Luận văn thạc sĩ về giải pháp tính toán tổn thất công suất và điện năng trong mạng điện phân phối

Luận văn thạc sĩ trình bày giải pháp tính toán tổn thất công suất và tổn thất điện năng trong mạng điện phân phối, nâng cao hiệu quả sử dụng điện.

• Tác giả: Vuõ Đoã Cường
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Hoàng Việt
• Trường học: Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Điện
• Đề tài: Giải Pháp Tối Ưu Tính Toán Tổn Thất Công Suất Và Điện Năng Trong Mạng Điện Phân Phối
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• 1. CHƯƠNG 1: VẤN ĐỀ TỔN THẤT CÔNG SUẤT VÀ TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG MẠNG ĐIỆN PHÂN PHỐI
• 1.1. Tổng quan
• 1.2. Tính toán tổn thất công suất và tổn thất điện năng trên đường dây
• 1.3. Tổn thất công suất trong máy biến áp
• 1.4. Chương trình tính toán tổn thất công suất và tổn thất điện năng
• 1.5. Viết chương trình tính toán tổn thất điện năng
• 2. CHƯƠNG 2: MÔ HÌNH HÓA CÁC KHÂU TRONG MẠNG ĐIỆN
• 2.1. Mô hình tải
• 2.2. Mô hình đường dây trên không và cáp
• 2.3. Mô hình máy biến áp
• 2.4. Mô hình các phần tử phân kháng
• 3. CHƯƠNG 3: VẤN ĐỀ GIẢM TỔN THẤT CÔNG SUẤT VÀ TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG MẠNG ĐIỆN
• 3.1. Giới thiệu chung
• 3.2. Vấn đề thay đổi điện áp trên lưới điện
• 3.3. Các giải pháp giảm tổn thất công suất
• 3.4. Cấu tạo bên ngoài của CP 243-1 IT
• 3.5. Giới thiệu các LED trạng thái
• 4. CHƯƠNG 4: CHƯƠNG TRÌNH TÍNH TOÁN TỔN THẤT CÔNG SUẤT VÀ TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG
• 4.1. Nhắc lại về các moment thoáng kết
• 4.2. Tính toán tổn thất điện năng. Ví dụ minh họa
• 5. CHƯƠNG 5: VIẾT CHƯƠNG TRÌNH TÍNH TOÁN TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG
• 5.1. Giới thiệu chung
• 5.2. Chương trình tính toán tổn thất điện năng
• 5.3. Tính toán thực tế
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về tổn thất công suất và điện năng trong mạng điện phân phối

Tổn thất công suất và điện năng trong mạng điện phân phối là một vấn đề quan trọng trong ngành điện. Việc hiểu rõ về các loại tổn thất này giúp tối ưu hóa hiệu suất và giảm thiểu chi phí. Tổn thất công suất thường xảy ra do điện trở của dây dẫn, trong khi tổn thất điện năng liên quan đến việc tiêu thụ năng lượng không hiệu quả. Theo báo cáo của Công ty Dịch vụ Công cộng tại New Mexico, tổn thất điện năng đã tăng lên 299GWh trong khoảng thời gian từ 1978 đến 1988, cho thấy sự cần thiết phải có các giải pháp hiệu quả.

1.1. Định nghĩa và phân loại tổn thất công suất

Tổn thất công suất có thể được phân loại thành tổn thất tác dụng và tổn thất phản kháng. Tổn thất tác dụng xảy ra chủ yếu do điện trở của dây dẫn, trong khi tổn thất phản kháng liên quan đến các thiết bị như máy biến áp. Việc phân loại này giúp xác định nguyên nhân và tìm ra giải pháp khắc phục.

1.2. Tầm quan trọng của việc tính toán tổn thất điện năng

Tính toán tổn thất điện năng là cần thiết để đánh giá hiệu suất của mạng điện. Nó giúp xác định các điểm yếu trong hệ thống và đưa ra các biện pháp cải thiện. Việc này không chỉ tiết kiệm chi phí mà còn nâng cao độ tin cậy của hệ thống điện.

II. Vấn đề và thách thức trong tính toán tổn thất công suất

Tính toán tổn thất công suất trong mạng điện phân phối gặp nhiều thách thức. Các yếu tố như điện áp, dòng điện và cấu trúc mạng đều ảnh hưởng đến kết quả tính toán. Hơn nữa, sự thay đổi trong điều kiện tải và thời tiết cũng làm cho việc dự đoán tổn thất trở nên khó khăn. Theo nghiên cứu, tổn thất có thể lên đến 15% công suất truyền tải trong các hệ thống lớn.

2.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến tổn thất công suất

Các yếu tố như điện trở của dây dẫn, cấu trúc mạng và điều kiện tải đều ảnh hưởng đến tổn thất công suất. Việc hiểu rõ các yếu tố này giúp tối ưu hóa thiết kế mạng điện và giảm thiểu tổn thất.

2.2. Khó khăn trong việc dự đoán tổn thất

Dự đoán tổn thất công suất là một thách thức lớn do sự biến động của tải và điều kiện môi trường. Các mô hình tính toán cần phải được cập nhật thường xuyên để phản ánh chính xác tình hình thực tế.

III. Phương pháp tối ưu hóa tính toán tổn thất công suất

Có nhiều phương pháp để tối ưu hóa tính toán tổn thất công suất trong mạng điện phân phối. Các phương pháp này bao gồm sử dụng phần mềm mô phỏng, áp dụng công nghệ điện thông minh và cải tiến thiết kế mạng. Việc áp dụng các công nghệ mới giúp giảm thiểu tổn thất và nâng cao hiệu suất.

3.1. Sử dụng phần mềm mô phỏng để tính toán

Phần mềm mô phỏng giúp mô phỏng các điều kiện hoạt động của mạng điện, từ đó tính toán tổn thất một cách chính xác. Việc này giúp các kỹ sư đưa ra các quyết định đúng đắn trong thiết kế và vận hành hệ thống.

3.2. Áp dụng công nghệ điện thông minh

Công nghệ điện thông minh giúp theo dõi và quản lý hiệu suất của mạng điện một cách hiệu quả. Việc sử dụng cảm biến và hệ thống điều khiển tự động giúp giảm thiểu tổn thất và nâng cao độ tin cậy của hệ thống.

IV. Ứng dụng thực tiễn và kết quả nghiên cứu về tổn thất điện năng

Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc áp dụng các giải pháp tối ưu hóa có thể giảm thiểu tổn thất điện năng trong mạng điện phân phối. Các ứng dụng thực tiễn cho thấy rằng việc cải tiến thiết kế và sử dụng công nghệ mới có thể giảm tổn thất lên đến 20%. Điều này không chỉ tiết kiệm chi phí mà còn nâng cao hiệu suất hoạt động của hệ thống.

4.1. Các nghiên cứu điển hình về tối ưu hóa tổn thất

Nghiên cứu tại một số thành phố lớn cho thấy việc áp dụng công nghệ điện thông minh đã giúp giảm tổn thất điện năng đáng kể. Các nghiên cứu này cung cấp những bài học quý giá cho việc cải tiến hệ thống điện.

4.2. Kết quả từ các dự án thực tế

Các dự án thực tế cho thấy rằng việc đầu tư vào công nghệ mới và cải tiến thiết kế mạng có thể mang lại lợi ích kinh tế lớn. Việc này không chỉ giúp giảm tổn thất mà còn nâng cao độ tin cậy của hệ thống điện.

V. Kết luận và tương lai của tổn thất công suất trong mạng điện phân phối

Tổn thất công suất và điện năng trong mạng điện phân phối là một vấn đề cần được giải quyết triệt để. Việc áp dụng các giải pháp tối ưu hóa không chỉ giúp giảm thiểu tổn thất mà còn nâng cao hiệu suất hoạt động của hệ thống. Tương lai của ngành điện sẽ phụ thuộc vào khả năng áp dụng công nghệ mới và cải tiến quy trình tính toán tổn thất.

5.1. Tầm nhìn tương lai cho ngành điện

Ngành điện cần phải tiếp tục đổi mới và áp dụng công nghệ mới để giảm thiểu tổn thất. Việc này không chỉ giúp tiết kiệm chi phí mà còn bảo vệ môi trường.

5.2. Các xu hướng mới trong nghiên cứu và phát triển

Các xu hướng mới trong nghiên cứu và phát triển sẽ tập trung vào việc cải tiến công nghệ và quy trình tính toán tổn thất. Điều này sẽ mở ra nhiều cơ hội cho ngành điện trong tương lai.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong mạng điện phân phối, tổn thất công suất và tổn thất điện năng là những vấn đề quan trọng ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả vận hành và chi phí sản xuất điện. Theo ước tính, tổn thất công suất trên các đường dây phân phối có thể lên đến 15% công suất truyền tải, gây ra thiệt hại lớn về kinh tế và kỹ thuật. Ví dụ, trong giai đoạn 1978-1988, một báo cáo của ngành điện tại New Mexico cho thấy tổn thất điện năng lên đến 299 GWh, tương đương 8,71% tổng điện năng truyền tải. Tổn thất này bao gồm tổn thất công suất tác dụng chủ yếu trên đường dây và tổn thất công suất phản kháng chủ yếu trên máy biến áp (MBA).

Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là xây dựng giải pháp tính toán tổn thất công suất và tổn thất điện năng trong mạng điện phân phối, từ đó đề xuất các biện pháp giảm tổn thất nhằm nâng cao hiệu quả vận hành hệ thống điện. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào mạng điện phân phối có cấp điện áp trung bình và thấp, với các thành phần chính gồm đường dây, MBA và các tải tiêu thụ điện. Thời gian nghiên cứu dựa trên dữ liệu thực tế thu thập tại Công ty Điện lực Thành phố Hồ Chí Minh.

Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc giảm chi phí đầu tư thiết bị, nâng cao chất lượng điện áp, giảm tổn thất điện năng và tăng hiệu quả kinh tế cho hệ thống điện phân phối. Các kết quả tính toán và mô hình hóa tổn thất sẽ hỗ trợ các nhà quản lý và kỹ sư điện trong việc tối ưu hóa vận hành và phát triển lưới điện thông minh.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn áp dụng các lý thuyết và mô hình cơ bản về tổn thất công suất và tổn thất điện năng trong mạng điện phân phối, bao gồm:

• Lý thuyết tổn thất công suất trên đường dây: Tổn thất công suất được tính dựa trên dòng điện chạy qua đường dây và điện trở của dây dẫn, theo công thức $\Delta P = 3 I^2 R$. Mô hình phân tích tổn thất trên đường dây có phụ tải tập trung và phân bố đều được sử dụng để đánh giá chính xác tổn thất trong các điều kiện vận hành khác nhau.

• Mô hình tổn thất công suất trong máy biến áp phân phối: Tổn thất công suất trong MBA bao gồm tổn thất không tải (trong lõi thép) và tổn thất tải (trong dây quấn). Tổn thất phản kháng trong MBA cũng được xem xét để đánh giá tổng tổn thất công suất.

• Mô hình tải điện và đặc tính tải: Các mô hình tải được phân loại theo tính chất điện trở, điện cảm và điện dung, bao gồm các mô hình A, B, C, D tương ứng với các loại tải gia đình, công nghiệp và thiết bị điện tử. Mô hình này giúp mô phỏng chính xác sự biến thiên của tải theo thời gian và điều kiện vận hành.

• Lý thuyết điều chỉnh điện áp và bù công suất phản kháng: Việc điều chỉnh điện áp và bù công suất phản kháng nhằm giảm tổn thất điện áp và tổn thất công suất trong mạng điện phân phối, qua đó nâng cao chất lượng điện năng.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính được thu thập từ Công ty Điện lực Thành phố Hồ Chí Minh, bao gồm thông số kỹ thuật của đường dây, máy biến áp, tải điện và dữ liệu vận hành thực tế trong các khoảng thời gian khác nhau. Cỡ mẫu nghiên cứu bao gồm các tuyến đường dây phân phối và MBA tiêu biểu với tổng số khoảng vài chục điểm đo.

Phương pháp phân tích sử dụng kết hợp mô hình toán học và mô phỏng trên phần mềm chuyên dụng để tính toán tổn thất công suất và tổn thất điện năng. Các phương pháp tính toán bao gồm:

• Tính toán tổn thất công suất trên đường dây theo mô hình tải tập trung và phân bố đều.
• Tính toán tổn thất công suất trong MBA dựa trên các thông số không tải và tải.
• Phân tích tổn thất điện áp và điều chỉnh điện áp trong mạng.
• Tối ưu hóa dung lượng bù công suất phản kháng nhằm giảm tổn thất.

Timeline nghiên cứu kéo dài trong khoảng 12 tháng, bao gồm các giai đoạn thu thập dữ liệu, xây dựng mô hình, tính toán, phân tích kết quả và đề xuất giải pháp.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Tổn thất công suất trên đường dây phân phối: Tổn thất công suất trên các đường dây có phụ tải tập trung dao động trong khoảng 8-15% công suất truyền tải. Đường dây có phụ tải phân bố đều có tổn thất thấp hơn khoảng 3 lần so với đường dây có phụ tải tập trung tại cuối đường dây.

2. Tổn thất công suất trong máy biến áp phân phối: Tổn thất công suất trong MBA chiếm tỷ lệ nhỏ so với tổn thất trên đường dây, dao động từ 3% đến 10% công suất định mức của MBA tùy theo loại và công suất MBA. MBA có công suất nhỏ hơn 10% tổn thất không tải, trong khi MBA lớn có thể lên đến 8-10% tổn thất ngắn mạch.

3. Ảnh hưởng của tải không đối xứng: Tải không đối xứng làm tăng tổn thất công suất do xuất hiện thành phần công suất thứ tự nghịch và không đối xứng, gây ra tổn thất bổ sung trên đường dây và MBA. Tổn thất do tải không đối xứng có thể chiếm phần lớn tổng tổn thất trong mạng điện phân phối.

4. Hiệu quả của bù công suất phản kháng: Việc sử dụng tụ bù công suất phản kháng giúp giảm tổn thất công suất tác dụng trên đường dây từ 5% đến 10%, đồng thời cải thiện điện áp tại các điểm tiêu thụ, giảm tổn thất điện áp khoảng 3-4% điện áp định mức.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính dẫn đến tổn thất công suất và điện năng trong mạng điện phân phối là do điện trở và điện cảm của đường dây, tổn thất trong lõi và dây quấn của MBA, cũng như sự không cân bằng tải giữa các pha. So với các nghiên cứu trong ngành, kết quả tổn thất công suất dao động trong khoảng 8-15% là phù hợp với thực tế vận hành tại các thành phố lớn.

Việc mô hình hóa tải theo các dạng A, B, C, D giúp phản ánh chính xác đặc tính biến thiên của tải theo thời gian và loại tải, từ đó nâng cao độ chính xác trong tính toán tổn thất. Tải không đối xứng là yếu tố làm tăng tổn thất đáng kể, do đó cần có biện pháp cân bằng tải và điều chỉnh điện áp phù hợp.

Bù công suất phản kháng bằng tụ bù được xác định là giải pháp hiệu quả, vừa giảm tổn thất, vừa cải thiện chất lượng điện áp. Tuy nhiên, việc lựa chọn dung lượng tụ bù cần được tối ưu dựa trên phân tích kinh tế kỹ thuật để tránh đầu tư lãng phí.

Dữ liệu có thể được trình bày qua các biểu đồ so sánh tổn thất công suất trên đường dây với các mô hình tải khác nhau, biểu đồ tổn thất trong MBA theo công suất và biểu đồ hiệu quả của các giải pháp bù công suất phản kháng.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Tối ưu hóa thiết kế và vận hành đường dây phân phối

   • Thực hiện lựa chọn tiết diện dây dẫn phù hợp để giảm điện trở và tổn thất công suất.
   • Áp dụng mô hình tải phân bố đều khi thiết kế mạng mới để giảm tổn thất.
   • Thời gian thực hiện: 1-2 năm. Chủ thể: Công ty Điện lực, đơn vị thiết kế.

2. Cân bằng tải và giảm tải không đối xứng

   • Triển khai các biện pháp cân bằng tải giữa các pha, sử dụng thiết bị điều khiển tự động.
   • Giám sát và điều chỉnh tải không đối xứng thường xuyên.
   • Thời gian thực hiện: 6-12 tháng. Chủ thể: Công ty Điện lực, đơn vị vận hành.

3. Lắp đặt và tối ưu dung lượng tụ bù công suất phản kháng

   • Xác định dung lượng tụ bù tối ưu dựa trên phân tích kinh tế kỹ thuật.
   • Lắp đặt tụ bù tại các điểm tiêu thụ lớn và các nút trọng yếu trong mạng.
   • Thời gian thực hiện: 1 năm. Chủ thể: Công ty Điện lực, nhà thầu thiết bị.

4. Nâng cao chất lượng điện áp và điều chỉnh điện áp tự động

   • Sử dụng thiết bị điều chỉnh điện áp tự động (LTC, máy điều áp) tại các trạm phân phối.
   • Phát triển hệ thống giám sát và điều khiển từ xa để duy trì điện áp ổn định.
   • Thời gian thực hiện: 2 năm. Chủ thể: Công ty Điện lực, đơn vị công nghệ.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Kỹ sư và chuyên gia vận hành lưới điện phân phối

   • Hỗ trợ trong việc tính toán tổn thất, tối ưu vận hành và giảm tổn thất điện năng.
   • Áp dụng các mô hình tải và giải pháp bù công suất phản kháng.

2. Nhà quản lý và hoạch định chính sách ngành điện

   • Cung cấp cơ sở khoa học để xây dựng chính sách phát triển lưới điện hiệu quả, giảm tổn thất và nâng cao chất lượng điện năng.

3. Các đơn vị thiết kế và thi công hệ thống điện

   • Tham khảo các mô hình và phương pháp tính toán tổn thất để thiết kế mạng điện phân phối tối ưu, tiết kiệm chi phí đầu tư.

4. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành điện

   • Tài liệu tham khảo chuyên sâu về lý thuyết tổn thất công suất, mô hình tải và các giải pháp kỹ thuật trong mạng điện phân phối.

Câu hỏi thường gặp

1. Tổn thất công suất trong mạng điện phân phối là gì?
   Tổn thất công suất là phần công suất bị tiêu hao do điện trở và điện cảm trong đường dây và thiết bị điện, không được chuyển hóa thành công suất hữu ích. Ví dụ, tổn thất trên đường dây có thể chiếm đến 15% công suất truyền tải.

2. Tại sao tải không đối xứng làm tăng tổn thất?
   Tải không đối xứng gây ra dòng điện thứ tự nghịch và không đối xứng, làm tăng tổn thất trên đường dây và MBA do xuất hiện các thành phần công suất phụ thêm, làm giảm hiệu quả truyền tải.

3. Làm thế nào để tính tổn thất công suất trên đường dây?
   Tổn thất được tính theo công thức $\Delta P = 3 I^2 R$, trong đó $I$ là dòng điện chạy qua dây, $R$ là điện trở dây dẫn. Mô hình tải tập trung hoặc phân bố đều được sử dụng tùy theo đặc điểm mạng.

4. Tác dụng của tụ bù công suất phản kháng trong mạng điện?
   Tụ bù giúp giảm dòng điện phản kháng, từ đó giảm tổn thất công suất tác dụng và tổn thất điện áp trên đường dây, cải thiện chất lượng điện áp và nâng cao hiệu quả vận hành.

5. Làm sao để xác định dung lượng tụ bù tối ưu?
   Dung lượng tụ bù được xác định dựa trên phân tích kinh tế kỹ thuật, cân bằng giữa chi phí đầu tư và lợi ích giảm tổn thất, thường sử dụng các bài toán tối ưu hóa với các ràng buộc về điện áp và công suất.

Kết luận

• Tổn thất công suất trên đường dây phân phối dao động trong khoảng 8-15%, tổn thất trong MBA chiếm 3-10% công suất định mức.
• Tải không đối xứng làm tăng tổn thất và cần được cân bằng để giảm thiểu tổn thất bổ sung.
• Bù công suất phản kháng bằng tụ bù là giải pháp hiệu quả giúp giảm tổn thất và cải thiện điện áp.
• Phương pháp tính toán tổn thất dựa trên mô hình tải và đặc tính thiết bị giúp nâng cao độ chính xác và hiệu quả vận hành.
• Đề xuất các giải pháp kỹ thuật và quản lý nhằm giảm tổn thất, nâng cao chất lượng điện năng và hiệu quả kinh tế cho mạng điện phân phối.

Tiếp theo, cần triển khai áp dụng các giải pháp đề xuất trong thực tế vận hành, đồng thời phát triển hệ thống giám sát và điều khiển tự động để tối ưu hóa hiệu quả mạng điện phân phối. Mời các chuyên gia và nhà quản lý ngành điện tham khảo và áp dụng kết quả nghiên cứu nhằm nâng cao hiệu quả vận hành hệ thống điện quốc gia.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chaân thaønh caûm ôn Thaày TS. Nguyeãn Hoaøng Vieät ñaõ taän tình höôùng daãn, giuùp ñôõ em hoaøn thaønh baûn luaän vaên naøy. Em xin caûm ôn Quyù Thaày, Coâ thuoäc Khoa Ñieän tröôøng Ñaïi hoïc Sö Phaïm Kyõ Thuaät TP. Hoà Chí Minh ñaõ hoã trôï vaø goùp yù ñeå baûn luaän vaên ñöôïc hoaøn taát ñuùng thôøi haïn.

Xin chaân thaønh caûm ôn caùc anh , em baïn höõu trong Coâng ty Ñieän Löïc Thaønh Phoá Hoà Chí Minh, Ñieàu ñoä ñieän löïc TP. Hoà Chí Minh ñaõ giuùp ñôõ raát nhieàu trong vieäc tìm kieám soá lieäu ñeå thöïc hieän baûn luaän vaên naøy. Ngöôøi thöïc hieän Vuõ Ñoã Cöôøng CÔNG TRÌNH ĐƯỢC THỰC HIỆN TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Cán bộ hướng dẫn khoa học:. (Ghi rõ họ, tên, chức danh khoa học, học vị và chữ ký) Cán bộ chấm nhận xét 1:.

(Ghi rõ họ, tên, chức danh khoa học, học vị và chữ ký) Cán bộ chấm nhận xét 2:. (Ghi rõ họ, tên, chức danh khoa học, học vị và chữ ký) Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT, ngày. TÓM TẮT LÝ LỊCH TRÍCH NGANG Họ và tên : Vuõ Ñoã Cöôøng Ngày, tháng, năm sinh: 27/ 04/ 1964 Nơi sinh: Saigon Địa chỉ liên lạc : 34 Nguyeãn Ñình Chính, P. Phú Nhuận, Tp.

Quá trình đào tạo: - Từ 1982 đến 1987: học Đại học ở Trường ĐH SPKT Tp.HCM, ngành ĐKC - Từ 2003 đến nay: học Cao học ở Trường ĐH SPKT Tp.HCM, ngành Thiết bị, mạng và nhà máy điện. Quá trình công tác: - Từ tháng 10/ 1987 đến nay: GV Bộ môn Tự Động Hoá Công Nghiệp thuộc Khoa Điện Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Giaûi phaùp tính toaùn toån thaát coâng suaát vaø toån thaát ñieän naêng trong löôùi ñieän phaân phoái Chöông 1: Vaán ñeà toån thaát coâng suaát vaø toån thaát ñieän naêng trong maïng ñieän phaân phoái. Toång quan.

Tính toaùn toån thaát coâng suaát vaø toån thaát ñieän naêng treân ñöôøng daây. Toån thaát coâng suaát trong maùy bieán aùp. Toån thaát ñieän naêng treân ñöôøng daây vaø maùy bieán aùp .17 Chöông 2: Moâ hình hoùa caùc khaâu trong maïng ñieän. Moâ hình taûi.

Moâ hình ñöôøng daây treân khoâng vaø caùp. Moâ hình maùy bieán aùp. Moâ hình caùc phaàn töû phaûn khaùng. 31 Chöông 3: Vaán ñeà giaûm toån thaát coâng suaát vaø toån thaát ñieän naêng trong maïng ñieän.

Giôùi thieäu chung. Vaán ñeà thay ñoåi ñieän aùp treân löôùi ñieän. Caùc giaûi phaùp giaûm toån thaát coâng suaát. Caáu taïo beân ngoaøi cuûa CP 243-1 IT.

Giôùi thieäu caùc LED traïng thaùi .34 Chöông 4: Chöông trình tính toaùn toån thaát coâng suaát vaø toån thaát ñieän naêng. Nhaéc laïi veà caùc moment thoáng keâ. Tính toaùn toån thaát ñieän naêng. Ví duï minh hoïa .68 Chöông 5: Vieát chöông trình tính toaùn toån thaát ñieän naêng.

Giôùi thieäu chung. Chöông trình tính toaùn toån thaát ñieän naêng. Tính toaùn thöïc teá .88 Muïc Luïc Giaûi phaùp tính toaùn toån thaát coâng suaát vaø toån thaát ñieän naêng trong löôùi ñieän phaân phoái KEÁT LUAÄN. 89 TAØI LIEÄU THAM KHAÛO.

90 Muïc Luïc Chöông 1 Vaán ñeà toån thaát coâng suaát vaø toån thaát ñieän naêng trong maïng ñieän phaân phoái I. Toång quan Khi truyeàn taûi ñieän naêng töø thanh caùi caùc nhaø maùy ñieän ñeán hoä tieâu thuï, ta caàn phaûi duøng daây daãn vaø maùy bieán aùp, neân moät phaàn ñieän naêng seõ bò tieâu hao do ñoát noùng daây daãn, do taïo neân caùc tröôøng ñieän töø vaø do caùc hieäu öùng khaùc. Phaàn tieâu hao ñoù goïi laø toån thaát ñieän naêng. Trong maïng ñieän phaân phoái toång chieàu daøi ñöôøng daây vaø soá löôïng MBA raát lôùn, hôn nöûa maïng ñieän phaân phoái coù caáp ñieän aùp thaáp neân toån thaát coâng suaát treân maïng ñieän phaân phoái laø con soá khoâng nhoû.

Vôùi nhöõng heä thoáng phaân phoái lôùn, toån thaát naøy coù theå leân ñeán 15% coâng suaát truyeàn taûi. Theo moät baùo caùo cuûa Coâng ty Dòch Vuï Coâng coäng taïi New Mexico, trong khoaûng töø naêm 1978 ñeán 1988 chæ vôùi möùc ñoä chieám khoaûng 8,71% toån thaát ñieän naêng ñaõ leân ñeán 299GWh. Toån thaát coâng suaát bao goàm toån thaát coâng suaát taùc duïng (chuû yeáu laø ñöôøng daây) vaø toån thaát coâng suaát phaûn khaùng (chuû yeáu laø MBA). Toån thaát coâng suaát daãn ñeán caùc thieát bò phaùt ñieän phaûi taêng laøm voán ñaàu tö nguoàn phaùt cao, gaây tình traïng thieáu huït ñieän naêng taïi nôi tieâu thuï, hieäu suaát truyeàn taûi thaáp, laøm taêng giaù thaønh saûn xuaát cuõng nhö truyeàn taûi ñieän vaø khoâng coù lôïi cho vieäc phaùt trieån kinh teá, phuïc vuï daân sinh.

Toån thaát coâng suaát phaûn khaùng tuy khoâng aûnh höôûng tröïc tieáp ñeán möùc phí toån veà nhieân lieäu nhöng daãn ñeán tình traïng khoâng ñuû coâng suaát phaûn khaùng cung caáp cho hoä tieâu thuï, do vaäy taïi ñaây caàn phaûi trang bò theâm caùc thieát bò phaùt coâng suaát phaûn khaùng nhö tuï ñieän, maùy buø ñoàng boä. Keát quaû daãn ñeán chi phí ñaàu tö veà thieát bò taêng cao, laøm giaù thaønh truyeàn taûi ñieän cuõn g taêng cao. Chöông 1: Vaán ñeà toån thaát coâng suaát vaø toån thaát ñieän naêng trong maïng ñieän phaân phoái Trong maïng ñieän phaân phoái, toån thaát sinh ra do caùc nguyeân nhaân sau:  Toån thaát treân ñöôøng daây trong daây daãn caùc pha.  Toån thaát trong caùc daây ñaát vaø trong ñaát.

 Toån thaát trong loõi maùy bieán aùp.  Toån thaát taêng do söï suy giaûm caùc phaàn töû phaûn khaùng.  Toån thaát taêng do caùc ñaëc tính cuûa taûi.  Toån thaát taêng do söï maát caân baèng giöõa caùc pha trong heä thoáng.

Vieäc tính toaùn, choïn löïa ñuùng kích côõ daây daãn seõ giôùi haïn toån thaát trong ñöôøng daây. Vôùi caùc heä thoáng ñieän hai pha vaø moät pha seõ laøm xuaát hieän theâm toån thaát trong daây ñaát vaø trong ñaát. Söï maát ñoái xöùng cuûa taûi cuõng seõ laøm toån thaát trong daây ñaát vaø ñaát taêng theâm. Toån thaát trong loõi maùy bieán aùp phaân phoái seõ raát nhaïy vôùi giaù trò bieân ñoä cuûa ñieän aùp heä thoáng.

Chaát löôïng cuûa maùy bieán aùp cuõng seõ aûnh höôûng ñeán toån thaát naøy. Do taûi tieâu thuï thay ñoåi giöõa ngaøy vaø ñeâm, giöõa caùc muøa neân heä soá coâng suaát cuûa heä thoáng cuõng seõ thay ñoåi. Neáu khoâng coù söï choïn löïa, tính toaùn ñuùng cho caùc thieát bò ñoùng caét caùc phaàn töû buø coâng suaát phaûn khaùng seõ daãn ñeán vieäc taêng toån thaát trong heä thoáng do heä soá coâng suaát quaù thaáp. Ñaëc tính cuûa taûi cuõng ñoùng vai troø quan troïng trong toån thaát cuûa maïng ñieän phaân phoái.

Trong chu trình taûi ñænh, ñieän aùp treân ñöôøng daây coù theå bò giaûm xuoáng döôùi giaù trò cho pheùp. Ñieàu naøy trôû neân raát quan troïng trong vieäc tính toaùn toån thaát trong heä thoáng phaân phoái. Ví duï, raát nhieàu caùc ñoäng cô truyeàn ñoäng nhö maùy bôm, maùy neùn, maùy ñieàu hoøa nhieät ñoä, quaït .v coù ñaëc tính taûi coâng suaát khoâng ñoåi khi laøm vieäc vôùi ñieän aùp khaùc hôn so vôùi giaù trò danh ñònh töø 80% ñeán 110%. Ñieàu naøy seõ daãn ñeán doøng ñieän chaûy trong ñöôøng daây seõ taêng cao hôn khi ñieän aùp giaûm, do vaäy toån thaát heä thoáng cuõng seõ taêng theo.

7 Chöông 1: Vaán ñeà toån thaát coâng suaát vaø toån thaát ñieän naêng trong maïng ñieän phaân phoái II. Tính toaùn toån thaát coâng suaát vaø toån thaát ñieän naêng treân ñöôøng daây Ñeå xaùc ñònh toån thaát coâng suaát treân ñöôøng daây ta chæ xeùt ñöôøng daây coù phuï taûi taäp trung cuoái ñöôøng daây laøm ñaïi dieän cho ñöôøng daây coù nhieàu phuï taøi taäp trung, ñöôøng daây phaân nhaùnh, löôùi maïch voøng vaø giaû thieát laø taûi ñoá i xöùng. Vì caùc daïng löôùi phaân phoái naøy ñeàu coù coâng thöùc tính gioáng nhau. Khi tính löôùi maïch voøng cuõng duøng nguyeân lí xeáp choàng.

Sau ñoù tính rieâng cho tröôøng hôïp löôùi phaân boá ñeàu vaø löôùi coù phuï taûi khoâng ñoái xöùng. Toån thaát coâng suaát treân ñöôøng daây coù phuï taûi taäp trung  Khi coù doøng ñieän ba pha chaïy qua ñöôøng daây coù toång trôû Z  R  jX seõ gaây ra toån thaát coâng suaát nhö sau: S2 P2  Q2 P  3 * I 2 * R  * R  * R; (1 _ 1) U 22 U 22 S2 P2  Q2 Q  3 * I 2 * X  * X  * X ; (1 _ 2) U 22 U 22 Vôùi: P, Q, S laø cuûa 3 pha U2: ñieän aùp daây P, P [MW]; Q, Q [MVAR]; U2 [KV] ; R,X []; Thoâng thöôøng khi tính toaùn coù theå coù theå choïn Uñm laø giaù trò ñònh möùc cuûa löôùi. Khi muoán taêng ñoä chính xaùc, toån thaát tính taïi ñaâu seõ laáy ñieän aùp taïi ñieåm ñoù. 8 Chöông 1: Vaán ñeà toån thaát coâng suaát vaø toån thaát ñieän naêng trong maïng ñieän phaân phoái U 1 U 2 R+jX Hình 1_1 P+jQ 2.

Toån thaát coâng suaát treân ñöôøng daây coù phuï taûi phaân boá ñeàu Ñaây laø tröôøng hôïp caùc heä thoáng ñieän phaân phoái trong thaønh phoá, caùc ñöôøng daây chieáu saùng coâng coäng, ñöôøng daây cung caáp ñieän cho caùc xí nghieäp trong C A B dl I Ib L O l L Hình 1_2a khu cheá xuaát… Moät caùch gaàn ñuùng ta coù theå xem doøng ñieän bieán thieân daïng tuyeán tính doïc theo ñöôøng daây daãn. Laáy moät vi phaân dl taïi B ta ñöôïc: Ib  I *l L Toån thaát P trong moät vi phaân dl laø: dP  3 * I b2 * dr; Goïi r0: ñieän trôû treân moät ñôn vò chieàu daøi daây daãn (/km)  dr = r0*dl. 2 Vaäy : dP  3 *  I * l  * ro * dl;  L  Toaøn boä toån thaát coâng suaát doïc ñöôøng daây AC laø: 9 Chöông 1: Vaán ñeà toån thaát coâng suaát vaø toån thaát ñieän naêng trong maïng ñieän phaân phoái 2  I .dl  r * I * L  R * I ; (1 _ 3) 2 0 2 2 0  L L 0 I:doøng toång cuûa phuï taûi phaân boá ñeàu. So saùnh (1_3) vôùi (1_1) ta thaáy toån thaát coâng suaát treân ñöôøng daây coù phuï taûi phaân boá ñeàu beù hôn 3 laàn toån thaát treân ñöôøng daây coù cuøng phuï taûi nhöng taäp trung ôû cuoái ñöôøng daây Ptaäp trung = 3.

Pphaân boá ñeàu Töø ñoù coù theå duøng 1 trong 2 sô ñoà thay theá töông ñöông Hình 1_2 b) hay c) ñeå xaùc ñònh toån thaát coâng suaát löôùi phaân boá ñeàu. Toån thaát coâng suaát khi taûi khoâng ñoái xöùng Khi taûi khoâng ñoái xöùng seõ daãn ñeán doøng ñieän vaø ñieän aùp cuõng khoâng ñoái xöùng caû veà bieân ñoä vaø goùc pha. ÔÛ ñaây chæ xeùt söï maát ñoái xöùng veà bieân ñoä. Ñeå thuaän tieän trong vieäc tính toaùn, ngöôøi ta phaân tích caùc thaønh phaàn khoâng ñoái xöùng thaønh caùc thaønh phaàn ñoái xöùng.