Mối Liên Hệ Giữa Hệ Số Tổn Thất Và Hệ Số Tải

Theo mục 1.3.5, ta đã xác định được hệ số tổn thất LsF là tỷ lệ giữa dòng điện trung bình bình phương 𝐼𝑡𝑏2 và bình phương của dòng điện cực đại 𝐼𝑚𝑎𝑥2 . Do đó hệ số tổn thất điện năng LsF cũng là tỷ số giữa tổn thất công suất trung bình ∆Ptb và tổn thất công suất khi phụ tải cực đại ΔPmax trong một khoảng thời gian xác định T.

Để xác định hệ số tổn thất LsF, cũng cần biết đặc trưng tiêu thụ điện năng của phụ tải trong khoảng thời gian tương ứng. Cụ thể là hệ số tải LF (Load Factor), nếu coi hệ số công suất không đổi và biểu diễn theo công suất tác dụng P của phụ tải thì:

𝐿𝐹 = 𝐼𝑡𝑏 𝐼𝑚𝑎𝑥 =

𝑃𝑡𝑏

𝑃𝑚𝑎𝑥 PT 2.13

Như vậy hệ số tải LF cũng là tỷ số giữa công suất tiêu thụ trung bình Ptb và công suất tiêu thụ cực đại Pmax của phụ tải trong khoảng thời gian khảo sát T.

29 Nếu trong khoảng thời gian T xác định (ngày, tuần, tháng, năm) có điện năng tiêu thụ là A và tổn thất trên đường dây là ΔA thì có thể biểu diễn thông qua hệ số tổn thất và hệ số tải dưới dạng như sau:

𝐿𝐹 = 𝑃𝑡𝑏 𝑃𝑚𝑎𝑥 = 𝐴 𝑃𝑚𝑎𝑥. 𝑇 PT 2.14 𝐿𝑠𝐹 = ∆𝑃𝑡𝑏 ∆𝑃𝑚𝑎𝑥 = ∆𝐴 ∆𝑃𝑚𝑎𝑥. 𝑇 PT 2.15 Các thông số:

- A, Pmax được xác định từ thiết bị đo đếm điện năng đặt tại hộ tiêu thụ điện ➔ xác định được LF.

- ∆Pmax được xác định dựa trên các tính toán phân bố công suất cho lưới điện. - Do đó, TTĐN ∆A tính được dựa trên mối liên hệ giữa LsF và LF trong

trường hợp không có đồ thị phụ tải.

Mối liên hệ giữa LsF và LF được đánh giá như sau:

Giả sử, đối với lưới điện cung cấp cho phụ tải với công suất tác dụng P và tổn thất ΔP có giá trị như biểu diễn trong hình 2.4:

Hình 2.4 Biểu đồ thể hiện công suất phụ tải và tổn thất công suất trên lưới

Từ hình 2.4 hệ số tải được xác định như sau:

𝐿𝐹 = 𝑃𝑡𝑏 𝑃𝑚𝑎𝑥 =

𝑃𝑡𝑏

𝑃2 PT 2.16

Công suất trung bình của phụ tải Ptb được tính như sau:

𝑃𝑡𝑏 =𝑃2. 𝑡 + 𝑃1(𝑇 − 𝑡) 𝑇

PT 2.17

Thay Ptb ở (2.16) vào biểu thức (2.15) ta thu được:

𝐿𝐹 = 𝑡 𝑇+ 𝑃1 𝑃2. 𝑇 − 𝑡 𝑇 PT 2.18

30

𝐿𝑠𝐹 = ∆𝑃𝑡𝑏

∆𝑃𝑚𝑎𝑥 = ∆𝑃𝑡𝑏

∆𝑃2 PT 2.19

Với tổn thất công suất trung bình ΔPtb là:

∆𝑃𝑡𝑏 =∆𝑃2. 𝑡 + ∆𝑃1(𝑇 − 𝑡) 𝑇

PT 2.20

Tương tự, thay ∆Ptb trong (2.20) vào (2.19) ta thu được:

𝐿𝑠𝐹 = 𝑡 𝑇+ ∆𝑃1 ∆𝑃2. 𝑇 − 𝑡 𝑇 PT 2.21

Trong chương 1 đã phân loại TTĐN, với 2 loại TTĐN kỹ thuật bao gồm:

TTĐN không phụ thuộc vào tải: tổn thất do rò điện, vầng quang, tổn thất trong mạch từ máy biến áp, bộ phận điều chỉnh điện áp, dàn tụ bù, cuộn dây đồng hồ và các thiết bị đo lường khác… Đối với loại này LsF=1.

TTĐN phụ thuộc vào dòng tải, là tổn thất do phát nóng trên dây dẫn và dây quấn máy biến áp. Đối với loại tổn thất này thì 0 < LsF ≤ 1.

Giả thiết thông số điện trở của các vật dẫn gây ra TTĐN do phát nóng (phụ thuộc vào tải) không đổi, điện áp trong quá trình tính tổn thất điện năng là hằng số và hệ số công suất của các phụ tải cố định. Khi đó tổn thất công suất tỷ lệ thuận với bình phương công suất phụ tải, tức là:

∆𝑃1=k.𝑃12 PT 2.22

∆𝑃2=k.𝑃22 PT 2.23

Với k là hằng số. Thay vào (2.20) thu được:

𝐿𝑠𝐹 = 𝑡 𝑇+ ( 𝑃1 𝑃2) 2 .𝑇 − 𝑡 𝑇 PT 2.24

Từ các công thức (2.17) và (2.20) ta xét ba trường hợp giới hạn sau: Phụ tải cực tiểu Pmin = P1 = 0. khi đó:

𝐿𝑠𝐹 = 𝐿𝐹 = 𝑡

𝑇

PT 2.25

Thời gian tồn tại phụ tải cực đại rất nhỏ t ≈ 0. khi đó LsF ≈ LF2

Thời gian tồn tại phụ tải cực đại chiếm phần lớn khoảng thời gian khảo sát (phụ tải không đổi), tức là t≈T; lúc này LsF≈LF.

Như vậy ta có khoảng giá trị của LsF nằm trong khoảng:

𝐿𝐹2 ≤ 𝐿𝑠𝐹 ≤ 𝐿𝐹 PT 2.26

Nếu đồ thị công suất của phụ tải dạng phức tạp, ta hoàn toàn có thể chuyển về dạng đồ thị kéo dài và xấp xỉ thành dạng bậc thang (hình 2.5). Ở đây quan hệ (2.25) đúng cho tất cả các đồ thị khác nhau của phụ tải.

31

Hình 2.5 Đồ thị phụ tải dạng bậc thang

Để xác minh tính chính xác của công thức mối liên hệ giữa LsF và LF đòi hỏi nghiên cứu trên số liệu lưới điện thực tế. Công thức biểu diễn quan hệ này phụ thuộc công suất phụ tải và thời gian tức là phụ thuộc biểu đồ của các phụ tải. Từ năm 1928, những nghiên cứu ban đầu của Buller và Woodrow đã đưa ra công thức kinh nghiệm về quan hệ này như sau [12,13,15]:

𝐿𝑠𝐹 = 𝑘. 𝐿𝐹 + (1 − 𝑘). 𝐿𝐹2 PT 2.27

Với k là hệ số hiệu chỉnh, 0 ≤ k ≤1.

Trong đó, dựa trên đánh giá các phụ tải của lưới điện khu vực tác giả đã chọn hệ số k phù hợp nhất là 0.3. Khi đó, quan hệ giữa LsF và LF có dạng:

𝐿𝑠𝐹 = 0.3𝐿𝐹 + 0.7𝐿𝐹2 PT 2.28

Ngoài công thức (2.26), quan hệ giữa LsF và LF cũng được đề xuất với dạng hàm số mũ vào năm 1959 [9,13]:

𝐿𝑠𝐹 = (𝐿𝐹)𝑘 PT 2.29

Với số mũ thường chọn là k = 1,6.

Trong nghiên cứu năm 1988 [10,11], công thức kinh nghiệm (2.27) được đánh giá lại dựa trên cơ sở thống kê của 31 phụ tải khu vực Bắc Mỹ với tổng số 65 biểu đồ công suất vận hành trong khoảng thời gian từ 1976 - 1985. Hệ số k được lấy bằng 0.08; công thức mới có dạng như sau: 𝐿𝑠𝐹 = 0.08𝐿𝐹 + 0.92𝐿𝐹2

Hàm mũ: 𝐿𝑠𝐹 = 𝐿𝐹1.192

Như vậy có thể đặt vấn đề đánh giá lại công thức kinh nghiệm (2.27) trong điều kiện lưới điện phân phối của TP Hà Nội.