TÍNH TOÁN VÀ ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ VẬN HÀNH LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI ĐIỆN LỰC SƠN TỊNH – TỈNH QUẢNG NGÃI LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

11 CHƯƠNG II: NGHIÊN CỨU CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN PHÂN TÍCH CÁC CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN VÀ CÁC PHẦN MỀM TÍNH TOÁN.. Các phương pháp tính toán tổn thất công suất và tổn thất đi

ĐIỆN LỰC SƠN TỊNH – TỈNH QUẢNG NGÃI

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Đà Nẵng - Năm 2018

ĐIỆN LỰC SƠN TỊNH - TỈNH QUẢNG NGÃI

Chuyên ngành: KỸ THUẬT ĐIỆN

Mã số: 60.52.02.02

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

PGS.TS NGÔ VĂN DƯỠNG

Đà Nẵng - Năm 2018

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi

Các số liệu, kết quả trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Tác giả luận văn

NGUYỄN HỮU THỌ

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

CHƯƠNG I:TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN ĐIỆN LỰC HUYỆN SƠN TỊNH 1 1.1 Giới thiệu đặc điểm tự nhiên địa lý, kinh tế xã hội huyện Sơn Tịnh 1

1.1.1 Đặc điểm tự nhiên địa lý huyện Sơn Tịnh 1

1.1.2 Đặc điểm kinh tế xã hội huyện Sơn Tịnh 1

1.1.3 Dự báo phát triển kinh tế-xã hội huyện Sơn Ttỉnh đến năm 2020 và tầm nhìn đến năm 2025 1

1.2 Giới thiệu hiện trạng hệ thống điện huyện Sơn Tịnh 1

1.2.1 Giới thiệu Điện lực huyện Sơn Tịnh 1

1.2.1.1 Cơ cấu tổ chức: 2

1.2.2 Hiện trạng hệ thống điện Điện lực Sơn Tịnh 2

b Sơ đồ kết dây hiện tại: 3

c Tình hình phụ tải trên các xuất tuyến: 5

1.2.2.3.Tình hình phụ tải: 8

1.2.2.4 Yêu cầu của phụ tải 11

1.3 Kết luận: 11

CHƯƠNG II: NGHIÊN CỨU CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN PHÂN TÍCH CÁC CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN VÀ CÁC PHẦN MỀM TÍNH TOÁN 12

2.1 Giới thiệu chung 12

2.2 Các phương pháp tính phân bố công suất trong hệ thống điện 12

2.2.1 Tính toán phân bố công suất bằng phương pháp lặp Gauss – Seidel 12

2.2.2 Tính toán phân bố công suất bằng phường pháp lặp Newton-Raphson 14

2.2.3 Các phương pháp xác định phụ tải tải tính toán 14

2.2.4 Các phương pháp tính toán tổn thất công suất và tổn thất điện năng trong hệ thống cung cấp điện 16

2.3 Các phần mềm phân tích, tính toán trong hệ thống điện 21

2.3.1 Phần mềm Power World 21

2.3.2 Phần mềm CONUS 22

2.3.3 Phần mềm PSS/ADEPT 22

2.3.3.1 Giới thiệu chung về PSS/ADEPT 5.0 22

2.3.3.2 Phương pháp tính toán phân bổ công suất trong phần mềm PSS/ADEPT 23 2.3.3.3 Tính toán vị trí đặt bù tối ưu CAPO 24

2.3.3.4.Tính toán điểm dừng tối ưu TOPO 25

2.4 Kết luận: 29

CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN PHÂN TÍCH CÁC CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI KHU VỰC HUYỆN SƠN TỊNH 31

3.1 Các chế độ vận hành của lưới điện phân phối Điện lực Sơn Tịnh 31

3.1.1 Phương thức vận hành lưới điện phân phối khu vực huyện Sơn Tịnh 31

3.1.2 Chế độ vận hành của các xuất tuyến 31

3.1.3 Các vị trí liên lạc giữa các xuất tuyến 32

3.1.4 Các vị trí phân đoạn giữa xuất tuyến: 32

3.1.5 Lựa chọn mạch vòng tính toán 33

3.2 Tính toán các chế độ vận hành bình thường 41

3.2.1 Xác định các chế độ tính toán 41

3.2.2 Tính toán cho xuât tuyến 470/E17.2 41

3.2.2.1 Tính toán chế độ vận hành cực đại (MAX): 42

3.2.2.2 Tính toán chế độ vận hành trung bình: (AVG) 42

3.2.2.3 Tính toán chế độ vận hành cực tiểu: (MIN) 42

3.2.2.4 Nhận xét, đánh giá: 43

3.2.3 Tính toán cho xuât tuyến 474/E17.2 43

3.2.3.1 Tính toán chế độ vận hành cực đại (MAX): 44

3.2.3.2 Tính toán chế độ vận hành trung bình: (AVG) 44

3.2.3.3 Tính toán chế độ vận hành cực tiểu: (MIN) 45

3.2.4 Nhận xet, đánh giá 45

3.3.Tính toán các chế độ vận hành sự cố: 46

3.3.1 Trường hợp sự cố 470/E17.2 46

3.3.1.1 Mô tả sự cố 46

3.3.1.1 Tính toán chế độ vận hành cực đại (MAX) 46

3.3.1.2 Tính toán chế độ vận hành trung bình (AVG) 47

3.3.1.3 Tính toán chế độ vận hành cực tiểu (MIN) 47

3.3.2 Trường hợp sự cố 474/E17.2 48

3.3.2.1 Mô tả sự cố 48

3.3.2.2 Tính toán chế độ vận hành cực đại (MAX) 48

3.3.2.3 Tính toán chế độ vận hành trung bình (AVG) 48

3.3.2.4 Tính toán chế độ vận hành cực tiểu (MIN) 49

3.4 Kết luận 49

CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ VẬN HÀNH CHO LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI ĐIỆN LỰC SƠN TỊNH 51

4.1 Mở đầu: 51

4.2 Tính toán đề xuất giải pháp bù công suất phản kháng 51

4.2.1 Tính toán cho xuất tuyến 470/E17.2 51

4.2.1.1 Sơ đồ tính toán: 51

4.2.1.2 Kết quả tính toán 52

4.2.1.3 nhận xét đánh giá 53

4.2.2 Tính toán cho xuất tuyến 474/E17.2 54

4.2.2.1 Sơ đồ tính toán 54

4.2.2.2 Kết quả tính toán 54

4.2.2.3 nhận xét đánh giá 55

4.3 Tính toán phân tích các chế độ vận hành của xuất tuyến 470/E17.2 và 474/E17.2 sau khi thực hiện tối ưu hóa vị trí bù 55

4.3.1 Tính toán chế độ vận hành cực đại: MAX 56

4.3.2 Tính toán chế độ vận hành trung bình: 57

4.3.3 Tính toán chế độ vận hành cực tiểu: 57

4.3.4 Hiệu quả giảm tổn thất sau khi thực hiện giải phối tối ưu hóa vị trí bù 58

4.3.5 Nhận xét 58

4.4 Tính toán đề xuất giải pháp lắp đặt dao cách ly phân đoạn TOPO 59

4.4.1 Đặt vấn đề 60

4.4.2 Tính toán chọn dao cách ly nối vòng 60

4.4.3 Tính toán dao cách ly phân đoạn khi sự cố MC 470/E17.2 60

4.4.3.1 Tính toán chế độ vận hành cực đại: MAX: Bảng 4.8 60

4.4.3.2 Tính toán chế độ vận hành trung bình: AVG: Bảng 4.9 61

4.4.3.3 Tính toán chế độ vận hành cực tiểu: MIN: Bảng 4.10 61

4.4.3.4 Nhận xét đánh giá 61

4.4.4 Tính toán dao cách ly phân đoạn khi sự cố MC-474/E17.2 62

4.4.4.1 Tính toán chế độ vận hành cực đại: MAX: Bảng 4.11 62

4 4.2 Tính toán chế độ vận hành trung bình: AVG: Bảng 4.12 62

4.4.4.3 Tính toán chế độ vận hành cực tiểu: MIN: Bảng 4.13 62

4.4.4.4 Nhận xét đánh giá 62

4.5 Đề xuất hoàn thiện một số phương thức kết dây hiện tại: 63

4.5.1 Các thiết bị dùng để thao tác đóng, cắt lưới điện: 63

4.5.2 Cầu chì tự rơi FCO và LBFCO: 63

4.5.3 Giải pháp thay thế thiết bị để nâng cao hiệu quả vận hành lưới điện khu vực huyện Sơn Tịnh 63

4.6 Kết luận 64

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 65

TÓM TẮT LUẬN VĂN TÍNH TOÁN VÀ ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ VẬN HÀNH LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI ĐIỆN LỰC SƠN TỊNH

Học viên: Nguyễn Hữu Thọ Chuyên ngành: ………

Mã số: ………Khóa: 34-QNG Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN

Tóm tắt - Hiện nay phần lớn phụ tải công nghiệp của Điện lực Sơn Tịnh tập trung tại các

khu công nghiệp Tịnh Phong và VSIP Quảng Ngãi Đặc biệt là Khu Công nghiệp VSIP với sản lượng chiếm 52,8% tổng sản lượng điện lực Phụ tải tập trung tại 4 xuất tuyến 471/E17.2, 472/E17.2, 473/E17.2, 476/17.2 chiếm tỷ lệ 15% tổng sản lượng điện lực Sơ

đồ kết lưới các xuất tuyến trong khu công nghiệp đều có các vị trí liên lạc với nhau, có thể vận hành linh hoạt để nâng cao độ tin cậy cung cấp điện, các xuất tuyến này đều có tổn thất dưới 2%, riêng các xuất tuyến dân dụng có bán kính cấp điện lớn, tổn thất trên 2% Một số vị trí kết lưới chưa được tối ưu, tổn thất vẫn còn cao, các vị trí tụ bù lắp đặt trước đây không còn phát huy tối đa hiệu quả bù kinh tế Để giảm tổn thất điện năng và nâng cao hiệu quả vận hành, ta tập trung nghiên cứu phụ tải tại xuất tuyến 474/E17.2 và

XT 470/E17.2 phụ tải dân dụng Ứng dụng phần mềm PSS/ADEPT, tác giả đã cập nhật các thông số lưới điện để tính toán tổn thất công suất ở các chế độ vận hành, tính toán dung lượng bù và vị trí bù thích hợp cho lưới điện Tính toán đề xuất giải pháp lắp đặt dao cách ly phân đoạn và tìm điểm mở thích hợp trên lưới điện có mạch vòng

EXPANDING THE CAPABILITY OF THE 3-AXIS CNC MILLING

MACHINE FOR RAPID PROTOTYPING

Tinh from the area of Tinh Phong and VSIP Quang Ngai Special are As Industrial VSIP with 52.8% total total energy Attaching file at 4 output XT 471/E17.2, XT 472/E17.2, XT 473/ E17.2, XT 476/17.2 ratio ratio 15% total total energy The map of the linear lines in the area of the business has the contact locations, that can be operation operation to upgrade the power of the information, the current export has a fail out of 2%, own export people are already have a electric radius, out of 2% A grid design number is not enough, exposure has high, the mount offset the location is not available before non can not be used for the maximum performance For the shrinking the ability and upgrade the transport effect, we install the additional app in the outline XT 474/E17.2 and XT 470/E17.2 supplementing application PSS / ADEPT software application, authoring updated the grid information for the extra expursance accounting in the transport mode, offset volume and offset preferences for the electric Grid Output solution definition set the segment separator and find the suitable point on the power loop

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Khối lượng quản lý của Điện lực Sơn Tịnh 3

Bảng 1.2 Tổng hợp mang tải của các xuất tuyến 9

Bảng 1.3 Tăng trưởng phụ tải qua các năm từ 2014-2017 10

Bảng 3.1 Tổng hợp sản lượng Điện lực Sơn Tịnh 31

Bảng 3.2 Kết quả tính toán chế độ vận hành cực đại XT 470 42

Bảng 3.3 Kết quả tính toán chế độ vận hành trung bình XT 470 42

Bảng 3.4 Kết quả tính toán chế độ vận hành min XT 470 43

Bảng 3.5 Kết quả tính toán chế độ vận hành cực đại XT 474 44

Bảng 3.6 Kết quả tính toán chế độ vận hành trung bình XT 474 45

Bảng 3.7 Kết quả tính toán chế độ vận hành min XT 474 45

Bảng 4.3 Bảng tính phân bố công suất chế độ Max XT 470-474 56-57

Bảng 4.4 Bảng tính phân bố công suất chế độ AVG XT 470-474 57

Bảng 4.5 Bảng tính phân bố công suất chế độ Min XT 470-474 57

Bảng 4.6 Bảng so sánh tổn thất công suất sau khi bù 58

Bảng 4.7 Kết quả tính chọn doa cách ly nối vòng 60

Bảng 4.8 Kết quả tính chọn doa cách ly phân đoạn khi sự cố XT 470 ở chế độ MAX 60

Bảng 4.9 Kết quả tính chọn doa cách ly phân đoạn khi sự cố XT 470 ở chế độ AVG 60

Bảng 4.10 Kết quả tính chọn doa cách ly phân đoạn khi sự cố XT 470 ở chế độ MIN 60

Bảng 4.11 Kết quả tính chọn doa cách ly phân đoạn khi sự cố XT

Bảng 4.12 Kết quả tính chọn doa cách ly phân đoạn khi sự cố XT 474 ở chế độ AVG 61

Bảng 4.13 Kết quả tính chọn doa cách ly phân đoạn khi sự cố XT

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 2.2 Xây dựng biểu đồ TTCS và xác định TTĐN sử dụng

đường cong tổn thất

20

Hình 2.3 Thuật toán xác định cấu trúc lưới điện tối ưu TOPO 26

Hình 3.1 Sơ đồ nguyên lý lưới điện xuất tuyến 470/E17.2 34-37

Hình 3.2 Sơ đồ nguyên lý lưới điện xuất tuyến 474/E17.2 38-40

Hình 3.3 Biểu đồ phụ tải đặc trưng của xuất tuyến 470/E17.2 41

Hình 3.4 Biểu đồ phụ tải đặc trưng của xuất tuyến 474/E17.2 44

1

CHƯƠNG I:

TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN ĐIỆN LỰC HUYỆN SƠN TỊNH

1.1 Giới thiệu đặc điểm tự nhiên địa lý, kinh tế xã hội huyện Sơn Tịnh

1.1.1 Đặc điểm tự nhiên địa lý huyện Sơn Tịnh

Sơn Tinh là một huyện có địa bàn rộng lớn kéo dài từ biển đến núi nằm phía bắc của tỉnh Quảng Ngãi Phía Đông giáp biển Đông, phía Tây giáp các huyện Trà Bồng, Sơn Hà, phía Nam giáp Thành phố Quảng Ngãi, huyện Tư Ngh a và phía Bắc giáp huyện Bình Sơn Huyện Sơn Tịnh có diện tích tự nhiên xấp xỉ 343,57km2 Huyện Sơn Tịnh hiện nay có 09 xã trước năm 2013 Huyện Sơn Tịnh có 20 xã và 01 thị trấn Dân

số toàn huyện vào khoảng 305.205 nghìn người

1.1.2 Đặc điểm kinh tế xã hội huyện Sơn Tịnh

Thực hiện kế hoạch phát triển kinh tế xã hội, trong bối cảnh kinh tế cả nước tiếp tục trên đà hồi phục với mức tăng trưởng khá, cơ cấu kinh tế tiếp tục dịch chuyển theo hướng tích cực, việc phát triển các ngành dịch vụ tiếp tục được chú trọng phát triển, các chỉ số sản xuất công nghiêp tăng 6,5%, tổng mức bán lẻ hàng hóa dịch vụ tăng 9%, tăng trưởng tín dụng đạt 3,8% Cac l nh vực văn hóa, xã hội, môi trường được quan tâm, an sinh xã hội, phúc lợi xã hội cơ bản được đảm bảo, quốc phòng an ninh giữ vững…

1.1.3 Dự báo phát triển kinh tế-xã hội huyện Sơn Ttỉnh đến năm 2020 và tầm nhìn đến năm 2025

Quy hoạch tổng thể phát triển kinh tế phù hợp với chiến lược phát triển kinh tế- xã hội của cả nước

Phát triển kinh tế gắn với thực hiện tiến bộ và công bằng xã hội, từng bước nâng cao chất lượng cuộc sống của người dân, giảm dần chênh lệch mức sống giữa các tầng lớp dân cư giữa các vùng trong tỉnh

Phát triển kinh tế gắn với đảm bảo quốc phòng an ninh và giữ vững trật tự an ninh xã hội, bảo vệ môi trường sinh thái và vệ sinh an toàn thực phẩm

1.2 Giới thiệu hiện trạng hệ thống điện huyện Sơn Tịnh

1.2.1 Giới thiệu Điện lực huyện Sơn Tịnh

Điện lực Sơn Tịnh trực thuộc Công ty Điện lực Quảng Ngãi, l nh vực kinh doanh chính là hoạt động sản xuất, kinh doanh điện năng trên địa bàn huyện Sơn Tịnh Điện lực Sơn Tịnh được thành lập từ năm 2005

- 02 phòng chức năng (Phòng Tổng hợp, Kinh doanh)

- 01 Đội quản lý vận hành đường dây và trạm biến áp

1.2.1.2 Lĩnh vực sản xuất kinh doanh

Kinh doanh điện năng Quản lý, vận hành lưới điện phân phối có cấp điện áp đến 22kV; Xây lắp các công trình điện, lưới và trạm điện có cấp điện áp đến 35 kV

1.2.2 Hiện trạng hệ thống điện Điện lực Sơn Tịnh

Hiện tại Điện lực Sơn Tịnh quản lý vận hành hệ thống điện từ cấp điện áp 35 kV trở

xuống trên địa bàn huyện Sơn Tinh và phía Bắc Thành phố Quảng Ngãi

1.2.2.1 Tình hình nguồn điện

- Trên địa bàn huyện Sơn Tịnh có 01 TBA 110kV Tịnh Phong (E17.2) đặt tại Khu Công Nghiệp Tịnh Phong là nguồn cung cấp điện chủ yếu cho các hộ tiêu thụ điện của huyện Sơn Tịnh và phía Bắc Thành phố Quảng Ngãi

- Ngoài nguồn từ trạm 110kV Tịnh Phong (E17.2), lưới điện 22kV Điện lực Sơn Tịnh cấp điện từ các đường dây 22kV liên lạc với các huyện như:

+ Tuyến 22kV XT 475/E16.1 liên lac XT 476/E17.2 dây dẫn AC-185, chiều dài tuyến 3,7km Đi từ thanh cái 22kV trạm 110kV/E16.1 đến liên lạc Nam Trà Khúc + Tuyến 22kV XT 478/E17.1 liên lạc XT 474/E17.2 dây dẫn AC-185, chiều dài tuyến 7,0km Đi từ thanh cái 22kV trạm 110kV/E17.1 đến liên lạc Tịnh Phong

+ Tuyến 22kV XT 472/E17.1 liên lạc XT 478/E17.2 dây dẫn AC-185, chiều dài tuyến 10,0km Đi từ thanh cái 22kV trạm 110kV/E17.1 đến liên lạc Tịnh Hòa

1.2.2.2 Tình hình lưới điện

a Lưới điện trung áp

Địa bàn quản lý của Điện lực Sơn Tịnh trải dài trên một địa hình rất phức tạp và khó khăn, bao gồm: 09 xã; 01 phường Trương Quang Trọng thuộc Thành phố Quảng Ngãi; 11 xã thuộc địa bàn huyện Sơn Tịnh và 03 xã miền núi: Xã Trà Bùi, Trà Tân thuộc huyện Trà Bồng; xã Sơn Nham thuộc huyện Sơn Hà; 02 Khu công nghiệp và 01 Làng nghề: Khu Công nghiệp Tịnh Phong, khu công nghiệp dịch vụ VISIP Quảng Ngãi và Làng nghề Tịnh Ấn Tây Đường dây trung áp dài đi qua các khu vực đồi núi

và các khu công nghiệp

3 Khối lượng quản lý của Điện lực Sơn Tịnh Bảng 1.1

Điện thương phẩm năm 2017 đạt: 205,17 triệu kwh, tăng 6,4% so với năm 2016

và không đạt 100% so với kế hoạch Công ty giao Tỷ lệ tổn thất điện năng năm 2017 đạt: 4,8%, giảm 0,26% so với năm 2016 và không đạt kế hoạch QNPC giao Hệ số thu năm 2017 đạt: 100,04% Vượt kế hoạch Công ty giao Giá bán bình quân năm 2017 đạt: 1546,9 đồng/kwh, tăng 10,08 đồng/kwh so với năm 2016 và cao hơn 0,9 đồng/kwh so với kế hoạch QNPC giao Chỉ số độ tin cậy cung cấp điện do BTBD là không đạt kế hoạch Công ty giao do công tác trên lưới trong năm 2017 là rất nhiều Chỉ số độ tin cậy cung cấp điện do sự cố thực hiện không đạt kế hoạch Công ty giao, tuy nhiên số lần sự cố nhảy máy cắt đầu nguồn, phân đoạn vẫn chưa giảm so với năm

2016, vẫn còn sự cố lặp lại

b Sơ đồ kết dây hiện tại:

Lưới điện phân phối 22kV Điện lực Sơn Tịnh nhận điện từ điện lưới Quốc Gia qua TBA 110kV E17.2 Tịnh Phong do Chi nhánh Điện cao thế Quảng Ngãi vận hành

Chế độ vận hành bình thường của lưới phân phối là vận hành hở dạng hình tia

và dạng xương cá Để tăng cường độ tin cậy lưới điện phân phối của Điện lực Sơn Tịnh có nhiều đường dây liên kết thành mạng vòng kín nhưng vận hành hở, các xuất tuyến kết với nhau bằng dao cách ly liên lạc Vì có lắp đặt mạch vòng nên độ tin cậy cung cấp điện tốt hơn nhưng lại gây khó khăn về vấn đề bảo vệ rơle và việc quản lý vận hành Do đặc thù lịch sử để lại nên các xuất tuyến cấp điện cho phụ tải dân dụng

và sinh hoạt có bán kính cấp điện lớn, nhiều nhánh rẽ nên tổn thất điện năng cao, xác suất xảy ra sự cố lớn làm mất điện trên diện rộng (như các Xã Phía Tây huyện Sơn Tinh và xã Trà Bùi, Trà Tân huyện Trà Bồng và xã Sơn Nham huyện Sơn Hà được

4 cấp điện bằng xuất tuyến 470/E17.2, các xã khu Đông Sơn Tịnh được cấp điện bằng xuất tuyến 474/E17.2)

Tốc độ tăng trưởng bình quân trong hai năm 2016, 2017 đạt 10%, trong đó một

số khu vực có tốc độ tăng trưởng phụ tải trên 10% cần phải đầu tư nguồn, lưới điện để đáp ứng trong giai đoạn đến năm 2020 như: xã Tịnh Khê, Tịnh Thọ, Tịnh Hiệp, KCN Tịnh Phong, KCN VSIP Quảng Ngãi

Các xuất tuyến trung áp Điện lực Sơn Tịnh có mức độ mang tải trung bình so với dòng điện cho phép khá cao (60%), độ dự phòng và khả năng hỗ trợ khi công tác hoặc sự cố thấp, trong đó khu vực KCN Tịnh Phong, KCN VSIP Quảng Ngãi đạt mức trên 70%

- Về kết nối liên lạc, mạch vòng lưới trung áp:

 02/08 xuất tuyến có kết nối liên lạc trong cùng 1 TBA 110kV Tịnh Phong (E17.2) là XT 470/E17.2 với XT 474/E17.2 qua LL Tịnh Sơn

+ Còn 06 xuất tuyến 471/E17.2, 472/E17.2, 473/E17.2, 475/E17.2, 476/E17.2, 478/E17.2 vận hành hình tia và không có liên lạc do đặc thù lưới điện và địa lý

+ Một số kết nối liên lạc yếu, khả năng chuyển tải thấp như: XT 476/E17.2, XT 478/E17.2

Sơ đồ nguyên lý các xuất tuyến của Điện lực Sơn Tịnh trình bày ở Hình 1

Đặc thù của xuất tuyến này là phụ tải điện nông thôn nên công suất cao điểm vào lúc trưa 10h và chiều tối 19h Tổn thất điện năng của xuất tuyến 470/E17.2 là 4,8

%

Công suất lúc cao điểm: 6.9 MVA cosφ 0,94 Smin: 4,4 MVA cosφ 0,874

- Xuất tuyến 471/E17.2: Cấp điện cho các Nhà máy thuộc Khu Công nghiệp VSIP Quảng Ngãi Do đặc thù của các phụ tải sản xuất 3 ca nên công suất các xuất tuyến này luôn ở cao điểm từ 08h đến 16h Sự cố tập trung khu vực này chủ yếu là do thiết bị trên đường dây và các TBA vận hành lâu ngày bị hỏng cách điện hoặc do các nhà máy lớn hoạt động quá tải gây nổ hỏng FCO đầu tuyến

Xuất tuyến 471/E17.2: Công suất lúc cao điểm: 8,4 MVA cosφ 0,96 Smin: 5,03 cosφ 0,985 Tổn thất điện năng của xuất tuyến 471/E17.2 là 3,19%

- Xuất tuyến 472/E17.2: Cấp điện cho các Nhà máy thuộc Khu Công nghiệp Tịnh Phong Do đặc thù của các phụ tải sản xuất 3 ca nên công suất các xuất tuyến này luôn ở cao điểm từ 07h đến 16h Sự cố tập trung khu vực này chủ yếu là do thiết bị trên đường dây và các TBA vận hành lâu ngày bị hỏng cách điện hoặc do các nhà máy lớn hoạt động quá tải gây nổ hỏng FCO đầu tuyến

- Xuất tuyến 472/E17.2: Công suất lúc cao điểm: 4,7 MVA cosφ 0,96 Smin: 0,64 cosφ 0,985 Tổn thất điện năng của xuất tuyến 472/E17.2 là 3,06%

- Xuất tuyến 473/E17.2: Cấp điện cho các Nhà máy thuộc Khu Công nghiệp VSIP Quảng Ngãi Do đặc thù của các phụ tải sản xuất 3 ca nên công suất các xuất tuyến này luôn ở cao điểm từ 7h đến 17h Sự cố tập trung khu vực này chủ yếu là do thiết bị trên đường dây và các TBA vận hành lâu ngày bị hỏng cách điện hoặc do các nhà máy lớn hoạt động quá tải gây nổ hỏng FCO đầu tuyến

- Xuất tuyến 473/E17.2: Công suất lúc cao điểm: 1,4 MVA cosφ 0,96 Smin: 0,86 cosφ 0,985 Tổn thất điện năng của xuất tuyến 473/E17.2 là 4,38%

7

- Xuất tuyến 474/E17.2: Cấp điện cho các Xã Tịnh Phong, Tịnh Thọ, Tịnh Bình, Tịnh Trà, Tịnh Hiệp, Tịnh Đông, Tịnh Giang, xã Trà Bùi, Trà Tân huyện Trà Bồng, xã Sơn Nham huyện Sơn Hà và Làng Nghề Tịnh Ấn Tây Trong đó phụ tải tại Nhà máy tinh bột mỳ chiếm phần lớn Đường dây này băng qua khu 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 10h và chiều tối 18h Tổn thất điện năng của xuất tuyến 474/E17.2 là 4,76%

Công suất lúc cao điểm: 2.5 MVA cosφ 0,94 Smin: 1,1 MVA cosφ 0,874

- Xuất tuyến 475/E17.2: Cấp điện cho các Xã Tịnh Ấn Đông, Tịnh An, Tịnh Châu, Tịnh Thiện, Tịnh Khê Trong đó phụ tải tại điện nông thôn và chiếu sáng công cộng chiếm phần lớn Đường dây này băng qua khu 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 11h và chiều tối 18h Tổn thất điện năng của xuất tuyến 475/E17.2 là 4,6%

Công suất lúc cao điểm: 4.5 MVA cosφ 0,94 Smin: 2,6 MVA cosφ 0,974

- Xuất tuyến 476/E17.2: Cấp điện cho các Nhà máy thuộc Khu Công nghiệp Tịnh Phong và Phường Trương Quang Trọng Do đặc thù của các phụ tải sản xuất 3

ca, kinh doanh dịch vụ và chiếu sáng công cộng nên công suất các xuất tuyến này luôn

ở cao điểm từ 7h đến 17h Sự cố tập trung khu vực này chủ yếu là do thiết bị trên đường dây và các TBA vận hành lâu ngày bị hỏng cách điện hoặc do các nhà máy lớn hoạt động quá tải gây nổ hỏng FCO đầu tuyến

Xuất tuyến 476/E17.2: Công suất lúc cao điểm: 3,1 MVA cosφ 0,96 Smin: 1,6MVA cosφ 0,98 Tổn thất điện năng của xuất tuyến 476/E17.2 là 3,67%

- Xuất tuyến 478/E17.2: Cấp điện cho một phần xã Tịnh Phong và các xã Tịnh Thiện, Tịnh Hòa và Tịnh Kỳ Phụ tải điện nông thôn chiếm phần lớn và phụ tải sản xuất Đường dây này băng qua khu 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

8 Đặc thù của xuất tuyến này là phụ tải điện nông thôn nên công suất cao điểm vào lúc trưa 11h và chiều tối 18h Tổn thất điện năng của xuất tuyến 478/E17.2 là 3,82%

Công suất lúc cao điểm: 6.3 MVA cosφ 0,97 Smin: 4,6 MVA cosφ 0,98

1.2.2.3.Tình hình phụ tải:

a Phụ tải sinh hoạt

Cấp điện chủ yếu bằng xuất tuyến 476, 470/E17.2 Nhóm phụ tải này bao gồm các cơ quan, trường học, các đơn vị hành chính sự nghiệp và dân cư

Sản lượng điện sinh hoạt chiếm 41,8% tổng sản lượng của Điện lực Các cơ quan, bệnh viện, trường học, khách sạn, nhà hàng chiếm 2,8% tổng sản lượng điện của Điện lực

b Phụ tải công nghiệp

Cấp điện bằng các xuất tuyến 471,472,473,476/17.2 trong KCN Tịnh Phong Việc các doanh nghiệp được bố trí nhiều ngành nghề công nghiệp khác nhau trong cùng một khu vực nên một xuất tuyến cung cấp cho nhiều nhóm phụ tải khác nhau, đặc trưng khác nhau như Dệt may, Cán sắt, Điện tử, Nhựa, Xi măng, Chế biến thực phẩm Phụ tải nhựa, xi măng, điện tử thường sản xuất 3 ca, công suất phụ tải đạt gần cực đại suốt 24h, vào giờ thấp điểm có giảm một ít so với lúc cao điểm Nhóm phụ tải dệt may, chế biến thực phẩm thường sản xuất chủ yếu vào giờ bình thường và giờ cao điểm, giờ thấp điểm sử dụng thấp hơn nhiều Các phụ tải cán thép chủ yếu sản xuất vào giờ thấp điểm (20h đến 5h sáng hôm sau), giờ bình thường và giờ cao điểm sử dụng rất ít Nhờ vậy biểu đồ phụ tải các xuất tuyến trong khu công nghiệp được san bằng Dòng vận hành các xuất tuyến khá ổn định

Phụ tải nhà máy Thép Việt Quang được cấp điện qua xuất tuyến 472/E17.2 thì xảy ra tình trạng non tải vào giờ bình thường và giờ cao điểm gây tổn thất không tải đường dây và MBA phụ tải

Sản lượng điện Công nghiệp chiếm 52,8 % tổng sản lượng điện của Điện lực

c Phụ tải nông thôn

Cấp điện bằng Xuất tuyến 474, 478/E17.2 Đặc điểm của các phụ tải này chủ yếu dùng cho sinh hoạt, chiếu sáng Công suất cao điểm vào lúc 18h đến 20h Do công suất các phụ tải nhỏ, lại trải dài trên các xã miền núi Tịnh Thọ, Tịnh Bình, Tịnh Trà, Tịnh Hiệp, Tịnh Thiện, Tịnh Hòa và Tịnh Kỳ nên đường dây 474/E17.2 cung cấp điện

9

có bán kính dài, tổn thất non tải cao dẫn đến tổn thất xuất tuyến này luôn ở mức cao

Ngoài các phụ tải sinh hoạt nông thôn, còn có phụ tải phục vụ nông nghiệp và thủy sản chiếm 1,23% tổng sản lượng điện của Điện lực

d Tình hình mang tải các đường dây:

Hiện nay một số tuyến đường dây 22kV hiện đang mang tải cao, vượt qua ngưỡng vận hành kinh tế Trong đó, do kết lưới chuyển tải trong một số trường hợp, các đường dây 22kV mang tải vượt 100% dẫn đến độ tin cậy thấp, không an toàn, kinh tế trong vận hành như: XT 471/E17.2; XT 472/E17.2 Cấp điện cho KCN Tịnh Phong và KCN VSIP Quảng Ngãi

Chi tiết tình hình mang tải đường dây như bảng đính kèm

Bảng 1.2: Tổng hợp mang tải các đường dây 22kV năm 2017

Stt Tên xuất tuyến Số

mạch Tiết diện

Chiều dài (km)

Dòng cho phép (A)

Dòng đ/mức theo Jlv(A)

Dòng điện tải cực đại (A)

10 Trong năm 2017 một số trạm 22kV đã vận hành đầy tải hoặc xấp xỉ đầy tải 100% Điện lực phải hoán đổi các MBA phụ tải để hạn chế quá tải MBA nhằm giảm tổn thất điện năng Thông số vận hành các TBA phụ tải như phụ lục lèm theo

Bảng 1.3 Tăng trưởng phụ tải qua các năm từ 2014 đến 2017 như sau:

Tốc độ tăng Pmax giai đoạn 2013-2016(%) 20

Tốc độ tăng ĐTP giai đoạn 2013-2016(%) 30

Dự kiến tốc độ tăng giai đoạn năm 2017-2020 (%) 40

Bảng 1.4 Kết quả thực hiện các chỉ số độ tin cậy cung cấp điện năm 2017

ĐLST 1,608 4,2 38,29 117,531 170 69,14 3,889 5,6 69,45

Đơn vị

Công tác bảo trì bảo dƣỡng 0,4-22kV

ĐLST 0 0,065 0 405,937 599,04 67,76 2,698 3,21 84,05

11

Bảng 1.5: Kết quả thực hiện tổn thất điện năng

Đơn vị Chỉ tiêu Tăng/giảm

so cùng kỳ

Kết quả thực hiện Tăng/giảm

so cùng kỳ Năm 2016 Năm 2017

1.2.2.4 Yêu cầu của phụ tải

a) Chất lượng điện năng

Các phụ tải trong KCN 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

và XT 470/E17.2 phụ tải dân dụng

2.1 Giới thiệu chung

Tính toán phân bố công suất trong hệ thống điện là tính toán các thông số vận hành của hệ thống như: Điện áp tại các nút, dòng điện chạy trong nhánh, tổn thất công suất, tổn thất điện áp của hệ thống điện Các phương pháp tính phân bố công suất thường được sử dụng là: phương pháp Newton-Raphson và phương pháp Gauss-Seidel Mỗi phương pháp có những đặc tính hội tụ khác nhau, thường thì ta chọn phương pháp có khả năng thực hiện tốt nhất Việc lựa chọn phương pháp tính nào còn tuỳ thuộc vào cấu hình hệ thống, máy phát, đặc tính tải và mức điện áp tại ban đầu tại các nút

Trong phạm vi đề tài, việc tính toán phân bổ công suất nhằm mục đích xác định Tính toán và phân tích để lựa chọn phương thức vận hành cơ bản tối ưu nhằm đảm bảo tổn thất công suất ∆P trong mạng là bé nhất đồng thời đảm bảo điện áp tại các nút nằm trong giới hạn cho phép

Phân bố công suất, dòng điện trên các xuất tuyến trước và sau khi khép vòng, hòa lưới

Giá trị điện áp tại các nút (biên độ và góc pha), đặc biệt tại các nút cần khép vòng, hòa lưới

Kiểm tra sự thay đổi điện áp, dòng điện sau khi khép vòng để có cơ sở điều chỉnh trước khi thực hiện khép vòng, hòa lưới

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

a Thiết lập công thức giải tích

Giả sử mạng truyền tải là mạng 3 pha đối xứng và được biểu diễn bằng mạng nối tiếp dương như hình 2.1a Các phần tử của mạng liên kết với nhau tạo nên ma trận tổng dẫn nút Ynút có thể xác định từ sơ đồ

Phân loại các nút:

- Nút P-Q: công suất tác dụng và phản kháng là cố định, như nút P ở hình 2.1 chẳng hạn

) (

) ( GP SP LP SP GP SP LP SP

SP p SP p p

V *   

SP p

V | ( ) | |

Nút V- là nút hệ thống, tương ứng với điện áp và góc pha không đổi

b Độ lệch và tiêu chuẩn hội tụ

Phép giải trào lưu công suất được coi là chính xác khi thỏa mãn các phương trình (2.2) đến (2.4), mà chủ yếu là (2.4) Hai tiêu chuẩn hội tụ là :

- Độ lệch điện áp nút giữa 2 vòng lặp kế tiếp nhau

Gọi số bước lặp là k, độ lệch điện áp giữa 2 vòng lặp k và k+1 là :

|

|

|

| V p V k1V k cho tất cả các nút P-Q Tiêu chuẩn hội tụ là: V pC v cho tất cả các nút P-Q, thường Cv = 0,01 -0,0001

Cp và Cq thường từ 0.01 – 10 MVA, MVAr tùy trường hợp

2.2.2 Tính toán phân bố công suất bằng phường pháp lặp Newton-Raphson

Giả thiết tất cả các nút là nút P-Q, trừ nút nút hệ thống V- Gọi Vq (q # s) là áp của nút q so với nút s (s là nút hệ thống) Ta có dạng tổng quát của phép lặp:

pq k p p p

q

n

p q

k q pq k

q pq k

p

Y V

S V Y V

(2) - Chọn giá trị ban đầu tại các nút, Vp(0) = Uđm; p = 1, 2, 3, …, n

(3) - Tính Vp(k+1) theo (2.5) Quá trình tính toán theo vòng tròn, ng a là giá trị điện áp tại nút p ở bước (k+1) được tính qua giá trị điện áp tại bước (k+1) của tất cả các nút còn lại p-1, p-2, …, 1 và điện áp tại bước k của các nút p+1, p+2,

p k

tính p k

15 Theo [1], [3] và [5], các phương pháp xác định phụ tải tính toán thường được áp dụng là:

a Phương pháp 1:

Tính theo công suất đặt Pđ và hệ số nhu cầu Knc Theo phương pháp này thì:

dm nc

P Q

A P

P tt   Hoặc là:

8760

A P

trong đó:

A: Lượng điện năng tiêu thụ trong một năm

Tmax: Thời gian sử dụng công suất cực đại

c Phương pháp 3:

Xác định phụ tải cực đại theo phương pháp hệ số cực đại K max và công suất

trung bình P tb

đm sd tb

.(

2 1

2 2 1 1

n đm

n n sd

t t

t P

t P t

P t P K

16 phụ tải không phù hợp nên nó chỉ có thể được sử dụng cho các khu công nghiệp và các khu kinh tế tập trung

2.2.4 Các phương pháp tính toán tổn thất công suất và tổn thất điện năng trong hệ thống cung cấp điện

TTĐN trong mạng phân phối được xác định theo công thức sau:

Giả sử quy luật biến thiên của dòng điện như hình 2.1a và 2.1b với hệ tọa độ I-t

Hình 2.1a: Đồ thị phụ tải chữ nhật hóa

17

Hình 2.1b: Đồ thị phụ tải hình thang hóa

Chia trục hoành (t) thành n đoạn bằng nhau với độ dài ∆t Như vậy việc xác định TTĐN được thay bằng việc tính diện tích các hình chữ nhật (hình 3.2a) hay hình thang (hình 3.2b)

Biểu thức dưới dấu tích phân trong trường hợp thứ nhất sẽ bằng :

n

t t I dt

I T

o

n t n

t t

1

2 1

2 2

2 2

22

n

t t n

o T

o t

n

t

Khi I0 = In công thức (3.23) sẽ nhận được dạng (3.22)

Theo phương pháp này TTĐN [KWh] được xác định theo công thức:

1

210

I n

t R

1

2 2

2

2

I I n

t R

Trong đó thứ nguyên của I [A], S[KVA], U[KV]

Phương pháp tích phân đồ thị có độ chính xác cao, nhưng khó thực hiện Tính toán thực tế để tăng độ chính xác không sử dụng đồ thị phụ tải năm mà sử dụng đồ thị phụ tải ngày đặc trưng Tuy nhiên việc tính toán TTĐN không đảm bảo được chính xác, vì trong hệ thống luôn có sự thay đổi thường xuyên và không thường xuyên của

18 những ngày khảo sát Ảnh hưởng thường xuyên bởi điều kiện tăng phụ tải một cách tự nhiên… Còn những tác động không thường xuyên như đóng cắt các phần tử điện để sửa chữa theo kế hoạch hay sự cố, đẫn đến công suất hệ thống lúc này sẽ thay đổi do

có sự phân bố lại công suất

b Phương pháp d ng điện trung bình bình phương

Giả sử rằng dọc theo đường dây hệ thống truyền tải dòng điện Itb không đổi ở trong khoảng thời gian t, sẽ gây nên tổn thất đúng bằng trị số dòng điện biến thiên trong khoảng thời gian đó ứng với đồ thị phụ tải ngh a là:

dt I R T RI A

T

o t



.3

T

o t tbbp





.2

Trong đó: - R: Điện trở tác dụng của đường dây [Ω]

- T: Thời gian tính toán [h]

Lưới phân phối thường sử dụng phương pháp này và cho kết quả gần đúng Giá trị Itb

có thể tính gần đúng theo công thức kinh nghiệm Dalesxky:

Itbbp = Imax(0,12 + Tmax.10-4) (2.15)

Hoặc theo dòng điện cực đại và thời gian TTCS cực đại τ:



T I

Giá trị các đại lượng τ, Tmax được xác định phụ thuộc vào tính chất phụ tải hoặc qua các số liệu thống kê Phương pháp này chỉ đúng khi chúng ta xác định được chính xác các giá trị trên

c Phương pháp thời gian tổn thất

Theo phương pháp này TTĐN được xác định theo biểu thức:

19

max 2

số điều kiện khác nhau như không tính đến dáng điệu đồ thị phụ tải, hay không xét đến sự biến đổi hệ số công suất Hoặc chúng ta có thể xác định τ bằng các công thức kinh nghiệm Tuy nhiên sử dụng trong điều kiện vận hành là không hợp lý, bởi vì giá trị trung bình của sai số khi đánh giá tổn thất theo cách tính này tương đối lớn, sai số nằm trong khoảng (10 25) % Khi đánh giá TTĐN trong điều kiện vận hành chỉ cho phép sai số trung bình không vượt quá 5% Khi tính toán τ cần phải chú ý đến dạng của đồ thị phụ tải tác dụng và phản kháng theo thời gian trong ngày và năm Ngoài ra còn nhận thấy rằng cơ sở để xác định τ lại là Tmax và cos φ cũng rất bất định Cosφ trong lưới rất không đồng nhất nên chỉ có thể chấp nhận trị số trung bình Còn

Tmax = A/Pmax lại càng bị phụ thuộc nhiều vào cách lấy mẫu thống kê Sai số của Pmaxkhi thiết lập đồ thị phụ tải trong phạm vi khá lớn là điều có thể xảy ra

d Phương pháp đường cong tổn thất

Để phân tích TTĐN trong điều kiện vận hành thì các phương pháp đơn giản đã nêu tỏ ra không thích hợp Nhược điểm chủ yếu của các phương pháp này là:

- Phương pháp đường cong tổn thất công suất trong lưới điện phân phối

Hoạt động của hệ thống cung cấp điện ít nhiều mang tính ngẫu nhiên và bất định Tuy nhiên tính quy luật và có điều khiển vẫn là chủ đạo Chẳng hạn đồ thi phụ tải mang tính ngẫu nhiên nhưng hình dáng khá ổn định Vì vậy, một phương thức vận hành tương ứng với một cấu trúc, một phương án điều khiển đã lựa chọn thì các đặc trưng tổn thất cũng có thể coi là xác định Nói riêng, có thể xét đường cong quan hệ:

∆P∑ = f(P∑)

Trong đó: ∆P∑: Tổng TTCS trong lưới

20

P∑: Tổng công suất thanh cái của mạng lưới cung cấp điện

Đường cong (hình 3.3) có thể xây dựng bằng đo đạc hoặc tính toán Tuy nhiên phép đo thực tế rất phức tạp, bởi đòi hỏi phải xác định đồng thời trị số công suất của tất cả các nút phụ tải và nguồn cung cấp Bằng tính toán, đường cong có thể xây dựng như sau:

Giả thiết biết dạng biểu đồ phụ tải và cosφ của tất cả các nút (hoặc nhóm nút) phụ tải Coi thanh cái cung cấp là nút cân bằng, tính toán phân bố dòng và xác định TTCS tổng ΔPΣ ứng với mỗi thời điểm của biểu đồ phụ tải (ví dụ theo giờ trong ngày) Kết quả nhận được cho phép xây dựng đoạn đường cong TTCS từ PΣmin đến PΣmax của biểu

đồ phụ tải thanh cái R ràng đường cong xây dựng được có tính xác định cao nếu thực tế cosφ và tỷ lệ công suất giữa các nút ít thay đổi Đây là giả thiết duy nhất và có thể chấp nhận được với phương pháp xây dựng đường cong tổn thất Khi cấu trúc lưới

và phương thức vận hành thay đổi, một họ đường cong tương ứng cần được xây dựng Với một cấu trúc lưới và một phương thức vận hành hoàn toàn xác định (khi đó sẽ tồn tại một đường cong tổn thất duy nhất) dễ dàng có thể xác định được TTĐN tổng trong ngày thông qua biểu đồ tổng công suất thanh cái

Hình :2.2 Xây dựng biểu đồ TTCS và xác định TTĐN sử dụng đường cong tổn thất

21 Trên hình 2.3 trình bày quá trình xây dựng biểu đồ TTCS và xác định TTĐN nhờ sử dụng đường cong tổn thất Diện tích của biểu đồ TTCS chính là TTĐN và có thể tính theo phương pháp tích phân đồ thị:

1.

Hoặc có thể xác định TTĐN bằng phương pháp tính toán Do TTCS gồm có 2 thành phần là tổn thất tải và tổn thất không tải, tại mỗi thời điểm vận hành ta có biểu thức xác định TTCS :

đủ cao khi dạng của biểu đồ phụ tải các nút và cosφ ít thay đổi Sự quan sát thống kê lâu năm tại một lưới cung cấp điện có thể cho phép chính xác hóa dần đường cong tổn thất xây dựng cho lưới Cần lưu ý rằng điểm khởi đầu của đường cong tổn thất không

đi qua gốc tọa độ, bởi vì ngay cả khi không tải trong lưới điện đã tồn tại một lượng tổn hao không tải nhất định

2.3 Các phần mềm phân tích, tính toán trong hệ thống điện

2.3.1 Phần mềm Power World

Power World là phần mềm thuộc tập đoàn Power World (Mỹ), được thiết kế để tính toán trong mô phỏng hệ thống điện Phần mềm có kết quả tính toán chính xác, thể

22 hiện bằng hình ảnh trực quan nên dễ sử dụng, có thể mô phỏng các phần tử trong mạng điện, tính phân bố công suất, phân tính hệ thống điện và tổn thất trong hệ thống…

Hệ thống điện được tính toán mô phỏng từ các máy phát thông qua các máy biến

áp, đường dây đến các phụ tải điện và sự kết nối các nhà máy với nhau thông qua các đường dây hệ thống, ta cũng có thể tính toán trào lưu công suất, tổn thất công suất, điện năng truyền tải trên các đường dây trong các chế độ vận hành khác nhau

Các chức năng của phần mềm:

- Mô phỏng các phần tử trong hệ thống

- Tính toán mô phỏng tổng quan hệ thống điện

- Tính toán thông số của mạng điện

- Tính toán mô phỏng phân bố công suất và tổn thất công suất trong mạng điện

- Mô phỏng các trạng thái làm việc của hệ thống điện

2.3.2 Phần mềm CONUS

CONUS là chương trình tính toán chế độ xác lập của Đại học Leningrad được cán bộ của bộ môn Hệ thống điện thuộc viện Điện trường Đại học Bách khoa Hà Nội hiệu chỉnh và nâng cấp sử dụng từ năm 1985 Vào những năm 1991-1992, chương trình đã phục vụ kịp thời cho việc tính toán thiết kế đường dây siêu cao áp 500 kV Bắc-Trung Nam Các chức năng mô phỏng, tính giới hạn truyền tải công suất diều kiện ổn định t nh là thế mạnh của chương trình

Chương trình được lập trình bằng ngôn ngữ Fortran, dùng phương pháp lặp để tính toán Chương trình có thể thực hiện các nhiệm vụ: tính tổn thất công suất, dòng điện trên các nhánh, điện áp và góc pha tại các nút…ở chế độ xác lập đối với hệ thống đơn giản cũng như phức tạp Hiện nay phần mềm đang được sử dụng rộng rãi tại các trường đại học

2.3.3 Phần mềm PSS/ADEPT

2.3.3.1 Giới thiệu chung về PSS/ADEPT 5.0

PSS/ADEPT (Power System Simulator/Advanced Distribution Engineering Productivity Tool) là phần mềm tính toán và phân tích lưới điện phân phối được xây dựng và phát triển bởi nhóm phần mềm A Shaw Group Company, Power Technologies International (PTI) thuộc Siemens Power Transmission & Distribution, Inc, PSS/ADEPT là một module trong phần mềm PSSTM

23 Theo thống kê của Công ty phần mềm PTI hiện nay trên thế giới có tới 136 quốc gia sử dụng phần mềm này phục vụ cho công tác tính toán và vận hành lưới điện phân phối của các điện lực

Các tính năng chính của PSS/ADEPT 5.0 như:

- 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

- Tính 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

- Tính toán độ tin cậy trong hệ thống

Với các tính năng kết hợp đầy đủ trong một phần mềm, khả năng giải quyết được tất cả các bài toán trong lưới phân phối thì PSS/ADEPT được đánh giá là phần mềm tính toán lưới phân phối tốt nhất hiện nay và được sử dụng rộng rãi tại các Công

ty Điện lực thuộc Tập đoàn Điện lực Việt Nam

2.3.3.2 Phương pháp tính toán phân bổ công suất trong phần mềm PSS/ADEPT 5.0

Phần mềm PSS/ADEPT giải bài toán phân bố công suất bằng các phép lặp sử dụng ma trận tổng dẫn nút Ynút Hệ thống điện được thể hiện dưới hình thức sơ đồ một pha nhưng chúng bao gồm đầy đủ thông tin cho lưới ba pha Các thông tin có được từ bài toán phân bố công suất là trị số điện áp và góc pha tại các nút, dòng công suất tác dụng và công suất phản kháng trên các nhánh và trục chính, tổn thất công suất tác dụng và công suất phản kháng trong mạng điện, vị trí đầu phân áp của các máy biến

áp trong trường hợp giữ điện áp tại một nút nào đó trong một giới hạn cho phép

Trong PSS/ADEPT, các bộ phận của lưới điện được chia thành nhiều loại:

• Điểm nối (còn gọi là nút bus): là nơi các bộ phận khác trong lưới điện gặp nhau Điểm nối có thể có hoặc không tương ứng với thiết bị trong thực tế

• Thiết bị nối Shunt tượng trưng cho bộ phận vật lý đặt tại một điểm nối

• Thiết bị nhánh tượng trưng cho bộ phận vật lý tồn tại giữa hai (hay nhiều) điểm nối với nhau

24

Hệ thống điện đề cập ở đây thường là hệ thống ba pha, và trong PSS/ADEPT mỗi bộ phận trong lưới ba pha bao gồm thông tin cho cả ba pha và có thể thao tác như một bộ phận một pha

Một nút, chẳng hạn như cho ba điểm nối, mỗi điểm có ba pha A, B và C Tương tự vậy, mỗi nhánh cũng có ba pha (giữa A với B hoặc C) giữa hai nút Số lượng thực của dây dẫn hoặc pha là thuộc tính của nhánh Vì thế, một nhánh ba pha có thể tượng trưng cho cả một, hai hoặc ba pha Thiết bị mắc Shunt, trừ tụ điện mắc Shunt, đều được định ngh a tương tự như nhánh, cũng có 3, 2, hay 1 pha

2.3.3.3 Tính toán v trí đặt bù tối ưu CAPO

Tối ưu hóa vị trí đặt dải tụ bù cố định và ứng động trên lưới dựa trên các yếu tố:

-Tính kinh tế

-Tổn thất của hệ thống

* Tính các vấn đề kinh tế trong CAPO

Tính toán lắp đặt tụ bù thứ n, độ lớn sF Tất cả các nút hợp lệ trong lưới điện được xem xét để tìm vị trí đặt tụ bù sao cho số tiền tiết kiệm được là lớn nhất; giả sử công suất thực tiết kiệm được là xP (kW) và công suất phản kháng tiết kiệm được là

xQ (kvar) Năng lượng tiết kiệm và quá trình bảo trì diễn ra trong một khoảng thời gian, vì vậy chúng ta sử dụng một đại lượng thời gian tương đương, gọi là Ne:

Như vậy giá trị của năng lượng tiết kiệm được là: SavingsF = 8760 Ne x (xP x

cP + xQ x cQ)

Giá trị của chi phí mua tụ bù là: CostF = sF x (cF + Ne x mF)

Nếu tiền tiết kiệm được lớn hơn chi phí, CAPO sẽ xem xét đến tụ bù thứ (n+1); nếu tiền tiết kiệm được nhỏ hơn thì CAPO bỏ qua tụ bù thứ n và ngừng tính toán

*Tìm vị trí đặt tụ bù tối ưu

Đầu tiên, tính phân bố công suất cho mỗi đồ thị phụ tải để biết nấc điều chỉnh của máy biến áp và nấc chỉnh của tụ bù ứng động đang có trên lưới Các nấc chỉnh này được lưu lại cho từng trường hợp Các máy biến áp và tụ bù này sẽ không được điều chỉnh nữa khi CAPO chạy

25 Trước hết CAPO xem xét các tụ bù cố định, theo định ngh a thì các tụ bù này luôn được đóng vào lưới trong tất cả các trường hợp phụ tải Tất cả các nút hợp lệ trên lưới sẽ được kiểm tra xem tại nút nào thì số tiền tiết kiệm được là lớn nhất Vì có rất nhiều trường hợp phụ tải nên số tiền tiết kiệm này sẽ được xem như là tổng trọng số của từng trường hợp phụ tải, trong khi đó hệ số trọng lượng là thời gian tính toán của mỗi trường hợp phụ tải

*Quá trình tính toán

CAPO đặt tụ bù cố định lên lưới cho đến khi xảy ra điều kiện dừng Sau đó tụ

bù ứng động được đặt lên lưới cho đến khi xảy ra điều kiện dừng tương ứng của tụ bù ứng động Tổng chi phí của quá trình tối ưu là chi phí lắp đặt và bảo trì của tất cả các

tụ đã được đóng lên lưới; chi phí tiết kiệm tổng là tổng của các chi phí tiết kiệm thu lại được của từng tụ bù

CAPO có thể đặt nhiều tụ bù cố định và/hoặc nhiều tụ bù ứng động tại mỗi nút PSS/ADEPT sẽ gộp các tụ bù này thành một tụ bù cố định và/hoặc một tụ bù ứng động Tụ bù ứng động đơn sẽ có nấc điều chỉnh tương ứng và lịch đóng cắt tụ sẽ biểu diễn các bước đóng cắt của từng tụ bù đơn

2.3.3.4.Tính toán điểm dừng tối ưu TOPO

PSS/ADEPT cung cấp một trình con để xác định điểm mở tối ưu trong lưới điện phân phối sao cho tổn thất công suất trong mạng là bé nhất Giải thuật TOPO tối

ưu hoá từng phần của một lưới điện hình tia nối với một nút nguồn Chính vì vậy mà trong tất cả mọi cấu hình mạng điện hình tia, TOPO đều có thể định ra một cấu hình

có tổn thất công suất tác dụng là bé nhất Hiện tại TOPO chỉ tính được cho một hệ thống mạng điện hình tia

Giải thuật của TOPO sử dụng phương pháp heuristic dựa trên việc tối ưu phân

bố công suất Các khoá điện xem xét ban đầu phải ở trạng thái mở nhưng khi đóng lại chúng phải tạo ra một mạch vòng kín Những khoá điện không tạo thành một vòng kín

sẽ bị trình TOPO loại bỏ trước khi phân tích và chương trình chỉ tính cho các khoá điện có tạo thành mạch vòng khi đóng

Với một đồ thị phụ tải đơn (một cấp) và không có nhánh quá tải nào thì trình tự hoạt động của trình TOPO có thể giải quyết như sau:

Bắt đầu với một lưới điện hình tia ban đầu, TOPO sẽ đóng một khoá điện trong tập các khoá điện mở để tạo thành một mạch vòng kín Một bài toán phân bố tối ưu

26 công suất sẽ được thực hiện trên mạch vòng này để xác định việc mở khóa nào là tốt nhất và chuyển mạng điện trở về lại dạng lưới điện hình tia Quá trình này sẽ kết thúc cho đến khi xét hết khoá điện trong tập các khoá điện mở Lúc này trình con TOPO sẽ kết thúc Cấu trúc lưới điện cuối cùng sẽ là cấu trúc có tổn thất công suất tác dụng bé nhất Thuật toán của trình TOPO được biểu diễn như hình 2.1

Hình 2.3: Thuật toán xác đinh cấu trúc lưới điện tối ưu TOPO

TOPO cũng có thể làm việc được với một biểu đồ phụ tải nhiều cấp Trong trường hợp đó một cấu trúc lưới điện đơn có tổn thất công suất tác dụng bé nhất trong toàn bộ biểu đồ phụ tải sẽ được tìm thấy, tức là việc đặt các khoá điện có thể không tối

ưu cho bất kỳ một thời điểm cụ thể nào của biểu đồ phụ tải nhưng nó sẽ phù hợp cho toàn bộ đồ thị phụ tải Khi thực hiện việc phân tích với một đồ thị phụ tải phức tạp, TOPO sẽ sử dụng tổn thất công suất trong mỗi đồ thị phụ tải cùng với khoảng thời gian tương ứng với lượng tổn thất công suất đó

TOPO xuất ra giá trị tổn thất ban đầu và tổn thất sau cùng của mạng điện, số tiền tiết kiệm từ việc giảm tổn thất đó Số tiền tiết kiệm được từ lượng tổn hao đó được tính trên đơn vị thời gian là năm bao gồm cả lượng điện năng (tác dụng và phản kháng) và công suất yêu cầu (tác dụng và phản kháng)

27 Đặt các tùy chọn cho bài toán Topo

Chọn Analysis>Options, chọn Tag TOPO, ta có hộp thoại (hình 3.3)

Khi ta chọn Consider branch overload limits, TOPO sẽ tính toán cho tất cả các nhánh quá tải trước đó Trong hộp thoại Options này, ta có thể chọn những ñồ thị phụ tải mà ta cần tính toán (đã tạo trong Category)

Hình 2.4 Các tùy chọn trong hộp thoại TOPO

a Trình tự thực hiện ứng dụng phần mềm PSS/ADEPT để tính toán lưới điện

phân phối

Bước 1: Thu thập, xử lý số liệu lưới ñiện

- Thu thập các thông số kỹ thuật của lưới điện như: Loại dây dẫn, chiều dài đoạn đường dây, kết cấu đường dây, MBA, thiết bị ñóng cắt…

- Thu thập, xử lý số liệu các thông số P, Q của các nút tải vào các thời

điểm khảo sát

- Thu thập sơ đồ lưới điện vận hành của các xuất tuyến cần tính toán

Bước 2: Thể hiện sơ đồ lưới điện thực tế vận hành trên giao diện đồ

họa của PSS/ADEPT

- Tạo sơ đồ sơ đồ lưới điện trên PSS/ADEPT thông qua Menu Diagram

- Tạo thư viện các thông số thiết bị vào thư viện của phần mềm PSS/ADEPT phù hợp với lưới điện thực tế của địa phương File thư viện thông số đường dây và thiết bị của PSS/ADEPT là 1 file dạng text có phần mở rộng là *.con (file mẫu của chương trình là pti.con) Cấu trúc *.con file này cho phép người dùng thêm vào các

bộ thông số mẫu của dây dẫn hoặc thiết bị nhằm thuận tiện cho việc sử dụng, người

28

sử dụng PSS/ADEPT có thể soạn thảo file *.con bằng các chương trình soạn thảo như Notepad …

- Nhập các số liệu vào các bản số liệu của phần mềm PSS/ADEPT

+ Nhập số liệu đường dây: Dựa vào sơ đồ vận hành đơn tuyến về chiều dài đoạn dây và file thư viện thiết bị chọn loại dây

+ Nhập số liệu MBA: Dựa vào sơ đồ vận hành đơn tuyến về loại máy và công suất dựa vào file thư viện thiết bị chọn loại máy và công suất biến áp Cài đặt nấc phân áp Tap max - Tap min - Tap step cho máy biến áp theo giá trị 1.05 - 0.95 - 0.025

+ Nhập số liệu phụ tải và tổn thất không tải MBA: Lưu ý quan trọng: phải chuyển về chế độ Base trong PSS/ADEPT

Pa - Qa - Pb - Qb - Pc - Qc: Đã có công thức tính sẵn là công suất trung bình (Ptb, Qtb) của phụ tải, được tính từ số liệu CMIS (chia 24x30 do lấy số liệu tháng) và Cosφ của từng phụ tải Ptb, Qtb chỉ là mức trung gian để tính các chế độ Max, Min, Trung bình 1, Trung bình 2,

Poa - Qoa - Pob - Qob - Poc - Qoc: Đã có công thức tính sẵn, là tổn thất không tải của MBA tính từ tiêu chuẩn MBA

- Thiết lập các các thông số cho chức năng Analysis của PSS/ADEPT

+ Đặt Load Category (loại phụ tải) cho phụ tải và TTKTMBA:

Tạo các Load Catrgories: vào Menu Bar - Network - Load Categories

Đặt Load Categories cho TTKTMBA: Chọn toàn bộ TTKTMBA (S0) trong Network View, vào Static Loads, chọn Properties, mục Categories, chọn category TTKTMBA

Tương tự, chọn các phụ tải cùng loại vào một Category nào đó tương ứng(ví dụ: Load1, Load2, Load3, Load4, Load5, , Nong Nghiep, Cong Nghiep, ASSH, )

+ Đặt Load Snapshot (biểu đồ phụ tải) cho phụ tải và TTKTMBA:

Base: Là mức nhập số liệu vào để làm cơ sở tính các mức khác

Các mức khác:

Đặt càng nhiều mức càng chính xác

Mỗi mức có một thời gian, tổng thời gian các mức này bằng 1 (ngày)

Trong mỗi mức, mỗi Category có 1 hệ số so với Base