Nội dung

1 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Ngành Điện là một trong những ngành nghề đặc thù của xã hội, với phương châm "Điện đi trước một bước", tạo đà cho nền kinh tế phát triển. Cùng với sự phát triển kinh tế xã hội hiện nay của huyện Châu Thành, tỉnh Long An thì nhu cầu tiêu thụ điện năng tăng lên rất cao. Do đó phải có các biện pháp để đảm bảo chất lượng điện năng cung cấp cho khách hàng, đồng thời phải có biện pháp để giảm tổn thất điện năng nhằm đem lại hiệu quả kinh tế cho ngành điện. Hiện nay, tổn thất điện năng trên lưới điện phân phối của huyện Châu Thành, tỉnh Long An còn khá cao so với các huyện còn lại của tỉnh. Cụ thể: năm 2011là 8,02%; năm 2012 là 7,83%; năm 2013 là 8,55%, năm 2014 là 8,19%. Qua thống kê cho thấy chỉ tiêu tỷ lệ TTĐN tăng giảm bất thường, do đó đòi hỏi phải có công tác quản lý cũng như giải pháp kỹ thuật hiệu quả nhằm làm giảm TTĐN. Trên cơ sở đó, người viết xin đề xuất hướng nghiên cứu của đề tài luận văn tốt nghiệp Thạc sĩ “Nghiên cứu và đề xuất một số giải pháp giảm tổn thất điện năng của lưới điện phân phối huyện Châu Thành, tỉnh Long An”. 2. Mục đích nghiên cứu Mục đích nghiên cứu của luận văn này là phân tích các nguyên nhân dẫn đến tổn thất điện năng trên lưới điện phân phối huyện Châu Thành, từ đó đưa ra các giải pháp giảm tổn thất điện năng lưới điện phân phối huyện Châu Thành trong thời gian tới. 3. Nhiêm vụ nghiên cứu - Thu thập, tổng hợp các số liệu có liên quan và phân tích, đánh giá thực trạng về tình hình tổn thất điện năng trong giai đoạn nghiên cứu của lưới điện phân phối huyện Châu Thành, tỉnh Long An. - Phân tích, tính toán tổn thất điện năng của lưới điện phân phối huyện Châu Thành hiện nay. 2 - Nghiên cứu, tính toán, phân tích các yếu tố kỹ thuật và các yếu tố về quản lý liên quan đến lưới điện phân phối của huyện Châu Thành và đề xuất các giải pháp nhằm giảm tổn thất điện năng của lưới điện phân phối huyện Châu Thành, tỉnh Long An để đáp ứng yêu cầu đặt ra. 4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: Lưới điện phân phối của huyện Châu Thành, tỉnh Long An. - Phạm vi nghiên cứu: tính toán, phân tích và đề xuất các giải pháp giảm tổn thất điện năng của lưới điện phân phối huyện Châu Thành, tỉnh LA. 5. Phương pháp nghiên cứu - Nghiên cứu lý thuyết các phương pháp giảm tổn thất điện năng. - Nghiên cứu thực tế: thu thập số liệu liên quan về lưới điện phân phối huyện Châu Thành, phân tích và sử dụng phần mềm tính toán lưới điện phân phối để tính toán, phân tích và đánh giá để chọn giải pháp tối ưu nhằm giảm tổn thất điện năng của lưới điện phân phối huyện Châu Thành. 6. Dự kiến những đóng góp mới - Đánh giá thực trạng thực hiện chỉ tiêu tổn thất điện năng của Điện lực Châu Thành. - Đề xuất các giải pháp chính trong công tác quản lý, kỹ thuật và kinh doanh nhằm giảm tổn thất điện năng của lưới điện phân phối huyện Châu Thành. 7. Kết cấu luận văn Ngoài phần mở đầu, kết luận, mục lục, danh mục tài liệu tham khảo, luận văn có nội dung chính sau: CHƯƠNG 1. Cơ sở lý thuyết về giảm tổn thất điện năng CHƯƠNG 2. Thực trạng tổn thất điện năng của lưới điện phân phối huyện Châu Thành, tỉnh Long An. CHƯƠNG 3. Một số giải pháp giảm tổn thất điện năng của lưới điện phân phối huyện Châu Thành giai đoạn năm 2016 - 2018. 3 CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG 1.1. Khái niệm về tổn thất điện năng Hệ thống điện là tập hợp bao gồm các nguồn điện, các phụ tải điện được nối liền với nhau bởi các trạm biến áp, trạm cắt, trạm biến đổi dòng điện và mang điện với các cấp điện áp định mức khác nhau. Hệ thống điện làm nhiệm vụ sản xuất, chuyển tải, phân phối và sử dụng điện năng. Hệ thống điện là một bộ phận của hệ thống năng lượng vì nó không bao gồm mạng nhiệt và phụ tải nhiệt. Mỗi thiết bị cấu thành hệ thống điện gọi là phần tử của hệ thống điện. Các thông số của các phần tử của hệ thống điện gọi là thông số của hệ thống điện (trang 29, Bùi Ngọc Thư) . Khi truyền tải điện năng từ thanh cái nhà máy điện đến các hộ dùng điện, ta cần phải dùng dây dẫn và máy biến áp, nên một phần điện năng tất nhiên bị tiêu hao do đốt nóng dây dẫn, do tạo ra các trường điện từ và các hiệu ứng khác, phần tiêu hao đó gọi là tổn thất điện năng (trang 238, Bùi Ngọc Thư). Như vậy, có thể định nghĩa tổn thất điện năng là sự tiêu hao và sự thất thoát điện năng trong quá trình truyền tải từ nơi sản xuất đến nơi tiêu thụ. Trong hệ thống điện, tổn thất điện năng phụ thuộc vào nhiều yếu tố, như: Đặc tính của mạch điện, lượng điện truyền tải, khả năng của hệ thống, vai trò của công tác quản lý,... 1.2. Phân loại các dạng tổn thất điện năng Khi phân tích tổn thất điện năng, ta cần phân loại tổn thất nhằm giúp chúng ta hiểu rõ hơn có những loại tổn thất nào và ảnh hưởng của chúng trong quá trình sản xuất và kinh doanh điện năng. Mặt khác, việc phân loại tổn thất giúp cho chúng ta đánh giá mức tác động của tổn thất tới hoạt động sản xuất kinh doanh điện để từ đó đánh giá những tổn thất nào mang yếu tố chủ quan và những tổn thất nào là do yếu tố khách quan để từ đó có các biện pháp nhằm giảm tổn thất điện năng và nâng cao hiệu quả kinh doanh. Tổn thất điện năng có thể được phân ra thành các loại như sau: 4 Tổn thất điện năng Tổn thất điện năng trong quá trình sản xuất Tổn thất điện năng trong quá trình truyền tải và phân phối Tổn thất điện năng trong quá trình tiêu thụ Hình 1.1 : Phân loại tổn thất điện năng 1.2.1 Tổn thất điện năng trong quá trình sản xuất Đây là lượng điện năng tiêu hao ngay tại nhà máy điện, nó được xác định bởi lượng chệnh lệch điện năng phát ra tại đầu cực của máy phát điện với điện năng đưa lên lưới truyền tải và điện năng phục vụ cho quá trình sản xuất điện (điện tự dùng của nhà máy). Lượng điện năng tổn thất này phát sinh là do quá trình truyền dẫn điện trong nhà máy phát điện và do việc điều độ hệ thống điện không đồng bộ, hợp lý. 1.2.2 Tổn thất điện năng trong quá trình truyền tải, phân phối Đây là lượng điện năng tiêu hao và thất thoát trong quá trình đưa điện năng từ nhà máy điện đến các hộ dùng điện. Nó do các nguyên nhân khách quan (các yếu tố tự nhiên, môi trường, yêu cầu kỹ thuật, công nghệ) và chủ quan (trình độ quản lý) gây nên. Tổn thất điện năng trong quá trình truyền tải và phân phối có thể chia làm hai loại sau: - Tổn thất kỹ thuật: Là tổn thất điện năng do nguyên nhân về mặt kỹ thuật, công nghệ gây ra trong quá trình truyền tải, phân phối điện năng từ nơi sản xuất đến các phụ tải điện. Tổn thất kỹ thuật có các nguyên nhân chủ yếu sau: + Đường dây phân phối quá dài, bán kính cấp điện lớn. + Tiết diện dây dẫn quá nhỏ, đường dây bị xuống cấp, không được cải tạo, nâng cấp. 5 + Máy biến áp phân phối thường xuyên quá tải. + Máy biến áp là loại có tỷ lệ tổn thất cao hoặc vật liệu lõi từ không tốt dẫn đến sau một thời gian tổn thất tăng lên. + Vận hành không đối xứng liên tục dẫn đến tăng tổn thất trên máy biến áp. Tổn thất kỹ thuật không thể triệt tiêu được mà chỉ có thể hạn chế ở mức độ hợp lý hoặc cho phép. - Tổn thất kinh doanh (còn gọi là tổn thất thương mại hay tổn thất phi kỹ thuật): là tổn thất do hệ thống đo đếm không hoàn chỉnh. Sai số của các thiết bị dùng để đo đếm điện năng, do công tác quản lý chưa chặt chẽ dẫn đến thất thu tiền điện, do khách hàng còn gian lận, vi phạm quy chế sử dụng điện; do chủ quan của người quản lý khi TU mất pha, TI, công tơ chết, cháy không xử lý, thay thế kịp thời, bỏ sót hoặc ghi sai chỉ số; do không thực hiện đúng chu kỳ kiểm định và thay thế công tơ định kỳ theo quy định của Luật Đo lường; đấu nhầm, đấu sai sơ đồ đấu dây dẫn đến điện năng bán cho khách hàng đo được qua hệ thống đo đếm thấp hơn so với điện năng sử dụng thực tế. Tổn thất thương mại phản ánh trình độ quản lý của doanh nghiệp sản xuất kinh doanh điện, trình độ quản lý càng cao thì tổn thất thương mại càng thấp. Mục tiêu của các doanh nghiệp là phấn đấu đưa tổn thất kinh doanh về gần bằng không. 1.2.3 Tổn thất điện năng ở khâu tiêu thụ Tổn thất điện năng tại nơi tiêu thụ phụ thuộc vào dây dẫn và thiết bị của khách hàng sử dụng điện. Tổn thất này xảy ra phía sau công tơ đo đếm điện năng của Điện lực. 1.3. Giới thiệu một số phương thức xác định tổn thất điện năng Trị số tổn thất điện năng trong bất kỳ một phần tử nào của mạng điện đều phụ thuộc vào tính chất và sự thay đổi của phụ tải trong thời gian khảo sát. Trong thời gian khảo sát t, nếu phụ tải của mạng điện không thay đổi và có tổn thất công suất tác dụng là P thì tổn thất điện năng A sẽ bằng: A = P x t 6 Nhưng thực tế phụ tải của đường dây của mạng điện luôn thay đổi theo thời gian (biến thiên theo đồ thị phụ tải của các hộ tiêu thụ, theo tình trạng làm việc của các nhà máy điện), vì vậy phải dùng phương pháp tích phân để tính tổn thất điện năng: A = t  P dt 0 Thông thường P là một hàm số phức tạp của thời gian t, rất khó tích phân, nên biểu thức trên chỉ có ý nghĩa lý thuyết, do đó ta phải dùng các phương pháp khác. 1.3.1 Phương pháp xác định tổn thất điện năng theo các 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 điện và sản lượng điện tiêu thụ tại các phụ tải trong cùng khoảng thời gian, phương pháp này tuy có đơn giản nhưng thường mắc phải sai số lớn do một số nguyên nhân sau: - 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. Để nâng cao độ chính xác của phép đo người ta sử dụng đồng hồ đo đếm tổn thất, đồng hồ này chỉ được sử dụng ở một số mạng điện quan trọng. 1.3.2 Phương pháp xác định tổn thất điện năng bằng đồng hồ đo đếm tổn thất Trong cung cấp mạng điện người ta có thể xác định tổn thất điện năng trực tiếp bằng đồng hồ đo đếm tổn thất mắc ngay tại điểm nút cung cấp cần kiểm tra. 7 a. Cách mắc đồng hồ đo đếm tổn thất: + Đối với đường dây phân phối thì cần đặt một đồng hồ ở đầu đường dây. + Đối với MBA đồng hồ đo đếm tổn thất được đặt trên mỗi đầu cuộn dây của MBA ba cuộn dây và trên một trong hai cuộn dây của MBA 2 cuộn dây. b. Cách xác định tổn thất điện theo đồng hồ đo đếm tổn thất 2 A = 3.k i .R.N.10-3 (kWh) (1.4) Trong đó: ki – tỷ số máy biến dòng R- là điện trở tương đương của mạng điện N- chỉ số của đồng hồ đo đếm tổn thất điện năng được ghi trong thời gian T và được xác định bằng công thức: N = I2.T I- dòng điện chạy trong mạng * Ưu điểm: Sử dụng đơn giản, dễ thực hiện * Nhược điểm: - Phương pháp này chỉ xác định được tổng hao tổn năng lượng của mạng, không chỉ ra được các thời điểm cực đại và cực tiểu của phụ tải để từ đó có biện pháp san bằng đồ thị phụ tải. - Chỉ xác định được lượng điện năng tổn thất tại thời điểm đo đếm. - Nếu cần xác định đồng thời hao tổn điện năng tại nhiều vị trí, khi đó ta phải sử dụng nhiều công tơ gây tốn kém vì vậy cách này thường áp dụng trong những trường hợp đặc biệt khi cần kiểm tra. 1.3.3 Phương pháp xác định tổn thất điện năng theo đồ thị phụ tải Phương pháp này đôi khi còn gọi là phương pháp tích phân đồ thị. Ta tính tổn thất điện năng từng giờ, ta cần phải nắm rõ đồ thị phụ tải ngày đêm và cách xây dựng đồ thị phụ tải năm. Đồ thị phụ tải ngày đêm biểu thị sự biến đổi công suất của phụ tải trong một ngày đêm. Việc xây dựng đồ thị phụ tải năm dựa trên các đồ thị phụ tải ngày đêm điển hình trong thời gian xuân hè và thu đông. Theo đồ thị phụ tải ngày đêm (có xét đến số lượng các loại ngày đêm khác nhau trong năm: Thứ bảy, chủ nhật, thứ hai, ngày làm việc), cứ mỗi giá trị công suất phụ tải, ta cộng tất cả thời gian tương ứng với phụ tải đó trong cả 8 năm. Lần lượt làm tiếp như vậy với giá trị phụ tải giảm dần, cuối cùng ta có được đồ thị phụ tải năm theo khoảng thời gian (trang 243, Bùi Ngọc Thư). Dựa theo đồ thị phụ tải năm, ta có thể xác định được tổn thất điện năng trong 1 năm. Nếu đồ thị phụ tải năm có N bậc, ta tính công suất tổn thất ứng với bậc thứ i như sau: 2 S P  i 2 rd, với i = 1, 2,..., N. Ui Tổn thất điện năng trong cả năm bằng: N A   Pi .ti i 1 trong đó ti là khoảng thời gian của bậc thứ i có giá trị phụ tải là Pi. * Ưu điểm: Công thức tính toán đơn giản Dựa vào đồ thị phụ tải 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 một năm. Để tính toán chỉ tiêu TTĐN trong năm cần phải tính với mỗi chế độ của đồ thị phụ tải năm. Để xác định TTĐN theo phương pháp này ta phải giả thiết trong khoảng thời gian t ta coi giá trị của dòng điện hay công suất là không đổi, nếu t lớn dẫn đến sai số lớn. Ngoài ra, khối lượng tính toán khá nhiều, vì đồ thị phụ tải năm có rất nhiều bậc. 1.3.4 Phương pháp xác định tổn thất điện năng theo thời gian tổn thất công suất lớn nhất 1.3.4.1 Phương pháp xác định theo  Đây là phương pháp đơn giản và sử dụng thuận tiện nhất. Trong các trạng thái, ta chọn trạng thái có tổn thất công suất lớn nhất và ta tính tổn thất 9 công suất ở trạng này gọi là Pmax. Tổn thất điện năng trong một năm bằng tích số của Pmax với thời gian tổn thất công suất lớn nhất : A = Pmax. (trang 248, Bùi Ngọc Thư) Thời gian tổn thất công suất lớn nhất là thời gian mà trong đó nếu mạng điện liên tục tải công suất lớn nhất Pmax (hay Imax) thì sẽ gây ra một tổn thất điện năng trong mạng điện vừa đúng bằng tổn thất điện năng trong thực tế, theo đồ thị phụ tải của mạng điện sau một năm vận hành, do đó ta có thể viết: A = P1 . t1 + P2 . t2 +... + PN . tN = Pmax. trong đó: N là số bậc của đồ thị phụ tải. Phương pháp này cũng gặp trở ngại là thời gian tổn thất công suất lớn nhất thay đổi phụ thuộc vào tính chất phụ tải, hệ số công suất, thời gian sử dụng công suất cực đại. Đối với các đồ thị phụ tải có dạng đỉnh nhọn, trị số  có thể được xác định theo công thức kinh nghiệm sau:  = (0,124 + Tmax.10-4)2.8760 (h) (1) N Với: Tmax A =  Pmax  P .t i 1 i i Pmax trong đó: Pmax là công suất tiêu thụ lớn nhất. Tmax: Là thời gian sử dụng công suất lớn nhất, là thời gian mà trong đó nếu tất cả các hộ dùng điện đều sử dụng công suất lớn nhất P max thì năng lượng điện truyền tải trong mạng điện sẽ vừa đúng bằng năng lượng điện thực tế được truyền tải trong mạng điện, sau thời gian vận hành T. Công thức (1) chỉ sử dụng cho thời gian là 1 năm, nghĩa là T = 8760 giờ. Khi thời gian tính toán bé hơn, để nâng cao độ chính xác trong tính toán, ta dùng công thức sau: 10   2Tmax T  Tmax T  Tmax 2 Pmin 1  T Pmax  P 1  min  Pmax    2 ( h) Phương pháp này ta coi đồ thị phụ tải công suất tác dụng và công suất phản kháng đồng thời cực đại, giả thiết này dẫn đến sai số khá lớn trong tính toán. Ngoài ra phương pháp này không được sử dụng để tính toán khi điện trở của đường dây thay đổi, ví dụ như dây thép. * Ưu điểm: - Tính toán đơn giản - Giá trị Imax hay Pmax xác định được nhờ khảo sát và đo đếm. - Nếu một đường dây cấp điện cho các trạm tiêu thụ có tính chất giống nhau thì khối lượng đo đếm không lớn. - Cho biết tình trạng làm việc của toàn lưới, xác định được phần tử nào làm việc không kinh tế. * Nhược điểm: Việc xác định chính xác giá trị  rất khó nếu không có đồ thị phụ tải. Khi không có đồ thị phụ tải ta phải xác định  theo Tmax thông qua các công thức thực nghiệm dẫn đến kết quả tính toán có sai số lớn. Trên lưới điện có nhiều phụ tải để xác định được giá trị của  ứng với nhiều phụ tải sẽ tốn rất nhiều công sức và thời gian. 1.3.4.2 Phương pháp xác định theo p và q Để giảm bớt sai số khi xác định A, cần phải xét đến hình dáng của đồ thị phụ tải, hệ số công suất và trong thời gian một ngày đêm giá trị cực đại của phụ tải tác dụng và phụ tải phản kháng có xảy ra đồng thời không. Để xét đến điều kiện trên người ta dùng phương pháp xác định hao tổn điện năng theo p và q. Trong công thức A = Pmax. hao tổn công suất cực đại được phân tích thành hai thành phần Pp (tổn thất do công suất tác dụng P gây ra) và Pq (tổn thất do công suất phản kháng Q gây ra). Thời gian hao tổn công suất cực đại 