Luận văn Tính toán lựa chọn vị trí, số lượng, dung lượng thiết bị bù hợp lý trong lưới điện phân phối

c liệu – Đại học Thái Nguyên Việc kiểm tra tổn thất điện áp không cần thiết đối với tất cả các nút của mạng mà chỉ cần kiểm tra đối với một số nút xa nguồn nhất mà ta dự đoán là tổn thất điện áp từ nguồn tới những nút đó sẽ là lớn nhất. Việc kiểm tra điện áp một số nút nhƣ vậy sẽ giảm đƣợc khối lƣợng tính toán và đặc biệt quan trọng đối với máy tính điện tử vì giảm đƣợc ô nhớ. Tuy nhiên nếu ngay từ đầu viêc dự đoán của ta là sai, tức là một số nút kiểm tra điều kiện về tổn thất điện áp đƣợc đảm bảo trong khi đó mạng vẫn còn có nút chƣa đảm bảo về điều kiện tổn thất điện áp thì ta cần phải thay nút kiểm tra điện áp là nút mà điều kiện tổn thất điện áp chƣa đảm bảo và tiến hành giải lại bài toán. Việc chỉ kiểm tra điện áp một số nút là đặc biệt có lợi đối với mạng có số nút lớn và thƣờng thƣờng có thể thấy ngay đƣợc nút nào cần kiểm tra điện áp là tƣơng đối chính xác. Tại mỗi bƣớc của quá trình quy hoạch động, ứng với tổng công suất bù của các nút kể từ nút i là QBJi sẽ ghi lại tổ hợp công suất bù ở các nút ứng với hàm chi phí nhỏ nhất và ghi lại tổn thất điện áp U cực đại từ nút i tới những nút ta kiểm tra tổn thất điện áp. Ngoài ra còn ghi lại các phƣơng án cạnh tranh đƣợc, tức là các tổ hợp khác mặc dù hàm chi phí lớn hơn nhƣng tổn thất điện áp cực đại từ nút i tới các nút cần kiểm tra lại nhỏ hơn tổ hợp có hàm chi phí nhỏ nhất: Khi hợp nhất nhánh thẳng i với i' thì tổn thất điện áp sẽ là tổng ( Ui + Ui’). Khi hợp nhất nhánh hình tia i và i' thì tổn thất điện áp sẽ là giá trị lớn nhất max( Ui; Ui’) Sau khi thực hiện bƣớc quy hoạch cuối cùng xác định đƣợc quan hệ Zn OPT (QB ; U) sẽ có đƣợc lời giải là một tổ hợp phân bố công suất bù tại các nút với hàm chi phí thực sự là nhỏ nhất sao cho vẫn đảm bảo về điều kiện tổn thất điện áp. Phƣơng pháp thứ 2 mặc dù có khối lƣợng tính toán nhiều hơn nhƣng tỏ ra có nhiều ƣu điểm hơn phƣơng pháp thứ nhất và cho lời giải chính xác hơn. Trong chƣơng trình áp dụng phƣơng pháp thứ 2 đề kiểm tra điều kiện về tổn thất điện áp. 3.4.5. Áp dụng 57 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Xét lƣới điện phân phối đơn giản nhƣ hình 3.10. Dùng phƣơng pháp quy hoạch động xác định vị trí và công suất đặt bù tại các nút của lƣới điện trên. Cho các giá trị: vh= 0,1; tc= 0,125; Un = 10kV; Kb0=2.10 6 đồng; KB = 150.10 3 đ/kVAr; t=5000h; =3000h; c = 750 đ/kWh; Pb = 0.0023 kW/kVAr. Số liệu của phụ tải và đƣờng dây cho trong bảng sau: Tên nút Ppt (kW) Qpt (kVAr) QBmax (kVAr) 1 600 600 600 2 800 800 800 3 1000 1000 1000 4 500 500 500 5 500 500 500 6 400 400 400 7 400 400 400 8 500 500 500 9 300 300 300 Số liệu đƣờng dây: 58 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên TT Nút đầu Nút cuối Loại dây L(km) Số lộ R0 ( /km) X0 ( /km) Icp(A) 1 0 2 ACO-240 3 1 0,13 0,41 605 2 0 1 AC-35 5 1 0,85 0,429 175 3 2 8 AC-70 3 1 0,46 0,408 265 4 2 3 AC-185 1,5 1 0,17 0,377 510 5 3 7 AC-35 2,5 1 0,85 0,429 175 6 3 4 AC-120 3 1 0,27 0,391 380 7 4 6 AC-35 3 1 0,85 0,429 175 8 4 5 AC-35 2 1 0,85 0,429 175 9 8 9 AC-25 2 1 1,38 0,422 130 Kết quả tính toán: - Có xét đến ràng buộc U ( Umax = 5%): QB = 4500 kVAr Z = 195.245.648 đồng Lợi nhuận: 128.768.992 đồng Umax = 0,495 kV - Không xét đến ràng buộc U: QB = 2900 Z = 163.508.080 đồng Lợi nhuận: 160.556.560 đồng Umax = 0,748 kV 3.5. Tự động điều chỉnh dung lƣợng bù công suất phản kháng. 59 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 3.5.1. Khái quát chung Khi tính chọn tụ bù ta thƣờng tính toán với phụ tải cực đại, nên trong quá trình làm việc thƣờng tụ không làm việc hết công suất, dẫn đến hiện tƣợng bù thừa, làm ảnh hƣởng đến chất lƣợng điện và làm hiệu quả kinh tế của mạng điện. Vì lẽ đó cần phải thiết kế hệ thống tự động điều chỉnh dung lƣợng tụ bù cho phù hợp với phụ tải thực tế. Mô hình bù công suất phản kháng do đề tài đề xuất có xét tới tính chất không bằng phẳng của đồ thị phụ tải. + Trƣớc hết dung lƣợng bù tối ƣu ở các vị trí đặt bù đƣợc xác định theo chƣơng trình tính toán bù đã trình bày. + Sau đó trên cơ sở đồ thị phụ điển hình tiến hành xác định quy luật đóng cắt các ngăn tụ để duy trì chế độ làm việc tối ƣu của mạng điện. 3.5.1.1. Nguyên lý điều chỉnh dung lượng tụ bù Một số nguyên lý sau đƣợc áp dụng rộng rãi trong thực tế điều khiển tụ bù: * Bù theo thời gian: Một chƣơng trình đóng cắt, thay đổi các nấc tụ đƣợc thiết lập sẵn nhờ cơ cấu thời gian, chƣơng trình này đƣợc xây dựng phụ thuộc vào biểu đồ phụ tải. * Bù theo tín hiệu dòng điện: Tín hiệu điều chỉnh là dòng điện, ứng với giá trị xác định của dòng điện một số ngăn tụ đƣợc đóng vào hoặc cắt ra cho phù hợp với yêu cầu của mạng điện. * Bù theo tín hiệu điện áp: Tín hiệu điều chỉnh là mức điện áp cần thiết lập, khi quá điện áp thì một số ngăn tụ đƣợc cắt ra và khi điện áp thấp thì một số ngăn đƣợc đóng vào. Kiểu điều chỉnh nhƣ vậy luôn đảm bảo chất lƣợng điện đƣợc tốt nhất. * Bù theo hướng dòng công suất phản kháng: Khi dòng công suất phản kháng có hƣớng đi từ nguồn đến các điểm tải thì các ngăn tụ đƣợc bổ sung vào, còn khi hƣớng dòng công suất phản kháng đi ngƣợc từ các điểm tải vào hệ thống thì một số ngăn tụ sẽ đƣợc cắt ra. 60 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên * Sơ đồ tự động điều chỉnh dung lượng tụ bù bằng Thyristor Hiện nay trong sản xuất đã có nhiều loại thiết bị bù công suất phản kháng đƣợc điều khiển bởi Thyristor SVC (Static Var Compensator). Khác với chỉnh lƣu thông thƣờng, Thyristor cho dòng điện đi qua ở trạng thái mở, ngoài điều kiện điện áp thuận chiều còn cần có điện áp điều khiển. Có thể coi Thyristor nhƣ là một bộ ghép nối một transistor NPN và một trasistor PNP (3.9.a). Khi cực G đƣợc đặt một xung điện áp dƣơng hơn cực K, mạch sẽ thông và dòng điện sẽ chạy từ Anod sang Katod, dòng điện này đƣợc duy trì cả khi tín hiệu đặt vào cực G bị ngắt. Nếu ghép 2 Thyristor ngƣợc chiều nhau (hình 3.9.b) thì có thể khống chế đƣợc trị số hiệu dụng của dòng điện đi qua một cách liên tục nhờ thay đổi góc mở . Hình 3.9: Nguyên lý tự động điều chỉnh dung lượng bù bằng Thyristor Các hãng sản xuất đã cho ra đời nhiều loại tụ điện đƣợc trang bị các thiết bị tự động điều chỉnh nhƣ tụ bù điều khiển bằng Thyristor, bằng PLC, nhƣ loại tụ AROKON của Nga, SVC (Stastic Var Compensator) của Siemen vv. 3.5.1.2. Cơ sở xác định quy luật điều chỉnh dung lượng bù b) A G - K N P N P N P a) A G - K N P N N P P Hình 3.10: Thiết bị tự động điều chỉnh dung lƣợng tụ bù cos 61 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Quy luật điều chỉnh dung lƣợng bù đƣợc xác định trên cơ sở biểu đồ phụ tải phản kháng của mạng điện nơi đặt bù. Dung lƣợng tụ bù nền (phần A hình 3.11) Qbnền = Qmin; Dung lƣợng điều khiển (phần B hình 3.11) chính là phần phụ tải thay đổi. Việc lựa chọn phƣơng án tự động điều chỉnh đƣợc thực hiện trên cơ sở so sánh hiệu quả của cơ cấu tự động điều chỉnh thiết bị bù. Trong trƣờng hợp không có cơ cấu điều chỉnh dung lƣợng bù thì việc lựa chọn công suất thiết bị bù theo giá trị công suất cực đại sẽ dẫn đến hiện tƣợng dƣ thừa công suất phản kháng ở những thời điểm khác trong ngày. Vì vậy cách tốt nhất trong trƣờng hợp này là chọn công suất thiết bị bù theo giá trị phụ tải trung bình. Hình 3.12. Biểu đồ phụ tải phản kháng với các phương thức điều chỉnh bù a) Không có cơ cấu điều chỉnh dung lượng bù; b) Với 2 nấc điều chỉnh c) Với 3 nấc điều chỉnh Giả dụ ta có biểu đồ phụ tải phản kháng (hình 3.12). Phần công suất bù không cần điều chỉnh biểu thị bởi chỉ số 0. Nếu một thiết bị bù không điều chỉnh đƣợc lắp đặt, thì khi phụ tải lớn sẽ có một lƣợng công suất phản kháng không đƣợc điều hoà (phần A) và khi phụ tải nhỏ thì sẽ có một lƣợng công suất phản kháng dƣ thừa Hình 3.11: Biểu đồ công suất phản kháng của phụ tải t(h) Q, pu 0 24 18 12 6 0,4 0,6 0,8 1,0 0,2 B A t A B Q 0 2 1 b) t Q B 0 2 1 3 c) A B Q t 0 a) 62 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên (phần B). Trong cả 2 trƣờng hợp đều dẫn đến tổn thất công suất tác dụng, thêm vào đó, nếu diện tích của các phần gạch chéo càng lớn thì lƣợng tổn thất sẽ càng cao. Thành phần tổn thất này sẽ đƣợc loại bỏ nếu ta sử dụng cơ cấu bù có điều chỉnh. Nếu sử dụng cơ cấu điều chỉnh trơn thì có thể loại bỏ đƣợc toàn bộ thành phần tổn thất nêu trên. Đối với các cụm tụ bù, việc điều chỉnh trơn rất khó thực hiện, mà dung lƣợng bù chỉ có thể thay đổi theo từng nấc. Trên hình 3.12b biểu thị trƣờng hợp 2 nấc điều chỉnh, còn hình 3.12c là trƣờng hợp 3 nấc điều chỉnh. Phân tích các trƣờng hợp trên ta dễ dàng nhận thấy khi số nấc điều chỉnh càng tăng thì hiệu quả giảm tổn thất sẽ càng cao. Thƣờng thì phần công suất bù không điều chỉnh đƣợc xác định ứng với phụ tải phản kháng cực tiểu (nấc 0 hình 3.12). Tỷ lệ công suất bù có điều chỉnh đƣợc xác định tuỳ theo đặc tính của từng loại phụ tải. Kết quả tính toán cho thấy thành phần công suất phản kháng không điều chỉnh phụ thuộc vào chế độ sử dụng điện, hay nói cách khác là vào thời gian tổn thất cực đại . Về phần mình, tỷ lệ giảm tổn thất do sử dụng cơ cấu tự động điều chỉnh dung lƣợng bù lại phụ thuộc vào thành phần công suất phản kháng có điều chỉnh. Tỷ lệ giảm tổn thất do có sự điều chỉnh dung lƣợng bù có thể biểu thị bởi biểu thức thực nghiệm sau: aq=17,85 – 0,00293. (3.47) Hiệu quả kinh tế của cơ cấu tự động điều chỉnh dung lƣợng bù đƣợc xác định theo biểu thức C=(aq- bq) P c ; (3.48) trong đó: P – tổn thất công suất tác dụng khi không có cơ cấu điều chỉnh dung lƣợng bù, kW; - thời gian tổn thất cực đại, h/năm; c - giá thành tổn thất điện năng, đ/kWh; aq – tỷ lệ giảm tổn thất do có sự điều chỉnh dung lƣợng bù; 63 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên bq – tỷ phần tổn thất do không thể bù toàn phần lƣợng công suất phản kháng, phụ thuộc vào số nấc điều chỉnh và thời gian tổn thất cực đại. Bảng 3.1. Giá trị của hệ số bq phụ thuộc vào số nấc điều chỉnh và thời gian tổn thất cực đại Thời gian tổn thất thất cực đại, h/năm Tỷ phần tổn thất do không thể bù toàn phần lƣợng công suất phản kháng khi số lƣợng ngăn tụ, % 2 3 4 5 6 < 3000 6,3 5 3,7 2,5 1,5 3000 5000 4,4 3,2 2 1,3 0,9 > 5000 1,3 1,1 1 0,85 0,8 Để làm sáng tỏ những vấn đề vừa trình bày, ta xét một ví dụ cụ thể nhƣ sau: Ví dụ: Một xí nghiệp có phụ tải S = 430 kVA, hệ số cos = 0,8 một thiết bị bù công suất 195kVAr gồm 3 ngăn với điện áp 380V đƣợc lắp đặt, điện trở của mạng điện R=0,12 , thời gian tổn thất công suất cực đại = 3200h. Giá thành tổn thất điện năng 750 đ/kWh. Hãy đánh giá hiệu quả kinh tế của phƣơng án sử dụng cơ cấu có điều chỉnh dung lƣợng bù so với phƣơng án không có điều chỉnh, biết giá thành của cơ cấu điều chỉnh là 14,4.106đồng, hệ số sử dụng hiệu quả và khấu hao thiết bị p=0,22. Giải: Trƣớc hết ta xác định tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện khi có cơ cấu bù công suất phản kháng R U QQP P b 2 22 )( kW64,10110.12,0 38,0 )195258(344 3 2 22 Tỷ lệ giảm tổn thất do có sự điều chỉnh dung lƣợng bù aq=17,85 – 0,00293. = 17,85 – 0,00293.3200= 8,474%; 64 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Ứng với 3 ngăn tụ bù theo bảng 4.1, ta xác định đại lƣợng không bù tổn thất là bq= 3,2%. Nhƣ vậy lƣợng tiết kiệm trong trƣờng hợp có điều chỉnh dung lƣợng bù sẽ là C=(aq- bq) P c = (8,474- 3,2).101,64.3200.750.10 -8 = 12,865 triệu đồng Chi phí quy dẫn do đặt cơ cấu điều chỉnh Zdc=pVdc=0,22.14,4= 3,168 triệu đồng Lƣợng tiết kiệm do đặt cơ cấu điều chỉnh sẽ là Z= C - Zdc=12,865 – 3,17 = 9,697 triệu đồng Nhƣ vậy trong trƣờng hợp này việc đặt cơ cấu tự động điều chỉnh dung lƣợng bù sẽ mang lại hiệu quả kinh tế cao. 3.5.2. Xây dựng đồ thị phụ tải ngày đặc trƣng Đồ thị phụ tải đặc trưng hay còn gọi là đồ thị phụ tải mẫu đƣợc hiểu là đồ thị phụ tải biểu thị đặc điểm biến đổi chung của phụ tải trong khoảng thời gian ngày đêm, phản ánh đầy đủ các tính chất của nhóm thụ điện mà nó đại điện. Đồ thị biểu thị sự biến thiên của phụ tải trong khoảng thời gian ngày đêm gọi là đồ thị phụ tải hàng ngày. Đây là dạng đồ thị phụ tải cơ bản nhất vì thông qua đó có thể xây dựng đƣợc đồ thị phụ tải hàng tháng, hàng năm v.v. Đồ thị phụ tải đặc trƣng cho phép xác định một cách chính xác và tin cậy các tham số về chế độ làm việc của mạng điện. 3.5.2.1. Thu thập và xử lý thông tin về đồ thị phụ tải 1. Thu thập thông tin Thông tin về đồ thị phụ tải có thể thu thập bằng cách đo đếm trực tiếp hoặc gián tiếp. Số ngày tối thiểu cần thiết để lấy số liệu đƣợc xác định theo yêu cầu của mức tin cậy 2).( s k n (3.49) 65 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Trong đó: s – sai số cho phép, lấy trong khoảng từ 5 10%, tức s = 0,05 0,1; - hệ số tán xạ, phụ thuộc vào độ tin cậy cần thiết, với xác suất tin cây 95% 97% có thể lấy trong khoảng 1,5 2; kv – hệ số biến động của thông tin thu thập mẫu. )( )( PM P kv (3.50) (P) - độ lệch chuẩn của các phép đo phụ tải M(P)= P – kỳ vọng toán của các phép đo phụ tải. Để thuận tiện cho quá trình xử lý và tính toán, các thông tin về phụ tải đƣợc thu thập đồng thời với các tham số chế độ khác. Khi đo đếm cần phải phân phụ tải của các ngày theo các đặc tính nhƣ sau: ngày làm việc, ngày chủ nhật, ngày nghỉ tết, lễ, ngày đầu tuần, ngày cuối tuần vv. 2. Xử lý số liệu Việc xử lý số liệu, tính toán và xây dựng đồ thị phụ tải đƣợc thực hiện dựa trên các quy luật xác suất thống kê. Trƣớc hết số liệu sau khi thu thập cần đƣợc xử lý sơ bộ để loại bỏ những sai số có thể xuất hiện trong các phép đo và sắp xếp trong các bảng biểu thích hợp để tạo điều kiện thuận lợi cho các quá trình xử lý tiếp theo. Có thể coi sự phân bố xác suất của phụ tải tuân theo qui luật phân phối dạng chuẩn. f(p) = 2 ) pp ( 2 1 e 2 1 ; (3.51) Giá trị của phụ tải ở giờ thứ i đƣợc xác định nhƣ sau: P ' i = P i + Pi , kW (3.52) Trong đó: P i - kỳ vọng toán của phụ tải ở giờ thứ i. 66 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Pi- giá trị hiệu chỉnh tính tới sai số của phép đo. n P ii ; (3.53) Nhƣ vậy, ứng với chuỗi thời gian ti biến thiên từ 1 đến 24 ta sẽ có chuỗi số liệu phụ tải Pi tƣơng ứng. Tiếp theo cần xử lý loại bỏ ảnh hƣởng của các yếu tố tác động theo quy luật nhƣ ngày nghỉ lễ, nghỉ cuối tuần vv. Để làm điều đó một cách hiệu quả nhất, ta qui phụ tải các ngày khác nhau về một dạng đồng nhất. Trên cơ sở phân tích các đặc điểm của các ngày ta cần phân loại chúng theo các nhóm thích hợp và chọn ngày làm việc làm cơ sở, sau đó xác định các hệ số qui đổi của các ngày tƣơng ứng theo biểu thức kij = ij iLV p P ; (3.54) Trong đó: kij - hệ số qui đổi của phụ tải ở giờ thứ i ngày loại j. Pij - kỳ vọng toán của phụ tải giờ thứ i, ngày loại j PiLV - kỳ vọng toán phụ tải giờ thứ i ngày làm việc. Khi đã có các hệ số quy đổi, ta nhân các số liệu đo đếm trong các ngày cho hệ số qui đổi tƣơng ứng để nhận đƣợc các giá trị phụ tải qui về chế độ ngày làm việc. Pi = kij Pij, kW ; (3.55) Nhƣ vậy ta sẽ nhận đƣợc n giá trị phụ tải ở mỗi giờ mà chúng chỉ khác nhau bởi thành phần dao động ngẫu nhiên của phụ tải. Giá trị của phụ tải trong suốt thời gian khảo sát đƣợc biểu thị bởi ma trận: 67 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên P P P P P P P P P n n n 1 1 1 2 1 2 1 2 2 2 24 1 24 2 24 . . . . . . . . . ... ... ... ... ... ... ... (3.56) Với cách làm trên chúng ta đã tính đến các yếu tố ảnh hƣởng của các ngày khác nhau trong tuần đồng thời làm tăng dãy số quan sát liên tục. Điều đó cho phép tính tới hàng loạt các yếu tố ảnh hƣởng khác đối với đồ thị phụ tải và sẽ làm tăng độ tin cậy của đồ thị. Từ dãy số trên theo biểu thức (4.6) ta xác định đƣợc phụ tải tính toán của mỗi trong số 24 h giờ và biểu thị các giá trị tìm đƣợc trên hệ trục toạ độ ta sẽ nhận đƣợc đồ thị phụ tải ngày đêm mong muốn. 3.5.2.2. Xây dựng đồ thị phụ tải đặc trưng Trên cơ sở số liệu đã đƣợc xử lý thống kê, biểu diễn mối quan hệ giữa phụ tải và thời gian trên hệ trục toạ độ với trục tung là phụ tải và trục hoành là thời gian ta sẽ nhận đƣợc đồ thị phụ tải hàng ngày (hình 4.5). Đồ thị phụ tải đƣợc xây dựng theo phƣơng pháp trên có thể coi là đồ thị phụ tải đặc trƣng của mạng điện. Nó cho phép ta áp dụng cho các mạng điện khác có tính chất tƣơng tự. Để làm đƣợc điều đó đồ thị phụ tải cần đƣợc chuyển sang hệ đơn vị tƣơng đối. Ta chọn công suất cơ bản là giá trị cực đại của phụ tải PM. Phụ tải giờ thứ i trong hệ đơn vị tƣơng đối sẽ là: Hình 3.13: Đồ thị phụ tải hàng ngày P Q 24 P Q 68 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên M i i P P P* và M i i Q Q Q* ; (3.57) 3.5.2.3. Kiểm định và đánh giá độ tin cậy của đồ thị phụ tải. Ngƣời ta thƣờng đánh giá độ chính xác của đồ thị phụ tải thông qua hệ số điền kín đồ thị. Hệ số điền kín đồ thị của nhóm tải j đƣợc xác định nhƣ sau: Mj i ij dkj P P k 24 24 1 (3.58) Trong đó: Pij - phụ tải ở giờ thứ i của nhóm tải j. PMj - phụ tải cực đại của nhóm j. Hệ số điền kín đồ thị tổng hợp của toàn mạng điện đƣợc xác định theo biểu thức: M j nj njdkj dk P Pk k 1 . ; (3.58) Trong đó: M - số nhóm tải; Pnj - tổng công suất định mức của nhóm tải j. Hệ số điền kín tính toán đƣợc xác định nhƣ sau: kdk = k dk + k ; (3.59) k - độ lệch trung bình bình phƣơng của hệ số điền kín đồ thị. So sánh giá trị hệ số điền kín đồ thị tại đầu nguồn, nơi cung cấp điện cho mạng quan sát và dựa vào độ lệch giữa các giá trị này để đánh giá sai số và mức độ tin cậy của đồ thị phụ tải. 69 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Để tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình thu thập và xử lý số liệu, việc lắp đặt công tơ điện tử tại các nút, kết hợp với hệ thống truyền thông tin từ xa là hết sức cần thiết. Điều đó có ý nghĩa đối với bài toán vận hành kinh tế lƣới điện nói chung và bù kinh tế công suất phản kháng nói riêng. 3.5.3. Xây dựng quy luật và lựa chọn sơ đồ tự động điều chỉnh tối ƣu công suất bù 3.5.3.1. Đặt vấn đề Việc xác định công suất bù tại mỗi nút trong từng thời điểm khác nhau chính là đi tìm quy luật điều chỉnh thiết bị bù. Bài toán xác định quy luật bù tối ƣu đƣợc giải tƣơng tự nhƣ bài toán xác định vị trí và dung lƣợng bù tối ƣu mà ta đã xét ở trên ứng với 24 giờ trong ngày. Có nghĩa là ta xác định giá trị công suất bù tối ƣu phụ thuộc vào phụ tải ở mỗi giờ. Tuy nhiên, mô hình bài toán xác định quy luật bù tối ƣu công suất phản kháng hơi khác so với mô hình bài toán xác định vị trí và dung lƣợng bù tối ƣu. Trong trƣờng hợp này mô hình bài toán bù không có thành phần chi phí vốn đầu tƣ Z1, vì ở đây chúng ta chỉ xét đến chế độ làm việc kinh tế của thiết bị bù và mạng điện. Mô hình bài toán bù trong trƣờng hợp này có dạng: - Hàm mục tiêu: Z = Z2 + Z3 min Trong đó Bi N i b QctPZ 1 2 ... N i Bii QR U c Z 1 2 233 .. .10.3 . - Các ràng buộc: 0 QB i Q M B i 0 QB i Qpt i 70 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên U Ucp Trong đó: Q M B i: là công suất bù tại nút i tính trong chế độ phụ tải cực đại Qpt i: là công suất phản kháng tiêu thụ của phụ tải tại thời điểm đang xét. Bằng cách tính bù công suất phản kháng cho 24h, ta có thể xây dựng đƣợc quy luật điều chỉnh tụ bù tại các nút khác nhau trong ngày. Từ đó giúp cho việc vận hành tụ bù một cách hợp lý, mang lại hiệu quả về mặt kinh tế cũng nhƣ nâng cao đƣợc chất lƣợng điện năng của lƣới điện phân phối. 3.6. Khái quát về chƣơng trình PSS/E Chƣơng trình PSS/E là chƣơng trình mô phỏng hệ thống điện trên máy tính nhằm mục đích tính toán nghiên cứu phục vụ vận hành cũng nhƣ quy hoạch hệ thống điện. Các tính toán phân tích hệ thống mà chƣơng trình có khả năng thực hiện bao gồm:  Tính toán trào lƣu công suất.  Tối ƣu hóa trào lƣu công suất.  Nghiên cứu các loại sự cố đối xứng và không đối xứng.  Tƣơng đƣơng hóa hệ thống.  Mô phỏng quá trình quá độ điện cơ. Chƣơng trình đƣợc tổ chức theo sơ đồ khối chính nhƣ sau: 71 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Các tài liệu của chương trình PSS/E: 1. Hƣớng dẫn cài đặt và các tiện ích của chƣơng trình PSS/E  Trình tự cài đặt chƣơng trình cho máy tính cá nhân (PC).  Hƣớng dẫn vẽ hình và in ấn. 2. Hƣớng dẫn sử dụng chƣơng trình PSS/E  Giới thiệu tổng quan và hƣớng dẫn sử dụng các lệnh trong chƣơng trình. PSSLF4 §•a d÷ liÖu vµo LÊy d÷ liÖu ra * §•a d÷ liÖu trµo l•u c«ng suÊt ®Çu vµo * C¸c d÷ liÖu c¬ së * §•a ra d÷ liÖu trµo l•u c«ng suÊt Chän ph•¬ng ph¸p gi¶i Th«ng b¸o kÕt qu¶ * C¸c d÷ liÖu cña HT§ * Trµo l•u c«ng suÊt HT§ * KiÓm tra c¸c giíi h¹n. * VÏ biÓu ®å Stop Thay ®æi d÷ liÖu trµo l•u c«ng suÊt 72 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên  Đƣa ra các thảo luận về cấu trúc của phần mềm và mô tả trình tự hoạt động từng modul tính toán. 3. Hƣớng dẫn về các ứng dụng cho chƣơng trình PSS/E  Mô tả cấu trúc của chƣơng trình trong mô phỏng hệ thống điện.  Mô tả phƣơng pháp mô phỏng hệ thống điện cho chƣơng trình PSS/E và giải thích ý nghĩa của các kết quả thu đƣợc. 4. Hƣớng dẫn sử dụng chƣơng trình vẽ đồ thị của PSS/E (PSSPLT)  Hƣớng dẫn cách vẽ các đồ thị kết quả đầu ra khi tính toán quá trình quá độ điện cơ.  Tài liệu chỉ đƣợc sử dụng khi tính toán quá trình quá độ. 5. Hƣớng dẫn sử dụng IPLAN  Hƣớng dẫn cách lập trình bằng ngôn ngữ lập trình IPLAN và cách biên dịch chƣơng trình. 6. Hƣớng dẫn tính toán tối ƣu hóa trào lƣu công suất  Giới thiệu tổng quan về thuật toán.  Hƣớng dẫn các sử dung các lệnh trong tính toán tối ƣu hóa trao lƣu công suất. 7. Phƣơng pháp tính toán trong phạm vi đề tài.  Nhập thông số của các phần tử nút, nhánh trong hệ thống điện.  Tính toán chế độ phụ tải cực đại của lƣới.  Tính toán chế độ phụ tải cực đại của lƣới khi có bù. 3.7. Kết luận: 1. Việc thiết kế, lắp đặt thiết bị bù đƣợc tính toán với phụ tải cực đại, nên trong quá trình làm việc thƣờng tụ không làm việc hết công suất, dẫn đến hiện tƣợng bù thừa, làm ảnh hƣởng đến chất lƣợng điện và làm hiệu quả kinh tế của mạng điện. Vì 73 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên vậy để nâng cao hiệu quả bù cần phải trang bị hệ thống tự động điều chỉnh dung lƣợng tụ bù cho phù hợp với phụ tải thực tế. 2. Việc xây dựng quy luật điều chỉnh bù tối ƣu đƣợc thực hiện trên cơ sở biểu đồ phụ tải đặc trƣng. 3. Bài toán xác định quy luật bù đƣợc giải tƣơng tự nhƣ bài toán bù tối ƣu mà ta đã xét ứng với 24 giờ trong ngày. Tuy nhiên, ở đây mô hình bài toán bù không có thành phần chi phí vốn đầu tƣ mà chỉ có các thành phần chi phí tổn thất. 74 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên CHƢƠNG IV TÍNH TOÁN ĐỐI VỚI LƢỚI ĐIỆN HẢI DƢƠNG 4.1 Tính toán lƣới điện tỉnh Hải Dƣơng. Đề tài chọn điện lực Hải Dƣơng để triển khai áp dụng. Điện lực Hải Dƣơng có 11 chi nhánh với số liệu về tiêu thụ điện năng và tổn thất điện năng năm 2007 ghi trên bảng 4.1 Bảng 4.1. Tiêu thụ và tổn thất điện năng của Điện lực Hải Dương năm 2007 Số TT Tên đơn vị trực thuộc Luỹ kế năm 2007 Điện năng nhận, kWh Điện năng TP, kWh Điện năng tổn thất Tỷ lệ Tổn thất % KH TT % TH - KH 1 Hải Dƣơng 61.883.687 56.287.313 5.596.374 9,04 7,31 1,73 2 Chí Linh 28.511.766 25.281.327 3.230.439 11,33 8,31 3,02 3 Nam Sách 22.839.484 20.629.232 2.210.252 9,68 5,53 4,15 4 Thanh Hà 11.607.967 10.859.774 748.193 6,45 4,98 1,47 5 Kinh Môn 37.000.008 34.042.331 2.957.677 7,99 6,03 1,96 6 Kim Thành 20.904.700 19.034.071 1.870.629 8,95 6,01 2,94 7 Gia Lộc 17.940.415 15.834.897 2.105.518 11,74 8,15 3,59 8 Tứ Kỳ 15.854.481 15.065.421 789.060 4,98 4,45 0,53 9 Cẩm Bình 49.650.827 45.205.801 4.445.026 8,95 5,46 3,49 10 Thanh Miện 14.199.018 12.739.305 1.459.713 10,28 7,68 2,60 11 Ninh Giang 11.752.562 10.720.358 1.032.204 8,78 8,02 0,76 ĐLQL 35kV 4.443.892 4.495.750 -51.858 -1,17 0,00 -1,17 75 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên ĐLQL 110 kV 183.332.000 179.967.750 3.364.250 1,84 0,14 1,70 XM H.Thạch 117.188.000 117.188.000 0 0,00 XM Phúc sơn 66.144.000 62.779.750 3.364.250 5,09 Tổng ĐLQL 187.775.892 184.463.500 3.312.392 1,76 Tổng ĐN<= 35kV 296.588.807 270.195.580 26.393.227 8,90 CTĐL Hải Dƣơng 479,920,807 450,163,330 29,757,477 6,20 4,70 1,50 Sau khi đi khảo sát sơ bộ, đề tài đã chọn chi nhánh điện Chí Linh, nơi đƣợc đánh giá là đối tƣợng nghiên cứu tính toán các tham số mạng điện, trong đó có hệ số cos . Sơ đồ điện chi nhánh Chí Linh, Hải Dƣơng giới thiệu trên hình 4.1. Khái quát sơ bộ về lƣới điện Chí Linh nhƣ sau: - Lƣới điện Chí Linh – Hải Dƣơng là lƣới điện phân phối hình tia - Số lƣợng phụ tải tƣơng đối lớn và đa dạng về loại phụ tải (công nghiệp, nông nghiệp, sinh hoạt) - Nhìn chung, chất lƣợng điện năng của lƣới điện Chí Linh - Hải Dƣơng là khá tốt - Trong lƣới điện Chí Linh – Hải Dƣơng, lộ 471-E85 có chất lƣợng điện năng thấp nhất so với các lộ còn lại. - Lộ 471-E84 cũng có đầy đủ các loại phụ tải, có thể đặc trƣng cho một lƣới điện phân phối. Từ những khái quát nêu trên, quyết định chọn lộ 471-E85 để khảo sát, thu thập số liệu và tính toán. Lộ 471-E85 giới thiệu trên hình 4.2. Lộ 471-E85 có đƣờng trục chính với cấp điện áp là 22 kV, tổng độ dài 12,09 km. Từ trục chính có các rẽ nhánh để cấp điện cho các phụ tải. Mỗi phụ tải là một máy biến áp hại thế 22/0,4 kV và sau chúng là lƣới điện hạ thế cấp điện cho các gia đình, cơ quan, trạm bơm,…. Có 26 phụ tải sau : 76 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 1. Thái Học 1 10. Hùng Vƣơng 2 19. Tân Hƣng Phát 2. Hải Ninh 11. Xã Thái Học 20. Bơm Hoàng Xá 3. Cấp nƣớc 3-50 12. Bơm Thái Học A 21. Đức Phúc 4. Trƣờng Cơ điên 13.Bơm xã An Lạc 22. Triều Nội 5. Thái Học 2 14. Xã An Lạc 23. Bơm Tế Sơn 6. Thái Học 3 15. Thu phí quốc lộ 183 24. Mặc Ngạn 7. Trƣờng Cơ giới 16. Nhân Hậu 25. Giang Hạ 8. Sân gôn 17. Tân Dân 26. Bơm Vạn Thắng 9. Hùng Vƣơng 1 18. Xăng dầu Tân Dân Việc thu thập số liệu đƣợc thực hiện bằng cách lắp đặt công tơ điện tử tại các trạm hạ áp thuộc lộ 471-E85, số liệu đƣợc ghi lại 24 lần trong 1 ngày (tƣơng ứng với 24h khác nhau). Thời gian đo đƣợc kéo dài trong 1 tháng. Từ đó xây dựng đƣợc đồ thị phụ tải trung bình 24h trong ngày. Sử dụng chƣơng trình PSS/E, tính toán cho chế độ phụ tải cực đại tìm đƣợc Qbmax tại mỗi nút. Số liệu về máy biến áp các trạm hạ áp và đƣờng dây ghi ở phần phụ lục. 77 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên cd405-3 78 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 79 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 4.2. Tính toán lộ 471-E85 Chí Linh 4.2.1.Số liệu về phụ tải cực đại: Số liệu về phụ tải cực đại đƣợc tính toán từ số liệu đo, kết quả ghi trên bảng 4.4 4.2.2. Kết quả tính bù kinh tế công suất phản kháng: Quá trình tính toán đƣợc thực hiện bằng chƣơng trình máy tính PSS/E , kết quả tính toán đƣợc ghi trong bảng 4.3. Các số liệu chính sử dụng trong quá trình tính toán bao gồm: vh = 0,1; tc = 0,125; Un = 22kV; K0 = 1.000.000 đồng; KB = 150.000 đ/kVAr; T = 4500h; = 3000h; = 750 đ/kWh; P0 = 0.0023 kW/kVAR. - Tổng dung lƣợng công suất bù cực đại là: Qbù max = 830 kVAr - Tổng dung lƣợng công suất bù tại các nút: Qbù = 60 kVAr Với dung lƣợng bù tại các nút nhƣ trên, tổng lợi nhuận thu đƣợc là: 81.394 (đồng/1 năm). Bảng 4.2 Các số liệu lộ 471-E85: Nút đầu Nút cuối Loại dây L (km) Số lộ R0 ( /km) X0 ( /km) Icp (A) 52 1. Thái Học 1 MBA 10.8 37 0 53 2. Hải Ninh MBA 99 163 0 54 3. Cấp nƣớc 50 MBA 242 302 0 55 9. Hùng Vƣơng 1 MBA 47 105 0 56 11. Xã Thái Học MBA 31 81 0 57 12. Bơm Thái Học A MBA 47 105 0 58 13. Bơm Xã An Lạc MBA 22 64 0 59 14. Xã An Lạc MBA 47 105 0 80 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 60 20. Bơm Hoàng Xà MBA 47 105 0 61 21. Đức Phúc MBA 9 27 0 62 22. Triều Nội MBA 47 105 0 63 25. Giang Hạ MBA 47 105 0 64 26. Bơm Vạn Thắng MBA 10.8 37.3 0 65 23. Bơm Tế Sơn MBA 23 64 0 66 24. Mạc Ngạn MBA 47 105 0 67 19. Tân Hƣng Phát MBA 17 51 0 68 18. Xăng dầu Tân Dân MBA 47 105 0 69 17. Tân Dân MBA 23 64 0 70 16. Nhân Hậu MBA 47 105 0 71 15. Thu phí Cầu Bình MBA 99 166 0 72 10. Hùng Vƣơng 2 MBA 47 105 0 73 8. Sân Gôn MBA 11 37 0 74 7. Trƣờng Cơ Giới MBA 99 194 0 75 6. Thái Học 3 MBA 23 64 0 76 5. Thái Học 2 MBA 47 105 0 77 4. Trƣờng Cơ Điện MBA 11 42 0 0 27 AC70 0,9 1 0,46 0,408 265 27 28 AC70 0,8 1 0,46 0,408 265 27 45 AC70 0,08 1 0,46 0,408 265 28 29 AC70 0,32 1 0,46 0,408 265 28 77 AC-50 0,1 1 0,65 0,418 210 29 30 AC70 0,64 1 0,46 0,408 265 29 76 AC-50 0,1 1 0,65 0,418 210 81 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 30 31 AC70 0,32 1 0,46 0,408 265 30 75 AC-50 0,1 1 0,65 0,418 210 31 32 AC70 0,56 1 0,46 0,408 265 31 74 AC-50 0,1 1 0,65 0,418 210 32 33 AC70 0,4 1 0,46 0,408 265 32 73 AC-50 0,1 1 0,65 0,418 210 33 34 AC70 0,24 1 0,46 0,408 265 33 55 AC-50 0,1 1 0,65 0,418 210 34 35 AC70 1,36 1 0,46 0,408 265 34 72 AC-50 0,1 1 0,65 0,418 210 35 36 AC70 1,44 1 0,46 0,408 265 35 56 AC-50 0,1 1 0,65 0,418 210 36 37 AC70 0,08 1 0,46 0,408 265 36 47 AC70 1,04 1 0,46 0,408 265 37 38 AC70 0,32 1 0,46 0,408 265 37 71 AC-50 0,1 1 0,65 0,418 210 38 39 AC70 1,44 1 0,46 0,408 265 38 70 AC-50 1,07 1 0,65 0,418 210 39 40 AC70 0,24 1 0,46 0,408 265 39 69 AC-50 0,1 1 0,65 0,418 210 40 41 AC70 0,08 1 0,46 0,408 265 40 68 AC-50 0,1 1 0,65 0,418 210 41 42 AC70 0,24 1 0,46 0,408 265 41 67 AC-50 0,1 1 0,65 0,418 210 42 43 AC70 0,88 1 0,46 0,408 265 82 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 42 50 AC70 0,08 1 0,46 0,408 265 43 44 AC70 0,96 1 0,46 0,408 265 43 49 AC-50 1,12 1 0,65 0,418 210 44 63 AC-50 0,1 1 0,65 0,418 210 44 64 AC-70 1,1 1 0,46 0,408 265 45 46 AC-50 0,48 1 0,65 0,418 210 45 52 AC-50 0,1 1 0,65 0,418 210 46 53 AC-50 0,1 1 0,65 0,418 210 46 54 AC-50 0,08 1 0,65 0,418 210 47 48 AC-50 1,2 1 0,65 0,418 210 47 57 AC-50 0,96 1 0,65 0,418 210 48 58 AC-50 1,294 1 0,65 0,418 210 48 59 AC-50 1,2 1 0,65 0,418 210 49 65 AC-50 0,38 1 0,65 0,418 210 49 66 AC-50 2 1 0,65 0,418 210 50 51 AC-50 0,02 1 0,65 0,418 210 50 60 AC-50 0,5 1 0,65 0,418 210 51 61 AC-50 0,62 1 0,65 0,418 210 51 62 AC-50 1,1 1 0,65 0,418 210 83 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Bảng 4.3: Số liệu MBA trên lộ 471 TT Tên TBA Kiểu Sđm Uk % Pk Rb Xb 1 Cấp nƣớc 50 BAD 50/22-10 50 4 1,25 242 302,3 2 An Lạc BAD 180/22-10 180 4,3 3,15 47,06 105,6 3 Đức Phúc BAD 750/10_22 750 4,5 10,5 9,035 27,6 4 Giang Hạ BAD 180/10-22 180 4,3 3,15 47,06 105,6 5 Hải Linh BAD 100/22-10 100 3,95 2,05 99,22 163,4 6 Hoàng Xà BAD 180/10-22 180 4,3 3,15 47,06 105,6 7 Hùng Vƣơng 1 BAD 180/22-10 180 4,3 3,15 47,06 105,6 8 Hùng Vƣơng 2 BAD 180/10-22 180 4,3 3,15 47,06 105,6 9 Mạc Ngạn BAD 180/10-22 180 4,3 3,15 47,06 105,6 10 Nhân Hậu BAD 180/22-10 180 4,3 3,15 47,06 105,6 11 Sân Gôn BAD 560/10_22 560 4,5 7 10,8 37,36 12 Tân Dân BAD320-10-22 320 4,5 4,85 22,92 64,09 13 Tân Hƣng Phát BAD400-10-22 400 4,5 5,75 17,39 51,6 14 Tế Sơn BAD320-10-22 320 4,5 4,85 22,92 64,09 15 Thái Học BAD 250/10-22 250 4,5 4,1 31,75 81,13 16 Thái Học 1 BAD 560/10_22 560 4,5 7 10,8 37,36 17 Thái Học 2 BAD 180/10-22 180 4,3 3,15 47,06 105,6 18 Thái Học 3 BAD320-10-22 320 4,5 4,85 22,92 64,09 19 Thái Học A BAD 180/10-22 180 4,3 3,15 47,06 105,6 20 Thái Học B BAD320-10-22 320 4,5 4,85 22,92 64,09 21 Thu phí cầu Bình BAD 100/22-11 100 4 2,05 99,22 166,2 84 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 22 Triều Nội BAD 180/10-22 180 4,3 3,15 47,06 105,6 23 Trƣờng Cơ điện BAD 560/10_22 560 5,1 7 10,8 42,73 24 Trƣờng Cơ giới BAD 100/22-12 100 4,5 2,05 99,22 193,9 25 Vạn Thắng BAD 560/10_22 560 4,5 7 10,8 37,36 26 Xăng dầu Tân Dân BAD 180/10-22 180 4,3 3,15 47,06 105,6 Bảng 4.4. Số liệu phụ tải cực đại trên lộ 471 TT Tên nút Loại nút Pt (kW) Qt (kVAr) 1 471 Slack 0 0 2 Thái Học 1 PQ 286,3 80,13 3 Cấp nƣớc 3-50 PQ 29,93 11,83 4 Hải Ninh PQ 1,69 0,65 5 Trờng Cơ điện PQ 194,98 69,27 6 Thái học 2 PQ 69,98 23,83 7 Thái học 3 PQ 156,79 66,51 8 Trƣờng Cơ Giới Q 28,16 10,09 9 Sân Gôn PQ 111,99 45,56 10 Hùng Vƣơng 1 PQ 108,93 45,93 11 Hùng Vƣơng 2 PQ 129,11 48,04 12 Xã Thái Học PQ 95,43 26,71 13 Bơm Thái Học A PQ 80,14 32,06 14 Xã An Lạc PQ 71,58 20,03 15 Bơm Xã An Lạc PQ 69,82 27,85 16 Thu phí cầu Bình PQ 7,63 2,49 17 Nhân Hậu PQ 214,73 60,1 85 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 18 Tân Dân PQ 190,87 53,42 19 Xăng dầu Tân Dân PQ 13,25 3,48 20 Tân Hùng Phát PQ 23,86 6,68 21 Bơm Hoàng Xà PQ 129,67 51,71 22 Triều Nội PQ 19,95 7,96 23 Đức Phúc PQ 129,11 48,04 24 Mạc Ngạn PQ 89,77 35,8 25 Bơm Tế Sơn PQ 153,11 60,25 26 Bơm Vạn Thắng PQ 311,52 100,16 27 Giang Hạ PQ 94,65 42,32 4.3. Kết quả tính toán ứng với chế độ phụ tải cực đại 4.3.1 Kết quả tính bù kinh tế công suất phản kháng: Thông số bài toán bù kinh tế công suất phản kháng: vh = 0,1; tc = 0,125; Un = 22 kV; K0 = 1.000.000 đồng; KB = 150.000 đ/kVAr; T= 4500h; = 3000h; = 750 đ/kWh; P0 = 0,0023 kW/kVAr. Bảng 4.5: Kết quả tính bù công suất phản kháng chế độ phụ tải cực đại TT Tên nút Qbù (kVAr) Qbù max (kVAr) Pt (kW) Qt (kVAr) cosφ 1 Thái Học 1 0 80 286,3 0,963 2 Cấp nƣớc 3-50 0 10 29,93 0,93 3 Hải Ninh 0 0 1,69 0,933 4 Trƣờng Cơ điện 0 60 194,98 0,942 5 Thái Học 2 0 20 69,98 0,947 86 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 6 Thái Học 3 0 60 156,79 0,921 7 Trƣờng Cơ giới 0 0 28,16 0,941 8 Sân Gôn 0 40 111,99 0,926 9 Hùng Vƣơng 1 0 40 108,93 0,921 10 Hùng Vƣơng 2 0 40 129,11 0,937 11 Xã Thái Học 0 20 95,43 0,963 12 Bơm Thái Học A 0 30 80,14 0,928 13 Xã An Lạc 0 20 71,58 0,963 14 Bơm Xã An Lạc 0 20 69,82 0,929 15 Thu phí cầu Bình 0 0 7,63 0,951 16 Nhân Hậu 30 60 214,73 0,963 17 Tân Dân 0 50 190,87 0,963 18 Xăng dầu Tân Dân 0 0 13,25 0,967 19 Tân Hƣng Phát 0 0 23,86 0,963 20 Bơm Hoàng Xà 30 50 129,67 0,929 21 Triều Nội 0 0 19,95 0,929 22 Đức Phúc 0 0 129,11 0,937 23 Mạc Ngạn 0 30 89,77 0,929 24 Bơm Tế Sơn 0 60 153,11 0,931 25 Bơm Vạn Thắng 0 100 311,52 0,952 26 Giang Hạ 0 40 94,65 0,913 60 830 2829 - Tổng dung lƣợng công suất bù cực đại là: Qbù max = 830 kVAr - Tổng dung lƣợng công suất bù tại các nút: Qbù = 60 kVAr 87 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Với dung lƣợng bù tại các nút nhƣ trên, tổng lợi nhuận thu đƣợc trong là: 81.394 (đồng/1 năm). - Tổng công suất yêu cầu đầu nguồn: Sf = 2900,484 +j1526,157 - Tổng công suất phụ tải: Spt = 2829,470 +j1413,100 (kVA) - Tổng tổn thất công suất: DS = 71,014 +j113,057 - Điện áp thanh cái tổng: Uđm = 22,00/_0 (kV) - Nút có điện áp thấp nhất: Umin = 20,721 /_ -2,860(kV) - Tổn thất điện áp cực đại: DUmax = 5,8% 4.3.2 Hiệu quả sau khi bù Đề tải đã sử dụng chƣơng trình PSS/E để tính toán chế độ xác lập trƣớc và sau khi bù, kết quả chi tiết ghi trong phụ lục, tóm tắt các chỉ tiêu cơ bản ghi trên bảng 4.6. Bảng 4.6. Các chỉ tiêu chính trước và sau khi bù TT Các chỉ tiêu Trƣớc bù Sau bù 1 Tổng công suất phụ tải; kVA 2829,47 +j1413,10 2829,47 +j1413,10 2 Tổng công suất yêu cầu đầu nguồn; kVA 2900,48 +j1526,16 2898,85 +j1463,80 2 Tổng tổn thất công suất; kVA 71,014 +j113,057 69,383 +j50,704 3 Điện áp thanh cái tổng; kV 22,00 0 22,00 0 4 Nút có điện áp thấp nhất;kV 20,721 -2,860 ( Nhân Hậu) 20,885 -3,045 ( Nhân Hậu) 5 Tổn thất điện áp cực đại;% 5,8% 5,1% Qua kết quả tính toán nêu trên thấy rằng: 1. Tổn thất điện áp giảm đƣợc 0,7% so với lúc chƣa bù 88 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 2. Tổn thất công suất giảm đƣợc 2,30% so với lúc chƣa bù 3. Công huy động đầu nguồn giảm đƣợc 5,85% so với lúc chƣa bù, chủ yếu là công suất phản kháng. 4. Tổng lợi nhuận thu đƣợc là: 81.394 (đồng/1 năm). Các giá trị nêu trên là nhỏ bé vì : 1) Chất lƣợng điện năng cũng nhƣ cos tại Hải Dƣơng nói chung và lộ 471 nói riêng là khá tốt. 2) Tính toán chỉ thực hiện cho một lộ rất nhỏ trong toàn bộ Điện lực Hải Dƣơng. Nếu tính toán cho toàn bộ Điện lực Hải Dƣơng với mức độ giá trị phần trăm giảm tổn thất công suất và công suất huy động đầu nguồn nêu trên mà quy ra giá trị tuyệt đối thì lại là vấn đề không nhỏ. Ví dụ tổn thất điện năng toàn Điện lực Hải Dƣơng năm 2006 là 26393227 kWh, nếu giảm đƣợc 2,3 % thì tƣơng đƣơng với 607 044 kWh. 89 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên CHƢƠNG V KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1. Kết luận 1. Bù công suất phản kháng là một trong các giải pháp kỹ thuật làm giảm tổn thất trong lƣới, nâng cao cos và chất lƣợng điện áp trong lƣới phân phối. Đồng thời giảm tổn thất không những chỉ tiết kiệm điện năng (giảm công suất phát đầu nguồn) mà làm giảm vốn đầu tƣ xây dựng lƣới, giảm tải trên đƣờng dây làm cho tuổi thọ của chúng dài hơn. 2. Tất cả các ích lợi do bù công suất phản kháng mang lại cần tuyên truyền, quán triệt với ngƣời sử dụng điện vì lợi ích chung của toàn quốc gia, làm cho họ không chỉ bù công suất phản kháng vì phạt cos khi cos thấp so với quy định nhƣ hiện nay. 3. Bù công suất phản kháng càng xa nguồn càng có lợi, nhất là các lƣới điện hạ thế. Bù có thể tập trung tại trạm để dễ thay thế và điều khiển dung lƣợng bù, còn nếu dung lƣợng bù cố định nên rải dọc theo đƣờng dây hạ thế. 4. Triệt để bù công suất phản kháng cho các phụ tải dùng nhiều động cơ và các thiết bị điện có hệ số cos thấp. Thay thế các thiết bị nhƣ động cơ, máy biến áp phân xƣởng với công suất phù hợp, nếu không thì tổ chức lại việc sử dụng các thiết bị điện nhằm nâng cao hệ số cos . 5. Chọn dung lƣợng bù ứng với chế độ phụ tải cực đại, nhƣng quá trình vận hành cần thay đổi các dung lƣợng bù này cho hợp lý tuỳ theo nhu cầu phụ tải. 6. Khối lƣợng tính toán bù cho lƣới phân phối rất lớn, nên các tính toán giải tích lƣới, chọn dung lƣợng và địa điểm đặt bù ,… nhất thiết phải đƣợc chƣơng trình hoá bằng máy tính. 90 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 7. Trong phạm vi đề tài tác giả đã tính toán và so sánh chế độ cực đại của lộ đƣờng dây 471-E85 không có bù và có bù để thấy đƣợc lợi ích bù công suất phản kháng. 5.2. Kiến nghị 1. Xây dựng chỉ tiêu cos cho từng loại phụ tải khác nhau trên cơ cơ bảo đảm tổn thất theo quy định. 2. Cần coi điện năng phản kháng là một thứ hàng hoá vì chúng cũng tải trên đƣờng dây, và chúng cần đƣợc đƣa vào thị trƣờng điện. Giá bán loại sản phẩm này căn cứ theo giá trị cos hay tỷ lệ giữa công suất phản kháng và công suất tác dụng. 91 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên PHỤ LỤC 92 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Điện áp nút, công suất nút khi chưa bù TT Tên nút Loại nút (kV) Góc pha Pf (kW) Qf (kVAr) 0 471 Slack 22 0 2900.48 1526.157 1 PQ 21.9 6 -0.069 2 PQ 21.9 5 -0.07 PQ 21.9 4 -0.07 4 Thái học 1 PQ 21.65 -1.244 5 PQ 21.9 4 -0.07 6 PQ 21.9 4 -0.07 7 Cấp nƣớc 3-50 PQ 21.428 -0.822 8 PQ 21.9 4 -0.069 9 Hải Ninh PQ 21.922 -0.095 10 PQ 21.872 -0.109 11 PQ 21.872 -0.109 12 Trƣờng Cơ điện PQ 21.6 5 -1.008 1 PQ 21.849 -0.12 14 PQ 21.849 -0.124 93 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 15 Thái học 2 PQ 21.578 -0.88 16 PQ 21.80 -0.152 17 PQ 21.80 -0.152 18 Thái học PQ 21.4 2 -1.195 19 PQ 21.782 -0.165 20 PQ 21.782 -0.165 21 Trờng Cơ Giới Q 21.561 -0.71 22 PQ 21.745 -0.188 2 PQ 21.745 -0.188 24 Sân gôn PQ 21.609 -0.6 25 PQ 21.721 -0.204 26 PQ 21.72 -0.205 27 Hùng Vƣơng 1 PQ 21.248 -1. 57 28 PQ 21.707 -0.214 29 PQ 21.706 -0.214 0 Hùng Vƣơng 2 PQ 21.175 -1.622 1 PQ 21.6 -0.262 2 PQ 21.6 -0.262 Xã Thái Học PQ 21. 91 -1.116 4 PQ 21.56 -0. 1 94 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 5 PQ 21.55 -0. 11 6 PQ 21.547 -0. 11 7 Bơm Thái Học A PQ 21.208 -1.178 8 PQ 21.54 -0. 12 9 PQ 21.54 -0. 1 40 Xã An Lạc PQ 21.28 -1.1 5 41 PQ 21.5 9 -0. 12 42 Bơm Xã An Lạc PQ 21. 8 -0.791 4 PQ 21.556 -0. 12 44 PQ 21.556 -0. 12 45 Thu phí cầu Bình PQ 21.502 -0.4 8 46 PQ 21.542 -0. 21 47 PQ 21.5 -0. 95 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 26 48 Nhân Hậu PQ 20.721 -2.86 49 PQ 21.489 -0. 55 50 PQ 21.488 -0. 55 51 Tân Dân PQ 21.112 -1.74 52 PQ 21.481 -0. 59 5 PQ 21.481 -0. 59 54 Xăng dầu Tân Dân PQ 21.4 5 -0.512 55 PQ 21.479 -0. 61 56 PQ 21.479 -0. 61 57 Tân Hƣng Phát PQ 21.444 -0.498 58 PQ 21.472 -0. 65 59 PQ 21.471 -0. 65 60 PQ 21.468 -0. 66 96 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 61 Bơm Hoàng Xà PQ 20.91 -1.794 62 PQ 21.47 -0. 65 6 PQ 21.469 -0. 65 64 Triều Nội PQ 21. 86 -0.579 65 PQ 21.467 -0. 65 66 Đức Phúc PQ 21. 51 -0.747 67 PQ 21.454 -0. 78 68 PQ 21.442 -0. 8 69 PQ 21.4 5 -0. 82 70 Mạc Ngạn PQ 21.05 -1. 65 71 PQ 21.44 -0. 81 72 Bơm Tế Sơn PQ 21.086 -1.447 7 PQ 21.442 -0. 88 97 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 74 PQ 21.428 -0. 9 75 Bơm Vạn Thắng PQ 21.086 -1.7 76 PQ 21.441 -0. 88 77 Giang Hạ PQ 21.015 -1. 98 98 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Trào lưu công suất nhánhkhi chưa bù Nút đầu Nút cuối Công suất đầu nhánh Công suất cuối nhánh Tổn thất công suất Dòng điện Khả năng tải 0-471 1 2900.484 +j1526.157 289 .89 +j1518.227 6.592+j7.9 0 148.977 0 1 10 2571.890 +j1 78.991 2565. 77 +j1 7 .214 6.51 +j5.777 1 .0 5 265 1 2 22.289 +j1 9.441 22.276 +j1 9.4 0.01 +j0.009 16.008 210 2 5 2.684 +j24.661 2.68 +j24.660 0.001+j0.001 1.867 210 2 289. 27 +j114.601 289. 14 +j114.592 0.01 +j0.008 14.187 210 4 Thái học 1 288. 7 +j87.108 286. 00 +j80.1 1 2.0 7+j6.977 1 .7 2 0 5 8 1.889 +j8.07 1.889 +j8.07 0.000+j0.000 0. 78 210 5 6 0.491 +j16. 92 0.491 +j16. 92 0.000+j0.000 1.578 210 6 7 Cấp nƣớc -50 0.476 +j12.511 29.9 0 +j11.8 0 0.546+j0.681 1.502 0 8 9 Hải Ninh 1.691 +j0.651 1.690 +j0.650 0.001+j0.001 0.08 0 10 1 2 68. 89 +j1272.60 2 66.165 +j1270.6 0 2.224+j1.97 122.924 265 99 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 10 11 197.111 +j100.691 197.104 +j100.687 0.007+j0.004 10.12 210 11 12 Trƣờng Cơ điện 195.986 +j7 .112 194.980 +j69.270 1.006+j .842 9.564 0 1 16 2295.115 +j12 2.978 2290.929 +j1229.265 4.186+j .71 119.244 265 1 14 71.2 7 +j 7.774 71.2 6 +j 7.77 0.001+j0.001 .69 210 14 15 Thái học 2 70.5 2 +j25.062 69.980 +j2 .8 0 0.552+j1.2 2 .426 0 16 19 21 1.889 +j11 9.746 21 0.080 +j11 8.141 1.810+j1.605 110.875 265 16 17 158.795 +j89. 4 158.790 +j89. 40 0.005+j0.00 8. 57 210 17 18 Thái học 158.242 +j70.551 156.790 +j66.510 1.452+j4.042 7.947 0 19 22 2101.412 +j1120.180 2098. +j1117.450 .079+j2.7 1 109. 26 265 19 20 28.70 +j17.984 28.702 +j17.984 0.000+j0.000 1.555 210 20 21 Trƣờng cơ giới 28. 51 +j10.46 28.160 +j10.090 0.191+j0. 7 1. 87 0 22 25 1985.062 +j104 .288 198 .105 +j1041.552 1.957+j1.7 6 10 .126 265 22 2 11 .600 +j74. 88 11 .598 +j74. 87 0.00 +j0.002 6.244 210 2 24 Sân gôn 112. 4 +j46.718 111.990 +j45.560 0. 44+j1.158 5.595 0 25 28 1872.06 +j979.661 1871.018 +j978.7 4 1.045+j0.927 97.276 265 25 26 110.756 +j61.678 110.754 +j61.677 0.002+j0.001 5.8 6 210 100 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 26 27 Hùng Vƣơng 1 110. 85 +j49.180 108.9 0 +j45.9 0 1.455+j .250 5.564 0 28 1 17 9.488 +j91 .7 8 17 4. 62 +j909.191 5.126+j4.546 90.519 265 28 29 1 1.918 +j65.269 1 1.915 +j65.267 0.00 +j0.002 6.78 210 29 0 Hùng Vƣơng 2 1 1.099 +j52.484 129.110 +j48.040 1.989+j4.444 6.506 0 1 4 16 7.6 1 +j86 .247 16 2.780 +j858.945 4.851+j4. 02 85.57 265 1 2 96.766 +j45.967 96.764 +j45.966 0.002+j0.001 4.952 210 2 Xã Thái học 96.095 +j28.448 95.4 0 +j26.710 0.665+j1.7 8 4.6 0 4 4 1407.095 +j7 0.475 1406.896 +j7 0.299 0.199+j0.176 7 .5 5 265 4 5 225.099 +j127.951 225.002 +j127.888 0.097+j0.06 12.01 210 5 8 14 .570 +j81.500 14 .524 +j81.470 0.046+j0.029 7.661 210 5 6 81.474 +j46.415 81.462 +j46.408 0.012+j0.008 4. 51 210 6 7 Bơm Thái học A 80.918 +j .799 80.140 +j 2.060 0.779+j1.7 9 4.07 0 8 41 70.8 6 +j47.556 70.82 +j47.548 0.01 +j0.008 .96 210 8 9 72.695 +j .918 72.684 +j .911 0.011+j0.007 .724 210 9 40 Xã An lạc 72.15 +j21. 11 71.580 +j20.0 0 0.57 +j1.281 .49 0 101 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 41 42 Bơm xã An lạc 70.092 +j28.640 69.820 +j27.850 0.272+j0.791 .515 0 4 46 1 99.477 +j720.77 1 98.692 +j720.077 0.785+j0.696 7 .027 265 4 44 8.066 +j10.081 8.066 +j10.081 0.000+j0.000 0.599 210 44 45 Thu phí Cầu Bình 7.644 +j2.51 7.6 0 +j2.490 0.014+j0.02 0. 7 0 46 49 1178.167 +j6 5.192 1175.610 +j6 2.924 2.557+j2.268 62.1 265 46 47 220.575 +j84.925 220.491 +j84.871 0.084+j0.054 10.972 210 47 48 Nhân Hậu 220.17 +j72.260 214.7 0 +j60.100 5.44 +j12.160 10.761 0 49 52 981.811 +j554.80 981.507 +j554.5 4 0. 04+j0.270 52.48 265 49 50 19 . 67 +j77.799 19 . 61 +j77.795 0.006+j0.004 9.7 210 50 51 Tân dân 192.897 +j59.061 190.870 +j5 .420 2.027+j5.641 9. 88 0 52 55 968.282 +j5 8.917 968.184 +j5 8.8 0 0.098+j0.087 51.587 265 52 5 14.09 +j16. 1 14.09 +j16. 12 0.000+j0.000 1.004 210 5 54 Xăng dầu Tân Dân 1 .269 +j .52 1 .250 +j .480 0.019+j0.04 0.6 9 0 55 58 942.870 +j507.562 942.596 +j507. 18 0.274+j0.24 49.854 265 55 56 24.454 +j 0.579 24.454 +j 0.579 0.000+j0.000 1.82 210 56 57 Tân Hng Phát 2 .88 +j6.748 2 .860 +j6.680 0.02 +j0.068 1.155 0 102 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 58 67 659.0 6 +j 28.641 658.560 +j 28.218 0.476+j0.422 4.298 265 58 59 284.1 0 +j179.092 284.117 +j179.084 0.01 +j0.008 15.642 210 59 62 150. 4 +j109.127 150. +j109.126 0.001+j0.001 8.652 210 59 60 1 2.295 +j68.990 1 2.279 +j68.980 0.016+j0.010 6.949 210 60 61 Bơm Hoàng xà 1 1.765 +j56. 90 129.670 +j51.710 2.095+j4.680 6.676 0 62 65 1 0.9 6 +j89.197 1 0.914 +j89.18 0.022+j0.014 7. 79 210 62 6 20.550 +j20.681 20.549 +j20.680 0.001+j0.001 1. 58 210 6 64 Triều Nội 19.997 +j8.066 19.950 +j7.960 0.047+j0.106 1.004 0 65 66 Đức Phúc 129.485 +j49.164 129.110 +j48.040 0. 75+j1.124 6.452 0 67 7 411.820 +j194.406 411.621 +j194.229 0.199+j0.176 21.227 265 67 68 246.679 +j1 .761 246.554 +j1 .681 0.125+j0.080 1 .08 210 68 71 155.226 +j8 .044 155.210 +j8 .0 0.017+j0.011 8.21 210 68 69 91. 27 +j50.6 6 91.296 +j50.616 0.0 1+j0.020 4.87 210 69 70 Mạc ngạn 90.760 +j 8.01 89.770 +j 5.800 0.990+j2.21 4.591 0 71 72 Bơm Tế sơn 154.510 +j64.147 15 .110 +j60.250 1.400+j .897 7.80 0 7 76 96. 96 +j57.521 96. 94 +j57.520 0.002+j0.001 5.2 5 210 103 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 7 74 15. 0 +j1 6.760 15.120 +j1 6.642 0.184+j0.118 16.029 210 74 75 Bơm Vạn thắng 14.121 +j109.14 11.520 +j100.160 2.601+j8.98 15.519 0 76 77 Giang Hạ 95.794 +j44.876 94.650 +j42. 20 1.144+j2.556 4.9 4 0 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt 1. Phan Đăng Khải, Huỳnh Bá Minh – Bù công suất phản kháng lƣới cung cấp và phân phối điện. Nhà xuất bản KHKT. Hà Nội - 2003 2. Phan Đăng Khải - Cơ sở lý thuyết xây dựng lƣới điện. Hà Nội -2003 3. Phan Đăng Khải - Đƣờng dây hệ compac. ĐHBK Hà Nội. Hà Nội - 2000 4. Lã Văn út - Ngắn mạch trong hệ thống điên. NXB KH&KT, Hà Nội- 2000 5. Ng« Hång Quang, Vò V¨n TÈm - ThiÕt kÕ cÊp ®iÖn. NXB KH&KT. Hµ Néi -1998 6. Hệ thống điện – Tập I, II , Nhà xuất bản ĐH&THCN Hà Nội 1981. 7. Nguyễn Văn Đạm (1997). Giáo trình mạng điện , ĐHBK Hà Nội. 8. Trần Bách . Lưới điện, ĐHBK Hà Nội 9. Nguyễn Văn Đạm (2005) . Lưới điện , NXB KH&KT Hà Nội. 10. Lã Văn Út, Trần Vĩnh Thịnh (1998). Phân tích tổn thất trong lưới cung cấp điện theo đường cong tổn thất công suất, Tạp chí Khoa học và công nghệ số 15. 11. Bùi Minh Trí. Toán tối ưu 12. Bùi Thế Tâm, Trần Vũ Thiệu (1998). Các phương pháp tối ưu hoá , NXBGTVT. 13. Nguyễn Văn Đạm (1998). Mạng điện áp cao và siêu cao, ĐHBK Hà Nội. 14. Nguyễn Xuân Phú, Nguyễn Công Hiền, Nguyễn Bội Khuê (2003). Cung cấp điện , NXB KH&KT Hà Nội. 15. Các chế độ hệ thống năng lượng, (dịch từ tiếng Nga) NXB KH&KT Hà Nội 1978. Tiếng Nga 16. Mennhicov & sonđanhika (1968). Điều chỉnh điện áp trong mạng điện (bản tiếng Nga), NXB Năng lƣợng Mockba. 17. Giegielenco & Rabinovich (1981). Chất lượng điện năng trong các xí nghiệp công nghiệp (bản tiếng Nga), NXB Kiev 18. Kapov (1975). Bù công suất phản kháng trong hệ thống điện (bản tiếng Nga), NXB Năng lƣợng Mockba. TÓM TẮT LUẬN VĂN Tên đề tài: Tính toán lựa chọn vị trí, số lƣợng, dung lƣợng thiết bị bù hợp lý trong lƣới điện phân phối trung áp. Tóm tắt: Phân tích và đánh giá việc tiêu thụ công suất phản kháng của các thiết bị trong lƣới điện phân phối trung áp từ đó đƣa ra phƣơng thức bù phù hợp. Đề tài áp dụng phƣơng pháp quy hoạch động để để phân tích, đánh giá và đƣa ra phƣơng án tối ƣu để bù cho lƣới. Đề tài đã sử dụng chƣơng trình PSS/E áp dụng tính toán cho lộ đƣờng dây 471-E85 của chi nhánh điện Chí Linh trực thuộc Công ty Điện lực Hải Dƣơng. Đề tài bao gồm 5 chƣơng. Chƣơng 1 Tổng quan về bù công suất phản kháng trong lƣới điện phân phối. Chƣơng 2 Các phƣơng pháp nghiên cứu bài toán bù trong lƣới điện phân phối. Chƣơng 3 Xây dựng mô hình tính toán bù công suất phản kháng. Chƣơng 4 Tính toán đối với lƣới điện Hải Dƣơng. Chƣơng 5 Kết luận và kiến nghị.