Đánh giá kinh tế kỹ thuật giải pháp giảm tổn thất điện năng trên lưới điện phân phối khu vực quận hoàng mai, hà nội
- 112 trang
- file .pdf
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
LUẬN VĂN THẠC SĨ
Đánh giá kinh tế - kỹ thuật giải pháp giảm
tổn thất điện năng trên lưới điện phân phối
khu vực quận Hoàng Mai, Hà Nội
NGUYỄN THỊ THANH MAI
[email protected]
Chuyên ngành Quản lý Kỹ thuật Công nghệ
Giảng viên hướng dẫn: TS. Lê Thị Minh Châu
Chữ ký của GVHD
Khoa Điện, Trường Điện - Điện tử
HÀ NỘI, 2022
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
LUẬN VĂN THẠC SĨ
Đánh giá kinh tế - kỹ thuật giải pháp giảm
tổn thất điện năng trên lưới điện phân phối
khu vực quận Hoàng Mai, Hà Nội
NGUYỄN THỊ THANH MAI
[email protected]
Chuyên ngành Quản lý Kỹ thuật Công nghệ
Giảng viên hướng dẫn: TS. Lê Thị Minh Châu
Chữ ký của GVHD
Khoa Điện, Trường Điện - Điện tử
HÀ NỘI, 2022
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên tác giả luận văn: Nguyễn Thị Thanh Mai
Đề tài luận văn: Đánh giá kinh tế - kỹ thuật giải pháp giảm tổn thất điện
năng trên lưới điện phân phối khu vực quận Hoàng Mai, Hà Nội.
Chuyên ngành: Quản lý kỹ thuật công nghệ, hướng Hệ thống điện.
Mã số SV: 20202581M
Tác giả, Người hướng dẫn khoa học và Hội đồng chấm luận văn xác nhận tác
giả đã sửa chữa, bổ sung luận văn theo biên bản họp Hội đồng ngày 29/10/2022
với các nội dung sau:
- Sửa một số lỗi chính tả.
Hà Nội, ngày 26 tháng 11 năm 2022
Giáo viên hướng dẫn Tác giả luận văn
TS. Lê Thị Minh Châu Nguyễn Thị Thanh Mai
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG
TS. Lã Minh Khánh
ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP
Biểu mẫu của Đề tài/khóa luận tốt nghiệp theo qui định của viện, tuy nhiên
cần đảm bảo giáo viên giao đề tài ký và ghi rõ họ và tên.
Trường hợp có 2 giáo viên hướng dẫn thì sẽ cùng ký tên.
Giáo viên hướng dẫn
Ký và ghi rõ họ tên
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu khoa học của riêng tôi. Các
số liệu, kết quả, kết luận nêu trong luận văn là trung thực, có tính khoa học và có
nguồn gốc rõ ràng.
Tác giả luận văn
Nguyễn Thị Thanh Mai
LỜI CẢM ƠN
Tác giả xin chân thành cảm ơn các thầy giáo, cô giáo trong Bộ môn Hệ
thống điện, trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, gia đình, đồng nghiệp và bạn bè
đã giúp đỡ, động viên và tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả thực hiện luận văn.
Đặc biệt tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới cô giáo hướng dẫn: TS. Lê Thị
Minh Châu người đã tận tình hướng dẫn giúp tác giả hoàn thiện luận văn này.
Mặc dù bản thân đã hết sức cố gắng, song với kiến thức còn hạn chế và thời
gian có hạn, luận văn chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót. Tác giả rất
mong nhận được sự góp ý, chỉ bảo của quý thầy, cô, sự góp ý của bạn bè và đồng
nghiệp nhằm bổ sung và hoàn thiện luận văn.
Xin trân trọng cảm ơn!
Tác giả luận văn
Nguyễn Thị Thanh Mai
TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ
- Đề tài: Đánh giá kinh tế - kỹ thuật giải pháp giảm tổn thất điện năng
trên lưới điện phân phối khu vực quận Hoàng Mai, Hà Nội.
- Tác giả: Nguyễn Thị Thanh Mai.
- Chuyên ngành: Quản lý kỹ thuật công nghệ, hướng Hệ thống điện.
- Người hướng dẫn : TS. Lê Thị Minh Châu.
- Đơn vị: Khoa Điện, Trường Điện- Điện tử, Đại học Bách khoa Hà Nội.
Nội dung tóm tắt:
1. Lý do chọn đề tài
Tổn thất điện năng trong hệ thống phân phối luôn luôn là mối quan tâm thiết
thực trong vận hành. Các biện pháp làm giảm tổn thất điện năng không những có
nghĩa làm hạ giá điện năng sản xuất, mà còn góp phần hạ thấp công suất các
nguồn và cải thiện chất lượng điện năng cung cấp.
Trong hệ thống điện của khu vực quận Hoàng Mai, lưới phân phối điện
chiếm một tỷ lệ lớn. Lưới điện trung áp chủ yếu là cấp 22kV có chiều dài rất lớn
khiến cho khiến cho việc quản lý vận hành có nhiều khó khăn như đảm bảo độ tin
cậy, chất lượng điện áp và tổn thất điện năng (TTĐN) lớn. Để hiểu rõ hơn hiện
trạng vận hành, đặc biệt là vấn đề TTĐN cũng như tiềm năng thực hiện các giải
pháp giảm TTĐN cho lưới điện phân phối của quận Hoàng Mai, do đó luận văn
chọn đề tài nghiên cứu “ Đánh giá kinh tế - kỹ thuật giải pháp giảm tổn thất
điện năng trên lưới điện phân phối khu vực quận Hoàng Mai, Hà Nội “.
2. Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu của luận văn
Với hướng nghiên cứu đã được xác định như trên, luận văn lựa chọn sử dụng
phần mềm PSS/ADEPT để thực hiện mô phỏng nghiên cứu Tìm hiểu tổng quan về
lưới điện phân phối và phương pháp tính toán bù công suất phản kháng nhằm
giảm tổn thất điện năng trên lưới điện phân phối.
Nghiên cứu phương pháp để xác định dung lượng đặt thiết bị bù, vị trí đặt bù
nhằm đem lại hiệu quả tối ưu cả về kinh tế và kỹ thuật cho lưới phân phối quận
Hoàng Mai.
3. Phương pháp nghiên cứu
- Thu nhập số liệu và tìm hiểu hiện trạng của lưới cung cấp điện quận Hoàng
Mai.
- Tìm hiểu sử dụng phần mềm PSS/ADEPT để tính toán chế độ vận hành
lưới điện phân phối quận Hoàng Mai.
- Nghiên cứu phương pháp đánh giá kinh tế - kỹ thuật.
4. Tóm tắt các nội dung chính
Luận văn của học viên Nguyễn Thị Thanh Mai nghiên cứu về Đánh giá hiệu
quả của giải pháp bù công suất phản kháng nhằm giảm tổn thất điện năng trên lưới
điện phân phối 22kV. Sử dụng phần mềm PSS/ADEPT để tính toán cho lưới điện
quận Hoàng Mai hoàn thành trong 95 trang, có 4 chương chính:
Chương 1: Tổng quan về lưới phân phối và vấn đề chung về chất lượng điện
năng.
Chương 2: Các phương pháp xác định tổn thất điện năng và giải pháp giảm
tổn thất điện năng trên lưới điện.
Chương 3: Tính toán tổn thất điện năng trên lưới điện phân phối quận Hoàng
Mai và đánh giá kinh tế một số giải pháp giảm tổn thất.
Chương 4: Kết luận và kiến nghị.
5. Kết luận
Sau khi hoàn thành luận văn sẽ giúp làm rõ hơn các vấn đề liên quan đến việc
lựa chọn giải pháp Bù công suất phản kháng là một trong các giải pháp kỹ thuật
nâng cao chất lượng điện năng cung cấp và cho phép giảm tổn thất. Điều đó dẫn
đến giảm công suất phát đầu nguồn, giảm vốn đầu tư xây dựng mạng điện, giảm
tải trên đường dây và máy biến áp, làm cho tuổi thọ của chúng dài hơn.
Luận văn là một trong những nguồn tài liệu thao khảo hữu ích cho các đơn vị
lựa chọn Bù công suất phản kháng cho lưới điện phân phối hiệu quả và tiết kiệm
chi phí.
Hà Nội, ngày 26 tháng 11 năm 2022
Nguyễn Thị Thanh Mai
MỤC LỤC
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ LƯỚI PHÂN PHỐI VÀ TỔN THẤT ĐIỆN
NĂNG ...................................................................................................................... 1
1.1 Tổng quan về lưới phân phối .................................................................... 1
1.1.1 Khái niệm chung ........................................................................... 1
1.1.2 Vai trò của lưới trong hệ thống điện ............................................. 2
1.1.3 Cấu trúc lưới phân phối................................................................. 3
1.2 Tổng quan về tổn thất điện năng trên lưới điện phân phối ....................... 4
1.2.1 Hệ số công suất và sự điều chỉnh .................................................. 4
1.2.2 Tổn thất trong quá trình phân phối điện năng ............................... 6
1.2.3 Các nguyên nhân gây ra tổn thất điện năng trên lưới điện phân
phối và phân loại tổn thất điện năng. ............................................................... 7
1.2.4 Vấn đề xác định tổn thất điện năng trong hệ thống điện ............ 10
1.2.5 Các yếu tố tác động đến tổn thất điện năng ................................ 11
1.3 Kết luận chương 1 ................................................................................... 13
CHƯƠNG 2. CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG
VÀ GIẢI PHÁP GIẢM TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRÊN LƯỚI ĐIỆN. ...... 14
2.1 Các phương pháp xác định tổn thất điện năng trên lưới điện. ................ 14
2.1.1 Phương pháp tính toán theo thời gian tổn thất công suất ............ 14
2.1.2 Phương pháp tính toán theo hệ số tải LF (Load Factor) và hệ số
tổn thất LsF (Loss Factor) .............................................................................. 16
2.1.3 Phương pháp tính toán theo đường cong tổn thất ....................... 17
2.1.4 Phương thức đo trực tiếp ............................................................. 19
2.1.5 Quản lý nhận dạng tổn thất điện năng ........................................ 20
2.2 Các biện pháp giảm tổn thất điện năng ................................................... 21
2.2.1 Biện pháp quản lý kỹ thuật – vận hành ....................................... 21
2.2.2 Biện pháp quản lý kinh doanh .................................................... 22
2.2.3 Áp dụng giải pháp DSM để giảm tổn thất điện năng.................. 22
2.2.4 Sử dụng các công cụ phần mềm.................................................. 23
2.2.5 Sử dụng biện pháp bù công suất phản kháng .............................. 24
2.2.6 Sự cần thiết phải bù công suất phản kháng trong công tác giảm
tổn thất điện năng trên lưới điện. ................................................................... 41
2.2.7 Kết luận Chương 2 ...................................................................... 42
CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG LƯỚI ĐIỆN PHÂN
PHỐI QUẬN HOÀNG MAI VÀ ĐÁNH GIÁ KINH TẾ MỘT SỐ GIẢI
PHÁP GIẢM TỔN THẤT................................................................................... 43
3.1 Hiện trạng của lưới điện phân phối quận Hoàng Mai............................. 43
3.1.1 Tình hình kinh tế xã hội quận Hoàng Mai .................................. 43
3.2 Tổng quan về phần mềm PSS/ADEPT ................................................... 52
3.2.1 Cơ sở lý thuyết tính toán bù tối ưu theo phương pháp phân tích
động theo dòng tiền tệ. ................................................................................... 54
3.3 Chuẩn bị dữ liệu đầu vào trong phần mềm PSS/ ADEPT ...................... 57
3.3.1 Cửa sổ giao diện .......................................................................... 57
3.3.2 Cửa sổ ứng dụng diagram ........................................................... 58
3.3.3 Khai báo thông số Nguồn............................................................ 58
3.3.4 Khai báo thông số Tải ................................................................. 59
3.3.5 Khai báo thông số Nút ................................................................ 60
3.3.6 Khai báo thông số Đường dây .................................................... 61
3.3.7 Khai báo thông số Thiết bị bù ..................................................... 62
3.3.8 Khai báo thông số MBA ............................................................. 63
3.4 Biểu diễn sơ đồ lộ 471E1.3 trên phần mềm PSS/ ADEPT ..................... 64
3.4.1 Bảng dữ liệu thông số lộ đường dây 471E1.3............................. 65
3.4.2 Tính toán phân bố công suất (Load Flow) .................................. 68
3.5 Mô phỏng hoạt động bù CSPK trên đường dây bằng phần mềm PSS/
ADEPT .......................................................................................................... 72
3.5.1 Thiết lập thông số kinh tế............................................................ 72
3.5.2 Xác định vị trí tối ưu để đặt thiết bị bù ....................................... 73
3.6 Nghiên cứu các ảnh hưởng của thiết bị bù tới thông số vận hành của
đường dây trong các chế độ vận hành khác nhau. ................................................. 76
3.6.1 Chế độ vận hành giờ cao điểm .................................................... 77
3.6.2 Chế độ vận hành giờ thấp điểm .................................................. 79
3.7 Đánh giá các phương án bù .................................................................... 82
3.7.1 Đánh giá kỹ thuật phương án bù ................................................. 82
3.7.2 Đánh giá kinh tế. ......................................................................... 87
3.8 Áp dụng phương pháp bù tối ưu để lắp đặt trên lưới điện quận Hoàng
Mai. 90
3.8.1 Kết luận chương 3 ....................................................................... 90
CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...................................................... 92
4.1 Kết luận ................................................................................................... 92
4.2 Kiến nghị ................................................................................................. 93
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 94
DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1. Lưới phân phối hình tia không phân đoạn ............................................... 3
Hình 1.2. Lưới phân phối hình tia có phân đoạn ..................................................... 4
Hình 1.3. Lưới điện kín vận hành hở ....................................................................... 4
Hình 1.4. Giản đồ vectơ dòng điện và công suất .................................................... 5
Hình 1.5. Giản đồ vectơ điều chỉnh hệ số công suất ................................................ 6
Hình 1.6. Sơ đồ nguyên nhân tổn thất điện năng ..................................................... 7
Hình 2.1. Biểu đồ đường cong tổn thất công suất .................................................. 18
Hình 2.2. Sơ đồ mạch tải điện có đặt thiết bị tù ..................................................... 29
Hình 2.3. Đồ thị phụ tải phản kháng năm .............................................................. 31
Hình 2.4. Sơ đồ tính toán dung lượng bù tại nhiều điểm ....................................... 32
Hình 2.5. Sơ đồ nút máy biến áp ............................................................................ 33
Hình 3.1. Biểu đồ thống kê tỷ lệ tổn thất điện năng của quận Hoàng Mai giai đoạn
2019 – 2021 ............................................................................................................ 49
Hình 3.2. Cửa sổ giao diện ..................................................................................... 58
Hình 3.3. Cửa sổ diagram ...................................................................................... 58
Hình 3.4. Thông số Nguồn ..................................................................................... 59
Hình 3.5. Thông số Tải .......................................................................................... 60
Hình 3.6. Thông số Nút .......................................................................................... 61
Hình 3.7. Thông số Đường dây .............................................................................. 62
Hình 3.8. Thông số Tụ bù ...................................................................................... 62
Hình 3.9. Thông số MBA ....................................................................................... 63
Hình 3.10.Biểu diễn sơ đồ lộ 471E1.3 bằng PSS/ADEPT..................................... 64
Hình 3.11. Lệnh kiểm tra sơ đồ .............................................................................. 64
Hình 3.12. Kiểm tra sơ đồ ...................................................................................... 65
Hình 3.13. Bảng dữ liệu Nút .................................................................................. 66
Hình 3.14. Bảng dữ liệu nguồn .............................................................................. 66
Hình 3.15. Bảng dữ liệu Đường dây ...................................................................... 67
Hình 3.16.Bảng dữ liệu MBA ................................................................................ 68
Hình 3.17. Bảng dữ liệu Tải ................................................................................... 68
Hình 3.18. Sơ đồ lộ 471E1.3 khi chạy Load Flow ................................................. 70
Hình 3.19. Kết quả Load Flow trong thời điểm cao điểm ..................................... 71
Hình 3.20. Bảng thông số kinh tế ........................................................................... 72
Hình 3.21.Bù CAPO .............................................................................................. 73
Hình 3.22. Sơ đồ lộ 471E1.3 sau khi bù ................................................................ 74
Hình 3.23. Vị trí đặt tụ tối ưu bằng CAPO ............................................................ 75
Hình 3.24. Kết quả công suất khi có Tụ Bù ........................................................... 76
Hình 3.25. Bảng dữ liệu tại thời điểm thấp điểm ................................................... 79
Hình 3.26. Kết quả phân bố đện áp và tổn thất công suất tại thời điểm thấp điểm
khi không có bù ...................................................................................................... 80
Hình 3.27. Kết quả phân bố đện áp và tổn thất công suất tại thời điểm thấp điểm
khi có thêm tụ bù .................................................................................................... 81
Hình 3.28. Bảng tính toán bù CAPO ..................................................................... 87
Hình 3.29. Kết quả sử dụng toàn tụ bù động ......................................................... 89
DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 3.1. Tình hình vận hành các trạm biến áp 110kV cấp cho lưới điện trung áp
quận Hoàng Mai năm 2021 .................................................................................... 45
Bảng 3.2. Quy hoạch kết quả phân vùng phụ tải điện quận Hoàng Mai đến năm
2035 ........................................................................................................................ 47
Bảng 3.3. Tổng hợp lưới phân phối quận Hoàng Mai ........................................... 47
Bảng 3.4. Khối lượng đường dây trung thế đang quản lý vận hành ...................... 47
Bảng 3.5. Khối lượng đường dây hạ thế đang quản lý vận hành ........................... 48
Bảng 3.6. Thống kê chi tiết tổn thất điện năng quận Hoàng Mai .......................... 48
Bảng 3.7. Một số chỉ tiêu đánh giá độ tin cậy trong cung cấp điện của Công ty
Điện Lực Hoàng Mai giai đoạn 2019-2021 ........................................................... 52
Bảng 3.8.Bảng TBA điện áp thấp tại thời điểm cao điểm ..................................... 72
Bảng 3.9. Thống kê vị trí đặt tụ bù ........................................................................ 75
Bảng 3.10. Bảng công suất tải giờ cao điểm .......................................................... 77
Bảng 3.11. Bảng điện áp giờ cao điểm khi chưa có tụ bù...................................... 77
Bảng 3.12. Bảng tổn thất công suất khi chưa bù................................................... 78
Bảng 3.13. Bảng điện áp giờ cao điểm khi có tụ bù ............................................. 78
Bảng 3.14. Tổn thất công suất khi có bù ................................................................ 78
Bảng 3.15. Điện áp thời điểm thấp điểm ............................................................... 80
Bảng 3.16. Bảng điện áp tại thời điểm thấp điểm khi có bù .................................. 82
Bảng 3.17. Giá trị điện áp tại thời điểm cao điểm khi có bù ................................. 83
Bảng 3.18. Giá trị tổn thất công suất tại thời điểm cao điểm................................. 84
Bảng 3.19. Điện áp tại thời điểm thấp điểm .......................................................... 85
Bảng 3.20. Giá trị tổn thất công suất tại thời điểm thấp điểm ............................... 85
Bảng 3.21. Giá trị tổn thất điện áp và công suất ở đầu nguồn khi không có bù
CSPK ...................................................................................................................... 86
Bảng 3.22. Giá trị tổn thất điện áp và công suất ở đầu nguồn khi có bù CSPK ... 86
Bảng 3.23. Kết quả so sánh hai phương pháp bù ................................................... 89
Bảng 3.24. Kết quả so sánh chi phí 2 phương pháp bù .......................................... 90
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
Tên viết tắt Nội dung
TTĐN Tổn thất điện năng
CSPK Công suất phản kháng
CSTD Công suất tác dụng
HTĐ Hệ thống Điện
TTCS Tổn thất công suất
LĐPP Lưới điện phân phối
ĐTPT Đồ thị phụ tải
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Tổn thất điện năng trong hệ thống phân phối luôn luôn là mối quan tâm
thiết thực trong vận hành. Các biện pháp làm giảm tổn thất điện năng không
những có nghĩa làm hạ giá điện năng sản xuất, mà còn góp phần hạ thấp công
suất các nguồn và cải thiện chất lượng điện năng cung cấp. Cho đến nay hiệu quả
của các biện pháp giảm tổn thất chủ yếu vẫn thuộc về các biện pháp giảm tổn thất
điện năng thương mại. Về lâu dài, các biện pháp giảm tổn thất điện năng kỹ thuật
mới là cơ bản.
Trong hệ thống điện của khu vực quận Hoàng Mai, lưới phân phối điện
chiếm một tỷ lệ lớn. Lưới điện trung áp chủ yếu là cấp 22kV có chiều dài rất lớn
khiến cho khiến cho việc quản lý vận hành có nhiều khó khăn như đảm bảo độ
tin cậy, chất lượng điện áp và tổn thất điện năng (TTĐN) lớn. Để hiểu rõ hơn
hiện trạng vận hành, đặc biệt là vấn đề TTĐN cũng như tiềm năng thực hiện các
giải pháp giảm TTĐN cho lưới điện phân phối của quận Hoàng Mai, luận văn
chọn đề tài nghiên cứu với tên sau:
“ Đánh giá kinh tế - kỹ thuật giải pháp giảm tổn thất điện năng trên lưới
điện phân phối khu vực quận Hoàng Mai, Hà Nội “.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Tìm hiểu tổng quan về lưới điện phân phối và phương pháp tính toán bù
công suất phản kháng nhằm giảm tổn thất điện năng trên lưới điện phân phối.
Nghiên cứu phương pháp để xác định dung lượng đặt thiết bị bù, vị trí đặt
bù nhằm đem lại hiệu quả tối ưu cả về kinh tế và kỹ thuật cho lưới phân phối
quận Hoàng Mai.
3. Phương pháp nghiên cứu
- Thu nhập số liệu và tìm hiểu hiện trạng của lưới cung cấp điện quận
Hoàng Mai.
- Tìm hiểu sử dụng phần mềm PSS/ADEPT để tính toán chế độ vận hành
lưới điện phân phối quận Hoàng Mai.
- Nghiên cứu phương pháp đánh giá kinh tế - kỹ thuật.
4. Ý nghĩa của dề tài
Đánh giá hiệu quả của giải pháp bù công suất phản kháng nhằm giảm tổn
thất điện năng trên lưới điện phân phối 22kV.
Sử dụng phần mềm PSS/ADEPT để tính toán cho lưới điện quận Hoàng
Mai.
5. Nội dung chính của luận văn
Chương 1: Tổng quan về lưới phân phối và vấn đề chung về chất lượng
điện năng.
Chương 2: Các phương pháp xác định tổn thất điện năng và giải pháp
giảm tổn thất điện năng trên lưới điện.
Chương 3: Tính toán tổn thất điện năng trên lưới điện phân phối quận
Hoàng Mai và đánh giá kinh tế một số giải pháp giảm tổn thất.
Chương 4: Kết luận và kiến nghị.
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ LƯỚI PHÂN PHỐI VÀ TỔN THẤT
ĐIỆN NĂNG
1.1 Tổng quan về lưới phân phối
1.1.1 Khái niệm chung
Hệ thống điện (HTĐ) bao gồm các nhà máy điện, trạm biến áp, các đường
dây truyền tải và phân phối điện được nối với nhau thành hệ thống làm nhiệm vụ
sản xuất, truyền tải và phân phối điện năng.[1,2]
HTĐ phát triển không ngừng trong không gian và thời gian để đáp ứng nhu
cầu ngày càng tăng của phụ tải. Tùy theo mục đích nghiên cứu, HTĐ được phân
chia thành các phần hệ thống tương đối độc lập nhau.
Về mặt quản lý, vận hành HTĐ được phân thành:
Các nhà máy điện do các nhà mát điện quản lý.
- Lưới điện siêu cao áp (≥ 220kv) và trạm khu vực do các công ty truyền tải
điện quản lý.
- Lưới điện truyền tải 110kv và phân phối do các công ty điện lực quản lý,
dưới là các điện lực.
Về mặt quy hoạch, lưới điện được phân thành 2 cấp:
Lưới hệ thống bao gồm:
- Các nguồn điện và lưới hệ thống ( 500, 220, 110kV)
- Các trạm khu vực ( 500, 220, 110kV) được quy hoạch trong tổng sơ đồ.
- Lưới phân phối ( U ≤ 35kV) được quy hoạch riêng.
Về mặt điều độ chia thành 2 cấp:
- Điều độ trung ương.
- Điều độ địa phương.
Công tác điều độ bao gồm:
- Điều độ các nhà máy thủy điện.
- Điều độ các miền
- Điều độ các điện lực
Về mặt nghiên cứu, tính toán, HTĐ được phân chia ra thành:
1
- Lưới hệ thống 500kV
- Lưới truyền tải (110, 220kV)
- Lưới phân phối trung áp ( 6, 10, 22, 35kV)
- Lưới phân phối hạ áp ( 0,4kV).
Lưới phân phối là một bộ phận của hệ thống điện làm nhiệm vụ phân phối
điện năng từ các trạm biến áp trung gian cho các phụ tải. Lưới phân phối nói
chung gồm 2 thành phần đó là lưới phân phối điện trung áp 6-35kV và lưới phân
phối điện hạ áp 380/220 V hay 220/110 V.
1.1.2 Vai trò của lưới trong hệ thống điện
Do phụ tải ngày càng phát triển về không gian và thời gian với tốc độ ngày
càng cao, vì vậy cần phải xây dựng các nhà máy có công suất lớn. Vì lý do kinh
tế và môi trường, các nhà máy điện thường được xây dựng ở những nơi gần
nguồn nhiên liệu, hoặc việc chuyên chở nhiên liệu thuận lợi, ít tốn kém, trong khi
đó các trung tâm phụ tải lại ở xa do vậy phải dùng lưới truyền tải để truyền tải
điện năng đến các phụ tải. Vì lí do kinh tế cũng như an toàn, người ta không thể
cung cấp trực tiếp cho các phụ tải bằng lưới truyền tải, do vậy phải dùng lưới
điện phân phối.
Lưới điện phân phối thực hiện nhiệm vụ phân phối điện cho 1 địa
phương(một thành phố, quận, huyện) có bán kính cung cấp điện nhỏ, dưới 50km.
Lưới phân phối có tầm quan trọng đặc biệt đối với hệ thống điện và mang
nhiều đặc điểm đặc trưng:
- Trực tiếp đảm bảo chất lượng điện cho các phụ tải.
- Giữ vai trò rất quan trọng trong đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cho phụ
tải. Có đến 98 % điện năng bị mất là do sự cố và ngừng điện kế hoạch lưới phân
phối. Mỗi sự cố trên lưới phân phối đều có ảnh hưởng rất lớn đến sinh hoạt của
nhân dân và các hoạt động kinh tế, xã hội.
- Sử dụng tỷ lệ vốn rất lớn: Nếu chia theo tỷ lệ cao áp, phân phối trung áp,
phân phối hạ áp thì vốn đầu tư mạng cao áp là 1, mạng phân phối trung áp
thường từ 1,5 đến 2,5 và mạng phân phối hạ áp thường từ 2 đến 2,5 lần.
2
- Xác suất sự cố: Sự cố gây ngừng cung cấp điện sửa chữa bảo dưỡng theo
kế hoạch, cải tạo, đóng trạm mới trên lưới phân phối cũng nhiều hơn lưới truyền
tải, khoảng (40 ÷ 50) % tổn thất xảy ra trên lưới phân phối.
Lưới phân phối trực tiếp cung cấp điện cho các thiết bị điện nên nó ảnh
hưởng trực tiếp đến tuổi thọ, công suất và hiệu quả của các thiết bị điện.
Với các đặc điểm trên, việc nghiên cứu lưới phân phối rất phức tạp và đòi
hỏi nhiều thông tin.
1.1.3 Cấu trúc lưới phân phối
Lưới phân phối gồm lưới phân phối trung áp và lưới phân phối hạ áp. Lưới
phân phối trung áp có cấp điện áp trung bình từ 6-35 kV, đưa điện năng từ các
trạm trung gian tới các trạm phân phối hạ áp. Lưới phân phối hạ áp có cấp điện áp
380/220V hay 220/110V cấp điện trực tiếp cho các hộ tiêu thụ điện.
Nhiệm vụ của lưới phân phối là cấp điện cho phụ tải với chất lượng điện
năng trong giới hạn cho phép tức là đảm bảo để các phụ tải hoạt động đúng với
các thông số yêu cầu đề ra. Về cấu trúc lưới phân phối thường là:
Lưới phân phối hình tia không phân đoạn, Hình 1.1, đặc điểm của nó là đơn
giản, rẻ tiền nhưng độ tin cậy thấp, không đáp ứng được các nhu cầu của các phụ
tải quan trọng.
MC
(1) 1 (2) 2 (3) 3 (4) 4 (5) 5
Pmax1 Pmax2 Pmax3 Pmax4 Pmax5
Hình 0.1. Lưới phân phối hình tia không phân đoạn
Lưới phân phối hình tia có phân đoạn,Hình 1.2, là lưới phân phối hình tia
được chia làm nhiều đoạn nhờ thiết bị phân đoạn là các dao cách ly, cầu dao phụ
tải, hay máy cắt phân đoạn… các thiết bị này có thể thao tác tại chỗ hoặc điều
khiển từ xa. Lưới này có độ tin cậy cao hay thấp phụ thuộc vào thiết bị phân đoạn
và thiết bị điều khiển chúng.
3
LUẬN VĂN THẠC SĨ
Đánh giá kinh tế - kỹ thuật giải pháp giảm
tổn thất điện năng trên lưới điện phân phối
khu vực quận Hoàng Mai, Hà Nội
NGUYỄN THỊ THANH MAI
[email protected]
Chuyên ngành Quản lý Kỹ thuật Công nghệ
Giảng viên hướng dẫn: TS. Lê Thị Minh Châu
Chữ ký của GVHD
Khoa Điện, Trường Điện - Điện tử
HÀ NỘI, 2022
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
LUẬN VĂN THẠC SĨ
Đánh giá kinh tế - kỹ thuật giải pháp giảm
tổn thất điện năng trên lưới điện phân phối
khu vực quận Hoàng Mai, Hà Nội
NGUYỄN THỊ THANH MAI
[email protected]
Chuyên ngành Quản lý Kỹ thuật Công nghệ
Giảng viên hướng dẫn: TS. Lê Thị Minh Châu
Chữ ký của GVHD
Khoa Điện, Trường Điện - Điện tử
HÀ NỘI, 2022
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên tác giả luận văn: Nguyễn Thị Thanh Mai
Đề tài luận văn: Đánh giá kinh tế - kỹ thuật giải pháp giảm tổn thất điện
năng trên lưới điện phân phối khu vực quận Hoàng Mai, Hà Nội.
Chuyên ngành: Quản lý kỹ thuật công nghệ, hướng Hệ thống điện.
Mã số SV: 20202581M
Tác giả, Người hướng dẫn khoa học và Hội đồng chấm luận văn xác nhận tác
giả đã sửa chữa, bổ sung luận văn theo biên bản họp Hội đồng ngày 29/10/2022
với các nội dung sau:
- Sửa một số lỗi chính tả.
Hà Nội, ngày 26 tháng 11 năm 2022
Giáo viên hướng dẫn Tác giả luận văn
TS. Lê Thị Minh Châu Nguyễn Thị Thanh Mai
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG
TS. Lã Minh Khánh
ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP
Biểu mẫu của Đề tài/khóa luận tốt nghiệp theo qui định của viện, tuy nhiên
cần đảm bảo giáo viên giao đề tài ký và ghi rõ họ và tên.
Trường hợp có 2 giáo viên hướng dẫn thì sẽ cùng ký tên.
Giáo viên hướng dẫn
Ký và ghi rõ họ tên
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu khoa học của riêng tôi. Các
số liệu, kết quả, kết luận nêu trong luận văn là trung thực, có tính khoa học và có
nguồn gốc rõ ràng.
Tác giả luận văn
Nguyễn Thị Thanh Mai
LỜI CẢM ƠN
Tác giả xin chân thành cảm ơn các thầy giáo, cô giáo trong Bộ môn Hệ
thống điện, trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, gia đình, đồng nghiệp và bạn bè
đã giúp đỡ, động viên và tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả thực hiện luận văn.
Đặc biệt tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới cô giáo hướng dẫn: TS. Lê Thị
Minh Châu người đã tận tình hướng dẫn giúp tác giả hoàn thiện luận văn này.
Mặc dù bản thân đã hết sức cố gắng, song với kiến thức còn hạn chế và thời
gian có hạn, luận văn chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót. Tác giả rất
mong nhận được sự góp ý, chỉ bảo của quý thầy, cô, sự góp ý của bạn bè và đồng
nghiệp nhằm bổ sung và hoàn thiện luận văn.
Xin trân trọng cảm ơn!
Tác giả luận văn
Nguyễn Thị Thanh Mai
TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ
- Đề tài: Đánh giá kinh tế - kỹ thuật giải pháp giảm tổn thất điện năng
trên lưới điện phân phối khu vực quận Hoàng Mai, Hà Nội.
- Tác giả: Nguyễn Thị Thanh Mai.
- Chuyên ngành: Quản lý kỹ thuật công nghệ, hướng Hệ thống điện.
- Người hướng dẫn : TS. Lê Thị Minh Châu.
- Đơn vị: Khoa Điện, Trường Điện- Điện tử, Đại học Bách khoa Hà Nội.
Nội dung tóm tắt:
1. Lý do chọn đề tài
Tổn thất điện năng trong hệ thống phân phối luôn luôn là mối quan tâm thiết
thực trong vận hành. Các biện pháp làm giảm tổn thất điện năng không những có
nghĩa làm hạ giá điện năng sản xuất, mà còn góp phần hạ thấp công suất các
nguồn và cải thiện chất lượng điện năng cung cấp.
Trong hệ thống điện của khu vực quận Hoàng Mai, lưới phân phối điện
chiếm một tỷ lệ lớn. Lưới điện trung áp chủ yếu là cấp 22kV có chiều dài rất lớn
khiến cho khiến cho việc quản lý vận hành có nhiều khó khăn như đảm bảo độ tin
cậy, chất lượng điện áp và tổn thất điện năng (TTĐN) lớn. Để hiểu rõ hơn hiện
trạng vận hành, đặc biệt là vấn đề TTĐN cũng như tiềm năng thực hiện các giải
pháp giảm TTĐN cho lưới điện phân phối của quận Hoàng Mai, do đó luận văn
chọn đề tài nghiên cứu “ Đánh giá kinh tế - kỹ thuật giải pháp giảm tổn thất
điện năng trên lưới điện phân phối khu vực quận Hoàng Mai, Hà Nội “.
2. Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu của luận văn
Với hướng nghiên cứu đã được xác định như trên, luận văn lựa chọn sử dụng
phần mềm PSS/ADEPT để thực hiện mô phỏng nghiên cứu Tìm hiểu tổng quan về
lưới điện phân phối và phương pháp tính toán bù công suất phản kháng nhằm
giảm tổn thất điện năng trên lưới điện phân phối.
Nghiên cứu phương pháp để xác định dung lượng đặt thiết bị bù, vị trí đặt bù
nhằm đem lại hiệu quả tối ưu cả về kinh tế và kỹ thuật cho lưới phân phối quận
Hoàng Mai.
3. Phương pháp nghiên cứu
- Thu nhập số liệu và tìm hiểu hiện trạng của lưới cung cấp điện quận Hoàng
Mai.
- Tìm hiểu sử dụng phần mềm PSS/ADEPT để tính toán chế độ vận hành
lưới điện phân phối quận Hoàng Mai.
- Nghiên cứu phương pháp đánh giá kinh tế - kỹ thuật.
4. Tóm tắt các nội dung chính
Luận văn của học viên Nguyễn Thị Thanh Mai nghiên cứu về Đánh giá hiệu
quả của giải pháp bù công suất phản kháng nhằm giảm tổn thất điện năng trên lưới
điện phân phối 22kV. Sử dụng phần mềm PSS/ADEPT để tính toán cho lưới điện
quận Hoàng Mai hoàn thành trong 95 trang, có 4 chương chính:
Chương 1: Tổng quan về lưới phân phối và vấn đề chung về chất lượng điện
năng.
Chương 2: Các phương pháp xác định tổn thất điện năng và giải pháp giảm
tổn thất điện năng trên lưới điện.
Chương 3: Tính toán tổn thất điện năng trên lưới điện phân phối quận Hoàng
Mai và đánh giá kinh tế một số giải pháp giảm tổn thất.
Chương 4: Kết luận và kiến nghị.
5. Kết luận
Sau khi hoàn thành luận văn sẽ giúp làm rõ hơn các vấn đề liên quan đến việc
lựa chọn giải pháp Bù công suất phản kháng là một trong các giải pháp kỹ thuật
nâng cao chất lượng điện năng cung cấp và cho phép giảm tổn thất. Điều đó dẫn
đến giảm công suất phát đầu nguồn, giảm vốn đầu tư xây dựng mạng điện, giảm
tải trên đường dây và máy biến áp, làm cho tuổi thọ của chúng dài hơn.
Luận văn là một trong những nguồn tài liệu thao khảo hữu ích cho các đơn vị
lựa chọn Bù công suất phản kháng cho lưới điện phân phối hiệu quả và tiết kiệm
chi phí.
Hà Nội, ngày 26 tháng 11 năm 2022
Nguyễn Thị Thanh Mai
MỤC LỤC
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ LƯỚI PHÂN PHỐI VÀ TỔN THẤT ĐIỆN
NĂNG ...................................................................................................................... 1
1.1 Tổng quan về lưới phân phối .................................................................... 1
1.1.1 Khái niệm chung ........................................................................... 1
1.1.2 Vai trò của lưới trong hệ thống điện ............................................. 2
1.1.3 Cấu trúc lưới phân phối................................................................. 3
1.2 Tổng quan về tổn thất điện năng trên lưới điện phân phối ....................... 4
1.2.1 Hệ số công suất và sự điều chỉnh .................................................. 4
1.2.2 Tổn thất trong quá trình phân phối điện năng ............................... 6
1.2.3 Các nguyên nhân gây ra tổn thất điện năng trên lưới điện phân
phối và phân loại tổn thất điện năng. ............................................................... 7
1.2.4 Vấn đề xác định tổn thất điện năng trong hệ thống điện ............ 10
1.2.5 Các yếu tố tác động đến tổn thất điện năng ................................ 11
1.3 Kết luận chương 1 ................................................................................... 13
CHƯƠNG 2. CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG
VÀ GIẢI PHÁP GIẢM TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRÊN LƯỚI ĐIỆN. ...... 14
2.1 Các phương pháp xác định tổn thất điện năng trên lưới điện. ................ 14
2.1.1 Phương pháp tính toán theo thời gian tổn thất công suất ............ 14
2.1.2 Phương pháp tính toán theo hệ số tải LF (Load Factor) và hệ số
tổn thất LsF (Loss Factor) .............................................................................. 16
2.1.3 Phương pháp tính toán theo đường cong tổn thất ....................... 17
2.1.4 Phương thức đo trực tiếp ............................................................. 19
2.1.5 Quản lý nhận dạng tổn thất điện năng ........................................ 20
2.2 Các biện pháp giảm tổn thất điện năng ................................................... 21
2.2.1 Biện pháp quản lý kỹ thuật – vận hành ....................................... 21
2.2.2 Biện pháp quản lý kinh doanh .................................................... 22
2.2.3 Áp dụng giải pháp DSM để giảm tổn thất điện năng.................. 22
2.2.4 Sử dụng các công cụ phần mềm.................................................. 23
2.2.5 Sử dụng biện pháp bù công suất phản kháng .............................. 24
2.2.6 Sự cần thiết phải bù công suất phản kháng trong công tác giảm
tổn thất điện năng trên lưới điện. ................................................................... 41
2.2.7 Kết luận Chương 2 ...................................................................... 42
CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG LƯỚI ĐIỆN PHÂN
PHỐI QUẬN HOÀNG MAI VÀ ĐÁNH GIÁ KINH TẾ MỘT SỐ GIẢI
PHÁP GIẢM TỔN THẤT................................................................................... 43
3.1 Hiện trạng của lưới điện phân phối quận Hoàng Mai............................. 43
3.1.1 Tình hình kinh tế xã hội quận Hoàng Mai .................................. 43
3.2 Tổng quan về phần mềm PSS/ADEPT ................................................... 52
3.2.1 Cơ sở lý thuyết tính toán bù tối ưu theo phương pháp phân tích
động theo dòng tiền tệ. ................................................................................... 54
3.3 Chuẩn bị dữ liệu đầu vào trong phần mềm PSS/ ADEPT ...................... 57
3.3.1 Cửa sổ giao diện .......................................................................... 57
3.3.2 Cửa sổ ứng dụng diagram ........................................................... 58
3.3.3 Khai báo thông số Nguồn............................................................ 58
3.3.4 Khai báo thông số Tải ................................................................. 59
3.3.5 Khai báo thông số Nút ................................................................ 60
3.3.6 Khai báo thông số Đường dây .................................................... 61
3.3.7 Khai báo thông số Thiết bị bù ..................................................... 62
3.3.8 Khai báo thông số MBA ............................................................. 63
3.4 Biểu diễn sơ đồ lộ 471E1.3 trên phần mềm PSS/ ADEPT ..................... 64
3.4.1 Bảng dữ liệu thông số lộ đường dây 471E1.3............................. 65
3.4.2 Tính toán phân bố công suất (Load Flow) .................................. 68
3.5 Mô phỏng hoạt động bù CSPK trên đường dây bằng phần mềm PSS/
ADEPT .......................................................................................................... 72
3.5.1 Thiết lập thông số kinh tế............................................................ 72
3.5.2 Xác định vị trí tối ưu để đặt thiết bị bù ....................................... 73
3.6 Nghiên cứu các ảnh hưởng của thiết bị bù tới thông số vận hành của
đường dây trong các chế độ vận hành khác nhau. ................................................. 76
3.6.1 Chế độ vận hành giờ cao điểm .................................................... 77
3.6.2 Chế độ vận hành giờ thấp điểm .................................................. 79
3.7 Đánh giá các phương án bù .................................................................... 82
3.7.1 Đánh giá kỹ thuật phương án bù ................................................. 82
3.7.2 Đánh giá kinh tế. ......................................................................... 87
3.8 Áp dụng phương pháp bù tối ưu để lắp đặt trên lưới điện quận Hoàng
Mai. 90
3.8.1 Kết luận chương 3 ....................................................................... 90
CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...................................................... 92
4.1 Kết luận ................................................................................................... 92
4.2 Kiến nghị ................................................................................................. 93
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 94
DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1. Lưới phân phối hình tia không phân đoạn ............................................... 3
Hình 1.2. Lưới phân phối hình tia có phân đoạn ..................................................... 4
Hình 1.3. Lưới điện kín vận hành hở ....................................................................... 4
Hình 1.4. Giản đồ vectơ dòng điện và công suất .................................................... 5
Hình 1.5. Giản đồ vectơ điều chỉnh hệ số công suất ................................................ 6
Hình 1.6. Sơ đồ nguyên nhân tổn thất điện năng ..................................................... 7
Hình 2.1. Biểu đồ đường cong tổn thất công suất .................................................. 18
Hình 2.2. Sơ đồ mạch tải điện có đặt thiết bị tù ..................................................... 29
Hình 2.3. Đồ thị phụ tải phản kháng năm .............................................................. 31
Hình 2.4. Sơ đồ tính toán dung lượng bù tại nhiều điểm ....................................... 32
Hình 2.5. Sơ đồ nút máy biến áp ............................................................................ 33
Hình 3.1. Biểu đồ thống kê tỷ lệ tổn thất điện năng của quận Hoàng Mai giai đoạn
2019 – 2021 ............................................................................................................ 49
Hình 3.2. Cửa sổ giao diện ..................................................................................... 58
Hình 3.3. Cửa sổ diagram ...................................................................................... 58
Hình 3.4. Thông số Nguồn ..................................................................................... 59
Hình 3.5. Thông số Tải .......................................................................................... 60
Hình 3.6. Thông số Nút .......................................................................................... 61
Hình 3.7. Thông số Đường dây .............................................................................. 62
Hình 3.8. Thông số Tụ bù ...................................................................................... 62
Hình 3.9. Thông số MBA ....................................................................................... 63
Hình 3.10.Biểu diễn sơ đồ lộ 471E1.3 bằng PSS/ADEPT..................................... 64
Hình 3.11. Lệnh kiểm tra sơ đồ .............................................................................. 64
Hình 3.12. Kiểm tra sơ đồ ...................................................................................... 65
Hình 3.13. Bảng dữ liệu Nút .................................................................................. 66
Hình 3.14. Bảng dữ liệu nguồn .............................................................................. 66
Hình 3.15. Bảng dữ liệu Đường dây ...................................................................... 67
Hình 3.16.Bảng dữ liệu MBA ................................................................................ 68
Hình 3.17. Bảng dữ liệu Tải ................................................................................... 68
Hình 3.18. Sơ đồ lộ 471E1.3 khi chạy Load Flow ................................................. 70
Hình 3.19. Kết quả Load Flow trong thời điểm cao điểm ..................................... 71
Hình 3.20. Bảng thông số kinh tế ........................................................................... 72
Hình 3.21.Bù CAPO .............................................................................................. 73
Hình 3.22. Sơ đồ lộ 471E1.3 sau khi bù ................................................................ 74
Hình 3.23. Vị trí đặt tụ tối ưu bằng CAPO ............................................................ 75
Hình 3.24. Kết quả công suất khi có Tụ Bù ........................................................... 76
Hình 3.25. Bảng dữ liệu tại thời điểm thấp điểm ................................................... 79
Hình 3.26. Kết quả phân bố đện áp và tổn thất công suất tại thời điểm thấp điểm
khi không có bù ...................................................................................................... 80
Hình 3.27. Kết quả phân bố đện áp và tổn thất công suất tại thời điểm thấp điểm
khi có thêm tụ bù .................................................................................................... 81
Hình 3.28. Bảng tính toán bù CAPO ..................................................................... 87
Hình 3.29. Kết quả sử dụng toàn tụ bù động ......................................................... 89
DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 3.1. Tình hình vận hành các trạm biến áp 110kV cấp cho lưới điện trung áp
quận Hoàng Mai năm 2021 .................................................................................... 45
Bảng 3.2. Quy hoạch kết quả phân vùng phụ tải điện quận Hoàng Mai đến năm
2035 ........................................................................................................................ 47
Bảng 3.3. Tổng hợp lưới phân phối quận Hoàng Mai ........................................... 47
Bảng 3.4. Khối lượng đường dây trung thế đang quản lý vận hành ...................... 47
Bảng 3.5. Khối lượng đường dây hạ thế đang quản lý vận hành ........................... 48
Bảng 3.6. Thống kê chi tiết tổn thất điện năng quận Hoàng Mai .......................... 48
Bảng 3.7. Một số chỉ tiêu đánh giá độ tin cậy trong cung cấp điện của Công ty
Điện Lực Hoàng Mai giai đoạn 2019-2021 ........................................................... 52
Bảng 3.8.Bảng TBA điện áp thấp tại thời điểm cao điểm ..................................... 72
Bảng 3.9. Thống kê vị trí đặt tụ bù ........................................................................ 75
Bảng 3.10. Bảng công suất tải giờ cao điểm .......................................................... 77
Bảng 3.11. Bảng điện áp giờ cao điểm khi chưa có tụ bù...................................... 77
Bảng 3.12. Bảng tổn thất công suất khi chưa bù................................................... 78
Bảng 3.13. Bảng điện áp giờ cao điểm khi có tụ bù ............................................. 78
Bảng 3.14. Tổn thất công suất khi có bù ................................................................ 78
Bảng 3.15. Điện áp thời điểm thấp điểm ............................................................... 80
Bảng 3.16. Bảng điện áp tại thời điểm thấp điểm khi có bù .................................. 82
Bảng 3.17. Giá trị điện áp tại thời điểm cao điểm khi có bù ................................. 83
Bảng 3.18. Giá trị tổn thất công suất tại thời điểm cao điểm................................. 84
Bảng 3.19. Điện áp tại thời điểm thấp điểm .......................................................... 85
Bảng 3.20. Giá trị tổn thất công suất tại thời điểm thấp điểm ............................... 85
Bảng 3.21. Giá trị tổn thất điện áp và công suất ở đầu nguồn khi không có bù
CSPK ...................................................................................................................... 86
Bảng 3.22. Giá trị tổn thất điện áp và công suất ở đầu nguồn khi có bù CSPK ... 86
Bảng 3.23. Kết quả so sánh hai phương pháp bù ................................................... 89
Bảng 3.24. Kết quả so sánh chi phí 2 phương pháp bù .......................................... 90
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
Tên viết tắt Nội dung
TTĐN Tổn thất điện năng
CSPK Công suất phản kháng
CSTD Công suất tác dụng
HTĐ Hệ thống Điện
TTCS Tổn thất công suất
LĐPP Lưới điện phân phối
ĐTPT Đồ thị phụ tải
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Tổn thất điện năng trong hệ thống phân phối luôn luôn là mối quan tâm
thiết thực trong vận hành. Các biện pháp làm giảm tổn thất điện năng không
những có nghĩa làm hạ giá điện năng sản xuất, mà còn góp phần hạ thấp công
suất các nguồn và cải thiện chất lượng điện năng cung cấp. Cho đến nay hiệu quả
của các biện pháp giảm tổn thất chủ yếu vẫn thuộc về các biện pháp giảm tổn thất
điện năng thương mại. Về lâu dài, các biện pháp giảm tổn thất điện năng kỹ thuật
mới là cơ bản.
Trong hệ thống điện của khu vực quận Hoàng Mai, lưới phân phối điện
chiếm một tỷ lệ lớn. Lưới điện trung áp chủ yếu là cấp 22kV có chiều dài rất lớn
khiến cho khiến cho việc quản lý vận hành có nhiều khó khăn như đảm bảo độ
tin cậy, chất lượng điện áp và tổn thất điện năng (TTĐN) lớn. Để hiểu rõ hơn
hiện trạng vận hành, đặc biệt là vấn đề TTĐN cũng như tiềm năng thực hiện các
giải pháp giảm TTĐN cho lưới điện phân phối của quận Hoàng Mai, luận văn
chọn đề tài nghiên cứu với tên sau:
“ Đánh giá kinh tế - kỹ thuật giải pháp giảm tổn thất điện năng trên lưới
điện phân phối khu vực quận Hoàng Mai, Hà Nội “.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Tìm hiểu tổng quan về lưới điện phân phối và phương pháp tính toán bù
công suất phản kháng nhằm giảm tổn thất điện năng trên lưới điện phân phối.
Nghiên cứu phương pháp để xác định dung lượng đặt thiết bị bù, vị trí đặt
bù nhằm đem lại hiệu quả tối ưu cả về kinh tế và kỹ thuật cho lưới phân phối
quận Hoàng Mai.
3. Phương pháp nghiên cứu
- Thu nhập số liệu và tìm hiểu hiện trạng của lưới cung cấp điện quận
Hoàng Mai.
- Tìm hiểu sử dụng phần mềm PSS/ADEPT để tính toán chế độ vận hành
lưới điện phân phối quận Hoàng Mai.
- Nghiên cứu phương pháp đánh giá kinh tế - kỹ thuật.
4. Ý nghĩa của dề tài
Đánh giá hiệu quả của giải pháp bù công suất phản kháng nhằm giảm tổn
thất điện năng trên lưới điện phân phối 22kV.
Sử dụng phần mềm PSS/ADEPT để tính toán cho lưới điện quận Hoàng
Mai.
5. Nội dung chính của luận văn
Chương 1: Tổng quan về lưới phân phối và vấn đề chung về chất lượng
điện năng.
Chương 2: Các phương pháp xác định tổn thất điện năng và giải pháp
giảm tổn thất điện năng trên lưới điện.
Chương 3: Tính toán tổn thất điện năng trên lưới điện phân phối quận
Hoàng Mai và đánh giá kinh tế một số giải pháp giảm tổn thất.
Chương 4: Kết luận và kiến nghị.
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ LƯỚI PHÂN PHỐI VÀ TỔN THẤT
ĐIỆN NĂNG
1.1 Tổng quan về lưới phân phối
1.1.1 Khái niệm chung
Hệ thống điện (HTĐ) bao gồm các nhà máy điện, trạm biến áp, các đường
dây truyền tải và phân phối điện được nối với nhau thành hệ thống làm nhiệm vụ
sản xuất, truyền tải và phân phối điện năng.[1,2]
HTĐ phát triển không ngừng trong không gian và thời gian để đáp ứng nhu
cầu ngày càng tăng của phụ tải. Tùy theo mục đích nghiên cứu, HTĐ được phân
chia thành các phần hệ thống tương đối độc lập nhau.
Về mặt quản lý, vận hành HTĐ được phân thành:
Các nhà máy điện do các nhà mát điện quản lý.
- Lưới điện siêu cao áp (≥ 220kv) và trạm khu vực do các công ty truyền tải
điện quản lý.
- Lưới điện truyền tải 110kv và phân phối do các công ty điện lực quản lý,
dưới là các điện lực.
Về mặt quy hoạch, lưới điện được phân thành 2 cấp:
Lưới hệ thống bao gồm:
- Các nguồn điện và lưới hệ thống ( 500, 220, 110kV)
- Các trạm khu vực ( 500, 220, 110kV) được quy hoạch trong tổng sơ đồ.
- Lưới phân phối ( U ≤ 35kV) được quy hoạch riêng.
Về mặt điều độ chia thành 2 cấp:
- Điều độ trung ương.
- Điều độ địa phương.
Công tác điều độ bao gồm:
- Điều độ các nhà máy thủy điện.
- Điều độ các miền
- Điều độ các điện lực
Về mặt nghiên cứu, tính toán, HTĐ được phân chia ra thành:
1
- Lưới hệ thống 500kV
- Lưới truyền tải (110, 220kV)
- Lưới phân phối trung áp ( 6, 10, 22, 35kV)
- Lưới phân phối hạ áp ( 0,4kV).
Lưới phân phối là một bộ phận của hệ thống điện làm nhiệm vụ phân phối
điện năng từ các trạm biến áp trung gian cho các phụ tải. Lưới phân phối nói
chung gồm 2 thành phần đó là lưới phân phối điện trung áp 6-35kV và lưới phân
phối điện hạ áp 380/220 V hay 220/110 V.
1.1.2 Vai trò của lưới trong hệ thống điện
Do phụ tải ngày càng phát triển về không gian và thời gian với tốc độ ngày
càng cao, vì vậy cần phải xây dựng các nhà máy có công suất lớn. Vì lý do kinh
tế và môi trường, các nhà máy điện thường được xây dựng ở những nơi gần
nguồn nhiên liệu, hoặc việc chuyên chở nhiên liệu thuận lợi, ít tốn kém, trong khi
đó các trung tâm phụ tải lại ở xa do vậy phải dùng lưới truyền tải để truyền tải
điện năng đến các phụ tải. Vì lí do kinh tế cũng như an toàn, người ta không thể
cung cấp trực tiếp cho các phụ tải bằng lưới truyền tải, do vậy phải dùng lưới
điện phân phối.
Lưới điện phân phối thực hiện nhiệm vụ phân phối điện cho 1 địa
phương(một thành phố, quận, huyện) có bán kính cung cấp điện nhỏ, dưới 50km.
Lưới phân phối có tầm quan trọng đặc biệt đối với hệ thống điện và mang
nhiều đặc điểm đặc trưng:
- Trực tiếp đảm bảo chất lượng điện cho các phụ tải.
- Giữ vai trò rất quan trọng trong đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cho phụ
tải. Có đến 98 % điện năng bị mất là do sự cố và ngừng điện kế hoạch lưới phân
phối. Mỗi sự cố trên lưới phân phối đều có ảnh hưởng rất lớn đến sinh hoạt của
nhân dân và các hoạt động kinh tế, xã hội.
- Sử dụng tỷ lệ vốn rất lớn: Nếu chia theo tỷ lệ cao áp, phân phối trung áp,
phân phối hạ áp thì vốn đầu tư mạng cao áp là 1, mạng phân phối trung áp
thường từ 1,5 đến 2,5 và mạng phân phối hạ áp thường từ 2 đến 2,5 lần.
2
- Xác suất sự cố: Sự cố gây ngừng cung cấp điện sửa chữa bảo dưỡng theo
kế hoạch, cải tạo, đóng trạm mới trên lưới phân phối cũng nhiều hơn lưới truyền
tải, khoảng (40 ÷ 50) % tổn thất xảy ra trên lưới phân phối.
Lưới phân phối trực tiếp cung cấp điện cho các thiết bị điện nên nó ảnh
hưởng trực tiếp đến tuổi thọ, công suất và hiệu quả của các thiết bị điện.
Với các đặc điểm trên, việc nghiên cứu lưới phân phối rất phức tạp và đòi
hỏi nhiều thông tin.
1.1.3 Cấu trúc lưới phân phối
Lưới phân phối gồm lưới phân phối trung áp và lưới phân phối hạ áp. Lưới
phân phối trung áp có cấp điện áp trung bình từ 6-35 kV, đưa điện năng từ các
trạm trung gian tới các trạm phân phối hạ áp. Lưới phân phối hạ áp có cấp điện áp
380/220V hay 220/110V cấp điện trực tiếp cho các hộ tiêu thụ điện.
Nhiệm vụ của lưới phân phối là cấp điện cho phụ tải với chất lượng điện
năng trong giới hạn cho phép tức là đảm bảo để các phụ tải hoạt động đúng với
các thông số yêu cầu đề ra. Về cấu trúc lưới phân phối thường là:
Lưới phân phối hình tia không phân đoạn, Hình 1.1, đặc điểm của nó là đơn
giản, rẻ tiền nhưng độ tin cậy thấp, không đáp ứng được các nhu cầu của các phụ
tải quan trọng.
MC
(1) 1 (2) 2 (3) 3 (4) 4 (5) 5
Pmax1 Pmax2 Pmax3 Pmax4 Pmax5
Hình 0.1. Lưới phân phối hình tia không phân đoạn
Lưới phân phối hình tia có phân đoạn,Hình 1.2, là lưới phân phối hình tia
được chia làm nhiều đoạn nhờ thiết bị phân đoạn là các dao cách ly, cầu dao phụ
tải, hay máy cắt phân đoạn… các thiết bị này có thể thao tác tại chỗ hoặc điều
khiển từ xa. Lưới này có độ tin cậy cao hay thấp phụ thuộc vào thiết bị phân đoạn
và thiết bị điều khiển chúng.
3