(Luận văn thạc sĩ) tính toán, cải tạo lưới điện phân phối thành phố đồng hới giai đoạn từ 2020 đến 2025

Dự báo nhu cầu sử dụng điện của tỉnh Quảng Bình trong tương lai sẽ ngày càng gia tăng Để đáp ứng đủ nhu cầu năng lượng theo yêu cầu ngoài việc phát triển nguồn, lưới phải thực hiện quy h

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

DƯƠNG HOÀNG KHOA

TÍNH TOÁN CẢI TẠO LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI THÀNH PHỐ ĐỒNG HỚI GIAI ĐOẠN TỪ 2020-2025

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Chuyên ngành: Kỹ thuật điện

Đà Nẵng - Năm 2020

DUT.LRCC

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

DƯƠNG HOÀNG KHOA

TÍNH TOÁN CẢI TẠO LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI THÀNH PHỐ ĐỒNG HỚI GIAI ĐOẠN TỪ 2020-2025

Chuyên ngành: Kỹ thuật điện

Mã số: 8520201

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS NGUYỄN HỮU HIẾU

Đà Nẵng - Năm 2020

DUT.LRCC

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

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

Tác giả luận văn

Dương Hoàng Khoa

DUT.LRCC

HỚI GIAI ĐOẠN 2020 - 2025

Sinh viên: Dương Hoàng Khoa Chuyên ngành: Kỹ thuật điện

Mã số: 8520201

Khóa : K36 KTĐ ĐN

Trường Đại học Bách Khoa - ĐHĐN

Tóm tắt – Để đáp ứng nhu cầu điện năng ngày càng lớn, ngoài việc phát triển xây

dựng các nhà máy điện thì cần phải chú trọng đến hệ thống lưới điện phân phối Trong những năm gần đây nhu cầu về điện tăng cao, trong khi đó hệ thống lưới điện phân phối đã vận hành lâu năm, xây dựng chắp vá không đồng bộ, gây ra lãng phí về kinh tế, ảnh hưởng đến chất lượng điện áp, đến chế độ làm việc bình thường của các phụ tải Do vậy, cần thiết phải tính toán cải tạo lưới điện phân phối và đề ra

phương án nâng cao chất lượng điện áp nhằm ổn định, liên tục thuận lợi có khoa

học phù hợp với chủ trương chính sách của nhà nước để phục vụ phát triển kinh tế

xã hội và nhu cầu sinh hoạt của nhân dân Trong luận văn giới thiệu về hiện trạng

và tính toán cải tạo lưới điện phân phối TP Đồng Hới bằng phần mềm PSS/ADEPT, đồng thời xác định nhu cầu điện năng và đưa ra các phương án cải tạo lưới điện TP Đồng Hới

Từ khóa – Cải tạo lưới điện phân phối Thành phố Đồng Hới

CALCULATING EXPENSES FOR DISTRIBUTION NETWORK OF DONG

HOI CITY IN THE PERIOD OF 2020 - 2025

Abstract – To meet the growing power demand, in addition to the

development of power plants, it is necessary to pay attention to the distribution grid

In recent years, the demand for electricity has increased, while the distribution grid has been operating for a long time, building and installing asynchronously, causing economic waste and affecting voltage quality, to the normal working mode of the loads Therefore, it is necessary to calculate and renovate the distribution grid and devise a plan to improve the voltage quality in order to stabilize and continuously support science in accordance with the policy of the state to serve the main service National defense and security, socio-economic development and people daily needs The thesis still introduces the current situation and calculates the improvement of

TP distribution network Dong Hoi uses PSS / ADEPT software, and simultaneously identifies the power demand and offers options for the rehabilitation

of Dong Hoi City power grid Keyword – Improvement of the distribution network

of Dong Hoi City

Keywords – Improvement of the distribution network of Dong Hoi City

DUT.LRCC

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN

TRANG TÓM TẮT

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU

DANH MỤC CÁC BẢNG

DANH MỤC CÁC HÌNH

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 1

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 1

4 Phương pháp nghi n cứu 2

5 Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn 2

6 Bố cục của luận văn 2

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN HIỆN TRẠNG LĐPP KHU VỰC TP ĐỒNG HỚI 3

1.1 Đặc điểm tự nhiên thành phố Đồng Hới 3

1.1.1 Vị trí địa lý - kinh tế 3

1.1.2 Đặc điểm tự nhiên 4

1.2 Hiện trạng nguồn, lưới điện phân phối Thành phố Đồng Hới 5

1.2.1 Nguồn điện 5

1.2.2 Lưới điện 5

1.3 Đánh giá chỉ tiêu kỹ thuật lưới điện phân phối TP Đồng Hới 21

1.3.1 Tổn thất tr n các đường dây 21

1.3.2 Phương pháp tính tổn thất công suất và tổn thất điện năng LĐPP: 23

1.4 Các phương pháp tính toán TTĐN trong LĐPP 25

1.4.1 Phương pháp phân tích phân đồ thị 25

1.4.2 Phương pháp d ng điện trung bình bình phương 26

1.4.3 Phương pháp thời gian tổn thất 27

1.4.4 Phương pháp đường cong tổn thất 27

1.4.5 Phương pháp tính toán TTĐN theo quy định của EVN 29

1.5 Kết luận 29

CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN, ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG LĐPP KHU VỰC THÀNH PHỐ ĐỒNG HỚI 31

2.1 Giới thiệu phần mềm PSS/ADEPT 31

2.1.1 Giới thiệu chung về phần mềm PSS/ADEPT 31

2.1.2 Các bước thực hiện trong phần mềm PSS/ADEPT 32

DUT.LRCC

2.2 Cơ sở lý thuyết tính toán tổn thất công suất, tổn thất điện năng và điện áp trên

đường dây và MBA, LĐPP khu vực TP Đồng Hới 44

2.2.1 Tổn thất công suất, điện áp, và điện năng tr n đường dây: 44

2.2.2 Tổn thất công suất, điện áp, và điện năng trong MBA 46

2.3 Tính toán tổn thất điện năng và công suất LĐPP khu vực TP Đồng Hới bằng phần mềm PSS/ADEPT 47

2.3.1 Phương pháp thu thập số liệu đầu vào tính toán 47

2.3.2 Sơ đồ tính toán 48

2.3.3 Phương pháp tính toán TTĐN 48

2.3.4 So sánh kết quả thực hiện và kết quả tính toán theo cách tính của EVN 55

2.4 Kết luận 55

CHƯƠNG 3 XÁC ĐỊNH NHU CẦU ĐIỆN NĂNG ĐẾN NĂM 2025 VÀ CÁC GIẢI PHÁP CẢI TẠO LƯỚI ĐIỆN TP ĐỒNG HỚI 57

3.1 Xác định nhu cầu điện năng đến năm 2025 57

3.2 Một số phương pháp dự báo phụ tải: 57

3.2.1 Phương pháp trực tiếp 57

3.2.2 Phương pháp ngoại suy theo chuỗi thời gian 58

3.2.3 Phương pháp so sánh đối chiếu 59

3.2.4 Phương pháp chuy n gia 59

3.2.5 Phương pháp Medee-S 59

3.3 Xác định nhu cầu điện năng của TP Đồng Hới giai đoạn 2020 đến 2025 theo phương pháp hệ số tăng trưởng 61

3.4 Dự báo tăng trưởng của phụ tải giai đoạn 2020-2025: 62

3.5 Đánh giá tải của MBA và đường dây trung áp giai đoạn 2020-2025: 62

3.6 Giải pháp cải tạo lưới điện TP Đồng Hới: 63

3.7 Các giải pháp cải tạo lưới điện TP Đồng Hới 65

3.7.1 Thay thế các máy biến áp lâu năm, tổn hao không tải lớn 65

3.7.2 Giải pháp lắp đặt tụ bù trung thế : 68

3.8 Tính toán hiệu quả sau khi áp dụng các giải pháp 72

3.9 Kết luận 73

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 74

TÀI LIỆU THAM KHẢO 75

DUT.LRCC

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU

- TOPO _ Tie Open Point Optimization: Phân tích điểm mở tối ưu

- ĐH: Trạm biến áp 110kV Đồng Hới 110/35/22kV - 2x40MVA

- BĐH: Trạm biến áp 110kV Bắc Đồng Hới 110/22kV - 25MVA

- LBS _ Load Break Switch: Dao cắt có tải

Số hiệu Tên bảng Trang

Bảng 1.2 Khối lượng quản lý vận hành hệ thống điện của Điện lực

Đồng Hới

5

Bảng 1.4 Bảng thống kê hiện trạng thông số kỹ thuật các đường dây

Bảng 3.1 Tiêu thụ điện năng TP Đồng Hới giai đoạn 2014-2018 61

Bảng 3.3 Dự báo tải chạy trên các lộ đường dây giai đoạn 2020 – 2025 62Bảng 3.4 Dự báo Ktải của các TBA TP Đồng Hới giai đoạn 2020 –

2025

63

Bảng 3.5 Tính toán tổn thất không tải lưới điện TP Đồng Hới 66Bảng 3.6 Tính toán chênh lệch giá mua khi thay MBA Amorphous 68Bảng 3.7 Trạng thái làm việc dung lượng của các tụ b tr n lưới điện

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.5 Xây dựng biểu đồ TTCS và xác định TTĐN bằng đường cong

Hình 2.11 Biểu đồ phụ tải ngày điển hình lưới điện 22kV TP Đồng Hới 47

Hình 2.13 Đồ thị phụ tải ngày điển hình mùa hè của XT 472 Đồng Hới 50

DUT.LRCC

Với sự phát triển không ngừng về kinh tế xã hội Trong những năm vừa qua, cùng với tốc độ tăng trưởng GDP trung bình hàng năm của tỉnh Quảng Bình lớn, nhu cầu năng lượng tiếp tục tăng với tốc độ trung bình cao Dự báo nhu cầu sử dụng điện của tỉnh Quảng Bình trong tương lai sẽ ngày càng gia tăng

Để đáp ứng đủ nhu cầu năng lượng theo yêu cầu ngoài việc phát triển nguồn, lưới phải thực hiện quy hoạch tính toán cải tạo lưới điện phân phối, thực hiện tiết kiệm và

sử dụng năng lượng hiệu quả, phù hợp với khả năng vận hành và cung cấp lưới điện nhằm giảm tổn thất điện năng và nâng cao chất lượng điện áp trong hệ thống truyền tải

và phân phối điện

Thành phố Đồng Hới là địa bàn tập trung các phụ tải lớn của công ty Điện lực Quảng Bình, chiếm khoảng 37% tổng sản lượng của công ty Điện lực Quảng Bình, vì vậy cần phải có lộ trình cụ thể tính toán cải tạo lưới điện hợp lý để thực hiện mục tiêu

đề ra của ngành điện nói chung và Thành phố Đồng Hới nói riêng

Trong những năm gần đây nhu cầu về điện tăng cao, trong khi đó hệ thống lưới điện phân phối tr n địa bàn thành phố đã vận hành lâu năm, xây dựng chắp vá không đồng bộ, chưa đáp ứng được yêu cầu cung cấp điện, gây ra lãng phí về kinh tế, ảnh hưởng đến chất lượng điện áp, đến chế độ làm việc bình thường của các phụ tải

Do vậy, cần thiết phải nghiên cứu tính toán cải tạo lưới điện phân phối và đề ra

phưng án nghi n cứu phương pháp chất lượng điện áp nhằm ổn định, liên tục thuận lợi

và có khoa học phù hợp với chủ trương chính sách của nhà nước để phục vụ chính trị,

an ninh quốc phòng, phát triển kinh tế xã hội và nhu cầu sinh hoạt của nhân dân cả tỉnh nói chung và tr n địa bàn thành phố Đồng Hới nói riêng

Xuất phát từ những đặc điểm lý do nêu trên, tôi chọn đề tài “ TÍNH TOÁN, CẢI

TẠO LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI THÀNH PHỐ ĐỒNG HỚI GIAI ĐOẠN TỪ

2020 ĐẾN 2025 ” cho luận văn tốt nghệp của mình

2 Mục tiêu nghiên cứu

- Phân tích tính toán hệ thống lưới điện phân phối hiện trạng,dự báo nhu cầu phụ tải và đưa ra giải pháp để cải tạo lưới điện phân phối 22 kV Thành phố Đồng Hới Tỉnh Quảng Bình giai đoạn từ 2020-2025

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của đề tài: Tính toán cải tạo lưới điện phân phối bằng các phương pháp tính toán tổn thất công suất, tổn thất điện năng tr n lưới phân phối và dự

DUT.LRCC

báo phụ tải tr n lưới điện phân phối giai đoạn từ 2020-2025 để có giải pháp cải tạo phù hợp lưới điện phân phối khu vực TP Đồng Hới

Phạm vi nghiên cứu của đề tài: lưới điện phân phối 22KV khu vực TP Đồng Hới

4 Phư ng ph p nghi n cứu

Sử dụng phương pháp nghi n cứu và thực nghiệm:

Phương pháp nghi n cứu lý thuyết: Nghiên cứu các tài liệu, giáo trình,…viết về tính toán và cải tạo lưới điện phân phối ,tính toán xác định tổn thất công suất và tổn thất điện năng, và các phương pháp dự báo phụ tải

Phương pháp thực nghiệm: Áp dụng các lý thuyết đã nghi n cứu, sử dụng phần mềm PSS/ADEPT và các chương trình MDMS, CMIS3 để thao tác tính toán tổn thất công suất và tổn thất điện năng, điểm mở tối ưu nhằm đánh giá hiệu quả hiện trạng lưới điện phân phối để có phương án tính toán cải tạo phù hợp

5 Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn

5.1 Ý nghĩa khoa học của đề tài:

- Hệ thống hóa một cách khoa học các lý thuyết về tính toán cải tạo lưới điện phân phối, Nghiên cứu khai thác sử dụng phần mềm PSS/ADEPT

- Thu thập và phân tích số liệu, cấu trúc lưới theo thông số vận hành hiện tại của LĐPP Thành phố Đồng Hới để tìm ra phương án tính toán cải tạo tối ưu nhất cho LĐPP và dự báo được phụ tải trong tương lai

5.2 Tính thực tiễn của đề tài:

Đề tài nghiên cứu xuất phát từ thực tế hiện tại, lưới điện phân phối Đồng Hới đã được đầu tư nhưng c n nhiều bất cập chưa đồng bộ gây tổn thất điện năng tăng cao cũng như khả năng mất ổn định của lưới là rất lớn Vì vậy kết quả nghiên cứu nhằm đưa ra các phương án cải tạo tính toán lưới điện phân phối phù hợp tr n cơ sở đó có thể dự báo phụ tải lưới điện phân phối tương lai giúp Điện lực Đồng Hới nói riêng và Công ty Điện lực Quảng Bình nói chung hoàn thành tốt chỉ tiêu tổn thất điện năng EVNCPC giao, quản lý vận hành lưới điện hiệu quả, tối ưu hóa chi phí, nâng cao lợi nhuận cho doanh nghiệp

6 Bố cục của luận văn

Bố cục luận văn ngoài phần mở đầu và kết luận chung, nội dung của luận văn được biên chế thành 3 chương như sau:

Chương 1: Tổng quan hiện trạng nguồn LĐPP khu vực TP Đồng Hới

Chương 2: Tính toán, đánh giá hiện trạng LĐPP khu vực TP Đồng Hới

Chương 3: Xác định nhu cầu điện năng đến năm 2025 và các giải pháp cải tạo lưới điện TP Đồng Hới

DUT.LRCC

1.1 Đặc điểm tự nhiên thành phố Đồng Hới

1.1.1 Vị trí địa lý - kinh tế

* Vị trí địa lý

Thành phố Đồng Hới, thuộc tỉnh Quảng Bình nằm trên quốc lộ 1A, đường sắt

Thống Nhất Bắc Nam và đường Hồ Chí Minh, có vị trí địa lý 17o21’ vĩ độ bắc và

106o10’ kinh độ đông

Thành phố có vị trí trung tâm của tỉnh Quảng Bình, cách khu du lịch di sản thiên

nhiên thế giới vườn quốc gia Phong nha - Kẻ Bàng 50 km, cách khu du lịch suối Bang

50 km, cách khu cụm Cảng biển Hòn La 60 km và cửa khẩu quốc tế Cha Lo 180 km,

Đồng Hới nằm ngay dọc bờ biển, có sông Nhật Lệ chảy giữa lòng thành phố, bờ biển

với chiều dài 12 km về phía Đông thành phố và hệ thống sông, suối, hồ, rừng nguyên

sinh ở phía tây thành phố rất thích hợp cho phát triển du lịch, nghỉ ngơi, giải trí

Phạm vi hành chính:

- Phía Bắc giáp huyện Bố Trạch

- Phía Nam giáp huyện Quảng Ninh

- Phía Đông giáp biển

- Phía tây giáp huyện Bố Trạch, huyện Quảng Ninh

Hình 1.1: Bản đồ hành chỉnh của thành phố Đồng Hới

DUT.LRCC

- Dân số nội thị: 68.165 người

- Mật độ dân số nội thị: 1.226 người/ km2

- Đất ngoại thị: 99,69 km2

- Dân số ngoại thị: 35.823 người

- Mật độ dân số ngoại thị: 359 người/ km2

* Khí hậu: Nhiệt độ trung bình năm 24,40C, lượng mưa trung bình từ 1.300 đến 4.000 mm, tổng giờ nắng 1.786 giờ/năm, độ ẩm trung bình trong năm khoảng 84%

và thuộc chế độ gió m a: gió Đông Nam (gió nồm), gió Tây Nam (gió nam), gió Đông Bắc

* Địa hình, địa chất: Địa hình, địa chất của Đồng Hới đa dạng bao gồm vùng gò đồi, v ng bán sơn địa, v ng đồng bằng và vùng cát ven biển

* Đơn vị hành chính

Thành phố Đồng Hới có 16 đơn vị hành chính, gồm 10 phường và 6 xã:

Bảng 1.1 Các đơn vị hành chỉnh của thành phố Đồng Hới

Số TT Đ n vị hành chính Dân số (Người) Diện tích (km2)

Điện lực Đồng Hới được cấp điện bằng 02 trạm 110kV Đồng Hới và Bắc Đồng Hới có tổng công suất 105MVA (2x40 + 1x25 MVA) thông qua 11 xuất tuyến 22kV

và 02 xuất tuyến 35kV (1 xuất tuyến chủ yếu cấp điện cho Trạm trung gian Hoàn Lão - Điện lực Bố Trạch, 1 xuất tuyến cấp điện dự phòng cho Đài phát sóng trung có thời gian hoạt động không liên tục)

1.2.2 Lưới điện

Lưới điện của thành phố Đồng Hới bao gồm các cấp điện áp 35, 22 kV

Khối lượng quản lý vận hành hệ thống điện của Điện lực Đồng Hới tính đến quý I/2019 như bảng dưới đây

Bảng 1.2 Khối lượng quản lý vận hành hệ thống điện của Điện lực Đồng Hới

TT Hạng mục ĐVT Tài sản ngành

điện

Tài sản khách hàng Tổng

TT Hạng mục ĐVT Tài sản ngành

điện

Tài sản khách hàng Tổng

Bảng 1.3 Thống kê hiện trạng tải các TBA

THỐNG KÊ MBA CÓ ĐẾN NGÀY 30 THÁNG 09 NĂM 2019

TT N i lắp đặt Xuất tuyến Số

MBA

Dung lượng (kVA)

Năm

SX

A Trạm biến p trung gian

I Trạm biến p trung gian 35/22kV

1 Máy biến áp T1 (NTVT)

II Trạm biến p trung gian 35/6kV

1 TBA Đài phát sóng trung 374/ĐH 1 1250 1993 2 TBA Đài phát sóng trung 374/ĐH 1 1000

3 TBA Xi măng số 1 1 1000

III Trạm biến p trung gian 22/6kV

1 TBA Đài phát sóng trung 478/ĐH 1 1250 2003 B Trạm biến p phụ tải

II Xuất Tuyến 471 - E2 471/ĐH

1 TBA Trường TC KT CNN QB 471/ĐH 1 250 2013 2 TBA ĐĐ cầu vượt đường sắt 471/ĐH 1 30 2010 3 TBA TK 3 Nam Lý 471/ĐH 1 160 2005 3 TBA Đầu máy 471/ĐH 1 180 2013 4 TBA Nam Lý 3 471/ĐH 1 250

DUT.LRCC

2 TBA Trạm xử lý nước thải Đức

DUT.LRCC

TT N i lắp đặt Xuất tuyến Số

MBA

Dung lượng (kVA)

Năm

SX

12 TBA Bình Phúc 474/ĐH 1 160 2016

TT N i lắp đặt Xuất tuyến Số

MBA

Dung lượng (kVA)

VIII Xuất Tuyến 477 - Đồng Hới 477/ĐH

VIII Xuất Tuyến 478 - Đồng Hới 478/ĐH

12 TBA Điện lực QBình 478/ĐH 1 250 2016

IX Xuất Tuyến 471 - Bắc Đồng Hới 471/BĐH

X Xuất Tuyến 473 - Bắc Đồng Hới 473/BĐH

TT N i lắp đặt Xuất tuyến Số

MBA

Dung lượng (kVA)

XII Xuất tuyến 471 - NTVT 471/NTVT

DUT.LRCC

Bảng 1.4 Bảng thống kê hiện trạng thông số kỹ thuật các đường dây trung áp:

THỐNG KÊ CHI TIẾT ĐƯỜNG DÂY TRUNG THẾ ĐẾN NGÀY 30 THÁNG 09 NĂM 2019

STT T n phân đoạn, đường dây hoặc

nh nh rẽ Điện áp

Tổng chiều dài (km)

16 Nhánh rẽ TBA Cty xăng dầu QB 22kV 0,040 CN-A(3x70)

19 Nhánh rẽ TBA Bệnh viện Cu Ba

0,160

Cu/XLPE/DSTA/PVC(3x95)-24kV

20 Trục chính từ M141 đến

DCL70-4 Bệnh Viện

5 Rẽ TBA bơm Trung Nghĩa 22kV 0,030 AC-95

DUT.LRCC

STT T n phân đoạn, đường dây hoặc

nh nh rẽ Điện áp

Tổng chiều dài (km)

33 Nhánh rẽ TBA Mỹ cương 2 (nối

17

Nhánh rẽ TBA Trung Nghĩa

2(Vòm)

DUT.LRCC

12 Nhánh rẽ TBA Bưu điện Bắc Lý 22kV 0,050 A/XLPE-70

VIII Xuất tuyến 477-Đồng Hới

STT T n phân đoạn, đường dây hoặc

nh nh rẽ Điện áp

Tổng chiều dài (km)

15 Nhánh rẽ TBA Ngân hàng đầu tư 22kV 0,272 CN-3x70

16 Nhánh rẽ TBA Xúc tiến việc làm 22kV 0,050 A/XLPE-70

18

Nhánh rẽ Li n đoàn lao động

0,840

Nhánh rẽ TBA TT Bồi dưỡng

ngiệp vụ công an tỉnh (160kVA) 22kV

DUT.LRCC

14 Nhánh rẽ TBA Lộc Ninh 4 22kV 0,322 XLPE/A-70

X Xuất tuyến 473 - Bắc Đồng Hới

AC-70, AC-95

DUT.LRCC

STT T n phân đoạn, đường dây hoặc

nh nh rẽ Điện áp

Tổng chiều dài (km)

DUT.LRCC

Nhìn chung lưới điện TP đồng Hới được chú trọng đầu tư cải tạo và ngày càng phát triển, song hiện tại vẫn tồn tại nhiều đoạn đường trục trung thế là cáp dầu cũ, tiết diện nhỏ, vận hành từ lâu, khả năng tải kém, tuyến cáp được bồi lấp không đúng theo bản vẽ bồi công n n thường xuyên bị sự cố, việc tìm điểm hỏng, xử lý sự cố gặp nhiều khó khăn

1.3 Đ nh gi chỉ tiêu kỹ thuật lưới điện phân phối TP Đồng Hới

Để đánh giá chất lượng lưới điện, ta tiến hành tính toán tổn thất công suất, tổn thất điện năng và tổn thất điện áp trong hệ thống cung cấp điện

Khi thiết kế cũng như vận hành lưới điện, việc tính toán chỉ tiêu tổn thất công suất, tổn thất điện năng, tổn thất điện áp là một việc làm cần thiết để có căn cứ đánh giá chất lượng điện năng cũng như các chỉ tiêu kỹ thuật khác

Cơ sở lý thuyết:

1.3.1 Tổn thất trên các đường dây

Xây dựng sơ đồ thay thế cho từng phần tử của hệ thống đó, sau đó kết hợp chúng lại trong 1 sơ đồ chung theo đúng trình tự mà các phần tử đó được nối với nhau trong

DUT.LRCC

hệ thống và quy đổi tất cả các thông số về cùng 1 cấp điện áp

a Sơ đồ thay thế của đường dây:

Các tham số của đường dây: ro,xo,go,bo phân bố đều dọc theo chiều dài dây dẫn Tuy nhi n trong tính toán người ta sử dụng sơ đồ thay thế với các tham số tập trung để tiện tính toán với sai số chấp nhận được

Đối với lưới điện trung áp điện áp <35 kV n n sơ đồ thay thế của đường dây chỉ gồm 1 điện trở và 1 điện kháng:

Hình 1.2 Sơ đồ thay thế đường dây trung áp

Các tham số Rd, Xd có thể dễ dàng tính được qua công thức:

Rd = ro.L ()

Xd = xo.L ()

Trong đó các giá trị ro, xo (/km) được tra trong các sổ tay kỹ thuật

Điện trở ro là điện trở của 1km dây dẫn ở 20oC được tra theo thiết diện dây dẫn, với nhiệt độ khác thì giá trị điện trở này thay đổi tuy nhi n ta để đơn giản ta có thể

d ng nó với sai số là chấp nhận được

Điện kháng xo được tra theo xo= f(F,Dtbhh) với F tiết diện dây và Dtb là khoảng cách trung bình hình học giữa các pha Đối với đường dây 6-10kV: Dtbhh=1m , 22kV:

Dtbhh=2,5m

b Sơ đồ thay thế MBA:

Trong lưới phân phối trung áp loại MBA được sử dụng là loại MBA 3 pha 2 cuộn dây Sơ đồ thay thế của MBA 2 cuộn dây bao gồm các tham số Rb, Xb, Gb, Bb như sau:

Hình 1.3 Sơ đồ thay thế MBA 2 cuộn dây

Nhánh nối tiếp gồm điện trở tác dụng Rb và điện kháng Xb của MBA Các điện trở và điện kháng này đã được quy đổi về phía cao của MBA Rb, Xb được xác định theo kết quả thí nghiệm ngắn mạch:

X

DUT.LRCC

Trong đó:

 Δ - tổn thất công suất tác dụng ngắn mạch, MW PN

 UCdđ- điện áp danh định của cuộn cao áp, kV

 UN% - điện áp ngắn mạch phần trăm, %

 S - công suất danh định MBA, MVA dđ

Nhánh song song bao gồm điện dẫn tác dụng Gb và điện dẫn phản kháng Bb của MBA Điện dẫn tác dụng tương ứng với tổn thất công suất tác dụng do dòng từ hóa gây ra Điện dẫn phản kháng được xác định theo từ thông hỗ cảm trong các cuộn dây MBA Gb, Bb được xác định theo kết quả thí nghiệm không tải:

) Ω / 1 ( U 100

S

%.

I

= U

Q Δ

= B ) Ω / 1 ( U

P Δ

=

Cdđ

dđ 0 2

Cdđ

0 b

2 Cdđ

0 b

Trong đó:

 Δ là tổn thất tác dụng không tải MBA, MW P0

 ΔQ0 là tổn thất phản kháng không tải MBA, MVAr

 %I0 là dòng không tải phần trăm, %

Khi phân tích các mạng có điện áp <220kV các MBA 2 cuộn dây được biểu diễn bằng sơ đồ đơn giản hơn:

c Phụ tải: Phụ tải được xác định theo công suất danh định của trạm và hệ số mang tải theo biểu thức:

TBA T max =k SS

Trong đó:

 Smax là công suất cực đại của phụ tải

 STBA là công suất danh định của trạm

 kT là hệ số tải của trạm

1.3.2 Phương pháp tính tổn thất công suất và tổn thất điện năng LĐPP:

a Tính toán TTCS,TTĐN trong quản lý vận hành LĐPP:

DUT.LRCC

1 Cơ sở phương pháp:

Khi tính toán thiết kế LĐPP, do y u cầu độ chính xác không cao người ta thường sử dụng phương pháp gần đúng khi tính phân bố công suất cũng như tổn thất trong mạng theo điện áp định mức Cách tính này không thể sử dụng để phân tích tổn thất các lưới điện cụ thể cả khi vận hành, nhất là khi muốn đánh giá hiệu quả tối ưu của các giải pháp kỹ thuật tác động vào lưới điện do không xét đến độ sụt áp của lưới, hiệu quả của việc điều chỉnh điện áp, hiệu quả của các phương tiện b Do đó cần phải lựa chọn phương pháp tính toán có thể xét đến đầy đủ các yếu tố tạo n n độ chính xác thỏa đáng

2 Phương pháp giải và các chương trình thuật toán:

Khối chính của phương trình là tính giá trị của các hàm và các đạo hàm riêng cho

ma trận Jacôbi Khối quan trọng khác là giải hệ phương trình đại số tuyến tính ở mỗi bước lặp có thể áp dụng thuật toán giải hệ phương trình khác nhau cho khối này, ví dụ phương pháp loại trừ Gauss Tiêu chuẩn hội tụ được dùng là ε(i)

< ESP hoặc trị số công suất không cân bằng ở nút k bất kỳ nhỏ hơn giá trị cho trước, thực chất là: Wk(X(i)) < ESP Trị số ESP cho trước theo yêu cầu của bài toán Số phép lặp được khống chế không vượt quá số N nào đó, thông thường N ≤ 10

Ưu điểm quan trọng của phương pháp Newton là có tốc độ hội tụ rất nhanh, do

đó nếu hội tụ thì thời gian tương đối ngắn Ngoài ra nếu tìm được X(o) đủ gần với nghiệm thì chắc chắn sẽ hội tụ Điều kiện này là hết sức khó khăn với nhiều bài toán Tuy nhiên với hệ thống điện, việc xác định X(o) luôn luôn có thể được chọn là các đại lượng định mức làm việc của lưới điện (ví dụ như điện áp định mức tại các nút) Nếu lưới điện được thiết kế đúng thì thông số vận hành (cũng là nghiệm của hệ phương trình) sẽ không bị lệch quá xa trị số định mức (± 10%), do đó phương pháp Newton tỏ ra thích hợp để giải hệ phương trình chế độ xác lập của hệ thống cung cấp điện

Một số trường hợp ri ng như khi HTĐ có đường dây siêu cao áp hay các chế độ

sự cố, … phương pháp có thể không có lời giải (do phân kỳ), tuy nhi n thường dễ có khả năng xử lý để lựa chọn được giá trị ban dầu X(o) thích hợp

b Xác định TTCS,TTĐN trong điều kiện vận hành bằng chương trình tính toán:

Việc tính toán chính xác TTCS trong lưới điện hiện nay được thực hiện tương đối dễ dàng nhờ các chương trình tính toán giải tích mạng điện Vấn đề ở đây là:

- Cần mô tả đầy đủ các yếu tố khi thiết lập sơ đồ tính toán

- Cần lựa chọn chương trình tính toán thích hợp

Nội dung y u cầu thứ nhất sẽ đảm bảo khi không bỏ sót thành phần nào trong thông số của mạng điện Y u cầu thứ hai dễ dàng được đáp ứng trong điều kiện phát triển tin học như hiện nay Với nhiều chương trình giải tích lưới điện hiện đại cho phép

DUT.LRCC

1.4 C c phư ng ph p tính to n TTĐN trong LĐPP

TTĐN trong LĐPP được xác định theo công thức sau:

dt I R A

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

t I n

t t I dt

IT

o

n t n

t t

1

2 1

2 2

2 2

2 2

2 2

.

n

t t n

o T

o t

n

t

Khi I0 = In công thức (1.15) sẽ nhận được dạng (1.14)

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

3 1

2

10

I n

t R

1 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 không sử dụng đồ thị phụ tải năm mà sử dụng đồ thị phụ tải ngày đặc trưng Tuy nhi n việc tính toán TTĐN không đảm bảo được chính xác, vì trong hệ thống luôn có sự thay đổi thường xuy n và không thường xuyên của những ngày khảo sát

DUT.LRCC

Hình 1.4a Đồ thị phụ tải ch nhật hóa Hình 1.4 Đồ thị phụ tải hình thang hóa

nh 1.4 Đồ thị phụ tải

1.4.2 Phương pháp ng điện trung nh nh phương

Giả sử rằng dọc theo đường dây hệ thống truyền tải, d ng 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 nghĩa là:

dt I R T RI A

T

o t tbbp  



3

Như vậy d ng điện trung bình bình phương sẽ là:

dt I I

T

o t tbbp

 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) (1.21) Hoặc theo d ng 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 k Phương pháp này chỉ đúng khi chúng ta xác định được

DUT.LRCC

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

2 max 2

3

3 R I dt RI A

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 (1.2, 1.3, 1.4, 1.5)

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

Pmax khi thiết lập đồ thị phụ tải trong phạm vi khá lớn là điều có thể xảy ra

1.4.4 Phương pháp đường cong tổn thất

Hoạt động của hệ thống cung cấp điện ít nhiều mang tính ngẫu nhi n và bất định Tuy nhi n tính quy luật và có điều khiển vẫn là chủ đạo Ch ng hạn đồ thị phụ tải mang tính ngẫu nhi n 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

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

Đường cong (Hình 1.4) có thể xây dựng bằng đo đạc hoặc tính toán Tuy nhiên phép đo thực tế rất phức tạp, bởi đ i 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 d ng và xác định TTCS tổng PΣ 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

DUT.LRCC

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

Trên Hình 1.7 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 k 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

DUT.LRCC

ình 1.5 Xây ựng i u đồ TTCS và xác định TTĐN ằng đường cong t n thất

1.4.5 Phương pháp tính toán TTĐN theo quy định của EVN

Do đặc thù của lưới điện phân phối có khối lượng đường dây và trạm biến áp phụ tải lớn, công suất phụ tải biến đổi liên tục theo thời gian nên trong phạm vi sai số cho phép trong công tác quản lý vận hành và quản lý kinh doanh điện năng, Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN) đã quyết định số 994/QĐ-EVN ngày 15/9/2009 của EVN về việc tính toán TTĐN kỹ thuật tr n lưới điện, sử dụng thống nhất phương pháp tính tổn thất điện năng như sau [15]:

A

Trong đó:

 A: Tổn thất điện năng trong giai đoạn đang xét (kWh)

 P0: Tổn thất công suất không tải (kW)

 Pmax: Tổn thất công suất tại thời điểm công suất cực đại của lưới điện (kW)

 T: Thời gian tính toán của giai đoạn xem xét TTĐN (giờ)

 Kđt: Hệ số đồ thị phụ tải ảnh hưởng đến TTĐN trong giai đoạn tính toán

Chương 1 đã đề cập về tổng quan hiện trạng nguồn lưới điện phân phối khu vực

TP Đồng Hới, các chỉ tiêu kỹ thuật lưới điện TP Đồng hới, các yếu tố ảnh hưởng, các phương pháp lý thuyết tính toán tổn thất công suất, tổn thất điện năng của lưới điện

DUT.LRCC

phân phối và quy định hiện hành của Tập đoàn Điện lực Việt Nam về việc tính toán TTĐN lưới điện

Nhìn chung lưới điện TP đồng Hới được chú trọng đầu tư cải tạo và ngày càng phát triển, song hiện tại vẫn tồn tại nhiều đoạn đường trục trung thế là cáp dầu cũ, tiết diện nhỏ, vận hành từ lâu, khả năng tải kém, tuyến cáp được bồi lấp không đúng theo bản vẽ bồi công n n thường xuyên bị sự cố, việc tìm điểm hỏng, xử lý sự cố gặp nhiều khó khăn

Vì vậy cần phải có những phương án tính toán, phân tích để đánh giá hiện trạng lưới điện phân phối khu vực TP Đồng hới một cách chi tiết và cụ thể nhằm đảm bảo khả năng vận hành lưới điện và giúp giảm thiểu tổn thất điện năng, tổn thất công suất

tr n lưới điện phân phối, nâng cao hiệu quả công tác sản xuất góp phần ổn định phát triển kinh tế xã hội của khu vực

DUT.LRCC

THÀNH PHỐ ĐỒNG HỚI

2.1 Giới thiệu phần mềm PSS/ADEPT

Khi tính toán thiết kế lưới phân phối, do y u cầu độ chính xác không cao người

ta thường sử dụng phương pháp gần đúng khi tính phân bổ công suất cũng như tổn thất trong mạng theo điện áp định mức Cách tính này không thể sử dụng để phân tích tổn thất các lưới điện cụ thể khi vận hành, nhất là khi muốn đánh giá hiệu quả tối ưu của các giải pháp kỹ thuật tác động vào lưới điện khi xét đến sụt áp của lưới, hiệu quả của việc điều chỉnh điện áp, hiệu quả của các phương tiện b Đối với lưới phân phối số lượng đường dây, máy biến áp khá lớn Do đó cần phải lựa chọn phần mềm tính toán

đủ mạnh cho phép tính với số lượng biến lớn và ph hợp có thể xét đến đầy đủ các yếu

tố để tạo n n độ chính xác thỏa đáng đối với lưới phân phối

Hiện nay để tính toán các chế độ hệ thống điện có thể sử dụng nhiều phần mềm khác nhau: PSS/E, PSS/ADEPT, POWERWORLD SIMULATOR, CONUS Mỗi phần mềm đều có một số chức năng và phạm vi ứng dụng khác nhau, trong đó PSS/ADEPT thường được sử dụng tính toán cho lưới phân phối

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

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 LĐPP của các điện lực

PSS/ADEPT làm việc với mô hình hệ thống ba pha, bốn dây với dạng tổng quát Hệ thống được mô tả với các thành phần tổng trở cân bằng thứ tự thuận và thứ tự không Các phần tử trong hệ thống điện được mô phỏng bao gồm như sau:

- Các nút (tải, nguồn)

- Nguồn ba pha cân bằng và không cân bằng

- Đường dây và thiết bị đóng, cắt

- Máy biến áp

DUT.LRCC