ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐỖ THANH HÙNG TÍNH TỐN VÀ ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ VẬN HÀNH LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI ĐIỆN LỰC BA TƠ – TỈNH QUẢNG NGÃI TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Đà Nẵng, Năm 2018 Cơng trình hồn thành TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Người hướng dẫn khoa học: TS LÊ ĐÌNH DƢƠNG Phản biện 1: TS Trần Tấn Vinh Phản biện 2: GS TS Nguyễn Hồng Anh Luận văn bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ t u ậ t họp Đại học Bác K oa Đà Nẵng vào ngày 30 tháng năm 2018 Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Trung tâm Thông tin học liệu truyền thông Trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng - T viện K oa Điện, Trường Đại học Bác K oa Đà Nẵng Nẵng CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI ĐIỆN LỰC BA TƠ- TỈNH QUẢNG NGÃI 1.1 Giới thiệu đặc điểm tự nhiên địa lý, kinh tế xã hội huyện Ba Tơ 1.1.1 Đặc điểm tự nhiên địa lý huyện Ba Tơ Ba Tơ huyện miền núi tỉnh Quảng Ngãi vị trí phía Tây Nam tỉnh Quảng Ngãi Phía Bắc giáp huyện Min Long, Sơn Hà; p ía Đơng Bắc giáp huyện Ng ĩa Hàn ; p ía Đơng giáp uyện Đức Phổ; p ía Nam Đơng Nam giáp uyện An Lão tỉn Bìn Định; phía Tây Tây Nam giáp huyện Kon Plông tỉnh Kon Tum huyện K’Bang tỉnh Gia Lai Ba Tơ c diện tích tự nhiên xấp xỉ 1.132,54 km2 1.1.2 Đặc điểm kinh tế xã hội huyện Ba Tơ 1.1.3 Dự báo phát triển kinh tế-xã hội huyện Ba Tơ đến năm 2020 tầm nhìn đến năm 2025 1.2 Tổng quan lƣới điện phân phối huyện Ba Tơ 1.2.1 Khối lƣợng đƣờng dây trạm biến áp: Lưới điện Điện lực Ba Tơ lưới điện phân phối hình tia, vận hành hở Khối lượng quản lý gồm: 15,469 m đường dây trung 35 V đoạn từ p ân đoạn Ba Động đến Ba Tơ (chiều dài đường dây 35 V đoạn từ trạm biến áp 110kV Mộ Đức đến trạm biến áp trung gian 29,01 km, tồn tuyến sử dụng dây nhơm trần lõi thép AC 95/16 mm2); trạm biến áp trung gian 1x4000kVA - 35/22 V Ba Tơ (T6) 02 xuất tuyến 22kV; 152 m đường dây 22 kV; 125 km đường dây 0,4 kV; 124 TBA phân phối; 02 cụm bù trung áp ngàn điện quản lý; 15 cụm bù hạ áp; 03 trạm cắt 22kV; 03 Dao cắt phụ tải tổng số khách hàng sử dụng điện 11.817 khách hàng 1.2.2 Sơ đồ kết dây tại: Lưới điện Điện lực Ba Tơ n ận điện từ điện lưới Quốc Gia qua 01 TBA 35kV (T6) Trạm Công ty Điện lực Quảng Ngãi quản lý, vận hành Chế độ vận àn bìn t ường lưới phân phối vận hành hở dạng hình tia dạng xương cá 1.2.3 Các trạm biến áp 35kV: Hiện Điện lực Ba Tơ quản lý vận hành hệ thống điện từ cấp điện áp 35 kV trở xuống địa bàn huyện Trên toàn địa bàn huyện có 01 trạm biến áp trung gian 35/22kV công suất 1x4000kVA Trạm biến áp nhận điện từ trạm biến áp 110/35kV Mộ Đức qua đượng dây 35kV Mộ Đức – Ba Tơ với tổng chiều dài tuyến 29,01 km + Xuất tuyến 471 –T6: Cấp điện cho xã Ba Cung, Ba T àn , Ba Điền, Ba Vinh, Ba Động phần thị trấn Ba Tơ Đường dây băng qua u vực đồi núi, nông thôn nên hay gặp vấn đề hành lang tuyến, mật độ giông sét cao Sự cố xuất tuyến chủ yếu hành lang tuyến, động vật xâm nhập lưới điện giông sét Đặc thù xuất tuyến phụ tải điện nông thôn nên công suất cao điểm vào lúc trưa c iều tối 18-19h Tổn thất điện xuất tuyến 471-T6 2,09 % Công suất lúc cao điểm: 2,341 MVA cosφ 0,94 Smin: 0,141 MVA cosφ 0,95 Biểu đồ phụ tải đặc trưng trình bày Hình 1.4: Hình: Biểu đồ phụ tải đặc trưng xuất tuyến XT 471-T6 + Xuất tuyến 472 –T6: Cấp điện cho xã Ba Dinh, Ba Chùa, Ba Tô, Ba Lế, Ba Nam, Ba Xa, Ba Ngạc, Ba Tiêu, Ba Vì, Ba Giang phần thị trấn Ba Tơ Đặc thù xuất tuyến phụ tải điện nông thôn nên công suất cao điểm vào lúc trưa 7h chiều tối 19h Tổn thất điện xuất tuyến 472-T6 4,2 % Công suất lúc cao điểm: 2.972 MVA cosφ 0,95 Smin: 0,572 MVA cosφ 0,951 Biểu đồ phụ tải đặc trưng trình bày Hình 1.5: Hình: Biểu đồ phụ tải đặc trưng xuất tuyến XT 472-T6 1.2.4 Phụ tải điện: 1.2.4.1 Đặc điểm phụ tải: a Phụ tải điện sinh hoạt: Sản lượng điện sinh hoạt chiếm 52,2 % tổng sản lượng Điện lực b Phụ tải điện công nghiệp: Sản lượng điện sinh hoạt chiếm 47,2 % tổng sản lượng Điện lực 1.2.4.2 Yêu cầu phụ tải: a) Chất lƣợng điện b) Độ tin cậy 1.3 Kết luận chƣơng Hiện phần lớn phụ tải cơng nghiệp Điện lực Ba Tơ có phụ tải tập trung chủ yếu khu vực thị trấn Ba Tơ, xã khác thuộc địa phận huyện chủ yếu phụ tải sinh hoạt Chiều dài đường dây lớn, tổn thất điện áp trung cịn cao cần có giải p áp để giảm tổn thất c o lưới điện Ba Tơ Hiện lưới điện Ba Tơ c chênh lệch lớn phụ tải cực đại cực tiểu Vì việc tính tốn tách tụ bù chế độ cực tiểu cần thiết vị trí lắp đặt tụ bù cần xét đến Các c ương tiến hành khảo sát, tín tốn đưa giải p áp để vận hành tối ưu lưới điện Điện lực Ba Tơ CHƢƠNG NGHIÊN CỨU CÁC PHƢƠNG PHÁP TÍNH TỐN PHÂN TÍCH CÁC CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN VÀ CÁC PHẦN MỀM TÍNH TỐN 2.1 Giới thiệu chung 2.2 Các phƣơng pháp tính phân bố cơng suất hệ thống điện 2.2.1 Tính tốn phân bố công suất phƣơng pháp lặp Gauss – Seidel 2.2.2 Tính tốn phân bố cơng suất phƣờng pháp lặp Newton-Raphson 2.3 Các phần mềm phân tích, tính toán hệ thống điện 2.3.1 Phần mềm Power World 2.3.2 Phần mềm CONUS 2.3.3 Phần mềm PSS/ADEPT 2.3.3.1 Giới thiệu chung PSS/ADEPT 5.0 Các tín c ín PSS/ADEPT 5.0 n ư: - Tính tốn chế độ xác lập hệ thống điện - Tính tốn loại ngắn mạch hệ thống điện - Tính tốn xác định vị trí tụ bù - Tín tốn tìm điểm mở tối ưu - Tính tốn khởi động động - Tính tốn mơ hoạ tần sóng hài nút - Tính tốn phối hợp lắp đặt bảo vệ - Tín tốn độ tin cậy hệ thống 2.3.4 Phân tích lựa chọn phần mềm tính tốn Phần mềm PSS/ADPET phần mềm ngành điện sử dụng rộng rãi để thiết kế, tính tốn thơng số lưới điện Các k sư phòng k thuật Điện lực c i n án dần tập huấn kiến thức để sử dụng phần mềm n công cụ để p ân tíc , đán giá iện trạng lưới điện Có nhiều phần mềm tiếng ác để tính tốn thơng số mạng điện n ưng để thuận tiện cho việc thừa ưởng kết tính tốn luận văn c o thực tế phù hợp với tình hình sử dụng phần mềm điện lực địa p ương, luận văn sử dụng phần mềm PSS/ADEPT để tính tốn thơng số mạng điện kết chuyển tải c o điện lực địa p ương sử dụng, việc góp phần giảm tổn hao cơng sức lao động xã hội i điều tra, tính tốn vấn đề ứng dụng mà sử dụng nhiều p ương t ức khác Việc áp dụng nhiều p ương t ức ác n au để tính tốn vấn đề để tìm p ương thức tối ưu p ù ợp nghiên cứu mang tính hàn lâm cao ơn Bên cạn đ luận văn nêu t uận lợi ăn i sử dụng phần mềm, c t ể nguyên nhân mà Tập đoàn điện lực Việt Nam lúc ban đầu chọn phần mềm ứng để ứng dụng cho toàn Tập đoàn Cụ thể n sau: 2.4 Tính PSS/ADEPT 2.4.1 Modul Loadflow tính phân bổ cơng suất phần mềm PSS/ADEPT 5.0 2.4.2 Modul CAPO tính tốn tối ƣu điểm đặt vị trí lắp đặt tụ bù ứng động cố định phần mềm PSS/ADEPT 5.0 2.5 Kết luận Cơng cụ sử dụng để tính tốn, phân tích hệ thống điện có nhiều phần mềm có mạn riêng Để phù hợp với thực tế công việc luận văn ng iên cứu sử dụng phần mềm PSS/ADEPT – phần mềm tiếng hãng PTI (Shaw Power Technologies, Inc.) chun tín tốn lưới điện phân phối - để tính tốn phân tích tìm giải pháp nâng cao độ tin cậy cho lưới điện phân phối Điện lực Ba Tơ Hai c ức phần mềm PSS/ADEPT sử dụng tính tốn là: - Tính tốn phân bố cơng suất - Phân tích tính tốn vị trí lắp đặt điểm tối ưu tụ bù cố định ứng động CAPO CHƢƠNG III: TÍNH TỐN PHÂN TÍCH CÁC CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI ĐIỆN LỰC BA TƠ 3.1 Lƣới điện phân phối Điện lực Ba Tơ 3.1.1 Phƣơng thức vận hành lƣới điện phân phối Điện lực Ba Tơ: Lưới điện phân phối địa bàn huyện Ba Tơ Điện lực Ba Tơ quản lý vận hàn , lưới điện Ba Tơ nhận nguồn từ hệ thống điện Quốc gia qua trạm biến áp Mộ Đức 110/35/22kV -2x25MVA Trạm biến áp Ba Tơ T6 35/22 V-1x4000 VA cấp điện từ 35kV Trạm biến áp 110kV thông qua tuyến đường dây 35 V đoạn từ Thạch Trụ đến Ba Động với chiều dài tuyến 15,469km, sử dụng dây nhôm trần lõi thép, ký hiệu: 3AC-95/16 mm2 Cột sử dụng cột Bê tông cốt thép Trạm biến áp Ba Tơ T6 35/22 V-1x4000kVA có 02 xuất tuyến 471-T6 472-T6 Hai xuất tuyến hình tia vận hành hở Bán kính cấp điện cấp điện xuất tuyến cụ thể n sau: + Xuất tuyến 471-T6 có bán kính cấp điện là: 18,5km Dây dẫn sử dụng chủ yếu là: dây nhôm lõi thép AC 70/11 mm2, AC 50/8 mm2 , AC 95/16 mm2 ; dây nhôm bọc XLPE AXV 70 mm2 , AXV 95 mm2 + Xuất tuyến 472-T6 có bán kính cấp điện lớn: 42,5km Dây dẫn sử dụng chủ yếu là: dây nhôm trần lõi thép, ký hiệu: AC 70/11 mm2, AC 50/8 mm2 , AC 95/16 mm2 ; dây nhôm bọc, ký hiệu: XLPE AXV 70 mm2, AXV 95 mm2 3.1.2 Các chế độ vận hành xuất tuyến: 3.1.2.1 Xuất tuyến 471-T6: - Lưới điện phân phối thuộc xuất tuyến 471 cấp điện cho xã: Ba Động, Ba Cung, Ba Bíc , Ba Điền, Ba Vinh, Ba Thành, phần thị trấn Ba Tơ n máy c ế biến Dăm gỗ thuộc Cụm công nghiệp Ba Tơ, Cụm công nghiệp Ba Động Phụ tải xuất tuyến chủ yếu cấp điện sinh hoạt nông thôn Thời gian sử dụng cao điểm là: Sáng từ 5-7 , trưa 11 đến 13h chiều từ 17-20h Sau khoảng thời gian từ 20 đến 4h sáng hơm sau phụ tải tiêu thụ điện thấp Hình: Biểu đồ dòng điện của XT 471-T6 01 ngày 10 * Các vấn đề tồn lưới điện vận hành chế độ phụ tải cực đại: Tính tốn, liệt kê trạm biến áp non tải, tải trình vận hành chế độ PSS/ADEPT (các trạm biến áp bị tải hiển thị màu đỏ): Hình: Vị trí trạm biến áp thuộc XT 471-T6 bị tải 3.1.2.1.2 Vận hành chế độ phụ tải trung bình (AVG): * Tổn hao công suất xuất tuyến: - Công suất lúc phụ tải trung bìn : 851 VA cosφ 0,94 Tổn hao công suất là: 0,88% * Các vấn đề tồn lưới điện vận hành chế độ phụ tải trung bình: Tính tốn, liệt kê trạm biến áp t ương xuyên non tải 11 + Nhận xét: Xuất tuyến 471 cấp điện cho tổng cộng 41 trạm biến áp, nhiên theo tính tốn, thống kê có 17 trạm biến áp vận àn 20% cơng suất định mức máy biến áp Vì ngành điện cần phải kiểm tra, tư vấn, thỏa thuận với ác àng để thay đổi lại công suất định mức trạm biến áp cho khách hàng Các trạm biến áp thuộc nêu đề xuất t ay đổi phạm c ương sau 3.1.2.1.3 Vận hành chế độ phụ tải cực tiểu (MIN): * Tổn hao công suất xuất tuyến: Công suất lúc thấp điểm: 141 VA cosφ 0,95 Tổn hao công suất là: 0,32% * Các vấn đề tồn lưới điện vận hành chế độ phụ tải cực tiểu: Tính tốn, liệt kê trạm biến áp non tải 3.1.2.1 Xuất tuyến 472-T6: - Lưới điện phân phối thuộc xuất tuyến 472 cấp điện cho xã: Ba Chùa, Ba Tơ, Ba Lế, Ba Nam, Ba Vì, Ba Tiêu, Ba Giang, Ba Ngạc, Ba Xa, phần thị trấn Ba Tơ P ụ tải xuất tuyến chủ yếu cấp điện sinh hoạt nông thôn Thời gian sử dụng cao điểm là: Sáng từ 5-7 , trưa 11 đến 13h chiều từ 17-20h Sau khoảng thời gian từ 20 đến 4h sáng hôm sau phụ tải tiêu thụ điện thấp Tuyến đường dây có bán kính cấp điện lớn, khoảng cách từ điểm đầu đến điểm cuối đường dây 42,5 m Địa ìn đường dây qua phức tạp, cối t ường xuyên ngã vào đường dây gây điện 12 Hình: Biểu đồ dịng điện XT 472-T6 ngày Hình: Biểu đồ dịng điện Trạm biến áp Ba Ngạc thuộc XT 472T6 01 ngày (Đặc trưng cho phụ tải Sinh hoạt xuất tuyến) 3.1.2.1.1 Vận hành chế độ phụ tải cực đại (MAX): * Tổn hao công suất xuất tuyến: - Công suất lúc cao điểm: 2.972 VA cosφ 0,95 Tổn hao công suất là: 4,21% * Các vấn đề tồn lưới điện vận hành chế độ phụ tải cực đại: Tính tốn, liệt kê trạm biến áp t ượng xuyên tải, non tải 13 + Sơ đồ trạm biến áp hoạt động tải PSS/ADEPT (các trạm biến áp bị q tải hiển thị màu đỏ): Hình: Vị trí trạm biến áp thuộc XT 472-T6 bị tải 14 Hình: Vị trí trạm biến áp thuộc XT 472-T6 bị tải 3.1.2.1.2 Vận hành chế độ phụ tải trung bình (AVG): * Tổn hao cơng suất xuất tuyến: - Cơng suất lúc phụ tải trung bìn : 1.511 VA cosφ 0,951 Tổn hao công suất là: 2,15% 15 * Các vấn đề tồn lưới điện vận hành chế độ phụ tải trung bình: Tính tốn, liệt kê trạm biến áp non tải t ường xuyên 3.1.2.1.3 Vận hành chế độ phụ tải cực tiểu (MIN): * Tổn hao công suất xuất tuyến: - Công suất lúc thấp điểm: 572 VA cosφ 0,951 Tổn hao công suất là: 0,78% * Các vấn đề tồn lưới điện vận hành chế độ phụ tải cự tiểu: Liệt kê trạm biến áp non tải 3.2 Kết luận chƣơng - Qua kết tín tốn c ương tìm nguyên nhân gây tổn thất lưới điện n sau: - Đối với xuất tuyến 471-T6 nguyên nhân gây tổn thất chủ yếu việc sử dụng máy biến áp non tải nhiều, đặc biệt trạm biến áp khách hàng doanh nghiệp sử dụng máy có cơng suất định mức lớn i đ n u cầu sử dụng nhỏ Do vậy, c ương cần có biện p áp điều chỉnh dung lượng máy biến áp khách hàng CHƢƠNG IV: TÍNH TỐN ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ VẬN HÀNH LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI ĐIỆN LỰC BA TƠ 4.1 Mở đầu Lưới điện phân phối Điện lực Ba Tơ qua n iều giai đoạn phát triển đến đáp ứng nhu cầu sử dụng điện n ân dân Do ăn nguồn vốn nên trước lưới điện đầu tư xây dựng cách chắp vá mang tín đối phó, i địa bàn cung cấp điện huyện Ba Tơ p ần lớn vùng nông thôn miền núi, mật độ dân cư t ưa t ớt phân bố không tập 16 trung nên lưới điện rộng lớn phức tạp nên việc cung cấp điện gặp ăn Việc đầu tư xây dựng để hoàn thiện lưới nhiều điện n tốn nhiều công sức, thời gian tiền bạc Vì thế, lưới điện tồn đọng nhiều hạn chế cần phải giải Dưới xin đề xuất số giải p áp để hoàn thiện kết dây nhằm nâng cao độ tin cậy n iệu kinh tế cung cấp điện 4.2 Đề xuất hoàn thiện số phƣơng thức kết dây tại: 4.2.1 Các thiết bị dùng để thao tác đóng, cắt lƣới điện: 4.2.1.1 Cầu chì tự rơi (FCO): 4.2.2 Giải pháp ngăn ngừa dạng cố thƣờng gặp: 4.2.3 Cải tạo hệ thống trạm biến áp: 4.2.3.1 Nâng dung lƣợng trạm biến áp tải thuộc XT 471T6: STT Tên trạm biến áp Dung lƣợng trƣớc cải tạo Ba Động 75 22/0,4 100 22/0,4 Ba Động 50 22/0,4 75 22/0,4 Ba Cung 75 22/0,4 160 22/0,4 Ba Vinh 50 22/0,4 75 22/0,4 Cấp điện áp Dung lƣợng trạm sau cải tạo Cấp điện áp Bảng: Dung lượng trạm biến áp thuộc XT 471-T6 trước sau cải tạo chống tải 17 Sau i t ay đổi dung lượng trạm, tổn thất công suất XT 471-T6 giảm xuống n sau: STT Tên xuất tuyến Tổn thất công suất tác dụng trƣớc cải tạo Tổn thất công suất phản kháng trƣớc cải tạo Tổn thất công suất tác dụng sau cải tạo Tổn thất công suất phản kháng sau cải tạo 471-T6 53,06 93,8 48,1 85,5 Bảng: Tổn thất công suất trước sau cải tạo lưới điện thuộc XT 471-T6 4.2.3.2 Nâng dung lượng trạm biến áp tải thuộc XT 472-T6: Dung Dung lƣợng lƣợng Tên trạm Cấp điện Cấp điện STT trƣớc trạm biến áp áp áp cải sau tạo cải tạo Ba Tơ 100 22/0,4 16 22/0,4 Ba Chùa 50 22/0,4 75 22/0,4 Ba Dinh 75 22/0,4 100 22/0,4 Ba Nam 15 22/2x0,23 30 22/2x0,23 Ba Tô 50 22/0,4 75 22/0,4 Ba Tô 30 22/0,4 50 22/0,4 Ba Vì 30 22/0,4 75 22/0,4 Bản : Dung lượng trạm biến áp thuộc XT 472-T6 trước sau cải tạo chống tải Sau i t ay đổi dung lượng trạm, tổn thất công suất XT 472-T6 giảm xuống n sau (Có phụ lục 09 tính tốn kèm theo): 18 STT Tên xuất tuyến Tổn thất công suất tác dụng trƣớc cải tạo Tổn thất công suất phản kháng trƣớc cải tạo Tổn thất công suất tác dụng sau cải tạo Tổn thất công suất phản kháng sau cải tạo 472-T6 125,09 188,7 116,3 173,3 Bảng: Tổn thất công suất trước sau cải tạo lưới điện thuộc XT 472-T6 4.2.3.3 Cải tạo phụ tải điện công suất lớn: * Trạm biến áp Hoàng Lâm Phú 1000kVA-22/0,4 kV: - Trên sở khảo sát c ương 3, đề xuất thay máy biến áp 1000kVA -22/0.4kV xuống thành máy biến áp 560kVA-22/0,4kV * Trạm biến áp Ánh Thông 400 kVA-22/0.4kV: - Giải p áp đề xuất: T ay đổi công suất trạm biến áp từ 400kVA-22/0.4kV xuống 160kVA-22/0.4kV lắp đặt tụ bù hạ trạm 4.3 Tối ƣu việc lắp đặt tụ bù: 4.3.1 Tình hình bù trạng: Hiện lưới phân phối Điện lực Ba Tơ c 02 cụm tụ bù với tổng dung lượng 700 kVAr 4.3.2 Tính tốn modul CAPO: Do thời gian vận hành xuất tuyến với phụ tải trung bình lớn thời gian vận àn lưới điện với phụ Min Max nhỏ nên để c hiệu bù tốt ta tính tốn với số liệu phụ tải trung bình Sau đ bù iểm tra lại với chế độ tải để tránh 19 S T T Kết tính tốn vị trí lắp đặt tụ bù tối: Dung Tên Vị trí lƣợng Vị trí xuất trạng trạng tuyến (kVAr) XT 471T6 XT 472T6 Cột số 40 trục xuất tuyến 300 Dung lƣợng (kVar) Đầu NR Ba Động 300 Cột trung 450 Đầu NR số 159 trục thủy điện XT Đa tre Bảng 4.6 Các vị trí tụ bù thay đổi 300 4.3.3 Đề xuất phƣơng án thực hiện: - Xuất tuyến 471-T6: Khi S