Nghiên cứu giải pháp cải thiện chất lượng điện áp cho huyện Thạch Châu, tỉnh Sơn La

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu giải pháp cải thiện chất lượng điện áp cho huyện Thạch Châu, tỉnh Sơn La, mang lại hiệu quả và bền vững.

• Tác giả: Phạm Văn Cao
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Như Hiển
• Trường học: Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp - Đại học Thái Nguyên
• Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện
• Đề tài: Nghiên cứu giải pháp cải thiện chất lượng điện áp cho huyện Thuận Châu, tỉnh Sơn La
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sỹ
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Thái Nguyên

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN VÀ TIÊU THỤ ĐIỆN HUYỆN THUẬN CHÂU TỈNH SƠN LA
• 1.1. Phân tích về nhu cầu cung cấp điện năng
• 1.2. Đồ thị phụ tải điển hình (TBA 110kV Thuận Châu E17
• 1.3. Hiện trạng chất lượng điện huyện Thuận Châu
• 1.4. Các thiết bị trên lưới điện
• 1.5. Số liệu điện áp, dòng điện, cosφ điểm đo đếm Bản Hào (QN - Mường La)
• 2. CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU CÁC CHỈ TIÊU VÀ GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ĐIỆN ÁP CỦA NGUỒN ĐIỆN
• 2.1. Các chỉ tiêu chất lượng điện áp nguồn cung cấp
• 2.2. Độ dao động điện áp
• 2.3. Độ không sin của điện áp
• 2.4. Độ đối xứng của điện áp
• 2.5. Các phương pháp đánh giá chất lượng điện áp
• 2.5.1. Đánh giá chất lượng điện áp theo độ lệch điện áp
• 2.5.2. Đánh giá độ đối xứng của điện áp
• 2.5.3. Đánh giá mức độ hình sin
• 2.6. Các biện pháp nâng cao chất lượng điện áp
• 2.6.1. Các biện pháp chung
• 2.6.2. Nâng cao chất lượng điện áp bằng điều chỉnh điện áp
• 2.6.2.1. Các phương pháp điều chỉnh điện áp
• 2.6.2.2. Các thiết bị điều chỉnh điện áp
• 2.7. Kết luận chương 2
• 3. CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG CHO TBA 560 kVA
• 3.1. Ý nghĩa thực tiễn của hệ số công suất
• 3.2. Giảm giá thành tiền điện
• 3.3. Tối ưu hoá kinh tế - kỹ thuật
• 3.4. Các biện pháp để nâng cao hệ số cosφ
• 3.4.1. Nâng cao hệ số công suất cos𝛗 tự nhiên
• 3.4.2. Dùng phương pháp bù công suất phản kháng để nâng cao hệ số công suất cosφ
• 3.5. Thu thập, xử lý số liệu và đánh giá chất lượng điện áp
• 3.5.1. Thu thập số liệu
• 3.5.2. Đánh giá chất lượng điện áp
• 3.5.2.1. TBA Chiềng Pấc 1 - 560kVA-35/0,4kV
• 3.5.2.2. TBA Thuận Châu 1 - 560kVA-35/0,4kV
• 3.6. Thiết kế chi tiết hệ thống điều khiển cho hệ thống bù
• 3.7. Tính toán, lựa chọn các thiết bị trong tủ bù cos𝝋
• 3.8. Hướng dẫn sử dụng
• 3.8.1. Các thông số cài đặt
• 3.9. Kết luận chương 3
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về giải pháp cải thiện chất lượng điện áp cho huyện Thạch Châu Sơn La

Chất lượng điện áp là một yếu tố quan trọng trong hệ thống điện, ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất hoạt động của các thiết bị điện. Huyện Thạch Châu, Sơn La, với địa hình phức tạp và nhu cầu điện năng ngày càng tăng, đang đối mặt với nhiều thách thức trong việc duy trì chất lượng điện áp ổn định. Việc cải thiện chất lượng điện áp không chỉ giúp nâng cao hiệu suất sử dụng điện mà còn giảm thiểu tổn thất điện năng. Các giải pháp cải thiện chất lượng điện áp cần được nghiên cứu và áp dụng một cách đồng bộ và hiệu quả.

1.1. Tầm quan trọng của chất lượng điện áp trong phát triển kinh tế

Chất lượng điện áp ảnh hưởng trực tiếp đến hoạt động sản xuất và sinh hoạt của người dân. Một hệ thống điện ổn định giúp giảm thiểu sự cố và tăng cường độ tin cậy trong cung cấp điện. Điều này đặc biệt quan trọng đối với các ngành công nghiệp và dịch vụ, nơi mà sự gián đoạn trong cung cấp điện có thể dẫn đến thiệt hại lớn.

1.2. Các tiêu chuẩn chất lượng điện áp hiện hành

Các tiêu chuẩn như IEEE 519-1992 và Thông tư 32 của Bộ Công Thương quy định rõ các chỉ tiêu về chất lượng điện áp. Việc tuân thủ các tiêu chuẩn này là cần thiết để đảm bảo rằng điện áp cung cấp cho người tiêu dùng luôn ở mức ổn định và an toàn.

II. Vấn đề và thách thức trong việc cải thiện chất lượng điện áp tại Thạch Châu

Huyện Thạch Châu đang phải đối mặt với nhiều vấn đề liên quan đến chất lượng điện áp. Các yếu tố như độ dài đường dây, tải trọng không đồng đều và sự gia tăng nhu cầu sử dụng điện đã tạo ra áp lực lớn lên hệ thống điện. Những vấn đề này không chỉ gây ra sự cố mất điện mà còn làm giảm hiệu suất hoạt động của các thiết bị điện. Cần có những giải pháp cụ thể để khắc phục tình trạng này.

2.1. Tình trạng điện áp không ổn định

Nhiều khu vực trong huyện Thạch Châu thường xuyên gặp phải tình trạng điện áp thấp, đặc biệt là vào giờ cao điểm. Điều này ảnh hưởng đến hoạt động của các thiết bị điện và gây ra tổn thất điện năng lớn.

2.2. Tổn thất điện năng và nguyên nhân

Tổn thất điện năng tại huyện Thạch Châu chủ yếu do sự suy giảm điện áp và các yếu tố khác như độ dài đường dây và tải trọng không đồng đều. Việc xác định nguyên nhân chính xác là rất quan trọng để đưa ra các giải pháp cải thiện hiệu quả.

III. Phương pháp cải thiện chất lượng điện áp cho huyện Thạch Châu

Để cải thiện chất lượng điện áp, huyện Thạch Châu cần áp dụng một số phương pháp hiệu quả. Các giải pháp này bao gồm việc nâng cấp hệ thống lưới điện, sử dụng công nghệ điều chỉnh điện áp và bù công suất phản kháng. Những phương pháp này không chỉ giúp cải thiện chất lượng điện áp mà còn nâng cao hiệu suất sử dụng điện.

3.1. Nâng cấp hệ thống lưới điện

Việc nâng cấp hệ thống lưới điện là cần thiết để đáp ứng nhu cầu sử dụng điện ngày càng tăng. Cần đầu tư vào các thiết bị hiện đại và cải thiện kết cấu lưới điện để giảm thiểu tổn thất điện năng.

3.2. Sử dụng công nghệ điều chỉnh điện áp

Công nghệ điều chỉnh điện áp giúp duy trì điện áp ổn định trong hệ thống điện. Việc áp dụng các thiết bị điều chỉnh điện áp sẽ giúp cải thiện chất lượng điện áp và giảm thiểu sự cố.

3.3. Bù công suất phản kháng

Bù công suất phản kháng là một giải pháp hiệu quả để cải thiện hệ số công suất và chất lượng điện áp. Việc sử dụng tụ bù và các thiết bị bù công suất phản kháng sẽ giúp giảm thiểu tổn thất điện năng và nâng cao hiệu suất hoạt động của hệ thống điện.

IV. Ứng dụng thực tiễn và kết quả nghiên cứu tại Thạch Châu

Các giải pháp cải thiện chất lượng điện áp đã được áp dụng tại một số khu vực trong huyện Thạch Châu và đã đạt được những kết quả tích cực. Việc theo dõi và đánh giá chất lượng điện áp sau khi áp dụng các giải pháp này là rất quan trọng để đảm bảo hiệu quả lâu dài.

4.1. Kết quả từ các dự án cải thiện chất lượng điện áp

Các dự án cải thiện chất lượng điện áp đã giúp giảm thiểu sự cố mất điện và nâng cao độ tin cậy trong cung cấp điện. Số liệu cho thấy điện áp tại các khu vực được cải thiện đáng kể.

4.2. Đánh giá hiệu quả kinh tế từ việc cải thiện chất lượng điện

Việc cải thiện chất lượng điện không chỉ mang lại lợi ích về mặt kỹ thuật mà còn giúp giảm chi phí cho người tiêu dùng. Các nghiên cứu cho thấy rằng việc đầu tư vào cải thiện chất lượng điện có thể mang lại lợi ích kinh tế lớn.

V. Kết luận và hướng đi tương lai cho chất lượng điện áp tại Thạch Châu

Cải thiện chất lượng điện áp là một nhiệm vụ quan trọng và cần thiết cho huyện Thạch Châu. Các giải pháp đã được đề xuất và áp dụng cần được tiếp tục nghiên cứu và hoàn thiện. Hướng đi tương lai cần tập trung vào việc ứng dụng công nghệ mới và nâng cao năng lực quản lý hệ thống điện.

5.1. Tầm nhìn dài hạn cho hệ thống điện

Huyện Thạch Châu cần xây dựng một tầm nhìn dài hạn cho hệ thống điện, trong đó chú trọng đến việc cải thiện chất lượng điện và nâng cao hiệu suất sử dụng điện.

5.2. Khuyến khích đầu tư vào công nghệ mới

Việc khuyến khích đầu tư vào công nghệ mới sẽ giúp cải thiện chất lượng điện áp và nâng cao hiệu quả hoạt động của hệ thống điện. Cần có các chính sách hỗ trợ để thu hút đầu tư vào lĩnh vực này.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Chất lượng điện năng đóng vai trò then chốt trong việc duy trì độ ổn định của hệ thống phân phối và thúc đẩy tăng trưởng kinh tế khu vực miền núi. Tại huyện Thuận Châu, tỉnh Sơn La – một địa bàn vùng cao đặc thù có diện tích tự nhiên 153.507,24 ha trải dài trên 28 xã và 1 thị trấn – nhu cầu sử dụng điện thương phẩm tăng trưởng liên tục từ mức 24.900.206 kWh vào năm 2014 lên mức cao hơn qua từng năm. Tuy nhiên, do đặc thù địa hình đồi núi hiểm trở, hệ thống lưới điện phân phối kéo dài dẫn đến tình trạng suy giảm chất lượng điện áp và gia tăng tổn thất kỹ thuật cục bộ. Nhiều khu vực vùng sâu ghi nhận điện áp cuối nguồn tụt giảm nghiêm trọng xuống mức 178V đến 190V, ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất vận hành của các thiết bị điện sinh hoạt và sản xuất.

Nghiên cứu được tác giả Phạm Văn Cao thực hiện dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS. Nguyễn Như Hiển tại Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp – Đại học Thái Nguyên vào năm 2020 nhằm giải quyết bài toán nâng cao chất lượng điện áp trên lưới điện phân phối huyện Thuận Châu. Mục tiêu cụ thể của đề tài là khảo sát toàn diện hiện trạng tiêu thụ điện, phân tích các chỉ tiêu chất lượng điện áp theo tiêu chuẩn quốc gia và quốc tế, từ đó đề xuất thiết kế kỹ thuật hệ thống bù công suất phản kháng tối ưu. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào lưới điện trung áp 35kV và các trạm biến áp trọng điểm trong giai đoạn thu thập dữ liệu 2014 – 2019. Đề tài mang ý nghĩa thực tiễn to lớn trong việc hỗ trợ Công ty Điện lực Sơn La hiện thực hóa mục tiêu giảm tỷ lệ tổn thất điện năng toàn huyện xuống dưới ngưỡng 8,15% theo Quyết định số 1708/QĐ-PCSL, đồng thời đảm bảo cung cấp điện năng an toàn, tin cậy phục vụ phát triển kinh tế xã hội địa phương.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu xây dựng nền tảng dựa trên các tiêu chuẩn kỹ thuật hiện hành bao gồm Tiêu chuẩn IEEE 519-1992 về kiểm soát sóng hài và Thông tư 32/2010/TT-BCT của Bộ Công Thương quy định các tiêu chuẩn kỹ thuật trong hệ thống điện phân phối. Khung lý thuyết phân tích chất lượng điện áp được cấu thành bởi bốn chỉ tiêu vật lý trọng yếu:

1. Độ lệch điện áp: Độ chênh lệch giữa điện áp đo đếm thực tế so với giá trị định mức 220V/380V hoặc 35kV. Giới hạn độ lệch điện áp cho phép ở chế độ bình thường đối với động cơ điện là từ -5% đến +10%, đối với thiết bị chiếu sáng từ -2,5% đến +5%, đối với thiết bị công nghiệp từ -5% đến +5% và nông nghiệp từ -7,5% đến +7,5%.
2. Độ dao động điện áp: Tốc độ biến thiên nhanh của điện áp trong khoảng thời gian ngắn với tốc độ không quá 1%/giây, được đánh giá qua biên độ dao động và tần suất xuất hiện trong một giờ.
3. Độ không sin của điện áp: Mức độ biến dạng của đường cong điện áp so với tần số cơ bản 50Hz do sự xuất hiện của sóng hài bậc cao. Tiêu chuẩn quy định hệ số méo không sin tổng không được vượt quá ngưỡng giới hạn 5%.
4. Độ đối xứng điện áp: Sự mất cân bằng giữa ba pha do tải một pha phân bố không đồng đều, sinh ra các thành phần điện áp thứ tự nghịch và thứ tự không, với hệ số không đối xứng tiêu chuẩn cho phép nằm trong khoảng 2% đến 5%.

Bên cạnh đó, lý thuyết cân bằng công suất phản kháng khẳng định rằng điện áp nút phụ thuộc chặt chẽ vào sự cân bằng giữa lượng công suất phản kháng phát ra từ nguồn và lượng công suất phản kháng tiêu thụ tại phụ tải. Việc bù công suất phản kháng bằng tụ điện tĩnh giúp nâng cao hệ số cos phi, cải thiện độ lệch điện áp và giảm tổn thất công suất truyền tải.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng nguồn số liệu vận hành thực tế do Điện lực Thuận Châu và Công ty Điện lực Sơn La quản lý trong giai đoạn 2014 – 2019. Tổng thể cỡ mẫu khảo sát bao gồm toàn bộ lưới điện trung áp 926,9 km, lưới điện hạ áp 902,17 km cùng 494 trạm biến áp phân phối 3 pha với tổng dung lượng 49.617,5 kVA và 6 trạm biến áp 2 pha dung lượng 110 kVA. Dữ liệu chuyên sâu được trích xuất từ các điểm đo đếm công tơ điện tử ranh giới tại Bản Hào và các thanh cái hạ áp của 2 trạm biến áp trọng điểm có dung lượng 560 kVA là Trạm biến áp Chiềng Pấc 1 và Trạm biến áp Thuận Châu 1.

Phương pháp phân tích được lựa chọn gồm:

• Phương pháp mô hình xác suất thống kê: Xem độ lệch điện áp như một đại lượng ngẫu nhiên tuân theo phân bố chuẩn Gauss. Ứng dụng quy tắc 3-sigma để xác định độ lệch trung bình bình phương và độ lệch chuẩn của điện áp, từ đó tính toán chính xác xác suất đảm bảo chất lượng điện áp tại các nút mạng.
• Phương pháp tích phân độ bất định điện áp: Tính toán hàm độ lệch điện áp theo thời gian trong một chu kỳ khảo sát nhằm đánh giá tính không nhất quán của điện áp trên toàn tuyến dây hình tia.

Lý do lựa chọn phương pháp phân tích xác suất thống kê kết hợp tích phân là vì hệ thống phụ tải miền núi có quy mô lớn, địa bàn phân tán và biểu đồ phụ tải biến thiên phức tạp theo từng thời điểm trong ngày. Cách tiếp cận này cho phép đánh giá khách quan, toàn diện chất lượng điện áp mà không bị sai lệch bởi các giá trị đo cục bộ tức thời.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình phân tích dữ liệu thực nghiệm đã chỉ ra 4 phát hiện quan trọng về lưới điện huyện Thuận Châu:

1. Hiện tượng sụt áp sâu tại các xã vùng sâu, vùng xa: Các trạm biến áp có bán kính cấp điện hạ áp quá lớn từ 1,5 km đến 3,9 km ghi nhận mức sụt áp nghiêm trọng. Điển hình tại Trạm biến áp Sao Và (100 kVA – 35/0,4kV) có bán kính cấp điện 3,9 km, điện áp cuối nguồn tụt xuống 190V (giảm 13,6% so với định mức). Tại Trạm biến áp Phắn Cướm (50 kVA – 35/0,4kV) có bán kính cấp điện 2,0 km, điện áp cuối nguồn chỉ đạt 178V (giảm 19,1% so với định mức).
2. Hệ số công suất ranh giới suy giảm mạnh trong các khung giờ thấp điểm: Dữ liệu trích xuất 48 chu kỳ đo trong ngày tại điểm đo đếm ranh giới Bản Hào (Quỳnh Nhai – Mường La) cho thấy hệ số công suất cos phi dao động từ 0,356 đến 0,624, cá biệt có thời điểm ban đêm cos phi tụt sâu xuống mức 0,30. Tại ranh giới với thành phố Sơn La, hệ số cos phi cũng thường xuyên ở mức thấp khoảng 0,75.
3. Sự phân hóa rõ rệt về tỷ lệ tổn thất điện năng: Khu vực trung tâm thị trấn có tỷ lệ tổn thất điện năng rất thấp, tiêu biểu như Trạm biến áp Thuận Châu 6 đạt 1,06%, Trạm biến áp Thuận Châu 2 đạt 2,44% và Trạm biến áp Thuận Châu 1 đạt 3,35%. Ngược lại, khu vực nông thôn vùng sâu có tỷ lệ tổn thất kỹ thuật tăng cao đột biến, điển hình như Trạm biến áp Bản Dồm đạt 11,04%, Trạm biến áp Bản Lầu đạt 10,59%, Trạm biến áp Sao Và đạt 12,69%, Trạm biến áp Nong Chiêng đạt 13,04% và Trạm biến áp Pha Lao lên tới 23,52%.
4. Cơ cấu tiêu thụ phụ thuộc lớn vào phụ tải sinh hoạt: Thành phần điện năng quản lý tiêu dùng chiếm tỷ trọng áp đảo 68,49% (26.604.211 kWh), công nghiệp và xây dựng chiếm 21,10% (8.198.006 kWh), thương nghiệp và dịch vụ chiếm 4,68% (1.818.356 kWh), các hoạt động khác chiếm 4,79% và nông lâm thủy sản chỉ chiếm 0,94% (363.533 kWh).

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính dẫn đến hiện tượng suy giảm điện áp và tổn thất điện năng cao tại Thuận Châu bắt nguồn từ cấu trúc hình học của lưới điện. Ba tuyến đường dây 35kV trục chính từ trạm biến áp 110kV E17.4 có chiều dài rất lớn: Lộ 375 dài 113,45 km (cấp điện cho 116 trạm biến áp, 18.580 kVA), Lộ 371 dài 104,445 km (cấp điện cho 90 trạm biến áp, 5.972,5 kVA) và Lộ 373 dài 69,57 km (cấp điện cho 117 trạm biến áp, 23.814,5 kVA). Khi truyền tải qua khoảng cách dài trên địa hình đồi núi, trở kháng đường dây gây ra hao tổn điện áp lớn theo công thức tính toán độ sụt áp.

Dữ liệu phụ tải được trực quan hóa qua đồ thị phụ tải điển hình của các Lộ 371, 373, 375 và bảng thống kê tổn thất năm 2019 thể hiện rõ tính chu kỳ: đỉnh phụ tải tập trung vào khung giờ sinh hoạt từ 18:30 đến 21:30, khiến dòng điện tăng cao, gây sụt áp mạnh vào giờ cao điểm. Ngược lại, vào ban đêm từ 00:00 đến 05:00, phụ tải giảm mạnh nhưng do thiếu hệ thống bù công suất phản kháng tự động linh hoạt, lượng điện dung đường dây dài sinh ra hiện tượng thừa công suất phản kháng ngược, đẩy cos phi ranh giới xuống thấp. So sánh với các nghiên cứu lưới điện phân phối tại khu vực đồng bằng, lưới điện Thuận Châu đòi hỏi giải pháp phối hợp giữa điều chỉnh điện áp bằng phân áp đầu cực và đặt tụ bù tự động tại các trạm biến áp phụ tải lớn để cân bằng cục bộ.

Đề xuất và khuyến nghị

Nhằm nâng cao chất lượng điện áp và tối ưu hóa chi phí vận hành lưới điện phân phối huyện Thuận Châu, luận văn đưa ra 4 nhóm giải pháp kỹ thuật cụ thể:

• Lắp đặt hệ thống tủ bù tự động hạ áp tại các trạm biến áp trọng điểm: Điện lực Thuận Châu tiến hành lắp đặt hệ thống tủ tụ bù tự động sử dụng bộ điều khiển Mikro kết hợp rơ le PFR và tụ điện hạ áp khô Dae Yeong 400V cho Trạm biến áp Chiềng Pấc 1 (560 kVA) và Trạm biến áp Thuận Châu 1 (560 kVA). Mục tiêu nâng hệ số công suất cos phi tại thanh cái hạ áp từ mức 0,75 lên trên 0,95, hoàn thành triển khai trong quý IV/2020.
• Cải tạo và rút ngắn bán kính cấp điện lưới hạ áp: Công ty Điện lực Sơn La phê duyệt danh mục đầu tư xây dựng mới các trạm biến áp phân phối chống quá tải và san tải cho các xã vùng xa (Nậm Lầu, Mường Khiêng), rút ngắn bán kính cấp điện từ mức 3,9 km xuống dưới 1,5 km, đưa điện áp cuối nguồn tại Trạm biến áp Sao Và và Phắn Cướm từ 178V – 190V lên đạt ngưỡng chuẩn trên 210V trong giai đoạn 2021 – 2022.
• Thực hiện cân bằng pha và hoán chuyển phụ tải định kỳ: Đội Quản lý vận hành đường dây và trạm biến áp tổ chức đo tải định kỳ hàng tháng, tiến hành đảo pha đường dây hạ thế 0,4kV nhằm đưa hệ số không đối xứng điện áp về dưới mức 3% theo đúng quy chuẩn kỹ thuật của Bộ Công Thương.
• Tối ưu hóa phương thức vận hành nấc phân áp và liên lạc mạch vòng: Phòng Điều độ Điện lực Sơn La phối hợp vận hành linh hoạt các dao cách ly và máy cắt phân đoạn (MC 374/127 Phiêng Tam, MC 375/142 Chiềng Khoang), kết hợp điều chỉnh nấc biến áp phân phối theo mùa, phấn đấu đưa tỷ lệ tổn thất điện năng toàn huyện Thuận Châu về dưới chỉ tiêu 8,15%.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nội dung và giải pháp thiết kế trong luận văn mang giá trị ứng dụng thực tế cao, phù hợp cho 4 nhóm đối tượng chính:

• Kỹ sư quản lý và vận hành hệ thống điện phân phối: Cán bộ kỹ thuật tại các Công ty Điện lực và Điện lực trực thuộc Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN) có thể áp dụng quy trình thu thập dữ liệu đo đếm, phương pháp tính toán dung lượng bù cos phi và sơ đồ đấu nối tủ bù hạ thế cho 494 trạm biến áp có cấu trúc tương tự.
• Các đơn vị tư vấn thiết kế và nhà thầu cơ điện: Tham khảo hồ sơ tính toán, quy cách lựa chọn thiết bị đóng cắt Aptomat LG, biến dòng đo lường và thuật toán cài đặt thông số C/K cho bộ điều khiển tụ bù tự động Mikro tại các trạm biến áp 560 kVA.
• Giảng viên, học viên cao học và sinh viên ngành Kỹ thuật điện: Tài liệu cung cấp phương pháp luận chặt chẽ về ứng dụng mô hình xác suất Gauss, lý thuyết tích phân độ lệch điện áp và hệ thống chỉ tiêu IEEE 519-1992 phục vụ công tác giảng dạy, nghiên cứu khoa học.
• Nhà quản lý kinh doanh điện năng và các doanh nghiệp công nghiệp: Nắm bắt cơ chế suy giảm hệ số công suất, các giải pháp tránh bị phạt tiền mua công suất phản kháng và phương án tối ưu hóa chi phí mua bán điện trên lưới 35kV trải dài 926,9 km.

Câu hỏi thường gặp

1. Nguyên nhân chính khiến điện áp cuối nguồn tại một số trạm biến áp huyện Thuận Châu tụt xuống 178V là gì?
Nguyên nhân chủ yếu do bán kính cấp điện hạ áp quá dài, lên tới 3,9 km tại Trạm biến áp Sao Và và 2,0 km tại Trạm biến áp Phắn Cướm. Kết hợp với tiết diện dây dẫn nhỏ và địa hình đồi núi phức tạp, tổn thất điện áp trên đường dây tăng cao vượt mức cho phép.

2. Luận văn đã áp dụng các tiêu chuẩn kỹ thuật nào để đánh giá chất lượng điện áp?
Nghiên cứu áp dụng Tiêu chuẩn quốc tế IEEE 519-1992 về kiểm soát sóng hài cùng Thông tư 32/2010/TT-BCT của Bộ Công Thương, quy định độ lệch điện áp cho phép trong chế độ làm việc bình thường đối với thiết bị công nghiệp là ±5% và nông nghiệp là ±7,5%.

3. Giải pháp lắp đặt tủ bù tự động hạ áp mang lại hiệu quả kỹ thuật như thế nào?
Việc lắp đặt tụ bù tự động Mikro tại các trạm biến áp 560 kVA giúp bù công suất phản kháng kịp thời theo đồ thị phụ tải, nâng hệ số cos phi từ 0,75 lên trên 0,95, giảm sụt áp thanh cái hạ áp và giảm tổn thất công suất truyền tải.

4. Vì sao nghiên cứu lại sử dụng mô hình xác suất Gauss để đánh giá độ lệch điện áp?
Do phụ tải của 494 trạm biến áp biến thiên ngẫu nhiên theo thời gian, mô hình phân bố chuẩn Gauss kết hợp quy tắc 3-sigma cho phép xác định độ lệch điện áp kỳ vọng và đánh giá xác suất duy trì điện áp trong ngưỡng an toàn một cách khoa học.

5. Lưới điện 35kV huyện Thuận Châu có đặc điểm gì đặc biệt trong liên kết nguồn?
Lưới điện 35kV Thuận Châu dài 926,9 km, nhận nguồn từ trạm 110kV E17.4 Sơn La và được hỗ trợ nguồn từ Thủy điện Chiềng Ngàm, Thủy điện Chiềng Ngàm Thượng, đồng thời có các mạch vòng liên thông với 5 huyện lân cận như Quỳnh Nhai, Mường La, Sông Mã.

Kết luận

• Hệ thống hóa toàn diện hiện trạng lưới điện phân phối huyện Thuận Châu với 926,9 km đường dây trung áp, 902,17 km đường dây hạ áp và 494 trạm biến áp 3 pha.
• Phát hiện và phân tích chính xác các điểm nghẽn kỹ thuật: điện áp cuối nguồn sụt xuống 178V – 190V, cos phi ranh giới tụt sâu xuống 0,30 và tỷ lệ tổn thất tại các xã vùng xa vượt mức 12% đến 23%.
• Ứng dụng thành công lý thuyết phân bố xác suất Gauss và tiêu chuẩn tích phân để định lượng mức độ bất định của điện áp trên lưới phân phối.
• Hoàn thiện bản vẽ thiết kế và thuật toán điều khiển tủ tụ bù tự động cos phi cho Trạm biến áp Chiềng Pấc 1 và Trạm biến áp Thuận Châu 1 dung lượng 560 kVA.
• Đóng góp giải pháp công nghệ trực tiếp giúp Điện lực Thuận Châu đạt mục tiêu giảm tổn thất điện năng xuống dưới 8,15% theo kế hoạch của Công ty Điện lực Sơn La.

Để nâng cao hiệu quả cung cấp điện trong giai đoạn tiếp theo, Điện lực Thuận Châu cần nhanh chóng triển khai lắp đặt các tổ tụ bù hạ áp tự động trong năm 2020 và từng bước số hóa hệ thống giám sát chất lượng điện năng từ xa. Hãy liên hệ ngay với các đơn vị tư vấn kỹ thuật điện chuyên nghiệp để khảo sát, đo đạc sóng hài và nhận phương án tối ưu hóa chất lượng điện áp toàn diện cho hệ thống phân phối của quý đơn vị.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN VÀ TIÊU THỤ ĐIỆN HUYỆN THUẬN CHÂU TỈNH SƠN LA 1.1 Phân tích về nhu cầu cung cấp điện năng - Giới thiệu khái quát về huyện Thuận Châu: + Về vị trí địa lý: Huyện Thuận Châu nằm ở phía Tây Bắc tỉnh Sơn La, có diện tích tự nhiên 153.507,24 ha, nằm dọc trên quốc lộ 6 (Hà Nội - Hoà Bình - Sơn La- Điện Biên), cách Thành phố Sơn La 34 km, cách huyện Tuần Giáo, tỉnh Điện Biên 52 km. Toạ độ địa lý: 21012’ đến 210 41’ vĩ độ bắc. 1030 20’đến 1030 59’ kinh độ đông. - Phía Đông giáp huyện Mường La và thành phố Sơn La, tỉnh Sơn La.

- Phía Tây giáp huyện Điện Biên Đông, huyện Mường Ẳng và huyện Tuần Giáo, tỉnh Điện Biên. - Phía Nam giáp huyện Mai Sơn và huyện Sông Mã, tỉnh Sơn La. - Phía Bắc giáp huyện Quỳnh Nhai và huyện Mường La, tỉnh Sơn La. + Về đơn vị hành chính: Huyện Thuận Châu có 28 xã và 1 thị trấn: Phổng Lái, Thôm Mòn, Bon Phặng, Mường Khiêng, Bẩn Lầm, Nong Lay, Co Tòng, Liệp Tè, Muổi Nọi, Bó Mười, Púng Tra, Tông Lạnh, Chiềng Pha, É Tòng, Chiềng Ngàm, Mường É, Co Mạ, Pá Lông, Tông Cọ, Mường Bám, Chiềng La, Nậm Lầu, Chiềng Pấc, Long Hẹ, Phổng Lăng, Chiềng Bôm, Chiềng Ly, Phổng Lập và thị trấn Thuận Châu.

- Địa hình phức tạp, địa hình đồi núi hiểm trở, độ dốc lớn hệ thống giao thông liên lạc giữa các khu vực với nhau khó khăn. - Hệ thống lưới điện do Điện lực Thuận Châu quản lý chiếm gần 1/5 khối lượng lưới điện của toàn Công ty Điện lực Sơn La nằm trải dài trên địa hình cao nguyên, Thuận Châu có nhiều đồi núi hiểm trở, khí hậu khắc nghiệt, đường giao thông đi lại khó khăn. Trong những năm qua nhu cầu về điện năng để phục vụ cho nhu cầu phát triển kinh tế – xã hội, phục vụ mục đích chính trị, bảo đảm an ninh – quốc phòng của huyện Thuận Châu luôn tăng trưởng với tốc độ khá cao, số liệu tăng trưởng về trong giai đoạn 2014 – 2019 như sau: Bảng 1.1: Số liệu điện thương phẩm các năm giai đoạn 2014 – 2019. 5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Năm Điện thương phẩm (kWh) Tốc độ tăng trưởng 2014 24900206 4.11 Trong đó điện cho các thành phần phụ tải theo số liệu báo cáo kinh doanh năm 2019 như sau: Bảng 1.2: Số liệu thành phần phụ tải năm 2019.

STT Thành phần phụ tải Sản lượng (kWh) Tỷ trọng (%) 1 Nông, lâm nghiệp, thủy sản 363533 0,94 2 Công nghiệp, xây dựng 8198006 21,10 3 Thương nghiệp, khách sạn, nhà hàng 1818356 4,68 4 Quản lý, tiêu dùng 26604211 68,49 5 Hoạt động khác 1860185 4,79 - Nhu cầu về điện để phục vụ cho mục đích nông, lâm nghiệp, thủy sản có tỷ trọng nhỏ chiếm khoảng trên, dưới 01% tổng sản lượng hàng năm. - Nhu cầu về điện để phục vụ cho thành phần phụ tải công nghiệp, xây dựng chiếm khoảng trên dưới 21% tổng sản lượng hàng năm. Chủ yêu cho sử dụng cho nhu cầu khai thác mỏ đá, sản xuất vật liệu xây dựng và sản xuất lâm sản, mủ cao su. Dung lượng MBA của các TBA chuyên dùng như sau: STT Tên TBA Địa danh Dung lượng (kVA) 1 NM gạch Tuynel Xã Chiềng Pha 560 2 CBNS Hinh Miêng Xã Phỏng Lái 180 6 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 3 CBNS Triển Hợi Xã Bó Mười 100 4 CBNS Tâm Lức Xã Bon Phặng 250 5 CBNS Nguyễn Thị Diệp Xã Bon Phặng 180 6 CBNS Thu Thuỷ 1 Xã Muổi Nọi 250 7 CBNS Thu Thuỷ 2 Xã Muổi Nọi 750 8 CBNS Triển Hợi 2 Xã Tông Cọ 250 9 Phiếu Diên Xã Tông Cọ 250 10 TĐ Chiềng Ngàm Thượng Xã Tông Cọ 180 11 Mỏ đá Sen To Xã Tông Cọ 560 12 CBNS Chung Ngọc Xã Tông Cọ 250 13 CBNS Nhự Lan 2 Xã Noong Lay 250 14 Hinh Miêng Xã Noong Lay 250 15 NM chế biến mủ Cao su Xã Noong Lay 1000 16 CBNS Lý Hùng Xã Noong Lay 180 17 CBNS Nhự Lan 1 Xã Noong Lay 250 18 CBNS Dung Liêm Xã Tông Lệnh 180 19 Mỏ đá Quang Hảo Xã Chiềng Ly 320 20 Mỏ đá Thảo Yến Xã Tông Lệnh 320 21 Bệnh viện Đa khoa TT.T/ Châu 250 - Nhu cầu về điện để phục vụ cho mục đích Thương nghiệp, khách sạn, nhà hàng có tỷ trọng chiếm khoảng trên 4 % đến 5 % tổng sản lượng hàng năm.

- Nhu cầu về điện để phục vụ cho mục đích Quản lý, tiêu dùng có tỷ trọng chiếm khoảng trên 68 đến 70 % tổng sản lượng hàng năm. - Nhu cầu về điện để phục vụ cho Hoạt động khác có tỷ trọng chiếm khoảng trên 4% đến 5% tổng sản lượng hàng năm. 7 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Nguồn cấp Lưới điện huyện Thuận Châu chủ yếu được cấp bằng nguồn từ TBA 110 kV E17.2 Sơn La trong đó có: - Đường dây 35kV lộ 375E17.4 Bản Bai – Chiềng Ngàm còn được cấp thêm nguồn từ Nhà máy thủy điện Chiềng Ngàm.

- Đường dây 35kV lộ 371E17.4 Thuận Châu – Co Mạ còn được cấp thêm nguồn từ Nhà máy thủy điện Chiềng Ngàm Thượng. * Các lộ ĐZ của TBA 110kV Thuận Châu: Lộ đường dây 35 kV 375 E17.4 tổng chiều dài 113,45 km cấp điện cho 116 TBA phân phối với tổng dung lượng lắp đặt 18580kVA: Cấp điện cho các xã, Thị trấn: Chiềng Ly, TT Thuận Châu, Thôn Mòn, Púng Tra, Nậm Lầu, Bon Phặng, Muổi Nọi, Tông Cọ, Tông Lênh, Chiềng Pấc, Muổi Nọi, Chiềng Ngàm, Chiềng La, Nong Lay huyện Thuận Châu – Sơn La, lộ đường dây này cấp cho toàn bộ phụ tải địa bàn huyện Quỳnh Nhai – Sơn La. Đường dây mạch vòng liên kết với lộ 374 E17.2 cấp điện dự phòng cho khu vực thành phố Sơn La và mạch vòng liên kết Lộ 373E17.4 tai huyện Quỳnh Nhai Lộ đường dây 35 kV 371 E17.4 có tổng chiều dài 104,445 km cấp điện cho 90 TBA phân phối với tổng dung lượng lắp đặt 5972,5 kVA cấp điện cho các xã: Chiềng Bôm, Co Mạ, É Tòng, Pá Lông, Long Hẹ, Mường Bám. Lộ đường dây này có liên kết đường dây mạch vòng với lộ 373 E17.

Lộ đường dây 35 kV 373 E17.4 có tổng chiều dài 69,570 km cấp điện cho 117TBA phân phối với tổng dung lượng lắp đặt 23814,5 kVA cấp điện cho các xã: Chiềng Pha, Bình Thuận, Pha Lao và trung tâm huyện Quỳnh Nhai. Lộ đường dây này có Liên kết mạch vòng ĐZ 35kV với Lộ 375E17.4 8 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Đồ thị phụ tải điển hình (TBA 110kV Thuận Châu E17.1: Đồ thị phụ tải điển hình Lộ 371E17.2: Đồ thị phụ tải điển hình Lộ 373E17.4 9 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.3: Đồ thị phụ tải điển hình Lộ 375E17. Hiện trạng chất lượng điện huyện Thuận Châu Đặc điểm lưới điện: - Trong địa bàn do Điện lực Thuận Châu quản lý có 05 lộ đường dây 35kV đấu nối liên thông với 05 huyện (Sơn La; Mai Sơn; Sông Mã; Quỳnh Nhai; Mường La) cụ thể: - Đường dây 35kV lộ 371E17.4 Thuận Châu – Co Mạ đấu nối liên thông với Huyện Sông Mã qua DCL 373-7/369 Co Mạ.

- Đường dây 35kV lộ 373E17.4 Thuận Châu – Mô Cổng đấu nối liên thông với huyện Quỳnh Nhai bằng DCL 373-7/141 Pha Lao. - Đường dây 35kV lộ 375E17.4 Bản Bai – Phiêng Tam đấu nối liên thông với Sơn La bằng MC 374/127 Phiêng Tam. Và nối liên thông với huyện Quỳnh Nhai bằng MC 375/142 Chiềng Khoang. - Đường dây 35kV PĐ 371/6 Phiêng Bủng – Bó Mười đấu nối liên thông với Huyện Mường La qua CDPT 371-7/101/33 Bản Sang.

- Đường dây 35kV lộ 382E17.2 Sơn La đấu nối liên thông với Huyện Mai Sơn qua DCL 382-7/52/105 Bản Lầm. 10 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.3: Các thiết bị trên lưới điện: STT Nội dung ĐVT Khối lượng Ghi chú 1 Đường dây trung áp km 926.9 2 Đường dây hạ áp km 902,1723 494 3 Trạm biến áp 3 pha trạm/dung lượng (49617.5 kVA) 6 4 Trạm biến áp 2 pha trạm/dung lượng (110 kVA) 5 Trạm cắt Trạm 18 6 LBS Bộ 5 3 7 Tụ bù trung thế Bộ/dung lượng (450 kVAr) 169 8 Tụ bù hạ thế Bộ/dung lượng (4395 kVAr) Các thông số về điện áp, dòng điện, cos đo được tại điểm đo đếm ranh giới khai thác vào ngày có sản lượng cao nhất như sau: Bảng 1.4: Số liệu điện áp, dòng điện, cos điểm đo đếm Bản Hào (QN - Mường La) Điện áp Điện áp Công suất Công suất Thời Dòng Hệ số STT Pha pha dây tác dụng phản kháng điểm điện (A) cos φ (V) (V) (kW) (kVAr) HT: A 20833,8 36085,1 2,603 0,337 0,051 -0,144 23:30:00 B 21263,2 36828,9 2,731 0,425 0,070 -0,148 1 CT: C 20579,7 35645,0 2,445 0,396 0,051 -0,132 23:26:50 Tổng 0,388 0,174 -0,426 HT: A 20817,3 36056,6 2,603 0,365 0,057 -0,143 23:00:00 B 21237,7 36784,7 2,728 0,449 0,073 -0,146 2 CT: C 20552,7 35598,3 2,445 0,395 0,057 -0,131 22:56:49 Tổng 0,406 0,189 -0,423 11 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Điện áp Điện áp Công suất Công suất Thời Dòng Hệ số STT Pha pha dây tác dụng phản kháng điểm điện (A) cos φ (V) (V) (kW) (kVAr) HT: A 20992,7 36360,3 2,606 0,375 0,058 -0,143 22:30:00 B 21423,9 37107,2 2,784 0,444 0,074 -0,151 3 CT: C 20706,0 35863,8 2,495 0,419 0,061 -0,134 22:26:47 Tổng 0,421 0,197 -0,429 HT: A 21194,3 36709,5 2,630 0,433 0,069 -0,143 22:00:00 B 21643,7 37487,9 2,805 0,473 0,083 -0,151 4 CT: C 20942,6 36273,6 2,583 0,458 0,070 -0,137 21:56:46 Tổng 0,456 0,224 -0,431 HT: A 21133,0 36603,4 2,713 0,452 0,071 -0,145 21:30:00 B 21569,1 37358,8 2,912 0,509 0,090 -0,153 5 CT: C 20859,0 36128,8 2,610 0,501 0,076 -0,135 21:26:46 Tổng 0,487 0,241 -0,435 HT: A 20982,2 36342,1 2,768 0,505 0,082 -0,140 21:00:00 B 21401,5 37068,4 3,085 0,542 0,159 -0,157 6 CT: C 20717,6 35883,8 2,784 0,576 -0,003 -0,134 20:56:45 Tổng 0,541 0,237 -0,432 HT: A 21006,0 36383,4 2,743 0,536 0,086 -0,138 20:30:00 B 21482,7 37209,0 3,186 0,557 0,108 -0,161 7 CT: C 20738,9 35920,8 2,876 0,627 0,106 -0,132 20:26:42 Tổng 0,574 0,303 -0,431 HT: A 20793,2 36014,8 2,820 0,582 0,096 -0,135 20:00:00 B 21295,8 36885,3 3,151 0,608 0,117 -0,151 8 CT: C 20528,2 35555,9 2,867 0,648 0,107 -0,127 19:56:42 Tổng 0,614 0,323 -0,415 12 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.