Nghiên cứu các giải pháp giảm tổn thất điện năng lưới điện phân phối Điện lực Chư Prông

MỞ ĐẦU

Lý do chọn đề tài

Trong những năm vừa qua, cùng với tốc độ tăng trưởng GDP, Theo dự thảo Quy hoạch điện VII, dự báo nhu cầu điện toàn quốc sẽ tăng bình quân khoảng 11,5%/năm trong giai đoạn 2018 – 2020 và khoảng 7,4% đến 8,4%/năm trong giai đoạn 2021 – 2030.

Để đáp ứng đủ nhu cầu năng lượng, Ngành điện phải tập trung nghiên cứu các giải pháp tiết kiệm điện năng trong ngành mình thông qua công tác giảm TTĐN trong tất cả các khâu: Sản xuất, truyền tải và phân phối.

Công ty Điện lực Gia Lai (GLPC) là đơn vị phân phối điện. Do vậy, bài toán lớn đối với Công ty là vấn đề lợi nhuận gói gọn từ khâu mua điện đến bán điện, và vấn đề giảm tổn thất điện năng là hết sức quan trọng.

Cùng với tốc độ tăng trưởng điện năng cao trong cả nước, tốc độ tăng trưởng điện năng tỉnh Gia Lai luôn ở mức cao.Từ thực tế trên, trong công tác quản lý vận hành LĐPP, vấn đề tính toán, phân tích các biện pháp tổ chức, các biện pháp kỹ thuật nhằm giảm ΔA luôn có ý nghĩa rất quan trọng.

Xuất phát từ các lý do nêu trên, đề tài “Nghiên cứu các giải pháp giảm tổn thất điện năng lưới điện phân phối Điện lực Chư Prông” được đề xuất nghiên cứu. Đây cũng là một vấn đề thường xuyên được các cán bộ quản lý, kỹ sư tại các Điện lực trực thuộc Công ty Điện lực Gia Lai quan tâm nghiên cứu.

Mục đích nghiên cứu

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài là phải chỉ ra được các vấn đề sau:

• Phân tích ưu nhược điểm của các phương pháp tính toán tổn thất điện năng trên lưới phân phối. Chọn phương pháp tính thích hợp để áp dụng tính toán đối với lưới điện phân phối Chư Prông – Tỉnh Gia Lai.
• Thu thập cơ sở dữ liệu về nguồn và phụ tải lưới phân phối các khu vực thuộc phạm vi nghiên cứu để xây dựng đồ thị phụ tải điển hình đặc trưng cho lưới phân phối Chư Prông.
• Sử dụng phần mềm PSS/ADEPT tính toán đánh giá tổn thất điện năng cho phương án vận hành hiện tại. So sánh, phân tích, nhận xét kết quả tính toán với kết quả tính toán tổn thất điện năng báo cáo hiện đang áp dụng.
• Nghiên cứu các giải pháp giảm tổn thất điện năng trong công tác quản lý vận hành lưới điện phân phối. Đề xuất các giải pháp giảm tổn thất điện năng trên lưới điện phân phối Chư Prông. Tính toán hiệu quả đầu tư sau khi thực hiện các giải pháp nhằm kiến nghị lộ trình đầu tư hàng năm phục vụ mục đích tối ưu hóa lợi nhận trong hoạt động kinh doanh điện năng tại Công ty Điện lực Gia Lai.

Đối tượng và phạm vi ngiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là các phương pháp tính toán tổn thất công suất, tổn thất điện năng trên lưới phân phối và các giải pháp giảm tổn thất điện năng trong công tác quản lý vận hành lưới điện phân phối.

Áp dụng đối tượng nghiên cứu trên cho một lưới điện cụ thể là lưới điện phân phối khu vực Điện lực Chư Prông.

Phương pháp nghiên cứu

Sử dụng phương pháp nghiên cứu và thực nghiệm:

• Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Nghiên cứu các tài liệu, sách báo, giáo trình,…viết về vấn đề tính toán xác định tổn thất công suất và tổn thất điện năng, các giải pháp giảm tổn thất điện năng trong lưới cung cấp điện điện.
• Phương pháp thực nghiệm: Áp dụng các lý thuyết đã nghiên cứu, sử dụng phần mềm PSS/ADEPT để thao tác tính toán tổn thất công suất và tổn thất điện năng, bù tối ưu công suất phản kháng nhằm đánh giá hiệu quả công tác quản lý vận hành lưới phân phối hiện tại và lưới điện sau khi áp dụng các giải pháp giảm tổn thất điện năng.

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 4 chương như sau:

• Chương 1: Tổng quan về TTCS & TTĐN trong LĐPP.
• Chương 2: Các giải pháp giảm tổn thất công suất, giảm tổn thất điện năng trên lưới phân phối.
• Chương 3: Đánh giá hiện trạng công tác quản lý vận hành, quản lý kinh doanh điện năng trên LĐPP Chư Prông.
• Chương 4: Đề xuất các giải pháp giảm tổn thất điện năng trong công tác quản lý vận hành LĐPP Chư Prông.

TỔNG QUAN VỀ TTCS & TTĐN TRONG LĐPP

Vai trò của LĐPP trong hệ thống điện

Hệ thống điện làm nhiệm vụ sản xuất, truyền tải và phân phối điện năng.

Hệ thống điện phát triển để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của phụ tải. Lưới truyền tải để truyền tải điện năng đến các hộ tiêu thụ ở xa. LĐPP có cấp điện áp thấp hơn. làm nhiệm vụ phân phối điện năng cho một địa phương (thành phố, quận, huyện, lỵ…) có bán kính cung cấp điện nhỏ.

Đặc điểm lưới điện phân phối

LĐPP thường có điện áp trung áp 6, 10, 15, 22, 35kV. Thông thường LĐPP trung áp được nhận điện từ:

• Thanh cái thứ cấp các trạm biến áp 110, 220kV.
• Các trạm biến áp trung gian 35/6kV, 35/10kV, 35/15kV hoặc 35/22kV.
• Thanh cái nhà máy điện, trạm phát diezen, …

Sơ đồ cấp điện của lưới điện phân phối có các dạng cơ bản sau:

+Sơ đồ hình tia

+Sơ đồ mạch vòng

Trong thực tế, lưới điện phân phối tại Việt Nam là sự phối hợp của hai loại sơ đồ trên.

Tổn thất và nguyên nhân gây tổn thất

Tổn thất điện năng trên LĐPP có thể phân ra các thành phần tổn thất kỹ thuật và tổn thất phi kỹ thuật hay còn gọi là tổn thất thương mại.

Tổn thất kỹ thuật

Tổn thất kỹ thuật là tiêu hao điện năng tất yếu xảy ra trong quá trình truyền tải và phân phối điện.

Tổn thất thương mại

Tổn thất thương mại phụ thuộc vào cơ chế quản lý, quy trình quản lý hành chính, hệ thống công tơ đo đếm và ý thức của người sử dụng, năng lực và công cụ quản lý của bản thân các công ty điện lực.

Các yếu tố ảnh hưởng đến trị số TTCS & TTĐN trong HTĐ

Quan hệ giữa các phương pháp tính toán TTCS và TTĐN

Khi tính toán thiết kế, với yêu cầu rất thấp, độ chính xác không cao , giả thiết đã xác định được ΔP_max là TTCS ứng với chế độ phụ tải cực đại, khi đó TTĐN sẽ là:

ΔA = ΔP_max.τ (1.1)

Trị số ΔP_max có thể xác định chính xác được. Giá trị của τ thường được xác định theo các biểu thức sau:

• Công thức kinh điển:

τ = (0.124 + T_max.10^-4)².8760 (1.2)

• Công thức Kenzevits:
• Công thức Valander:

• Tra đường cong tính toán:

τ = f(T_max,cosϕ) (1.5)

Các công thức trên đều chỉ tính gần đúng, lấy theo thực nghiệm và tiệm cận hoá.

Các yếu tố ảnh hưởng đến trị số TTCS

Đường dây tải điện

Bỏ qua sự rò rỉ qua sứ, tổn thất vầng quang vì các đại lượng này rất bé. Sơ đồ đơn giản của một đoạn đường dây có tổng trở Z

TTCS tác dụng và phản kháng được xác định như sau:

ΔS = ΔP – jΔQ = (S₂²/U₂²)R -j(S₂²/U₂²) X

(1.7)

ΔP = (P₂²+ Q₂²)R/U₂² ; ΔQ =(P₂²+ Q₂²)X/U₂²

Máy biến áp

Có thể phân TTCS trong các MBA thành 2 thành phần, tổn thất trong lõi thép máy biến áp hay còn gọi là tổn thất không tải.

ΔS₀ = ΔP₀ + jΔQ₀

ΔQ₀ = I₀S_dm/100

Thành phần tổn thất phụ thuộc vào công suất tải qua máy biến áp hay thường gọi là tổn thất đồng:

ΔP_cu = 3I²R_b = = ΔP_n (S/S_dm)²

(1.8)

ΔQ_cu = 3I²X_b == (U_n.S²)/100.S_dm

Thiết bị bù

Tổn thất công suất tác dụng trong tụ điện có thể lấy tỷ lệ thuận với công suất định mức của chúng, tức là:

ΔP_tụ = Δp_{r tụ} * Q_{đm tụ} (1.10)

Ở đây Δp_{r tụ} là TTCS trong tụ tính bằng [kW/kVAr]

Nhiệt độ

Khi tính toán TTCS và TTĐN xem điện trở tác dụng của đường dây là không đổi. Nhưng thực tế, điện trở thay đổi theo nhiệt độ của dây dẫn:

R_d = R₀ [1+α(θ_đm-20)] (1.11)

Trong đó:

• R₀ : Điện trở của dây dẫn ở 20⁰C
• α : Hệ số nhiệt điện trở, đối với dây nhôm lõi thép α = 0,004.

Thay đổi cấu trúc và phương thức vận hành

Mỗi trạng thái, phương thức vận hành khác nhau, giá trị TTCS khác nhau.

Các yếu tố ảnh hưởng đến trị số TTĐN

Biểu đồ phụ tải và các yếu tố ảnh hưởng đến TTĐN trong LĐPP

TTĐN phụ thuộc nhiều vào sự chênh lệch của phụ tải giữa cao và thấp điểm, T_max và thời gian TTCS cực đại τ. Để giảm TTĐN cần tìm cách san bằng đồ thị phụ tải.

Độ chính xác tính toán TTĐN trong điều kiện vận hành

Tính toán TTCS trong quản lý vận hành LĐPP

Cơ sở phương pháp

Khi tính toán thiết kế LĐPP,cần phải lựa chọn phương pháp tính toán có thể xét đến đầy đủ các yếu tố tạo nên độ chính xác thỏa đáng.

Phương pháp giải và các chương trình tính toán

Sử dụng phương pháp Newton trong các phương trình tính toán TTCS.

Một số trường hợp riêng 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 nhiên thường dễ có khả năng xử lý để lựa chọn được giá trị ban dầu X^(o) thích hợp.

Phần mềm PSS/ADEPT

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…, trong đó PSS/ADEPT thường được sử dụng tính toán cho lưới phân phối.

PSS/ADEPT cho phép ta thiết kế, sửa chữa và phân tích các sơ đồ và mô hình của hệ thống điện một cách trực quan bằng giao diện đồ hoạ với số nút không hạn chế.

Các phương pháp tính toán TTĐN trong LĐPP

TTĐN trong LĐPP được xác định theo công thức sau:

(1.12)

• Phương pháp tích phân đồ thị
• Phương pháp dòng điện trung bình bình phương
• Phương pháp thời gian tổn thất.
• Phương pháp đường cong tổn thất
• Phương pháp tính toán TTĐN theo quy định của EVN

Kết luận chương 1

Việc nghiên cứu, áp dụng các giải pháp mới để giảm tỷ lệ TTĐN xuống mức hợp lý đã và đang là mục tiêu của ngành điện ở tất cả các nước.

Trong luận văn này, trên cơ sở số liệu phụ tải thu thập được và thông số vận hành hàng giờ của LĐPP Điện lực Chư Prông, tác giả chọn phương pháp tính TTĐN theo thời gian tổn thất công suất cực đại τ_max.

Trong luận văn này tác giả sẽ đi vào nghiên cứu các giải pháp giảm TTĐN nhằm thực hiện mục tiêu quản lý năng lượng có hiệu quả, đáp ứng việc cung cấp điện liên tục, đảm bảo chất lượng cho mọi nhu cầu sử dụng điện của xã hội trên địa bàn Điện lực Chư Prông nói riêng và tỉnh Gia Lai nói chung.

CHƯƠNG 2: CÁC GIẢI PHÁP GIẢM TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG

LIÊN HỆ:

SĐT+ZALO: 0935568275

F:\DỮ LIỆU COP CỦA CHỊ YẾN\DAI HOC DA NANG\KY THUAT HOA HOC\KY THUAT DIEN\LOP GIA LAI\Nguyen Khoa Phi Dung