Tính toán tổn thất điện năng và đề xuất biện pháp giảm tổn thất áp dụng cho lộ 9717 chi nhánh điện Văn Lâm Điện lực Hưng Yên

Đồ án tốt nghiệp trình bày các nội dung về đặc điểm tự nhiên kinh tế xã hội của huyện và thực trạng lưới điện lộ 971 Văn Lâm – Hưng Yên, các phương pháp xác định tổn thất điện năng, tính toán tổn thất điện năng lộ 9717 Văn Lâm – Hưng Yên, Phân tích các nguyên nhân cơ bản gây tổn thất điện năng và đề xuất biện pháp giảm tổn thất điện năng của lộ 9717 Văn Lâm – Hưng Yên.

LỜI NÓI ĐẦU

Trong công cuộc công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước, cùng với sựphát triển không ngừng của các thành phần kinh tế, đời sống của người dân ngàycàng được cải thiện, dân trí được nâng cao, sự phát triển này kéo theo nhu cầu

sử dụng điện năng ngày càng gia tăng

Hiện nay, điện đã được đưa đến hầu hết các vùng nông thôn, tuy nhiên đa

số lưới điện hiện tại được xây dựng từ rất lâu và chưa có điều kiện cải tạo hayxây dựng mới hoàn toàn nên hao tổn điện năng trên các đường dây này thườngvượt quá quy định, không đạt yêu cầu về chất lượng điện cũng như các chỉ tiêukinh tế do nghành điện đề ra

Dề tài: “Tính toán tổn thất điện năng và đề xuất biện pháp giảm tổn thất

áp dụng cho lộ 971-7 chi nhánh điện Văn Lâm- Điện lực Hưng Yên ”

Đề tài gồm 4 chương như sau:

Chương 1: Đặc điểm tự nhiên - kinh tế - xã hội của huyện và thực trạng

lưới điện lộ 971 Văn Lâm – Hưng Yên.

Chương 2: Các phương pháp xác định tổn thất điện năng

Chương 3: Tính toán tổn thất điện năng lộ 971-7 Văn Lâm – Hưng Yên.

Chương 4: Phân tích các nguyên nhân cơ bản gây tổn thất điện năng và đề

xuất biện pháp giảm tổn thất điện năng của lộ 971-7 Văn Lâm – Hưng Yên.

CHƯƠNG I.

ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN - KINH TẾ - XÃ HỘI VÀ THỰC TRẠNG LƯỚI

ĐIỆN CỦA LỘ 971-7 VĂN LÂM HƯNG YÊN 1.2 Điều kiện tự nhiên - kinh tế và xã hội

Vị trí địa lý: Mỹ Hào có đường Quốc lộ 5A, trung tâm huyện cách thủ đô

Hà Nội 20 km về phía tây, cách Hải Dương 36 km về phía đông, cách thị xãHưng Yên 45 km về phía nam Vị trí địa lý của huyện Văn Lâm đã tạo nhiềuthuận lợi về giao lưu kinh tế - văn hóa, xã hội với các huyện trong tỉnh và cáctỉnh, thành phố trong cả nước Có nhiều cơ hội để thu hút vốn đầu tư của cácdoanh nghiệp trong và ngoài nước

Đặc điểm địa hình: Văn Lâm có địa hình bằng phẳng, cốt đất cao thấpkhông đều, độ dốc thoải dần từ tây bắc xuống đông nam, độ cao trung bình từ 3

- 4 mét Với địa hình như vậy, huyện vẫn có điều kiện thuận lợi để phát triển sảnxuất nông nghiệp, đồng thời có tiềm năng lớn cho đầu tư phát triển công nghiệp

Khí hậu: Huyện có khí hậu nhiệt đới gió mùa, có hai mùa rõ rệt Mùa mưa

từ tháng 5 đến tháng 10, nhiệt độ dao động từ 25 - 28oC; mùa khô từ tháng 11đến tháng 4 năm sau, nhiệt độ dao động từ 15 - 21oC Lượng mưa trung bìnhhàng năm khoảng 1176mm, độ ẩm trung bình 80% Điều kiện khí hậu thủy văncủa huyện thuận lợi cho phát triển nông nghiệp, có điều kiện thâm canh gối vụ,chuyển đổi cơ cấu cây trồng, vật nuôi

1.2.1.Diện Tích Dân Số và Đơn Vị Hành Chính

Huyện Văn Lâm có tổng diện tích tự nhiên là 74,42km2, trong đó: đấtnông nghiệp 4.674,68 ha(chiếm 62,81%), đất chuyên dùng 1.740,83 ha (chiếm23,39%), đất ở 709,02 ha (chiếm 9,53%), đất chưa sử dụng 317,66 ha (chiếm4,27%), lao động trong độ tuổi 43.787 người, trong đó lao động nữ 22.751người; lao động nông nghiệp 38.214 người Đến năm 2003, dân số toàn huyện

Văn Lâm có 84.691 người, trong đó nông dân nông thôn có 75.287 người, dân

số thành thị có 8.589 người

Lực lượng lao động có trình độ khoa học kỹ thuật hoặc đã qua đào tạochiếm tỷ lệ thấp Đến tháng 8/2004 tổng số lao động trong các doanh nghiệp là10.615 người, số lao động tuyển vào các doanh nghiệp trong huyện là 9.543người, số lao động huyện Văn Lâm là 6.002 người; số lao động được đi học vàđào tạo nghề là 2.512 người

Huyện Văn Lâm có 11 đơn vị hành chính (10 xã và 1 thị trấn) gồm: Thịtrấn Như Quỳnh, xã Lạc Đạo, xã Đại Đồng, xã Việt Hưng, xã Tân Quang, xãĐình Dù, xã Minh Hải, xã Lương Tài, xã Trưng Trắc, xã Lạc Hồng

1.2.2 Về văn hoá giáo dục

Cùng với sự phát triển nhanh về kinh tế, nền văn hoá giáo dục của huyệncũng phát triển Có ánh sáng điện bộ mặt nông thôn đã từng bước thay đổi, đờisống người dân được cải thiện Các thông tin liên lạc ngày càng nhiều giúp chonhân dân nâng cao tầm hiểu biết Mọi chủ trương đường lối của Đảng và Nhà nướccùng những tiến bộ khoa học kỹ thuật nhất là trong lĩnh vực nông nghiệp đến vớingười dân Mỹ Hào một cách kịp thời nhanh chóng, góp phần có hiệu qủa nâng caodân trí Các trường học, trạm xá được xây dựng và tu sửa để phục vụ cho nhân dân

An ninh chính trị, quốc phòng luôn được chú trọng và giư vững

1.3 Thực trạng lưới điện của lộ 971-7 Văn Lâm – Hưng Yên

1.3.1 Sơ đồ lưới điện một sợi của lộ 971-7 Văn Lâm – Hưng Yên

1.3.2 Nguồn điện cấp cho Văn Lâm

Hiện tại huyện Văn Lâm có 2 trạm trung gian 110/35/22 kV là E284 vàE.285 và 1 trạm từ 35/10 kV

Lưới điện của huyện có 2 trạm trung gian 110/35 kV nên việc cấp thườngxuyên tương đối ổn định, ít phải cắt điện toàn huyện hoặc phải cắt một phần lướicủa huyện để sửa chữa và khi có sự cố Lưới điện được xây dựng mới nhưng vẫn

còn 1 phấn được xây dựng từ những năm 1964-1990 nên thiết bị hầu hết là lạchậu, đã vận hành qua nhiều năm nên đã quá cũ và lạc hậu Đầu nguồn bố chí đóngcắt bằng cầu dao nên mỗi khi thao tác phía 35 kV thường phải cắt máy cắt từ đầunguồn làm gián đoạn thời gian cung cấp điện.

Đường dây 35 kV có 48 km trong đó có 14 km từ Lạc Đạo- Thị Trấn NhưQuỳnh là dây AC70 còn lại (nhánh Đại Đồng-Thị Trấn Như Quỳnh – Hệ… làdây AC50)

Đường dây 10 kV có 184 km gồm 61,7 km đường trục là dây AC50 và122,3 km đường nhánh là dây AC35

9 tháng đầu năm 2004 tiếp nhận sản lượng điện là 32416000 kWh trong

đó điện phục vụ sinh hoạt là 18379000 kWh chiếm 56,7% Toàn huyện có 63%

số xã có lưới điện được thiết kế theo quy hoạch 37% số xã có lưới điện đượcphát triển từ lưới điện cũ

1.3.3 Khái quát về lưới điện lộ 971-7 Văn Lâm

Các trạm tiêu thụ do lộ 971-7 Văn Lâm cấp điện tới chủ yếu là các trạmcấp điện cho nông thôn do đó không có phụ tải công nghiệp Ở đây chỉ có mộtvài xưởng cơ khí nhỏ nên nó không ảnh hưởng nhiều đến hình dạng của đồ thịphụ tải trong trạm tiêu thụ

Do các trạm tiêu thụ chủ yếu là các trạm dân sinh nên điện năng chủ yếuphục vụ cho sinh hoạt của các gia đình, các điểm dịch vụ nhỏ, uỷ ban, trạm xá

và trường học trong các xã, chiếu sáng đường giao thông,

Hệ thống kênh mương ở vùng này rất thuận lợi cho việc tưới tiêu nên cáctrạm bơm phục vụ cho thuỷ lợi rất ít khi phải sử dụng đến và mỗi lần sử dụng thìthời gian sử dụng cũng rất ít nên khi tính toán hao tổn ta có thể bỏ qua không xétđến ảnh hưởng của nó.

Về chăn nuôi ở đây không phát triển, chăn nuôi ở đây chỉ mang tính nhỏ

lẻ chăn nuôi gia đình do đó các thiết bị, động cơ dùng để chế biến thức ăn giasúc, gia cầm và rửa chuồng trại là rất ít Các máy nghiền thức ăn gia súc chủ yếutập trung trong các trạm xay xát, nhưng do ở đây có những trạm xát di động nên

số lượng các trạm xay xát cũng không nhiều

CHƯƠNG II CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG

2.1 Cơ sở của các phương pháp tính toán tổn thất điện năng

Khi truyền tải điện năng từ thanh cái nhà máy điện đến các công ty, nhàmáy và hộ dùng điện ta cần phải dùng dây dẫn và máy biến áp Khi có dòngđiện chạy qua, do có điện trở và điện kháng trên đường dây nên nó đã gây ra tổnthất công suất dẫn đến tổn thất về điện năng

Trị số tổn thất điện năng trong bất kỳ một phần tử nào của mạng điện phụthuộc chủ yếu vào tính chất của phụ tải và sự thay đổi của phụ tải trong thời giankhảo sát

Nếu phụ tải của đường dây không thay đổi và xác định được tổn thất côngsuất tác dụng trên đường dây là ∆P thì khi đó tổn thất điện năng trong thời gian t

sẽ là:

∆A = ∆P.t (2.1)

Nhưng trong thực tế phụ tải của đư xác Khi đó ta phải biểu diễn gần đúngđường cong i(t), và s(t) dưới dạng bậc thang hoá để tính toán tổn thất nănglượng với điện áp định mức.ờng dây luôn luôn biến thiên theo thời gian nên tínhtoán như trên không chính

Từ biểu thức dΔA = 3i2.R.dt, ta có:

dt U

Q P R dt (t) U

(t) S R dt 3Ri

2 t

2 t t

2 t

R

1

2 i

2 i n

2 i 2 H

dụng một số phương pháp khác như sử dụng công tơ, tính theo đồ thị phụ tải,theo đặc tính xác suất của phụ tải,…

Dưới đây là một số phương pháp dùng để xác định tổn thất điện năng trongmạng phân phối trung áp

2.2 Xác định tổn thất điện năng với sự trợ giúp của các thiết bị đo

2.2.1 Xác định tổn thất điện năng theo các chỉ số công tơ

Phương pháp xác định tổn thất điện năng thông dụng nhất là so sánh sảnlượng điện ở đầu vào lưới và năng lượng tiêu thụ tại các phụ tải trong cùngkhoảng thời gian, phương pháp này tuy có đơn giản nhưng thường mắc phải sai

số lớn do một số nguyên nhân sau:

- Không thể lấy được đồng thời các chỉ số của các công tơ tại đầu nguồn và

ở các điểm tiêu thụ cùng một thời điểm

- Nhiều điểm tải còn thiếu thiết bị đo hoặc thiết bị đo không phù không phùhợp với phụ tải

- Số chủng loại đồng hồ đo rất đa dạng với nhiều mức sai số khác nhau,việc chỉnh định đồng hồ đo chưa chính xác hoặc không chính xác do chấtlượng điện không đảm bảo

Để nâng cao độ chính xác của phép đo người ta sử dụng đồng hồ đo đếmtổn thất, đồng hồ này chỉ được sử dụng ở một số mạng điện quan trọng

2.2.2 Xác định tổn thất điện năng bằng đông hồ đo đếm tổn thất

Trong cung cấp mạng điện người ta có thể xác định tổn thất điện năng trựctiếp bằng đồng hồ đo đếm tổn thất mắc ngay tại điểm nút cung cấp cần kiểm tra

a Cách mắc đồng hồ đo đếm tổn thất

+ Đối với đường dây truyền tải:

Nếu các đường dây 110/220 kV có chiều dài lớn hơn 60km thì phải đặt 2đồng hồ ở đầu và ở cuối đường dây, mục đích là để xét cả phần tổn thất do dòngđiện dung gây nên

Nếu đường dây có chiều dài nhỏ hơn 60km ta chỉ cần sử dụng một đồng hồđặt ở đầu đường dây.

+ Đối với đường dây phân phối chỉ cần mắc một đồng hồ ở dầu đường dây

là đủ

+ Đối với MBA đồng hồ đo đếm tổn thất được đặt trên mỗi đầu cuộn dâycủa MBA ba cuộn dây và trên một trong hai cuộn dây của MBA 2 cuộn dây

b Cách xác định tổn thất điện năng theo đồng hồ đo đếm tổn thất

Công thức để xác định tổn thất điện năng trong mạng:

∆A = 3.ki2.R.N.10-3 (KWh) (2.4)Trong đó: ki - tỷ số máy biến dòng

R - là điện trở tương đương của mạng điện

N - chỉ số của đồng hồ đo đếm tổn thất điện năng đượcghi trong thời gian T và được xác định bằng công thức:

- Chỉ xác định được lượng điện năng tổn thất tại thời điểm đo đếm

- Nếu cần xác định đồng thời hao tổn điện năng tại nhiều vị trí, khi đó ta phải

sử dụng nhiều công tơ gây tốn kém vì vậy cách này thường áp dụng trong nhữngtrường hợp đặc biệt khi cần kiểm tra và số lượng công tơ sử dụng nhỏ

2.3 Xác định tổn thất điện năng theo phương pháp điện trở đẳng trị

* Nội dung phương pháp

Tổn thất điện năng trong mạng điện có thể xác định theo biểu thức

t R I k

A

A m k

2

.

Ari - điện năng tác dụng trong lần đo thứ i

Ar - điện năng tiêu thụ trong khoảng thời gian t

m - số lần đo trong khoảng thời gian t

Itb – dòng điện trung bình

 cos

3U t

A

tb 

Rđt - điện trở đẳng trị của mạng điện

Đối với đường dây phân nhánh hình tia đơn giản ta có

1 1 6

1 L r

2 mti i c

dt

k R

.k r 1 R

Trong đó: r0 - điện trở của một km đường dây

Rc - điện trở đoạn dây cung cấp

ri - điện trở nhánh dây thứ i

kmti - hệ số mang tải của nhánh dây thứ i

max

i mti

P

P

Pi - phụ tải của nhánh dây thứ i

Pmax – phụ tải nhánh dây nặng nhất

n – là số nhánh dây

* Ưu nhược điểm

Xác định hao tổn điện năng theo phương pháp này đơn giản, dễ tính toán.Tuy nhiên, đối với mạng phức tạp việc xác định điện trở đẳng trị của lưới điệnlại trở nên phức tạp và gặp khó khăn trong tính toán bởi vì khi đó điện trở đẳngtrị phụ thuộc vào dòng điện hoặc công suất phụ tải của các nhánh dây.

2.4 Xác định tổn thất điện năng theo các đặc tính xác suất của phụ tải

Phụ tải điện là một đại lượng ngẫu nhiên, chịu tác động của nhiều yếu tố, vìvậy tổn thất điện năng cũng là đại lượng ngẫu nhiên chịu tác động của nhiều yếu

tố

Xét mạng điện phân phối bao gồm các đường dây và các trạm biến áp ta xâydựng phương pháp xác định tổn thất điện năng trong các phần tử của mạng

2.4.1 Tổn thất trên đường dây

Lượng tổn thất điện năng có thể xác định bằng lượng tổn thất tương đươnggây ra bởi dòng điện trung bình không đổi trong suốt thời gian khảo sát chạytrong mạng điện đẳng trị theo biểu thức

∆A = 3M(I2)Rđt.T.10-3 KWh (2.10)Trong đó: M(I2) - kỳ vọng toán bình phương dòng điện

Rđt - điện trở đẳng trị của mạng Theo lý thuyết xác suất ta có:

 I M I  D I



M(I), D(I) - Kỳ vọng toán và phương sai của dòng

Giá trị của kỳ vọng toán dòng điện chạy trong mạng có thể xác định theocác chỉ số của công tơ tại lộ ra của trạm biến áp trung gian

tb

2 x

2 r

T 3U

A A I

M   (2.12)

Ar, Ax - Điện năng tác dụng và phản kháng, xác định theo chỉ số của công

tơ đầu nguồn

Utb - Điện áp trung bình của mạng điện

T - Thời gian khảo sát, h

Theo quy tắc “Ba xích ma” thì dòng điện cực đại IM = M(I) + 3σ

3

I M I

I M I I M

      2

v 2

σ   ; (2.13)Thay các giá trị của (2) và (3) vào (1) ta được giá trị tổn thất điện năng tácdụng trên đường dây là

 

dt

2 v

2 M

3 M dt

3I

10 ΔP

R  (2.15)

∆PM – hao tổn công suất cực đại trong mạng điện

Tổn thất điện năng phản kháng có thể xác định theo biểu thức:

∆Ax= ∆Artgφ (2.16)

2.4.2 Tổn thất trong các máy biến áp

Để đơn giản trong tính toán ta thay tất cả các máy biến áp bằng một máyđẳng trị có công suất bằng tổng các công suất định mức của các máy Tổn thấttrong các máy biến áp tiêu thụ gồm 2 thành phần: thay đổi và cố định Thànhphần thay đổi được xác định tương tự như đối với đường dây theo biểu thức(2.12) với kỳ vọng toán dòng điện chạy qua biến áp đẳng trị sẽ là

tb2

2 x2

2 r2 ba

T 3U

A A I

M   (2.16)

Ar2, Ax2 - điện năng tác dụng và phản kháng ở cuối mạng đẳng trị

Ar2 = Ar - ∆Ar

Ax2= Ax - ∆Ax

Utb2 - Điện áp trung bình ở cuối đường dây KV

Điện trở đẳng trị của các máy biến áp là

2 m 1

i ni

m 1 i

3 ki

2 n dtb

S

.10ΔP

UR

Trong đó: Un - điện ápđịnh mức của các MBA, KV

Sni – công suất định mức của biến áp thứ i, KVA

∆Pki – hao tổn ngắn mạch của biến áp thứ i

m - số lượng máy biến áp tiêu thụ

Vậy tổn thất điện năng tác dụng trong cuộn dây của các máy biến áp tiêuthụ là:

∆Acu = 3M(I)b2(1+k2

v)Rđtb.T.10-3 (KWh) (2.18)Thành phần tổn thất cố định trong lõi thép của biến áp được xác định theo





m 1

2 n

2 tb2

U

U

ΔA (KWh) (2.19)

Tổng tổn thất điện năng tác dụng trong mạng phân phối là:

∆A∑ = ∆Ar + ∆Acu + ∆AFe (2.20)

2.5 Phương phỏp xỏc định tổn thất điện năng theo đường cong tổn thất

Thực chất của phương phỏp tớnh tổn thất theo đường cong tổn thất là tiếnhành tớnh toỏn trờn cơ sở biểu đồ phụ tải điển hỡnh Giả thiết biết được đồ thịphụ tải và cosφ của tất cả cỏc nỳt, coi thanh cỏi nguồn cung cấp là nỳt cõn bằng,tỡnh toỏn phõn bố dũng và xỏc định tổn thất cụng suất tổng ∆P ứng với mỗi thờiđiểm của biểu đồ phụ tải, từ đú xỏc định được tổn thất điện năng theo khoảngthời gian tớnh toỏn Tức là nếu lưới điện cú cấu trỳc và phương thức vận hànhhoàn toàn xỏc định thỡ sẽ tồn tại một đường cong tổn thất duy nhất như hỡnh vẽ

Biểu đồ phụ tải

Biểu đồ tổn thất điện năng

Đuờng cong tổn thất

điện năng

Đuờng cong tổn thất công suất P = f(

t 24

24 t

P M

P P)

Ta có thể xác định được tổn thất điện năng tổng trong ngày đêm thông quabiểu đồ phụ tải công suất tổng tại thanh cái dựa vào biểu đồ phụ tải của trạmbiến áp.

* 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

Là công cụ rất hiệu quả để giải quyết các bài toán khác nhau liên quan đếntính kinh tế, kỹ thuật, vận hành cung cấp điện do xây dựng được họ đường congvới các giá trị khác nhau

*Nhược điểm: Để xây dựng được đường cong tổn thất công suất ta phải thu

thập nhiều thông tin, xây dựng biểu đồ phụ tải và tiến hành hàng loạt các phéptính xác định ΔPi, ứng với Pi, cách làm này mất nhiều thời gian và tính toánphức tạp

Biểu đồ phụ tải là do đo đếm, số liệu thống kê điển hình tuy chính xác với

số liệu cụ thể nhưng lại ít chính xác khi ứng dụng thực tế do đo đếm không đồngthời

Không áp dụng tính cho mọi lưới điện vì mỗi lưới có một đường cong tổnthất công suất đặc trưng

Trong một lưới điện khi cấu trúc lưới thay đổi thì ta lại có một đường congtổn thất riêng Muốn vậy, ta phải có một họ đường cong cụ thể như vậy sẽ rấtmất thời gian và công sức

2.6 Xác định tổn thất điện năng theo cường độ dòng điện thực tế

Tổn thất điện năng trong mạng điện phân phối chủ yếu là tổn thất tỷ lệ vớibình phương dòng điện chạy trong mạng và được xác định theo biểu thức:

3 T

0

2

t.dt.10I

It – Dòng điện chạy trong mạng, A

R - Điện trở của mạng,Ω

T – Thời gian khảo sát, h

* Ưu điểm:

Nếu ta xây dựng được đường cong bình phương cường độ dòng điện thực

tế thì phương pháp này cho kết quả chính xác

*Nhược điểm:

Trong thực tế cường độ dòng điện luôn biến đổi, nó phụ thuộc vào rất nhiềuyếu tố Vì vậy xác định tổn thất điện năng theo công thức (2.21) là rất phức tạp

2.7 Xác định tổn thất điện năng theo đồ thị phụ tải

Để khắc phục sự phức tạp của việc xác định cường độ dòng điện thực tế, ta

có thể xác định tổn thất điện năng theo đồ thị phụ tải bằng cách biểu diễn sựbiến thiên của bình phương cường độ dòng điện hoặc công suất theo thời gian I2

= f(t) hoặc S2 = f(t) Khi đó tổn thất điện năng ∆A được xác định theo công thức:

2 t

0

2 t t

0

2

tU

tQdttU

tPRdtSRdtI3R

Để xác định được tổn thất điện năng thực tế với giả thiết trong khoảng thờigian ∆t ta coi giá trị dòng điện hay công suất là không đổi và coi điện áp bằngđiện áp định mức đồng thời bằng cách bậc thang hoá đường cong ta xác địnhđược lượng điện năng tổn thất

n

i i i H

n

i t i H

t Q P U

R t S U

1

2 2 2

1

2

2 (KWh) (2.23)Với n là số bậc thang của đồ thị phụ tải

Phương pháp xác định này tuy đơn giản nhưng đòi hỏi phải có đồ thị phụtải mà không phải bao giờ cũng có thể xây dựng được ở tất cả các điểm nút cầnthiết

* Ưu điểm

Công thức tính toán đơn giản

Dựa vào đồ thị phụ tải năm ta có thể xác định hao tổn điện năng trong năm.

∆A = 3I2

max.R.10-3τ = ΔPmax.τ(2.24)Trong đó: Imax – Dòng điện cực đại chạy trong mạng, A

τ – Là thời gian hao tổn công suất cực đại, tức là nếu mạng điện liêntục tải Imax hay Pmax thì sẽ gây ra hao tổn năng lượng trong mạng vừa đúng bằnghao tổn trên thực tế

Phương pháp này cũng gặp trở ngại là thời gian hao tổn cực đại thay đổiphụ thuộc vào tính chất phụ tải, hệ số công suất, thời gian sử dụng công suất cựcđại v.v … Vì vậy việc tính toán tổn thất điện năng theo công thức (2.24) cũngmắc sai số lớn Giá trị thời gian hao tổn cực đại được xác định theo đồ thị phụtải như sau:

 

i

2 i 2

max

T

0 2 max

2 t 2

1I

dt.IP

dt.tP

τ    (h) (2.25)

Và τ không phải bao giờ cũng có thể xác định được một cách dễ dàng, do

đó trong thực tế khi không có đồ thị phụ tải người ta áp dụng một số công thứcthực nghiệm để tính τ một cách gần đúng sau:

max

min max

max max

P

P 1 P

2P T

T 1

T T T

* Ưu điểm

- Tính toán đơn giản

- Giá trị Imax hay Pmax xác định được nhờ khảo sát và đo đếm

- Nếu một đường dây cấp điện cho các trạm tiêu thụ có tính chất giống nhauthì khối lượng đo đếm không lớn

- Cho biết tình trạng làm việc của toàn lưới, xác định được phần tử nào làmviệc không kinh tế

* Nhược điểm:

Việc xác định chính xác giá trị τ rất khó nếu không có đồ thị phụ tải

Khi không có đồ thị phụ tải ta phải xác định τ theo Tmax thông qua các côngthức 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 nhiềuphụ tải sẽ tốn rất nhiều công sức và thời gian

2.8.2 Phương pháp xác định theo τ p và τ q

Để giảm bớt sai số khi tính toán hao tổn năng lượng cần phải xét đến hìnhdáng của đồ thị phụ tải, hệ số công suất và trong một ngày đêm giá trị cực đạicông suất tác dụng và phản kháng có xảy ra đồng thời không

Để xét đến điều kiện trên người ta dùng phương pháp xác định hao tổn điệnnăng theo τp và τq.

Trong công thức ∆A = ΔPmax.τ hao tổn công suất cực đại được phân tíchthành hai thành phần ΔPp( tổn thất do công suất tác dụng P gây ra) và ΔPq ( tổnthất do công suất phản kháng Q gây ra) Thời gian hao tổn công suất cực đại τcũng được phân tích thành τp, τq Khi đó hao tổn điện năng được xác định theocông thức:

tmin là phần thời gian còn lại trên đồ thị phụ tải tương ứng với phần có công suấtcực tiểu

Điện năng tiêu thụ trong một ngày đêm Anđ có thể viết theo công thức:

Anđ = Pmax.tmax + Pmin.tmin (2.30)Trong đó: tmax + tmin = 24 giờ

Suy ra:

min max

min nd

max

P P

24P A

Ta sử dụng mỗi phần đồ thị đó theo nguyên tắc diện tích tương tự như taxác định được thời gian tổn thất công suất của mỗi phần đồ thị

1

2 min

2 min

1

2 max

2 max

t

i i

t

i i

t P P

t P P

i

t i

t P

P

t P

max

1

2

max min

Atbnđ - điện năng ngày đêm trung bình để tính toán;

Anđ - điện năng ngày đêm của ngày chọn để tính toán

2.9 Xác định tổn thất điện năng theo dòng điện trung bình bình phương

Trên đồ thị biểu diễn bình phương dòng điện phụ tải với thời gian, ta dựngmột hình chữ nhật có đáy là 8760h và có diện tích bằng diện tích giới hạn bởiđường cong i2(t) và các trục toạ độ thì chiều cao của hình chữ nhật gọi là dòngđiện trung bình bình phương kí hiệu là Itbbp

Theo đồ thị ta có:

.87603RI

dti3R

tbbp 8760

8760

τI8760

dti

2 max

8760

0 2

Nếu thời gian truyền tải hàng năm là T khi đó:

dtiI

8760

0 2

S R t U

S

t U

S t U

S

H

2 tbbp n

2

H

n 2

2

H

2 1 2

Trong đó: S1, S2, S3 - Là công suất truyền tải ứng với thời gian τ1, τ2, τ3

Stbbp – Là công suất trung bình bình phương

Nếu đồ thị phụ tải có dạng bậc thang thì dòng điện trung bình bình phươngđược xác định như sau :

n 2

1

n 2 n 1

2 2 1 2 1 tbbp

t

t t

.t I

.t I t I I

CHƯƠNG III

TÍNH TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG CHO LỘ 971-7 VĂN LÂM

3.1 Lựa chọn phương pháp tính tổn thất cho lộ 971-7 Văn Lâm

3.1.1 Nhận xét về các phương pháp tính tổn thất điện năng

Từ nội dung của các phương pháp ta có một số nhận xét về mỗi phươngpháp như sau:

+ Đối với biện pháp sử dụng các thiết bị đo đếm:

Nếu dựa vào các chỉ số công tơ đo điện năng tiêu thụ tại các trạm tiêu thụđem so sánh với chỉ số công tơ ở đầu đường dây thì cho ra kết quả có sai số rấtlớn do không thể lấy đồng thời các chỉ số công tơ đặt tại các điểm này Ngoài racòn một số nguyên nhân khác như nhiều điểm tải còn thiếu các thiết bị đo hoặcthiết bị đo không phù hợp với phụ tải, số chủng loại đồng hồ đo rất đa dạng vớinhiều mức sai số khác nhau,…

Không chỉ ra được các thời điểm cực đại và cực tiểu của phụ tải từ đókhông đưa ra biện pháp giảm tổn thất

+ Xác định tổn thất điện năng theo dòng điện thực tế lại gặp nhiều khó khăn

do dòng điện luôn luôn biến đổi phụ thuộc vào nhiều yếu tố do đó việc xác địnhtổn thất điện năng theo phương pháp này là rất phức tạp

+ Phương pháp điện trở đẳng trị tuy có đơn giản, dễ tính toán nhưng nếu sửdụng phương pháp này để tính cho lưới phức tạp thì lại gặp khó khăn trong xácđịnh điện trở đẳng trị do phụ thuộc vào dòng điện thực tế chạy trong các nhánhdây

+ Phương pháp xác định hao tổn điện năng theo đường cong tổn thất có ưuđiểm là đơn giản, độ chính xác cao nếu có đầy đủ các thông tin và các thông số,

nó cũng là công cụ rất hiệu quả để giải quyết các bài toán liên quan đến tính kinh

tế, kĩ thuật, vận hành hệ thống cung cấp điện do xây dựng được họ đường congvới các giá trị khác nhau Nhưng để lập được đường cong tổn thất phải thu thập

nhiều thông tin và thực hiện hàng loạt các tính toán phức tạp, ngoài ra phươngpháp này không áp dụng cho mọi lưới điện.

+ Xác định tổn thất điện năng theo đồ thị phụ tải, phương pháp này tuy có đơngiản nhưng để xác định được tổn thất điện năng theo phương pháp này ta phải giảthiết trong khoảng thời gian Δt ta coi giá trị dòng điện hay công suất là không đổi vàcoi điện áp bằng điện áp định mức, do đó kết quả tính toán có sai số lớn Tuy nhiênnếu có đường cong biểu diễn cường độ dòng điện ta cũng có thể lấy tích phân hàmbiểu diễn và kết quả tính được chính xác

+ Xác định hao tổn điện năng theo đặc tính xác suất của phụ tải

Ta đã biết phụ tải điện là đại lượng ngẫu nhiên, chịu tác động của nhiều yếu

tố do đó hao tổn điện năng cũng là đại lượng ngẫu nhiên vì vậy khi tính toán ta

có thể sử dụng phương pháp xác suất thống kê để tính Nhưng trong thực tế để

áp dụng phương pháp này ta phải đánh giá xem phụ tải điện có tuân theo quyluật hàm phân phối chuẩn hay không, nếu phụ tải điện không tuân theo quy luậthàm phân phối chuẩn thì sai số của phương pháp sẽ lớn

+ Tính hao tổn điện năng theo phương pháp thời gian hao tổn công suất cựcđại τ Phương pháp này có ưu điểm là có thể xác định các thông số tính toán mộtcách dễ dàng và khối lượng đo đếm không lớn, đặc biệt tính theo phương phápnày còn xác định được tình trạng làm việc của các phần tử Tuy nhiên, khikhông có đồ thị phụ tải thì thời gian hao tổn công suất cực đại phải xác địnhthông qua Tmax bằng các công thức thực nghiệm Vì vậy, kết quả tính được có sai

số lớn

3.1.2 Lựa chọn phương pháp tính hao tổn điện năng

Theo phân tích về ưu nhược điểm của các phương pháp ở trên Ta thấy rằngcác phương pháp trên đều cho ra kết quả gần đúng Nhưng với điều kiện thực tếlà: thời gian thực tập ngắn, thiết bị do đếm đơn giản ta thấy rằng với lộ 971-7Văn Lâm thì phương pháp tính hao tổn điện năng theo thời gian hao tổn côngsuất cực đại là phương pháp phù hợp nhất

Các bước tiến hành tính toán hao tổn điện năng theo phương pháp thời gian hao tổn công suất cực đại.

1/ Thu thập đồ thị phụ tải của lộ

+ Phương pháp đo đếm trực tiếp

+ Phương pháp đo đếm gián tiếp

+ Phương pháp so sánh tương quan đồ thị mẫu

Trong đó đo đếm trực tiếp là phương pháp đơn giản, thuận tiện và phùhợp với điều kiện cụ thể khi thu thập đồ thị phụ tải

Xây dựng đồ thị phụ tải ngày điển hình bằng phương pháp đo đếm trựctiếp ta tiến hành đo đếm các giá trị công suất hay dòng điện trong mỗi khoảngthời gian nhất định, việc đo đếm phải được tiến hành nhiều ngày, số ngày đođếm càng nhiều thì kết quả thu thập được càng chính xác

Để xây dựng đồ thị phụ tải tại thanh cái thứ cấp trạm trung gian, ta tiếnhành đo các giá trị công suất hay dòng điện trong những khoảng thời gian nhấtđịnh

Sau khi lấy được các số liệu ta tính giá trị trung bình của công suất haydòng điện và giá trị tính toán của nó

Giá trị công suất trung bình được xác định:

n

PP

n 1

n - số lần đo tối thiểu (n = 7)

β - Độ lệch chuẩn phản ánh xác suất phụ tải nhận giá trị ở lân cận kỳ vọngtoán học với độ tin cậy 95% - 97% Với xác suất 95% ta lấy β = 1,7

Từ các giá trị công suất tính toán hay dòng điện ta xây dựng được đồ thịphụ tải ngày điển hình và tiến hành xây dựng đồ thị phụ tải năm

* Xác định thời gian hao tổn công suất cực đại ( τ )

Dựa vào đồ thị phụ tải xây dựng được ở đầu đường dây ta tính được thờigian sử dụng công suất cực đại và thời gian hao tổn công suất cực đại theo cáccông thức:

max

8760

1 max

I

t I

P

t P

8760 1 2

8760 1 2

tính được theo đồ thị phụ tải mà ta xây dựng ở đầu đường dây để tính cho haotổn điện năng cho cả lộ

2/ Xác định hao tổn công suất trong mạng

a Thu thập điện năng tại các trạm tiêu thụ

Để thu thập điện năng tiêu thụ tại các trạm ta ghi lại các chỉ số công tơ ởcác trạm tiêu thụ được đo đếm hàng tháng

b Xác định điện trở đường dây

Để xác định được điện trở của đường dây cần tiến hành điều tra về dâydẫn ta sẽ biết thông tin về loại dây dẫn và chiều dài của các đoạn đường dây,khoảng cách trung bình hình học của dây dẫn từ đó tra bảng điện trở và điệnkháng của dây dẫn ta sẽ có được giá trị r0 (Ω/km) và x0 (Ω/km) là điện trở củadây dẫn trên 1 km đường dây

Điện trở của các đoạn dây dẫn được tính theo công thức

Trong đó: l - chiều dài đoạn dây dẫn

r0 - điện trở đơn vị của dây dẫn

c Xác định công suất cực đại của các trạm tiêu thụ

Trên thực tế mạng điện vốn rất phức tạp, trên một lộ không chỉ có hai hay

ba trạm tiêu thụ mà lên đến hàng chục trạm tiêu thụ, như vậy muốn xác địnhcông suất cực đại của các trạm tiêu thụ ta không thể đo đếm trực tiếp ở từngtrạm Như vậy, để xác định được công suất cực đại tại các trạm ta chỉ có thể xácđịnh gần đúng thông qua hệ số cực đại (Kmax) của một trạm điển hình

P

P

K  (3.5)Với Ptb là công suất trung bình của trạm tiêu thụ được xác định thông quađiện năng tiêu thụ tại trạm đó Ptb At (KW) (3.6)

* Xác định công suất cực đại tại các trạm tiêu thụ còn lại

Để xác định công suất cực đại ở các trạm có tính chất tương tự ta sử dụng

hệ số cực đại đã xác định ở trên để tính Công suất cực đại ở các trạm được tínhtheo công thức: Pmax = Kmax Ptb (3.7)

d Xác định hao tổn công suất tác dụng trong máy biến áp tại các trạm tiêu thụ

và dòng điện cực đại (I max ) tại các trạm tiêu thụ

* Xác định hệ số cosφ tại các trạm tiêu thụ

Để xác định hệ số cosφ tại các trạm tiêu thụ ta tiến hành đo điện năngtrong khoảng thời gian rất ngắn Áp dụng công thức

dt I

U

Ta tính được hệ số công suất cos   3.U dA.I.dt (3.9)

* Tổn thất công suất tác dụng trong máy biến áp được xác định theo công thức:

2

dm

pt k 0 Cu Fe

S ΔP ΔP ΔP

ΔPBA - Tổn thất công suất tác dụng trong máy biến áp, KW

ΔP0 - Tổn thất công suất không tải của máy biến áp, KW

ΔPk - Tổn thất ngắn mạch, KW

Spt – Công suất phụ tải, KVA Công suất của phụ tải được tính theo công thức :

 cos

P

S max

pt  (3.11)cosφ - hệ số công suất của phụ tải

Sdm – Công suất định mức của máy biến áp, KVA

* Công suất tính toán của các trạm tiêu thụ khi xét đến hao tổn trong máy biến

áp được xác định theo biểu thức Ptt = Pmax + ∆PBA

Vậy dòng điện cực đại tại các trạm tiêu thụ được xác định theo công thức

sau:

 cos 3

Để tổng hợp phụ tải ta sử dụng phương pháp hệ số đồng thời

Đối với lưới điện phân phối 6 – 35 KV khi xác định công suất tính toán tại một điểm nút của lưới điện có sự tham gia của các trạm biến áp thì hệ số đồng thời

có thể xét theo bảng dưới đây

Kdt 0,9 0,85 0,8 0,75 0,65 0,6

Khi đó công suất tính toán tại một nút Ptt = Kđt.ΣPPtti

Áp dụng để tổng hợp phụ tải cho một lộ ta tổng hợp cho cho cả lộ

f Xác định hao tổn điện năng

Như đã trình bày ở trên do không thể xây dựng được đồ thị phụ tải của tất

cả các trạm tiêu thụ nên ta sẽ xác định hao tổn điện năng toàn mạng với τmax

không đổi được xác định tại đầu đường dây

+ Nếu đường dây có một phụ tải, hao tổn điện năng được xác định theo côngthức:

3 2

max 10

3

 R I  KWh (3.13)Trong đó: Imax - là dòng điện cực đại chạy trong mạng (A)

R - điện trở các đoạn dây dẫn (Ω)

+ Nếu đường dây có nhiều phụ tải thì hao tổn điện năng của cả mạng bằng haotổn điện năng của các đoạn cộng lại

2 max 1

3

I R





3.2 Xây dựng đồ thị phụ tải điển hình của lộ 971-7 Văn Lâm

Trong thời gian thực tập chúng tôi đã tiến hành đo công suất của trạmbiến áp trung gian lộ 971-7 Văn Lâm trong một số ngày điển hình của mùađông Chúng tôi dã tiến hành đo đếm và quan sát ghi chỉ số công tơ của lộ 971-7Vân Lâm đặt tại đầu nguồn sau mỗi giờ và thu được điện năng của lộ trong 1 giờchính bằng công suất của lộ trong giờ đó Chúng tôi tiến hành đo trong 7 ngàythu được số liệu sau khi tính toán và sử lý được thể hiện qua các bảng số liệu 1

Từ số liệu tính toán của bảng 1 ta xây dựng được đồ thị phụ tải ngày mùa đôngcủa lộ 971-7 Văn Lâm thể hiện trong các hình 1

3.2.1 Xây dựng đồ thị phụ tải mùa đông

Bảng 1: Công suất đo ngày điển hình mùa đông lộ 971-7 Văn Lâm

Công Suất Các Ngày Đo (kW)

Hình 1 : Đồ thị phụ tải ngày mùa đông lộ 971-7 Văn Lâm

Tính toán các thông số của đồ thị phụ tải mùa đông:



 1 = 12.21 ( h )

Thời gian hao tổn công suất cực đại:  =

2 1 2

= 0.5

3.2.2 Xây dựng đồ thị phụ tải mùa hè

Số liệu tháng 6 em không thể đo đếm được vì vậy em thu thập thông qua

sổ nhật ký vận hành của trạm Qua quá trình đo đếm và thu thập số liệu ta cóbảng số liệu sau:

Bảng 2: Công suất đo ngày điển hình mùa hè lộ 971 -7 Văn Lâm

TẢI NGÀY MÙA HÈ LỘ 971-7

Hình 2 : Đồ thị phụ tải ngày mùa hè lộ 971-7 Văn Lâm

Tính toán các thông số của đồ thị phụ tải mùa hè:



 1 = 12,55 ( h )

Thời gian hao tổn công suất cực đại:  =

2 1 2

= 0.52

3.2.2 Xây dựng đồ thị phụ tải năm

Đồ thị phụ tải năm được xác định trên cơ sở đồ thị phụ tải điển hình ngày,đêm, mùa hè, mùa đông bằng phương pháp cộng đồ thị theo khoảng thời gian.Tùy theo đặc điểm của tong vùng mà chọn số ngày mùa hè, mùa đông cho thíchhợp Đối với vùng đồng bằng bắc bộ thường lấy mùa hè là 190 ngày và mùađông là 175 ngày

Hình 3 : Đồ thị phụ tải năm lộ 971-7 Văn Lâm

Tính toán các thông số của đồ thị phụ tải năm:

- Thời gian sử dụng công suất cực đại: TM =



 1 = 3650 ( h )

- Thời gian hao tổn công suất cực đại:  =

2 1 2

3.3 Tính toán hệ số cos của lộ:

Hệ số cos được xác định theo công thức: cos = 2 2

Q P

P

A A

A

Trong đó AP,AQ là điện năng tiêu thụ và phản kháng Ta thu được bằngcách đặt các đồng hồ đo ở đầu lộ, Thống kê số liệu đo trong vòng 7 ngày ta tínhđược kết quả sau:

Bảng 4: Điện năng đo được trong các ngày điển hình.

3.4 Hao tổn trong máy biến áp tiêu thụ lộ 971-7 Văn Lâm

3.4.1 Thông số các máy biến áp của lộ:

Thông số máy biến áp của lộ 971-7 Văn Lâm được cho trong bảng 5

Bảng 5: Thông số máy biến áp lộ 971-7 Văn Lâm

STT Tên trạm biến áp Cấp Công ∆P o ∆P k I o U k

điện áp

suất (kVA) (kW) (kW) (%) (%)

3.4.2 Công suất tính toán của các trạm:

Dựa vào lượng điện năng tiêu thụ trong năm thống kê được tại các trạm

và thời gian hao tổn công suất cực đại cả năm của toàn lộ ta tính được công suất

tải cực đại của các trạm theo công thức: Pt =

M T

A

( kW ) (3.16)

Qt= Pt.tg (kVAR) (3.17)Với Tmax= 3650 (h), cos = 0.85

Ví dụ tính cho trạm B.Lỗ Xá ta có:

Ptmax=

M T

A

=8030003650 = 220 (kW)

Qtmax= Ptmax.tg = 220.tan(acos0.85) = 136,344 (kVAR)

Tính toán cho các trạm ta thu được số kết quả cho trong Bảng 6:

Bảng 6: Công suất tính toán của các trạm lộ 971-7 Văn Lâm

T.PDP <Phúc

Xá> 10/0.4 160 438000 120 74.36932 0.8824

3.4.3 Hao tổn công suất trong máy biến áp:

Hao tổn công suất trong máy biến áp được xác định theo công thức:

%.

2 2

dm o

dm

t K

dm

t K

S i S

S u J S

220 7

2

2

= 6,839 + J32,238 (kVA)Hao tổn công suất của máy biến áp được thể hiện trong Bảng 7:

Bảng 7: Hao tổn công suất của các trạm biến áp lộ 971-7 Văn Lâm

20 T.PDP <Phúc

3.4.4 Hao tổn điện năng trong máy biến áp:

Hao tổn điện năng trong máy biến áp được xác định theo công thức:

∆AB = 1,55.8760 + 5,15.(0,85220.100)2.1838 = 23723,658 (kWh)

Tính toán tương tự cho các trạm ta thu được kết quả cho trong Bảng 8

Bảng 8: Hao tổn điện năng trong các máy biến áp lộ 971-7 Văn Lâm

STT Tên trạm biến áp S nBA

3.4.5 Hao tổn điện áp trong máy biến áp:

Hao tổn điện áp trong máy biến áp được tính theo công thức:

ua% =

dm

B dm

Bảng 9: Hao tổn điện áp trong các máy biến áp lộ 971-7 Văn Lâm

STT Tên trạm biến áp SnBA

T.PDP <Phúc

Xá> 160 120 4.1 5.5 2.563 4.867 41.977

3.5 Hao tổn trên đường dây của lộ 971-7 Văn Lâm

3.5.1 Thông số các đoạn đường dây của lộ:

Bảng 10: Thông số đường dây của lộ 971-7 Văn Lâm Đoạn

dây

Điểm

đầu

Điểm cuối Dây dẫn

Chiều dài (kM)

r o

(Ω/km)

x o

(Ω/km)