inh toán đề xuất phương thức vận hành tối ưu lưới điện phân phối Điện lực Trung tâm Nha Trang đáp ứng tiêu chí của EVNCPC

Sau khi được nâng cấp cải tạo, lưới điện phân phối thành phố Nha Trang chủ yếu được vận hành theo phân bố địa lý và kinh nghiệm, chưa có một tính toán phân tích cụ thể để tìm ra các thôn

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

,

CAO THÀNH TUẤN

TÍNH TOÁN ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN

VẬN HÀNH TỐI ƯU LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI

ĐIỆN LỰC TRUNG TÂM NHA TRANG

ĐÁP ỨNG TIÊU CHÍ CỦA EVN CPC

Chuyên ngành: Kỹ thuật điện

Mã số: 60 52 02 02

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Đà Nẵng - Năm 2017

Công trình được hoàn thành tại

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Người hướng dẫn khoa học: GS.TS NGUYỄN HỒNG ANH

Phản biện 1: PGS.TS NGÔ VĂN DƯỠNG

Phản biện 2: TS LÊ KỶ

Luận văn được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc

sĩ kỹ thuật, chuyên ngành kỹ thuật điện họp tại Trường Đại học Bách

khoa Đà Nẵng vào ngày 07 tháng 10 năm 2017

* Có thể tìm hiểu luận văn tại:

- Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng tại Trường Đại học

Bách khoa

- Thư viện Khoa Điện, Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Trong công tác vận hành lưới điện, vấn đề tính toán phân tích, lựa chọn phương án vận hành hợp lý hệ thống điện luôn có ý nghĩa rất quan trọng Sau khi được nâng cấp cải tạo, lưới điện phân phối thành phố Nha Trang chủ yếu được vận hành theo phân bố địa lý và kinh nghiệm, chưa có một tính toán phân tích cụ thể để tìm ra các thông số chế độ, lựa chọn phương án vận hành hợp lý Việc chuyển đổi phương thức cấp điện giữa các nguồn với nhau đôi khi bỏ sót các phương thức vận hành đảm bảo cả về mặt kinh tế và kỹ thuật.Cùng với sự phát triển kinh tế của đất nước, lưới điện phân phối cũng không ngừng được nâng cấp mở rộng hoặc xây dựng mới, đi kèm theo là việc phát triển nguồn và lưới để đáp ứng nhu cầu trên Thực tế vận hành cho thấy, sơ

đồ kết lưới hiện nay chưa được tối ưu, một số vị trí tụ bù trung áp không còn phù hợp do phụ tải thay đổi Đồng thời hiện nay các chỉ số

về độ tin cậy cung cấp điện ngày càng được quan tâm và đưa vào chỉ tiêu thi đua của các Điện lực

Vì vậy để nâng cao hiệu quả vận hành lưới điện phân phối nhằm

giảm tổn thất điện năng, nâng cao độ tin cậy, tác giả chọn đề tài “ Tinh toán đề xuất phương thức vận hành tối ưu lưới điện phân phối Điện lực Trung tâm Nha Trang đáp ứng tiêu chí của EVNCPC”

- Trên cơ sở tổng hợp các số liệu sự cố mất điện của lưới điện phân phối Điện lực Trung tâm Nha Trang trong 6 tháng đầu năm

2017 Luận văn sẽ đánh giá các chỉ tiêu độ tin cậy của lưới điện phân phối Điện lực Trung tâm Nha Trang theo thông tư số: 39/2015/TT-BCT của Bộ Công thương và tiêu chí đánh giá của EVNCPC: so với sản lượng điện đầu xuất tuyến, sản lượng phản kháng nhận không vượt quá 20%, sản lượng phản kháng phát ngược không vượt quá 2% Từ đó đề xuất các giải pháp để nâng cao độ tin cung cấp điện cho lưới điện phân phối Trung tâmThành phố Nha Trang

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu:

+ Lưới điện phân phối 22kV Điện lực Trung tâm Nha Trang

- Phạm vi nghiên cứu:

Theo thông tư số: 39/2015/TT-BCT của Bộ Công thương về các yêu cầu trong vận hành hệ thống điện phân phối gồm có:

+ Yêu cầu kỹ thuật (f, U, cân bằng pha, sóng hài );

+ Độ tin cậy cung cấp điện và tổn thất điện năng;

+ Yêu cầu chất lượng dịch vụ khách hàng

Theo tiêu chí đánh giá của EVNCPC:

+ So với sản lượng điện đầu xuất tuyến, sản lượng phản kháng nhận không vượt quá 20%,

+ So với sản lượng điện đầu xuất tuyến, sản lượng phản kháng phát ngược không vượt quá 2%

Đề tài đi sâu vào nghiên cứu, phân tích phân bố công suất, chỉ tiêu tổn thất điện năng của lưới điện phân phối 22 kV Điện lực Trung tâm Nha Trang, cụ thể luận văn sẽ nghiên cứu vấn đề phân bố công suất, điện áp các nút trên lưới điện, thay đổi các vị trí tụ bù hiện tại

để vận hành hiệu quả, tìm điểm mở tối ưu để giảm tổn thất điện năng

4 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp nghiên cứu được sử dụng trong luận văn là phương pháp phân tích và tổng hợp lý thuyết, phương pháp mô hình

hóa để phân tích và tính toán Dùng phần mềm để tính toán phân bố công suất, đặt tụ bù, điểm mở tối ưu Từ đó đề xuất các giải pháp giảm tổn thất điện năng trên lưới

5 Bố cục của luận văn

Ngoài phần mở đầu, kết luận và kiến nghị, danh mục tài liệu tham khảo, nội dung chính của luận văn được chia thành 4 chương như sau:

Chương 1: Tổng quan về tình hình cung cấp điện hiện tại của

Điện lực Trung tâm Nha Trang

Chương 2: Nghiên cứu bù công suất phản kháng và phần mềm

tính toán phân bố công suất trên lưới điện phân phối

Chương 3: Phân tích tình hình truyền tải công suất hiện nay của

lưới điện Điện lực Trung tâm Nha Trang

Chương 4: Giải pháp vận hành tối ưu lưới điện phân phối 22kV

Điện lực Trung tâm Nha Trang

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI ĐIỆN LỰC

TRUNG TÂM NHA TRANG

1.1 Đặc điểm của lưới điện phân phối 22kVĐiện lực Trung tâm Nha Trang

1.1.1 Khối lượng đường dây và TBA

1.1.2 Sơ đồ kết dây hiện tại

1.1.3 Các vị trí liên lạc trên xuất tuyến 22 kV:

- Xuất tuyến 471-E27 liên lạc với xuất tuyến 479-E27 thông qua CDLL tại vị trí 471-479 /27-1

- Xuất tuyến 471-E27 liên lạc với xuất tuyến 472-E27 thông qua CDLL tại các vị trí 471-472 /24-2, 471-472 /19-3, 471-472 /45-8

- Xuất tuyến 471-E27 liên lạc với xuất tuyến 473-E27 thông qua CDLL tại vị trí 471-473 /65-1

- Xuất tuyến 472-E27 liên lạc với xuất tuyến 474-E31 thông qua CDLL tại vị trí 472E27-474E31 /41-19-1

- Xuất tuyến 472-E27 liên lạc với xuất tuyến 474-E27 thông qua CDLL tại vị trí 472-474 /31-1

- Xuất tuyến 473-E27 liên lạc với xuất tuyến 477-E27 thông qua CDLL tại vị trí 473-477 /25-21

- Xuất tuyến 473-E27 liên lạc với xuất tuyến 485-E27 thông qua CDLL tại vị trí 473-485 /58-3

- Xuất tuyến 473-E27 liên lạc với xuất tuyến 474-E27 thông qua CDLL tại vị trí 473-474 /67

- Xuất tuyến 474-E27 liên lạc với xuất tuyến 485-E27 thông qua LBS tại vị trí 371-474-485 /49, thông qua CDLL tại vị trí 474-485 /72

- Xuất tuyến 474-E27 liên lạc với xuất tuyến 484-E27 thông qua CDLL tại vị trí 474-484 /64-14

- Xuất tuyến 475-E27 liên lạc với xuất tuyến 476-E27 thông qua CDLL tại vị trí 475-476 /38-2-1, 475-476 /29

- Xuất tuyến 477-E27 liên lạc với xuất tuyến 484-E27 thông qua LTDLL tại vị trí 477-484 /31-1

- Xuất tuyến 477-E27 liên lạc với xuất tuyến 478-E32 thông qua LTDLL tại vị trí 477-478/32

- Xuất tuyến 478-E27 liên lạc với xuất tuyến 485-E27 thông qua LBS kín tại vị trí 371-478-485 /17

- Xuất tuyến 484-E27 liên lạc với xuất tuyến 485-E27 thông qua CDLL tại vị trí 484-485 /17, thông qua LBS kín tại vị trí 484-485 /27-14

1.1.4 Các vị trí phân đoạn giữa xuất tuyến 22 kV:

1.1.5 Các vị trí lắp đặt tụ bù trên xuất tuyến 22 kV:

TT Tên xuất tuyến/

Vị trí lắp đặt

Cấp điện áp (kV)

Tụ bù

TBĐC trung áp

Cố định Tình

trạng

VH

Số cụm

D.lượng (kVAr)

10 TBN4014-(476 cột

vận hành FCO

1.2 Phụ tải điện

1.2.1 Đặc điểm phụ tải

Phụ tải điện thuộc Điện lực Trung tâm Nha Trang quản lý gồm phụ tải nông lâm, thủy sản, công nghiệp xây dựng, thương mại dịch

vụ, quản lý tiêu dùng dân cư và các hoạt động khác

Các loại phụ tải này phân bố đều trên các xuất tuyến, không tập trung Do vậy các xuất tuyến này luôn ở cao điểm từ 7h đến 23h Sự

cố tập trung khu vực này chủ yếu là do thiết bị các TBA vận hành lâu ngày bị hỏng cách điện, do các khách sạn lớn hoạt động quá tải gây

nổ hỏng FCO đầu tuyến, do hành lang tuyến, do tiếp xúc xấu, sương muối…

Các thành phần phụ tải thống kê theo mục đích sử dụng của chương trình CMIS ( Hệ thống thông tin quản lý khách hàng ) gồm 5 thành phần chính: (1) nông, lâm nghiệp; (2) công nghiệp, xây dựng; (3) thương mại, dịch vụ; (4) quản lý tiêu dùng, dân cư; (5) hoạt động khác Với tỷ trọng cao đối với phụ tải thương mại, dịch vụ và quản lý tiêu dùng, dân cư

1.2.2 Yêu cầu của phụ tải

1.2.2.1 Chất lượng điện năng

Các phụ tải hiện nay yêu cầu chất lượng điện năng ngày càng cao

để đáp ứng các dây chuyền công nghệ hiện đại và chất lượng sản phẩm làm ra Việc sụt áp và dao động điện áp, sóng hài sẽ gây ảnh hưởng đến các phụ tải

1.2.2.2 Độ tin cậy

Hiện nay các phụ tải ngày càng yêu cầu cao về độ tin cậy để ổn định sản xuất, sắp xếp sinh hoạt… Việc gián đoạn cung cấp điện lâu hoặc mất điện bất ngờ do sự cố sẽ gây thiệt hại lớn đến sản xuất kinh doanh của các doanh nghiệp và nhà máy Độ tin cậy cung cấp điện đang được đưa vào chỉ tiêu thi đua của các đơn vị Vì vậy độ tin cậy cung cấp điện là một vấn đề ngày càng được quan tâm từ phía các khách hàng và ngành điện

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG TRÊN LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI VÀ PHẦN MÊM TÍNH TOÁN PHÂN

BỐ CÔNG SUẤT TRÊN LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI

2.1 Sự tiêu thụ công suất phản kháng

2.1.1 Sự tiêu thụ Công suất phản kháng

2.1.2 Các nguồn phát công suất phản kháng trên lưới điện

Khả năng phát CSPK của các nhà máy điện là rất hạn chế, do cosφ của nhà máy từ 0,8 – 0,9 hoặc cao hơn nữa Vì lý do kinh tế người ta không chế tạo các máy phát có khả năng phát nhiều CSPK cho phụ tải Các máy phát chỉ đảm đương một phần nhu cầu CSPK của phụ tải, phần còn lại do các thiết bị bù đảm trách (Máy bù đồng

bộ, tụ điện)

Ngoài ra trong hệ thống điện nói chung, phải kể đến một nguồn phát CSPK nữa, đó là các đường dây tải điện, đặc biệt là các đường cáp và đường dây siêu cao áp Tuy nhiên ở đây ta chỉ xét đến lưới phân phối, do vậy chỉ lưu ý đến các trường hợp đường dây 35 kV dài

và các đường cáp ngầm Tuy nhiên CSPK phát ra từ các phần tử này cũng không đáng kể nên nguồn phát CSPK chính trong lưới phân phối vẫn là tụ điện, động cơ đồng bộ và máy bù

2.1.2.1 Các nguồn phát công suất phản kháng trên lưới

2.1.3 Ý nghĩa của việc bù cspk trong lưới phân phối

Hầu hết các thiết bị sử dụng điện đều tiêu thụ CSTD (P) và CSPK (Q) Sự tiêu thụ CSPK này sẽ được truyền tải trên lưới điện về phía nguồn cung cấp CSPK, sự truyền tải công suất này trên đường dây sẽ làm tổn hao một lượng công suất và làm cho hao tổn điện áp tăng lên đồng thời cũng làm cho lượng công suất biểu kiến (S) tăng, dẫn đến chi phí để xây dựng đường dây tăng lên Vì vậy việc bù CSPK cho lưới điện sẽ có những tích cực:

2.1.3.1 Giảm được tổn thất công suất trong mạng điện

Ta có tổn thất công suất trên đường dây được xác định theo công thức:

Khi giảm Q truyền tải trên đường dây, ta giảm được thành phần tổn thất công suất ∆P(Q)do Q gây ra

2.1.3.2 Giảm được tổn thất điện áp trong mạng điện

2.1.4 Các tiêu chí bù công suất phản kháng trên lưới phân phối

2.1.4.1 Tiêu chí kỹ thuật

2.1.4.2 Tiêu chí kinh tế

Trong nhưng năm gần đây, người ta rất quan tâm đến việc tăng cường sự hoạt động của hệ thống điện như giảm mức tiêu thụ nhiên liệu và tìm cách sử dụng tốt hơn các thiết bị sẵn có trên lưới điện để hạn chế mua thiết bị mới

2.1.5 Ứng dụng phần mềm pss/adept để tính toán phân bố công suất

KẾT LUẬN CHƯƠNG 2

CHƯƠNG 3 PHÂN TÍCH TÌNH HÌNH TRUYỀN TẢI CÔNG SUẤT HIỆN NAY CỦA LƯỚI ĐIỆN ĐIỆN LỰC TRUNG TÂM

NHA TRANG

3.1 Các số liệu đầu vào phục vụ cho việc tính toán lưới điện

- Thông số kỹ thuật về lưới: Số liệu này bao gồm các thông số về cấu trúc đường dây, MBA, tụ bù, thiết bị đóng cắt…

- Thông số về phụ tải: Số liệu phụ tải tính toán của các TBAPP được thu thập vào thời điểm tháng 6 của năm 2017

3.2 Dung lượng, vị trí, trạng thái đóng cắt của các bộ tụ bù ở phương thức vận hành hiện tại với các khoảng thời gian

BTS: khoảng thời gian bình thường sáng từ 4 h 00 đến 9 h 30; CDS: khoảng thời gian cao điểm sáng từ 09 giờ 30 đến 11 giờ 30; BTC: khoảng thời gian bình thường chiều từ 11 h 30 đến 17 h 00; CDT: khoảng thời gian cao điểm chiều từ 17 giờ 00 đến 20 giờ 00; BTT: khoảng thời gian bình thường tối từ 20 giờ 00 đến 22 giờ 00; TDT: khoảng thời gian thấp điểm tối từ 22 giờ 00 đến 04 giờ 00 sáng ngày hôm sau

Trên lưới điện phân phối trung áp của Điện lực Trung tâm Nha Trang có lắp đặt khá nhiều tụ bù tĩnh với dung lượng phổ biến là 300 kVAr hoặc 600 kVAr, nhưng bị cô lập khá nhiều ( 11/18 vị trí) Không có tụ bù điều chỉnh tự động

3.3 Tình hình vận hành của các xuất tuyến hiện tại

3.4 Tính toán cho phương thức vận hành hiện tại bằng modul Load Flow trong PSS/ADEPT

Phần này tính toán phân bố công suất được thực hiện bằng cách dùng modul Load Flow tính toán cho phương thức vận hành hiện tại của LĐPP Điện lực Trung tâm Nha Trang

Sau khi tính toán phân bố công suất ở thời điểm cực đại của các xuất tuyến, thực hiện kiểm tra toàn bộ điện áp tại các nút phụ tải có điện áp thấp nhất:

Bảng 3.3 Điện áp thấp nhất trên các xuất tuyến

Xuất tuyến

Điện áp đàu xuất tuyến (kV)

Điện áp thấp nhất khi cắt toàn bộ tụ

bù trên lưới (kV)

Điện áp thấp nhất khi đóng tụ

có sẵn trên lưới (kV)

Bảng 3.4 Tổn thất công suất trên các xuất tuyến

KẾT LUẬN CHƯƠNG 3

CHƯƠNG 4 GIẢI PHÁP VẬN HÀNH TỐI ƯU LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI 22KV ĐIỆN LỰC TRUNG TÂM NHA TRANG

4.1 Các tiêu chí để lựa chọn phương thức vận hành tối ưu cho lưới điện phân phối Điện lực Trung tâm Nha Trang

Nhiệm vụ của LĐPP là dùng để chuyển tải điện năng cung cấp điện trực tiếp đến khách hàng sử dụng điện, nên việc đảm bảo cho lưới điện vận hành tin cậy, chất lượng và đạt hiệu quả là việc làm hết sức quan trọng

Để việc cung cấp điện tin cậy, chất lượng và đảm bảo tính kinh tế trong vận hành, chúng ta có nhiều phương pháp thực hiện, một trong những phương pháp mang lại hiệu quả cao nhưng không cần phải bỏ vốn đầu tư nhiều đó là thay đổi kết lưới trong vận hành Các thiết bị phân đoạn (các máy cắt recloser, dao cắt có tải hoặc dao cách ly, ) thường được thay đổi trạng thái (đóng hoặc cắt) để tạo thành các mạng hình tia trong những điều kiện vận hành khác nhau Việc thay đổi trạng thái các thiết bị phân đoạn sẽ dẫn đến cấu hình lưới điện thay đổi theo Trong LĐPP, việc thay đổi cấu hình lưới điện phải thoả mãn một số hàm mục tiêu sau:

- Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện

- Tổn thất công suất và điện năng trong toàn mạng là bé nhất

- Điện áp vận hành tại các nút nằm trong giới hạn cho phép Cùng các điều kiện ràng buộc cần phải thoả mãn là:

- Tất cả các phụ tải đều được cung cấp điện

- Chi phí vận hành là nhỏ nhất

- Không bị quá tải các phần tử trong hệ thống điện khi vận hành Trong phạm vi của bản luận văn này, do giới hạn về thời gian nên chỉ đi vào tính toán, lựa chọn phương thức vận hành sao cho tổn thất công suất (∆P) là bé nhất, đồng thời đảm bảo chất lượng điện áp tại các nút và đảm bảo điều kiện phát nóng của dây dẫn

4.2 Tính toán, lựa chọn phương thức vận hành cơ bản tối ưu cho lưới điện phân phối Điện lực Trung tâm Nha Trang

4.2.1 Tính toán vị trí bù tối ưu công suất phản kháng dùng modul CAPO của PSS/DAEPT

Để thiết đặt các thông số kinh tế này, ta chọn Menu Network\Economics Bảng cácthông số kinh tế sẽ hiện ra trên màn hình như sau:

Hình 4.1 Hộp thoại thiết đặt các thông số kinh tế trung áp trong

CAPO

4.2.1.2 Tính toán lưa chọn vị trí bù tối ưu

a Dùng modul CAPO lựa chọn vị trí bù bù tối ưu Thực hiện tính toán bằng chức năng CAPO trong PSS/ADEPT kết quả phân tích của

12 xuất tuyến 22kV về vị trí bù và dung lượng bù tối ưu được thể hiện trong (bảng 4.1)