Giải pháp nâng cao hiệu quả vận hành lưới điện phân phối của thị xã dĩ an bình dương
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (3.78 MB, 145 trang )
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP.HCM
---------------
HỌ VÀ TÊN HỌC VIÊN: PHẠM TIẾN THẮNG
GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ VẬN HÀNH
LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI CỦA THỊ XÃ DĨ AN –
BÌNH DƢƠNG
LUẬN VĂN THẠC SĨ
Chuyên ngành: Kỹ thuật điện
Mã ngành: 60520202
TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 08/2017
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP.HCM
---------------
HỌ VÀ TÊN HỌC VIÊN: PHẠM TIẾN THẮNG
GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ VẬN HÀNH
LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI CỦA THỊ XÃ DĨ AN –
BÌNH DƢƠNG
LUẬN VĂN THẠC SĨ
Chuyên ngành: Kỹ thuật điện
Mã ngành: 60520202
Cán bộ hƣớng dẫn khoa học: TS.NGUYỄN HÙNG
TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 08/2017
CƠNG TRÌNH ĐƢỢC HỒN THÀNH TẠI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ TP. HCM
Cán bộ hƣớng dẫn khoa học: TS. Nguyễn Hùng
Luận văn Thạc sĩ đƣợc bảo vệ tại trƣờng Đại học Cơng nghệ thành phố Hồ Chí
Minh, ngày 19 tháng 11 năm 2017
Thành phần Hội đồng đánh giá Luận văn Thạc sĩ gồm:
Họ và tên
Tt
Chức danh Hội đồng
1
TS. Nguyễn Xuân Hoàng Việt
Chủ tịch
2
PGS. TS. Trƣơng Việt Anh
Phản biện 1
3
PGS. TS. Huỳnh Châu Duy
Phản biện 2
4
TS. Phạm Đình Anh Khơi
Ủy viên
5
TS. Đồn Thị Bằng
Ủy viên, Thƣ ký
Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận sau khi Luận văn đã đƣợc sửa chữa
(nếu có):
…………………………………………………………………………...
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
Chủ tịch Hội đồng đánh giá luận văn
TRƢỜNG ĐH CƠNG NGHỆ TP. HCM
CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
PHÒNG QLKH – ĐTSĐH
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 10 tháng 01 năm 2017
NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên: Phạm Tiến Thắng Giới tính: Nam
Ngày, tháng, năm sinh: 29/8/1983 Nơi sinh: TP.Hồ Chí Minh
Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số học viên: 1541830029
I.
Tên đề tài:
Giải pháp nâng cao hiệu quả vận hành lƣới điện phân phối của thị xã Dĩ An –
Bình Dƣơng.
II.
Nhiệm vụ và nội dung:
Nghiên cứu cơ sở lý thuyết vận hành lƣới phân phối.
Tính tốn bù tối ƣu để nâng cao hệ số công suất, giảm tổn thất điện năng và
ổn định điện áp lƣới phân phối.
Tính tốn và giải pháp nâng cao các chỉ số độ tin cậy cung cấp điện lƣới điện
phân phối.
III.
Ngày giao nhiệm vụ: tháng 01 năm 2017
IV.
Ngày hoàn thành nhiệm vụ: tháng 8 năm 2017
V.
Cán bộ hƣớng dẫn: TS. NGUYỄN HÙNG
CÁN BỘ HƢỚNG DẪN
KHOA QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH
(Họ tên và chữ ký)
(Họ tên và chữ ký)
TS. Nguyễn Hùng
i
LỜI CAM ĐOAN
Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tác giả và Luận
văn đƣợc tác giả bắt đầu thực hiện kể từ khi chính thức đƣợc nhận đề tài. Ngoài ra,
trƣớc khi đăng ký và trong quá trình thực hiện đề tài, tác giả đã thu thập tài liệu từ
nhiều nguồn khác nhau: Sách, Internet, thƣ viện các trƣờng, cơ quan.....
Tôi xin cam đoan với những kết quả đạt đƣợc của luận văn là sản phẩm do
chính tác giả nghiên cứu, thực hiện và hồn thành.
TP.Hồ Chí Minh, ngày tháng
năm 2017
Học viên thực hiện luận văn
(ký ghi rõ họ và tên)
Phạm Tiến Thắng
ii
LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên tôi xin chân thành cảm ơn tất cả các cán bộ, giảng viên trong
Viện Đào tạo sau Đại học trƣờng Đại học Công nghệ thành phố Hồ Chí Minh. Các
thầy cơ đã tận tình hƣớng dẫn, giảng dạy tôi trong suốt 02 năm học vừa qua. Những
kiến thức thầy cô đã truyền đạt, những bài học mà tôi đã trãi nghiệm ở nhà trƣờng
sẽ là hành trang q báu để tơi tiến bƣớc trên con đƣờng sự nghiệp của mình.
Kế đến tơi xin chân thành cảm ơn sâu sắc đến TS.Nguyễn Hùng, ngƣời đã
tận tình hƣớng dẫn tôi trong suốt thời gian thực hiện luận văn này. Những lời văn,
câu chữ đƣợc thầy chỉnh sửa rất kỹ, bên cạnh đó những góp ý rất quý báu của thầy
đã giúp tơi hồn thành luận văn tốt nhất có thể.
Tơi cũng xin cám ơn tất cả các đồng nghiệp và các bạn học viên đã hỗ trợ tơi
rất nhiều trong q trình học tập và làm luận văn.
Cuối cùng, tơi xin cảm ơn đến gia đình. Mọi ngƣời đã ủng hộ và tạo điều
kiện để cho tôi có thể vƣợt qua những khó khăn trong suốt khố học này.
Học viên thực hiện luận văn
(ký ghi rõ họ và tên)
Phạm Tiến Thắng
iii
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN .............................................................................................................. i
LỜI CẢM ƠN ................................................................................................................... ii
MỤC LỤC ........................................................................................................................ iii
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT .................................................................................. v
DANH MỤC CÁC BẢNG............................................................................................. viii
DANH MỤC CÁC HÌNH ................................................................................................ ix
CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ ĐỀ TÀI ....................................................................... 1
1.1. Đặt vấn đề ................................................................................................................. 1
1.2. Tính cấp thiết của đề tài ........................................................................................... 1
1.3. Mục tiêu của đề tài ................................................................................................... 3
1.4. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu ............................................................................ 3
1.5. Phƣơng pháp luận và phƣơng pháp nghiên cứu ....................................................... 4
1.6. Các cơng trình nghiên cứu trƣớc đây ....................................................................... 4
CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VẬN HÀNH LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI ......... 6
2.1. Khái niệm về chất lƣợng điện năng .......................................................................... 6
2.2. Các tiêu chuẩn về chất lƣợng điện năng ................................................................... 8
2.3. Sóng hài trên lƣới phân phối .................................................................................. 16
2.4. Sự tiêu thụ công suất phản kháng ........................................................................... 19
2.5. Ảnh hƣởng của sóng hài đến tụ điện ...................................................................... 22
2.6. Một số phƣơng pháp tính tốn bù trên lƣới phân phối ........................................... 24
2.7. Các giải pháp khắc phục để nâng cao chất lƣợng điện năng .................................. 40
CHƢƠNG 3: CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ VẬN HÀNH LƢỚI
PHÂN PHỐI THỊ XÃ DĨ AN-BÌNH DƢƠNG ................................... 68
3.1. Các giải pháp quản lý vận hành lƣới phân phối thị xã Dĩ An-Bình Dƣơng ........... 68
3.2. Giải pháp nâng cao độ tin cậy cung cấp điện ......................................................... 70
iv
3.3. Tính tốn lắp đặt tụ bù nâng cao hệ số công suất, giảm tổn thất điện năng và
ổn định điện áp ..................................................................................................... 71
CHƢƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ............................................................... 90
4.1. Kết luận .................................................................................................................. 90
4.2. Hạn chế của đề tài................................................................................................... 90
4.3. Hƣớng phát triển của đề tài .................................................................................... 91
TÀI LIỆU KHAM KHẢO ............................................................................................ 92
PHỤ LỤC ....................................................................................................................... 93
v
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
ASAI
: Average Service Avaibility Index
ASIDI
: Average System Interruption Duration Index
ASIFI
: Average System Interruption Frequency Index
ASUI
: Average Service Unavaibility Index
ASSH
: Ánh sáng sinh hoạt
BTĐA
: Biến thiên điện áp
CAIDI
: Customer Average Interruption Duration Index
CAIFI
: Customer Average Interruption Frequency Index
CTAIDI
: Customer Total Average Interruption Duration Index
CEMIn
: Customer Experiencing Multiple Interruption
CESMIn
: Customer Experiencing Multiple Sustained Interruption and
Momentary Interruption
CMIS
: Customer Managment Information System;
CNPM
: Công nghệ phần mềm
CNTT
: Công nghệ thông tin
CLĐN
: Chất lƣợng điện năng
CSDL
: Cơ sở dữ liệu
CSPK
: Công suất phản kháng
CSTD
: Công suất tác dụng
CSV
: Chống sét van
ĐCĐB
: Động cơ đồng bộ
DĐĐA
: Dao động điện áp
ĐDHA
: Đƣờng dây hạ áp
ĐDTA
: Đƣờng dây trung áp
ĐTXD
: Đầu tƣ xây dựng
EMC
: Electromagnetic Compatibility
vi
EVN
: Tập đoàn Ngành điện Việt Nam
FACTS
: Flexible Alternating Current Transmission Systems
HTĐ
: Hệ thống điện
HTĐĐ
: Hệ thống đo đếm
IEC
: International Electrotechnical Commission
IEEE
: Institute of Electrical and Electronic Engineers
KCN
: Khu công nghiệp
KH
: Khách hàng
KHCN
: Khoa học công nghệ
LBS
: Load break switch-Dao cách ly đóng cắt có tải
LĐHANT
: Lƣới điện hạ áp nông thôn
LĐPP
: Lƣới điện phân phối
LTD
: Line Tenson Disconect - Dao cách ly chịu sức căng
MAIFI
: Momentary Average Interruption Frequency Index
MBA
: Máy biến áp
MDAS
: Metering Data Analysis System
PFC
: Power Factor Correction
PSS/ADEPT
: Power System Simulator Advance Distribution Engineering
Productivity Tools
QĐA
: Quá điện áp
QLKT
: Quản lý kỹ thuật
QL-TDDC
: Quản lý - Tiêu dùng dân cƣ
QLVH
: Quản lý vận hành
REC
: Máy cắt tự động đóng lại-Recloser
SAIDI
: System Average Interruption Duration Index
SAIFI
: System Average Interruption Frequency Index
SCADA
: Hệ thống điều khiển và giám sát thu thập dữ liệu
SLĐBQ
: Sản lƣợng điện bình quân
SLĐTP
: Sản lƣợng điện thƣơng phẩm
vii
STATCOM
: Static Synchronous Compensator
SVC
: Static Var Compensator
TBA
: Trạm biến áp
TBĐĐ
: Thiết bị đo đếm
TDD
: Độ méo dạng sóng dịng điện
THD
: Total Harmonics Distortion
TSC
: Thyristor-switched capacitor
TSĐL
: Tài sản điện lực
TSKH
: Tài sản khách hàng
TTĐN
: Tổn thất điện năng
viii
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 2.1 Giá trị của hệ số kq phụ thuộc vào hệ số cos1 hiện tại và hệ số cos2
mong muốn
28
Bảng 2.2 Giá trị hệ số cos
32
Bảng 2.3 Mức cách điện tiêu chuẩn cho dải U245kV
53
Bảng 2.4 Mức cách điện tiêu chuẩn cho dải U>245kV
54
Bảng 2.5 Các tham số của CSV ZnO
57
Bảng 3.1 Số liệu đƣờng dây, trạm biến áp và tụ bù lắp đặt trên địa bàn Điện lực Dĩ
An
58
Bảng 3.2 Công suất phản kháng tƣơng ứng với công suất MBA
65
Bảng 3.3 Hệ số cos của một số phụ tải thông dụng ................................................ 66
ix
DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 2.1 Dải điện áp vận hành cho phép theo tiêu chuẩn ANSI C84.1
10
Hình 2.2 Nguyên tắc phát sinh méo điện áp và song hài xuất phát từ tải phi tuyến 17
Hình 2.3 Biểu đồ phụ thuộc giữa tổn thất điện năng với hệ số cos và TM
25
Hình 2.4 Biểu đồ phụ thuộc giữa chi phí quy dẫn với hệ số cos và TM
26
Hình 2.5 Véctơ cơng suất trƣớc và sau khi bù cos
29
Hình 2.6 Véc tơ dịng điện khi bù cos
30
Hình 2.7 Sơ đồ mắc tụ bù tĩnh
33
Hình 2.8 Q trình q độ khi đóng tụ bù
39
Hình 2.9 Sự khuyếch đại điện áp khi đóng cắt tụ bù
39
Hình 2.10 Sơ đồ hệ thống điều khiển kích từ máy phát điện
41
Hình 2.11 Máy biến áp điều chỉnh điện áp
42
Hình 2.12 Máy biến áp điều chỉnh điện áp dƣới tải.
42
Hình 2.13 Thiết bị điều chỉnh điện áp đƣờng dây
43
Hình 2.14 Tụ bù ngang giảm độ lệch điện áp
44
Hình 2.15 Cấu trúc điển hình và đặc tính V-I của SVC.
45
Hình 2.16 Cấu trúc và đặc tính điều khiển của thiết bị STATCOM
46
Hình 2.17 Điều chỉnh điện áp dùng tụ bù dọc.
47
Hình 2.18 Phối hợp thời gian của bảo vệ q dịng trong lƣới phân phối hình tia 49
Hình 2.19 Tác động của kháng điện đến biên độ SAG do ngắn mạch
49
Hình 2.20 Khắc phục SAG dùng MBA cộng hƣởng sắt từ.
50
Hình 2.21 Sơ đồ sử dụng nguồn dự phịng UPC
50
Hình 2.22 Ổn định điện áp cho phụ tải nhậy cảm dùng DVR và STATCOM
51
Hình 2.23 Lựa chọn phối hợp cách điện, mức bảo vệ và mức chịu điện áp chọn theo
khả năng q điện áp
55
Hình 2.24 Thiết bị phóng điện
56
x
Hình 2.25 Đặc tính bảo vệ của khe phóng điện
57
Hình 2.26 Chống sét van ZnO
58
Hình 2.27 So sánh đặc tính V-I của các CSV có và khơng khe hở
58
Hình 2.28 Hộp thoại thiết đặt thơng số kinh tế trong CAPO
60
Hình 2.29 Hộp thoại thiết đặt thơng số trong CAPO
62
Hình 2.30 Kết quả tính tốn CAPO
67
Hình 3.1 các thơng số ghi nhận đƣợc từ thiết bị đo chất lƣợng điện năng PW3198 70
Hình 3.2 Tái cơ cấu lƣới hạ áp
75
Hình 3.3 Lƣới hạ áp trạm biến áp
77
Hình 3.4 Số liệu tính tốn tụ bù (CAPO) từ chƣơng trình PSS/ADEPT
77
Hình 3.5 Vị trí lắp đặt tụ bù tối ƣu
78
Hình 3.6 Biểu đồ cơng suất tiêu thụ (P) tuyến 473 Mỹ An
80
Hình 3.7 Biểu đồ công suất phảng kháng (Q) tuyến 473 Mỹ An
81
Hình 3.8 Biểu đồ cơng suất tiêu thụ (P) tuyến 475 Hoa Sen
82
Hình 3.9 Biểu đồ cơng suất phảng kháng (Q) tuyến 475 Hoa Sen
82
Hình 3.10 Biểu đồ cơng suất tiêu thụ (P) tuyến 479 Tứ Hải
84
Hình 3.11 Biểu đồ cơng suất phảng kháng (Q) tuyến 479 Tứ Hải
84
Hình 3.12 Biểu đồ cơng suất tiêu thụ (P) tuyến 473 Bình Thung
85
Hình 3.13 Biểu đồ cơng suất phảng kháng (Q) tuyến 473 Bình Thung
86
Hình 3.14 Biểu đồ cơng suất tiêu thụ (P) tuyến 478 Thành Đơ
87
Hình 3.15 Biểu đồ cơng suất phảng kháng (Q) tuyến 478 Thành Đô
87
1
CHƢƠNG 1:
GIỚI THIỆU VỀ ĐỀ TÀI
1.1. Đặt vấn đề
Nhu cầu năng lƣợng, đặc biệt là điện năng hiện tại đang tăng rất nhanh, với
sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, việc đƣa vào ứng dụng các thiết bị điện – điện tử
có hiệu quả cao, các thiết bị vi điều khiển, thiết bị điện tử công suất... ngày càng
nhiều. Bên cạnh đó, nhiều ngành cơng nghệ cao đang đƣợc đầu tƣ phát triển tại Việt
Nam đang phải đối mặt ngày càng nhiều hơn với các vấn đề chất lƣợng điện. Sự cố
chất lƣợng điện ở đầu vào có thể gây ra những thiệt hại mang tính dây chuyền, thậm
chí có thể dẫn tới sự ngƣng trệ của cả dây chuyền công nghệ, gây thiệt hại lớn cho
doanh nghiệp.
Bộ Công Thƣơng đã ban hành thông tƣ số 39/2015/TT-BCT liên quan đến
lƣới phân phối. Trong thông tƣ này, các quy định liên quan đến chất lƣợng điện
năng đƣợc ban hành nhằm từng bƣớc nâng cao hiệu quả của việc tiêu thụ năng
lƣợng điện.
Trên thực tế, cho đến nay chƣa có một cơng bố chính thức mang tính điển
hình nào về các vấn đề về chất lƣợng điện năng. Mặc dù vậy, các thiệt hại kinh tế
do chất lƣợng điện năng chƣa cao thì hồn tồn có thể quan sát đƣợc, thậm chí đo
lƣờng đƣợc. Đã có một số các điều tra ở quy mô nhỏ đã đƣợc thực hiện. Tuy nhiên,
yếu tố kinh tế hoặc thƣơng mại chƣa đƣợc thể hiện rõ sự liên quan tới các vấn đề
chất lƣợng điện. Đề tài này nhằm mục tiêu xây dựng cơ sở lý thuyết, áp dụng một
số phƣơng pháp nhằm giải quyết các vấn đề trong lĩnh vực quản lý vận hành lƣới
điện phân phối khu vực thị xã Dĩ An- Bình Dƣơng.
1.2. Tính cấp thiết của đề tài
Thực tế cho thấy rằng có những tồn tại nhất định trong việc tiến hành khảo
sát các vấn đề chất lƣợng điện. Ở một số trạm nguồn cũ (của cả ngành điện và
khách hàng sử dụng điện) chƣa đƣợc trang bị hệ thống tự động hóa, việc thu thập
2
các thông tin liên quan đến chất lƣợng điện sẽ gặp nhiều khó khăn. Trong những
trƣờng hợp đó, phƣơng pháp tiếp cận trực tiếp tại hiện trƣờng sẽ là giải pháp thích
hợp nhất.
Bên cạnh đó, các nguồn nhân lực để đánh giá chất lƣợng điện còn thiếu và
yếu, cộng thêm với việc đánh giá chất lƣợng điện sẽ chỉ có thể thực hiện đƣợc một
khi Điện đƣợc sử dụng, cái nhìn về chất lƣợng điện từ phía ngành điện và khách
hàng sử dụng điện sẽ khác nhau rất nhiều.
Đối với khách hàng sử dụng điện, điều này phụ thuộc rất nhiều vào năng lực
của khách hàng (kỹ thuật viên nhà máy) trong việc hiểu biết dây chuyền sản xuất và
khả năng đánh giá những hiện tƣợng suy giảm chất lƣợng điện. Dữ liệu chất lƣợng
điện phải đƣợc thu thập thƣờng xuyên nhằm đánh giá sát thực nhất những chi phí
dài hạn. Tuy nhiên, điều này chỉ có thể thực hiện đƣợc nếu khách hàng đƣợc trang
bị những thiết bị chuyên dụng cho vấn đề chất lƣợng điện. Cách tính tốn chi phí
theo đầu sự cố sẽ đƣợc sử dụng để đánh giá các thiệt hại kinh tế gây ra bởi những sự
cố chất lƣợng điện cụ thể, ngắn hạn.
Mặt khác, bản thân khách hàng sử dụng điện cũng góp phần nào đó làm ảnh
hƣởng tới chất lƣợng điện năng. Với thực trạng nền sản xuất của khách hàng sử
dụng điện hiện nay, cịn tồn tại nhiều cơng nghệ sản xuất lạc hậu gây ra hai vấn đề
lớn: Một là tiêu thụ năng lƣợng lớn; Hai là gây sụt giảm chất lƣợng điện năng cục
bộ quanh vùng lân cận của khách hàng đó....
Về phía ngành điện thì trong các trƣờng hợp thông thƣờng, ngành điện không
chịu những tổn thất kinh tế trực tiếp do chất lƣợng điện năng thấp gây ra. Tuy
nhiên, ngành điện sẽ phải chịu thiệt hại kinh tế gây ra do việc giảm sút doanh thu vì
mất điện gây ra bởi các vấn đề chất lƣợng điện. Bên cạnh đó, ngành điện cũng sẽ
chịu thiệt hại kinh tế do vấn đề chất lƣợng điện gây ra việc đo lƣờng sai (sóng hài là
nguyên nhân chủ yếu của hiện tƣợng này); chi phí đầu tƣ phải bỏ ra nhằm khắc
phục các vấn đề chất lƣợng điện năng sẽ đƣợc coi nhƣ chi phí vận hành do nhà cung
cấp chịu.... Đối với ngành điện các chỉ tiêu chất lƣợng đối với việc cung cấp điện
3
đến khách hàng về nguyên tắc sẽ đƣợc định nghĩa trong các hợp đồng mua-bán
điện. Mặc dù vậy, với giá điện thấp nhƣ tình hình hiện nay thì điện năng chỉ có thể
đƣợc cung cấp với một chất lƣợng tƣơng ứng với giá. Bên cạnh đó, chỉ có yếu tố
cung cấp điện là chỉ tiêu đƣợc ƣu tiên hàng đầu, chỉ tiêu về điện áp chỉ đƣợc xem
xét khi có khiếu nại hoặc kiến nghị của khách hàng. Còn các chỉ tiêu khác thì hầu
nhƣ khơng đƣợc có. Ngun nhân của hiện trạng trên là do thiếu điện và lƣới điện
còn yếu nên ngành điện chỉ ƣu tiên giải quyết sự cố nhanh để phục hồi cung cấp
điện. Các yếu tố khác ảnh hƣởng đến kinh tế vận hành thì chƣa thực sự đƣợc quan
tâm.
Qua các phân tích ở trên đây, có thể thấy vấn đề cần phải đƣợc quan tâm hơn
nửa là phải tìm ra các giải pháp, phƣơng thức vận hành hợp lý nhằm đạt đƣợc hiệu
quả cao trong các điều kiện thực tế hoặc bằng những nguồn đầu tƣ nhỏ nhƣng vẫn
đạt đƣợc chất lƣợng điện năng tăng cao. Đó cũng chính là lý do chủ yếu để chọn đề
tài Giải pháp nâng cao hiệu quả vận hành lƣới phân phối.
1.3. Mục tiêu của đề tài
Nghiên cứu cơ sở lý thuyết về chất lƣợng điện năng, tổn thất điện năng và
hiệu quả của lắp đặt tụ bù.
Áp dụng một số giải pháp nhằm nâng cao hiệu quả quản lý vận hành trong
điều kiện lƣới điện phân phối khu vực thị xã Dĩ An-Bình Dƣơng trong giai đoạn
cơng nghiệp hóa phát triển tăng cao.
Đề tài nghiên cứu xuất phát từ nhu cầu thực tế của lƣới điện phân phối khu
vực thị xã Dĩ An-Bình Dƣơng, do đó các kết quả mang tính thực tiễn, có thể nhân
rộng và áp dụng rộng rãi cho các khu vực khác.
1.4. Đối tƣ ng và phạm vi nghiên cứu
Đối tƣ ng nghiên cứu: Đối tƣợng nghiên cứu mà đề tài đặt ra là lƣới điện
phân phối khu vực thị xã Dĩ An-Bình Dƣơng.
4
Phạm vi nghiên cứu: Đề tài đi sâu vào việc bù nâng cao hệ số công suất,
giảm tổn thất điện năng, ổn định điện áp, cải thiện chỉ số độ tin cậy cung cấp điện
lƣới điện phân phối.
1.5. Phƣơng pháp luận và phƣơng pháp nghiên cứu
1.5.1. Phƣơng pháp luận:
Luận văn sử dụng các phƣơng pháp các nghiên cứu lý thuyết và thực tiễn của
lƣới điện phân phối khu vực thị xã Dĩ An-Bình Dƣơng.
1.5.2. Phƣơng pháp nghiên cứu:
Phƣơng pháp phân tích tài liệu: thu thập tài liệu từ nhiều nguồn khác nhau,
các đề tài nghiên cứu của các nhà khoa học giáo dục trong và ngoài nƣớc, cùng các
tài liệu khác có liên quan đến đề tài nghiên cứu, từ đó xây dựng mơ hình lý thuyết
và công cụ đo lƣờng sử dụng cho bƣớc nghiên cứu thực tiễn.
Phƣơng pháp điều tra, khảo sát thực tế:
Dự báo phụ tải trên cơ sở xu hƣớng và qui hoạch phát triển điện của địa
phƣơng.
Sử dụng phần mềm PSS/Adept để chạy thử bài toán bù tối ƣu giảm tổn thất
trên các lƣới điện điển hình, phân bổ cơng suất.
Dữ liệu thu thập từ Chƣơng trình Quản lý lƣới điện, Chƣơng trình vận hành
lƣới điện trên máy tính để tính tốn chỉ số độ tin cậy cung cấp điện.
1.6. Các Cơng trình nghiên cứu trƣớc đây
Nguyễn Lê Hoàng, Luận văn thạc sĩ ngành điện, chuyên ngành hệ thống
điện, Trƣờng Đại học Bách khoa Hà Nội (2003): Nghiên cứu bài tốn chế độ xác
lập và bù cơng suất phản kháng trên lƣới phân phối;
Nguyễn Thanh Hà, Luận văn Thạc sĩ ngành điện, chuyên ngành Mạng và Hệ
thống điện, Trƣờng Đại học Bách khoa Hà Nội (2008): Các giải pháp nâng cao chất
lƣợng và giảm tổn thất điện năng trên lƣới điện phân phối Quận Long Biên – Hà
Nội.
5
Hoàng Sơn, Luận văn thạc sĩ ngành điện, chuyên ngành hệ thống điện,
Trƣờng Đại học Công nghệ TP.HCM (2016): Xác định vị trí và dung lƣợng máy
phát phân tán để nâng cao độ tin cậy cung cấp điện lƣới điện phân.
Đề tài này vận dụng các nghiên cứu trƣớc đây và tình hình vận hành lƣới
điện thực tế để đƣa ra các giải pháp nâng cao hiệu quả vận hành lƣới điện phân
phối.
6
CHƢƠNG 2:
CƠ SỞ LÝ THUYẾT VẬN HÀNH LƢỚI PHÂN PHỐI
2.1. Khái niệm về chất lƣ ng điện năng
Thuật ngữ chất lƣợng điện năng đƣợc sử dụng khá phổ biến trong ngành
công nghiệp điện kể từ năm 1980. Chất lƣợng điện năng là tập hợp các tiêu chuẩn
của điện năng và độ tin cậy cung cấp điện trong hệ thống. Cả ngành điện và khách
hàng sử dụng điện đang ngày càng quan tâm đến chất lƣợng điện năng. Có bốn lý
do chính cho sự quan tâm này:
Ngày nay các thiết bị nhạy cảm hơn với sự thay đổi của chất lƣợng điện
năng so với các thiết bị trƣớc đây, nhiều thiết bị đƣợc cấu tạo từ các bộ vi xử lý
hoặc các thiết bị điện tử công suất, đây là các thiết bị nhạy cảm với các nhiễu loạn
trong hệ thống.
Sự quan tâm ngày càng lớn vào hiệu suất làm việc trong toàn bộ hệ thống
điện ngày càng ứng dụng nhiều các thiết bị điện nhƣ động cơ điều chỉnh tốc độ hiệu
suất cao, thiết bị điện tử công suất, lị hồ quang.....Điều này dẫn đến mức độ sóng
hài ngày càng tăng trong hệ thống điện.
Nhận thức về các vấn đề liên quan đến chất lƣợng điện năng ngày càng tăng
của khách hàng sử dụng điện. Họ ngày càng nhận đƣợc nhiều thông tin hơn về các
vấn đề nhƣ ngắt điện, quá độ do đóng cắt điện, sụt áp ngắn mạch, sóng hài.... Và
đây là một thách thức lớn đối với ngành điện để cải thiện chất lƣợng điện năng phân
phối tới khách hàng.
7
Hệ thống điện ngày càng phát triển rộng lớn, số lƣợng thiết bị kết nối trong
hệ thống ngày càng nhiều. Vì vậy, bất kỳ bộ phận nào bị sự cố cũng gây nên những
hậu quả nghiêm trọng.
Trên đây là bốn lý do chính, bên cạnh đó ngun nhân sâu xa đằng sau các
nguyên nhân này là: Các nhà sản xuất thì mong muốn hiệu suất làm việc tăng lên,
máy móc vận hành tối ƣu. Nhìn chung ngành điện đều khuyến khích cho nổ lực
này, vì điều đó giúp khách hàng tăng lợi nhuận cũng nhƣ giúp cho ngành điện giảm
chi phí đầu tƣ vào các trạm biến áp và máy phát bằng cách sử dụng hiệu quả các
thiết bị điện. Nhƣng đôi khi các thiết bị này lại là nguyên nhân gây ra các vấn đề
ảnh hƣởng đến chất lƣợng điện năng.
Định nghĩa về chất lƣ ng điện năng:
Có nhiều định nghĩa khác nhau về chất lƣợng điện năng dựa trên quan điểm
của những bên liên quan, ví dụ:
Đối với khách hàng sử dụng điện, điều này phụ thuộc rất nhiều vào năng
lực của khách hàng (kỹ thuật viên nhà máy) trong việc hiểu biết dây chuyền sản
xuất và khả năng đánh giá những hiện tƣợng suy giảm chất lƣợng điện. Dữ liệu chất
lƣợng điện phải đƣợc thu thập thƣờng xuyên nhằm đánh giá sát thực nhất những chi
phí dài hạn. Tuy nhiên, điều này chỉ có thể thực hiện đƣợc nếu khách hàng đƣợc
trang bị những thiết bị chuyên dụng cho vấn đề chất lƣợng điện. Cách tính tốn chi
phí theo đầu sự cố sẽ đƣợc sử dụng để đánh giá các thiệt hại kinh tế gây ra bởi
những sự cố chất lƣợng điện cụ thể, ngắn hạn. Mặt khác, bản thân khách hàng sử
dụng điện cũng góp phần nào đó làm ảnh hƣởng tới chất lƣợng điện năng. Với thực
trạng nền sản xuất của Việt Nam hiện nay, việc cịn tồn tại nhiều cơng nghệ sản
xuất lạc hậu gây ra hai vấn đề lớn: Một là tiêu thụ năng lƣợng lớn; Hai là gây sụt
giảm chất lƣợng điện năng cục bộ quanh vùng lân cận của khách hàng đó.
Về phía các nhà cung cấp điện năng thì trong các trƣờng hợp thơng thƣờng,
ngành điện khơng chịu những tổn thất kinh tế trực tiếp do chất lƣợng điện năng thấp
gây ra. Tuy nhiên, ngành điện sẽ phải chịu thiệt hại kinh tế gây ra do việc giảm sút
doanh thu vì mất điện gây ra bởi các vấn đề chất lƣợng điện. Bên cạnh đó, ngành
8
điện cũng sẽ chịu thiệt hại kinh tế do vấn đề chất lƣợng điện gây ra việc đo lƣờng
sai (sóng hài là nguyên nhân chủ yếu của hiện tƣợng này). Bên cạnh đó, chi phí đầu
tƣ phải bỏ ra nhằm khắc phục các vấn đề chất lƣợng điện năng sẽ đƣợc coi nhƣ chi
phí vận hành do ngành điện chịu. Đối với ngành điện, các chỉ tiêu chất lƣợng đối
với việc cung cấp điện đến khách hàng về nguyên tắc sẽ đƣợc định nghĩa trong các
hợp đồng mua-bán điện. Mặc dù vậy, với giá điện thấp nhƣ tình hình hiện nay thì
điện năng chỉ có thể đƣợc cung cấp với một chất lƣợng tƣơng ứng với giá. Bên cạnh
đó, chỉ có yếu tố cung cấp điện là chỉ tiêu đƣợc ƣu tiên hàng đầu, chỉ tiêu về điện áp
chỉ đƣợc xem xét khi có khiếu nại hoặc kiến nghị của khách hàng. Cịn các chỉ tiêu
khác thì hầu nhƣ khơng có. Nguyên nhân của hiện trạng trên là do thiếu điện và lƣới
điện còn yếu nên ngành điện chỉ ƣu tiên giải quyết sự cố nhanh để phục hồi cung
cấp điện. Các yếu tố khác ảnh hƣởng đến kinh tế vận hành thì chƣa thực sự đƣợc
quan tâm.
Dựa vào khái niệm này Cục Đo lƣờng chất lƣợng Nhà nƣớc Việt Nam đã
đƣa ra khái niệm: “Chất lƣợng sản phẩm của một sản phẩm là một tập hợp các đặc
tính của một thực thể tạo cho thực thể đó khả năng thoả mãn những nhu cầu đã nêu
ra và những nhu cầu tiềm ẩn”.
Qua các phân tích ở trên đây, có thể thấy rằng cả khách hàng sử dụng điện
cũng nhƣ nhà cung cấp đều có lợi ích và nghĩa vụ trong việc duy trì điện năng chất
lƣợng cao. Tuy nhiên suy cho cùng thì quan điểm về chất lƣợng điện năng phải
đƣợc xem xét trên quan điểm của ngƣời sử dụng. Chính vì vậy trong phạm vi của
luận văn này sẽ sử dụng định nghĩa về chất lƣợng điện năng trên quan điểm sau
đây: “ Bất kỳ vấn đề điện năng liên quan đến sai lệch về dòng điện, điện áp, tần số
mà những sai lệch này dẫn đến sự cố hoặc vận hành sai cho thiết bị của khách hàng
sử dụng điện ”.
2.2. Các tiêu chuẩn về chất lƣ ng điện năng:
2.2.1. Lịch sử phát triển các tiêu chuẩn:
Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, trong hệ thống điện ngày càng
xuất hiện nhiều các thiết bị điện nhạy cảm với nhiễu loạn xảy ra trong hệ thống. Để
9
phù hợp với tình hình thực tế, khái niệm về chất lƣợng điện năng củng phải có sự
thay đổi và ngày càng đƣợc mở rộng. Dƣới đây ta cùng nhìn lại lịch sử của quá trình
đƣa ra những tiêu chuẩn liên quan đến chất lƣợng điện năng đã đƣợc IEEE giới
thiệu:
IEEE STD-519-1992: Các quy phạm và yêu cầu về việc kiểm sốt sóng hài
trong hệ thống điện.
IEEE-C62.48-1995: Hƣớng dẫn của IEEE về tác động qua lại giữa các
nhiễu loạn trong hệ thống điện và thiết bị bảo vệ xung kích.
IEEE-1159-1995: Tiêu chuẩn của IEEE về vấn đề giám sát chất lƣợng điện
năng.
IEEE-1250-1995: Hƣớng dẫn của IEEE về vấn đề giám sát và bảo trì với
các thiết bị nhạy cảm với những nhiễu loạn điện áp thoáng qua.
IEEE-493-1997: Tiêu chuẩn của IEEE về các quy phạm thiết kế hệ thống
điện trong lĩnh vực thƣơng mại và công nghiệp để đảm bảo độ tin cậy.
IEEE-1159.3-2003: Các quy phạm về vấn đề chuyển giao dữ liệu chất
lƣợng điện năng.
IEEE-1531-2003: Hƣớng dẫn của IEEE về việc ứng dụng và các thông số
kỹ thuật của các bộ lọc sóng hài.
IEEE STD-519-2014: Hƣớng dẫn của IEEE về kiểm sốt sóng hài và bù
cơng suất phản kháng của thiết bị chỉnh lƣu.
IEEE-1564-2014: Các quy phạm cho việc thiết lập các chỉ số về sụt áp ngắn
hạn.
2.2.2. Tiêu chuẩn điện áp:
2.2.2.1. Một số tiêu chuẩn trên thế giới về độ lệch điện áp.
Ở Nga, đối với tải chiếu sáng U = -2,5% đến +5%, phụ tải động cơ
U = -5% đến +10%, các phụ tải khác U = ±5%. Tất cả các trƣờng hợp này đều
yêu cầu với xác suất 95%.
Tiêu chuẩn châu Âu: EN 50160 quy định U = ±10% với xác suất 95%.
10
Tiêu chuẩn Úc: AS60038 quy định với Udđ = 240V, U = -2% đến +10%
với xác suất 95% và U = -6% đến +10% với xác suất 99%.
Tiêu chuẩn Mỹ gần đây nhất về dải điện áp vận hành cho phép: ANSI
C84.1- 2006.
Hình 2.1: Dải điện áp vận hành cho phép theo tiêu chuẩn ANSI C84.1
Dải A: Dải giới hạn điện áp làm việc bình thƣờng.
Dải B: Dải giới hạn điện áp làm việc có can thiệp của thiết bị điều chỉnh
điện áp.
Điện áp sử dụng: Điện áp tại đầu cực thiết bị dùng điện (phụ tải).
Điện áp lƣới: Điện áp vận hành của HTĐ.
2.2.2.2. Tiêu chuẩn về độ lệch điện áp ở Việt Nam.
Theo Nghị định số 105/2005/NĐ-CP trong điều kiện bình thƣờng cuả
HTĐ, độ lệch điện áp cho phép trong khoảng ±5% so với điện áp danh định của
lƣới điện và đƣợc xác định tại vị trí đặt thiết bị đo đếm điện hoặc tại vị trí khác do
hai bên thoả thuận. Đối với lƣới điện chƣa ổn định sau sự cố, độ lệch điện áp cho
phép từ +5% đến -10%. Theo Thông tƣ 39/2015/TT-BCT, đối với lƣới phân phối,
trong chế độ vận hành bình thƣờng điện áp vận hành cho phép tại điểm đấu nối
đƣợc phép dao động so với điện áp danh định (độ lệch điện áp cho phép) nhƣ sau:
11
Tại điểm đấu nối với khách hàng sử dụng điện là ±5%.
Tại điểm đấu nối với nhà máy điện là +10% và -5%.
Trong chế độ sự cố đơn lẻ hoặc trong q trình khơi phục vận hành ổn
định sau sự cố, cho phép mức dao động điện áp tại điểm đấu nối với khách hàng sử
dụng điện bị ảnh hƣởng trực tiếp bởi sự cố trong khoảng +5% và -10% của điện áp
danh định.
Trong chế độ sự cố nghiêm trọng hệ thống điện truyền tải hoặc khôi phục
sự cố, cho phép mức dao động điện áp trong khoảng ±10% so với điện áp danh
định.
2.2.3. Độ tin cậy của hệ thống điện:
2.2.3.1. Độ tin cậy của hệ thống điện:
Độ tin cậy cung cấp điện là khả năng của đối tƣợng thực hiện đầy đủ chức
năng của mình, đảm bảo các chỉ tiêu vận hành trong giới hạn cho trƣớc tƣơng ứng
với điều kiện và chế độ sử dụng, chế độ bảo hành kỹ thuật, sửa chữa, tàng trữ và
chuyên chở đã đƣợc quy định.
Để đánh giá độ tin cậy cung cấp điện, Tập đoàn Ngành điện Việt Nam
(EVN) đã có các quy định về chỉ tiêu suất sự cố (đƣờng dây và trạm biến áp) trong
quản lý, vận hành hệ thống điện, làm cơ sở cho việc đánh giá chất lƣợng quản lý
vận hành nguồn lƣới đáp ứng yêu cầu cung ứng điện liên tục cho khách hàng.
Để nhằm nâng cao chất lƣợng phục vụ cho các hộ tiêu thụ thì tổ chức IEEE
của Mỹ đã xây dựng một số chỉ số để đánh giá độ tin cậy cung cấp điện, cụ thể nhƣ
sau:
Các chỉ số đánh giá về mặt mất điện kéo dài:
SAIDI là chỉ số về thời gian mất điện trung bình của lƣới điện phân
phối.
SAIFI là chỉ số về số lần mất điện trung bình của lƣới điện phân phối.
CAIDI là chỉ số về thời gian mất điện trung bình của hộ tiêu thụ điện.
CAIFI là chỉ số về số lần mất điện trung bình của hộ tiêu thụ điện.
