Phân tích, tính toán tổn thất và các biện pháp giảm tổn thất điện năng trên lưới phân phối áp dụng cho tỉnh champasak (lào)
- 77 trang
- file .pdf
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
SYSOUK MONGDAVANH
PHÂN TÍCH, TÍNH TOÁN TỔN THẤT VÀ CÁC BIỆN PHÁP GIẢM
TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRÊN LƯỚI PHÂN PHỐI
ÁP DỤNG CHO TỈNH CHAMPASAK (LÀO)
LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC
HỆ THỐNG ĐIỆN
HÀ NỘI - 2013
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
SYSOUK MONGDAVANH
PHÂN TÍCH, TÍNH TOÁN TỔN THẤT VÀ CÁC BIỆN PHÁP GIẢM
TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRÊN LƯỚI PHÂN PHỐI
ÁP DỤNG CHO TỈNH CHAMPASAK (LÀO)
Chuyên ngành: KỸ THUẬT ĐIỆN
LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC
HỆ THỐNG ĐIỆN
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. ĐINH QUANG HUY
HÀ NỘI - 2013
Luận văn thạc sĩ khoa học:Phân tích, tính toán tổn thất điện năng và Biện pháp giảm
tổn thất điện năng Áp dụng cho tỉnh Champasak (Lào)
MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU ................................................................................................................. 4
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁPTÍNH TOÁN TỔN
THẤT ĐIỆN NĂNG CỦA LƯỚI PHÂN PHỐI .......................................................... 6
1.1 Khái niệm và phân loại tổn thất điện năng trong hệ thống điện .................................... 6
1.2 Phương pháp xác định tổn thất điện năng........................................................................ 8
1.2.1 Xác định tổn thất điện năng theo các thiết bị đo ................................................................ 8
1.2.2 Xác định tổn thất điện năng bằng tính toán ..................................................................... 10
1.2.3 Xác định TTĐN theo đồ thị phụ tải ................................................................................. 11
1.2.4 Xác định tổn thất điện năng theo thời gian tổn thất công suất lớn nhất τ ....................... 13
1.2.5 Hệ sốtổn thất điện năng (LsF) .......................................................................................... 14
1.3 Các phương pháp tính TTĐN cho lưới điện trung áp ................................................... 15
1.3.1 Tính toán TTĐN dùng đồng hồ đo điện năng .................................................................. 16
1.3.2 Tính toán TTĐN dựa trên đồ thị phụ tải (ĐTPT) của tất cả các nút phụ tải .................... 16
1.3.3 Tính TTĐN theo biểu đồ điển hình của lưới điện hay còn gọi là phương pháp dùng
đường cong tổn thất (ĐCTT) .................................................................................................... 17
1.3.4 Tính toán TTĐN theo hệ số tổn thất (Loss factor) ........................................................... 18
1.4 Tính toán tổn thất cho lưới hạ áp .................................................................................... 21
1.4.1 Tính toán TTĐN dùng đồng hồ đo điện năng .................................................................. 21
1.4.2 Tính toán TTĐN dựa trên ĐTPT điển hình ..................................................................... 22
1.4.3 Đánh giá chung về các phương pháp tính TTĐN lưới điện hạ áp ................................... 23
1.5. Kết luận ............................................................................................................................. 23
CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP VÀ CÔNG CỤ PSS/ADEPT ĐÁNH GIÁ TỔN
THẤT ĐIỆN NĂNG TRÊN LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI CỦA LÀO. ...................... 25
1
Luận văn thạc sĩ khoa học: Phân tích, tính toán tổn thất điện năng và Biện pháp
giảm tổn thất điện năng Áp dụng cho tỉnh Champasak (Lào)
2.1.Tổng quan tình hình và một số phương pháp đánh giá TTĐN trên lưới phân phối
điện của một số nước trên thế giới. ....................................................................................... 25
2.1.1. Tình hình tổn thất điện năng ở các nước trên thế giới .................................................... 26
2.2. Phương pháp tính tổn thất điện năng lưới phân phối ở Thái Lan .............................. 29
2.2.1. Đối với lưới trung áp ....................................................................................................... 30
2.2.2. Đối với lưới hạ áp ........................................................................................................... 33
2.3. Cách tính tổn thất điện năng cho lưới phân phối ở Lào.............................................. 34
2.3.1.Giới thiệu chung .............................................................................................................. 34
2.3.2.Trình tự tính toán tổn thất điện trong lưới điện phân phối Lào ....................................... 35
2.3.3.Quy trình áp dụng tính toán thực tế ................................................................................. 36
CHƯƠNG 3: BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG GIẢM TỔN THẤT ĐIỆN
NĂNG TRÊN LƯỚI PHÂN PHỐI ............................................................................. 41
3.1. Khái niệm chung .............................................................................................................. 41
3.2. Các biện pháp giảm tổn thất điện năng ......................................................................... 43
3.2.1. Nâng cao hệ số công suất cosφ ....................................................................................... 43
3.2.2. Các biện pháp nâng cao hệ số công suất cosφ ................................................................ 46
3.3.1 Cơ sở lý thuyết tính toán bù tối ưu theo phương pháp phân tích động theo dòng tiền
tệ.. ....................................................................................................................................... 48
3.3.2 Phương pháp tính toán bù tối ưu:.................................................................................... 49
CHƯƠNG 4: SỬ DỤNG VỚI PHẦN MỀM PSS/ADEPTTÍNH TỔN THẤT
ĐIỆN NĂNG VÀ TÍNH TOÁN BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG CHO LĐPP
HUYỆN PHÔN THONG TỈNH CHĂM PA SẮC (LÀO ) ...................................... 51
4.1. Đặc điểm của lưới điện phân phối nghiên cứu .............................................................. 51
4.1.1. Đặc điểm địa lý, kinh tế và xã hội................................................................................... 51
4.1.2. Đặc điểm lưới điện .......................................................................................................... 51
4.2. Tính toán tổn thất điện năng và bù công suất phản kháng cho LĐPP huyện Phôn
thong ......................................................................................................................................... 53
2
Luận văn thạc sĩ khoa học:Phân tích, tính toán tổn thất điện năng và Biện pháp giảm
tổn thất điện năng Áp dụng cho tỉnh Champasak (Lào)
4.2.1 Xây dựng sơ đồ tính toán ................................................................................................. 53
4.2.2. Tính toán tổn thất điện năng trên lưới điện phân phối tỉnh Chăm Pa sắc ................ 54
4.2.2.2. Máy biến áp phân phối................................................................................................. 55
4.3 Đánh giá tổn thất điện năng trên lưới điện phân phối huyện Phôn Thong(Tỉnh
Champasack, Lào ) ................................................................................................................. 56
4.4 Xây dựng các chỉ số kinh tế cho chương trình PSS/ADEPT ......................................... 57
4.5.1. Xác định dung lượng, vị trí bù tối ưu trênLĐPP huyện PhônThong .............................. 59
CHƯƠNG 5................................................................................................................... 64
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..................................................................................... 64
5.1. Kết luận ............................................................................................................................. 64
5.2. Kiến nghị........................................................................................................................... 66
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................... 76
LỜI CAM ĐOAN ......................................................................................................... 77
DANH MỤC CÁC BẢNG ........................................................................................... 78
DANH MỤC CÁC CHỮ VIÊT TẮT.......................................................................... 79
3
Luận văn thạc sĩ khoa học: Phân tích, tính toán tổn thất điện năng và Biện pháp
giảm tổn thất điện năng Áp dụng cho tỉnh Champasak (Lào)
LỜI MỞ ĐẦU
Năng lượng, đặc biệt là điện năng đóng vai trò quan trọng trong quá trình
phát triển kinh tế xã hội. Điện năng được sản xuất từ các dạng năng lượng khác
nhau như: cơ năng của dòng nước, nhiệt năng của than đá, dầu mỏ… các nhà máy
điện thường được xây dựng tại nơi có các nguồn năng lượng để đảm bảo tính kinh
tế và trong sạch về môi trường. Do đó, xuất hiện vấn đề tải điện đi xa và phân
phối điện đến nơi tiêu thụ. Trong quá trình truyền tải và phân phối điện năng đã
phát sinh sự tổn thất khá lớn. Đây là một bộ phận cấu thành chi phí lưu thông
quan trọng của ngành điện.
Thật vậy, ngành điện là ngành độc quyền, nên việc giảm tổn thất điện năng
giúp cho nhà nước không phải bù lỗ, Ngân sách Nhà nước được đảm bảo, được sử
dụng vào các mục đích khác có lợi hơn. Về phía doanh nghiệp, sẽ khai thác, sử
dụng vào tối ưu nguồn điện, mang lại hiệu quả kinh tế cao cho ngành. Đối với
người tiêu dùng, được sử dụng điện với chất lượng cao, giá điện vừa phải, phù
hợp với mức sinh hoạt.
Từ nhiều năm qua, ngành điện đã quan tâm phấn đấu giảm tổn thất điện
năng, và đã đạt được những kết quả rất đáng khích lệ. Phấn đấu giảm đến thấp
nhất tổn thất điện năng trở thành nhu cầu cấp bách không chỉ của ngành điện mà
của toàn xã hội. tỉnh, thành phố và địa phương trong cả nước đã nỗ lực phấn đấu
bằng mọi biện pháp kinh tế- kỹ thuật, tổ chức quản lý, pháp luật, trật tự an
ninh,…tuyên truyền vận động và cưỡng chế, thực hiện thành công chương trình
giảm TTĐN, phấn đấu giảm TTĐN đến mức thấp nhất có thể đạt được.
Trong quá kinh doanh, truyền tải và phân phối điện năng, có 2 loại tổn thất
là:
• Tổn thất kỹ thuật
• Tổn thất thương mại
Nếu như tổn thất kỹ thuật là tất yếu, thì tổn thất thương mại có thể giảm
đến con số không. Làm thế nào để giảm tổn thất điện năng đến mức thấp nhất có
thể vẫn là một câu hỏi rất lớn và là mục tiêu hàng đầu của toàn ngành Điện.
4
Luận văn thạc sĩ khoa học:Phân tích, tính toán tổn thất điện năng và Biện pháp giảm
tổn thất điện năng Áp dụng cho tỉnh Champasak (Lào)
Tỉnh Chămpa sắc nằm ở miền Nam nước Lào , có diện tích 15.415 km2.
Dân số theo thống kê năm 2004 là 575,600 người mật độ dân số bình quân 37
người/km2. và là nơi hội tụ nhiều yếu tố thuận lợi để tạo đà phát triển kinh tế
nhanh, có đường biên giới dài với các nước bạn Thái Lan và Căm pu chia, trong
đó có cửa khẩu Văng Tau biến giới với Thái Lan. Tỉnh Chăm Pa Sắc là một trong
những khu vực tiêu thụ, sử dụng điện năng lớn của Lào cần phải được quan tâm
quản lý tốt hơn trong vận hành hệ thống điện.
Được sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo T.S Đinh Quang Huy ,Th.S Phạm
Năng Văn, của cán bộ phòng Kỹ thuật Công ty điện lực tỉnh Champasak, và cùng
với sự lỗ lực cố gắng của bản thân tôi chọn đề tài “Phân tích, tính toán tổn thất và
Các biện pháp giáp giảm tổn thất điện năng trên lưới điện phân phối Áp dụng cho
tỉnh Chapasak (Lào)”.
Qua đề tài này, trước hết tôi mong muốn tổng hợp được những kiến thức đã
được học trong những năm qua và đóng góp được một phần nào đó trong việc giải
quyết những vướng mắc trong công tác giảm TTĐN củaĐiện lực Chăm Pasắc.
Ngoài phần mở đầu và kết luận, kết cấu đề tài gồm 06Chương:
Chương 1:Tổng quan về phương pháp tính toán tổn thất điện năng của lưới điện
phân phối
Chương 2:Phương pháp và công cụ PSS/ADEPT đánh giá tổn thất điện năng trên
lưới điện phân phối của Lào.
Chương 3: Bù công suất phản kháng giảm tổn tổn điện năng trên lưới phân phối.
Chương 4: Kết quả tính tổn thất điện năng và tính toán bù công suất phản kháng cho
LĐPP khu vực huyện Phôn Thong tỉnh Chăm Pa Sắc (Lào).
Chương 5: Kết luận và kiến nghị
Tại liệu tham khảo
Phụ lục
5
Luận văn thạc sĩ khoa học: Phân tích, tính toán tổn thất điện năng và Biện pháp
giảm tổn thất điện năng Áp dụng cho tỉnh Champasak (Lào)
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH
TOÁN TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG CỦA LƯỚI PHÂN PHỐI
1.1 Khái niệm và phân loại tổn thất điện năng trong hệ thống điện
Tổn thất điện năng (TTĐN) là điện năng dùng để truyền tải và phân phối
điện. Trong đó, TTĐN (ΔA) trên một lưới điện trong một khoảng thời gian T là
hiệu giữa tổng điện năng nhận vào A nhận trừ tổng điện năng giao đi A giao của lưới
điện trong khoảng thời gian T đó. Tổng điện năng giao, nhận của lưới điện là
tổng đại số lượng điện giao, nhận được xác định bởi hệ thống đo đếm điện năng
tại các điểm đo đếm ở ranh giới của lưới điện đó và tại khách hàng sử dụng điện
(các hộ tiêu thụ).
Tức là: ΔA = A nhận – A giao , (kWh) (1.1)
Thời gian xác định TTĐN thông thường là 1 năm (T = 8760 giờ).
Tổn thất trong các máy biến áp tăng áp, máy biến áp (MBA) tự dùng thuộc
các Công ty phát điện quản lý không tính vào TTĐN lưới điện. Điện năng tự dùng
của trạm biến áp (TBA) là điện năng thương phẩm, được hạch toán vào chi phí quản
lý của đơn vị quản lý, không tính vào TTĐN lưới điện .
TTĐN trên lưới điện bao gồm tổn thất kỹ thuật ΔAKT và tổn thất phikỹthuật
ΔAPKT:
ΔA = ΔA KT + ΔA PKT (1.2)
Trong đó tổn thất kỹ thuật là lượng điện năng tiêu hao trên mạng lưới
điện do tính chất vật lý của quá trình truyền tải điện năng, không thể loại bỏ
hoàn toàn mà chỉ có thể hạn chế ở mức độ hợp lý. Tổn thất điện năng kỹ thuật
cũng có thể phân thành 2 loại:
- TTĐN phụ thuộc vào dòng điện (I2): lượng điện năng tiêu hao do phát nóng
trên các phần tử khi có dòng điện đi qua. Tổn thất điện năng do phát nóng chủ yếu
6
Luận văn thạc sĩ khoa học:Phân tích, tính toán tổn thất điện năng và Biện pháp giảm
tổn thất điện năng Áp dụng cho tỉnh Champasak (Lào)
trên điện trở tác dụng của đường dây và của các cuộn dây trong MBA. Đây là hai
thành phần chính của tổn thất kỹ thuật.
- TTĐN phụ thuộc vào điện áp (U 2 ) bao gồm tổn thất vầng quang điện, tổn
thất do rò điện, tổn thất không tải của MBA, tổn thất trong mạch từ của các thiết bị
đo lường... Trong đó tổn thất không tải của MBA là thành phần lớn nhất và có thể
xác định thông qua số liệu của các TBA.
Tổn thất phi kỹ thuật là lượng điện năng tổn thất do nguyên nhân thuộc về
quản lý, chỉ có thể giải quyết bằng các biện pháp hành chính. Trong luận văn không
đặt vấn đề tính toán đánh giá dung lượng tổn thất phi kỹ thuật, do đó sẽ sử dụng ký
hiệu chung là ΔA cho tổn thất điện năng kỹ thuật.
Do đó, để xác định tổn thất kỹ thuật, có 3 thành phần chính cần phải tính toán:
TTĐN do phát nóng trên điện trở tác dụng của đường dây, do phát nóng trên điện trở
tác dụng của các cuộn dây MBA (phụ thuộc vào dòng điện và có thể được xác định
dựa trên tính toán chế độ xác lập của lưới điện) và TTĐN trong lõi thép của các
MBA (không phụ thuộc vào phụ tải và được xác định từ tổn thất công suất không
tải).
Như vậy, phần TTĐN do phát nóng phụ thuộc vào điện trở tác dụng của các
phần tử chính trong lưới điện và phân bố công suất trên lưới. Việc xác định TTĐN
trong các phần của hệ thống điện chịu ảnh hưởng nhiều bởi cấu trúc lưới điện tính
toán. Có thể phân biệt việc xác định TTĐN trong lưới điện truyền tải và lưới
điệnphân phối.
Lưới điện truyền tải là phần lưới điện nối từ các nguồn điện (các nhà máy
điện) đến các TBA trung gian cung cấp điện cho các cụm phụ tải địa phương .
Trong hệ thống điện Lào, lưới điện truyền tải bao gồm các mạng lưới điện có
cấp điện áp 115kVvà 230kV. Việc tính toán tổn thất trong lưới điện truyền tải tương
đối phức tạp, do lưới điện có thể có dạng mạch vòng kín hoặc do nhiều nguồn điện
cung cấp công suất, khi đó phân bố công suất trên các đoạn lưới khôngchỉ phụ thuộc
vào sự biến đổi công suất của mỗi phụ tải mà còn vào chế độ làm việc của các nguồn
điện và cấu trúc lưới điện.
7
Luận văn thạc sĩ khoa học: Phân tích, tính toán tổn thất điện năng và Biện pháp
giảm tổn thất điện năng Áp dụng cho tỉnh Champasak (Lào)
Lưới điện phân phối là phần lưới điện nối từ các trạm biến áp trung gian, trực
tiếp cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ. Lưới phân phối thường bao gồm 2 cấp điện
áp: lưới trung áp (có điện áp 1÷ 22kV) và lưới hạ áp (380V), do các đơn vị điện lực
thuộc EĐL quản lý. Hiện nay có một số lưới điện phân phối cũng bao gồm các
đường dây và trạm biến áp có điện áp 35kV có chức năng phân phối điện. Hầu hết
lưới điện phân phối đều có dạng mạch hở hoặc lưới kín nhưng vận hành hở, khi đó
công suất trên các đoạn lưới có thể coi như biến đổi theo công suất của phụ tải ở cuối
mỗi đoạn.
1.2 Phương pháp xác định tổn thất điện năng
1.2.1 Xác định tổn thất điện năng theo các thiết bị đo
Việc đánh giá TTĐN bằng các thiết bị đo đếm cho kết quả chính xác trên cơ
sở định nghĩa của EDL, xác định theo công thức (1.1). Tuy nhiên, kết quả xác định
được sẽ bao gồm cả TTĐN kỹ thuật và TTĐN phi kỹ thuật. Bên cạnh đó, phương
pháp này không thể sử dụng được cho các nghiên cứu, dự báo, quy hoạch thiết kế
hoặc các tính toán tối ưu hóa vận hành hệ thống.
Tổng TTĐN được xác định bằng cách đo như sau:
Hình 1.1. Nguyên tắc xác định tổn thất điện năng trên lưới điện.
M N
∆А = ANG − AT = � Angi − � Atk (1.3)
i=1 k=1
Trong đó :
A ngi : Điện năng nhận từ nguồn i (hệ thống có M nguồn).
8
Luận văn thạc sĩ khoa học:Phân tích, tính toán tổn thất điện năng và Biện pháp giảm
tổn thất điện năng Áp dụng cho tỉnh Champasak (Lào)
A tk : Điện năng tại phụ tải k (hệ thống có N phụ tải).
Việc đánh giá TTĐN bằng các thiết bị đo đếm cho kết quả chính xác trên cơ
sở định nghĩa của EDL , xác định theo công thức (1.1). Tuy nhiên, kết quả xác định
được sẽ bao gồm cả TTĐN kỹ thuật và TTĐN phi kỹ thuật.
Phương pháp đo: sử dụng các thiết bị đo đếm điện năng được đồng bộ trong
cùng thời gian khảo sát tại tất cả các mạch vào và ra (tại ranh giới giao và nhận điện
năng) khỏi khu vực lưới điện cần xác định TTĐN.
Cụ thể, theo thống kê tổng sử dụng điện năng tất cả nước CHDCND Lào năm
2010 thì tổng điện năng sản xuất của Lào năm 2010 là 1777x106 kWh, điện năng tiêu
thụ cùng kỳ là 1577,86 x 106 kWh. Khi đó tổng TTĐN trong năm tính được theo
công thức (1.3) sẽ là :
ΔAΣ = A Ng – A T = 1777x10 6- 1577,68 x10 6= 199,32 x10 6 (kWh)
Tương tự như vậy, trên bảng 1.1 là số liệu về tình hình TTĐN một số quốc gia
trên thế giới,
Bảng 1.1. Thống kê tổn thất điện năng tại một số quốc gia.
TT Tên nước Năm lấy Điện năng Điện năng TTĐN TTĐN
số liệu sản xuất tiêu thụ 106 %
(10 6 kWh) (10 6 kWh) kWh
1 Mỹ 2008 4110000 3873000 237000 5,77
2 Thái Lan 2008 148200 134400 13800 9,31
3 Việt Nam 2009 86900 74500 12400 14,27
4 Brazil 2007 438800 404300 30500 7,01
5 Nhật Bản 2011 937600 859700 77900 8,31
6 Lào 2008 1777 1577,68 199,32 11,21
Có thể rút ra một số nhận xét về phương pháp xác định tổng tổn thất điện
năng trong lưới điện bằng phương pháp đo lường như sau:
- Kết quả xác định TTĐN phụ thuộc vào độ chính xác của số liệu đo và thống kê, yêu
cầu các số liệu từ thiết bị đo lường phải được đồng bộ tuyệt đối về thời gian ghi dữ
9
Luận văn thạc sĩ khoa học: Phân tích, tính toán tổn thất điện năng và Biện pháp
giảm tổn thất điện năng Áp dụng cho tỉnh Champasak (Lào)
liệu. Đối với HTĐ Lào, khi áp dụng phương pháp này thường gặp khó khăn trong
khâu thu thập số liệu, nhất là đối với LPP trung áp.
- Phương pháp thường dùng để đánh giá TTĐN thực tế trong công tác vận hành và
quản lý mạng lưới điện.
- Kết quả thu được của phương pháp này bao gồm cả TTĐN phi kỹ thuật, còn gọi là
tổn thất kinh doanh, không thể biết được TTĐN kỹ thuật do đặc điểm cấu trúc lưới
điện và đặc trưng của phụ tải. Để đánh giá mức độ tổn thất phi kỹ thuật, cần xác định
được tỷ lệ tổn thất kỹ thuật trong tổng TTĐN.
- Xác định TTĐN bằng cách lập mô hình tính toán để :
+ Kiểm chứng kết quả đo.
+ Xác định thành phần tổn thất kỹ thuật ΔA trong vận hành.
+ Xây dựng mô hình đặc trưng để dự báo TTĐN cho thiết kế và qui hoạch.
1.2.2 Xác định tổn thất điện năng bằng tính toán
Trong hầu hết các tính toán TTĐN với thành phần chính là tổn thất trên điện
trở dây dẫn và các cuộn dây MBA, các công thức đều xuất phát từ việc xác định tổn
thất do phát nóng trên điện trở tác dụng của các phần tử .
Trên cơ sở định luật Joule do phát nóng trên điện trở tác dụng, tổn thất công
suất (TTCS) tác dụng do phát nóng tại mỗi thời điểm ΔP(t) tỷ lệ thuận với bình
phương của cường độ dòng điện I t đi qua điện trở R:
𝑆𝑆𝑡𝑡2 𝑃𝑃𝑡𝑡2 + 𝑄𝑄𝑡𝑡2
∆𝑃𝑃 = 3𝐼𝐼𝑡𝑡2 . 𝑅𝑅 = . 𝑅𝑅 = . 𝑅𝑅 (1.4)
𝑈𝑈𝑡𝑡2 𝑈𝑈𝑡𝑡2
Trong đó S t và U t là công suất toàn phần đi qua điện trở R và điện áp ở vị trí
tương ứng với S t tại mỗi thời điểm t. Qua số liệu thống kê thực tế, các phụ tải điện
được cho dưới dạng công suất, vì thế nhiều tính toán chế độ của lưới điện được thực
hiện thông qua phân bố công suất S t thay vì dòng điện I t .
Tổn thất công suất tác dụng ΔP(t) là TTĐN trên điện trở R trong một đơn vị
thời gian, do đó TTĐN trong thời gian T là tích phân của TTCS tại mỗi thời điểm t
theo thời gian vận hành T:
10
Luận văn thạc sĩ khoa học:Phân tích, tính toán tổn thất điện năng và Biện pháp giảm
tổn thất điện năng Áp dụng cho tỉnh Champasak (Lào)
𝑇𝑇 𝑇𝑇 𝑇𝑇 𝑃𝑃𝑡𝑡2 +𝑄𝑄𝑡𝑡2
∆𝐴𝐴 = ∫0 ∆𝑃𝑃(𝑡𝑡 )𝑑𝑑𝑑𝑑 = 3𝑅𝑅 ∫0 𝐼𝐼𝑡𝑡2 𝑑𝑑𝑡𝑡 = 𝑅𝑅 ∫0 𝑑𝑑𝑑𝑑 (1.5)
𝑈𝑈𝑡𝑡2
TTCS tác dụng ΔP(t) thay đổi theo thời gian và phụ thuộc vào phụ tải, với
nhiều thông số không thể thu thập được, nhất là đối với lưới điện phân phối (LĐPP).
Vì thế trong từng tính toán thực tế với TTĐN, các công thức trên được vận dụng
khác nhau.
1.2.3 Xác định TTĐN theo đồ thị phụ tải
Theo (1.5), tổn thất công suất tác dụng gây ra TTĐN trên điện trở R, trong
khoảng thời gian T đó là tích phân của tổn thất công suất theo thời gian vận hành.
Đối với lưới điện hở, công suất đi qua các phần tử của lưới điện có thể coi như
biến đổi theo công suất phụ tải cuối mỗi đoạn lưới. Khi đó nếu biết đồ thị phụ tải
ngày đêm (24 giờ) với giá trị của phụ tải từng giờ thì TTĐN trong một ngày sẽ là:
S2 P2 +Q2
∆A24 = R. ∑24 24 i
i=1( 2 . ∆t) = R. (∑i=1
i
2
i
. ∆t)
Uđm Uđm
Hày có thể viết như sau:
24
∆Angà y = � ∆Pi . ∆t (1.6)
i=1
Trong đó : ∆t = 1 giờ
TTĐN cả năm được tính bằng cách nhân TTĐN một ngày đêm với số ngày
Trong đó ΔA i là TTĐN ngày đêm tính cho loại đồ thị phụ tải i, k i là số ngày
tương ứng trong năm:
∆ANăm = ∑ki=1(k i . ∆Ai ) (1.7)
Nếu có đồ thị phụ tải i và có tổng cộng k loại đồ thị phụ tải, khi đó:
∑ki=1 k i =365
11
Luận văn thạc sĩ khoa học: Phân tích, tính toán tổn thất điện năng và Biện pháp
giảm tổn thất điện năng Áp dụng cho tỉnh Champasak (Lào)
Đồ thị phụ tải thường được phân loại theo mùa, tháng hoặc ngày điển hình
trong tuần. Ví dụ có đồ thị phụ tải cho ngày làm việc (251 ngày) và đồ thị phụ tải
ngày cuối tuần (104 ngày) điển hình.
Nếu cho biết đồ thị phụ tải (ĐTPT) kéo dài năm có hình bậc thang với n bậc,
mỗi bậc kéo dài trong khoảng thời gian ∆t i và có công suất phụ tải Si không đổi (hình
1.2), thì TTĐN được xác định như sau:
𝑛𝑛
𝑛𝑛𝑆𝑆𝑖𝑖2 𝑃𝑃𝑖𝑖2 𝑛𝑛 𝑄𝑄 2
𝑖𝑖
∆𝐴𝐴 = 𝑅𝑅. � 2 ∆𝑡𝑡𝑖𝑖 = 𝑅𝑅. �� 2 . ∆𝑡𝑡𝑖𝑖 + � 2 ∆𝑡𝑡𝑖𝑖 � (1.8)
𝑖𝑖=1 𝑈𝑈𝑖𝑖 𝑈𝑈𝑖𝑖 𝑖𝑖=1 𝑈𝑈𝑖𝑖
𝑖𝑖=1
Hình 1.2. Đồ thị phụ tải kéo dài hình bậc thang.
Nếu không biết giá trị của U t hoặc đối với LĐPP, có thể tính gần đúng bằng
cách lấy Ut = U đm :
n
R n
∆A = 2 . (� Pi2 + � Q2i ). ∆t i (1.9)
Uđm i=1
i=1
Tổn thất điện năng thường được tính theo ĐTPT kéo dài với ti = 1h, như vậy
giá trị tổn thất cho 1 năm sẽ là:
8760 8760
R
∆A = 2 . ( � Pi2 + � Q2i ) (1.10)
Uđm
i=1 i=1
12
Luận văn thạc sĩ khoa học:Phân tích, tính toán tổn thất điện năng và Biện pháp giảm
tổn thất điện năng Áp dụng cho tỉnh Champasak (Lào)
1.2.4 Xác định tổn thất điện năng theo thời gian tổn thất công suất lớn
nhất τ
Từ (1.10), nếu đồ thị phụ tải là trơn ta có thể viết lại như sau:
8760 8760
𝑅𝑅 𝑅𝑅
∆𝐴𝐴 = 2 � � 𝑃𝑃𝑡𝑡2 𝑑𝑑𝑑𝑑 + � 𝑄𝑄𝑡𝑡2 𝑑𝑑𝑑𝑑 � = 2 �𝑃𝑃𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚
2 2
𝜏𝜏𝑃𝑃 + 𝑄𝑄𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 . 𝜏𝜏𝑄𝑄 � (1.11)
𝑈𝑈đ𝑚𝑚 𝑈𝑈đ𝑚𝑚
𝑡𝑡=1 𝑡𝑡=1
Trong đó : τ P là thời gian tổn thất công suất lớn nhất do công suất tác dụng
(CSTD) gây ra : và τ Q là thời gian tổn thất công suất lớn nhất do công suất phản
khảng (CSPK) gây ra, chúng phụ thuộc vào đồ thị phụ tải CSTD và CSPK của phụ
tải. Cụ thể biểu thức xác định các giá trị τ P và τ Q như sau :
8760
∑8760 2
𝑡𝑡=1 𝑃𝑃𝑖𝑖 𝑑𝑑𝑑𝑑 ∫0 𝑃𝑃𝑡𝑡2 𝑑𝑑𝑑𝑑
𝜏𝜏𝑃𝑃 = 2
= 2
(1.12)
𝑃𝑃𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 𝑃𝑃𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚
8760
∑8760 2
𝑡𝑡=1 𝑄𝑄𝑖𝑖 𝑑𝑑𝑑𝑑 ∫0 𝑄𝑄𝑡𝑡2 𝑑𝑑𝑑𝑑
𝜏𝜏𝑄𝑄 = 2
= 2
(1.13)
𝑄𝑄𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 𝑄𝑄𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚
Trong thực tế tính toán, thường giả thiết rằng đồ thị CSPK và CSTD gần
giống nhau, cũng có nghĩa là hệ số công suất cos τ của phụ tải không đổi trong năm.
Với giả thiết này τ Q = = và có thể viết :
2
𝑅𝑅 2 2
𝑆𝑆𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 . 𝑅𝑅. 𝜏𝜏
∆𝐴𝐴 = 2
( 𝑃𝑃
𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 + 𝑄𝑄𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 ) . 𝜏𝜏 = 2 = ∆𝑃𝑃𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 . 𝜏𝜏 (1.14)
𝑈𝑈đ𝑚𝑚 𝑈𝑈đ𝑚𝑚
8760 2
∑8760 2
𝑡𝑡=1 𝑆𝑆𝑖𝑖 𝑑𝑑𝑑𝑑 ∫0 𝐼𝐼𝑡𝑡 𝑑𝑑𝑑𝑑
𝜏𝜏 = 2 = 2
(1.15)
𝑈𝑈đ𝑚𝑚 𝐼𝐼𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚
Thông số τ gọi là thời gian tổn thất công suất lớn nhất; τ đặc trưng cho khả
năng gây ra tổn thất điện năng do phát nóng trên một điện trở R trong khoảng thời
gian khảo sát T=8760h của một phụ tải cụ thể.
13
Luận văn thạc sĩ khoa học: Phân tích, tính toán tổn thất điện năng và Biện pháp
giảm tổn thất điện năng Áp dụng cho tỉnh Champasak (Lào)
Ý nghĩa của thông số τ rất rõ ràng, nếu dòng điện I t luôn bằng I max không đổi
thì trong thời gian τ (giờ) nó gây ra tổn thất đúng bằng TTĐN do dòng điện thật gây
ra trong cả năm (T=8760 giờ). Như vậy, nếu biết thời gian tổn thất công suất lớn nhất
τ ta có thể tính được TTĐN năm theo công thức (1.14).
Giá trị τ được tính toán cho các loại đồ thị phụ tải có quy luật biến đổi ổn
định, sau đó đưa vào các số liệu thống kê để sử dụng trong quy hoạch và thiết kế
điện. Thời gian tổn thất công suất lớn nhất τ thường được áp dụng trong tính toán
TTĐN kỹ thuật trong lưới điện khi biết các đặc trưng của đồ thị phụ tải kéo dài năm.
1.2.5 Hệ số tổn thất điện năng (LsF)
Một phương pháp thông dụng khác nhằm xác định nhanh tổn thất điện năng
trong lưới điện là sử dụng hệ số tổn thất (một số tài liệu gọi là hệ số tổn hao) điện
năng trên cơ sở dòng điện trung bình bình phương. Phương pháp này thường được áp
dụng nếu biết đồ thị phụ tải ngày đêm.
Dòng điện trung bình bình phương I2 tb là dòng điện quy ước có giá trị không
đổi, chạy trên đường dây trong suốt thời gian khảo sát T và gây nên TTĐN bằng tổn
thất điện năng do dòng điện làm việc gây ra (hình 1.3). Ở đây đồ thị I2 trên hình 1.3
còn có thể hiểu là sự thay đổi của tổn thất công suất tác dụng ΔP theo thời gian trên
đường dây nối với hộ phụ tải đã cho.
Với khoảng thời gian tính toán tổn thất điện năng thường lấy trong 1 năm nên
có thể coi T = 8760 giờ
14
Luận văn thạc sĩ khoa học:Phân tích, tính toán tổn thất điện năng và Biện pháp giảm
tổn thất điện năng Áp dụng cho tỉnh Champasak (Lào)
Hình 1.3. Khái niệm dòng điện trung bình bình phương I2 tb
Khi đó ta có :
8760 2 2
∆A = 3R ∫0 It dt = 3R. Itbt . 8760 (1.16)
Với:
8760
∫ I2t dt
2
Itb =�0 (1.17)
8760
Ở đây I2 tb là dòng điện trung bình trong khoảng thời gian khảo sát T(8760h).
Nếu nhân và chia vào công thức tính I2 tb (1.17) cho I2 max thì
2
2
𝐼𝐼𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡 2
∆𝐴𝐴 = 3𝐼𝐼𝑡𝑡𝑡𝑡 . 𝑅𝑅. 8760 = 2 . 3. 𝐼𝐼𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 . 𝑅𝑅. 8760
𝐼𝐼𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚
= 𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿. ∆𝑃𝑃𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 . 8760 (1.18)
Trong đó :
2
𝐼𝐼𝑡𝑡𝑡𝑡 ∆𝑃𝑃𝑡𝑡𝑡𝑡
𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿 = 2 = (1.19)
𝐼𝐼𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 ∆𝑃𝑃𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚
Hệ số trên được gọi là hệ số tổn hao (hay tổn thất) điện năng LsF (Loss Factor).
Như vậy nếu biết giá trị LsF, có thể xác định TTĐN trên lưới điện dựa theo công
thức (1.18).
1.3 Các phương pháp tính TTĐN cho lưới điện trung áp
Lưới phân phối có đặc điểm riêng khác hẳn lưới truyền tải. Một trong những
điểm đăc biệt của lưới phân phối là tính bất đối xứng về cấu trúc hình học của lưới
và của phụ tải. Phụ tải các nút của lưới phân phối rất đa dạng, phụ thuộc tính chất,
truyền thống văn hóa sinh hoạt của từng địa phương, do vậy cấu trúc đồ thị phụ tải
15
Luận văn thạc sĩ khoa học: Phân tích, tính toán tổn thất điện năng và Biện pháp
giảm tổn thất điện năng Áp dụng cho tỉnh Champasak (Lào)
của lưới phân phối cần phải được xử lý tốt hơn. Mặt khác lưới phân phôi có đặc điểm
nổi bật khác là bao giờ cũng vận hành hở, có cấu trúc hình tia.
Về nguyên tắc, có thể tóm tắt các phương pháp tính TT ĐN lưới điện phân
phối như dưới đây.
1.3.1 Tính toán TTĐN dùng đồng hồ đo điện năng
Hình 1.4. Lưới điện trung áp
và các số liệu đo.
- Số liệu đầu vào: Điện năng đo được ở tất cả các nút đầu vào và ra khỏi khu vực
LTA cần tính TTĐN.
- Xác định TTĐN theo công thức (1.1)
- Các sai số: sai số của thiết bị đo và tồn tại TTĐN thương mại.
1.3.2 Tính toán TTĐN dựa trên đồ thị phụ tải (ĐTPT) của tất cả các nút phụ tải
Theo phương pháp này sơ đồ lưới và số liệu phụ tải được thể hiện như hình
dưới đây.
16
Luận văn thạc sĩ khoa học:Phân tích, tính toán tổn thất điện năng và Biện pháp giảm
tổn thất điện năng Áp dụng cho tỉnh Champasak (Lào)
Hình 1.5. Lưới trung áp với các số liệu tính toán.
- Số liệu đầu vào: Điện áp nút nguồn (0), ĐTPT P(t), Q(t) phía hạ áp của tất cả các
TBAPP và các điểm giao ĐN tại cùng thời điểm.
- Xác định TTĐN:
a. Ở từng thời đoạn của ĐTPT, xác định tất cả P ti , Q ti .
b. Tính toán phân bố công suất (Loadflow) và tính ΔP nhi của tất cả các nhánh i.
c. Xây dựng đồ thị TTCS các nhánh ΔP nh(t).
d. Tính TTĐN của toàn lưới
T m
∆A = ∑m
i=1 �∫0 ∆Pi (t)dt� + ∑j=1 ∆P0j . Tj
b
(1.20)
Trong đó :
ΔPi(t): Đồ thị TTCS của nhánh i trong m nhánh của LTA đang xét ;
ΔP 0j : Tổn thất không tải của TBAPP j trong số m b TBAPP ;
T j : Thời gian đóng điện TBAPP j.
- Các sai số: sai số của thiết bị đo, sai số do cách chọn chu kỳ lấy số liệu ĐTPT P(t)
và Q(t) và chỉ xét các tổn thất theo dòng điện và điện áp.
1.3.3 Tính TTĐN theo biểu đồ điển hình của lưới điện hay còn gọi là phương
pháp dùng đường cong tổn thất (ĐCTT)
Phương pháp này còn có thể gọi là phương pháp tính tổn thất điện năng theo thời
gian tổn thất công suất lớn nhất τ. τđược tính theo biểu đồ phụ tải điển hình của lưới
điện.
17
Luận văn thạc sĩ khoa học: Phân tích, tính toán tổn thất điện năng và Biện pháp
giảm tổn thất điện năng Áp dụng cho tỉnh Champasak (Lào)
Hình 1.6. Lưới trung áp và các số liệu tính toán
- Số liệu đầu vào: ĐTPT tổng của lưới trung áp đang xét A Σ , P tmax của các phụ
tải riêng biệt hoặc P tmax (t) của một số nhóm phụ tải đặc trưng.
- Xác định TTĐN:
Ở từng P Σi của ĐTPT tổng, tính phân bổ P ti các nút tải:
𝑃𝑃∑𝑖𝑖
𝑃𝑃𝑡𝑡𝑡𝑡 = 𝑃𝑃𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 . (1.21)
𝑃𝑃∑𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚
Tính CĐXL và TTCS nhánh ΔP nh . Từ đó, tính tổng TTCS:
m
∆P∑i = ∑m
i=1 ∆Pnh.i + ∑k=1 ∆Po.k
b
(1.22)
Xây dựng đồ thị tổng TTCS để tính
𝑇𝑇 𝑇𝑇
∆𝐴𝐴 = ∫0 ∆𝑃𝑃∑ (𝑡𝑡)𝑑𝑑𝑑𝑑 = ∫0 𝑓𝑓(𝑃𝑃∑ ) 𝑑𝑑𝑑𝑑 (1.23)
1.3.4 Tính toán TTĐN theo hệ số tổn thất (Loss factor)
Phương pháp này chủ yếu dựa trên hai hệ số: hệ số tải LF (Load factor) và hệ
số tổn thất LsF (loss factor). Chúng được định nghĩa và có quan hệ thống kê nhưsau:
18
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
SYSOUK MONGDAVANH
PHÂN TÍCH, TÍNH TOÁN TỔN THẤT VÀ CÁC BIỆN PHÁP GIẢM
TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRÊN LƯỚI PHÂN PHỐI
ÁP DỤNG CHO TỈNH CHAMPASAK (LÀO)
LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC
HỆ THỐNG ĐIỆN
HÀ NỘI - 2013
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
SYSOUK MONGDAVANH
PHÂN TÍCH, TÍNH TOÁN TỔN THẤT VÀ CÁC BIỆN PHÁP GIẢM
TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRÊN LƯỚI PHÂN PHỐI
ÁP DỤNG CHO TỈNH CHAMPASAK (LÀO)
Chuyên ngành: KỸ THUẬT ĐIỆN
LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC
HỆ THỐNG ĐIỆN
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. ĐINH QUANG HUY
HÀ NỘI - 2013
Luận văn thạc sĩ khoa học:Phân tích, tính toán tổn thất điện năng và Biện pháp giảm
tổn thất điện năng Áp dụng cho tỉnh Champasak (Lào)
MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU ................................................................................................................. 4
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁPTÍNH TOÁN TỔN
THẤT ĐIỆN NĂNG CỦA LƯỚI PHÂN PHỐI .......................................................... 6
1.1 Khái niệm và phân loại tổn thất điện năng trong hệ thống điện .................................... 6
1.2 Phương pháp xác định tổn thất điện năng........................................................................ 8
1.2.1 Xác định tổn thất điện năng theo các thiết bị đo ................................................................ 8
1.2.2 Xác định tổn thất điện năng bằng tính toán ..................................................................... 10
1.2.3 Xác định TTĐN theo đồ thị phụ tải ................................................................................. 11
1.2.4 Xác định tổn thất điện năng theo thời gian tổn thất công suất lớn nhất τ ....................... 13
1.2.5 Hệ sốtổn thất điện năng (LsF) .......................................................................................... 14
1.3 Các phương pháp tính TTĐN cho lưới điện trung áp ................................................... 15
1.3.1 Tính toán TTĐN dùng đồng hồ đo điện năng .................................................................. 16
1.3.2 Tính toán TTĐN dựa trên đồ thị phụ tải (ĐTPT) của tất cả các nút phụ tải .................... 16
1.3.3 Tính TTĐN theo biểu đồ điển hình của lưới điện hay còn gọi là phương pháp dùng
đường cong tổn thất (ĐCTT) .................................................................................................... 17
1.3.4 Tính toán TTĐN theo hệ số tổn thất (Loss factor) ........................................................... 18
1.4 Tính toán tổn thất cho lưới hạ áp .................................................................................... 21
1.4.1 Tính toán TTĐN dùng đồng hồ đo điện năng .................................................................. 21
1.4.2 Tính toán TTĐN dựa trên ĐTPT điển hình ..................................................................... 22
1.4.3 Đánh giá chung về các phương pháp tính TTĐN lưới điện hạ áp ................................... 23
1.5. Kết luận ............................................................................................................................. 23
CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP VÀ CÔNG CỤ PSS/ADEPT ĐÁNH GIÁ TỔN
THẤT ĐIỆN NĂNG TRÊN LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI CỦA LÀO. ...................... 25
1
Luận văn thạc sĩ khoa học: Phân tích, tính toán tổn thất điện năng và Biện pháp
giảm tổn thất điện năng Áp dụng cho tỉnh Champasak (Lào)
2.1.Tổng quan tình hình và một số phương pháp đánh giá TTĐN trên lưới phân phối
điện của một số nước trên thế giới. ....................................................................................... 25
2.1.1. Tình hình tổn thất điện năng ở các nước trên thế giới .................................................... 26
2.2. Phương pháp tính tổn thất điện năng lưới phân phối ở Thái Lan .............................. 29
2.2.1. Đối với lưới trung áp ....................................................................................................... 30
2.2.2. Đối với lưới hạ áp ........................................................................................................... 33
2.3. Cách tính tổn thất điện năng cho lưới phân phối ở Lào.............................................. 34
2.3.1.Giới thiệu chung .............................................................................................................. 34
2.3.2.Trình tự tính toán tổn thất điện trong lưới điện phân phối Lào ....................................... 35
2.3.3.Quy trình áp dụng tính toán thực tế ................................................................................. 36
CHƯƠNG 3: BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG GIẢM TỔN THẤT ĐIỆN
NĂNG TRÊN LƯỚI PHÂN PHỐI ............................................................................. 41
3.1. Khái niệm chung .............................................................................................................. 41
3.2. Các biện pháp giảm tổn thất điện năng ......................................................................... 43
3.2.1. Nâng cao hệ số công suất cosφ ....................................................................................... 43
3.2.2. Các biện pháp nâng cao hệ số công suất cosφ ................................................................ 46
3.3.1 Cơ sở lý thuyết tính toán bù tối ưu theo phương pháp phân tích động theo dòng tiền
tệ.. ....................................................................................................................................... 48
3.3.2 Phương pháp tính toán bù tối ưu:.................................................................................... 49
CHƯƠNG 4: SỬ DỤNG VỚI PHẦN MỀM PSS/ADEPTTÍNH TỔN THẤT
ĐIỆN NĂNG VÀ TÍNH TOÁN BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG CHO LĐPP
HUYỆN PHÔN THONG TỈNH CHĂM PA SẮC (LÀO ) ...................................... 51
4.1. Đặc điểm của lưới điện phân phối nghiên cứu .............................................................. 51
4.1.1. Đặc điểm địa lý, kinh tế và xã hội................................................................................... 51
4.1.2. Đặc điểm lưới điện .......................................................................................................... 51
4.2. Tính toán tổn thất điện năng và bù công suất phản kháng cho LĐPP huyện Phôn
thong ......................................................................................................................................... 53
2
Luận văn thạc sĩ khoa học:Phân tích, tính toán tổn thất điện năng và Biện pháp giảm
tổn thất điện năng Áp dụng cho tỉnh Champasak (Lào)
4.2.1 Xây dựng sơ đồ tính toán ................................................................................................. 53
4.2.2. Tính toán tổn thất điện năng trên lưới điện phân phối tỉnh Chăm Pa sắc ................ 54
4.2.2.2. Máy biến áp phân phối................................................................................................. 55
4.3 Đánh giá tổn thất điện năng trên lưới điện phân phối huyện Phôn Thong(Tỉnh
Champasack, Lào ) ................................................................................................................. 56
4.4 Xây dựng các chỉ số kinh tế cho chương trình PSS/ADEPT ......................................... 57
4.5.1. Xác định dung lượng, vị trí bù tối ưu trênLĐPP huyện PhônThong .............................. 59
CHƯƠNG 5................................................................................................................... 64
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..................................................................................... 64
5.1. Kết luận ............................................................................................................................. 64
5.2. Kiến nghị........................................................................................................................... 66
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................... 76
LỜI CAM ĐOAN ......................................................................................................... 77
DANH MỤC CÁC BẢNG ........................................................................................... 78
DANH MỤC CÁC CHỮ VIÊT TẮT.......................................................................... 79
3
Luận văn thạc sĩ khoa học: Phân tích, tính toán tổn thất điện năng và Biện pháp
giảm tổn thất điện năng Áp dụng cho tỉnh Champasak (Lào)
LỜI MỞ ĐẦU
Năng lượng, đặc biệt là điện năng đóng vai trò quan trọng trong quá trình
phát triển kinh tế xã hội. Điện năng được sản xuất từ các dạng năng lượng khác
nhau như: cơ năng của dòng nước, nhiệt năng của than đá, dầu mỏ… các nhà máy
điện thường được xây dựng tại nơi có các nguồn năng lượng để đảm bảo tính kinh
tế và trong sạch về môi trường. Do đó, xuất hiện vấn đề tải điện đi xa và phân
phối điện đến nơi tiêu thụ. Trong quá trình truyền tải và phân phối điện năng đã
phát sinh sự tổn thất khá lớn. Đây là một bộ phận cấu thành chi phí lưu thông
quan trọng của ngành điện.
Thật vậy, ngành điện là ngành độc quyền, nên việc giảm tổn thất điện năng
giúp cho nhà nước không phải bù lỗ, Ngân sách Nhà nước được đảm bảo, được sử
dụng vào các mục đích khác có lợi hơn. Về phía doanh nghiệp, sẽ khai thác, sử
dụng vào tối ưu nguồn điện, mang lại hiệu quả kinh tế cao cho ngành. Đối với
người tiêu dùng, được sử dụng điện với chất lượng cao, giá điện vừa phải, phù
hợp với mức sinh hoạt.
Từ nhiều năm qua, ngành điện đã quan tâm phấn đấu giảm tổn thất điện
năng, và đã đạt được những kết quả rất đáng khích lệ. Phấn đấu giảm đến thấp
nhất tổn thất điện năng trở thành nhu cầu cấp bách không chỉ của ngành điện mà
của toàn xã hội. tỉnh, thành phố và địa phương trong cả nước đã nỗ lực phấn đấu
bằng mọi biện pháp kinh tế- kỹ thuật, tổ chức quản lý, pháp luật, trật tự an
ninh,…tuyên truyền vận động và cưỡng chế, thực hiện thành công chương trình
giảm TTĐN, phấn đấu giảm TTĐN đến mức thấp nhất có thể đạt được.
Trong quá kinh doanh, truyền tải và phân phối điện năng, có 2 loại tổn thất
là:
• Tổn thất kỹ thuật
• Tổn thất thương mại
Nếu như tổn thất kỹ thuật là tất yếu, thì tổn thất thương mại có thể giảm
đến con số không. Làm thế nào để giảm tổn thất điện năng đến mức thấp nhất có
thể vẫn là một câu hỏi rất lớn và là mục tiêu hàng đầu của toàn ngành Điện.
4
Luận văn thạc sĩ khoa học:Phân tích, tính toán tổn thất điện năng và Biện pháp giảm
tổn thất điện năng Áp dụng cho tỉnh Champasak (Lào)
Tỉnh Chămpa sắc nằm ở miền Nam nước Lào , có diện tích 15.415 km2.
Dân số theo thống kê năm 2004 là 575,600 người mật độ dân số bình quân 37
người/km2. và là nơi hội tụ nhiều yếu tố thuận lợi để tạo đà phát triển kinh tế
nhanh, có đường biên giới dài với các nước bạn Thái Lan và Căm pu chia, trong
đó có cửa khẩu Văng Tau biến giới với Thái Lan. Tỉnh Chăm Pa Sắc là một trong
những khu vực tiêu thụ, sử dụng điện năng lớn của Lào cần phải được quan tâm
quản lý tốt hơn trong vận hành hệ thống điện.
Được sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo T.S Đinh Quang Huy ,Th.S Phạm
Năng Văn, của cán bộ phòng Kỹ thuật Công ty điện lực tỉnh Champasak, và cùng
với sự lỗ lực cố gắng của bản thân tôi chọn đề tài “Phân tích, tính toán tổn thất và
Các biện pháp giáp giảm tổn thất điện năng trên lưới điện phân phối Áp dụng cho
tỉnh Chapasak (Lào)”.
Qua đề tài này, trước hết tôi mong muốn tổng hợp được những kiến thức đã
được học trong những năm qua và đóng góp được một phần nào đó trong việc giải
quyết những vướng mắc trong công tác giảm TTĐN củaĐiện lực Chăm Pasắc.
Ngoài phần mở đầu và kết luận, kết cấu đề tài gồm 06Chương:
Chương 1:Tổng quan về phương pháp tính toán tổn thất điện năng của lưới điện
phân phối
Chương 2:Phương pháp và công cụ PSS/ADEPT đánh giá tổn thất điện năng trên
lưới điện phân phối của Lào.
Chương 3: Bù công suất phản kháng giảm tổn tổn điện năng trên lưới phân phối.
Chương 4: Kết quả tính tổn thất điện năng và tính toán bù công suất phản kháng cho
LĐPP khu vực huyện Phôn Thong tỉnh Chăm Pa Sắc (Lào).
Chương 5: Kết luận và kiến nghị
Tại liệu tham khảo
Phụ lục
5
Luận văn thạc sĩ khoa học: Phân tích, tính toán tổn thất điện năng và Biện pháp
giảm tổn thất điện năng Áp dụng cho tỉnh Champasak (Lào)
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH
TOÁN TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG CỦA LƯỚI PHÂN PHỐI
1.1 Khái niệm và phân loại tổn thất điện năng trong hệ thống điện
Tổn thất điện năng (TTĐN) là điện năng dùng để truyền tải và phân phối
điện. Trong đó, TTĐN (ΔA) trên một lưới điện trong một khoảng thời gian T là
hiệu giữa tổng điện năng nhận vào A nhận trừ tổng điện năng giao đi A giao của lưới
điện trong khoảng thời gian T đó. Tổng điện năng giao, nhận của lưới điện là
tổng đại số lượng điện giao, nhận được xác định bởi hệ thống đo đếm điện năng
tại các điểm đo đếm ở ranh giới của lưới điện đó và tại khách hàng sử dụng điện
(các hộ tiêu thụ).
Tức là: ΔA = A nhận – A giao , (kWh) (1.1)
Thời gian xác định TTĐN thông thường là 1 năm (T = 8760 giờ).
Tổn thất trong các máy biến áp tăng áp, máy biến áp (MBA) tự dùng thuộc
các Công ty phát điện quản lý không tính vào TTĐN lưới điện. Điện năng tự dùng
của trạm biến áp (TBA) là điện năng thương phẩm, được hạch toán vào chi phí quản
lý của đơn vị quản lý, không tính vào TTĐN lưới điện .
TTĐN trên lưới điện bao gồm tổn thất kỹ thuật ΔAKT và tổn thất phikỹthuật
ΔAPKT:
ΔA = ΔA KT + ΔA PKT (1.2)
Trong đó tổn thất kỹ thuật là lượng điện năng tiêu hao trên mạng lưới
điện do tính chất vật lý của quá trình truyền tải điện năng, không thể loại bỏ
hoàn toàn mà chỉ có thể hạn chế ở mức độ hợp lý. Tổn thất điện năng kỹ thuật
cũng có thể phân thành 2 loại:
- TTĐN phụ thuộc vào dòng điện (I2): lượng điện năng tiêu hao do phát nóng
trên các phần tử khi có dòng điện đi qua. Tổn thất điện năng do phát nóng chủ yếu
6
Luận văn thạc sĩ khoa học:Phân tích, tính toán tổn thất điện năng và Biện pháp giảm
tổn thất điện năng Áp dụng cho tỉnh Champasak (Lào)
trên điện trở tác dụng của đường dây và của các cuộn dây trong MBA. Đây là hai
thành phần chính của tổn thất kỹ thuật.
- TTĐN phụ thuộc vào điện áp (U 2 ) bao gồm tổn thất vầng quang điện, tổn
thất do rò điện, tổn thất không tải của MBA, tổn thất trong mạch từ của các thiết bị
đo lường... Trong đó tổn thất không tải của MBA là thành phần lớn nhất và có thể
xác định thông qua số liệu của các TBA.
Tổn thất phi kỹ thuật là lượng điện năng tổn thất do nguyên nhân thuộc về
quản lý, chỉ có thể giải quyết bằng các biện pháp hành chính. Trong luận văn không
đặt vấn đề tính toán đánh giá dung lượng tổn thất phi kỹ thuật, do đó sẽ sử dụng ký
hiệu chung là ΔA cho tổn thất điện năng kỹ thuật.
Do đó, để xác định tổn thất kỹ thuật, có 3 thành phần chính cần phải tính toán:
TTĐN do phát nóng trên điện trở tác dụng của đường dây, do phát nóng trên điện trở
tác dụng của các cuộn dây MBA (phụ thuộc vào dòng điện và có thể được xác định
dựa trên tính toán chế độ xác lập của lưới điện) và TTĐN trong lõi thép của các
MBA (không phụ thuộc vào phụ tải và được xác định từ tổn thất công suất không
tải).
Như vậy, phần TTĐN do phát nóng phụ thuộc vào điện trở tác dụng của các
phần tử chính trong lưới điện và phân bố công suất trên lưới. Việc xác định TTĐN
trong các phần của hệ thống điện chịu ảnh hưởng nhiều bởi cấu trúc lưới điện tính
toán. Có thể phân biệt việc xác định TTĐN trong lưới điện truyền tải và lưới
điệnphân phối.
Lưới điện truyền tải là phần lưới điện nối từ các nguồn điện (các nhà máy
điện) đến các TBA trung gian cung cấp điện cho các cụm phụ tải địa phương .
Trong hệ thống điện Lào, lưới điện truyền tải bao gồm các mạng lưới điện có
cấp điện áp 115kVvà 230kV. Việc tính toán tổn thất trong lưới điện truyền tải tương
đối phức tạp, do lưới điện có thể có dạng mạch vòng kín hoặc do nhiều nguồn điện
cung cấp công suất, khi đó phân bố công suất trên các đoạn lưới khôngchỉ phụ thuộc
vào sự biến đổi công suất của mỗi phụ tải mà còn vào chế độ làm việc của các nguồn
điện và cấu trúc lưới điện.
7
Luận văn thạc sĩ khoa học: Phân tích, tính toán tổn thất điện năng và Biện pháp
giảm tổn thất điện năng Áp dụng cho tỉnh Champasak (Lào)
Lưới điện phân phối là phần lưới điện nối từ các trạm biến áp trung gian, trực
tiếp cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ. Lưới phân phối thường bao gồm 2 cấp điện
áp: lưới trung áp (có điện áp 1÷ 22kV) và lưới hạ áp (380V), do các đơn vị điện lực
thuộc EĐL quản lý. Hiện nay có một số lưới điện phân phối cũng bao gồm các
đường dây và trạm biến áp có điện áp 35kV có chức năng phân phối điện. Hầu hết
lưới điện phân phối đều có dạng mạch hở hoặc lưới kín nhưng vận hành hở, khi đó
công suất trên các đoạn lưới có thể coi như biến đổi theo công suất của phụ tải ở cuối
mỗi đoạn.
1.2 Phương pháp xác định tổn thất điện năng
1.2.1 Xác định tổn thất điện năng theo các thiết bị đo
Việc đánh giá TTĐN bằng các thiết bị đo đếm cho kết quả chính xác trên cơ
sở định nghĩa của EDL, xác định theo công thức (1.1). Tuy nhiên, kết quả xác định
được sẽ bao gồm cả TTĐN kỹ thuật và TTĐN phi kỹ thuật. Bên cạnh đó, phương
pháp này không thể sử dụng được cho các nghiên cứu, dự báo, quy hoạch thiết kế
hoặc các tính toán tối ưu hóa vận hành hệ thống.
Tổng TTĐN được xác định bằng cách đo như sau:
Hình 1.1. Nguyên tắc xác định tổn thất điện năng trên lưới điện.
M N
∆А = ANG − AT = � Angi − � Atk (1.3)
i=1 k=1
Trong đó :
A ngi : Điện năng nhận từ nguồn i (hệ thống có M nguồn).
8
Luận văn thạc sĩ khoa học:Phân tích, tính toán tổn thất điện năng và Biện pháp giảm
tổn thất điện năng Áp dụng cho tỉnh Champasak (Lào)
A tk : Điện năng tại phụ tải k (hệ thống có N phụ tải).
Việc đánh giá TTĐN bằng các thiết bị đo đếm cho kết quả chính xác trên cơ
sở định nghĩa của EDL , xác định theo công thức (1.1). Tuy nhiên, kết quả xác định
được sẽ bao gồm cả TTĐN kỹ thuật và TTĐN phi kỹ thuật.
Phương pháp đo: sử dụng các thiết bị đo đếm điện năng được đồng bộ trong
cùng thời gian khảo sát tại tất cả các mạch vào và ra (tại ranh giới giao và nhận điện
năng) khỏi khu vực lưới điện cần xác định TTĐN.
Cụ thể, theo thống kê tổng sử dụng điện năng tất cả nước CHDCND Lào năm
2010 thì tổng điện năng sản xuất của Lào năm 2010 là 1777x106 kWh, điện năng tiêu
thụ cùng kỳ là 1577,86 x 106 kWh. Khi đó tổng TTĐN trong năm tính được theo
công thức (1.3) sẽ là :
ΔAΣ = A Ng – A T = 1777x10 6- 1577,68 x10 6= 199,32 x10 6 (kWh)
Tương tự như vậy, trên bảng 1.1 là số liệu về tình hình TTĐN một số quốc gia
trên thế giới,
Bảng 1.1. Thống kê tổn thất điện năng tại một số quốc gia.
TT Tên nước Năm lấy Điện năng Điện năng TTĐN TTĐN
số liệu sản xuất tiêu thụ 106 %
(10 6 kWh) (10 6 kWh) kWh
1 Mỹ 2008 4110000 3873000 237000 5,77
2 Thái Lan 2008 148200 134400 13800 9,31
3 Việt Nam 2009 86900 74500 12400 14,27
4 Brazil 2007 438800 404300 30500 7,01
5 Nhật Bản 2011 937600 859700 77900 8,31
6 Lào 2008 1777 1577,68 199,32 11,21
Có thể rút ra một số nhận xét về phương pháp xác định tổng tổn thất điện
năng trong lưới điện bằng phương pháp đo lường như sau:
- Kết quả xác định TTĐN phụ thuộc vào độ chính xác của số liệu đo và thống kê, yêu
cầu các số liệu từ thiết bị đo lường phải được đồng bộ tuyệt đối về thời gian ghi dữ
9
Luận văn thạc sĩ khoa học: Phân tích, tính toán tổn thất điện năng và Biện pháp
giảm tổn thất điện năng Áp dụng cho tỉnh Champasak (Lào)
liệu. Đối với HTĐ Lào, khi áp dụng phương pháp này thường gặp khó khăn trong
khâu thu thập số liệu, nhất là đối với LPP trung áp.
- Phương pháp thường dùng để đánh giá TTĐN thực tế trong công tác vận hành và
quản lý mạng lưới điện.
- Kết quả thu được của phương pháp này bao gồm cả TTĐN phi kỹ thuật, còn gọi là
tổn thất kinh doanh, không thể biết được TTĐN kỹ thuật do đặc điểm cấu trúc lưới
điện và đặc trưng của phụ tải. Để đánh giá mức độ tổn thất phi kỹ thuật, cần xác định
được tỷ lệ tổn thất kỹ thuật trong tổng TTĐN.
- Xác định TTĐN bằng cách lập mô hình tính toán để :
+ Kiểm chứng kết quả đo.
+ Xác định thành phần tổn thất kỹ thuật ΔA trong vận hành.
+ Xây dựng mô hình đặc trưng để dự báo TTĐN cho thiết kế và qui hoạch.
1.2.2 Xác định tổn thất điện năng bằng tính toán
Trong hầu hết các tính toán TTĐN với thành phần chính là tổn thất trên điện
trở dây dẫn và các cuộn dây MBA, các công thức đều xuất phát từ việc xác định tổn
thất do phát nóng trên điện trở tác dụng của các phần tử .
Trên cơ sở định luật Joule do phát nóng trên điện trở tác dụng, tổn thất công
suất (TTCS) tác dụng do phát nóng tại mỗi thời điểm ΔP(t) tỷ lệ thuận với bình
phương của cường độ dòng điện I t đi qua điện trở R:
𝑆𝑆𝑡𝑡2 𝑃𝑃𝑡𝑡2 + 𝑄𝑄𝑡𝑡2
∆𝑃𝑃 = 3𝐼𝐼𝑡𝑡2 . 𝑅𝑅 = . 𝑅𝑅 = . 𝑅𝑅 (1.4)
𝑈𝑈𝑡𝑡2 𝑈𝑈𝑡𝑡2
Trong đó S t và U t là công suất toàn phần đi qua điện trở R và điện áp ở vị trí
tương ứng với S t tại mỗi thời điểm t. Qua số liệu thống kê thực tế, các phụ tải điện
được cho dưới dạng công suất, vì thế nhiều tính toán chế độ của lưới điện được thực
hiện thông qua phân bố công suất S t thay vì dòng điện I t .
Tổn thất công suất tác dụng ΔP(t) là TTĐN trên điện trở R trong một đơn vị
thời gian, do đó TTĐN trong thời gian T là tích phân của TTCS tại mỗi thời điểm t
theo thời gian vận hành T:
10
Luận văn thạc sĩ khoa học:Phân tích, tính toán tổn thất điện năng và Biện pháp giảm
tổn thất điện năng Áp dụng cho tỉnh Champasak (Lào)
𝑇𝑇 𝑇𝑇 𝑇𝑇 𝑃𝑃𝑡𝑡2 +𝑄𝑄𝑡𝑡2
∆𝐴𝐴 = ∫0 ∆𝑃𝑃(𝑡𝑡 )𝑑𝑑𝑑𝑑 = 3𝑅𝑅 ∫0 𝐼𝐼𝑡𝑡2 𝑑𝑑𝑡𝑡 = 𝑅𝑅 ∫0 𝑑𝑑𝑑𝑑 (1.5)
𝑈𝑈𝑡𝑡2
TTCS tác dụng ΔP(t) thay đổi theo thời gian và phụ thuộc vào phụ tải, với
nhiều thông số không thể thu thập được, nhất là đối với lưới điện phân phối (LĐPP).
Vì thế trong từng tính toán thực tế với TTĐN, các công thức trên được vận dụng
khác nhau.
1.2.3 Xác định TTĐN theo đồ thị phụ tải
Theo (1.5), tổn thất công suất tác dụng gây ra TTĐN trên điện trở R, trong
khoảng thời gian T đó là tích phân của tổn thất công suất theo thời gian vận hành.
Đối với lưới điện hở, công suất đi qua các phần tử của lưới điện có thể coi như
biến đổi theo công suất phụ tải cuối mỗi đoạn lưới. Khi đó nếu biết đồ thị phụ tải
ngày đêm (24 giờ) với giá trị của phụ tải từng giờ thì TTĐN trong một ngày sẽ là:
S2 P2 +Q2
∆A24 = R. ∑24 24 i
i=1( 2 . ∆t) = R. (∑i=1
i
2
i
. ∆t)
Uđm Uđm
Hày có thể viết như sau:
24
∆Angà y = � ∆Pi . ∆t (1.6)
i=1
Trong đó : ∆t = 1 giờ
TTĐN cả năm được tính bằng cách nhân TTĐN một ngày đêm với số ngày
Trong đó ΔA i là TTĐN ngày đêm tính cho loại đồ thị phụ tải i, k i là số ngày
tương ứng trong năm:
∆ANăm = ∑ki=1(k i . ∆Ai ) (1.7)
Nếu có đồ thị phụ tải i và có tổng cộng k loại đồ thị phụ tải, khi đó:
∑ki=1 k i =365
11
Luận văn thạc sĩ khoa học: Phân tích, tính toán tổn thất điện năng và Biện pháp
giảm tổn thất điện năng Áp dụng cho tỉnh Champasak (Lào)
Đồ thị phụ tải thường được phân loại theo mùa, tháng hoặc ngày điển hình
trong tuần. Ví dụ có đồ thị phụ tải cho ngày làm việc (251 ngày) và đồ thị phụ tải
ngày cuối tuần (104 ngày) điển hình.
Nếu cho biết đồ thị phụ tải (ĐTPT) kéo dài năm có hình bậc thang với n bậc,
mỗi bậc kéo dài trong khoảng thời gian ∆t i và có công suất phụ tải Si không đổi (hình
1.2), thì TTĐN được xác định như sau:
𝑛𝑛
𝑛𝑛𝑆𝑆𝑖𝑖2 𝑃𝑃𝑖𝑖2 𝑛𝑛 𝑄𝑄 2
𝑖𝑖
∆𝐴𝐴 = 𝑅𝑅. � 2 ∆𝑡𝑡𝑖𝑖 = 𝑅𝑅. �� 2 . ∆𝑡𝑡𝑖𝑖 + � 2 ∆𝑡𝑡𝑖𝑖 � (1.8)
𝑖𝑖=1 𝑈𝑈𝑖𝑖 𝑈𝑈𝑖𝑖 𝑖𝑖=1 𝑈𝑈𝑖𝑖
𝑖𝑖=1
Hình 1.2. Đồ thị phụ tải kéo dài hình bậc thang.
Nếu không biết giá trị của U t hoặc đối với LĐPP, có thể tính gần đúng bằng
cách lấy Ut = U đm :
n
R n
∆A = 2 . (� Pi2 + � Q2i ). ∆t i (1.9)
Uđm i=1
i=1
Tổn thất điện năng thường được tính theo ĐTPT kéo dài với ti = 1h, như vậy
giá trị tổn thất cho 1 năm sẽ là:
8760 8760
R
∆A = 2 . ( � Pi2 + � Q2i ) (1.10)
Uđm
i=1 i=1
12
Luận văn thạc sĩ khoa học:Phân tích, tính toán tổn thất điện năng và Biện pháp giảm
tổn thất điện năng Áp dụng cho tỉnh Champasak (Lào)
1.2.4 Xác định tổn thất điện năng theo thời gian tổn thất công suất lớn
nhất τ
Từ (1.10), nếu đồ thị phụ tải là trơn ta có thể viết lại như sau:
8760 8760
𝑅𝑅 𝑅𝑅
∆𝐴𝐴 = 2 � � 𝑃𝑃𝑡𝑡2 𝑑𝑑𝑑𝑑 + � 𝑄𝑄𝑡𝑡2 𝑑𝑑𝑑𝑑 � = 2 �𝑃𝑃𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚
2 2
𝜏𝜏𝑃𝑃 + 𝑄𝑄𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 . 𝜏𝜏𝑄𝑄 � (1.11)
𝑈𝑈đ𝑚𝑚 𝑈𝑈đ𝑚𝑚
𝑡𝑡=1 𝑡𝑡=1
Trong đó : τ P là thời gian tổn thất công suất lớn nhất do công suất tác dụng
(CSTD) gây ra : và τ Q là thời gian tổn thất công suất lớn nhất do công suất phản
khảng (CSPK) gây ra, chúng phụ thuộc vào đồ thị phụ tải CSTD và CSPK của phụ
tải. Cụ thể biểu thức xác định các giá trị τ P và τ Q như sau :
8760
∑8760 2
𝑡𝑡=1 𝑃𝑃𝑖𝑖 𝑑𝑑𝑑𝑑 ∫0 𝑃𝑃𝑡𝑡2 𝑑𝑑𝑑𝑑
𝜏𝜏𝑃𝑃 = 2
= 2
(1.12)
𝑃𝑃𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 𝑃𝑃𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚
8760
∑8760 2
𝑡𝑡=1 𝑄𝑄𝑖𝑖 𝑑𝑑𝑑𝑑 ∫0 𝑄𝑄𝑡𝑡2 𝑑𝑑𝑑𝑑
𝜏𝜏𝑄𝑄 = 2
= 2
(1.13)
𝑄𝑄𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 𝑄𝑄𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚
Trong thực tế tính toán, thường giả thiết rằng đồ thị CSPK và CSTD gần
giống nhau, cũng có nghĩa là hệ số công suất cos τ của phụ tải không đổi trong năm.
Với giả thiết này τ Q = = và có thể viết :
2
𝑅𝑅 2 2
𝑆𝑆𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 . 𝑅𝑅. 𝜏𝜏
∆𝐴𝐴 = 2
( 𝑃𝑃
𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 + 𝑄𝑄𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 ) . 𝜏𝜏 = 2 = ∆𝑃𝑃𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 . 𝜏𝜏 (1.14)
𝑈𝑈đ𝑚𝑚 𝑈𝑈đ𝑚𝑚
8760 2
∑8760 2
𝑡𝑡=1 𝑆𝑆𝑖𝑖 𝑑𝑑𝑑𝑑 ∫0 𝐼𝐼𝑡𝑡 𝑑𝑑𝑑𝑑
𝜏𝜏 = 2 = 2
(1.15)
𝑈𝑈đ𝑚𝑚 𝐼𝐼𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚
Thông số τ gọi là thời gian tổn thất công suất lớn nhất; τ đặc trưng cho khả
năng gây ra tổn thất điện năng do phát nóng trên một điện trở R trong khoảng thời
gian khảo sát T=8760h của một phụ tải cụ thể.
13
Luận văn thạc sĩ khoa học: Phân tích, tính toán tổn thất điện năng và Biện pháp
giảm tổn thất điện năng Áp dụng cho tỉnh Champasak (Lào)
Ý nghĩa của thông số τ rất rõ ràng, nếu dòng điện I t luôn bằng I max không đổi
thì trong thời gian τ (giờ) nó gây ra tổn thất đúng bằng TTĐN do dòng điện thật gây
ra trong cả năm (T=8760 giờ). Như vậy, nếu biết thời gian tổn thất công suất lớn nhất
τ ta có thể tính được TTĐN năm theo công thức (1.14).
Giá trị τ được tính toán cho các loại đồ thị phụ tải có quy luật biến đổi ổn
định, sau đó đưa vào các số liệu thống kê để sử dụng trong quy hoạch và thiết kế
điện. Thời gian tổn thất công suất lớn nhất τ thường được áp dụng trong tính toán
TTĐN kỹ thuật trong lưới điện khi biết các đặc trưng của đồ thị phụ tải kéo dài năm.
1.2.5 Hệ số tổn thất điện năng (LsF)
Một phương pháp thông dụng khác nhằm xác định nhanh tổn thất điện năng
trong lưới điện là sử dụng hệ số tổn thất (một số tài liệu gọi là hệ số tổn hao) điện
năng trên cơ sở dòng điện trung bình bình phương. Phương pháp này thường được áp
dụng nếu biết đồ thị phụ tải ngày đêm.
Dòng điện trung bình bình phương I2 tb là dòng điện quy ước có giá trị không
đổi, chạy trên đường dây trong suốt thời gian khảo sát T và gây nên TTĐN bằng tổn
thất điện năng do dòng điện làm việc gây ra (hình 1.3). Ở đây đồ thị I2 trên hình 1.3
còn có thể hiểu là sự thay đổi của tổn thất công suất tác dụng ΔP theo thời gian trên
đường dây nối với hộ phụ tải đã cho.
Với khoảng thời gian tính toán tổn thất điện năng thường lấy trong 1 năm nên
có thể coi T = 8760 giờ
14
Luận văn thạc sĩ khoa học:Phân tích, tính toán tổn thất điện năng và Biện pháp giảm
tổn thất điện năng Áp dụng cho tỉnh Champasak (Lào)
Hình 1.3. Khái niệm dòng điện trung bình bình phương I2 tb
Khi đó ta có :
8760 2 2
∆A = 3R ∫0 It dt = 3R. Itbt . 8760 (1.16)
Với:
8760
∫ I2t dt
2
Itb =�0 (1.17)
8760
Ở đây I2 tb là dòng điện trung bình trong khoảng thời gian khảo sát T(8760h).
Nếu nhân và chia vào công thức tính I2 tb (1.17) cho I2 max thì
2
2
𝐼𝐼𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡 2
∆𝐴𝐴 = 3𝐼𝐼𝑡𝑡𝑡𝑡 . 𝑅𝑅. 8760 = 2 . 3. 𝐼𝐼𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 . 𝑅𝑅. 8760
𝐼𝐼𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚
= 𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿. ∆𝑃𝑃𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 . 8760 (1.18)
Trong đó :
2
𝐼𝐼𝑡𝑡𝑡𝑡 ∆𝑃𝑃𝑡𝑡𝑡𝑡
𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿 = 2 = (1.19)
𝐼𝐼𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 ∆𝑃𝑃𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚
Hệ số trên được gọi là hệ số tổn hao (hay tổn thất) điện năng LsF (Loss Factor).
Như vậy nếu biết giá trị LsF, có thể xác định TTĐN trên lưới điện dựa theo công
thức (1.18).
1.3 Các phương pháp tính TTĐN cho lưới điện trung áp
Lưới phân phối có đặc điểm riêng khác hẳn lưới truyền tải. Một trong những
điểm đăc biệt của lưới phân phối là tính bất đối xứng về cấu trúc hình học của lưới
và của phụ tải. Phụ tải các nút của lưới phân phối rất đa dạng, phụ thuộc tính chất,
truyền thống văn hóa sinh hoạt của từng địa phương, do vậy cấu trúc đồ thị phụ tải
15
Luận văn thạc sĩ khoa học: Phân tích, tính toán tổn thất điện năng và Biện pháp
giảm tổn thất điện năng Áp dụng cho tỉnh Champasak (Lào)
của lưới phân phối cần phải được xử lý tốt hơn. Mặt khác lưới phân phôi có đặc điểm
nổi bật khác là bao giờ cũng vận hành hở, có cấu trúc hình tia.
Về nguyên tắc, có thể tóm tắt các phương pháp tính TT ĐN lưới điện phân
phối như dưới đây.
1.3.1 Tính toán TTĐN dùng đồng hồ đo điện năng
Hình 1.4. Lưới điện trung áp
và các số liệu đo.
- Số liệu đầu vào: Điện năng đo được ở tất cả các nút đầu vào và ra khỏi khu vực
LTA cần tính TTĐN.
- Xác định TTĐN theo công thức (1.1)
- Các sai số: sai số của thiết bị đo và tồn tại TTĐN thương mại.
1.3.2 Tính toán TTĐN dựa trên đồ thị phụ tải (ĐTPT) của tất cả các nút phụ tải
Theo phương pháp này sơ đồ lưới và số liệu phụ tải được thể hiện như hình
dưới đây.
16
Luận văn thạc sĩ khoa học:Phân tích, tính toán tổn thất điện năng và Biện pháp giảm
tổn thất điện năng Áp dụng cho tỉnh Champasak (Lào)
Hình 1.5. Lưới trung áp với các số liệu tính toán.
- Số liệu đầu vào: Điện áp nút nguồn (0), ĐTPT P(t), Q(t) phía hạ áp của tất cả các
TBAPP và các điểm giao ĐN tại cùng thời điểm.
- Xác định TTĐN:
a. Ở từng thời đoạn của ĐTPT, xác định tất cả P ti , Q ti .
b. Tính toán phân bố công suất (Loadflow) và tính ΔP nhi của tất cả các nhánh i.
c. Xây dựng đồ thị TTCS các nhánh ΔP nh(t).
d. Tính TTĐN của toàn lưới
T m
∆A = ∑m
i=1 �∫0 ∆Pi (t)dt� + ∑j=1 ∆P0j . Tj
b
(1.20)
Trong đó :
ΔPi(t): Đồ thị TTCS của nhánh i trong m nhánh của LTA đang xét ;
ΔP 0j : Tổn thất không tải của TBAPP j trong số m b TBAPP ;
T j : Thời gian đóng điện TBAPP j.
- Các sai số: sai số của thiết bị đo, sai số do cách chọn chu kỳ lấy số liệu ĐTPT P(t)
và Q(t) và chỉ xét các tổn thất theo dòng điện và điện áp.
1.3.3 Tính TTĐN theo biểu đồ điển hình của lưới điện hay còn gọi là phương
pháp dùng đường cong tổn thất (ĐCTT)
Phương pháp này còn có thể gọi là phương pháp tính tổn thất điện năng theo thời
gian tổn thất công suất lớn nhất τ. τđược tính theo biểu đồ phụ tải điển hình của lưới
điện.
17
Luận văn thạc sĩ khoa học: Phân tích, tính toán tổn thất điện năng và Biện pháp
giảm tổn thất điện năng Áp dụng cho tỉnh Champasak (Lào)
Hình 1.6. Lưới trung áp và các số liệu tính toán
- Số liệu đầu vào: ĐTPT tổng của lưới trung áp đang xét A Σ , P tmax của các phụ
tải riêng biệt hoặc P tmax (t) của một số nhóm phụ tải đặc trưng.
- Xác định TTĐN:
Ở từng P Σi của ĐTPT tổng, tính phân bổ P ti các nút tải:
𝑃𝑃∑𝑖𝑖
𝑃𝑃𝑡𝑡𝑡𝑡 = 𝑃𝑃𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 . (1.21)
𝑃𝑃∑𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚
Tính CĐXL và TTCS nhánh ΔP nh . Từ đó, tính tổng TTCS:
m
∆P∑i = ∑m
i=1 ∆Pnh.i + ∑k=1 ∆Po.k
b
(1.22)
Xây dựng đồ thị tổng TTCS để tính
𝑇𝑇 𝑇𝑇
∆𝐴𝐴 = ∫0 ∆𝑃𝑃∑ (𝑡𝑡)𝑑𝑑𝑑𝑑 = ∫0 𝑓𝑓(𝑃𝑃∑ ) 𝑑𝑑𝑑𝑑 (1.23)
1.3.4 Tính toán TTĐN theo hệ số tổn thất (Loss factor)
Phương pháp này chủ yếu dựa trên hai hệ số: hệ số tải LF (Load factor) và hệ
số tổn thất LsF (loss factor). Chúng được định nghĩa và có quan hệ thống kê nhưsau:
18