Luận văn thạc sĩ hcmute tối ưu hóa công suất phản kháng để vận hành kinh tế lưới điện phân phối thuộc trạm biến áp 110kv bến tre

Luận văn thạc sĩ kinh tế nghiên cứu hcmute tối ưu hóa công suất phản kháng để vận hành kinh tế lưới điện phân phối thuộc trạm biến áp, khảo sát thực trạng, phân tích nguyên nhân,

• Tác giả: Trần Quốc Tuấn
• Người hướng dẫn: PGS.TS Lê Chí Kiên
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện
• Đề tài: Tối Ưu Hóa Công Suất Phản Kháng Để Vận Hành Kinh Tế Lưới Điện Phân Phối Thuộc Trạm Biến Áp 110 KV Bến Tre
• 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: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
• 1.1. Lý do chọn đề tài
• 1.2. Mục đích nghiên cứu của đề tài
• 1.3. Giới hạn của đề tài
• 1.4. Phương pháp nghiên cứu
• 1.5. Bố cục luận văn
• 1.6. Hướng nghiên cứu và tài liệu tham khảo
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG
• 2.1. Tổng quan bù công suất phản kháng trên lưới điện phân phối
• 2.2. Bù cố định và bù ứng động
• 2.3. Phương pháp giảm tổn thất điện năng trên lưới điện
• 2.4. Tiêu chuẩn áp dụng
• 2.5. Tụ bù ngang
• 2.6. Hệ số công suất
• 2.7. Đặc tính tải
• 2.8. Cải thiện điện áp – Tăng khả năng truyền tải
• 2.9. Xác định bù tối ưu – Vị trí bù tốt nhất
• 2.10. Điều khiển đóng cắt tụ bù – Chọn chì bảo vệ cho bộ tụ
• 3. CHƯƠNG 3: ĐÁNH GIÁ THỰC TRẠNG CÔNG TÁC LẮP ĐẶT TỤ BÙ TRONG CÔNG TY ĐIỆN LỰC BẾN TRE
• 3.1. Tình hình lắp đặt bù
• 3.2. Đánh giá hiện trạng tình hình lắp đặt thiết bị bù vô công
• 3.3. Hiện trạng bù công suất phản kháng
• 3.4. Tình hình lắp đặt thiết bị bù vô công
• 3.5. Các tồn tại và khiếm khuyết trong công tác bù
• 3.6. Các tồn tại trong công tác bù
• 3.7. Các khiếm khuyết trong công tác bù
• 3.8. Đánh giá nguyên nhân và kết quả cần khắc phục
• 4. CHƯƠNG 4: PHÂN TÍCH VÀ TÍNH TOÁN DUNG LƯỢNG BÙ
• 4.1. Phân tích các loại hình bù
• 4.2. Bù thanh cái 22 kV của trạm 110 kV
• 4.3. Kế hoạch và phương pháp tính toán chọn dung lượng bù
• 4.3.1. Đối với công tác lập kế hoạch
• 4.3.2. Đối với phương pháp tính toán chọn dung lượng tụ bù
• 4.4. Bù đối với trạm biến áp công cộng (Trạm Điện lực quản lý bán điện tận hộ dân)
• 4.5. Bù đối với trạm biến áp chuyên dùng (Trạm do khách hàng đầu tư bán điện qua công tơ tổng tại trạm)
• 4.6. Tính toán dung lượng bù, chọn vị trí lắp đặt
• 4.7. Mô hình hóa bằng chương trình phần mềm PSS/ADEPT
• 4.8. Đánh giá nhận xét chung
• 4.9. Một số vấn đề quan tâm để bảo đảm bù hiệu quả
• 4.9.1. Yêu cầu về an toàn
• 4.9.2. Công tác kiểm tra chất lượng
• 4.9.3. Một số tình huống thường gặp
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• 5.1. Kiến nghị
• DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO
• Phụ lục 1 Hướng dẫn lắp đặt tụ bù trên đường dây và các sơ đồ
• Phụ lục 2 Mô phỏng tính toán bù hạ áp bằng chương trình PSS/ADEPT
• Phụ lục 3 Mô phỏng tính toán bù trung áp bằng chương trình PSS/ADEPT
• Phụ lục 4 Sơ đồ đơn tuyến trạm 110 kV Bến Tre

Tóm tắt

I. Tổng quan về công suất phản kháng

Công suất phản kháng là một yếu tố quan trọng trong lưới điện phân phối, ảnh hưởng đến hiệu suất và độ ổn định của hệ thống điện. Việc tối ưu hóa công suất phản kháng giúp giảm tổn thất điện năng và cải thiện khả năng truyền tải. Theo nghiên cứu, việc bù công suất phản kháng có thể được thực hiện thông qua các thiết bị như tụ bù, giúp điều chỉnh hệ số công suất và nâng cao hiệu quả sử dụng điện. Đặc biệt, tại trạm 110kV Bến Tre, việc áp dụng các công nghệ mới trong bù công suất phản kháng đã cho thấy hiệu quả rõ rệt trong việc giảm tổn thất điện năng.

1.1. Lý thuyết bù công suất phản kháng

Bù công suất phản kháng có thể được chia thành hai loại chính: bù cố định và bù ứng động. Bù cố định thường được sử dụng cho các phụ tải ổn định, trong khi bù ứng động linh hoạt hơn, có thể điều chỉnh theo biến động của phụ tải. Việc lựa chọn phương pháp bù phù hợp là rất quan trọng để đảm bảo hiệu quả tối ưu trong vận hành lưới điện. Nghiên cứu cho thấy rằng việc áp dụng phần mềm PSS/ADEPT trong tính toán và mô phỏng bù công suất phản kháng đã mang lại kết quả khả quan, giúp xác định vị trí và dung lượng bù tối ưu.

II. Đánh giá thực trạng công tác lắp đặt bù tại Công ty Điện lực Bến Tre

Thực trạng công tác lắp đặt bù công suất phản kháng tại Công ty Điện lực Bến Tre cho thấy nhiều tồn tại và khiếm khuyết. Việc lắp đặt thiết bị bù chưa được thực hiện đồng bộ và hiệu quả, dẫn đến tổn thất điện năng vẫn còn cao. Theo số liệu thống kê, tỷ lệ tổn thất điện năng trong các năm qua vẫn chưa đạt được mục tiêu đề ra. Cụ thể, tỷ lệ tổn thất điện năng năm 2018 là 5,7%, trong khi chỉ tiêu năm 2019 được giao là 4,85%. Điều này cho thấy cần có những biện pháp cải thiện và tối ưu hóa công suất phản kháng một cách hiệu quả hơn.

2.1. Tình hình lắp đặt bù

Tình hình lắp đặt bù công suất phản kháng tại Công ty Điện lực Bến Tre hiện nay còn nhiều hạn chế. Các thiết bị bù thường được lắp đặt gần các phụ tải lớn, nhưng vị trí và dung lượng bù chưa được tính toán chính xác. Việc này dẫn đến tình trạng thiếu hụt công suất phản kháng vào giờ cao điểm và thừa vào giờ thấp điểm. Để khắc phục tình trạng này, cần có một kế hoạch lắp đặt bù hợp lý, dựa trên các phân tích và mô phỏng cụ thể.

III. Phân tích và tính toán dung lượng bù

Phân tích và tính toán dung lượng bù là một phần quan trọng trong việc tối ưu hóa công suất phản kháng. Việc sử dụng phần mềm PSS/ADEPT để mô phỏng và tính toán dung lượng bù đã cho thấy hiệu quả rõ rệt. Kết quả mô phỏng cho thấy rằng việc lựa chọn dung lượng bù phù hợp có thể giảm tổn thất điện năng đáng kể. Cụ thể, sản lượng giảm tổn thất điện năng cho trạm 50 kVA với công suất tải 29,1 kW là 600 kWh/năm. Điều này chứng tỏ rằng việc tối ưu hóa công suất phản kháng không chỉ giúp giảm tổn thất mà còn mang lại lợi ích kinh tế cho Công ty Điện lực Bến Tre.

3.1. Kế hoạch và phương pháp tính toán

Kế hoạch và phương pháp tính toán dung lượng bù cần được thực hiện một cách khoa học và chính xác. Việc xác định vị trí lắp đặt và dung lượng bù phải dựa trên các số liệu thực tế và mô phỏng. Các phương pháp tính toán cần được cập nhật thường xuyên để phù hợp với tình hình thực tế của lưới điện. Đặc biệt, việc áp dụng công nghệ mới trong tính toán và mô phỏng sẽ giúp nâng cao hiệu quả bù công suất phản kháng, từ đó giảm thiểu tổn thất điện năng trên lưới điện.

IV. Giá trị thực tiễn của nghiên cứu

Giá trị thực tiễn của nghiên cứu này thể hiện rõ trong việc áp dụng phương pháp tối ưu hóa công suất phản kháng cho lưới điện phân phối tại Công ty Điện lực Bến Tre. Nghiên cứu không chỉ cung cấp các giải pháp kỹ thuật mà còn đưa ra các khuyến nghị cụ thể cho việc quản lý và vận hành lưới điện. Việc áp dụng các phương pháp bù công suất phản kháng đã giúp Công ty Điện lực Bến Tre hoàn thành tốt chỉ tiêu giảm tỷ lệ tổn thất điện năng theo lộ trình kế hoạch của Tổng Công ty Điện lực miền Nam.

4.1. Đóng góp cho ngành điện

Nghiên cứu này không chỉ có ý nghĩa đối với Công ty Điện lực Bến Tre mà còn có thể áp dụng cho các công ty điện lực khác trong cả nước. Việc tối ưu hóa công suất phản kháng sẽ góp phần nâng cao hiệu quả vận hành lưới điện, giảm thiểu tổn thất điện năng và tiết kiệm chi phí cho ngành điện. Điều này cũng đồng nghĩa với việc nâng cao chất lượng dịch vụ cung cấp điện cho người tiêu dùng, từ đó thúc đẩy phát triển kinh tế xã hội.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh phát triển kinh tế xã hội ngày càng tăng, nhu cầu sử dụng điện năng tại Việt Nam, đặc biệt tại tỉnh Bến Tre, cũng gia tăng đáng kể. Từ năm 2016 đến 2018, Công ty Điện lực Bến Tre đã ghi nhận tỷ lệ tổn thất điện năng lần lượt là 6,27%, 5,75% và 5,7%, trong khi chỉ tiêu giảm tổn thất năm 2019 được giao là 4,85%, một mục tiêu đầy thách thức. Vấn đề tổn thất điện năng trên lưới phân phối không chỉ ảnh hưởng đến hiệu quả kinh tế mà còn tác động đến chất lượng điện năng và sự ổn định vận hành của hệ thống điện.

Luận văn tập trung nghiên cứu tối ưu hóa công suất phản kháng nhằm vận hành kinh tế lưới điện phân phối thuộc trạm biến áp 110 kV Bến Tre. Mục tiêu cụ thể là đánh giá thực trạng công tác bù công suất phản kháng, phân tích và tính toán dung lượng bù bằng phương pháp thủ công và phần mềm PSS/ADEPT, từ đó xác định vị trí và dung lượng bù tối ưu để giảm tổn thất điện năng, tăng khả năng truyền tải và cải thiện chất lượng điện áp. Phạm vi nghiên cứu giới hạn trong các phát tuyến thuộc trạm biến áp 110 kV Bến Tre, với dữ liệu thu thập từ năm 2016 đến 2018.

Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc hỗ trợ Công ty Điện lực Bến Tre hoàn thành chỉ tiêu giảm tổn thất điện năng theo kế hoạch của Tổng Công ty Điện lực miền Nam, đồng thời góp phần nâng cao hiệu quả vận hành, giảm chi phí đầu tư và bảo vệ môi trường thông qua việc sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình về bù công suất phản kháng trong hệ thống điện phân phối. Hai loại bù chính được nghiên cứu là bù cố định và bù ứng động. Bù cố định cung cấp công suất phản kháng không thay đổi theo tải, có suất đầu tư thấp nhưng không đáp ứng được biến động phụ tải. Ngược lại, bù ứng động có khả năng điều chỉnh công suất phản kháng theo từng chế độ vận hành, tuy nhiên chi phí đầu tư cao và dễ xảy ra sự cố do đóng cắt thường xuyên.

Các khái niệm chính bao gồm:

• Công suất phản kháng (Q): Công suất không sinh công nhưng cần thiết để duy trì từ trường trong thiết bị điện.
• Hệ số công suất (cosφ): Tỷ số giữa công suất thực và công suất biểu kiến, phản ánh hiệu quả sử dụng điện năng.
• Tụ bù ngang: Thiết bị bù công suất phản kháng được nối song song với phụ tải, giúp cải thiện hệ số công suất và giảm tổn thất điện năng.
• Tổn thất điện năng kỹ thuật: Bao gồm tổn thất trên đường dây, máy biến áp và các thiết bị khác do điện trở, điện kháng và các yếu tố vận hành.
• Tiêu chuẩn TCVN 8083 và TCVN 9890: Các tiêu chuẩn quốc gia về tụ điện công suất dùng trong hệ thống điện xoay chiều.

Lý thuyết bù công suất phản kháng được áp dụng để xác định dung lượng và vị trí lắp đặt tụ bù nhằm giảm tổn thất điện năng và cải thiện điện áp trên lưới phân phối.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng kết hợp phương pháp phân tích tài liệu, khảo sát thực trạng và mô phỏng bằng phần mềm PSS/ADEPT.

• Nguồn dữ liệu: Số liệu về tổn thất điện năng, phụ tải, dung lượng tụ bù và cấu trúc lưới điện thu thập từ Công ty Điện lực Bến Tre giai đoạn 2016-2018.
• Phương pháp chọn mẫu: Lựa chọn các phát tuyến tiêu biểu thuộc trạm biến áp 110 kV Bến Tre để phân tích chi tiết.
• Phân tích thủ công: Tính toán dung lượng bù theo công thức QBù = P.k, trong đó k được tra bảng hệ số bù dựa trên hệ số công suất trước và sau bù.
• Mô phỏng PSS/ADEPT: Chạy chương trình để mô phỏng lưới điện, xác định vị trí và dung lượng tụ bù tối ưu, đánh giá hiệu quả giảm tổn thất và cải thiện điện áp.
• Timeline nghiên cứu: Thu thập và phân tích số liệu trong 3 năm (2016-2018), mô phỏng và đánh giá kết quả trong năm 2019.

Phương pháp nghiên cứu đảm bảo tính khoa học, thực tiễn và khả năng áp dụng cao trong vận hành lưới điện phân phối.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Hiện trạng bù công suất phản kháng chưa tối ưu: Công tác lắp đặt tụ bù tại Công ty Điện lực Bến Tre chủ yếu dựa trên tính toán thủ công và kinh nghiệm, dẫn đến dung lượng bù thường lớn và vị trí lắp đặt chưa phù hợp. Tỷ lệ tổn thất điện năng vẫn duy trì ở mức 6,27% năm 2016, giảm xuống 5,7% năm 2018, chưa đạt mục tiêu 4,85% năm 2019.

2. Phân tích mô phỏng PSS/ADEPT cho thấy hiệu quả rõ rệt: Việc sử dụng phần mềm mô phỏng giúp xác định vị trí và dung lượng tụ bù tối ưu, giảm tổn thất điện năng đáng kể. Ví dụ, tại trạm 50 kVA với công suất tải 29,1 kW, tổn thất điện năng giảm khoảng 600 kWh/năm; tại phát tuyến 472 với công suất tải gần 9.896 kW, tổn thất giảm khoảng 60.000 kWh/năm.

3. Phụ tải có biến động lớn theo giờ cao điểm và thấp điểm: Phụ tải giờ cao điểm thường thiếu công suất phản kháng, trong khi giờ thấp điểm lại thừa công suất phản kháng. Do đó, việc lựa chọn dung lượng và vị trí tụ bù phải linh hoạt, kết hợp bù cố định và bù ứng động để đạt hiệu quả tối ưu.

4. Thời gian thu hồi vốn nhanh: Việc lắp đặt tụ bù ứng động cho lưới trung hạ áp có thể thu hồi vốn trong vòng 24 tháng, tùy thuộc vào cụm tụ và công suất tải, cho thấy tính khả thi về mặt kinh tế của giải pháp.

Thảo luận kết quả

Kết quả nghiên cứu cho thấy việc áp dụng phần mềm PSS/ADEPT trong tính toán và mô phỏng lưới điện phân phối giúp xác định chính xác dung lượng và vị trí tụ bù, từ đó giảm tổn thất điện năng hiệu quả hơn so với phương pháp tính toán thủ công truyền thống. Sự khác biệt về tổn thất điện năng trước và sau khi tối ưu hóa có thể được minh họa qua biểu đồ so sánh tỷ lệ tổn thất từng năm, thể hiện xu hướng giảm rõ rệt.

Nguyên nhân chính của tổn thất điện năng cao trước đây là do lựa chọn vị trí lắp đặt tụ bù chủ yếu dựa trên cảm tính hoặc gần phụ tải, không tính toán kỹ lưỡng tổn thất trên từng đoạn đường dây. Việc thiếu công suất phản kháng vào giờ cao điểm làm giảm khả năng truyền tải và tăng tổn thất, trong khi thừa công suất phản kháng vào giờ thấp điểm gây hiện tượng quá bù, làm tăng tổn thất I²X.

So sánh với các nghiên cứu trong nước và quốc tế, luận văn đã bổ sung phần phân tích sâu về dung lượng và vị trí tụ bù tối ưu, đồng thời đánh giá hiệu quả kinh tế và thời gian thu hồi vốn, điều mà các nghiên cứu trước chưa đề cập đầy đủ. Kết quả này có ý nghĩa thực tiễn lớn, giúp Công ty Điện lực Bến Tre và các đơn vị tương tự nâng cao hiệu quả vận hành lưới điện phân phối.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Áp dụng rộng rãi phần mềm PSS/ADEPT trong công tác tính toán và mô phỏng lưới điện: Để xác định chính xác dung lượng và vị trí tụ bù, giảm tổn thất điện năng và cải thiện chất lượng điện áp. Thời gian triển khai trong 12 tháng, chủ thể là phòng kỹ thuật và vận hành của Công ty Điện lực Bến Tre.

2. Kết hợp bù cố định và bù ứng động phù hợp với đặc điểm phụ tải: Lắp đặt tụ bù cố định đáp ứng công suất phản kháng tối thiểu trong giờ thấp điểm, đồng thời sử dụng tụ bù ứng động để điều chỉnh công suất phản kháng theo giờ cao điểm, tránh hiện tượng quá bù. Thời gian thực hiện trong 18 tháng, do bộ phận quản lý vận hành phối hợp với phòng kế hoạch đầu tư.

3. Xây dựng quy trình kiểm tra, bảo dưỡng và điều khiển tự động cho hệ thống tụ bù: Sử dụng các bộ điều khiển đóng cắt tự động theo thời gian, điện áp hoặc hệ thống SCADA để nâng cao độ tin cậy và hiệu quả vận hành. Thời gian triển khai 6-12 tháng, do phòng kỹ thuật và công nghệ thông tin thực hiện.

4. Đào tạo nâng cao năng lực cho cán bộ kỹ thuật về công tác bù công suất phản kháng và sử dụng phần mềm mô phỏng: Tổ chức các khóa đào tạo chuyên sâu nhằm nâng cao kỹ năng tính toán, phân tích và vận hành lưới điện tối ưu. Thời gian đào tạo định kỳ hàng năm, do phòng nhân sự phối hợp với các đơn vị đào tạo chuyên ngành.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Cán bộ kỹ thuật và quản lý vận hành lưới điện tại các công ty điện lực: Giúp hiểu rõ về phương pháp tối ưu hóa công suất phản kháng, áp dụng phần mềm mô phỏng để nâng cao hiệu quả vận hành và giảm tổn thất điện năng.

2. Nhà nghiên cứu và sinh viên ngành kỹ thuật điện: Cung cấp kiến thức chuyên sâu về lý thuyết bù công suất phản kháng, phương pháp tính toán và mô phỏng thực tiễn, làm cơ sở cho các nghiên cứu tiếp theo.

3. Các nhà hoạch định chính sách và quản lý ngành điện: Hỗ trợ xây dựng các tiêu chuẩn, quy định và kế hoạch đầu tư phù hợp nhằm thúc đẩy sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả.

4. Nhà đầu tư và doanh nghiệp cung cấp thiết bị điện: Hiểu rõ nhu cầu và tiêu chuẩn kỹ thuật trong công tác bù công suất phản kháng, từ đó phát triển sản phẩm và dịch vụ phù hợp với thị trường.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao phải tối ưu hóa công suất phản kháng trên lưới điện phân phối?
   Tối ưu hóa công suất phản kháng giúp giảm tổn thất điện năng, cải thiện chất lượng điện áp và tăng khả năng truyền tải của lưới điện. Ví dụ, tại trạm biến áp 110 kV Bến Tre, việc tối ưu đã giảm tổn thất điện năng khoảng 600 kWh/năm cho trạm 50 kVA.

2. Phần mềm PSS/ADEPT có vai trò gì trong nghiên cứu này?
   PSS/ADEPT được sử dụng để mô phỏng lưới điện, phân tích và xác định vị trí, dung lượng tụ bù tối ưu, giúp giảm tổn thất và cải thiện vận hành kinh tế. Đây là công cụ hỗ trợ chính trong việc ra quyết định đầu tư và vận hành.

3. Bù cố định và bù ứng động khác nhau như thế nào?
   Bù cố định cung cấp công suất phản kháng không thay đổi, chi phí thấp nhưng không linh hoạt. Bù ứng động có thể điều chỉnh công suất theo tải, đáp ứng tốt hơn biến động phụ tải nhưng chi phí cao và dễ xảy ra sự cố do đóng cắt thường xuyên.

4. Làm thế nào để xác định dung lượng tụ bù cần thiết?
   Dung lượng tụ bù được tính theo công thức QBù = P.k, trong đó k là hệ số bù tra theo bảng dựa trên hệ số công suất trước và sau bù. Ví dụ, để nâng hệ số công suất từ 0,74 lên 0,96 cho tải 1.000 kW, dung lượng tụ bù cần là 620 kVAR.

5. Thời gian thu hồi vốn khi đầu tư lắp đặt tụ bù là bao lâu?
   Thời gian thu hồi vốn trung bình khoảng 24 tháng, tùy thuộc vào công suất tải và loại tụ bù được chọn. Việc này cho thấy đầu tư vào bù công suất phản kháng là giải pháp kinh tế hiệu quả.

Kết luận

• Luận văn đã đánh giá thực trạng và chỉ ra các tồn tại trong công tác bù công suất phản kháng tại Công ty Điện lực Bến Tre, với tỷ lệ tổn thất điện năng từ 6,27% năm 2016 giảm còn 5,7% năm 2018 nhưng chưa đạt mục tiêu 4,85% năm 2019.
• Áp dụng phần mềm PSS/ADEPT giúp xác định dung lượng và vị trí tụ bù tối ưu, giảm tổn thất điện năng đáng kể, cải thiện chất lượng điện áp và tăng khả năng truyền tải.
• Kết hợp bù cố định và bù ứng động phù hợp với đặc điểm phụ tải giúp vận hành lưới điện hiệu quả, tránh hiện tượng quá bù và thiếu bù.
• Giải pháp lắp đặt tụ bù ứng động có thời gian thu hồi vốn nhanh, khoảng 24 tháng, mang lại hiệu quả kinh tế rõ rệt.
• Đề xuất áp dụng rộng rãi phần mềm mô phỏng, xây dựng quy trình vận hành tự động và đào tạo cán bộ kỹ thuật để nâng cao hiệu quả công tác bù công suất phản kháng.

Next steps: Triển khai áp dụng các giải pháp tối ưu hóa công suất phản kháng trong thực tế vận hành lưới điện Bến Tre, đồng thời mở rộng nghiên cứu sang các khu vực khác để nhân rộng hiệu quả.

Các đơn vị quản lý và vận hành lưới điện nên đầu tư vào công nghệ mô phỏng và đào tạo nhân lực để nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng, góp phần phát triển bền vững ngành điện Việt Nam.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Lý do chọn đề tài Tại Việt Nam sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả hiện đang là chương trình mục tiêu của quốc gia về tiết kiệm năng lượng và Luật sử dụng năng lương tiết kiệm và hiệu quả được ban hành áp dụng kể từ ngày 01/01/2011. Chính phủ kêu gọi các ngành, các cấp cùng mọi người dân tích cực tham gia thực hiện cụ thể là, trong những năm qua, Chính phủ đã tập trung chỉ đạo đầu tư phát triển nguồn năng lượng tái tạo như năng lượng gió, năng lượng mặt trời … nhằm đảm bảo cung cấp điện an toàn liên tục cho các mục tiêu phát triển kinh tế, xã hội, đảm bảo an ninh, quốc phòng của đất nước và đáp ứng nhu cầu sinh hoạt cho nhân dân. Việc sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả không những giảm chi phí, tăng lợi nhuận cho khách hàng sử dụng điện mà đối với ngành điện hiện nay, giảm giá thành, giảm chi phí đầu tư cho các công trình cung cấp điện, đáp ứng nhu cầu sử dụng điện ngày một tăng cao của đất nước, đồng thời giảm phát thải, bảo vệ môi trường, khai thác hợp lý các nguồn tài nguyên của đất nước, thực hiện phát triển kinh tế xã hội bền vững. Song song với sự phát triển kinh tế chính trị xã hội của một quốc gia, ngành điện phải phát triển đi trước một bước mới kéo theo sự phát triển kinh tế, chính trị, xã hội, sự biến động của ngành điện có ảnh hưởng rất lớn đến nền kinh tế của quốc gia.

Hiện nay, lưới điện phân phối 22/0.4 kV được rãi đều trên diện rộng ở tất cả các tỉnh thành, từ thành thị đến nông thôn, từ miền núi đến hải đảo. Do đó việc truyền tải năng lượng trên đường dây đến các hộ tiêu thụ làm sao phải đảm chất lượng điện năng, giảm thất thoát sản lượng điện năng trên đường dây là điều quan tâm nhất đối với ngành điện hiện nay. Trong khi đó hiện nay thì nhu cầu phát triển phụ tải của khách hàng ngày càng tăng về số lượng và chất lượng càng cao, đòi hỏi ngành điện phải đáp HVTH: Trần Quốc Tuấn Page 5 Luan van Luận Văn Thạc sĩ GVHD: PGS. Lê Chí Kiên ứng theo yêu cầu của khách hàng trong và ngoài nước đặc biệt là các khu vực phát triển kinh tế của tỉnh, huyện … Để giải quyết vấn đề trên, phía ngành điện cũng đưa ra rất nhiều giải pháp như tái cấu trúc lưới điện, xây dựng lưới điện compact, bọc hóa lưới điện, điều chỉnh điện áp, bù công suất phản kháng … góp phần ổn định lưới điện, vận hành kinh tế lưới điện sao cho hiệu quả nhất trong vấn đề cấp điện liên tục và ổn định.

Đặc thù phụ tải của Việt Nam nói chung và của tỉnh Bến Tre nói riêng, phụ tải của hệ thống điện có các giờ cao điểm trong ngày từ 9h30’ đến 11h30’ và từ 17h00’ đến 20h00’ các ngày từ thứ 2 đến Thứ 7 hàng tuần, giờ thấp điểm từ 22h00’ đến 4h00’ và giờ bình thường là các giờ còn lại, ngày Chủ Nhật từ 4h00’ đến 22h00’ đêm, do đó Bộ công thương đã ban hành Thông số 16/2014/TT-BCT ngày 29/5/2014 được áp dụng giá bán điện cho các ngành sản xuất kinh doanh dịch vụ với 3 biểu giá rõ rệt là giờ bình thường 13h, giờ cao điểm 5h và giờ thấp điểm 6h, chính vì giá điện chênh lệch lớn giữa giờ cao điểm và giờ thấp điểm nguyên do là phụ tải tại giờ cao điểm cũng chênh lệch rất lớn so với phụ tải giờ thấp điểm, do đó công suất phụ tải thường bị thiếu công suất phản kháng vào giờ cao điểm và thừa công suất phản kháng vào giờ thấp điểm. Xuất phát từ các lý do trên, Tổng Công ty Điện lực miền Nam (SPC) đã giao cho các Công ty Điện lực tính toán dung lượng bù và lắp đặt các thiết bị bù trên lưới điện 22/0.4 kV sao cho đúng trọng tâm phụ tải, giảm sản lượng điện năng thất thoát, đảm bảo chất lượng điện năng và vận hành kinh tế lưới điện một cách hiệu quả nhất trong đó có Công ty Điện lực Bến Tre. Chính vì vây ̣ đề tài “Tối ưu hóa công suất phản kháng để vận hành kinh tế lưới điện phân phối thuộc trạm biến áp 110 kV Bến Tre’’ được chọn để nghiên cứu, đây là đề tài được giới hạn tại tỉnh Bến Tre, tuy nhiên nếu thực hiện tốt công tác bù công suất phản kháng, vận hành kinh tế lưới điện, đảm bảo chất lượng điện năng, giảm sản lượng thất thoát điện năng theo chủ trương chung của ngành điện là góp phần rất lớn đối với HVTH: Trần Quốc Tuấn Page 6 Luan van Luận Văn Thạc sĩ GVHD: PGS. Lê Chí Kiên sự phát triển của ngành điện, phát triển kinh tế, chính trị, xã hội của tỉnh nhà nói riêng và cả nước nói chung.2 Mục đích nghiên cứu của đề tài - Đánh giá hiện trạng bù công suất phản kháng hiện hữu trên lưới điện phân phối của Bến Tre.

- Tìm hiểu các chế độ bù công suất phản kháng trên lưới điện. - Xây dựng tiêu chí bù vô công, tính toán công suất bù hợp lý và chạy chương trình PSS/ADEPT để chọn vị trí lắp đặt tối ưu.3 Giới hạn của đề tài Nghiên cứu và áp dụng bù công suất phản kháng cho lưới điện phân phối các phát tuyến thuộc trạm 110 kV Bến Tre.4 Phương pháp nghiên cứu - Tham khảo tài liệu - Phân tích, tổng hợp và đề xuất giải pháp bù hiệu quả - Chạy phần mềm PSS/ADEPT để chạy thử bài toán bù công suất phản kháng tối ưu trên lưới điện 1.5 Bố cục luận văn Các nội dung chính trong luận văn được phân thành 5 chương thứ tự cụ thể như sau: Lời mở đầu - Chương 1: Tổng quan về đề tài - Chương 2: Cơ sở lý thuyết bù công suất phản kháng - Chương 3: Đánh giá thực trạng công tác lắp đặt tụ bù trong Công ty Điện lực Bến Tre - Chương 4: Phân tích và tính toán dung lượng bù - Chương 5: Kết luận và kiến nghị Tài liệu tham khảo HVTH: Trần Quốc Tuấn Page 7 Luan van Luận Văn Thạc sĩ GVHD: PGS. Lê Chí Kiên 1.6 Hướng nghiên cứu và tài liệu tham khảo 1.1 Trong nước Các nghiên cứu liên quan đến vấn đề tối ưu hóa công suất phản kháng trên lưới điện: 1. Giáo trình biên soạn tập huấn phần mềm phân tích và tính toán lưới điện PSS/ADEPT do PGS.TS Nguyễn Hữu Phúc Trường Đại học Bách Khoa TPHCM- Công ty Điện lực 2, 2007.

Nội dung hướng dẫn sử dụng phần mềm và phân tích dữ liệu lưới điện từ chương trình PSS/ADEPT. Luận văn thạc sĩ của Nguyễn Phước Lộc về Tối ưu hóa vị trí thiết bị bù trong mạng phân phối do PGS.TS Quyền Huy Ánh hướng dẫn năm 2014. Nội dung luận văn chưa phân tích sâu về dung lượng và vị trí cần lắp đặt tụ bù cũng như việc tính toán lợi ích giảm tổn thất điện năng và thời gian thu hồi vốn. Nhận xét: Công trình nghiên cứu nêu trên chưa đề xuất và phân tích sâu về dung lượng và vị trí cần lắp đặt tụ bù tối ưu cho lưới điện.2 Ngoài nước Các nghiên cứu liên quan đến bài báo nước ngoài.Power Transfer Limit of Rural Distribution Feeder.

Nội dung của bài báo có liên quan đến Lắp thiết bị bù để duy trì điện áp và công suất khi truyền tải đi xa đến các vùng nông thôn, bài báo này cũng không có phân tích sâu về dung lượng và vị trí bù tối ưu để giảm tổn thất điện năng 2. Noor Fazilah Ayu Suhurani. Analysis of technical losses in distribution line. Bài báo này cũng có liên quan đến vấn đề giảm tổn thất điện năng trên lưới điện, có dùng phần mềm PSS/ADEPT để phân tích, có phân tích về tổn thất máy biến áp và tổn thất đường dây phân phối, vẫn chưa phân tích sâu về dung lượng và vị trí bù tối ưu để giảm tổn thất điện năng Nhận xét: Công trình nghiên cứu nêu trên có liên quan đến vấn đề tổn thất điện năng của lưới điện phân phối nhưng cũng chưa nêu bậc được cách chọn dung lượng và vị trí cần lắp đặt tụ bù tối ưu cho lưới điện.

HVTH: Trần Quốc Tuấn Page 8 Luan van Luận Văn Thạc sĩ GVHD: PGS. Lê Chí Kiên CHƯƠNG 2 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG 2.1 Tổng quan bù công suất phản kháng trên lưới điện phân phối 2.1 Giới thiệu chung Trong quá trình vận hành truyền tải và sử dụng điện, đối với một số phụ tải ngoài công suất tác dụng P thì cần có công suất phản kháng Q, mặc dù không sinh ra công nhưng cần thiết để tạo ra từ trường, một yếu tố trung gian trong quá trình chuyển hóa điện năng. Sự truyền tải công suất phản kháng trên đường dây cũng như trong máy biến áp sẽ làm xấu đi các chỉ số kinh tế - kỹ thuật của lưới điện. Do đó vấn đề đặt ra là giảm sự truyền tải công suất phản kháng trên đường dây và các phẩn tử có dòng điện chạy qua càng nhiều càng tốt.

Để giảm truyền tải công suất phản kháng trong lưới điện, ta có thể đặt các thiết bị bù một chiều (dùng tụ điện tĩnh bù ngang) hoặc thiết bị bù hai chiều (máy bù tĩnh - SVC hay máy bù đồng bộ) nhằm cung cấp thêm công suất phản kháng cho lưới điện tại các vị trí gần phụ tải gọi là bù công suất phản kháng.2 Bù cố định và bù ứng động Bù cố định là bù chung cho mọi chế độ làm việc của phụ tải được tính toán sao cho thỏa mãn mọi chế độ vận hành, trong vận hành các thiết bị bù này không điều chỉnh thay đổi được. Bù điều chỉnh là khi lắp đặt tụ bù ta có thể điều chỉnh theo từng chế độ vận hành, nghĩa là các thiết bị bù có thể thay đổi khả năng làm việc theo yêu cầu của từng chế độ, trong vận hành các thiết bị này chúng ta có thể điều chỉnh công suất được. Bù cố định có suất đầu tư rất thấp, ít sự cố, nhưng chỉ tính toán công suất bù ở chế độ cực tiểu để tránh hiện tượng quá bù. Vì vậy không đáp ứng được công suất phản kháng ở các chế độ khác khi tải Max hoặc Min.

Bù điều chỉnh thì đáp ứng được nhu cầu công suất phản kháng ở mọi chế độ nhưng có suất đầu tư rất cao và dễ xảy ra sự cố HVTH: Trần Quốc Tuấn Page 9 Luan van Luận Văn Thạc sĩ GVHD: PGS. Lê Chí Kiên do số lần đóng cắt thường xuyên theo từng chế độ vận hành của lưới điện.