Nghiên cứu giảm tổn thất điện năng cho lưới điện phân phối của điện lực thành phố cà mau

Giới thiệu

Để vận hành lưới điện hiệu quả, việc giảm tổn thất điện năng là rất quan trọng, bên cạnh chất lượng điện Theo Tập đoàn Điện lực Việt Nam, tổng tổn thất điện năng khoảng 7-8% sản lượng điện sản xuất, trong đó lưới điện phân phối chiếm 3-4% Tỉnh Cà Mau có tỷ lệ tổn thất cao do điều kiện tự nhiên đặc thù Trong năm năm qua, Công ty Điện lực Cà Mau đã giảm tỷ lệ tổn thất xuống gần 6%, với Tp Cà Mau dẫn đầu với tỷ lệ giảm nhanh nhất 3,37% Để đạt được thành tựu này, nhiều giải pháp và phương án vận hành đã được thực hiện liên tục, cho thấy nhu cầu nghiên cứu biện pháp giảm tổn thất điện năng trên lưới điện phân phối là cấp thiết và hứa hẹn mang lại lợi ích kinh tế.

Có nhiều biện pháp lý thuyết để giảm tổn thất điện năng trên lưới điện phân phối, bao gồm tái cấu trúc lưới điện, nâng cao điện áp vận hành, thay mới dây dẫn cũ, tăng tiết diện dây dẫn, thay thế máy biến áp quá tải hoặc non tải, và giảm truyền tải công suất phản kháng bằng cách lắp đặt tụ bù.

Trong nhiều năm qua, Điện lực Tp Cà Mau đã tiến hành tái cấu trúc lưới điện và đạt được nhiều thành tựu nổi bật Hiện tại, các mạch vòng đã gần như tối ưu, cùng với các biện pháp giảm bán kính cấp điện và tăng tiết diện dây dẫn, đã giúp giảm đáng kể tổn thất điện năng trên lưới điện phân phối.

Trong quá trình vận hành và kiểm tra các thông số kỹ thuật của dây dẫn, đã phát hiện rằng điện trở của dây dẫn thay đổi đáng kể, dẫn đến tăng tổn thất trên lưới điện Để đánh giá ảnh hưởng của dây dẫn đã sử dụng lâu năm đối với tổn thất điện năng, nghiên cứu này tập trung phân tích tác động của điện trở dây dẫn và hiệu quả kinh tế từ việc thay mới các dây dẫn cũ.

Mục tiêu, nội dung và phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu này đánh giá tác động của môi trường đến điện trở dây dẫn và định lượng tuổi thọ dây dẫn, từ đó đề xuất giải pháp đầu tư và cải tạo phù hợp với điều kiện khí hậu nhiễm mặn tại Cà Mau Mục tiêu là xác định thời gian sử dụng của dây dẫn để quyết định thay mới, nhằm giảm thiểu tổn thất trên lưới điện phân phối.

Bài viết phân tích ảnh hưởng của điện trở dây dẫn đối với tổn thất lưới điện và đánh giá hiện trạng lưới điện tại Tp Cà Mau Đồng thời, bài viết cũng xem xét hiệu quả kinh tế của các giải pháp cải tạo, đầu tư vào lưới điện và cách vận hành hiệu quả nhằm giảm thiểu tổn thất điện năng.

Dựa trên lý lịch của đường dây trung hạ thế và trạm biến áp, chúng tôi xác định thời gian vận hành của dây dẫn và thiết bị Qua việc ghi nhận và phân vùng tổn thất điện năng, chúng tôi tính toán tổn thất cho từng phát tuyến và đề xuất giải pháp đầu tư, cải tạo nhằm mang lại lợi ích kinh tế, đảm bảo an toàn trong vận hành, đồng thời hỗ trợ phát triển kinh tế xã hội của địa phương.

+ Nghiên cứu tổn thất điện năng trên lưới điện từ ảnh hưởng của điện trở dây dẫn;

+ Nghiên cứu tổn thất trên đường dây trung thế và đường dây hạ thế;

Tính toán chi phí cải tạo dây dẫn là cần thiết để đánh giá hiệu quả đạt được sau khi cải tạo Bên cạnh đó, việc xác định thời gian hoàn vốn đầu tư từ việc giảm tổn thất điện năng cũng rất quan trọng để đảm bảo tính khả thi của dự án.

+ Nghiên cứu tính toán tổn thất điện năng cho lưới điện phân phối Tp Cà Mau

+ Khảo sát, đo điện trở tất cả dây dẫn thu hồi vận hành lâu năm trên lưới điện phân phối

+ Sử dụng phần mềm PSS/Adept tính toán tổn thất điện năng theo dây dẫn mới

+ So sánh giá trị tổn thất thực tế và giá trị tính toán

Luận văn được thực hiện dựa trên các phương pháp sau:

+ Thu thập tài liệu liên quan đến tổn thất điện năng

+ Thu thập số liệu vận hành của lưới điện phân phối Tp Cà Mau

+ Thu thập số liệu điện trở của tất cả các loại dây dẫn thu hồi

+ Phân tích tổn thất dựa trên thay đổi thông số điện trở dây dẫn

+ Tính toán chi phí thực hiện cải tạo nhằm giảm tổn thất điện năng đến giá trị mong muốn

+ Phân tích hiệu quả kinh tế đạt được sau khi áp dụng giải pháp.

Giá trị thực tiễn của luận văn

Bài luận văn này tiến hành phân tích giá trị thực tế của việc vận hành dây dẫn trong khu vực có khí hậu nhiễm mặn, đồng thời đánh giá tổn thất điện năng thực tế của lưới điện phân phối tại thành phố.

Trên cơ sở các phân tích, luận văn tiến hành tổng hợp toàn cảnh lưới điện

Tp Cà Mau, định hướng kế hoạch sửa chữa, cải tạo và đầu tư lưới điện một cách hiệu quả

Bài viết phân tích tác động của điện trở dây dẫn sau thời gian dài sử dụng đến tổn thất điện năng, từ đó giúp xác định và định lượng kế hoạch sửa chữa, cải tạo, cũng như đầu tư vào lưới điện một cách hiệu quả.

Luận văn này có thể được sử dụng làm tài liệu tham khảo cho công tác nghiên cứu và vận hành lưới điện phân phối.

Bố cục của luận văn

Luận văn bao gồm các chương như sau:

Chương 2: Cơ sở lý thuyết về tổn thất điện năng của lưới điện phân phối

Chương 3: Phân tích hiện trạng lưới điện phân phối Thành phố Cà Mau

Chương 4: Giải pháp giảm tổn thất điện năng lưới điện phân phối Thành phố Cà Mau

Chương 5: Kết luận và hướng phát triển trong tương lai

Giới thiệu

Tổn thất điện năng trên hệ thống điện là lượng điện năng mất mát trong quá trình truyền tải và phân phối từ các nhà máy điện đến người tiêu dùng Tổn thất này được phân thành hai loại chính: tổn thất kỹ thuật và tổn thất thương mại.

Tổn thất kỹ thuật trên dây dẫn và máy biến áp phân phối chủ yếu bao gồm tổn thất công suất tác dụng và tổn thất công suất phản kháng Tổn thất công suất phản kháng phát sinh từ từ thông rò và hiện tượng từ trong các máy biến áp cũng như cảm kháng trên đường dây, chỉ làm lệch góc pha và ít ảnh hưởng đến tổn thất điện năng Ngược lại, tổn thất công suất tác dụng có tác động đáng kể đến tổn thất điện năng, và thành phần tổn thất điện năng do tổn thất công suất tác dụng được tính toán cụ thể.

A: Tổn thất điện năng (kWh);

 P Tổn thất công suất tác dụng trên đường dây và máy biến áp tại thời điểm t

Việc tính toán tổn thất điện năng thường được thực hiện bằng phương pháp dòng điện đẳng trị, dựa vào đồ thị phụ tải hoặc thời gian sử dụng công suất lớn nhất Tổn thất công suất tác dụng bao gồm tổn thất sắt do dòng điện Foucault trong lõi thép và tổn thất dòng do hiệu ứng Joule trong máy biến áp Các loại tổn thất này chủ yếu do những nguyên nhân như trên gây ra.

+ Đường dây phân phối dài và bán kính cấp điện lớn

+ Tiết diện dây dẫn nhỏ, đường dây bị xuống cấp, không được cải tạo và nâng cấp

+ Máy biến áp phân phối thường xuyên bị quá tải

+ Sử dụng máy biến áp loại có tổn thất cao, vật liệu lõi từ không tốt dẫn đến sau một thời gian tổn thất tăng lên

Vận hành không đối xứng liên tục gây ra sự gia tăng tổn thất trên máy biến áp Bên cạnh đó, sự ảnh hưởng của nhiều thành phần sóng hài từ các phụ tải công nghiệp lên cuộn dây của máy biến áp cũng làm tăng thêm mức tổn thất này.

+ Vận hành với hệ số cosφ thấp do thiếu công suất phản kháng

+ Hành lang an toàn bị xâm phạm, cây xanh chạm pha thoáng qua thường xuyên nhưng cài đặt thiết bị không cắt dẫn đến tổn thất

Việc sử dụng các thiết bị chống sét van có dòng rò lớn mà không thường xuyên kiểm tra sẽ không phát hiện được các thiết bị chống sét (LA) đang dẫn dòng lớn, dẫn đến nguy cơ gây tổn thất nghiêm trọng.

2.1.2 Tổn thất thương mại (phi kỹ thuật)

Tổn thất phi kỹ thuật bao gồm: 4 dạng tổn thất

+ Trộm điện (câu, móc trộm)

+ Không thanh toán hoặc chậm thanh toán hóa đơn tiền điện

+ Sai sót tính toán tổn thất kỹ thuật

+ Sai sót thống kê phân loại và tính hóa đơn khách hàng

Tổn thất phi kỹ thuật phụ thuộc vào cơ chế quản lý, quy trình quản lý.

Ý nghĩa của tổn thất công suất và tổn thất điện năng trong mạng điện

Mạng phân phối, hay còn gọi là mạng điện địa phương, có chức năng truyền tải điện năng từ thanh cái thứ cấp của trạm biến áp khu vực đến các hộ tiêu thụ như công nghiệp, nông nghiệp và chiếu sáng trong khoảng cách ngắn.

Người ta chia mạng phân phối ra thành hai loại: mạng phân phối điện áp có

Mạng phân phối điện được chia thành hai loại chính: mạng có điện áp cao (U đm > 1 kV) và mạng điện áp thấp (U đm < 1 kV) Tùy thuộc vào đặc điểm của hộ tiêu thụ, có thể phân loại thành mạng điện phân phối công nghiệp, nông thôn và thành phố Trước đây, mạng điện phân phối có điện áp tối đa 35 kV, nhưng hiện nay có thể đạt tới 110 kV, thậm chí 220 kV trong một số trường hợp Để cung cấp điện cho các xí nghiệp lớn và thành phố, thường cần nâng cao điện áp vào sâu trong tâm phụ tải, yêu cầu xây dựng các trạm biến áp với điện áp sơ cấp lên tới 110 kV.

Mạng điện cung cấp cho các thành phố lớn thường hoạt động ở mức 110 kV, trong khi mạng điện phân phối, hay còn gọi là mạng điện địa phương, bao gồm các đường dây dẫn trên không, cáp và trạm biến áp phân phối Nhiệm vụ chính của mạng điện này là phân phối và cung cấp điện trực tiếp đến các hộ tiêu thụ, nằm cách trung tâm cấp điện khoảng vài chục kilômét Mạng phân phối có thể là mạng điện hở hoặc kín, nhưng thường vận hành theo cấu trúc mạng hở hình tia.

Mạng điện phân phối chịu trách nhiệm cung cấp điện đến từng hộ tiêu thụ, với nhiều phụ tải và chiều dài dây lớn, dẫn đến tổn thất công suất bao gồm công suất tác dụng và công suất phản kháng Tổn thất điện năng trong mạng này, chủ yếu xảy ra trên dây dẫn, gây ra nhiệt độ cao cho dây và máy biến áp, làm giảm hiệu quả sử dụng năng lượng Các nguồn tổn thất điện năng còn bao gồm trạm biến áp và các tổn hao khác như trong điện kế.

Trong các hệ thống điện lớn, tổn thất điện năng hàng năm có thể lên tới 10-15% tổng sản lượng, dẫn đến giá trị tổn thất rất lớn Mặc dù tổn thất công suất phản kháng không ảnh hưởng trực tiếp đến chi phí nhiên liệu, nhưng nó gây ra tình trạng thiếu hụt công suất phản kháng cho các hộ tiêu thụ Điều này buộc các nhà máy phải đầu tư vào thiết bị bổ sung như máy bù đồng bộ và tụ bù, từ đó làm tăng chi phí đầu tư và giá thành điện năng.

Lượng điện năng bị tổn thất cao sẽ ảnh hưởng nghiêm trọng đến ngân sách quốc gia và gây thiệt hại kinh tế cho nguồn điện.

Việc giảm tổn thất điện năng trong hệ thống điện là rất quan trọng, vì chỉ cần giảm 1% tổn thất cũng mang lại giá trị lớn, góp phần hạ giá thành điện và thúc đẩy phát triển kinh tế Tuy nhiên, giảm tổn thất không luôn đồng nghĩa với hiệu quả cao trong vận hành kinh tế hệ thống điện Đồng thời, việc nâng cao tính kinh tế trong vận hành có thể dẫn đến việc tăng hoặc giảm tổn thất điện năng, tùy thuộc vào đặc điểm vận hành của từng chế độ Do đó, giảm tổn thất điện năng chỉ là một phần trong bài toán nâng cao tính kinh tế của hệ thống điện.

Xác định tổn thất điện năng trong mạng điện là nhiệm vụ quan trọng đối với cả cơ quan quản lý và người tiêu thụ điện Phương pháp phổ biến nhất để xác định tổn thất là so sánh sản lượng điện đầu vào và đầu ra Tuy nhiên, phương pháp này thường gặp nhiều sai sót lớn do một số nguyên nhân khác nhau.

+ Không thể lấy đồng thời chỉ số của các công tơ tại đầu nguồn và ở các điểm tiêu thụ

+ Nhiều điểm tải còn thiếu thiết bị đo, hoặc thiết bị đo không phù hợp với phụ tải

Đồng hồ đo có nhiều chủng loại với các mức sai số khác nhau, và việc hiệu chỉnh đồng hồ đo có thể không chính xác hoặc không thể thực hiện được do chất lượng điện không đảm bảo.

Mặc dù có thể áp dụng các phương pháp đo hiện đại như sử dụng đồng hồ đo tổn thất để cải thiện độ chính xác, nhưng chi phí và độ phức tạp của chúng không phù hợp với điều kiện kinh tế của nước ta.

Do vậy, phải áp dụng các phương pháp khác nhau để tính tổn thất điện năng của lưới điện phân phối

Hiện nay, có nhiều phương pháp tính tổn thất điện năng, mỗi phương pháp đều có những thông số tính toán ban đầu riêng Do đó, việc lựa chọn phương pháp tính toán có thông số dễ thu thập và cho kết quả chính xác cao là rất cần thiết.

Sau đây là một số phương pháp tính toán tổn thất điện năng trên lưới phân phối.

Các phương pháp tính toán tổn thất điện năng

2.3.1 Phương pháp cơ bản của Junle và Lens

T: Thời gian khảo sát tổn thất điện năng (h);

I(t): Dòng điện biến thiên theo thời gian

2.3.2 Phương pháp bậc thang hóa đồ thị phụ tải

I i : Dòng điện trung bình trong khoản thời gian t i ;

Hình 2.1 Đồ thị phụ tải I(t) theo thời gian

Dựa vào đồ thị phụ tải tính được tổn thất điện năng:

2.3.3 Phương pháp tính tổn thất theo thời gian tổn thất lớn nhất

 : Thời gian tổn thất lớn nhất;

 : Hàm của dòng điện I max và hệ số công suất cos;

I max : Dòng điện cực đại chạy qua dây dẫn;

Trong biểu thức trên, trị số của I max và R có thể xác định dễ dàng Việc tính toán ΔA chỉ cần xem xét cách xác định τ Cần lưu ý rằng Tmax và τ có mối quan hệ mật thiết với nhau Để vẽ đường cong quan hệ này, chúng ta thực hiện các bước cần thiết.

+ Thu thập một số lớn các đường cong phụ tải của các loại hộ dùng điện khác nhau

+ Phân loại các đường cong đó (loại 3 ca, loại 2 ca… loại cos=1, cos = 0,8 v.v…) rồi vẽ các đường cong điển hình

Dựa vào các đường cong điển hình, mỗi giá trị T max sẽ tương ứng với một giá trị τ Sau đó, các giá trị này được sắp xếp thành bảng Từ bảng số liệu này, chúng ta có thể vẽ đường cong biểu diễn mối quan hệ giữa τ và T max.

+ Nếu phụ tải có khác với trị số của đường cong đã cho,  sẽ tìm bằng cách nội suy

2.3.4 Phương pháp hệ số tổn thất công suất

K tt : Hệ số tổn thất;

K pt : Hệ số phụ tải;

A: Điện năng tiêu thụ (kWh);

I max : Dòng điện cực đại qua dây dẫn (A);

T: Thời gian khảo sát tổn thất điện năng (h);

 cos : Hệ số công suất;

B: Hệ số hình dáng phụ thuộc vào cấu trúc lưới điện

2.3.5 Phương pháp hai đường thẳng

A: điện năng tiêu thụ (kWh);

 cos : Hệ số công suất;

I max : Dòng điện cực đại qua dây dẫn (A);

Phương pháp 3 được dùng chủ yếu trong thiết kế mạng điện khu vực với giả thiết biết trước Imax và cos

Các phương pháp 1, 2, 4, 5 hình thành 2 nhóm phương pháp:

+ Nhóm 1: bao gồm các phương pháp 1 và 2 Theo các phương pháp này thì tổn thất điện năng là hàm của bình phương dòng điện biến thiên I 2 (t) và I 2 i

Nhóm 2 bao gồm các phương pháp 4 và 5, trong đó tổn thất điện năng phụ thuộc vào dòng điện Imax, điện áp Ufa, hệ số công suất cosφ tại thời điểm Imax và điện năng A.

Vậy phải lựa chọn phương pháp tính nào mà thông số tính toán ban đầu dễ thu nhập và kết quả tính toán chính xác cao.

Lựa chọn phương pháp tính

2.4.1 Yêu cầu a) Tính khả thi: các thông số tính toán dễ thu nhập( phải đảm bảo tính tin cậy) b) Tính chính xác: kết quả tính toán cho sai số tương đối nằm trong phạm vi cho phép

Dựa vào yêu cầu lựa chọn để phân tích ưu và nhược điểm của hai phương pháp:

+ Phương pháp 2: đại diện cho nhóm 1

+ Phương pháp 4: đại diện cho nhóm 2

Vì phương pháp 2 và 4 đã được sử dụng nhiều trong và ngoài nước

2.4.2 Phân tích phương pháp a) Phương pháp 2:

Phương pháp này cung cấp một công thức tính khả thi đơn giản, nhưng việc xác định dòng điện theo giờ trong thời gian khảo sát, đồng thời với hàng trăm phụ tải trong khu vực lưới trung thế và hạ thế, hiện vẫn là thách thức đối với ngành điện.

Tính khả thi: công thức này cung cấp nhiều công thức với các thông số tính toán khác nhau, tất cả các thông số này đều có khả năng xác định một cách rõ ràng.

+ Đo U fa , I, cos vào lúc phụ tải max

+ Xác định điện năng A thong qua điện năng kế (hay hóa đơn ghi tiêu thụ điện năng hàng tháng)

2.4.3 So sánh lựa chọn phương pháp tính toán

Qua các phân tích trên, ta so sánh về tính khả thi và tính chính xác của phương pháp 2 và 4

+ Về tính khả thi a) Phương pháp 2

Việc tính toán các thông số trở nên khó khăn do thiếu thiết bị tự ghi dòng điện tại các thời điểm khác nhau trong suốt quá trình khảo sát Ngoài ra, việc đặt thiết bị ghi tại các nút phụ tải cũng không khả thi.

Các thông số tính toán được thu thập chủ yếu tại thời điểm tải tối đa, nhằm xác định điện năng trong thời gian khảo sát Việc lắp đặt điện kế tổng tại một số trạm trung thế hoặc tại một trạm hạ thế để khảo sát tổn thất điện năng là hoàn toàn khả thi.

+ Về tính chính xác a) Phương pháp 2

Nếu ở các thời điểm có I i sai số đo ở mức 5% dẫn đến kết quả sai số khoảng hơn 10%

Sai số đo ở mức 20% thì kết quả sai số ở mức +44% đến -36%

Có những thời điểm sai số xác định lên đến 20%, trong khi các sai số còn lại có thể nhỏ hơn hoặc lớn hơn mức này, dẫn đến việc không có cơ sở rõ ràng để đánh giá độ chính xác của kết quả Phương pháp 4 được đề xuất để cải thiện vấn đề này.

Sai số Imax ở mức -20% thì sai số kết quả phần lớn là nhỏ hơn 10% còn lại không quá 20%

Sai số Ax lớn (phổ biến là tình trạng ăn cắp điện) thì không thể đánh giá độ chính xác của sai số kết quả.

Cơ sở tính toán tổn thất điện năng trên lưới điện

Tổn thất điện năng được định nghĩa là sự mất mát năng lượng khi truyền tải điện từ thanh cái của nhà máy điện đến các phụ tải Khi dòng điện lưu thông qua dây dẫn, điện trở và điện kháng trên đường dây gây ra tổn thất công suất, dẫn đến việc giảm hiệu quả sử dụng điện năng.

Giá trị tổn thất điện năng trong mạng điện phụ thuộc vào đặc điểm của phụ tải và sự biến đổi của nó trong quá trình khảo sát.

Nếu phụ tải của đường dây không thay đổi và tổn thất công suất tác dụng trên đường dây được xác định là P, thì tổn thất điện năng trong khoảng thời gian t sẽ được tính toán dựa trên giá trị này.

Trong quá trình tính toán, đồ thị p(t) và q(t) thường không được biết đến Để xác định tổn thất điện năng, cần áp dụng phương pháp gần đúng dựa trên các khái niệm quy ước như thời gian tổn thất công suất cực đại (τ max) và hệ số tổn hao điện năng (LsF).

Ngoài ra, có thể áp dụng các phương pháp khác như sử dụng công tơ, tính toán theo đồ thị phụ tải và dựa trên đặc tính xác suất của phụ tải.

Tính chính xác tổn thất điện năng theo số liệu đo đếm

Đánh giá tổn thất điện năng bằng thiết bị đo đếm mang lại kết quả chính xác theo định nghĩa của EVN, bao gồm cả tổn thất điện năng kỹ thuật và phi kỹ thuật Tổng tổn thất điện năng được xác định thông qua quy trình đo lường cụ thể.

Hình 2.2 Sơ đồ xác định tổn thất điện năng trên lưới điện bằng thiết bị đo

Sử dụng thiết bị đo đếm điện năng đồng bộ trong thời gian khảo sát tại tất cả các mạch vào và ra, tại ranh giới giao và nhận điện năng, giúp xác định tổn thất điện năng trong khu vực lưới điện cần khảo sát.

A: Tổn thất điện năng trên lưới điện đang xét (kWh), xác định trong khoảng thời gian t;

A N : Tổng điện năng nhận (kWh) từ các thiết bị đo tại nguồn của lưới điện trong khoảng thời gian t;

A G : tổng điện năng tiêu thụ (kWh) ) từ các thiết bị đo tại nơi giao (tiêu thụ) điện năng trong khoảng thời gian t

Theo báo cáo kinh doanh năm 2017 của Điện lực Tp Cà Mau, tổng điện năng nhận trên lưới đạt 48,4 triệu kWh, trong khi điện năng tiêu thụ trong năm lên tới 472,5 triệu kWh.

Khi đó, tổng tổn thất điện năng trong năm thành phố Cà Mau tính được theo công thức sẽ là:

Tổn thất điện năng năm 2017 của Điên lực thành phố Cà Mau là 3,37 %

Để xác định chính xác tổn thất điện năng, cần có đầy đủ số liệu Dựa vào các thông số đo lường, ta có thể đưa ra nhận xét về tổng tổn thất điện năng trong lưới điện.

Kết quả xác định tổn thất điện năng phụ thuộc vào độ chính xác của số liệu đo và thống kê, đòi hỏi các số liệu từ thiết bị đo phải được đồng bộ tuyệt đối về thời gian ghi lại dữ liệu Tuy nhiên, trong hệ thống điện Việt Nam, việc thu thập số liệu gặp nhiều khó khăn, đặc biệt là đối với lưới điện phân phối trung áp.

Một số phương án giảm tổn thất trên lưới điện phân phối

Mục tiêu giảm tổn thất trên lưới điện phân phối phụ thuộc vào nhiều yếu tố và cần các phương án đồng bộ Để đạt hiệu quả cao, các biện pháp quản lý giảm tổn thất thương mại cần được thực hiện cùng lúc với các nỗ lực giảm tổn thất kỹ thuật.

* Giải pháp quản lý kỹ thuật:

Để đảm bảo an toàn cho lưới điện, cần theo dõi liên tục các thông số vận hành và tình hình phụ tải Việc này giúp lập kế hoạch vận hành và cải tạo lưới điện hiệu quả, đồng thời hoán chuyển máy biến áp giữa các trạng thái đầy tải và non tải một cách hợp lý Mục tiêu là không để xảy ra tình trạng quá tải trên đường dây và máy biến áp.

Để đảm bảo các máy biến áp hoạt động hiệu quả, cần tránh tình trạng tải lệch pha Hàng tháng, nên tiến hành đo dòng tải từng pha Ia, Ib, Ic và dòng điện dây trung tính Io Nếu dòng điện I0 vượt quá 15% so với trung bình cộng dòng điện của các pha, cần thực hiện cân pha để duy trì sự ổn định trong hệ thống.

Để đảm bảo vận hành tối ưu trên lưới điện, cần thường xuyên kiểm tra và tính toán hiệu suất Việc này giúp quản lý điện áp trong phạm vi rộng, đồng thời tuân thủ các quy tắc vận hành và khả năng chịu đựng của thiết bị.

Theo dõi thường xuyên hệ số công suất (cosφ) của các nút trên lưới điện là cần thiết để xác định vị trí và dung lượng tụ bù tối ưu Việc này giúp quyết định lắp đặt, hoán chuyển và vận hành hợp lý các bộ tụ trên lưới, nhằm mục tiêu giảm thiểu tổn thất điện năng.

Kiểm tra và bảo dưỡng lưới điện là cần thiết để đảm bảo tình trạng vận hành tốt, tuân thủ các tiêu chuẩn kỹ thuật Cần chú ý đến hành lang an toàn, tiếp địa, mối nối và cách điện của đường dây cũng như thiết bị Việc duy trì các mối nối và tiếp xúc trên dây dẫn, cáp và đầu cực thiết bị ở trạng thái tốt là rất quan trọng để tránh hiện tượng phát nóng, từ đó giảm thiểu tổn thất điện năng.

Để đảm bảo lưới điện hoạt động hiệu quả và giảm thiểu tổn thất điện năng, việc duy trì kỹ thuật vận hành và ngăn ngừa sự cố là rất quan trọng.

Để đảm bảo hiệu quả vận hành kinh tế máy biến áp, các đơn vị bán điện cần thuyết phục khách hàng có trạm biến áp chuyên dùng lắp đặt thêm máy biến áp nhỏ để phục vụ nhu cầu phụ tải thấp theo mùa vụ Nếu có điều kiện, việc cấp điện bằng nguồn hạ thế công cộng cũng là giải pháp khả thi nhằm tách máy biến áp chính ra khỏi vận hành, từ đó tối ưu hóa hiệu suất sử dụng điện.

Để giảm thiểu các thành phần không cân bằng và sóng hài bậc cao, cần thực hiện kiểm tra cùng với khách hàng nhằm xác định nguyên nhân gây méo điện áp trên lưới điện Khi phát hiện các yếu tố có tác động lớn đến méo điện áp, yêu cầu khách hàng áp dụng phương pháp khắc phục phù hợp.

Để nâng cao hiệu suất và giảm tổn thất, cần loại bỏ dần các thiết bị không đáng tin cậy và hiệu suất kém, thay thế bằng các thiết bị mới có hiệu suất cao và tổn thất thấp, đặc biệt là trong hệ thống máy biến áp.

Để giảm thiểu tổn thất điện năng, cần tính toán và duy trì mức tổn thất kỹ thuật tại từng trạm biến áp, từng đường dây và từng khu vực Việc này giúp đánh giá hiệu quả và xác định các phương pháp giảm tổn thất điện năng một cách hợp lý.

* Giải pháp quản lý bán buôn:

Để đảm bảo công tơ đo đếm chính xác trong suốt chu kỳ làm việc, việc kiểm định bước đầu công tơ là rất quan trọng Thời gian kiểm định định kỳ là 5 năm cho công tơ 1 pha và 2 năm cho công tơ 3 pha.

Đối với hệ thống đo đếm thi công mới, cần thiết kế và lắp đặt đầy đủ các thiết bị như công tơ, TU, TI và các thiết bị giám sát từ xa (nếu có) để đảm bảo độ chính xác và được niêm phong kẹp chì Các giá trị định mức như dòng điện, điện áp, và tỉ số biến phải phù hợp với phụ tải Việc thiết kế và thực hiện quy định về kiểm tra và nghiệm thu công tơ cần được thực hiện nghiêm ngặt để đảm bảo giám sát chéo giữa các khâu, từ đó tránh sai sót trong quá trình lắp đặt và nghiệm thu hệ thống đo đếm.

+ Thực hiện kiểm định, thay thế định kỳ công tơ đúng thời hạn theo quy tắc

(5 năm cùng với công tơ 1 pha, 02 năm đối với công tơ 3 pha)

+ Thay thế hệ thống đo đếm đúng hạn kiểm định nhằm bảo đảm đo đếm chính xác

Để đảm bảo độ chính xác trong việc đo đếm điện năng, cần thực hiện kiểm tra và bảo trì định kỳ hệ thống công tơ, TU, TI Việc niêm phong và duy trì các thiết bị đo đếm trên lưới là rất quan trọng để phát hiện kịp thời các sự cố như công tơ kẹt, cháy hoặc bị can thiệp trái phép Không được để công tơ bị kẹt hoặc cháy quá một định kỳ ghi chỉ số, nhằm đảm bảo tính chính xác và tin cậy trong việc đo đếm.

Củng cố và nâng cấp hệ thống đo đếm là cần thiết để ứng dụng công nghệ mới, lắp đặt thiết bị đo đếm có độ chính xác cao cho phụ tải lớn Việc dành chỗ cho công tơ điện tử 3 pha và áp dụng các giải pháp đo xa sẽ giúp giám sát thiết bị từ xa, tăng cường khả năng theo dõi, phát hiện sai sót và sự cố trong quá trình đo đếm.

Nguồn điện

Tp Cà Mau được cấp điện từ 2 nguồn chính là:

+ Trạm 110 kV - Cà Mau (63 + 40) MVA;

+ Trạm 110 kV - An Xuyên (2 x 40) MVA.

Đường dây phân phối

3.1.2.1 Các phát tuyến 22 kV thuộc trạm 110 kV Cà Mau

Trạm 110 kV Cà Mau có 7 phát tuyến ở cấp điện áp 22 kV mà được trình bày trong Bảng 3.1

Bảng 3.1 Chiều dài các phát tuyến thuộc trạm 110 kV Cà Mau

Chiều dài 1 pha (m) Tổng chiều dài (m)

3.1.2.2 Các phát tuyến 22 kV thuộc trạm 110 kV An Xuyên

Trạm 110 kV An Xuyên có 3 phát tuyến ở cấp điện áp 22 kV mà được trình bày trong Bảng 3.2

Bảng 3.2 Chiều dài các phát tuyến thuộc trạm 110 kV An Xuyên

Chiều dài 1 pha (m) Tổng chiều dài (m) Pha A Pha B Pha C

3.1.2.3 Thông số vận hành của các phát tuyến

Lưới điện phân phối tại Tp Cà Mau bao gồm 10 phát tuyến, với dòng điện vận hành thực tế được xác định trong Bảng 3.3 Giá trị dòng điện này chịu ảnh hưởng lớn từ các điều kiện thời tiết theo từng mùa, đặc biệt là trong mùa mưa và mùa khô.

Bảng 3.3 Dòng điện định mức theo công suất đặt và dòng thực tế vận hành

Công suất đặt MBA (kW)

Dòng vận hành (A) Mùa mưa Mùa khô

Trạm biến áp phân phối

Lưới điện phân phối Tp Cà Mau có tổng số TBA phân phối 1 pha và 3 pha như Bảng 3.4

Bảng 3.4 Trạm biến áp phân phối Điện lực Tp Cà Mau

TT Dung lượng TBA ĐVT Số lượng Tổng công suất

1 Trạm biến áp 1 pha 15 kVA 19 285

2 Trạm biến áp 1 pha 25 kVA 172 4,300

3 Trạm biến áp 1 pha 37.5 kVA 78 2,925

5 Trạm biến áp 3 pha 3x15 kVA 11 495

6 Trạm biến áp 3 pha 3x25 kVA 54 4,050

7 Trạm biến áp 3 pha 3x37.5 kVA 18 2,025

8 Trạm biến áp 3 pha 3x50 kVA 40 6,000

Tổng công suất đặt MBA kVA 685 59,790

Tương ứng với tổng số TBA và số MBA, thời gian vận hành của các MBA này được trình bày như trong Bảng 3.5

Bảng 3.5 Thời gian vận hành TBA Điện lực Tp Cà Mau

TT Chủng loại TBA ĐVT

1 Máy biến áp 1 pha 15 kVA 52 35 17 780

2 Máy biến áp 1 pha 25 kVA 334 192 142 8,350

3 Máy biến áp 1 pha 37.5 kVA 132 87 45 4,950

6 Máy biến áp 3 pha 180 kVA 2 1 1 360

10 Máy biến áp 3 pha 560 kVA 1 - 1 560

11 Máy biến áp 3 pha 630 kVA 2 - 2 1,260

Tổn thất điện năng của lưới điện phân phối Tp Cà Mau

- Tổn thất điện năng được tính toán bằng phần mềm PSS/Adept, kết quả tính toán được hiện trong 12 tháng như Bảng 3.6

Bảng 3.6 Tổn thất điện năng lý thuyết của lưới điện phân phối Tp Cà Mau

TT Theo PSS/Adept (12 tháng)

Mặt khác, tổn thất thực tế của lưới điện phân phối Tp Cà Mau của 10 phát tuyến vào năm 2017 được trình bày như Bảng 3.7

Bảng 3.7 Tổn thất điện năng thực tế của lưới điện phân phối Tp Cà Mau

Sản lượng điện thương phẩm (kWh)

Sản lượng truyền tải hộ (kWh)

Tổng sản lượng điện tổn thất (kWh)

Từ Bảng 3.6 và Bảng 3.7, thực hiện so sánh tổn thất giữa lý thuyết tính toán và thực tế của năm 2017 là như Bảng 3.8

Bảng 3.8 So sánh tổn thất giữa lý thuyết tính toán và thực tế của năm 2017

Stt Tuyến % Tổn thất các tuyến

Theo lý thuyết Thực tế năm 2017

Nhận thấy rằng tổn thất thực tế so với lý thuyết tăng 1.62% tương đương với 7,929,759 kWh

Giá bán bình quân năm 2017: 1,760.47 đồng/kWh

Như vậy, chênh lệch tổn thất giữa lý thuyết và thực tế là: 13, 60,102,827 đồng.

Phân tích nguyên nhân gây ra tổn thất điện năng

Các nguyên nhân gây ra tổn thất điện năng cho lưới điện phân phối 22 kV của Điện lực Tp Cà Mau có thể liệt kê như sau:

- Dây dẫn vận hành lâu năm

- Máy biến áp vận hành lâu năm và có tổn thất không tải lớn

- Lệch pha trung hạ thế

- Hành lang an toàn chưa đảm bảo

- Phát nóng trên lưới điện: Mối nối, mối lèo, cáp ABC bị răng nứt, vận hành quá tải máy biến áp, quá tải đường dây hạ thế

- Dòng phi tuyến của thiết bị LA lớn

- Các nguyên nhân do tổn thất thương mại khác: Câu móc trộm điện, tác động vào hệ thống đo đếm, phá hoại hệ thống đo đếm,

Theo thống kê của Tổng Công ty Điện lực Miền Nam, tổn thất điện năng chủ yếu xảy ra trên đường dây trung áp và hạ áp, chiếm tỷ lệ lớn nhất trong các nguyên nhân gây tổn thất điện năng.

3.3.1 Dây dẫn vận hành lâu năm

Dây dẫn vận hành lâu năm bị oxy hóa, tăng nội trở Điều này dẫn đến tăng tổn thất điện năng

3.3.1.1 Phân tích tổn thất điện năng trên đường dây trung thế 22/12,7kV Để có số liệu phục vụ tính toán, tiến hành đo nội trở của tất cả các loại dây dẫn thu hồi đã vận hành trên 10 năm tại kho của Công ty Điện lực Cà Mau như sau:

Bảng 3 Thông số dây dẫn vận hành trên 10 năm của Công ty Điện lực Cà Mau

(dây vận hành trên 10 năm)

Bảng 3.10 Tổng hợp dây dẫn trung thế 22 kV của lưới điện Tp Cà Mau

TT Tên tuyến Loại dây Chiều dài

Năm vận hành Điện trở dây dẫn định mức r 0

(Ω/km) Điện trở dây dẫn vận hành trên 10 năm r 0

Từ trụ 183 đến trụ 01 3AC240 9,300 2001 0.13 0.26

3P Gành Hào (128/1-128/134) 3AC95 8,074 2003 0.32 1.16 1P Hòa Thành 1AC50 8,695 2003 0.641 0.94 3P Gành Hào (128/134-128/310) 3AC95 13,896 2003 0.32 1.16 3P Cống Giồng Nổi 3AC50 3,985 1997 0.641 0.94 3P Đập Xã Đạt 3AC95 2,377 2003 0.32 1.16 1P Tư Đấu 1AC50 3,371 1997 0.641 0.94 3P Cầu Nhum (93/1-119) 3AC95 5,493 1997 0.32 1.16 3P Xóm Chùa 3AC95 4,615 1997 0.32 1.16 1P Ba Dinh 1AC50 10,546 1999 0.641 0.94

1P Cái Su 1AC50 5,946 1997 0.641 0.94 Trục chính 471M (từ trụ 01-57) 3AC185 3,601 2005

Trục chính 471M (từ trụ 57-102) 3ACX95 2,000 2005 0.32 0.59 1P Định Bình (trụ 30) 1AC50 2,260 2000 0.641 0.94 1P Ổ Ó (trụ 41) 1AC50 2,959 2002 0.641 0.94 3P TV Tân Thành 3AC95 7,919 1999 0.32 1.16 1P Lung Rong 1AC50 6,057 1999 0.641 0.94 1P Khu Vực 6 1AC50 2,124 1999 0.641 0.94

NR 1P Ấp 6 Tân Thành 1AC50 7,113 2001 0.641 0.94

Từ trụ 183 đến trụ 01 3AC240 9,300 2001 0.130 0.26 Trục Chính 472M (01-65) 3AC95 4,067 2004 0.320 1.16

Từ trụ 08/1-65/1 (NR Bột Giấy) 1AC50 7,334 2005 0.641 0.94

Từ trụ 127/2-127/43 (Kinh Mới) 1AC50 2,580 2004 0.641 0.94

Từ trụ 127-127/16 (sông cũ) 1AC50 1,088 2004 0.641 0.94

Từ trụ 130A-130A/13 (sông cũ) 3AC95 679 2007 0.320 1.16

Từ trụ 161-161/25 (Nàng Huy) 1AC50 1,625 2005 0.641 0.94

Bảng 3.11 Phân tích chiều dài và chủng loại dây của đường dây trung thế 22 kV

10 năm Điện trở dây dẫn định mức ro (Ω/km) Điện trở dây dẫn vận hành trên 10 năm r o (Ω/km)

Tổng 610,363 179,021 431,342 Đối với các đường dây vận hành trên 10 năm, điện trở r 0 của đường dây thay đổi Khi ấy, tổn thất điện năng của lưới điện là như sau:

Bảng 3.12 Tổn thất trên lưới điện đường dây 22kV Điện lực Tp Cà Mau

DA ĐZTT (kWh) Điện nhận lưới năm

% Tổn thất tính theo dây mới năm

% Tổn thất tính theo dây vận hành trên

% Tổn thất tính thực tế năm

% tổn thất dây mới và thực tế trên đường dây

% tổn thất dây cũ và thực tế trên đường dây

(tính theo dây dẫn mới năm

(tính theo dây dẫn vận hành trên 10 năm năm

- Tổn thất trên đường dây trung thế thực tế so với lý thuyết tăng 1,03% tương đương với 5.041.760 kWh

- Tổn thất trên đường dây trung thế thực tế so với dây vận hành trên 10 năm tăng 0,87% tương đương với 4.251.848 kWh

- Giá bán bình quân năm 2017: 1760,47 đồng/kWh

- Chênh lệch tổn thất trên đường dây trung thế thực tế so với lý thuyết tăng là: 8.875.867.227 đồng

- Chênh lệch tổn thất trên đường dây trung thế thực tế so với dây vận hành trên 10 năm tăng là: 7.485.250.84 đồng

3.3.1.2 Phân tích tổn thất điện năng trên đường dây hạ thế 0,4/0,23kV

Bảng 3.13 tổng hợp tổn thất điện năng thực tế tại các trạm biến áp, tương ứng với dây dẫn hiện hữu đang vận hành, bao gồm cả những dây dẫn đã hoạt động trên 10 năm.

Bảng 3.13 Tổng hợp tổn thất điện năng thực tế các trạm biến áp tương ứng với dây dẫn hiện hữu đang vận hành

Công suất (kVA) Điện nhận năm 2017 (kWh) Điện thương phẩm năm

2 Trạm Nhà Khách Tỉnh ủy 160 829.398 826.873 2.525 0,30

17 Trạm Công Ty Điện lực

87 Trạm Khu Tái Định Cư

93 Khu Đô Thị Mới LICOGI 150 1.174.184 1.166.293 7.891 0,67

108 Trạm Nghiền Thức Ăn Gia

142 Trạm Khu Dân Cư Sông

143 Trạm Khu Tiểu Thủ CN

188 Trạm Ngô Quyền Nối Dài 250 1.981.543 1.963.388 18.155 0,92

189 Trạm Khu Tây Nam Ngô

194 Trạm Tập Thể Triển Lãm 400 2.083.931 2.057.167 26.763 1,28

202 Khu Dân Cư Minh Thắng 160 473.172 469.864 3.308 0,70

203 Khu Dân Cư Minh Thắng

207 Trạm Hải Thượng Lãn Ông

208 Trạm Hải Thượng Lãn Ông 1

209 Trạm Bơm Giếng Sạch Số

213 Trạm Đèn Đường Cơ Khí 160 1.120.064 1.106.921 13.144 1,17

217 Trạm Tập Thể Minh Phú 320 2.862.772 2.803.728 59.044 2,06

218 Trạm Tập Thể Minh Phú 1 75 1.101.782 1.058.763 43.019 3,90

225 Trạm Tập Thể Tôm Đông 150 1.062.468 1.046.494 15.974 1,50

243 Trạm Tập Thể ủy Ban 1 250 1.886.715 1.842.221 44.494 2,36

244 Trạm Tập Thể Cơ Khí 37,5 405.174 401.990 3.184 0,79

256 Trường TH CS Lương Thế

260 Khu Dân Cư Tài Lộc 2 50 347.175 336.024 11.151 3,21

262 Trạm Khu Dân Cư Tài Lộc

274 Trạm Cầu UBND Xã Lý

327 Trạm Khu ĐT Bạch Đằng 112,5 895.950 887.804 8.146 0,91

331 Trạm Nhà Ở Cán Bộ Quân

332 Trạm Doanh Trại Quân Đội

333 Nhà ở Cán Bộ Quân Đội 150 1.019.250 998.246 21.004 2,06

343 Trạm Cư Xá Điện Lực 160 1.199.925 1.194.275 5.650 0,47

371 Trạm Cửa Ngõ Đông Bắc 250 1.021.050 981.433 39.617 3,88

375 Trạm Tham Mưu Tỉnh Đội 400 3.123.045 3.118.386 4.659 0,15

387 Trạm Cty Phát Triển Nhà 250 2.001.600 1.977.517 24.083 1,20

483 Trạm Xã Đạt-Giồng Nổi 1 75 209.965 207.552 2.413 1,15

484 Trạm Xã Đạt-Giồng Nổi 2 75 360.924 358.629 2.295 0,64

485 Trạm Xã Đạt Cái Su 1 45 142.226 141.322 905 0,64

486 Trạm Xã Đạt - Cái Su 2 45 213.143 211.439 1.704 0,80

487 Trạm Xã Đạt - Cái Su 3 87,5 155.543 151.593 3.950 2,54

491 Trạm Xóm Chùa-Hòa Tân

507 Trạm Tập Thể Rau Quả 50 586.598 579.439 7.159 1,22

521 Trạm TT Đông Lạnh Phú

531 Trạm Công Ty Vật Tư 160 1.429.220 1.398.262 30.958 2,17

532 Trạm Đầu Lộ Tân Thành 50 591.951 579.324 12.627 2,13

551 Trạm Xóm Chùa-Hòa Tân

578 Trạm TT Bảo Trợ Xã Hội 50 344.241 336.996 7.245 2,10

626 Trạm Xăng Dầu Tự Do 75 632.224 617.849 14.375 2,27

638 Trạm ủy Ban Định Bình 1 50 477.940 474.116 3.824 0,80

639 Trạm ủy Ban Định Bình 2 25 117.967 114.954 3.013 2,55

648 Trạm Xí Nghiệp Lựu Mìn 160 1.131.314 1.115.475 15.838 1,40

Bảng 3.14 Phân tích chủng loại, chiều dài đường dây hạ thế Tp Cà Mau

TT Loại dây Tổng chiều dài (m)

10 năm Điện trở dây dẫn định mức r 0 (Ω/km) Điện trở dây dẫn vận hành trên 10 năm r 0 (Ω/km)

Bảng 3.15 Kết quả tính tổn thất điện năng trên lưới hạ thế năm 2017 từ phần mềm

CÔNG SUẤT ĐẦU PHÁT TUYẾN MÔ PHỎNG TỪ PSS/ADEPT

TỔN THẤT TRÊN ĐƯỜNG DÂY HẠ THẾ

Bảng 3.16 Tổn thất trên lưới điện đường dây hạ thế 0,4kV Điện lực Tp Cà Mau

Tổn thất điện năng trên dây dẫn hạ thế năm 2017

A ĐZHT (kWh) Điện nhận lưới

% Tổn thất tính theo dây mới

% Tổn thất tính theo dây vận hành trên 10 năm

% Tổn thất tính thực tế

Chênh lệch % tổn thất dây mới và thực tế trên đường dây HT

Chênh lệch % tổn thất dây cũ và thực tế trên đường dây HT

(tính theo dây dẫn mới)

(tính theo dây dẫn vận hành trên 10 năm)

- Tổn thất trên đường dây hạ thế thực tế so với lý thuyết tăng 1,43% tương đương với 6 .725 kWh

- Tổn thất trên đường dây hạ thế thực tế so với dây vận hành trên 10 năm tăng 0,26% tương đương với 1.272.677 kWh

- Giá bán bình quân năm 2017: 1760,47 đồng/kWh

- Chênh lệch tổn thất trên đường dây hạ thế thực tế so với lý thuyết tăng là: 12.322.805.871 đồng

- Chênh lệch tổn thất trên đường dây hạ thế thực tế so với dây vận hành trên

Tiêu đề	Nghiên Cứu Giảm Tổn Thất Điện Năng Cho Lưới Điện Phân Phối Của Điện Lực Thành Phố Cà Mau
Tác giả	Huỳnh Văn Vấn
Người hướng dẫn	TS. Nguyễn Xuân Hoàng Việt
Trường học	Trường Đại Học Công Nghệ Tp. Hcm
Chuyên ngành	Kỹ thuật điện
Thể loại	Luận Văn Thạc Sĩ
Năm xuất bản	2018
Thành phố	Tp. Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	82
Dung lượng	1,49 MB