CHƯƠNG 2 NGHIÊN CỨU CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN PHÂN TÍCH CÁC CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN VÀ CÁC PHẦN MỀM TÍNH TOÁN 2.1.. Có nhiều phần mềm nổi tiếng ác để tính toán thông số của mạ
Trang 1TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
ĐỖ THANH HÙNG
TÍNH TOÁN VÀ ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ VẬN HÀNH LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI ĐIỆN LỰC
BA TƠ – TỈNH QUẢNG NGÃI
TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT
Đà Nẵng, Năm 2018
Trang 2TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
Người hướng dẫn khoa học: TS LÊ ĐÌNH DƯƠNG
Phản biện 1: TS Trần Tấn Vinh
Phản biện 2: GS TS Nguyễn Hồng Anh
Luận văn sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ t u ậ t họp tại Đại học Bác K oa Đà Nẵng vào ngày 30 tháng 6 năm 2018
Có thể tìm hiểu luận văn tại:
- Trung tâm Thông tin học liệu và truyền thông tại Trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng
- T ư viện K oa Điện, Trường Đại học Bác K oa Đà Nẵng Nẵng
Trang 3CHƯƠNG I:
TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI ĐIỆN LỰC BA
TƠ- TỈNH QUẢNG NGÃI
1.1 Giới thiệu đặc điểm tự nhiên địa lý, kinh tế xã hội huyện
Ba Tơ
1.1.1 Đặc điểm tự nhiên địa lý huyện Ba Tơ
Ba Tơ là một huyện miền núi của tỉnh Quảng Ngãi và ở vị trí phía Tây Nam của các tỉnh Quảng Ngãi Phía Bắc giáp các huyện Min Long, Sơn Hà; p ía Đông Bắc giáp huyện Ng ĩa Hàn ; p ía Đông giáp uyện Đức Phổ; p ía Nam và Đông Nam giáp uyện An Lão của tỉn Bìn Định; phía Tây và Tây Nam giáp huyện Kon Plông của tỉnh Kon Tum và huyện K’Bang của tỉnh Gia Lai Ba Tơ
c diện tích tự nhiên xấp xỉ 1.132,54 km2
1.1.2 Đặc điểm kinh tế xã hội huyện Ba Tơ
1.1.3 Dự báo phát triển kinh tế-xã hội huyện Ba Tơ đến năm 2020 và tầm nhìn đến năm 2025
1.2 Tổng quan về lưới điện phân phối huyện Ba Tơ
1.2.1 Khối lượng đường dây và trạm biến áp:
Lưới điện Điện lực Ba Tơ là lưới điện phân phối hình tia, vận hành hở Khối lượng quản lý gồm: 15,469 m đường dây trung thế
35 V đoạn từ p ân đoạn Ba Động đến Ba Tơ (chiều dài đường dây
35 V đoạn từ trạm biến áp 110kV Mộ Đức đến trạm biến áp trung gian là 29,01 km, toàn bộ tuyến sử dụng dây nhôm trần lõi thép AC 95/16 mm2); trạm biến áp trung gian 1x4000kVA - 35/22 V Ba Tơ (T6) và 02 xuất tuyến 22kV; 152 m đường dây 22 kV; 125 km đường dây 0,4 kV; 124 TBA phân phối; 02 cụm bù trung áp do
Trang 4ngàn điện quản lý; 15 cụm bù hạ áp; 03 trạm cắt 22kV; 03 Dao cắt phụ tải và tổng số khách hàng sử dụng điện là 11.817 khách hàng
1.2.2 Sơ đồ kết dây hiện tại:
Lưới điện Điện lực Ba Tơ n ận điện từ điện lưới Quốc Gia qua
01 TBA 35kV (T6) Trạm do Công ty Điện lực Quảng Ngãi quản lý, vận hành
Chế độ vận àn bìn t ường của lưới phân phối là vận hành hở dạng hình tia và dạng xương cá
1.2.3 Các trạm biến áp 35kV:
Hiện tại Điện lực Ba Tơ quản lý vận hành hệ thống điện từ cấp
điện áp 35 kV trở xuống trên địa bàn huyện Trên toàn địa bàn huyện chỉ có 01 trạm biến áp trung gian 35/22kV công suất 1x4000kVA Trạm biến áp nhận điện từ trạm biến áp 110/35kV Mộ Đức qua đượng dây 35kV Mộ Đức – Ba Tơ với tổng chiều dài tuyến là 29,01
km
+ Xuất tuyến 471 –T6:
Cấp điện cho các xã Ba Cung, Ba T àn , Ba Điền, Ba Vinh, Ba Động và một phần thị trấn Ba Tơ Đường dây này băng qua u vực đồi núi, nông thôn nên hay gặp vấn đề về hành lang tuyến, mật độ giông sét cao Sự cố trên xuất tuyến này chủ yếu do hành lang tuyến,
do động vật xâm nhập lưới điện và do giông sét
Đặc thù của xuất tuyến này là phụ tải điện nông thôn nên công suất cao điểm vào lúc trưa và c iều tối 18-19h Tổn thất điện năng của xuất tuyến 471-T6 là 2,09 %
Công suất lúc cao điểm: 2,341 MVA cosφ 0,94 Smin: 0,141 MVA cosφ 0,95
Biểu đồ phụ tải đặc trưng được trình bày ở Hình 1.4:
Trang 5Hình: Biểu đồ phụ tải đặc trưng của xuất tuyến XT 471-T6
+ Xuất tuyến 472 –T6:
Cấp điện cho các xã Ba Dinh, Ba Chùa, Ba Tô, Ba Lế, Ba Nam,
Ba Xa, Ba Ngạc, Ba Tiêu, Ba Vì, Ba Giang và một phần thị trấn Ba
Tơ Đặc thù của xuất tuyến này là phụ tải điện nông thôn nên công suất cao điểm vào lúc trưa 7h và chiều tối 19h Tổn thất điện năng của xuất tuyến 472-T6 là 4,2 %
Công suất lúc cao điểm: 2.972 MVA cosφ 0,95 Smin: 0,572 MVA cosφ 0,951
Biểu đồ phụ tải đặc trưng được trình bày ở Hình 1.5:
Hình: Biểu đồ phụ tải đặc trưng của xuất tuyến XT 472-T6
Trang 61.2.4 Phụ tải điện:
1.2.4.1 Đặc điểm phụ tải:
a Phụ tải điện sinh hoạt:
Sản lượng điện sinh hoạt chiếm 52,2 % tổng sản lượng của Điện lực
b Phụ tải điện công nghiệp:
Sản lượng điện sinh hoạt chiếm 47,2 % tổng sản lượng của Điện lực
1.2.4.2 Yêu cầu phụ tải:
Hiện tại lưới điện Ba Tơ c sự chênh lệch lớn giữa phụ tải cực đại và cực tiểu Vì vậy việc tính toán tách bộ tụ bù ở chế độ cực tiểu
là cần thiết và vị trí lắp đặt bộ tụ bù cũng cần xét đến
Các c ương tiếp theo sẽ tiến hành khảo sát, tín toán và đưa ra giải p áp để vận hành tối ưu lưới điện Điện lực Ba Tơ
Trang 7CHƯƠNG 2 NGHIÊN CỨU CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN PHÂN TÍCH CÁC CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN VÀ
CÁC PHẦN MỀM TÍNH TOÁN
2.1 Giới thiệu chung
2.2 Các phương pháp tính phân bố công suất trong hệ thống điện
2.2.1 Tính toán phân bố công suất bằng phương pháp lặp Gauss – Seidel
2.2.2 Tính toán phân bố công suất bằng phường pháp lặp Newton-Raphson
2.3 Các phần mềm phân tích, tính toán trong hệ thống điện
2.3.1 Phần mềm Power World
2.3.2 Phần mềm CONUS
2.3.3 Phần mềm PSS/ADEPT
2.3.3.1 Giới thiệu chung về PSS/ADEPT 5.0
Các tín năng c ín của PSS/ADEPT 5.0 n ư:
- Tính toán chế độ xác lập của hệ thống điện
- Tính toán các loại ngắn mạch trong hệ thống điện
- Tính toán xác định vị trí tụ bù
- Tín toán tìm điểm mở tối ưu
- Tính toán khởi động động cơ
- Tính toán mô phỏng hoạ tần sóng hài tại các nút
- Tính toán phối hợp lắp đặt bảo vệ
- Tín toán độ tin cậy trong hệ thống
2.3.4 Phân tích lựa chọn phần mềm tính toán
Trang 8Phần mềm PSS/ADPET là phần mềm hiện đang được ngành điện sử dụng rộng rãi để thiết kế, tính toán các thông số của lưới điện Các k sư tại các phòng k thuật của Điện lực c i n án đang dần được tập huấn kiến thức để sử dụng phần mềm n ư một công cụ
để p ân tíc , đán giá iện trạng của lưới điện Có nhiều phần mềm nổi tiếng ác để tính toán thông số của mạng điện n ưng để thuận tiện cho việc thừa ưởng các kết quả tính toán của luận văn này c o thực tế và phù hợp với tình hình sử dụng phần mềm của điện lực địa
p ương, luận văn này sử dụng phần mềm PSS/ADEPT để tính toán thông số của mạng điện và các kết quả sẽ được chuyển tải c o điện lực địa p ương sử dụng, việc này sẽ góp phần giảm tổn hao công sức lao động xã hội i cùng điều tra, tính toán một vấn đề ứng dụng mà
sử dụng quá nhiều p ương t ức khác nhau Việc áp dụng nhiều
p ương t ức ác n au để tính toán một vấn đề để tìm ra p ương thức tối ưu p ù ợp trong các nghiên cứu mang tính hàn lâm cao
ơn Bên cạn đ luận văn cũng nêu ra các t uận lợi và ăn i
sử dụng phần mềm, đây cũng c t ể là nguyên nhân mà Tập đoàn điện lực Việt Nam trong lúc ban đầu chọn phần mềm ứng để ứng dụng cho toàn Tập đoàn Cụ thể n ư sau:
2.4 Tính năng chính của PSS/ADEPT
2.4.1 Modul Loadflow tính phân bổ công suất trong phần mềm PSS/ADEPT 5.0
2.4.2 Modul CAPO tính toán tối ƣu điểm đặt vị trí lắp đặt tụ bù ứng động và cố định trong phần mềm PSS/ADEPT 5.0
2.5 Kết luận
Công cụ được sử dụng để tính toán, phân tích hệ thống điện hiện nay có rất nhiều và mỗi phần mềm có một thế mạn riêng Để
Trang 9phù hợp với thực tế công việc luận văn này đã ng iên cứu sử dụng phần mềm PSS/ADEPT – một phần mềm nổi tiếng của hãng PTI (Shaw Power Technologies, Inc.) chuyên về tín toán lưới điện phân phối - để tính toán phân tích tìm giải pháp nâng cao độ tin cậy cho lưới điện phân phối Điện lực Ba Tơ Hai c ức năng của phần mềm PSS/ADEPT được sử dụng tính toán là:
- Tính toán về phân bố công suất
- Phân tích tính toán vị trí lắp đặt điểm tối ưu tụ bù cố định
và ứng động CAPO
CHƯƠNG III:
TÍNH TOÁN PHÂN TÍCH CÁC CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI ĐIỆN LỰC BA TƠ 3.1 Lưới điện phân phối Điện lực Ba Tơ
3.1.1 Phương thức vận hành lưới điện phân phối Điện lực Ba Tơ:
Lưới điện phân phối trên địa bàn huyện Ba Tơ do Điện lực Ba
Tơ quản lý vận hàn , lưới điện Ba Tơ được nhận nguồn từ hệ thống điện Quốc gia qua trạm biến áp Mộ Đức 110/35/22kV -2x25MVA Trạm biến áp Ba Tơ T6 35/22 V-1x4000 VA được cấp điện từ thanh cái 35kV của Trạm biến áp 110kV thông qua tuyến đường dây
35 V đoạn từ Thạch Trụ đến Ba Động với chiều dài tuyến 15,469km,
sử dụng dây nhôm trần lõi thép, ký hiệu: 3AC-95/16 mm2 Cột sử dụng cột Bê tông cốt thép
Trạm biến áp Ba Tơ T6 35/22 V-1x4000kVA có 02 xuất tuyến 471-T6 và 472-T6 Hai xuất tuyến này hình tia và vận hành hở Bán kính cấp điện cấp điện các xuất tuyến cụ thể n ư sau:
+ Xuất tuyến 471-T6 có bán kính cấp điện là: 18,5km Dây dẫn sử dụng chủ yếu là: dây nhôm lõi thép AC 70/11 mm2, AC 50/8
Trang 10mm2 , AC 95/16 mm2 ; dây nhôm bọc XLPE AXV 70 mm2 , AXV 95
Hình: Biểu đồ dòng điện của của XT 471-T6 trong 01 ngày
Trang 11Hình: Biểu đồ dòng điện của Trạm biến áp Ba Vinh 2 thuộc XT
471-T6 trong 01 ngày (Đặc trưng cho phụ tải Sinh hoạt của xuất tuyến)
Hình: Biểu đồ dòng điện của TBA Đại Nam thuộc XT 471-T6 trong
01 ngày (Đặc trưng cho phụ tải Công nghiệp của xuất tuyến)
3.1.2.1.1 Vận hành ở chế độ phụ tải cực đại (MAX):
* Tổn hao công suất trong xuất tuyến:
- Công suất lúc cao điểm: 2.341 VA cosφ 0,94 Tổn hao công suất là: 2,09%
Trang 12* Các vấn đề tồn tại của lưới điện khi vận hành chế độ phụ tải cực đại: Tính toán, liệt kê các trạm biến áp non tải, quá tải trong quá trình vận hành ở chế độ này
PSS/ADEPT (các trạm biến áp bị quá tải hiển thị màu đỏ):
Hình: Vị trí các trạm biến áp thuộc XT 471-T6 bị quá tải
3.1.2.1.2 Vận hành ở chế độ phụ tải trung bình (AVG):
* Tổn hao công suất trong xuất tuyến:
- Công suất lúc phụ tải trung bìn : 851 VA cosφ 0,94 Tổn hao công suất là: 0,88%
* Các vấn đề tồn tại của lưới điện khi vận hành chế độ phụ tải trung bình: Tính toán, liệt kê các trạm biến áp t ương xuyên non tải
Trang 13+ Nhận xét: Xuất tuyến 471 cấp điện cho tổng cộng 41 trạm biến áp, tuy nhiên theo tính toán, thống kê có 17 trạm biến áp vận
àn dưới 20% công suất định mức của máy biến áp Vì vậy ngành điện cần phải kiểm tra, tư vấn, thỏa thuận với ác àng để thay đổi lại công suất định mức của các trạm biến áp cho khách hàng Các trạm biến áp thuộc bản nêu trên sẽ được đề xuất t ay đổi trong phạm của c ương sau
3.1.2.1.3 Vận hành chế độ phụ tải cực tiểu (MIN):
* Tổn hao công suất trong xuất tuyến:
Công suất lúc thấp điểm: 141 VA cosφ 0,95 Tổn hao công suất là: 0,32%
* Các vấn đề tồn tại của lưới điện khi vận hành chế độ phụ tải cực tiểu: Tính toán, liệt kê các trạm biến áp non tải
3.1.2.1 Xuất tuyến 472-T6:
- Lưới điện phân phối thuộc xuất tuyến 472 cấp điện cho các xã: Ba Chùa, Ba Tô, Ba Lế, Ba Nam, Ba Vì, Ba Tiêu, Ba Giang, Ba Ngạc, Ba Xa, một phần thị trấn Ba Tơ P ụ tải của xuất tuyến này chủ yếu là cấp điện sinh hoạt nông thôn Thời gian sử dụng cao điểm là: Sáng từ 5-7 , trưa 11 đến 13h và chiều từ 17-20h Sau khoảng thời gian từ 20 đến 4h sáng hôm sau phụ tải tiêu thụ điện rất thấp Tuyến đường dây này có bán kính cấp điện lớn, khoảng cách từ điểm đầu đến điểm cuối đường dây 42,5 m Địa ìn đường dây đi qua khá phức tạp, cây cối t ường xuyên ngã đã vào đường dây gây mất điện
Trang 14Hình: Biểu đồ dòng điện của XT 472-T6 trong 1 ngày
Hình: Biểu đồ dòng điện của Trạm biến áp Ba Ngạc 1 thuộc XT
472-T6 trong 01 ngày (Đặc trưng cho phụ tải Sinh hoạt của xuất tuyến)
3.1.2.1.1 Vận hành ở chế độ phụ tải cực đại (MAX):
* Tổn hao công suất trong xuất tuyến:
- Công suất lúc cao điểm: 2.972 VA cosφ 0,95 Tổn hao công suất là: 4,21%
* Các vấn đề tồn tại của lưới điện khi vận hành chế độ phụ tải cực đại: Tính toán, liệt kê các trạm biến áp t ượng xuyên quá tải, non tải
Trang 15+ Sơ đồ các trạm biến áp hoạt động quá tải trên PSS/ADEPT
(các trạm biến áp bị quá tải hiển thị màu đỏ):
Hình: Vị trí các trạm biến áp thuộc XT 472-T6 bị quá tải
Trang 16Hình: Vị trí các trạm biến áp thuộc XT 472-T6 bị quá tải
3.1.2.1.2 Vận hành ở chế độ phụ tải trung bình (AVG):
* Tổn hao công suất trong xuất tuyến:
- Công suất lúc phụ tải trung bìn : 1.511 VA cosφ 0,951 Tổn hao công suất là: 2,15%
Trang 17* Các vấn đề tồn tại của lưới điện khi vận hành chế độ phụ tải trung bình: Tính toán, liệt kê các trạm biến áp non tải t ường xuyên
3.1.2.1.3 Vận hành chế độ phụ tải cực tiểu (MIN):
* Tổn hao công suất trong xuất tuyến:
- Công suất lúc thấp điểm: 572 VA cosφ 0,951 Tổn hao công suất là: 0,78%
* Các vấn đề tồn tại của lưới điện khi vận hành chế độ phụ tải
cự tiểu: Liệt kê các trạm biến áp non tải
Trang 18trung nên lưới điện rộng lớn và phức tạp nên việc cung cấp điện gặp rất nhiều ăn Việc đầu tư xây dựng để hoàn thiện một lưới điện n ư vậy tốn rất nhiều công sức, thời gian và tiền bạc Vì thế, hiện nay trên lưới điện còn tồn đọng nhiều hạn chế cần phải giải quyết Dưới đây xin đề xuất một số giải p áp để hoàn thiện kết dây hiện tại nhằm nâng cao độ tin cậy cũng n ư iệu quả kinh tế trong cung cấp điện
4.2 Đề xuất hoàn thiện một số phương thức kết dây hiện tại:
4.2.1 Các thiết bị dùng để thao tác đóng, cắt lưới điện:
4.2.1.1 Cầu chì tự rơi (FCO):
4.2.2 Giải pháp ngăn ngừa các dạng sự cố thường gặp:
4.2.3 Cải tạo hệ thống các trạm biến áp:
4.2.3.1 Nâng dung lượng các trạm biến áp quá tải thuộc XT T6:
471-STT Tên trạm
biến áp
Dung lượng trước khi cải tạo
Cấp điện
áp
Dung lượng trạm sau khi cải tạo
Bảng: Dung lượng các trạm biến áp thuộc XT 471-T6 trước và sau
khi cải tạo chống quá tải
Trang 19Sau i t ay đổi dung lượng trạm, tổn thất công suất XT 471-T6 giảm xuống n ư sau:
STT Tên xuất
tuyến
Tổn thất công suất tác dụng trước khi cải tạo
Tổn thất công suất phản kháng trước khi cải tạo
Tổn thất công suất tác dụng sau khi cải tạo
Tổn thất công suất phản kháng sau khi cải tạo
Cấp điện
áp
Dung lượng trạm sau khi cải tạo
Bản : Dung lượng các trạm biến áp thuộc XT 472-T6 trước và sau
khi cải tạo chống quá tải
Sau i t ay đổi dung lượng trạm, tổn thất công suất XT
472-T6 giảm xuống n ư sau (Có phụ lục 09 tính toán kèm theo):
Trang 20Tổn thất công suất phản kháng trước khi cải tạo
Tổn thất công suất tác dụng sau khi cải tạo
Tổn thất công suất phản kháng sau khi cải tạo
Bảng: Tổn thất công suất trước và sau khi cải tạo lưới điện thuộc XT
472-T6
4.2.3.3 Cải tạo các phụ tải điện công suất lớn:
* Trạm biến áp Hoàng Lâm Phú 1000kVA-22/0,4 kV:
- Trên cơ sở khảo sát tại c ương 3, đề xuất thay thế máy biến
áp 1000kVA -22/0.4kV xuống thành máy biến áp 560kVA-22/0,4kV
* Trạm biến áp Ánh Thông 400 kVA-22/0.4kV:
- Giải p áp đề xuất: T ay đổi công suất trạm biến áp từ 400kVA-22/0.4kV xuống 160kVA-22/0.4kV và lắp đặt bộ tụ bù hạ thế ngay tại trạm
4.3 Tối ưu việc lắp đặt tụ bù:
4.3.1 Tình hình bù hiện trạng:
Hiện nay trên lưới phân phối Điện lực Ba Tơ c 02 cụm tụ
bù với tổng dung lượng 700 kVAr
4.3.2 Tính toán bằng modul CAPO:
Do thời gian vận hành của các xuất tuyến với phụ tải trung bình lớn trong khi thời gian vận àn lưới điện với phụ tại Min và Max nhỏ nên để c được hiệu quả bù tốt nhất ta tính toán với số liệu phụ tải trung bình Sau đ iểm tra lại với chế độ tải min để tránh quá bù