TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA ĐIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI LỰA CHỌN GIẢI PHÁP GIẢM TỔN THẤT CÔNG SUẤT TRÊN LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI CHO MỘT KHU VỰC CỦA HUYỆN CHƯƠNG MỸ THÀNH PHỐ HÀ NỘI Giảng viên hướng dẫn Hoàng Mai Quyền Sinh viên thực hiện Hoàng Quang Biểu Msv 0841040123 Đỗ Đức Toản Msv 0841040121 HÀ NỘI 2017 Chào các bạn, đây là đồ án hoàn chỉnh đã được báo cáo và chấm điểm rất cao bởi hội đồng. Trong file nén có đầy đủ bản vẽ CAD, Slide thuyết trình, Word hoàn chỉnh (pass ở cuối bài word) các bạn chỉ việc dowload và in nộp.
Tính cấp thiết của đề tài
Với sự phát triển nhanh chóng của kinh tế và khoa học kỹ thuật, nguồn điện cần đáp ứng đầy đủ yêu cầu về công suất và chất lượng Việc truyền tải công suất hiệu quả đến nơi tiêu thụ là rất quan trọng, nhằm giảm thiểu tổn thất và bảo vệ chất lượng nguồn điện, đồng thời tránh thiệt hại kinh tế Do đó, việc giảm tổn hao công suất trở thành một vấn đề cấp thiết, đòi hỏi các biện pháp hợp lý để giải quyết.
Mục đích nghiên cứu
Với tính cấp thiết nêu trên, đề tài đi sâu nghiên cứu các biện pháp nhằm giảm tổn thất công suất trên lưới phân phối.
Phương pháp nghiên cứu
Nghiên cứu các loại tổn thất công suất gây ra trên lưới điện phân phối và các biện pháp để giảm tốn thất công suất.
Tìm hiểu bài toán bù công suất phản kháng nhằm giảm tổn thất công suất trên lưới phânphối.
Tìm hiểu phần mềm PSS/ADEPT và ứng dụng để tính toán lưới điện phân phối.
Tên đề tài
“Lựa chọn giải pháp giảm tổn thất công suất trên lưới phân phối điện cấp cho khu vực của một huyện.”
Bố cục của đồ án
Đồ án “Lựa chọn giải pháp giảm tổn thất công suất trên lưới phân phối điện cấp cho khu vực của một huyện” gồm các phần sau đây:
Danh mục các chữ viết tắt
Chương 1 Tổng quan về lưới điện phân phối và vấn đề tổn thất công suất trong lưới điện phân phối
Chương 2 trình bày các biện pháp hiệu quả nhằm giảm thiểu tổn thất công suất trong lưới điện phân phối, góp phần nâng cao hiệu suất và ổn định cho hệ thống điện Chương 3 sẽ thực hiện tính toán tổn thất công suất cho lộ 474 E10.9 trong trường hợp chưa áp dụng các giải pháp giảm tổn thất, từ đó cung cấp cái nhìn rõ nét về mức độ tổn thất hiện tại và nhu cầu cải thiện.
Chương 4 Sử dụng giải pháp bù công suất phản kháng để giảm tổn thất công suất cho lộ 474 E10.9
Danh sách tài liệu tham khảo
QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI VÀ VẤN ĐỀ TỔN THẤT CÔNG SUẤT TRONG LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI
Khái niệm, đặc điểm và cấu trúc của lưới điện phân phối
Do lý do kinh tế và an toàn, việc cung cấp điện trực tiếp cho các phụ tải qua lưới truyền tải là không khả thi, vì vậy cần sử dụng lưới điện phân phối để đảm bảo hiệu quả và an toàn trong việc cung cấp điện.
Lưới điện phân phối là hệ thống điện có nhiệm vụ cung cấp điện cho các khu vực địa phương như thành phố, quận, hoặc huyện, với bán kính phục vụ không vượt quá 50km.
Lưới điện phân phối nhận điện từ các trạm biến áp trung gian khu vực hoặc địa phương, với các cấp điện áp như 110/35kV, 110/22kV, 35/22kV, và 22/0,4kV Nhiệm vụ chính của lưới điện phân phối là cung cấp điện trực tiếp cho phụ tải hoặc hỗ trợ các mạng điện phân phối có cấp điện áp thấp hơn.
Hình 1.1 Lưới điện phân phối
1.1.2 Vai trò và đặc điểm của lưới điện phân phối
Lưới điện phân phối đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp điện trực tiếp cho phụ tải, là giai đoạn cuối trong chuỗi truyền dẫn công suất từ các nhà máy điện đến tay người tiêu dùng Do đó, lưới điện phân phối có ảnh hưởng lớn đến các chỉ tiêu kỹ thuật của toàn hệ thống điện.
Chất lượng cung cấp điện: Ở đây là độ tin cậy cung cấp điện và độ dao động của điện áp tại hộ phụ tải.
Tổn thất điện năng: Thường tổn thất điện năng ở lưới phân phối lớn gấp
3 đến 4 lần so với tổn thất điện năng ở lưới truyền tải.
Giá đầu tư xây dựng mạng điện được phân chia theo tỷ lệ giữa các cấp độ truyền tải và phân phối Cụ thể, vốn đầu tư cho mạng cao áp là 1, trong khi đó mạng phân phối trung áp thường dao động từ 1,5 đến 2,5 lần, và mạng phân phối hạ áp thường từ 2 đến 2,5 lần so với mạng cao áp.
Xác suất sự cố: Sự cố gây ngừng cung cấp điện đểsửa chữa bảo dưỡng
Với các đặc điểm trên, việc nghiên cứu lưới phân phối rất phức tạp và đòi hỏi nhiều thông tin.
1.1.3 Các phần tử chính của lưới điện phân phối
Lưới điện phân phốicó 2 thành phần chính cơ bản đó là:
Ngoài các phần tử chính, hệ thống còn bao gồm các phần tử điều khiển và bảo vệ như máy cắt, dao cách ly, rơ le bảo vệ và thiết bị chống quá điện áp, đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo an toàn và hiệu quả cho đường dây.
Trong lưới điện phân phối thường sử dụng:
Cáp ngầm. b) Trạm biến áp
Có 2 loại trạm biến áp là: Tăng áp và giảm áp Trong lưới điện phân phối chủ yếu dùng trạm biến áp giảm áp.
Trạm giảm áp có các loại như sau:
Trạm trung gian khu vực hoặc địa phương: biến đổi từ cao áp xuống trung áp
Trạm phân phối: biến đổi từ trung áp sang cấp điện áp thấp hơn cung cấp điện cho phụ tải.
1.1.4 Cấp điện áp sử dụng trong lưới điện phân phối
Lưới điện phân phối nước ta hiện có nhiều cấp điện áp khác nhau, cụ thể được trình bày trong bảng sau
Bảng 1.1 Các cấp điện áp trong lưới điện phân phối
Cấp điện áp Trị số điện áp
Sơ đồ đi dây và các loại lưới điện phân phối
Sơ đồ đi dây của lưới điện phân phối có các dạng như trên hình 1.2: Dạng hình tia, dạng phân nhánh, dạng kín.
Dạng hình tia Dạng phân nhánh Dạng kín
Hình 1.2 Các dạng sơ đồ đi dây của lưới điện phân phối
Đặc điểm của các sơ đồ đi dây này cho trong bảng 1.2.
Bảng 1.2 Đặc điểm các dạng sơ đồ đi dây của lưới điện
Dạng sơ đồ Hình tia Phân nhánh Kín Đặc điểm
Tổng chiều dài đường dây lớn.
Các thiết bị vận hành độc lập.
Tổng chiều dài đường dây ngắn.
Tiết diện đường trục chính thường lớn.
Các phụ tải vận hành phụ thuộc nhau.
Các đường dây nối liền.
Các phụ tải vận hành kín. Độ tin cậy
Vì khi xảy ra sự cố trên đường dây nào đó thì chỉ có phụ tải ở đó bị mất điện, các phụ tải khác vận hành bình thường.
Vì khi xảy ra sự cố đoạn đường dây phía trước thì các phụ tải phía sau đều mất điện.
Vì khi xảy ra sự cố bất kỳ đoạn đường dây nào thì không phụ tải nào bị mất điện.
Ta có thể thấy “Đô thị” là trung tâm phát triển kinh tế xã hội đất nước và là đầu tầu thúc đẩy các vùng xung quanh phát triển
Việc cung cấp điện trong đô thị cần đảm bảo độ tin cậy cao và an toàn, nhằm bảo vệ người dân và tài sản Đặc biệt, yếu tố an toàn trong hệ thống điện phải được ưu tiên hàng đầu để tránh các sự cố không mong muốn Đồng thời, độ tin cậy trong cung cấp điện cũng góp phần duy trì mỹ quan đô thị, tạo ra môi trường sống tốt hơn cho cộng đồng.
Phải sử dụng từ 1 đến 2 TBA trung gian trên 1 thành phố
Sử dụng sơ đồ lưới điện dạng vòng kín vận hành hở
Hình 1.3 Sơ đồ nguyên lý lưới điện dạng vòng kín vận hành hở
Điểm K thường mở để hai phụ tải S1 và S2 hoạt động độc lập Khi xảy ra sự cố ở phụ tải S1, thiết bị đóng cắt sẽ tách phần cáp gặp sự cố ra khỏi lưới điện Sau đó, điểm K sẽ đóng lại để cấp điện cho phụ tải S1.
Cấp điện áp sử dụng ở thành phố là 22kV, 10kV và 0,4kV. b) Yếu tố mỹ quan
Các TBA nên được xây trạm kín
Hạn chế cáp ngầm và cả đường dây trên không vượt qua đường giao thông
Mỗi trạm biến áp phân phối chỉ nên cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ nằm trên cùng một phía đường.
Tuỳ vào điều kiện cụ thể ta có thể đặt trạm như sau: a) b)
Hình 1.4 Phương án cấp điện hạ áp cho đô thị a) Trạm biến áp đặt ở góc phố b) Trạm biến áp đặt ở giữa phố
1- TBA ; 2- Đường trục hạ áp; 3- Hộ dùng điện
1.2.2.2 Lưới phân phối điện “nông thôn”
Ta có thể thấy về cơ cấu lao động và lĩnh vực sản xuất hay cơ sở hạ tầng ở
Nông thôn thường phát triển chậm hơn đô thị và gặp nhiều hạn chế hơn Bên cạnh đó, do điều kiện địa lý và sự phân bố dân cư, nông thôn có mật độ dân cư thấp hơn so với đô thị.
Bởi vậy yếu tố an toàn và mỹ quan trong lưới phân phối điện cho khu vực
“nông thôn” không đòi hỏi cao như khu vực “đô thị”. a) Yếu tố an toàn và độ tin cậy cung cấp điện
Sử dụng từ 1 đến 2 trạm trung gian trên 1 huyện
Cấp điện áp sử dụng là : 35kV, 10kV, và 0,4kV
Sử dụng sơ đồ lưới điện phân phối dạng hình tia kết hợp với phân nhánh
1,2,3 : Các đường trục trung áp Các trạm biến áp phân phối
Hình 1.5 Sơ đồ nguyên lý mạch hình tia kết hợp với phân nhánh
Từ trạm biến áp trung gian, các đường trục trung áp và đường rẽ nhánh được xây dựng để cung cấp điện cho các trạm biến áp phân phối tại xã Khi xảy ra sự cố ở một đường trục, các đường trục khác vẫn hoạt động bình thường, đảm bảo cung cấp điện liên tục Đồng thời, việc thiết kế hệ thống điện cũng chú trọng đến yếu tố mỹ quan, tạo sự hài hòa với cảnh quan xung quanh.
Sử dụng trạm biến áp kiểu bệt và treo
TBA sử dụng được đặt ở xa khu người dân sống (thườngở các vùng đất trống)
1.2.2.3 Lưới phân phối điện khu “xí nghiệp công nghiệp”
Các xí nghiệp công nghiệp là những hộ tiêu thụ điện tập trung, công suất lớn.
Việc cung cấp điện cho khu vực "xí nghiệp công nghiệp" đòi hỏi phải đảm bảo tính an toàn và độ tin cậy cao trong quá trình cung cấp điện Yếu tố an toàn và độ tin cậy cung cấp điện là rất quan trọng để bảo vệ hoạt động sản xuất và đảm bảo hiệu suất tối ưu cho các doanh nghiệp.
Mỗi phân xưởng sử dụng 1 TBA (tuỳ vào quy mô của xí nghiệp)
Sử dụng các cấp điện áp: 35kV, 22kV, 10kV,và 0,4kV
Sử dụng sơ đồ lưới điện phân phối dạng hình tia
Hình 1.6 Sơ đồ nguyên lý mạch hình tia cho lưới điện “xí nghiệp công nghiệp”
PPTT: Trạm phân phối trung
PX1, PX2, PX3: Phân xưởng 1,2,3.
1, 2, 3: Đường dây cáp ngầm của xí nghiệp.
Trạm PPTT (phân phối trung tâm) nhận điện từ trạm biến áp trung gian và phân phối tới các trạm BAPX (biến áp phân xưởng) Tại trạm PPTT, chỉ có các thiết bị đóng cắt được lắp đặt mà không có biến áp, đảm bảo tính năng hiệu quả trong việc phân phối điện Yếu tố mỹ quan cũng được chú trọng trong thiết kế và bố trí của trạm.
Các tuyến dây trung áp trong xí nghiệp đều dùng cáp ngầm.
Các TBA phân xưởng đều dùng trạm xây.
1.3 Nguyên nhân và hậu quả của tổn thất công suất trong lưới điện phân phối
1.3.1 Tổn thất công suất trên đường dây truyền tải
Nguyên nhân gây ra tổn thất công suất là đường dây có thành phần điện trở (R) và điện dung (X)
Hình 1.7 Mô hình hoá đường dây trung áp
+ Điện trở trên đường dây gây ra tổn thất công suất tác dụng. ΔPP 12 =P 12 2 +Q 12 2
+ Điện kháng trên đường dây gây ra tổn thất công suất phản kháng. ΔPQ 12 =P 12 2 +Q 12 2
(kVAr) (1.2) a) Đối với mạng điện hở
Đường dây có 1 phụ tải
Với thời gian tổn thất công suất lớn nhất τ = (0,124 + T max 10 -4 ) 2 8760 (h)
Đường dây có nhiều phụ tải:
- Xét trường hợp có 2 phụ tải.
Hình 1.9 Sơ đồ đường dây có hai phụ tải
- Tổng quát đường dây có n phụ tải.
Nếu Tmax của các phụ tải khác nhau thì tổn thất điện năng được tính như sau:
∆ A ∑ = ∆ P ∑ τ tb (kW.h) Với: τ tb = (0,124 + T maxtb 10 -4 ) 2 8760, max 1 max
(h) b) Đối với mạng điện kín
Cho một sơ đồ cung cấp điện cho 2 phụ tải từ 2 nguồn khác nhau.
Hình 1.10 Sơ đồ cấp cho 2 phụ tải từ 2 nguồn khác nhau
Để xác định công suất trên các nhánh, cần tính toán phụ tải S'1 và S'2, bao gồm cả tổn thất công suất trong máy biến áp Biết các thông số Z'1, Z'2, Z'12, UA và UB (với UA khác UB), chúng ta có thể tiến hành phân tích để tìm ra công suất cần thiết.
SA1, SB2, S12 và chiều của chúng trên sơ đồ.
Tạm giả định chiều của S ´ A1, S ´ B2 và S ´ 12 như hình vẽ.
Phương trình biểu diễn điện áp giữa 2 nút A và B (theo định luật Kirchoff 2)
Thay dòng điện nhánh bằng các dòng phụ tả I1, I2.
Thay vào công thức (1.7) ta có:
Từ (1.8) ta thấy dòng điện chạy từ A → 1 gồm có hai thành phần:
+ Thành phần chủ yếu phụ thuộc vào phụ tải 1 và 2 cùng tổng trở trong mạch.
Thành phần dòng điện cân bằng chỉ phụ thuộc vào độ lệch điện áp giữa hai điểm A và B cùng với tổng trở của mạch, không bị ảnh hưởng bởi phụ tải Trong các mạng điện phân phối, điện áp tại hai nguồn cấp thường được duy trì bằng nhau.
Từ công thức (1.9) ta rút ra quy tắc:
Để xác định dòng điện từ nguồn ra, ta cần tính tích các dòng điện phụ tải với cánh tay đòn (được tính bằng tổng trở Z iB từ phụ tải đến nguồn bên kia) và sau đó chia cho tổng trở giữa hai nguồn.
Lưu ý: cần thử lại IA1 + IB2 = I1 + I2
Trong thực tế phụ tải thường cho ở dạng công suất:
S´ 1 = P 1 + jQ 1 ; S ´ 2 = P 2 + jQ 2 (kVA) Nhân cả 2 về công thức (1.9) với √3Uđm, ta có:
Tổng quát cho mạng điện kín có n phụ tải giữa hai nguồn A, B:
Sau khi xác định SA1 và SB2, ta có thể tính công suất trên các nhánh ở giữa Nếu S12 = SA1 – S2 cho ra giá trị dương, điều này xác nhận chiều đã chọn là chính xác; ngược lại, nếu giá trị âm, chiều của S12 sẽ ngược lại với chiều đã chọn.
Điểm phân công suất được xác định thông qua chiều và trị số thực của S12, giúp chúng ta nhận diện rõ ràng điểm phân công suất Điểm này có thể tồn tại dưới dạng duy nhất hoặc tách biệt thành hai loại: điểm phân công suất tác dụng và điểm phân công suất phản kháng.
Sau khi xác định điểm phân công suất trong mạng kín, có thể chia thành hai mạng hở, giúp việc tính toán tổn thất công suất trở nên dễ dàng hơn.
- Mạng điện mà chỉ kể đến r0 (U U0 nên ∆ S ´ 1>
Select the CAPO tab and choose the 3-phase bank size (kVAr) from both the Fixed Capacitor Placement and Switched Capacitor Placement tabs Run the CAPO calculations multiple times to compare the power savings achieved and identify the optimal compensation capacity.
Hình 4.4 Tuỳ chỉnh dung lượng bộ tụ cho bài toán CAPO
Giá trị bù tối ưu và vị trí bù thu được như sau:
Hình 4.5 Vị trí và dung lượng bù tối ưu trên sơ đồ
Sử dụng bộ tụ 7500kVAr tại nút 59 trên sơ đồ giúp tiết kiệm tối đa tổn thất công suất.
Bảng 4.1 Lượng tổn thất tiết kiệm được sau khi bù tại chế độ Max bằng phần mềm
Tổn thất trước khi bù 988.332 1,925.789
Tổn thất sau khi bù 707.56 1,468.43
Lượng tổn thất tiết kiệm 280.77 457.36 b) Tính toán lại tổn thất công suất bằng phần mềm PSS/ADEPT sau khi bù
Sử dụng Module tính dòng chảy công suất (Load Flow) của PSS/ADEPT với chế độ hiển thị tổn thất công suất nhánh (Branch Losses) cho phép xuất báo cáo và tạo bảng thống kê chi tiết về tổn thất công suất.
Bảng 4.2 Tính toán tổn thất công suất trên các nhánh của lộ 474 E10.9 ở chế độ MAX sau khi bù CSPK
Nút đầu Nút cuối ∆P(kW) ∆Q(kVAr) ∆P(kW
5 1 CĐ NN&PTNN BẮC BỘ 1 0.1226 0.3409 0.0032 0.0029 0.1258 0.3438
6 CĐ NN&PTNN BẮC BỘ 2 2.1641 6.8671 0.0006 0.0005 2.1646 6.8676
11 33 TR TC NGHỀ TH HN 6.1851 28.3081 0.0095 0.1213 6.1946 28.4293
Bảng 4.3 Tính toán tổn thất công suất trên trụccủa lộ 474 E10.9 chính tại chế độ
Tổn thất công suất trên các phân đoạn trục chính
Bảng 4.4 Lượng tổn thất tiết kiệm được sau khi bù CSPK.
Tổn thất trước khi bù
Tổn thất sau khi bù CSPK 707.557 1,468.431 Lượng tổn thất tiết kiệm 280.775 457.357 c) Nhận xét
- Tỷ lệ phần tổn thất công suất và tổn thất điện năng sau khi bù CSPK:
Bảng 4.5 Tỷ lệ phần trăm tổn thất công suất của lộ 474E10.9 sau khi bù CSPK tại chế độ phụ tải Max tính bằng PSS/ADEPT
Tổng công suất và điện năng tiêu thụ của tải
Trên MBA sau khi bù 1.598 11.064 5.985 2.763
Trong dây dẫn sau khi bù 3.780 9.046 5.748 3.780 Tổng tổn thất sau khi bù 5.3787 20.1106 11.7323 6.5434
Bảng 4.6 Độ giảm % tổn thất công suất trước và sau khi bù CSPK tại chế độ phụ tải
Tổng tổn thất trước khi bù 7.483 25.454 14.841 8.649
- Tỷ lệ tổn thất điện năng giảm được 2.1% tương đương với tiết kiệm được 457961.7 kW.h một năm.
- Tỷ lệ tổn thất tính trên % giảm nhiều nhất ở thành phần tổn thất công suất phàn kháng, cụ thể sau khi bù giảm được khoảng 5%.
- Phương pháp bù công suất phản kháng có hiệu quả ở chế độ phụ tải max.
4.1.2 Chế độ phụ tải Min a) Sử dụng module Capo tính toán dung lượng và vị trí bù tối ưu
Tại chế độ min, cài đặt các thông sốtải theo chế độmin bằng 65% công suất định mức của MBA phân phối tương ứng của chúng.
Hiệu chỉnh giá trị dung lượng của mỗi bộ tụ bù trong mục Analysis
To optimize power savings, select the CAPO card and input the 3-phase bank size (kVAr) for both the Fixed Capacitor Placement and Switched Capacitor Placement tabs Run the CAPO calculations multiple times to compare the achieved power savings and identify the optimal compensation capacity.
Hình 4.6 Cài đặt số tụ tối đa và giá trị dung lượng tụ bù
Sau khi nhập dung lượng của tụ bù, bước tiếp theo là thực hiện bài toán CAPO Bạn có thể chọn mục Analysis >> CAPO hoặc nhấn vào biểu tượng CAPO trên thanh công cụ để bắt đầu.
Hình 4.7.Thực hiện chạy bài toán CAPO trên phần mềm PSS/ADEPT
Sau khi hoàn tất quá trình tính toán bài toán CAPO, màn hình tính toán sẽ hiển thị vị trí tối ưu để đặt tụ bù, cùng với tổn thất công suất đã tính toán trên lưới, lượng tổn thất cần bù và số tổn thất đã được tiết kiệm.
Sau khi thực hiện bài toán CAPO, dung lượng bù 4500kVAr đã được đặt tại nút 59 Kết quả cho thấy lượng tổn thất công suất trước khi bù, sau khi bù và lượng công suất tiết kiệm được đã được xác định rõ ràng.
Bảng 4.7 Lượng tổn thất công suất tiết kiệm được sau khi bù CSPK ở chế độ Min.
Tổn thất trước khi bù 378.98 738.11
Tổn thất sau khi bù 284.81 589.05
Lượng tổn thấtcông suất tiết kiệm 94.17 149.05 b) Sử dụng PSS/ADEPT tính toán tổn thất công suất sau khi bù
Sau khi hoàn thành bài toán CAPO, phần mềm đã xác định được lượng tổn thất cần bù cho toàn bộ lưới phân phối Chúng ta có thể xuất báo cáo tổn thất sau khi bù từ phần mềm qua các nhánh, như thể hiện trong bảng dưới đây.
Bảng 4.8 trình bày kết quả tính toán tổn thất công suất trên MBA và đường dây các nhánh của lộ 474E10.9 trong chế độ phụ tải Min, được thực hiện bằng phần mềm PSS/ADEPT Các thông số bao gồm đoạn TT MBA, TT Đường dây và Tổng tổn thất, giúp đánh giá hiệu quả hoạt động của hệ thống điện.
Nút đầu Nút cuối ∆P(kW
CĐ NN&PTNN BẮC BỘ
CĐ NN&PTNN BẮC BỘ
33 TR TC NGHỀ TH HN 2.5158 11.4838 0.0039 0.0493 2.5197 11.5331
2B NAM PHƯƠNG TIẾN 4 2.2586 9.2824 0.0496 0.0450 2.3082 9.3274 ĐỒNG NAM 0.9231 2.9014 0.0036 0.0033 0.9267 2.9047
Khi có giá trị tổn thất trên các nhánh, phần mềm sẽ tính toán công suất tại các nút trên trục chính và từ đó xác định tổn thất tại các đoạn trên trục chính Kết quả sẽ được trình bày trong bảng báo cáo, thể hiện rõ tổn thất công suất tại các đoạn này.
Bảng 4 9 Tính toán tổn thất công suất trên trục chính của lộ 474E10.9 tại chế độ phụ tải Min bằng PSS/ADEPT. Đoạn Tổn thất trên đoạn
Bảng 4.10 Tỷ lệ phần trăm tổn thất công suấtcủa lộ 474E10.9 tại chế độ Min trước và sau bù.
Tổng công suất và điện năng tiêu thụ của tải
Trên MBA sau khi bù 1.223 9.527 5.125 3.015
Trong dây dẫn sau khi bù 2.343 5.608 3.563 2.343
Tổng tổn thất sau khi bù 3.566 15.135 8.530 5.358
Tổng tổn thất trước khi bù 4.615 17.814 10.170 6.407
Độ giảm tổn thất công suất sau khi bù CSPK cho thấy rõ sự khác biệt giữa chế độ phụ tải min và max Mặc dù chế độ phụ tải min có mức giảm tổn thất % thấp hơn, nhưng tổng lượng tổn thất công suất vẫn giảm đáng kể, với hơn 20% đối với tổn thất P và trên 15% đối với tổn thất Q Nhờ đó, lượng tổn thất điện năng được giảm thiểu hiệu quả.
Tính toán thủ công đánh giá lại tổn thất sau khi bù
4.2.1 Chế độ phụ tải Max a) Tính toán thủ công lại tổn thất của lộ 474E10.9 sau khi bù
Công suất bù cho lộ 474E10.9 tại nút 59 là 7500kVAr, trong khi công suất phản kháng trước khi bù là 10367kVAr Điều này cho thấy công suất phản kháng từ tụ bù không đủ để cung cấp cho toàn bộ lộ, dẫn đến việc lượng công suất phản kháng thiếu hụt sẽ được lấy từ nguồn Do đó, sẽ có một điểm phân X CSPK nằm giữa hai nút 4 và 59.
Công suất tính toán tại các nhánh rẽ từ trục chính là không đổi do công suất của phụ tải không thay đổi, và điện áp tại các nút của đường dây được coi là bằng điện áp định mức 22kV Do đó, lượng tổn thất công suất tại các nhánh này không thay đổi so với trước khi bù Kết quả thống kê tổn thất của các nhánh được trình bày trong bảng 3.3 Chương 3.
Sau khi xác định công suất của các nhánh lấy tại các nút trục chính, chúng ta có thể xem mỗi nút trục chính chỉ chứa một phụ tải tính toán duy nhất.
Ta có sơ đồ phân bố phụ tải tính toán và trào lưu công suất như sau:
Hình 4.9 Sơ đồ phân bố phụ tải tính toán và trào lưu công suất trên trục chính.
Phân bố công suất trên các đoạn (59 – 23) và (4 - 110) vẫn giữ nguyên so với trước khi thực hiện bù CSPK, với các giá trị tổn thất được lấy từ Bảng 3.4 Chương 3.
Tính toán phân bố công suất trên đoạn (4 – 59):
Chọn chiều dương CSPK và CSTD như hình vẽ
Hình 4.10 Chiều công suất phản kháng trên đoạn (4 – 59)
Hình 4.11 Chiều công suất tác dụng trên đoạn (4 – 59)
+ Công suất chạy trên đoạn 93-59 là:
= 7500 – (1146,725+ 2830,813+ 6.096) = 3516,367 (kVAr) Tổn thất công suất trên đoạn 93-59 là:
22 2 0,993= 95.663 kVAr + Công suất chạy trên đoạn (84-93) là:
= 3516,367 – (369,148+ 95.663) = 3051,556 (kVAr) Tổn thất trên đoạn (84-93):
+ Tổn thất trên các đoạn khác tính toán tương tự liên tiếp các đoạn khác ta tìm được điểm phân CSPK ở nút X6:
Giá trị công suất phản kháng CSPK âm là -10,316 kVAr, cho thấy chiều công suất phản kháng trên đoạn (35-36) ngược lại với chiều đã chọn Điều này có nghĩa là công suất phản kháng cần được truyền từ nút 35 đến nút 36.
36 là điểm phân CSPK Cả luồng CSPK từ tụ bù và từ nguồn đều chảy vào nút 36.
Tính toán tổn thất cho các đoạn của trục chính theo các công thức đã nêu, chúng ta tổng hợp được bảng tổn thất công suất và độ lớn công suất hoạt động trên các đoạn của trục chính lộ 474 E10.9.
Bảng 4.11 Tính toán thủ công tổn thất trên trục chính của lộ 474E10.9 tại chế độ phụ tải Max sau khi bù CSPK.
STT Đoạn Công suất trên đoạn Tổn thất trên đoạn Điện trở
Sau khi tính toán lại tổn thất công suất sau khi bù, ta thu được bảng kết quả tổng hợp sau khi như sau:
Bảng 4.12 Thống kê tổng công suất trên lộ 474E10.9 tại chế độ Max sau khi bù CSPK
CS nguồn cấp cho lộ 474
Tổng tổn thất trên MBA
Tổng tổn thất trong dây dẫn Tổng tổn thất
Khi so sánh với kết quả tính toán từ phần mềm, chúng ta nhận thấy rằng kết quả tính bằng tay có sai số nhất định, dẫn đến việc chỉ có thể đạt được kết quả gần đúng so với phần mềm.
- Nguyên nhân của những sai số trong 2 cách tính toán là:
Việc tính toán bằng phần mềm giúp xác định chính xác điện áp trên các đoạn, cho phép đánh giá lượng giảm tổn thất công suất sau khi bù điện áp Trong khi đó, phương pháp tính toán bằng tay chỉ sử dụng giá trị điện áp gần đúng Uđm, dẫn đến việc không thể hiện đúng mức độ giảm tổn thất công suất trên MBA và các nhánh rẽ từ trục chính, mà cho kết quả bằng 0.
Ngoài ra còn có tác động của sai số ngẫu nhiên do làm tròn khi tính toán bằng tay.
- Sau khi tính toán bằng tay, ta tính ra được tỉ lệ phần trăm độ giảm tổn thất công suất sau khi bù so với trước khi bù:
Bảng 4.13 Độ giảm % tổn thất công suất của lộ 474E10.9 trước và sau khi bù ở chế độ Max
Các loại tổn thất công suất
Tổn thất trước khi bù tính bằng tay
Tổn thất sau khi bù tính bằng tay Độ giảm tổn thất (%)
Q(kVAr) 2038.635 1710,100 16.12 Độ giảm tổn thất công suất sau khi bùtính bằng PSS/ADEPT (%)
- Bảng so sánh tỷ lệ giữa tổn thất công suất với tổng công suất của phụ tải ở chế độ max trước và sau khi bù CSPK.
Bảng 4.14 Tỷ lệ phần trăm tổn thất công suất và điện năng tại chế độ Max trướcvà sau khi bù.
Tổng công suất và điện năng tiêu thụ của tải
Trên MBA sau khi bù 1.495 10.840 5.850 2.660
Trong dây dẫn sau khi bù 3.967 9.137 5.877 3.967 Tổng tổn thất sau khi bù 5.461 19.977 11.502 6.626 Tổng tổn thất trước khi bù 7.098 23.815 13.921 8.263 Độ giảm 1.637 3.838 2.419 1.637
Việc so sánh độ giảm tổn thất giữa tính toán thủ công và tính toán bằng phần mềm cho thấy sự khác biệt không đáng kể Sai lệch này xuất phát từ những nguyên nhân đã được nêu Để tiết kiệm thời gian và nâng cao độ chính xác trong các quá trình tính toán, việc áp dụng phần mềm vào mô phỏng và tính toán là cần thiết.
4.2.2 Chế độ phụ tải Min a) Tính toánthủ công tổn thất công suất của toàn lộ 474E10.9 sau khi bù CSPK được đặt tại nút 59 của mạng điện Như vậy, ta thấy rằng dung lượng của tụ bù không đủ cấp cho toàn bộ lộ đường dây, lúc đó tải sẽ lấy tiếp CSPK còn thiếu từ nguồn Khi đó, hai thành phần dung lượng sẽ gặp nhau tại một nút giữa nhánh 4-59 là Y.
Công suất tính toán tại các nhánh rẽ từ trục chính giữ nguyên do công suất phụ tải không thay đổi, với điện áp tại các nút của đường dây được coi là ổn định ở mức 22kV Do đó, tổn thất công suất tại các nhánh này cũng không thay đổi so với giá trị trước khi thực hiện bù, như đã trình bày trong bảng 3.11 (Chương 3).
Sau khi xác định công suất của các nhánh tại các nút trục chính, chúng ta có thể coi rằng tại những nút này chỉ tồn tại một phụ tải tính toán duy nhất.
Ta có sơ đồ phân bố phụ tải tính toán và trào lưu công suất như sau:
Hình 4.12 Sơ đồ phân bố phụ tải và trào lưu công suất của toàn lộ
Phân bố công suất trên các đoạn (59 – 23) và (4 - 10) không có sự thay đổi so với trước khi thực hiện bù CSPK Các giá trị tổn thất trên các đoạn này được lấy theo bảng 3.12 trong Chương 3.
Tính toán công suất trên đoạn (4-59), trào lưu công suất và tìm vị trí gặp nhau giữa 2 luồng công suất phản kháng (CSPK của tụ bù và nguồn)
Chúng tôi tiến hành các bước tương tự như khi tính toán ở chế độ phụ tải Max, và thu thập các thông số của tải và MBA trong chế độ Min Sau khi hoàn tất các bước tính toán, chúng tôi tổng hợp kết quả và nhận được bảng kết quả như sau:
Bảng 4.15 Tính toán tổn thất công suất trên trục chính tại chế độ Min sau khi bù
CSPK Đoạn Công suất đoạn Tổn thất trên đoạn
Chọn chiều dương của dòng CSPK là chiều chạy từ nút 59 trở lại về nút 4.
Theo bảng kết quả tính toán, CSPK trên đoạn 47-51 có giá trị âm, cho thấy CSPK tại đoạn này đang chạy ngược chiều đã chọn Do đó, nút 51 được xác định là điểm phân CSPK.
Thống kê tổng tổn thất cùng với việc tính tỉ lệ % tổn thất trước và sau khi bù ta thu được những bảng sau:
Bảng 4.16 Tổng công suất và tổng tổn thất công suất của lộ 474E10.9 ở chế độ Min sau khi bù CSPK
Công suất nguồn cấp cho lộ 474E10.9
MBA Tổng tổn thất trên dây dẫn
Bảng 4.17 Bảng tỉ lệ tổn thất công suất trước và sau khi bù CSPK ở chế độ Min.
Các loại tổn thất công suất
Tổn thất trước khi bù tính bằng tay
Tổn thất sau khi bù tính bằng tay Độ giảm tổn thất (%)
∆Q(kVAr) 1014,939 875.286 13.76 Độ giảm tổn thất công suất sau khi bù tính bằng PSS/ADEPT (%)
Bảng 4.18 Độ giảm % tổn thất trước và sau khi bù CSPK tại chế độ phụ tải Min.
Tỷ lệ các tổn thất trước khi bù(%)
Tỷ lệ các tổn thất sau khi bù(%) 3.964 15.731 9.543 5.756 Độ giảm 1.143 2.51 1.001 1.143 b) Nhận xét
- So sánh tỷ lệ giảm tổn thất giữa tính toán bằng tay và phần mềm có sự sai lệch
Đánh giá hiệu quả của phương pháp bù CSPK và kết luận
Để tối ưu hóa bù điện cho hai chế độ phụ tải max và min, vị trí lý tưởng được xác định là nút 59 trên sơ đồ Để đáp ứng sự biến đổi liên tục của phụ tải, nên lắp đặt một bộ tụ bù ứng động tại vị trí này Khi có sự thay đổi về phụ tải, bộ tụ bù sẽ tự động điều chỉnh để cung cấp lượng CSPK bù hợp lý.
- Hàm chi phí hàng năm nếu lắt đặt tụ bù ứng động 7500kVAr.
+ atc = 0,2; avh = 0,04 (Tra phụ lục 5 Giáo trình Cung Cấp Điện – ĐHCNHN) + Giá lắp đặt 1 kVAr tụ bù ứng động là 170.000đ/kVAr ta có:
+ Suất tổn thất công suất tác dụng trên tụ lấy 0,004kW/kVAr (từ 0,0025÷
0,005kW/kVAr) Giá bán điện trung thế trung bình: 1kW.h = 1600đ Thời gian tổn thất công suất lơn nhất τ = 1574,838 (h) như tính toán ở Chương 2.
Lượng tiết kiệm điện năng trong một năm phụ thuộc vào chế độ phụ tải Ở chế độ phụ tải Max, công suất mạng điện lớn nhất dẫn đến tổn thất công suất cao nhất, do đó phương pháp bù CSPK là hiệu quả nhất Ngược lại, ở chế độ phụ tải Min, tổn thất công suất giảm thiểu và lượng CSPK cần bù cũng ít, khiến phương pháp bù CSPK ít phát huy hiệu quả.
Lượng tổn thất điện năng tổn thất trước khi bù CSPK ở chế độ phụ tải max tính bằng phần mềm là:
Lượng tổn thất điện năng sau khi bù:
Tiết kiệm: δA tk = ∆A T - ∆A S = (∆P T - ∆P S ).τ (kW.h) c.δA tk = c.(∆P T - ∆P S ).τ = 1.600*(988.32 – 707.55)*1.574,838
Việc áp dụng phương pháp bù CSPK giúp giảm tổn thất điện năng, từ đó tiết kiệm được một khoản tiền lớn hơn chi phí hàng năm của tụ bù Cụ thể, lợi nhuận hàng năm đạt 325,860 triệu đồng, cho thấy đầu tư vào lắp đặt tụ bù mang lại lợi ích kinh tế rõ rệt.
- Thời gian hoàn vốn đầu tư tụ bù là:
(năm) ngắn hơn thời gian thu hồi vốn tiêu chuẩn là 5 năm.
- Tóm lại: sử dụng giải pháp bù CSPK cho lộ 474E10.9 là hợp lý, mang lại lợi ích cả về kinh tế lẫn kỹ thuật.