4 Ý nghĩa khoa học và tắnh thực tiễn của ựề tài
2.6 Các nguyên nhân dẫn ựến tổn thất ựiện năng
- Thực hiện chủ trương của Chắnh phủ, ngành ựiện tiến hành tiếp nhận lưới ựiện hạ áp nông thôn, nhằm bán ựiện trực tiếp ựến từng hộ dân, mang ựến chất lượng tốt hơn với giá bán theo quy ựịnh của Chắnh phủ. Nhưng do hệ thống lưới ựiện nông thôn ựã quá xuống cấp, cũ nát, chắp vá và bán kắnh cấp ựiện lớn, không ựược ựầu tư cải tạo trong thời gian dài dẫn ựến tổn thất ựiện năng caọ Ngành ựiện phải nỗ lực ựầu tư cải tạo trong thời gian tới mới có thể khắc phục ựược.
- Tình hình tổn thất ựiện năng lưới ựiện trung áp quận Long Biên trong những năm qua có xu hướng giảm nhưng vẫn ở mức cao, năm 2008 tỷ lệ tổn thất là 5,17%, ựến năm 2012 là 4.19%. Với tổn thất lưới ựiện trung áp năm 2012 là 4,19% tương ứng với thất thoát là 28.015.503kWh, với giá ựiện bình quân của Công ty điện lực Long Biên là 1.369ự/kWh thì trong 01 năm Công ty mất khoảng 38,35tỷ ựồng. Tổn thất lưới ựiện cao là do một số nguyên nhân sau:
- Phụ tải tăng nhanh trong khi tiến ựộ xây dựng, cải tạo thay thế lưới ựiện và ựầu tư các công trình trạm biến áp nguồn ựều chậm tiến ựộ.
- Một số ựường dây 35kV, 22kV bán kắnh cấp ựiện tương ựối dài, phụ tải có công suất lớn tập trung ở cuối ựường dây như lộ 375-E1.1; 472-E1.2, 475-E1.2... Một số ựường dây trung thế vận hành lâu ngày, tiết diện dây ựường trục nhỏ, nhưng chưa ựược cải tạo, nâng cấp.
- Công tác cải tạo lưới lên 22kV ựạt kết quả thấp do tiến ựộ của các trạm 110kV vào chậm so với kế hoạch.
- Tắnh ựến thời ựiểm hiện nay, Công ty điện lực Long Biên có các lộ ựường dây ựang vận hành trong tình trạng dòng phụ tải ựạt gần tới giá trị ựịnh mức của dây dẫn, ựây cũng là lý do làm tăng tổn thất ựiện năng.
- Một số ựường dây cấp ựiện cho các TBA phân phối có chung lộ ánh sáng và lộ bơm nên xảy ra tình trạng non tải khi không bơm hoặc quá tải máy biến áp khi ựồng thời bơm nước và cấp ựiện ánh sáng, Ầ
50
nay ựể ở chế ựộ bằng tay, phụ thuộc vào người trực vận hành và quyền quản lý thiết bị thuộc Công ty ựiện cao thế Miền Bắc, không thuộc Công ty điện lực Long Biên nên ựể ựảm bảo an toàn thiết bị, công nhân vận hành thường ựể ựiện áp ở mức thấp. Hơn nữa, do ựiện áp phắa 110kV thấp, nhiều khi ựiều chỉnh nâng ựiện áp ở mức tối ựa nhưng ựiện áp ra của các máy biến áp 110kV vẫn không nâng cao ựược nên trong thời gian qua vận hành lưới ựiện trung, hạ áp trên ựịa bàn quận Long Biên với ựiện áp thấp gây tổn thất lớn.
- Trong các năm gần ựây, việc tiết giảm ựiện diễn ra trên diện rộng và kéo dài, sau khi cấp ựiện trở lại nhu cầu sử dụng ựiện tăng cao ựột biến làm cho một số các MBA phân phối, ựường dây trung, hạ áp bị quá tải trong một số thời ựiểm. đặc biệt vào các tháng mùa hè các MBA phân phối và ựường dây hạ áp bị quá tảị điều này cũng dẫn ựến làm tăng tổn thất trên lưới ựiện.
- Trên ựịa bàn quận có nhiều phụ tải là phụ tải công nghiệp-tiêu thụ nhiều công suất phản kháng nên lưới ựiện vẫn phải truyền tải công suất phản kháng dẫn ựến tổn thất ựiện năng, vì vậy khách hàng phải trả tiền mua công suất phản kháng cho ựiện lực.
- Do tồn tại sóng hài bậc cao trong hệ thống lưới ựiện trung áp, sinh ra bởi các thiết bị ựiện tử công suất, ựộng cơ ựiện, lò hồ quang, ựèn huỳnh quang, bão hòa mạch từẦ
- Tình hình sự cố: Mặc dù Công ty điện lực Long Biên ựã làm tốt công tác quản lý vận hành, duy tu, sửa chữa ựịnh kỳ, song sự cố lưới ựiện vẫn ở mức cao do các ựường dây trung áp hiện ựang vận hành ở mức mang tải lớn và một số tuyến ựường dây ựang vận hành quá tải, ngoài ra do các ựường dây ựược xây dựng và vận hành lâu năm nên rất dễ xảy ra sự cố thiết bị.
Trong năm 2012, trên lưới trung thế quận có 64 vụ sự cố thoáng qua, trong ựó có 33 vụ tự ựóng lại tốt, còn lại ựược xử lý kịp thời ựảm bảo cung cấp ựiện sớm nhất cho khách hàng.
Công ty điện lực Long Biên ựã cho tổng kiểm tra, khảo sát lại toàn bộ 24 lộ ựường dây trung thế và các TBA công cộng và khách hàng. Sau khi ựối
51
chiếu với hạng mục sửa chữa lớn và xây dựng cơ bản năm 2012, sau ựó lập phương án khắc phục những tồn tại với các nội dung chắnh như sau:
- Vệ sinh công nghiệp, bảo dưỡng ựịnh kỳ thiết bị trên lưới ựể thiết bị làm việc ổn ựịnh, kịp thời phát hiện tình trạng làm việc không bình thường của thiết bị, ựảm bảo các ựiều kiện tốt cho thiết bị vận hành.
- Thực hiện phương án san tải cho các tuyến, lộ, trạm biến áp, nâng cấp ựường dây, ựặt tụ bù trên lướị
- Lập và thực hiện một số phương án nâng công suất, hoán chuyển các MBẠ
- Kết hợp với chắnh quyền, tổ dân phố, ựoàn thanh niên vận ựộng, tuyên truyền, phát tờ rơi, ... tới nhân dân, các cơ quan, nhà máy, xắ nghiệp, trường học,... trên ựịa bàn quận sử dụng tiết kiệm ựiện, tắt thiết bị ựiện khi không sử dụng, thay thế ựèn sợi ựốt, ựèn hiệu suất thấp sang sử dụng ựèn tiết kiệm ựiện,...Vận ựộng tuyên truyền cho người dân không bắn pháo giấy tráng kim loại lên ựường dây ựiện cao thế, thả diều gần khu vực có ựường dây ựể tránh sự cố lưới ựiện.
Kết luận
Trong chương này của luận văn ựã tìm hiểu, thu thập số liệu, ựánh giá, phân tắch, ựược thực trạng nguồn ựiện, lưới ựiện, phụ tải ựiện trên lưới trung áp quận Long Biên, có xét ựến ựặc ựiểm tự nhiên, kinh tế Ờ xã hội, ựặc ựiểm dân cư, hiện trạng kinh tế xã hội trên ựịa bàn quận; Phân tắch kết quả giảm tổn thất ựiện năng của ựiện lực ựã thực hiện ựược, ựồng thời phân tắch thực trạng chỉ ra nguyên nhân dẫn ựến tổn thất ựiện năng trên lưới ựiện trung áp quận Long Biên.
52
CHƯƠNG 3: SỬ DỤNG PHẦN MỀM PSS/ADEPT TÍNH TỔN THẤT đIỆN NĂNG LƯỚI đIỆN TRUNG ÁP QUẬN LONG BIÊN 3.1 Tổng quan về phần mềm PSS/ADEPT
3.1.1 Các chức năng cơ bản của phần mềm
Phần mềm PSS/ADEPT (The Power System Simulator/Advanced Distribution Engineering Productivity Tool) là công cụ phân tắch lưới ựiện phân phối với các chức năng sau:
1. Bài toán tắnh phân bố công suất (Load Flow - module có sẵn): phân tắch và tắnh toán ựiện áp, dòng ựiện, công suất trên từng nhánh và từng phụ tải cụ thể.
2. Bài toán CAPO (Optimal Capacitor Placement), ựặt tụ bù tối ưu: tìm ra những ựiểm tối ưu ựể ựặt các tụ bù cố ựịnh và tụ bù ứng ựộng (ựiều khiển ựược) sao cho tổn thất công suất trên lưới là nhỏ nhất
3. Bài toán tắnh ngắn mạch (All Fault- module ): tắnh toán ngắn mạch tại tất cả các nút trên lưới, bao gồm các loại ngắn mạch như ngắn mạch 1 pha, 2 pha và 3 phạ
4. Bài toán TOPO (Tie Open Point Optimization), phân tắch ựiểm dừng tối ưu: tìm ra những ựiểm phân ựoạn, liên kết lưới ựiện ựể ựường dây có tổn hao công suất nhỏ nhất và ựó chắnh là ựiểm dừng tối ưu lưới ựiện trong mạnh vòng 3 phạ
5. Bài toán tắnh toán các thông số của ựường dây (Line Properties Culculator): tắnh toán các thông số của ựường dây truyền tảị
6. Bài toán phối hợp và bảo vệ ( Protection and Coordination)
7. Bài toán phân tắch sóng hài (Hamornics): phân tắch các thông số và ảnh hưởng của các thành phần sóng hài trên lướị
8. Bài toán phân tắch ựộ tin cậy trên lưới ựiện (DRA- Distribution Reliability Analysis): tắnh toán các thông số ựộ tin cậy trên lưới ựiện như SAIFI, SAIDI, CAIFI, CAIDIẦ
53
3.1.2 Các cửa sổ ứng dụng của PSS/ADEPT
Cửa số ứng dụng của PSS/ADEPT bao gồm nhiều thành phần chắnh sau:
- Cửa sổ View: bao gồm các thông tin cho các ứng dụng, ựồ họa và 3 cửa sổ chắnh ựể thiết kế và phân tắch một sơ ựồ mạch ựiện (hình 3.1).
+ Diagram View: là cửa sổ chắnh trong ứng dụng của PSS/ADEPT. Nó luôn xuất hiện khi chúng ta bắt ựầu một ứng dụng, tạo một sơ ựồ lưới xuất thông số cụ thể.
+ Equipment List View: Trong cửa sổ này ựược trình bày một cách trật tự và dễ hiểu khi sử dụng.
+ Progress View: Hiển thị các thông báo khi chương trình thực hiện. Các thông báo này có thể là những thông báo lỗi hay những cảnh báo về một hoạt ựộng của chương trình, và cũng có thể là kết quả hiển thị khi thực thi một chức năng tắnh toán cụ thể như tắnh phân bố công suất, tắnh ngắn mạch, tắnh toán khởi ựộng ựộng cơ.
+ Report Preview: Hiển thị các kết quả sau khi phân tắnh và tắnh toán một bài toán cụ thể, từ ựây ta có thể in ấn các kết quả này một cách dễ dàng thông qua File\Print.
- Thanh trạng thái (StatusBar): ựể hiển thị thông tin trạng thái của chương trình khi PSS/ADEPT ựang tắnh toán.
- Thanh menu chắnh (Main Menu): gồm các hàm chức năng trong PSS/ADEPT.
- Thanh công cụ (ToolBar): cung cấp công cụ giúp cho việc vẽ sơ ựồ mạch ựiện thực hiện nhanh chóng và dễ dàng.
54
Diagram View Equipment List View
Progress View
Main Menu
55
Chu trình áp dụng, mô phỏng triển khai PSS/ADEPT như sau:
Trong nội dung của Luận văn này chỉ áp dụng 02 chức năng sau:
1. Tắnh phân bố công suất cho ựường dây trung thế (xuất ra kết quả tổn thất công suất lưới ựiện).
2. Tối ưu hóa việc lắp ựặt tụ bù (CAPO) sao cho tổn thất công suất trên lưới là nhỏ nhất (xác ựịnh vị trắ bù tối ưu).
3.2 Sử dụng phần mềm PSS/ADEPT tắnh phân bổ công suất và tắnh tổn thất ựiện năng lưới ựiện trung áp quân Long Biên thất ựiện năng lưới ựiện trung áp quân Long Biên
3.2.1 Xây dựng ựồ thị phụ tải lộ 375-E1.1
Vì ựiều kiện thời gian có hạn, trong luận văn chỉ chọn một tuyến ựường dây có ựủ các thành phần phụ tải, có ựặc trưng phụ tải gần giống các phụ tải khác ựể xây dựng ựồ thị phụ tải, chọn lộ 375 - E1.1, ựối với các lộ ựường dây khác ta tiến hành tương tự. để xây dựng ựược ựồ thị phụ tải chúng tôi ựã khảo sát thu thập số liệu trong 7 ngày mùa hè ựiển hình, số liệu về công suất của trạm trên toàn tuyến. Chúng tôi ựã tiến hành ựo ựếm và quan sát ghi chỉ số công tơ của lộ 375-E1.1 ựặt tại ựầu nguồn sau mỗi giờ, số liệu thu ựược thể
Thiết lập thông số mạng lưới
Program, network settings
Tạo sơ ựồ
Creating diagrams
Chạy 8 bài toán phân tắch
Power System Analysis
Báo cáo
56
hiện trong bảng 3.1. Từ số liệu tắnh toán trong bảng ta xây dựng ựược ựồ thị phụ tải của lộ 375-E1.1 thể hiện trong hình 3.2.
Bảng 3.1: Phụ tải ựo ựếm ngày trong năm 2012 của lộ 375 - E1.1
P (kW) Ngày Giờ 22/6 23/6 24/6 25/6 26/6 27/6 28/6 Ptb (kW) 1 11.026 11.049 11.033 11.039 11.003 11.006 11.125 11.040 2 10.793 10.750 10.766 10.807 10.825 10.794 10.742 10.782 3 10.184 10.173 9.892 9.910 9.953 10.021 10.019 10.022 4 11.008 10.996 11.125 11.096 11.080 11.024 11.058 11.055 5 11.827 11.848 11.888 12.028 11.940 11.902 11.922 11.908 6 13.582 13.663 13.697 13.699 13.691 13.688 13.691 13.673 7 14.400 14.435 14.435 14.417 14.404 14.435 14.395 14.417 8 16.369 16.535 16.730 16.730 16.730 16.730 16.730 16.651 9 17.662 17.667 17.687 17.685 17.671 17.705 17.690 17.681 10 18.288 18.268 18.292 18.285 18.281 18.279 18.274 18.281 11 18.294 18.297 18.294 18.299 18.303 18.288 18.297 18.296 12 18.277 18.281 18.276 18.231 18.297 18.294 18.295 18.279 13 16.714 16.768 16.718 16.723 16.736 16.786 16.786 16.747 14 17.287 17.306 17.276 17.274 17.297 17.288 17.306 17.291 15 18.613 18.760 18.787 18.778 18.724 19.026 18.690 18.768 16 19.692 19.625 19.665 19.674 19.622 19.658 19.620 19.651 17 20.105 20.103 20.108 20.103 20.105 20.108 20.110 20.106 18 20.858 20.866 20.966 20.896 20.914 20.896 20.921 20.903 19 21.578 21.736 21.898 21.576 21.562 21.578 21.558 21.604 20 21.144 21.042 21.097 20.862 20.862 20.858 20.878 20.963 21 18.676 18.681 18.679 18.857 18.697 18.886 18.866 18.763 22 16.411 16.402 16.407 16.414 16.330 16.418 16.400 16.397 23 15.368 15.389 15.388 15.332 15.371 15.368 15.334 15.364 24 11.512 11.582 11.602 11.529 11.584 11.552 11.563 11.561
57
Hình 3.2: Biểu ựồ phụ tải ngày lộ 375-E1.1
Từ biểu ựồ phụ tải tổng có các nhận xét sau:
- Thời gian cao ựiểm từ (9 giờ ựến 11h30Ợ) Công suất ựỉnh ựạt 18.296kW, do các phụ tải công nghiệp xây dựng, thương mại dịch vụ, phụ tải công cộng Ờ khối cơ quan, trường học ựều hoạt ựộng. Thời gian cao ựiểm (từ 17giờ ựến 20 giờ), công suất ựỉnh ựạt 21.604kW do các phụ tải thương mại dịch vụ, tiêu dùng dân cư, chiếu sáng công cộng chiếm tỷ trọng sử dụng ựiện caọ
- Thời gian thấp ựiểm từ (24 giờ ựêm hôm trước ựến 3 giờ sáng hôm sau) công suất ựỉnh ựạt 10.022kW, các phụ tải Thương mại dịch vụ, Công nghiệp xây dựng hầu như không hoạt ựộng, phụ tải tiêu thụ chủ yếu là chiếu sáng công cộng, tiêu dùng dân cư.
để ựơn giản cho quá trình xây dựng phụ tải trong PSS/ADEPT ta lấy gần ựúng thời gian phụ tải hoạt ựộng cực ựại năm trong khoảng từ 9h ựến 12h và 17h ựến 20h. Như vậy thời gian hoạt ựộng của phụ tải ở thời ựiểm cực ựại trong ngày chiếm khoảng 7/24 ≈ 0,3.
58
Tỷ lệ phụ tải ở thời ựiểm cực tiểu so với cực ựại là: 10.022/21.641 = 0,463 một cách tương ựối ta lấy tỷ lệ này ựể tắnh toán ở chế ựộ cực tiểu cho các phụ tảị
3.2.2 Xây dựng ựồ thị trên phần mềm PSS/ADEPT
để xác ựịnh dung lượng bù cố ựịnh chúng ta ựi phân loại phụ tải, xây dựng ựồ thị phụ tải, ựược thực hiện trong Network/Groupt.., Network/Load categories.., Netword/Load snapshots..
Do tắnh chất phụ tải chủ yếu là quản lý tiêu dùng dân cư, công nghiệp Ờ xây dựng và chiếu sáng công cộng, thương mại dịch vụ chiếm tỷ lệ nhỏ. Qua ựiều tra và số liệu tại ựiện lực về các trạm biến áp, phụ tải ta thiết lập thông số phân loại phụ tải ở thẻ Load categories như hình 3.3. Qua ựồ thị phụ tải ựiển hình trong năm nhận thấy thời ựiểm phụ tải cực ựại chiếm khoảng 0,3 tổng thời gian trong ngày, ta xây dựng ựồ 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 ựồ thị phụ tải
3.2.3 Tắnh phân bổ công suất trên các ựường dây trung áp quận Long Biên
3.2.3.1 Dữ liệu phục vụ tắnh toán
* Sơ ựồ lưới ựiện phân phối trung áp quận Long Biên.
- Các sơ ựồ vận hành lưới ựiện thực tế của các tuyến dây trung thế: Sơ ựồ nguyên lý 1 sợi lưới trung áp Long Biên ựược cho trong phụ lục 2.1, sơ ựồ
59
* Số liệu tắnh toán
Gồm số liệu quản lý kỹ thuật và kinh doanh của các tuyến dây nổi và cáp ngầm trung thế và trạm biến áp, cụ thể là:
- Thông số quản lý kỹ thuật của ựường dây và thiết bị như: Tiết diện, khoảng cách chiều dài, thông số dây dẫn, máy biến áp, thiết bị bảo vệ ựóng cắt, tụ bù, máy ựiều áp,Ầ
- Thông số vận hành, ựo ựạc ựịnh kỳ của ựơn vị: Các thông số vận hành dòng, áp, cos ϕ, công suất,Ầ
- Thông số kinh doanh: điện năng tiêu thụ của từng phụ tải, số khách hàng sử dụng ựiện trên ựường dâỵ
3.2.3.2 Khai báo, nhập dữ liệu và tắnh toán trên phền mềm PSS/ADEPT 5.0
* Bước 1. Thiết lập thông số mạng lưới
- Khai báo cho phần mềm PSS/ADEPT biết thư viện thông số các tuyến dây của lưới ựiện áp dụng.
+ Cách thao tác: Vào meu File\Program Settings (hộp thoại