Bài giảng Tối ưu hóa chế độ làm việc của mạng điện

LOGO
CHƯƠNG 7 
TỐI ƯU HÓA CHẾ ĐỘ LÀM 
VIỆC CỦA MẠNG ĐIỆN
1
NHẮC LẠI KIẾN THỨC CŨ
Các phương pháp điều chỉnh điện áp 
trong mạng điện
1. Điều chỉnh điện áp máy phát
2. Chọn tỷ số biến đổi của máy biến áp MBA thích 
hợp
3. Đặt các thiết bị bù ngang có điều chỉnh công suất 
phản kháng.
4. Đặt các thiết bị bù dọc trên đường dây.
5. Các biện pháp điều chỉnh điện áp ở hộ tiêu thụ.
6. Các thiết bị bổ trợ điện áp
2
NỘI DUNG
7.1 Khái niệm
7.2 Nâng cao hệ số công suất cosφ của phụ tải 
7.3 Phân phối công suất phản kháng trong HTĐ 
một cách hợp lý nhất (bù kinh tế)
7.4 Nâng cao điện áp của mạng điện ( chương 6)
7.5 Vận hành kinh tế các trạm biến áp
7.6 Tối ưu hóa chế độ mạng điện không đồng nhất
7.7 Lựa chọn sơ đồ nối dây hợp lý
7.8 Các biện pháp quản lý, tổ chức
3
7.1 KHÁI NIỆM
Mạng điện phải được thiết kế và vận hành một cách 
kinh tế nhất:
1. Giảm tổn thất công suất
2. Giảm tổn thất điện năng
4
7.1 KHÁI NIỆM
Các biện pháp giảm tổn thất công suất và 
điện năng
1. Nâng cao hệ số công suất cosφ của phụ tải 
2. Phân phối công suất phản kháng trong HTĐ một 
cách hợp lý nhất (bù kinh tế)
3. Nâng cao điện áp của mạng điện ( chương 6)
4. Vận hành kinh tế các trạm biến áp
5. Tối ưu hóa chế độ mạng điện không đồng nhất
6. Lựa chọn sơ đồ nối dây hợp lý
7. Các biện pháp quản lý, tổ chức
5
7.1 NÂNG CAO HỆ SỐ CÔNG SUẤT CỦA PHỤ TẢI
Các biện pháp chính để nâng cao của phụ tải là:
1. Thay các động cơ công suất phù hợp với công
suất thực tế
2. Đổi cách đấu dây quấn động cơ từ ∆ sang Y.
3. Ngoài ra các biện pháp khác nữa như nâng cao
chất lượng sửa chữa động cơ, thay các động cơ
điện không đồng bộ bằng các động cơ điện đồng
bộ, loại bỏ các ĐC không tải
22
. .
cos
S P
P R R
U U 
22
. .
.sin
S P
Q X X
U U 
6
7.2 BÙ KINH TẾ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG 
TRONG MẠNG ĐIỆN
Phân phối công suất tác dụng và
phản kháng trong HTĐ một cách hợp
lý nhất
Giảm công suất phản kháng truyền
tải trên đường dây bằng biện pháp
đặt các thiết bị bù (bù kinh tế)
7
Biện pháp đặt các thiết bị bù (bù 
kinh tế)
Khi lập biểu thức của phí tổn tính toán, ta qui ước như 
sau:
 Không xét đến lượng công suất bù sơ bộ.
 Không xét đến tổn thất công suất sắt ΔPFe của máy biến áp vì nó ảnh 
hưởng rất ít đến trị số bù Qb cần tìm.
 Không xét đến thành phần tổn thất ΔP trong mạch do truyền tải P gây 
ra.
 Không xét đến ΔQFe của máy biến áp và ΔQCdo dung dẫn đường dây 
sinh ra.
 Ngoài điện trở đường dây phải xét đến điện trở RB của máy biến áp. 
Chỉ cần viết và giải phương trình cho từng nhánh độc lập của mạng 
điện.
 Nếu Qb < 0 thì không cần bù.
 Nếu giải phương trình có Qb = Q thì chỉ cần bù tới cos =0.95, vì bù tới 
cos =1 thì không kinh tế.
8
Biện pháp đặt các thiết bị bù (bù 
kinh tế)
Xét cho trạm cung cấp cho một phụ tải:
Biểu thức phí tổn tính toán mạng điện do việc lắp 
đặt thiết bị bù như sau:
Z = Z1 + Z2 + Z3
Trong đó:
Z : Là tổng chi phí khi đặt thiết bị bù
Z1 : Phí tổn hằng năm do đặt thiết bị bù.
Z2 : Phí tổn do tổn thất điện năng trong mạng do lắp 
đặt thiết bị bù. 
Z3 : Phí tổn do tổn thất điện trong mạng sau khi bù.
9
Biện pháp đặt các thiết bị bù (bù 
kinh tế)
Xét cho sơ đồ trạm cung cấp cho một phụ tải:
N
S1
10
Qb1
Biện pháp đặt các thiết bị bù (bù 
kinh tế)
1/ Chi phí đặt thiết bị bù (Z1):
Z1 = (avh + atc).k
*
b.Qb
Với
avh: hệ số vận hành thiết bị bù, lấy avh = 0,1
atc: hệ số thu hồi vốn đầu tư phụ, lấy atc
=0,125
k*b: vốn đầu tư của 1 đơn vị bù (đ/MVAr), k
*
b = 
...103(đ/KVAr)
Qb: công suất bù tính bằng MVAr
11
Biện pháp đặt các thiết bị bù (bù 
kinh tế)
2/ Chi phí do tổn thất điện năng trong thiết bị bù 
(Z2):
Z2 = ΔAb.Co = ΔPb.T.Co = ΔP
*
b.T.Qb.Co
Với
ΔP*b: tổn thất công suất tác dụng trong 1 đơn vị bù 
(KW/KVAr).Đối với tụ điện tĩnh lấy ΔP*b = 0,005
T: thời gian tụ điện làm việc trong một năm. Vì ta có 
điều chỉnh dung lượng bù theo sự biến đổi phụ tải nên lấy 
T = Tmax = h.
C0: giá thành 1MWh điện năng tổn thất, lấy C0 =  
(đ/KWh)
12
Biện pháp đặt các thiết bị bù (bù 
kinh tế)
3/ Chi phí do tổn thất điện năng trong mạng điện 
khi bù (Z3):
 Với 
Q: công suất phản kháng cực đại của hộ tiêu thụ lúc 
chưa có bù.
QB: công suất phản kháng bù của hộ tiêu thụ.
U: điện áp định mức của đường dây
R: điện trở của đường dây và MBA qui về phía cao 
áp.
02
2
003 ...
)(
... CR
U
QQ
CPCAZ b 
13
Biện pháp đặt các thiết bị bù (bù 
kinh tế)
Vậy phí tổn tính toán tổng của mạng điện sau khi 
đặt thiết bị bù là:
02
2
0
**
...
)(
....).(
CR
U
QQ
CTQPQkaaZ
b
bbbbtcvh

 
14
Biện pháp đặt các thiết bị bù (bù 
kinh tế)
Để thu được hàm chi phí tính toán nhỏ nhất: 
Lấy đạo hàm riêng của phí tổn tính toán theo 
từng công suất bù của mỗi trạm và cho đạo hàm 
riêng đó bằng không. 
0...
).(2
..).(
0
020
** 


CR
U
QQ
CTPkaa
Q
Z
b
bbtcvh
b

15
Biện pháp đặt các thiết bị bù (bù 
kinh tế)
Giải các phương trình đạo hàm riêng ta có Qb
cần tìm.
 
0
0
**2
...2
..).(.
CR
CTPkaaU
QQ bbtcvhb

16
Biện pháp đặt các thiết bị bù (bù 
kinh tế)
Xét Qb
Qb ≤ 0 thì cho Qb = 0 nghĩa là về mặt kinh tế hộ 
đó không cần bù.
Qb > 0 thì tính lại cos :
Nếu cos 0.95: Lấy theo Qb vừa tính toán
Nếu cos > 0.95: Lấy cos =0.95 => Tính lại 
Qb theo cos =0.95 trong công thức sau:
22 )(
cos
bQQP
P
17
Biện pháp đặt các thiết bị bù (bù 
kinh tế)
Xét trạm cung cấp cho hai phụ tải trở lên:
Biểu thức Z = Z1 + Z2 + Z3 có Z1 và Z2 giống 
như trên. 
Riêng 
Tìm công suất phản kháng phân bố trên các đoạn 
đường dây. 
Sau đó lấy đạo hàm riêng của Z theo Qb1, Qb2, 
 Qbn và cho từng đạo hàm bằng 0. 
Từ đó ta được phương trình và tìm ra các giá trị 
Qbi cần tìm và xét Qbi như trên.
02
2
3 ...
)(
.. CR
U
QQ
PCZ
b


18
Giải bài tập
0Cτ
U
).RQQQ(Q)R).(RQ(Q
2.
.T.CΔP).ka(a
Q
Z
02
1b2b1122b2b22
0
*
b
*
btcvh
b2
 


0..
).().[(
.2
..).(
02
11112112
0
**
1


C
U
RQQRQQQQ
CTPkaa
Q
Z
bbbb
bbtcvh
b

Bài toán:
19
7.3 VẬN HÀNH KINH TẾ CÁC TRẠM BIẾN 
ÁP
Nhiều máy biến áp làm việc song song
Phụ tải của các trạm biến áp lại luôn luôn
thay đổi
 Phải vận hành (đóng cắt) các MBA trong
trạm như thế nào cho kinh tế nhất
 Tổn thất công suất bé nhất
20
7.3 VẬN HÀNH KINH TẾ CÁC TRẠM BIẾN 
ÁP
Để vận hành các MBA hoàn toàn giống
nhau làm việc song song:
Khi công suất của trạm S>Sgh nên cho n máy 
biến áp làm việc song song 
Khi công suất của trạm S=Sgh có thể cho n hay 
n-1 máy làm việc
Khi công suất của trạm S<Sgh nên cho n-1 máy 
làm việc
 01 .gh dm
N
P
S S n n S
P
Công suất 
của toàn 
trạm
Công suất 
định mức 
của mỗi MBA
21
7.4 NÂNG CAO ĐIỆN ÁP CỦA MẠNG ĐIỆN
Nâng cao điện áp định mức
Nâng cao điện áp vận hành
 Thay đổi đầu phân áp của các máy biến áp
 Nâng cao điện áp của các máy phát điện
2 2
2
P Q
P R
U
22
7.5 TỐI ƯU HÓA CHẾ ĐỘ MẠNG ĐIỆN KHÔNG 
ĐỒNG NHẤT
Chọn thông số máy biến áp điều chỉnh dọc-ngang
• Trong các mạng điện khu vực U≥110kV:
 Thành phần sức điện động dọc chủ yếu để phân 
bố lại công suất phản kháng trên đường dây 
Nguồn tạo ra sức điện động dọc: Sự không cân bằng 
hệ số biến đổi của các MBA đấu trong mạch vòng kín
 Thành phần sức điện động ngang chủ yếu phân 
bố lại công suất tác dụng tải trên đường dây.
Nguồn tạo ra sức điện động ngang: máy biến áp bổ 
trợ có điều chỉnh ngang
23
7.5 TỐI ƯU HÓA CHẾ ĐỘ MẠNG ĐIỆN KHÔNG 
ĐỒNG NHẤT
• Chọn thông số thiết bị bù dọc cho mạng 
không đồng nhất
 Bù dọc điện dung trong các nhánh có 
điện cảm lớn
 Bù dọc điện cảm đối với các nhánh điện 
cảm nhỏ 
• Tối ưu hóa chế độ mạng điện bằng 
phương pháp cắt hở mạch vòng
24
Ví dụ 1
 Q1=18(MVAr)
 k*b = 200.10
3(đ/KVAr)
 Co = 700 (đ/KWh)
 T = Tmax = 4500h.
 U = 110KV
Tính Qb1?
25
Ví dụ 2
Q1-Qb1
 Q1 = 16,5 [MVAR] Q2 =22 [MVAR]
 k*b = 200.10
3(đ/KVAr) T = Tmax = 4500h.
 U = 110KV Co = 700 (đ/KWh)
Tính Qb1, Qb2?
N
26
Giải bài tập
Hàm chi phí tính toán của mạng điện
02
2
0
**
...
)(
....).(
CR
U
QQ
CTQPQkaaZ
b
bbbbtcvh

 
27