Tính cấp thiết của đề tài
Trong quá trình công nghiệp hoá và hiện đại hoá đất nước, sự phát triển của các thành phần kinh tế đã cải thiện đời sống người dân và nâng cao dân trí Tuy nhiên, sự phát triển này cũng dẫn đến nhu cầu sử dụng điện năng ngày càng tăng, đặt ra thách thức cho ngành điện trong việc đáp ứng đầy đủ cả về số lượng lẫn chất lượng điện năng.
Nhu cầu sử dụng điện năng tăng nhanh cùng với nhiều yếu tố tác động đã dẫn đến tổn thất lớn trong quá trình truyền tải và phân phối điện, ảnh hưởng nghiêm trọng đến nền kinh tế và người tiêu dùng Ngành Điện đã nỗ lực giảm tổn thất điện năng và nâng cao chất lượng điện, đạt được nhiều kết quả tích cực Việc giảm tổn thất điện năng không chỉ có ý nghĩa quan trọng với ngành Điện mà còn mang lại lợi ích cho toàn xã hội, giúp giảm giá thành điện cho hộ tiêu thụ, kích thích tiêu dùng và thúc đẩy phát triển kinh tế Tuy nhiên, một số lưới điện cũ vẫn chưa được cải tạo, dẫn đến tổn thất điện năng vượt quá quy định và không đảm bảo chất lượng Giảm tổn thất điện năng đến mức tối thiểu vẫn là mục tiêu hàng đầu của ngành Điện.
Dưới sự phân công của bộ môn Hệ thống điện, khoa Cơ Điện – Học viện Nông nghiệp Việt Nam, và với sự hướng dẫn tận tình của TS Nguyễn Xuân Trường cùng các giảng viên, tôi thực hiện nghiên cứu đề tài: “Tính toán, đánh giá và đề xuất một số biện pháp giảm tổn thất điện năng lộ 375E8.15 Điện lực Bình Giang - Tỉnh Hải Dương”.
Ý nghĩa của việc giảm tổn thất điện năng
Tỷ lệ tổn thất điện năng thấp không chỉ mang lại lợi ích lớn cho nền kinh tế quốc dân mà còn có tác động tích cực đến ngành điện.
Giảm tổn thất điện năng không chỉ giúp giảm tỷ lệ thiết bị phát điện của nhà máy mà còn giảm nhiên liệu tiêu hao, từ đó cải thiện đời sống nhân dân Điều này góp phần giảm chi phí sản xuất, tạo điều kiện hạ giá thành điện cho hộ tiêu dùng, kích thích tiêu dùng hiệu quả hơn.
Giảm tổn thất điện năng là một vấn đề quan trọng, có ý nghĩa lớn đối với toàn xã hội, từ Nhà nước đến ngành điện và các hộ tiêu dùng Do đó, việc giải quyết tổn thất điện năng cần được đặt lên hàng đầu trong mục tiêu của ngành điện.
Phương pháp nghiên cứu
- Nghiên cứu lý thuyết để đưa ra các phương án tính toán, nguyên nhân và giải pháp giảm tổn thất điện năng
- Tìm hiểu thực tế, khảo sát về hiện trạng lưới điện và thu thập số liệu từ đó xác định tổn thất điện năng trên lộ
- Áp dụng lí thuyết và các phương pháp tính tổn thất điện năng.
Nội dung của đồ án
II Nội dung đề tài gồm 4 chương:
• Chương 1: Tổng quan lưới điện Bình Giang
• Chương 2: Khái niệm và các phương pháp tính tổn thất điện năng
• Chương 3: Tính toán, đánh giá tổn thất điện năng cho lộ 375E8.15
• Chương 4: Đề xuất một số giải pháp giảm tổn thất điện năng lộ 375E8.15 Bình Giang
III Kết luận và kiến nghị
IV Tài liệu tham khảo
TỔNG QUAN LƯỚI ĐIỆN BÌNH GIANG
Giới thiệu chung lưới điện Bình Giang
Hệ thống lưới điện Bình Giang bao gồm 05 ĐZ 35kV là:
ĐZ35kV lộ 371E8.15, hiện đang nhận hỗ trợ từ ĐZ 371E28.12 do ĐL Mỹ Hào quản lý, cung cấp điện từ TBA 110kV Phúc Điền cho các doanh nghiệp và phụ tải nông nghiệp, bao gồm việc cấp điện cho xã Tráng Liệt và xã Minh Đức, thông qua phương thức từ CD157 đến CD24.
ĐZ35kV lộ 375E8.15 cung cấp điện từ TBA 110kV Phúc Điền cho các doanh nghiệp và phụ tải nông nghiệp, bao gồm khu Sặt, xã Vĩnh Hồng, Tân Phong, Thúc Kháng, theo phương thức CD375-7/02-CD24.
ĐZ35kV lộ 377E8.15 cung cấp điện từ TBA 110kV Phúc Điền cho các doanh nghiệp và phụ tải nông nghiệp, bao gồm cả khu Bình Minh, thông qua phương thức CD377-7/02-CD377-7/121.
ĐZ35kV lộ 373E8.14 cung cấp điện từ TBA 110kV Thanh Miện cho các doanh nghiệp và phụ tải nông nghiệp, bao gồm khu vực Thái Hòa, Thái Dương, Thái Học, Cổ Bì, Nhân Quyền, Hồng Khê, và Bình Xuyên, thông qua phương thức từ CD78-CD01 Bằng Giã-CD377-7/121.
Lộ ĐZ35kV 373E8.11 cung cấp điện từ TBA 110kV Đại An cho các doanh nghiệp và phụ tải nông nghiệp, bao gồm khu Hùng Thắng, Long Xuyên, Tân Việt, thông qua phương thức CD02 Hùng Thắng-CD 01 Bằng Giã Ngoài ra, còn có một số TBA khác như TBA Nhân Quyền C từ ĐL Thanh Miện, TBA khu 5 từ ĐL Hưng Yên, và các TBA từ ĐL Cẩm Giàng như TBA thôn Hồ, Bơm Mòi, thôn Lại, Nhật Minh, thôn Lại 2.
1.1.2 Kh ố i l ượ ng thi ế t b ị qu ả n lý trên l ướ i:
- Đường dây trung áp: 147,379 km
+ Đường dây 35 kV là: 147,379 km (Tài sản điện lực: 13666 km, Tài sản khách hàng: 10723 km)
+ Đường dây hạ thế : 319,003 km
- Trạm biến áp: Tổng số 285 Trạm/ 301 MBA Tổng công suất: 133885 kVA TBA 35 kV là: 285 trạm/ 301 máy (Tài sản điện lực: 176 trạm/ 178 máy, Tài sản khách hàng: 109 trạm/ 123 máy)
- Chống sét van: cao thế là 301 bộ
- Tụ bù: Tổng số 335 bộ tụ đặt trên 335 điểm Dung lượng 7356 kVAr
+ Tụ bù phía 35kV tổng số 03 bộ, dung lượng 900 kVAr)
Bộ 1 (300kVAr gồm 6 bình) đặt tại cột 2 nhánh Hồng Khê
Bộ 2 (300kVAr gồm 6 bình ) đặt tại cột 2 nhánh Châm Khê
Bộ 3 (300kVAr gồm 6 bình ) đặt tại cột 4 nhánh Tráng liệt
+ Tụ bù phía 0.4kV: tổng số 332 bộ, đặt trên 332 điểm, dung lượng 6456 kVAr
Cầu dao phụ tải bao gồm tổng cộng 11 cái, trong đó có 01 cái nhánh Phạm Lý, 01 cái nhánh Chăn nuôi Hoa Kỳ, 02 cái đầu TBA Kết cấu thép 568 2x2500kVA, 01 cái nhánh Grandocean, 01 cái nhánh Minh Tân, 01 cái nhánh Nhữ Thị, và 01 cái nhánh Cổ Bì.
A, 03 cái tại TBA Kios Đức Tâm 1000kVA+750kVA
- Recloser, MC: Tổng số 07 cái (gồm nhánh Hồng khê, Thúc Kháng, B68, Tráng Liệt, Bình Xuyên và RE 371-7 Kết cấu thép 568, RE Vinawood - tài sản khách hàng)
Trong năm 2020 sự cố trên lưới điện còn diễn ra với số lượng tương đối lớn, cụ thể:
Trong năm 2020, lưới điện trung thế ghi nhận 92 vụ sự cố thoáng qua đường dây, giảm 12 vụ so với năm 2019 Đồng thời, có 38 vụ sự cố vĩnh cửu đường dây, giảm 05 vụ so với năm trước, và 57 vụ sự cố tại trạm biến áp (TBA), giảm 07 vụ so với năm 2019.
Lưới điện hạ thế: Sự cố 73 vụ đường dây 0.4kV, giảm 49 vụ so với năm 2019; 129 lần aptomat tổng 0.4kV tác động, giảm 15 vụ so với năm 2019 và
1282 vụ khách hàng tư gia sự cố mất điện, giảm 235 vụ so với năm 2019
Sự cố lưới điện vẫn còn tồn tại nhiều do:
Trong mùa mưa bão, sự cố thoáng qua do giông sét có thể xảy ra, đặc biệt khi có vi phạm hành lang an toàn lưới điện cao áp Các cây cối va chạm vào đường dây điện, việc xây cất nhà cửa lấn chiếm hành lang an toàn, và trẻ em thả diều vướng vào lưới điện đều là những nguyên nhân tiềm ẩn gây ra sự cố này.
Sự cố vĩnh cửu chủ yếu do giông sét và gió lốc xoáy gây ra, dẫn đến các vấn đề như đứt chì, rơi FCO, bung dây buộc cổ sứ, hỏng sứ, vỡ sứ, phóng điện, đứt dây, và hư hỏng thiết bị như cầu dao, chống sét, máy biến áp Ngoài ra, còn có những sự cố nghiêm trọng hơn như gãy đổ cột và sạt lở cột do mưa bão Hơn nữa, vẫn tồn tại một số hạn chế trong công tác vận hành.
Công tác kiểm tra cần được kết hợp chặt chẽ với các đơn vị thi công để thông báo và giám sát quá trình thi công, nhằm ngăn ngừa và giảm thiểu sự cố xảy ra Việc tăng cường kiểm tra sẽ giúp đảm bảo an toàn và chất lượng trong thi công.
- Công tác kiểm tra sử dụng điện vào ban đêm chưa thường xuyên và còn hạn chế, đặc biệt các trạm biến áp mới tiếp nhận xoá bán tổng.
- Điện lực quản lý khối lượng công tơ tương đối lớn nên tỷ lệ chất lượng công tơ kém chất lượng vẫn còn
Thiết bị TI trong mạch đo đếm hiện chưa đáp ứng được công suất của phụ tải, do nhiều khách hàng mới phát triển hoặc sử dụng công suất thực tế thấp hơn so với mức đã đăng ký.
Công tác kiểm tra định kỳ chưa được thực hiện kịp thời, dẫn đến tình trạng công tơ kẹt chết cháy Để rút kinh nghiệm từ năm 2019, Điện lực Bình Giang đã nhanh chóng triển khai các chương trình nhằm giảm thiểu sự cố trên lưới điện trong năm 2020.
Hàng tháng, chúng tôi thực hiện kiểm tra định kỳ và triển khai công tác phát quang, chặt cây dọc theo hành lang của một số đường dây cao thế trong khu vực nhằm giảm thiểu sự cố.
Lập kế hoạch và thực hiện thi công để xử lý các vị trí tiếp xúc và bảo dưỡng các lộ đường dây điện, nhằm giảm thiểu tối đa hiện tượng phát nhiệt do tiếp xúc Đồng thời, cần bảo trì các vị trí của các đoạn cáp điện để đảm bảo hiệu suất hoạt động.
CD nhánh thuộc các lộ đường dây.
Công tác kiểm tra định kỳ được thực hiện hàng tháng, đặc biệt tăng cường vào giờ cao điểm nhằm phát hiện các máy biến áp (MBA) vận hành lệch pha Qua đó, các quyết định cân pha lại được đưa ra để đảm bảo an toàn cho máy móc và thiết bị.
- Thực hiện thí nghiệm MBA định kỳ và sau khi thay thế nâng - hạ công suất
Thực trạng tổn thất điện năng tại Điện lực Bình Giang
Điện năng thương phẩm trong quý 3 năm 2020 đạt 59,778 triệu kWh, tăng trưởng 13.59% so với cùng kỳ năm 2019 và đạt 102.34% so với kế hoạch quý III năm 2020 Lũy kế 9 tháng đầu năm đạt 149,370 triệu kWh, tương ứng 75.89% kế hoạch năm, với mức tăng trưởng 12.81% so với năm trước.
- Thương phẩm các thành phần phụ tải như sau:
B ả ng 1.2 S ả n l ượ ng đ i ệ n tiêu th ụ tháng 9-2020 t ạ i huy ệ n Bình Giang
Thành phần Sản lượng kWh
Hình 1.1 Bi ể u đồ các thành ph ầ n ph ụ t ả i tháng 9 Đ L Bình Giang Đ ánh giá:
* Về tỷ trọng các thành phần:
Ngành công nghiệp xây dựng chiếm tỷ trọng lớn nhất trong cơ cấu phụ tải điện lực với 44.32% Đồng thời, tỷ trọng quản lý tiêu dùng cũng tăng 10.2%, làm giảm chênh lệch giữa hai thành phần chủ đạo là quản lý tiêu dùng và công nghiệp xây dựng Sự thay đổi này phản ánh xu hướng chuyển dịch trong phát triển các thành phần kinh tế tại huyện trong giai đoạn tới.
Biểu đồ thành phần phụ tải
NLN‐TS CN‐XD TN‐DV QLTD Thành phần khác
* Về tốc độ tăng trưởng các thành phần:
Năm 2020, các doanh nghiệp trong khu vực Điện lực quản lý, đặc biệt là ngành sản xuất thép, đã phải đối mặt với nhiều khó khăn và thách thức.
568), doanh nghiệp sản xuất thức ăn chăn nuôi (Công ty Đức Tâm, Phúc
Khang, ) một số doanh nghiệp sản xuất tái chế nhựa tại cụm công nghiệp Tân
Hồng đã gây ra sự sụt giảm đáng kể trong thương phẩm điện Tuy nhiên, sự phục hồi của các ngành sản xuất vào cuối năm đã dẫn đến sự gia tăng nhu cầu điện của các doanh nghiệp, tạo ra bước tăng trưởng mạnh mẽ cho thành phần công nghiệp.
Một số thành phần có điện năng thương phẩm giảm so với cùng kỳ năm
2019, tuy nhiên do tỷ trọng thấp nên cũng không ảnh hưởng nhiều đến tốc độ tăng trưởng thương phẩm của toàn đơn vị
Hình 1.2 Bi ể u đồ t ỷ l ệ TT Đ N Đ L Bình Giang t ừ n ă m 2018 đế n n ă m 2020
Tổn thất các lộ ĐZ trung thế:
- Tổn thất thực hiện năm 2020 cao hơn kế hoạch 0.18% (Thực hiện/Kế hoạch= 2.37/2.19%), cao hơn năm 2019 là 0.13%
Biểu đồ tỷ lệ TTĐN ĐL Bình Giang từ năm 2018 đến năm 2020
TTĐN Trung thế % TTĐN Hạ thế %
Tổn thất lưới hạ thế:
- Tổn thất lưới điện hạ thế trong năm 2020 thấp hơn kế hoạch giao 0.07% (Thực hiện/Kế hoạch= 6.4/6.47%)
1.2.3 Đ ánh giá k ế t qu ả th ự c hi ệ n ch ỉ tiêu t ổ n th ấ t đ i ệ n n ă ng:
Tỷ lệ tổn thất toàn đơn vị năm 2020 không đạt kế hoạch do công tác lập kế hoạch chưa chính xác Luỹ kế các lộ ĐZ có tổn thất cao hơn so với tổn thất kỹ thuật tính toán, nguyên nhân là do công tác san tải và tính toán chưa được thực hiện chính xác trong các tháng đầu năm.
Thực trạng lộ 375E8.15
Lộ 375E8.15 được cấp điện từ trạm biến áp 110kV Phúc Điền E8.15, cung cấp điện cho khu Sặt, xã Vĩnh Hồng, Tân Phong, Lục Nam, cùng với các nhà máy và xí nghiệp thông qua phương thức CD375-7/02-CD24.
Lộ 375E8.15 là lộ phục vụ cho nhiều mục đích sử dụng điện cả sinh hoạt, công cộng và công nghiệp
Hình 1.3 M ạ ng phân nhánh đườ ng dây l ộ 375E8.15 1.3.2 Tr ạ m bi ế n áp tiêu th ụ
- Lộ 375E8.15 cung cấp cho 35 trạm biến áp tiêu thụ
B ả ng 1.3 Th ố ng kê thông s ố các tr ạ m bi ế n áp tiêu th ụ c ủ a l ộ 375E8.15
STT Tên TBA Vị trí hình 1.3 Sđm U đm
STT Tên TBA Vị trí hình 1.3 Sđm U đm
(Ngu ồ n Đ i ệ n l ự c Bình Giang) 1.3.3 Đườ ng dây l ộ 375E8.15
Tổng chiều dài các nhánh đường dây là 34.79 km sử dụng AC150, AC95, AC50 và AC35
( Ngu ồ n Đ i ệ n l ự c Bình Giang) Đ ánh giá chung
Lộ 375E8.15 là một trong những đường dây trung thế có tỷ lệ tổn thất điện năng cao nhất của Điện lực, cung cấp điện cho nhiều phụ tải, chủ yếu là phụ tải công nghiệp, cùng với các trường học và trạm y tế Các máy biến áp được sản xuất bởi nhà máy chế tạo thiết bị điện Đông Anh - Hà Nội.
KHÁI NIỆM VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG
Khái niệm tổn thất điện năng
2.1.1 Đị nh ngh ĩ a t ổ n th ấ t đ i ệ n n ă ng
Tổn thất điện năng trong hệ thống điện là sự chênh lệch giữa lượng điện năng được sản xuất và lượng điện năng tiêu thụ tại phụ tải trong một khoảng thời gian nhất định.
Trong thị trường điện, TTĐN trên lưới điện được định nghĩa là sự chênh lệch giữa lượng điện năng được cung cấp vào lưới (bao gồm từ các nguồn điện và lưới điện lân cận) và lượng điện năng tiêu thụ hoặc chuyển giao ra khỏi lưới trong một khoảng thời gian nhất định.
Khoảng thời gian xác định TTĐN thường là một ngày, một tháng hoặc một năm tùy thuộc vào mục đích hoặc công cụ xác định TTĐN
TTĐN trên một phần tử có thể xác định bằng cách đo lường hoặc tính toán như sau:
-𝛥𝑃 𝑡 là hàm theo thời gian của tổn thất công suất tác dụng trên phần tử;
- 𝛥𝐴 là TTĐN trên phần tử trong khoảng thời gian T
Hình 2.1 T ổ n th ấ t công su ấ t và t ổ n th ấ t đ i ệ n n ă ng theo th ờ i gian
Theo phạm vi quản lý có TTĐN trên lưới truyền tải và TTĐN trên lưới phân phối Tỷ lệ TTĐN trong HTĐ chủ yếu ở lưới phân phối điện
Theo quan điểm kinh doanh điện, TTĐN trên HTĐ được phân thành hai loại là TTĐN kỹ thuật và TTĐN thương mại (hay là phi kỹ thuật)
Tổn thất điện năng kỹ thuật là loại tổn thất phát sinh do các đặc tính vật lý trong quá trình tải điện Mặc dù không thể loại bỏ hoàn toàn, nhưng có thể giảm thiểu ở mức độ hợp lý Tổn thất kỹ thuật được chia thành hai dạng chính.
Tổn thất điện năng (TTĐN) phụ thuộc vào dòng điện, chủ yếu do phát nóng trong các phần tử có tải dòng điện Tổn thất này liên quan đến cường độ dòng điện và điện trở tác dụng của phần tử, và có thể được xem là tổn thất dọc Đây là thành phần chính được xem xét trong TTĐN kỹ thuật.
Tổn thất điện năng (TTĐN) phụ thuộc vào điện áp, bao gồm tổn thất không tải của máy biến áp, tổn thất vầng quang điện, tổn thất do rò điện và tổn thất trong mạch từ của các thiết bị đo lường, được xem là tổn thất ngang TTĐN thương mại là lượng TTĐN trên hệ thống điện không liên quan đến tính chất vật lý của quá trình tải điện năng, chủ yếu do vấn đề quản lý hệ thống điện Việc giải quyết TTĐN thương mại không thể thực hiện bằng các biện pháp kỹ thuật mà cần áp dụng các biện pháp quản lý trong kinh doanh Một số trường hợp có thể phân loại TTĐN để xác định nguyên nhân, như không được đo, điện năng không được đưa vào hóa đơn, không được trả tiền hoặc chậm trả tiền, và TTĐN thương mại chủ yếu xảy ra ở lưới điện phân phối.
Các phương pháp tính toán tổn thất điện năng
2.2.1 Xác đị nh t ổ n th ấ t đ i ệ n n ă ng d ự a vào thi ế t b ị đ o đế m
Phương pháp này sử dụng thiết bị đo điện năng để tính toán tổn thất điện năng trên hệ thống điện Có hai phương pháp xác định tổn thất điện năng, bao gồm việc sử dụng công tơ đo điện năng và thiết bị đo dòng điện tải Bài viết này sẽ tập trung vào nghiên cứu phương pháp sử dụng công tơ đo điện năng để tính toán tổn thất điện năng.
Theo phương pháp này, công tơ đo điện năng được lắp đặt giữa hai đầu vào và ra của các phần tử Tổn thất điện năng được xác định từ lượng điện năng đo được tại các vị trí vào Avào và ra Ara, và TTĐN được tính toán một cách đơn giản.
- Avào: Điện năng đo được từ các công tơ đầu nguồn (kWh)
- Ara: Điện năng đo được từ các công tơ tại các điểm tiêu thụ (kWh)
- A: Tổn thất điện năng trên lưới (kWh)
Hình 2.2 Đ o đ i ệ n n ă ng vào ra các ph ầ n t ử
Những đặc điểm chính của phương pháp này bao gồm:
Việc đo điện năng cần thực hiện đồng bộ trên toàn bộ các mạch vào ra của lưới điện, yêu cầu các thiết bị đo phải kết nối và lưu trữ dữ liệu trong một khoảng thời gian nhất định Điều này chỉ khả thi với các công tơ điện tử Phương pháp này thường áp dụng cho lưới truyền tải điện, nơi có hệ thống đo lường và giám sát hiệu quả, nhằm đảm bảo cung cấp điện ổn định và vận hành tối ưu của hệ thống điện.
Kết quả đánh giá tổn thất điện năng (TTĐN) trên hệ thống điện (HTĐ) bao gồm cả TTĐN kỹ thuật và TTĐN thương mại Đối với lưới truyền tải, tổn thất thương mại thường thấp, do đó TTĐN đo được chủ yếu là TTĐN kỹ thuật Tuy nhiên, trong lưới phân phối điện, đặc biệt là lưới hạ áp, tỷ lệ tổn thất thương mại cao khiến việc phân định giữa tổn thất kỹ thuật và thương mại trở nên khó khăn, đồng thời chi phí thiết bị cũng lớn Hơn nữa, TTĐN kỹ thuật đo được chưa phản ánh đầy đủ các tổn thất liên quan, đặc biệt là những tổn thất do chất lượng điện năng.
- Không đòi hỏi chuyên môn cao
- Không thể lấy được đồng thời các chỉ số của các công tơ tại đầu nguồn và ở các điểm tiêu thụ tại cùng một thời điểm;
Nhiều điểm tải hiện thiếu thiết bị đo lường hoặc sử dụng thiết bị không phù hợp với phụ tải, do đó phương pháp này chỉ khả thi cho lưới truyền tải điện có hệ thống đo lường và giám sát tốt, nhằm đảm bảo vận hành tin cậy và tối ưu cho hệ thống điện.
Số lượng đồng hồ đo rất phong phú với nhiều mức sai số khác nhau Việc hiệu chỉnh đồng hồ đo có thể không chính xác do chất lượng điện không đảm bảo.
Không xác định được thời điểm cực đại và cực tiểu của phụ tải dẫn đến việc không có biện pháp hiệu quả để san phẳng đồ thị phụ tải Điều này có thể gây ra tình trạng non tải hoặc khiến máy biến áp hoạt động quá tải trong giờ cao điểm.
2.2.2 Xác đị nh t ổ n th ấ t đ i ệ n n ă ng theo th ờ i gian hao t ổ n công su ấ t c ự c đạ i
Thời gian hao tổn công suất cực đại τ là khoảng thời gian mà dòng điện phụ tải cực đại truyền tải trên đường dây, dẫn đến hao tổn năng lượng tương đương với tổng hao tổn năng lượng thực tế trong suốt một năm.
- Tổn thất điện năng kỹ thuật trên toàn mạng là:
= 3.I 2 max.r..10 -3 + Po t + Pk.kmt 2. (2.3) Trong đó:
- r: điện trở của đoạn đường dây ();
- Imax: dòng điện cực đại truyền tải trên đường dây (A);
- : thời gian hao tổn công suất cực đại (h);
- Pk: tổn thất công suất ngắn mạch (kW);
- Po: hao tổn công suất không tải của máy biến áp (kW);
- kmt: Hệ số mang tải của MBA;
- t: thời gian vận hành của MBA (h);
- Add: Tổn thất điện năng trên đường dây (kWh);
- ABA: Tổn thất điện năng trong MBA (kWh) Ưu điểm
- Giá trị Imax hay Pmax được xác định nhờ khảo sát và đo đếm;
- Cho biết tình trạng làm việc của toàn lưới, xác định được phần tử nào làm việc không kinh tế;
- Phương pháp có độ chính xác cao nếu xác định được τ, Imax một cách chính xác
Việc xác định chính xác giá trị của τ và Imax là một thách thức lớn, do τ chịu ảnh hưởng từ nhiều yếu tố như đặc tính của phụ tải, thời gian sử dụng công suất tối đa và hệ số công suất.
- Khi không có đồ thị phụ tải ta phải xác định τ theo Tmax thông qua công thức thực nghiệm dẫn đến kết quả tính toán có sai số lớn;
- Trên lưới điện có nhiều phụ tải để xác định được giá trị của τ ứng với nhiều phụ tải sẽ tốn rất nhiều công sức và thời gian
2.2.3 Xác đị nh t ổ n th ấ t đ i ệ n n ă ng theo dòng đ i ệ n trung bình bình ph ươ ng
- Cơ sở tính toán tổn thất điện năng trên đoạn đường dây trung áp
- r là điện trở của đoạn đường dây ();
- t là thời gian vận hành của lưới điện (h);
- Itbbp là dòng điện trung bình bình phương (A)
Phương pháp tính tổn thất điện năng được xây dựng dựa trên giá trị điện trở đường dây (r), dòng điện trung bình bình phương và thời gian vận hành (t) trên lưới điện, mang lại nhiều ưu điểm.
Việc xác định dòng điện trung bình bình phương (Itbbp) thông qua các công tơ đo đếm tại các trạm biến áp, kết hợp với thời gian vận hành của lưới điện, sẽ giúp đơn giản hóa và thuận tiện hóa phương pháp tính toán.
Các giá trị Imax và Imin chỉ tác động đến phương sai của dòng điện Do đó, khi thu thập các giá trị này, nếu có sai số lớn, thì cũng không ảnh hưởng nhiều đến độ chính xác của phương pháp.
Phương pháp này giúp khắc phục khó khăn trong việc xây dựng chính xác đồ thị phụ tải của các trạm biến áp, từ đó tính toán đúng trị số thời gian tổn thất công suất cực đại của các đoạn đường dây nhánh τj và các đoạn đường dây trục τi, góp phần vào việc tính toán tổn thất điện năng hiệu quả hơn.
Trong việc tính toán tổn thất điện năng cho các lộ trung áp phân nhánh phức tạp, việc thu thập dữ liệu để xây dựng đồ thị phụ tải của các trạm biến áp gặp nhiều khó khăn và yêu cầu một lượng lớn số liệu thống kê.
2.2.4 Xác đị nh t ổ n th ấ t đ i ệ n n ă ng theo đườ ng cong t ổ n th ấ t
- Tổn thất điện năng chính là diện tích của biểu đồ tổn thất công suất theo thời gian t t n i i
0 i=1 ΔA= ΔPdt = ΔP Δt (2.5) Trong đó: Δti là khoảng thời gian có thể coi P i là không đổi Ưu điểm
- Khi đã xây dựng được đường cong tổn thất thì việc xác định tổn thất điện năng dễ dàng và nhanh chóng;
- Từ đường cong tổn thất và biểu đồ phụ tải cho ta xác định được ΔPmax, ΔPmin và τ;
Công cụ này rất hiệu quả trong việc giải quyết các bài toán kinh tế, kỹ thuật và vận hành cung cấp điện nhờ khả năng xây dựng đường cong với các giá trị khác nhau.
Lựa chọn phương pháp tính tổn thất điện năng cho lộ trung áp
Các phương pháp tính tổn thất điện năng trên lưới điện có những ưu điểm và nhược điểm riêng, dẫn đến độ chính xác khác nhau Đối với lưới điện điện lực Bình Giang và lộ 375E8.15, phương pháp tính toán hao tổn điện năng theo thời gian hao tổn công suất cực đại được xác định là phương pháp phù hợp nhất.
Một số phần mềm áp dụng tính toán tổn thất điện năng trong lưới điện
Để thực hiện tính toán và phân tích chính xác cho lưới điện nghiên cứu của Công ty Điện Lực Hải Dương, phần mềm PSS/ADEPT đã được lựa chọn Phần mềm này hiện đang được sử dụng phổ biến trong các công ty điện lực tại Việt Nam.
Phần mềm PSS/ADEPT là công cụ đa năng chuyên dùng cho tính toán và phân tích lưới điện, phù hợp với lưới điện từ siêu cao áp đến hạ thế Phần mềm này có khả năng xử lý số lượng nút không giới hạn, mang lại ứng dụng rộng rãi trong các công ty Điện lực.
PSS/ADEPT (The Power System Simulator/Advanced Distribution Engineering Productivity tool) có 08 chức năng sau đây:
+ Tính toán ngắn mạch tại 01 điểm hay nhiều điểm
+ Phân tích khởi động động cơ
+ Tính toán xác định vị trí bù tối ưu
+ Tính toán phân tích sóng hài
+ Phối hợp các thiết bị bảo vệ
+ Tính toán xác định điểm dừng tối ưu
+ Phân tích đánh giá độ tin cậy
Hình 2.3 S ơ đồ áp d ụ ng tri ể n khai PSS/ADEPT 2.4.1.2 Các ch ứ c n ă ng và ứ ng d ụ ng c ủ a ph ầ n m ề m
PSS/ADEPT cung cấp đầy đủ các công cụ cần thiết cho việc thiết kế và phân tích lưới điện cụ thể, giúp người dùng thực hiện các nhiệm vụ này một cách hiệu quả.
+ Vẽ sơ đồ và cập nhật lưới điện trong giao diện đồ họa;
+ Việc phân tích mạch điện sử dụng nhiều loại nguồn và không hạn chế số nút; + Hiển thị kết quả tính toán ngay trên sơ đồ lưới điện;
+ Xuất kết quả dưới dạng report sau khi phân tích và tính toán;
+ Nhập thông số và cập nhật dễ dàng thông qua data sheet của mỗi thiết bị trên sơ đồ
2.4.1.3 Các module tính toán c ủ a PSS/ADEPT
Nhiều module tính toán trong hệ thống điện không có sẵn trong phần mềm PSS/ADEPT, nhưng người dùng có thể mua từng module từ nhà sản xuất khi cài đặt chương trình.
Bài toán phân bố công suất (Load Flow - module có sẵn) cho phép phân tích và tính toán điện áp, dòng điện, cũng như công suất trên từng nhánh và từng phụ tải cụ thể.
Bài toán ngắn mạch (All Fault - module có sẵn) cho phép tính toán ngắn mạch tại tất cả các nút trên lưới điện, bao gồm các loại ngắn mạch 1 pha, 2 pha và 3 pha.
Bài toán TOPO (Tie Open Point Optimization) tập trung vào việc phân tích điểm dừng tối ưu, nhằm xác định những điểm có tổn hao công suất nhỏ nhất trên lưới điện Những điểm này đóng vai trò quan trọng trong việc tối ưu hóa mạng 3 pha.
Bài toán CAPO (Optimal Capacitor Placement) liên quan đến việc xác định vị trí tối ưu để lắp đặt các tụ bù cố định và tụ bù ứng động, nhằm giảm thiểu tổn thất công suất trên lưới điện.
- Bài toán tính toán thông số đường dây (Line Properties Calculator): tính toán các thông số của đường dây truyền tải
- Bài toán phối hợp và bảo vệ (Protection anh Coordination)
- Bài toán phân tích sóng hài (Harmornics): phân tích các thông số và ảnh hưởng của các thành phần sóng hài trên lưới
- Bài toán phân tích độ tin cậy trên lưới (DRA - Distribution Reliability Analysis): tính toán các thông số độ tin cậy trên lưới điện như SAIFI, SAIDI, MAIFI,…
Hình 2.4 C ử a s ổ áp d ụ ng PSS/ADEPT
Cửa sổ áp dụng PSS/ADEPT được thiết kế với lệnh theo chuẩn dễ sử dụng
Một số lệnh chính như sau:
- Các lệnh tính toán phân tích: Load Flow, CAPO, TOPO, DRA, HAMONIC:
- Kiểm tra các thông số đã cập nhật
- Fóng to, thu nhỏ sơ đồ để quan sát rõ hơn
Hình 2.5 L ự a ch ọ n hi ể n th ị các thanh công c ụ c ủ a ch ươ ng trình
2.4.1.5 Xây d ự ng c ơ s ở d ữ li ệ u cho ph ầ n m ề m PSS a C ơ s ở d ữ li ệ u dây d ẫ n
Chương trình PSS/ADEPT hiện có cơ sở dữ liệu dây dẫn trong file nz-austconductors, nhưng các thông số kỹ thuật này dựa trên tiêu chuẩn Mỹ, không phù hợp với dây dẫn trên lưới điện phân phối (LĐPP) của Việt Nam Việc chọn dây dẫn trong chương trình tương đương với dây dẫn Việt Nam có thể dẫn đến sai số lớn trong tính toán Để khắc phục vấn đề này, cần thống kê các loại dây dẫn sử dụng trên LĐPP tại Việt Nam và nghiên cứu để đưa vào cơ sở dữ liệu của chương trình.
Công ty Điện Lực Hải Dương hiện đang sử dụng thư viện dây dẫn của Tổng Công ty Điện lực Miền Bắc Để tính toán hiệu quả với phần mềm PSS/ADEPT, trước tiên cần nhập thư viện mẫu của Việt Nam Các thông số cơ bản cần thiết cho dây dẫn bao gồm điện trở, điện kháng, điện dung, khoảng cách giữa các pha và khoảng cách giữa pha với đất Những tham số này phải được đo đạc thực tế và nhập vào phần mềm PSS/ADEPT cung cấp công cụ Line Constant để hỗ trợ tính toán các thông số dây dẫn.
Chương trình PSS/ADEPT có cơ sở dữ liệu máy biến áp trong file PTI.con, nhưng thông số kỹ thuật của các loại máy biến áp này theo tiêu chuẩn Mỹ không phù hợp với máy biến áp trên lưới điện Việt Nam, dẫn đến sai số lớn trong tính toán.
Việc cập nhật thông số máy biến áp tại Việt Nam đã được tiến hành Phương pháp tính toán các thông số cấu trúc của máy biến áp được thực hiện theo quy trình cụ thể.
Theo catalogue máy biến áp, các thông số quan trọng bao gồm tổn hao không tải 𝛥𝑃, tổn hao ngắn mạch 𝛥𝑃, dòng điện không tải io%, và điện áp ngắn mạch un% Từ những thông số này, có thể tính toán các thông số cấu trúc của máy biến áp như điện trở thứ tự thuận R1, điện kháng thứ tự thuận X1, điện trở thứ tự không Ro, và điện kháng thứ tự không X0 trong đơn vị tương đối Điện trở và điện kháng của đường dây là các yếu tố quan trọng trong tính toán truyền tải và phân phối điện năng, phụ thuộc vào bản chất của dây dẫn và cách lắp đặt Để hỗ trợ người dùng trong việc tính toán, PSS/ADEPT cung cấp module LINE CONSTANT, cho phép tính toán các thông số đường dây dựa trên tính chất của các loại dây dẫn hoặc cáp trong thư viện *.con Người dùng có thể sử dụng chương trình NOTEPAD để điều chỉnh thông tin này cho phù hợp với mạng điện cụ thể và cập nhật các loại dây dẫn khác không có trong thư viện.
PSS/ADEPT cho phép nhập liệu cho phụ tải, bao gồm cả loại cân bằng và không cân bằng giữa các pha Để sử dụng dữ liệu phụ tải một cách chính xác, kỹ thuật viên cần thu thập số liệu thực tế từ các phụ tải và tính toán để xác định các giá trị cần thiết cho nhiều trường hợp khác nhau, phù hợp với các chế độ truyền tải của lưới điện Thông thường, cần có số liệu chính xác cho ít nhất hai trường hợp tương ứng với chế độ vận hành cực đại và cực tiểu của lưới điện.
+ Có khả năng thực hiện nhiều bài toán;
+Phần mềm có thể đưa ra các giải pháp tối ưu vận hành lưới điện
+Phải mua bản quyền PSS/ADEPT gây tốn kém;
Sai số lớn xuất phát từ sự không tương thích giữa thông số kỹ thuật của các loại dây dẫn MBA của Mỹ và tiêu chuẩn Mỹ với các loại dây dẫn trên lưới điện phân phối (LĐPP) của Việt Nam.
+Thực hiện tính toán tương đối phức tạp
Phương pháp luận tính toán tổn thất điện năng: ΔA= ΔPdt ∑ i=1 ΔP Δt
Hình 2.6 Đồ th ị ph ụ t ả i ngày
Hình 2.7 Ch ươ ng trình qu ả n lí l ướ i đ i ệ n NEM&O 2.4.2.2 Khai thác đọ c xa P,Q t ạ i TBA công c ộ ng, chuyên dùng để tính toán t ổ n th ấ t đ i ệ n n ă ng
Công tơ điện tử tại các TBA công cộng, chuyên dùng lưu dữ liệu P,Q,U,I,
Kết luận chương 2
Để tính toán tổn thất điện năng, cần áp dụng phương pháp gần đúng dựa trên các khái niệm quy ước như thời gian sử dụng phụ tải cực đại (Tmax), thời gian hao tổn công suất cực đại (τ), và dòng điện trung bình bình phương (Itbbp).
Việc mô phỏng tổn thất công suất theo thời gian là thách thức lớn do số lượng phụ tải và sự biến thiên của chúng Đối với lưới điện có thiết bị đo, giá trị tải tại các nút có thể được xác định tức thời, giúp tính toán tổn thất công suất chính xác Trong các trường hợp khác, cần thu thập dữ liệu và mô phỏng để tính toán tổn thất công suất và điện năng Phương pháp tính tổn thất điện năng theo thời gian với hao tổn công suất cực đại cho kết quả đáng tin cậy và chính xác.
Hiện nay, nhiều phần mềm như PSS/ADEPT và NEM&O hỗ trợ tính toán tổn thất điện năng, giúp tiết kiệm thời gian và nâng cao độ chính xác trong quá trình tính toán.
TÍNH TOÁN, ĐÁNH GIÁ TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG LỘ
Phụ tải lộ 375E8.15 ĐL Bình Giang
Lộ 375E8.15 cấp điện cho phụ tải của huyện Bình Giang bao gồm phụ tải công nghiệp và một phần nhỏ là phụ tải sinh hoạt
Để xác định chính xác tổn thất điện năng của toàn lộ 375E8.15, cần đánh giá cụ thể cho từng nhóm trạm biến áp Quá trình khảo sát chia nhỏ các nhóm trạm biến áp có tính chất tải tương tự nhau nhằm dễ dàng trong việc đánh giá.
- Lộ 375E8.15 gồm các nhóm phụ tải sau:
Các thiết bị điện phục vụ cho sinh hoạt gia đình bao gồm dụng cụ chiếu sáng như đèn sợi đốt và đèn huỳnh quang, quạt gió, thiết bị đun nấu, ti vi, tủ lạnh, máy giặt và điều hòa.
Số TT Tên Trạm biến áp Số lượng
MBA Sđm Nhà sản xuất
1 Kho Bạc 1 50 TBĐ Đông Anh
2 Vĩnh Hồng C 1 400 TBĐ Đông Anh
3 My Cầu 1 250 TBĐ Đông Anh
4 Tân Phong A 1 400 TBĐ Đông Anh
5 Vĩnh Hồng D 1 320 TBĐ Đông Anh
6 Vĩnh Hồng A 1 320 TBĐ Đông Anh
7 Vĩnh Hồng B 1 320 TBĐ Đông Anh
8 Đỗ Xá 1 180 TBĐ Đông Anh
10 Trạch Xá 1 250 TBĐ Đông Anh
11 Vĩnh Hồng F 1 180 TBĐ Đông Anh
12 Phụng Viền 2 1 400 TBĐ Đông Anh
13 My Cầu Tây 1 180 TBĐ Đông Anh
14 My Khê 1 320 TBĐ Đông Anh
Phục vụ chủ yếu cho công ty, xí nghiệp sản xuất
TT Tên Trạm biến áp Số lượng
MBA Sđm Nhà sản xuất
1 Tiến Long1 1 320 TBĐ Đông Anh
2 Tiến Long2 1 630 TBĐ Đông Anh
3 Lục Nam 2 1 1000 TBĐ Đông Anh
4 Lục Nam 1 400 TBĐ Đông Anh
5 Phúc Lâm 1 180 TBĐ Đông Anh
6 Phú Thiên Long 1 400 TBĐ Đông Anh
7 Đại Phát 1 560 TBĐ Đông Anh
8 Mạnh Tuyên 1 320 TBĐ Đông Anh
9 Công ty sơn KoVa 1 750 TBĐ Đông Anh
10 CT TNHH ForViet 1 800 TBĐ Đông Anh
11 Nhựa Lâm Phúc 1 630 TBĐ Đông Anh
12 Nhựa Lâm Phúc 1 400 TBĐ Đông Anh
13 Gỗ Tiến Lâm 1 250 TBĐ Đông Anh
14 Phạm Hoàng Anh 1 1000 TBĐ Đông Anh
15 Phúc Khang 1 400 TBĐ Đông Anh
16 Việt Nhật 1 1000 TBĐ Đông Anh
18 Phúc Khang 2 1 630 TBĐ Đông Anh
19 Dệt Vân Giang 1 1500 TBĐ Đông Anh
20 Lục Nam 3 1 1500 TBĐ Đông Anh
21 Dệt Vân Giang 2 1 1500 TBĐ Đông Anh
3.1.3 Xây d ự ng đồ th ị ph ụ t ả i đ i ể n hình cho t ừ ng nhóm ph ụ t ả i
Lộ 375E8.15 có 35 trạm biến áp, được chia thành hai nhóm: nhóm phụ tải sinh hoạt và nhóm phụ tải công nghiệp Do số lượng trạm lớn và thời gian thực tập hạn chế, không thể khảo sát tất cả các trạm Vì vậy, chúng tôi chọn trạm biến áp Vĩnh Hồng A làm đại diện cho nhóm phụ tải sinh hoạt và trạm biến áp Dệt Vân Giang cho nhóm phụ tải công nghiệp Các trạm còn lại có tính chất tải tương đương, do đó chỉ cần khảo sát các trạm điển hình để rút ra kết luận cho toàn bộ lưới.
Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã thu thập số liệu từ sổ ghi chép tại Trạm Biến Áp (TBA) Vĩnh Hồng A trong 7 ngày điển hình của mùa hè từ 15/6/2020 đến 21/6/2020 và 7 ngày điển hình của mùa đông từ 22/12/2019 đến 28/12/2019 Ngoài ra, số liệu cũng được thu thập tại TBA Dệt Vân Giang trong 7 ngày điển hình của mùa đông từ 22/12/2019 đến 28/12/2019 và 7 ngày điển hình của mùa hè từ 15/6/2020 đến 21/6/2020.
-Từ đó xử lý số liệu và lập đồ thị phụ tải điển hình cho từng trạm
3.1.3.2 Đồ th ị ph ụ t ả i TBA V ĩ nh H ồ ng A a Đồ thị phụ tải điển hình ngày mùa hè
Dữ liệu thu thập và xử lý cho 7 ngày điển hình từ 15/6 đến 21/6/2019 được trình bày trong bảng 3.3 Số liệu này được lấy từ Phòng Kinh doanh, báo cáo thông số vận hành trong khoảng thời gian từ 15/6/2020 đến 21/6/2020, với tên khách hàng là TBA Vĩnh Hồng A.
- Ptt: Công suất tính toán tại một giờ (kW);
- Ptb: Công suất trung bình của các giá trị đo được tại một giờ (kW);
- β: Hệ số trong lưới điện phân phối, thường lấy β= 1.5÷3;
- σ: Độ lệch chuẩn của công suất;
B ả ng 3.3 Công su ấ t ph ụ t ả i TBA V ĩ nh H ồ ng mùa hè (kW)
Giờ 16/6 17/6 18/6 19/6 20/6 21/6 22/6 Ptb(KW) Dl chuẩn Ptt
Dựa trên số liệu trong bảng 3.3, chuỗi thời gian từ 1 đến 24 giờ tương ứng với chuỗi số liệu Ptti Khi biểu diễn mối quan hệ này trên trục tọa độ, với trục tung là phụ tải và trục hoành là thời gian, ta sẽ thu được đồ thị phụ tải điển hình cho ngày hè của TBA Vĩnh Hồng A.
Hình 3.1 Đồ th ị ph ụ t ả i đ i ể n hình mùa hè TBA V ĩ nh H ồ ngA b Đồ thị phụ tải điển hình ngày mùa đông
-Từ số liệu thu thập xử lý số liệu và kết quả tính toán cụ thể cho thời điểm trong bảng 3.4
B ả ng 3.4 Công su ấ t ph ụ t ả i V ĩ nh H ồ ng ngày mùa đ ông (kW)
Giờ 22/12 23/12 24/12 25/12 26/12 27/12 28/12 Ptb(KW) Dl chuẩn Ptt
P(KW) t(h) ĐỒ THỊ PHỤ TẢI VĨNH HỒNG A NGÀY HÈ
Giờ 22/12 23/12 24/12 25/12 26/12 27/12 28/12 Ptb(KW) Dl chuẩn Ptt
Dựa trên số liệu trong bảng 3.4, chuỗi thời gian từ 1 đến 24 giờ tương ứng với chuỗi số liệu Ptti Khi biểu diễn mối quan hệ này trên trục tọa độ, với trục tung là phụ tải và trục hoành là thời gian, ta sẽ thu được đồ thị phụ tải điển hình cho ngày mùa đông của TBA Vĩnh Hồng A.
Đồ thị phụ tải điện hình mùa đông MBA Vĩnh Hồng được xây dựng dựa trên đồ thị phụ tải ngày điển hình của mùa đông và mùa hè Việc lựa chọn số ngày mùa phụ thuộc vào đặc điểm của từng vùng.
P(KW) t(h) Đồ thị phụ tải Vĩnh Hồng A trong mùa đông và số ngày mùa đông thích hợp Đối với vùng đồng bằng Bắc Bộ, thường chọn số ngày mùa hè là 190 ngày và mùa đông là 195 ngày.
Từ số liệu tính toán của bảng 3.3 và 3.4 xây dựng đồ thị phụ tải năm của TBA Vĩnh Hồng A
B ả ng 3.5 Ph ụ t ả i n ă m c ủ a TBA V ĩ nh H ồ ng(KW)
Các tham số của đồ thị phụ tải
- Công suất cực đại và cực tiểu
- Công suất phụ tải trung bình của TBA Vĩnh Hồng
- Thời gian sử dụng công suất cực đại Tmax(h) n i i i=1 max max
- Thời gian hao tổn công suất cực đại τ(h) n 2 i i i=1 2 max
Nh ậ n xét: Qua khảo sát sự biến thiên của đồ thị phụ tải của TBA Vĩnh
- Đồ thị phụ tải ngày mùa hè và ngày mùa đông không bằng phẳng;
- Ngày mùa đông có hai khung giờ cao điểm: buổi tối từ 17-19h, cực đại lúc 18-19h;
- Ngày mùa hè có hai khung giờ cao điểm buổi trưa 10-13h, buổi tối 18- 21h do nhu cầu sử dụng thiết bị điện như điều hoà, quạt tăng cao;
Đồ thị phụ tải hàng năm không đồng đều, với sự chênh lệch lớn giữa giá trị công suất phụ tải cực đại và cực tiểu Để nâng cao hiệu quả kinh tế trong vận hành mạng điện, cần áp dụng các biện pháp để làm phẳng đồ thị phụ tải.
3.2.1.3 Đồ th ị ph ụ t ả i TBA D ệ t Vân Giang a Đồ thị phụ tải điển hình ngày mùa đông
-Từ số liệu thu thập xử lý số liệu và kết quả tính toán cụ thể trong bảng 3.6
B ả ng 3.6 Công su ấ t ph ụ t ả i TBA D ệ t Vân Giang ngày mùa đ ông (kW)
Giờ 22/12 23/12 24/12 25/12 26/12 27/12 28/12 Ptb(KW) Dl chuẩn Ptt
Dựa trên số liệu trong bảng 3.6, chuỗi thời gian từ 1 đến 24 giờ tương ứng với chuỗi số liệu Ptti Khi biểu diễn mối quan hệ này trên trục tọa độ, với trục tung là phụ tải và trục hoành là thời gian, ta sẽ thu được đồ thị phụ tải điển hình cho ngày mùa đông của TBA Dệt Vân Giang.
Hình 3.3 Đồ th ị ph ụ t ả i đ i ể n hình mùa đ ông TBA D ệ t Vân Giang b, Đồ thị phụ tải điển hình ngày mùa hè
-Từ số liệu thu thập xử lý số liệu và áp dụng công thức tính toán cụ thể trong bảng 3.7
B ả ng 3.7 Công su ấ t ph ụ t ả i TBA D ệ t V ă n Giang ngày mùa hè (kW)
Giờ 15/6 16/6 17/6 18/6 19/6 20/6 21/6 Ptb(KW) Dl chuẩn Ptt
P(KW ) t(h) ĐỒ THỊ PHỤ TẢI DỆT VÂN GIANG NGÀY ĐÔNG
Giờ 15/6 16/6 17/6 18/6 19/6 20/6 21/6 Ptb(KW) Dl chuẩn Ptt
Dựa trên số liệu trong bảng 3.7, chuỗi thời gian từ 1 đến 24 giờ tương ứng với chuỗi số liệu Ptti Khi biểu diễn mối quan hệ này trên trục tọa độ, với trục tung là phụ tải và trục hoành là thời gian, ta sẽ thu được đồ thị phụ tải điển hình cho ngày hè tại TBA Dệt Vân Giang.
Hình 3.4 Đồ th ị ph ụ t ả i đ i ể n hình mùa hè TBA D ệ t Vân Giang
P(KW) t(h) ĐỒ THỊ PHỤ TẢI DỆT VÂN GIANG NGÀY HÈ c Đồ thị phụ tải năm
Từ số liệu tính toán của bảng 3.6 và 3.7 ta xây dựng được đồ thị phụ tải ngày mùa hè, đồ thị phụ tải ngày mùa đông
B ả ng 3.8 Ph ụ t ả i n ă m c ủ a TBA D ệ t Vân Giang
*Các tham số của đồ thị phụ tải trạm biến áp Dệt Vân Giang
- Công suất cực đại và cực tiểu:
- Công suất phụ tải trung bình của TBA Dệt Vân Giang
- Thời gian sử dụng công suất cực đại Tmax(h) n i i i=1 max max
- Thời gian hao tổn công suất cực đại τ(h) n 2 i i i=1 2 max
Nhận xét: Qua khảo sát sự biến thiên của đồ thị phụ tải của TBA Dệt Vân
- Đây là nhóm phụ tải công nghiệp thời gian làm việc của nhóm phụ tải tương đối đồng đều;
Đồ thị phụ tải trong mùa hè và mùa đông tương đối bằng phẳng, cho thấy sự ổn định của phụ tải công nghiệp Sự chênh lệch giữa phụ tải mùa đông và mùa hè không đáng kể, và chỉ có sự khác biệt nhỏ giữa ngày và đêm, do nhóm phụ tải công nghiệp hoạt động cả ban ngày lẫn ban đêm.
Tổn thất trong trạm biến áp tiêu thụ lộ 375E8.15
3.2.1 Công su ấ t ph ụ t ả i c ự c đạ i c ủ a các tr ạ m bi ế n áp a Xác định thời gian hao tổn công suất cực đại (τ), thời gian sử dụng công suất cực đại (T max ) của tất cả các trạm biến áp
Do số lượng trạm tiêu thụ trên lộ 375E8.15 lớn, việc xây dựng đồ thị phụ tải cho tất cả các trạm trong từng nhóm phụ tải là không khả thi Do đó, ta áp dụng phương pháp gần đúng bằng cách coi giá trị τ và Tmax của các trạm trong từng nhóm là giống nhau Sử dụng các giá trị này, ta tính toán tổn thất điện năng trong máy biến áp cho từng trạm biến áp dựa trên đồ thị phụ tải được xây dựng tại TBA Vĩnh Hồng và Dệt Vân Giang.
B ả ng 3.9 Giá tr ị T max , τ c ủ a các tr ạ m bi ế n áp
Giá trị Phụ tải sinh hoạt Phụ tải công nghiệp τ(h) 3673 7589
Tmax (h) 5266 8140 b Xác định công suất phụ tải cực đại của các trạm biến áp
Smax=kmt.Sđm (3.2) Trong đó:
- Smax: Công suất phụ tải cực đại của TBA;
- kmt: hệ số mang tải do phòng kinh doanh điện lực cung cấp lấy số liệu từ báo cáo thông số phụ tải, kmt=Imax/Iđm;
- Sđm: Công suất định mức MBA
Ví dụ: Công suất cực đại của TBA Kho Bạc thuộc nhóm phụ tải sinh hoạt có
SđmP kVA; kmt=0.8 nên Smax= kmt.SđmPx0.8= 40.18 (kVA) Áp dụng tương tự với công thức (3.2) ta thu được số liệu ghi trong bảng
B ả ng 3.10 Công su ấ t ph ụ t ả i c ự c đạ i c ủ a t ấ t c ả các tr ạ m bi ế n áp (kVA)
TT Tên Trạm biến áp Sđm U đm
3.2.2 T ổ n th ấ t đ i ệ n n ă ng trong tr ạ m bi ế n áp
Tổn thất điện năng trong trạm biến áp được áp dụng theo công thức
∆A= nΔPFe.t + ΔPcu.τ = nPo t + Pk.kmt 2.
τ (kWh) (3.3) Áp dụng công thức (3.3) ta có kết quả tính toán đưa vào bảng 3.11
B ả ng 3.11 T ổ n th ấ t đ i ệ n n ă ng trong các tr ạ m bi ế n áp l ộ 375E8.15 (kWh)
(kW) ΔPo (kW) io% Smax
(kW) ΔPo (kW) io% Smax
Từ bảng 3.11 hao tổn điện năng trong các trạm biến áp ta có tổng hao tổn điện năng trong trạm biến áp của lộ 375E8.15 là: ΣΔAba D4156.44 (kWh)
Tổn thất điện năng trên đường dây lộ 375E8.15
Ta có Dtb = 2m tra bảng phụ lục 4 và 5 Giáo trình Mạng điện ta có điện trở ro tương ứng với từng tiết diện đường dây được cho trong bảng 3.12
3.3.1 Th ờ i gian hao t ổ n công su ấ t c ự c đạ i ( τ ), th ờ i gian s ử d ụ ng công su ấ t c ự c đạ i (T max ) trên đườ ng dây
- Thời gian hao tổn công suất cực đại (τ) trên đường dây(h) τ ạ ô ệ 5631 h
- Thời gian sử dụng công suất cực đại (Tmax )trên đường dây(h)
3.3.2 Công su ấ t truy ề n t ả i trên đườ ng dây a Công suất truyền tải cực đại trên đường dây nhánh
- Công suất truyền tải cực đại trên đường dây nhánh bỏ qua hao tổn trong máy biến áp bằng công suất truyền tải cực đại trên máy biến áp
Sdd = Smax (kVA) (3.4) b Công suất truyền tải cực đại trên đường trục
- Ta xác định công suất truyền tải cực đại trên đoạn đường trục được tổng hợp theo phương pháp số gia Công thức tổng quát
SΣ = Si +ΔSi+1 = Si + ki.Si+1 ( Nếu Si > Si+1) (3.5) Trong đó: k 0.41
3.3.3 T ổ n th ấ t đ i ệ n n ă ng trên đườ ng dây a Tính hao tổn công suất trên đường dây
Pdd = Sdd.cosφdd (kW)
Qdd = Pdd.sinφdd (kVAr)
Ví dụ xét đoạn đường dây 37-39 Đoạn dây có các thông số sau: cosφ=0.93; l= 0.51(km); AC50; ro= 0.65(Ω/km)
Qdd = Pdd.sinφddD3.28x0.375.2(kVAr)
35 0.65𝑥0.51 10 0.0615 𝑘𝑊 b, Tổn thất điện năng trên đường dây
Tổn thất điện năng trên một đoạn đường dây được tính theo công thức
Đoạn dây 37-39 có công suất tối đa mất mát là ∆Pmax = 0.0615 (kW) và thời gian τV31 = 563146.19 (h), do đó, hao tổn công suất được tính theo công thức ∆Add = ΔPmax.τ, dẫn đến ∆Add = 0.0615 x 563146.19 (kWh) Áp dụng công thức (3.7) để tính hao tổn công suất và tổn thất điện năng trên các đoạn còn lại, chúng tôi thu được số liệu như ghi trong bảng 3.13.
B ả ng 3.13 T ổ n th ấ t đ i ệ n n ă ng trên đườ ng dây l ộ 375E8.15
DÂY DẪN Ro Sdd sinφ cosφ τ Pdd Qdd ∆P ∆A
DÂY DẪN Ro Sdd sinφ cosφ τ Pdd Qdd ∆P ∆A
DÂY DẪN Ro Sdd sinφ cosφ τ Pdd Qdd ∆P ∆A
Từ bảng 3.13 tổn thất điện năng trên các đoạn đường dây, ta có tổng tổn thất điện năng trên toàn đường dây là: ΣΔAdd R2813.41 (kWh).
Hao tổn điện năng trên toàn lưới điện
- Điện năng tiêu thụ của lộ 375E8.15 là
A=Pmax.Tmaxp24.5x6703G085168.45(kWh) -Tổn thất điện năng trên đường dây lộ 375E8.15 tính theo %: ΔAdd(%)= ∆ 100 100 =1.13%
-Tổn thất điện năng trong MBA lộ 375E8.15 tính theo %: ΔABA(%)= ∆ 100
- Tổn thất điện năng trên toàn lưới điện bằng tổng hao tổn điện năng trong máy biến áp và trên đường dây
Ta có ΔAL=ΔAmba +ΔAddD6157.9+522813.48971.3(kWh)
- Ta có tổn thất điện năng lộ 375E8.15 theo % ΔA% = ΔA%mba+ ΔA%dd=0.95+1.13=2.08%
3.5 Tính toán tổn thất điện năng lộ 375E8.15 năm 2019 theo phần mềm PSS/ADEPT
- Tạo lập một sơ đồ lưới điện
Một file mô phỏng lưới điện trong PSS/ADEPT được tạo ra thông qua các lệnh để tạo file mới, mở và chỉnh sửa file đã có Sau khi hoàn tất công việc, để lưu trữ dữ liệu, người dùng cần sử dụng lệnh save.
Nguồn trên sơ đồ: Động cơ đồng bộ trên sơ đồ: Động cơ cảm ứng trên sơ đồ: Thiết bị đóng cắt trên sơ đồ:
Máy biến áp trên sơ đồ: Đường dây trên sơ đồ:
Tạo một tải trên sơ đồ: Kháng điện trên sơ đồ: Đường kháng bù dọc sơ đồ: Sự cố giả định trên sơ đồ:
Bộ lọc hàm điều hòa trên sơ đồ: Xóa một phần tử trên sơ đồ:
- Nhập và kiểm tra thông số của lưới điện năm 2019:
Thông số của lưới điện có thể được thiết lập ngay từ khi tạo các phần tử của nó hoặc có thể được điều chỉnh sau khi lưới điện đã hoàn thành.
Hình 3.5 Thông s ố c ủ a m ộ t nút Hình 3.6 Thông s ố c ủ a ngu ồ n
Hình 3.7 Thông s ố c ủ a thi ế t b ị đ óng c ắ t Hình 3.8 Thông s ố c ủ a MBA
Hình 3.9 Thông s ố c ủ a đườ ng dây Hình 3.10 Thông s ố c ủ a kháng bù d ọ c
Hình 3.11 Thông s ố c ủ a kháng bù ngang
Hình 3.12 Thông s ố c ủ a độ ng c ơ đồ ng b ộ
Hình 3.14 S ơ đồ đườ ng dây l ộ 375E8.15 trên ph ầ n m ề m PSS/ADEPT
Sau khi chạy chương trính ta có kết quả
Hình 3.15 K ế t qu ả ch ạ y ph ầ n m ề m PSS/ADEPT l ộ 375E8.15
Hình 3.16 K ế t qu ả ch ạ y ph ầ n m ề m PSS/ADEPT l ộ 375E8.15
Từ kết quả trên áp dụng công thức ĐL Bình Giang cho (3.8) ta tính tổn thất điện năng của lộ ĐZ 375E8.15:
∆A lộ ĐZ =∆P0×T+∆Pmax×Kđt×T (3.8) Trong đó:
- ∆P0 là tổn thất không tải của MBA được tra từ lý lịch MBA;
- ∆Pmax được xác định từ phần mềm PSS/ADEPT;
- Kđt được tính từ hệ số đồ thị phụ tải của đường dây 375E8.15;
- T là thời gian tính tổn thất
B ả ng 3.14 K ế t qu ả tính toán t ổ n th ấ t đ i ệ n n ă ng l ộ 375E8.15
LỘ ĐƯỜNG DÂY ∆Po (kW) ∆Pmax
Tính toán tổn thất điện năng lộ 375E8.15 tháng 10/2020 bằng NEM&O
Hình 3.17 Mô ph ỏ ng thao tác nh ậ p thông s ố đườ ng dây trên ph ầ n m ề m
- Chọn dây dẫn hay cáp ngầm theo chủng loại
- Nhập chiều dài tính bằng km
- Nếu xong thì Click chuột Chấp nhận để lưu dữ liệu, nếu không thì Click vào
- Trong trường hợp cần xóa 01 NHÁNH thì click chuột vào Xóa nhánh b Máy cắt, dao cách ly:
Hình 3.18 Mô ph ỏ ng thao tác nh ậ p thông s ố máy c ắ t, DCL trên ph ầ n m ề m
- Nhập tên máy cắt, dao cách ly
- Lựa chọn chủng loại là máy cát hay dao cách ly (Máy cắt sẽ có hình chữ nhật)
- Lựa chọn trạng thái đóng cắt (Màu đỏ là cắt, màu xanh là đóng)
- Nhập xong thì Click chuột vào Đồng ý, nếu không thì Bỏ qua
- Muốn xóa Dao cách ly, máy cắt đó đi thì click chuột vào Xóa c Máy biến áp:
Hình 3.19 Mô ph ỏ ng thao tác nh ậ p thông s ố MBA trên ph ầ n m ề m NEM&O
- Công suất định mức (theo gam máy có sẵn)
- Cấp điện áp mua điện (mặc định 0.4kV)
- Nhà sản xuất máy biến áp (mặc định là hàng Việt Nam)
- A hữu công (kWh): Sản lượng thương phẩm của TBA (Không cần nhập, có chức năng cập nhận A hữu công, A vô công riêng từ CMIS)
- Mã khách hàng ( hay là mã trạm biến áp): Nhập mã trạm biến áp
- Góc quay: có giá trị 0; 90; 180; 270 là góc quay của hình biểu tượng MBA, tương đương với quay xuống, quay sang phải, lên trên, quay sang trái)
- Nếu loại bỏ TBA ra khỏi lưới điện thì click chuột vào Xóa TBA d Tụ bù:
Hình 3.20 Mô ph ỏ ng thao tác nh ậ p thông s ố t ụ bù trên ph ầ n m ề m NEM&O
- Chọn dung lượng tù bù có sẵn (kVar)
- Đồng ý thì click vào OK, không thì bỏ qua
- Muốn xóa tụ bù khỏi lưới điện thì click vào Xóa e Nguồn điện (Nguồn hệ thống, Nguồn thủy điện nhỏ):
Hình 3.21 Mô ph ỏ ng thao tác nh ậ p thông s ố ngu ồ n đ i ệ n trên ph ầ n m ề m
- Nhập điện áp định mức lưới điện: Lưới 35kV, 22kV, 10kV, 6kV
- Lựa chọn loại nguồn là Cân bằng Nguồn hệ thống điện hoặc Thủy điện nhỏ
Hình 3.22 S ơ đồ đườ ng dây l ộ 375E8.15 trên ph ầ n m ề m NEM&O
Chương trình tính toán dựa vào dữ liệu đo xa tại các trạm biến áp công cộng, với 24 lần tính toán trong một ngày và 720 lần trong một tháng Mỗi lần tính sẽ cho ra giá trị \$\Delta P\$, và tổng hợp các giá trị này sẽ cho biết tổn thất điện năng \$\Delta A\$.
- Bước 1: Trên Menu, chọn Nhập dữ liệu phụ tải
Hình 3.23 Mô ph ỏ ng thao tác nh ậ p d ữ li ệ u ph ụ t ả i trên ph ầ n m ề m NEM&O
Bước 2: Chọn đường dây cần tính toán
Hình 3.24 Mô ph ỏ ng thao tác ch ọ n đườ ng dây 375E8.15 trên ph ầ n m ề m
Bước 3: Chọn khoảng thời gian cần tính toán:
Hình 3.25 Mô ph ỏ ng thao tác ch ọ n th ờ i gian tính t ổ n th ấ t l ộ 375E8.15 trên ph ầ n m ề m NEM&O
- Bước 4: Chọn loại dữ liệu đo xa: AMISS, AMIONE, Hữu Hồng, EVNHES tương ứng với dữ liệu thu thập được (Có nhiều chủng loại thì chọn lần lượt)
- Bước 5: Chọn Đọc dữ liệu từ TBA
- Bước 6: Lựa chọn tất cả các file dữ liệu excel cùng lúc cho mỗi loại Danh sách file được liệt kê như hình sau:
Hình 3.26 Mô ph ỏ ng thao tác ch ọ n file d ữ li ệ u tính t ổ n th ấ t trên ph ầ n m ề m
- Tổng số file được hiển thị phía trên bảng danh sách file
- Bước 7: Chọn OK để dữ liệu bắt đầu tải từ file đo xa lên NEM&o và đồng bộ dữ liệu
Hình 3.27 Mô ph ỏ ng thao tác đồ ng b ộ d ữ li ệ u tính t ổ n th ấ t trên ph ầ n m ề m
Danh sách các tên trạm đọc sẽ hiển thị trên màn hình khi đến nơi Thời gian đọc trung bình cho mỗi file dao động từ 1 đến 2 giây, tùy thuộc vào các lựa chọn thời gian tính toán khác nhau.
- Sau khi tải dữ liệu xong, sẽ hiện thông báo ở cuối bảng dữ liệu:
- Tương tự với các dữ liệu đo xa khác
- Lưu ý có nhiều dữ liệu đo xa thì mỗi loại đo xa lưu tại 1 thư mục khác nhau
- Sau khi tải dữ liệu đầy đủ Nên lưu dữ liệu này vào file dat bằng cách Chọn Ghi File:
Hình 3.28 Mô ph ỏ ng thao tác ch ọ n ghi file trên ph ầ n m ề m NEM&O
Sau này, để tiết kiệm thời gian khi tính toán dữ liệu từ các file đo xa, bạn không cần phải tải lại từng file đơn lẻ Chỉ cần vào mục Đọc File và chọn file đã lưu là có thể hoàn tất quá trình.
Để thực hiện phân tích lưới điện dựa trên dữ liệu đo xa, bạn cần chọn mục Phân tích lưới điện Kết quả của quá trình phân tích sẽ được hiển thị trong Menu Kết quả phân tích lưới điện.
- Bước 8: Tính toán tổn thất điện năng:
+ Chọn Thư viện -> Chọn Khai báo chung sẽ hiển thị bảng lựa chọn phương pháp tính, Chọn P,Q từ đo xa
+ Chọn nút tính toán tổn thất như hình vẽ:
Hình 3.29 Mô ph ỏ ng thao tác ch ọ n tính toán t ổ n th ấ t trên ph ầ n m ề m
+ NEM&o sẽ bắt đầu chạy tính toán, phía dưới màn hình có trình ghi sự kiện, dữ liệu chạy liên tục
Sau khi hoàn tất quá trình tính toán, màn hình sẽ chuyển sang màu trắng, hiển thị các dòng công suất hoạt động trên lưới cùng với giá trị tính toán đạt được tại thời điểm MAX trong khoảng thời gian tính toán.
Để chuyển đổi từ dòng công suất sang thông tin khác, bạn chỉ cần nhấp chuột phải lên màn hình Một bảng lựa chọn thông tin hiển thị sẽ xuất hiện, cho phép bạn chọn các thông tin như dòng điện.
- Bước 9: Xem kết quả tính toán
Chọn Xem kết quả trên Menu:
Hình 3.30 Mô ph ỏ ng thao tác xem k ế t qu ả trên ph ầ n m ề m NEM&O
- Xem báo cáo thì chọn Xem kết quả báo cáo:
Hình 3.31 K ế t qu ả tính toán t ổ n th ấ t đ i ệ n n ă ng l ộ 375E8.15 b ằ ng ph ầ n m ề m
Trong năm 2020, tổn thất điện năng được tính toán bằng phần mềm NEM&O và PSS/ADEPT, tương tự như các tháng còn lại trong năm.
So sánh kết quả tổn thất điện năng
Chạy chương trình tương tự cho các tháng còn lại trong phần mềm Nem&o và PSS/ADEPT, sau đó tính lũy kế năm, ta có tổn thất điện năng trong năm 2020 với bảng so sánh như sau:
B ả ng 3.15 B ả ng so sánh k ế t qu ả tính toán t ổ n th ấ t đ i ệ n n ă ng l ộ 375E8.15
Stt Tổn thất PP lý thuyết trong 1 năm
Phần mềm PSS trong năm 2020
Phần mềm NEM&O trong năm 2020
4 Tổn thất trên đường dây
5 Tổn thất trên đường dây
6 Tổn thất điện năng lộ
7 Tổn thất điện năng lộ
Hiện nay, có nhiều phần mềm như “Smart Simulator, PSS/ADEPT, Nem&o” giúp thay thế việc tính toán tổn thất điện năng bằng tay Những phần mềm này thực hiện các tính toán xác định tổn thất điện năng trên đường dây, trong trạm biến áp và toàn lưới, mang lại sự dễ dàng, tiết kiệm thời gian và độ chính xác cao Để tính toán tổn thất điện năng theo thời gian hao tổn công suất cực đại, cần xác định chính xác thời gian hao tổn từ đồ thị phụ tải của các trạm tiêu thụ và thanh cái của trạm trung gian, tuy nhiên, phương pháp này tốn nhiều công sức Do đó, khi tính toán tổn thất điện năng cho lộ 375E8.15, cần dựa vào công suất đo được trong các ngày điển hình của mùa hè và đông để xác định các giá trị như $\tau$, $T_{max}$, và $\cos \phi$ một cách gần đúng.
Các thông số như \$\tau\$, \$T_{max}\$, và \$\cos \phi\$ của các trạm trong từng nhóm được coi là giống nhau để xác định tổn thất điện năng trên đường dây, trong trạm biến áp và toàn bộ lưới Tuy nhiên, việc gần đúng các thông số này và lựa chọn trạm điển hình cùng ngày điển hình không chính xác có thể dẫn đến sai số lớn.
Tại Điện lực Bình Giang, phần mềm NEM&O và PSS/ADEPT được sử dụng để tính toán tổn thất điện năng một cách chính xác Phần mềm NEM&O là công cụ mới giúp tối ưu hóa quá trình tính toán, kết hợp với PSS/ADEPT để đưa ra các giải pháp vận hành hiệu quả nhất.
Kết quả cho thấy tổn thất điện năng lý thuyết là 2.08%, trong khi phần mềm PSS/ADEPT ghi nhận 2.63% và phần mềm Nem&o là 2.52% Điều này chỉ ra rằng có sự sai số tương đối lớn giữa tính toán lý thuyết và phần mềm, với sai số giữa lý thuyết và PSS/ADEPT là 0.58%.
Phần mềm PSS/ADEPT và NEM&O được sử dụng để tính toán mô phỏng lưới điện thông minh, giúp Điện lực Bình Giang chủ động trong việc xác định và khoanh vùng tổn thất điện năng Việc áp dụng phần mềm này không chỉ nâng cao hiệu quả trong công tác quản lý và vận hành lưới điện mà còn góp phần vào việc giảm thiểu tổn thất điện năng Nhờ đó, Điện lực Bình Giang hướng tới mục tiêu nâng cao năng suất và chất lượng toàn ngành điện.
