủng loại thiết bị đa dạng, nên việc đánh giá chính xác TTĐN khó khăn hơn nhiều.
Bởi vì TTĐN trong HTĐ chủ yếu năm ở lưới điện phân phối, nên yêu cầu xác định TTĐN chủ yếu đặt ra đối với bộ phận lưới này. TTĐN trong lưới điện phân phối nhỏ hơn 10% được coi là chấp nhận được. Nếu TTĐN trên 15% tức là tỷ lệ TTĐN thương mại là đáng kể, khi đo cần tính toán thành phần TTĐN kỹ thuật để đánh giá mức độ tổn thất thương mại. Bên cạnh đó việc xác định TTĐN cũng sẽ cho một bức tranh chung về tỷ lệ TTĐN giữa các bộ phận lưới điện và các khu vực phụ tải để từ đó có thể đề xuất các giải pháp giảm TTĐN một cách hiệu quả trên lưới điện.
1.1.4.1. Quản lý tổn thất trong quá trình sản xuất (quá trình phát điện)
Đây là lượng điện năng tiêu hao ngay tại nhà máy điện, nó được xác định bởi lượng chệnh lệch điện năng phát ra tại đầu cực của máy phát điện với điện năng đưa lên lưới truyền tải và điện năng phục vụ cho quá trình sản xuất điện. Lượng điện năng tổn thất này phát sinh là do quá trình truyền dẫn điện trong nhà máy phát điện và do việc điều độ hệ thống điện thiếu đồng bộ, không hợp lý.
1.1.4.2. Quản lý tổn thất trong quá trình truyền tải và phân phối điện năng
Trong quá trình truyền tải và phân phối điện năng, theo quan điểm trong kinh doanh điện, TTĐN trên HTĐ được phân thành 02 loại là TTĐN kỹ thuật và TTĐN thương mại (hay là phi kỹ thuật).
* TTĐN kỹ thuật:
Điện năng được sản xuất ra từ các nhà máy điện, muốn tải đến các hộ tiêu thụ điện phải qua hệ thống lưới điện cao áp, trung áp, xuống hạ áp (hệ thống bao gồm các máy biến áp, đường dây và các thiết bị điện khác). Trong quá trình truyền tải, dòng điện tiêu hao một lượng nhất định khi qua máy biến áp, qua điện trở dây dẫn và mối nối tiếp xúc làm phát nóng dây, qua các thiết bị điện, thiết bị đo lường, công tơ điện... gây tổn thất điện năng. Chưa kể đường dây dẫn điện mang điện áp cao từ 110 kV trở lên còn có tổn thất vầng quang; dòng điện qua cáp ngầm và tụ điện còn tổn thất do điện môi. Vì thế mà tổn thất điện năng còn được định nghĩa là điện năng dùng để truyền tải và phân phối điện. Đó chính là tổn thất điện năng kỹ thuật và xảy ra tất yếu trong quá trình truyền tải điện từ nhà máy phát qua hệ thống lưới điện cao hạ áp đến các hộ sử dụng điện.
Tổn thất kỹ thuật trong mạng lưới điện đặc biệt quan trọng bởi vì nó dẫn tới tăng vốn đầu tư để sản xuất và truyền tải điện năng cũng như chi phí về nhiên liệu.
Tổn thất kỹ thuật được xác định theo các thông số chế độ và các thông số trong phần tử mạng lưới điện.
Tổn thất kỹ thuật bao gồm: tổn thất công suất tác dụng và tổn thất công suất phản kháng. Tổn thất công suất phản kháng do từ thông rò và gây từ trong các máy biến áp và cảm kháng trên đường dây. Tổn thất công suất phản kháng chỉ làm lệch góc và ít ảnh hưởng đến tổn thất điện năng. Tổn thất công suất tác dụng có ảnh hưởng đáng kể đến tổn thất điện năng.
Việc tính toán tổn thất điện năng thông thường thực hiện theo phương pháp dòng điện đẳng trị phụ thuộc vào đồ thị phụ tải hoặc theo thời gian sử dụng công suất lớn nhất. Tổn thất công suất tác dụng bao gồm tổn thất sắt do dòng điện Foucault trong lõi thép và tổn thất đồng do hiệu ứng Joule trong máy biến áp.
- Tổn thất điện năng do đốt nóng các dây dẫn trong mạng điện. Lượng tổn thất điện năng có thể tính toán được một cách tương đối chính xác thông qua công thức sau:
2
2 3 3
2
3 . . .10 m . . .10
dd
S P l A I R
U s
(kWh) (1.1)
Trong đó:
Add: Tổn thất điện năng do đốt nóng các dây dẫn trong mạng điện (kWh).
3.
Sm
I
U
: Dòng điện chạy trên đường dây khi phụ tải là cực đại (A).
Sm: Công suất cực đại truyền tải trên đường dây (KVA).
U: Điện áp định mức của mạng lưới điện (KV).
.l R s
: Điện trở của đường dây ().
: Điện trở suất của đường dây (mm2/km).
l: Chiều dài của đường dây (km).
s: Tiết diện của đường dây (mm2).
: Thời gian chịu công suất lớn nhất (h).
- Tổn thất điện năng trong máy biến áp. Lượng tổn thất điện năng này được xác định như sau:
∆ABA = ∆Po . t + ∆PN .
2
max .
pt đm
S S
τ (kWh) (1.2)
ABA: Tổn thất điện năng trong các máy biến áp (kWh).
P0: Tổn thất công suất khi không tải của máy biến áp (kW).
PN: Tổn thất công suất khi ngắn mạch của máy biến áp (kW).
Sptmax: Công suất cực đại của phụ tải (kV A).
Sdm: Công suất định mức của máy biến áp (kV A).
t: Thời gian tính tổn thất điện năng (h).
: Thời gian chịu tổn thất công suất lớn nhất (h).
- Tổn thất khác bao gồm như (tiếp xúc, rò điện, …) ký hiệu là Akh. Các loại tổn thất này có các nguyên nhân chủ yếu như sau:
+ Đường dây phân phối quá dài, bán kính cấp điện lớn;
+ Tiết diện dây dẫn quá nhỏ, đường dây bị xuống cấp, không được cải tạo nâng cấp;
+ Máy biến áp phân phối thường xuyên mang tải nặng hoặc quá tải;
+ Máy biến áp là loại có tỷ lệ tổn thất cao hoặc vật liệu lõi từ không tốt dẫn đến sau một thời gian tổn thất tăng lên;
+ Vận hành không đối xứng liên tục dẫn đến tăng tổn thất trên MBA;
+ Nhiều thành phần sóng hài của các phụ tải công nghiệp tác động vào các cuộn dây máy biến áp làm tăng tổn thất;
+ Vận hành với hệ số cosφ thấp do thiếu công suất phản kháng.
Tổn thất kỹ thuật là một yếu tố khách quan, chỉ có thể giảm thiểu được tổn thất kỹ thuật chứ không thể loại bỏ được chúng hoàn toàn. Mức độ tổn thất điện năng kỹ thuật lớn hay nhỏ tuỳ thuộc vào cấu trúc lưới điện, chất lượng thiết bị, chất lượng đường dây tải điện và phương thức vận hành hệ thống điện.
* TTĐN thương mại:
Là lượng TTĐN trên HTĐ không liên quan đến tính chất vật lý của quá trình tải điện năng. Nguyên nhân là do vấn đề quản lý HTĐ. Bởi vậy, không thể giải quyết bằng các biện pháp kỹ thuật mà chỉ có thể dùng các biện pháp quản lý trong kinh doanh. Một số trường hợp có thể phân loại để xác định TTĐN ở khâu nào, từ đó có biện pháp xử lý. Ví dụ: Do bị ăn cắp điện, do sai số công tơ, do công tơ kẹt cháy…Các yếu tố này thường xuyên thay đổi nên việc xác định rất khó khăn.
Có thể nói tổn thất thương mại là thành phần tổn thất mang nhiều tính chủ quan, nguyên nhân chủ yếu là do chính con người gây ra. Nói một cách tổng quát là nó được quyết định bởi mức độ hiện đại, tiên tiến và công nghệ của các thiết bị điện cũng như trình độ vận hành, sử dụng các trang thiết bị điện của khách hàng.
1.1.4.3. Quản lý tổn thất ở khâu tiêu thụ
Mức độ tổn thất ở khả năng này phụ thuộc vào khả năng sử dụng, điều kiện trang bị các thiết bị phụ tải ở các hộ dùng điện. Nguyên nhân gây nên tổn thất ở khâu này là việc sử dụng điện không hợp lý của các đối tượng sử dụng điện.
Ví dụ: Trong các hộ sử dụng điện, nếu sử dụng dây dẫn không đủ lớn so với phụ tải, cách điện không tốt trên các phần cách điện thì sẽ dẫn đến mất mát điện năng.
Tất cả mọi tổn thất đều diễn ra phía sau đồng hồ đo đếm điện của cơ sở kinh doanh điện, nên các thành phần, đối tượng sử dụng điện cần biết rõ nguyên nhân để
giảm tổn thất cho chính mình bằng cách chọn phương thức sử dụng hợp lý, tiết kiệm nhưng lại có hiệu quả nhất. Đối với ngành điện, để giảm tỷ lệ tổn thất, trước tiên phải phân tích được nguyên nhân gây nên tổn thất điện năng, xác định được nơi nào, khâu nào điện năng thất thoát nhiều nhất.