Ứng dụng phần mềm PSS/ADEPT để xác định dung lượng bù cố định tối ưu cho lưới điện phân phối.
Đặng Mỹ Nhựt
Khoa Điện và Tự động hóa, Trường Cao đẳng Công thương Miền Trung
Tóm tắt
Vấn đề về chất lượng điện năng và tổn thất công suất trong vận hành lưới phân phối điệnTóm tắt
luôn được quan tâm đối với các đơn vị vận hành. Tụ bù đang là phương án được sử dụng phổ biến nhất hiện nay trong lưới phân phối điện Việt Nam. Tuy vậy việc đặt tụ bù thế nào cho hiệu quả lại là vấn đề chưa được giải quyết thấu đáo. Về bài toán tối ưu hóa vị trí và dung lượng tụ bù công suất phản kháng, đã có nhiều phương pháp được nghiên cứu như [3] [4]. Bài báo này sử dụng phần mềm PSS/ADEPT [1] để xác định dung lượng bù cố định tối ưu cho lưới điện phân phối như một phương án tối ưu giúp cho giải quyết các vấn đề thực tiễn trong vận hành hiện nay tại Việt Nam. Các kết quả đạt được sẽ cho phép so sánh tổn thất công suất của lưới điện trước và sau khi đặt tụ bù
Từ khóa: Tụ bù, lưới điện phân phối, công suất phản kháng, phần mềm PSS/ADEPT
Abstract:
The problems of electric power quality and power loss in distribution system operation are always interested by utilities (Power Corporations). There’re various solutions and using the compensated capacitors is the solution that is often considered and selected for distribution
systems in Vietnam. However, the method for locating and sizing the capacitors in the
distribution system is still questionable and quite a lot of utilities in Vietnam have not used the capacitor in an effective manner. Regarding the problem of optimizing the position and capacity of the reactive power compensating capacitors, many methods have been studied [3] [4]. This paper uses PSS/ADEPT [1] software to determine the optimal fixed compensation capacity for the distribution grid as an optimal solution to help solve practical problems in current operation in Vietnam. The obtained results will allow to compare the power loss of the grid before and after placement of capacitors
Keywords: Capacitor, distribution network, reactiver power, PSS/ADEPT software.
- Đặt vấn đề
Với sự phát triễn nhanh chóng của nền kinh tế và khoa học kỹ thuật, nguồn điện cũng phải đáp ứng những đòi hỏi về công suất và chất lượng. vấn đề công suất phát ra phải được đưa đến và tận dụng một cách hiệu quả nhất, không để lảng phí nhiều ảnh hưởng đến nền kinh tế là một bài toán được rất nhiều đề tài nghiên cứu. tổn hao công suất là vấn đề ảnh hưởng đến chất lượng điện năng, để giảm tổn thất công suất một trong những biện pháp là bù công suất phản kháng
Bù công suất phản kháng cho hệ thống điện để giảm tổn thất công suất trong hệ thống điện đồng thời làm giảm chi phí đầu tư để nâng máy biến áp và tiết diện dây dẫn. Giảm tổn thất điện năng, nâng cao chất lượng điện năng và tăng khả năng mang tải của các phần tử trong mạng điện.
Vấn đề tính toán bù công suất phản kháng chưa được tối ưu và phát triễn lưới điện chưa đồng bộ cùng với việc phát triễn liên tục của phụ tải trong những năm qua, dẫn đến nhiều vị trí lắp đặt tụ bù chưa hợp lý. Vì vậy phải ứng dụng phần mềm PSS/ADEPT để xác định dung lượng bù cố định tối ưu cho lưới điện phân phối.
Tác giả nghiên cứu các lý thuyết về phần mềm chuyên nghiệp PSS/ADEPT của hãng Siemens [1] và ứng dụng phần mềm vào tính toán lưới điện phân phối thực tế tại điện lực Tuy An – Phú Yên.
- Cơ sở lý thuyết
Trong quá trình cung cấp điện năng một số phụ tải có nhu cầu cung cấp công suất phản kháng, nó làm cho công suất phản kháng truyền trên đường dây và máy biến áp làm chất lượng điện năng không tốt. Để giảm lượng công suất phản kháng truyền trên đường dây có thể dùng thiết bị bù công suất phản kháng nhằm cung cấp công suất phản kháng cho mạng điện
Việc bù công suất phản kháng mang lại những lợi ích: Giảm công suất truyền tải, giảm dung lượng MBA, cải thiện hệ số công suất, giảm tổn thất điện năng, nâng cao chất lượng điện năng, giảm độ sụt áp và cải thiện việc điều chỉnh điện áp, tăng doanh thu do việc cải thiện điện áp.
Bù công suất phản kháng có hai cách là:
– Bù nhân tạo: [2] Sự tiêu thụ công suất phản kháng không hợp lý do cấu trúc lưới, phương thức vận hành không tối ưu và phụ tải các pha không đối xứng làm cho hệ số công suất giảm thấp, chính vì vậy cần phải nghiên cứu bù tự nhiên để khắc phục các thiếu sót trong quản lý, vận hành, phân phối …để hạn chế tiêu thụ CSPK quá mức theo các phương thức sau: Bù bằng tụ điện tĩnh, bù ngang và bù theo chế độ làm việc
– Bù tự nhiên: [2] Cấu trúc LĐPP và phương thức vận hành hệ thống không hợp lý, phụ tải các pha bất đối xứng sẽ làm tăng tổn thất và tiêu thụ công suất phản kháng lớn hơn thực tế. chính vì vậy cần phải nghiên cứu bù tự nhiên trước khi thực hiện bù nhân tạo để khắc phục các thiếu sót trong quản lý, vận hành, phân phối, tiêu thụ điện năng. biện pháp này không đòi hỏi vốn đầu tư mà phụ thuộc tính toán và quản lý vận hành LĐPP. Tùy theo tình hình cụ thể mà lựa chọn và phối hợp các biện pháp sau: Điều chỉnh điện áp, nghiên cứu các phương thức vận hành, nâng cao hệ số công suất tự nhiên
2.1. Lưu đồ thuật toán thực hiện chương trình tính dung lượng bù
Hình 1: Lưu đồ thuật toán thực hiện chương trình tính dung lượng bù
2.2. Trình tự thực hiện trên phần mềm PSS/ADEPT
Chọn sơ đồ cần bù [1], vào netword/Economic cài đặt các chỉ số kinh tế.
Hình 2: Thẻ ecomonics xác định các thông số trung áp của phần mềm PSS.Adept
Vào Analysis/Option chọn thẻ General, trong khung Voltage thresholds chọn các giới hạn điện áp: Hight = 1.1 pu và low = 0.9 pu trong hộp Power factor limit chọn giới hạn hệ số công suất 0.95.
Hình 3: Thẻ Analysis/Options xác định các thông số trung áp của phần mềm PSS.Adept
Tiếp tục chọn thẻ Load flow đánh dấu hộp Trasformer Taps Locked để khóa nấc phân áp các trạm biến áp và bỏ đánh dấu nút Capacitors locked để mở khóa các tụ điện
Vào thẻ CAPO, trong khung connection type chọn kiểu đấu dây cụm sao cho lưới điện 22KV. Trong khung Fixed capatior placcement chọn number of banks available =10 (giả sử số lượng tụ bù là không hạn chế), 3 phase bank size (Kvar) = 100 (dung lượng nhỏ nhất của một cụm tụ trung áp), Eligible nodes chọn hết các nút trung áp là các nút hợp lệ để xem xét đặt bù. Trong khung Switched capacitor placement chọn number of bank available = 0 ( không bù điều chỉnh) . cuối cùng nhấn nút CAPO trên toolbar hoặc vào Analysis chọn CAPO chương trình sẽ tiến hành tính toán bù cố định trung áp.
Chương trình sẽ cho ta biết số tụ bù trung áp cố định tối đa có thể lắp đặt trên mạng lưới ở chế độ tải min
Hình 4: Thẻ Analysis/Options của phần mềm PSS.Adept
4. Tính toán dung lượng bù cho TC22kV-E152 lưới điện phân phối Tuy An –Phú Yên.
Hình 5: Sơ đồ lưới điện TC 22kV-E152
Bảng kết quả bù trung áp cố định và hạ áp điều chỉnh
Hình 6. kết quả tính toán bù công suất
- Kết luận
Bằng việc sử dụng các chức năng của phần mềm PSS/ADEPT để tính toán tổn thất công suất, vị trí bù và dung lượng bù để tối ưu hóa việc lắp đặt các tụ bù trên lưới điện phân phối Tuy An – Phú Yên có được phương thức vận hành tối ưu mang lại hiệu quả trong vận hành, đó là chất lượng điện năng được nâng cao và tổn thất công suất được giảm thiểu.
Giải pháp đề xuất để hoàn thiện lưới điện có tính khả năng cao vì khối lượng và vốn đầu tư ít dễ thực hiện, do đó dễ dàng thực hiện trong điều kiện hiện nay.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] PGS.TS Nguyễn Hữu Phúc (2007) , Giáo trình tập huấn áp dụng PSS/ADEPT 5.0 trong lưới điện phân phối , Đại học điện lực.
[2] TS. Ngô Hồng Quang (2009), Giáo trình cung cấp điện , NXB giáo dục Việt Nam.
[3] Trần Vinh Tịnh và Trương Văn Chương (2008 ), “ Bù tối ưu công suất phản kháng lưới điện phân phối”, Tạp chí khoa học và công nghệ, Đại học Đà Nẵng , số 2(25).2008
[4] PGS.TS Đinh Thành Việt; Bùi Đỗ Quốc Huy (2011), “Tính toán phương thức vận hành tối ưu cho lưới điện phân phối điện lực Sơn Trà- Đà Nẵng” Tạp chí khoa học và công nghệ, Đại học Đà Nẵng, số 3(44).2011
