Nghiên Cứu Giải Pháp Cải Thiện Chất Lượng Điện Áp Tại Huyện Thạch Châu, Tỉnh Sơn La

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu nghiên cứu giải pháp cải thiện chất lượng điện áp cho huyện thạch châu tỉnh sơn la, đánh giá hiện trạng, phân tích vấn đề, đề xuất biện pháp hoàn thiện

• Tác giả: Phạm Văn Cao
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Như Hiển
• Trường học: Đại học Thái Nguyên
• Chuyên ngành: Kỹ thuật điện
• Đề tài: Giải Pháp Cải Thiện Chất Lượng Điện Áp Cho Huyện Thạch Châu, Tỉnh Sơn La
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Thái Nguyên

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
• DANH MỤC HÌNH ẢNH
• DANH MỤC BẢNG BIỂU
• MỞ ĐẦU
• 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. Kết Luận chương 1
• 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
• 2.1.1. Độ dao động điện áp
• 2.1.2. Độ không sin của điện áp
• 2.1.3. Độ đối xứng của điện áp
• 2.2. Các phương pháp đánh giá chất lượng điện áp
• 2.2.1. Đánh giá chất lượng điện áp theo độ lệch điện áp
• 2.2.2. Đánh giá độ đối xứng của điện áp
• 2.2.3. Đánh giá mức độ hình sin
• 2.3. Các biện pháp nâng cao chất lượng điện áp
• 2.3.1. Các biện pháp chung
• 2.3.2. Nâng cao chất lượng điện áp bằng điều chỉnh điện áp
• 2.3.2.1. Các phương pháp điều chỉnh điện áp
• 2.3.2.2. Các thiết bị điều chỉnh điện áp
• 2.4. 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
• 3.1.1. Giảm giá thành tiền điện
• 3.1.2. Tối ưu hoá kinh tế - kỹ thuật
• 3.2. Các biện pháp để nâng cao hệ số cosφ
• 3.2.1. Nâng cao hệ số công suất cos𝛗 tự nhiên
• 3.2.2. Dùng phương pháp bù công suất phản kháng để nâng cao hệ số công suất cosφ
• 3.3. Thu thập, xử lý số liệu và đánh giá chất lượng điện áp
• 3.3.1. Thu thập số liệu
• 3.3.2. Đánh giá chất lượng điện áp
• 3.3.2.1. TBA Chiềng Pấc 1 - 560kVA-35/0,4kV
• 3.3.2.2. TBA Thuận Châu 1 - 560kVA-35/0,4kV
• 3.4. Thiết kế chi tiết hệ thống điều khiển cho hệ thống bù
• 3.4.1. Tính toán, lựa chọn các thiết bị trong tủ bù cos𝝋
• 3.4.2. Hướng dẫn sử dụng
• 3.4.3. Các thông số cài đặt
• 3.5. Kết luận chương 3
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tầm quan trọng của chất lượng điện năng

Chất lượng điện năng là yếu tố quyết định đến hiệu suất hoạt động của các thiết bị điện. Trong các hệ thống truyền tải lý tưởng, điện áp và dòng điện cần duy trì ở dạng sóng hình sin và biên độ không đổi. Tuy nhiên, thực tế cho thấy, do trở kháng của lưới điện, nhiều hiện tượng bất thường như điện áp tăng vọt hay mất điện cục bộ thường xảy ra. Điều này ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình sản xuất và tuổi thọ của thiết bị. Chất lượng điện năng không chỉ là mối quan tâm của các nhà sản xuất thiết bị mà còn là yêu cầu từ phía khách hàng và xã hội. Theo tiêu chuẩn IEEE 519-1992, các yêu cầu về sóng hài dòng và áp được quy định rõ ràng, nhằm đảm bảo chất lượng điện năng cung cấp cho người tiêu dùng.

1.1. Các tiêu chuẩn về chất lượng điện năng

Các tiêu chuẩn về chất lượng điện năng đã được quy định trong nhiều văn bản pháp lý, trong đó có Thông tư 32 của Bộ Công Thương. Tiêu chuẩn này quy định các chỉ tiêu như điện áp, sóng hài dòng và cân bằng pha. Việc tuân thủ các tiêu chuẩn này không chỉ giúp nâng cao chất lượng điện mà còn giảm thiểu tổn thất điện năng, từ đó tiết kiệm chi phí cho cả nhà cung cấp và người tiêu dùng.

II. Hiện trạng chất lượng điện tại huyện Thạch Châu

Huyện Thạch Châu, tỉnh Sơn La, hiện đang đối mặt với nhiều thách thức về chất lượng điện năng. Các số liệu cho thấy, điện áp tại một số khu vực không ổn định, đặc biệt là ở các xã xa trung tâm. Tại các trạm biến áp như TBA Sao Và và TBA Phắn Cướm, điện áp cuối nguồn thường xuyên thấp hơn mức cho phép, gây ảnh hưởng đến hoạt động của các thiết bị điện. Việc phân tích các chỉ tiêu chất lượng điện áp cho thấy, độ dao động điện áp và độ không sin của điện áp là những vấn đề cần được giải quyết ngay.

2.1. Các chỉ tiêu chất lượng điện áp

Các chỉ tiêu chất lượng điện áp bao gồm độ dao động điện áp, độ không sin và độ đối xứng của điện áp. Đánh giá chất lượng điện áp theo các chỉ tiêu này giúp xác định được nguyên nhân gây ra sự cố và từ đó đưa ra các giải pháp khắc phục. Việc nâng cao chất lượng điện áp không chỉ giúp cải thiện hiệu suất hoạt động của thiết bị mà còn giảm thiểu tổn thất điện năng, góp phần vào sự phát triển bền vững của huyện.

III. Giải pháp cải thiện chất lượng điện áp

Để nâng cao chất lượng điện áp cho huyện Thạch Châu, cần áp dụng các giải pháp đồng bộ. Một trong những giải pháp quan trọng là điều chỉnh điện áp thông qua việc sử dụng các thiết bị điều chỉnh điện áp hiện đại. Các thiết bị này có khả năng tự động điều chỉnh điện áp theo yêu cầu của phụ tải, từ đó đảm bảo điện áp luôn ở mức ổn định. Ngoài ra, việc bù công suất phản kháng cũng là một giải pháp hiệu quả, giúp cải thiện hệ số công suất và giảm thiểu tổn thất điện năng.

3.1. Ứng dụng bù công suất phản kháng

Bù công suất phản kháng là một phương pháp hiệu quả để nâng cao chất lượng điện năng. Việc sử dụng tụ bù giúp cải thiện hệ số công suất, từ đó giảm thiểu tổn thất điện năng và nâng cao hiệu suất hoạt động của hệ thống điện. Các nghiên cứu cho thấy, việc áp dụng bù công suất phản kháng tại các trạm biến áp như TBA 560 kVA có thể mang lại hiệu quả kinh tế cao, đồng thời đảm bảo chất lượng điện năng cho người tiêu dùng.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Chất lượng điện áp đóng vai trò cốt lõi trong độ tin cậy cung cấp điện, hiệu suất vận hành thiết bị và bài toán giảm tổn thất điện năng của các công ty phân phối điện lực. Tại huyện Thuận Châu, tỉnh Sơn La — một địa bàn miền núi có diện tích tự nhiên 153.507,24 ha với 28 xã và 1 thị trấn — mạng lưới phân phối điện trải dài trên địa hình cao nguyên hiểm trở, khí hậu khắc nghiệt và phụ tải phân tán. Toàn bộ lưới điện do Điện lực Thuận Châu quản lý chiếm gần 1/5 khối lượng lưới điện của Công ty Điện lực Sơn La, bao gồm 926,9 km đường dây trung áp 35kV và 902,17 km đường dây hạ áp.

Thực trạng vận hành giai đoạn 2014–2019 cho thấy lưới điện đối mặt với nhiều thách thức nghiêm trọng về chất lượng điện áp. Do đặc thù các lộ đường dây 35kV kéo dài trên 100 km (như lộ 375 E17.4 dài 113,45 km và lộ 371 E17.4 dài 104,45 km), hệ số công suất tại các điểm đo đếm ranh giới suy giảm mạnh, có thời điểm hệ số công suất cosφ chỉ đạt 0,30 đến 0,45. Đồng thời, bán kính cấp điện hạ áp tại các khu vực vùng sâu vùng xa kéo dài từ 1,5 km đến 3,9 km khiến điện áp cuối nguồn sụt giảm sâu xuống mức 178V – 190V, kéo theo tỷ lệ tổn thất điện năng tại nhiều trạm biến áp vượt ngưỡng 10% đến 23,52%.

Luận văn thạc sĩ chuyên ngành Kỹ thuật điện của tác giả Phạm Văn Cao, dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS. Nguyễn Như Hiển tại Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp – Đại học Thái Nguyên, tập trung nghiên cứu toàn diện các chỉ tiêu chất lượng điện áp theo tiêu chuẩn quốc gia và quốc tế. Mục tiêu cốt lõi của công trình là đánh giá thực trạng lưới điện Thuận Châu, phân tích chế độ vận hành và thiết kế giải pháp bù công suất phản kháng tối ưu cho các trạm biến áp phân phối trọng điểm dung lượng 560 kVA, hướng tới mục tiêu hạ tỷ lệ tổn thất điện năng toàn huyện về mức kế hoạch 8,15% theo Quyết định số 1708/QĐ-PCSL.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu xây dựng trên nền tảng các tiêu chuẩn kỹ thuật điện lực hiện hành, trọng tâm là Tiêu chuẩn IEEE 519-1992 về kiểm soát sóng hài dòng điện, điện áp và Thông tư số 32/2014/TT-BCT của Bộ Công Thương quy định quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về hệ thống điện phân phối. Chất lượng điện áp nguồn cung cấp được lượng hóa thông qua bốn chỉ tiêu chính:

• Độ lệch điện áp: Xác định qua độ chênh lệch giữa điện áp thực tế và điện áp định mức ở chế độ xác lập. Giới hạn độ lệch cho phép theo quy chuẩn Việt Nam đối với động cơ điện là từ -5% đến +10%, phụ tải chiếu sáng từ -2,5% đến +5%, thiết bị công nghiệp từ -5% đến +5%, và thiết bị nông nghiệp từ -7,5% đến +7,5%.
• Độ dao động điện áp: Đánh giá sự biến thiên điện áp nhanh trong khoảng thời gian ngắn với tốc độ không quá 1%/giây.
• Độ không sin của điện áp: Biểu thị mức độ méo dạng sóng qua tổng độ biến dạng sóng hài với hệ số không sin cho phép không vượt quá 5%, tính toán giới hạn đến sóng hài bậc 13.
• Độ không đối xứng điện áp: Đánh giá sự mất cân bằng giữa ba pha qua thành phần thứ tự nghịch và thứ tự không, với ngưỡng tiêu chuẩn cho phép trong khoảng 2% đến 5%.

Mô hình toán học của đề tài tích hợp phương pháp đánh giá theo tiêu chuẩn tích phân độ lệch điện áp và mô hình xác suất thống kê phân phối chuẩn Gauss. Bằng quy tắc ba xích-ma, kỳ vọng toán học và độ lệch chuẩn của điện áp được xác lập nhằm định lượng chính xác xác suất chất lượng điện áp đạt chuẩn trong suốt chu kỳ vận hành.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu của luận văn được thu thập toàn diện trên địa bàn huyện Thuận Châu với cỡ mẫu khảo sát bao gồm 5 lộ đường dây trung thế 35kV (lộ 371, 373, 375, 382 E17.2 và phân đoạn 371/6), 494 trạm biến áp ba pha tổng dung lượng 49.617,5 kVA, và 6 trạm biến áp hai pha dung lượng 110 kVA. Dữ liệu thực nghiệm được đo đếm liên tục trong chu kỳ 24 giờ với 48 mốc thời gian (chu kỳ 30 phút/lần đo) tại điểm đo ranh giới Bản Hào và số liệu tổn thất chi tiết của 277 trạm biến áp trong năm 2019.

Phương pháp chọn mẫu có chủ đích kết hợp phân tầng được áp dụng nhằm đại diện cho hai nhóm đặc thù: khu vực phụ tải tập trung đô thị và khu vực nông thôn miền núi có bán kính cấp điện lớn. Lý do lựa chọn phương pháp phân tích giải tích kết hợp mô hình xác suất thống kê là vì điện áp lưới điện biến động ngẫu nhiên theo thời gian thực phụ thuộc vào chế độ phụ tải; phương pháp này phản ánh chính xác trạng thái động của hệ thống, giúp tính toán dung lượng bù công suất phản kháng tối ưu và lựa chọn thiết bị đóng cắt đạt độ tin cậy kinh tế - kỹ thuật cao nhất.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Khảo sát và phân tích dữ liệu thực tế tại lưới điện huyện Thuận Châu chỉ ra các phát hiện trọng yếu sau:

• Hệ số công suất suy giảm nghiêm trọng trên diện rộng: Tại điểm đo đếm ranh giới Bản Hào (Quỳnh Nhai - Mường La), hệ số cosφ tổng biến thiên từ 0,356 đến 0,624 trong ngày. Giá trị cosφ thấp nhất ghi nhận vào lúc 08:56 (đạt 0,356) và cao nhất lúc 19:26 (đạt 0,624), thấp hơn rất nhiều so với quy định chuẩn của Tập đoàn Điện lực Việt Nam (cosφ >= 0,90), dẫn đến dòng điện phản kháng chạy trên đường dây tăng cao.
• Sụt áp nghiêm trọng tại các nhánh rẽ nông thôn có bán kính cấp điện lớn: Trong khi các trạm biến áp trung tâm duy trì điện áp ổn định thì các trạm vùng sâu như Trạm biến áp Sao Và (dung lượng 100 kVA, bán kính cấp điện 3,9 km) có điện áp cuối nguồn tụt xuống 190V (độ lệch -13,64%); Trạm biến áp Phắn Cướm (dung lượng 50 kVA, bán kính cấp điện 2,0 km) sụt áp xuống còn 178V (độ lệch -19,09%).
• Chênh lệch tổn thất điện năng sâu sắc giữa các vùng phụ tải: Tỷ lệ tổn thất điện năng tại khu vực trung tâm thị trấn rất thấp, điển hình như Trạm biến áp Thuận Châu 6 đạt 1,06% và Trạm biến áp Thuận Châu 2 đạt 2,44%. Ngược lại, tổn thất tại các xã vùng sâu tăng vọt: 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%.
• Cơ cấu phụ tải mất cân đối theo thời gian: Năm 2019, điện năng quản lý tiêu dùng sinh hoạt chiếm tỷ trọng áp đảo 68,49% (26.604.211 kWh), công nghiệp - xây dựng chiếm 21,10% (8.198.006 kWh), thương nghiệp chiếm 4,68% (1.818.356 kWh), và nông nghiệp chỉ chiếm 0,94% (363.533 kWh). Điều này tạo ra đỉnh phụ tải lệch pha gay gắt vào khung giờ cao điểm tối từ 18:00 đến 22:00.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân cốt lõi của tình trạng suy giảm điện áp xuất phát từ chiều dài đường dây trung áp quá lớn (toàn huyện có 926,9 km đường dây trung áp nhưng chỉ có 3 bộ tụ bù trung thế dung lượng 450 kVAr và 169 bộ tụ bù hạ thế dung lượng 4.395 kVAr). Các phụ tải công nghiệp khai khoáng và chế biến nông sản (như Nhà máy gạch Tuynel Chiềng Pha 560 kVA, Mỏ đá Sen To 560 kVA, Nhà máy chế biến mủ cao su 1.000 kVA) tiêu thụ lượng công suất phản kháng đáng kể nhưng chưa được bù cục bộ đầy đủ.

Để minh họa trực quan xu hướng vận hành, dữ liệu từ 48 chu kỳ đo đếm trong ngày có thể được biểu diễn thông qua đồ thị biến thiên đồng thời của điện áp dây và hệ số cosφ. Biểu đồ đường cho thấy rõ sự nghịch biến: khi công suất tác dụng tăng vọt vào giờ cao điểm 19:30 (dòng điện đạt 3,26A pha B), điện áp pha sụt giảm xuống 20.289,9V và cosφ chạm ngưỡng 0,624. So sánh với các nghiên cứu tại các tỉnh miền núi phía Bắc, việc thiếu hụt thiết bị điều khiển tụ bù tự động là rào cản lớn nhất khiến điện áp không thể tự điều tiết khi đồ thị phụ tải biến động liên tục giữa ngày và đêm.

Đề xuất và khuyến nghị

Trên cơ sở kết quả nghiên cứu và tính toán kinh tế - kỹ thuật, luận văn đưa ra 4 nhóm giải pháp hành động cụ thể:

• Ứng dụng hệ thống bù tự động công suất phản kháng thông minh: Lắp đặt tủ tụ bù hạ áp tự động sử dụng bộ điều khiển vi xử lý Mikro PFR và dàn tụ khô 400V của DAE YEONG, đóng cắt tự động theo nhiều cấp cho các trạm biến áp phân phối trọng điểm 560 kVA (như Trạm biến áp Chiềng Pấc 1 và Trạm biến áp Thuận Châu 1). Mục tiêu nâng hệ số công suất cosφ từ 0,65 lên trên 0,95, đưa độ lệch điện áp về phạm vi quy định ±5%. Thời gian thực hiện: Hoàn thành trong năm 2021. Chủ thể thực hiện: Điện lực Thuận Châu phối hợp Công ty Điện lực Sơn La.
• Cải tạo và rút ngắn bán kính cấp điện hạ thế: Xây dựng bổ sung các trạm biến áp phân phối chống quá tải xen kẽ, giảm bán kính cấp điện tại các xã vùng sâu (như Nậm Lầu, Mường Khiêng) từ mức 2,0 – 3,9 km xuống dưới 1,0 km. Mục tiêu nâng điện áp cuối nguồn từ 178V – 190V lên tối thiểu 210V – 220V, hạ tỷ lệ tổn thất điện năng tại các trạm này xuống dưới 6,5%. Thời gian thực hiện: Giai đoạn 2021–2022. Chủ thể thực hiện: Ban Quản lý dự án lưới điện – Công ty Điện lực Sơn La.
• Thay thế dây dẫn phân đoạn và nâng cấp lưới trung áp 35kV: Tiến hành hoán đổi tiết diện dây dẫn nhôm lõi thép tại các đoạn trục chính của lộ 371 và 375 E17.4 dài trên 100 km, kết hợp lắp đặt các thiết bị phân đoạn tự động LBS và dao cách ly liên thông mạch vòng linh hoạt giữa các huyện lân cận (Quỳnh Nhai, Mường La, Mai Sơn). Mục tiêu đưa tỷ lệ tổn thất điện năng toàn huyện về ngưỡng dưới 8,15% theo Quyết định 1708/QĐ-PCSL. Thời gian thực hiện: 2021–2023. Chủ thể thực hiện: Phòng Kỹ thuật Công ty Điện lực Sơn La.
• Triển khai đo xa và cân bằng pha phụ tải định kỳ: Định kỳ hàng tháng tiến hành đo đếm dòng điện phụ tải cực đại và cực tiểu tại 494 trạm biến áp bằng hệ thống đo xa tử công tơ điện tử, kịp thời đảo chuyển pha các nhánh rẽ một pha để hạn chế dòng không đối xứng. Mục tiêu duy trì hệ số không đối xứng điện áp dưới 2% và hệ số không sin dưới 5% theo Thông tư 32/2014/TT-BCT. Thời gian thực hiện: Thường xuyên liên tục từ năm 2021. Chủ thể thực hiện: Đội Quản lý vận hành đường dây và trạm biến áp huyện Thuận Châu.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nội dung và kết quả nghiên cứu của luận văn mang lại giá trị thực tiễn và học thuật cho 4 nhóm đối tượng:

• Kỹ sư thiết kế và quản lý vận hành lưới điện phân phối: Tiếp cận trọn bộ quy trình tính toán, lựa chọn dung lượng tụ bù, kiểm tra dòng cắt định mức của Aptomat dãy L hãng LG và sơ đồ đấu nối bộ điều khiển Mikro PFR ứng dụng cho trạm biến áp phân phối 560 kVA.
• Học viên cao học và sinh viên chuyên ngành Kỹ thuật điện: Tham khảo khung phương pháp luận nghiên cứu kết hợp giữa lý thuyết mạch điện, tiêu chuẩn IEEE 519-1992, Thông tư 32/2014/TT-BCT và công cụ xác suất thống kê ba xích-ma trong phân tích độ bất định điện áp.
• Cán bộ quản lý kỹ thuật tại các Công ty Điện lực địa phương: Sử dụng các số liệu thực chứng và giải pháp quy hoạch lưới điện làm tài liệu đối sánh để xây dựng phương án giảm tổn thất điện năng cho các địa bàn miền núi có địa hình tương đồng.
• Doanh nghiệp sản xuất công nghiệp và khai thác mỏ trên địa bàn miền núi: Nắm vững phương pháp nâng cao hệ số công suất tự nhiên và bù phản kháng tại chỗ nhằm tối ưu hóa chi phí mua điện, tránh bị phạt tiền mua công suất phản kháng theo biểu giá của Bộ Công Thương và nâng cao tuổi thọ máy móc.

Câu hỏi thường gặp

Hệ số công suất cosφ tại các điểm đo đếm ranh giới huyện Thuận Châu suy giảm do đâu?

Hệ số cosφ suy giảm sâu xuống mức 0,30 đến 0,45 xuất phát từ việc các lộ đường dây 35kV quá dài (như lộ 375 dài 113,45 km), tải công nghiệp mang tính cảm kháng lớn nhưng toàn mạng lưới 494 trạm biến áp mới chỉ được trang bị 169 bộ tụ bù hạ thế (4.395 kVAr). Sự thiếu hụt dung lượng bù cục bộ khiến lượng lớn công suất phản kháng phải truyền tải từ nguồn xa, làm tăng tổn hao và sụt áp.

Giải pháp bù công suất phản kháng hạ áp mang lại hiệu quả gì cho Trạm biến áp 560 kVA?

Lắp đặt tủ tụ bù hạ thế tự động tại Trạm biến áp Chiềng Pấc 1 (560 kVA) giúp nâng hệ số cosφ từ 0,65 lên 0,95, giảm dòng điện chạy qua máy biến áp và đường dây. Điều này giúp giảm tổn thất công suất tác dụng, ổn định điện áp thứ cấp trong dải tiêu chuẩn cho phép từ -5% đến +5%, đồng thời triệt tiêu hoàn toàn chi phí phạt tiền công suất phản kháng hàng tháng.

Quy chuẩn nào quy định giới hạn chất lượng điện áp áp dụng trong đề tài?

Nghiên cứu áp dụng đồng thời hai tiêu chuẩn then chốt: Tiêu chuẩn quốc tế IEEE 519-1992 về kiểm soát sóng hài dòng áp và Thông tư số 32/2014/TT-BCT của Bộ Công Thương. Theo đó, độ lệch điện áp phụ tải thông thường phải duy trì trong khoảng ±5%, độ không đối xứng điện áp không quá 2% đến 5%, và tổng độ biến dạng sóng hài (THD) không được vượt quá 5%.

Vì sao điện áp cuối nguồn tại Trạm biến áp Sao Và và Phắn Cướm lại giảm xuống 178V – 190V?

Nguyên nhân chính là bán kính cấp điện hạ áp quá lớn, đạt 3,9 km tại Trạm biến áp Sao Và (tổn thất 12,69%) và 2,0 km tại Trạm biến áp Phắn Cướm (tổn thất 8,83%). Đường dây dài trên địa hình đồi núi dốc, kết hợp tiết diện dây dẫn chưa đáp ứng mật độ dòng điện tải sinh hoạt cao điểm, tạo ra tổng trở đường dây lớn dẫn đến sụt áp nghiêm trọng ở cuối nguồn.

Mô hình xác suất thống kê ba xích-ma hỗ trợ việc đánh giá chất lượng điện áp như thế nào?

Mô hình coi độ lệch điện áp là đại lượng ngẫu nhiên tuân theo phân bố chuẩn Gauss. Bằng cách tính toán kỳ vọng toán học và phương sai của chuỗi dữ liệu đo đếm, quy tắc ba xích-ma cho phép xác định chính xác dải biến thiên cực đại - cực tiểu và định lượng xác suất điện áp vận hành an toàn trong ngưỡng cho phép, thay vì chỉ dựa vào các giá trị đo tức thời đơn lẻ.

Kết luận

• Luận văn đã phân tích toàn diện hiện trạng lưới điện huyện Thuận Châu với quy mô 926,9 km đường dây trung áp 35kV, 902,17 km đường dây hạ áp và 494 trạm biến áp ba pha.
• Phát hiện các điểm nghẽn nghiêm trọng về chất lượng điện năng: hệ số cosφ tại điểm đo ranh giới có thời điểm chỉ đạt 0,356; điện áp cuối nguồn tại một số trạm vùng sâu sụt giảm mạnh xuống 178V – 190V và tỷ lệ tổn thất cục bộ lên đến 23,52%.
• Ứng dụng thành công hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật IEEE 519-1992, Thông tư 32/2014/TT-BCT và mô hình xác suất thống kê ba xích-ma để lượng hóa chính xác các chỉ tiêu chất lượng điện áp.
• Đề xuất hoàn chỉnh thiết kế kỹ thuật hệ thống tủ tụ bù tự động hạ áp sử dụng bộ điều khiển Mikro PFR và tụ bù DAE YEONG cho các trạm biến áp phân phối 560 kVA trọng điểm.
• Đóng góp giải pháp công nghệ then chốt giúp Điện lực Thuận Châu từng bước hiện đại hóa lưới điện và hoàn thành mục tiêu giảm tỷ lệ tổn thất điện năng toàn huyện xuống mức 8,15% theo Quyết định 1708/QĐ-PCSL.

Về lộ trình triển khai tiếp theo, các đơn vị quản lý vận hành cần tiến hành lắp đặt thử nghiệm tủ bù tự động tại Trạm biến áp Chiềng Pấc 1 và Thuận Châu 1 trong quý I/2021, đồng thời nhân rộng mô hình ra toàn bộ các trạm biến áp có tỷ lệ tổn thất trên 8% trong giai đoạn 2021–2025. Các kỹ sư và nhà quản lý kỹ thuật điện lực hãy tham khảo ngay giải pháp thiết kế chi tiết trong luận văn để ứng dụng hiệu quả vào công tác nâng cao chất lượng điện năng tại địa phương.

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 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 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. 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. 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 373E17.3: 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.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.