Nghiên cứu đề xuất các giải pháp vận hành tối ưu lưới điện phân phối ninh hòa

Vì những yêu cầu nâng cao chất lượng điện năng và giảm tổn thất điện năng trở nên cấp bách, tạo cơ sở để Điện lực Ninh Hòa hoàn thành các chỉ tiêu đề ra và thực hiện tốt chức năng nhiệm

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGUYỄN NGỌC MINH

NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP VẬN HÀNH TỐI ƯU LƯỚI ĐIỆN

PHÂN PHỐI NINH HÒA

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: TS NGUYỄN HỮU HIẾU

Phản biện 1: PGS.TS ĐINH THÀNH VIỆT

Phản biện 2: GS.TS NGUYỄN HỒNG ANH

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

sĩ kỹ thuật 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 Tính cấp thiết và lý do chọn đề tài

Để thực hiện thành công nhiệm vụ công nghiệp hóa, hiện đại hóa, đòi hỏi sự phát triển vượt bậc của các ngành kinh tế, trong đó có ngành Điện lực Sự phát triển của Điện lực có ảnh hưởng to lướn đến dự phát triển kinh tế của mỗi Quốc gia Điện năng là năng lượng được sử dụng nhiều nhất và không thể thiếu trong các lĩnh lực sản xuất cũng như trong đời sống hằng ngày

Với ý nghĩa quan trọng đó, Tập đoàn Điện lực Viết Nam (EVN) luôn đặt ra mục tiêu đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện ngày càng cao, giảm tổn thất điện năng, quản lý vận hành thuận lợi Trong đó, giảm tổn thất điện năng (TTĐN) có ý nghĩa lớn về nâng cao hiệu quả sản xuất kinh doanh, ngoài ra, TTĐN không chỉ là chỉ tiêu kế hoạch thực hiện hàng năm mà còn là chỉ tiêu pháp lệnh, nhằm đảm bảo nguồn điện cung cấp phục vụ các nhu cầu phát triển kinh tế - xã hội, an ninh quốc phòng, đời sống nhân dân trên địa bàn

Thị xã Ninh Hòa đang trên con đường phát triển mạnh về kinh tế, phụ tải tang trưởng nhanh, tuy nhiên lưới điện trung áp được đầu tư xây dựng từ những năm 1998 (thuộc dự án lưới điện nông thôn) với cấu trúc lưới điện và công nghệ còn nhiều hạn chế, tổn thất điện năng cao

Vì những yêu cầu nâng cao chất lượng điện năng và giảm tổn thất điện năng trở nên cấp bách, tạo cơ sở để Điện lực Ninh Hòa hoàn thành các chỉ tiêu đề ra và thực hiện tốt chức năng nhiệm vụ của mình, tôi đã chọn đề tài “Nghiên cứu đề xuất các giải pháp vận hành tối

ưu lưới điện phân phối Ninh Hòa”

2 Mục tiêu nghiên cứu

- Đề tài nghiên cứu, tính toán đánh giá các chỉ tiêu về tổn thất điện năng Công ty Cổ phần Điện lực Khánh Hoà (KHPC) đã giao cho điện lực Ninh Hoà

- Từ các số liệu thực tế, phân tích và đề ra các giải pháp để giảm tổn thất điện năng trên lưới điện phân phối của Ninh Hòa

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu của đề tài: Lưới điện trung áp của khu vực Ninh Hòa

- Phạm vi nghiên cứu: Hiện trạng tổn thất trên lưới điện trung áp của thị xã Ninh Hòa, từ

đó đề ra các giải pháp để giảm tổn thất điện năng, đem lại hiệu quả về kỹ thuật cũng như kinh tế

4 Phương pháp nghiên cứu

Sử dụng phương pháp nghiên cứu lý thuyết và thực tiễn:

- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: nghiên cứu các tài liệu sách báo, giáo trình, tạp chí, các trang web chuyên ngành điện đề cập tính tổn thất công suất, bù công suất phản kháng, tổn thất điện áp

- Phương pháp thực tiễn:

+ Tập hợp số liệu do Điện lực Ninh Hoà cung cấp (công suất phụ tải, dữ liệu MBA,

sơ đồ và thông số đường dây, thiết bị đóng cắt, số lượng và dung lượng các tụ bù, xây dựng file từ điển dữ liệu thông số cấu trúc lưới điện thị xã Ninh Hoà) để tạo sơ đồ và nhập các thông số vào phần mềm PSS/ADEPT

+ Xây dựng các chỉ số kinh tế lưới điện cài đặt vào chương trình PSS/ADEPT để đánh giá bù tối ưu CSPK

+ Khảo sát thực tế tại lưới điện phân phối do Điện lực Ninh Hoà quản lý

+ Công cụ tính toán: Tìm hiểu và sử dụng phần mềm PSS/ADEPT để hỗ trợ thực hiện tính toán tổn thất công suất, tổn thất điện áp, tối ưu hóa vị trị đặt tụ bù (CAPO) và tìm điểm mở tối ưu (TOPO) để lựa chọn phương thức vận hành tối ưu nhất nhằm giảm tổn thất

5 Tên và bố cục đề tài

Căn cứ vào mục tiêu, nhiệm vụ nghiên cứu đề tài được đặt tên là: “Nghiên cứu đề

xuất các giải pháp vận hành tối ưu lưới điện phân phối Ninh Hòa”

Luận văn gồm các chương sau:

Chương 1: Giới thiệu đặc điểm chung và hiện trạng sử dụng điện Thị xã Ninh Hòa Chương 2: Vấn đề tối ưu hóa lưới điện và giới thiệu chương trình PSS/ADEPT

Chương 3: Đề xuất phương pháp vận hành tối ưu lưới điện Ninh Hòa

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU ĐẶC ĐIỂM CHUNG VÀ HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG ĐIỆN

THỊ XÃ NINH HÒA 1.1 ĐẶC ĐIỂM CHUNG

1.1.1 Vị trí địa lý, đặc điểm, tính chất của địa phương

Thị xã Ninh Hòa là vùng đồng bằng ven biên Nam Trung bộ, thuộc tỉnh Khánh Hòa nằm về phía đông vòng cung Bắc Nam của dải Trường Sơn trên tọa độ từ 12020’ – 12045’

1.2 PHƯƠNGHƯỚNG PHÁT TRIỂN KINH TẾ, XÃ HỘI

1.2.1 Phương hướng mục tiêu tổng quát

Xây dựng thị xã Ninh Hòa trở thành một trong những trung tâm kinh tế - văn hóa - du lịch, là trọng điểm phát triển công nghiệp của tỉnh Khánh Hòa Tiếp tục thực hiện Đề án chia tách thị xã Ninh Hòa thành hai đơn vị hành chính cấp huyện và phấn đấu lên đô thị loại III vào năm 2020

Tiếp tục chuyển dịch cơ cấu kinh tế theo hướng Công nghiệp - Dịch vụ, du lịch - Nông nghiệp Phấn đấu phát triển kinh tế gắn với việc nâng cao đời sống vật chất và tinh thần cho người dân, đảm bảo an sinh xã hội; bảo vệ và cải thiện môi trường; giữ vững ổn định chính trị, bảo đảm quốc phòng - an ninh và trật tự an toàn xã hội, là khu vực phòng thủ của cả tỉnh Khánh Hòa

1.2.2 Các chỉ tiêu chủ yếu giai đoạn 2016-2020

1.3 TỔNG QUAN HỆ THỐNG LƯỚI ĐIỆN NINH HÒA

1.3.1 Nguồn và lưới điện phân phối

Điện lực Ninh Hoà, trực thuộc Công ty Cổ phần Điện lực Khánh Hoà, có nhiệm vụ quản lý vận hành lưới điện phân phối và kinh doanh điện năng theo phân cấp trên địa bàn Thị xã Ninh Hòa bao gồm 27 xã, phường; khối lượng quản lý tương đối lớn

Nguồn điện cấp cho lưới điện phân phối thị xã Ninh Hòa chủ yếu lấy từ 2 nguồn là trạm 110kV E24 – Ninh Hòa (công suất 40MVA) và trạm 110kV ENT – Ninh Thủy (công suất 40MVA), ngoài ra còn có liên lạc với các TBA 110kV lân cận như E33 – Vạn Giã và E31 – Đồng Đế

Lưới điện phân phối Thị xã Ninh Hòa gồm có 13 tuyến trung áp, trong đó có 10 tuyến 22kV và 03 tuyến 35kV với tổng số khách hàng sử dụng điện là 62.941 khách hàng Sơ đồ nguyên lý các xuất tuyến trung áp Ninh Hoà như phụ lục 2

Một số thông số khối lượng quản lý lưới điện như sau:

Bảng 1.1 Khối lượng quản lý lưới điện Điện lực Ninh Hoà

Khu vực

Đường dây trung

áp (km)

Đường dây

hạ áp (km)

Dung lượng

bù (MVAr)

Recloser (máy)

LBS (máy)

Trạm biến áp

Số Trạm

Tổng dung lượng (MVA)

Kết cấu lưới: DDK 22kV hình tia, có mạch vòngliên lạc với tuyến 471-E31 của

Vĩnh Hải qua LBS+DCL tại trụ 471-E31-E24/229; liên lạc với tuyến 478-E24 qua DCL tại trụ 471-478-E24/159; liên lạc với tuyến 472-E24 qua CDLL tại trụ 472-471-E24/113b;

Kết cấu lưới:DDK 22kV hình tia, có mạch vòngliên lạc với tuyến 474-E24 qua

LBS+DCL tại trụ 474-472-E24/45-18b và 472-474-E24/78-15; liên lạc với tuyến 478-E24 qua CDLL tại trụ 472-478-E24/113b;

Kết cấu lưới:DDK 22kV hình tia, có mạch vòngliên lạc với tuyến 471-F1 của

Vạn Ninh qua LBS+DCL tại trụ 471F1-473E24/163, liên lạc với tuyến 475-ENT qua DCL tại trụ 475ENT-473E24/52-23;

Kết cấu lưới: DDK 22kV hình tia, có mạch vòngliên lạc với tuyến 472-E24 qua

LBS+DCL tại trụ 474-472E24/45-18B và 472-474E24/78-15; liên lạc với tuyến 475-ENT qua LBS+CDLL tại trụ 474E24-475ENT/132;

trục chính sử dụng dây AC-185mm2 (từ 476-E24/01 476-E24/60), AC-95mm2; công suất Pmax 6,7MW;

Kết cấu lưới: DDK 22kV hình tia, vận hành độc lập (hiện tại tuyến 476-E24 chưa

có mạch liên lạc với tuyến 22kV khác)

Tuyến 478-E24:

Khối lượng quản lý: Từ đầu cáp ngầm MC 478-E24 đến vị trí cột 478-E24/302, tổng chiều dài trục chính xuất tuyến 23.5km, cấp điện cho các xã: Ninh Bình, Ninh

Quang, Ninh Hưng, Ninh Tân, Ninh Hà, Ninh Lộc và Ninh Ích; dây dẫn trục chính

sử dụng dây AC-95, AWBCC-95; công suất Pmax ~ 2,5MW;

Kết cấu lưới: DDK 22kV hình tia, có liên lạc với tuyến 471-E24 qua DCL tại trụ

471-478-E24/159;

Tuyến 473-ENT:

Khối lượng quản lý: Từ đầu cáp ngầm ENT đến vị trí cuối tại cột ENT/21, tổng chiều dài trục chính xuất tuyến 2,11km, đường dây do khách hàng

473-đầu tư xây dựng; dây dẫn trục chính sử dụng dây AAAWBCC-185mm2;

Hiện tại phụ tải chỉ có 01 TBA 320KVA, 22/0.4kV Công ty Nanoco

Kết cấu lưới: DDK 22kV hình tia, có liên lạc với tuyến 474-E24 qua LBS+DCL

tại trụ 474E24-475ENT/132; liên lạc với tuyến 477-ENT tại trụ 475-477ENT/68-3;

Kết cấu lưới: DDK 22kV hình tia, vận hành độc lập (hiện tại tuyến 479-ENT

chưa có mạch liên lạc với tuyến 22kV khác)

1.3.3 Phụ tải điện của khu vực Ninh Hoà

Phụ tải điện nông thôn, miền núi

Phụ tải sinh hoạt và dịch vụ công cộng

Phụ tải sản xuất

Phụ tải điện chung cư và khách sạn

1.4 TÌNH HÌNH THỰC HIỆN GIẢM TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TẠI ĐIỆN LỰC NINH HÒA

1.4.1 Số liệu chung

Tình hình thực hiện TTĐN năm 2016 Điện lực Ninh Hoà:

TTĐN chung toàn điện lực:

Bảng 1.2 TTĐN chung toàn điện lực Ninh Hoà

1 472-E24 -Xuất tuyến 472 2,17% -3,85% -6,02%

2 474 -E24 -Xuất tuyến 474 2,48% 1,68% -0,80%

3 476 -E24 -Xuất tuyến 476 3,63% 3,22% -0,41%

4 478 -E24 -Xuất tuyến 478 3,70% 3,46% -0,24%

5 475 -ENT -Tuyến 475-ENT 2,18% 4,86% +2,68%

6 477-ENT -Tuyến 477-ENT 1,43% 0,80% -0,63%

7 479-ENT -Tuyến 479-ENT 1,77% 1,60% -0,17%

 Giá bán bình quân (đ/kWh): 1.700,75

1.4.2 Chi tiết kết quả thực hiện giảm TTĐN 6 tháng đầu năm 2017

Tình hình thực hiện tổn thất điện năng 6 tháng đầu năm của Điện lực Ninh Hoà so với cùng kỳ năm 2016 được thể hiện theo bảng sau:

Bảng 1.4: TTĐN chung điện lực Ninh Hoà

STT Nội dung –Tiêu chí thực hiện

Lũy kế

6 tháng năm 2016

Lũy kế

6 tháng năm 2017

So sánh kết quả thực hiện giảmTTĐN 6 tháng đầu năm của Điện lực Ninh Hoà so với

kế hoạch được giao

Bảng 1.5: So sánh kết quả giảm TTĐN 6 tháng đầu năm

STT Nội dung –Tiêu chí thực hiện

Lũy kế

6 tháng năm 2017

Kế hoạch

6 tháng năm 2017

So sánh (%)

1 Tổng sản lượng điện thương phẩm

(103kWh) 87.613 89.434 97,96

2 Tỉ lệ TTĐN chung (%) 7,07 7,20 - 0,13

3 Giá bán bình quân (đ/kWh) 1.697 1.693 +4

CHƯƠNG 2 VẤN ĐỀ TỐI ƯU HÓA LƯỚI ĐIỆN VÀ GIỚI THIỆU CHƯƠNG TRÌNH

PSS/ADEPT 2.1 TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG

2.1.1 Khái niệm tổn thất điện năng

2.1.2 Tổn thất phi kỹ thuật

2.1.3 Tổn thất kỹ thuật

2.2 MỘT SỐ BIỆN PHÁP GIẢM TTĐN ĐANG ÁP DỤNG TẠI ĐLNH

2.2.1 Các biện pháp kinh doanh

Công tác quản lý, theo dõi điện năng sử dụng của khách hàng:

Công tác theo dõi thay thế công tơ định kỳ:

2.2.2 Các biện pháp kỹ thuật

2.3 VẤN ĐỀ BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG ĐỂ GIẢM TTĐN

2.3.1 Vấn đề chung của bù công suất phản kháng

2.3.2 Các dạng lắp đặt bù trên lưới điện

 Bù song song (Bù ngang)

 Bù nối tiếp (Bù dọc)

2.4 GIỚI THIỆU CHƯƠNG TRÌNH PSS/ADEPT

Tháng 04-2004 hãng Shaw Power Technologies đã cho ra đời phiên bản phần mềm PSS/ADEPT 5.0 (Power system simular/Advanced Distribution Engineering productivity Tool) là phần mềm tiện ích mô phỏng hệ thống điện và là công cụ tính toán, phân tích lưới điện phân phối với qui mô số lượng nút không hạn chế và hiện đang được áp dụng rộng rãi

tại các công ty Điện lực

2.4.1 Các chức năng ứng dụng

2.4.2 Các phân hệ của PSS/ADEPT

Nhiều module tính toán trong hệ thống điện sau khi cài đặt chương trình bao gồm: Bài toán phân bố công suất (Load Flow): phân tích và tính toán điện áp, dòng điện, công suất trên từng nhánh và từng phụ tải cụ thể

Bài toán tính ngắn mạch (All Fault): tính toán ngắn mạch tại tất cả các nút trên lưới bao gồm các loại ngắn mạch như ngắn mạch 1 pha, 2 pha và 3 pha

Bài toán TOPO (Tie Open Point Optimization) phân tích điểm mở tối ưu: tìm ra những điểm có tổn thất nhỏ nhất trên lưới và đó là chính là điểm mở lưới trong mạng vòng 3 pha

Bài toán CAPO (Optimal Capacitor Placement), đặt tụ bù tối ưu: tìm ra những điểm tối ưu để đặt các bộ tụ bù cố định và tụ bù ứng động sao cho tổn thất công suất trên lưới là thấp nhất

Bài toán tính toán các 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 and Coordination)

Bài toán phân tích sóng hài (Harmonic): phân tích các thông số và 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,

2.4.3 Các bước thực hiện ứng dụng phần mềm PSS/ADEPT

Bước 1: thiết lập thông số của mạng điện

- Xácđịnh thư viện dây dẫn

- Xác định thông số thuộc tính của lưới điện

- Xác định hằng số kinh tế của lưới điện

Bước 2: tạo sơ đồ cho lưới điện

Bước 3: chạy các chức năng tính toán

Bước 4: lập báo cáo

CHƯƠNG 3

ĐỀ XUẤT PHƯƠNG PHÁP VẬN HÀNH TỐI ƯU LƯỚI ĐIỆN

3.1 XÂY DỰNG ĐỒ THỊ PHỤ TẢI CHO CÁC XUẤT TUYẾN TRUNG ÁP

Từ các số liệu thu thập được, tiến hành xây dựng đồ thị phụ tải ngày điển hình của các xuất tuyến trung áp Thị xã Ninh Hòa như sau:

Hình 3 1: Đồ thị phụ tải ngày ĐL Ninh Hòa

Do tính chất phụ tải của Điện lực Ninh Hoà, một TBA công cộng có thể cấp điện cho các phụ tải ở nhiều nhóm phụ tải khác nhau như: vừa cấp điện sinh hoạt, vừa cấp điện chiếu sáng, vừa cấp điện sản xuất cho các cơ sở sản xuất nhỏ lẻ, nên việc phân chia phụ tải theo các nhóm phụ tải gặp nhiều khó khăn Do đó, trong phạm vi luận văn tác giả sẽ chia đồ thị phụ tải theo các khoảng thời gian đặc biệt trong ngày Dựa vào đồ thị phụ tải điển hình các xuất tuyến ta xây dựng đặc trưng của hệ thống điện Thị xã Ninh Hoà trong một ngày đêm và

có các khoảng thời gian đặc biệt cần phải xem xét trong việc tinh toán chế độ vận hành của lưới điện như sau:

Bảng 3 1 Phụ tải xuất tuyến trung áp theo ba nhóm giờ

10 Toàn ĐL Ninh Hoà 19,5 19,1 17,6

Hình 3 2 Đồ thị phụ tải trung bình theo nhóm giờ

Trên cơ sở số liệu đã được xử lý thống kê biểu diễn mối quan hệ giữa phụ tải và thời gian trên hệ trục tọa độ có tính chất tương tự với trục tung là phụ tải và trục hoành là thời gian ta sẽ nhận được đồ thị phụ tải hằng ngày Tuy nhiên, trong chương trình PSS/Adept, việc nhập đồ thị phụ tải vào chương trình được thực hiện bằng tỷ lệ của công suất theo nhóm giờ và tỷ lệ thời gian của nhóm giờ đó trong một ngày Để làm được điều đó, đồ thị phụ tải cần chuyển sang hệ đơn vị tương đối Ta chọn công suất cơ bản là giá trị trung bình của phụ tải PTB Phụ tải giờ thứ i trong hệ đơn vị tương đối sẽ là:

TB

i i P P

P*

Hình 3 3 Đồ thị phụ tải tương đối

3.2 SỬ DỤNG CHƯƠNG TRÌNH PSS/ADEPT ĐỂ TÍNH TOÁN LẮP ĐẶT BÙ TỐI

ƯU

3.2.1 Mô phỏng lưới điện thực tế trên chương trình PSS/Adept

Đối với lưới điện phân phối Khánh Hòa, 3 XT đường dây 35kV và XT 22kV 473-ENT chỉ truyền tải, cung cấp điện cho 1 khách hàng nên ta sẽ bỏ qua, không tính toán cho các XT này Trong đó, tuyến 473-ENT dài 2,1 km, cấp điện 01 TBA 320KVA, 22/0.4kV Công ty Nanoco; các xuất tuyến 35kV thông qua trạm cắt F2 là 373-F2 cấp điện cho Nhà máy đường Ninh Hoà, 374-F2 và 375-F2 đi mạch kép truyền tải điện từ nhà máy thủy điện Ea Krongrou

về và cấp điện cho nhà máy khi dừng phát điện

Bảng 3 2: Thông số hiện trạng của các xuất tuyến khu vực thị xã Ninh Hoà