Tính toán tổn hao công suất và Nghiên cứu một số giải pháp giảm tổn thất điện năng trên trên lộ 481 E28.4 huyện Văn Lâm – Hưng Yên

gian. Tùy theo đặc điểm của từng vùng mà chọn số ngày mùa hè, mùa đông cho thích hợp. Với đặc điểm khí hậu và thời tiết ở nước ta có thể chia thành 190 ngày mùa hè và 175 ngày mùa đông. * Cách xây dựng đồ thị phụ tải năm. Kẻ đường thẳng đi qua điểm cao nhất của đồ thị phụ tải ngày đêm và xác định thời gian tác động của phụ tải này trong năm tức là ứng với phụ tải P1 ta sẽ có thời gian t1 = t1h + t1đ, tiếp theo ta kẻ đường thẳng đi qua bậc thang thứ 2 và xác định P2 ứng với thời gian t2, tiếp tục cho đến Pn. Ta thiết lập được bảng tác động của phụ tải trong năm và căn cứ vào đó để xây dựng đồ thị phụ tải năm, bảng 2.5 Công suất Thời gian tác động P1 t1 = 190. t1h + 175. t1đ P2 t2 = 190. t2h + 175. t2đ … …………………….. Pn Pn = 190. tnh + 175. tnđ 2.2.3.4. Xây dựng đồ thị phụ tải Từ số liệu tính toán của bảng 2.3, bảng 2.4 và bảng 2.5 chúng tôi xây dựng được đồ thị phụ tải ngày mùa hè, đồ thị phụ tải ngày mùa đông, đồ thị phụ tải năm của lộ 481 E28.4 thể hiện trong các hình 2.1, hình 2.2 và hình 2.3 Bảng 2.5: Số liệu tính toán đồ thị phụ tải năm STT P t T STT P t T 1 1684 190 190 25 871 190 4585 2 1663 190 380 26 868 175 4760 3 1571 190 570 27 829 175 4935 4 1536 190 760 28 827 175 5110 5 1527 190 950 29 809 190 5300 6 1490 190 1140 30 785 190 5490 7 1413 175 1315 31 776 175 5665 8 1307 190 1505 32 687 190 5855 9 1256 190 1695 33 685 175 6030 10 1250 190 1885 34 679 175 6205 11 1244 175 2060 35 675 190 6395 12 1226 175 2235 36 562 175 6570 13 1124 190 2425 37 547 175 6745 14 1121 175 2600 38 532 190 6935 15 1120 175 2775 39 513 175 7110 16 1064 175 2950 40 477 190 7300 17 1027 175 3125 41 432 190 7490 18 1004 175 3300 42 425 175 7665 19 997 175 3475 43 381 190 7855 20 992 190 3665 44 334 190 8045 21 960 190 3855 45 325 175 8220 22 928 175 4030 46 283 190 8410 23 904 190 4220 47 252 175 8585 24 896 175 4395 48 242 175 8760 Hình 2.1: Đồ thị phụ tải ngày mùa hè điển hình Hình 2.2: Đồ thị phụ tải ngày mùa đông điển hình Hình 2.3: Đồ thị phụ tải năm 2.2.3.5. Các tham số của đồ thị phụ tải a. Tham số của đồ thị phụ tải ngày điển hình - Công suất tác dụng trung bình của lộ được xác định: (kW) (2.5) Từ bảng 2.3 và bảng 2.4 ta có: (kW) (kW) * Thời gian sử dụng công suất cực đại Tmax: (h) (2.6) Trong đó: A: Điện năng tiêu thụ trong ngày điển hình, (kWh) Pmax: Công suất cực đại trong ngày điển hình được lấy bằng điện năng tiêu thụ trong 1 giờ cực đại. Từ bảng 2.3 và bảng 2.4 ta xác định được: Pmax hè = 1684kW Pmaxđông = 1413 kW (h) (h) * Thời gian hao tổn công suất cực đại: (h) (2.7) Tính toán cho ngày hè và ngày đông ta được: (h) (h) * Hệ số điền kín của đồ thị Kđk: b. Tham số đồ thị phụ tải năm + Thời gian sử dụng công suất cực đại trong năm: (h) (2.8) (h) +Thời gian hao tổn công suất cực đại: (h) (h) + Công suất trung bình: (kW) + Hệ số điền kín: 2.3. Nhận xét Hiện tại lưới điện trên địa bàn huyện chủ yếu lưới điện là đường dây trên không, một số tuyến còn cũ nát, chắp vá, ít được cải tạo và hiện tượng vi phạm hành lang lưới điện ở mức độ cao. Các thiết bị xuống cấp như chống sét, SI, sứ không đảm bảo gây phóng điện. Tiếp địa trên lưới điện còn thiếu nhiều và chất lượng không đảm bảo. Qua khảo sát sự biến thiên của đồ thị phụ tải của lộ 481 E28.4 ngày mùa hè và ngày mùa đông ta thấy: - Đồ thị phụ tải mùa hè và mùa đông không bằng phẳng, đồ thị phụ tải mùa đông bằng phẳng hơn so với mùa hè - Thời gian sử dụng công suất cực đại Tmax và thời gian hao tổn công suất cực đại tmax lớn. - Phụ tải cực đại mùa hè lớn hơn phụ tải cực đại mùa đông. - HÖ sè ®iÒn kÝn cña ®å thÞ phô t¶i t­¬ng ®èi nhá. CHƯƠNG III. HAO TỔN ĐIỆN NĂNG TÊN LỘ 481 E28.4 VĂN LÂM 3.1. Phương pháp tính tổn thất điện năng 3.1.1. Cơ sở của các phương pháp tính toán tổn thất điện năng Trong quá trình truyền tải điện năng, do có điện trở và điện kháng trên các phần tử của lưới (đường dây, máy biến áp…), nên khi có dòng điện chạy qua sẽ gây ra tổn thất công suất dẫn đến tổn thất về điện năng. Trị số tổn thất điện năng trong bất kỳ một phần tử nào của mạng điện phụ thuộc chủ yếu vào tính chất của phụ tải và sự thay đổi của phụ tải trong thời gian khảo sát. Nếu phụ tải của đường dây không thay đổi và xác định được tổn thất công suất tác dụng trên đường dây là ∆P thì khi đó tổn thất điện năng trong thời gian t sẽ là: ∆A = ∆P.t (kWh) Nhưng trong thực tế phụ tải của đường dây luôn luôn biến thiên theo thời gian nên tính toán như trên không chính xác. Khi đó ta phải biểu diễn gần đúng đường cong i(t), và S(t) dưới dạng bậc thang hoá để tính toán tổn thất năng lượng với điện áp định mức. Từ biểu thức: dΔA = 3i2.R.dt, ta có: (3.1) (3.2) Hay: (3.3) Tuy nhiên, trong tính toán thường không biết đồ thị P(t), Q(t). Để tính hao tổn năng lượng ta phải dùng phương pháp gần đúng dựa theo một số khái niệm quy ước như thời gian sử dụng phụ tải cực đại (Tmax), thời gian hao tổn công suất cực đại (τmax) và dòng điện trung bình bình phương (Itbbp). Ngoài ra còn có thể sử dụng một số phương pháp khác như sử dụng công tơ, tính theo đồ thị phụ tải, theo đặc tính xác suất của phụ tải… Trong đó: i(t): dòng điện qua phụ tải thay đổi theo thời gian S(t): công suất toàn phần của phụ tải thay đổi theo thời gian P(t): Công suất tác dụng của phụ tải thay đổi theo thời gian Q(t): công suất phản kháng của phụ tải thay đổi theo thời gian Dưới đây là một số phương pháp dùng để xác định tổn thất điện năng trong mạng phân phối trung áp. 3.1.2. Phương pháp tính toán tổn thất điện năng theo chỉ số công tơ Phương pháp xác định tổn thất điện năng thông dụng nhất là so sánh sản lượng điện ở đầu vào lưới và năng lượng tiêu thụ tại các phụ tải trong cùng khoảng thời gian. * Ưu điểm: Phương pháp đơn giản Không đòi hỏi chuyên môn cao * Nhược điểm: Không thể lấy được đồng thời các chỉ số của các công tơ tại đầu nguồn và ở các điểm tiêu thụ cùng một thời điểm. Nhiều điểm tải còn thiếu thiết bị đo hoặc thiết bị đo không phù hợp với phụ tải. Số chủng loại đồng hồ đo rất đa dạng với nhiều mức sai số khác nhau, việc chỉnh định đồng hồ đo chưa chính xác hoặc không chính xác do chất lượng điện không đảm bảo. 3.1.3. Xác định tổn thất điện năng theo phương pháp điện trở đẳng trị, [5] Tổn thất điện năng trong mạng điện có thể xác định theo biểu thức: (kWh) (3.4) Trong đó: kf – là hệ số hình dạng, xác định theo chỉ số của công tơ ghi m lần trong thời gian khảo sát t: Ari - điện năng tác dụng trong lần đo thứ i (kWh) Ar - điện năng tiêu thụ trong khoảng thời gian t (kWh) m - số lần đo trong khoảng thời gian t Itb – dòng điện trung bình: (A) Rđt - điện trở đẳng trị của mạng điện ( W) Đối với đường dây phân nhánh hình tia đơn giản ta có in i2 i1 L Hình 3.1: Đường dây phân nhánh hình tia đơn giản (W) (3.5) Đối với đường dây phân nhánh phức tạp hơn, hình 3.2 r1 r2 rn Rc Hình 3.2 Đường dây phân nhánh phức tạp (W) (3.6) Trong đó: r0 - điện trở của một km đường dây, (W/km) Rc - điện trở đoạn dây cung cấp, (W) ri - điện trở nhánh dây thứ i, (W) kmti - hệ số mang tải của nhánh dây thứ i: Pi - phụ tải của nhánh dây thứ i Pmax – phụ tải nhánh dây nặng nhất n – là số nhánh dây * Ưu nhược điểm Xác định hao tổn điện năng theo phương pháp này đơn giản, dễ tính toán. Tuy nhiên, đối với mạng phức tạp việc xác định điện trở đẳng trị của lưới điện lại trở nên phức tạp và gặp khó khăn trong tính toán bởi vì khi đó điện trở đẳng trị phụ thuộc vào dòng điện hoặc công suất phụ tải của các nhánh dây. 3.1.4. Xác định tổn thất điện năng theo cường độ dòng điện thực tế, [5] Tổn thất điện năng trong mạng điện phân phối chủ yếu là tổn thất tỷ lệ với bình phương dòng điện chạy trong mạng và được xác định theo biểu thức: (kWh) (3.7) ∆A - Tổn thất điện năng trong mạng điện 3 pha. It – Dòng điện chạy trong mạng, (A) R - Điện trở của mạng, (Ω) T – Thời gian khảo sát, (h) * Ưu điểm Nếu ta xây dựng được đường cong bình phương cường độ dòng điện thực tế thì phương pháp này cho kết quả chính xác. *Nhược điểm Trong thực tế cường độ dòng điện luôn biến đổi, nó phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố. Vì vậy xác định tổn thất điện năng theo công thức trên là rất phức tạp. 3.1.5. Xác định tổn thất điện năng theo đồ thị phụ tải, [5] Để khắc phục sự phức tạp của việc xác định cường độ dòng điện thực tế, ta có thể xác định tổn thất điện năng theo đồ thị phụ tải bằng cách biểu diễn sự biến thiên của bình phương cường độ dòng điện hoặc công suất theo thời gian I2 = f(t) hoặc S2= f(t). Khi đó tổn thất điện năng ∆A được xác định theo công thức: (kWh) (3.8) Để đơn giản, với giả thiết trong khoảng thời gian ∆t ta coi giá trị dòng điện hay công suất là không đổi và coi điện áp bằng điện áp định mức đồng thời bằng cách bậc thang hoá đường cong ta xác định được lượng điện năng tổn thất. (kWh) (3.9) Với n là số bậc thang của đồ thị phụ tải. Phương pháp xác định này tuy đơn giản nhưng đòi hỏi phải có đồ thị phụ tải mà không phải bao giờ cũng có thể xây dựng được ở tất cả các điểm nút cần thiết. * Ưu điểm Công thức tính toán đơn giản Dựa vào đồ thị phụ tải năm ta có thể xác định hao tổn điện năng trong năm. * Nhược điểm Phải xây dựng được đồ thị phụ tải năm, tức là phải khảo sát lưới điện trong thời gian khá dài. Độ chính xác của phương pháp phụ thuộc rất lớn vào việc kháo sát, thu thập số liệu của đồ thị phụ tải. Để xác định tổn thất điện năng theo phương pháp này ta phải giả thiết trong khoảng thời gian Δt ta coi giá trị của dòng điện hay công suất là không đổi, nếu Δt lớn dẫn đến sai số lớn. 3.1.6. Xác định tổn thất điện năng theo dòng điện trung bình bình phương Trên đồ thị biểu diễn bình phương dòng điện phụ tải với thời gian, ta dựng một hình chữ nhật có đáy là 8760h và có diện tích bằng diện tích giới hạn bởi đường cong i2(t) và các trục toạ độ thì chiều cao của hình chữ nhật gọi là dòng điện trung bình bình phương kí hiệu là Itbbp. Hình 3.3: Dòng điện trung bình bình phương Theo đồ thị ta có: (kWh) (3.10) (A) (3.11) Nếu thời gian truyền tải hàng năm là T khi đó: (A) (3.12) Với đồ thị phụ tải cho bằng công suất thì tổn thất điện năng xác định theo biểu thức: (kWh) (3.13) Trong đó: S1, S2, S3 - Là công suất truyền tải ứng với thời gian t1, t2, t3 Stbbp – Là công suất trung bình bình phương. Nếu đồ thị phụ tải có dạng bậc thang thì dòng điện trung bình bình phương được xác định như sau : (A) (3.14) Nếu thời gian khảo sát là một năm thì t1 + t2 + … + tn = T = 8760 h * Ưu điểm Phương pháp cho kết quả chính xác nếu biết đồ thị phụ tải tại tất cả các điểm tải * Nhược điểm Điện trở đẳng trị của mạng điện thay đổi theo dòng điện nên tính toán theo dòng cực đại sẽ gây sai số lớn. Với lưới phức tạp có nhiều điểm nút, việc xác định dòng chạy trong các nhánh đó lại trở nên phức tạp 3.1.7. Xác định tổn thất điện năng theo thời gian hao tổn công suất cực đại Tổn thất trên đường dây DAdd = 3. I2max . R . t . 103 (kWh) (3.15) Hoặc DAdd = DPmax . t (kWh) (3.16) Trong đó: Imax: dòng điện cực đại trong thời gian tính toán (A) Smax = kđt . SSi (kVA) Với: kđt : Hệ số đồng thời Si : Công suất các điểm tải (kVA) Un : Điện áp định mức (kV) R : Điện trở của đường dây (W) t : Thời gian hao tổn công suất cực đại (h), tức là nếu mạng điện liên tục tải Imax hay Pmax thì sẽ gây ra hao tổn năng lượng trong mạng vừa đúng bằng hao tổn trên thực tế. Imax – Dòng điện cực đại chạy trong mạng (A) DPmax – Hao tổn công suất cực đại trong mạng (kW) Phương pháp này cũng gặp trở ngại là thời gian hao tổn cực đại thay đổi phụ thuộc vào tính chất phụ tải, hệ số công suất, thời gian sử dụng công suất cực đại v.v… Vì vậy việc tính toán tổn thất điện năng theo công thức cũng mắc sai số lớn. Giá trị thời gian hao tổn cực đại được xác định theo đồ thị phụ tải như sau: (h) (3.17) Và τ không phải bao giờ cũng có thể xác định được một cách dễ dàng, do đó trong thực tế khi không có đồ thị phụ tải người ta áp dụng một số công thức thực nghiệm để tính τ một cách gần đúng sau: Công thức Kenzevits, [6] τ = (0,124 + Tmax.10-4)2.8760 (h) (3.18) Tmax: Thời gian sử dụng công suất cực đại, h Tmax = A/Pmax Công thức Vanlander, [6] (h) (3.19) Tổn thất trong máy biến áp Tổn thất trong máy biến áp gồm hai phần, tổn thất trong lõi thép và tổn thất trong cuộn dây máy biến áp. Tổn thất công suất trong cuộn dây máy biến áp Tổn thất công suất tác dụng: DPcu = DPk . (kW) (3.20) Trong đó: DPcu : tổn thất công suất trong cuộn dây máy biến áp DPk : Tổn thất công suất ngắn mạch (kW) Spt : Công suất phụ tải đặt lên máy biến áp (kVA) Sdm : Công suất định mức của máy biến áp (kVA) Tổn thất công suất phản kháng: DQcu = (kVAr) (3.21) Trong đó: DQcu : Tổn thất công suất phản kháng (kVAr) Uk% : Điện áp ngắn mạch Tổn thất công suất trong lõi thép máy biến áp Tổn thất công suất phản kháng: DQFe = (kVAr) (3.22) Trong đó: DQFe : Tổn thất công suất trong lõi thép máy biến áp I0% : Dòng điện ngắn mạch không tải trong máy biến áp Tổn thất công suất tác dụng: DPFe = DP0 (kW) (3.23) Trong đó: DPFe : Tổn thất công suất tác dụng trong lõi thép máy biến áp (kW) DP0 : hao tổn công suất không tải của máy biến áp, (kW) Tổn thất điện năng trong máy biến áp: DABA = DP0 .t + DPk.Kmt2. t (kWh) (3.24) Trong đó: DP0, DPk : Hao tổn công suất không tải và ngắn mạch trong máy biến áp t: Thời gian tính tổn thất Kmt: Hệ số mang tải của máy biến áp: Kmt = (3.25) t : Thời gian hao tổn công suất cực đại Smax, Sn: Công suất cực đại và công suất định mức của máy biến áp (kVA) Vậy hao tổn điện năng trên toàn mạng là: DA = DAdd + DABA (kWh) c. Ưu nhược điểm của phương pháp: * Ưu điểm: - Giá trị Imax hoặc Pmax được xác định dễ dàng dựa vào đồ thị phụ tải hay đặc điểm của lưới. - Khối lượng đo đếm không lớn. - Phương pháp có độ chính xác cao nếu ta xác định được t một cách chính xác - Cho biết tình trạng làm việc của lưới và cũng xác định được phần tử nào làm việc kinh tế. * Nhược điểm: Xác định chính xác t là rất khó khăn vì t phụ thuộc rất nhiều yếu tố như tính chất phụ tải, thời gian sử dụng công suất cực đại, hệ số công suất. 3.2. Tính toán hao tổn điện năng trên lộ 481 E28.4 3.2.1. Phương pháp tính Có rất nhiều cách tính toán tổn thất điện năng nhưng không phải cùng áp dụng được như nhau. Tuỳ theo mục đích tính toán phải chọn phương pháp thích hợp, có 2 mục đích chính thực hiện xác định tổn thất điện năng: Khi thiết kế với mục đích so sánh phương án về chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật; Khi vận hành với mục đích giảm tổn thất điện năng, nâng cao hiệu quả kinh tế chế độ làm việc của lưới điện. Trong đề tài này, với mục đích giảm tổn thất điện năng trên lộ trung áp, để đơn giản trong tính toán nhưng vẫn có kết quả với độ chính xác tương đối cao, chúng tôi sẽ chọn phương pháp tính theo DPmax và t (thời gian hao tổn công suất cực đại). Do việc xác định Pmax và Imax dễ dàng, giá trị t cũng có thể xác định được từ đồ thị phụ tải. Khi vận hành hệ thống điện tức là đã truyền tải một dòng điện I trên đường dây, phụ tải thay đổi liên tục theo thời gian làm cho dòng điện cũng thay đổi. Để đơn giản, ta xác định dòng điện cực đại trên đường dây Imax hoặc công suất cực đại Pmax trên đường dây, từ đó xác định được hao tổn điện năng ứng với phụ tải cực đại đó. Công suất truyền tải trên đường dây bao gồm công suất của phụ tải, công suất hao tổn trong máy biến áp, công suất hao tổn trên đường dây và các hao tổn công suất khác: Ptt = Ppt + DPđd + DP ba (kW) (3.26) Qtt = Qpt + DQđd + DQ ba (kVAr) (3.27) Trong đó: Ptt và Qtt: Công suất tác dụng và công suất phản kháng truyền tải trên đường dây (kW, kVAr) DPđd , DQđd : Hao tổn công suất tác dụng và công suất phản kháng trên đường dây, (kW, kVAr) DPba , DQba : Hao tổn công suất tác dụng và công suất phản kháng trong máy biến áp, (kW, kVAr) Để tính toán tổn thất điện năng trên lưới điện một cách đơn giản chúng tôi sử dụng ứng dụng Excel cho phương pháp tính toán tổn thất điện năng theo thời gian hao tổn công suất cực đại. Excel là một trong nhiều phần mềm ứng dụng để tính toán và xử lý số liệu, nó được cài đặt trong hầu hết các máy tính PC với nhiều tính năng, đặc biệt là các công thức toán học và kỹ thuật đồ hoạ dùng trong tính toán. Các công thức tính toán tổn thất trên lưới: Tổn thất công suất tác dụng: DP = (kW) (3.28) - Tổn thất công suất phản kháng: DQ = (kVAr) (3.29) Trong đó: P, Q : là công suất tác dụng và công suất phản kháng truyền tải trên đường dây, (kW), (kVAr). R, X : là điện trở và điện kháng của đoạn dây (W) Udd : Điện áp đường dây (V) Thời gian hao tổn công suất cực đại: t = (0,124 + Tmax . 10-4).8760 (h) Hao tổn điện năng trên đường dây: DAdd = DP. t (kWh) Hao tổn điện năng trong máy biến áp: DABA = DP0 .t + DPk.Kmt2. t (kWh) Nếu có n máy vận hành song song thì: DABA = n.DP0 .T +1/n. DPk.Kmt2. t (kWh) (3.30) Hao tổn trên toàn lưới: DA = DABA + DAdd (kWh) 3.2.2. Hao tổn điện năng trong máy biến áp Từ số liệu khảo sát được và tra cứu ta có bảng thông số kỹ thuật của các máy biến áp: Bảng 3.1: Thông số kỹ thuật của các máy biến áp lộ 481 E28.4 STT Tên trạm biến áp Ký hiệu S(Kva) Cấp điện áp Số lượng ∆P0(kW) ∆Pk(kW) Uk(%) I0(%) 1 Hành Lac 1 T1 180 22/0,4 kV 1 0.64 2.7 5 2 2 Hành Lac 2 T2 250 22/0,4 kV 1 0.34 2.6 3.8 2 3 Thôn Ngọc T3 100 22/0,4 kV 1 0.33 1.75 4 2 4 Đoan Khê 1 T4 100 22/0,4 kV 1 0.33 1.75 4 2 5 Thôn Cầu T5 180 22/0,4 kV 1 0.64 2.7 5 2 6 Thôn Mụ T6 560 22/0,4 kV 1 1.02 7.06 4.5 2 7 Hướng Đạo T7 250 22/0,4 kV 1 0.34 2.6 3.8 2 8 Đoan Khê 2 T8 400 22/0,4 kV 1 0.43 3.81 3.9 2 Từ các thông số kỹ thuật của các máy biến áp lộ 481 E28.4, sử dụng công thức (3.24) để tính toán hao tổn điện năng trên các máy biến áp của lộ 481 E28.4. Để đơn giản, ta sẽ dùng bảng tính Excel để tính toán. Sau khi tính toán, kết quả cho trong bảng 3.2. Bảng 3.2: Hao tổn điện năng trên máy biến áp của lộ 481 E28.4 Trạm SMBA (kVA) Ptải (kW) Cosφ Atải(kWh) Tmax t max Kmt ΔPBA ΔQBA ΔABA (kWh) T1 180 127 0.82 575.183 4529 2915 0.86 2.64 10.26 11434.2 T2 250 180 0.91 722.70 4015 2419 0.79 1.97 10.95 6915.76 T3 100 60 0.81 25.440 424 243 0.74 1.29 4.19 3123.71 T4 100 81 0.85 355.104 4384 2771 0.95 1.92 5.63 7293.97 T5 180 135 0.85 422.415 3129 1672 0.88 2.74 10.61 9121.33 T6 560 435 0.85 2009.27 4619 3007 0.91 6.92 32.25 26665.7 T7 250 182 0.85 1025.57 5635 4140 0.86 2.25 11.97 10875.1 T8 400 328 0.85 1562.26 4763 3157 0.96 3.98 22.52 14960 Vậy S ΔABA = 90398.8 (kWh) 3.2.3. Hao tổn điện năng trên đường dây truyền tải Từ phụ lục 2 ta có bảng 3.3: thông số kỹ thuật của đường dây lộ 481 E28.4 Bảng 3.3: Thông số kỹ thuật của đường dây lộ 481 E28.4 §o¹n d©y §iÓm ®Çu §iÓm cuèi M· d©y ChiÒu dµi Ro Xo A-B A B AC70 0.48 0.46 0.382 B-1 B 1 AC70 0.05 0.46 0.382 1-T1 1 T1 AC70 0.02 0.46 0.382 1-T2 1 T2 AC70 0.1 0.46 0.382 B-C B C AC70 0.22 0.46 0.382 C-2 C 2 AC95 0.25 0.33 0.371 2-T3 2 T3 AC95 0.05 0.33 0.371 2-T4 2 T4 AC95 0.1 0.33 0.371 C-D C D AC70 0.22 0.46 0.382 D-T5 D T5 AC120 0.55 0.27 0.365 D-E D E AC70 0.04 0.46 0.382 E-T6 E T6 AC120 0.14 0.27 0.365 E-F E F AC70 1.1 0.46 0.382 F-H F H AC95 0.05 0.33 0.371 F-G F G AC70 0.42 0.46 0.382 G-3 G 3 AC70 0..5 0.46 0.382 3-T7 3 T7 AC70 0.32 0.46 0.382 3-T8 3 T8 AC70 0.2 0.46 0.382 Ta sử dụng các công thức (3.18), (3.24), (3.26), (3.27), (3.28), (3.29), để tính toán hao tổn điện năng trên đường dây truyền tải. Sau khi tính toán ta có được phụ lục 3. Từ phụ lục 3 ta có: SΔA®d©y = 29488,9 (kWh) 3.2.4. Hao tổn điện năng do sự thay đổi nhiệt độ Nhiệt độ của dây dẫn phụ thuộc vào nhiệt độ của môi trường và dòng điện chạy trên dây dẫn đó. Khi nhiệt độ khác tiêu chuẩn (ttc = 200 C) thì điện trở xác định theo công thức sau: Rt = R0 [1+a(q - 20)] (W/km) (3.31) Trong đó: R0 : Điện trở dây dẫn ở nhiệt độ tiêu chuẩn t= 200 C Rt : Điện trở dây dẫn ở nhiệt độ q a : hệ số nhiệt điện trở (Với đồng và nhôm thì a= 1,004) Theo số liệu điều tra được thì khi nhiệt độ môi trường bình thường thì nhiệt độ của dây dẫn là 500 C. Khi đó theo (3.31) ta có: Rt = R0 [1+0,004(50 - 20)] = 1,12 R0 Vậy: ΔAnh = 0,12ΔA®d©y = 0,12. 29488.9 = 3538,668 (kWh) 3.2.5. Hao tổn kỹ thuật trên toàn lộ 481 E28.4 ΔAkt = S ΔABA + SΔA®d©y + ΔAnh ΔAkt = 90389,8 + 29488,9 + 3538,668 = 123417,37 (kWh) ΔAkt% = .100% = .100%= 1,8 % 3.2.6. Hao tổn do công tác quản lý kinh doanh Theo số liệu điều tra của chi nhánh điện lực Văn Lâm thì lượng điện năng tiêu thụ trên toàn lộ 481 E28.4 trong năm vừa qua là 5640760 kWh và hao tổn điện năng trên toàn lộ 481 E28.4 là 8,6% lượng điện năng cung cấp cho toàn lộ. Vậy lượng điện năng hao tổn trên toàn lộ là: DA = 5640760.8,6/100 = 485105,37 (kWh) Hao tổn do công tác quản lý kinh doanh là: DAkd = DA - DAkt = 485105,37 – 123417,37 = 361688 (kWh) DAkd % = .100%= 100% = 5,4 % 3.3. Nhận xét Lượng điện năng hao tổn trên toàn lộ 481 E28.4 là tương đối lớn, trong đó hao tổn do kỹ thuật là 1,8 % lượng điện năng tiêu thụ trên toàn lộ và hao tổn do quản lý kinh doanh là 5,4 %, đòi hỏi chúng ta phải tìm hiểu và đưa ra các giải pháp nhằm hạn chế hao tổn điện năng trên lộ 481 E28.4. CHƯƠNG IV. NGUYÊN NHÂN GÂY TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG LƯỚI ĐIỆN LỘ 481 E24.8 4.1. Tổn thất do công tác quản lý Sau khi tính toán hao tổn điện năng trên lộ 481 E24.8 ta thấy lượng điện năng hao tổn do công tác quản lý kinh doanh là khá lớn, lượng điện năng hao tổn do công tác quản lý kinh doanh nhiều hơn lượng điện năng hao tổn kỹ thuật. Về cơ bản, hao tổn điện năng trong công tác quản lý kinh doanh là do các nguyên nhân chủ quan sau: - Hệ thống đo đếm không được chính xác. - Các hộ tiêu thụ điện sử dụng những thiết bị điện có hệ số cosj thấp. - Đồ thị phụ tải không bằng phẳng, sự chênh lệch công suất giữa giờ cao điểm và giờ thấp điểm trong cùng ngày là khá cao. - Phân bố phụ tải không đồng đều. - Kết cấu lưới điện chưa hợp lý. - Một phần điện năng thất thoát cũng là do ý thức sử dụng điện của người dân chưa được cao, người dân vẫn có thói quen sử dụng nhiều công suất vào giờ cao điểm. Trước đây vẫn còn tình trạng ăn cắp điện làm thất thoát một lượng khá lớn điện năng của công ty điện lực. 4.2. Tổn thất kỹ thuật 4.2.1. Tổn thất trên đường dây Tổn thất điện năng trên đường dây hàng năm của lộ 481 E28.4 rất lớn. Từ phụ lục 3 ta có hao tổn điện năng trên đường dây lộ 481 E28.4 trong năm vừa qua là 29488,9 kWh. Tổn thất trên đường dây là do trong quá trình truyền tải, dòng điện tác dụng lên đường dây làm đường dây phát nóng toả nhiệt lượng ra môi trường xung quanh. Tổn thất công suất tác dụng trên đường dây được xác định theo công thức: DP = (kW) (4.1) Mặt khác ta có: Ri = ri. (W) (4.2) Qua biểu thức (4.1) và (4.2) trên ta thấy hao tổn công suất trên đường dây truyền tải phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố như: - Công suất tác dụng, công suất phản kháng truyền tải trên đường dây (P, Q). Để giảm hao tổn trên đường dây thì người ta thường tìm cách giảm nhu cầu công suất phản kháng (nâng cao hệ số công suất cosj) và cung cấp nhu cầu công suất phản kháng tại chỗ (bù công suất phản kháng trên đường dây). - Điện áp truyền tải trên đường dây (U), đây là yếu tố ảnh hưởng rất nhiều đến tổn thất trên đường dây vì hao tổn công suất trên đường dây DP tỉ lệ nghịch với bình phương của điện áp. Để giảm hao tổn điện năng trên đường dây người ta nâng cấp điện áp của đường dây truyền tải. Nhưng điện áp chỉ có thể thay đổi trong một phạm vi nhỏ bằng cách sử dụng hệ thống bù điện áp. Muốn thay đổi cấp điện áp phải cải tạo lại toàn bộ lưới điện, nó liên quan tới nhiều vấn đề như vốn đầu tư cho thiết bị, trạm biến áp, đường dây, thiết bị bảo vệ ... - Điện trở suất của vật liệu làm dây dẫn (r), nó phụ thuộc vào chất liệu làm dây dẫn - Chiều dài dây dẫn (L), là yếu tố liên quan trực tiếp đến kết cấu lưới điện. Nó ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng điện áp vận hành của đường dây. Lưới điện truyền tải càng dài, càng xa thì tổn thất điện năng cũng như điện áp càng cao. Để giảm hao tổn trên lưới và để đảm bảo chất lượng điện áp thì người ta thường giảm bán kính cung cấp điện của lưới. - Tiết diện của dây dẫn (S), đây là yếu tố liên quan trực tiếp đến chi phí vật liệu và phụ thuộc và nhiều yếu tố khác như nhiệt độ phát nóng cho phép của dây dẫn. Việc chọn tiết diện cho phù hợp cũng là vấn đề cần thiết để đảm bảo khả năng truyền tải trên đường dây. 4.2.2. Tổn thất điện năng trong máy biến áp Từ phụ lục 3 ta có hao tổn điện năng trong các máy biến áp của lộ 481 E28.4 là SΔABA = 90389,8 (kWh). Hao tổn trong máy biến áp gồm có hao tổn trong lõi thép và hao tổn trong cuộn dây của máy biến áp. Theo công thức (3.24) ta có hao tổn trong máy biến áp là: DABA = DP0 .t + DPk.Kmt2. t (kWh) - Nếu có n máy (cùng loại) vận hành song song thì: DABA = n.DP0 .t +1/n. DPk.Kmt2. t (kWh) Ta thấy tổn thất điện năng trong máy biến áp phụ thuộc các yếu tố sau: - DP0, DPk: Hao tổn công suất không tải, hao tổn công suất ngắn mạch của máy biến áp. Với mỗi loại máy biến áp khác nhau thì có DP0 khác nhau, thành phần này không thay đổi hoặc ít thay đổi và nó phụ thuộc vào kết cấu của mạch từ của máy biến áp, vật liệu và cách chế tạo của máy biến áp. - t: thời gian vận hành thực tế của máy biến áp, ta coi máy biến áp vận hành cả năm vì thời gian máy ngừng hoạt động là lúc máy có sự cố hoặc trong thời gian sửa chữa. Vậy coi như yếu tố này ít thay đổi và không thể thay đổi yếu tố này được. - Kmt: hệ số mang tải của máy biến áp. - n: số máy biến áp vận hành song song, trong quá trình vận hành, phụ tải của trạm luôn thay đổi, vì vậy để vận hành kinh tế trạm biến áp thì số lượng máy biến áp cũng thay đổi cho phù hợp với phụ tải. 4.3. Tổn thất trong các thiết bị khác Trong các thành phần tổn thất kỹ thuật ngoài tổn thất kỹ thuật trên lưới, trong máy biến áp thì phải kể đến các trang thiết bị khác như dao cách ly,TI, TU, các thiết bị bảo vệ quá dòng, quá áp... Lượng tổn thất trên các thiết bị này cũng gần giống như tổn thất trên đường dây. Ta tính theo công thức: DP = 3. I. R (kW) Trong đó: - DP : Tổn thất công suất tác dụng (kW) - Imax : Dòng điện chạy qua thiết bị (A), Imax phụ thuộc vào công suất của phụ tải - R: Điện trở của thiết bị (W), đây là yếu tố cố định được chế tạo sẵn. Thông thường các yếu tố này khá nhỏ và phụ thuộc vào chất lượng chế tạo của trang thiết bị đó. Tuy nhiên việc lắp đặt các thiết bị đó cũng có thể gây nên tổn thất đáng kể nếu chất lượng thi công thấp. 4.3. Nhận xét Tổn thất do công tác quản lý vận hành hay còn gọi là tổn thất thương mại có thể do sự không hoàn thiện của hệ thống đo đếm điện năng, sai số của các thiết bị dùng đo đếm điện năng, thất thu tiền điện, gian lận… Sẽ làm ảnh hưởng tới doanh thu và lợi nhuận của ngành điện. Tổn thất kỹ thuật trong các mạng điện là đặc biệt quan trọng, bởi vì nó dẫn đến tăng vốn đầu tư để sản xuất và truyền tải điện năng cũng như chi phí về nhiên liệu. Tổn thất kỹ thuật được xác định theo các thông số chế độ và các thông số của các phần tử trong mạng điện. Tổn thất điện năng do kỹ thuật bao gồm có tổn thất điện năng do đốt nóng các dây dẫn trong mạng điện, tổn thất trong các máy biến áp và các tổn thất khác như tiếp xúc, dò điện… Phần lớn tổn thất điện năng của lộ 481 E28.4 là tổn thất điện năng trên đường dây, trong máy biến áp và do công tác quản lý vận hành. CHƯƠNG V. MỘT SỐ GIẢI PHÁP GIẢM TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRÊN LƯỚI ĐIỆN LỘ 481 E28.4 5.1. Các biện pháp quản lý vận hành 5.1.1. San phẳng đồ thị phụ tải Trong vận hành mạng điện việc sắp xếp các phụ tải một cách hợp lý sao cho đồ thị phụ tải được san bằng sẽ tránh hiện tượng điện áp sụt quá mức do phụ tải tăng vọt. Đối với lưới điện có đồ thị phụ tải không bằng phẳng, tác hại của nó gây ra không chỉ khó khăn trong vận hành, việc lãng phí vốn đầu tư vật trang thiết bị, công suất nguồn, mặt khác nó còn gây tổn thất một lượng điện năng đáng kể. Để khắc phục cần phải sớm đưa ra các biện pháp để san bằng đồ thị phụ tải. Song đối với lưới điện nông thôn phụ tải chủ yếu là thắp sáng, sinh hoạt phục vụ nhu cầu cho nhân dân, áp dụng biện pháp này là rất khó khăn. Tuy nhiên, đối với những điểm tải sản xuất như: nhà máy xí nghiệp, trạm bơm tưới tiêu, các phụ tải tiểu thủ công nghiệp và dịch vụ như say xát, hàn xì… Chúng ta có thể áp dụng biện pháp hạn chế các đỉnh nhọn của đồ thị phụ tải. Đó là hạn chế mức tối đa sự làm việc của chúng vào thời điểm cực đại. Đồng thời khuyến khích các phụ tải này hoạt động ở những thời điểm thấp điểm, áp dụng những công nghệ mới để nâng cao hiệu quả sử dụng điện. Để mang lại hiệu quả cao cho phương pháp này thì ta có thể đặt các công tơ điện tử để có thể tính tiền điện vào giờ cao điểm và giờ thấp điểm. Việc san phẳng đồ thị phụ tải là một công việc rất khó khăn nhưng vẫn có thể thực hiện được. Trên lộ 481 E28.4, phụ tải chủ yếu là phụ tải sinh hoạt cho nên ta có thể khuyến khích người dân hạn chế sử dụng điện giờ cao điểm để tránh đỉnh nhọn của đồ thị phụ tải. Để khuyến khích người dân thì ta có thể áp dụng chương trình bán giá điện theo giờ cao điểm và thấp điểm, giá điện năng trong giờ cao điểm sẽ cao hơn giá điện năng trong giờ thấp điểm. Có như vậy mới giảm được đỉnh nhọn của đồ thị phụ tải. Mặt khác, thúc đẩy chương trình “Quản lý nhu cầu” (DMS) áp dụng các giải pháp san bằng đồ thị phụ tải sẽ tạo điều kiện cho việc cải thiện chất lượng điện năng, giảm tổn thất điện năng xuống mức thấp nhất có thể. 5.1.2. Cân bằng tải giữa các pha Biện pháp này có tác dụng làm đối xứng lại hệ thống 3 pha, giảm tổn thất điện năng do dòng điện trong dây trung tính giảm xuống. Ta có thể thực hiện phương pháp này bằng cách cân bằng phụ tải cho các pha trên lộ. Dựa vào dòng điện ở các pha trên từng lộ tại thời điểm phụ tải cực đại. Biện pháp này áp dụng vào lưới 0,4 kV sẽ mang lại hiệu quả cao.Để cân bằng tải giữa các pha thì khi lắp đặt các công tơ của thụ điện ta cũng phải chú ý đến công suất đặt của các thụ điện để từ đó có thể phân phối tải giữa các pha sao cho có sự cân bằng tải giữa các pha. 5.1.3. Cải tạo hoàn thiện cấu trúc mạng Đây là giải pháp lâu dài cho hệ thống điện, việc sử dụng quá nhiều chủng loại máy biến áp, dây dẫn, nhiều cấp điện áp làm cho lưới điện phức tạp, giảm độ tin cậy, tính linh hoạt trong vận hành, gây khó khăn trong vận hành sửa chữa cải tạo lưới điện. Vì vậy trong công tác quy hoạch cải tạo và phát triển lưới điện phải tuân thủ quy hoạch tổng thể, thống nhất với sự phát triển của khoa học kỹ thuật. Có như vậy, hệ thống điện mới có khả năng sử dụng lâu dài, đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện trong hiện tại và cho tương lai khi xu hướng và nhu cầu sử dụng điện ngày càng tăng. Giảm được chi phí cho sửa chữa và hao tổn điện năng khi vận hành. 5.1.4. Các biện pháp quản lý kinh doanh Trong thành phần tổn thất công suất và tổn thất điện năng thì tổn thất do quản lý kinh doanh chiếm tỷ trọng khá lớn. Nhưng có thể giảm được tổn thất bằng các biện pháp quản lý lưới điện một cách hợp lý và chặt chẽ Hoàn thiện hệ thống đo đếm Công tơ điện là hệ thống đo đếm chủ yếu để đo đếm điện năng của các hộ tiêu thụ điện, vì vậy sai số của chúng ảnh hưởng không nhỏ tới lượng tổn thất điện năng. Hệ thống công tơ này phải được kiểm định, kẹp chì theo đúng quy định trước khi được đưa vào sử dụng. Tuỳ thuộc vào đường cong sai số của từng loại công tơ mà lắp đặt cho từng hộ có tính chất tải, lượng điện năng sử dụng phù hợp để đạt được sai số nhỏ nhất thuộc giới hạn cho phép. Ngoài nguyên nhân sai số công tơ do lắp đặt TI hay TU có công suất không phù hợp, sai số do sử dụng công tơ và TI, TU lâu ngày không được kiểm định. Tổn thất thương mại còn có các nguyên nhân như: + Hộ sử dụng lấy cắp điện. + Do đọc nhầm chỉ số công tơ. Để giảm tới mức thấp nhất lượng điện năng mất mát do công tơ đếm không chính xác cần thực hiện những biện pháp: Đối với các hộ tiêu thụ điện khác nhau có tính chất tải khác nhau cần lắp các loại công tơ khác nhau sao cho sai số nhỏ nhất. Tất cả các hộ dùng điện phải lắp đồng hồ đo đếm điện năng để làm cơ sở cho việc kiểm tra thanh toán tiền điện. Các công tơ phải đúng quy cách và chủng loại. Các công tơ phải được hiệu chỉnh, kiểm tra theo tiêu chuẩn Việt Nam Các công tơ phải được đặt trong hộp để quản lý, các hộ gia đình phải có trách nhiệm đối với công tơ của mình. Việc treo tháo công tơ phải do ban quản lý thực hiện. Khi treo, tháo thì phải đảm bảo đúng yêu cầu kỹ thuật, tránh tình trạng treo lệch gây sai số công tơ. Mỗi lần treo tháo công tơ phải có sự chứng kiến của hộ sử dụng điện và lập phiếu ghi số có xác nhận để việc kiểm tra và thanh toán tiền điên được thuận lợi. Thường xuyên kiểm tra và phát hiện các trường hợp ăn cắp điện, công tơ chết hoặc không quay chính xác. Loại trừ sự rò rỉ trên đường dây Trên đường dây truyền tải các yếu tố dẫn đến tổn thất điện năng do rò rỉ điện là: Hành lang bảo vệ đường dây. Chất lượng xà, sứ, cột. Đối với hành lang bảo vệ đường dây cần có biện pháp tổ chức phát quang định kỳ những cây cối, ngoại vật vi phạm hành lang bảo vệ. Đặc biệt phải kiểm tra, phát hiện xử lý kịp thời mọi trường hợp vi phạm trước và sau mùa mưa bão trong những đợt gió mạnh. Đối với những xà, sứ ngoài việc thay thế định kỳ theo thời gian mà nhà chế tạo quy định cần tu bổ kịp thời những sứ bị hỏng trước thời hạn do chất lượng kém hay ngoại trừ tác động. Chọn mô hình quản lý thích hợp Đây là một trong những biện pháp quan trọng của việc giảm tổn thất kinh doanh. Để làm tốt điều này cần căn cứ vào tình hình thực tế của từng địa phương mà chọn mô hình quản lý cho thích hợp nhằm hạn chế đến mức tối đa tỷ lệ tổn thất và qua đó giảm giá bán điện năng. Để quản lý có hiệu quả thì phải thực hiện tốt các nguyên tắc kết hợp quản lý theo ngành với quản lý theo lãnh thổ. Những người trong ban quản lý điện thì phải là người có trách nhiệm cao và am hiểu chuyên môn nghiệp vụ về điện. Có quy chế sử dụng điện ở địa phương và được phổ biến đến từng hộ dùng điện. Phải công khai về tài chính mỗi tháng. Các biện pháp có liên quan đến công tác quản lý xã hội Các giải pháp này khá phức tạp vì nó liên quan đến toàn cộng đồng nhưng cũng cần thực hiện vì hiệu quả kinh tế của nó, các giải pháp này gồm: Về công tác quản lý kỹ thuật: cần đầu tư nghiên cứu áp dụng khoa học kỹ thuật vào việc quy hoạch, thiết kế, quản lý vận hành hệ thống điện. Khuyến khích các cá nhân có thành tích trong việc áp dụng các biện pháp về khoa học kỹ thuật đạt hiệu quả cao. Đồng thời sử phạt nghiêm minh với những đối tượng vi phạm nguyên tắc quản lý gây hậu quả xấu làm ảnh hưởng tới lưới điện. Hoàn thiện hệ thống đo đếm bảo đảm giảm tới mức tối đa hiện tượng thất thoát điện năng do sai số của các thiết bị TU, TI, công tơ… Về mặt quản lý cán bộ, nhân viên ngành điện cần phải thường xuyên giáo dục, bồi dưỡng đội ngũ cán bộ, nhân viên có trình độ kỹ thuật cao, ý thức tổ chức kỷ luật kỷ luật trong việc chấp hành các quy định đề ra. Thường xuyên tạo điều kiện thuận lợi cho các cán bộ nhân viên trong ngành nâng cao trình độ nghiệp vụ trong công tác vận hành lưới điện. Về mặt xã hội: Cần tăng cường công tác tuyên truyền để mọi người có ý thức sử dụng điện hợp lý tiết kiệm tránh thất thoát lãng phí và an toàn cho người sử dụng. Sử phạt nghiêm minh với các hiện tượng ăn cắp điện và vi phạm hành lang an toàn lưới điện. 5.2. Các biện pháp kỹ thuật 5.2.1. Thay đổi tiết diện dây dẫn ở những đoạn xung yếu Từ công thức (4.1) và (4.2) ta có: DP = .r . . 10-3 (kW) (5.1) Trong đó: DP : Hao tổn công suất tác dụng trên dây dẫn U : Điện áp truyền tải trên dây dẫn Ptt : Công suât tác dụng truyền tải trên đường dây Qtt : Công suất phản kháng truyền tải trên đường dây l : Chiều dài đoạn dây dẫn S : Tiết diện dây dẫn r : Điện trở xuất của dây dẫn Từ biểu thức trên ta thấy hao tổn công suất DP tỷ lệ nghịch với tiết diện dây dẫn và tỷ lệ thuận với điện trở xuất của dây dẫn (coi thành phần là không thay đổi), do vậy để giảm hao tổn trên đường dây ta có thể tăng tiết điên dây dẫn hoặc thay loại dây dẫn có điện trở xuất nhỏ hơn. Thông thường thì hay dùng trường hợp thay đường dây có tiêt diện lớn hơn vì nó có tính khả thi hơn trường hợp thay vật liệu làm dây dẫn vì thường thì thay dây dẫn bằng những dây dẫn có điện trở suất nhỏ hơn thì chi phí cho dây dẫn đó rất lớn. Việc thay đổi dây dẫn được đặt ra với các mạng điện có đường dây tiết diện nhỏ hơn so với yêu cầu phụ tải khi thay đổi tiết diện và chất lượng dây dẫn thì sẽ giảm được hao tổn điện áp và hao tổn điện năng trên đường dây. Như ta thấy trong bảng 3.4 hao tổn trên đường dây ở những đoạn trục chính là lớn nhất, vậy giả sử ta thay dây ở những đoạn trục chính là các đoạn A - B, B - C, C-D, D - E, E - F, F - G từ AC70 thành dây AC95 thì khi đó hao tổn điện năng sẽ là: - Hao tổn trong máy biến áp là: S ΔABA = 90389,8 (kWh) - Hao tổn trên đường dây là: SΔA®d©y = 22384,6 (kWh) - Hao tổn do nhiệt là: ΔAnh = 0,12ΔA®d©y = 0,12. 22384,6 = 2686,15 (kWh) - Hao tổn kỹ thuật trên toàn lộ: ΔAkt = S ΔABA + SΔA®d©y + ΔAnh ΔAkt = 90389,8 + 22384,6 + 2686,15 = 115460,5 (kWh) - Như vậy nếu thay dây dẫn thì chênh lệch điện năng hao tổn do kỹ thuật là: ΔAkt = 123417,37 – 115460,5 = 7956,87 (kWh) Tuy nhiên, giải pháp này làm tăng số vốn đầu tư và phải mua, lắp đặt dây mới cũng như chi phí để tháo dỡ dây cũ, đồng thời phải tiến hành dự báo phụ tải nâng cấp đường dây đảm bảo khả năng truyền tải cho cả nhiều năm tới. Việc thay đổi dây dẫn cũng phải dựa trên cơ sở so sánh kinh tế kỹ thuật, phương án nào có giá thành thấp hơn, vốn đầu tư và các chi phí khác nhỏ hơn thì lựa chọn. 5.2.2. Nâng cao điện áp truyền tải Từ công thức (5.1) ta cũng có thể thấy thấy hao tổn công suất DP tỷ lệ nghịch với bình phương của điện áp, như vậy nếu ta tăng điện áp truyền tải thì hao tổn điên năng sẽ giảm. Ví dụ như nếu điện áp truyền tải trên lộ 481 E28.4 là 35kV và với tải không thay đổi thì khi đó hao tổn điện năng do kỹ thuật sẽ là: - Hao tổn trong máy biến áp là: S ΔABA = 90389,8 (kWh) - Hao tổn trên đường dây là: SΔA®d©y = 27033,5 (kWh) - Hao tổn do nhiệt là: ΔAnh = 0,12ΔA®d©y = 0,12. 27033,5 = 3244 (kWh) - Hao tổn kỹ thuật trên toàn lộ: ΔAkt = S ΔABA + SΔA®d©y + ΔAnh ΔAkt = 90389,8 + 27033,5 + 3244 = 120667,3 (kWh) - Như vậy nếu thay đổi điện áp truyền tải từ 22 kV lên 35 kV thì chênh lệch điện năng hao tổn do kỹ thuật là: ΔAkt = 123417,37 – 120667,3 = 2750 (kWh) Vậy ta thấy nếu nâng cấp điện áp truyền tải thì hao tổn điện năng giảm đi rất nhiều nhưng việc nâng điện áp truyền tải là một vấn đề rất khó khăn và đòi hỏi kinh phí lớn vì vậy cần phải xem xét và đánh giá xem phương án có tính khả thi không. Nếu khả thi thì cũng cần phải chuẩn bị kỹ lưỡng và trong thời gian dài. 5.2.3. Thay thế những máy biến áp có công suất không phù hợp Ta xét dung lượng tối ưu của máy biến áp. Dung lượng tối ưu của máy biến áp là dung lượng phải thỏa mãn điều kiện sau: SB ³ Spt và ΔPB min Þ Trong đó: SB: Công suất định mức của máy biến áp (kVA) Spt: Công suất của phụ tải (kVA) ΔAB: Hao tổn điện năng trong máy biến áp (kWh) ΔPB: Hao tổn công suất tác dụng trong máy biến áp Thực tế tổn thất điện năng trong máy biến áp được tính theo công thức: ΔA = ΔP.t + ΔP. t (5.2) Trong đó: ΔA: Hao tổn điện năng trong máy biến áp (kWh) ΔP: Tổn thất công suất tác dụng không tải (kW) ΔP: Tổn thất công suất tác dụng ngắn mạch (kW) t: Thời gian vận hành máy biến áp (h) t: Thời gian hao tổn công suất cực đại Xét quan hệ giữa tổn thất điện năng trong máy biến áp với các thông số máy biến áp và với chế độ vận hành: Tổn thất điện năng với tham số máy biến áp (Sđm, ΔP, ΔP), khi cho trước chế độ vận hành (t, t, Spt). Nếu tăng dung lượng máy biến áp thì các thành phần ΔP, ΔP tăng lên, còn hệ số mang tải Kmt = lại giảm xuống. Kết quả là đường cong ΔAB có một cực tiểu nào đó, từ đó ta tìm được dung lượng tối ưu của máy biến áp ứng với điểm cực tiểu của đường cong ΔAB = f(SđmB) DAB DAB DP0.t DPN(Spt/Sddm)2.t SB SB1 Spt SB2 Hình 5.3: Quan hệ DAB = f(SđmB) khi Spt = const, t = const Từ đồ thị trên ta nhận thấy rằng khi chọn công suất máy biến áp phù hợp với phụ tải tức là SB = Spt và tương ứng với Spt thì hao tổn trong máy biến áp là nhỏ nhất. Do đó khi: + Máy biến áp quá tải SB1 < Spt thì hao tổn điện năng tăng lên + Máy biến áp non tải SB1 > Spt thì hao tổn điện năng tăng lên - Xét quan hệ của tổn thất trong máy biến áp với chế độ vận hành của máy biến áp. Giả sử máy biến áp đóng vào mạng suốt năm, tức là t = 8760 h. Vậy chế độ vận hành của máy biến áp thể hiện ở thời gian t. Chúng ta biết rằng thời gian t phụ thuộc vào hai tham số đặc trưng cho chế độ vận hành là Tmax và cosj. t1 <t2<t3 t3 DAB DAB Ta có mối quan hệ ΔAB = f(SđmB, t). t2 t1 SB S3tối ưu S2tối ưu S1tối ưu Hình 5.4: Quan hệ DAB = f(SđmB,t) khi Spt = const Từ các đường cong ở hình vẽ trên ta thấy rằng t càng tăng (có nghĩa là máy biến áp càng vận hành càng đầy tải) thì dung lượng tối ưu của máy biến áp càng tăng. Từ đó suy ra rằng đối với phụ tải nhất định có thời gian hao tổn công suất cực đại cố định trong một năm thì ta phải xác định công suất định mức của máy biến áp sao cho hao tổn trong máy biến áp là nhỏ nhất. Qua phân tích ở trên ta thấy rằng đối với những máy biến áp quá tải, non tải, công suất của máy không tối ưu với thời gian hao tổn công suất cực đại của phụ tải đều gây ra tổn thất điện năng tương đối lớn. Để phục vụ vấn đề này cần thay thế máy biến áp có Sđm phù hợp nhất để tổn thất điện năng trên lưới là nhỏ nhất. Tuy nhiên, biện pháp này là tăng vốn đầu tư, phải thay thế máy biến áp mới sẽ gây tốn kém. Trong trường hợp tổn thất trong máy biến áp lớn ảnh hưởng đến kỹ thuật, đến độ tin cậy cung cấp điện… 5.2.4. Nâng cao hệ số công suất cosj của mạng điện Trong mạng điện nông thôn ngày nay thì hệ số công suất thấp do nhiều nguyên nhân gây nên. Hệ số công suất thấp sẽ dẫn đến chế độ làm việc của mạng điện không có hiệu quả kinh tế, bởi vậy cần thực hiện các giải pháp khắc phục. Đây là một trong những giải pháp quan trọng để tiết kiệm điện năng và thường được áp dụng trong lưới điện ở mọi cấp điện áp. Khi cosj mạng điện lớn, lượng công suất phản kháng Q truyền tải trong mạng điện giảm đi. Do đó ta phải tìm cách nâng cao hệ số cosj của lưới. Phần lớn các thiết bị điện đều tiêu thụ công suất tác dụng P và công suất phản kháng Q. Những thiết bị tiêu thụ nhiều công suất phản kháng là: Động cơ không đồng bộ tiêu thụ khoảng 60% ¸ 65% tổng công suất phản kháng của toàn mạng điện. Máy biến áp tiêu thụ khoảng 20% ¸ 25%. Đường dây trên không, điện kháng và các thiết bị khác nhau tiêu thụ khoản 10%. Như vậy động cơ không đồng bộ và máy biến áp là hai loại máy điện tiêu thụ nhiều công suất phản kháng nhất. Ta có mối quan hệ giữa j và P, Q như sau: j = arctg Vậy khi công suất tác dụng P của mạng điện không đổi, nhờ có bù công suất phản kháng, lượng công suất phản kháng Q truyền tải trên đường dây giảm xuống, do đó góc j giảm nghĩa là cosj tăng lên, sẽ đưa đến những hiệu quả sau: Giảm được công suất và điện áp trong mạng điện. Tăng khả năng truyền tải cho mạng điện. Để nâng cao hệ số công suất cosj của mạng điện ta có thể sử dụng một trong các biện pháp sau: Nâng cao hệ số cosj tự nhiên * Nâng cao hệ số công suất của các hộ dùng điện (Giảm lượng công suất phản kháng tiêu thụ tại các hộ dùng điện) bằng cách: Hợp lý hoá quy trình công nghệ, áp dụng khoa học kỹ thuật và sản xuất và vận hành hệ thống điện để các thiết bị điện làm việc ở chế độ hợp lý nhất. Ví dụ: khi có nhiều máy bơm hoạt động hay quạt đang làm việc song song thì phải điều chỉnh tốc độ, lưu lượng của chúng để đạt được phương thức vận hành kinh tế nhất. Thay thế động cơ không đồng bộ làm việc non tải bằng động cơ có công suất thích hợp nhất. Các tính toán cho thấy rằng: Nếu hệ số phụ tải Kpt < 0,45 thì việc thay thế bao giờ cũng có lợi, nếu 0,45 < Kpt < 0,7 thì phải so sánh kinhtế kỹ thuật mới xác định được việc thay thế có lợi hay không. Hạn chế động cơ chạy không tải. Dùng động cơ đồng bộ thay thế động cơ không đồng bộ: ở những máy sản xuất có công suất tương đối lớn và không yêu cầu điều chỉnh tốc độ như máy bơm, quạt máy, máy khí nén … ta nên dùng động cơ không đồng bộ. Giảm điện áp ở những động cơ làm việc non tải, thường đổi tổ nối dây của động cơ từ tam giác ra đấu sao. Đồng bộ hoá các động cơ không đồng bộ. Nâng cao chất lượng sửa chữa động cơ và máy biến áp … * Quy định hệ số công suất cosj bắt buộc đối với hộ dùng điện. * Lựa chọn, lắp dặt và vận hành các thiết bị điện trong lưới một cách hợp lý nhất: Các thiết bị tiết kiệm điện năng, chất lượng cao, công suất phù hợp … Biện pháp này ít tốn kém và hiệu quả trong việc nâng cao hệ số công suất của lưới điện, vì vậy biện pháp này cần được áp dụng trước, nếu hệ số cosj trên đường dây không đạt yêu cầu thì ta mới sử dụng biện pháp bù công suất phản kháng. Bù công suất phản kháng tại các phụ tải điện, trạm biến áp và trên đường dây. Từ công thức (4.1) ta có: DP = (kW) Để giảm tổn thất trên đường dây ta bù lại lượng công suất phản kháng đã bị tiêu hao trong quá trình truyền tải, hay là nâng cao hệ số cosj của lưới. Với biện pháp này sẽ làm tăng chi phí khấu hao do phải bỏ ra một lượng vốn đầu tư nhất định để mua trang thiết bị. Do vậy khi thực hiện phương pháp phải làm bài toán so sánh kinh tế giữa các phương án sao cho chi phí là nhỏ nhất. Ngoài ra ta có thể nâng cao hệ số cosj tại thanh cái phía điện áp thấp của các trạm biến áp phân phối, phân xưởng, nhà máy xí nghiệp bằng cách đặt tụ điện điện áp thấp. Biện pháp này hoàn toàn có thể thực hiện được. Yêu cầu các hộ tiêu thụ điện lớn, cơ quan, nhà máy xí nghiệp có hệ số cosj không đạt quy định phải đạt thiết bị bù công suất phản kháng. Việc đặt các cơ cấu bù công suất phản kháng đòi hỏi những chi phí nhất định, vì vậy cần phải tính toán lựa chọn dung lượng bù cũng như vị trí đặt tụ bù một cách hợp lý nhất. 5.3. Nhận xét Các biện pháp quản lý vận hành để giảm hao tổn điện năng trên lưới điện tuy chỉ làm giảm một lượng nhỏ điện năng hao tổn nhưng lại có chi phí thấp, nó góp phần quan trọng vào công việc giảm tổn thất điện năng trên lưới điện của ngành điện, và nó cũng góp phần nâng cao chất lượng điện của lưới điện. Các biện pháp kỹ thuật để giảm hao tổn điện năng trên lưới điện có chi phí tương đối lớn nhưng nó làm giảm đi một lượng điện năng hao tổn tương đối lớn. Từ các giải pháp giảm tổn thất điện năng trên lộ 481 E28.4, phương án nâng cấp điện áp truyền tải kết hợp với phương pháp đặt tụ bù tại các trạm biến áp tiêu thụ là cách tốt nhất để làm giảm hao tổn điện năng trên lộ 481 E28.4 bởi vì những lý do sau: Phương pháp nâng cấp điện áp truyền tải từ 22 kV nên 35 kV giúp giảm một lượng hao tổn điện năng đáng kể, bên cạnh đó đường dây 22 kV phù hợp với đường dây 35 kV nên không cần thay thế đường dây khi nâng điện áp truyền tải. Hơn nữa, việc nâng điện áp truyền tải lên 35 kV phù hợp với xu thế của ngành điện là thống nhất hệ thống lưới điện Việt Nam về 35 kV. Phương pháp đặt tụ bù tại các trạm biến áp tiêu thụ vừa có tính kỹ thuật là giảm được hao tổn điện năng lại vừa có tính kinh tế hơn so với các phương pháp khác. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Trong thời gian thực tập tốt nghiệp, được sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo Ngô Quang Ước , các thầy cô giáo trong bộ môn Cung cấp và sử dụng điện, bộ môn Điện kỹ thuật, được sự giúp đỡ của cán bộ trong chi nhánh điện Văn Lâm – Hưng Yên, đến nay đề tài: “Nghiên cứu một số giải pháp giảm tổn thất điện năng trên trên lộ 481 E28.4 huyện Văn Lâm – Hưng Yên” đã cơ bản hoàn thành. Trong quá trình thực hiện đề tài tôi đưa ra một số kết luận và kiến nghị sau: 1.1. KẾT LUẬN Qua khảo sát đặc tính, chế độ mạng điện, thu thập số liệu tôi đã dựng được đồ thị phụ tải ngày mùa đông điền hình, ngày mùa hè điển hình và đồ thị phụ tải của cả năm. Qua tính toán hao tổn trên lộ 481 E28.4, chúng tôi nhận thấy lượng hao tổn điện năng trên lộ 481 E28.4 là khá lớn. Tổng điện năng hao tổn trên toàn lộ là 485105,37 kWh, trong đó điện năng hao tổn do kỹ thuật là 123417,37 kWh, điện năng hao tổn do quản lý, kinh doanh là 361688 kWh. Vì vậy cần phải đưa ra các phương pháp làm giảm hao tổn điện năng trên lưới. Qua phân tích và nghiên cứu, chúng tôi đã tìm hiểu một số nguyên nhân gây tổn thất điện năng trên lô 481 E28.4, trên cơ sở đó đề ra các giải pháp làm giảm tổn thất điện năng. 1.2. ĐỀ NGHỊ Để đề tài được hoàn thiện, mang tính thiết thực hơn, tôi có một só kiến nghị sau: Do thời gian thực tập và trình độ chuyên môn còn hạn chế cho nên các biện pháp mà chúng tôi đã đề cập đến nhằm giảm tổn thất điện năng trên lộ 481 E28.4 mới chỉ là giải pháp sơ bộ và chỉ dựa trên lý thuyết. Yêu cầu cần được tiếp tục nghiên cứu thực tiễn để có kết quả chính xác và có tính khả thi nhất trong quá trình quản lý và vận hành lưới điện địa phương. Do yêu cầu của công việc quá gấp rút cho nên đề tài của tôi không tránh được những sai sót, tôi mong được sự chỉ bảo của các thầy, cô trong bộ môn, sự góp ý của các nhà chuyên môn và bạn bè để đồ án tốt nghiệp của tôi được hoàn thành đạt kết quả tốt. MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN Trong quá trình thực hiện đề tài, em đã nhân được sự giúp đỡ nhiệt tình và sự chỉ bảo tận tình của các thầy, cô giáo trong khoa Cơ điện - Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội, Chi nhánh điện lực Văn Lâm – Hưng Yên đã tạo điều kiện để em hoàn thành khóa luận tốt nghiệp đúng thời gian quy định. Trước hết, em xin chân thành cảm ơn thầy giáo ThS.Ngô Quang Ước đã nhiệt tình ủng hộ, động viên, hướng dẫn em trong suốt thời gian thực hiện đề tài. Em xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu nhà trường, Ban chủ nhiệm khoa Cơ điện, các thầy giáo, cô giáo trong Cung cấp và sử dụng giúp đỡ em học tập tại trường. Em xin cảm ơn Trung Chi nhánh điện lực Văn Lâm – Hưng Yên cùng toàn thể cán bộ, nhân viên đã tạo mọi điều kiện giúp đỡ em trong suốt quá trình thực tập tại địa phương. Em xin chân thành cảm ơn Hà nội, ngày 15 tháng 05 năm 2011. Sinh viên Trịnh Việt Hùng