TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
Lý do chọn đề tài
Tại Việt Nam, chương trình tiết kiệm và sử dụng năng lượng hiệu quả đã trở thành mục tiêu quốc gia từ khi Luật sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả có hiệu lực từ ngày 01/01/2011 Chính phủ khuyến khích các ngành, các cấp và toàn thể nhân dân tham gia tích cực vào việc này Trong những năm qua, Chính phủ đã chú trọng đầu tư phát triển nguồn năng lượng tái tạo như năng lượng gió và năng lượng mặt trời, nhằm đảm bảo cung cấp điện an toàn và liên tục cho phát triển kinh tế - xã hội, bảo đảm an ninh quốc phòng, cũng như đáp ứng nhu cầu sinh hoạt của người dân.
Sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả giúp giảm chi phí và tăng lợi nhuận cho khách hàng sử dụng điện, đồng thời giảm giá thành và chi phí đầu tư cho các công trình cung cấp điện Điều này đáp ứng nhu cầu sử dụng điện ngày càng tăng cao của đất nước, giảm phát thải, bảo vệ môi trường, và khai thác hợp lý các nguồn tài nguyên Qua đó, góp phần thực hiện phát triển kinh tế xã hội bền vững.
Ngành điện đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển kinh tế, chính trị và xã hội của một quốc gia Để thúc đẩy tăng trưởng bền vững, ngành điện cần phát triển đồng bộ và đi trước một bước, từ đó tạo động lực cho các lĩnh vực khác Những biến động trong ngành điện có thể ảnh hưởng mạnh mẽ đến nền kinh tế quốc gia, do đó, việc đầu tư và cải tiến hạ tầng điện lực là vô cùng cần thiết.
Lưới điện phân phối 22/0.4 kV hiện đang được triển khai rộng rãi khắp các tỉnh thành, từ đô thị đến nông thôn, miền núi đến hải đảo Việc đảm bảo chất lượng điện năng và giảm thiểu thất thoát trong quá trình truyền tải đến các hộ tiêu thụ là ưu tiên hàng đầu của ngành điện Bên cạnh đó, nhu cầu phát triển phụ tải của khách hàng ngày càng gia tăng về số lượng và chất lượng, đặt ra thách thức lớn cho ngành điện trong việc đáp ứng yêu cầu này.
Để đáp ứng nhu cầu điện năng của khách hàng trong và ngoài nước, đặc biệt tại các khu vực phát triển kinh tế, ngành điện đã triển khai nhiều giải pháp như tái cấu trúc lưới điện, xây dựng lưới điện compact và điều chỉnh điện áp Những biện pháp này nhằm ổn định lưới điện và đảm bảo cung cấp điện liên tục, hiệu quả Tại tỉnh Bến Tre, phụ tải điện có giờ cao điểm từ 9h30’ đến 11h30’ và từ 17h00’ đến 20h00’ từ thứ Hai đến thứ Bảy, trong khi giờ thấp điểm diễn ra từ 22h00’ đến 4h00’ và giờ bình thường là các giờ còn lại trong tuần.
Bộ Công Thương đã ban hành Thông tư 16/2014/TT-BCT vào ngày 29/5/2014, quy định giá bán điện cho các ngành sản xuất và dịch vụ với ba biểu giá khác nhau: giờ bình thường, giờ cao điểm và giờ thấp điểm Sự chênh lệch lớn giữa giá điện giờ cao điểm và giờ thấp điểm phản ánh sự khác biệt lớn trong phụ tải, dẫn đến tình trạng thiếu công suất phản kháng vào giờ cao điểm và thừa công suất phản kháng vào giờ thấp điểm.
Tổng Công ty Điện lực miền Nam (SPC) đã chỉ đạo các Công ty Điện lực, bao gồm Công ty Điện lực Bến Tre, thực hiện tính toán dung lượng bù và lắp đặt thiết bị bù trên lưới điện 22/0.4 kV Mục tiêu là tối ưu hóa trọng tâm phụ tải, giảm thiểu thất thoát điện năng, đảm bảo chất lượng điện năng và vận hành kinh tế lưới điện một cách hiệu quả.
Đề tài "Tối ưu hóa công suất phản kháng để vận hành kinh tế lưới điện phân phối thuộc trạm biến áp 110 kV Bến Tre" được lựa chọn nghiên cứu nhằm cải thiện hiệu quả vận hành lưới điện tại tỉnh Bến Tre Việc thực hiện tốt công tác bù công suất phản kháng không chỉ đảm bảo chất lượng điện năng mà còn giảm thiểu thất thoát điện năng, góp phần quan trọng vào mục tiêu chung của ngành điện.
HVTH: Trần Quốc Tuấn Page 7 sự phát triển của ngành điện, phát triển kinh tế, chính trị, xã hội của tỉnh nhà nói riêng và cả nước nói chung.
Mục đích nghiên cứu của đề tài
- Đánh giá hiện trạng bù công suất phản kháng hiện hữu trên lưới điện phân phối của Bến Tre
- Tìm hiểu các chế độ bù công suất phản kháng trên lưới điện
- Xây dựng tiêu chí bù vô công, tính toán công suất bù hợp lý và chạy chương trình PSS/ADEPT để chọn vị trí lắp đặt tối ưu.
Giới hạn của đề tài
Nghiên cứu và áp dụng bù công suất phản kháng cho lưới điện phân phối các phát tuyến thuộc trạm 110 kV Bến Tre.
Phương pháp nghiên cứu
- Phân tích, tổng hợp và đề xuất giải pháp bù hiệu quả
- Chạy phần mềm PSS/ADEPT để chạy thử bài toán bù công suất phản kháng tối ưu trên lưới điện
Bố cục luận văn
Các nội dung chính trong luận văn được phân thành 5 chương thứ tự cụ thể như sau:
- Chương 1: Tổng quan về đề tài
- Chương 2: Cơ sở lý thuyết bù công suất phản kháng
- Chương 3: Đánh giá thực trạng công tác lắp đặt tụ bù trong Công ty Điện lực Bến Tre
- Chương 4: Phân tích và tính toán dung lượng bù
- Chương 5: Kết luận và kiến nghị
HVTH: Trần Quốc Tuấn Page 8
Hướng nghiên cứu và tài liệu tham khảo
Các nghiên cứu liên quan đến vấn đề tối ưu hóa công suất phản kháng trên lưới điện:
1 Giáo trình biên soạn tập huấn phần mềm phân tích và tính toán lưới điện PSS/ADEPT do PGS.TS Nguyễn Hữu Phúc Trường Đại học Bách Khoa TPHCM- Công ty Điện lực 2, 2007 Nội dung hướng dẫn sử dụng phần mềm và phân tích dữ liệu lưới điện từ chương trình PSS/ADEPT
2 Luận văn thạc sĩ của Nguyễn Phước Lộc về Tối ưu hóa vị trí thiết bị bù trong mạng phân phối do PGS.TS Quyền Huy Ánh hướng dẫn năm 2014 Nội dung luận văn chưa phân tích sâu về dung lượng và vị trí cần lắp đặt tụ bù cũng như việc tính toán lợi ích giảm tổn thất điện năng và thời gian thu hồi vốn
Công trình nghiên cứu này chưa đưa ra đề xuất và phân tích chi tiết về dung lượng cũng như vị trí lắp đặt tụ bù tối ưu cho lưới điện.
Các nghiên cứu liên quan đến bài báo nước ngoài
1 Saurabh Bhatt Power Transfer Limit of Rural Distribution Feeder.2009 Nội dung của bài báo có liên quan đến Lắp thiết bị bù để duy trì điện áp và công suất khi truyền tải đi xa đến các vùng nông thôn, bài báo này cũng không có phân tích sâu về dung lượng và vị trí bù tối ưu để giảm tổn thất điện năng
2 Noor Fazilah Ayu Suhurani Analysis of technical losses in distribution line.2014 Bài báo này cũng có liên quan đến vấn đề giảm tổn thất điện năng trên lưới điện, có dùng phần mềm PSS/ADEPT để phân tích, có phân tích về tổn thất máy biến áp và tổn thất đường dây phân phối, vẫn chưa phân tích sâu về dung lượng và vị trí bù tối ưu để giảm tổn thất điện năng
Công trình nghiên cứu đề cập đến tổn thất điện năng trong lưới điện phân phối, tuy nhiên chưa đề xuất phương pháp chọn dung lượng và vị trí tối ưu cho việc lắp đặt tụ bù.
HVTH: Trần Quốc Tuấn Page 9
CƠ SỞ LÝ THUYẾT BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG … 09 2.1 Tổng quan bù công suất phản kháng trên lưới điện phân phối
Giới thiệu chung
Trong quá trình vận hành và sử dụng điện, một số phụ tải không chỉ yêu cầu công suất tác dụng P mà còn cần công suất phản kháng Q Mặc dù công suất phản kháng không sinh ra công, nhưng nó rất cần thiết để tạo ra từ trường, đóng vai trò quan trọng trong việc chuyển hóa điện năng.
Sự truyền tải công suất phản kháng trên đường dây và trong máy biến áp có thể làm giảm các chỉ số kinh tế - kỹ thuật của lưới điện Để cải thiện tình trạng này, cần giảm thiểu sự truyền tải công suất phản kháng trên các đường dây và thiết bị có dòng điện Một giải pháp hiệu quả là lắp đặt các thiết bị bù một chiều như tụ điện tĩnh bù ngang, hoặc thiết bị bù hai chiều như máy bù tĩnh (SVC) và máy bù đồng bộ, nhằm cung cấp thêm công suất phản kháng cho lưới điện tại các vị trí gần phụ tải, được gọi là bù công suất phản kháng.
Bù cố định và bù ứng động
Bù cố định là loại bù chung áp dụng cho tất cả chế độ làm việc của phụ tải, được thiết kế để đáp ứng các yêu cầu vận hành khác nhau Trong quá trình vận hành, các thiết bị bù này không thể điều chỉnh hay thay đổi.
Bù điều chỉnh là quá trình lắp đặt tụ bù cho phép điều chỉnh theo từng chế độ vận hành, giúp các thiết bị bù thay đổi khả năng làm việc phù hợp với yêu cầu cụ thể Trong quá trình vận hành, người dùng có thể điều chỉnh công suất của các thiết bị này một cách linh hoạt.
Bù cố định có ưu điểm là suất đầu tư thấp và ít sự cố, nhưng chỉ tính toán công suất bù ở chế độ cực tiểu, dẫn đến không đáp ứng đủ công suất phản kháng ở các chế độ tải Max hoặc Min Ngược lại, bù điều chỉnh có khả năng đáp ứng nhu cầu công suất phản kháng ở mọi chế độ, nhưng lại đòi hỏi suất đầu tư cao và dễ xảy ra sự cố.
HVTH: Trần Quốc Tuấn Page 10 do số lần đóng cắt thường xuyên theo từng chế độ vận hành của lưới điện.
Phương pháp giảm tổn thất điện năng trên lưới điện
Lưới phân phối điện năng rộng lớn với nhiều nhánh nút phụ tải thường gây tổn thất công suất và điện năng khi truyền tải đến các hộ tiêu thụ, dẫn đến giảm chất lượng điện năng Trong bối cảnh nhu cầu tiêu thụ điện năng ngày càng gia tăng, việc đáp ứng kịp thời và đầy đủ không chỉ về số lượng mà còn về chất lượng điện năng trở thành một yêu cầu cấp thiết.
Về cơ bản có 2 phương pháp để giảm tổn thất trong mạng điện như sau:
- Phương pháp đòi hỏi vốn đầu tư:
+ Bù kinh tế trong lưới phân phối trung áp bằng tụ điện
+ Tăng tiết diện dây dẫn đối đường dây hiện có hoặc xây dựng thêm đường dây mới
+ Chọn dây dẫn phù hợp để giảm tổn thất vầng quang
+ Nâng cao điện áp vận hành của lưới điện
+ Hoàn thiện cấu trúc lưới điện để vận hành với tổn thất nhỏ nhất
- Phương pháp không đòi hỏi vốn đầu tư
+ Phân bố tối ưu công suất phản kháng trong hệ thống điện
+ Vận hành kinh tế trạm biến áp có nhiều máy biến áp
+ Vận hành kinh tế lưới điện trung, hạ áp nếu cấu trúc của chúng cho phép
+ Chọn công suất máy biến áp phù hợp với từng phụ tải
+ Cân pha trong lưới điện trung hạ áp
+ Điều chỉnh đúng điện áp trong lưới điện
+ Bảo quản tốt lưới điện để hạn chế rò rỉ điện, chạm chập, cây xanh va quẹt
Về phân tích loại hình tổn thất điện năng: cơ bản có 2 loại hình Tổn thất điện năng như sau:
- Tổn thất điện năng kỹ thuật trên lưới trung hạ áp:
HVTH: Trần Quốc Tuấn Page 11
- Chiều dài đường dây quá dài;
- Quá tải dây dẫn, xuống cấp;
- Truyền tải nhiều công suất phản kháng;
- Phóng điện rò trên cách điện do sương muối hoặc ô nhiễm;
- Phóng điện do sự cố chạm chập;
- Tổn thất trên MBA phân phối;
- Mối nối kém chất lượng;
- Thành phần sóng hài bậc cao
- Chất lượng lưới điện hạ áp quá kém (dây dẫn, mối nối có điện trở cao, dây dẫn tróc vỏ và chạm chập với cây cối do rò điện);
- Quá tải dây dẫn, đường dây hạ áp quá dài;
- Phụ tải giữa các pha bị lệch quá mức qui định;
- Hệ số Cos thấp, đường dây phải tải nhiều công suất phản kháng;
- Nhánh rẽ khách hàng quá dài và chất lượng kém;
- Thành phần sóng hài bậc cao
Tổn thất điện năng khâu kinh doanh
Là tổn thất do có tồn tại, khiếm khuyết trong công tác quản lý kinh doanh, quản lý KH gây ra
Các nguyên nhân cơ bản là:
- Hệ thống đo đếm không chính xác, đấu nối sai, hệ số nhân sai;
- Điện kế sót bộ, chết cháy chậm phát hiện, công tác truy thu không đủ theo qui định;
- Tình trạng vi phạm sử dụng điện do khách hàng can thiệp vào Hệ thống đo đếm;
HVTH: Trần Quốc Tuấn Page 12
- Tình trạng vi phạm sử dụng điện do câu móc bên ngoài lưới hạ áp.
Tiêu chuẩn áp dụng
Để hiệu quả trong công tác bù công suất phản kháng cho lưới điện trung hạ áp tại trạm 110 kV Bến Tre, cần nghiên cứu kỹ lưỡng tài liệu cung cấp điện, phát triển phụ tải, các văn bản pháp lý của nhà nước và tiêu chuẩn áp dụng.
Chương này cung cấp tài liệu lý thuyết về bù công suất phản kháng trong lưới điện, nhằm giúp người đọc hiểu rõ hơn về lý thuyết bù và áp dụng hiệu quả vào thực tế.
Tụ bù có chức năng chính là cung cấp công suất phản kháng cho đường dây và thiết bị điện, giúp ổn định điện áp và tăng khả năng truyền tải Bên cạnh đó, tụ bù còn cải thiện hệ số công suất trên đường dây tải điện và điều chỉnh chiều công suất phản kháng tại điểm lắp đặt, từ đó giảm thiểu tổn thất điện năng trong lưới điện đang quản lý.
Trong ứng dụng tụ bù vào lưới điện, có hai phương pháp lắp đặt chính: lắp nối tiếp (bù dọc) và lắp song song (bù ngang) Tụ lắp song song với đường dây nhằm mục đích điều chỉnh hệ số công suất tại vị trí lắp đặt, trong khi tụ nối tiếp được sử dụng để thay đổi trở kháng của mạch điện Chương này sẽ tập trung vào việc giới thiệu và nghiên cứu phương pháp đấu nối lắp đặt tụ song song với đường dây tải điện.
Việc lắp đặt tụ bù vào lưới điện có những ưu điểm sau:
- Cải thiện hệ số công suất;
- Tăng khả năng truyền tải công suất;
- Giảm công suất Q nhận từ hệ thống;
- Giảm tổn thất điện năng
HVTH: Trần Quốc Tuấn Page 13
Hình 2.1: Mô tả khái quát những ưu điểm khi lắp tụ bù công suất phản kháng trên lưới điện
Các tiêu chuẩn áp dụng và các thông số chủ yếu của tụ điện
Tiêu chuẩn áp dụng: TIÊU CHUẨN QUỐC GIA
Bộ Tiêu chuẩn TCVN 8083 (IEC 60831) quy định về tụ điện công suất nối song song cho hệ thống điện xoay chiều với điện áp danh định tối đa 1000V.
TCVN 8083-1:2009 (IEC 60831-1:2002), Phần 1: Yêu cầu chung
TCVN 8083-2:2013 (IEC 60831-2:1995), Phần 2: Thử nghiệm lão hóa, thử nghiệm tự phục hồi và thử nghiệm phá hủy
TCVN 8083-2:2013 được biên soạn bởi Ban kỹ thuật tiêu chuẩn quốc gia TCVN/TC/E1, với sự đề xuất của Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng, thuộc Bộ.
Khoa học và Công nghệ công bố
Bộ tiêu chuẩn TCVN 9890 (IEC 60871) quy định về tụ điện công suất nối song song cho hệ thống điện xoay chiều với điện áp danh định lớn hơn 1.000 V, bao gồm nhiều phần quan trọng.
TCVN 9890-1:2013 (IEC 60871-1:2005), Phần 1: Yêu cầu chung
TCVN 9890-2:2013 (IEC/TS 60871-2:1999), Phần 2: Thử nghiệm độ bền điện TCVN 9890-3:2013 (IEC/TR 60871-3:1996), Phần 3: Bảo vệ tụ điện và dãy tụ điện
HVTH: Trần Quốc Tuấn Page 14
TCVN 9890-4:2013 (IEC 60871-4:1996), Phần 4: cầu chảy bên trong
TCVN 9890-1:2013 hoàn toàn tương đương với IEC 60871-1:2005;
TCVN 9890-1:2013 được biên soạn bởi Ban kỹ thuật tiêu chuẩn quốc gia TCVN/TC/E1, liên quan đến máy điện và khí cụ điện Tiêu chuẩn này được Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề xuất và đã được Bộ phê duyệt.
Khoa học và Công nghệ công bố
Các thông số kỹ thuật chủ yếu của tụ điện:
2 Công suất định mức (VAr);
3 Tần số định mức (Hz);
4 Điện áp chịu đựng tần số công nghiệp ước trong 1 phút (kV);
5 Điện áp chịu đựng xung xét 1,2/50 s (kV);
6 Nhiệt độ môi trường tối đa ( 0 C)
Điện áp định mức của tụ điện có ảnh hưởng lớn đến tuổi thọ của nó, vì vậy việc lựa chọn điện áp này cần tuân thủ theo tiêu chuẩn IEC để đảm bảo hiệu suất và độ bền của tụ điện.
Điện áp định mức của tụ điện cần phải lớn hơn hoặc bằng điện áp vận hành tối đa của hệ thống điện mà nó sẽ kết nối.
Dựa theo tiêu chuẩn này, điện áp định mức của tụ điện được khuyến cáo chọn theo bảng 1 sau:
Cấp điện áp của tụ điện là điện áp định mức mà các Công ty Điện lực hiện đang áp dụng, được quy định theo tiêu chuẩn IEC.
HVTH: Trần Quốc Tuấn Page 15
Bảng trên: Khuyến cáo lựa chọn điện áp định mức của tụ điện theo cấp điện áp vận hành
Ví dụ 1: điện áp định mức của tụ điện nối vào lưới 22kV theo tiêu chuẩn IEC phải được chọn như sau: Uđmtụ=(22/3)*1.1.97kV thay vì chọn
Tụ bù ngang
Tụ bù ngang là loại tụ bù được kết nối song song với phụ tải, thường được áp dụng rộng rãi trong lưới điện phân phối Chúng cung cấp công suất phản kháng cho các tải có tính cảm, giúp điều chỉnh đặc tính của tải bằng cách cung cấp dòng điện sớm pha, bù đắp cho thành phần trễ pha của dòng điện tải cảm kháng Do đó, tụ bù ngang hoạt động tương tự như một máy phát đồng bộ quá kích từ.
Việc lắp đặt tụ bù ngang cho một ngăn lộ, như trình bày trong hình 2.2, giúp giảm biên độ dòng điện nguồn và cải thiện hệ số công suất, từ đó làm giảm điện áp rơi giữa đầu nguồn và đầu tải Tuy nhiên, tụ bù ngang không ảnh hưởng đến dòng điện hay hệ số công suất phía sau điểm lắp đặt.
Hình 2a, 2b và 2c lần lượt là sơ đồ một sợi, sơ đồ nguyên lý của đường dây và sơ đồ pha điện áp trước khi lắp tụ bù ngang
Hình 2d, 2e và 2f lần lượt là sơ đồ một sợi, sơ đồ nguyên lý của đường dây và sơ đồ pha điện áp sau khi lắp tụ bù ngang
HVTH: Trần Quốc Tuấn Page 16
Hình 2c Hình 2f Điện áp rơi trên phát tuyến được tính như sau:
R: Điện trở tổng của phát tuyến ()
XL: Điện kháng tổng của phát tuyến ()
IR: Dòng điện của thành phần công suất thực (thành phần cùng pha) (A)
IX: Dòng điện của thành phần công suất phản kháng (thành phần khác pha), dòng điện này trễ pha 90 0 so với điện áp (A)
HVTH: Trần Quốc Tuấn Page 17
Khi tụ bù được lắp đặt vào đầu tải ở cuối đường dây, như trình bày trong hình
2d Kết quả là điện áp rơi trong mạch điện có thể được tính toán xấp xỉ như sau:
U = IRR + ILXL – ICXL (V) (2)
Trong đó: IC là dòng điện sớm pha 90 0 so với điện áp của thành phần công suất phản kháng (thành phần khác pha), (A)
Sự khác biệt giữa điện áp rơi tính toán theo công thức (1) và công thức (2) chủ yếu đến từ độ tăng điện áp do việc lắp đặt tụ bù.
Hệ số công suất
Trong mạch điện xoay chiều, công suất được chia thành ba thành phần chính: công suất thực, công suất phản kháng và công suất biểu kiến Công suất phản kháng có thể có pha sớm hoặc trễ 90 độ so với công suất thực, nhưng hầu hết các tải trong thực tế đều có tính cảm và thường có công suất phản kháng trễ pha 90 độ Mối quan hệ giữa ba thành phần công suất này được minh họa qua tam giác công suất.
Hình 2.3: Tam giác công suất
Công suất thực ký hiệu là P = 3U*I*Cos [W]
Công suất phản kháng ký hiệu là Q = 3U*I*Sin [VAr]
HVTH: Trần Quốc Tuấn Page 18
Công suất biểu kiến ký hiệu là S = 3U*I [VA]
Hệ số công suất đơn giản là tỷ số giữa công suất thực và công suất biểu kiến trong mạch điện
Đặc tính tải
Tụ bù giúp cung cấp thành phần phản kháng sớm pha, bù đắp cho thành phần trễ pha từ các tải cảm kháng Việc lắp đặt tụ bù không chỉ giảm góc pha giữa dòng điện và điện áp mà còn làm giảm biên độ dòng điện Giảm dòng điện chạy trong dây dẫn mang lại lợi ích lớn cho hệ thống điện khi sử dụng tụ điện.
Hiện nay, nhiều công ty điện lực đã điều chỉnh hệ số công suất (cosφ) tối thiểu ở mức 0,95 Về mặt kinh tế, một số công ty đã áp dụng các giải pháp hợp lý cho hệ số công suất tùy thuộc vào từng khu vực, nhằm thích ứng với các tình huống phụ tải hàng ngày.
Khi một hệ thống điện có tải hằng số trong 24 giờ với hệ số cosϕ xác định, việc cải thiện hệ số cosϕ trở nên dễ dàng hơn Tuy nhiên, do đường cong tải có những thời điểm cao điểm và thấp điểm, việc điều chỉnh hệ thống đến một cosϕ cố định gặp nhiều khó khăn Nếu cosϕ được duy trì trong thời gian cao điểm, thì vào thời gian thấp điểm, sẽ xuất hiện nhiều công suất phản kháng sớm pha trên đường dây, dẫn đến tình trạng điều chỉnh quá cosϕ hay còn gọi là quá bù Tình trạng này có thể làm tăng tổn thất điện năng đáng kể.
Khi thiếu công suất phản kháng, hệ số cosφ sớm pha sẽ gây ra những tác động tiêu cực so với hệ số cosφ trễ pha Quá điện áp có thể xảy ra do hiện tượng quá bù, dẫn đến hỏng hóc thiết bị Để tránh tình trạng này, cần thiết lập số lượng tụ bù cố định chỉ đủ đáp ứng nhu cầu công suất phản kháng trong điều kiện tải thấp điểm Đồng thời, các tụ bù ứng động nên được kết nối vào hệ thống trong thời gian phụ tải cao điểm để đảm bảo hiệu suất hoạt động tối ưu.
HVTH: Trần Quốc Tuấn Page 19 sau đó được tách ra khi nhu cầu phụ tải cao điểm giảm Điều này sẽ ngăn chặn được hiện tượng quá bù
Hình 2.4: Mô tả bù tĩnh và bù ứng động trên biểu đồ phụ tải
Công suất phản kháng của tụ bù cần thiết để lắp đặt, ta có thể tính toán nhanh theo công thức sau:
QBù = P.(tantrước – tansau) Hay QBù = P.k (kVAR) (5)
QBù : Công suất tụ bù 3 pha cần lắp đặt (kVAR);
P : Thành phần công suất thực của tải 3 pha (kW);
trước : Góc hệ số công suất trước khi bù ( 0 -độ);
HVTH: Trần Quốc Tuấn Page 20
sau : Góc hệ số công suất sau khi bù ( 0 -độ); k : Hệ số bù = (tantrước – tansau)
Từ công thức trên, ta có thể đưa ra bảng tra nhanh hệ số kbù để tính toán nhanh công suất QBù cho phụ tải theo bảng 2 sau:
G óc t rư ớc kh i bù
HVTH: Trần Quốc Tuấn Page 21
Để nâng hệ số công suất từ cosφ = 0,74 lên cosφ = 0,96 cho một tải động cơ có công suất thực P = 1.000 kW, cần tính toán công suất tụ bù cần lắp.
Từ bảng trên, để bù công suất phản kháng từ hệ số công suất cos = 0,74 lên cos = 0,96 ta tra được k = 0,62
Vậy công suất Qbù = 1.000*0,62 = 620kVAR
Để xác định công suất tụ bù cần thiết cho phát tuyến có tải cao điểm 10.000 kVA với hệ số công suất 0,8 và tải thấp điểm 5.000 kVA với hệ số công suất 0,92, nhằm điều chỉnh hệ số công suất lên 0,98, ta áp dụng công thức Cosφ = P/S Từ đó, tính toán dung lượng công suất tụ bù cần thiết cho cả bù cố định và bù ứng động.
- Công suất tải lúc cao điểm P = 10.000*0,8 = 8.000kW
- Công suất tải lúc thấp điểm P = 5.000*0,92 = 4.600kW
Từ bảng trên ta tra được Kcao điểm = 0,55; Kthấp điểm = 0,22 Áp dụng công thức (5) QBù = P.k (kVAR)
HVTH: Trần Quốc Tuấn Page 22
- Công suất tụ bù lúc cao điểm Q = P*0,55 =8.000*0,55 = 4.400kVAR
- Công suất tụ bù lúc thấp điểm Q = P*0,22 =4.600*0,22 = 1.012kVAR
- Vậy công suất tụ bù cố định cần lắp là 1.012kVAR; công suất tụ bù ứng động cần lắp là 4.400-1.012 = 3.388kVAR
Cải thiện điện áp – Tăng khả năng truyền tải
Việc lắp đặt tụ điện vào hệ thống điện sẽ làm tăng điện áp từ điểm lắp đặt về phía nguồn, do tụ bù giúp giảm dòng điện phản kháng trên dây dẫn Độ sụt điện áp trong mạch điện có thể được tính theo công thức: ΔU=(PR+QX)/Uđm.
Khi lắp đặt các tụ bù song song với đường dây, điện áp trong mạch điện sẽ được tăng lên, dẫn đến khả năng truyền tải công suất cũng được cải thiện.
Tổn thất công suất trong mạch điện được xác định theo công thức sau: ΔP=((P 2 +Q 2 ).R))/Uđm ; ΔQ=((P 2 +Q 2 ).X))/Uđm (6)
Từ công thức 5 và 6 cho thấy, muốn cải thiện điện áp, tăng khả nang truyền tải thì chúng ta phải giảm Q tối đa có thể.
Xác định bù tối ưu – Vị trí bù tốt nhất …
Để xác định vị trí tối ưu cho tụ bù, cần tối ưu hóa tổn thất công suất và điều chỉnh điện áp Nghiên cứu biểu đồ điện áp của đường dây là cần thiết để đánh giá ảnh hưởng của các vị trí lắp đặt tụ bù và xác định giá trị điện áp phù hợp Quan trọng là giá trị điện áp này không được vượt quá mức điện áp cực đại cho phép.
Trình tự thực hiện bao gồm các bước sau:
Bước 1: Xem sơ đồ lưới điện các vị trí của phụ tải, loại tải và các bộ tụ bù hiện hữu
Bước 2: Xác định tải công suất thực và hệ số công suất
HVTH: Trần Quốc Tuấn Page 23
Bước 3: Chọn hệ số công suất theo mong muốn, Từ bảng mục 2.5 trên ta tìm được Qbù
Để xác định tổn thất đường dây, thực hiện bước 4 bằng cách đo lường tổn thất cho mỗi đoạn 300m và nhân với chiều dài tương ứng của đoạn đường dây Tiếp tục quy trình này cho tất cả các tải và phân đoạn đường dây để tính toán tổn thất tổng thể.
Bước 5: Nếu trên đường dây đã có các tụ bù hiện hữu, cần thực hiện tính toán tương tự như bước 4, nhưng loại trừ tổn thất đường dây do dung kháng đã được bù.
Sử dụng Qbù từ bước 3 và sơ đồ 1 sợi từ bước 4, tiến hành xác định tổn thất đường dây trong từng phân đoạn do việc lắp tụ bù gây ra.
Bước 6: Để xác định vị trí lắp đặt tụ bù, ta cần tính khoảng cách từ vị trí hiện tại đến vị trí tụ bù bằng cách chia tổn thất đường dây tổng cho tổn thất đường dây dung kháng đã xác định ở bước 3 Nếu kết quả lớn hơn chiều dài phân đoạn đường dây, cần di chuyển vị trí tụ bù gần hơn một đoạn để đảm bảo phép chia có kết quả nhỏ hơn hoặc bằng chiều dài của đoạn đường dây đã xác định.
Bước 7: Để xác định điện áp của mạch điện, hãy vẽ biểu đồ điện áp thông qua tính toán thủ công hoặc sử dụng phần mềm máy tính Nếu biểu đồ điện áp cho thấy điện áp nằm trong giới hạn cho phép và các tụ bù được lắp đặt ở vị trí tối ưu để giảm thiểu tổn thất công suất, thì chúng ta tiến hành áp dụng.
Điều khiển đóng cắt tụ bù – Chọn chì bảo vệ cho bộ tụ
Quá trình đóng cắt tụ điện có thể thực hiện bằng tay hoặc tự động thông qua các bộ điều khiển Điều khiển bằng tay, có thể thực hiện tại chỗ hoặc từ xa, thường được áp dụng tại các trạm biến áp phân phối Các loại điều khiển tự động thông minh bao gồm: đóng cắt theo thời gian, điện áp, Q, và hệ thống SCADA Trong số này, điều khiển đóng cắt theo thời gian là phương pháp có chi phí đầu tư thấp nhất.
Xác định điện dung tụ bù C (mF)
Tụ bù có thể đấu theo sơ đồ hình hoặc hình
HVTH: Trần Quốc Tuấn Page 24
Với cùng một công suất phản kháng Qbù, điện dung của tụ khi đấu nhỏ hơn đấu 3 lần
Khi đấu , mỗi tụ chịu điện áp pha
Khi đấu , mỗi tụ chịu điện áp dây
Khi tụ đấu hình tam giác (Utụ = Udây)
Khi tụ đấu hình sao (Utụ = Upha)
HVTH: Trần Quốc Tuấn Page 25
Dây chảy bảo vệ cho bộ tụ điện
Để đảm bảo sự phối hợp bảo vệ giữa dây chảy và bộ tụ điện, việc lựa chọn các thông số của dây chảy cần phải tuân theo các điều kiện kỹ thuật nhất định.
Dây chảy phải có khả năng chịu đựng được dòng điện xác lập và quá độ để tránh tác động sai
Dây chảy phải có khả năng tách các sự cố của các bộ tụ ra khỏi hệ thống để tránh gây sự cố cho hệ thống
Khi chọn dây chảy cho bộ tụ điện, cần đảm bảo rằng dòng điện định mức của dây chảy phù hợp để bảo vệ hiệu quả cho bộ tụ điện.
Theo tiêu chuẩn của tụ điện, dòng điện định mức liên tục của dây chảy phải được chọn lớn hơn hoặc bằng 135% dòng điện định mức của bộ tụ.
Theo kinh nghiệm vận hành, dòng điện định mức làm việc liên tục của dây chảy nên được chọn trong khoảng 1,6 đến 1,8 lần dòng điện định mức của bộ tụ điện.
Do đó, dòng điện làm việc liên tục của dây chảy trong lưới nối đất lặp lại được tính toán như sau:
Q kVAR-3pha: công suất của bộ tụ điện
Uđm: điện áp dây của hệ thống
HVTH: Trần Quốc Tuấn Page 26
Ví dụ: dung lượng bộ tụ 300 kVAR đấu Y ; áp dụng công thức trên ta được
Khi chọn dây chảy cho tụ điện, cần đảm bảo rằng dòng điện định mức của dây chảy lớn hơn hoặc bằng 135% dòng điện định mức của bộ tụ Cụ thể, với Itụ là 6A, ta tính toán Itụ x 1,35 = 18,4A, do đó dây chảy 20K là lựa chọn phù hợp.
HVTH: Trần Quốc Tuấn Page 27
ĐÁNH GIÁ THỰC TRẠNG CÔNG TÁC LẮP ĐẶT TỤ BÙ TRONG CÔNG TY ĐIỆN LỰC BẾN TRE
Tình hình lắp đặt bù
Bảng khối lượng đường dây, trạm biến áp và dung lượng bù trên địa bàn trạm 110 kV Bến Tre cấp điện đến ngày 30/6/2018
STT Tên thiết bị Đơn vị tính
1 Đường dây trung áp Km 379.569
2 Đường dây hạ áp Km 967.814
3 Trạm biến áp công cộng Điện lực
4 Trạm biến áp chuyên dùng khách hàng
Hiện nay, công tác lắp đặt tụ bù công suất phản kháng của Công ty Điện lực Bến Tre trên lưới phân phối đạt hiệu quả cao, với hầu hết hệ số công suất cosφ đầu tuyến trung áp 22kV và trạm biến áp công cộng đều vượt mức 0,95 Đối với trạm biến áp chuyên dùng của khách hàng, việc áp dụng theo thông tư số 15/2014/TT-BCT của Bộ Công thương, ban hành ngày 28 tháng 5 năm 2014, cũng được thực hiện nghiêm túc.
HVTH: Trần Quốc Tuấn Page 28
Quy định về mua bán công suất phản kháng hiện đang gặp phải vấn đề thiếu bù vào giờ cao điểm và bù dư vào giờ thấp điểm trên lưới 22kV, cho thấy sự vận hành chưa hợp lý của các cụm tụ bù thuộc trạm biến áp 110kV Hệ quả của tình trạng này là thất thoát điện năng, làm giảm chất lượng điện và gây ra tình trạng tăng, sụt áp bất thường Điều này có thể dẫn đến sự cố cho các thiết bị, đặc biệt trong khu công nghiệp, nơi mà các thiết bị bảo vệ hiện đại sẽ tự động ngắt dây chuyền sản xuất khi có dao động điện áp, gây hư hỏng thiết bị và sản phẩm lỗi.
Đánh giá hiện trạng tình hình lắp đặt thiết bị bù vô công
3.2.1 Hiện trạng bù công suất phản kháng
Hiện nay, phụ tải sử dụng điện thực tế của ngành điện có hệ số công suất cos rất thấp, chủ yếu do tải động cơ Mặc dù phụ tải quản lý tiêu dùng dân cư có cos cao hơn, nhưng vẫn không đủ để đáp ứng yêu cầu của lưới điện Ngoài ra, một số hộ tiêu dùng khác như máy biến áp chuyên dụng, máy biến áp hàn và thiết bị gia nhiệt cũng tiêu thụ nhiều công suất phản kháng, dẫn đến việc giảm hệ số công suất cos của mạng điện.
Theo thông tư số 15/2014/TT-BCT của Bộ Công thương, từ ngày 28 tháng 5 năm 2014, bên mua điện có trạm biến áp riêng hoặc không có nhưng có công suất sử dụng cực đại từ 40kW trở lên và hệ số công suất cosφ < 0,9 phải mua công suất phản kháng Quy định này áp dụng cho các khách hàng trong lĩnh vực sản xuất, kinh doanh và dịch vụ.
Trên lưới điện của Điện lực, không chỉ cần truyền tải công suất tác dụng P cho phụ tải mà còn phải cung cấp một lượng công suất phản kháng Q lớn, đặc biệt đối với các phụ tải có công suất cực đại P dưới 40kW.
HVTH: Trần Quốc Tuấn đề cập đến phụ tải chiếu sáng giao thông, các chợ thương mại và cơ quan hành chính sự nghiệp Dòng điện cần thiết để truyền tải công suất phản kháng gây ra nhiều vấn đề như tổn thất điện năng tăng, sụt giảm điện áp trên đường dây, quá tải dây dẫn, và làm giảm khả năng truyền tải điện của hệ thống.
3.2.2 Tình hình lắp đặt thiết bị bù vô công
Hiện nay, Công ty Điện lực Bến Tre đã lắp đặt thiết bị đo đếm và điều khiển từ xa tại hầu hết các điểm đo đầu nguồn và ranh giới phân đoạn trên lưới điện Việc này giúp theo dõi phụ tải 24/24, thu thập dữ liệu vận hành như P, Q, U, I, cosφ theo giờ, ngày, tháng và năm Để nâng cao hệ số cosφ, giảm dòng công suất phản kháng và tổn thất điện năng, các công ty điện lực cần phân tích lợi ích của việc lắp đặt tụ bù công suất phản kháng trên đường dây trung áp và trạm biến áp công cộng Việc lắp đặt bộ tụ trung áp và hạ áp cần được thực hiện một cách tối ưu, với lưới trung áp sử dụng cả tụ bù cố định và ứng động, trong khi lưới hạ áp chủ yếu sử dụng bù cố định cho các trạm biến áp công cộng và đường dây hạ áp.
Các tồn tại và khiếm khuyết trong công tác bù
3.3.1 Các tồn tại trong công tác bù
Bù công suất phản kháng là vấn đề quan trọng cần được chú trọng để tối ưu hóa lưới điện và vận hành kinh tế hiệu quả Giảm tổn thất điện năng là mục tiêu hàng đầu từ Tập đoàn Điện lực Việt Nam đến các cấp Công ty Điện lực, nhằm đảm bảo thực hiện nhiệm vụ kinh doanh mua bán điện một cách hiệu quả Các đơn vị điện lực cần triển khai các giải pháp cụ thể để đạt được chỉ tiêu giao hàng năm, đây là tiêu chí đánh giá hiệu quả hoạt động cao nhất.
HVTH: Trần Quốc Tuấn Page 30 trong nhiều chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến lợi nhuận của đơn vị
Trong quản lý vận hành lưới điện, nhiều đơn vị gặp khó khăn do hạn chế về nhân lực và thiết bị, dẫn đến việc chưa được đầu tư nghiên cứu sâu Việc giao nhiệm vụ cho các chuyên viên thiếu kinh nghiệm trong việc theo dõi chỉ tiêu giảm tổn thất điện năng và tối ưu hóa lưới điện thường không đạt hiệu quả cao Kế hoạch bù công suất phản kháng thường được thực hiện theo kiểu "bốc thuốc chữa bệnh", gây ra tình trạng thiếu vốn và thủ tục rườm rà Hơn nữa, công tác tính toán hiệu quả sau khi lắp đặt bù so với trước đó cũng cần được xem xét kỹ lưỡng để đảm bảo tính hợp lý theo lý thuyết.
3.3.2 Các khiếm khuyết trong công tác bù
Lưới điện cung cấp năng lượng cho nhiều khu vực với bán kính rộng, trong khi phụ tải phân bố đa dạng và không tập trung Sự biến đổi phức tạp của công suất trên dây dẫn gây ra thách thức trong việc quản lý và vận hành các dàn tụ bù.
Các khu vực nông thôn thường cung cấp điện cho các phụ tải sinh hoạt và sử dụng máy bơm tưới tiêu cho vườn cây ăn trái, dẫn đến nhu cầu tiêu thụ công suất phản kháng cao Do hoạt động theo mùa vụ không ổn định, điều này ảnh hưởng đến hiệu quả vận hành của các cụm tụ bù trong hệ thống điện.
Nhiều khách hàng sản xuất nhỏ lẻ từ dừa và các làng công mỹ nghệ chưa lắp đặt tụ bù do công suất cực đại dưới 40 kW Điều này dẫn đến việc lưới điện vẫn phải truyền tải một lượng công suất phản kháng cho các phụ tải này.
Dàn tụ bù trung áp có nhược điểm là yêu cầu dung lượng lớn, tối thiểu 3x100 kVAr, dẫn đến việc chỉ có thể thực hiện bù thô công suất phản kháng tại một số vị trí trên lưới điện Điều này vẫn gây ra tình trạng lưới điện phải truyền tải công suất không hiệu quả.
HVTH: Trần Quốc Tuấn Page 31 cho thấy rằng việc phản kháng trên đường dây từ nguồn đến phụ tải yêu cầu là rất quan trọng Trước đây, lưới điện hạ áp chỉ được trang bị tụ bù loại 3 pha với dung lượng tối thiểu 20 kVAr, dẫn đến việc chỉ thực hiện được bù thô công suất phản kháng tại các trạm biến áp công cộng Kết quả là hiệu quả bù công suất phản kháng chưa cao, cần cải thiện để nâng cao hiệu suất hoạt động của hệ thống điện.
Việc theo dõi trào lưu công suất lưới điện để điều chỉnh các thông số vận hành của bộ tụ bù ứng động hiện nay vẫn chủ yếu được thực hiện theo cách thủ công hoặc bán tự động, dẫn đến hiệu quả chưa đạt yêu cầu.
- Các hư hỏng thường gặp của tụ bù và thiết bị:
Tụ bù thường gặp tình trạng phù vỏ, bể sứ và giảm chất điện môi do lão hóa, dẫn đến suy giảm cách điện và điện áp chịu đựng thấp Sau khoảng 3-5 năm sử dụng, hầu hết các tụ bù hạ áp đều bị giảm dung lượng, thiếu độ dự phòng khi có dao động điện áp trong hệ thống.
+ Hư hỏng thông thường với bù trung áp là phóng điện các bản cực tụ; ngắn mạch bên trong và nổ tụ
+ Màn hình tủ điều khiển bị mờ dần, thời gian tủ điều khiển sai số lớn (chạy sai giờ), hay bị xung sét làm hỏng
Máy cắt thường gặp phải các sự cố như hỏng phần cơ khí thanh truyền động, rò rỉ dầu, hỏng cách điện dẫn đến nổ bung đầu sứ Ngoài ra, máy cũng có thể không hoạt động do lỏng cáp điều khiển hoặc bị kẹt cơ.
Đánh giá nguyên nhân và kết quả cần khắc phục
Trước đây, khi lưới điện còn nhỏ và nhu cầu của người dân chưa cao, việc bù công suất phản kháng chủ yếu thực hiện trên lưới điện trung áp bằng các bộ tụ bù tĩnh Tuy nhiên, với sự phát triển kinh tế, khoa học công nghệ và nhu cầu phụ tải ngày càng tăng, công tác bù công suất phản kháng đã trở nên cần thiết hơn bao giờ hết Việc tính toán vị trí bù trước đây dựa vào kết quả đo và tính toán thủ công nên độ chính xác chưa cao.
Trong bối cảnh lưới điện ngày càng phức tạp, ngành điện cần tăng cường lắp đặt cụm tụ bù ứng động và bù trên lưới điện hạ áp Sự phát triển của công nghệ, đặc biệt là phần mềm mô phỏng PSS/ADEPT, đã hỗ trợ hiệu quả trong việc tính toán bù công suất phản kháng cho lưới điện trung và hạ áp Nhờ đó, thiết bị bù được cải tiến về chất lượng và kích thước, mang lại hiệu quả cao hơn trong công tác bù công suất phản kháng trên lưới điện.
Công tác bù công suất phản kháng đã đạt hiệu quả cao, giúp khắc phục tình trạng thiếu bù trong giờ cao điểm, giảm tải công suất phản kháng trên đường dây và góp phần giảm tổn thất điện năng trên lưới điện.
Bên cạnh những kết quả đạt được vẫn còn một số nguyên nhân cần được khắc phục trong thời gian tới như:
Các tụ bù ứng động thường điều chỉnh theo thời gian dựa trên việc theo dõi trào lưu công suất lưới điện Tuy nhiên, điều này có thể dẫn đến tình trạng thiếu bù vào giờ cao điểm hoặc bù dư trong giờ thấp điểm.
+ Nên lắp đặt chuyển từ các bộ tụ bù ứng động theo thời gian chuyển sang điều khiển theo Q
+ Cần đầu tư thiết bị điều khiển từ xa để theo dõi và xử lý đóng cắt kịp thời khi thông số P, Q của lưới điện thay đổi đột ngột
Việc lắp đặt tụ bù có thể tạo ra chi phí phát sinh, do đó, mặc dù đã có kế hoạch bù, các Điện lực vẫn thực hiện lắp đặt một cách hạn chế.
+ Phụ tải thường xuyên thay đổi tăng giảm bất thường nên cần phải theo dõi thường xuyên để điều chỉnh công tác bù hợp lý
Việc lắp đặt bù công suất phản kháng trên lưới điện gặp khó khăn do phụ tải không tập trung và sự xen kẽ giữa phụ tải sản xuất với phụ tải sinh hoạt Điều này dẫn đến tình trạng các bộ tụ bù không thể được xử lý ngay khi xảy ra sự cố, bởi vì không thể cắt điện để thực hiện bảo trì.
HVTH: Trần Quốc Tuấn Page 33
Một số khu công nghiệp gặp khó khăn trong việc bù công suất do sự tập trung đông đảo của các doanh nghiệp sản xuất Vào một số thời điểm, ngành điện không thể xử lý tình trạng thiếu bù hiệu quả, bởi vì các cụm tụ bù gần nhau thường không nhận dạng và thực hiện việc đóng cắt bù một cách hiệu quả khi thiếu công suất phản kháng Hơn nữa, việc đóng cắt tụ bù có thể gây ra dao động điện áp, ảnh hưởng đến các doanh nghiệp lắp đặt thiết bị hiện đại, dẫn đến việc tín hiệu điều khiển nhận dạng không chính xác và làm ngắt điện, gây gián đoạn dây chuyền sản xuất.
HVTH: Trần Quốc Tuấn Page 34
PHÂN TÍCH VÀ TÍNH TOÁN DUNG LƯỢNG BÙ
Phân tích các loại hình bù
Bảng thống kê dung lượng bù trên lưới điện trung hạ áp khu vực trạm 110 kV Bến Tre cung cấp
2 Số trạm biến áp phân phối
3 Số cụm tụ bù (cụm)
+ Cụm tụ bù trung thế 35 1 36
+ Cụm tụ bù hạ thế 1.275 447 1.722
4 Tụ bù trung thế (kVAr) 22.500
5 Tụ bù hạ thế (kVAr)
HVTH: Trần Quốc Tuấn Page 35
Theo bảng thống kê, bù trên lưới hạ áp đạt 100% với mỗi trạm có 1 cụm tụ bù (1.275 cụm/978 trạm), nhưng dung lượng bù chỉ đạt 14,39% tổng công suất đặt của trạm biến áp (12.122,5 kVAr/84.205 kVA) Điều này cho thấy mặc dù đã có sự quan tâm lắp đặt trong những năm gần đây, tỷ lệ bù hạ áp vẫn còn thấp và chưa tương xứng với công suất trạm.
Lắp tụ bù trên lưới hạ áp mang lại nhiều lợi ích, bao gồm khả năng chia nhỏ dung lượng tụ, giúp dễ dàng trong việc tính toán và lắp đặt Phương pháp này giảm dòng điện phản kháng trên lưới hạ áp và máy biến áp, từ đó đạt hiệu quả cao trong việc giảm tổn thất điện năng Đồng thời, nó cũng nâng cao hệ số công suất tại trạm, đảm bảo hệ số cos φ đạt mức trên 0,95-0,97.
Việc lắp bù hạ áp có nhược điểm là chi phí đầu tư cao, yêu cầu nhiều nhân công, tốn thời gian theo dõi vận hành, bảo trì bảo dưỡng, và quá trình thi công diễn ra chậm do dung lượng mỗi bộ tụ nhỏ được phân bổ đều trên lưới.
Kết quả tính toán cho thấy hiệu quả bù hạ áp 1 pha của lưới điện Công ty Điện lực Bến Tre tại trạm 110 KV Bến Tre là rất khả quan Với chi phí lắp đặt tụ khoảng 500.000 đồng/2,5kVAR và giá điện bình quân hiện nay khoảng 1.700 đồng/kWh, việc lắp tụ hạ áp 1 pha có thời gian thu hồi vốn nhanh, chỉ từ 1 đến 1,5 năm.
Trạm biến áp 50 kVA có sản lượng nhận hàng tháng đạt 20.000 kWh và dung lượng bù hiện hữu là 5 kVAr, với hệ số công suất cos φ tại trạm là 0,95 Tổn thất điện năng tại trạm là 1.500 kWh, chiếm tỷ lệ 7,5% Để giảm tổn thất điện năng xuống còn 1.400 kWh, cần lắp thêm 10 kVAr tại tâm tải với chi phí đầu tư khoảng 2.000.000 đồng, trong bối cảnh giá điện là 1.700 đồng/kWh.
Khi tỷ lệ công suất phản kháng cos φ tại trạm từ 0,95 đến 0,97, thời gian thu hồi vốn trong vòng 1 năm được tính toán như sau: Sau khi lắp thêm 10 kVAr, sản lượng điện hàng tháng giảm 100 kWh, tương đương với 1.700 đ/kWh, dẫn đến tổng chi phí tiết kiệm hàng tháng là 170.000 đ Tổng tiết kiệm trong 12 tháng đạt 2.040.000 đ, cho thấy thời gian thu hồi vốn chỉ trong 1 năm.
HVTH: Trần Quốc Tuấn Page 36
Hiện nay, tỷ trọng tụ bù hạ áp vẫn còn thấp so với dung lượng máy biến áp đã lắp đặt Để nâng cao hệ số cos φ tại trạm lên trên 0,95-0,97 và giảm tổn thất điện năng trên đường dây, cũng như đảm bảo điện áp sử dụng ổn định, cần lựa chọn vị trí lắp đặt bù phù hợp với tâm phụ tải Việc bổ sung dung lượng bù, chủ yếu là bù ứng động, là cần thiết để điều chỉnh sự dư thiếu bù, phù hợp với phụ tải thực tế hiện nay theo biểu đồ hình sin.
Hiện tại, việc bù trên lưới trung áp được thực hiện tốt bởi các Điện lực, nhưng vẫn còn tình trạng lắp đặt bù cố định hoặc bù ứng động theo thời gian, dẫn đến hiệu quả chưa cao Mặc dù hệ số công suất cos φ đầu tuyến đạt từ 0,95 đến 0,97, thậm chí có lúc lên tới 0,99, nhưng phụ tải công nghiệp đôi khi gặp tình trạng quá tải cục bộ và thiếu bù cục bộ Việc cài đặt bù theo thời gian có thể dẫn đến thừa bù, gây phản tác dụng, làm tăng điện áp và tổn thất điện năng trên lưới trung áp.
Lắp tụ bù trên lưới trung áp mang lại nhiều lợi ích như chi phí thấp, dễ quản lý và thi công nhanh chóng, giúp nâng cao hệ số công suất cos φ đầu tuyến lên trên 0,95 - 0,99 Tuy nhiên, nhược điểm của phương pháp này là thiết bị dễ hư hỏng, đặc biệt là các thiết bị đóng cắt và điều khiển Hơn nữa, thi công thường yêu cầu cắt điện diện rộng, trong khi phụ tải tập trung ở cuối nguồn, dẫn đến việc thiếu bù cục bộ không được giải quyết hiệu quả do khoảng cách giữa các cụm tụ bù gần nhau, gây khó khăn trong việc phối hợp hoạt động của chúng.
Mặc dù việc giảm tổn thất điện năng chưa đạt hiệu quả tối ưu, nhưng việc bù công suất phản kháng là cần thiết để đáp ứng nhu cầu của khách hàng tại các trạm chuyên dùng Theo thông tư số 15/2014/TT-BCT của Bộ Công thương ban hành ngày 28 tháng 5 năm 2014, quy định rằng việc lắp đặt bù công suất phản kháng phải đảm bảo hệ số cosφ đạt tối thiểu 0,9.
0,9 nhỏ hơn 0,9 thì khách hàng phải mua công suất phản kháng, cách tính tiền mua công suất phản kháng được ghi chi tiết tại thông tư số 15 này
Để đảm bảo hệ số công suất đầu tuyến đạt từ 0,97 đến 0,99, dung lượng bù cần thiết phải đạt khoảng 40% công suất đặt của các trạm chuyên dùng, điều này được xem là hiệu quả nhất.
Việc khuyến khích khách hàng đầu tư vào công suất phản kháng hiện nay gặp nhiều khó khăn, chủ yếu do vấn đề chi phí Nhiều khách hàng không muốn đầu tư vào tụ bù hoặc chuyển đổi từ bù cố định sang bù ứng động để đảm bảo ổn định cho phụ tải Bên cạnh đó, một số khách hàng không đủ bù hoặc bù hư hỏng nhưng vẫn không sửa chữa để duy trì thông số bù Một số khác lại có bù nền cao, dẫn đến tình trạng bù dư khi tải giảm, gây ảnh hưởng đến lưới điện Trong khi đó, khi tải thấp, lưới điện cũng dư bù, nhưng yêu cầu cắt bù trong thời gian giảm tải vẫn không được một số khách hàng phối hợp tốt, làm gia tăng tình trạng bù dư trên lưới điện.
4.1.3 Bù thanh cái 22 KV của trạm 110 KV
Lắp đặt tụ bù trên thanh cái 22kV mang lại nhiều lợi ích như thi công nhanh chóng, dung lượng dàn tụ lớn, và thuận tiện trong việc điều khiển cũng như quản lý vận hành hệ thống.
Nhược điểm của hệ thống là hiệu quả giảm tổn thất điện năng còn hạn chế, chỉ có thể giảm dòng điện phản kháng trên đường dây và máy biến áp trạm 110kV, trong khi tổn thất điện năng chủ yếu tập trung ở lưới trung và hạ áp.
Do dung lượng dàn tụ lớn (≥2,4MVAR), tình trạng quá bù khi đóng tụ và thiết bù khi ngắt tụ thường xảy ra Các Công ty Điện lực thường lắp đặt bù đầy đủ cho các lưới điện dài và phụ tải ổn định, với cos φ đầu tuyến đạt 0,97 - 0,99 Do đó, việc duy trì bù trên lưới phân phối là cần thiết Tuy nhiên, phần lớn các dàn tụ bù thanh cái 22kV chỉ phục vụ cho MBA và đường dây 110kV với dung lượng hạn chế, nhiều dàn tụ thậm chí bị cô lập và không thể vận hành.
Kế hoạch và phương pháp tính toán chọn dung lượng bù
Phương pháp chọn dung lượng tụ bù và lập kế hoạch bù hàng năm cho lưới điện là cần thiết để đăng ký kế hoạch nhu cầu vật tư thiết bị Việc tính toán công suất và xác định vị trí lắp đặt tụ bù hiệu quả giúp tối ưu hóa lưới điện, giảm thiểu tổn thất điện năng.
4.2.1 Đối với công tác lập kế hoạch
Để xác định giải pháp bù tối ưu và kế hoạch bù cho tương lai, cần thực hiện dự báo nhu cầu phát triển phụ tải hàng năm nhằm xác định đặc tính và quy mô phụ tải Qua đó, chúng ta có thể xác định giải pháp bù tối ưu và kế hoạch chọn dung lượng bù phù hợp với phụ tải thực tế Đây là một nhiệm vụ quan trọng và phức tạp, yêu cầu phân tích và ước lượng số liệu dự báo phụ tải, bao gồm công suất, sản lượng và cấp điện áp mua điện.
Đối với khách hàng quản lý tiêu dùng dân cư, ước tính số lượng khách hàng dựa trên dân số hiện tại, mức tăng dân số tự nhiên và cơ học từ nguồn chính quyền địa phương Đồng thời, ước sản lượng điện bình quân hàng tháng trên mỗi hộ gia đình dựa vào mức tăng trưởng tiêu dùng điện Đối với các khách hàng khác như nông, lâm, thủy hải sản, công nghiệp xây dựng và thương mại - dịch vụ - khách sạn, cần nghiên cứu số liệu phụ tải của năm trước để đưa ra các dự báo chính xác.
Trước đó, dự kiến mức tăng trưởng GDP của địa phương và các thông tin về đầu tư sản xuất từ Sở Công Thương đã được xem xét, cùng với quy hoạch kinh tế của tỉnh, nhằm dự báo phụ tải cho từng thành phần.
Sau khi ước lượng tổng phụ tải tăng cho năm tiếp theo, chúng ta sẽ xác định dung lượng cần bù và lựa chọn vị trí lắp đặt tối ưu công suất phản kháng trên lưới điện Điều này giúp chuẩn bị nguồn vật tư, thiết bị và nhân công để triển khai thực hiện kịp thời và hiệu quả.
4.2.2 Đối với phương pháp tính toán chọn dung lượng tụ bù
Công suất phản kháng của tụ bù cần thiết để lắp đặt, ta có thể tính toán nhanh theo công thức sau:
QBù = P.(tantrước – tansau) Hay QBù = P.k (kVAR) (5)
QBù : Công suất tụ bù 3 pha cần lắp đặt (kVAR);
P : Thành phần công suất thực của tải 3 pha (kW);
trước : Góc hệ số công suất trước khi bù ( 0 -độ);
sau : Góc hệ số công suất sau khi bù ( 0 -độ); k : Hệ số bù = (tantrước – tansau)
Từ công thức trên, ta có thể đưa ra bảng tra nhanh hệ số kbù để tính toán nhanh công suất QBù cho phụ tải theo bảng 2 sau:
Góc trư ớc khi bù 3,18 0,30 2,43 2,48 2,53 2,59 2,64 2,70 2,75 2,82 2,89 2,98 3,18
HVTH: Trần Quốc Tuấn Page 40
HVTH: Trần Quốc Tuấn Page 41
+ Thông số đầu vào cần khảo sát số liệu của trạm biến áp công cộng:
Tại trạm biến áp, số liệu về dòng điện I, U và hệ số công suất cosφ được ghi nhận cho ba thời điểm: cao điểm sáng, cao điểm tối, và các mức trung bình, thấp điểm Thời gian khảo sát có thể được điều chỉnh để phù hợp với đặc thù của phụ tải tại địa phương.
Số liệu I, U, cos từng pha tại các trục hạ áp (áp dụng đối với trạm có từ 2 trục hạ áp trở lên)
Dữ liệu lưới điện: loại dây dẫn, tiết diện, số pha, điểm đầu/điểm cuối, số lượng/dung lượng/vị trí các bộ tụ hiện hữu
Mặt bằng bố trí trụ của đường dây hạ áp
+ Thông số đầu vào cần khảo sát số liệu của trạm biến áp chuyên dùng khách hàng đầu tư:
Thông số P, U, cos của tất cả các thiết bị sử dụng điện
Chế độ làm việc của từng thiết bị và dây chuyền sản xuất là yếu tố quan trọng để xác định hệ số sử dụng thiết bị (ksd) và hệ số đồng thời của dây chuyền sản xuất (kđt) Việc phân tích này giúp tối ưu hóa hiệu suất làm việc và nâng cao hiệu quả sản xuất.
Dựa trên bảng số liệu, chúng ta có thể nhanh chóng xác định công suất tụ phù hợp sau khi khảo sát sơ bộ về công suất đặt của MBA hiện có Điều này giúp chuẩn bị vốn, vật tư thiết bị, nhân công thực hiện và thời gian lắp đặt khi phụ tải tăng theo dự đoán.
HVTH: Trần Quốc Tuấn Page 42
Bù đối với trạm biến áp công cộng (Trạm Điện lực quản lý bán điện tận hộ dân)
Tủ điện tụ bù công suất phản kháng của trạm công cộng Điện lực
Căn cứ trên số liệu I, U, cos tính toán giá trị công suất phản kháng Q tiêu thụ tại vị trí trạm và các trục chính ứng với từng thời điểm
Kiểm tra các gam tụ có thể kết hợp Các gam tụ có thể chọn: 2.5, 5kVAR - 240V; 5, 20, 40, 60kVAR - 415V,
Chọn dung lượng tụ bù ứng động:
Tổng dung lượng của các bộ tụ gần bằng tổng công suất phản kháng tiêu thụ lớn nhất của trạm (ứng với cao điểm)
HVTH: Trần Quốc Tuấn Page 43
Tổng dung lượng tụ nền bằng tổng công suất phản kháng tiêu thụ thấp nhất của trạm (ứng với thấp điểm)
Lưu ý: căn cứ vào gam tụ hiện có chọn bộ tụ có công suất gần nhất với bộ tụ đã tính toán
Ví dụ: dung lượng tính toán là 42 kVAR thì ta chọn bộ tụ 40kVAR
Chọn dung lượng bộ tụ cố định:
Tổng dung lượng của các bộ tụ phải gần bằng tổng công suất phản kháng tiêu thụ của trạm, tương ứng với chế độ tải thường xuyên nhất được thể hiện trên biểu đồ phụ tải.
Chọn vị trí lắp đặt:
Vị trí trụ: có kết cấu đơn giản (thường chọn trụ đỡ, ít nhánh rẽ)
Khi lắp đặt bộ tụ cung cấp công suất phản kháng cho nhiều trục hạ áp, như trạm 3 x 50kVA với 2 trục hạ áp và bộ tụ 60kVAR, cần lưu ý khả năng tải của dây dẫn để tránh quá tải do phải truyền tải lượng công suất phản kháng (CSPK) từ nhánh này sang nhánh kia Thường thì, bộ tụ nên được đặt gần trạm và tại nhánh có dòng tải lớn cùng với dây dẫn có khả năng chịu tải cao.
Trường hợp đường trục có khả năng tiêu thụ hết công suất của bộ tụ thì vị trí được chọn tại điểm 2/3 chiều dài đường trục
Vị trí lắp tụ trên thân cột nên được đặt ở hướng đông để chỉ chịu nắng sáng, giúp tránh hiện tượng gia nhiệt do bức xạ mặt trời và nhiệt độ cao vào buổi trưa.
Bù đối với trạm biến áp chuyên dùng (Trạm do khách hàng đầu tư bán điện qua công tơ tổng tại trạm)
HVTH: Trần Quốc Tuấn Page 44
Tủ điện tụ bù công suất phản kháng của khách hàng
Dựa vào thông tin khách hàng cung cấp như bảng kê công suất thiết bị, số lượng thiết bị và thời gian sử dụng, chúng tôi tiến hành tính toán nhu cầu phụ tải mới và lựa chọn máy biến áp chuyên dụng phù hợp để lắp đặt cho khách hàng.
Ví dụ: Máy biết áp được chọn để lắp đặt có công suất là 160 kVA tương ứng công suất khách hàng đăng ký là 125 kW, costrung bình là 0,8
Công suất phản kháng của tụ bù cần thiết để lắp đặt, ta có thể tính toán nhanh theo công thức sau:
QBù = P.(tantrước – tansau)
Như vậy để nâng hệ số Cos từ 0,8 lên 0,95 thì cần lắp đặt bộ tụ bù 3 pha tương ứng Qb = 60kVAr sẽ đảm bảo hệ số công suất cos 0,95
HVTH: Trần Quốc Tuấn Page 45
Tính toán dung lượng bù, chọn vị trí lắp đặt
4.5.1 Mô hình hóa bằng chương trình phần mềm PSS/ADEPT
4.5.1.1 Giới thiệu sơ bộ về phần mềm PSS/ADEPT
Phần mềm PSS/ADEPT là công cụ mạnh mẽ cho việc mô phỏng và phân tích hệ thống điện, từ lưới điện cao thế đến hạ thế, với khả năng xử lý số lượng nút không giới hạn Giao diện đồ họa trực quan của phần mềm giúp người dùng dễ dàng thiết kế, chỉnh sửa và phân tích sơ đồ lưới điện Được ứng dụng rộng rãi trong các công ty điện lực, PSS/ADEPT là lựa chọn hàng đầu cho việc thiết kế và phân tích lưới điện phân phối.
+ Bước 1: Nhập các thông số của lưới điện hiện hữu cần phân tích như thông số dây dẫn, máy biến áp, phụ tải từng nút, từng nhánh …
+ Bước 2: Tạo sơ đồ lưới điện theo mô hình cần phân tích
+ Bước 3: Chạy bài toán phân tích
+ Bước 4: Xem dữ liệu chi tiết chạy từ chương trình, phân tích và báo cáo
* Xác định lưu đồ giải thuật và tính khả thi của bài toán CAPO khi mô phỏng bằng phần mềm PSS/ADEPT
HVTH: Trần Quốc Tuấn Page 46
Hình 4.5: Lưu đồ giải thuật CAPO bù tối ưu trong phần mềm PSS/ADEPT
Phần mềm PSS/ADEPT có khả năng tính toán xác định vị trí bù tối ưu trên lưới phân phối một cách nhanh chóng bằng công cụ CAPO
Công cụ CAPO của phần mềm PSS/ADEPT sẽ xác định:
Để đạt hiệu quả kinh tế tối ưu trong việc lắp đặt tụ bù trên lưới điện, cần xác định vị trí lắp đặt và dung lượng phù hợp, sao cho số tiền tiết kiệm được từ việc sử dụng tụ bù lớn hơn chi phí lắp đặt.
Đồ thị phụ tải trong PSS/ADEPT cho phép người dùng mô phỏng sự biến đổi của phụ tải theo thời gian, nhiệt độ và các yếu tố khác Việc đánh giá tính khả thi của phần mềm PSS/ADEPT là rất quan trọng để đảm bảo hiệu quả trong việc quản lý và phân tích phụ tải.
Phương pháp tính toán vị trí bù tối ưu có độ phức tạp cao, vì vậy việc sử dụng công cụ CAPO trong phần mềm PSS/ADEPT sẽ mang lại hiệu quả đáng kể.
HVTH: Trần Quốc Tuấn Page 47
Việc áp dụng thành công bài toán tính dung lượng bù giúp các công ty Điện lực xác định nhu cầu công suất kháng cho toàn lưới, kiểm tra vị trí bù hiện hữu và thực hiện rà soát đánh giá tổng thể theo đặc thù của lưới điện Điều này cho phép Công ty Điện lực ứng dụng ngay các kết quả tính toán từ PSS/ADEPT vào thực tiễn tại các đơn vị như Điện lực huyện.
Luận văn này tập trung vào việc sử dụng phần mềm PSS/ADEPT để tính toán tối ưu vị trí và dung lượng bù, nhằm giảm thiểu tổn hao công suất trên toàn bộ lưới điện.
Công ty Điện lực Bến Tre sẽ nỗ lực hoàn thành chỉ tiêu tổn thất điện năng theo lộ trình mà Tổng Công ty Điện lực miền Nam đã giao, nhằm đạt được các mục tiêu đề ra trong năm 2019 và các năm tiếp theo.
4.5.1.2 Thực hiện mô phỏng phần mềm PSS/ADEPT
Nhập dữ liệu vào phần mềm PSS/ADEPT và thực hiện bài toán CAPO để phân tích, xác định dung lượng và vị trí bù tối ưu cho bài toán bù hạ áp.
1 Thông số đầu vào của trạm 50 kVA trụ 11 Nhánh rẽ Chùa Linh Phước (thuộc tuyến 472 – Trụ 44/11):
Lưới hạ thế 1 pha 3 dây – 2AV70+1AC50 với tổng chiều dài: 3,63 km
Công suất mô phỏng sau trạm biến áp theo phụ tải thực tế tháng 1/2019: P = 29.1 kW; Q = 19.5 kVAr, cos=0,83
Trong đó: Hiện tại lưới điện hạ thế chưa lắp các cụm tụ bù trên lưới
2 Chạy bài toán CAPO trên PSS/ADEPT :
Chạy bài toán CAPO cho lưới hạ thế với gram dung lượng bù dự định là 1x2,5 kVAr cho bù ứng động và 1x2,5 kVAr cho bù tĩnh Kết quả phân tích cho thấy hiệu quả của việc điều chỉnh dung lượng bù trong lưới điện, giúp tối ưu hóa hoạt động và nâng cao hiệu suất của hệ thống.
Placing 2.50 kvar fixed capacitor bank at node 14c
Placing 2.50 kvar fixed capacitor bank at node 10c
HVTH: Trần Quốc Tuấn Page 48
Initial system loss: 0.66 kW -1.46 kvar
Final system loss: 0.59 kW -1.47 kvar
Lúc này công suất mô phỏng đầu đường dây theo phụ tải thực tế tháng 1/2019: P
3 Công suất và vị trí lắp đặt tối ưu :
Kết quả bài toán CAPO trên PSS/ADEPT : lắp trụ 10c với dung lượng 2,5 kVAr và trụ 14c với dung lượng 2,5 kVAr
4 Phân tích hiệu quả kinh tế và thời gian thu hồi vốn:
Tổn thất công suất cực đại sau khi lắp giàn tụ bù được xác định bằng cách tính toán lắp đặt tụ bù tối ưu (CAPO), trong đó công suất trước khi bù sẽ được trừ đi công suất sau khi bù.
P= Ptrước-Psau = 0,66 – 0,59 = 0,07 kW + Điện năng tổn thất ước giảm hàng tháng trên lưới khi đã lắp tụ bù:
Agiảm = PT(tháng -720giờ) = 0,07 30 ngày 24h/ngày = 50,4 kWh + Tính thành tiền điện năng tổn thất trong một năm:
Stt = C (giá bán điện bình quân) Agiảm x 12= 1.646 (đ) x 50,4 (kWh) x 12(th)
Giá thành khái toán đầu tư cho bộ tụ tỉnh sau khi lắp đặt là 1.000.000 đồng, trong khi giá thành cho bộ tụ ứng động sau khi lắp đặt là 2.800.000 đồng Tổng chi phí hàng năm là 995.500 đồng.
+ Bộ tụ tỉnh sau khi lắp đặt sẽ được hoàn vốn = Skt/Stt = 1.000.000/995.500 1,005 năm
+ Bộ tụ sau khi lắp đặt sẽ được hoàn vốn = Skt/Stt = 2.800.000/995.500 = 2,81 năm
HVTH: Trần Quốc Tuấn Page 49
5 Sơ đồ mô phỏng từ chương trình PSS/ADEPT :
(Đính kèm sơ đồ mô phỏng )
6 Đánh giá, phân tích kết quả từ chương trình PSS/ADEPT cho bài toán bù hạ áp:
Sau khi phân tích số liệu với P = 1 kW, Q = 5 kVAr và cosφ = 0,83, việc mô phỏng dung lượng bù và vị trí lắp đặt tối ưu cho thấy cosφ tăng lên 0,86, dòng công suất phản kháng giảm và sản lượng điện thất thoát giảm 0,07 kW Dung lượng bù cần lắp đặt là 2x5 kVAr tại 2 vị trí 10c và 14c, mỗi trụ 2,5 kVAr, dẫn đến công suất đầu tuyến đường dây là P = 28,7 kW, Q = 17,5 kVAr và cosφ = 0,86 Thời gian hoàn vốn cho 5 kVAr cố định khoảng 1 năm, trong khi ứng động khoảng 2,8 năm Nếu lắp đặt ứng động, sản lượng điện thất thoát sẽ giảm thêm và thời gian hoàn vốn sẽ được rút ngắn xuống dưới 2,8 năm.
Để nâng cosϕ từ 0,83 lên 0,96, cần bù khoảng 10 kVAr, nhưng mô phỏng PSS/ADEPT chỉ cho thấy việc lắp bù 10 kVAr chỉ nâng cosϕ lên 0,86 Do đó, việc theo dõi thông số 24h của trạm là cần thiết để đảm bảo hoạt động tối ưu của Q bù và giảm thiểu tổn thất điện năng toàn trạm.
Nhập liệu vào phần mềm PSS/ADEPT và thực hiện bài toán CAPO để xác định dung lượng và vị trí bù tối ưu cho bài toán bù trung áp.
1 Thông số đầu vào của phát tuyến 472:
Từ trụ 37 – 107 tuyến Tân Thành – Tân Thạch; Tuyến Châu Thành – An Hóa; Nhánh Rẽ Tiểu Vùng I An Hóa với tổng chiều dài: 18,442 km
Công suất mô phỏng đầu phát tuyến theo phụ tải thực tế tháng 1/2019: P = 9.560 kW; Q = 2.632kVAr, cos=0,96
Trong đó: các cụm tụ bù đã đưa vào vận hành trên lưới cụ thể tại các vị trí: + Trụ 101 tuyến Tân Thành – Tân Thạch: bù ứng động 900kVAr
+ Trụ 70 tuyến Châu Thành – An Hóa: bù ứng động 600kVAr
HVTH: Trần Quốc Tuấn Page 50
+ Trụ 135 tuyến Châu Thành – An Hoá: bù ứng động 600kVAr
+ Trụ 167 tuyến Châu Thành – An Hóa: bù tĩnh 600kVAr
2 Chạy bài toán CAPO trên PSS/ADEPT :
Chạy bài toán CAPO cho phát tuyến với gram dung lượng bù dự định gồm bù ứng động 3x100kVAr và bù tĩnh 3x100kVar đã cho kết quả cụ thể.
Placing 300.00 kvar fixed capacitor bank at node H4BCTAH
Initial system loss: 549.88 kW 837.12 kvar
Final system loss: 543.08 kW 805.45 kvar
Lúc này công suất mô phỏng đầu phát tuyến theo phụ tải thực tế tháng 1/2019: P
3 Công suất và vị trí lắp đặt tối ưu :
Kết quả bài toán CAPO trên PSS/ADEPT : lắp trụ H4BCTAH tuyến Châu Thành –An Hóa (Trụ 04 Nhánh rẽ tiểu Vùng I An Hóa), dung lượng 3x100 kVAr bù cố định
4 Phân tích hiệu quả kinh tế và thời gian thu hồi vốn:
Một số vấn đề quan tâm để bảo đảm bù hiệu quả
4.6.1 Yêu cầu về an toàn
Không được tiếp địa dàn tụ ngay sau khi đã cô lập khỏi hệ thống Đối với dàn tụ có bộ tụ với điện trở xả bên trong, cần chờ 5 phút để điện áp giảm xuống dưới 50V trước khi tiếp địa Nếu bộ tụ có điện trở xả thiết kế để giảm điện áp xuống dưới 75V trong 10 phút, cần chờ 10 phút sau khi cắt điện Trong trường hợp thiếu thông tin, cần thận trọng và xác minh trước khi thực hiện tiếp địa.
HVTH: Trần Quốc Tuấn, trang 55, lưu ý rằng nếu không nắm rõ tiêu chuẩn của tụ điện đang lắp đặt, cần chờ 10 phút sau khi cắt điện để đảm bảo bộ tụ đã được xả hoàn toàn trước khi tiến hành tiếp địa.
Tiếp địa tất cả các bộ phận sau khi cắt điện và trước khi tiếp xúc với các khung lắp hoặc các đầu cực Đảm bảo tiếp địa trung tính cho các dàn tụ không nối đất.
+ Trước khi cầm nắm, nối tắt các đầu cực của tất cả các bộ tụ
Đối với các dàn tụ, nếu bộ tụ được thiết kế với điện trở xả bên trong nhằm giảm điện áp đỉnh xuống dưới 50V trong 5 phút, cần chờ ít nhất 3 phút sau khi đã cô lập khỏi hệ thống trước khi đóng điện trở lại Đối với bộ tụ có điện trở xả thiết kế để giảm điện áp đỉnh dưới 75V trong 10 phút, thời gian chờ tối thiểu là 6 phút sau khi cô lập trước khi tái cấp điện.
+ Không được cấp điện cho tụ đã được nối tắt các đầu cực hay các tụ bị phình hoặc vỏ tụ bị hư hỏng
+ Đối với đường dây cô lập hoặc tái lập điện từng pha có tụ bù
Trình tự cô lập: cô lập tụ bù trước sau đó cô lập từng pha đường dây
Trình tự tái lập: tái lập từng pha đường dây trước sau đó tái lập tụ bù
+ Có thể thao tác máy cắt bộ tụ ứng động trung áp từ cần vàng bằng sào cách điện trong các trường hợp sau:
HVTH: Trần Quốc Tuấn Page 56
Thao tác cắt Thao tác đóng
Hình ảnh thực tế của tụ bù trên lưới 22 kV Bến Tre
Trong trường hợp khẩn cấp, sau khi hoàn tất các thao tác, cần phải cô lập nguồn cấp cho tủ điều khiển bằng cách cắt cầu dao nguồn và tháo chì bảo vệ Điều này nhằm ngăn ngừa tình huống máy cắt tự động đóng lại, đảm bảo an toàn trong quá trình xử lý sự cố.
- Tủ điều khiển bị bất thường, trước khi thực hiện phải cắt CB nguồn và tháo chì bảo vệ tủ điều khiển
4.6.2 Công tác kiểm tra chất lượng
- Tụ bù trung áp: 1 tháng/lần
- Tụ bù hạ áp: 3 tháng/lần
HVTH: Trần Quốc Tuấn Page 57
Kiểm tra bằng mắt các sứ cách điện để phát hiện các vấn đề bất thường, hư hỏng hoặc bụi bẩn Bề mặt sứ cách điện bị bẩn có thể dẫn đến phóng điện bề mặt, gây hại cho thiết bị.
- Kiểm tra bằng mắt toàn bộ các tụ xem sứ xuyên có hư hỏng hoặc quá bẩn, rò rỉ hay vỏ tụ bị phình lên một cách bất thường
- Kiểm tra toàn bộ các mối nối điện xem có dấu hiệu quá nhiệt hay không
- Kiểm tra toàn bộ các bộ phận bằng kim loại xem có dấu hiệu ăn mòn hay không
+ Kiểm tra điện trở cách điện
+ Kiểm tra điện dung bằng phương pháp đo điện áp và dòng phát của tụ
++ Kiểm tra dòng phát tụ
- Xác định nguồn điện áp cần thử U1 (kV)
- Tính toán dòng phát của của tụ IC1(A) ứng với điện áp U1 trên theo công suất
Qđm(kVAR) và điện áp Uđm(kV) của tụ Với Q: kVAR, U: kV, f: Hz, C: F, ta có:
3U2đm Qđm (A) (U: điện áp pha, kV)
- Lắp tụ bù vào nguồn điện áp U1, tiến hành đo I1 và kiểm tra góc pha giữa I1 và
- So sánh giá trị giữa dòng IC1 và I1 đo được thực tế, góc pha giữa I1 và U1 phải đảm bảo IC1 I1, I1 sớm pha hơn U1 90 o
- Tính toán Cđm ứng với Uđm và Qđm
HVTH: Trần Quốc Tuấn Page 58
- Lắp tụ bù vào nguồn điện áp U, tiến hành đo I
So sánh giá trị điện dung định mức và điện dung đo được không được lệch quá ±2% (TCVN 5583:1991)
4.6.3 Một số tình huống thường gặp a)Trình tự kiểm tra đóng điện tụ bù ứng động hạ áp như thế nào?
- Sơ đồ lắp CT và tín hiệu áp phải chính xác
Điện áp cung cấp cho bộ điều khiển và điện áp qua tiếp điểm rơ le cấp nguồn cho contactor cần phải tương thích với điện áp định mức của các thiết bị liên quan.
- Hình dáng bên ngoài các bộ tụ không bị biến dạng, bất thường
- Lực xiết bulông tại các đầu coss
- Hệ thống tiếp đất vỏ thùng, vỏ tụ
- Dòng điện qua CT phải lớn hơn 200mA (4%) giá trị định mức
- Đóng điện vận hành tụ bù
- Kiểm tra, cài đặt các thông số làm việc cho bộ điều khiển
- Thực hiện đóng cắt bằng tay các bộ tụ
Kiểm tra chế độ đóng tự động bằng cách cắt tụ ở chế độ bằng tay để giảm giá trị cos xuống dưới mức cài đặt Sau đó, chuyển sang chế độ tự động, bộ điều khiển sẽ tự động đóng thêm tụ cho đến khi giá trị cos đạt yêu cầu.
- Kiểm tra chế độ cắt tự động (ở chế độ tải định mức các cấp tụ đã lần lượt đưa
HVTH: Trần Quốc Tuấn trang 59, khi vận hành, cần thực hiện giảm tải để kiểm tra bộ điều khiển cắt tụ, cho đến khi giá trị cosφ đạt yêu cầu.
Hoàn tất công tác kiểm tra định kỳ tụ bù ứng động trung áp, phát hiện tủ điều khiển có sự sai lệch lớn về thời gian so với thời gian hiện hành.
Đối với tủ điều khiển lập trình qua máy tính, cần ghi nhận và báo cáo cho Lãnh đạo nhằm lập kế hoạch hiệu chỉnh thời gian bằng phần mềm từ máy tính.
- Đối với tủ điều khiển hiệu điều chỉnh bằng tay, thực hiện như sau:
+ Chỉnh núm điều khiển 1 về chế độ SET TIME
+ Chỉnh núm điều chỉnh "ADJUST" để điều chỉnh thời gian trên tụ bù đúng với thời gian hiện hành
+ Nếu lệch cả ngày hiện hành thì chỉnh núm điều khiển 1 về chế độ SET
DATE và thực hiện điều chỉnh ngày đúng với ngày hiện hành
+ Sau khi hoàn tất, chỉnh núm điều khiển 1 về chế độ AUTO/OPERATIONS để thiết lập lại chế độ làm việc tự động
+ Ghi nhận vào phiếu kiểm tra c) Kiểm tra định kỳ tụ bù trung áp phát hiện đứt chì FCO 1 pha hoặc 2 pha?
- Kiểm tra sơ bộ nguyên nhân đứt chì xung quanh hiện trường
- Ghi nhận hiện trạng vào phiếu kiểm tra
Báo cáo Lãnh đạo để thực hiện việc sắp xếp ca trực vận hành nhằm tạm thời cô lập toàn bộ bộ tụ, nếu đơn vị không thể kiểm tra và xử lý sự cố ngay, nhằm tránh hiện tượng lệch pha dòng trung áp, gây tổn thất lớn trên lưới điện Đồng thời, cần thực hiện lệnh thao tác cô lập tụ bù ứng động, mặc dù việc thao tác từ tủ điều khiển không khả thi.
- Xác định tụ còn ở vị trí đóng (từ cần vàng hoặc chỉ thị đóng cắt)
- Kiểm tra chế độ đóng, cắt tụ đang ở trạng thái nào, bằng tay hay tự động
HVTH: Trần Quốc Tuấn Page 60
- Kiểm tra nguồn cấp, rack cắm dây tủ điều khiển, máy cắt
- Kiểm tra các cầu chì của tủ điều khiển
- Có thể xin ý kiến lãnh đạo thao tác bằng sào
Sau khi hoàn tất báo cáo cho Lãnh đạo về hiện trạng và kết quả kiểm tra, cần sắp xếp ca trực vận hành phối hợp với C BKT để xác định nguyên nhân bất thường và đề xuất biện pháp xử lý Đồng thời, thực hiện bàn giao lưới điện cho đơn vị công tác trên phát tuyến có các bộ tụ trung áp đang vận hành.
Sau khi cắt điện, cần chờ 10 phút trước khi tiến hành tiếp địa bàn giao hiện trường Nếu có cô lập tụ, việc tiếp địa lưới trung áp có thể thực hiện ngay sau khi hoàn tất cô lập Trong quá trình bảo trì và sửa chữa, cần chú ý đến việc phát hiện sự cố phóng sứ cách điện, đặc biệt là với loại tụ 2 sứ.
Có thể xoay tụ để đảo đầu sứ pha hiện hữu thành nguội và ngược lại
HVTH: Trần Quốc Tuấn Page 61
