Nghiên cứu phương án sử dụng máy biến áp 1 pha để nâng cao hiệu quả vận hành cho lưới điện phân phối 220,4kv cấp điện cho trạm biến áp thị trấn quốc oai, thuộc lộ đdk 476e1 48 quốc oai, huyện quốc oai, hà nội

Do đó, để tìm hiểu khả năng cải thiện những tồn tại vừa nêu, đề tài nghiên cứu ảnh hưởng của việc thay thế máy biến áp ba pha bằng máy biến áp một pha tới các chỉ tiêu kỹ thuật của lưới

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

Nghiên c ứu phương án sử dụng máy biến áp 1 pha để nâng cao hiệu

qu ả vận hành cho lưới điện phân phối 22/0.4kV cấp điện cho trạm biến

áp Th ị trần Quốc Oai, thuộc lộ Đ DK 476E1.48 Quốc Oai, huyện Quốc

Oai, Hà N ội

S Ỹ DANH HƯNG Ngành: K ỹ thuật điện

Gi ảng viên hướng dẫn: TS Lã Minh Khánh

Vi ện: Điện

M ỤC LỤC

DANH M ỤC TỪ NGỮ VIẾT TẮT 3

DANH M ỤC CÁC BẢNG 4

DANH M ỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ 5

L ỜI MỞ ĐẦU 6

1 Lý do chọn đề tài 6

2 Mục đích nghiên cứu 6

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 7

4 Phương pháp nghiên cứu 7

5 Nội dung nghiên cứu 8

CHƯƠNG 1: VẤN ĐỀ TỐI ƯU HÓA CẤU TRÚC LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI TRUNG – H Ạ ÁP 9

1.1 Các yêu cầu đối với lưới điện phân phối 9

1.1.1 Đặc điểm của lưới điện phân phối 9

1.1.2 Các yêu cầu về kỹ thuật của lưới điện phân phối 12

1.2 Bài toán giảm tổn thất điện năng, tổn thất điện áp trong lưới phân phối 16

1.2.1 Tổn thất công suất trong lưới phân phối 16

1.2.2 Tổn thất điện áp trong lưới phân phối 18

1.3 Giải pháp thay thế máy biến áp ba pha bằng máy biến áp một pha 20

1.3.1 Nguyên lý hoạt động của máy biến áp 20

1.3.2 So sánh máy biến áp một pha và máy biến áp ba pha 26

1.4 Sự khác nhau giữa cấu trúc lưới phân phối ở Mỹ/Nhật và một số nước châu Âu 28

1.5 Bài toán tái cấu trúc và thay thế máy biến áp trong lưới phân phối 31

1.6 Nhận xét và kết luận chương 1 32

CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN VÀ ĐÁNH GIÁ CÁC CHỈ TIÊU CỦA LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI 34

2.1 Bài toán phân tích chế độ của lưới điện phân phối trung và hạ áp 34

2.2 Phương pháp tính toán lưới điện phân phối 37

2.2.1Mô hình tính toán lưới điện phân phối 37

2.2.2 Phương pháp khử Gauss 39

2.2.3 Phương pháp lặp Gauss – Siedel 39

2.2.4 Phương pháp lặp Newton - Raphson 41

2.3 Tính toán lưới điện phân phối không đối xứng 47

2.3.1Giả thiết tính toán đối với các thông số lưới điện 47

2.3.2Ví dụ tính toán lưới điện không đối xứng 50

2.4 Kết luận chương 2 51

CHƯƠNG 3: ÁP DỤNG TÍNH TOÁN CHO LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI 22KV KHU V ỰC THỊ TRẤN QUỐC OAI, H.QUỐC OAI, TP.HÀ NỘI 52

3.1.Xây dựng bài toán 52

3.1.1 Nguyên tắc bố trí tái cấu trúc lưới phân phối 52

3.1.2 Đề xuất các kịch bản tái cấu trúc lưới phân phối cho mô phỏng 54

3.1.3 Xác định phương án thay thế MBA 3 pha tối ưu 55

3.2 Đối tượng tính toán mô phỏng 56

3.2.1 Lưới điện phân phối 22/0.4kV Thị Trấn Quốc Oai, H.Quốc Oai, TP.Hà Nội 56

3.2.2 Đánh giá hiện trạng vận hành lưới điện phân phối 22/0,4kV 60

3.3 Xây dựng các kịch bản tái cấu trúc lưới phân phối 64

3.3.1 Phương án 1 64

3.3.2 Phương án 2 66

3.3.3 Phương án 3 72

3.3.4 Phương án 4 76

3.4 So sánh kết quả tính toán các phương án 78

3.5 Nhận xét và kết luận chương 3 80

K ẾT LUẬN CHUNG 81

TÀI LI ỆU THAM KHẢO 82

PH Ụ LỤC 83

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Khả năng tải của đường dây cao áp 12

Bảng 1.2 Khả năng tải của lưới phân phối 12

Bảng 1.3 Độ dài giới hạn của đường dây trung áp 13

Bảng 3.1 Thông số phụ tải lưới điện 56

Bảng 3.2 Hiện trạng tổn thất điện áp trong lưới hiện tính toán 57

Bảng 3.3 Tổn thất công suất lưới hiện trạng 59

Bảng 3.4 Chi phí dự toán cho phương án hiện tại 60

Bảng 3.5 Lựa chọn máy biến áp phương án 1 62

Bảng 3.6 Tổn thất điện áp phương án 1 62

Bảng 3.7 Chi phí dự toán phương án 1 63

Bảng 3.8 Lựa chọn dây dẫn phương án 2 65

Bảng 3.9 Tổn thất công suất phương án 2 66

Bảng 3.10 Tổn thất điện áp phương án 2 67

Bảng 3.11 Chi phí dự toán phương án 2 68

Bảng 3.12 Tổn thất điện áp phương án 3 70

Bảng 3.13 Tổn thất công suất phương án 3 71

Bảng 3.14 Chi phí dự toán phương án 3 72

Bảng 3.15 Chi phí dự toán phương án 4 74

Bảng 3.16 Tổng kết thông số các phương án 75

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ

Hình 1.1 Mô hình lưới điện 3 pha 5 dây 9

Hình 1.2 Sơ đồ thay thế đường dây 15

Hình 1.3 Giản đồ vecto điện áp 16

Hình 1.4 Sơ đồ thay thế máy biến áp 2 cuộn dây 17

Hình 1.5 Hình dạng lõi thép máy biến áp 17

Hình 1.6 Sơ đồ đặc trưng máy biến áp 19

Hình 1.7 Mạch điện mô tả phía sơ cấp 20

Hình 1.8 Mạch điện mô tả phía thứ cấp 21

Hình 1.9 Mạch điện tương đương máy biến áp 22

Hình 1.10 Mạch điện đơn giản hóa máy biến áp 22

Hình 1.11 Sơ đồ quy về phía sơ cấp máy biến áp 23

Hình 1.12 Máy biến áp ba pha 24

Hình 1.13 Máy biến áp một pha 25

Hình 1.14 So sánh lưới phân phối của Mỹ và Châu Âu 26

Hình 1.15 Sơ đồ phân phối cao áp và hạ áp 28

Hình 2.1 Lưới điện phân phối với nhánh chung và nhánh riêng 33

Hình 2.2 Đồ thị phụ tải trong lưới điện phân phối có nhiều nhánh riêng 33

Hình 2.3 Phương pháp tuyến tính hoá 40

Hình 2.4 Ví dụ bài toán ba pha không đối xứng 45

Hình 2.5 Lưới điện không đối xứng 48

Hình 2.6 Đối xứng hoá lưới điện 48

Hình 3.1 Cấu trúc điển hình của lưới điện phân phối trung/hạ áp 49

Hình 3.2 Cấu trúc sử dụng MBA trong lưới điện phân phối trung/hạ áp 50

Hình 3.3 Khu vực phân phối điện thực hiện trong mô phỏng 54

Hình 3.4 Sơ đồ mặt bằng hiện trạng lưới điện tính toán 55

Hình 3.5 Sơ đồ nguyên lý lưới điện phân phối 22/0,4kV 55

Hình 3.6 Sơ đồ nguyên lý lưới điện hiện trạng 57

Hình 3.7 Sơ đồ mặt bằng phương án 1 61

Hình 3.8 Sơ đồ nguyên lý phương án 1 61

Hình 3.9 Sơ đồ mặt bằng phương án 2 64

Hình 3.10 Sơ đồ nguyên lý phương án 2 64

Hình 3.11 Sơ đồ mặt bằng phương án 3 69

Hình 3.12 Sơ đồ nguyên lý phương án 3 69

Hình 3.13 Sơ đồ nguyên lý phương án 4 73

Hình 3.14 So sánh chiều dài lưới điện trung, hạ áp của các phương án 76

LỜI MỞ ĐẦU

1 Lý do ch ọn đề tài

Cùng với sự phát triển kinh tế của đất nước, lưới điện phân phối cũng không ngừng được nâng cấp mở rộng hoặc xây dựng mới, đi kèm theo là việc phát triển nguồn và lưới để đáp ứng nhu cầu công suất của phụ tải Vấn đề bảo đảm các chỉ tiêu chất lượng hoạt động của lưới điện phân phối trung và hạ áp luôn được quan tâm tại các đơn vị Điện lực Thực tế vận hành cho thấy, sơ đồ kết lưới hiện nay còn khá nhiều khía cạnh chưa thực sự tối ưu Đồng thời hiện nay các chỉ số về giảm tổn thất điện năng, tổn thất công suất và tối ưu hóa chế độ vận hành cho lưới trung hạ áp ngày càng được quan tâm và đưa vào chỉ tiêu thi đua của các Điện lực

địa bàn huyện Quốc Oai

Luận văn lựa chọn hướng nghiên cứu nhằm nâng cao chất lượng vận hành của lưới điện phân phối trung và hạ áp của Điện lực Quốc Oai

2 M ục đích nghiên cứu

Để nâng cao chất lượng hoạt động của lưới điện phân phối, cụ thể là vấn đề giảm tổn

được quan tâm là chiến lược quy hoạch hệ thống điện với các giải pháp thiết kế tối ưu Đảm

phép và có những kết cấu lưới phù hợp, đồng thời kết hợp với việc thay thế, vận hành các

tư và chi phí vận hành tương ứng

Do đó, để tìm hiểu khả năng cải thiện những tồn tại vừa nêu, đề tài nghiên cứu ảnh hưởng của việc thay thế máy biến áp ba pha bằng máy biến áp một pha tới các chỉ tiêu kỹ thuật của lưới điện phân phối trung hạ áp khu vực huyện Quốc Oai và đề xuất các giải pháp

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu: Trạm biến áp Thị Trấn thuộc Công ty Điện lực Quốc Oai

- Phạm vi nghiên cứu:

+ Luận văn sẽ nghiên cứu khả năng đề xuất và đề xuất phương án thay thế máy biến áp

ba pha bằng máy biến áp một pha trong lưới điện phân phối trung hạ áp ở khu vực TDP Du Nghệ, Thị trấn Quốc Oai, H.Quốc Oai

+ Tính toán đánh giá ảnh hưởng của việc thay thế máy biến áp ba pha bằng máy biến

áp một pha trong lưới phân phối trung hạ áp tới các thông số kỹ thuật

4 Phương pháp nghiên cứu

Đề tài thực hiện tìm hiểu phương pháp tính toán chế độ, đánh giá các thông số, chỉ tiêu

điện cho các cụm phụ tải

5 N ội dung nghiên cứu

Căn cứ vào mục đích, đối tượng, phạm vi và phương pháp nghiên cứu, đề tài được đặt

hành cho lưới điện phân phối 22/0.4kV cấp điện cho trạm biến áp Thị trấn Quốc Oai, thuộc

lộ ĐDK 476E1.48 Quốc Oai, huyện Quốc Oai, TP Hà Nội”

Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo và phụ lục trong luận văn gồm có các chương như sau:

không đối xứng

CHƯƠNG 1: VẤN ĐỀ TỐI ƯU HÓA CẤU TRÚC LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI

1.1 Các yêu c ầu đối với lưới điện phân phối

1.1.1 Đặc điểm của lưới điện phân phối

Lưới điện là bộ phận của hệ thống điện làm nhiệm vụ tải điện từ các nguồn điện đến

thành:

gian địa phương, lưới điện này có mạch vòng kín đơn giản và có thể vận hành kín

phương hay khu vực) đến phụ tải Lưới phân phối được chia thành lưới phân phối trung áp và lưới phân phối hạ áp

Đối tượng nghiên cứu của luận văn là lưới điện phân phối (LĐPP) trung và hạ áp Tại các đơn vị Điện lực tại Việt Nam tồn tại 2 kiểu LĐPP, gồm lưới phân phối ba pha ba dây và

do điện dung của các pha đối với đất lớn sẽ xảy ra hồ quang lặp lạp, hiện tượng này gây ra

- Nối đất qua cuộn dập hồ quang (cuộn Petersen): Điện kháng của cuộn dập hồ quang

có độ tin cậy cao do sự cố hay dừng điện công tác trên đoạn lưới phía sau máy phân đoạn ít ảnh hưởng tới phân đoạn trước Nếu thiết bị phân đoạn là máy cắt thì không có ảnh hưởng,

cao nhưng phải trang bị máy cắt và thiết bị bảo vệ có hướng đắt tiền Vận hành hở có độ tin

đoạn, khi thao tác có thể xảy ra ngắn mạch

đường dây cấp điện cho các trạm biến áp phụ tải Trên các đường dây cấp điện không có

thấp hơn so với kiểu một đường dây dự phòng cho một đường dây như ở trên Loại này thường được áp dụng cho lưới cáp

trên không hay lưới cáp ngầm và ở mỗi hệ thống có kiểu sơ đồ riêng Lưới điện có thể điều

phân đoạn phải là loại không đòi hỏi bảo dưỡng định kỳ và xác suất sự cố rất nhỏ, đến mức

theo điều kiện an toàn cao nhất khi sự cố

Lưới phân phối điện hạ áp:

Lưới điện cung cấp điện cho các phụ tải hạ áp từ các trạm phân phối Được thực hiện

(đối với lưới điện cấp điện cho xí nghiệp) hoặc nằm ngầm trong tường đối khi cấp điện trong nhà Để có thể lấy ra cả hai loại điện áp 380V và 220V, cuộn dây hạ áp của máy biến áp

Lưới phân phối hạ áp có 2 loại sơ đồ là sơ đồ 3 pha 4 dây gồm 3 dây pha và 1 dây trung tính, lưới 3 pha 5 dây gồm 3 dây pha, dây trung tín và dây nối đất an toàn Lưới hạ áp

Hình 1.1 Mô hình lưới điện 3 pha 5 dây

Đối với lưới điện 3 pha 4 dây, để đảm bảo an toàn, người ta nối đất vỏ thiết bị chung

1.1.2 Các yêu c ầu về kỹ thuật của lưới điện phân phối

trong thông tư 39/2015/TT-BCT của Bộ Công thương ([3]) Trong đó yêu cầu tổng quát đối

hành và đem lại cho doanh nghiệp điện lợi nhuận cao nhất trong toàn bộ thời gian vận hành Đối với lưới điện tĩnh, đó là thời gian tuổi thọ kỹ thuật, sau thời gian này, đường dây hay

đối xứng và không sin nằm trong phạm vi cho phép Khi thiết kế lưới điện, người ta thường

Thông tư số 39 của bộ công thương quy định: “Trong chế độ vận hành bình thường, điện áp vận hành cho phép tại điểm đấu nối được phép dao động so với điện áp danh định như sau: Tại điểm đấu nối với khách hàng sử dụng điện là ±5%; tại điểm đấu nối với nhà máy điện là +10% và -5%; trường hợp nhà máy điện và khách hàng sử dụng điện đấu nối

điện quản lý vận hành lưới điện khu vực quyết định đảm bảo phù hợp với yêu cầu kỹ thuật

áp danh định Trong chế độ sự cố nghiêm trọng hệ thống điện truyền tải hoặc khôi phục sự

không xét đến trong các bài toán tính toán riêng của lưới điện

và cho người vận hành cũng như khách hàng sử dụng điện Những điều kiện đó là:

Dòng điện đi qua thiết bị phân phối điện phải nhỏ hơn giá trị cho phép Icp của dây dẫn

Điện áp ở mọi nơi trên lưới điện phải nhỏ hơn giá trị cho phép, tránh gây phóng điện

khi điện trường trên bề mặt dây dẫn quá cao Tổn thất này thường rất lớn, nên để hạn chế

“Tổn thất điện năng kỹ thuật là tổn thất điện năng gây ra do bản chất vật lý của đường

Trước ngày 15 tháng 11 hàng năm, tập đoàn Điện lực Việt Nam có trách nhiệm xây

đơn vị phân phối để trình Cục Điều tiết điện lực xem xét, phê duyệt

Trước ngày 15 tháng 12 hàng năm, Cục Điều tiết điện lực phê duyệt chỉ tiêu độ tin cậy

điện và tổng chi phí nâng cao độ tin cậy là nhỏ nhất

đó là việc chọn kết cấu lưới điện tối ưu cho khoảng thời gian nhất định Chỉ tiêu giá thành

Đối với lưới hệ thống và lưới truyền tải, khả năng tải là giới hạn nhiệt của đường dây

đường dây, đường dây được thiết kế theo công suất này Điều kiện ổn định được tính riêng cho các trường hợp cụ thể

Khả năng tải của đường dây cao áp từ 110kV trở lên theo công suất tự nhiên được tính

B ảng 1.1 Khả năng tải của đường dây cao áp

Ở lưới điện phân phối trung hạ áp, khả năng tải được tính theo điều kiện phát nóng và điều kiện điện áp, tổn thất điện áp trên đường dây phải nhỏ hơn giá trị cho phép trong chế

độ bình thường và sự cố

Điện áp

B ảng 1.2 Khả năng tải của lưới điện phân phối

Đối với lưới trung áp có trung tính cách điện, độ dài tổng của các đường dây thuộc một

đường dây gây ra Với lưới 6kV, Icđ phải nhỏ hơn 30A, lưới 10kV phải nhỏ hơn 20A, lưới

Đối với lưới cáp và trên không độ dài giới hạn [km] của đường dây được cho trong

B ảng 1.3 Độ dài giới hạn của đường dây trung áp

1.2 Bài toán gi ảm tổn thất điện năng, tổn thất điện áp trong lưới phân phối

1.2.1 T ổn thất công suất trong lưới phân phối

Đánh giá tổn thất công suất trên đường dây tải điện

Do đường dây cũng như máy biến áp đều có thể mô tả bằng sơ đồ mạch tương đương, trong đó xuất hiện thành phần điện trở và điện kháng Một phần công suất truyền tải bị tiêu

Ta đã có:

Trong đó, S, P, Q là công suất truyền qua máy biến áp, Sđm là công suất định mức của

T ổn thất công suất trong các máy biến áp:

1.2.2 T ổn thất điện áp trong lưới phân phối

T ổn thất điện áp trên đường dây tải điện:

Hình 1.2 Sơ đồ thay thế đường dây

Hình 1.3 Gi ản đồ vecto điện áp

Trong đó:

Ta cũng có thể tính toán tổn thất điện áp theo công suất:

T ổn thất điện áp trên máy biến áp:

Sơ đồ thay thế của máy biến áp hai cuộn dây được mô tả như sau:

Hình 1.4 Sơ đồ thay thế máy biến áp 2 cuộn dây

1.3 Gi ải pháp thay thế máy biến áp ba pha bằng máy biến áp một pha

1.3.1 Nguyên lý hoạt động của máy biến áp

để biến đổi điện áp từ giá trị này sang giá trị khác mà không làm thay đổi tần số của dòng điện

Hình 1.5 Hình d ạng lõi thép máy biến áp

điện với nhau và với lõi thép Tùy theo công dụng, công suất truyền tải qua máy, người ta

mạch, rơ le bảo vệ, bình dãn dầu, thiết bị chống ẩm Về hệ thống làm mát có hai loại: Loại

làm mát ướt, ở loại này cả lõi thép và dây quấn được đặt trong một thùng chứa dầu biến áp

Nguyên lý ho ạt động của máy biến áp:

thép, móc vòng đồng thời qua hai cuộn dây sơ cấp và thứ cấp Theo định luật cảm ứng điện

k được gọi là hệ số biến áp

Phương trình đặc trưng của máy biến áp:

Hình 1.6 Sơ đồ đặc trưng máy biến áp

=>

Điện kháng tản sơ cấp:

Như vậy mạch điện mô tả phía sơ cấp được biểu diễn như sau:

Hình 1.7 M ạch điện mô tả phía sơ cấp

=>

Điện kháng tản thứ cấp:

Mạch điện mô tả phía thứ cấp:

Hình 1.8 M ạch điện mô tả phía thứ cấp

Do phía sơ cấp và phía thứ cấp liên hệ với nhau qua mạch từ nên phải thực hiện phép quy đổi từ phía thứ cấp về phía sơ cấp để có liên hệ trực tiếp về điện:

Các đại lượng được quy đổi như sau:

=>

�

đương như sau:

Hình 1.9 M ạch điện tương đương máy biến áp

Hình 1.10 M ạch điện đơn giản hóa máy biến áp

Các tổng trở dây quấn sơ cấp Z1 và thứ cấp qui đổi về phía sơ cấp Z’2 nối tiếp nhau, có

Hình 1.11 Sơ đồ quy về phía sơ cấp máy biến áp

1.3.2 So sánh máy bi ến áp một pha và máy biến áp ba pha

Hình 1.12 Máy bi ến áp ba pha

được sử dụng chủ yếu trong lưới truyền tải và lưới phân phối trung áp

So sánh ưu nhược điểm của máy biến áp ba pha và máy biến áp một pha:

vào lưới chỉ cần kết nối các đầu dây tới sơ cấp và thứ cấp vào các cực được bố trí trên nắp máy Trong khi đó nếu sử dụng ba máy biến áp một pha thì sẽ cần phải kết nối các máy biến

trường hợp sử dụng ba máy biến áp một pha đặt tại cùng vị trí Hơn nữa, tổn thất không tải

Nhược điểm của máy biến áp ba pha:

Máy biến áp ba pha có chi phí dự phòng, sửa chữa và bảo dưỡng cao hơn so với máy

Ưu điểm của máy biến áp một pha:

ưu thế rõ rệt

Hình 1.13 Máy bi ến áp một pha

Trước hết, máy biến áp ba pha thường không được chế tạo với những gam máy công

Trong trường hợp xảy ra sự cố một mạch hoặc một máy biến áp, hệ thống bảo vệ có

Điều này giúp nâng cao độ tin cậy cung cấp điện

1.4 S ự khác nhau giữa cấu trúc lưới phân phối ở Mỹ/Nhật và một số nước châu Âu

Lưới phân phối trên thế giới được quy hoạch theo một số chiến lược thiết kế khác nhau Trong đó điển hình là hai dạng lưới phân phối của một số nước châu Âu và Bắc Mỹ/Nhật

tại Bắc Mỹ là 120V và nội địa Nhật là 100V Phần cứng của hai dạng lưới phân phối này về

cơ bản là giống nhau, với các thiết bị như đường dây, cáp, cách điện, chống sét van, máy

Hình 1.14 So sánh lưới phân phối của Bắc Mỹ/Nhật Bản và Châu Âu

hơn nhiều so với trong lưới phân phối tại Bắc Mỹ và Nhật Bản Sau khi hạ áp, hệ thống 3

lưới trung áp sử dụng lưới 3 pha 4 dây, hệ thống kéo tới hộ tiêu thụ là hệ thống một pha với

Cấp điện áp thứ cấp là một trong những nguyên nhân thúc đẩy sự khác biệt ở lưới phân

đáng kể Tuy nhiên chi phí đầu tư cho lưới điện phân phối cũng tăng lên nhiều khi sử dụng

lưới phân phối của châu Âu lại linh hoạt hơn ở phần thứ cấp Với lưới đô thị, do chỉ cần một

lưới phân phối sơ cấp ở cấp điện áp trung áp lại là nơi sự cố xảy ra nhiều hơn Mỗi khi phần

lưới trung áp bị sự cố, toàn bộ hộ phụ tải gắn với lưới đó sẽ bị mất điện Tuy nhiên về sự cố gián đoạn thì lưới Bắc Mỹ do phần hệ thống sơ cấp là đường dây trên không dài hơn nên sự

đối với lưới điện Việt Nam, luận văn cho rằng hoàn toàn có thể áp dụng cho những khu vực nông thôn, nơi có diện tích rộng, mật độ phân bố phụ tải thấp, đường dây hạ áp hiện nay đang phải chạy trên một quãng đường dài hoặc áp dụng cho những khu đô thị mới chuẩn bị

phương án sử dụng lưới phân phối không đối xứng với máy biến áp một pha sẽ phát huy tác

1.5 Bài toán tái c ấu trúc và thay thế máy biến áp trong lưới phân phối

Đặc điểm thiết kế và quản lý theo truyển thống hiện nay đã tạo ra một mạng lưới các

pha đặt tại tâm phụ tải địa phương cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ Đã có đề xuất nhằm đánh giá hiệu quả của mô hình thiết kế tại một số quốc gia như Mỹ, Nhật , trong đó sử dụng các MBA 1 pha để cung cấp điện trực tiếp cho các hộ tiêu thụ từ đường dây trung áp, qua

đó giảm chiều dài cấp điện của lưới hạ áp (hình vẽ)

Hình 1.15 Sơ đồ phân phối cao áp, hạ áp

A

B

C

A B C N

Single-phase distribution transformers

Tuy nhiên cần thiết phải đánh giá được các ảnh hưởng và nghiên cứu phân tích cho lưới phân phối mới, sử dụng phương pháp phân tích chế độ của LĐPP 3 pha 3 dây và 3 pha

4 dây không đối xứng tương ứng trong các lưới điện trung áp và hạ áp khi tái cấu trúc tối

ưu với các MBA 1 pha

trên cơ sở tái cấu trúc tối ưu lưới điện phân phối theo nhiều kịch bản với số lượng phân

pha trên cơ sở tối ưu lưới điện nhỏ

thay đổi thiết kế cung cấp điện sử dụng máy biến áp 1 pha; Phân tích và so sánh ảnh hưởng đến các yếu tố kinh tế kỹ thuật trong vận hành và thiết kế LĐPP; Đề xuất hướng

Các tính toán được mô phỏng thực hiện cho lưới phân phối 22/0,4 kV cung cấp điện

điện áp, công suất, điện năng, bên cạnh đó nảy sinh vấn đề đánh giá hiệu quả chi phí đầu tư ban đầu Các kết quả này phụ thuộc nhiều vào phương án thiết kế đề xuất và kịch bản tính toán phân tích

1.6 Nh ận xét và kết luận chương 1

trung áp, đây cũng là một trong những giải pháp được sử dụng tại một số nước trên thế giới

để tối ưu hóa trong vận hành lưới điện

Trong nội dung chương 1, luận văn đã tìm hiểu về những yêu cầu của lưới điện phân

điện năng, mức độ liên tục cấp điện Đồng thời, luận văn cũng đã trình bày những hiểu

điện khi áp dụng sự thay đổi này Bài toán cũng đòi hỏi phương pháp luận phù hợp, như phương pháp tính toán lưới điện không đối xứng trong các phần mềm máy tính tương ứng,

ty Điện lực Quốc Oai

C HƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN VÀ ĐÁNH GIÁ CÁC CHỈ TIÊU CỦA

LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI

2.1 Bài toán phân tích ch ế độ của lưới điện phân phối trung và hạ áp

Lưới điện thiết kế phải thoả mãn các điều kiện kỹ thuật: Có khả năng tải theo điện áp

cách điều chỉnh điện áp khi phụ tải tăng lên, khi làm thêm trạm biến áp, kéo dài thêm đường

Yêu c ầu: Tính toán đúng tình trạng kỹ thuật của lưới điện Việc tính toán đúng tình

Các ch ế độ của lưới phân phối điện :

điện trung áp Chế độ này phải tính toán trong thiết kế để chọn kết cấu lưới điện ,dây dẫn

bố đều cho các pha thì độ không đối sứng ở các lưới điện này nhỏ hơn cho phép và lưới điện

Tính toán lưới điện này nhằm mục đích phân bố phụ tải sao cho độ đối xứng là cao nhất

cũng không giống nhau trong các ngày khác nhau Công suất yêu cầu max cũng không xảy

cùng ngày trong năm

ch ế độ max chung của lưới điện Chế độ này cũng gây ra tổn thất công suất lớn nhất cho

toàn lưới Chế độ này, chắc chắn không phải là tổ hợp các công suất yêu cầu max của từng

đồng thời, như vậy mỗi nút tải chỉ tham gia vào chế độ max chung bằng một công suất nào

đó có thể bằng công suất max hoặc có thể không

trong chế độ max riêng của nó dùng để kiểm tra phát nóng và để tính tổn thất điện năng trang nhánh đó

S ử dụng hệ số đồng thời trong tính toán chế độ của lưới phân phối: Đối với lưới điện

Xét lưới điện có đường dây chung số 1 cung cấp cho hai phụ tải 2 và 3, đồ thị phụ tải trên hình sau (hình 2a và 2b):

Hình 2.1 Lưới điện phân phối với nhánh chung và nhánh riêng

Hình 2.2 Đồ thị phụ tải trong lưới điện phân phối có nhiều nhánh riêng

Ta thấy thời điểm đỉnh của phụ tải 2 là t2, của phụ tải 3 là t3, còn đỉnh chung của

S ố lượng trạm PPHA 2 3 5 6 10 11 20 > 20

tính toán trên cơ sở cân bằng công suất có thể được áp dụng

2.2 Phương pháp tính toán lưới điện phân phối

2.2.1 Mô hình tính toán lưới điện phân phối

điện dẫn, điện kháng và dung dẫn Như vậy, mạch điện dù kích thước và cấu trúc có lớn hay

phương pháp Kirchoff quen thuộc ở môn Lý thuyết mạch Do kích thước bài toán lớn, với

số nhánh, vòng khổng lồ, hơn thế nữa, hệ thống điện luôn phát triển theo thời gian, dẫn tới

Xét trường hợp hệ thống tổng quát có (n+1) nút Bằng cách sử dụng phương trình

Y U = J Trong đó:

phương trình tuyến tính Ta có thể áp dụng các phương pháp giải hệ phương trình tuyến tính

để giải bài toán

Ở kích thước bé, các phương pháp này tỏ ra hiệu quả Tuy nhiên khi tăng kích thước

các phương pháp trên là không khả thi

2.2.2 Phương pháp khử Gauss

Ý tưởng của phép loại trừ Gauss là đưa hệ phương trình về dạng hệ phương trình tam giác tương đương, hệ phương trình rút dần số phương trình và số ẩn, đến khi chỉ còn một phương trình một ẩn, khi đó áp dụng phương pháp thay thế ngược, giải ra từng nghiệm của

2.2.3 Phương pháp lặp Gauss – Siedel

Như đã nói ở trên, phương pháp khử Gauss chỉ áp dụng cho bài toán tuyến tính Tuy nhiên, thường thì ta không biết các giá trị nguồn dòng jk; thay vào đó lại biết giá trị công