GIẢI PHÁP GIẢM TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRÊN LỘ ĐƯỜNG DÂY 473 E315 1. Giải pháp giảm tổn thất kỹ thuật

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN TỔN THẤT VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP GIẢM TỔN

3.2. GIẢI PHÁP GIẢM TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRÊN LỘ ĐƯỜNG DÂY 473 E315 1. Giải pháp giảm tổn thất kỹ thuật

Với việc tình trạng các MBA hoạt động non tải. Để khắc phục tình trạng này cần có cơ chế vận hành phù hợp với sự thay đổi của phụ tải, cần phải có sự nghiên cứu phụ tải, đánh giá mức độ hoạt động của phụ tải và đưa ra mức công suất thích hợp nhằm thiết kế MBA phù hợp nhất với phụ tải và đáp ứng được tốt yêu cầu phụ tải.

Tình trạng hệ thống lưới điện của đường dây 473 E315 cũng đã xuống cấp do thời gian vận hành khá lâu, để nâng cao độ tin cậy cho lưới điện của đường dây

473 E315 cần phải được đầu tư nâng cấp cơ sở hạ tầng lưới điện và các TBA, rút ngắn khoảng cách từ TBA tới phụ tải tiêu thụ.

Để khắc phục tình trạng lệch pha cần thực hiện cân pha san tải giữa các pha, điều này cũng cần có sự nghiên cứu đánh giá phụ tải ngay từ ban đầu, đồng thời tăng cường kiểm tra để thực hiện việc cân đảo pha kịp thời tránh để xảy ra tình trạng chập cháy sẽ ảnh hưởng rất lớn tới hệ thống cũng như kinh tế.

3.2.1.1. Giải pháp nâng cấp dây dẫn

Các dây dẫn và trục chính của lộ đường dây 473 E315 cũng đã sử dụng trong một thời gian dài, liên tục, không còn đáp ứng được nhu cầu truyền tải. Đồng thời các loại dây dẫn có tiết diện nhỏ lại có điện trở và điện kháng lớn cũng gây tổn thất cho đường dây.

Thay thế dây dẫn cho toàn bộ đường dây:

+ Thay toàn bộ đường dây AC50 bằng dây AC70 + Thay toàn bộ đường dây AC70 bằng dây AC95

Chạy lại kết quả tổn thất trên PSS/ADEPT, ta có tổn thất công suất ngắn mạch trong máy biến áp và tổn thất công suất trên đường dây của lộ 473 E315 sau khi thay dây được trình bày trong phụ lục 6.

Bảng 3.3. Kết quả tổn thất lộ 473 E315 sau khi thay dây Tổn thất

công suất (kW)

Tổn hao công suất

cực đại � (h) Tổn thất điện năng (kWh)

Tổng tổn thất 53,234 1225,31 65228,15

- Tổn thất điện năng: ∆A= 65228,15 (kWh)

- Tỷ lệ tổn thất điện năng: %∆A=

65228,15

*100% *100%

1128648

N

A A

∆ =

= 5,78%

• Đánh giá kết quả sau khi cải tạo đường dây:

Bảng 3.4. Phân tích kết quả sau khi thay thế đường dây Lộ đường dây Đơn vị Tổn thất trước khi

cải tạo Tổn thất sau khi cải tạo

Điện nhận kWh 1128648 1128648

TTĐN kWh 106528 65228,15

Tỷ lệ TTĐN % 6,58 5,78

Điện năng tiết kiệm kWh 41299,85

Giá mua điện BQ Đồng 1502

Số tiền tiết kiệm được Đồng 62032374,7

• Dự tính vốn đầu tư cho giải pháp:

Bảng 3.5. Dự tính vốn đầu tư cho giải pháp thay dây

Loại dây AC70 AC95

Chi phí đầu tư

Chiều dài (m) 3354 5839

Giá 1m dây (đồng) 25000 34100

Đầu tư (đồng) 83850000 199109900

Loại dây AC50 AC70

Thanh lý Chiều dài (m) 3354 5839

Khối lượng 1m dây (kg) 0,196 0,275

Tổng khối lượng dây (kg)

2263,109

Giá 1kg dây (đồng) 4000

Thanh lý (đồng) 9052436

Chi phí khác (đồng)

25000000 Tổng chi phí

(đồng) 298907464

• Thời gian hoàn vốn cho giải pháp thay mới dây cáp cho lộ 473 E315:

Thv = 62032374,7298907464 =5 (năm)

Ta thấy thời gian hoàn vốn của phương án này là 5 năm, nên phương án này khả thi. Việc tính toán xây dựng hay nâng cấp đường dây phải xét đến sự phát triển của phụ tải ít nhất là 10 năm sau đó. Với mức tăng phụ tải của mỗi năm vào khoảng 10-20% phụ tải hiện tại, các năm về sau lượng công suất càng tăng thì lượng điện năng tiết kiệm được lại càng lớn. Vì thế mà việc nâng tiết diện của dây

dẫn hiện tại là điều nên xem xét và sớm thực hiện trong bối cảnh nhu cầu về điện ngày càng tăng như hiện nay trên địa bàn huyện Vụ Bản.

3.2.1.2. Giải pháp đối với trạm biến áp

Ta có công suất tác dụng được xác định theo công thức

2 2

3

dd 2 * *10

dm

P Q

P R

U + −

∆ =

(3.1)

Để giảm tổn thất công suất trên đường dây ta có thể giảm lượng công suất phản kháng hoặc công suất tác dụng truyền tải trên đường dây. Nhưng lượng công suất tác dụng phụ thuộc vào nhu cầu phụ tải không thay đổi được. Nên ta có thể giảm lượng công suất phản kháng để giảm tổn thất trên đường dây.

Công suất phản kháng cung cấp cho hộ tiêu thụ không nhất thiết phải lấy từ nguồn điện, ta có thể lấy thừ các nguồn phát khác đặt gần hộ tiêu thụ để tránh truyền tải lượng công suất phản kháng lớn trên đường dây.

Để bù công suất phản kháng, có thể sử dụng tụ bù hoặc máy bù. Tuy nhiên, lắp tụ bù có ưu điểm hơn máy bù là nhỏ gọn dễ dàng lắp đặt giá thành rẻ, vận hành đơn giản, đọ tin cậy cao,… nên ta chọn lắp tụ bù công suất phản kháng.

Ta chạy chương trình CAPO (phần mềm PSS/ADEPT) để xác định vị trí và dung lượng bù. Trong phần mềm này sử dụng tụ bù tĩnh và tụ bù động.

- Bù tĩnh: bố trí bù gồm một hoặc nhiều tụ tạo nên dung lượng bù không đổi. Việc điều khiển có thể thực hiện bằng tay, bán tự động, hoặc mắc trực tiếp vào tải đóng điện cho mạch bù đồng thời khi đóng tải.

+ Ưu điểm: đơn giản và khá thành không cao

+ Nhược điểm: khi tải dao động có khả năng dẫn đến việc bù thừa. Việc này khá nguy hiểm đối với hệ thống sử dụng máy phát.

- Bù động: sử dụng các tụ bù tự động, có khả năng thay đổi dung lượng tụ bù để đảm bảo hệ số công suất đạt được giá trị mong muốn.

+ Ưu điểm: Không bị bù thừa, đảm bảo được hệ số công suất mong muốn + Nhược điểm: chi phí lớn hơn so với bù tĩnh

• Cách PSS/ADEPT tính toán các vấn đề kinh tế trong CAPO

CAPO đặt tụ bù trên lưới sao cho kinh tế nhất (nghĩa là sao cho số tiền tiết kiệm được từ việc đặt tụ bù lớn hơn số tiền phải bỏ ra để lắp đặt tụ bù).

Các tính toán kinh tế trong CAPO được giải thích ở đây ứng với một tụ bù cố định ở một đồ thị phụ tải đơn.

Giả sử CAPO đang tính toán lắp đặt tụ bù thứ n có độ lớn sF. Tất cả các nút trong lưới điện được xem xét tất cả để tìm vị trí tụ bù sao cho số tiền tiết kiệm được là lớn nhất. Giả sử công suất thực hiện tiết kiệm được là xP (kW) và công suất phản kháng tiết kiệm được là xQ (kVar), chi phí 1kW công suất tác dụng là cP (đồng) và chi phí 1kVar công suất phản kháng là cQ (đồng), các tỉ số trượt giá r (%), tỉ số lạm phát i (%). Năng lượng tiết kiệm và quá trình bảo trì diễn ra đồng thời nên chúng ta sử dụng một đại lượng thời gian tương đương gọi là Ne. Ta có:

1

1 1

N n

n

Ne i

= r

 + 

=∑ +  (3.2)

Như vậy giá trị của năng lượng tiết kiệm được là:

8760* *( * * )

SavingsF = Ne xP cP xQ cQ+

(3.3) Giá trị chi phí mua tụ bù là:

CostF sF cF Ne mF= *( + * )

(3.4)

Nếu tiền tiết kiệm được lớn hơn chi phí, CAPO sẽ xem xét đến tụ bù thứ (n+1), nếu tiền tiết kiệm được nhỏ hơn thì CAPO bỏ qua tụ bù thứ n và ngừng tính toán.

• Cách PSS/ADEPT tìm vị trí đặt tụ bù tối ưu

Đầu tiên, tính phân bố công suất cho mỗi đồ thị phụ tải để biết nấc điều chỉnh của máy biến áp và nấc chỉnh của tụ bù ứng động đang có trên lưới. Các nấc chỉnh này được lưu lại cho từng trường hợp. Các máy biến áp và tụ bù này sẽ không được điều chỉnh nữa khi CAPO chạy. Trước hết CAPO xem xét các tụ bù cố định, theo định nghĩa thì các tụ bù này luôn được đóng vào lưới trong tất cả các trường hợp phụ tải. Tất cả các nút hợp lệ trên lưới sẽ được kiểm tra xem tại nút nào thì số tiền tiết kiệm được là lớn nhất. Vì có rất nhiều trường hợp phụ tải nên số tiền tiết kiệm này sẽ được xem như là tổng trong số của từng trường hợp phụ tải, trong khi đó hệ số trọng lượng thời gian là thời gian tính toán của mỗi trường hợp phụ tải.

• Tụ bù sẽ không được đặt ở các nút đang xem xét nếu:

- Tiền tiết kiệm không bù đắp được chi phí bỏ ra

- Không còn tụ bù thích hợp để đóng trên lưới

- Vượt quá giới hạn trên của điện áp cho phép trong một trường hợp tải nào đó

• Chạy chương trình CAPO để xác định vị trí và dung lượng bù

- Chọn dung lượng tụ bù:

Vào Analysis Options, chọn thẻ CAPO để chọn dung lượng tụ bù + Fixed Capacitor Placement: bù tĩnh

+ Swicthed Capacitor Placement: bù động

+ Number of banks available (số lượng tụ): coi số tụ là không giới hạn + 3 phase bank size (kVar): dung lượng tụ, ta chọn tụ dung lượng 200 kVar

Hình 3.9. Chọn dung lượng bù trong PSS/ADEPT - Nhập các chỉ số kinh tế cho chương trình

Vào Network, chọn Economic để nhập các chỉ số kinh tế như sau:

Hình 3.10. Các chỉ số kinh tế trong PSS/ADEPT - Chạy chương trình CAPO:

Vào Analysis Options, chọn CAPO để chạy chương trình. Report để xuất kết quả. Kết quả các vị trí và dung lượng bù được trình bày trong phụ lục 8.

Bảng 3.6. Kết quả vị trí và dung lượng bù chạy bằng chương trìnhCAPO Vị trí sau máy biến áp Dung lượng bù tĩnh (kVAr)

Duy Tân 1 200

Tân Hòa 1 200

Tân Hòa 2 200

Tân Hòa 3 200

Cộng Hòa 200

Tổng dung lượng bù (kVAr) 1000

- Đánh giá giải pháp lắp tụ bù:

Chạy lại chương trình tính toán tổn thất trên lộ đường dây, ta có kết quả tổn thất công suất ngắn mạch trong máy biến áp và tổn thất công suất trên đường dây của lộ 473 E315 sau khi lắp tụ bù được tình bày trong phụ lục 9.

Bảng 3.7. Kết quả tổn thất lộ sau khi lắp tụ bù Tổn thất

công suất (kW)

Tổn hao công suất

cực đại � (h) Tổn thất điện năng (kWh)

Tổng tổn thất 46,177 1225,31 56581,14

- Tổn thất điện năng: ∆A= 56581,14 (kWh)

- Tỷ lệ tổn thất điện năng:

56581,14

% *100% 5, 01%

1128648

N

A A A

∆ =∆ = =

- Đánh giá kết quả sau khi lắp tụ bù:

Bảng 3.8. Phân tích kết quả sau khi lắp tụ bù

Lộ đường dây Đơn vị Tổn thất trước khi

cải tạo Tổn thất sau khi cải tạo

Điện nhận kWh 1128648 1128648

TTĐN kWh 106528 56581,14

Tỷ lệ TTĐN % 6,58 5,01

Điện năng tiết kiệm kWh 49946,86

Giá mua điện BQ Đồng 1502

Tiền tiết kiệm được Đồng 75020183,72

Tụ bù tĩnh được sử dụng là dòng sản phẩm của Shizuki, có giá 213000 đ/kVAr

- Chi phí tụ bù là: 213000*1000= 213000000 (đồng) Ngoài ra chi phí lắp đặt, nhân công là 50000000 (đồng)

- Tổng chi phí của giải pháp lắp tụ bù là: 213000000+50000000= 263000000 (đồng)

- Thời gian hoàn vốn:

263000000 75020283, 72 3.5 Thv = =

(năm)

3.2.1.3. Giải pháp đông thời nâng cấp dây dẫn và nâng công suất trạm biến áp

Giải pháp này kết hợp đồng thời hai phương án “Thay thế dây dẫn” và “Lắp tụ bù công suất phản kháng” của phần 3.2.1.1 và 3.2.1.2. nêu trên. Nên sau khi chạy lại kết quả tổn thất sau khi thay dây và lắp đặt tụ bù, ta được kết quả tổn thất công suất ngắn mạch trong máy biến áp và tổn thất công suất trên đường dây của lộ 473 E315 trình bày ở phần phụ lục 10.

Bảng 3.9. Kết quả tổn thất sau khi thay dây và lắp tụ bù Tổn thất

công suất (kW)

Tổn hao công suất

cực đại � (h) Tổn thất điện năng (kWh)

Tổng tổn thất 45,7869 1225,31 56103,15

- Tổn thất điện năng: ∆A= 56103,15 (kWh)

- Tỷ lệ tổn thất điện năng:

56103,15

% *100% *100% 4,97%

1128648

N

A A A

∆ = ∆ = =

- Đánh giá kết quả sau khi cải tạo đường dây và lắp tụ bù:

Bảng 3.10. Phân tích kết quả sau khi thay thế đường dây và lắp tụ bù

Lộ đường dây Đơn vị Tổn thất trước khi Tổn thất sau khi cải

cải tạo tạo

Điện nhận kWh 1128648 1128648

TTĐN kWh 106528 56103,15

Tỷ lệ TTĐN % 6,58 4,97

Điện năng tiết

kiệm kWh 50424,85

Giá mua điện BQ Đồng 1502

Tiền tiết kiệm được

Đồng 75738124,7

- Vốn đầu tư cho giải pháp này chính bằng tổng chi phí của 2 giải pháp thay thế đường dây (mục 3.2.1.1) và giải pháp lắp đặt tụ bù (mục 3.2.1.2). Do đó, chi phí được tính là:

301170573+263000000= 564170573 (đồng)

- Thời gian hoàn vốn:

561907464 75738124,7 7 Thv = =

(năm)

3.2.1.4. Đánh giá các giải pháp

Bảng 3.11. Đánh giá các giải pháp

Giải pháp Thay dây dẫn Lắp tụ bù Thay dây đẫn và lắp tụ bù

Tổng chi phí (đ) 301170573 263000000 564170573

Tiền tiết kiệm trong 1 năm

(đ) 63756643,44 77105465,13 77843362,19

Thv (năm) 5 3,5 7

Qua bảng trên ta thất, các giải pháp có tính khả thi khác nhau:

+ Giải pháp thay dây dẫn: Chi phí đầu tư trung bình, thời gian hoàn vốn 5 năm, đảm bảo tính lâu dài.

+ Giải pháp lắp tụ bù: Chi phí đầu tư thấp, thu hồi vốn nhanh, giải quyết được nhiều vấn đề tổn thất điện năng tuy nhiên không đảm bảo được tính lâu dài.

+ Giải pháp thay dây dẫn và lắp tụ bù: Chi phí đầu tư cao, thời gian hoàn vốn lớn.

Tuy nhiên giải quyết được vấn đề tổn thất điện năng hiệu quả và lâu dài.

 Vậy tùy theo tình hình tài chính và nhu cầu giải quyết tổn thất điện năng của Điện lực Vụ Bản để thực hiện những giải pháp phù hợp.

3.2.2. Giải pháp giảm tổn thất thương mại

Để giảm tổn thất thương mại của đường dây 473 E315 xuống mức tối thiểu cần thực hiện các biện pháp sau:

+ Tăng cường công tác kiểm tra đường dây, kiểm tra hàng lang an toàn điện nhằm phát hiện sự cố và giải quyết kịp thời.

+ Thực hiện công tác nâng cấp cải tạo hệ thống đường dây, trạm biến áp + Tăng cường quản lý công các ghi chỉ số công tơ: cần ghi đúng và đủ + Thực hiện nghiêm công tác quản lý vận hành đường dây

+ Nâng cao công tác quản lý, kiểm soát phụ tải, hệ thống đo đếm

+ Thực hiện công tác tuyên truyền sử dụng điện an toàn và hiệu quả cho người dân.