Luận văn thạc sĩ hcmute nghiên cứu các phương pháp tính toán tổn thất công suất và đề xuất các phương án giảm tổn thất công suất lưới trung áp huyện châu thành

Luận văn thạc sĩ HCMUTE nghiên cứu phương pháp tính toán và đề xuất giải pháp giảm tổn thất công suất lưới trung áp huyện Châu Thành.

• Tác giả: Biện Công Bằng
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Minh Tâm
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện
• Đề tài: Nghiên Cứu Giảm Tổn Thất Công Suất Lưới Trung Áp Tại Huyện Châu Thành
• Loại tài liệu: Luận Văn Thạc Sĩ
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT
• ABSTRACT
• 1. CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU
• 1.1. Lý do chọn đề tài
• 1.2. Mục đích nghiên cứu
• 1.3. Nội dung nghiên cứu
• 1.4. Kết quả đạt được của đề tài
• 1.5. Giới hạn của đề tài
• 1.6. Giá trị thực tiễn
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 2.1. Khái niệm lưới điện
• 2.1.1. Lưới hệ thống
• 2.1.2. Lưới truyền tải
• 2.1.3. Lưới phân phối
• 2.2. Khái niệm về tổn thất điện năng
• 2.2.1. Các nguyên nhân gây ra TTĐN trên lưới phân phối
• 2.2.2. Phương pháp xác định tổn thất điện năng
• 2.2.2.1. Xác định TTĐN của lưới điện qua tính toán tổn thất kỹ thuật
• 2.2.2.1.1. Phương pháp phương sai dòng điện σ2
• 2.2.2.1.2. Phương pháp cường độ dòng điện thực tế
• 2.2.2.1.3. Phương pháp điện trở đẳng trị
• 2.2.2.1.4. Phương pháp theo đồ thị phụ tải
• 2.2.2.1.5. Phương pháp theo thời gian tổn thất công suất cực đại
• 2.2.2.2. Xác định TTĐN thực hiện qua hệ thống công tơ đo đếm
• 2.2.2.3. Nhận dạng TTĐN theo từng cấp điện áp, từng khu vực lưới điện, từng xuất tuyến trung áp, từng trạm biến áp công cộng
• 2.2.2.4. Các biện pháp giảm TTĐN
• 2.2.2.4.1. Biện pháp quản lý kỹ thuật-vận hành
• 2.2.2.4.2. Biện pháp quản lý kinh doanh
• 2.2.2.4.3. Bài toán tái cấu hình lưới giảm tổn thất công suất
• 2.3. Các nghiên cứu trước đây
• 2.3.1. Phương pháp kết hợp Heuristic và tối ưu hóa
• 2.3.2. Phương pháp Heuristic
• 2.3.3. Các giải thuật dựa trên trí tuệ nhân tạo
• 2.3.4. Giải pháp đề xuất bởi phần mềm PSS/ADEPT
• 2.4. Nhận xét, kết luận
• 2.5. Bài toán xác định phương án bù tối ưu
• 2.6. Các nghiên cứu trước đây
• 2.6.1. Lý thuyết bù cho lưới phân phối
• 2.6.2. Giải pháp đề xuất bởi phần mềm PSS/ADEPT
• 2.6.3. Nhận xét, kết luận
• 3. CHƯƠNG 3: TỔNG QUAN VỀ PHẦN MỀM PSS/ADEPT
• 3.1. Giới thiệu tổng quan
• 3.2. Các cửa sổ ứng dụng
• 3.2.1. Cửa sổ Equipment List View
• 3.2.2. Cửa sổ Progress View
• 3.2.3. Cửa sổ Report Preview
• 3.3. Các bước thực hiện trong phần mềm PSS/ADEPT
• 3.3.1. Thiết lập thông số mạng lưới điện
• 3.3.2. Vẽ sơ đồ lưới điện
• 3.3.3. Chạy các chức năng tính toán
• 3.4. Phương pháp xác định điểm dừng (điểm tách lưới) tối ưu bằng Modul TOPO Analysis của phần mềm PSS/ADEPT
• 3.5. Phương pháp xác định điểm dừng tối ưu của phần mềm PSS/ADEPT
• 4. CHƯƠNG 4: ỨNG DỤNG CHƯƠNG TRÌNH PSS/ADEPT TÍNH BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG CHO TUYẾN 22KV
• 4.1. Tổng quan huyện Châu Thành, tỉnh An Giang
• 4.1.1. Giới thiệu về lưới điện huyện Châu Thành
• 4.1.2. Khối lượng quản lý huyện Châu Thành
• 4.1.3. Sơ đồ kết lưới huyện Châu Thành
• 4.1.4. Thực trạng sử dụng điện năng huyện Châu Thành
• 4.2. Thông số đường dây 22kV tuyến 481 An Châu
• 4.3. Thiết lập thông số các phần tử trên lưới điện
• 4.3.1. Thiết lập thông số nút nguồn
• 4.3.2. Thiết lập thông số nút tải
• 4.3.3. Thiết lập thông số đường dây
• 4.3.4. Thiết lập thông số máy biến áp phân phối
• 4.3.5. Thiết lập thông số kinh tế cho chương trình PSS/ADEPT
• 4.4. Xác định dung lượng bù và vị trí bù tối ưu cho phát tuyến 481 An Châu
• 4.4.1. Đồ thị phụ tải
• 4.4.2. Xác định vị trí bù tối ưu
• 4.4.3. Tính toán hiệu quả kinh tế khi bù công suất
• 5. CHƯƠNG 5: XÁC ĐỊNH ĐIỂM DỪNG TỐI ƯU BẰNG PHẦN MỀM PSS/ADEPT CHO LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI
• 5.1. Thiết đặt thông số kinh tế cho bài toán TOPO
• 5.2. Đặt các tùy chọn cho bài toán TOPO
• 5.3. Chạy bài toán TOPO cho một sơ đồ lưới điện
• 6. CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• 6.1. Các nội dung chưa thực hiện được
• 6.2. Hướng phát triển
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT
• DANH SÁCH HÌNH VẼ
• DANH SÁCH BẢNG BIỂU

Tóm tắt

I. Giới thiệu về tổn thất công suất lưới trung áp

Nghiên cứu về giảm tổn thất công suất lưới trung áp tại huyện Châu Thành là một vấn đề quan trọng trong việc nâng cao hiệu suất lưới điện. Tổn thất công suất trong lưới điện thường xảy ra do nhiều nguyên nhân, bao gồm sự hao hụt năng lượng trong quá trình truyền tải và phân phối. Việc xác định và phân tích các nguyên nhân này là cần thiết để đưa ra các giải pháp hiệu quả nhằm giảm thiểu tổn thất. Theo thống kê, tổn thất điện năng có thể chiếm một tỷ lệ lớn trong tổng sản lượng điện tiêu thụ, ảnh hưởng đến hiệu quả kinh doanh của các công ty điện lực. Do đó, việc nghiên cứu và áp dụng các phương pháp tính toán tổn thất công suất là rất cần thiết.

1.1. Khái niệm về tổn thất công suất

Tổn thất công suất được định nghĩa là sự hao hụt năng lượng trong quá trình truyền tải điện từ nhà máy phát điện đến người tiêu dùng. Tổn thất này có thể được phân thành hai loại chính: tổn thất kỹ thuật và tổn thất phi kỹ thuật. Tổn thất kỹ thuật là tổn thất không thể tránh khỏi do các yếu tố vật lý như điện trở của dây dẫn, trong khi tổn thất phi kỹ thuật thường liên quan đến các vấn đề quản lý và vận hành. Việc hiểu rõ về các loại tổn thất này sẽ giúp các kỹ sư điện lực đưa ra các biện pháp khắc phục hiệu quả.

II. Phương pháp nghiên cứu và tính toán tổn thất

Để giảm tổn thất công suất, nghiên cứu đã áp dụng các phương pháp tính toán hiện đại, bao gồm việc sử dụng phần mềm PSS/ADEPT. Phần mềm này cho phép mô phỏng và phân tích các thông số của lưới điện, từ đó xác định dung lượng bù và vị trí lắp đặt tụ bù tối ưu. Việc xác định dung lượng bù là rất quan trọng, vì nó giúp cải thiện hiệu suất lưới điện và giảm thiểu tổn thất điện năng. Nghiên cứu cũng đã áp dụng giải thuật TOPO để xác định điểm tách lưới, từ đó tối ưu hóa cấu hình lưới phân phối.

2.1. Ứng dụng phần mềm PSS ADEPT

Phần mềm PSS/ADEPT được sử dụng để mô phỏng và phân tích lưới điện, giúp xác định các thông số cần thiết cho việc giảm tổn thất công suất. Qua việc thiết lập các thông số mạng lưới điện, phần mềm cho phép người dùng chạy các chức năng tính toán để xác định dung lượng bù và vị trí bù tối ưu. Kết quả từ phần mềm cung cấp thông tin chi tiết về tổn thất công suất hiện hữu, từ đó đưa ra các giải pháp cải thiện hiệu quả vận hành của lưới điện.

III. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn

Kết quả nghiên cứu cho thấy việc áp dụng các phương pháp tính toán và phần mềm PSS/ADEPT đã giúp giảm đáng kể tổn thất điện năng trên lưới trung áp huyện Châu Thành. Cụ thể, việc xác định dung lượng bù và vị trí lắp đặt tụ bù đã góp phần nâng cao hiệu suất lưới điện lên mức tối ưu. Các giải pháp đề xuất không chỉ giúp giảm tổn thất mà còn đảm bảo lưới điện vận hành ổn định với hệ số công suất từ 0,95 trở lên. Điều này không chỉ mang lại lợi ích kinh tế cho công ty điện lực mà còn góp phần bảo vệ môi trường thông qua việc tiết kiệm năng lượng.

3.1. Giá trị thực tiễn của nghiên cứu

Nghiên cứu này có giá trị thực tiễn cao, không chỉ cho Điện lực Châu Thành mà còn cho các công ty điện lực khác trong việc quản lý và vận hành lưới điện. Kết quả nghiên cứu có thể được sử dụng làm tài liệu tham khảo cho các kỹ sư điện lực trong việc áp dụng các giải pháp giảm tổn thất điện năng. Hơn nữa, việc cải thiện hiệu suất lưới điện sẽ góp phần vào sự phát triển bền vững của ngành điện, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của xã hội.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Tổn thất điện năng (TTĐN) trên lưới điện phân phối là một trong những vấn đề cấp thiết ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả kinh tế và chất lượng cung cấp điện. Theo lộ trình giảm tổn thất điện năng từ năm 2016 đến 2020, EVN đặt mục tiêu giảm tỷ lệ tổn thất điện năng xuống dưới 6,5% toàn quốc, trong đó Tổng Công ty Điện lực miền Nam (EVN SPC) dưới 4,0%, Công ty Điện lực An Giang dưới 3,30% và Điện lực Châu Thành phải giảm xuống dưới 2,73%. Tổn thất điện năng chủ yếu phát sinh trên lưới phân phối trung áp do các yếu tố kỹ thuật và phi kỹ thuật như quá tải, thiết bị kém hiệu suất, vận hành không tối ưu và vi phạm sử dụng điện.

Luận văn tập trung nghiên cứu các phương pháp tính toán tổn thất công suất trên lưới trung áp huyện Châu Thành, tỉnh An Giang, trong giai đoạn khảo sát năm 2017, nhằm đề xuất các giải pháp giảm tổn thất hiệu quả. Mục tiêu cụ thể là xác định dung lượng và vị trí lắp đặt tụ bù công suất phản kháng tối ưu, đồng thời xác định điểm dừng tối ưu trong cấu hình lưới điện phân phối để giảm tổn thất công suất tác dụng. Nghiên cứu sử dụng phần mềm chuyên dụng PSS/ADEPT với các thuật toán TOPO và CAPO để mô phỏng và tối ưu hóa vận hành lưới điện.

Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa thực tiễn lớn, giúp Điện lực Châu Thành và các đơn vị liên quan nâng cao hiệu quả quản lý kỹ thuật, giảm tổn thất điện năng, góp phần thực hiện mục tiêu tiết kiệm năng lượng và phát triển bền vững ngành điện.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

• Khái niệm lưới điện phân phối: Lưới điện phân phối trung áp có điện áp từ 6 đến 35 kV, chịu trách nhiệm phân phối điện từ trạm biến áp trung gian đến các phụ tải cuối cùng. Đặc điểm của lưới phân phối là cấu trúc hình tia, vận hành linh hoạt và có nhiều điểm đóng cắt để đảm bảo độ tin cậy.

• Tổn thất điện năng (TTĐN): Bao gồm tổn thất kỹ thuật (do điện trở dây dẫn, máy biến áp, thiết bị điện) và tổn thất thương mại (do vi phạm sử dụng điện, sai số đo đếm). Tổn thất kỹ thuật được phân thành tổn thất công suất tác dụng và công suất phản kháng, trong đó tổn thất công suất tác dụng ảnh hưởng lớn đến hiệu quả vận hành.

• Phương pháp tính toán tổn thất: Luận văn áp dụng các phương pháp tính toán tổn thất kỹ thuật như phương pháp điện trở đẳng trị, phương pháp theo đồ thị phụ tải, và phương pháp tính tổn thất công suất cực đại. Các phương pháp này giúp xác định chính xác tổn thất trên từng đoạn dây, trạm biến áp và toàn bộ lưới phân phối.

• Giải thuật TOPO và CAPO trong phần mềm PSS/ADEPT: TOPO là thuật toán xác định điểm dừng (điểm tách lưới) tối ưu nhằm tái cấu hình lưới điện phân phối để giảm tổn thất công suất tác dụng. CAPO là thuật toán xác định dung lượng và vị trí lắp đặt tụ bù công suất phản kháng tối ưu trên lưới điện nhằm cải thiện hệ số công suất và giảm tổn thất.

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: Số liệu vận hành thực tế của lưới điện trung áp huyện Châu Thành năm 2017, bao gồm thông số đường dây, trạm biến áp, phụ tải, và dữ liệu đo đếm điện năng từ hệ thống công tơ.

• Phương pháp chọn mẫu: Lưới điện tuyến 22 kV tuyến 481 An Châu được chọn làm đối tượng nghiên cứu điển hình, đại diện cho cấu trúc và đặc điểm vận hành của lưới trung áp huyện Châu Thành.

• Phương pháp phân tích: Sử dụng phần mềm PSS/ADEPT để mô phỏng lưới điện, thiết lập các thông số kỹ thuật và kinh tế, chạy thuật toán TOPO để xác định điểm dừng tối ưu và thuật toán CAPO để tính toán dung lượng, vị trí tụ bù công suất phản kháng tối ưu. Kết quả được so sánh với dữ liệu thực tế để đánh giá hiệu quả giảm tổn thất.

• Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu được thực hiện trong năm 2018-2019, với các bước thu thập số liệu, thiết lập mô hình, chạy mô phỏng, phân tích kết quả và đề xuất giải pháp.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Xác định dung lượng và vị trí tụ bù tối ưu: Qua mô phỏng bằng PSS/ADEPT, dung lượng tụ bù công suất phản kháng được xác định tối ưu cho tuyến 481 An Châu, giúp nâng hệ số công suất lên trên 0,95, giảm tổn thất công suất tác dụng trên lưới trung áp. Cụ thể, tổn thất công suất trước khi bù là khoảng 15% tổng công suất truyền tải, sau khi bù giảm xuống còn khoảng 9%, tương đương giảm tổn thất gần 40%.

2. Xác định điểm dừng tối ưu bằng thuật toán TOPO: Việc tái cấu hình lưới điện phân phối thông qua xác định điểm dừng tối ưu giúp giảm tổn thất công suất tác dụng thêm khoảng 10% so với cấu hình hiện tại. Thuật toán TOPO đã xác định được các điểm mở khóa điện phù hợp để tạo cấu trúc lưới hình tia với tổn thất thấp nhất.

3. Hiệu quả kinh tế của giải pháp bù công suất phản kháng: Tính toán hiệu quả kinh tế cho thấy việc đầu tư lắp đặt tụ bù công suất phản kháng có thể hoàn vốn trong vòng 2-3 năm nhờ tiết kiệm chi phí điện năng và giảm tổn thất. Lợi ích kinh tế được đánh giá dựa trên chi phí biên điện năng và chi phí đầu tư thiết bị.

4. So sánh tổn thất kỹ thuật và thực tế: Kết quả tính toán tổn thất kỹ thuật bằng phần mềm PSS/ADEPT tương đối phù hợp với số liệu đo đếm thực tế, sai số trong khoảng 5-7%, cho thấy mô hình và phương pháp tính toán có độ tin cậy cao.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của tổn thất công suất tác dụng cao trên lưới trung áp huyện Châu Thành là do cấu trúc lưới phân phối hình tia với bán kính cấp điện lớn, dây dẫn có tiết diện chưa tối ưu và hệ số công suất thấp do thiếu bù công suất phản kháng. Việc áp dụng giải pháp bù công suất phản kháng giúp nâng cao hệ số công suất, giảm dòng điện chạy qua dây dẫn, từ đó giảm tổn thất theo tỷ lệ bình phương dòng điện.

Thuật toán TOPO trong phần mềm PSS/ADEPT đã chứng minh hiệu quả trong việc tái cấu hình lưới điện phân phối, giúp xác định điểm dừng tối ưu để giảm tổn thất công suất. Kết quả này tương đồng với các nghiên cứu trước đây về tối ưu hóa cấu hình lưới điện phân phối bằng các thuật toán heuristic và trí tuệ nhân tạo.

Việc kết hợp hai giải pháp bù công suất phản kháng và tái cấu hình lưới điện mang lại hiệu quả giảm tổn thất công suất tác dụng đáng kể, đồng thời đảm bảo vận hành ổn định và nâng cao chất lượng điện năng. Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ phụ tải trước và sau khi bù, bảng so sánh tổn thất công suất và hiệu quả kinh tế của các phương án.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Triển khai lắp đặt tụ bù công suất phản kháng tối ưu: Thực hiện lắp đặt tụ bù tại các vị trí đã xác định trên lưới trung áp huyện Châu Thành nhằm nâng hệ số công suất lên trên 0,95, giảm tổn thất công suất tác dụng. Thời gian thực hiện dự kiến trong vòng 12 tháng, do Điện lực Châu Thành chủ trì phối hợp với các đơn vị thi công.

2. Áp dụng thuật toán TOPO để tái cấu hình lưới điện định kỳ: Sử dụng phần mềm PSS/ADEPT để xác định điểm dừng tối ưu và tái cấu hình lưới điện phân phối theo chu kỳ 6 tháng hoặc khi có biến động lớn về phụ tải nhằm duy trì tổn thất ở mức thấp nhất.

3. Nâng cao công tác quản lý kỹ thuật và vận hành: Thường xuyên kiểm tra, bảo dưỡng lưới điện, cân bằng pha, hạn chế quá tải máy biến áp và đường dây, đồng thời theo dõi hệ số công suất để điều chỉnh kịp thời các thiết bị bù. Chủ thể thực hiện là đội ngũ kỹ thuật vận hành Điện lực Châu Thành.

4. Tăng cường công tác kiểm soát tổn thất thương mại: Rà soát, kiểm tra hệ thống đo đếm, ngăn chặn vi phạm sử dụng điện, đảm bảo số liệu đo đếm chính xác. Thời gian thực hiện liên tục, phối hợp với các cơ quan chức năng và chính quyền địa phương.

5. Đào tạo và nâng cao nhận thức: Tổ chức tập huấn cho cán bộ kỹ thuật và người dân về tầm quan trọng của việc giảm tổn thất điện năng và sử dụng điện hiệu quả. Chủ thể là Công ty Điện lực An Giang và Điện lực Châu Thành, thực hiện hàng năm.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Cán bộ kỹ thuật và quản lý điện lực: Luận văn cung cấp phương pháp tính toán tổn thất và giải pháp giảm tổn thất công suất, giúp nâng cao hiệu quả vận hành và quản lý lưới điện phân phối.

2. Học viên cao học ngành Kỹ thuật điện: Tài liệu tham khảo quý giá cho nghiên cứu chuyên sâu về tối ưu hóa lưới điện phân phối, ứng dụng phần mềm PSS/ADEPT và các thuật toán tối ưu.

3. Các nhà nghiên cứu và chuyên gia trong lĩnh vực năng lượng: Cung cấp cơ sở lý thuyết, phương pháp và kết quả thực nghiệm về giảm tổn thất điện năng, góp phần phát triển các giải pháp kỹ thuật mới.

4. Doanh nghiệp cung cấp thiết bị điện và giải pháp năng lượng: Tham khảo để phát triển sản phẩm tụ bù công suất phản kháng, phần mềm mô phỏng và các dịch vụ tư vấn kỹ thuật liên quan đến tối ưu hóa lưới điện.

Câu hỏi thường gặp

1. Tổn thất công suất tác dụng và phản kháng khác nhau như thế nào?
   Tổn thất công suất tác dụng là năng lượng thực sự bị tiêu hao do điện trở dây dẫn và thiết bị, ảnh hưởng trực tiếp đến chi phí điện năng. Tổn thất công suất phản kháng chủ yếu làm lệch pha và không sinh công, ảnh hưởng đến hiệu suất vận hành nhưng ít ảnh hưởng đến tổn thất điện năng.

2. Phần mềm PSS/ADEPT có ưu điểm gì trong tính toán tổn thất?
   PSS/ADEPT tích hợp các thuật toán tối ưu như TOPO và CAPO giúp mô phỏng chính xác cấu hình lưới điện, xác định điểm dừng và vị trí tụ bù tối ưu, từ đó giảm tổn thất công suất hiệu quả hơn so với phương pháp thủ công.

3. Làm thế nào để xác định dung lượng tụ bù công suất phản kháng tối ưu?
   Dung lượng tụ bù được xác định dựa trên phân tích đồ thị phụ tải, hệ số công suất hiện tại và mô phỏng bằng phần mềm chuyên dụng, nhằm nâng hệ số công suất lên mức tối ưu (trên 0,95) để giảm tổn thất và cải thiện chất lượng điện năng.

4. Tại sao cần tái cấu hình lưới điện phân phối?
   Phụ tải thay đổi liên tục làm phân bố công suất trên lưới không đồng đều, gây tổn thất cao và quá tải cục bộ. Tái cấu hình lưới giúp điều chỉnh điểm mở khóa điện, tạo cấu trúc lưới tối ưu, giảm tổn thất và nâng cao độ tin cậy cung cấp điện.

5. Giải pháp giảm tổn thất điện năng có thể áp dụng cho các khu vực khác không?
   Các phương pháp và giải pháp trong luận văn có thể áp dụng cho nhiều khu vực có đặc điểm lưới điện tương tự, tuy nhiên cần điều chỉnh thông số kỹ thuật và mô hình phù hợp với đặc thù từng khu vực để đạt hiệu quả tối ưu.

Kết luận

• Luận văn đã xác định được dung lượng và vị trí tụ bù công suất phản kháng tối ưu trên lưới trung áp huyện Châu Thành, giúp nâng hệ số công suất lên trên 0,95 và giảm tổn thất công suất tác dụng gần 40%.
• Thuật toán TOPO trong phần mềm PSS/ADEPT hiệu quả trong việc xác định điểm dừng tối ưu, tái cấu hình lưới điện phân phối giảm tổn thất thêm khoảng 10%.
• Giải pháp kết hợp bù công suất phản kháng và tái cấu hình lưới điện mang lại hiệu quả kỹ thuật và kinh tế rõ rệt, góp phần thực hiện mục tiêu giảm tổn thất điện năng của EVN.
• Đề xuất triển khai lắp đặt tụ bù, áp dụng tái cấu hình định kỳ, nâng cao quản lý kỹ thuật và kiểm soát tổn thất thương mại để duy trì hiệu quả lâu dài.
• Khuyến nghị các đơn vị điện lực và học viên ngành Kỹ thuật điện tham khảo và ứng dụng kết quả nghiên cứu để nâng cao hiệu quả vận hành lưới điện phân phối.

Các đơn vị liên quan cần phối hợp triển khai các giải pháp đề xuất, đồng thời tiếp tục nghiên cứu mở rộng ứng dụng các thuật toán tối ưu và công nghệ mới nhằm giảm tổn thất điện năng hiệu quả hơn trong tương lai.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU 1.1 Lý do chọn đề tài Điện năng là một loại sản phẩm có vị trí hết sức quan trọng trong nền kinh tế quốc dân. Vị trí quan trọng đó thể hiện ở chỗ: điện năng là năng lượng đầu vào của hầu hết các ngành kinh tế quốc dân, điện năng là năng lượng được sử dụng nhiều nhất so với các dạng năng lượng khác trong lĩnh vực sản xuất, là nguồn cung cấp năng lượng chủ yếu trong quá trình sản xuất để thực hiện nhiều phương pháp công nghệ khác nhau trong quá trình chế tạo sản phẩm và các hoạt động dịch vụ khác. Tổn thất điện năng đang là mối quan tâm hàng đầu, nỗi trăn trở của Tổng Công ty Điện lực miền Nam (EVN SPC) nói chung, Công ty Điện lực An Giang (PCAG) và Điện lực Châu Thành nói riêng. Đối với một doanh nghiệp hoạt động sản xuất kinh doanh điện năng như Điện lực Châu Thành thì việc tiết kiệm điện năng và giảm tổng chi phí sản xuất thông qua việc giảm tỷ lệ tổn thất là một nhiệm vụ quan trọng.

Hiện nay các Điện lực đang áp dụng các giải pháp để giảm tổn thất công suất như là: tăng tiết diện dây dẫn, giảm bán kính cấp điện, điều hòa công suất các trạm biến áp phân phối, sử dụng các máy biến áp hiệu suất cao, kết vòng vận hành tối ưu lưới điện và đặc biệt giải pháp hiệu quả được áp dụng hiện nay là bù công suất phản kháng cho lưới điện nhằm đảm bảo lưới điện vận hành ổn định có hệ số cos từ 0,95 trở lên, từ đó mới không làm ảnh hưởng đến việc cung cấp điện năng và giảm tổn thất công suất trên lưới điện Theo lộ trình giảm tổn thất điện năng trên lưới điện từ năm 2016 đến năm 2020: Tập đoàn Điện lực Việt Nam là dưới 6,5%, đối với Tổng Công ty Điện lực miền Nam là dưới 4,0%, đối với Công ty Điện lực An Giang là dưới 3,30% và riêng đối với Điện lực Châu Thành .thì đến năm 2020 phải giảm tổn thất điện năng xuống dưới 2,73%. Với lý do đó, đề tài “Nghiên cứu phương pháp tính toán tổn thất công suất và đề xuất các phương án giảm tổn thất công suất lưới trung áp huyện Châu Thành” được lựa chọn nhằm hướng đến vấn đề giảm tổn thất điện năng và giải pháp giảm tốn thất điện năng của Điện lực Châu Thành [4], [5]. HVTH: Biện Công Bằng Trang 1/95 Luan van Luận văn Thạc sĩ GVHD: PGS. Nguyễn Minh Tâm 1.2 Mục đích nghiên cứu Đề tài: “Nghiên cứu phương pháp tính toán tổn thất công suất và đề xuất các phương án giảm tổn thất công suất lưới trung áp huyện Châu Thành” hướng đến việc đề xuất các giải pháp để giảm tổn thất tại Điện lực Châu Thành, góp phần thực hiện đạt mục tiêu giảm TTĐN của Công ty Điện lực An Giang giao đến năm 2020 còn 2,73%.

Nội dung nghiên cứu chủ yếu tập trung vào giải pháp bù công suất phản kháng cho lưới điện phân phối qua việc xác định dụng lượng và vị trí bù tối ưu thông qua chương trình PSS/ADEPT.3 Nội dung nghiên cứu - Tìm hiểu các tính toán về tổn thất điện năng trong lưới điện phân phối; - Nghiên cứu giải thuật bài toán TOPO trong phần phềm PSS/ADEPT để xác định điểm dừng (điểm tách lưới) tối ưu sao cho TTĐN của lưới điện đang quản lý vận hành là thấp nhất. - Nghiên cứu giải thuật bài toán CAPO trong phần phềm PSS/ADEPT để xác định vị trí dung lượng bù tối ưu trong lưới phân phối thực tế đang quản lý vận hành.4 Kết quả đạt được của đề tài Với sự trợ giúp của phần mềm PSS/ADEPT, dựa trên kết quả tính toán đã xác định được dung lượng bù và vị trí đặt tụ bù một cách tối ưu trên lưới điện phân phối và xác định điểm dừng tối ưu trên lưới điện, góp phần giảm tổn thất điện năng trên lưới điện.5 Giới hạn của đề tài Chỉ nghiên cứu giải pháp giảm tổn thất điện năng lưới điện phân phối của huyện Châu Thành thông qua ứng dụng PSS/ADEPT .6 Giá trị thực tiễn Kết quả nghiên cứu của luận văn được sử dụng làm tài liệu tham khảo cho cán bộ kỹ thuật của Điện lực Châu Thành và các học viên cao học ngành Kỹ thuật điện khi nghiên cứu bài toán giảm tổn thất điện năng trong lưới điện phân phối. HVTH: Biện Công Bằng Trang 2/95 Luan van Luận văn Thạc sĩ GVHD: PGS. Nguyễn Minh Tâm Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Khái niệm lưới điện 2.1 Lưới hệ thống: Lưới hệ thống bao gồm các đường dây tải điện và trạm biến áp khu vực, nối liền các nhà máy điện tạo thành hệ thống điện, có các đặc điểm sau: - Lưới có nhiều mạch vòng kín để khi ngắt điện bảo quản đường dây hoặc sự cố 1 đến 2 đường dây vẫn đảm bảo liên lạc hệ thống.

Vận hành kín để đảm bảo liên lạc thường xuyên và chắc chắn giữa các nhà máy điện với nhau và với phụ tải. - Điện áp lưới hệ thống từ 110kV đến 500kV.2 Lưới truyền tải: Lưới truyền tải làm nhiệm vụ tải điện từ các trạm khu vực đến các trạm trung gian. Đặc điểm của lưới truyền tải: - Sơ đồ kín có dự phòng: 2 lộ song song, có dự phòng ở lưới phân phối. Vận hành hở vì lý do hạn chế dòng ngắn mạch, có thiết bị tự đóng nguồn dự trữ khi sự cố.

- Điện áp lưới truyền tải: 35kV, 110kV.3 Lưới phân phối [1]: Lưới phân phối làm nhiệm vụ phân phối điện năng từ các trạm trung gian cho các phụ tải: - Đặc điểm chính của hệ thống lưới phân phối là cung cấp điện trực tiếp đến người sử dụng. Trong công cuộc phát triển đất nước hiện nay, cung cấp điện năng là một trong những ngành quan tâm hàng đầu của Chính Phủ nói chung và của các tỉnh nói riêng. Vì vậy để đảm bảo chất lượng điện năng thì việc nghiên cứu, thiết kế hệ thống lưới điện phân phối là hết sức quan trọng. - Hệ thống phân phối điện năng được xây dựng và lắp đặt phải đảm bảo nhận điện năng từ một hay nhiều nguồn cung cấp và phân phối đến các hộ tiêu thụ.

- Lưới phân phối trung áp có điện áp 6, 10,15,22, 35KV phân phối điện cho các trạm phân phối trung hạ áp, lưới hạ áp 220/380V cấp điện cho các phụ tải hạ áp. HVTH: Biện Công Bằng Trang 3/95 Luan van Luận văn Thạc sĩ GVHD: PGS. Nguyễn Minh Tâm - Đảm bảo cung cấp điện tiêu thụ ít gây ra mất điện nhất. Bằng các biện pháp cụ thể như có thể có nhiều nguồn cung cấp, có đường dây dự phòng, có nguồn thay thế như máy phát … - Lưới điện phân phối vận hành dễ dàng linh hoạt và phù hợp với việc phát triển lưới điện trong tương lai.

- Đảm bảo chất lượng điện năng cao nhất về ổn định tần số và ổn định điện áp. Độ biến thiên điện áp cho phép là ± 5% Uđm - Đảm bảo chi phí duy tu, bảo dưỡng là nhỏ nhất.1 Mô hình lưới điện HVTH: Biện Công Bằng Trang 4/95 Luan van Luận văn Thạc sĩ GVHD: PGS. Nguyễn Minh Tâm 2.2 Khái niệm về tổn thất điện năng [2] Tổn thất theo nghĩa đơn giản là sự hao hụt về trị số của một quá trình. Tổn thất điện được tính bằng hiệu số của điện sản xuất ra và điện tiêu thụ (điện thương phẩm).

Tỷ lệ tổn thất là số % của điện tổn thất so với điện sản xuất. Tổn thất điện năng trên lưới điện là lượng điện năng tiêu hao cho quá trình truyền tải và phân phối điện khi tải điện từ ranh giới giao nhận với các nhà máy phát điện qua các lưới điện truyền tải, lưới điện phân phối tới các hộ tiêu thụ điện. Tổn thất điện năng còn được gọi là điện năng dùng để truyền tải và phân phối điện. Trong hệ thống điện, tổn thất điện năng phụ thuộc vào mạch điện, lượng điện truyền tải, khả năng phân phối và vai trò của công tác quản lý 2.1 Các nguyên nhân gây ra TTĐN trên lưới phân phối.

Sơ đồ nguyên nhân gây TTĐN: Tổn thất điện năng Tổn thất điện năng Tổn thất điện năng Tổn thất điện năng trong quá trình trong quá trình sản trong quá trình tiêu truyền tài và phân xuất thụ phối Tổn thất kỹ thuật Tổn thất thương mại Hình 2.2: Nguyên nhân gây tổn thất điện năng Theo phạm vi quản lý có TTĐN trên lưới điện truyền tải và TTĐN trên lưới điện phân phối. Tỉ lệ TTĐN trong HTĐ chủ yếu ở lưới điện phân phối. Theo quan điểm kinh doanh điện, TTĐN trên HTĐ được phân thành hai loại là TTĐN kỹ thuật và TTĐN phi kỹ thuật HVTH: Biện Công Bằng Trang 5/95 Luan van Luận văn Thạc sĩ GVHD: PGS. Nguyễn Minh Tâm 2.1 Tổn thất kỹ thuật: Điện năng được sản xuất ra từ các nhà máy điện, muốn tải đến các hộ tiêu thụ điện phải qua hệ thống lưới điện cao áp, trung áp, xuống hạ áp (hệ thống bao gồm các máy biến áp, đường dây và các thiết bị điện khác).

Trong quá trình truyền tải, dòng điện tiêu hao một lượng nhất định khi qua máy biến áp, qua điện trở dâydẫn và mối nối tiếp xúc làm phát nóng dây, qua các thiết bị điện, thiết bị đo lường, công tơ điện. gây tổn thất điện năng. Chưa kể đường dây dẫn điện mang điện áp cao từ 110 kV trở lên còn có tổn thất vầng quang; dòng điện qua cáp ngầm và tụ điện còn tổn thất do điện môi. Vì thế mà tổn thất điện năng còn được định nghĩa là điện năng dùng để truyền tải và phân phối điện.

Đó chính là tổn thất điện năng kỹ thuật và xảy ra tất yếu trong quá trình truyền tải điện từ nhà máy phát qua hệ thống lưới điện cao hạ áp đến các hộ sử dụng điện. Tổn thất kỹ thuật trong mạng lưới điện đặc biệt quan trọng bởi vì nó dẫn tới tăng vốn đầu tư để sản xuất và truyền tải điện năng cũng như chi phí về nhiên liệu. Tổn thất kỹ thuật được xác định theo các thông số chế độ và các thông số trong phần tử mạng lưới điện. Tổn thất kỹ thuật bao gồm: tổn thất công suất tác dụng và tổn thất công suất phản kháng.

Tổn thất công suất phản kháng do từ thông rò, gây từ trong các máy biến áp và cảm kháng trên đường dây. Tổn thất công suất phản kháng chỉ làm lệch góc và ít ảnh hưởng đến tổn thất điện năng. Tổn thất công suất tác dụng có ảnh hưởng đáng kể đến tổn thất điện năng. Việc tính toán tổn thất điện năng thông thường thực hiện theo phương pháp dòng điện đẳng trị phụ thuộc vào đồ thị phụ tải hoặc theo thời gian sử dụng công suất lớn nhất.