Chương 1 - Giới thiệu chung 1. Giới thiệu Sự phát triển của ngành điện đi cùng với sự phát triển của đất nước. Các thay đổi của ngành điện sẽ mang lại những ảnh hưởng rất lớn đến tình hình phát triển kinh tế, chính trị và xã hội của một quốc gia. Tổn thất điện năng là một trong những vấn đề luôn được quan tâm trong quá trình truyền tải điện từ nguồn đến phụ tải.
Đây là một trong những yếu tố đánh giá hiệu quả của việc truyền tải điện năng. Việc giảm tổn thất điện năng cũng có nghĩa là giảm những chi phí nhiên liệu để sản xuất điện năng và giảm vốn đầu tư cho các nguồn điện mới. Điều này sẽ làm giảm bớt các gánh nặng về vốn đầu tư cho ngành điện và tăng chất lượng điện năng cung cấp cho phụ tải. Chính vì vậy, Tổng Công ty Điện lực miền Nam (EVN - SPC) đã giao nhiệm vụ cho các Công ty và các Điện lực trực thuộc để tìm ra các giải pháp tối ưu sao cho giảm tổn thất điện năng xuống đến mức thấp nhất có thể.
Đây cũng chính là một trong những tiêu chí hàng đầu về đánh giá thi đua hàng năm cho các đơn vị. Hiện nay, thông thường lưới điện phân phối được phân bố trên diện rộng mà bao gồm nhiều nhánh và nút phụ tải. Vì vậy, khi năng lượng điện được truyền tải trên lưới điện đến các hộ tiêu thụ sẽ xuất hiện tổn thất công suất, tổn thất điện năng và làm giảm chất lượng điện năng,. Trong khi đó, nhu cầu tiêu thụ điện năng ngày càng cao, các yêu cầu đáp ứng đầy đủ kịp thời không chỉ về số lượng, mà còn cả về chất lượng.
Để hạn chế các vấn đề nêu trên, ngành điện luôn đưa ra các phương pháp khác nhau như: tăng số lượng các trạm biến áp 110kV để giảm bán kính cấp điện, hoàn thiện cấu trúc lưới, điều chỉnh điện áp, thực hiện bù công suất phản kháng,. Công suất phản kháng Q không sinh công nhưng lại gây ra những ảnh hưởng xấu về kinh tế và kỹ thuật. Về kinh tế: chúng ta phải trả tiền cho lượng công suất phản kháng tiêu thụ. Về kỹ thuật: công suất phản kháng gây ra sụt áp 1 Luan van trên đường dây và tổn thất công suất trên đường truyền.
Vì vậy, chúng ta cần có biện pháp bù công suất phản kháng Q để hạn chế ảnh hưởng của nó, tức là ta nâng cao hệ số cosφ. Theo qui định của Tập đoàn Điện lực Việt Nam, hệ số công suất cosφ từ 0,98 trở lên. Qui định này nhằm mục đích giảm tổn thất công suất trên phần tử của hệ thống cung cấp điện (máy biến áp, đường dây …), giảm tổn thất điện áp trên đường truyền tải đồng thời tăng khả năng truyền tải điện của đường dây và máy biến áp Do đặc thù đa dạng của phụ tải hệ thống điện, SPC - EVN nói chung và huyện Mỏ Cày Nam nói riêng, cụ thể như các phụ tải tưới tiêu không tập trung, phụ tải sản xuất, phụ tải dịch vụ ở cuối nguồn lưới điện trung áp. Điều này làm cho phụ tải giờ cao điểm và giờ thấp điểm thường lệch nhau rất lớn.
Khi ấy, công suất sẽ thiếu vào giờ cao điểm và công suất phản kháng lại phát ngược về nguồn vào giờ thấp điểm. Thực trạng vận hành cho thấy rằng hiệu quả vận hành của lưới điện phân phối chưa được tối ưu. Trong đó, có bài toán bù công suất phản kháng cho lưới điện phân phối. Để nâng cao hiệu quả bù công suất cho lưới điện phân phối, các khảo sát, phân tích và tính toán bù tối ưu công suất phản kháng lưới phân phối sẽ được thực hiện trong luận văn này.
Cơ sở lý thuyết nghiên cứu sẽ được áp dụng cho lưới điện phân phối của Huyện Mỏ Cày Nam. Các phương án bù công suất phản kháng có thể là lắp đặt mới hoặc hoán chuyển các vị trí bù không phù hợp. Mục tiêu chung của các phương án là để giảm tổn thất điện năng theo lộ trình chung của Tổng Công ty Điện lực Miền Nam nói chung và Công ty Điện lực Bến Tre nói riêng đã giao kế hoạch cho Điện lực Mỏ Cày Nam. Xuất phát từ các phân tích trên, đề tài luận văn “Tính toán bù tối ưu công suất phản kháng lưới phân phối Huyện Mỏ Cày Nam” Các công trình nghiên cứu có liên quan đã công bố: + Trần Vinh Tịnh, Trương Văn Chương (2008) “Bù tối ưu công suất phản kháng lưới điện phân phối”, Tạp chí khoa học và công nghệ đại học Đà Nẵng, số 2 (25).
2 Luan van + Nghiên cứu bù công suất phản kháng cho lưới trung áp và áp dụng phần mềm PSS/Adep tính toán cho lộ 479 Văn Lâm, Hưng Yên, Luận văn thạc sĩ kỹ thuật. Năm 2010 của Ngô Quang Ước. Mục đích nghiên cứu + Phân tích các chế độ làm việc hiện hành của lưới điện phân phối 22 kV Huyện Mỏ Cày Nam, Tỉnh Bến Tre. + Tìm hiểu các chế độ bù công suất phản kháng hiện tại trên lưới phân phối 22 kV Huyện Mỏ Cày Nam, Tỉnh Bến Tre.
+ Khảo sát, phân tích và tính toán tối ưu dung lượng và vị trí bù công suất phản kháng nhằm giảm tổn thất điện năng và tăng hiệu quả kinh tế cho lưới điện phân phối 22 kV Huyện Mỏ Cày Nam, Tỉnh Bến Tre. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu + Đối tượng nghiên cứu là lưới điện phân phối 22 kV Huyện Mỏ Cày Nam, Tỉnh Bến Tre. + Phạm vi nghiên cứu là nghiên cứu, phân tích và tính toán bù tối ưu công suất phản kháng cho lưới điện phân phối. Phương pháp nghiên cứu + Thu thập các tài liệu kỹ thuật liên quan đến bài toán bù tối ưu công suất phản kháng cho lưới điện phân phối.
+ Khảo sát, thu thập và tổng hợp số liệu thực tế nhằm phục vụ cho việc nghiên cứu, phân tích và tính toán. + Kết hợp sử dụng phần mềm PSS/ADept cho tính toán tối ưu công suất phản kháng lưới điện phân phối Huyện Mỏ Cày Nam. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 3 Luan van Trên cơ sở lý thuyết bù tối ưu công suất phản kháng cho lưới điện phân phối, đề xuất các giải pháp nhằm mục đích giảm tổn thất công suất và nâng cao chất lượng điện năng cung cấp cho các phụ tải điện. Kết quả đạt được sẽ có giá trị thực tiễn cao cho các lưới điện phân phối hiện hữu, đặc biệt trong luận văn này là lưới điện phân phối Huyện Mỏ Cày Nam, Tỉnh Bến Tre.
Bố cục của luận văn Bố cục của luận văn được chia làm các chương như sau: + 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 Luan van 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 Luan van 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.