Chương 1: Giới thiệu chung Chương này tập trung trình bày các vấn đề liên quan đến bài toán bù công suất phản kháng cho lưới điện phân phối; mục đích nghiên cứu; phạm vi và đối tượng nghiên cứu; phương pháp nghiên cứu; cũng như các ý nghĩa khoa học và thực tiễn đạt được của luận văn. + Chương 2: Lưới điện phân phối và tổn thất điện năng Chương này thực hiện tổng hợp các cơ sở lý thuyết liên quan đến tổn thất công suất và tổn thất điện năng trong hệ thống điện nói chung và lưới điện phân phối nói riêng. Để nêu bật được ý nghĩa khoa học và thực tiễn của việc giảm tổn thất điện năng, các giải pháp khả thi nhằm giảm tổn thất điện năng trên lưới điện phân phối được trình bày và phân tích. Trong số các giải pháp, giải pháp bù công suất phản kháng được tập trung nghiên cứu, phân tích và tính toán trong luận văn này.
+ Chương 3: Bù công suất phản kháng cho lưới điện phân phối Công suất phản kháng là một loại công suất không thể loại bỏ trên lưới điện vì nó thật sự cần thiết cho các thiết bị điện như máy điện, máy biến áp, đường dây,. 4 Bù công suất phản kháng là một trong các giải pháp kỹ thuật nhằm nâng cao chất lượng điện năng cung cấp, cũng như cho phép giảm tổn thất điện năng. Điều này dẫn đến giảm công suất phát ở đầu nguồn, giảm vốn đầu tư xây dựng lưới điện, giảm tải trên đường dây và máy biến áp để làm tăng tuổi thọ của chúng hơn. Trong các nguồn phát công suất phản kháng thì tụ điện tĩnh chiếm ưu thế về kinh tế và kỹ thuật.
Tuy nhiên, việc đóng cắt tụ điện thường gây ra quá độ điện áp và dòng điện lớn, điều này làm ảnh hưởng không chỉ bản thân tụ điện mà còn ảnh hưởng đến các phần tử khác hoạt động trong lưới điện. Qua các phân tích hiệu quả bù cho thấy nếu giá trị hệ số công suất cosφ nằm trong khoảng 0,9 - 0,95 thì hiệu quả bù là cao nhất. + Chương 4: Tính toán bù tối ưu công suất phản kháng lưới điện phân phối 22 kV Huyện Mỏ Cày Nam - Bến Tre Dựa vào cơ sở lý thuyết đã tìm hiểu, cùng với sự hỗ trợ của phần mềm PSS/Adept, chương này tập trung tính toán bù tối ưu công suất phản kháng lưới điện phân phối 22 kV Huyện Mỏ Cày Nam - Bến Tre. Các kết quả tính toán thu được trong chương này sẽ là phương án tham khảo và bổ sung cho những dự án quy hoạch phát triển lưới điện Huyện Mỏ Cày Nam - Bến Tre, là tài liệu phục vụ cho công tác quản lý, lập kế hoạch sản xuất, định hướng, lựa chọn ưu tiên sửa chữa lớn và sửa chữa thường xuyên.
+ Chương 5: Kết luận và hướng phát triển tương lai Cơ sở lý thuyết và kết quả thu được chính là minh chứng tốt nhất cho việc triển khai các phương án bù tối ưu công suất phản kháng cho lưới điện phân phối 22 kV Huyện Mỏ Cày Nam - Bến Tre. Bên cạnh giải pháp bù cố định tụ bù cho lưới điện phân phối, các giải pháp bù công suất khác như việc sử dụng hệ thống truyền tải xoay chiều linh hoạt có thể được đề xuất sao cho nâng cao hơn nữa hiệu quả vận hành lưới điện phân phối trong tương lai. 5 Chương 2 - Lưới điện phân phối và tổn thất điện năng 2. Vai trò của lưới điện phân phối trong hệ thống điện Cùng với sự tăng trưởng của nền kinh tế, hệ thống điện Việt Nam không ngừng phát triển và luôn đi trước một bước nhằm phục vụ đắc lực cho sự nghiệp công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước.
Ngày nay, sự phát triển của khoa học kỹ thuật đã góp phần đẩy mạnh quá trình công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước. Bên cạnh sự phát triển của các ngành công nghiệp khác thì ngành năng lượng nói chung và ngành điện nói riêng trong những năm gần đây đã đạt được nhiều thành tựu đáng kể. Ngành điện là một ngành kinh tế then chốt của nền kinh tế. Do xác định được vị trí và tầm quan trọng của ngành công nghiệp điện trong nền kinh tế quốc dân, từ nhiều năm nay, mặc dù có những khó khăn về nhiều mặt, Đảng và Nhà nước ta đã dành sự quan tâm lớn cho việc đầu tư, phát triển nguồn điện từ trung ương đến các địa phương.
Đặc biệt, hơn một thập kỷ qua, ngành điện được coi là hướng ưu tiên phát triển hàng đầu. Bởi lẽ, nó là động lực của sự vận hành toàn bộ nền kinh tế và đáp ứng nhu cầu về dân sinh ngày càng cao của mọi tầng lớp nhân dân. Trong sự nghiệp công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước, vai trò của ngành điện lực lại được nhân lên gấp bội. Hệ thống điện bao gồm các nhà máy điện, trạm biến áp, các đường dây truyền tải và phân phối được kết nối với nhau thành hệ thống thống nhất giữ nhiệm vụ sản xuất, truyền tải và phân phối điện năng.
Tùy theo mục đích nghiên cứu mà hệ thống điện được chia thành các phần hệ thống tương đối độc lập nhau. * Về mặt quản lý vận hành, hệ thống điện được chia thành: + Các nhà máy điện; + Lưới điện cao áp, siêu cao áp ( 220 kV) và các trạm khu vực do các công ty truyền tải quản lý; 6 + Lưới truyền tải 110 kV và phân phối do các công ty điện lực quản lý. * Về mặt điều độ được chia thành 3 cấp: - Điều độ quốc gia (A0); - Điều độ các miền (A1, A2, A3); - Điều độ các điện lực, các nhà máy điện. * Về mặt nghiên cứu tính toán, hệ thống điện được chia ra thành: - Lưới hệ thống 500 kV; - Lưới truyền tải 110 và 220 kV; - Lưới phân phối trung áp 6, 10, 15, 22 và 35 kV; - Lưới phân phối hạ áp 0,4 kV.
Hệ thống điện phát triển không ngừng trong không gian và theo thời gian để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của phụ tải rất nhiều các nhà máy điện có công suất lớn được đầu tư xây dựng. Tuy nhiên, vì lý do kinh tế và môi trường mà các nhà máy thường được xây dựng ở những gần nguồn nhiên liệu hoặc chuyên chở nhiên liệu thuận lợi, ít tốn kém. Trong khi đó, các trung tâm phụ tải lại ở xa. Do vậy, phải sử dụng lưới truyền tải điện năng đến các hộ tiêu thụ.
Đồng thời, vì lý do kinh tế cũng như an toàn, người ta không thể cung cấp trực tiếp cho các hộ tiêu thụ bằng lưới truyền tải có điện áp cao mà phải dùng lưới phân phối có cấp điện áp thấp hơn. Chính vì lẽ đó, lưới điện phân phối sẽ làm nhiệm vụ phân phối điện năng cho một địa phương (thành phố, quận, huyện …) có bán kính thường nhỏ và dưới 50 km. Đặc điểm của lưới điện phân phối Lưới phân phối bao gồm lưới phân phối trung áp và lưới phân phối hạ áp. Lưới phân phối trung áp có cấp điện áp trung bình từ 6 - 35 kV, đưa điện năng từ các trạm trung gian tới các trạm phân phối hạ áp.
7 Lưới phân phối hạ áp có cấp điện áp 380/220 V hay 220/110 V cấp điện trưc tiếp đến các hộ tiêu thụ. Nhiệm vụ của lưới điện phân phối là cấp điện cho phụ tải với chất lượng điện năng trong giới hạn cho phép tức là đảm bảo để các phụ tải hoạt động đúng với các thông số yêu cầu đề ra. Cấu trúc lưới phân phối thường là: + Lưới phân phối hình tia không phân đoạn được thể hiện như Hình 2. Đặc điểm của nó là đơn giản, rẻ tiền nhưng độ tin cậy thấp, không đáp ứng được nhu cầu của các phụ tải quan trọng.
MC (1) 1 (2) 2 (3) 3 (4) 4 (5) 5 Pmax1 Pmax2 Pmax3 Pmax4 Pmax5 Hình 2. Lưới phân phối hình tia không phân đoạn + Lưới phân phối hình tia có phân đoạn, Hình 2.2 là sơ đồ điển hình của lưới phân phối hình tia có phân đoạn. Được chia làm nhiều đoạn nhờ thiết bị phân đoạn là các dao cách ly, cầu dao phụ tải, hay máy cắt phân đoạn. Các thiết bị này có thể thao tác tại chỗ hoặc điều khiển từ xa.
Lưới này có độ tin cậy cao hay thấp phụ thuộc vào thiết bị phân đoạn và thiết bị điều khiển chúng. MC (1) 1 (2) 2 (3) 3 (4) 4 (5) 5 Pmax1 Pmax2 Pmax3 Pmax4 Pmax5 Hình 2. Lưới phân phối hình tia có phân đoạn + Lưới điện kín, vận hành hở, Hình 2.3, thể hiện lưới này có cấu trúc vận hành kín hoặc hai nguồn, có các thiết bị phân đoạn trong mạch vòng. Bình thường, lưới vận hành hở, khi có sự cố hoặc sửa chữa đường dây người ta sử 8 dụng các thiết bị đóng cắt để điều chỉnh cấp điện, lúc đó phân đoạn sửa chữa bị mất điện, các phân đoạn còn lại vẫn cấp điện bình thường.
MC (1) 1 (2) 2 (3) 3 (4) 4 (5) 5 Pmax1 Pmax2 Pmax3 Pmax4 Pmax5 MC (8) (6) (11) 10 (10) 9 (9) 8 7 (7) 6 Pmax10 Pmax9 Pmax8 Pmax7 Pmax6 Hình 2. Lưới điện kín vận hành hở Sơ đồ lưới điện kín vận hành hở có độ tin cậy cao hơn các sơ đồ trước. Về mặt nguyên tắc lưới có thể vận hành kín song đòi hỏi thiết bị bảo vệ, điều khiển phải đắt tiền và hoạt động chính xác. Vận hành lưới hở đơn giản và kinh tế hơn.
Chất lượng điện năng của lưới điện phân phối Người dùng điện luôn luôn đòi hỏi ngày càng cao ở lưới điện đó là: chất lượng phục vụ tốt. Chất lượng phục vụ bao gồm: chất lượng điện năng và độ tin cậy. Các yêu cầu chất lượng điện năng được định lượng cụ thể và có tính pháp định mà lưới điện phải thoả mãn, còn độ tin cậy cung cấp điện có tính thoả hiệp giữa lưới điện và người dùng điện. Chất lượng điện năng Chất lượng điện năng có thể xét đến là chất lượng điện áp và chất lượng tần số.
Theo Nghị định 137/2013/NĐ-CP của Chính phủ ban hành ngày 21/10/2013 quy định chi tiết thi hành một số điều của Luật điện lực và Luật sửa đổi, bổ sung một số điều của Luật điện lực, tại Điều 15 - Chất lượng điện năng 9 có quy định điện áp và tần số cho sử dụng điện phải đảm bảo các tiêu chuẩn sau đây [1]: + Về điện áp: trong điều kiện bình thường, độ lệch điện áp cho phép trong khoảng ± 5% so với điện áp danh định của lưới điện và được xác định tại vị trí đặt thiết bị đo đếm điện hoặc tại vị trí khác do hai bên thoả thuận.